WO2021192809A1 - トンネル掘削装置 - Google Patents

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WO2021192809A1
WO2021192809A1 PCT/JP2021/007252 JP2021007252W WO2021192809A1 WO 2021192809 A1 WO2021192809 A1 WO 2021192809A1 JP 2021007252 W JP2021007252 W JP 2021007252W WO 2021192809 A1 WO2021192809 A1 WO 2021192809A1
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WO
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gripper
tunnel
wheel
pair
groove
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/007252
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
直樹 関山
浅野　浩
拓 荒川
紳一 寺田
栄一 森岡
Original Assignee
株式会社小松製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社小松製作所 filed Critical 株式会社小松製作所
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Priority to AU2021242899A priority patent/AU2021242899A1/en
Priority to US17/909,868 priority patent/US20240200450A1/en
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/10—Making by using boring or cutting machines
    • E21D9/1093—Devices for supporting, advancing or orientating the machine or the tool-carrier
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/06—Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/10—Making by using boring or cutting machines
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/10—Making by using boring or cutting machines
    • E21D9/11—Making by using boring or cutting machines with a rotary drilling-head cutting simultaneously the whole cross-section, i.e. full-face machines
    • E21D9/112—Making by using boring or cutting machines with a rotary drilling-head cutting simultaneously the whole cross-section, i.e. full-face machines by means of one single rotary head or of concentric rotary heads

Definitions

  • the present invention relates to a tunnel excavator.
  • the tunnel excavator includes a cutter head including a cutter on the front surface of the machine and gripper devices provided on the left and right side surfaces of the rear portion of the machine (see, for example, Patent Document 1).
  • the left and right gripper devices are pressed against the left and right side walls of the tunnel.
  • the cutter head is pressed against the bedrock by extending the thrust cylinder while rotating the cutter head.
  • the bedrock is excavated.
  • the rock excavation work is interrupted and the tunnel excavation device is advanced. After that, the excavation work of the above-mentioned bedrock is resumed. By repeatedly excavating the bedrock in this way, a tunnel is formed.
  • the tunnel excavator when the extension amount of the thrust cylinder reaches a predetermined amount, it is necessary to advance the tunnel excavator. Therefore, in general, the tunnel excavator is provided with wheels for traveling. However, when the traveling wheels are mounted on the outer peripheral surface of the tunnel excavator, the tunnel excavator may become larger in the radial direction.
  • An object of the present invention is to provide a tunnel excavator capable of reducing the size in the radial direction.
  • the tunnel excavator includes a front body portion and a rear body portion.
  • the front torso supports the cutter head.
  • the rear fuselage portion has a rear fuselage main body and a gripper portion.
  • the rear fuselage body is located behind the front fuselage.
  • the gripper portion is provided on the rear fuselage body in order to obtain a reaction force when excavating.
  • the gripper portion includes a groove portion and a wheel portion.
  • the groove is formed in a concave shape toward the rear fuselage body.
  • the wheel portion is arranged in the groove portion.
  • the tunnel excavator can be miniaturized in the radial direction.
  • FIG. 2 The perspective view which shows the structure of the tunnel excavation apparatus which concerns on embodiment of this invention.
  • FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of the rear fuselage of FIG.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line IV of FIG. Front view of the bottom gripper on the rear fuselage. Bottom view of the bottom gripper on the rear fuselage.
  • the figure which arranged the wheel part in the bottom gripper of FIG. The figure which arranged the wheel part in the bottom gripper of FIG. Perspective view of the wheel part. Enlarged view of the wheel part arranged on the bottom gripper.
  • the figure which shows the tunnel excavation process. The figure which shows the tunnel excavation process.
  • the figure which shows the tunnel excavation process. The figure which shows the tunnel excavation process.
  • the figure which shows the tunnel excavation process. The
  • the tunnel excavation device 1 of the present embodiment is called a TBM (Tunnel Boring Machine).
  • TBMs include, for example, gripper TBMs and hard rock TBMs.
  • the tunnel excavation device 1 of the present embodiment is used not only for excavation for civil engineering but also for excavation of a mine.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the tunnel excavation device 1 of the present embodiment.
  • the tunnel excavation device 1 of the present embodiment excavates by rotating the cutter head 21 while being supported by the gripper portion 71 on the inner wall of the tunnel.
  • the tunnel excavator 1 includes a front body portion 11, a rear body portion 12, a connection portion 13, a main beam 14, a gantry 15, a work table 16, a belt conveyor 17, and a rear.
  • a support 18 is provided.
  • the front body portion 11 has a cutter head 21 at the front end.
  • the cutter head 21 excavates the bedrock.
  • the rear body portion 12 is arranged on the rear side of the front body portion 11.
  • the rear body portion 12 has a gripper portion 71.
  • the gripper portion 71 presses the inner wall of the tunnel to obtain a reaction force when excavating.
  • the connecting portion 13 connects the front body portion 11 and the rear body portion 12. Specifically, the connecting portion 13 is connected to the rear body portion 12 so that the front body portion 11 is bent.
  • the connecting portion 13 has a plurality of thrust cylinders 13a. One end of each thrust cylinder 13a is rotatably connected to the front body portion 11. The other end of each thrust cylinder 13a is rotatably connected to the rear body portion 12.
  • the main beam 14 extends rearward from the rear fuselage 12.
  • the gantry 15 is rotatably attached to the rear end of the main beam 14.
  • the workbench 16 is provided to perform the work of laying a net on the inner wall of the tunnel after excavation.
  • the workbench 16 is arranged above the gantry 15.
  • the belt conveyor 17 extends from the front body portion 11 through the rear body portion 12 to the lower side of the gantry 15.
  • the belt conveyor 17 conveys rocks, earth and sand, etc. excavated by the cutter head 21 to the rear.
  • the rear support 18 is provided on the main beam 14.
  • the rear support 18 supports the main beam 14 when advancing the rear fuselage 12.
  • the vehicle includes a vehicle (not shown) having a control device, a power supply device, a hydraulic system, and the like.
  • a control device, a power supply device, a hydraulic system, and the like are used to operate a cutter head 21, a belt conveyor 17, a plurality of thrust cylinders 13a, a gripper portion 71, and the like.
  • the front body portion 11 supports the cutter head 21.
  • the front fuselage 11 has a cutter head 21, a cutter head support 22, a vertical support 23, a pair of side supports 24, and a roof support 26.
  • the cutter head 21 is provided at the front portion of the front body portion 11. Specifically, the cutter head 21 is rotatably provided with respect to the cutter head support 22.
  • the cutter head 21 has a head main body 21a, a plurality of roller cutters 21b, and a plurality of scrapers 21c.
  • the plurality of roller cutters 21b are provided on the surface of the head body 21a on the excavation side.
  • the plurality of scrapers 21c take the excavated rock inside the cutter head 21.
  • the plurality of scrapers 21c are arranged on the outer peripheral portion of the head main body 21a at intervals from each other.
  • the cutter head support 22 is arranged behind the cutter head 21.
  • the cutter head support 22 rotatably supports the cutter head 21.
  • the front ends of the plurality of thrust cylinders 13a are connected to the cutter head support 22.
  • the vertical support 23, the pair of side supports 24, and the roof support 26 support the cutter head support 22 against the inner wall of the tunnel and slide on the inner wall of the tunnel during excavation.
