JPH11241591A - トンネルボーリングマシンの掘進方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 経済的な掘進を可能にすること。 【解決手段】 地山を実際に掘削する際には、カッター
ヘッド１６に作用するカッタートルクＴ，スラスト推力
Ｗの合力Ｈがメイングリッパ反力Ｇにより決定され、滑
りに対する合力限界値Ｈ_Lim以下で運転する。ｓ１０１
では、掘削時に得られたカッタートルク，カッター回転
数，掘進速度を演算し、予め測定されている切羽面積と
から、岩盤強度σを推定し、グリッパの面圧の限界値ｇ
_Limが求められる。面圧限界値ｇ_Limは、掘削位置データ
ｘｉとともにメモリに格納される（ｓ１０２）。グリッ
パで坑壁を押圧する際の面圧ｇは、保存されている限界
値ｇ_Limの中からグリッパの現在位置に対応した位置デ
ータｘｉのものが選択される。ｇ_Limが選択されると、
グリッパの面圧ｇがｇ_Lim以下に設定され、この設定圧
により坑壁を押圧するように、コンピュータからグリッ
パに制御信号が送出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、トンネルボーリ
ングマシン（以下、ＴＢＭマシンと略す）の掘進方法に
関する技術である。

【０００２】

【従来の技術】ＴＢＭマシンは、掘削した地山坑壁にグ
リッパを押圧することで反力を確保して掘進する。とこ
ろが、グリッパで押圧する際のグリッパ面圧により、地
山坑壁が崩壊してしまう場合には、反力が確保できない
ので掘進することができない。

【０００３】このような場合の解決方法として、インバ
ートや全周のライナーなどから反力を確保して掘進する
シールドジャッキを設けたＴＢＭマシンの掘進方法が知
られている。

【０００４】また、グリッパの面積を大きくすること
で、所定のグリッパ反力を確保しながら、単位面積当た
りの面圧を下げて地山の崩壊を防止する掘進方法も知ら
れている。

【０００５】このような掘進方法においては、シールド
ジャッキを設けることやグリッパの面圧を下げること
で、地山性状に応じて、硬岩から軟岩までの広い範囲で
の対応が要求されているＴＢＭマシンの掘進の要請に応
えることができるものの、以下に説明する技術的な課題
があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、シールドジ
ャッキを用いる掘進方法では、シールドジャッキの反力
確保のためにライナーを用いることになるが、ライナー
材料を用いると、材料費，組立作業の手間などによりコ
ストアップに繋がる。

【０００７】また、グリッパ面圧を小さくする掘進方法
では、グリッパの面積を大きくするので、ＴＢＭマシン
本体部内の空間が小さくなり、作業能率の低下や、ＴＢ
Ｍマシン全体の大型化を招くとともに、本体部内に設置
する他の機器配置に影響を及ぼす。

【０００８】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、その目的とするところは、コ
ストアップや作業能率の低下を回避することができるＴ
ＢＭマシンの掘進方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、掘削された地山坑壁に押圧するグリッパ
の反力によりマシン本体部を掘進させるトンネルボーリ
ングマシンの掘進方法おいて、地山の岩盤強度に基づい
て前記グリッパの面圧限界値を推定し、この推定された
限界値以下の圧力で前記グリッパを前記地山坑壁に押圧
するようにした。このように構成したＴＢＭマシンの掘
進方法によれば、グリッパの押圧力が岩盤強度から推定
した限界値以下に抑えられるので、地山坑壁の崩壊を防
ぐことができる。本発明の掘進方法では、前記限界値を
推定した後に、この推定限界値に応じて、滑り限界値を
求め、この滑り限界値に応じた前記カッタートルクとス
ラスト推力とにより前記マシン本体部を掘進させること
ができる。この構成によれば、岩盤の滑り限界値に応じ
たカッタートルクとスラスト推力とにより前記マシン本
体部を掘進させるので、適切な掘削条件で掘削が可能に
なる。また、本発明の掘進方法では、前記マシン本体部
は、先端に設けられたカッターヘッドにより岩盤を掘削
した際の岩盤強度の推定値を、その掘削位置座標ととも
に記憶する記憶手段と、前記グリッパの現在位置を測定
する測定手段とを備え、前記測定手段により前記グリッ
パが前記掘削位置座標地に到達した際に、前記記憶手段
に記憶されている前記岩盤強度の推定値に基づいて、前
記限界値を推定することができる。この構成によれば、
掘削位置で推定した岩盤強度に、確実に対応させてグリ
ッパの押圧位置における限界値を推定することができ、
掘削位置と反力確保位置の偏移に伴う限界値の設定誤差
を回避することができる。さらに、本発明の掘進方法で
は、前記トンネルボーリングマシンは、前記カッタート
ルクとスラスト推力の反力一部を、マシン本体部の後方
に設置されたインバートまたは全周ライナーなどの支保
工に当接するシールドジャッキにより確保することがで
きる。一般的には、シールドジャッキを備えたシールド
タイプのＴＢＭマシンでは、地山の崩壊による土圧の増
大化を懸念して、従来は、グリッパにより反力を取らな
いことが多い。ところが、本発明では、グリッパ面圧を
制御し、地山の崩壊しない範囲内で反力を確保するの
で、これが可能になる。このようにしてグリッパにより
反力を取ると、その分だけシールドジャッキによる反力
が低減され、インバート，全周ライナーなどの支保工に
かかる荷重を少なくすることができ、経済的な施工が行
える。より具体的には、ＴＢＭマシン用簡易ライナーと
呼ばれる地山の崩落対策を中心とした全周ライナーの適
用範囲を広げる効果が期待できる。

