JPS6160236B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、掘進機本体の前部に駆動装置によ
り回転させる掘削具を回転自在に支持させたトン
ネル掘進機に関するものである。

つぎに、この種の従来のシールド掘進機の一例
を第１図により説明する。

掘進機本体３１の前部には駆動軸（たとえば油
圧モータ）３２により駆動する回転掘削具３３が
回転自在に支持されており、掘進機本体３１の後
部寄りの壁部には方向修正ジヤツキ３４が設置さ
れている。掘進機本体３１の内部には、回転掘削
具３３により掘削した土砂を後方へ搬出するスク
リユーコンベア３５が装架されている。掘進機本
体３１の後端部には推進管３６が連結されてお
り、その内部にはスクリユーコンベア３５から排
出させられる土砂を受けて搬出するベルトコンベ
ア３７が設置されている。

このシール掘進機は、一般に推進管３６の挿入
を発進立坑に設置した推進用ジヤツキにより行つ
ている。回転掘削具３３で掘削した土砂は、スク
リユーコンベア３５で後方へ搬出し、ついでベル
トコンベア３７、トロ（図示してない）等により
坑外へ排出する。このため、小形のシール掘進機
により、特に直径が１ｍ以下のトンネルを掘進す
る場合には、坑内に作業空間がなくなり、機械の
保守がほとんど不可能になる。また、小形のベル
トコンベア、トロ等を使用しても実用的でなく、
掘削土砂を坑外へ搬出する有効な手段がない。さ
らに、坑内に作業員がはいれないため、掘削、排
土、ベルトコンベア等への積込みが順調に行われ
ているかどうかの確認がすこぶる困難である。

この発明は、小口径のトンネルをも円滑に掘進
することができるトンネル掘進機を提供すること
を目的とするものである。

この発明のトンネル掘進機は、掘進機本体の前
部に、掘進機本体およびそれにつらねた掘進管よ
り外径を大きくした回転掘削具を回転自在に支持
させ、掘削面近傍における掘削土砂に粘性付与液
を注入する注入手段を設け、発進立坑の掘削面部
に、掘削穴と掘進機本体および推進管との間に形
成される環状通路内における土砂圧の解放を防ぐ
圧力保持枠体を取付け、その圧力保持枠体には排
土口を設け、掘進機本体に振動を与える加振機を
内部に設置したことを特徴とする。

以下、この発明の実施例を第２図ないし第５図
および第６ａ図、第６ｂ図により説明する。

掘進機本体２の前部には、掘進機本体２および
その後端部に楼結した推進管５の外径よりその外
径を大きくした回転掘削具１が回転自在に支持さ
れている。すなわち、回転掘削具１の回転軸６
は、掘進機本体２の軸心部に取付けた軸受１８，
１９，２０により回転自在に支持されており、そ
の後端部は発進立坑１７に設置した駆動装置（図
示してない）に連結されている。掘進機本体２の
後端部にはプツシヤリング３が取付けられてお
り、これにはその外穀に沿つて配置した方向修正
ジヤツキ４が取付けられている。推進管５はプツ
シヤリング３の後端部に連結されている。方向修
正ジヤツキ４は、その反力を推進管５でとり、掘
進機本体２の方向修正を行うためのものである。

回転軸６には、回転掘削具１により地山１０を
掘削した土砂に、ベントナイト等の粘性付与液を
注入する注入路９が設けられている。掘進機本体
２の前壁部には、回転掘削具１近傍の土砂圧を検
出する圧力検出器８が取付けられており、掘進機
本体２内の支持壁部には掘進機本体２に振動を与
える加振機７が設置されている。加振機７は偏心
軸７ａと偏心軸７ａを回転するための電動機７ｂ
とで構成されている。

発進立坑１７には推進管５の挿入を行う元押し
ジヤツキ１６が設置されており、発進立坑１７の
掘削面部には圧力保持枠体１３が取付けられてい
る。圧力保持枠体１３は、掘削穴と推進管５との
間に形成さねる環状通路１２内における土砂圧が
解放されないようにする密封枠体であり、これに
は排土の土砂圧を検出する圧力検出器１４が取付
けられているとともに、開閉弁（図示してない）
を取付けた排土口１５が連結されている。発進立
坑１７は、元押しジヤツキ１６、掘進機の動力装
置等を設置し、また、推進管５の接続、排土処理
等を行う場所である。

第４図は掘進機本体２の内部に固定した支持壁
部の一個所に加振機７を設置した実施例である。
加振機７を駆動させると偏心軸７ａが回転し、偏
心軸７ａの遠心力によつて加振機７が振動し、掘
進機本体２内の支持壁部を介して掘進機本体２に
振動が与えられる。

掘進機本体２の振動形態は加振機７の取付け位
置および駆動台数により変化する。第５図は、加
振機７を掘進機本体２の中心O₁を中心にそれろ
ぞれ上下、左右対称に４台７−１，７−２，７−
３，７−４に設置した実施例であり、この実施例
における掘進機本体２の振動形態の例を第６ａ
図、第６ｂ図を参照して説明する。

第５図において、加振機７の偏心軸７ａの偏心
方向をすべて同方向とし（同図では左向き）、４
台の加振機７−１，７−４の回転が同期している
ものとすれば、振動形態の例は下記のようにな
る。

