JP3833321B2

JP3833321B2 - Tunnel digging device and tunnel digging method

Info

Publication number: JP3833321B2
Application number: JP32783496A
Authority: JP
Inventors: 佳之芳賀; 英雄今井
Original assignee: 株式会社間組; 株式会社三井三池製作所
Priority date: 1996-11-22
Filing date: 1996-11-22
Publication date: 2006-10-11
Anticipated expiration: 2016-11-22
Also published as: JPH10153081A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネルを掘進する場合に用いられるトンネル掘進装置およびトンネル掘進工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トンネルを掘進する場合に用いられるトンネル掘進工法としては、特公昭６１−２４５１２号公報、特公平４−６３１９８号公報、特公平６−５８０３４号公報等で、アーチ状の透かし溝を掘削し、そのアーチ状の透かし溝内に瞬間硬化性コンクリートを充填し、アーチ状の支保版を形成するトンネル掘進工法が提案されている。
また、特許番号第２５１９３８０号特許公報では、円筒状の支保版を形成するトンネル掘進工法および装置が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の特公昭６１−２４５１２号公報、特公平４−６３１９８号公報、特公平６−５８０３４号公報等のアーチ状の支保版を形成する工法、および特許番号第２５１９３８０号特許公報の円筒状の支保版を形成するトンネル掘進工法および装置では、支保版はトンネルの軸芯に垂直に形成される。このため、切羽面をトンネルの軸芯に垂直に掘削した場合、特に、大断面あるいは軟弱地盤の切羽面のときに切羽面の自立性が保持できずに崩落する危険性があった。そこで、切羽面の自立性を保持し、崩落を防止するために、この切羽面にロックボルトを貫入し、コンクリートを吹き付ける等の補強工事が必要であった。
また、トンネルの軸芯に垂直な支保版を形成して、切羽面の自立性を保持するために、切羽面を前倒しに傾斜して、あるいは、前倒しに階段状に傾斜して掘削した場合には、次の支保版の端面を、トンネルの軸芯に垂直に形成することが困難となる。すなわち、次の支保版の端面を、無理にトンネルの軸芯に垂直に形成すると、下部においては、切羽面から奥深い所に、次の支保版の端面を形成しなければならないため作業が困難となり、次の支保版の端面の位置決め精度が悪くなる。この結果、支保版と次の支保版の接合状態が悪くなるという問題点があった。
そこで、本発明は、支保版を切羽に向かって傾斜して形成することにより、支保版と次の支保版の接合状態を良好にし、さらに、切羽面を切羽に向かって傾斜して、あるいは、階段状に傾斜して掘削して、切羽面の自立性を保持することにより、特に、大断面あるいは軟弱地盤の切羽面が崩落することを防止し、これにより切羽面の補強工事を不要にするトンネル掘進装置およびトンネル掘進工法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、トンネルの下盤上を走行するように構成される走行装置と、
前記走行装置に固定され、トンネル断面と相似形のアーチ状ガイド枠と、
前記アーチ状ガイド枠に沿って移動される移動フレームと、
前記移動フレームに固定され、切羽に向かって、斜め上向きに伸長するチェーンカッタ用ガイド部材と、
前記チェーンカッタ用ガイド部材に沿って移動されるように設けられ、前記トンネルの長手方向に伸長し、循環駆動されることにより、前記切羽の外周に沿って透かし溝を掘削する透かし溝掘削用チェーンカッタと、
前記透かし溝掘削用チェーンカッタと共に移動するように設けられ、前記透かし溝に硬化性材料を注入し、アーチ状支保版を形成する硬化性材料注入管と、
前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記移動フレームと共に前記アーチ状ガイド枠の頂点に近付くに従い、前記透かし溝掘削用チェーンカッタを、前記チェーンカッタ用ガイド部材に沿って前記切羽に向かって前進させ、前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記移動フレームと共に前記アーチ状ガイド枠の前記頂点から下がるに従い、前記透かし溝掘削用チェーンカッタを、前記チェーンカッタ用ガイド部材に沿って前記切羽に向かって後方に移動させ、前記アーチ状支保版が、前記切羽に向かって傾斜して形成されるように制御する制御装置と、から成ることを特徴とするトンネル掘進装置である。
