特許 7469101 トンネル掘削装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-08

(45)【発行日】2024-04-16

(54)【発明の名称】トンネル掘削装置

(51)【国際特許分類】

   E21D 9/10 20060101AFI20240409BHJP

   E21D 9/06 20060101ALI20240409BHJP

【ＦＩ】

E21D9/10 G

E21D9/06 302E

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020058002

(22)【出願日】2020-03-27

(65)【公開番号】P2021156034

(43)【公開日】2021-10-07

【審査請求日】2023-02-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000001236

【氏名又は名称】株式会社小松製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110000202

【氏名又は名称】弁理士法人新樹グローバル・アイピー

(72)【発明者】

【氏名】関山 直樹

(72)【発明者】

【氏名】浅野 浩

(72)【発明者】

【氏名】荒川 拓

(72)【発明者】

【氏名】寺田 紳一

(72)【発明者】

【氏名】森岡 栄一

【審査官】彦田 克文

(56)【参考文献】

【文献】特開平１０－２２０１８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２０６７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１２９６６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－３３６４８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－３３６４８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－３１１１９８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ２１Ｄ ９／１０

Ｅ２１Ｄ ９／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

カッタヘッドを支持する前胴部と、
前記前胴部の後方に配置される後胴本体と、掘削を行う際の反力を得るために前記後胴本体に設けられ且つ前記後胴本体に向けて凹状に形成される溝部と前記溝部に配置される車輪部とを含むグリッパ部とを、有する後胴部と、
を備えるトンネル掘削装置。

【請求項2】

前記グリッパ部は、グリッパ本体を、さらに含み、
前記溝部は、前記グリッパ本体の外周面から凹んで形成され、
前記車輪部は、前記溝部に配置された状態で、前記グリッパ本体の外周面よりも内側に配置される、
請求項１に記載のトンネル掘削装置。

【請求項3】

前記溝部は、前記グリッパ本体の前部から後方に向けて延びる第１溝部を、有し、
前記車輪部は、前記グリッパ本体の前方から前記第１溝部に着脱可能に装着される第１車輪部を、有する、
請求項２に記載のトンネル掘削装置。

【請求項4】

前記溝部は、前記グリッパ本体の後部から前方に向けて延びる第２溝部を、有し、
前記車輪部は、前記グリッパ本体の後方から前記第２溝部に着脱可能に装着される第２車輪部を、有する、
請求項２又は３に記載のトンネル掘削装置。

【請求項5】

前記車輪部は、車輪と、前記車輪を回転可能に保持するキャリアと、前記キャリアから突出する１対の突出部とを、有し、
１対の前記突出部は、前記溝部の１対の側壁に設けられる係合溝に、係合する、
請求項１から４のいずれか１項に記載のトンネル掘削装置。

【請求項6】

前記グリッパ部は、前記後胴本体の下方に配置される第１グリッパと、前記後胴本体の上方に配置される第２グリッパとを、有し、
前記溝部は、前記第１グリッパに設けられる、
請求項１から５のいずれか１項に記載のトンネル掘削装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、トンネル掘削装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、土木作業において岩盤を掘削するためにトンネル掘削装置が用いられている。トンネル掘削装置は、機械前面にカッタを含むカッタヘッドと、機械後部の左右側面に設けられたグリッパ装置とを、備えている（例えば、特許文献１参照。）。

【0003】

このようなトンネル掘削装置では、左右のグリッパ装置が、トンネル左右側壁に対して押し付けられる。この状態で、カッタヘッドを回転させながらスラストシリンダを伸ばすことによって、カッタヘッドが岩盤に押し付けられる。これにより、岩盤が掘削される。

【0004】

ここで、スラストシリンダの伸張量が所定量に到達した場合、岩盤の掘削作業が中断され、トンネル掘削装置は前進させられる。その後、上記の岩盤の掘削作業が再開される。このように、岩盤を繰り返し掘削することによって、トンネルが形成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平１０－２２０１８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

従来のトンネル掘削装置では、スラストシリンダの伸張量が所定量に到達すると、トンネル掘削装置を前進させる必要がある。このため、一般的には、トンネル掘削装置には、走行用の車輪が設けられる。しかしながら、走行用の車輪を、トンネル掘削装置の外周面に装着した場合、トンネル掘削装置が径方向に大型化するおそれがある。

