JPS5822636B2 - トンネル掘進装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、特に硬い岩盤や地盤においてトンネルを掘進
する際に効果があるトンネル掘進装置に関するものであ
る。

従来のトンネル掘進装置は、トンネル内を走行する走行
車あるいは台車にアームやブームなどによりドリルや回
転掘削機などの掘削機等を装備し、この掘削機により地
盤を掘削してトンネルを掘進する。

ところ妙ζ このトンネル掘進装置は、比較的軟質な地
盤においてトンネルを掘進するものであって、比較的硬
質な地盤においては掘進能率が著しく低下すると言った
問題がある。

そこで、比較的硬質な地盤においては、繋岩、発破によ
りトンネルを掘進する場合がある。

しかしながら、との繋岩、発破によるトンネル掘進は、
所要人員や掘削後の支保、維持費が多く必要であり、し
かも爆風における土被りゃ振動などの影響がある。

本発明は、上述の諸欠点を改善したトンネル掘進装置を
提供せんとするものである。

本発明者は、ドリルなどの掘削後によりトンネルを掘進
する装置では硬い岩盤や地盤の場合掘進効率が著しく低
下すると言った問題があり、一方弊岩、発破によりトン
ネルを掘進する場合では安全性や経済性および騒音、振
動などの公害問題があると言う点に鑑み、掘削機や弊岩
、発破によらずに硬い岩盤や地盤を破砕できる破岩機に
まず着眼した。

この破岩機は、エア・・ンマーにより砕岩ノミを垂直に
岩盤や地盤に打ち込み、そのエアハンマーの打撃力によ
り岩盤や地盤に網目状の亀裂を生じさせて岩盤や地盤を
効率良く破砕するもので、クレーンやリーダー等に垂直
に支持して湾岸工事や発破を使用できない住宅地近接地
域での岩盤掘削およびトンネル工事における縦孔掘削な
どに広く使われている。

次に、本発明者は、上述の破岩機を略水平に支持して砂
岩ノミを水平に岩盤や地盤に打ち込んだ場合における岩
盤や地盤の破砕効率を実験した。

その結果、砂岩ノミを垂直に岩盤や地盤に打ち込んだ場
合と同様に効率良く岩盤や地盤を破砕できることを確認
した。

ところが、前述の破岩機は重量が犬であり、かつ砂岩時
における反力が犬である。

例えば、日綿實業株式会社の商品名「ロックブレーカ−
（ＮＭ−ＢＳＰ １１００型）」の場合、その金偏重
量は１８５００ｋｇであり、かつ砂岩ノミの打撃力は２
６５Ｑｋｇ−Ｍである。

従って、上述のような重量が極めて犬であり、かつ砂岩
時における打撃力および反力が犬である破岩機を、トン
ネル内を走行する走行車にアームやブームなどにより単
に略々水平に支持１〜たたけではアームやブームに破岩
機の重量および多大の反力がかかり、アームやブームが
破損する虞れがあり、しかも走行車や台車のみが反力受
であるから十分な反力受が得られず、硬い岩盤や地盤を
効率良く掘進することは不可能である。

そこで、本発明者は、破岩機の重量および反力に十分耐
えられ得るように門型台車を構成し、その門型台車に破
岩機を搭載すれば、重量が極めて犬である破岩機を支持
することができ、また前記門型台車をトンネル内に通し
、この門型台車をトンネルに固定してこれを反力受とす
れば、十分な反力受が得られ、砂岩ノミの大きな打撃力
を十分に受けることができ、以って硬い岩盤や地盤にお
いてトンネルを効率良く掘進できることを発明した。

