JPH0464691A - トンネルボーリングマシーン - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、岩盤若しくは礫地盤にトンネルを構築する場
合に用いるトンネルポーリングマシーンに関するもので
ある。

［従来の技術］ トンネル構築方法として地山の状態に応じて種々の方法
か開発提供されており、その中でも特に岩盤あるいは礫
地盤を掘進する方法として機械式掘削工法か提供されて
いる。機械式掘削工法はトンネルの掘進を発破によらず
機械を使用して行う工法であり、発破工法に比へて省力
か大きいこと、余掘りかないこと、地山をいためること
かないこと、急速施工か可能であること当の利点かあり
、近年盛んに用いられている工法である。当該工法の中
に円形全断面掘削機工法かあり、この円形全断面掘削機
工法に用いられる掘進機がトンネルポーリングマシーン
（以下、ｒＴＢＭＪと称する。）と呼ばれるものである
。

一般的にＴＢＭは、後胴と、当該後胴の前方に設けてな
る前胴と、当該前胴の前面に設けてなる複数のカッター
とから概略構成され、前記前胴及び前記カッターとが自
転することにより地山を掘進するものである。

ＴＢＭを用いて地山を掘削する際、地山が良好な場合に
は月進３００〜５００ｍ程度の高速掘進が可能である。

ここで、地山か良好な場合とは、比較的均質、亀裂の少
ない母岩で一軸圧縮強度か１０００ｋ　ｇ　／　ｃ　ｍ
″程度地山である。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、日本のように地質の変化に富む地盤にお
いては円滑な掘進か妨げられることか良くある。掘進が
停止する期間は数カ月から一年に及ぶものまであり、そ
れてはＴＢＭにおける高速掘進の意義が没却する。

本発明者は、掘進が停止する場合を調査検討した結果、
切羽前方に存する崩落性地盤に遭遇した場合に起こるこ
とが判明した。斯かる場合における掘進停止の理由は、
切羽前方の崩落性地盤が崩落することにより大量の崩落
上が発生し、ＴＢＭが掘進するためにはそれを全てＴＢ
Ｍ内に取り込みかつ搬出しなければならず、斯かる工程
に相当な時間を要するからである。そのため、従来技術
においては崩落性地盤に遭遇した場合においては相当な
時間を要しなければならず、最悪の場合には撤退しなけ
ればならなかった。なお、崩落性地盤の崩落を防止する
工法として薬液注入工法かあるか、薬液注入工法には相
当の費用、時間及び労力を必要とする。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものでありその
課題とするところは、破砕帯や断層等の崩落性地盤に遭
遇した場合において、切羽の斜め前方から地山が崩落す
るのを防止することかできるトンネルホーリングマシー
ンを提供する点にある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の要旨は、横断面環状の後胴と、当該後胴の前部
に位置する横断面環状の回転前胴と、当該前胴の前部に
摺動自在に嵌合し前面にカッターを有する力、ターヘッ
ドと、当該カッターヘッドを回動させる回動手段とを備
え、前記カッターヘットが回転することにより地山を掘
進するトンネルボーリングマシンであって、前記前胴を
回動させる回動手段と、前記前胴をその軸方向に押引す
る押引手段と、前記カッターヘッドをその軸方向に押引
する押引手段とを有することを特徴としたトンネルホー
リングマシーンに存する。

［作用コ 押引手段は、カッターヘッドの前方に回転前胴を押出さ
せる。押出した回転前胴は崩落性地盤の崩落を防止する
。

しかるに、本発明は切羽の斜め前方から地山か崩落する
のを防止する。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説
明する。ただし、本実施例に記載されている構成部品の
寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な
記載がないかぎりは、この発明の範囲をそれらのみに限
定する趣旨のものではなく、単なる説明例にすぎない。

まず、本実施例に係るトンネルボーリングマシン（以下
、ｒＴＢＭＪと称する。）の構成について第１図（イ）
及び第１図（ロ）を用いて説明する。

当該ＴＢＭＩは、横断面環状の後胴２と、当該後胴２の
前部に位置し軸方四回りに回動する横断面環状の回転前
胴３と、当該前胴の前面に位置しカッター９を有するカ
ッターヘッド５とを備えたものである。

後胴２は、前方に向かうに従い外径が漸減する段部を有
し、前端には前方に向かうに従い外径か漸減するように
テーパーをつけてなる筒状体である。また、ＴＢＭＩの
内方に傾斜したテールノール２２を径の大きいほうを後
胴２の後端面に固設している。内部にはセグメントを組
み立てるためのエレクタ−（図示時）、グリッパ−（図
示時）、：＋ンベ７２０、回転前胴スライドジヤツキ４
（押引手段）、カッターヘッドスライドジヤツキ６（押
引手段）その他の付帯設備を内設している。