【0007】

本発明の目的は、径方向に小型化を図ることができるトンネル掘削装置を、提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明にかかるトンネル掘削装置は、前胴部と、後胴部とを、備える。前胴部は、カッタヘッドを支持する。後胴部は、後胴本体と、グリッパ部とを、有する。後胴本体は、前胴部の後方に配置される。グリッパ部は、掘削を行う際の反力を得るために後胴本体に設けられる。グリッパ部は、溝部と、車輪部とを、含む。溝部は、後胴本体に向けて凹状に形成される。車輪部は、溝部に配置される。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、トンネル掘削装置を径方向に小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施形態に係るトンネル掘削装置の構成を示す斜視図。

【図2】図１のトンネル掘削装置の前胴部及び後胴部を示す斜視図。

【図3】図２の後胴部の垂直断面図。

【図4】図３の切断線IVにおける断面図。

【図5】後胴部のボトムグリッパの前面図。

【図6】後胴部のボトムグリッパの底面図。

【図7】図５のボトムグリッパに車輪部を配置した図。

【図8】図６のボトムグリッパに車輪部を配置した図。

【図9】車輪部の斜視図。

【図10】ボトムグリッパに配置される車輪部の拡大図。

【図11A】トンネル掘削工程を示す図。

【図11B】トンネル掘削工程を示す図。

【図11C】トンネル掘削工程を示す図。

【図11D】トンネル掘削工程を示す図。

【図11E】トンネル掘削工程を示す図。

【図11F】トンネル掘削工程を示す図。

【図11G】トンネル掘削工程を示す図。

【図11H】トンネル掘削工程を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下では、本発明に係るトンネル掘削装置１が、図面を参照して説明される。本実施形態のトンネル掘削装置１は、ＴＢＭ（Tunnel Boring Machine）と呼ばれる。ＴＢＭは、例えば、グリッパＴＢＭ及びハードロックＴＢＭを含む。本実施形態のトンネル掘削装置１は、土木用の掘削だけでなく、鉱山の掘削にも用いられる。

【0012】

（トンネル掘削装置の全体構成）
図１は、本実施形態のトンネル掘削装置１を示す斜視図である。本実施形態のトンネル掘削装置１は、グリッパ部７１によってトンネル内壁に支持された状態でカッタヘッド２１を回転させて掘削を行う。

【0013】

図１に示すように、トンネル掘削装置１は、前胴部１１と、後胴部１２と、接続部１３と、メインビーム１４と、架台１５と、作業台１６と、ベルトコンベア１７と、リアサポート１８とを、備える。

【0014】

前胴部１１は、前端にカッタヘッド２１を有する。カッタヘッド２１は、岩盤の掘削を行う。後胴部１２は、前胴部１１の後側に配置される。後胴部１２は、グリッパ部７１を有する。グリッパ部７１は、トンネルの内壁を押圧し、掘削を行う際の反力を得る。

【0015】

接続部１３は、前胴部１１及び後胴部１２を接続する。詳細には、接続部１３は、後胴部１２に対して前胴部１１が屈曲するように接続する。接続部１３は、複数のスラストシリンダ１３ａを有する。各スラストシリンダ１３ａの一端は、前胴部１１に回動可能に接続される。各スラストシリンダ１３ａの他端は、後胴部１２に回動可能に接続される。

【0016】

メインビーム１４は、後胴部１２から後方に向かって延びる。架台１５は、メインビーム１４の後端に回動可能に取り付けられる。作業台１６は、掘削後のトンネル内壁に網を張る作業を行うために設けられる。作業台１６は、架台１５の上側に配置される。

【0017】

ベルトコンベア１７は、前胴部１１から後胴部１２を通過して架台１５の下側にまで延びる。ベルトコンベア１７は、カッタヘッド２１によって掘削された岩石及び土砂等を、後方に搬送する。

【0018】

リアサポート１８は、メインビーム１４に設けられる。リアサポート１８は、後胴部１２を前進させる際にメインビーム１４を支持する。

【0019】

なお、車両には、制御装置、電源装置、及び油圧システム等を有する車両（図示せず）が、含まれる。制御装置、電源装置、及び油圧システム等は、カッタヘッド２１、ベルトコンベア１７、複数のスラストシリンダ１３ａ、及びグリッパ部７１等を作動させるために用いられる。

