JPS5976397A - トンネル掘進機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、通信ケーブル用や下水用等に供される比較的
小口径のトンネルを掘進するトンネル掘進方法及び該方
法に使用するトンネル掘進機に関する。

通信ケーブルや下水道用として使用されるトンネルを掘
進するだめの従来のトンネル」屈進機としては、例えば
第１図に示すものがある。

第１図において（ｂ）は推進駆動装置（ａ）によってト
ンネル長手方向へ推進されるスクリューコンベア、（Ｃ
）は推進駆動装置（ｃＬ）によって回転させられるスク
リュー軸、（ｄ）はスクリュー軸（Ｃ）先端に固着され
切羽（１）を掘削するカッター、（Ｊ）は直進性を保持
するだめに油圧ジヤツキ（ｇ）により方向を変え得るよ
うにした方向修正外筒、（ｈ）は掘進に併いトンネル内
にセットされた中空円筒状のライニング、（ｊ）は立坑
である。

上記従来例では、カッター（ｄ）はスクリュー軸（ｃ）
を介して推進駆動装置（ａ）によシ駆動され、土砂が掘
削され、掘削された土砂はスクリューコンベア（ｂ）に
より立坑ｋ）　’ｔ、、で搬送される。

しかし々がら、斯かる従来装置にあっては、スクリュー
コンベア（ｂ）にはスクリュー軸（１）があるため、同
一口径のリボンスクリューに比較して排出できるれき（
ｊ）の大きさが小さい。又、湧水地盤では切羽（１）の
土砂の崩壊を防止するためにスクリューコンベア（ｂ）
内に土砂を充満させて運転するのが望ましいが、スクリ
ューコンベア（ｂ）内に土砂を充満させて掘削を行うと
、土砂搬送のだめのスクリュートルクが大きくなってス
クリュー軸（ｃ）や推進駆動装置（α）が大型化する。

そこでスクリューコンベア（ｂ）内には土砂を充満させ
ずに運転を行うが、湧水地盤では切羽（ｇ）の土砂がス
クリューコンベア（ｂ）内に流入し、切羽（ｅ）が崩壊
するだめ掘削機の掘進方向が不安定となシ、方向修正外
筒（１）によって直進性を保持しようとしても不充分と
なる。

本発明は斯かる観点に鑑み、小口径のものとしては比較
的太きなれきを排出でき、切羽を安定化させることがで
き、しかも水圧下でも掘削が可能なうえ、掘進方向に直
線性を保持できるよう制御し得るトンネル掘進方法及び
該方法に使用するトンネル掘進機を提供することを目的
としている。

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

第２図に示すごとく、トンネル先喘部には、掘削機（１
）が配設され、該掘削機（１）の詳細は第６図〜第７図
に示されている。すなわち、掘削機（１）には、先端部
外筒（２）及び中間部外筒（３）並に後部外筒（４）が
設けられ、先端部外筒（２）と中間部外筒（３）の間に
は、土砂が外筒（２）　（３）内に入るのを防止するた
めに蛇腹式のシール（５）が取付けられ、後部外筒（４
）先端は先細シとなって中間部外筒（３）後端側に挿入
され、外筒（３）　（４）間の間隙には／−ル（６）が
嵌合せしめられている。

中間部外筒（３）内周に固着した円筒状のフレーム（７
）にハ、リボンスクリューコンベア（８）のケーシング
（９）の漏斗状拡大端部が、トンネル前方に向けて拡大
するよう固着され、且つ該固着音じのル−ツ・（７）先
端内周と先端部外筒（２）に固着したフレームリ（秒置
筒状部外周との間には・シール０９力玉嵌合されている
。

リボンスクリューコンベア（８）のケーシング（９）外
周に固着した複数のブラケットには、軸線がトンネル軸
線と略平行な油圧ジヤツキθのがピン枢着され、該油圧
ジヤツキα４の先端には、ケーシング（９）に固着した
ブラケットにピン０■を介して枢着されたリンク０４）
の端部が枢着され、油圧ジヤツキ（２）を作動させるこ
とによりリンクα→先端で先端部外筒（２）を押し該先
端部外筒（２）の向きを変更し得るようになっている。