【００１０】本発明の基本的な思想は、ＴＢＭマシンの
掘進に関する以下に示す３つの関係に基づいている。 ．ＴＢＭマシンの掘進において、カッタートルク，ス
ラスト推力，カッター回転数，掘進速度とで表わされる
単位掘削エネルギーは、岩盤強度と正の相関があるこ
と。 ．ＴＢＭマシンの掘進において、グリッパ面圧による
地山坑壁破壊の限界値は、岩盤強度と正の相関があるこ
と。 ．ＴＢＭマシンが地山を掘進するためのカッタートル
クとスラスト推力との合力による滑りの限界値は、グリ
ッパ反力と正の相関があること。 このような関係を式で表わすとすれば、グリッパ反力を
Ｇ，グリッパ面積をＡｇとすると、グリッパ面圧ｇは、
Ｇ／Ａｇとなる。また、岩盤強度σは、単位掘削エルネ
ギーｅは、に基づいて推定することができる 。このよ
り詳細な内容は、特願平９−２０６２８２で既に提案し
ている。より具体的には、ＴＢＭマシンに、カッタート
ルク，推力，掘進速度，カッター回転数をそれぞれ測定
するセンサーを設置し、カッタートルクセンサーから求
めた回転トルクをＴ，前記推力センサーから求めたスラ
スト推力をＷ，ストロークセンサーから求めた掘進速度
をＶ，カッター回転数センサーから求めたカッター回転
数をＲ，掘削時間をｔ，掘進長をｌ，ＴＢＭマシンの切
羽面積をＡｃとしたとき、ＴＢＭマシンで岩盤を掘削す
るために消費される全エネルギーＥとして、単位掘削エ
ネルギーｅは、以下の式で表わすことができる。 ｅ＝Ｅ／（Ａｃｌ）＝（Ｗｌ＋２πＴＲｔ）／（Ａｃｌ） ＝Ｗ／Ａｃ＋２π（ＴＲｔ）／（Ａｃｌ） ＝Ｗ／Ａｃ＋２π（Ｔ／Ａｃ）（Ｒ／Ｖ） …… この式から求めた単位掘削エネルギーｅに基づいて、
ＴＢＭマシンで掘削した際の岩盤強度σを実用的な確度
で推定することができる。また、ここで、カッタートル
クＴとスラスト推力Ｗの合力をＨとすると、前述した関
係は、σ＝ｆ（ｅ）として表わされ、同は、ｇ_Lim
＝ｆ（σ）、同は、Ｈ_Lim＝ｆ（Ｇ）としてそれぞれ
表わすことができる。ここで、滑りや破壊の限界値に
は、それぞれ_Limを付して示している。