【0020】

（前胴部）
図１に示すように、前胴部１１は、カッタヘッド２１を支持する。例えば、前胴部１１は、カッタヘッド２１と、カッタヘッドサポート２２と、バーチカルサポート２３と、１対のサイドサポート２４と、ルーフサポート２６とを、有する。

【0021】

カッタヘッド２１は、前胴部１１の前部に設けられる。詳細には、カッタヘッド２１は、カッタヘッドサポート２２に対して、回転可能に設けられる。カッタヘッド２１は、ヘッド本体２１ａと、複数のローラカッタ２１ｂと、複数のスクレーパ２１ｃとを、有する。

【0022】

複数のローラカッタ２１ｂは、ヘッド本体２１ａにおける掘削側の表面に、設けられる。複数のスクレーパ２１ｃは、掘削された岩石をカッタヘッド２１の内側に取り込む。複数のスクレーパ２１ｃは、ヘッド本体２１ａの外周部に互いに間隔を隔てて配置される。

【0023】

カッタヘッドサポート２２は、カッタヘッド２１の後側に配置される。カッタヘッドサポート２２は、カッタヘッド２１を回転可能に支持する。カッタヘッドサポート２２には、複数のスラストシリンダ１３ａの前端部が接続される。

【0024】

バーチカルサポート２３、一対のサイドサポート２４及びルーフサポート２６は、カッタヘッドサポート２２をトンネルの内壁に対して支持し、掘削中にトンネルの内壁を摺動する。バーチカルサポート２３、一対のサイドサポート２４、及びルーフサポート２６は、カッタヘッドサポート２２の周囲を囲むように、カッタヘッドサポート２２に取り付けられる。

【0025】

バーチカルサポート２３、一対のサイドサポート２４、及びルーフサポート２６は、カッタヘッドサポート２２の下方、カッタヘッドサポート２２の幅方向の両側、及びカッタヘッドサポート２２の上方に、各別に配置される。

【0026】

バーチカルサポート２３、一対のサイドサポート２４、及びルーフサポート２６は、図示しないリンク機構及び油圧シリンダによって、径方向においてカッタヘッドサポート２２から離れる方向、及び径方向においてカッタヘッドサポート２２に近づく方向に移動する。

【0027】

（後胴部）
図２に示すように、後胴部１２は、グリッパキャリア７０（後胴本体の一例）と、グリッパ部７１と、走行用の車輪部８０とを、有する。後胴部１２は、第１から第３油圧シリンダ９０，９１，９２をさらに有する。

【0028】

・グリッパキャリア
図２に示すように、グリッパキャリア７０は、前胴部１１の後方に配置される。例えば、グリッパキャリア７０は、接続部１３及びリアサポート１８（図１を参照）の間に配置される。グリッパキャリア７０は、接続部１３の複数のスラストシリンダ１３ａの後端に接続される。グリッパキャリア７０は、メインビーム１４に支持される。グリッパキャリア７０には、グリッパ部７１が設けられる。例えば、グリッパキャリア７０は、第１から第３油圧シリンダ９０，９１，９２を介して、グリッパ部７１を支持する。

【0029】

・グリッパ部
図２に示すように、グリッパ部７１は、掘削を行う際の反力を得るために、グリッパキャリア７０に設けられる。例えば、グリッパ部７１は、掘削の際にトンネルの内壁を押圧し、後胴部１２をトンネルの内壁に対して支持する。グリッパ部７１は、グリッパキャリア７０から外側に突出した状態で、グリッパキャリア７０に配置される。

【0030】

図２及び図３に示すように、グリッパ部７１は、ボトムグリッパ７２（第１グリッパの一例）と、アッパグリッパ７３（第２グリッパの一例）とを、有する。グリッパ部７１は、１対のサイドグリッパ７４を、さらに有する。

【0031】

図３に示すように、ボトムグリッパ７２は、グリッパキャリア７０の下側に配置される。ボトムグリッパ７２は、１対の第１油圧シリンダ９０を介して、グリッパキャリア７０に支持される。１対の第１油圧シリンダ９０は、互いに平行に配置される。１対の第１油圧シリンダ９０は、上下方向Ｄ１に沿うように配置される。

