JPH04353192A - トンネルボーリングマシーン - Google Patents

トンネルボーリングマシーン

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JPH04353192A
JPH04353192A JP12907491A JP12907491A JPH04353192A JP H04353192 A JPH04353192 A JP H04353192A JP 12907491 A JP12907491 A JP 12907491A JP 12907491 A JP12907491 A JP 12907491A JP H04353192 A JPH04353192 A JP H04353192A
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Japan
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cutter drum
tunnel
excavation
cutter
boring machine
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JP12907491A
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Sota Takatsu
荘太 高津
Shin Terauchi
伸 寺内
Yoshito Minami
好人 南
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Komatsu Ltd
Hazama Ando Corp
Original Assignee
Hazama Gumi Ltd
Komatsu Ltd
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21DSHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/06Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining
    • E21D9/08Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining with additional boring or cutting means other than the conventional cutting edge of the shield

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、カッタードラムを回転
させることにより、地盤を掘進するトンネルボーリング
マシーンに関する。
【0002】
【従来の技術】従来から知られているトンネルボーリン
グマシーンは、マシーン本体の掘進側先端部に円筒形の
カッタードラムを配し、該カッタードラムの掘進方向前
面に、複数の切削カッターを配した円形のカッター面を
備えている。実際の掘削時には、グリッパーによって坑
壁に掘削反力をとり、前記カッター面を掘削地盤に押し
当て、前記カッタードラムを回転させながら前記装置本
体を前進させ、トンネルを連続して掘削するものである
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このように従来のトン
ネルボーリングマシーンは、円筒形のカッタードラムを
回転させて掘進するので、その掘削断面は円形状になり
、水路や上下水道等の場合は、設計断面が円形であるた
め、特に問題は生じない。しかし、鉄道、道路等の設計
断面60は、通常、馬蹄形であり、円形断面のトンネル
61を掘削した場合には、図5(b)に示すような余堀
部分62が発生し、結果的に不必要な領域まで掘削して
いることになり、この分、余分なコストを要さねばなら
ず不経済であった。
【0004】本発明は、上記問題点を解決すべくなされ
たものであり、その目的は、鉄道、道路等、設計断面が
馬蹄形のトンネルを構築する際に発生する余堀を低減す
ることができるトンネルボーリングマシーンを提供する
ことにある。
【0005】また、本発明の他の目的は、従来のトンネ
ルボーリングマシーンの基本構成を大幅に変更すること
なく、前述の余堀を低減することができるトンネルボー
リングマシーンを提供することにある。
【0006】さらに、本発明の他の目的は、所定の楕円
断面のトンネルを掘削するため、マシーン本体に対する
前記カッタードラムの傾斜角度を容易に変更し得るトン
ネルボーリングマシーンを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的に鑑
みてなされたものであり、その要旨は、装置本体と、該
装置本体に対して傾動自在に支持され、掘進方向の前面
に円形のカッター面を有するカッタードラムと、前記カ
ッタードラムを前記装置本体に対して傾動させるため伸
縮するシリンダー部材とを備えるトンネルボーリングマ