【０００５】
さらに、本発明は、上記トンネル掘進装置において、前記制御装置の代わりに、
前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記移動フレームと共に前記アーチ状ガイド枠の頂点に近付くに従い、前記走行装置を、前記切羽に向かって前進させ、前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記移動フレームと共に前記アーチ状ガイド枠の前記頂点から下がるに従い、前記走行装置を、前記切羽に向かって後方に移動させ、前記アーチ状支保版が、前記切羽に向かって傾斜して形成されるように制御する制御装置を備える。
【０００６】
さらに、本発明は、上記トンネル掘進装置において、前記制御装置の代わりに、
前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記移動フレームと共に前記アーチ状ガイド枠の頂点に近付くに従い、前記透かし溝掘削用チェーンカッタを、前記チェーンカッタ用ガイド部材に沿って前記切羽に向かって前進させると共に、前記走行装置を、前記切羽に向かって前進させ、前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記移動フレームと共に前記アーチ状ガイド枠の前記頂点から下がるに従い、前記透かし溝掘削用チェーンカッタを、前記チェーンカッタ用ガイド部材に沿って前記切羽に向かって後方に移動させると共に、前記走行装置を、前記切羽に向かって後方に移動させ、前記アーチ状支保版が、前記切羽に向かって傾斜して形成されるように制御する制御装置を備える。
【０００７】
さらに、本発明は、トンネルの下盤上を走行するように構成される走行装置と、
前記走行装置に固定され、トンネル断面と相似形で、切羽に向かって傾斜するアーチ状ガイド枠と、
前記アーチ状ガイド枠に沿って移動される移動フレームと、
前記移動フレームに固定され、前記切羽に向かって、斜め上向きに伸長するチェーンカッタ用ガイド部材と、
前記チェーンカッタ用ガイド部材に沿って移動されるように設けられ、前記トンネルの長手方向に伸長し、循環駆動されることにより、前記切羽の外周に沿って透かし溝を掘削する透かし溝掘削用チェーンカッタと、
前記透かし溝掘削用チェーンカッタと共に移動するように設けられ、前記透かし溝に硬化性材料を注入し、前記切羽に向かって傾斜するようにアーチ状支保版を形成する硬化性材料注入管と、から成ることを特徴とするトンネル掘進装置である。
【０００８】
さらに、本発明は、直前の上記トンネル掘進装置において、前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記移動フレームと共に前記アーチ状ガイド枠の頂点に近付くに従い、前記透かし溝掘削用チェーンカッタを、前記チェーンカッタ用ガイド部材に沿って前記切羽に向かって前進させ、前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記移動フレームと共に前記アーチ状ガイド枠の前記頂点から下がるに従い、前記透かし溝掘削用チェーンカッタを、前記チェーンカッタ用ガイド部材に沿って前記切羽に向かって後方に移動させ、前記アーチ状支保版が、前記切羽に向かって傾斜して形成されるように制御する制御装置を備える。
【０００９】
さらに、本発明は、直前の上記トンネル掘進装置において、前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記移動フレームと共に前記アーチ状ガイド枠の頂点に近付くに従い、前記走行装置を、前記切羽に向かって前進させ、前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記移動フレームと共に前記アーチ状ガイド枠の前記頂点から下がるに従い、前記走行装置を、前記切羽に向かって後方に移動させ、前記アーチ状支保版が、前記切羽に向かって傾斜して形成されるように制御する制御装置を備える。
【００１０】