  • the vertical support 23, the pair of side supports 24, and the roof support 26 are attached to the cutter head support 22 so as to surround the cutter head support 22.
  • the vertical support 23, the pair of side supports 24, and the roof support 26 are separately arranged below the cutter head support 22, both sides of the cutter head support 22 in the width direction, and above the cutter head support 22.
  • the vertical support 23, the pair of side supports 24, and the roof support 26 are moved in the radial direction away from the cutter head support 22 and in the radial direction toward the cutter head support 22 by a link mechanism and a hydraulic cylinder (not shown).
  • the rear body portion 12 has a gripper carrier 70 (an example of a rear body body), a gripper portion 71, and a wheel portion 80 for traveling.
  • the rear body portion 12 further includes first to third hydraulic cylinders 90, 91, 92.
  • the gripper carrier 70 is arranged behind the front body portion 11.
  • the gripper carrier 70 is arranged between the connection 13 and the rear support 18 (see FIG. 1).
  • the gripper carrier 70 is connected to the rear ends of the plurality of thrust cylinders 13a of the connecting portion 13.
  • the gripper carrier 70 is supported by the main beam 14.
  • the gripper carrier 70 is provided with a gripper portion 71.
  • the gripper carrier 70 supports the gripper portion 71 via the first to third hydraulic cylinders 90, 91, 92.
  • the gripper portion 71 is provided on the gripper carrier 70 in order to obtain a reaction force during excavation.
  • the gripper portion 71 presses the inner wall of the tunnel during excavation and supports the rear body portion 12 with respect to the inner wall of the tunnel.
  • the gripper portion 71 is arranged on the gripper carrier 70 in a state of protruding outward from the gripper carrier 70.
  • the gripper portion 71 has a bottom gripper 72 (an example of a first gripper) and an upper gripper 73 (an example of a second gripper).
  • the gripper portion 71 further includes a pair of side grippers 74.
  • the bottom gripper 72 is arranged below the gripper carrier 70.
  • the bottom gripper 72 is supported by the gripper carrier 70 via a pair of first hydraulic cylinders 90.
  • the pair of first hydraulic cylinders 90 are arranged parallel to each other.
  • the pair of first hydraulic cylinders 90 are arranged along the vertical direction D1.
  • the upper gripper 73 is arranged above the gripper carrier 70.
  • the upper gripper 73 is supported by the gripper carrier 70 via a pair of second hydraulic cylinders 91.
  • the pair of second hydraulic cylinders 91 are arranged parallel to each other.
  • the pair of second hydraulic cylinders 91 are arranged above the pair of first hydraulic cylinders 90 along the vertical direction D1.
  • a pair of side grippers 74 are arranged on both sides of the gripper carrier 70 in the width direction D2.
  • Each side gripper 74 is supported by the gripper carrier 70 via a pair of third hydraulic cylinders 92.
  • the pair of third hydraulic cylinders 92 are arranged parallel to each other.
  • the pair of third hydraulic cylinders 92 are arranged along the width direction D2.
  • each first hydraulic cylinder 90, each second hydraulic cylinder 91, and each third hydraulic cylinder 92 are arranged in cylinders 90a, 91a, 92a and cylinders 90a, 91a, 92a. It has rods 90b, 91b, 92b connected to the cylinder. The ends of the cylinders 90a, 91a, 92a are attached to the gripper carrier 70.
  • each first hydraulic cylinder 90 The end of the cylinder 91a of each first hydraulic cylinder 90, the end of the cylinder 91a of each second hydraulic cylinder 91, and the end of the cylinder 92a of each third hydraulic cylinder 92 are attached to the gripper carrier 70.
  • the end of the rod 90b of each first hydraulic cylinder 90 is attached to the bottom gripper 72.
  • the end of the rod 91b of each second hydraulic cylinder 91 is attached to the upper gripper 73.
  • the end of the rod 92b of each third hydraulic cylinder 92 is attached to the side gripper 74.
  • the bottom gripper 72 moves away from the gripper carrier 70 or approaches the gripper carrier 70 due to expansion and contraction of the pair of first hydraulic cylinders 90, for example, advancing and retreating the rod 90b with respect to the cylinder 90a.
  • the upper gripper 73 moves away from the gripper carrier 70 or approaches the gripper carrier 70 due to expansion and contraction of the pair of second hydraulic cylinders 91, for example, advancing and retreating the rod 91b with respect to the cylinder 91a.
  • Each side gripper 74 moves in a direction away from the gripper carrier 70 or in a direction approaching the gripper carrier 70 due to expansion and contraction of a pair of third hydraulic cylinders 92, for example, advancing and retreating the rod 92b with respect to the cylinder 92a.
  • the bottom gripper 72 of the gripper portion 71 having the above configuration further has the following configuration. As shown in FIG. 5, the bottom gripper 72 has a groove 76.
  • the bottom gripper 72 includes a gripper body 75 and a groove 76.
  • the gripper main body 75 has an outer peripheral surface 75a formed in a substantially arc shape.
  • the outer peripheral surface 75a of the gripper main body 75 contacts the inner wall of the tunnel. Specifically, the outer peripheral surface 75a of the gripper body 75 contacts the lower inner wall of the tunnel.
  • the groove portion 76 is provided in the gripper main body 75.
  • the groove portion 76 is provided in the lower part of the gripper main body 75.
  • the groove portion 76 is formed in a concave shape toward the gripper carrier 70.
  • the groove portion 76 is formed by being recessed from the outer peripheral surface 75a of the gripper main body 75.
  • the groove portion 76 has a pair of first groove portions 77 and a pair of second groove portions 78.
  • a pair of first groove portions 77 extend rearward from the front portion 75b of the gripper main body 75.
  • a pair of first groove portions 77 are provided in the gripper main body 75 so as to be parallel to each other.
  • a pair of second groove portions 78 extend forward from the rear portion 75c of the gripper body 75.
  • a pair of second groove portions 78 are provided in the gripper main body 75 so as to be parallel to each other.
  • each of the first groove portions 77 and each second groove portion 78 has a bottom surface 77a, a pair of side walls 77b, and a pair of engagement grooves 77c (an example of engagement grooves). , Have.
  • the bottom surface 77a is provided on the gripper body 75.
  • the bottom surface 77a is formed on the gripper main body 75 so as to face the inner wall on the lower side of the tunnel.
  • a pair of side walls 77b are provided on the gripper main body 75 so as to face each other.
  • a pair of side walls 77b extend from the bottom surface 77a toward the outer peripheral surface 75a of the gripper body 75.
  • a pair of engaging grooves 77c are separately provided on a pair of side walls 77b. Each engaging groove 77c is formed recessed from each side wall 77b. Each protruding portion 85 (described later) of the wheel portion 80 is arranged in each engaging groove 77c.
  • the pair of engaging grooves 77c in each first groove portion 77 extends rearward from the front portion 75b of the gripper main body 75.
  • a pair of engaging grooves 77c in each first groove 77 are separately provided on a pair of side walls 77b in each first groove 77 so as to face each other.
  • a pair of engaging grooves 77c in each second groove 78 extends forward from the rear 75c of the gripper body 75.