シーンであって、前記シリンダー部材の伸縮により前記
カッタードラムを掘進方向に対して任意の角度に傾斜さ
せ、所望の楕円形状にトンネルを掘削することを特徴と
するトンネルボーリングマシーンにある。
【0008】
【作用】本発明に係るトンネルボーリングマシーンは、
前記装置本体の前方に設けた前記カッタードラムを、前
記シリンダー部材の伸縮により掘進方向に対して任意の
角度に傾斜させる。このように、カッター面が掘進方向
に対して傾斜した状態でカッタードラムを回転させて掘
進することにより、トンネルの掘削断面は楕円形状とな
り、前記シリンダー部材の伸縮割合を変化させることに
より、前記カッタードラムの傾斜角度を任意に設定する
ことができる。前記カッタードラムを鉛直方向に傾斜さ
せて配設すれば、その掘削断面は水平方向に長い楕円形
状となり、水平方向に傾斜させて配設すれば、その掘削
断面は鉛直方向に長い楕円形状となる。
【0009】
【実施例】本発明に係るトンネルボーリングマシーンを
添付図面に基づいて説明する。
【0010】図1(a),(b)において、トンネルボ
ーリングマシーンAは、掘削方向の前方に位置するカッ
タードラム10、該カッタードラム10を支持する装置
本体としてのメインフレーム20、及び掘削反力をとる
ためのグリッパー部30で主要部を構成する。
【0011】円筒型のカッタードラム10は、掘進方向
の前面に円形のカッター面11を有し、カッター面11
には、多数の掘削カッター12を配しており(図2)、
電動モーター14によってカッタードラム10を回転駆
動して地盤を掘削する。また、カッタードラム10は、
可動連結部21における連結ロッド21′を介してその
後方のメインフレーム20に傾動自在に支持されている
【0012】ボックス型を呈するメインフレーム20は
、カッタードラム10を傾動させる傾動シリンダー26
を備え、また、後方部には、メインフレーム20に対し
て摺動自在に嵌合するグリッパー部30(図3参照)を
配している。傾動シリンダー26の先端部は、カッター
ドラム10の下端部に固定しており、この傾動シリンダ
ー26のシリンダーを伸縮させることにより、カッター
ドラム10は可動連結部21の連結ロッド21′を中心
に上下方向に回動し、掘削方向に対するカッター面11
の傾斜角度を任意に設定することができる。また、メイ
ンフレーム20の後端部には、グリッパー部30による
固定を解除した際に、メインフレーム20を下方から支
持するためのリヤサポート23を配設しており、このリ
ヤサポート23は、シリンダー構造によって伸縮可能な
機構となっている。なお、メインフレーム20の側部に
は、ベルトコンベヤー22を固定しており、カッタード
ラム10に設けた掻き上げ板13により掻き上げられ切
削ズリが、このベルトコンベヤー22上に落下し後方側
に搬送される機構となっている。
【0013】グリッパー部30は、メインフレーム20
から水平方向両側に伸縮自在に突出するグリッパーシリ
ンダー31を備え、その先端部には、坑壁に沿って円弧
状に湾曲したグリッパーシュー32を配している(図3
)。掘削反力をとる場合には、前記グリッパーシリンダ
ー31を伸長させ、坑壁をグリッパーシュー32で押圧
することにより、グリッパー部30をこの位置に固定す
る。また、スラストシリンダー24の基端部をグリッパ
ー部30に固定し、先端部をマシーン本体としてのメイ
ンフレーム20側に固定しており、掘削時には、スラス
トシリンダー24を伸長させることにより、前述のよう
に固定したグリッパー部30に反力をとり、メインフレ
ーム20と一体的にカッタードラム10を前進させるも
のである。
【0014】また、トンネルボーリングマシーンAは、
カッタードラム10の下部にカッタードラムサポート1
5を配し、メインフレーム20の上部にルーフサポート
25を設けており、これらによって上下方向にも支承さ
れながら掘進するものである。  以上のように構成す
るトンネルボーリングマシーンAによってトンネルを掘
削する工程を順に説明する。
【0015】まず、掘削断面が所定の楕円形状となるよ
うに、傾動シリンダー26を伸縮させ、カッタードラム
10を掘進方向に対して所定の角度に傾斜させる。
【0016】この工程と同時或は前後して、グリッパー
シリンダー31を水平方向両側に伸長させ、坑壁をグリ
ッパーエンド32で押圧し、グリッパー部30を固定す
る。掘削開始時におけるグリッパー部30の初期位置は
、図1の参照番号30′で破線で示す箇所に位置してい
る。なお、この際、後端部のリヤサポート23は収縮状
態である(図4)。
【0017】次に、電動モーター14によってカッター
ドラム10を回転駆動すると共に、スラストシリンダー
24を伸長させ、前述の固定したグリッパー部30に反
力をとってカッタードラム10を前進させる。これによ
り、グリッパー部30は固定位置を保ち、メインフレー
ム20と共にカッタードラム10が前方に移動する。
【0018】このようにして掘削を続け、所定のスパン
を掘進した時点で掘削を一時停止する。この際、後端部