さらに、本発明は、直前の上記トンネル掘進装置において、前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記移動フレームと共に前記アーチ状ガイド枠の頂点に近付くに従い、前記透かし溝掘削用チェーンカッタを、前記チェーンカッタ用ガイド部材に沿って前記切羽に向かって前進させると共に、前記走行装置を、前記切羽に向かって前進させ、前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記移動フレームと共に前記アーチ状ガイド枠の前記頂点から下がるに従い、前記透かし溝掘削用チェーンカッタを、前記チェーンカッタ用ガイド部材に沿って前記切羽に向かって後方に移動させると共に、前記走行装置を、前記切羽に向かって後方に移動させ、前記アーチ状支保版が、前記切羽に向かって傾斜して形成されるように制御する制御装置を備える。
【００１１】
さらに、本発明は、トンネルの内周壁を押圧するように伸長可能な第１のグリッパを有し、前記トンネル内に前記トンネルと同心的に配置される第１の円筒部と、
前記内周壁を押圧するように伸長可能な第２のグリッパを有し、前記第１の円筒部と、ほぼ同一の直径に形成され、前記トンネル内に前記第１の円筒部と同心的に配置される第２の円筒部と、
前記第１の円筒部と前記第２の円筒部の間に設けられ、伸縮することより、前記第１の円筒部と前記第２の円筒部とを、近接あるいは離隔させる伸縮装置と、前記第２の円筒部の先端に、前記第２の円筒部と同心的に、かつ、前記第２の円筒部に対して回転可能に設けられる回転フレームと、
前記回転フレームに固定され、前記第２の円筒部の側から切羽に向かって、斜めに拡がるように伸長するチェーンカッタ用ガイド部材と、
前記チェーンカッタ用ガイド部材に沿って移動されるように設けられ、前記トンネルの長手方向に伸長し、循環駆動されることにより、前記切羽の外周に沿って透かし溝を掘削する透かし溝掘削用チェーンカッタと、
前記透かし溝掘削用チェーンカッタと共に移動するように設けられ、前記透かし溝に硬化性材料を注入し、円筒状支保版または螺旋状支保版を形成する硬化性材料注入管と、
前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記回転フレームと共に前記第２の円筒部の頂点に近付くに従い、前記透かし溝掘削用チェーンカッタを、前記チェーンカッタ用ガイド部材に沿って前記切羽に向かって前進させ、前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記回転フレームと共に前記第２の円筒部の前記頂点から下がるに従い、前記透かし溝掘削用チェーンカッタを、前記チェーンカッタ用ガイド部材に沿って前記切羽に向かって後方に移動させ、前記円筒状支保版または前記螺旋状支保版が、前記切羽に向かって傾斜して形成されるように制御する制御装置と、から成ることを特徴とするトンネル掘進装置である。
【００１２】
さらに、本発明は、直前の上記トンネル掘進装置において、前記制御装置の代わりに、
前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記回転フレームと共に前記第２の円筒部の頂点に近付くに従い、前記第２の円筒部を、前記切羽に向かって前進させ、前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記回転フレームと共に前記第２の円筒部の前記頂点から下がるに従い、前記第２の円筒部を、前記切羽に向かって後方に移動させ、前記円筒状支保版または前記螺旋状支保版が、前記切羽に向かって傾斜して形成されるように制御する制御装置を備える。
【００１３】
さらに、本発明は、直前の上記トンネル掘進装置において、前記制御装置の代わりに、
前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記回転フレームと共に前記第２の円筒部の頂点に近付くに従い、前記透かし溝掘削用チェーンカッタを、前記チェーンカッタ用ガイド部材に沿って前記切羽に向かって前進させると共に、前記第２の円筒部を、前記切羽に向かって前進させ、前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記回転フレームと共に前記第２の円筒部の前記頂点から下がるに従い、前記透かし溝掘削用チェーンカッタを、前記チェーンカッタ用ガイド部材に沿って前記切羽に向かって後方に移動させると共に、前記第２の円筒部を、前記切羽に向かって後方に移動させ、前記円筒状支保版または前記螺旋状支保版が、前記切羽に向かって傾斜して形成されるように制御する制御装置を備える。
【００１４】
さらに、本発明は、アーチ状支保版を形成する上記のいずれかのトンネル掘進装置を用いるトンネル掘進工法において、
前記切羽に向かって傾斜するように最初のアーチ状透かし溝を掘削しつつ、前記最初のアーチ状透かし溝内に硬化性材料を充填して、硬化させて、前記切羽に向かって傾斜する最初のアーチ状支保版を形成し、
前記最初のアーチ状支保版により囲まれた部分を、前記切羽に向かって傾斜するように掘削し、