  • a pair of engaging grooves 77c in each second groove 78 is separately provided on a pair of side walls 77b in each second groove 78 so as to face each other.
  • the wheel portion 80 is arranged in the groove portion 76.
  • the wheel portion 80 has a pair of first wheel portions 81 and a pair of second wheel portions 82 (see FIG. 8).
  • Each first wheel portion 81 is arranged in each first groove portion 77.
  • Each first wheel portion 81 is arranged inside the outer peripheral surface 75a of the gripper main body 75 (see FIG. 7). That is, each of the first wheel portions 81 is arranged inside the outer peripheral surface 75a of the gripper main body 75 in a state of being arranged in each of the first groove portions 77.
  • Each of the first wheel portions 81 is detachably attached to each of the first groove portions 77 from the front portion 75b of the gripper main body 75 of the bottom gripper 72 (see FIG. 8).
  • Each second wheel portion 82 is arranged in each second groove portion 78.
  • Each second wheel portion 82 is arranged inside the outer peripheral surface 75a of the gripper main body 75 (see FIG. 7). That is, each of the second wheel portions 82 is arranged inside the outer peripheral surface 75a of the gripper main body 75 in a state of being arranged in each of the second groove portions 78.
  • Each of the second wheel portions 82 is detachably attached to the second groove portion 78 from the rear portion 75c of the gripper main body 75 of the bottom gripper 72 (see FIG. 8).
  • each first wheel portion 81 and each second wheel portion 82 has a pair of wheels 83, a carrier 84, and a pair of projecting portions 85.
  • a pair of wheels 83 are arranged on the rail RL (see FIG. 7).
  • a pair of wheels 83 are rotatably mounted on the carrier 84.
  • the carrier 84 rotatably holds a pair of wheels 83.
  • the carrier 84 has a pair of holding plates 84a and a connecting portion 84b.
  • the pair of holding plates 84a are spaced apart from each other.
  • the connecting portion 84b connects a pair of holding plates 84a.
  • the connecting portion 84b is formed integrally with a pair of holding plates 84a.
  • a pair of wheels 83 are arranged between the pair of holding plates 84a.
  • each wheel 83 is rotatably arranged around each shaft portion fixed to a pair of holding plates 84a.
  • a pair of protrusions 85 are separately provided on a pair of holding plates 84a. Each of the pair of protrusions 85 projects from the carrier 84. For example, each protrusion 85 projects outward from each holding plate 84a in a direction parallel to the direction in which the rotation shaft C1 of each wheel 83 extends.
  • a pair of projecting portions 85 in each first wheel portion 81 engages with a pair of engaging grooves 77c in each first groove portion 77.
  • a pair of protruding portions 85 in each first wheel portion 81 are inserted into a pair of engaging grooves 77c from the front portion 75b of the gripper main body 75 (see FIG. 10).
  • the retaining member 87 is attached to the front portion 75b of the gripper main body 75.
  • each first wheel portion 81 can be removed from the gripper main body 75.
  • a pair of protruding portions 85 in each of the second wheel portions 82 engages with a pair of engaging grooves 77c in each of the second groove portions 78.
  • a pair of projecting portions 85 in each second wheel portion 82 are inserted into a pair of engaging grooves 77c from the rear portion 75c of the gripper body 75 (see FIG. 10).
  • the retaining member 87 is attached to the rear surface of the gripper main body 75. Thereby, the withdrawal of each second wheel portion 82 from the gripper main body 75 can be restricted. Further, by removing the retaining member 87 from the gripper main body 75, each second wheel portion 82 can be removed from the gripper main body 75.
  • the wheels of the first wheel portion 81 and the wheels of the second wheel portion 82 can be attached to each other. It can be placed on the rail RL.
  • the front body portion 11 is advanced with respect to the rear body portion 12 by extending the thrust cylinder 13a.
  • the cutter head 21 is brought into contact with the rock mass, and the rock mass is excavated by the cutter head 21.
  • the vertical support 23, the pair of side supports 24, and the roof support 26 are slid on the inner wall of the tunnel to stably excavate the bedrock.
  • the rear fuselage 12 moves forward by contracting the thrust cylinder 13a while the main beam 14 is supported upward by the rear support 18.
  • the tunnel excavator 1 advances while excavating.
  • a pair of retreating hydraulic cylinders (not shown) can be attached to the front portion 75b of the bottom gripper 72 (gripper body 75).
  • a pair of retreating hydraulic cylinders are arranged between the bottom gripper 72 and the pair of rail RLs, and connect the bottom grippers 72 and the pair of rails RL.
  • the tunnel excavator 1 can be retracted by expanding and contracting the pair of retracting hydraulic cylinders.
  • step S1 in order to excavate three first tunnels T11, T12, T13 (see FIG. 11F) substantially parallel to each other from the existing two tunnels T0, a first tunnel is used.
  • the excavation lines L11, L12 and L13 are set.
  • a second excavation line L2 is set to excavate the second tunnel T2 (see FIG. 11H) that intersects the three first tunnels T11, T12, and T13.
  • step S2 in order to branch the existing tunnel T0 toward the first excavation line L11, the tunnel excavation device 1 is located at the intersection position of the tunnel T0 and the first excavation line L11. Move to the vicinity.
  • the tunnel excavator 1 is towed by a towing vehicle and placed in the vicinity of the intersection position.
  • a corner reaction force receiving portion 30 is installed at the intersection position.
  • the tunnel excavator 1 brings the gripper portion 71 (side gripper 74) into contact with the corner reaction force receiving portion 30 while causing the first tunnel.
  • the excavation of T11 can be started.
  • step S3 the tunnel excavator 1 excavates the bedrock along the first excavation line L11.
  • the first tunnel T11 is formed at the position of the first excavation line L11.
  • the above-mentioned corner reaction force receiving portion 30 is arranged at the intersection position where the end of the first tunnel T11 is connected to the existing tunnel T0 (see FIGS. 11B and 11C).
  • step S4 the tunnel excavation device 1 retreats to the excavation start position (position shown in FIG. 11B) of the first tunnel T11.
  • step S5 in order to branch the existing tunnel T0 toward the first excavation line L12, the tunnel excavation device 1 is located at the intersection position of the tunnel T0 and the first excavation line L12. Move to the vicinity.
  • the tunnel excavator 1 is towed by a towing vehicle and placed in the vicinity of the intersection position.
  • step S6 the tunnel excavator 1 excavates the bedrock along the first excavation line L12 by the same process as in step S3.
  • the first tunnel T12 is formed at the position of the first excavation line L12.
  • the tunnel excavation device 1 retracts to the excavation start position (position shown in FIG. 11E) of the first tunnel T12.
  • a reinforcing agent for reinforcing the inner wall of the first tunnel T12 is applied to the inner wall of the first tunnel T12 including the intersection position of the first excavation line L12 and the second excavation line L2.
  • the predetermined reinforcement ranges R of the upper and lower inner walls of the first tunnel T12 are reinforced by the reinforcing agent.
  • the reinforcement range R of the upper inner wall of the first tunnel T12 is preferably equal to or larger than the range in which the upper gripper 73 contacts the upper inner wall of the first tunnel T12.
  • the reinforcement range R of the lower inner wall of the first tunnel T12 is preferably equal to or larger than the range in which the bottom gripper 72 contacts the inner wall of the first tunnel T12.
