JPH0828176A - 大断面トンネル掘進機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 切羽面の削孔、掘削ズリの排出及び覆工迄の
作業を一台で行なえるようにし、これにより急速施工を
可能とし、また覆工に際し粉塵の発生がなく、これによ
り作業環境の悪化を防止すること。 【構成】 この発明の大断面トンネル掘進機２は、大断
面トンネル１の削孔用の多数のドリルジャンボ５を先端
に設けるとともに、ズリ掻き寄せ装置６，ベルトコンベ
ア７からなるズリ排出機構を備えた機体４と、機体４上
にトンネル１の断面形状に沿ったアーチ形をなして配置
され、かつ上部にセグメント２３を設置するセグメント
組立架台９と、組立架台９をトンネル１の内面に向けて
押付ける昇降用油圧ジャッキ１２からなる押付け機構と
を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、切羽の掘削から覆工
までの作業を一台で行なえるようにした大断面トンネル
掘進機に関する。

【０００２】

【従来の技術】大断面トンネルを掘削する場合、従来で
は一般に多連ジャンボ等の掘削機械によって切羽を削孔
し、装薬を仕掛けて破砕し、あるいは、該削孔にクサビ
状の削岩機を挿入して割岩し、これらにより、発生した
ズリをズリかき用バックホウ，ズリ積機，ダンプトラッ
クなどの重機により坑口側に排出し、次いで吹付けコン
クリートなどによりトンネル内面を覆工する作業が繰り
返される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】したがって、この種の
作業では重機の輻輳が避けられず、作業停滞の原因とな
るとともに、吹付けコンクリートにより粉塵が発生し、
作業環境が悪化する原因となる。

【０００４】そこでこの発明は以上の課題に着目してな
されたものであって、切羽面の削孔、掘削ズリの排出及
び覆工迄の作業を一台で行なえるようにし、これにより
急速施工を可能とした大断面トンネル掘進機を提供する
ことを目的とする。

【０００５】またこの発明は、覆工に際し粉塵の発生が
なく、これにより作業環境の悪化を防止することを他の
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、かかる目的
を達成するためになされたものであって、大断面トンネ
ルの削孔用の多数の削孔機を先端に設けるとともに、ズ
リ排出機構を備えた躯体と、該機体上に前記トンネルの
断面形状に沿ったアーチ形をなして配置され、かつ周面
にセグメントを設置するセグメント組立架台と、該組立
架台を前記トンネル内面に向けて押付ける押付け機構と
を備えたことを特徴とする大断面トンネル掘進機、をそ
の要旨とするものである。

【０００７】なお、この発明で定義するセグメントは、
場所打ち用の転用型枠も含むものであり、場所打ちコン
クリートの注入及び固化後に撤去し、転用することも可
能である。

【０００８】

【作用】以上の構成によるこの発明の大断面トンネル掘
進機にあっては、機体先端に設けたドリルジャンボによ
り削孔を行ない、ズリ排出機構により掘削ズリを機体後
方に排出する作業と同時に、セグメント組立架台上に架
設されたセグメントをトンネル内面に据付固定すること
によって覆工を行なう。このセグメント組立方式によれ
ば吹付けコンクリートによる粉塵発生がない。

【０００９】

【実施例】以下この発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。図１ないし図５はこの発明の第一実施例を示
し、図１はこの発明にかかるトンネル掘進機の縦断面
図、図２は同横断面図である。

【００１０】図１，２において、１は中硬岩〜硬岩等の
比較的地山が良好な地盤Ｅ内を楕円状の変形円断面形状
をなして掘削される（例えば幅２０ｍ，断面積２３０ｍ
² に至る）大断面トンネルであり、このトンネル１の切
羽面１ａの上半部はこの発明に係る大断面トンネル掘進
機２により掘削される。

【００１１】トンネル掘進機２は、トンネル１の上半部
のアーチ形状に対応して断面略凸形に枠組みされたフレ
ーム形状であって、下面前後左右のそれぞれに自走用の
一対のキャタピラ３を備えた機体４と、機体４の先端に
多段かつ多連に突設配置された多数のドリルジャンボ
（削孔機）５と、機体４の先端下部に配置されたズリ掻
き寄せ装置６と、ズリ掻き寄せ装置６の後部に連設さ
れ、後端を機体４の後部に位置させたズリ排出用のベル
トコンベア７とを備えている。