コンヘア２０は、力、ターへ、ド５の前後動に応じて伸
縮するものである。回転前胴スライドジヤツキ４は、そ
のシリンダーボトムを後胴２の固設フレーム８にヒンジ
固定してなり、シｑンタークッドの先端を後胴２内部に
存する環状フレーム７に取り付けてなる。カッターヘッ
ドスライドジヤツキ６は、そのシリンダーホトムを後胴
２の固設フレーム８にヒン／固定してなり、／リンター
ロッドの先端を後胴２の内部に存するドラム状フレーム
１０に取り付けてなる。

環状フレーム７は、内方に突出してなるフランジを有す
る、回転前胴３の内径よりも僅かに小さい外径の環状体
である。ドラム状フレーム１ｏは、両端周縁部に内方に
突出してなる４本のフランジを有する、環状フレーム７
の内径よりも僅かに小さい外径の筒状体である。なお、
ドラム状フレーム１０の内部にはコンヘア２０の先端部
分か存する。

回転前胴３は、その後端が薄肉をなし、段部を経て厚肉
をなす筒状体である。当該段部は前方に向かって内径か
漸減する構造となっている。また、回転前胴３の前端に
は超硬チップ１１を設けている。超硬チップ１１は、僅
かな等厚部分を経た後、前端に向かうに従い外径が漸減
する、中心軸を通る断面視において台形の環状体である
。内部には、回転前胴３を回動させるための回動手段、
及びカッターへ、ト５を回動させるための回動手段が存
する。

回転前胴３を回動させるための回動手段は、環状フレー
ム７の上部内側に固設した回転前胴駆動モーター１２と
、回転前胴用ベアリング１３とを備えている。回転前胴
駆動モーター１２の出力軸にはビニオンギア１４を嵌着
している。回転前胴用ヘアリング１３は、その外輪１３
ａの後（第１図（ロ）において右側（以下、同様とする
。））面をドラム状フレーム１ｏの前（第１図（ロ）に
おいて左側（以下、同様とする））面に固設してなり、
内輪１３ｂの前面を支持フランジの後面に固設してなる
。

カッターヘッド５を回動させるための回動手段ハ、ドラ
ムフレームの内側前端の上部に固設してなるカッターヘ
ッド駆動モーター】５と、カンタ−ヘット用ヘアリング
１６とを備えている。カッターヘッド駆動モーター１５
の出力軸にはビニオンギア１７を嵌着している。カッタ
ーヘッド用ベアリング１６は、その外輪１６ａの後面を
ドラム状フレーム１０の前面に固設してなり、内輪１６
ｂの前面を力、ターヘッド５の後面に固設してなる。

前記力／ターへノド５は、その前面に複数の回動自在の
カッター９を有するものである。なお、カッター９には
、地山Ｇの条件に応じてキアカノター、ティスクカソタ
ー、チ、プインサートカ。

ター、チップインサートディスクカッター等、本発明を
実施いするうえで好適なものを用いれば良い。

なお、図中、符号１８はスクレーパ、符号Ｉ９はセパレ
ータ、符号２１は土砂ンールである。

次に、ＴＢＭＩの作用について説明する。

回転前胴駆動モーター１２は、回転前胴用ベアリング１
３の内輪１３ｂをピニオンギア１４を介して回転させる
。内輪１３ｂは支持フランジに固定してなるので、回転
前胴駆動モーター１２か回転すると回転前胴３が回転す
る。その際、内輪１３ｂを環状フレーム７に固定してい
ないので、環状フレーム７か回転することかなく、同時
に環状フレーム７を支持することができる。回転前胴ス
ライトンヤノキ４は、回転前胴３を崩落性地盤り内に押
出し、後胴２を回転前胴３側に引き寄せる。

したかって、回転前胴駆動モーター１２を駆動させ及び
回転前胴スライドシャ、キ４を伸長させることにより回
転前胴３を回転させなから地山Ｇ内に押出することがで
きる。

カッターヘッド駆動モーター１５は、カッターヘット用
ヘアリング１６の内輪１６ｂをビニオンギア１７を介し
て回転させる。内輪１６ｂは支持フラン／に固定してな
るので、回転前胴駆動モーター１２か回転すると回転前
胴３か回転する。その際、前記内輪１６ｂをドラム状フ
レーム１０に固定していないので、ドラム状フレーム１
ｏが回転することかなく、同時にドラム状フレーム１０
を支持することができる。カッターヘッドスライドジヤ
ツキ６は、カッターヘッド５を押出し、回転前胴スライ
ドジヤツキ４とともに後胴２を回転前胴３側に引き寄せ
る。したがって、カノターヘノド駆動モーターＩ５を駆
動させ及びカッターへ。

