JPH11200778A - トンネル掘進機による掘進方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 地山との摩擦抵抗を減じ、推進のための動力
負荷を低減させ、不良地山においてもスムースな掘進を
可能としたトンネル掘進機による掘進方法を提供する。 【解決手段】 カッタードラム１の回転により地山Ｅを
掘削しつつカッタードラム１の外周部に開口されたスリ
ットを通じて隔壁９により後部側と区画されたチャンバ
１０内に掘削ずりを取込むとともに、取込んだ掘削ずり
をスクリュコンベア１１を介して後方に排出するように
したトンネル掘進機による掘進方法において、チャンバ
１０内に気泡を吐出して、掘削ズリと混合した気泡土に
よってチャンバ１０内を充満し、掘進作業に伴って、充
満した気泡土をカッタードラム１のスリットを介してト
ンネル掘進機の外周に送り込み、トンネル掘進機の外殻
と地山との間に気泡土による滑り層を形成しつつ掘進作
業を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、崩落性地山などの
不良地山を突破するのに好適なトンネル掘進機による掘
進方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】トンネル掘進機（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、カッター外
周部にスリットが開口されている。

【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、ずり鋼車などにより坑内より排出する。また、掘削
時の反力はグリッパの押しつけにより地山からも取るよ
うにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従って、ＴＢＭでは、
地山が硬岩であったり、クラックが少ない地山では、切
羽は自立し、安定した掘削および推進ができる。しかし
ながら、マシンが思いもかけない破砕帯など崩落性地山
に遭遇した場合には、地山の崩落や、押出しによりマシ
ン外周が拘束され、掘進不能となる。

【０００５】このような場合に対処する方法として、従
来ではマシン内部より外周側に向けて例えばＣＭＣなど
高分子系の滑剤をマシン外周に吐出し、マシンの地山に
対する摩擦を低減させるなどの対策を講じていた。

【０００６】しかし、マシン外周にまんべんなく滑剤を
行渡らすのは困難であり、フリクション低減効果を十分
に生かしきれず、推進のための動力負荷が過大となり、
推進不能となるなど、ＴＢＭが解決すべき技術課題とな
っていた。

【０００７】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、地山との摩擦抵抗を減じ、推進の
ための動力負荷を低減させ、不良地山においてもスムー
スな掘進を可能としたトンネル掘進機による掘進方法を
提供するものである。

【０００８】

【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、カッタードラムの回転により地山を
掘削しつつカッタードラムの外周部に開口されたスリッ
トを通じて隔壁により後部側と区画されたチャンバ内に
掘削ずりを取込むとともに、チャンバ内に取込んだ掘削
ずりをチャンバ内に先端露出したスクリュコンベアを介
して後方に排出するようにしたトンネル掘進機による掘
進方法において、前記チャンバ内又は切羽面に気泡を吐
出して、掘削ズリと混合した気泡土によってチャンバ室
内を充満し、掘進作業に伴って、充満した気泡土をカッ
タードラムのスリットを介してトンネル掘進機の外周に
送り込み、トンネル掘進機の外殻と地山との間に気泡土
による滑り層を形成しつつ掘進作業を行うことを特徴と
する。

【０００９】また、カッタードラムから切羽面に向けて
気泡を噴射し、掘削土と混合させた気泡混合土を掘削土
の取り込み量を調整してトンネル掘削機の胴部周囲に充
満させて滑り層を形成し、地山の崩壊を防ぎ且つ地山と
の周辺摩擦力の低減を図ることもできる。

【００１０】ここで、本発明で言う気泡とは、起泡剤を
発泡させることで、クリーム状に形成されるもを言い、
この気泡をチャンバ内又は切羽面に吐出することで、チ
ャンバ内において取込まれた掘削ずりと混合されて気泡
土を形成し、またかかる気泡土は、スクリュウコンベア
によるチャンバ室からの排出量を調整することにより、
チャンバ室内に容易に充満することができるとともに、
チャンバ室からあふれ出させて、掘削に伴ってトンネル
掘進機の外周全域に容易かつ速やかに送り込むことがで
き、これによって、トンネル掘進機の外殻と地山との間
に滑り層を形成してゆくことになる。従って、本発明に
よれば、気泡土による滑り層の滑性効果によって、不良
地山においてもフリクションが大幅に低減されて、スム
ースな掘進作業を行うことが可能になる。なお、起泡剤
としては、例えば界面活性剤、タンパク系発泡剤等を使
用することができる。

【００１１】

【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。図１
は、本発明方法の一実施形態を示す断面図である。

【００１２】図におけるＴＢＭは、先端にカッタードラ
ム１を備えた前胴部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
し縮めしつつ地山Ｅ内を掘削しながら、その後部にコン
クリートライニングによるトンネル坑を形成するもので
ある。

【００１３】前胴部２と中、後胴部３，４とはスラスト
ジャッキ５で連結され、また後胴部４の内部にはプレス
ジャッキ６，および反力伝達ジャッキ７が装備され、プ
レスリング８を介して後部に形成されるコンクリートラ
イニングＣの先端に結合されている。

【００１４】前胴部２内は隔壁９によりカッタードラム
１の後部にチャンバ１０が区画され、またこの隔壁９を
貫通してスクリュコンベア１１の先端取込み口がチャン
バ１０内に位置し、カッタードラム１の回転に伴いチャ
ンバ１０内に取込まれた掘削ずりをスクリュコンベア１
１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１２に受渡し後方に排出するようにしている。

【００１５】さらに、前胴部２内にあって隔壁９の後部
側には四つのフロントグリッパ１４が外側に向けて出没
可能に配置され、後胴部４には水平対向する一対のメイ
ングリッパ１５が出没可能に配置されている。

