JPH11200777A - トンネル掘削機のローリング修正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 不良地山におけるローリング修正を、地山を
崩壊させることなく、小さな動力で短時間に行えるよう
にした。 【解決手段】 ＴＢＭ１の前後の胴部２，３側面にグリ
ッパ１２，１４を突出して地山Ｅに反力を取りつつ、カ
ッタードラム５の回転により地山Ｅを掘削するととも
に、胴部２，３，４の周方向にローリング変位が生じた
ら、ローリングジャッキ１２を駆動して、ローリング修
正を繰返すようにしたローリング修正方法において、前
記ローリング修正時に、気泡発生装置を駆動し、前後胴
部２，４の外周に開口する多数の気泡吐出ノズル２６，
２７を通じて気泡を吐出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル掘削機の
ローリング修正方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】トンネル掘削機（トンネルボーリングマ
シン：以下ＴＢＭと略記する）は、一般に、山岳トンネ
ルなどの中軟岩質の比較的安定した地盤の掘削に好適な
掘削機であり、マシンの先端に設けられたカッタードラ
ムのカッターフェイスには、回転しつつ圧砕する多数の
ローラカッターを十字形ないしは放射状に備え、また、
ずりの取込みおよびスクレーパの配置から、カッタード
ラムの外周部にスリットを開口している。

【０００３】そして、カッタードラムの回転より、地山
を掘削しつつ掘削ずりを順次チャンバ内に取込み、これ
をスクリュコンベアなどにより後方に排出し、ベルトコ
ンベア、ずり鋼車などに受渡し、坑内より排出する。

【０００４】ところで、以上のカッターを備えたＴＢＭ
の場合には、スクレーパの作用を有効発揮させるため
に、常時一方向回転させるので、掘削時にはその回転方
向の反力によって、ローリングを生ずる。従って、この
ローリングを修正するために、前胴部や後胴部に径方向
に向けて出没可能に配置されたフロントグリッパあるい
はメイングリッパを交互突出させて反力を地山から取り
ながら、前胴部と後胴部にその両端を各々支持させて設
けたローリングジャッキにより、ローリング修正のため
の回転方向への力を加えることにより修正を行う。

【０００５】しかしながら、このローリング修正方法に
あっては、次に述べる問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】地山が良好な地質であ
る場合は、ＴＢＭは各グリッパによって強固に支持さ
れ、従って、掘削作業中におけるローリング修正作業回
数は少なく、また、自立性があるため、回転抵抗が少な
く、修正は小さな動力で短時間に行える。

【０００７】しかし、地山が軟質であったり、粘性地盤
の場合、回転の反力を地山で支えきることができず、グ
リッパの地山接触面が崩壊しやすい。

【０００８】従ってこのような不良地山では、掘削作業
中にフロントグリッパとメイングリッパとを交互に突出
しつつ繰返しローリング修正作業をやり直さなければな
らず、サイクルタイムにロスを生じ易い。また、このよ
うな地山では、周囲地盤からのＴＢＭに対する圧力や摩
擦力が過大となるため、修正時に大きなローリング修正
力を必要とし、修正作業時間が長くなる。

【０００９】本発明方法は、以上の課題を解決するもの
であり、その目的は、この種の不良地山におけるローリ
ング修正を、地山の崩壊を抑制しつつ、小さな動力で短
時間に行えるようにしたＴＢＭのローリング修正方法を
提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
め、本発明方法は、トンネル掘削機の胴部側面にグリッ
パを突出して地山に反力を取りつつ、カッタードラムの
回転により地山を掘削するとともに、胴部の周方向にロ
ーリング変位が生じたら、ローリングジャッキを駆動し
て、ローリング修正を行なうようにしたトンネル掘削機
のローリング修正方法において、前記ローリング修正時
に、胴部の外周に開口する多数の気泡吐出ノズルを通じ
て気泡を吐出することを特徴とする。

【００１１】ここで、本発明で言う気泡とは、起泡剤の
発泡により、クリーム状に形成される気泡を言い、この
気泡を胴部外周に吐出することで外周部に潤滑性の被膜
層を形成し、地山との接触抵抗を低減するものである。

【００１２】起泡剤としては、界面活性剤、タンパク系
発泡剤などが例示される。

【００１３】従って、本発明方法にあっては、ローリン
グ時の回転動力の低減、修正時間の短縮化、および地山
の崩壊防止効果を得られる。すなわち、気泡は骨材とし
ての効果があり、また水分を多く使用していないので、
地山に加水して脆弱にすることが少ないとともに、気泡
は空気が主体であり、坑内の貯蔵場所が狭くても実施可
能である。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。