【００１１】なお、一般的には、ｇ_Lim≒σ，Ｈ_Lim≒Ｇ
の設計値の１／３となることが経験的に知られており、
この関係を適用することもできるが、地山の性状、特
に、岩種と水の有無を考慮し、Ｈ_Lim＝ｊ×Ｇとして、
係数ｊを地山の状況により変えることが望ましい。係数
ｊは、ＴＢＭ掘進時に実際に試験的に大きなトルク，推
力により掘進して、滑らすことにより求めることもでき
るが、常に滑り限界値で掘進することは、危険であり、
必要に応じて随時行う方がよい。また、岩盤強度σの推
定には、前述した関係式から求めること以外に、グリッ
パによる載荷試験や押し込み量試験により推定すること
もできる。シールドタイプのＴＢＭマシンにおいては、
後胴部引き寄せのため、フロントグリッパにより前胴部
を固定するが、その場合、フロントグリッパ面圧は、前
述したｇ_Lim以下にする。後胴部の摩擦による引き込み
に必要な力は、ほぼ一定（岩種により摩擦係数の相違は
若干ある）と考えられる。ただし、崩落個所，膨張地山
個所，急曲線個所などでは、後胴部の引き込み力が増す
ので、フロントグリッパ反力は、このような場合を考慮
して、メイングリッパと同様に反力を調整する必要があ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１か
ら図２は、本発明にかかるＴＢＭマシンの掘進方法の一
実施例を示している。

【００１３】同図に示したＴＢＭマシンは、いわゆるシ
ールドタイプのものであって、前胴部１２と後胴部１４
とからなる本体部１０を有している。なお、この実施例
では、シールドタイプのＴＢＭマシンに本発明を適用し
た場合を例示しているが、本発明の実施は、このタイプ
に限定されることはなく、オープンタイプまたはビーム
タイプと呼ばれる形式のＴＢＭマシンにも適用すること
ができる。

【００１４】前胴部１２には、フロントグリッパ１８お
よびカッターヘッド１６が設けられていて、フロントグ
リッパ１８は、周方向に沿って所定の間隔を隔てて配置
された複数個から構成され、グリッパプレートを掘削さ
れた坑壁側に向けて伸縮させるジャッキが内蔵されてい
る。

【００１５】カッターヘッド１６は、本体部１０の前端
に配置され、図示省略駆動モータにより回転駆動され
て、地山を掘削する。後胴部１４の後部側には、カッタ
ーヘッド１６で地山を掘削する際に、坑壁内面に当接し
て、これを押圧することにより反力を取る伸縮自在なメ
イングリッパ２２が設けられている。

【００１６】メイングリッパ２２には、フロントグリッ
パ１８と同様に、グリッパプレートを掘削された坑壁側
に向けて伸縮させるジャッキが内蔵されている。

【００１７】また、後胴部１４の後端には、地山が悪い
場合に、その後方に設置される図示省略の支保工に反力
を取って、本体部１０を掘進させるシールドシャッキ２
６が設けられている。

【００１８】フロントグリッパ１８およびメイングリッ
パ２２には、内蔵されたジャッキを設定された油圧に保
持する電磁リリーフ弁（図示省略）がそれぞれ設けられ
ている。

【００１９】前胴部１２と後胴部１４との間には、前胴
部１２を前進させるスラストジャッキ２４が設けられて
いる。カッターヘッド１６の駆動モータには、その供給
電流を測定して、カッターヘッド１６の回転トルクＴを
求めるカッタートルクセンサーＳ１と、カッターヘッド
１６の回転数Ｒを測定するカッター回転数センサーＳ２
とが設けられている。

【００２０】スラストジャッキ２４には、ジャッキに供
給する油圧から、スラストジャッキ２４による推力Ｗを
求める推力センサーＳ３と、スラストジャッキ２４の移
動量から掘進長ｌを求めるジャッキストロークセンサー
Ｓ４とが設けられ、単位時間当たりの掘進長ｌから掘進
速度Ｖが求められる。

【００２１】シールドジャッキ２６には、ジャッキに供
給する油圧から、シールドジャッキ２６による推力Ｗｓ
を求めるシールドシャッキ推力センサーＳ５と、シール
ドジャッキ２６の移動量から掘進長ｌｓを求めるジャッ
キストロークセンサーＳ６とが設けられ、単位時間当た
りの掘進長ｌｓから掘進速度Ｖｓが求められる。

【００２２】シールドジャッキ２６による掘進は、地山
が特に悪くスラストジャッキ２４による掘進が困難ない
しは不能の場合に限られる。このシールドジャッキ２６
の反力は、シールドシャッキ推力センサーＳ５で求めら
れる。

【００２３】フロントおよびメイングリッパ１８，２２
には、各グリッパ１８，２２による坑壁押圧力（グリッ
パ圧力Ｇに同じ）を測定する圧力センサーＳ７，Ｓ８が
それぞれ設けられている。

