トンネル掘削機、リーミングトンネル掘削機及び掘削方法
【課題】従来の一次支保や二次覆工作業に対してトンネル掘削の進行を速くして、工期を短縮させるようにした。
【解決手段】先進導坑１１を拡幅坑１２に拡径掘削するリーミング掘削機２は、拡幅坑１２でトンネル周方向に回転するカッタ５と、掘進時にカッタ５に連動して移動する円筒形状をなす第一プロテクタ１４と、第一プロテクタ１４とセグメント３との間で第一プロテクタ１４及びセグメント３と重なる範囲内で移動する第二プロテクタ１６と、既設セグメント３ａに新たなセグメント３ｂを組み付けるエレクタ装置２０とを備えている。
【解決手段】先進導坑１１を拡幅坑１２に拡径掘削するリーミング掘削機２は、拡幅坑１２でトンネル周方向に回転するカッタ５と、掘進時にカッタ５に連動して移動する円筒形状をなす第一プロテクタ１４と、第一プロテクタ１４とセグメント３との間で第一プロテクタ１４及びセグメント３と重なる範囲内で移動する第二プロテクタ１６と、既設セグメント３ａに新たなセグメント３ｂを組み付けるエレクタ装置２０とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル掘削機、リーミングトンネル掘削機及び掘削方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば大口径のトンネルを掘削する場合に、予め先進導坑用のトンネル掘削機で先進導坑を掘削した後、拡幅坑用のトンネル掘削機（以下、リーミング掘削機とする）でその先進導坑を拡径掘削していた。
このリーミング掘削機の構成としては、例えば特許文献１に記載されているように、拡径用のカッタと、カッタを推進させるための推進ジャッキと、推進ジャッキの反力をトンネル坑壁にとるグリッパとを備えている。リーミング掘削機による支保構造は、鋼製支保工、吹付けコンクリート、ロックボルトなどのＮＡＴＭ工法による一次支保が使用され、地山状態の悪化に伴って、上記一次支保を複数組み合わせることにより施す支保の構造を強化させるのが一般的である。
このようなリーミング掘削機を使用した掘削方法は、通常、トンネル壁面にグリッパを押し当てて反力をとり、推進ジャッキにより回転しているカッタに推力を与えて、例えば推進ジャッキのストローク分を掘進する。そして、必要な場合には一次支保の作業を行なってから、次の掘削となる。通常、リーミング掘削機におけるトンネルの進行速度は、支保の構造が簡易となる通常の地山条件において、例えば月当り３００ｍ以上の進行となる。
さらに、軟弱地盤などでは、一次支保に加えて、必要に応じて二次覆工を施工する。この施工は、一次支保を実施した箇所より後方（リーミング掘削機の発進側）にトンネル型枠を使用しコンクリートを打設して、トンネル掘削面の内側に一定厚さのコンクリート構造体を構築する。通常、二次覆工を施工する場所では地山の緩みが大きくなるため、一次支保の施工後のなるべく早い時間内で二次覆工する必要がある。そのため、二次覆工の施工位置は、一次支保の施工位置から距離を離さないような位置としていた。
【特許文献１】特許第３５３０６１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述したリーミング掘削機では、一次支保の作業中に掘進してカッタを回転させると、支保が途中の段階にある地山を緩ませ、さらなる地山の崩落を発生させてしまうという欠点があった。このため、一次支保の作業中は、掘進を停止させることになり、トンネルの進行速度が低下するという問題があった。とくに、軟弱地盤に遭遇した際には、支保の構造を強化させることになり、それに伴い支保作業にかかる時間も増加することになる。
また、通常、二次覆工は、例えば１回当りの打設長が一般には１０．５ｍ程度のトンネル型枠を使用し、１回の打設毎に、トンネル型枠のセット、コンクリート打設、コンクリート養生といった作業を繰り返しながら進行される。このため二次覆工の施工では、トンネル掘進のような月当り３００ｍ程度の進行を得ることが困難であり、通常は月当り１００ｍ程度（トンネル型枠一基当り）となる。仮にトンネル型枠を二基使用しても、リーミング掘削機による進行速度に追従できず、一次支保と二次覆工との距離が離れてしまうという欠点がある。したがって、トンネルの掘進速度は、一次支保や二次覆工の作業時間に依存する割合が大きく、二次覆工の進行に合わせた低速度となることから、工期が長くなるという問題があった。
【０００４】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、従来の一次支保や二次覆工作業に対してトンネル掘削の進行を速くして、工期を短縮させるようにしたトンネル掘削機、リーミングトンネル掘削機及び掘削方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明に係るトンネル掘削機では、メインビームと、メインビームに備えられたカッタと、カッタの後方でメインビームに固定された第一プロテクタと、第一プロテクタの後方でメインビームに摺動可能に取り付けられて第一プロテクタと重なり合う第二プロテクタと、メインビームに摺動回転可能に取り付けられて第二プロテクタ内で新たなセグメントを組み立てるセグメント組立手段と、メインビームに摺動可能に取り付けられてトンネル壁面に当接するグリッパとからなることを特徴としている。
また、本発明に係るリーミングトンネル掘削機では、上述したトンネル掘削機において、メインビームがカッタよりも前方に延ばされ、そのメインビーム先端側には、メインビームに摺動可能に取り付けられたフロントグリッパを有する構成とし、フロントグリッパをトンネルの先進導坑に位置させることが可能なことを特徴としている。
本発明では、第二プロテクタは、第一プロテクタ及び既設セグメントと重なる範囲内で移動することができる。このため、トンネル壁面の露出がなくなり、地山の崩落や肌落ちを防護して安全性を確保できることから、従来の一次支保や二次覆工の作業を省略することができる。そして、既設セグメントとの重なり長さが小さくなったときに、セグメント組立手段によってセグメントの組み立て作業を行うことができる。そのうえ、セグメントの組立中であっても、第一プロテクタと第二プロテクタとの重なりの範囲内でカッタを前進させながら掘進することができる。このように、掘削とセグメント組立てとの同時施工が可能となり、トンネル掘進の高速化が図れる。
【０００６】
また、本発明に係るリーミングトンネル掘削機では、第二プロテクタをトンネル前後方向に移動させる第一ジャッキと、新たなセグメントを既設セグメントに押し付ける第二ジャッキとが第二プロテクタに連結されていることが好ましい。
本発明では、第一ジャッキによって、掘進による移動に関係なく第二プロテクタを移動させることができる。このため、掘進中には、第二ジャッキによって反力をとりながら新たなセグメントを既設セグメントに押し付けることができる。
【０００７】