【００１２】そして、機体４の上部はトンネル１の上部
アーチ形状に沿った断面形状のカバー８で覆われ、この
カバー８上には、これとほぼ同一のアーチ形断面形状で
あって１セグメント分の長さのセグメント組立架台９が
前後移動可能に配置されている。

【００１３】また、カバー８上には複数の軌条１０が前
後方向に沿って敷設され、組立架台９の下部に設けた車
輪１１を前記軌条１０に沿って転動させることで組立架
台９はカバー８上を前後移動可能となっている。なお、
この移動方式としては牽引方式や自走行車輪方式のいず
れも採用できる。

【００１４】機体４の先端上部には前記カバー８を貫通
する複数の押付け手段、すなわち昇降用油圧ジャッキ１
２が配置され、これら油圧ジャッキ１２は前記組立架台
９の前進位置でこれの内面に当接し、組立架台９をトン
ネル１の天井面アーチ形状に沿って押し上げる。

【００１５】さらに機体４の内部には、前記各ドリルジ
ャンボ５の前進後退，横移動及び削孔回転させるための
駆動ユニット１４，油圧ユニット１５，電源設備１６及
び裏込め注入装置１７などが配置されている。裏込め注
入装置１７には注入パイプ１８が接続され、その先端を
後述するセグメントの内外を貫通して突設配管できるよ
うにしている。

【００１６】さらにまたトンネル掘進機２の後部にはセ
グメント積込み用のクレーン１９が配置されている。こ
のクレーン１９は、図１，図３に示すように、両側をト
ンネル１内地盤上に敷設された軌条２０に沿って移動可
能な門形クレーンであって、その上部側は前記組立架台
９よりも一段高く、かつアーチ断面に形成され、そのア
ーチ状部１９ａに沿って走行可能なトロリー２１の下部
に位置する搬送用台車２２上に搭載された各セグメント
ピース２３ａを吊り上げ、機体４上の後部に位置する組
立架台９上に移設するものである。

【００１７】そして、前記組立架台９の両端部９ａは、
図４に示すように、リフト機構（図略）を介して伸縮可
能となっており、両端部９ａを縮少した状態で前記クレ
ーン１９から〜に示す順で各セグメントピース２３
ａを組立架台９上に架設し、全てのセグメントピース２
３ａの搭載が完了したのなら、両端部９ａを伸張させ、
各セグメントピース２３ａを径方向に接合し、一体のセ
グメント２３に組立てる。

【００１８】接合に際しての位置決め機構として図５に
示すように各セグメントピース２３ａの端面にピン２４
ａ及びほぞ孔２４ｂを形成しておくことによって組立架
台９の両端の９ａの縮少によりそれぞれが互いに嵌合し
つつ接合するため、精度良く接合できる。

【００１９】また、接合後にセグメントピース２３ａ同
士を連結するためには、一般にはボルトボックスをセグ
メントピースの内周面側に設けるのであるが、この実施
例では同図５に示すように、ボルトボックス２５をセグ
メントピース２３ａの外周側に形成しておき、このボル
トボックス２５同士をボルトナットを介して接合するこ
とによって隣合うセグメントピース２３ａ同士を連結
し、セグメント２３が形成される。

【００２０】このボルトナットの締結は、組立架台９の
後退位置での作業であるため、常に定位置作業となる。
したがって、例えば機体４の後部にセグメントボルト締
結ロボットを配置しておけば、これの駆動によりセグメ
ント２３の搭載作業終了後自動的に締結作業を行なうこ
とができる。

【００２１】なお、各セグメントピース２３ａのうち組
立架台９の両端に位置させるセグメントピース２３ａ
（図４の，）は図６（ａ），（ｂ）に示すように外
側ピース２３ａ−１に対し内側ピース２３ａ−２を伸縮
可能に嵌合したものとし、これの縮小状態で組立架台９
に架設し、トンネル内面にセットした状態で、内側ピー
ス２３ａ−１を引きだし、この引き出し端を地盤上に着
地させれば、セグメント２３の自立性を得られ、覆工作
業中組立架台９により支持する必要はなくなる。

【００２２】次に以上のトンネル掘進機２による切羽の
掘削から覆工までの手順について説明する。

【００２３】まず、機体４が切羽面１ａに対向して停止
している状態で、図１中想像線で示す待機位置にあるド
リルジャンボ５を前進させて切羽面１ａに所定の深さ及
びパターンで削孔する。