以Ｆ１本発明に係るトンネル掘進装置の一実施例を添付
図面を参照して説明する。

第１図、第２図および第３図は、本発明のトンネル掘進
装置の一実施例を示しだ背面図、側面図および平面図で
ある。

この実施例における本発明のトンネル掘進装置は、トン
ネルＡ内に敷設したレールａ上を走行する門型台車と、
その門型台車１に搭載した破岩機γとを備える。

前記門型台車１ば、前記破岩機γの重量および反力を十
分に耐えられ得るように構成され、トンネルＡの断面形
状に合わせて枠組した門型台車本体１００と、その門型
台車本体１００をトンネルＡに固定する固定ジヤツキ２
と、前記門型台車本体１００にトンネルＡの横断面にお
いて上下方向に昇降可能に装着し、かつ架設方向に伸縮
可能に構成した横架ステージ３と、その横架ステージ３
にその横架ステージ３の架設方向、すなわち門型台車本
体１００の走行方向に対して直角方向に走行可能に装着
した台車４と、その台車４に水平方向および垂直方向に
回転、傾動可能に取付けた回転ベース５および傾動ベー
ス６とからなる。

前記門型台車本体１００は、Ｈ鋼をアーチ形状に折曲し
て門型鋼材１１を形成し、この門型鋼材１１を４本横鋼
材１２に等間隔に組むと共に、該門型鋼材１１の左右両
側に補強鋼材１３を格子状に溶接等により固定し、前記
門型鋼材１１０両下端に取付鋼材１４を固定１該取付鋼
材１４の下面に前記レールａに係合する車輪１５を装着
すると共に、上面に油圧ユニット１６と駆動機１γを搭
載してなるものである。

前記固定ジヤツキ２は前記取付鋼材１４の左右両側に装
備する。

前記横架ステージ３は、２本の吊ビーム３１と、その２
本の吊ビーム３１上に直角方向に固定した２本の固定レ
ール３２と、２組の移動レール部材３３と、昇降ステー
ジ３の昇降を制動停止させる昇降用クランプ機構３４お
よび昇降ステージ３の伸縮を制動停止させる横移動用ク
ランプ機構３５とを備える。

前記固定レール３２は断面８字形状をなして上下２段の
係合溝３２１．３２２を形成へそのうち上位の係合溝３
２１を後述する台車４０車輪４２用とし、一方下位の係
合溝３２２を後述する移動レール部材３３のスライドガ
イドローラ３３３用とする。

前記移動レール部材３３は、断面８字形状をなす２本の
スライドレール３３１を枠材や補強材により平行に枠組
したもので、前記スライドレール３３１の上係合溝を後
述する台車４の車輪４３用の係合溝３３２とし、該スラ
イド１ノール３３１の係合溝３３２と反対側の面にスラ
イドガイドローラ３３３および昇降ガイドローラ３３４
を回動自在に取付ける。

前記昇降用クランプ機構３４は第４図に示すように、前
記スライドレール３３１の門型鋼材１１側の端部に油圧
シリンダ３４１をクレビスを介して回動可能に取付ける
と共にＬ字形状のブラケット３４２を固設しそのブラケ
ット３４２に１字バー３４３を摺動可能に挿通すると共
に、その１字バー３４３の末端を前記油圧シリンダ３４
１のロッドに枢支−かつ前記１字バー３４３の両先端に
く字形状のクランプ爪３４４の一端をそれぞれ枢支し、
その１対のクランプ爪３４４の中央部をスライドレール
３３１とブラケット３４２に回動自在に取付けると共に
、１対のクランプ爪３４４の他端を門型鋼材１１に対向
させるものであって、油圧シリンダ３４１のロッドを矢
印方向に伸長させると、１対のクランプ爪３４４が門型
鋼材１１を挾持して停止状態になり、逆に油圧シリンダ
３４１のロッドを縮めると１対のクランプ爪３４４が門
型鋼材１１から離れてフリーの状態になる。

前記横移動用クランプ機構３５は第５図に示すように、
前記吊ビーム３１に油圧シリンダ３５１をクレビスを介
装て可動可能に取付け、その油圧シリンダ３５１のロッ
ドの先端に圧接板３５２をスライドレール３３１に対向
するように取付けると共に、最ビーム３１に係合して油
圧シリンダ３５１のブレを防止するガイドローラ３５３
を取付けだものであって、油圧シリンダ３５１のロッド
を矢印方向に伸長させると、圧接板３５２が前記スライ
ドレール３３１に圧接して停止状態になり、逆に油圧シ
リンダ３５１のロッドを縮めると圧接板３５２がスライ
ドレール３３１から離れてフリーの状態になる。