リボンスクリューコンベア（８）のケーシング（９）外
周に固着した複数のブラケットには、回転駆動装置α０
が配設され、軸線がトンネル行な回転駆動装置０６０回
転出力軸には、第４１スに示すごとく正面形状が小判状
のスペーサ０．９が固着され、回転駆動装置（ｌＧを駆
動することにより、スペーサ（４）が中間部外筒（３）
に固着されたフランジα力と後部外筒（４）に固着され
たフランジ◇ンへとの間の隙間Ｇに挿入し得るようにな
っている。

ケーシング（９）の後方に、一端を該ケーシング（９）
に接続され他端を後述のスクリューコンベア（口）のケ
ーシングＱＯ）に接続されたケーシング０１が配設され
、該ケーシングＯＯ内に嵌入したベア１ノング（イ）に
は、ケーシング（９）と同心状にり７ＩＣンスクリユー
コンベア（８）の回転ケーシングの）が嵌合せしめられ
、該回転ケーシング（２１）とケーシング０９との間に
はシール（ハ）（イ）が嵌合せしめられ、回転ケーシン
グＣ◇外周に固着したギア（ハ）には、駆動軸（ハ）に
固着したピニオン（５）が噛合し、回転ケーシングＱＩ
）内周には、ケーシング（９）内を貝、通するリボンス
クリュー（財）が固着され、該リボンスクリュー（５）
のトンネル前方側先端は切羽翰の土砂を掘削するカッタ
ー翰の背面部に固着され、ケーシング（９）の漏斗状部
には、注入管（至）から送られてきたベン］・ナイト溶
液等の粘性付与剤をカッター（ホ）背面のリボンスクリ
ューコンベア（８）入（コ部に注入する注入ノズルＯ◇
が装着されている。

立坑ＣｓＪの底部にはフレーム０擾が配設され、該フレ
ーム０３上には、複数の回転駆動出力軸等を備えだ推進
駆動装置（至）がトンネル軸線方向へ移動し得るよう設
置されている。

掘削機（１）と推進駆動装置（至）の間には、所要組数
のエレメントＧすが連続的に配設されている。

該エレメント（ハ）は前記後部外筒（４）と略同径の節
状のライニングに）、該ライニングＯＱ内に収納された
スクリューコンベア（ロ）、駆動軸（至）、注入管ＯＩ
等から成り、スクリューコンベア（ロ）はケーシングθ
Ｑ、該ケーシング■内に収納されたスクリュー軸（４υ
、該スクリュー軸（４◇に固着されたスクリューθ埠等
から成る。そして、ライニング（至）及びスクリューコ
ンベア（ロ）のケーシング００．スクリユー軸ωυ、ス
クリュー（６）並に駆動軸（２）のトンネル軸線方向長
さは略ｔである。又、ライニング（至）及ヒスクリユー
コンベア（３；’Ｉのケーシング（４（ＩＩ、スクリュ
ー軸（４υ、駆動軸弼、注入管げ）は〃いに隣り合うも
の同志がフランジやカップリング等を介して連結し得る
ようにしであると同時に、何れも推進駆動装置■に連結
し得るようにしてあり、更にライニング（至）は前記後
部外筒（４）に、スクリューコンベア（ロ）のケーシン
グ００）はリボンスクリューコンベア（８）のケーシン
グ（鴎に、駆動軸（ト）は駆動軸（ハ）に、注入管０［
相］は注入管翰に、夫夫連結し得るようにしである。

スクリューコンベア０７１のケーシングに＠の径は、リ
ボンスクリューコンベア（８）のケーシング（９）の円
筒状部や回転ケーシングＱυの径よりも充分大きく作う
れており、リボンスクリューコンベア（８）内を通過し
たれきがスクリューコンベア（ロ）内を通過し得るよう
にしである。又、ケーシングに）の上端はケーシング（
９）の円筒状部や回転ケー・ＩングＱ］）の上端と略同
じ高さにあるが、その下端はライニングｑ埒下面に近接
させ、スクリューコンベア（ロ）」１方のライニング（
ト）内空間を有効に利用しイ４するようにしである。