次に、前記最初のアーチ状支保版の前端部に後端部が近接、または、連続する次のアーチ状透かし溝を、前記切羽に向かって傾斜するように掘削しつつ、前記次のアーチ状透かし溝内に前記硬化性材料を充填して、硬化させて、前記切羽に向かって傾斜するように次のアーチ状支保版を形成し、
前記次のアーチ状支保版により囲まれた部分を、前記切羽に向かって傾斜するように掘削し、
以下同様の工程を繰り返して行い、
前記工程により掘削された土砂を、前記切羽に向かって後方に所要時に排出することを特徴とするトンネル掘進工法である。
ここで、上記掘削は、切羽面が切羽に向かって階段状に傾斜して掘削される場合もある。
【００１５】
さらに、本発明は、円筒状支保版または螺旋状支保版を形成する上記いずれかのトンネル掘進装置を用いるトンネル掘進工法において、
前記切羽に向かって傾斜するように最初の円筒状透かし溝を掘削しつつ、前記最初の円筒状透かし溝内に硬化性材料を充填して、硬化させて、前記切羽に向かって傾斜する最初の円筒状支保版を形成し、
前記最初の円筒状支保版により囲まれた部分を、前記切羽に向かって傾斜するように掘削し、
次に、前記最初の円筒状支保版の前端部に後端部が近接、または、連続する次の円筒状透かし溝を、前記切羽に向かって傾斜するように掘削しつつ、前記次の円筒状透かし溝内に前記硬化性材料を充填して、硬化させて、前記切羽に向かって傾斜する次の円筒状支保版を形成し、
前記次の円筒状支保版により囲まれた部分を、前記切羽に向かって傾斜するように掘削し、
以下同様の工程を繰り返して行い、
前記工程により掘削された土砂を、前記切羽に向かって後方に所要時に排出することを特徴とするトンネル掘進工法である。
ここで、上記掘削は、切羽面が切羽に向かって階段状に傾斜して掘削される場合もある。
【００１６】
さらに、本発明は、円筒状支保版または螺旋状支保版を形成する上記いずれかのトンネル掘進装置を用いるトンネル掘進工法において、
螺旋状透かし溝を前記切羽に向かって傾斜するように掘削しつつ、前記螺旋状透かし溝内に硬化性材料を充填して、硬化させて、前記切羽に向かって傾斜する螺旋状支保版を形成し、
前記螺旋状支保版により囲まれた部分を、所要時に、前記切羽に向かって傾斜するように掘削し、
前記工程により掘削された土砂を、前記切羽に向かって後方に所要時に排出することを特徴とするトンネル掘進工法である。
ここで、上記掘削は、切羽面が切羽に向かって階段状に傾斜して掘削される場合もある。
【００１７】
本発明のトンネル掘進装置によれば、前記透かし溝掘削用チェーンカッタと共に移動するように設けられ、前記透かし溝に硬化性材料を注入し、アーチ状支保版を形成する硬化性材料注入管と、前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記移動フレームと共に前記アーチ状ガイド枠の頂点に近付くに従い、前記透かし溝掘削用チェーンカッタを、前記チェーンカッタ用ガイド部材に沿って前記切羽に向かって前進させ、前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記移動フレームと共に前記アーチ状ガイド枠の前記頂点から下がるに従い、前記透かし溝掘削用チェーンカッタを、前記チェーンカッタ用ガイド部材に沿って前記切羽に向かって後方に移動させ、前記アーチ状支保版が、前記切羽に向かって傾斜して形成されるように制御する制御装置、あるいは、この制御装置の代わりに、前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記移動フレームと共に前記アーチ状ガイド枠の頂点に近付くに従い、前記走行装置を、前記切羽に向かって前進させ、前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記移動フレームと共に前記アーチ状ガイド枠の前記頂点から下がるに従い、前記走行装置を、前記切羽に向かって後方に移動させ、前記アーチ状支保版が、前記切羽に向かって傾斜して形成されるように制御する制御装置、あるいは、この制御装置の代わりに、前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記移動フレームと共に前記アーチ状ガイド枠の頂点に近付くに従い、前記透かし溝掘削用チェーンカッタを、前記チェーンカッタ用ガイド部材に沿って前記切羽に向かって前進させると共に、前記走行装置を、前記切羽に向かって前進させ、前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記移動フレームと共に前記アーチ状ガイド枠の前記頂点から下がるに従い、前記透かし溝掘削用チェーンカッタを、前記チェーンカッタ用ガイド部材に沿って前記切羽に向かって後方に移動させると共に、前記走行装置を、前記切羽に向かって後方に移動させ、前記アーチ状支保版が、前記切羽に向かって傾斜して形成されるように制御する制御装置を有する。