  • the reinforcing range R of the upper inner wall of the first tunnel T12 and the reinforcing range R of the lower inner wall of the first tunnel T12 are equal to or larger than the diameter of the second tunnel T2.
  • the tunnel excavator 1 excavates the bedrock along the first excavation line L13.
  • the first tunnel T13 is formed at the position of the first excavation line L13.
  • the tunnel excavator 1 retracts to the excavation start position of the first tunnel T13.
  • step S7 in order to branch the existing first tunnel T13 toward the second excavation line L2, the tunnel excavation device 1 uses the first tunnel T13 and the second excavation line L2. Move to the vicinity of the intersection position of.
  • the tunnel excavator 1 is towed by a towing vehicle and placed in the vicinity of the intersection position.
  • step S8 the tunnel excavation device 1 changes the course from the first tunnel T13 to the second excavation line L2 by using the corner reaction force receiving portion 30.
  • the tunnel excavator 1 excavates the bedrock along the second excavation line L2.
  • the pair of side grippers 74 of the rear body portion 12 is the first.
  • the reaction force cannot be received from the inner walls of the tunnel T12 and the second tunnel T2.
  • the tunnel excavator 1 uses the bottom gripper 72 and the upper gripper 73 to counteract from the inner wall of the intersection of the first tunnel T12 and the second tunnel T2. Receive power. As a result, the tunnel excavator 1 can continue excavating the bedrock along the second excavation line L2.
  • the pair of side grippers 74 of the rear body 12 is the cutter of the front body 11.
  • the reaction force can be received from the inner wall of the second tunnel T2 excavated by the head 21.
  • the tunnel excavator 1 uses the bottom gripper 72, the upper gripper 73, and the pair of side grippers 74. Then, the bedrock is excavated along the second excavation line L2. Subsequently, when the tunnel excavator 1 reaches the first tunnel T11, the second tunnel T2 intersecting the first tunnels T11, T12, and T13 is formed.
  • the wheel portion 80 (first wheel portion 81 and second wheel portion 82) is arranged in the groove portion 76 (first groove portion 77 and second groove portion 78) of the bottom gripper 72. ..
  • the tunnel excavation device 1 can be miniaturized in the radial direction.
  • the bottom gripper 72 has the wheel portions 80 (first wheel portion 81 and second wheel portion 82) arranged in the groove portions 76 (first groove portion 77 and second groove portion 78). It is arranged inside the outer peripheral surface 75a of the gripper main body 75. As a result, the contact of the wheel portions 80 (first wheel portion 81 and second wheel portion 82) with respect to the inner wall of the tunnel can be suppressed in a state where the outer peripheral surface 75a of the gripper main body 75 presses the inner wall of the tunnel.
  • the first wheel portion 81 is detachably attached to the first groove portion 77 from the front portion 75b of the gripper main body 75 of the bottom gripper 72.
  • the first wheel portion 81 can be easily attached to the first groove portion 77 from the front portion 75b of the gripper main body 75.
  • the first wheel portion 81 can be easily removed from the first groove portion 77. As a result, the first wheel portion 81 can be easily maintained.