また、本発明に係るリーミングトンネル掘削機では、第二プロテクタをトンネル内空側から支持する支持部材に補助グリッパを設け、第二ジャッキでセグメントを押し付けるときに、補助グリッパをトンネル壁面に向けて張り出すように構成されていることが好ましい。
本発明では、第一ジャッキ及び第二ジャッキを伸長するトンネル掘進時及びセグメントの組立時に、補助グリッパをトンネル壁面に押し付けて反力をとることで、支持部材を所定の位置に固定させることができる。これにより、支持部材はカッタの振動を防ぐことができ、第二ジャッキでセグメントを押し付けることができる。
【０００８】
また、本発明に係るリーミングトンネル掘削機では、セグメント組立手段は、支持部材の移動と連動するエレクタ装置を備えていることが好ましい。
本発明では、セグメントの組立て作業位置が第二プロテクタの内空側となり、エレクタ装置でセグメントを位置決めすることで、安全にセグメントを組み立てることができる。
【０００９】
また、本発明に係る掘削方法では、上述したトンネル掘削機を使用して掘削する掘削方法であって、トンネルを掘削するカッタと連動させて第一プロテクタを、第二プロテクタと重なる範囲内で進行方向の前方に移動させる第一工程と、第一プロテクタ及び既設セグメントと重なる範囲内で第二プロテクタを移動させる第二工程とを備え、第二プロテクタと既設セグメントとの重なり長さが小さくなったときに、セグメント組立手段によって既設セグメントに新たなセグメントを組み立てるようにしたことを特徴としている。
本発明では、例えば第一プロテクタと第二プロテクタとの重なり長さが小さく、第二プロテクタと既設セグメントとの重なり長さが大きい場合において、第一工程で、カッタと連動して第一プロテクタが前方に移動したときに、第一プロテクタと第二プロテクタとの重なり長さが小さくなる。そして、第二工程で、第二プロテクタを前方に移動して、第二プロテクタと既設セグメントとの重なり長さが小さくなったときに、既設セグメントに新たなセグメントの組み立て作業を行うことができる。このように、セグメント組立時に、カッタによる掘削を行うことができるため、トンネルの進行を高速化させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のトンネル掘削機、リーミングトンネル掘削機及び掘削方法によれば、第二プロテクタは、第一プロテクタ及び既設セグメントと重なる範囲内で移動することができる。このため、トンネル壁面の露出がなくなり、地山の崩落や肌落ちを防護して安全性を確保できることから、従来の一次支保や二次覆工の作業を省略することができる。そして、既設セグメントとの重なり長さが小さくなったときに、セグメント組立手段によってセグメントの組み立て作業を行うことができる。そのうえ、セグメントの組立中であっても、第一プロテクタと第二プロテクタとの重なりの範囲内でカッタを前進させながら掘進することができる。
このように、掘削とセグメント組立てとの同時施工を可能としたことにより、セグメント組立て作業を略連続的に行うことが可能となり、組立ての施工速度を従来の二次覆工の速度より速くすることができる。したがって、高速化したセグメント組立ての施工速度に合わせてトンネル進行速度を高速化させることができ、トンネル掘削機の高速掘進性能を十分に発揮させることができるため、工期の短縮が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係るトンネル掘削機、リーミングトンネル掘削機及び掘削方法の実施の形態について、図１乃至４に基づいて説明する。
図１は実施の形態によるリーミング掘削機の全体を示す側面図、図２は図１に示すリーミング掘削機のＡ−Ａ線断面図、図３（ａ）、（ｂ）はプロテクタの稼動状態を示す拡大図、図４（ａ）〜（ｄ）は実施の形態のリーミング掘削機による掘削方法を示す図である。
【００１２】
先ず、以下の説明にあたり、トンネル進行方向で前進側の向きを「前方」又は「切羽側」とし、その反対の向きを「後方」とする。
図１に示すように、実施の形態におけるトンネル１は、ＴＢＭ（トンネルボーリングマシン）工法によるものであり、予め円形の先進導坑１１が先進導坑用の掘削機（図示省略）によって掘削されており、本実施の形態のリーミング掘削機２（トンネル掘削機）を使用して先進導坑１１と同軸に拡径掘削して、拡幅坑１２が形成される。また、リーミング掘削機２の後方では、掘削の進行と同時にセグメント３が構築されている。
なお、拡径掘削中の先進導坑１１と拡幅坑１２との境界に、拡幅切羽１２ａが形成されている。
【００１３】
図１に示すように、リーミング掘削機２には、長尺梁をなし、長手方向をトンネル進行方向に向けて、先進導坑１１と拡幅坑１２にわたって延設されたメインビーム４が設けられている。このメインビーム４は、リーミング掘削機２の主軸をなし、先進導坑１１内に備えたフロントサポート６と、拡幅坑１２に備えたリアサポート７とによってトンネル１の底盤に反力がとられ、下方より支持されている。
図１に示すように、リーミング掘削機２には、拡幅切羽１２ａの位置において、リーミング掘削機２の進行方向と直交する方向に回転面を有し円形の拡幅外径をなし、メインビーム４に回転可能に備えられたカッタ５が設けられている。カッタ５は、拡幅切羽１２ａ側の面に例えば算盤玉形状をなす円形のローラーカッタ１３を多数備え、カッタ駆動モータ（図示省略）によってトンネル軸を中心にトンネル周方向に回転掘削する。
【００１４】
さらに、図１に示すように、リーミング掘削機２には、メインビーム４の先端側に備えられてカッタ５の前方でトンネル進行方向に牽引する推進機構Ｓと、カッタ５とセグメント３との間で拡径掘削したトンネル壁面の露出を塞ぐように覆いを設けて地山の崩落に対して防護する防護機構Ｕと、防護機構Ｕの内空側でセグメント３を組み立てるためのセグメント組立手段Ｖとが設けられている。
【００１５】
推進機構Ｓには、図１に示すように、メインビーム４の周部に沿ってメインビーム４の軸方向に摺動可能に設けられ、先進導坑１１内に位置するフロントグリッパ８と、拡幅坑１２内に位置するリアグリッパ１０とが備えられている。フロントグリッパ８及びリアグリッパ１０は、トンネル径方向に伸縮する複数のジャッキ８ａ、１０ａと、各ジャッキ８ａ、１０ａの先端に固定され円弧形状をなす面板８ｂ、１０ｂとを備え、各ジャッキ８ａ、１０ａを張り出すことで夫々のトンネル壁面に当接する面板８ｂ、１０ｂで反力をとる。なお、フロントグリッパ８及びリアグリッパ１０は、本発明の「グリッパ」に相当する。
また、推進機構Ｓには、一端９ａをフロントグリッパ８に固定し、他端９ｂをメインビーム４に固定してトンネル前後方向に伸縮する複数の推進ジャッキ９が設けられている。
【００１６】
防護機構Ｕは、図１乃至図３に示すように、カッタ５の後端５ａから後方に、拡幅坑１２の内径より少し小さな径の円筒形状をなす第一プロテクタ１４と、外周１５ａが第一プロテクタ１４の内周面１４ａに固定され環状に形成された第一リングビーム１５とを備えている。この第一リングビーム１５は、内周１５ｂで連結部材（図示省略）を介してメインビーム４に固定されている。