【0032】

アッパグリッパ７３は、グリッパキャリア７０の上側に配置される。アッパグリッパ７３は、１対の第２油圧シリンダ９１を介して、グリッパキャリア７０に支持される。１対の第２油圧シリンダ９１は、互いに平行に配置される。１対の第２油圧シリンダ９１は、１対の第１油圧シリンダ９０の上方において、上下方向Ｄ１に沿って配置される。

【0033】

図４に示すように、１対のサイドグリッパ７４は、グリッパキャリア７０の幅方向Ｄ２の両側に配置される。各サイドグリッパ７４は、１対の第３油圧シリンダ９２を介して、グリッパキャリア７０に支持される。１対の第３油圧シリンダ９２は、互いに平行に配置される。１対の第３油圧シリンダ９２は、幅方向Ｄ２に沿って配置される。

【0034】

図３及び図４に示すように、各第１油圧シリンダ９０、各第２油圧シリンダ９１、及び各第３油圧シリンダ９２は、シリンダ９０ａ，９１ａ，９２ａと、シリンダ９０ａ，９１ａ，９２ａ内に配置されたピストンに接続されたロッド９０ｂ，９１ｂ，９２ｂとを、有する。シリンダ９０ａ，９１ａ，９２ａの端部は、グリッパキャリア７０に取り付けられる。

【0035】

各第１油圧シリンダ９０のシリンダ９１ａの端部、各第２油圧シリンダ９１のシリンダ９１ａの端部、及び各第３油圧シリンダ９２のシリンダ９２ａの端部は、グリッパキャリア７０に取り付けられる。各第１油圧シリンダ９０のロッド９０ｂの端部は、ボトムグリッパ７２に取り付けられる。各第２油圧シリンダ９１のロッド９１ｂの端部は、アッパグリッパ７３に取り付けられる。各第３油圧シリンダ９２のロッド９２ｂの端部は、サイドグリッパ７４に取り付けられる。

【0036】

１対の第１油圧シリンダ９０の伸縮、例えばシリンダ９０ａに対するロッド９０ｂの進退によって、ボトムグリッパ７２は、グリッパキャリア７０から離れる方向、又はグリッパキャリア７０に近づく方向に、移動する。

【0037】

１対の第２油圧シリンダ９１の伸縮、例えばシリンダ９１ａに対するロッド９１ｂの進退によって、アッパグリッパ７３は、グリッパキャリア７０から離れる方向、又はグリッパキャリア７０に近づく方向に、移動する。

【0038】

１対の第３油圧シリンダ９２の伸縮、例えばシリンダ９２ａに対するロッド９２ｂの進退によって、各サイドグリッパ７４は、グリッパキャリア７０から離れる方向、又はグリッパキャリア７０に近づく方向に、移動する。

【0039】

上記の構成を有するグリッパ部７１のボトムグリッパ７２は、以下の構成をさらに有する。図５に示すように、ボトムグリッパ７２は、溝部７６を有する。例えば、ボトムグリッパ７２は、グリッパ本体７５と、溝部７６とを、含む。

【0040】

グリッパ本体７５は、実質的に円弧状に形成される外周面７５ａを、有する。グリッパ本体７５の外周面７５ａは、トンネルの内壁に接触する。詳細には、グリッパ本体７５の外周面７５ａは、トンネルの下側の内壁に接触する。

【0041】

溝部７６は、グリッパ本体７５に設けられる。例えば、ボトムグリッパ７２がグリッパキャリア７０に支持された状態において、溝部７６は、グリッパ本体７５の下部に設けられる。溝部７６は、グリッパキャリア７０に向けて凹状に形成される。例えば、溝部７６は、グリッパ本体７５の外周面７５ａから凹んで形成される。

【0042】

図６に示すように、溝部７６は、１対の第１溝部７７と、１対の第２溝部７８とを、有する。１対の第１溝部７７は、グリッパ本体７５の前部７５ｂから後方に向けて延びる。１対の第１溝部７７は、互いに平行になるように、グリッパ本体７５に設けられる。１対の第２溝部７８は、グリッパ本体７５の後部７５ｃから前方に向けて延びる。１対の第２溝部７８は、互いに平行になるように、グリッパ本体７５に設けられる。