  • the second wheel portion 82 is detachably attached to the second groove portion 78 from the rear portion 75c of the gripper main body 75 of the bottom gripper 72.
  • the second wheel portion 82 can be easily attached to the second groove portion 78 from the rear portion 75c of the gripper main body 75.
  • the second wheel portion 82 can be easily removed from the second groove portion 78. As a result, the second wheel portion 82 can be easily maintained.
  • the pair of projecting portions 85 of the wheel portions 80 (first wheel portion 81 and second wheel portion 82) is formed by the groove portion 76 of the bottom gripper 72 (first groove portion 77 and second groove portion 78). Engage with a pair of engagement grooves 77c.
  • the wheel portion 80 (first wheel portion 81 and second wheel portion 82) can be easily arranged in the groove portion 76 (first groove portion 77 and second groove portion 78) of the bottom gripper 72.
  • the tunnel excavator of the present invention can miniaturize the tunnel excavator in the radial direction.

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Abstract

トンネル掘削装置は、カッタヘッドを支持する前胴部と、後胴部とを、備える。後胴部は、グリッパキャリアと、グリッパ部とを、有する。グリッパキャリアは、前胴部の後方に配置される。グリッパ部は、グリッパキャリアに設けられる。グリッパ部は、溝部と、車輪部とを、含む。溝部は、グリッパキャリアに向けて凹状に形成される。車輪部は、溝部に配置される。

Description

トンネル掘削装置
　本発明は、トンネル掘削装置に関する。
　従来、土木作業において岩盤を掘削するためにトンネル掘削装置が用いられている。トンネル掘削装置は、機械前面にカッタを含むカッタヘッドと、機械後部の左右側面に設けられたグリッパ装置とを、備えている（例えば、特許文献１参照。）。
　このようなトンネル掘削装置では、左右のグリッパ装置が、トンネル左右側壁に対して押し付けられる。この状態で、カッタヘッドを回転させながらスラストシリンダを伸ばすことによって、カッタヘッドが岩盤に押し付けられる。これにより、岩盤が掘削される。
　ここで、スラストシリンダの伸張量が所定量に到達した場合、岩盤の掘削作業が中断され、トンネル掘削装置は前進させられる。その後、上記の岩盤の掘削作業が再開される。このように、岩盤を繰り返し掘削することによって、トンネルが形成される。
特開平１０－２２０１８１号公報
　従来のトンネル掘削装置では、スラストシリンダの伸張量が所定量に到達すると、トンネル掘削装置を前進させる必要がある。このため、一般的には、トンネル掘削装置には、走行用の車輪が設けられる。しかしながら、走行用の車輪を、トンネル掘削装置の外周面に装着した場合、トンネル掘削装置が径方向に大型化するおそれがある。
　本発明の目的は、径方向に小型化を図ることができるトンネル掘削装置を、提供することにある。
　本発明にかかるトンネル掘削装置は、前胴部と、後胴部とを、備える。前胴部は、カッタヘッドを支持する。後胴部は、後胴本体と、グリッパ部とを、有する。後胴本体は、前胴部の後方に配置される。グリッパ部は、掘削を行う際の反力を得るために後胴本体に設けられる。グリッパ部は、溝部と、車輪部とを、含む。溝部は、後胴本体に向けて凹状に形成される。車輪部は、溝部に配置される。
　本発明によれば、トンネル掘削装置を径方向に小型化することができる。
本発明の実施形態に係るトンネル掘削装置の構成を示す斜視図。 図１のトンネル掘削装置の前胴部及び後胴部を示す斜視図。 図２の後胴部の垂直断面図。 図３の切断線IVにおける断面図。 後胴部のボトムグリッパの前面図。 後胴部のボトムグリッパの底面図。 図５のボトムグリッパに車輪部を配置した図。 図６のボトムグリッパに車輪部を配置した図。 車輪部の斜視図。 ボトムグリッパに配置される車輪部の拡大図。 トンネル掘削工程を示す図。 トンネル掘削工程を示す図。 トンネル掘削工程を示す図。 トンネル掘削工程を示す図。 トンネル掘削工程を示す図。 トンネル掘削工程を示す図。 トンネル掘削工程を示す図。 トンネル掘削工程を示す図。
　以下では、本発明に係るトンネル掘削装置１が、図面を参照して説明される。本実施形態のトンネル掘削装置１は、ＴＢＭ（Tunnel Boring Machine）と呼ばれる。ＴＢＭは、例えば、グリッパＴＢＭ及びハードロックＴＢＭを含む。本実施形態のトンネル掘削装置１は、土木用の掘削だけでなく、鉱山の掘削にも用いられる。
　（トンネル掘削装置の全体構成）
　図１は、本実施形態のトンネル掘削装置１を示す斜視図である。本実施形態のトンネル掘削装置１は、グリッパ部７１によってトンネル内壁に支持された状態でカッタヘッド２１を回転させて掘削を行う。
　図１に示すように、トンネル掘削装置１は、前胴部１１と、後胴部１２と、接続部１３と、メインビーム１４と、架台１５と、作業台１６と、ベルトコンベア１７と、リアサポート１８とを、備える。
　前胴部１１は、前端にカッタヘッド２１を有する。カッタヘッド２１は、岩盤の掘削を行う。後胴部１２は、前胴部１１の後側に配置される。後胴部１２は、グリッパ部７１を有する。グリッパ部７１は、トンネルの内壁を押圧し、掘削を行う際の反力を得る。
　接続部１３は、前胴部１１及び後胴部１２を接続する。詳細には、接続部１３は、後胴部１２に対して前胴部１１が屈曲するように接続する。接続部１３は、複数のスラストシリンダ１３ａを有する。各スラストシリンダ１３ａの一端は、前胴部１１に回動可能に接続される。各スラストシリンダ１３ａの他端は、後胴部１２に回動可能に接続される。
　メインビーム１４は、後胴部１２から後方に向かって延びる。架台１５は、メインビーム１４の後端に回動可能に取り付けられる。作業台１６は、掘削後のトンネル内壁に網を張る作業を行うために設けられる。作業台１６は、架台１５の上側に配置される。
　ベルトコンベア１７は、前胴部１１から後胴部１２を通過して架台１５の下側にまで延びる。ベルトコンベア１７は、カッタヘッド２１によって掘削された岩石及び土砂等を、後方に搬送する。
　リアサポート１８は、メインビーム１４に設けられる。リアサポート１８は、後胴部１２を前進させる際にメインビーム１４を支持する。
　なお、車両には、制御装置、電源装置、及び油圧システム等を有する車両（図示せず）が、含まれる。制御装置、電源装置、及び油圧システム等は、カッタヘッド２１、ベルトコンベア１７、複数のスラストシリンダ１３ａ、及びグリッパ部７１等を作動させるために用いられる。
　（前胴部）