なお第６図及び第７図中（ハ）は測量用のターゲットを
示す。

次に、本発明の作用について説明する。

推進駆動装置（ロ）を駆動し、スクリュー軸（４υを介
してスクリューコンベア（ロ）のスクリュー０４を回転
させると共に駆動軸０ＩＳ（ハ）、ピニオン（ハ）、ギ
ア（財）、回１匠ケーシングＱυを介してリボンスクリ
ュー（イ）及びカッター翰を回転させ、カッター翰によ
りり羽彌の掘削を開始し、又推進駆動装置＜（ツによっ
てエレメント（２）及び掘削機（１）を押し、地山中を
前進させる。

掘削された土砂は、リボンスクリューコンベア（８）及
びスクリューコンベア（ロ）によって立坑０２まで排出
されるが、この際、リボンスクリュー翰の回転数は、掘
削機（１）の推進速度に合わせて調整できるようにしで
あるため、掘削土量に等しいようにリボンスクリュー排
出数すなわちリボンスクリュー回転数を調整することに
よって、リボンスクリューコンベア（８）内を土砂で充
満させることができる。この充満した土砂によるプラグ
効果によって、切羽翰からのトンネル内への防水を防ぎ
、又切羽＠の流入崩壊を防ぐ。

掘削する土砂にシルト、粘土等の粘性分が少ない場合に
は、注入管Ｏｅを通って送られてきた粘性付与剤を注入
ノズル６υからカッター（ホ）背面部に注入し、カッタ
ー背面部のリボンスクリュー勾によって掘削土砂と粘性
付与剤を攪拌、混合し、難通水性及び適度の流動性を有
する土砂に変化させることができる。

リボンスクリューコンベア（８）から排出された土砂は
、前述のようにスクリューコンベア０７）によって後方
に排出されるが、このときケーシング００内の土砂の充
填率を下げることによってスクリュー０乃の駆動トルク
の増大を防止することができる。

スクリューコンベアＧ７１ヲリボンスクリューとせず、
軸付のスクリューとしたのは、スクリュ−エレメントの
接続がリボンスクリューに比較して非常に容易となるこ
と、及びリボンスクリューの場合、軸付スクリューに′
比較して伝達可能トルクが小さく、長距離になると実用
性がないのに対し、軸伺スクリューは強度においてリボ
ンスクリューよりも優れ、長距離の場合でも充分実用的
であるだめである。

以上のようにして切羽の掘削が進み、掘削機（１）及び
各エレメント（ハ）がエレメント（ハ）の長さ４分だけ
推進しだら、推進駆動装置（ロ）は後退し、該推進駆動
装置（ロ）と最後部のエレメントＧのとの間に形成され
た空間に、新たな再しメント（至）が所要の手段によっ
て挿入され、各機器の前後の連結部が相手側に接続され
る。而して斯かる作業を繰返し行うことによりトンネル
が築造される巳 上記作業中に例えば切羽翰上部が崩壊すると、切羽上部
の推進抵抗が減少し、上方へ掘進方向がずれて行くが、
この場合には、先端部外筒（２）及び中間部外筒（３）
を傾斜させて位置の修正を行う。すなわち、所要の油圧
ジヤツキ＠によりリンク０４）を作動させ、リンクαΦ
によって先端部外筒（２）を第５図に示すごとく下方に
向けて傾斜させる。従って先端部外筒（２）は下向きに
横力を受け、所内の直線上に復帰しようとする。

又、推進駆動装置（ロ）内に装備したスクリュー移動用
ジヤツキ（図示せず）により、ケーシングＯ０、スクリ
ュー軸（４〃を押し、中間部外筒（３）のフランジα力
と後部外筒（４）のフランジ０８）との間に隙間Ｇを生
じさせ、この隙間Ｇの所要位置（例えば上部２個所）に
回転駆動装置００によつヤ回転せしめたスペーサ００を
挿入し、しかる後に推進駆動装置（ロ）によってエレメ
ント（至）を前進させると、スペーサα・傍の挿入され
ていない部分は隙間Ｇがなくなシ、この結果、スペーサ
挿入位置より前の部分は第６図に示すごとく傾斜角度α
だけ傾く。従ってこの傾いた部分に土圧を受け、方向修
正に必要な横力を得ることができる。