そして、図１に示すように、第一プロテクタ１４の前端１４ｂとカッタ５の後端５ａとは、若干の隙間を有している。なお、第一プロテクタ１４に対して、カッタ５は回転可能に設けられている。
【００１７】
また、防護機構Ｕには、図１乃至図３に示すように、第一プロテクタ１４より少し小さい径の円筒形状をなす第二プロテクタ１６と、第二プロテクタ１６の内周面１６ａに固定されトンネル周方向に環状に形成された第二リングビーム１７（支持部材）とが備えられている。この第二リングビーム１７は、第二プロテクタ１６と共に、メインビーム４に対してトンネル進行方向に摺動可能に取り付けられている
図３に示すように、第二プロテクタ１６は、第一プロテクタ１４とセグメント３との間で、外周面１６ｂが第一プロテクタ１４の後部内周面１４ｃと、及び内周面１６ａが既設セグメント３ａの外周と、トンネル前後方向に重なりを有する範囲内で第一プロテクタ１４に沿って移動する。このように、第二プロテクタは、トンネル壁面を露出させることなく塞ぐものである。そして、第二プロテクタ１６の内周面１６ａ側でセグメント３が順次組立てられる。
【００１８】
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、第一リングビーム１５と第二リングビーム１７との間には、トンネル前後方向に伸縮するスライドジャッキ１８（第一ジャッキ）の周方向に所定間隔をもって複数個連結されている（図２参照）。なお、このスライドジャッキ１８の長さは、伸長時に第一プロテクタ１４及び第二プロテクタ１６との重なりが外れない程度の長さに設定されている。
これらのスライドジャッキ１８は、カッタ５による掘進と連動しないで単独で伸縮させることができ、掘進やセグメント組立てなどの作業状態に応じて、第一リングビーム１５と第二リングビーム１７との位置関係を制御させることができる。例えばセグメント組立中に掘進するときには、第一リングビーム１５がカッタ５による掘進と連動して前進するため、第一リングビーム１５と固定位置にある第二リングビーム１７との距離が開くことになる。このため、スライドジャッキ１８は、掘進と連動して伸長できるようにフリーな状態にしておく（図４（ｂ）参照）。
また、図１及び図２に示すように、第二リングビーム１７の後方側端面１７ｃとセグメント３との間で周方向に所定間隔をもってトンネル前後方向に伸縮するシールドジャッキ１９（第二ジャッキ）が複数設けられている。このシールドジャッキ１９が伸長すると、この先端部１９ａがセグメント３に当接して押し付けることになる。第二プロテクタ１６及び第二リングビーム１７が前進した状態のセグメント組立時には、セグメント３を組み立てる位置にあるシールドジャッキ１９を縮めて組立領域Ｒを形成する。
【００１９】
セグメント組立手段Ｖは、図１に示すように、セグメント組立て時の把持及び位置決め機能を有し、第二リングビーム１７の内周面１７ａに案内されて回転するエレクタ装置２０を装備したものである。このエレクタ装置２０は、旋回のほか、例えば上下左右に微調整可能に稼動させることで、セグメントの位置決め操作を行うことができる。
そして、図３に示すように、シールドジャッキ１９は、エレクタ装置２０によって所定位置に配設された新たなセグメント３ｂを、既設セグメント３ａに順次押し付けることができる。
図３に示すように、第二リングビーム１７の外周面１７ｂには、その径方向で外側に張り出す補助グリッパ２１が複数箇所（例えば６〜８箇所）に設けられている。
【００２０】
図１に示すように、リーミング掘削機２の付帯設備として、メインビーム４の後方に連結されて掘進と同時に前進する作業架台２２が設けられている。この作業架台２２は、セグメント３の組み立て時の作業足場をなし、資機材などの置き場としても使用される。この作業架台２２には、セグメント３を内空側から支持して、リング状をなすセグメント３のつぶれを防止する形状保持装置２３が設けられている。形状保持装置２３は外周がセグメント内周径と同径の円弧形状をなし、例えば内装したジャッキ（図示省略）をリング状に組み立てられたセグメント３の内側に押し当てる。
また、掘削した土砂は、カッタ５に内装された掻き上げ板（図示省略）によって上方に掻き上げられて、バケット（図示省略）に取り込まれて、ベルトコンベアなどを介して、後方の例えば連続ベルトコンベアや鋼車などの土砂搬出設備に送られる。
【００２１】
次に、このような構成によるリーミング掘削機２の作用および掘削方法について説明する。
先ず、トンネル掘進は、図４（ａ）に示すように、先進導坑１１内のフロントグリッパ８及び拡幅坑１２内のリアグリッパ１０を夫々壁面に張り出して反力をとった後、カッタ５を回転させながら推進ジャッキ９を伸長させる。そうすると、メインビーム４を介してカッタ５は切羽側への推進力を得て拡幅切羽１２ａの掘削が開始される。
【００２２】
続いて、図４（ｂ）に示すように、第一プロテクタ１４は、第一リングビーム１５を介してメインビーム４に固定されているため、常にカッタ５による掘進と連動して前方に移動する。このとき、第一プロテクタ１４は、第二プロテクタ１６と重なる範囲内で移動する。つまり、第一プロテクタ１４と第二プロテクタ１６との重なり長さが小さくなる。
【００２３】
図４（ｃ）に示すように、１掘進長の掘削が終了したら、フロントサポート６及びリアサポート７をトンネル１のトンネル壁面に当接するまで張り出してメインビーム４を支持し、その後トンネル壁面に反力をとっていたフロントグリッパ８及びリアグリッパ１０を縮める。
図４（ｃ）に示すように、第二プロテクタ１６は、メインビーム４に摺動可能に備えられているため、カッタ５による掘進と連動することはない。
１掘進長の掘削が終了したとき、補助グリッパ２１を縮めてからスライドジャッキ１８を縮めると、第一リングビーム１５が固定されているため、第二リングビーム１７及び第二プロテクタ１６が前方に移動する。すなわち、第一プロテクタ１４と第二プロテクタ１６との重なり長さが大きくなり、第二プロテクタ１６と既設セグメント３ａとの重なり長さが小さくなる。そして、セグメント３の組立て位置にあるシールドジャッキ１９を縮めると、第二リングビーム１７と既設セグメント３ａとの間に組立領域Ｒが形成され、この組立領域Ｒに新たなセグメント３ｂを組み立てることができる。
なお、第一プロテクタ１４と第二プロテクタ１６、及び第二プロテクタ１６とセグメント３は、スライドジャッキ１８の伸長距離が制限されて常に重なっているため、トンネル壁面が露出することがなく、地山の崩落や肌落ちなどの危険がなく、安全な作業を行うことができる。
そして、１掘進長分が伸長している推進ジャッキ９を縮めてフロントグリッパ８を前方に盛り替えて、次の掘進の準備が完了する。
【００２４】
