JPS5833200Y2 - トンネル掘さく装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、連続的な高圧水および不連続的な超高圧水
を用いて連続的にトンネルを掘さくする装置に関する。

従来、トンネル等の掘進工事においては、打撃および回
転機構を有するさく岩槻によって機械的に発破孔をさく
孔し、ダイナマイト等による発破工法が主であったが、
この工法の場合繰り返し衝撃によってビット・ロッドを
はじめとする各種部品の疲労、消耗が著しく、かつさく
孔、発破、すり出しの各工程が不連続に行われるために
作業能率が悪いという欠点があった。

そこで、トンネル全断面を同時に機械的に掘さくするト
ンネルボーリングマシンが出現したが、これも硬岩に対
してはカッタの摩耗が著しく、ある硬さ以上の岩石に対
しては掘さくが困難でさえあった。

、また、高圧噴射水により掘さくする水力モニタも在る
が、このものは掘さくする岩壁の任意断面形状の全体を
高圧噴射水で掘さくするもので、通常炭層等の軟岩壁に
使用されている。

なお、硬岩に対しては全体を高圧噴射水で掘さくするに
は時間がかかりすぎて作業能率が悪いのでほとんど使用
されていない。

また高圧噴射水にかけて超高圧噴射水で全体を掘さくす
ることが考えられるが、岩盤の破壊状態が粗くなり任意
の形状に成形し難く余掘りが必要とにり実用的でなかっ
た。

この考案は上記の欠点に鑑みてなされたもので、連続的
な高圧水および不連続的な超高圧水を使い分けることに
よって、すなわち、連続的な高圧水噴流によって岩盤に
任意断面形状の外周切さく溝を形成し、同時にパルス的
に噴射する超高圧水によって上記断面内の岩石を衝撃的
に破砕することにより、火薬類を使用せずに高圧水およ
び超高圧水によって、能率的に、硬岩盤に対してでも任
意断面形状のトンネルを連続的に掘さくすることのでき
るトンネル掘さく装置を提供するものである。

以下、この考案の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図乃至第４図は本発明を実施するために使用する装
置Ａの一例を示す。

１は掘さくの進行に応じて移動走行させるためのキャタ
ピラであって、油圧モータなどの回転力によって駆動す
る駆動ギヤ２を介して走行する。

３はガイドフレームで、Ｈ型チャンネル等によりトンネ
ル断面形状と相似形に形成され、台車４に固定されてい
る。

該ガイドフレームの前面に回転ドラム５が回転可能に設
けられている。

６は連続流噴射ノズルであって、固定管７に連結され、
該固定管はモータ８によりワイヤ９を通して引張られて
前記ガイドフレーム３上を走行するベッド１０上に固定
されている。

よって、連続流噴射ノズル６は連続高圧水噴流を噴射し
ながらガイドフレーム３に沿って摺動して任意断面のト
ンネルの外周にすかし溝（第５図の１部）を掘る。

前記固定管７は可撓管１１を介して高圧水噴流発生ポン
プ１２に連結され、該ポンプユニットは水ポンプ１３．
油圧ポンプ１４．ポンプ駆動モータ１５．制御室１６．
水タンク１７および油タンク１８によって構成されてい
る。

水タンク１７は常に水が満たされるようになっている。

たらに、固定管７は入れこ式に伸縮可能に設けられてお
り、掘さく進行に応じて連続流噴射ノズル６と前面１９
の間隔を適正になすよう伸縮させる。

回転ドラム５は、前記台車４上に設置された低速揺動モ
ータ２０によって岩盤に対して略平行な平面内で回転往
復連動可能に、かつ、油圧シリンダ２１によって前後に
位置調整可能に設けられている。

該回転ドラム５の前面には第１の超高圧水パルス噴射ノ
ズル２２が数個同心４上で重複しないように配置して設
けられ、この超高圧水をパルス的に噴射する噴射装置（
図示しない）は回転ドラム５内に内蔵されている。