前記横架ステージ３の固定レール３２の下係合溝３２２
に移動レール部材３３のスライドガイドローラ３３３を
係合させ、横架ステージ３を架設方向に伸縮可能に構成
する。

その横架ステージ３の移動レール部材３３の昇降ガイド
ローラ３３４を前記門型台車本体１００の中２本の門型
鋼材１１に係合させると共に、該門型台車本体１００に
装備した４台のホイス）Ｈからの吊ワイヤＷの一端を前
記横架ステージ３の２本の吊ビーム３１の両端にそれぞ
れ連結し、横架ステージ３を門型台車本体１００に対し
て昇降可能に装着する。

前記台車４は、長方形状の基台４１の下面に前記固定レ
ール３２の上係合溝３２１に係合する車輪４２と、前記
スライドレール３３１の上係合溝に係合する車輪４３と
を上下に取付けると共に、走行用駆動装置４４を装備す
る。

かくしてなる台車４の車輪４２寸たは４３を前記横架ス
テージ３の固定レールの上係合溝３２１またはスライド
レール３３１の係合溝３３２に係合させて、台車４を横
架ステージ３に走行可能に装着する。

前記回転ベース５は、前記台車４に軸部材５１および軸
受部材（図示せず）により水平方向に回転自在に取付け
ると共に、該回転ベース５と台車４との間に回転ベース
５固定用の油圧シリンダ５２を介装する。

一方、前記傾動ベース６は、その一端部を前記回転ベー
ス５の一端にビス６１により俯仰自在に取付けると共に
、その他端部と前記回転ベース５の一端との間に傾動ベ
ース６固定用の油圧シリンダ６２を介装する。

前記回転ベース５および傾動ベース６は、前記台車４に
回転および傾動可能に取付けられる。

なお、前記走行用駆動装置４４は、駆動させると台車４
を固定レール３２やスライドレール３３１に沿って走行
させることができ、かつ停止させると台車４を固定レー
ル３２−またけスライドレール３３１の任意の位置で制
御停止させることができる機能を有する。

まだ、前記回転ベース５の油圧シリンダ５２および傾動
ベース６の油圧シリンダ６２は、油圧シリンダ５２およ
び６２に圧油を供給すれば、油圧シリンダ５２および６
２が伸縮し、回転ベース５および傾動ベース６を回転傾
動させることができ、油圧シリンダ５２および６２への
圧油の供給を断てば、その油圧シリンダ５２および６２
の伸縮がロックされ、回転ベース５および傾動ベース６
を任意の位置で制動停止させることができる機能を有す
る。

前記破岩機γは、エアハンマーを用いて砂岩ノミγ２を
岩盤や地盤に打ち込む装置、すなわちシリンダー中にピ
ストンおよびラムをシリンダーの軸方向に往復スライド
可能に収納し、そのシリンダーの先端（ラムの下死点側
の端部）に砂岩ノミγ２を取付けたものである。

前記シリンダー中にエアを供給することにより、ラムが
上死点に往スライドへそのラムが上死点に達すると、瞬
時にピストンにエアの押圧力がかかり、その子方に押さ
れてラムが下死点に加速されながら復スライドし、砂岩
ノミ１２に直接打撃を加える。

この結果砂岩ノミ１２を岩盤や地盤に打ち込み、該砂岩
ノミ１２の打撃力により岩盤や地盤に網目状の亀裂を生
じさせて硬い岩盤や地盤を効率良く破砕することができ
る。

かかる破岩機γは、日綿實業株式会社の商品名「ロック
ブレーカ−」を使用する。

かくしてなる門型台車１の傾動ベース６上に前記破砕機
γを油圧シリンダ７１により進退可能に搭載する。

前述のようにして破岩機γを門型台車１に搭載すること
により、前記破岩機１は第１図に例示する如く範囲イの
間を横架ステージ３の昇降により昇降でき、また第２図
に示す如く範囲口の間を俯仰用油圧シリンダ６２の伸縮
により府仰でき、さらに第３図に示すように範囲ノ＼の
間を台車４の移動により横行でき、範囲二の間を回転用
油圧シリンダ５２の伸縮により水平方向に回転でき、範
囲ホの間を進退用油圧シリンダγ１の伸縮により進退で
きる。