次に、セグメント組立ての作業手順について説明する。図４（ｄ）に示すように、補助グリッパ２１を拡幅坑１２の壁面１２ｂに押し当てて反力をとり、第二リングビーム１７を所定位置に固定する。これにより、シールドジャッキ１９をセグメント３に押し付けるときの反力を第二リングビーム１７にとることができる。そのうえ、エレクタ装置２０がカッタ５の振動を受けることなくなる。
新たに組み立てるセグメント３ｂは、第二プロテクタ１６の内空側で、エレクタ装置２０を使用して既設セグメント３ａに隣接して組立て位置に位置決めされ、シールドジャッキ１９で既設セグメント３ａ側に押し付けられる。そして、例えばボルトなどを使用して隣り合うセグメント３同士を固定させて、１リング分のセグメント３の組立てを行う。
以降の工程は、上述した作業手順の繰り返しとなるが、セグメント３の組み立て作業と同時に、次の掘進を行うことも可能である。
【００２５】
本実施の形態によるトンネル掘削機、リーミングトンネル掘削機及び掘削方法では、従来一次支保を必要としていたトンネル壁面を塞ぐように、第一プロテクタ１４及び第二プロテクタ１６を設けたことで、トンネル壁面の露出がなくなり、トンネル壁面の崩落や肌落ちを防護して安全性を確保できることから、従来の一次支保や二次覆工の作業を省略することができる。
そして、第二プロテクタ１６の内空側では、セグメント３の組み立て作業を行うことができる。そのうえ、例えば、セグメント組立時において第二プロテクタ１６が固定位置にあるときには、第一プロテクタ１４が第二プロテクタ１６と重なる範囲内で、カッタ５を前進させて掘進することができる。
このように、掘削とセグメント組立てとの同時施工を可能としたことにより、セグメント組立て作業を略連続的に行うことが可能となる。本実施の形態では、セグメント３の組立て時間は、例えば１リング当り４０〜１００分程度が可能であり、月当りの進行で５００ｍ以上を期待できる。これは従来の二次覆工における１００ｍ程度の進行と比較して約５倍の進行となる。このように、セグメント組立ての施工速度は、従来の二次覆工の施工速度より速くなる。したがって、高速化したセグメント組立ての施工速度に合わせてトンネル進行速度を高速化させることができ、トンネル掘削機の高速掘進性能を十分に発揮させることができるため、工期の短縮が図れる。
【００２６】
以上、本発明の実施の形態によるトンネル掘削機、リーミングトンネル掘削機及び掘削方法について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施の形態では第一及び第二プロテクタ１４、１６を略円筒形状としているが、必ずしも円筒形状のように全周に設けられていることに限定されることはなく、少なくともトンネル天端部の地山を防護できるような略円弧形状のプロテクタであればよい。例えば、実施の形態にある第二プロテクタ１６に代えて、半円筒形状をなすプロテクタをトンネル天端部を覆うように設けて、拡幅坑１２の断面上方にのみ配設してもかまわない。この場合、下方部はトンネル壁面が露出することになるため、トンネル全周にわたってトンネル壁面が崩れるような軟弱地盤の少ないトンネル１に適用することが好ましく、実施の形態の第二プロテクタ１６と同様に内空側でセグメント３を組み立てることができる。
また、本実施の形態では、先進導坑を利用して拡幅坑を掘削するリーミング掘削機２としたが、メインビームがカッタより前方に延伸された構造であることに限定されない。その場合、先進導坑のないトンネルを掘削するトンネル掘削機となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態によるリーミング掘削機の全体を示す側面図である。
【図２】図１に示すリーミング掘削機のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）はプロテクタの稼動状態を示す拡大図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は実施の形態のリーミング掘削機による掘削方法を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１ トンネル
２ リーミング掘削機（トンネル掘削機）
３ セグメント
３ａ 既設セグメント
４ メインビーム
５ カッタ
８ フロントグリッパ（グリッパ）
１０ リアグリッパ（グリッパ）
１１ 先進導坑
１２ 拡幅坑
１２ａ 拡幅切羽
１４ 第一プロテクタ
１５ 第一リングビーム
１６ 第二プロテクタ
１７ 第二リングビーム（支持部材）
１８ スライドジャッキ（第一ジャッキ）
１９ シールドジャッキ（第二ジャッキ）
２０ エレクタ装置
２１ 補助グリッパ
Ｒ 組立領域
Ｓ 推進機構
Ｕ 防護機構
Ｖ セグメント組立手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル掘削機、リーミングトンネル掘削機及び掘削方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば大口径のトンネルを掘削する場合に、予め先進導坑用のトンネル掘削機で先進導坑を掘削した後、拡幅坑用のトンネル掘削機（以下、リーミング掘削機とする）でその先進導坑を拡径掘削していた。
このリーミング掘削機の構成としては、例えば特許文献１に記載されているように、拡径用のカッタと、カッタを推進させるための推進ジャッキと、推進ジャッキの反力をトンネル坑壁にとるグリッパとを備えている。リーミング掘削機による支保構造は、鋼製支保工、吹付けコンクリート、ロックボルトなどのＮＡＴＭ工法による一次支保が使用され、地山状態の悪化に伴って、上記一次支保を複数組み合わせることにより施す支保の構造を強化させるのが一般的である。
このようなリーミング掘削機を使用した掘削方法は、通常、トンネル壁面にグリッパを押し当てて反力をとり、推進ジャッキにより回転しているカッタに推力を与えて、例えば推進ジャッキのストローク分を掘進する。そして、必要な場合には一次支保の作業を行なってから、次の掘削となる。通常、リーミング掘削機におけるトンネルの進行速度は、支保の構造が簡易となる通常の地山条件において、例えば月当り３００ｍ以上の進行となる。
さらに、軟弱地盤などでは、一次支保に加えて、必要に応じて二次覆工を施工する。この施工は、一次支保を実施した箇所より後方（リーミング掘削機の発進側）にトンネル型枠を使用しコンクリートを打設して、トンネル掘削面の内側に一定厚さのコンクリート構造体を構築する。通常、二次覆工を施工する場所では地山の緩みが大きくなるため、一次支保の施工後のなるべく早い時間内で二次覆工する必要がある。そのため、二次覆工の施工位置は、一次支保の施工位置から距離を離さないような位置としていた。
【特許文献１】特許第３５３０６１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述したリーミング掘削機では、一次支保の作業中に掘進してカッタを回転させると、支保が途中の段階にある地山を緩ませ、さらなる地山の崩落を発生させてしまうという欠点があった。このため、一次支保の作業中は、掘進を停止させることになり、トンネルの進行速度が低下するという問題があった。とくに、軟弱地盤に遭遇した際には、支保の構造を強化させることになり、それに伴い支保作業にかかる時間も増加することになる。