のリヤサポート23を伸長させ、メインフレーム20を
支持可能な状態とする。次いで、グリッパーシリンダー
31を収縮させ、グリッパー部30の固定を解除する。 このとき、メインフレーム20は、リヤサポート23に
より支持される。次いで、スラストシリンダー24を収
縮させ、グリッパー部30を前述した初期位置(参照番
号30′)まで移動し、次の掘削に備える。このような
工程を繰り返して、トンネルを順次掘削していくもので
ある。
【0019】このように、鉛直方向に傾斜したカッター
面11によって、トンネルを掘削した場合、その掘削断
面61は、図1(a)に示すように、道路構築に適した
水平方向に長い楕円形となる。この楕円形は、構築すべ
き馬蹄形のトンネル断面60に極めて近い形状となって
おり、無駄な余堀部分62を軽減することができる。な
お、傾動シリンダー26を伸縮すれば、図6(b)に示
すようにカッタードラム10の傾斜角度の設定を変えて
、図6(a)に示すような楕円形状に掘削できるが、こ
の場合、カッタードラム10を下方から支承するカッタ
ードラムサポート15と、カッタードラム10との連結
部の傾斜も変化するので、カッタードラムサポート15
とカッタードラム10との間に、傾斜調整台16を介在
させる。この傾斜調整台16は、傾斜角度に応じて種々
形成しておくことが好ましい。
【0020】本実施例では、カッター面を鉛直方向に傾
斜させた状態について述べたが、可動連結部21及び傾
動シリンダー26の取付け位置を変更すれば、カッター
ドラム10を水平方向に任意の角度で傾斜させることも
無論可能である。なお、水平方向に傾斜したカッター面
11によって、トンネルを掘削した場合には、掘削断面
は鉛直方向に長い楕円形となり(図示せず)、このよう
に鉛直方向に長い楕円形断面のトンネルは、鉄道の構築
等に適するものである。
【0021】また、本実施例では、カッター面を鉛直及
び水平方向に傾斜させた状態について述べたが、この方
向に限定するものではなく、傾斜方向及び傾斜角度を所
望により変更し、任意の掘削断面形状のトンネルを掘削
できる。
【0022】
【効果】本発明に係るトンネルボーリングマシーンは、
カッタードラムを装置本体に傾動自在に固定し、シリン
ダー部材を伸縮することにより、前記カッタードラムの
カッター面を掘進方向に対して任意の角度に自在に選択
することができる。従って、構築すべきトンネルに最適
な楕円形断面を掘削することができ、馬蹄形断面のトン
ネルを構築する場合、従来の円形断面のトンネルに比べ
て、無駄な余堀部分を低減することができる。また、本
発明に係るトンネルボーリングマシーンは、装置本体に
対して傾斜させてカッタードラムを配設した構造である
ため、従来のトンネルボーリングマシーンの基本構造を
大幅に変更する必要がなく経済的である。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(a)はトンネルの掘削断面を示す正面図
、図1(b)は本発明に係るトンネルボーリングマシー
ンを示す縦断面図である。
【図2】カッタードラム前方のカッター面を示す正面図
である。
【図3】図1における線III−IIIに沿った断面図
である。
【図4】図1における線IV−IVに沿った断面図であ
る。
【図5】図5(a)、(b)は設計断面、掘削断面及び
余堀部分の占める割合を示す説明図である。
【図6】図6(a)はトンネルの掘削断面を示す正面図
、図6(b)はカッタードラムの傾斜角度を変化させた
状態を示すトンネルボーリングマシーンの縦断面図であ
る。
【符号の説明】
10  カッタードラム 11  カッター面 20  メインフレーム(装置本体) 26  傾動シリンダー(シリンダー部材)30  グ
リッパー部 A  トンネルボーリングマシーン

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  装置本体と、該装置本体に対して傾動
    自在に支持され、掘進方向の前面に円形のカッター面を
    有するカッタードラムと、前記カッタードラムを前記装
    置本体に対して傾動させるため伸縮するシリンダー部材
    とを備えるトンネルボーリングマシーンであって、前記
    シリンダー部材の伸縮により前記カッタードラムを掘進
    方向に対して任意の角度に傾斜させ配設することにより
    、所望の楕円形状にトンネルを掘削することを特徴とす
    るトンネルボーリングマシーン。
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WO1996015353A1 (fr) * 1994-11-15 1996-05-23 Hazama Corporation Machine a percer des tunnels
CN102704945A (zh) * 2012-06-29 2012-10-03 中国铁建重工集团有限公司 一种长距离大坡度斜井全断面岩石掘进机

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