このため、支保版を切羽に向かって傾斜して形成することにより、支保版と次の支保版の接合状態を良好にする。さらに、切羽面を切羽に向かって傾斜して、あるいは、階段状に傾斜して掘削して、切羽面の自立性を保持することにより、特に、大断面あるいは軟弱地盤の切羽面が崩落することを防止し、これにより切羽面の補強工事を不要にする。
【００１８】
さらに、他の本発明のトンネル掘進装置によれば、走行装置に固定され、トンネル断面と相似形で、切羽に向かって傾斜するアーチ状ガイド枠と、前記アーチ状ガイド枠に沿って移動される移動フレームと、前記移動フレームに固定され、前記切羽に向かって、斜め上向きに伸長するチェーンカッタ用ガイド部材と、前記チェーンカッタ用ガイド部材に沿って移動されるように設けられ、前記トンネルの長手方向に伸長し、循環駆動されることにより、前記切羽の外周に沿って透かし溝を掘削する透かし溝掘削用チェーンカッタと、前記透かし溝掘削用チェーンカッタと共に移動するように設けられ、前記透かし溝に硬化性材料を注入し、前記切羽に向かって傾斜するようにアーチ状支保版を形成する硬化性材料注入管と、を有する。
さらに、本発明は、直前の上記トンネル掘進装置において、前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記移動フレームと共に前記アーチ状ガイド枠の頂点に近付くに従い、前記透かし溝掘削用チェーンカッタを、前記チェーンカッタ用ガイド部材に沿って前記切羽に向かって前進させ、前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記移動フレームと共に前記アーチ状ガイド枠の前記頂点から下がるに従い、前記透かし溝掘削用チェーンカッタを、前記チェーンカッタ用ガイド部材に沿って前記切羽に向かって後方に移動させ、前記アーチ状支保版が、前記切羽に向かって傾斜して形成されるように制御する制御装置を備える。
さらに、本発明は、直前の上記トンネル掘進装置において、前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記移動フレームと共に前記アーチ状ガイド枠の頂点に近付くに従い、前記走行装置を、前記切羽に向かって前進させ、前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記移動フレームと共に前記アーチ状ガイド枠の前記頂点から下がるに従い、前記走行装置を、前記切羽に向かって後方に移動させ、前記アーチ状支保版が、前記切羽に向かって傾斜して形成されるように制御する制御装置を備える。
さらに、本発明は、直前の上記トンネル掘進装置において、前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記移動フレームと共に前記アーチ状ガイド枠の頂点に近付くに従い、前記透かし溝掘削用チェーンカッタを、前記チェーンカッタ用ガイド部材に沿って前記切羽に向かって前進させると共に、前記走行装置を、前記切羽に向かって前進させ、前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記移動フレームと共に前記アーチ状ガイド枠の前記頂点から下がるに従い、前記透かし溝掘削用チェーンカッタを、前記チェーンカッタ用ガイド部材に沿って前記切羽に向かって後方に移動させると共に、前記走行装置を、前記切羽に向かって後方に移動させ、前記アーチ状支保版が、前記切羽に向かって傾斜して形成されるように制御する制御装置を備える。
このため、支保版を切羽に向かって傾斜して形成することにより、支保版と次の支保版の接合状態を良好にする。さらに、切羽面を切羽に向かって傾斜して、あるいは、階段状に傾斜して掘削して、切羽面の自立性を保持することにより、特に、大断面あるいは軟弱地盤の切羽面が崩落することを防止し、これにより切羽面の補強工事を不要にする。
【００１９】
さらに、他の本発明のトンネル掘進装置によれば、前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記回転フレームと共に前記第２の円筒部の頂点に近付くに従い、前記透かし溝掘削用チェーンカッタを、前記チェーンカッタ用ガイド部材に沿って前記切羽に向かって前進させ、前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記回転フレームと共に前記第２の円筒部の前記頂点から下がるに従い、前記透かし溝掘削用チェーンカッタを、前記チェーンカッタ用ガイド部材に沿って前記切羽に向かって後方に移動させ、前記円筒状支保版または前記螺旋状支保版が、前記切羽に向かって傾斜して形成されるように制御する制御装置を有する。