また、通常、二次覆工は、例えば１回当りの打設長が一般には１０．５ｍ程度のトンネル型枠を使用し、１回の打設毎に、トンネル型枠のセット、コンクリート打設、コンクリート養生といった作業を繰り返しながら進行される。このため二次覆工の施工では、トンネル掘進のような月当り３００ｍ程度の進行を得ることが困難であり、通常は月当り１００ｍ程度（トンネル型枠一基当り）となる。仮にトンネル型枠を二基使用しても、リーミング掘削機による進行速度に追従できず、一次支保と二次覆工との距離が離れてしまうという欠点がある。したがって、トンネルの掘進速度は、一次支保や二次覆工の作業時間に依存する割合が大きく、二次覆工の進行に合わせた低速度となることから、工期が長くなるという問題があった。
【０００４】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、従来の一次支保や二次覆工作業に対してトンネル掘削の進行を速くして、工期を短縮させるようにしたトンネル掘削機、リーミングトンネル掘削機及び掘削方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明に係るトンネル掘削機では、メインビームと、メインビームに備えられたカッタと、カッタの後方でメインビームに固定された第一プロテクタと、第一プロテクタの後方でメインビームに摺動可能に取り付けられて第一プロテクタと重なり合う第二プロテクタと、メインビームに摺動回転可能に取り付けられて第二プロテクタ内で新たなセグメントを組み立てるセグメント組立手段と、メインビームに摺動可能に取り付けられてトンネル壁面に当接するグリッパとからなることを特徴としている。
また、本発明に係るリーミングトンネル掘削機では、上述したトンネル掘削機において、メインビームがカッタよりも前方に延ばされ、そのメインビーム先端側には、メインビームに摺動可能に取り付けられたフロントグリッパを有する構成とし、フロントグリッパをトンネルの先進導坑に位置させることが可能なことを特徴としている。
本発明では、第二プロテクタは、第一プロテクタ及び既設セグメントと重なる範囲内で移動することができる。このため、トンネル壁面の露出がなくなり、地山の崩落や肌落ちを防護して安全性を確保できることから、従来の一次支保や二次覆工の作業を省略することができる。そして、既設セグメントとの重なり長さが小さくなったときに、セグメント組立手段によってセグメントの組み立て作業を行うことができる。そのうえ、セグメントの組立中であっても、第一プロテクタと第二プロテクタとの重なりの範囲内でカッタを前進させながら掘進することができる。このように、掘削とセグメント組立てとの同時施工が可能となり、トンネル掘進の高速化が図れる。
【０００６】
また、本発明に係るリーミングトンネル掘削機では、第二プロテクタをトンネル前後方向に移動させる第一ジャッキと、新たなセグメントを既設セグメントに押し付ける第二ジャッキとが第二プロテクタに連結されていることが好ましい。
本発明では、第一ジャッキによって、掘進による移動に関係なく第二プロテクタを移動させることができる。このため、掘進中には、第二ジャッキによって反力をとりながら新たなセグメントを既設セグメントに押し付けることができる。
【０００７】
また、本発明に係るリーミングトンネル掘削機では、第二プロテクタをトンネル内空側から支持する支持部材に補助グリッパを設け、第二ジャッキでセグメントを押し付けるときに、補助グリッパをトンネル壁面に向けて張り出すように構成されていることが好ましい。
本発明では、第一ジャッキ及び第二ジャッキを伸長するトンネル掘進時及びセグメントの組立時に、補助グリッパをトンネル壁面に押し付けて反力をとることで、支持部材を所定の位置に固定させることができる。これにより、支持部材はカッタの振動を防ぐことができ、第二ジャッキでセグメントを押し付けることができる。
【０００８】
また、本発明に係るリーミングトンネル掘削機では、セグメント組立手段は、支持部材の移動と連動するエレクタ装置を備えていることが好ましい。
本発明では、セグメントの組立て作業位置が第二プロテクタの内空側となり、エレクタ装置でセグメントを位置決めすることで、安全にセグメントを組み立てることができる。
【０００９】
また、本発明に係る掘削方法では、上述したトンネル掘削機を使用して掘削する掘削方法であって、トンネルを掘削するカッタと連動させて第一プロテクタを、第二プロテクタと重なる範囲内で進行方向の前方に移動させる第一工程と、第一プロテクタ及び既設セグメントと重なる範囲内で第二プロテクタを移動させる第二工程とを備え、第二プロテクタと既設セグメントとの重なり長さが小さくなったときに、セグメント組立手段によって既設セグメントに新たなセグメントを組み立てるようにしたことを特徴としている。
本発明では、例えば第一プロテクタと第二プロテクタとの重なり長さが小さく、第二プロテクタと既設セグメントとの重なり長さが大きい場合において、第一工程で、カッタと連動して第一プロテクタが前方に移動したときに、第一プロテクタと第二プロテクタとの重なり長さが小さくなる。そして、第二工程で、第二プロテクタを前方に移動して、第二プロテクタと既設セグメントとの重なり長さが小さくなったときに、既設セグメントに新たなセグメントの組み立て作業を行うことができる。このように、セグメント組立時に、カッタによる掘削を行うことができるため、トンネルの進行を高速化させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のトンネル掘削機、リーミングトンネル掘削機及び掘削方法によれば、第二プロテクタは、第一プロテクタ及び既設セグメントと重なる範囲内で移動することができる。このため、トンネル壁面の露出がなくなり、地山の崩落や肌落ちを防護して安全性を確保できることから、従来の一次支保や二次覆工の作業を省略することができる。そして、既設セグメントとの重なり長さが小さくなったときに、セグメント組立手段によってセグメントの組み立て作業を行うことができる。そのうえ、セグメントの組立中であっても、第一プロテクタと第二プロテクタとの重なりの範囲内でカッタを前進させながら掘進することができる。
このように、掘削とセグメント組立てとの同時施工を可能としたことにより、セグメント組立て作業を略連続的に行うことが可能となり、組立ての施工速度を従来の二次覆工の速度より速くすることができる。したがって、高速化したセグメント組立ての施工速度に合わせてトンネル進行速度を高速化させることができ、トンネル掘削機の高速掘進性能を十分に発揮させることができるため、工期の短縮が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係るトンネル掘削機、リーミングトンネル掘削機及び掘削方法の実施の形態について、図１乃至４に基づいて説明する。