【0043】

図５及び図６に示すように、各第１溝部７７及び各第２溝部７８は、底面７７ａと、１対の側壁７７ｂと、１対の係合溝７７ｃ（係合溝の一例）とを、有する。

【0044】

底面７７ａは、グリッパ本体７５に設けられる。例えば、ボトムグリッパ７２がグリッパキャリア７０に支持された状態において、底面７７ａは、トンネルの下側の内壁と対向するように、グリッパ本体７５に形成される。

【0045】

図５に示すように、１対の側壁７７ｂは、互いに対向するように、グリッパ本体７５に設けられる。例えば、１対の側壁７７ｂは、底面７７ａからグリッパ本体７５の外周面７５ａに向けて延びる。

【0046】

１対の係合溝７７ｃは、１対の側壁７７ｂに各別に設けられる。各係合溝７７ｃは、各側壁７７ｂから凹んで形成される。各係合溝７７ｃには、車輪部８０の各突出部８５（後述する）が配置される。

【0047】

図６に示すように、各第１溝部７７における１対の係合溝７７ｃは、グリッパ本体７５の前部７５ｂから後方に向けて延びる。各第１溝部７７における１対の係合溝７７ｃは、互いに対向するように、各第１溝部７７における１対の側壁７７ｂに各別に設けられる。

【0048】

各第２溝部７８における１対の係合溝７７ｃは、グリッパ本体７５の後部７５ｃから前方に向けて延びる。各第２溝部７８における１対の係合溝７７ｃは、互いに対向するように、各第２溝部７８における１対の側壁７７ｂに各別に設けられる。

【0049】

・車輪部
図７及び図８に示すように、車輪部８０は、溝部７６に配置される。車輪部８０は、１対の第１車輪部８１と、１対の第２車輪部８２とを、有する（図８を参照）。

【0050】

各第１車輪部８１は、各第１溝部７７に配置される。各第１車輪部８１は、グリッパ本体７５の外周面７５ａよりも内側に配置される（図７を参照）。すなわち、各第１車輪部８１は、各第１溝部７７に配置された状態で、グリッパ本体７５の外周面７５ａよりも内側に配置される。各第１車輪部８１は、ボトムグリッパ７２のグリッパ本体７５の前部７５ｂから各第１溝部７７に着脱可能に装着される（図８を参照）。

【0051】

各第２車輪部８２は、各第２溝部７８に配置される。各第２車輪部８２は、グリッパ本体７５の外周面７５ａよりも内側に配置される（図７を参照）。すなわち、各第２車輪部８２は、各第２溝部７８に配置された状態で、グリッパ本体７５の外周面７５ａよりも内側に配置される。各第２車輪部８２は、ボトムグリッパ７２のグリッパ本体７５の後部７５ｃから第２溝部７８に着脱可能に装着される（図８を参照）。

【0052】

図９及び図１０に示すように、各第１車輪部８１及び各第２車輪部８２は、１対の車輪８３と、キャリア８４と、１対の突出部８５とを、有する。１対の車輪８３は、レールＲＬ上に配置される（図７を参照）。１対の車輪８３は、キャリア８４に回転可能に装着される。

【0053】

キャリア８４は、１対の車輪８３を回転可能に保持する。キャリア８４は、１対の保持プレート８４ａと、連結部８４ｂとを、有する。１対の保持プレート８４ａは、互いに間隔を隔てて配置される。連結部８４ｂは、１対の保持プレート８４ａを連結する。例えば、連結部８４ｂは、１対の保持プレート８４ａと一体に形成される。

【0054】

１対の保持プレート８４ａの間には、１対の車輪８３が配置される。例えば、各車輪８３は、１対の保持プレート８４ａに固定される各軸部のまわりに、回転可能に配置される。

【0055】

１対の突出部８５は、１対の保持プレート８４ａに各別に設けられる。１対の突出部８５それぞれは、キャリア８４から突出する。例えば、各突出部８５は、各車輪８３の回転軸Ｃ１が延びる方向と平行な方向において、各保持プレート８４ａから外方に突出する。