さらに、直前の上記トンネル掘進装置において、前記制御装置の代わりに、
前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記回転フレームと共に前記第２の円筒部の頂点に近付くに従い、前記第２の円筒部を、前記切羽に向かって前進させ、前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記回転フレームと共に前記第２の円筒部の前記頂点から下がるに従い、前記第２の円筒部を、前記切羽に向かって後方に移動させ、前記円筒状支保版または前記螺旋状支保版が、前記切羽に向かって傾斜して形成されるように制御する制御装置を備える。
さらに、直前の上記トンネル掘進装置において、前記制御装置の代わりに、
前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記回転フレームと共に前記第２の円筒部の頂点に近付くに従い、前記透かし溝掘削用チェーンカッタを、前記チェーンカッタ用ガイド部材に沿って前記切羽に向かって前進させると共に、前記第２の円筒部を、前記切羽に向かって前進させ、前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記回転フレームと共に前記第２の円筒部の前記頂点から下がるに従い、前記透かし溝掘削用チェーンカッタを、前記チェーンカッタ用ガイド部材に沿って前記切羽に向かって後方に移動させると共に、前記第２の円筒部を、前記切羽に向かって後方に移動させ、前記円筒状支保版または前記螺旋状支保版が、前記切羽に向かって傾斜して形成されるように制御する制御装置を備える。
このため、支保版を切羽に向かって傾斜して形成することにより、支保版と次の支保版の接合状態を良好にする。さらに、切羽面を切羽に向かって傾斜して、あるいは、階段状に傾斜して掘削して、切羽面の自立性を保持することにより、特に、大断面あるいは軟弱地盤の切羽面が崩落することを防止し、これにより切羽面の補強工事を不要にする。
【００２０】
さらに、本発明のトンネル掘進工法によれば、前記切羽に向かって傾斜するように最初のアーチ状透かし溝を掘削しつつ、前記最初のアーチ状透かし溝内に硬化性材料を充填して、硬化させて、前記切羽に向かって傾斜する最初のアーチ状支保版を形成し、前記最初のアーチ状支保版により囲まれた部分を、前記切羽に向かって傾斜するように掘削し、
次に、前記最初のアーチ状支保版の前端部に後端部が近接、または、連続する次のアーチ状透かし溝を、前記切羽に向かって傾斜するように掘削しつつ、前記次のアーチ状透かし溝内に前記硬化性材料を充填して、硬化させて、前記切羽に向かって傾斜するように次のアーチ状支保版を形成し、前記次のアーチ状支保版により囲まれた部分を、前記切羽に向かって傾斜するように掘削し、以下同様の工程を繰り返して行う。
ここで、上記掘削は、切羽面が切羽に向かって階段状に傾斜して掘削される場合もある。
このため、支保版を切羽に向かって傾斜して形成することにより、支保版と次の支保版の接合状態を良好にする。さらに、切羽面を切羽に向かって傾斜して、あるいは、階段状に傾斜して掘削して、切羽面の自立性を保持することにより、特に、大断面あるいは軟弱地盤の切羽面が崩落することを防止し、これにより切羽面の補強工事を不要にする。
【００２１】
さらに、他の本発明のトンネル掘進工法によれば、前記切羽に向かって傾斜するように最初の円筒状透かし溝を掘削しつつ、前記最初の円筒状透かし溝内に硬化性材料を充填して、硬化させて、前記切羽に向かって傾斜する最初の円筒状支保版を形成し、前記最初の円筒状支保版により囲まれた部分を、前記切羽に向かって傾斜するように掘削し、
次に、前記最初の円筒状支保版の前端部に後端部が近接、または、連続する次の円筒状透かし溝を、前記切羽に向かって傾斜するように掘削しつつ、前記次の円筒状透かし溝内に前記硬化性材料を充填して、硬化させて、前記切羽に向かって傾斜する次の円筒状支保版を形成し、前記次の円筒状支保版により囲まれた部分を、前記切羽に向かって傾斜するように掘削し、以下同様の工程を繰り返して行う。
ここで、上記掘削は、切羽面が切羽に向かって階段状に傾斜して掘削される場合もある。
このため、支保版を切羽に向かって傾斜して形成することにより、支保版と次の支保版の接合状態を良好にする。さらに、切羽面を切羽に向かって傾斜して、あるいは、階段状に傾斜して掘削して、切羽面の自立性を保持することにより、特に、大断面あるいは軟弱地盤の切羽面が崩落することを防止し、これにより切羽面の補強工事を不要にする。