次に、この実施例における本発明のトンネル掘進装置に
よるトンネル掘進作業について説明する。

まず、ある程度掘進したトンネルＡ内にレールａを敷設
すると共にアーチ状の支保よりを配設し、門型台車１を
レールａに沿って砂岩位置まで前進させ、次に固定ジヤ
ツキ２を伸長させて門型台車１の車輪１５をレールａよ
り外し、門型台車１全体を支保よりに押し付けて固定し
、該門型台車１を反力受として利用する。

それから、ホイスｌ−Ｈにより横架ステージ３を昇降さ
せる。

すなわち、昇降用クランプ機構３４および横移動用クラ
ンプ機構３５を作動させ、門型台車１の門型鋼材１１と
横架ステージ３の移動レール部材３３とのクランプ状態
および横架ステージ３の固定レール３２ト移動レール部
材３３とのクランプ状態を解除させてフリーの状態にさ
せ、このフリーの状態においてホイストＨを作動させる
と、帛ワイヤＷが巻取られ捷たけ巻戻され、移動レール
部材３３の昇降用ガイドローラ３３４が門型台車１の断
面Ｈ形状の門型鋼材１１上を走行すると共に、移動部材
３３のスライド用ガイドローラ３３３が固定レール３２
の下係合溝３２２に沿って走行して移動レール部材３３
が横方向に移動することにより、横架ステージ３は門型
台車１のアーチ状の門型鋼材１１の横間隔に応じて伸縮
しながら門型台車１に対して昇降する。

そして、任意の位置で前記昇降用クランプ機構３４およ
び横移動用クランプ機構３５を作動させて再びクランプ
状態にして横架ステージ３を門型台車１に固定する。

次に、走行用駆動装置４４を駆動させて台車４を横架ス
テージ３の固定レール３２スライドレール３３１に沿っ
て移動させると共に、任意の位置で走行用駆動装置４４
の駆動を停止させて台車４を横架ステージ３の固定レー
ル３２まだはスライドレール３３１の任意の位置に制動
停止させる。

このとき、台車４が横架ステージ３の固定レール３２上
に位置するときは台車４の車輪４２が固定レール３２の
上係合溝３２１に係合し、一方移動レール部材３３に位
置する場合は車輪４３がスライドレール３３１の上係合
溝３３２に係合する。

さらに、回転用油圧シリンダ５２を作動させて回転ベー
ス５を回転させると共に、俯仰用油圧シリンダ６２を作
動させて傾動ベース６を傾動させ、かつこの油圧シリン
ダ５２および６２の伸縮作動を停止させて回動ベース５
および傾動ベース６を任意の位置に制動停止させること
により、破岩機γを図中のイル二の範囲内において任意
の位置にセットすることができる。

そして、破岩機１を作動させて進退用油圧シリンダγ１
を伸長させ、破岩機γを前進させて砂岩ノミ１２を略々
半円形状断面のトンネルＡの垂直岩盤Ａ′のポイン）Ｐ
（第１図参照）に打ち込むと、その砂岩ノミγ２の打撃
力により、垂直岩盤Ａ′に網目状の亀裂が生じて垂直岩
盤Ａ′は破砕される。