図１は実施の形態によるリーミング掘削機の全体を示す側面図、図２は図１に示すリーミング掘削機のＡ−Ａ線断面図、図３（ａ）、（ｂ）はプロテクタの稼動状態を示す拡大図、図４（ａ）〜（ｄ）は実施の形態のリーミング掘削機による掘削方法を示す図である。
【００１２】
先ず、以下の説明にあたり、トンネル進行方向で前進側の向きを「前方」又は「切羽側」とし、その反対の向きを「後方」とする。
図１に示すように、実施の形態におけるトンネル１は、ＴＢＭ（トンネルボーリングマシン）工法によるものであり、予め円形の先進導坑１１が先進導坑用の掘削機（図示省略）によって掘削されており、本実施の形態のリーミング掘削機２（トンネル掘削機）を使用して先進導坑１１と同軸に拡径掘削して、拡幅坑１２が形成される。また、リーミング掘削機２の後方では、掘削の進行と同時にセグメント３が構築されている。
なお、拡径掘削中の先進導坑１１と拡幅坑１２との境界に、拡幅切羽１２ａが形成されている。
【００１３】
図１に示すように、リーミング掘削機２には、長尺梁をなし、長手方向をトンネル進行方向に向けて、先進導坑１１と拡幅坑１２にわたって延設されたメインビーム４が設けられている。このメインビーム４は、リーミング掘削機２の主軸をなし、先進導坑１１内に備えたフロントサポート６と、拡幅坑１２に備えたリアサポート７とによってトンネル１の底盤に反力がとられ、下方より支持されている。
図１に示すように、リーミング掘削機２には、拡幅切羽１２ａの位置において、リーミング掘削機２の進行方向と直交する方向に回転面を有し円形の拡幅外径をなし、メインビーム４に回転可能に備えられたカッタ５が設けられている。カッタ５は、拡幅切羽１２ａ側の面に例えば算盤玉形状をなす円形のローラーカッタ１３を多数備え、カッタ駆動モータ（図示省略）によってトンネル軸を中心にトンネル周方向に回転掘削する。
【００１４】
さらに、図１に示すように、リーミング掘削機２には、メインビーム４の先端側に備えられてカッタ５の前方でトンネル進行方向に牽引する推進機構Ｓと、カッタ５とセグメント３との間で拡径掘削したトンネル壁面の露出を塞ぐように覆いを設けて地山の崩落に対して防護する防護機構Ｕと、防護機構Ｕの内空側でセグメント３を組み立てるためのセグメント組立手段Ｖとが設けられている。
【００１５】
推進機構Ｓには、図１に示すように、メインビーム４の周部に沿ってメインビーム４の軸方向に摺動可能に設けられ、先進導坑１１内に位置するフロントグリッパ８と、拡幅坑１２内に位置するリアグリッパ１０とが備えられている。フロントグリッパ８及びリアグリッパ１０は、トンネル径方向に伸縮する複数のジャッキ８ａ、１０ａと、各ジャッキ８ａ、１０ａの先端に固定され円弧形状をなす面板８ｂ、１０ｂとを備え、各ジャッキ８ａ、１０ａを張り出すことで夫々のトンネル壁面に当接する面板８ｂ、１０ｂで反力をとる。なお、フロントグリッパ８及びリアグリッパ１０は、本発明の「グリッパ」に相当する。
また、推進機構Ｓには、一端９ａをフロントグリッパ８に固定し、他端９ｂをメインビーム４に固定してトンネル前後方向に伸縮する複数の推進ジャッキ９が設けられている。
【００１６】
防護機構Ｕは、図１乃至図３に示すように、カッタ５の後端５ａから後方に、拡幅坑１２の内径より少し小さな径の円筒形状をなす第一プロテクタ１４と、外周１５ａが第一プロテクタ１４の内周面１４ａに固定され環状に形成された第一リングビーム１５とを備えている。この第一リングビーム１５は、内周１５ｂで連結部材（図示省略）を介してメインビーム４に固定されている。
そして、図１に示すように、第一プロテクタ１４の前端１４ｂとカッタ５の後端５ａとは、若干の隙間を有している。なお、第一プロテクタ１４に対して、カッタ５は回転可能に設けられている。
【００１７】
また、防護機構Ｕには、図１乃至図３に示すように、第一プロテクタ１４より少し小さい径の円筒形状をなす第二プロテクタ１６と、第二プロテクタ１６の内周面１６ａに固定されトンネル周方向に環状に形成された第二リングビーム１７（支持部材）とが備えられている。この第二リングビーム１７は、第二プロテクタ１６と共に、メインビーム４に対してトンネル進行方向に摺動可能に取り付けられている
図３に示すように、第二プロテクタ１６は、第一プロテクタ１４とセグメント３との間で、外周面１６ｂが第一プロテクタ１４の後部内周面１４ｃと、及び内周面１６ａが既設セグメント３ａの外周と、トンネル前後方向に重なりを有する範囲内で第一プロテクタ１４に沿って移動する。このように、第二プロテクタは、トンネル壁面を露出させることなく塞ぐものである。そして、第二プロテクタ１６の内周面１６ａ側でセグメント３が順次組立てられる。
【００１８】
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、第一リングビーム１５と第二リングビーム１７との間には、トンネル前後方向に伸縮するスライドジャッキ１８（第一ジャッキ）の周方向に所定間隔をもって複数個連結されている（図２参照）。なお、このスライドジャッキ１８の長さは、伸長時に第一プロテクタ１４及び第二プロテクタ１６との重なりが外れない程度の長さに設定されている。
これらのスライドジャッキ１８は、カッタ５による掘進と連動しないで単独で伸縮させることができ、掘進やセグメント組立てなどの作業状態に応じて、第一リングビーム１５と第二リングビーム１７との位置関係を制御させることができる。例えばセグメント組立中に掘進するときには、第一リングビーム１５がカッタ５による掘進と連動して前進するため、第一リングビーム１５と固定位置にある第二リングビーム１７との距離が開くことになる。このため、スライドジャッキ１８は、掘進と連動して伸長できるようにフリーな状態にしておく（図４（ｂ）参照）。
また、図１及び図２に示すように、第二リングビーム１７の後方側端面１７ｃとセグメント３との間で周方向に所定間隔をもってトンネル前後方向に伸縮するシールドジャッキ１９（第二ジャッキ）が複数設けられている。このシールドジャッキ１９が伸長すると、この先端部１９ａがセグメント３に当接して押し付けることになる。第二プロテクタ１６及び第二リングビーム１７が前進した状態のセグメント組立時には、セグメント３を組み立てる位置にあるシールドジャッキ１９を縮めて組立領域Ｒを形成する。
【００１９】
セグメント組立手段Ｖは、図１に示すように、セグメント組立て時の把持及び位置決め機能を有し、第二リングビーム１７の内周面１７ａに案内されて回転するエレクタ装置２０を装備したものである。このエレクタ装置２０は、旋回のほか、例えば上下左右に微調整可能に稼動させることで、セグメントの位置決め操作を行うことができる。
そして、図３に示すように、シールドジャッキ１９は、エレクタ装置２０によって所定位置に配設された新たなセグメント３ｂを、既設セグメント３ａに順次押し付けることができる。