トスライドジヤツキ６を伸長させることにより回転前胴
３を回転させながら押出することかできる。

固設フレーム８は、回転前胴スライドジヤツキ４及びカ
ッターへ、トスライドジヤツキ６の（１］長、縮退に要
する反力をそれらに付与する。

押出した回転前胴３は、崩落性地盤りの崩落を防止する
。

超硬チップ１１は、崩落性地盤りを掘削する。

次に、以上のように構成したＴＢＭＩを用いた掘進方法
について第２図（イ）ないし第２図（ニ）を用いて説明
する。

地山Ｇが岩盤あるいは礫地盤においては第２図（イ）に
示すように、前記カッターヘッド５及び前記回転前胴３
を回転させて掘進する。なお、掘進する際には従来技術
同様にグリッパ−により反力をとって掘進する。また、
すりの搬出はコンヘア２０により行えば良い。

掘進を続けて崩落性地盤りに遭遇した場合には第２図（
ロ）に示すように回転前胴３のみを回転させ、かつカッ
ターヘットスライドシャツ牛６を伸長して回転前胴３を
崩落性地盤り内に押出する。

次いて、第２図（ハ）に示すように力、ターヘット５を
回転させ、かつカッターへ、トスライドジヤツキ６を伸
長して押出する。なお、回転前胴３あるいはカッターヘ
ッド５を押出する際にもグリッパ−により反力をとれば
よい。

次いて、第２図（ニ）に示すように回転前胴スライド／
ヤノキ４及びカノターヘソトスライトンヤノキ６を退縮
させることにより、後胴２を前胴側に引き寄せる。なお
、前胴か後胴２に比へて非常に重くかつ崩落性地盤りの
地圧も受けるので（自立性の高い岩盤においては地圧は
ＴＢＭＩに作用しない）、グリッパ−のごときものを用
いなくとも後胴２を引き寄せることができる。また、地
山Ｇか軟弱な場合においてはセグメントを後胴２の後端
に取り付け、シールドジャ、キ（図示路）により反力を
とれば良い。

次に、以上のように構成したＴＢＭＩの効果について説
明する。

押出した回転前胴３は崩落性地盤りの崩落を防止するの
で、本発明は切羽の斜め前方から地山Ｇか崩落するのを
防止することかできる。

なお、本実施例においては押引手段として上記構成のご
ときものを用いたか、本発明の範囲をそれに限定する趣
旨ではなく、本発明においては本発明を実施するうえで
好適な構成のものを用いることができる。

「発明の効果Ｊ 本発明は、以上のように構成されているので、以下に記
載するような効果を奏する。

押出した回転前胴は崩落性地盤の崩落を防止するので、
本発明は切羽の斜め前方から地山か崩落するのを防止す
ることができる。

その結果、本発明によれば従来技術に比べ崩落性地山を
有する地山を掘進する場合の労力及び費用を軽減し、係
る施工期間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）乃至第２図（ニ）は本発明の一実施例を示
すものであり、第１図（イ）はＴ　Ｂ　Ｍの市面図、第
１図（ロ）は一部断面側面図、第２図（イ）ないし第２
図（ニ）は工程図である。 Ｇ　、地山、Ｄ、・・崩落性地盤、 ｌ　　　ＴＢ　Ｍ、２・・・　後胴、３・・・・・・回
転前胴、４　・一回転前胴スライドンヤ、キ（押引手段
）、５　　カッターヘット、６・・　力、ターヘノトス
ライトジヤツキ（押引手段）、１２・・・・回転前胴駆
動モーター（回動手段）、１３・・・回転前胴用ヘアリ
ング（回動手段）、１５・・・・・・カッターヘット駆
動モーター（回動手段）、１６・・・・・カッターヘッ
ド用ベアリング（回動手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 横断面環状の後胴と、当該後胴の前部に位置する横断面
   環状の回転前胴と、当該前胴の前部に摺動自在に嵌合し
   前面にカッターを有するカッターヘッドと、当該カッタ
   ーヘッドを回動させる回動手段とを備え、前記カッター
   ヘッドが回転することにより地山を掘進するトンネルボ
   ーリングマシンであって、前記前胴を回動させる回動手
   段と、前記前胴をその軸方向に押引する押引手段と、前
   記カッターヘッドをその軸方向に押引する押引手段とを
   有することを特徴としたトンネルボーリングマシーン。