【0056】

各第１車輪部８１における１対の突出部８５は、各第１溝部７７における１対の係合溝７７ｃに、係合する。例えば、各第１車輪部８１における１対の突出部８５は、グリッパ本体７５の前部７５ｂから１対の係合溝７７ｃに挿入される（図１０を参照）。この状態において、抜け止め部材８７がグリッパ本体７５の前部７５ｂに取り付けられる。これにより、グリッパ本体７５からの各第１車輪部８１の抜け出しを、規制することができる。また、抜け止め部材８７をグリッパ本体７５から取り外すことによって、各第１車輪部８１をグリッパ本体７５から取り外すことができる。

【0057】

各第２車輪部８２における１対の突出部８５は、各第２溝部７８における１対の係合溝７７ｃに、係合する。例えば、各第２車輪部８２における１対の突出部８５は、グリッパ本体７５の後部７５ｃから１対の係合溝７７ｃに挿入される（図１０を参照）。この状態において、抜け止め部材８７がグリッパ本体７５の後面に取り付けられる。これにより、グリッパ本体７５からの各第２車輪部８２の抜け出しを、規制することができる。また、抜け止め部材８７をグリッパ本体７５から取り外すことによって、各第２車輪部８２をグリッパ本体７５から取り外すことができる。

【0058】

このように、１対の第１車輪部８１及び１対の第２車輪部８２をグリッパ本体７５に装着することによって、各第１車輪部８１の車輪及び各第２車輪部８２の車輪を、レールＲＬ上に配置することができる。

【0059】

＜トンネル掘削装置の動作＞
本実施形態のトンネル掘削装置１は、まず、ボトムグリッパ７２、アッパグリッパ７３、及び１対のサイドグリッパ７４をグリッパキャリア７０から突出させることによって、ボトムグリッパ７２、アッパグリッパ７３、及び１対のサイドグリッパ７４がトンネルの内壁を押圧する。これにより、後胴部１２がトンネルの内壁に支持される。

【0060】

この状態において、スラストシリンダ１３ａを伸長させることによって、前胴部１１を後胴部１２に対して前進させる。これにより、カッタヘッド２１を岩盤に接触させ、岩盤の掘削がカッタヘッド２１によって行われる。

【0061】

この際には、バーチカルサポート２３、一対のサイドサポート２４、及びルーフサポート２６を、トンネル内壁に摺動させることによって、岩盤の掘削が安定的に行われる。

【0062】

次に、リアサポート１８によってメインビーム１４を上方に支持した状態で、スラストシリンダ１３ａを縮めることによって、後胴部１２が前進する。このような動作を繰り返すことによって、トンネル掘削装置１は掘削を行いながら前進する。

【0063】

なお、ボトムグリッパ７２（グリッパ本体７５）の前部７５ｂには、１対の後退用の油圧シリンダ（図示しない）が取付可能になっている。１対の後退用の油圧シリンダは、ボトムグリッパ７２及び１対のレールＲＬに間に配置され、ボトムグリッパ７２及び１対のレールＲＬを連結する。１対の後退用の油圧シリンダを伸縮することによって、トンネル掘削装置１を後退させることができる。

【0064】

以下では、トンネル掘削装置１を用いて、トンネルを掘削する工程を説明する。

【0065】

まず、図１１Ａに示すように、ステップＳ１では、既設の２本トンネルＴ０から、互いに略平行な３本の第１トンネルＴ１１，Ｔ１２，Ｔ１３（図１１Ｆを参照）を掘削するために、第１掘削線Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３が設定される。また、３本の第１トンネルＴ１１，Ｔ１２，Ｔ１３に交差する第２トンネルＴ２（図１１Ｈを参照）を掘削するために、第２掘削線Ｌ２が設定される。

【0066】

続いて、図１１Ｂに示すように、ステップＳ２では、既設のトンネルＴ０を第１掘削線Ｌ１１に向けて分岐させるために、トンネル掘削装置１は、トンネルＴ０及び第１掘削線Ｌ１１の交差位置の近傍に移動する。例えば、トンネル掘削装置１は、牽引車によって牽引され、交差位置の近傍に配置される。

【0067】

このとき、交差位置には、コーナー用反力受け部３０が設置されている。これにより、既設のトンネルＴ０から第１トンネルＴ１１に分岐する屈曲部分において、トンネル掘削装置１は、グリッパ部７１（サイドグリッパ７４）をコーナー用反力受け部３０に当接させながら、第１トンネルＴ１１の掘削を開始することができる。