このときの反力は傾動ベース６、回転ベース５、台車４
および横架ステージ３を介し トンネルＡ内に固定ジヤ
ツキ２により固定した門型台車１に受けられる。

すなわち、この門型台車１を介して掘削したトンネル内
の地盤で反力を受けるものである。

従って、トンネル内を走行する走行車にアームやブーム
などにより単に水平に支持したものの場合のように、ア
ームやブームに多大の反力がかかりアームやブームが破
損したり、また十分な反力が受けられず硬い岩盤や地盤
を効率良く掘進することができないなどの虞れはなく、
効率良く硬い岩盤や地盤を破砕してトンネルＡを掘進す
ることができる。

垂直岩盤Ａ′を一応に破砕したならば、固定ジヤツキ２
を縮めて門型台車１の車輪１５をレール；ａに係合させ
て門型台車１を若干後退させると共に、横架ステージ３
を上昇させて門型台車１内に空間を形成し、その空間に
調理搬車または積込のロッカーショベル等を通し、破砕
した銅をトンネルＡ外に排出する。

それから、門型台車１を破岩位置まで前進させて固定ジ
ヤツキ２によりトンネルＡに固定して圧力受とし、以下
前述と同様の操作を繰返して垂直岩盤Ａ′を破砕し、一
方破砕した銅をトンネルＡ外に排出してトンネルＡを掘
進する。

なお、前記門型台車本体１００の門型鋼材１１の形状は
、上述のアーチ状以外に第８図に示すようにトンネルＡ
の断面形状に合った傾斜形または片側傾斜形などを用い
ても良い。

以上述べたように、本発明においては、エアーハンマー
により砂岩ノミを岩盤や地盤に打ち込み、その砂岩ノミ
の打撃力により岩盤や地盤に網目状の亀裂を生じさせて
岩盤や地盤を破砕する砂岩機を利用したものであるから
、岩盤や地盤、特に硬い岩盤や地盤を交率良ぐ破砕する
ことができる。

しかも、本発明は、砂岩機を砂岩機の重量および反力に
十分に耐えられ得るように構成した門型台車に搭載し、
これらをトンネル内に通し この門型台車をトンネルに
固定して圧力受としだものであるから、砂岩機の大きな
重量および砂岩時における大きな反力を十分に受けるこ
とができ、従って特に硬い岩盤や地盤において砂岩機に
よりトンネルを効率良く掘進することができるなどの効
果がある。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明のトンネル掘進装置の一実施例を示１
第１図は背面図、第２図は側面図、第３図は平面図、第
４図は昇降用クランプ機構の説明図、第５図は横移動用
クランプ機構の説明図、第６図ａ、ｂ、ｃは固定レール
とスライドレールと台車との係合状態を示した説明図、
第７図はトンネルの垂直岩盤の砂岩ポイントを示した説
明図、第８図ａ、ｂは門型鋼材の変形例を示した正面図
である。 １・・・門型台車、１００・・・門型台車本体、２・・
・固定ジヤツキ、３・・・横架ステージ、４・・・台車
、５・・・回転ベース、６・・・傾動ベース、γ・・・
砂岩機、Ａ・・・トンネル、ａ・・・レール。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エア・・ンマーにより砕岩ノミを岩盤や地盤に打ち
   込み、その砕岩ノミの打撃力により岩盤や地盤に網目状
   の亀裂を生じさせて岩盤や地盤を破砕するように構成し
   た破岩機と、その破岩機の重量および反力、に十分に耐
   え得るように構成した門型台車とを備え、 前記門型台車は、トンネルの断面形状に合わせて門型台
   車本体を枠組し、この門型台車本体に走行装置を搭載す
   ると共に固定装置を装備呟その門型台車本体に横架ステ
   ージを昇降可能に装着すると共に、この横架ステージを
   架設方向に伸縮可能に構成し、その横架ステージに台車
   を横架ステージの架設方向に走行可能に装着し、その台
   車に回転、傾動ベースを回転、傾動可能に取付けてなり
   、 かくしてなる門型台車の回転、傾動ベース上に前記破岩
   機を押退可能に搭載へ この門型台車をトンネル内に通
   し、前記固定装置により前記門型台車をトンネルに固定
   し、この門型台車を破岩機の反力受とするように構成し
   たことを特徴とするトンネル掘進装置。