よって第１の超高圧水パルス噴射ノズル２２は回転ドラ
ム５を回転させることによって、所定角度づつ回動し、
第５図のＩＩ部分を衝撃的に破砕する。

また、第５図において前記すかし溝Ｉで囲まれた部分の
うち第１の超高圧水パルス噴射ノズル２２で破砕される
ＩＩ部分の残り、要するにＩＩＩ部分を破砕するために
第２の超高圧水パルス噴射ノズル２３が設けられている
。

すなわち、第２図に示すように、回転ドラム５の側面に
直角に突設された油圧シリンダ２４によって伸縮可能に
数個の第２の超高圧水パルス噴射ノズル２３（第２図で
は２個）が設けられている。

よって、回転ドラム５に内蔵されている噴射装置（図示
していない）から固定パイプに送られて第２の超高圧水
パルス噴射ノズル２３よりパルスジェットが噴射され、
前記ＩおよびＩＩ部分に含まれないデッドゾーン（ＩＩ
Ｉ部分）を隈無く衝撃的に破砕する。

なお、回転ドラム５に内蔵されている噴射装置には多岐
管２５および２６を通じてそれぞれ動力および低圧水が
送られ、この低圧水が超高圧化されて前記第１および第
２の超高圧水パルス噴射ノズル２２および２３から噴射
される。

次に、上記実施例の掘さく順序を説明すると、まず、前
記の本発明の実施に使用する装置Ａをトンネル内に搬入
し所定の位置に設置した後、連続流噴射ノズル６を前面
１９に接近させ、高速水噴流発生ポンプ１２を作動させ
て連続的に高速水噴流を噴射して第５図に示すようなす
かし溝■を一定深さ・掘る。

この場合、特に底面の直線部分を他の部分より深く掘っ
ておいた方がよい。

この溝掘りに並行して回転ドラム５も前面１９に接近さ
せて第１の超高圧水パルス噴射ノズル２２よりパルスジ
ェットを噴射して岩盤を破砕させ、その後回転ドラム５
を一定角度回転させて再びパルスジェットを噴射し、こ
れを繰り返す。

また、同時に、回転ドラム５の回転に応じて伸縮する油
圧シリンダ２４の先端に設けられている第２の超高圧水
パルス噴射ノズル２３からもパルスジェットを噴射し、
第５図および第６図に示されるような破砕が繰り返され
て任意形状のトンネルの全断面が同時に掘さくされる。

なお、前記第１および第２の超高圧水パルス噴射ノズル
２２および２３は、パルスジェットにある程度の角度を
つけることができるように首振り可能に設けている。

また、この考案によるトンネル掘さくにおいて、作業を
連続的に行うためにすり搬出機構Ｂを有する。

第３図および第４図にその一例を示す。

２７は排土板であって、油圧シリンダ（図示していない
）によって前後運動するように設けられ、該排土板上に
軸点２８を中心に低速で回転するギャザリング２９が設
けられ、該排土板の上端下方にベルトコンベア３０が設
けられている。

よって、高速水噴流により破砕された岩屑Ｃの下に排土
板２７を押し込み、該排土板上にあってはギャザリング
２９によって岩屑Ｃを排土板２７上に掻き上げ、排土板
２７の上端下方に設けたベルトコンベア３０に載せて選
び゛出す。

上記のように、この考案のトンネル掘さく装置によれば
、連続的に高圧水を噴射する一つの噴射ノズルと、パル
ス的に超高圧水を噴射する二つの噴射ノズルとを設け、
高圧水連続噴射ノズルは、トンネル外周形状と同形のガ
イドフレーム上を移動するベッドに設置して、トンネル
外周形状の切さく溝を形成させ、超高圧水パルス噴射ノ
ズルの一方は、岩盤に対して略平行な平面内で回転往復
動する回転ドラムの前面に設置して、トンネル断面中央
部の所定範囲内を衝撃的に破砕させ、超高圧水パルス噴
射ノズルの他方は、上記回転ドラム側面の長手方向に伸
縮するロッド先端に設置して、トンネル断面内の上記所
定範囲外の部分を衝撃的に破砕させるもので、火薬類を
使用せずに高圧水おるび超高圧水によって所定形状のト
ンネル断面の全面を同時に、かつ、連続的に掘さくする
ことができる。