　図１に示すように、前胴部１１は、カッタヘッド２１を支持する。例えば、前胴部１１は、カッタヘッド２１と、カッタヘッドサポート２２と、バーチカルサポート２３と、１対のサイドサポート２４と、ルーフサポート２６とを、有する。
　カッタヘッド２１は、前胴部１１の前部に設けられる。詳細には、カッタヘッド２１は、カッタヘッドサポート２２に対して、回転可能に設けられる。カッタヘッド２１は、ヘッド本体２１ａと、複数のローラカッタ２１ｂと、複数のスクレーパ２１ｃとを、有する。
　複数のローラカッタ２１ｂは、ヘッド本体２１ａにおける掘削側の表面に、設けられる。複数のスクレーパ２１ｃは、掘削された岩石をカッタヘッド２１の内側に取り込む。複数のスクレーパ２１ｃは、ヘッド本体２１ａの外周部に互いに間隔を隔てて配置される。
　カッタヘッドサポート２２は、カッタヘッド２１の後側に配置される。カッタヘッドサポート２２は、カッタヘッド２１を回転可能に支持する。カッタヘッドサポート２２には、複数のスラストシリンダ１３ａの前端部が接続される。
　バーチカルサポート２３、一対のサイドサポート２４及びルーフサポート２６は、カッタヘッドサポート２２をトンネルの内壁に対して支持し、掘削中にトンネルの内壁を摺動する。バーチカルサポート２３、一対のサイドサポート２４、及びルーフサポート２６は、カッタヘッドサポート２２の周囲を囲むように、カッタヘッドサポート２２に取り付けられる。
　バーチカルサポート２３、一対のサイドサポート２４、及びルーフサポート２６は、カッタヘッドサポート２２の下方、カッタヘッドサポート２２の幅方向の両側、及びカッタヘッドサポート２２の上方に、各別に配置される。
　バーチカルサポート２３、一対のサイドサポート２４、及びルーフサポート２６は、図示しないリンク機構及び油圧シリンダによって、径方向においてカッタヘッドサポート２２から離れる方向、及び径方向においてカッタヘッドサポート２２に近づく方向に移動する。
　（後胴部）
　図２に示すように、後胴部１２は、グリッパキャリア７０（後胴本体の一例）と、グリッパ部７１と、走行用の車輪部８０とを、有する。後胴部１２は、第１から第３油圧シリンダ９０，９１，９２をさらに有する。
　・グリッパキャリア
　図２に示すように、グリッパキャリア７０は、前胴部１１の後方に配置される。例えば、グリッパキャリア７０は、接続部１３及びリアサポート１８（図１を参照）の間に配置される。グリッパキャリア７０は、接続部１３の複数のスラストシリンダ１３ａの後端に接続される。グリッパキャリア７０は、メインビーム１４に支持される。グリッパキャリア７０には、グリッパ部７１が設けられる。例えば、グリッパキャリア７０は、第１から第３油圧シリンダ９０，９１，９２を介して、グリッパ部７１を支持する。
　・グリッパ部
　図２に示すように、グリッパ部７１は、掘削を行う際の反力を得るために、グリッパキャリア７０に設けられる。例えば、グリッパ部７１は、掘削の際にトンネルの内壁を押圧し、後胴部１２をトンネルの内壁に対して支持する。グリッパ部７１は、グリッパキャリア７０から外側に突出した状態で、グリッパキャリア７０に配置される。
　図２及び図３に示すように、グリッパ部７１は、ボトムグリッパ７２（第１グリッパの一例）と、アッパグリッパ７３（第２グリッパの一例）とを、有する。グリッパ部７１は、１対のサイドグリッパ７４を、さらに有する。
　図３に示すように、ボトムグリッパ７２は、グリッパキャリア７０の下側に配置される。ボトムグリッパ７２は、１対の第１油圧シリンダ９０を介して、グリッパキャリア７０に支持される。１対の第１油圧シリンダ９０は、互いに平行に配置される。１対の第１油圧シリンダ９０は、上下方向Ｄ１に沿うように配置される。
　アッパグリッパ７３は、グリッパキャリア７０の上側に配置される。アッパグリッパ７３は、１対の第２油圧シリンダ９１を介して、グリッパキャリア７０に支持される。１対の第２油圧シリンダ９１は、互いに平行に配置される。１対の第２油圧シリンダ９１は、１対の第１油圧シリンダ９０の上方において、上下方向Ｄ１に沿って配置される。
　図４に示すように、１対のサイドグリッパ７４は、グリッパキャリア７０の幅方向Ｄ２の両側に配置される。各サイドグリッパ７４は、１対の第３油圧シリンダ９２を介して、グリッパキャリア７０に支持される。１対の第３油圧シリンダ９２は、互いに平行に配置される。１対の第３油圧シリンダ９２は、幅方向Ｄ２に沿って配置される。
　図３及び図４に示すように、各第１油圧シリンダ９０、各第２油圧シリンダ９１、及び各第３油圧シリンダ９２は、シリンダ９０ａ，９１ａ，９２ａと、シリンダ９０ａ，９１ａ，９２ａ内に配置されたピストンに接続されたロッド９０ｂ，９１ｂ，９２ｂとを、有する。シリンダ９０ａ，９１ａ，９２ａの端部は、グリッパキャリア７０に取り付けられる。
　各第１油圧シリンダ９０のシリンダ９１ａの端部、各第２油圧シリンダ９１のシリンダ９１ａの端部、及び各第３油圧シリンダ９２のシリンダ９２ａの端部は、グリッパキャリア７０に取り付けられる。各第１油圧シリンダ９０のロッド９０ｂの端部は、ボトムグリッパ７２に取り付けられる。各第２油圧シリンダ９１のロッド９１ｂの端部は、アッパグリッパ７３に取り付けられる。各第３油圧シリンダ９２のロッド９２ｂの端部は、サイドグリッパ７４に取り付けられる。
　１対の第１油圧シリンダ９０の伸縮、例えばシリンダ９０ａに対するロッド９０ｂの進退によって、ボトムグリッパ７２は、グリッパキャリア７０から離れる方向、又はグリッパキャリア７０に近づく方向に、移動する。
　１対の第２油圧シリンダ９１の伸縮、例えばシリンダ９１ａに対するロッド９１ｂの進退によって、アッパグリッパ７３は、グリッパキャリア７０から離れる方向、又はグリッパキャリア７０に近づく方向に、移動する。
　１対の第３油圧シリンダ９２の伸縮、例えばシリンダ９２ａに対するロッド９２ｂの進退によって、各サイドグリッパ７４は、グリッパキャリア７０から離れる方向、又はグリッパキャリア７０に近づく方向に、移動する。
　上記の構成を有するグリッパ部７１のボトムグリッパ７２は、以下の構成をさらに有する。図５に示すように、ボトムグリッパ７２は、溝部７６を有する。例えば、ボトムグリッパ７２は、グリッパ本体７５と、溝部７６とを、含む。
　グリッパ本体７５は、実質的に円弧状に形成される外周面７５ａを、有する。グリッパ本体７５の外周面７５ａは、トンネルの内壁に接触する。詳細には、グリッパ本体７５の外周面７５ａは、トンネルの下側の内壁に接触する。
　溝部７６は、グリッパ本体７５に設けられる。例えば、ボトムグリッパ７２がグリッパキャリア７０に支持された状態において、溝部７６は、グリッパ本体７５の下部に設けられる。溝部７６は、グリッパキャリア７０に向けて凹状に形成される。例えば、溝部７６は、グリッパ本体７５の外周面７５ａから凹んで形成される。
　図６に示すように、溝部７６は、１対の第１溝部７７と、１対の第２溝部７８とを、有する。１対の第１溝部７７は、グリッパ本体７５の前部７５ｂから後方に向けて延びる。１対の第１溝部７７は、互いに平行になるように、グリッパ本体７５に設けられる。１対の第２溝部７８は、グリッパ本体７５の後部７５ｃから前方に向けて延びる。１対の第２溝部７８は、互いに平行になるように、グリッパ本体７５に設けられる。
　図５及び図６に示すように、各第１溝部７７及び各第２溝部７８は、底面７７ａと、１対の側壁７７ｂと、１対の係合溝７７ｃ（係合溝の一例）とを、有する。
　底面７７ａは、グリッパ本体７５に設けられる。例えば、ボトムグリッパ７２がグリッパキャリア７０に支持された状態において、底面７７ａは、トンネルの下側の内壁と対向するように、グリッパ本体７５に形成される。
　図５に示すように、１対の側壁７７ｂは、互いに対向するように、グリッパ本体７５に設けられる。例えば、１対の側壁７７ｂは、底面７７ａからグリッパ本体７５の外周面７５ａに向けて延びる。