【００１５】図１は、本発明方法の概略図、図２は同方
法に用いるＴＢＭの詳細断面図、図３〜５は図２の各部
断面図である。

【００１６】図におけるＴＢＭ１は、図１および図２に
示すように、前胴部２と、前胴部２の後部内周に入れ子
式に挿通された中胴部３と、中胴部３の後部に一体化さ
れた後胴部４からなる筒形状となっており、中胴部３を
伸し縮めすることによって地山Ｅを掘削しながら前進
し、その後部に後述のセグメント組立によるトンネル坑
を形成するものである。

【００１７】前胴部２の先端には、カッタードラム５が
回転可能に配置され、またその後部側には隔壁６によっ
て仕切られるチャンバ７が形成され、またこの隔壁６を
貫通してスクリュコンベア８の先端取込み口がチャンバ
７内に位置し、カッタードラム５の回転に伴いチャンバ
７内に取込まれた掘削ずりをスクリュコンベア８により
取出し、その後部下面に設けられたベルトコンベア９に
受渡して後方に排出する。

【００１８】前記隔壁６の後面にあって、前胴部２の内
周面には、図２および図３に示すように、４５°間隔で
放射状の四つのフロントグリッパ１０が、前胴部２の外
周に向けて出没可能に配置されている。

【００１９】また、前胴部２と中、後胴部３，４とは、
図２に示すように、スラストジャッキ１１により伸縮可
能に連結されている。

【００２０】後胴部４と連結する中胴部３と前胴部２と
の間には、図２及び図４に示すように、一対のローリン
グジャッキ１２が、一端が中胴部３に他端が前胴部２に
支持された状態で配置され、このローリングジャッキ１
２の駆動により、後胴部４ないしは中胴部３と前胴部２
との間に、接線方向の相対的な回転分力を生じさせ、図
中矢印に示す回転力を与えることで、ローリング修正を
可能としている。また中胴部３と後胴部４との間にも、
一対のローリングジャッキ１２が、一端が中胴部３に他
端が後胴部４に支持された状態で配置され（図２参
照）、これらの間のローリング修正を可能としている。

【００２１】また、後胴部４の内周面には図５に示すよ
うに、水平対向する一対のメイングリッパ１４が後胴部
４の外周に向けて出没可能に配置されている。

【００２２】さらに、後胴部４の最後部には、図２に示
すように、この位置に搬入された前述のセグメント１５
の組立て用エレクタ１６が配置され、また、エレクタ１
６の周囲には反力伝達ジャッキ１７が配置され、プレス
リング１８を介して組立てられたセグメント１５の先端
を押圧する。

【００２３】以上の構成によるＴＢＭ１を用いた一般的
掘削およびトンネル構築手順を説明する。

【００２４】前胴部２および中、後胴部３，４が最小
長さに縮められた段階で、フロントグリッパ１０を収縮
させた状態でメイングリッパ１４を突出させて地山Ｅを
グリップし、地山Ｅに反力を取った状態でカッタードラ
ム５を回転させつつ、スラストジャッキ１１を伸し前胴
部２を前進させて掘削を行う。

【００２５】この間はメイングリッパ１４および反力伝
達ジャッキ１７により後部側はホールドされる。

【００２６】次に、メイングリッパ１０を収縮させた
状態で、フロントグリッパ１４を突出させて地山Ｅをグ
リップし、スラストジャッキ１１を縮めて中後胴部３，
４を引き寄せる。

【００２７】以上の、の作業を尺取り虫状に繰り
返すとともに、後胴部４の後方にセグメント１５を組み
立ててゆくことにより、トンネルが構築される。

【００２８】そして、かかる作業中にＴＢＭ１にローリ
ングが生じたら、このローリングを修正する作業を行な
う。

【００２９】本発明方法では、以上の一般的なＴＢＭ１
の機能に加え、定常的、あるいはＴＢＭ１が軟質地盤
や、粘性の高い地盤など、不良地盤を通過する際に、前
胴部２および後胴部４の外周地山Ｅに気泡を注入するた
めの気泡注入装置が備えられている。

【００３０】この気泡注入装置は、図１に示すように、
起泡剤タンク２０と、起泡剤タンク２０に蓄えられた起
泡剤を発泡器２１の入口側に送るポンプ２２と、発泡器
２１のもう一方の入口端に接続したエアコンプレッサ２
３と、発泡器２１の出口端に接続され、かつ複数の分配
器２４を介して分岐配管された複数のホース２５と、各
ホース２５の吐出端に接続され、前胴部２および後胴部
４に放射状をなして複数取付けられ、吐出端を地山側に
開口した気泡吐出ノズル２６および隔壁９を貫通して固
定された掘削ずりとの混合用気泡吐出ノズ２７とを備え
ている。