【００２４】なお、同図には示されていないが、本体部
１０の姿勢を把握するピッチング計，ローリング計，方
位ないしは位置を把握するジャイロコンパス，レベル
計，エンコーダ，レーザトランシット，自動追尾トータ
ルステーションなど、ＴＢＭの姿勢，位置などが連続的
に把握できるセンサー，計器とそれを制御するシーケン
サ，コンピュータなどが設けられている。

【００２５】本体部１０の後部側には、掘進制御用コン
ピュータ３０が設けられ、このコンピュータ３０には、
各センサーＳ１〜Ｓ８の測定値が入力されるとともに、
コンピュータ３０では、このセンサーＳ１〜Ｓ８の測定
値を受けて、必要な演算処理を施すことにより、カッタ
ーヘッド１６のトルクＴ，回転数Ｒや、フロントおよび
メイングリッハ゜１８，２２の圧力Ｇ，スラストジャッ
キ２４およびシールドジャッキ２６のスラスト推力Ｗ，
Ｗｓを制御する。

【００２６】なお、図１に符号２８で示したものは、カ
ッターヘッド１６を回転させる駆動モータの制御回路で
ある。

【００２７】図２に掘進制御用コンピュータ３０で行わ
れる制御手順の一例を示している。同図の上部側に示し
た手順は、ＴＢＭマシンで地山を掘削する際に、岩盤強
度σを推定し、同位置におけるグリッパ面圧の限界値ｇ
_Limを求めるまでのサブルーチンである。

【００２８】このサブルーチンは、ＴＢＭマシンの掘削
が継続されている間は、連続して実行されるものであ
り、掘進が開始されるとステップｓ１００で示す条件で
ＴＢＭマシンが運転される。

【００２９】地山を実際に掘削する際には、カッターヘ
ッド１６に作用するカッタートルクＴ，スラスト推力Ｗ
の合力Ｈがメイングリッパ反力Ｇにより決定され、滑り
に対する合力限界値Ｈ_Lim以下で運転する。

【００３０】合力限界値Ｈ_Limは、掘進の初期には、実
際には、これを演算しないで、カッタートルク限界値Ｔ
_Lim，スラスト推力限界値Ｗ_Limをそれぞれ設定し、カッ
タートルクＴ，スラスト推力Ｗがそれぞれ設定した限界
値Ｔ_Lim，Ｗ_Lim以下になるように、カッタートルクＲ，
掘進速度Ｖを調整して掘進することが通常行われる。

【００３１】続くステップｓ１０１では、各センサーＳ
１〜Ｓ８の測定値が入力され、この掘削時に得られたカ
ッタートルクＴ，カッター回転数Ｒ，掘進速度Ｖを演算
し、予め測定されている切羽面積（掘削断面積）Ａｃと
から、岩盤強度σを推定し、この岩盤強度σに基づいて
グリッパ２２の面圧の限界値ｇ_Limが求められる。

【００３２】岩盤強度σは、単位掘削エネルギーｅと密
接な関係があり、このエネルギーｅが大きくなれば硬い
岩盤であり、それが小さい場合には、柔らかい岩盤とな
る。

【００３３】単位掘削エネルギーは、ｅ＝Ｗ／Ａｃ＋２
π（Ｔ／Ａｃ）（Ｒ／Ｖ）の式から求めることができる
（前述した式参照）。次に、岩盤強度σによりメイン
グリッパ２２の面圧の限界値ｇ_Limを求める。

【００３４】ここで、一般的には、ｇ_Lim≒σの関係が
あるので、この関係を適用することもできるが、地山の
性状、特に、岩種を考慮してｇ_Lim＝ｋσとして、係数
ｋを岩種によって変えることが望ましい。

【００３５】このようにして得られたグリッパ２２の面
圧限界値ｇ_Limは、掘削位置データｘｉ（ ｉ＝１，
２，…ｎ）とともに、コンピュータ３０のメモリに格納
される（ステップｓ１０２）。

【００３６】なお、掘削位置データｘｉ（ ｉ＝１，
２，…ｎ）は、掘進の際に用いるスラストジャッキ２４
の移動量を累計することによって求めることもできる
し、また、前述した自動追尾トータルステーションなど
によっても求めることができる。