　１対の係合溝７７ｃは、１対の側壁７７ｂに各別に設けられる。各係合溝７７ｃは、各側壁７７ｂから凹んで形成される。各係合溝７７ｃには、車輪部８０の各突出部８５（後述する）が配置される。
　図６に示すように、各第１溝部７７における１対の係合溝７７ｃは、グリッパ本体７５の前部７５ｂから後方に向けて延びる。各第１溝部７７における１対の係合溝７７ｃは、互いに対向するように、各第１溝部７７における１対の側壁７７ｂに各別に設けられる。
　各第２溝部７８における１対の係合溝７７ｃは、グリッパ本体７５の後部７５ｃから前方に向けて延びる。各第２溝部７８における１対の係合溝７７ｃは、互いに対向するように、各第２溝部７８における１対の側壁７７ｂに各別に設けられる。
　・車輪部
　図７及び図８に示すように、車輪部８０は、溝部７６に配置される。車輪部８０は、１対の第１車輪部８１と、１対の第２車輪部８２とを、有する（図８を参照）。
　各第１車輪部８１は、各第１溝部７７に配置される。各第１車輪部８１は、グリッパ本体７５の外周面７５ａよりも内側に配置される（図７を参照）。すなわち、各第１車輪部８１は、各第１溝部７７に配置された状態で、グリッパ本体７５の外周面７５ａよりも内側に配置される。各第１車輪部８１は、ボトムグリッパ７２のグリッパ本体７５の前部７５ｂから各第１溝部７７に着脱可能に装着される（図８を参照）。
　各第２車輪部８２は、各第２溝部７８に配置される。各第２車輪部８２は、グリッパ本体７５の外周面７５ａよりも内側に配置される（図７を参照）。すなわち、各第２車輪部８２は、各第２溝部７８に配置された状態で、グリッパ本体７５の外周面７５ａよりも内側に配置される。各第２車輪部８２は、ボトムグリッパ７２のグリッパ本体７５の後部７５ｃから第２溝部７８に着脱可能に装着される（図８を参照）。
　図９及び図１０に示すように、各第１車輪部８１及び各第２車輪部８２は、１対の車輪８３と、キャリア８４と、１対の突出部８５とを、有する。１対の車輪８３は、レールＲＬ上に配置される（図７を参照）。１対の車輪８３は、キャリア８４に回転可能に装着される。
　キャリア８４は、１対の車輪８３を回転可能に保持する。キャリア８４は、１対の保持プレート８４ａと、連結部８４ｂとを、有する。１対の保持プレート８４ａは、互いに間隔を隔てて配置される。連結部８４ｂは、１対の保持プレート８４ａを連結する。例えば、連結部８４ｂは、１対の保持プレート８４ａと一体に形成される。
　１対の保持プレート８４ａの間には、１対の車輪８３が配置される。例えば、各車輪８３は、１対の保持プレート８４ａに固定される各軸部のまわりに、回転可能に配置される。
　１対の突出部８５は、１対の保持プレート８４ａに各別に設けられる。１対の突出部８５それぞれは、キャリア８４から突出する。例えば、各突出部８５は、各車輪８３の回転軸Ｃ１が延びる方向と平行な方向において、各保持プレート８４ａから外方に突出する。
　各第１車輪部８１における１対の突出部８５は、各第１溝部７７における１対の係合溝７７ｃに、係合する。例えば、各第１車輪部８１における１対の突出部８５は、グリッパ本体７５の前部７５ｂから１対の係合溝７７ｃに挿入される（図１０を参照）。この状態において、抜け止め部材８７がグリッパ本体７５の前部７５ｂに取り付けられる。これにより、グリッパ本体７５からの各第１車輪部８１の抜け出しを、規制することができる。また、抜け止め部材８７をグリッパ本体７５から取り外すことによって、各第１車輪部８１をグリッパ本体７５から取り外すことができる。
　各第２車輪部８２における１対の突出部８５は、各第２溝部７８における１対の係合溝７７ｃに、係合する。例えば、各第２車輪部８２における１対の突出部８５は、グリッパ本体７５の後部７５ｃから１対の係合溝７７ｃに挿入される（図１０を参照）。この状態において、抜け止め部材８７がグリッパ本体７５の後面に取り付けられる。これにより、グリッパ本体７５からの各第２車輪部８２の抜け出しを、規制することができる。また、抜け止め部材８７をグリッパ本体７５から取り外すことによって、各第２車輪部８２をグリッパ本体７５から取り外すことができる。
　このように、１対の第１車輪部８１及び１対の第２車輪部８２をグリッパ本体７５に装着することによって、各第１車輪部８１の車輪及び各第２車輪部８２の車輪を、レールＲＬ上に配置することができる。
　＜トンネル掘削装置の動作＞
　本実施形態のトンネル掘削装置１は、まず、ボトムグリッパ７２、アッパグリッパ７３、及び１対のサイドグリッパ７４をグリッパキャリア７０から突出させることによって、ボトムグリッパ７２、アッパグリッパ７３、及び１対のサイドグリッパ７４がトンネルの内壁を押圧する。これにより、後胴部１２がトンネルの内壁に支持される。
　この状態において、スラストシリンダ１３ａを伸長させることによって、前胴部１１を後胴部１２に対して前進させる。これにより、カッタヘッド２１を岩盤に接触させ、岩盤の掘削がカッタヘッド２１によって行われる。
　この際には、バーチカルサポート２３、一対のサイドサポート２４、及びルーフサポート２６を、トンネル内壁に摺動させることによって、岩盤の掘削が安定的に行われる。
　次に、リアサポート１８によってメインビーム１４を上方に支持した状態で、スラストシリンダ１３ａを縮めることによって、後胴部１２が前進する。このような動作を繰り返すことによって、トンネル掘削装置１は掘削を行いながら前進する。
　なお、ボトムグリッパ７２（グリッパ本体７５）の前部７５ｂには、１対の後退用の油圧シリンダ（図示しない）が取付可能になっている。１対の後退用の油圧シリンダは、ボトムグリッパ７２及び１対のレールＲＬに間に配置され、ボトムグリッパ７２及び１対のレールＲＬを連結する。１対の後退用の油圧シリンダを伸縮することによって、トンネル掘削装置１を後退させることができる。
　以下では、トンネル掘削装置１を用いて、トンネルを掘削する工程を説明する。
　まず、図１１Ａに示すように、ステップＳ１では、既設の２本トンネルＴ０から、互いに略平行な３本の第１トンネルＴ１１，Ｔ１２，Ｔ１３（図１１Ｆを参照）を掘削するために、第１掘削線Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３が設定される。また、３本の第１トンネルＴ１１，Ｔ１２，Ｔ１３に交差する第２トンネルＴ２（図１１Ｈを参照）を掘削するために、第２掘削線Ｌ２が設定される。
　続いて、図１１Ｂに示すように、ステップＳ２では、既設のトンネルＴ０を第１掘削線Ｌ１１に向けて分岐させるために、トンネル掘削装置１は、トンネルＴ０及び第１掘削線Ｌ１１の交差位置の近傍に移動する。例えば、トンネル掘削装置１は、牽引車によって牽引され、交差位置の近傍に配置される。
　このとき、交差位置には、コーナー用反力受け部３０が設置されている。これにより、既設のトンネルＴ０から第１トンネルＴ１１に分岐する屈曲部分において、トンネル掘削装置１は、グリッパ部７１（サイドグリッパ７４）をコーナー用反力受け部３０に当接させながら、第１トンネルＴ１１の掘削を開始することができる。
　続いて、図１１Ｃに示すように、ステップＳ３では、トンネル掘削装置１が、第１掘削線Ｌ１１に沿って岩盤を掘削する。これにより、第１トンネルＴ１１が、第１掘削線Ｌ１１の位置に形成される。
　なお、第１トンネルＴ１１の終端が既設のトンネルＴ０に接続する交差位置には、上述したコーナー用反力受け部３０が配置される（図１１Ｂ及び図１１Ｃを参照）。
　続いて、図１１Ｄに示すように、ステップＳ４では、トンネル掘削装置１は、第１トンネルＴ１１の掘削開始位置（図１１Ｂに示す位置）にまで、後退する。
　続いて、図１１Ｅに示すように、ステップＳ５では、既設のトンネルＴ０を第１掘削線Ｌ１２に向けて分岐させるために、トンネル掘削装置１は、トンネルＴ０及び第１掘削線Ｌ１２の交差位置の近傍に移動する。例えば、トンネル掘削装置１は、牽引車によって牽引され、交差位置の近傍に配置される。