Ａ 加振機７−１，７−４を４台とも同時に同方
向に駆動させたとき、掘進機本体２は、推進管
５の中心線O₂に対して直角方向に振動する。
すなわち、第６ｃ図に示すように、掘進機本体
２の中心O₂は推進管５の中心線O₂のまわりを
振幅ｅを半径として公転する振動形態となる。

Ｂ 加振機７−１，７−３を右回転、加振機７−
２，７−４を左回転させたとき、第６ｂ図に示
すように、掘進機本体２の中心O₁は推進管５
の中心線O₂に対して水平方向に振幅ｅで振動
し、上下方向の振幅は零となる振動形態とな
る。

このように回転掘削に振動を加えると、第６ａ
図の振動形態では、回転掘削具１の掘削径Ｄに対
して掘進機本体の全周にわたつて片側ｅだけ余掘
りした掘削径となる。また、回転掘削に第６ｂ図
に示すような振動形態をとれば、掘削径は長径Ｄ
＋2e、短径Ｄの楕円形となり、長径方向に西側ｅ
でけ余掘りした形状となり、水平方向の方向修正
時の余掘り形状と同一になり、方向修正が容易易
となる。

このトンネル掘進機は、加振機７により回転掘
削具１および掘進機本体２を振動させながら、回
転掘削具１の回転により推進管５の外径より大き
な穴を掘削する。これにより掘進機本体２および
推進管５の外周と掘削穴との間に環状通路１２が
形成される。また掘削中、注入路９から粘性付与
液を掘削土中に注入し、回転掘削具１の回転と加
振機７により発生する回転掘削具１および掘進機
本体２の振動により掘削土砂と粘性付与液とを撹
拌混合し、高粘土の粘性液混合土砂を連続的に形
成させ回転掘削具１の近傍を粘性液混合土砂で充
満状態にする。この粘性液混合土砂の領域に掘進
機本体２の前面部を介して推力を加えると、連続
的に形成される粘性液混合土砂１１は環状通路１
２を通り、後方、すなわち発進立坑側へ移動す
る。

環状通路１２を通る掘削土砂の性状は、粘性付
与液の濃度および注入量の調整により容易に変化
させることができる。かつ、掘削土砂中に環状通
路１２を通過できない礫等の固形物があつた場合
は、加振機７により発生する掘進機本体２の振動
により、礫等の固形物を地山へ埋めこませること
ができるため、後方へ圧送される排土は礫等の固
形物を含まないものとなり、環状通路１２が礫等
の固形物で閉塞されることがない。

このように加振機７による振動は回転掘削具１
の掘削抵抗を減少させるとともに、掘削土砂と粘
性付与液の撹拌混合能率を向上させ、さらに、地
山中の礫等を地山中に埋めこませて排土性状を均
一なものとし、掘削土砂の流れを円滑にする作用
をする。なお、加振機７は掘進機本体２だけでな
く、必要に応じて（礫等が環状通路につまつて流
れが悪くなつたような場合）推進管５内の任意の
設置して環状通路１２内を流れる掘削土砂の流動
抵抗を軽減することができる。

また、掘進機本体２および推進管５は、環状通
路１２内に充満した高粘度の粘性液混合土砂層を
推進するので、推進管５の外周面と地山１０との
摩擦抵抗が大幅に小さくなり、元押しジヤツキ１
６の推力を低減することができる。さらに、方向
修正ジヤツキ４により掘進機本体２の方向修正
も、地山１０に拘束されることがなくなるゆえ、
容易に行うことができる。

以上説明したこの発明によれば下記の効果が得
られる。

(1) 作業員が坑内にはいつて作業とする必要がな
くなるので、掘削径が１ｍ近傍以下のトンネル
をも容易に掘削できる。

(2) 地山と推進管外周との摩擦抵抗を大幅に減少
し、元押しジヤツキの推力を低減できる。その
結果、掘進距離を増大させることができる。

(3) 環状通路１２を通過できない大きな礫等の固
形物を地山に埋め込んで地山に残して掘進るこ
とができるため、特別な礫除去装置を必要とし
ない。

(4) 振動形態を選択することによつて、方向修正
を必要とする方向に余掘り量を確保できるた
め、方向修正が非常に容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のシール掘進機の一例を示す断面
側面図、第２図および第３図はこの発明の一実施
態様を示す断面側面図、第４図は第２図の−
断面図、第５図はこの発明による加振機の異なる
取付け態様を示す第４図相当の断面図、第６ａ
図、第６ｂ図は第５図の加振機による異なる振動
形態の例を示す説明図である。 １……回転掘削具、２……掘進機本体、３……
プツシヤリング、４……方向修正ジヤツキ、５…
…推進管、６……回転軸、７……加振機、７ａ…
…加振機の偏心軸、７ｂ……偏心軸を回転させる
電動機、８……圧力検出器、９……注入路、１０
……地山、１１……粘性液混合土砂、１２……環
状通路、１３……圧力保持枠体、１４……圧力検
出器、１５……排土口、１６……元押しジヤツ
キ、１７……発進立坑。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 掘進機本体の前部に、掘進機本体およびそれ
   につらねた推進管より外径を大きくした回転掘削
   具を回転自在に支持させ、掘削面近傍における掘
   削土砂に粘性付与液を注入する注入手段を設け、
   発進立坑の掘削面部に掘削穴と掘進機本体および
   推進管との間に形成される環状通路内における土
   砂圧の解放を防ぐ圧力保持枠体を取付け、その圧
   力保持枠体には排土口を設け、掘進機本体に振動
   を与える加振機を内部に設置したことを特徴とす
   るトンネル掘進機。