【００３７】このようにして面圧限界値ｇ_Limと掘削位
置データｘｉ（ ｉ＝１，２，…ｎ）とを関連付けて記
憶させると、コンピュータ３０のデータベースには、掘
削位置ｘｉ（ ｉ＝１，２，…ｎ）をインデックスとし
た検索可能なグリッパ２２の面圧限界値ｇ_Limのインデ
ックステーブルが蓄積保存される。

【００３８】これらのデータは、メイングリッパ２２が
その位置に到達した時点で読み出され、フロントおよび
メイングリッパ１８，２２の面圧ｇの設定に使用され
る。

【００３９】一方、メインルーチンでは、ステップｓ１
００に引き続いて、同ｓ１０３が実行される。このステ
ップｓ１０３では、メイングリッパ２２の縮小が行われ
る。

【００４０】この場合、オープンタイプのＴＢＭマシン
では、フロントグリッパ１８が設けられていないが、シ
ールドタイプのＴＢＭマシンでは、これが設置されてお
り、フロントグリッパ１８を坑壁に押圧して、後胴部１
４を前胴部１２側に引き寄せる際の反力を確保する。

【００４１】この場合のフロントグリッパ１８の面圧ｇ
は、データベースに保存されている限界値ｇ_Limの中か
ら選択される。この選択は、フロントグリッパ１８の現
在位置に対応した位置データｘｉのものが選択される。

【００４２】なお、フロントグリッパ１８およびメイン
グリッパ２２の現在位置は、本体部１０に対する設置位
置が判っているので、例えば、前述した位置データｘｉ
から換算することにより求められる。

【００４３】ｇ_Limが選択されると、続くステップｓ１
０４では、フロントグリッパ１８のグリッパ面圧ｇがｇ
_Lim以下に設定され、この設定圧により坑壁を押圧する
ように、コンピュータ３０からフロントグリッパ１８に
制御信号が送出される。

【００４４】フロントグリッパ１８により反力が確保さ
れると、スラストジャッキ２４を縮小して、後胴部１４
の引き寄せが行われる（ステップｓ１０５）。後胴部１
４が引き寄せられると、メイングリッパ２２を伸長させ
て、坑壁に押圧させる。

【００４５】メイングリッパ２２を押付けて、掘削の反
力を確保する際のグリッパ面圧ｇは、前述したフロント
グリッパ１８の場合と同様に、データベースに保存され
ている限界値ｇ_Limの中から、メイングリッパ２２の現
在位置に対応したものを選択する。

【００４６】ｇ_Limが選択されると、続くステップｓ１
０６では、メイングリッパ２２のグリッパ面圧ｇがｇ
_Lim以下に設定され、この設定圧により坑壁を押圧する
ように、コンピュータ３０からメイングリッパ２２に制
御信号が送出されれ、反力が確保されるとフロントグリ
ッパ１８が縮小される。

【００４７】メイングリッパ２２は、カッターヘッド１
６に作用するカッタートルクＴ，スラスト推力Ｗの合力
Ｈに対して、メイングリッパ２２の反力Ｇにより、地山
坑壁に対し静止した状態での摩擦力により滑りを防止し
ている。

【００４８】このとき、メイングリッパー２２の面圧ｇ
は、地山の掘削時に得られたグリッパ面圧限界値ｇ_Lim
に基づき変化しているため、ステップｓ１０７で、面圧
ｇによるグリッパ反力Ｇ（＝ｇ×Ａｇ）から、カッター
トルクＴ，スラスト推力Ｗに基づく合力Ｈを演算し、こ
の合力Ｈによる滑りに対する合力限界値（滑り限界値）
Ｈ_Limを新たに求める。

【００４９】この場合のＨ_Limの演算は、例えば、Ｈ_Lim
＝Ｇ×１／３として行われる。この関係以外にもＨ_Lim
の演算は、地山の性状、特に、岩種と水の有無を考慮
し、Ｈ_Lim＝ｊ×Ｇとして、係数ｊを地山の状況により
変えることが望ましい。

【００５０】係数ｊは、ＴＢＭ掘進時に実際に試験的に
大きなトルク，推力により掘進して、滑らすことにより
求めることもできるが、常に滑り限界値で掘進すること
は、危険であり、必要に応じて随時行う方がよい。

【００５１】続くステップｓ１０８では、Ｈ≦Ｈ_Limの
条件となる回転数Ｒ，掘進速度Ｖが求められ、この求め
られた条件でマシン本体部１０の掘進が行われ、ステッ
プｓ１０９に移行する。