また、中央部の所定形状の範囲と残りの部分とを区別し
、各々に専用の超高圧水パルス噴射ノズルを設置したた
め、中央部のノズル移動を規則的で単純な動きにするこ
とができるとともに装置も簡素化できる。

したがって、掘さく作業の効率が大幅に向上するととも
に、掘さく装置の機構を簡素化、小型化することができ
、コスト面で有利である。

さらに、機械部品の損傷がなく、火薬類を使用しないた
め安全であり、作業環境が良い。

また、従来のような余掘りが不必要で、トンネルの壁面
を損傷することもない。

加えて、岩質による適、不適がなく、従来の方法では掘
さく困難であった硬岩に対してでも簡単に掘さくするこ
とができ、掘さくおよびすり出し作業を連続的に行なえ
るがら能率的である。

また、従来のトンネルボーリングマシンとの併用も可能
であるなど数々の優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施態様を例示するもので、第１図は本
発明の実施に使用する装置の一例を示す側面図、第２図
は同正面図、第３図はすり搬出機構を示す平面図、第４
図は第３図のＸ−Ｘ線断面図、第５図は本発明によって
岩盤を切さく破砕した状態を示す図、第６図は第５図の
Ｙ−Ｙ線断面図である。 １・・・・・・キャタピラ、２・・・・・・駆動ギヤ、
３・・・・・・ガイドフレーム、４・・・・・・台車、
５・・・・・・回転ドラム、６・・・・・・高圧水連続
噴射ノズル、７・・・・・・固定管、８・・・・・・モ
ータ、９・・・・・・ワイヤ、１０・・・・・・ベッド
、１１・・・・・・可撓管、１２・・・・・・高圧水噴
流発生ポンプ、１３・・・・・・水ポンプ、１４・・・
・・・油圧ポンプ、１５・・・・・・ポンプ駆動モータ
、１６・・・・・・制御室、１７・・・・・・水タンク
、１８・・・・・・油タンク、１９・・・・・・前面、
２０・・・・・・低速揺動モータ、２１・・・・・・油
圧シリンダ、２２・・・・・・第１の超高圧水パルス噴
射ノズル、２３・・・・・・第２の超高圧水パルス噴射
ノズル、２４・・・・・・油圧シノンダ、２５・・・・
・・多岐管、２６・・・・・・多岐管、２７・・・・・
・排上板、２８・・・・・・軸点、２９・・・・・・ギ
ャザリング、３０・・・・・・ベルトコンベア、Ａ・・
・・・・装置、Ｂ・・・・・・ずり搬出機構、Ｃ・・・
・・・岩屑。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 台車の前部に配置されトンネル断面の外周形状と同形の
   ガイドフレームと、該ガイドフレーム上を移動するベッ
   ドに設置され岩盤に外周切さく溝を形成する高圧水連続
   噴射ノズルと、台車の前部中央部に配置され岩盤に対し
   て略平行な平面内で回転往復動する回転ドラムと、該回
   転ドラムの前面に設置され、上記高圧水連続噴射ノズル
   の作動と並行してトンネル断面中央部の所定範囲内を衝
   撃的に破砕する複数の第１の超高圧水パルス噴射ノズル
   と、上記回転ドラムの側面に配置され長手方向に伸縮す
   る複数のロッドと、該各ロッド先端に配置され、上記高
   圧水連壮噴射ノズルおよび第１の超高圧水パルス噴射ノ
   ズルの作動と並行してトンネル断面内の上記所定範囲外
   を衝撃的に破砕する第２の超高圧水パルス噴射ノズルと
   を備えたことを特徴とするトンネル掘さく装置。