図３に示すように、第二リングビーム１７の外周面１７ｂには、その径方向で外側に張り出す補助グリッパ２１が複数箇所（例えば６〜８箇所）に設けられている。
【００２０】
図１に示すように、リーミング掘削機２の付帯設備として、メインビーム４の後方に連結されて掘進と同時に前進する作業架台２２が設けられている。この作業架台２２は、セグメント３の組み立て時の作業足場をなし、資機材などの置き場としても使用される。この作業架台２２には、セグメント３を内空側から支持して、リング状をなすセグメント３のつぶれを防止する形状保持装置２３が設けられている。形状保持装置２３は外周がセグメント内周径と同径の円弧形状をなし、例えば内装したジャッキ（図示省略）をリング状に組み立てられたセグメント３の内側に押し当てる。
また、掘削した土砂は、カッタ５に内装された掻き上げ板（図示省略）によって上方に掻き上げられて、バケット（図示省略）に取り込まれて、ベルトコンベアなどを介して、後方の例えば連続ベルトコンベアや鋼車などの土砂搬出設備に送られる。
【００２１】
次に、このような構成によるリーミング掘削機２の作用および掘削方法について説明する。
先ず、トンネル掘進は、図４（ａ）に示すように、先進導坑１１内のフロントグリッパ８及び拡幅坑１２内のリアグリッパ１０を夫々壁面に張り出して反力をとった後、カッタ５を回転させながら推進ジャッキ９を伸長させる。そうすると、メインビーム４を介してカッタ５は切羽側への推進力を得て拡幅切羽１２ａの掘削が開始される。
【００２２】
続いて、図４（ｂ）に示すように、第一プロテクタ１４は、第一リングビーム１５を介してメインビーム４に固定されているため、常にカッタ５による掘進と連動して前方に移動する。このとき、第一プロテクタ１４は、第二プロテクタ１６と重なる範囲内で移動する。つまり、第一プロテクタ１４と第二プロテクタ１６との重なり長さが小さくなる。
【００２３】
図４（ｃ）に示すように、１掘進長の掘削が終了したら、フロントサポート６及びリアサポート７をトンネル１のトンネル壁面に当接するまで張り出してメインビーム４を支持し、その後トンネル壁面に反力をとっていたフロントグリッパ８及びリアグリッパ１０を縮める。
図４（ｃ）に示すように、第二プロテクタ１６は、メインビーム４に摺動可能に備えられているため、カッタ５による掘進と連動することはない。
１掘進長の掘削が終了したとき、補助グリッパ２１を縮めてからスライドジャッキ１８を縮めると、第一リングビーム１５が固定されているため、第二リングビーム１７及び第二プロテクタ１６が前方に移動する。すなわち、第一プロテクタ１４と第二プロテクタ１６との重なり長さが大きくなり、第二プロテクタ１６と既設セグメント３ａとの重なり長さが小さくなる。そして、セグメント３の組立て位置にあるシールドジャッキ１９を縮めると、第二リングビーム１７と既設セグメント３ａとの間に組立領域Ｒが形成され、この組立領域Ｒに新たなセグメント３ｂを組み立てることができる。
なお、第一プロテクタ１４と第二プロテクタ１６、及び第二プロテクタ１６とセグメント３は、スライドジャッキ１８の伸長距離が制限されて常に重なっているため、トンネル壁面が露出することがなく、地山の崩落や肌落ちなどの危険がなく、安全な作業を行うことができる。
そして、１掘進長分が伸長している推進ジャッキ９を縮めてフロントグリッパ８を前方に盛り替えて、次の掘進の準備が完了する。
【００２４】
次に、セグメント組立ての作業手順について説明する。図４（ｄ）に示すように、補助グリッパ２１を拡幅坑１２の壁面１２ｂに押し当てて反力をとり、第二リングビーム１７を所定位置に固定する。これにより、シールドジャッキ１９をセグメント３に押し付けるときの反力を第二リングビーム１７にとることができる。そのうえ、エレクタ装置２０がカッタ５の振動を受けることなくなる。
新たに組み立てるセグメント３ｂは、第二プロテクタ１６の内空側で、エレクタ装置２０を使用して既設セグメント３ａに隣接して組立て位置に位置決めされ、シールドジャッキ１９で既設セグメント３ａ側に押し付けられる。そして、例えばボルトなどを使用して隣り合うセグメント３同士を固定させて、１リング分のセグメント３の組立てを行う。
以降の工程は、上述した作業手順の繰り返しとなるが、セグメント３の組み立て作業と同時に、次の掘進を行うことも可能である。
【００２５】
本実施の形態によるトンネル掘削機、リーミングトンネル掘削機及び掘削方法では、従来一次支保を必要としていたトンネル壁面を塞ぐように、第一プロテクタ１４及び第二プロテクタ１６を設けたことで、トンネル壁面の露出がなくなり、トンネル壁面の崩落や肌落ちを防護して安全性を確保できることから、従来の一次支保や二次覆工の作業を省略することができる。
そして、第二プロテクタ１６の内空側では、セグメント３の組み立て作業を行うことができる。そのうえ、例えば、セグメント組立時において第二プロテクタ１６が固定位置にあるときには、第一プロテクタ１４が第二プロテクタ１６と重なる範囲内で、カッタ５を前進させて掘進することができる。
このように、掘削とセグメント組立てとの同時施工を可能としたことにより、セグメント組立て作業を略連続的に行うことが可能となる。本実施の形態では、セグメント３の組立て時間は、例えば１リング当り４０〜１００分程度が可能であり、月当りの進行で５００ｍ以上を期待できる。これは従来の二次覆工における１００ｍ程度の進行と比較して約５倍の進行となる。このように、セグメント組立ての施工速度は、従来の二次覆工の施工速度より速くなる。したがって、高速化したセグメント組立ての施工速度に合わせてトンネル進行速度を高速化させることができ、トンネル掘削機の高速掘進性能を十分に発揮させることができるため、工期の短縮が図れる。
【００２６】
以上、本発明の実施の形態によるトンネル掘削機、リーミングトンネル掘削機及び掘削方法について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施の形態では第一及び第二プロテクタ１４、１６を略円筒形状としているが、必ずしも円筒形状のように全周に設けられていることに限定されることはなく、少なくともトンネル天端部の地山を防護できるような略円弧形状のプロテクタであればよい。例えば、実施の形態にある第二プロテクタ１６に代えて、半円筒形状をなすプロテクタをトンネル天端部を覆うように設けて、拡幅坑１２の断面上方にのみ配設してもかまわない。この場合、下方部はトンネル壁面が露出することになるため、トンネル全周にわたってトンネル壁面が崩れるような軟弱地盤の少ないトンネル１に適用することが好ましく、実施の形態の第二プロテクタ１６と同様に内空側でセグメント３を組み立てることができる。
また、本実施の形態では、先進導坑を利用して拡幅坑を掘削するリーミング掘削機２としたが、メインビームがカッタより前方に延伸された構造であることに限定されない。その場合、先進導坑のないトンネルを掘削するトンネル掘削機となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態によるリーミング掘削機の全体を示す側面図である。