【００５２】ステップｓ１０９では、回転数Ｒ，掘進速
度Ｖの調整が必要か否かが判断される。このステップで
は、例えば、地山の性状が軟岩から硬岩に急変下場合、
ステップｓ１０７で演算した合力限界値（滑り限界値）
Ｈ_Limが、軟岩に基づくものであって、この時の条件で
掘進すると、カッターヘッド１６が滑るなどの不都合が
発生するため設けられている。

【００５３】この場合の調整が必要か否かの判断は、例
えば、カッターヘッド１６の回転トルクＴやスラスト推
力Ｗの変化量を求めることで判断される。ステップｓ１
０９で調整が必要でないと判断された場合には、ステッ
プｓ１０３に戻り、以後は、同様な手順が繰返される。

【００５４】一方、ステップｓ１０９で調整が必要であ
ると判断された場合には、ステップｓ１１０で、回転数
Ｒ，掘進速度Ｖをそれぞれ±Δだけ変化させる調整が行
われ、この調整が終了すると、ステップｓ１０３に戻
る。

【００５５】さて、以上のような手順で行われる掘進方
法によれば、グリッパ１８，２２の押圧力が岩盤強度σ
から推定した限界値ｇ_Lim以下に抑えられるので、地山
坑壁の崩壊を確実に防ぐことができる。

【００５６】本発明の掘進方法で推定される限界値ｇ
_Limは、岩盤強度σに基づくものであるが、現在普及し
ているＴＢＭの多くは、マシン能力がこの限界値となる
場合が多い。

【００５７】ところが、本発明のように限界値ｇ_Limを
推定すると、超硬岩の地山に対応するための高出力ＴＢ
Ｍマシンにおいて、グリッパ面積を大きくすることな
く、軟岩地山にも対応させることができ、極めて有効か
つ経済的な掘進方法となる。

【００５８】また、本実施例では、限界値ｇ_Limを推定
した後に、この推定限界値ｇ_Limに応じて、滑り限界値
Ｈ_Limを求め、この滑り限界値Ｈ_Limに応じたカッタート
ルクＲとスラスト推力Ｗとによりマシン本体部１０を掘
進させるので、適切な掘削条件で掘削が可能になる。

【００５９】また、本実施例では、マシン本体部１０
は、先端に設けられたカッターヘッド１６により岩盤を
掘削した際の岩盤強度σの推定値を、その掘削位置座標
とともに記憶する記憶手段と、グリッパ１８，２２の現
在位置を測定する測定手段とを備え、測定手段によりグ
リッパ１８，２２が掘削位置座標地に到達した際に、記
憶手段に記憶されている岩盤強度σの推定値に基づい
て、限界値ｇ_Limを推定するようにしている。

【００６０】従って、掘削位置で推定した岩盤強度σ
に、確実に対応させてグリッパ１８，２２の押圧位置に
おける限界値ｇ_Limを推定することができ、掘削位置と
反力確保位置の偏移に伴う限界値ｇ_Limの設定誤差を回
避することができる。

【００６１】なお、上記実施例では、その詳細な説明を
省略したが、本発明の掘進方法では、地山の性状が特に
悪い場合には、カッタートルクＴとスラスト推力Ｗの反
力を、マシン本体部１０の後方に設置されたインバート
または全周ライナーなどの支保工に当接するシールドジ
ャッキ２６により確保することができる。

【００６２】この場合、グリッパ１８，２２のいずれか
一方または双方の面圧を、図２に示した手順で制御し、
地山の崩壊しない範囲内で反力を確保することができ
る。

【００６３】このようにしてグリッパに１８，２２より
反力を取ると、その分だけシールドジャッキ２６による
反力が低減され、インバート，全周ライナーなどの支保
工にかかる荷重を少なくすることができ、経済的な施工
が行える。

【００６４】また、前述した関係式，，の具体的
な決定には、これまでのＴＢＭマシンの掘進実積などに
より、概略的には、本体部設計などに使用される関係式
を使用するが、掘進中にデータが一定以上蓄積された時
点で、クリッパによる破壊試験や、カッタートルク，ス
ラスト推力によるグリッパの滑り試験を行うことで、関
係式を現場地山の実際の状況にあったものに補正すると
こがより望ましい。