なお、本発明においては、位置修正の場合、先端部外筒
のみ或は中間部外筒のみ若しくは両者の倒れによっても
位置修正可能であり、又本発明の要旨を逸脱しない範囲
内で種々の変更が０」能である。

本発明のトンネル掘進方法及び該方法に使用するトンネ
ル掘進機によれば、 １）　　３削機の部分にリボンスクリューを使用してい
るので、同径の軸付スクリューを使用する場合に比べて
より太きなれきの排出が可能となる。従って小口径でも
比較的太きなれきの排出を行うことができる。

旧　リボンスクリューコンベアの駆動とスクリューコン
ベアの駆動を別駆動としているため、リボンスクリュー
の回転数を推進速度に応じて制御することが可能となり
、排出土砂量を適切に制御できる。従って、切羽の崩壊
を防止することができ、又湧水地盤の掘削をも行うこと
ができる。

■）切羽が安定しているので、掘進方向が安定し、直線
性を容易に保持できるし、又万一直線性が阻害されても
方向修正装置によって容易に方向修正を行うことができ
る。

■）スクリューコンベアをリボンスクリューと軸付スク
リューの２本に分けたため、軸付のスクリューコンベア
をライニング内下方に設置できる。従って軸付のスクリ
ューコンベアの上方空間を大きく取ることができ、掘進
方向の測量が容易となる。

等、種々の優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のトンネル掘進機の説明図、第　　°゛２
図は本発明のトンネル掘進方法及び該方法に使用するト
ンネル掘進機の説明図、第６図は第２図に示す掘削機の
説明図、第４図は第６図のＩＶ−ＩＶ方向矢視図、第５
図は本発明において先端部外筒により位置修正を行う場
合の説明図、第６図は本発明におけるリボンスクリュー
コンベアの、駆動機構の説明図、第７図は第６図の■−
■方向矢視図である。 図中（１）は掘削機、（２）は先端部外筒、（３）は中
間部外筒、（４）は後部外筒、（８）はリボンスクリュ
ーコンベア、０功は油圧ジヤツキ、（１４）はリンク、
０のは回転駆動装置、ｏｔ’ｐはスペーサ、αηα８）
はフランジ、■υは回ｌケニシング、（ハ）はギア、（
ハ）は駆動軸、（イ）はビニオン、に）はリボンスクリ
ュー、（ハ）は切羽、翰はカッター、０功は立坑、■は
推進駆動装置、（ハ）はエレメント、（ト）−はライニ
ング、（ロ）はスクリューコンベア、ｃ効は駆動軸、［
相］υはスクリュー軸、０功はスクリューを示す。 特許出願人 日ｉ′電信電話公社 特許出願人 石川島播磨重工業株式会社 第３図 １ の続き 発　明　者　角谷常宏 東京都中央区佃二丁目５番４号 石川島播磨重工業株式会社佃事 務所内 発　明　者　高橋孝部 東京都中央区佃二丁目５番４号 石川島播磨重工業株式会社佃事 務所内 出　願　人　石川島播磨重工業株式会社東京都千代田区
大手町２丁目２ 番１号

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）掘削機カッターによる切羽の掘削土量とカッターを
   面に設けたリボンスクリューコンベアによる排土昂を略
   等しくして該リボンスクリューコンベア内に土砂を充満
   させると共に、掘削機の掘進方向が所定の位置からずれ
   たら掘削機の先端部外筒及び中間部外筒を各別巻しくは
   適宜組合せてトンネル軸線に対し傾けることにより位置
   の修正を行い、掘進を行うことを特徴とするトンネル掘
   進方法。 ２））・ンネル軸線に対する角度を変え得るようにした
   先端部外筒と中間部外筒及びトンネル軸線に対する角度
   を変えることのできない後部外筒を直列に配列す゛ると
   共に外筒内にカッターで掘削された土砂を排出するリボ
   ンスクリューコンベアを配設して掘削機を形成し、該掘
   削機の後方に、前記リボンスクリューとは別個に駆動さ
   れる軸付のスクリューを備え前記リボンスクリューから
   送られてきた土砂を排出するスクリューコンベアを具備
   せるエレメントを所要数直列に配列したことを特徴とす
   るトンネル掘進機。