【0068】

続いて、図１１Ｃに示すように、ステップＳ３では、トンネル掘削装置１が、第１掘削線Ｌ１１に沿って岩盤を掘削する。これにより、第１トンネルＴ１１が、第１掘削線Ｌ１１の位置に形成される。

【0069】

なお、第１トンネルＴ１１の終端が既設のトンネルＴ０に接続する交差位置には、上述したコーナー用反力受け部３０が配置される（図１１Ｂ及び図１１Ｃを参照）。

【0070】

続いて、図１１Ｄに示すように、ステップＳ４では、トンネル掘削装置１は、第１トンネルＴ１１の掘削開始位置（図１１Ｂに示す位置）にまで、後退する。

【0071】

続いて、図１１Ｅに示すように、ステップＳ５では、既設のトンネルＴ０を第１掘削線Ｌ１２に向けて分岐させるために、トンネル掘削装置１は、トンネルＴ０及び第１掘削線Ｌ１２の交差位置の近傍に移動する。例えば、トンネル掘削装置１は、牽引車によって牽引され、交差位置の近傍に配置される。

【0072】

続いて、図１１Ｆに示すように、ステップＳ６では、ステップＳ３と同様の工程によって、トンネル掘削装置１が、第１掘削線Ｌ１２に沿って岩盤を掘削する。これにより、第１トンネルＴ１２が、第１掘削線Ｌ１２の位置に形成される。第１トンネルＴ１２の掘削後には、トンネル掘削装置１は、第１トンネルＴ１２の掘削開始位置（図１１Ｅに示す位置）にまで、後退する。

【0073】

ここで、第１掘削線Ｌ１２及び第２掘削線Ｌ２の交差位置を含む第１トンネルＴ１２の内壁には、第１トンネルＴ１２の内壁を補強するための補強剤が塗布される。ここでは、第１トンネルＴ１２における上下の内壁の所定の補強範囲Ｒが、補強剤によって補強されることが好ましい。

【0074】

この場合、第１トンネルＴ１２の上側の内壁の補強範囲Ｒは、アッパグリッパ７３が第１トンネルＴ１２の上側の内壁に接触する範囲以上であることが好ましい。第１トンネルＴ１２の下側の内壁の補強範囲Ｒは、ボトムグリッパ７２が第１トンネルＴ１２の内壁に接触する範囲以上であることが好ましい。また、第１トンネルＴ１２の上側の内壁の補強範囲Ｒ及び第１トンネルＴ１２の下側の内壁の補強範囲Ｒは、第２トンネルＴ２の直径以上であることがより好ましい。

【0075】

その後、上記の第１トンネルＴ１２と同様の工程で、トンネル掘削装置１は、第１掘削線Ｌ１３に沿って岩盤を掘削する。これにより、第１トンネルＴ１３が、第１掘削線Ｌ１３の位置に形成される。第１トンネルＴ１３の掘削後には、トンネル掘削装置１は、第１トンネルＴ１３の掘削開始位置にまで、後退する。

【0076】

次に、図１１Ｇに示すように、ステップＳ７では、既設の第１トンネルＴ１３を第２掘削線Ｌ２に向けて分岐させるために、トンネル掘削装置１は、第１トンネルＴ１３及び第２掘削線Ｌ２の交差位置の近傍に移動する。例えば、トンネル掘削装置１は、牽引車によって牽引され、交差位置の近傍に配置される。

【0077】

続いて、図１１Ｈに示すように、ステップＳ８では、トンネル掘削装置１が、コーナー用反力受け部３０を用いて、第１トンネルＴ１３から第２掘削線Ｌ２に進路を変更する。これにより、トンネル掘削装置１が、第２掘削線Ｌ２に沿って岩盤を掘削する。

【0078】

ここで、トンネル掘削装置１の後胴部１２が第１トンネルＴ１２に到達すると、第１トンネルＴ１２及び第２トンネルＴ２の交差部では、後胴部１２の１対のサイドグリッパ７４は、第１トンネルＴ１２及び第２トンネルＴ２の内壁から反力を受けることができない。