【００６５】

【発明の効果】以上、実施例で詳細に説明したように、
本発明にかかるトンネルボーリングマシンの掘進方法に
よれば、コストアップや作業能率の低下を回避すること
で、より経済的な掘進が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる掘進方法が採用されるＴＢＭマ
シンの一例を示す説明図である。

【図２】図１のＴＢＭマシンで行われる掘進方法の手順
の一例を示すフローチャート図である。

【符号の説明】

１０ 本体部 １２ 前胴部 １４ 後胴部 １６ カッターヘッド １８ フロントグリッパ ２２ メイングリッパ ２４ スラストジャッキ ２６ シールドジャッキ ３０ 掘進制御用コンピュータ Ｓ１ カッタートルクセンサー Ｓ２ カッター回転数センサー Ｓ３ スラストジャッキ推力センサー Ｓ４ スラストジャッキストロークセンサー Ｓ５ シールドジャッキ推力センサー Ｓ６ シールドジャッキストロークセンサー Ｓ７ 圧力センサー Ｓ８ 圧力センサー

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 掘削された地山坑壁に押圧するグリッパ
   の反力によりマシン本体部を掘進させるトンネルボーリ
   ングマシンの掘進方法おいて、 地山の岩盤強度に基づいて前記グリッパの面圧限界値を
   推定し、この推定された限界値以下の圧力で前記グリッ
   パを前記地山坑壁に押圧することを特徴とするトンネル
   ボーリングマシンの掘進方法。
2. 【請求項２】 前記限界値を推定した後に、この推定限
   界値に応じて、滑り限界値を求め、この滑り限界値に応
   じた前記カッタートルクとスラスト推力とにより前記マ
   シン本体部を掘進させることを特徴とする請求項１記載
   のトンネルボーリングマシンの掘進方法。
3. 【請求項３】 前記マシン本体部は、先端に設けられた
   カッターヘッドにより岩盤を掘削した際の岩盤強度の推
   定値を、その掘削位置座標とともに記憶する記憶手段
   と、前記グリッパの現在位置を測定する測定手段とを備
   え、 前記測定手段により前記グリッパが前記掘削位置座標地
   に到達した際に、前記記憶手段に記憶されている前記岩
   盤強度の推定値に基づいて、前記限界値を推定すること
   を特徴とする請求項１または２記載のトンネルボーリン
   グマシンの掘進方法。
4. 【請求項４】 前記トンネルボーリングマシンは、前記
   カッタートルクとスラスト推力の反力の一部を、マシン
   本体部の後方に設置されたインバートまたは全周ライナ
   ーなどの支保工に当接するシールドジャッキにより確保
   することを特徴とする請求項１または２記載のトンネル
   ボーリングマシンの掘進方法。
5. 【請求項５】 前記岩盤強度は、トンネルボーリングマ
   シンに、カッタートルク，推力，掘進速度，カッター回
   転数をそれぞれ測定するセンサーを設置し、 前記センサーの検出値に基づいて、単位体積を掘削する
   ために消費される単位掘削エネルギーを求め、この単位
   掘削エネルギーに基づいて推定することを特徴とする請
   求項１ないしは３記載のトンネルボーリングマシンの掘
   進方法。
6. 【請求項６】 前記カッタートルクセンサーから求めた
   回転トルクをＴ，前記推力センサーから求めたスラスト
   推力をＷ，前記ストロークセンサーから求めた掘進速度
   をＶ，前記カッター回転数センサーから求めたカッター
   回転数をＲ，掘削時間をｔ，掘進長をｌ，前記トンネル
   ボーリングマシンの切羽面積をＡｃとしたときの、前記
   トンネルボーリングマシンで岩盤を掘削するために消費
   される全エネルギーＥとして、前記単位掘削エネルギー
   ｅを以下の式で求め、 ｅ＝Ｅ／（Ａｃｌ）＝（Ｗｌ＋２πＴＲｔ）／（Ａｃｌ） ＝Ｗ／Ａｃ＋２π（ＴＲｔ）／（Ａｃｌ） ＝Ｗ／Ａｃ＋２π（Ｔ／Ａｃ）（Ｒ／Ｖ） この式から求めた単位掘削エネルギーｅに基づいて、ト
   ンネルボーリングマシンで掘削した際の前記岩盤強度を
   推定することを特徴とする請求項５記載のトンネルボー
   リングマシンの掘進方法。