【００３１】前記起泡剤は界面活性剤、タンパク系発泡
剤などからなるもので、源液で供給される場合には、混
合器などを付加して水と混合し、適宜の希釈率にしてか
ら発泡器１６を通じて発泡させることもできる。

【００３２】図３及び図５には前記気泡吐出ノズル２６
の配置形状が示され、前胴部２においては、図３に示す
ようにフロントグリッパ１０の近傍に放射状に複数配置
されている。また、後胴部４においては図５に示すよう
に、メイングリッパ１４の近傍に放射状に複数配置され
ている。

【００３３】以上の気泡吐出ノズル２６は、前記ローリ
ング修正時の摩擦低減用に用いられるもので、前述のご
とく、ＴＢＭ１が不良地盤に突入すると、ローリング修
正を頻繁に繰返さなければならないが、このとき前記気
泡発生装置を駆動し、各気泡吐出ノズル２６を通じてＴ
ＢＭ１の外周に気泡を吐出することで、ＴＢＭ１の外周
と地山Ｅとの間には気泡による潤滑性の層が形成され
る。

【００３４】従って、この気泡の層によってＴＢＭ１の
外周部と地山Ｅとの間を縁切りすると同時に、気泡の層
の潤滑作用による摩擦低減効果によって、ローリングジ
ャッキによるローリング修正時の駆動動力を低減させ、
短時間のうちに修正作業を完了する。またこの際には地
山Ｅは崩壊することなく、その後の作業に支障を生ずる
ことがない。

【００３５】さらには、吐出された気泡は、含水分が少
なく、時間経過とともに消滅するため、地山Ｅに加水す
ることによる地山の脆弱化がないものとなる。

【００３６】なお、前記チャンバ７内にも気泡ノズル２
７によって気泡が注入され、掘削ずりと混合することに
よって、カッターディスク５による切削能力の向上と排
出時における動力の低減を図っているが、この気泡混じ
りの泥土を回収し、気泡土としてポンプなどにより各気
泡吐出ノズル２６を通じてＴＢＭ１の外周に吐出させる
こともできる。

【００３７】なお、以上の実施形態において、通常の掘
進作業時には、気泡吐出ノズル２６，２７のみ配備して
おき、この種の地盤と遭遇したときのみ、臨時的に気泡
注入装置を接続して注入作業を行っても良い。

【００３８】但し、通常の良質地山の掘削時であって
も、ローリング修正時における、摩擦力低減効果や、カ
ッタードラム１による切削抵抗を減ずる効果には変わり
ないことから、常設することも可能である。

【００３９】また、常設しておくことで、不良地山に遭
遇した時点で、通常よりも気泡の吐出圧や吐出量などを
増加させることで、とっさの場合に対処できる。

【００４０】なお、以上の実施形態では、ＴＢＭに後続
させてセグメントの組立および裏込め注入工を実施する
場合を説明したが、型枠の組立とコンクリートライニン
グ工程に替えても良いことは勿論である。

【００４１】

【発明の効果】以上の説明により明らかなように、本発
明によるＴＢＭのローリング修正方法にあっては、修正
時に気泡を胴部外周に吐出することで外周部に潤滑性の
層を形成し、これによって地山との接触抵抗を低減し、
ローリング時の回転動力の低減および地山の崩壊防止効
果を得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の概略断面図である。

【図２】同方法を実施するためのＴＭＢの具体的構成を
示す断面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。

【図４】図２のＢ−Ｂ線断面図である。

【図５】図２のＣ−Ｃ線断面図である。

【符号の説明】

１ ＴＢＭ ２ 前胴部 ３ 中胴部 ４ 後胴部 ５ カッタードラム ６ 隔壁 ７ チャンバ １０ フロントグリッパ １２ ローリングジャッキ １４ メイングリッパ ２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６ 気泡発生
装置 （２０ 起泡剤タンク、２１ ポンプ、２２ 発泡器、
２３ エアコンプレッサ、 ２４ 分配器、２５ ホー
ス、２６，２７ 気泡吐出ノズル） Ｅ 地山

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 栃折 宣彦 東京都千代田区神田司町２丁目３番地 株 式会社大林組東京本社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トンネル掘削機の胴部側面にグリッパを
   突出して地山に反力を取りつつ、カッタードラムの回転
   により地山を掘削するとともに、胴部の周方向にローリ
   ング変位が生じたら、ローリングジャッキを駆動して、
   ローリング修正を行なうようにしたトンネル掘削機のロ
   ーリング修正方法において、 前記ローリング修正時に、胴部の外周に開口する気泡吐
   出ノズルを通じて気泡を吐出することを特徴とするトン
   ネル掘削機のローリング修正方法。