【図２】図１に示すリーミング掘削機のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）はプロテクタの稼動状態を示す拡大図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は実施の形態のリーミング掘削機による掘削方法を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１ トンネル
２ リーミング掘削機（トンネル掘削機）
３ セグメント
３ａ 既設セグメント
４ メインビーム
５ カッタ
８ フロントグリッパ（グリッパ）
１０ リアグリッパ（グリッパ）
１１ 先進導坑
１２ 拡幅坑
１２ａ 拡幅切羽
１４ 第一プロテクタ
１５ 第一リングビーム
１６ 第二プロテクタ
１７ 第二リングビーム（支持部材）
１８ スライドジャッキ（第一ジャッキ）
１９ シールドジャッキ（第二ジャッキ）
２０ エレクタ装置
２１ 補助グリッパ
Ｒ 組立領域
Ｓ 推進機構
Ｕ 防護機構
Ｖ セグメント組立手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メインビームと、
該メインビームに備えられたカッタと、
該カッタの後方で前記メインビームに固定された第一プロテクタと、
該第一プロテクタの後方で前記メインビームに摺動可能に取り付けられて第一プロテクタと重なり合う第二プロテクタと、
前記メインビームに摺動回転可能に取り付けられて前記第二プロテクタ内で新たなセグメントを組み立てるセグメント組立手段と、
前記メインビームに摺動可能に取り付けられてトンネル壁面に当接するグリッパと、
からなることを特徴とするトンネル掘削機。
【請求項２】
請求項１のトンネル掘削機において、
前記メインビームが前記カッタよりも前方に延ばされ、その前記メインビーム先端側には、該メインビームに摺動可能に取り付けられたフロントグリッパを有する構成とし、前記フロントグリッパをトンネルの先進導坑に位置させることが可能なことを特徴とするリーミングトンネル掘削機。
【請求項３】
前記第二プロテクタをトンネル前後方向に移動させる第一ジャッキと、前記新たなセグメントを既設セグメントに押し付ける第二ジャッキとが前記第二プロテクタに連結されていることを特徴とする請求項２に記載のリーミングトンネル掘削機。
【請求項４】
前記第二プロテクタをトンネル内空側から支持する支持部材に補助グリッパを設け、前記第二ジャッキで前記セグメントを押し付けるときに、前記補助グリッパをトンネル壁面に向けて張り出すように構成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載のリーミングトンネル掘削機。
【請求項５】
前記セグメント組立手段は、前記支持部材の前記移動と連動するエレクタ装置を備えていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載のリーミングトンネル掘削機。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載のトンネル掘削機を使用して掘削する掘削方法であって、
トンネルを掘削する前記カッタと連動させて前記第一プロテクタを、前記第二プロテクタと重なる範囲内で前記進行方向の前方に移動させる第一工程と、
前記第一プロテクタ及び前記既設セグメントと重なる範囲内で前記第二プロテクタを移動させる第二工程と、
を備え、
前記第二プロテクタと前記既設セグメントとの重なり長さが小さくなったときに、セグメント組立手段によって前記既設セグメントに前記新たなセグメントを組み立てるようにしたことを特徴とする掘削方法。
【請求項１】
メインビームと、
該メインビームに備えられたカッタと、
該カッタの後方で前記メインビームに固定された第一プロテクタと、
該第一プロテクタの後方で前記メインビームに摺動可能に取り付けられて第一プロテクタと重なり合う第二プロテクタと、
前記メインビームに摺動回転可能に取り付けられて前記第二プロテクタ内で新たなセグメントを組み立てるセグメント組立手段と、
前記メインビームに摺動可能に取り付けられてトンネル壁面に当接するグリッパと、
からなることを特徴とするトンネル掘削機。
【請求項２】
請求項１のトンネル掘削機において、
前記メインビームが前記カッタよりも前方に延ばされ、その前記メインビーム先端側には、該メインビームに摺動可能に取り付けられたフロントグリッパを有する構成とし、前記フロントグリッパをトンネルの先進導坑に位置させることが可能なことを特徴とするリーミングトンネル掘削機。
【請求項３】
前記第二プロテクタをトンネル前後方向に移動させる第一ジャッキと、前記新たなセグメントを既設セグメントに押し付ける第二ジャッキとが前記第二プロテクタに連結されていることを特徴とする請求項２に記載のリーミングトンネル掘削機。
【請求項４】
前記第二プロテクタをトンネル内空側から支持する支持部材に補助グリッパを設け、前記第二ジャッキで前記セグメントを押し付けるときに、前記補助グリッパをトンネル壁面に向けて張り出すように構成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載のリーミングトンネル掘削機。
【請求項５】
前記セグメント組立手段は、前記支持部材の前記移動と連動するエレクタ装置を備えていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載のリーミングトンネル掘削機。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載のトンネル掘削機を使用して掘削する掘削方法であって、
トンネルを掘削する前記カッタと連動させて前記第一プロテクタを、前記第二プロテクタと重なる範囲内で前記進行方向の前方に移動させる第一工程と、
前記第一プロテクタ及び前記既設セグメントと重なる範囲内で前記第二プロテクタを移動させる第二工程と、
を備え、
前記第二プロテクタと前記既設セグメントとの重なり長さが小さくなったときに、セグメント組立手段によって前記既設セグメントに前記新たなセグメントを組み立てるようにしたことを特徴とする掘削方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−２０７０（Ｐ２００８−２０７０Ａ）
【公開日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１６９８９７（Ｐ２００６−１６９８９７）
【出願日】平成１８年６月２０日（２００６．６．２０）
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月２０日（２００６．６．２０）
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]