【００２４】次いで各ドリルジャンボ５を前記待機位置
まで後退させ、装薬を装填し、切羽面１ａを発破により
掘削する。次いで、掘削により生じた掘削ズリをズリ掻
き寄せ装置６により掻き寄せ、ベルトコンベア７を通じ
て機体４の後方に搬送し、コンベア７の後端に待機する
図示しないズリ運搬車，ダンプトラック等の輸送手段に
順次受け渡し、これらを通じて坑外に排出する。

【００２５】一方、以上の作業と平行して、機体４の後
部位置に待機している組立架台９上にクレーン１９を通
じて順次セグメントピース２３ａを架設し、この位置で
セグメント２３の組立を行なう。

【００２６】掘削作業終了を待って、セグメント２３を
保持した組立架台９を切羽面１ａ側に前進させ、前進停
止位置で油圧ジャッキ１２を一斉に伸長側に駆動し、組
立架台９をトンネル１の天井面に押し付けることによっ
て組み上がったセグメント２３を天井面に位置させる
（図２参照）。なお、このセグメント２３に後続するセ
グメント２３´との接続はボルト等の締結部材を介して
接続される。

【００２７】次いで両端のセグメントピース２３ａの内
側ピース２３ａ−２を引きだし、その引き出し端を地盤
上に固定すればセグメント２３は自立する。この状態で
組立架台９を再び後部待機位置に移動させ、裏込め注入
用パイプ１８をセグメント２３に接続し、裏込め注入装
置１７を駆動して裏込材２６を地盤内部に注入すれば、
覆工を終了する。

【００２８】前記組立架台９の後退後、あるいはこの覆
工作業完了後機体４を一掘削分前進させることにより、
再び前記と同様のサイクルで掘削から覆工を行なうこと
ができる。なお、前記切羽面における削孔作業、その後
の装薬の装填作業は、覆工作業，裏込材２６の注入作業
等と並行して行うことができる。

【００２９】なお、本実施例では覆工用にセグメント２
３を用いたが、これに換えて場所打ち用の転用型枠を用
いても良く、この場合には、場所打ちコンクリートの注
入及び固化後に該型枠を撤去し、転用することができ
る。

【００３０】また前記各実施例では上半部専用としてあ
るが、同様な機構により限定上半掘削、下半掘削、補助
ベンチ付き全断面掘削にも適用可能である。

【００３１】

【発明の効果】以上各実施例により詳細に説明したよう
に、この発明にかかる大断面トンネル掘進機にあって
は、大断面トンネルの削孔用の多数の削孔機を先端に設
けるとともに、ズリ排出機構を備えた機体と、該機体上
に前記トンネルの断面形状に沿ったアーチ形をなして配
置され、かつ周面にセグメントを設置するセグメント組
立架台と、該組立架台を前記トンネル内面に向けて押付
ける押付け機構とを備えたものであるから、機体先端に
設けたドリルジャンボにより削孔を行ない、ズリ排出機
構により掘削ズリを機体後方に排出する作業と同時に、
セグメント組立架台上に架設されたセグメントをトンネ
ル内面に据付固定することによって覆工を行なうため、
掘削毎のズリだしや、覆工のための重機の輻輳がなく、
急速施工が可能となる。

【００３２】またこの発明では、セグメント組立方式に
しているため、吹付けコンクリートによる粉塵発生がな
く、作業環境を良好に保持することができるほか、機械
式に組立てるため、作業の安全性が確保できるなどの利
点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第一実施例による大断面トンネル掘
進機の側断面図である。

【図２】同横断面図である。

【図３】セグメント積込み用クレーンの正面図である。

【図４】組立架台に対するセグメントピースの架設手順
を示す説明図である。

【図５】セグメントピースの部分斜視図である。

【図６】（ａ）はセグメント両端部に位置するセグメン
トピースの断面図である。（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断
面図である。

【符号の説明】

１ 大断面トンネル １ａ 切羽面 ２ 大断面トンネル掘進機 ４ 機体 ５ ドリルジャンボ（削孔機） ６ ズリ掻き寄せ装置 ７ ベルトコンベア ９ セグメント組立架台 １２ 昇降用油圧ジャッキ（押付け機構） ２３ セグメント

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 大断面トンネルの削孔用の多数の削孔機
   を先端に設けるとともに、ズリ排出機構を備えた機体
   と、該機体上に前記トンネルの断面形状に沿ったアーチ
   形をなして配置され、かつ周面にセグメントを設置する
   セグメント組立架台と、該組立架台を前記トンネル内面
   に向けて押付ける押付け機構とを備えたことを特徴とす
   る大断面トンネル掘進機。