【００１６】以上に加え、トンネル坑内部には気泡注入
装置が配置され、この注入装置によって作られた気泡を
チャンバ１０内に供給するようにしている。

【００１７】気泡注入装置は、起泡剤タンク１６と、起
泡剤タンク１６に蓄えられた起泡剤を発泡器１７の入口
側に送るポンプ１８と、発泡器１７のもう一方の入口端
に接続したエアコンプレッサ１９と、発泡器１７の出口
端にホース２０を介して接続され、かつ前記隔壁９を貫
通して固定された複数の気泡注入ノズル２１とを備えて
いる。

【００１８】そして、気泡注入ノズル２１からチャンバ
１０内に供給された気泡は、チャンバ１０内に取り込ま
れた掘削ずりと混合されることで気泡土を形成し、また
かかる気泡土は、スクリュウコンベア１１によるチャン
バ１０からの排出量を調整することにより、チャンバ１
０内に容易に充満することができるとともに、チャンバ
１０からあふれ出させて、掘削に伴って、気泡土が、Ｔ
ＢＭの外周全域に容易かつ速やかに送り込まれることに
なる。

【００１９】なお、前記起泡剤は、例えば界面活性剤、
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に混合し、適宜の
希釈率にしてから発泡器１７を通じて発泡させることも
できる。

【００２０】以上の構成における、掘進作業手順は次の
通りである。

【００２１】各胴部２〜４が最小長さ寸法になってい
る状態で、カッタードラム１を回転させつつ、スラスト
ジャッキ５により前胴部２を前進させて掘削を行う。こ
の間はおよびメイングリッパ１５、プレスジャッキ６に
より後胴部４をホールドして掘進反力を得る。

【００２２】１リング分まで掘削を行ったら、反力伝
達ジャッキ７およびプレスジャッキ６を縮め、型枠工を
実施する。

【００２３】スラストジャッキ５が延びきったら、メ
イングリッパ１５を収縮して地山の押圧を解除するとと
もに、フロントグリッパ１４を突出して地山をグリップ
し、スラストジャッキ５を収縮して、後胴部４を前胴部
２側に引き寄せて再び各胴部２〜４が最小長さ寸法にな
っている状態とした後、メイングリッパ１５を突出する
とともにフロントグリッパ１４を収縮して、次のスパン
の掘進作業が行えるようにする。

【００２４】そして、〜の工程を順次繰り返してゆ
くことにより、掘進作業が行われることになるが、この
実施形態によれば、かかる掘進作業中において、崩落性
地盤などの不良地盤に遭遇し、周囲の地山の崩落や押し
出しによって、ＴＢＭの各胴部２〜４の外殻が拘束され
た状態となる場合であっても、このような不良地盤を容
易に通過してゆくことが可能になる。

【００２５】すなわち、気泡注入ノズル２１からチャン
バ１０内に気泡を供給して、チャンバ１０内を気泡土で
充満させるとともに、この気泡土をＴＢＭの外周全域に
送り込めば、ＴＢＭの外殻と地山との間に気泡土による
滑り層が形成され、この滑り層の滑性効果によって、不
良地山においてもフリクションが大幅に低減されて、ス
ムースな掘進作業を行ってゆくことが可能になる。

【００２６】また、カッタードラムから切羽面に向けて
気泡を噴射し、掘削土と混合させた気泡土を掘削土の取
り込み量を調整してトンネル掘削機の胴部周囲に充満さ
せて滑り層を形成し、これによって地山の崩壊を防ぎ且
つ地山との周辺摩擦力の低減を図ることもできる。

【００２７】なお、この発明は、上記実施形態の実施の
態様のものに限定されるものではなく、各請求項に記載
された構成の範囲内において、種々に変更して採用する
ことができる。例えば、この発明は、コンクリートライ
ニングによってトンネル坑を形成する型式のＴＢＭに限
定されることなく、その他の種々の型式のトンネル掘進
機による掘進方法として適用することができる。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明により明らかなように、本発
明によるトンネル掘進機による掘進方法にあっては、チ
ャンバ内又は切羽面に気泡を吐出して、掘削ズリと混合
した気泡土を成形しトンネル掘進機の外殻と地山との間
に気泡土による滑り層を形成しつつ掘進作業を行うの
で、地山との摩擦抵抗を減じ、推進のための動力負荷を
低減させ、不良地山においてもスムースな掘進を可能と
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかるＴＢＭの構成を説
明する縦断面図である。

【符号の説明】

１ カッタードラム ２ 前胴部 ３ 中胴部 ４ 後胴部 ９ 隔壁 １０ チャンバ １６，１７，１８，１９，２０，２１ 気泡発生装置 （１６ 起泡剤タンク、１７ 発泡器、１８ ポンプ、
１９ エアコンプレッサ、２０ ホース、２１ 気泡注
入ノズル） 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】 カッタードラムの回転により地山を掘削
   しつつカッタードラムの外周部に開口されたスリットを
   通じて隔壁により後部側と区画されたチャンバ内に掘削
   ずりを取込むとともに、チャンバ内に取込んだ掘削ずり
   をチャンバ内に先端露出したスクリュコンベアを介して
   後方に排出するようにしたトンネル掘進機による掘進方
   法において、 前記チャンバ内に又は切羽面に気泡を吐出して、掘削ズ
   リと気泡が混合された気泡土を生成し、トンネル掘進機
   の外殻と地山との間に気泡土による滑り層を形成しつつ
   掘進作業を行うことを特徴とするトンネル掘進機による
   掘進方法。