　続いて、図１１Ｆに示すように、ステップＳ６では、ステップＳ３と同様の工程によって、トンネル掘削装置１が、第１掘削線Ｌ１２に沿って岩盤を掘削する。これにより、第１トンネルＴ１２が、第１掘削線Ｌ１２の位置に形成される。第１トンネルＴ１２の掘削後には、トンネル掘削装置１は、第１トンネルＴ１２の掘削開始位置（図１１Ｅに示す位置）にまで、後退する。
　ここで、第１掘削線Ｌ１２及び第２掘削線Ｌ２の交差位置を含む第１トンネルＴ１２の内壁には、第１トンネルＴ１２の内壁を補強するための補強剤が塗布される。ここでは、第１トンネルＴ１２における上下の内壁の所定の補強範囲Ｒが、補強剤によって補強されることが好ましい。
　この場合、第１トンネルＴ１２の上側の内壁の補強範囲Ｒは、アッパグリッパ７３が第１トンネルＴ１２の上側の内壁に接触する範囲以上であることが好ましい。第１トンネルＴ１２の下側の内壁の補強範囲Ｒは、ボトムグリッパ７２が第１トンネルＴ１２の内壁に接触する範囲以上であることが好ましい。また、第１トンネルＴ１２の上側の内壁の補強範囲Ｒ及び第１トンネルＴ１２の下側の内壁の補強範囲Ｒは、第２トンネルＴ２の直径以上であることがより好ましい。
　その後、上記の第１トンネルＴ１２と同様の工程で、トンネル掘削装置１は、第１掘削線Ｌ１３に沿って岩盤を掘削する。これにより、第１トンネルＴ１３が、第１掘削線Ｌ１３の位置に形成される。第１トンネルＴ１３の掘削後には、トンネル掘削装置１は、第１トンネルＴ１３の掘削開始位置にまで、後退する。
　次に、図１１Ｇに示すように、ステップＳ７では、既設の第１トンネルＴ１３を第２掘削線Ｌ２に向けて分岐させるために、トンネル掘削装置１は、第１トンネルＴ１３及び第２掘削線Ｌ２の交差位置の近傍に移動する。例えば、トンネル掘削装置１は、牽引車によって牽引され、交差位置の近傍に配置される。
　続いて、図１１Ｈに示すように、ステップＳ８では、トンネル掘削装置１が、コーナー用反力受け部３０を用いて、第１トンネルＴ１３から第２掘削線Ｌ２に進路を変更する。これにより、トンネル掘削装置１が、第２掘削線Ｌ２に沿って岩盤を掘削する。
　ここで、トンネル掘削装置１の後胴部１２が第１トンネルＴ１２に到達すると、第１トンネルＴ１２及び第２トンネルＴ２の交差部では、後胴部１２の１対のサイドグリッパ７４は、第１トンネルＴ１２及び第２トンネルＴ２の内壁から反力を受けることができない。
　このため、第１トンネルＴ１２及び第２トンネルＴ２の交差部では、トンネル掘削装置１は、ボトムグリッパ７２及びアッパグリッパ７３を用いて、第１トンネルＴ１２及び第２トンネルＴ２の交差部の内壁から反力を受ける。これにより、トンネル掘削装置１は、第２掘削線Ｌ２に沿って岩盤の掘削を続行することができる。
　その後、トンネル掘削装置１の後胴部１２が、第１トンネルＴ１２及び第２トンネルＴ２の交差部を通過した後には、後胴部１２の１対のサイドグリッパ７４は、前胴部１１のカッタヘッド２１によって掘削された第２トンネルＴ２の内壁から反力を受けることができる。
　このため、後胴部１２が、第１トンネルＴ１２及び第２トンネルＴ２の交差部を通過した後には、トンネル掘削装置１は、ボトムグリッパ７２、アッパグリッパ７３、及び１対のサイドグリッパ７４を用いて、第２掘削線Ｌ２に沿って岩盤を掘削する。続いて、トンネル掘削装置１が第１トンネルＴ１１に到達することによって、第１トンネルＴ１１，Ｔ１２，Ｔ１３に交差する第２トンネルＴ２が、形成される。
　＜まとめ＞
　上記の構成を有するトンネル掘削装置１では、車輪部８０（第１車輪部８１及び第２車輪部８２）が、ボトムグリッパ７２の溝部７６（第１溝部７７及び第２溝部７８）に配置される。これにより、トンネル掘削装置１に車輪部８０（第１車輪部８１及び第２車輪部８２）を設けたとしても、トンネル掘削装置１を径方向に小型化することができる。
　また、トンネル掘削装置１では、車輪部８０（第１車輪部８１及び第２車輪部８２）が、溝部７６（第１溝部７７及び第２溝部７８）に配置された状態で、ボトムグリッパ７２のグリッパ本体７５の外周面７５ａよりも内側に配置される。これにより、グリッパ本体７５の外周面７５ａがトンネルの内壁を押圧した状態において、トンネルの内壁に対する車輪部８０（第１車輪部８１及び第２車輪部８２）の接触を抑えることができる。
　また、トンネル掘削装置１では、第１車輪部８１が、ボトムグリッパ７２のグリッパ本体７５の前部７５ｂから第１溝部７７に着脱可能に装着される。この場合、第１車輪部８１をグリッパ本体７５の前部７５ｂから第１溝部７７に容易に装着することができる。また、第１車輪部８１を第１溝部７７から容易に取り外すことができる。これにより、第１車輪部８１を容易にメンテナンスすることができる。
　また、トンネル掘削装置１では、第２車輪部８２が、ボトムグリッパ７２のグリッパ本体７５の後部７５ｃから第２溝部７８に着脱可能に装着される。この場合、第２車輪部８２をグリッパ本体７５の後部７５ｃから第２溝部７８に容易に装着することができる。また、第２車輪部８２を第２溝部７８から容易に取り外すことができる。これにより、第２車輪部８２を容易にメンテナンスすることができる。
　また、トンネル掘削装置１では、車輪部８０（第１車輪部８１及び第２車輪部８２）の１対の突出部８５が、ボトムグリッパ７２の溝部７６（第１溝部７７及び第２溝部７８）の１対の係合溝７７ｃに係合する。これにより、車輪部８０（第１車輪部８１及び第２車輪部８２）を、ボトムグリッパ７２の溝部７６（第１溝部７７及び第２溝部７８）に容易に配置することができる。
　本発明のトンネル掘削装置は、トンネル掘削装置を径方向に小型化することができる。
１　　トンネル掘削装置
１１　前胴部
１２　後胴部
２１　カッタヘッド
７０　グリッパキャリア
７１　グリッパ部
７２　ボトムグリッパ
７３　アッパグリッパ
７５　グリッパ本体
７５ａ　グリッパ本体の外周面
７６　溝部
７７　第１溝部
７７ｃ　係合溝
７８　第２溝部
８０　車輪部
８１　第１車輪部
８２　第２車輪部
８４　キャリア
８５　突出部
 

Claims (6)

  1. 　カッタヘッドを支持する前胴部と、
    　前記前胴部の後方に配置される後胴本体と、掘削を行う際の反力を得るために前記後胴本体に設けられ且つ前記後胴本体に向けて凹状に形成される溝部と前記溝部に配置される車輪部とを含むグリッパ部とを、有する後胴部と、
    を備えるトンネル掘削装置。
  2. 　前記グリッパ部は、グリッパ本体を、さらに含み、
    　前記溝部は、前記グリッパ本体の外周面から凹んで形成され、
    　前記車輪部は、前記溝部に配置された状態で、前記グリッパ本体の外周面よりも内側に配置される、
    請求項１に記載のトンネル掘削装置。
  3. 　前記溝部は、前記グリッパ本体の前部から後方に向けて延びる第１溝部を、有し、
    　前記車輪部は、前記グリッパ本体の前方から前記第１溝部に着脱可能に装着される第１車輪部を、有する、
    請求項２に記載のトンネル掘削装置。
  4. 　前記溝部は、前記グリッパ本体の後部から前方に向けて延びる第２溝部を、有し、
    　前記車輪部は、前記グリッパ本体の後方から前記第２溝部に着脱可能に装着される第２車輪部を、有する、
    請求項２又は３に記載のトンネル掘削装置。
  5. 　前記車輪部は、車輪と、前記車輪を回転可能に保持するキャリアと、前記キャリアから突出する１対の突出部とを、有し、
    　１対の前記突出部は、前記溝部の１対の側壁に設けられる係合溝に、係合する、
    請求項１から４のいずれか１項に記載のトンネル掘削装置。
  6. 　前記グリッパ部は、前記後胴本体の下方に配置される第１グリッパと、前記後胴本体の上方に配置される第２グリッパとを、有し、
    　前記溝部は、前記第１グリッパに設けられる、
    請求項１から５のいずれか１項に記載のトンネル掘削装置。
     
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