【0079】

このため、第１トンネルＴ１２及び第２トンネルＴ２の交差部では、トンネル掘削装置１は、ボトムグリッパ７２及びアッパグリッパ７３を用いて、第１トンネルＴ１２及び第２トンネルＴ２の交差部の内壁から反力を受ける。これにより、トンネル掘削装置１は、第２掘削線Ｌ２に沿って岩盤の掘削を続行することができる。

【0080】

その後、トンネル掘削装置１の後胴部１２が、第１トンネルＴ１２及び第２トンネルＴ２の交差部を通過した後には、後胴部１２の１対のサイドグリッパ７４は、前胴部１１のカッタヘッド２１によって掘削された第２トンネルＴ２の内壁から反力を受けることができる。

【0081】

このため、後胴部１２が、第１トンネルＴ１２及び第２トンネルＴ２の交差部を通過した後には、トンネル掘削装置１は、ボトムグリッパ７２、アッパグリッパ７３、及び１対のサイドグリッパ７４を用いて、第２掘削線Ｌ２に沿って岩盤を掘削する。続いて、トンネル掘削装置１が第１トンネルＴ１１に到達することによって、第１トンネルＴ１１，Ｔ１２，Ｔ１３に交差する第２トンネルＴ２が、形成される。

【0082】

＜まとめ＞
上記の構成を有するトンネル掘削装置１では、車輪部８０（第１車輪部８１及び第２車輪部８２）が、ボトムグリッパ７２の溝部７６（第１溝部７７及び第２溝部７８）に配置される。これにより、トンネル掘削装置１に車輪部８０（第１車輪部８１及び第２車輪部８２）を設けたとしても、トンネル掘削装置１を径方向に小型化することができる。

【0083】

また、トンネル掘削装置１では、車輪部８０（第１車輪部８１及び第２車輪部８２）が、溝部７６（第１溝部７７及び第２溝部７８）に配置された状態で、ボトムグリッパ７２のグリッパ本体７５の外周面７５ａよりも内側に配置される。これにより、グリッパ本体７５の外周面７５ａがトンネルの内壁を押圧した状態において、トンネルの内壁に対する車輪部８０（第１車輪部８１及び第２車輪部８２）の接触を抑えることができる。

【0084】

また、トンネル掘削装置１では、第１車輪部８１が、ボトムグリッパ７２のグリッパ本体７５の前部７５ｂから第１溝部７７に着脱可能に装着される。この場合、第１車輪部８１をグリッパ本体７５の前部７５ｂから第１溝部７７に容易に装着することができる。また、第１車輪部８１を第１溝部７７から容易に取り外すことができる。これにより、第１車輪部８１を容易にメンテナンスすることができる。

【0085】

また、トンネル掘削装置１では、第２車輪部８２が、ボトムグリッパ７２のグリッパ本体７５の後部７５ｃから第２溝部７８に着脱可能に装着される。この場合、第２車輪部８２をグリッパ本体７５の後部７５ｃから第２溝部７８に容易に装着することができる。また、第２車輪部８２を第２溝部７８から容易に取り外すことができる。これにより、第２車輪部８２を容易にメンテナンスすることができる。

【0086】

また、トンネル掘削装置１では、車輪部８０（第１車輪部８１及び第２車輪部８２）の１対の突出部８５が、ボトムグリッパ７２の溝部７６（第１溝部７７及び第２溝部７８）の１対の係合溝７７ｃに係合する。これにより、車輪部８０（第１車輪部８１及び第２車輪部８２）を、ボトムグリッパ７２の溝部７６（第１溝部７７及び第２溝部７８）に容易に配置することができる。

【産業上の利用可能性】

【0087】

本発明のトンネル掘削装置は、トンネル掘削装置を径方向に小型化することができる。

【符号の説明】

【0088】

１ トンネル掘削装置
１１ 前胴部
１２ 後胴部
２１ カッタヘッド
７０ グリッパキャリア
７１ グリッパ部
７２ ボトムグリッパ
７３ アッパグリッパ
７５ グリッパ本体
７５ａ グリッパ本体の外周面
７６ 溝部
７７ 第１溝部
７７ｃ 係合溝
７８ 第２溝部
８０ 車輪部
８１ 第１車輪部
８２ 第２車輪部
８４ キャリア
８５ 突出部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11A】

【図11B】

【図11C】

【図11D】

【図11E】

【図11F】

【図11G】

【図11H】