【００２２】
さらに、他の本発明のトンネル掘進工法によれば、螺旋状透かし溝を前記切羽に向かって傾斜するように掘削しつつ、前記螺旋状透かし溝内に硬化性材料を充填して、硬化させて、前記切羽に向かって傾斜する螺旋状支保版を形成し、前記螺旋状支保版により囲まれた部分を、所要時に、前記切羽に向かって傾斜するように掘削する。
ここで、上記掘削は、切羽面が切羽に向かって階段状に傾斜して掘削される場合もある。
このため、支保版を切羽に向かって傾斜して形成することにより、支保版と次の支保版の接合状態を良好にする。さらに、切羽面を切羽に向かって傾斜して、あるいは、階段状に傾斜して掘削して、切羽面の自立性を保持することにより、特に、大断面あるいは軟弱地盤の切羽面が崩落することを防止し、これにより切羽面の補強工事を不要にする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明のトンネル掘進装置の一実施の形態の側面図、図２は、要部拡大平面図、図３は、正面図である。
走行装置１０５は、トンネル内の下盤１０４の上を走行するように構成される装置で、複数の車輪１１８、走行用駆動装置１１９および図示されないレールクランプを有する。アーチ状ガイド枠１０６は、トンネル断面と相似形に構成され、アーチ状ガイド枠１０６の両下端部は走行装置１０５に固定される。走行装置１０５の車輪１１８はトンネル内の下盤１０４に敷かれ固定されたレール１２０上に走行可能に載置される。図４の部分断面図に示されるようにアーチ状ガイド枠１０６の内側にアーチ状ガイド枠１０６の長手方向に伸長するラック１２１が固定される。
【００２４】
移動フレーム１０８は、アーチ状ガイド枠１０６に沿って移動されるフレームである。この移動フレーム１０８の前部および後部に、アーチ状ガイド枠１０６の前部および後部に設けられたアーチ状ガイド溝１２２に嵌合された複数のフランジ付きガイドローラ１２３が取り付けられ、移動フレーム１０８に減速機およびブレーキ付き原動機から成る移動用駆動装置１０７が固定される。移動用駆動装置１０７の出力軸に固定されたピニオン１２４は、ラック１２１に歯合され、移動用駆動装置１０７を運転すると、移動フレーム１０８がアーチ状ガイド枠１０６に沿って移動される。ここで、原動機は、電動機、油圧モータ等から成る。
【００２５】
チェーンカッタ用ガイド部材１０９は、トンネル長手方向に伸長し、トンネルの切羽に向かって、斜め上向きに伸長し、中間部がトンネル外側に窪むように湾曲する。チェーンカッタ用ガイド部材１０９の前部は、移動フレーム１０８の上部に固定される。図５の部分断面図に示されるようにチェーンカッタ用ガイド部材１０９の幅方向の両側に円弧状ガイド溝１２５が設けられる。また、チェーンカッタ用ガイド部材１０９の下部に円弧状ラック１２６が固定される。チェーンカッタ用ガイド部材１０９に沿って移動するフレーム１１１の前部および後部の両側に、円弧状ガイド溝１２５に嵌合されるフランジ付きガイドローラ１２７が取り付けられる。フレーム１１１に減速機およびブレーキ付き原動機から成るカッタ進退用駆動装置１１０が固定される。カッタ進退用駆動装置１１０の出力軸に固定されたピニオン１２８は円弧状ラック１２６に歯合される。
【００２６】
透し溝掘削用チェーンカッタ１０１は、チェーンカッタ用ガイド部材１０９に沿って移動されるように設けられ、トンネル長手方向に伸長し、循環駆動されることにより、切羽の外周に沿って透かし溝を掘削する。透し溝掘削用チェーンカッタ１０１は、チェーンカッタ用ガイド部材１０９と同一曲率で中間部がトンネル外側に窪むように湾曲する。
ここで、チェーンカッタ用ガイド部材１０９、および、透かし溝掘削用チェーンカッタ１０１は、トンネル長手方向に直線状に伸長する場合もある。
透し溝掘削用チェーンカッタ１０１の後部は、フレーム１１１の上部に固定され、カッタ進退用駆動装置１１０を正回転運転または逆回転運転すると、透し溝掘削用チェーンカッタ１０１がトンネル長手方向に円弧状に進退移動される。
透し溝掘削用チェーンカッタ１０１は、図５、図７の部分構成図、および、図８の部分断面図に示されるように、フレーム１１１に固定された円弧状のカッタフレーム１１３と、カッタフレーム１１３の前後両端部に取り付けられたスプロケット１２９と、カッタフレーム１１３の幅方向の両側のガイド溝１１４と、スプロケット１２９に沿って循環移動するカッタチェーン１１５と、カッタフレーム１１３の後部に固定された減速機およびブレーキ付き原動機から成るカッタチェーン循環用駆動装置１３０と、により構成される。カッタチェーン循環用駆動装置１３０の出力軸は、後部のスプロケットに連結され、カッタチェーン循環用駆動装置１３０を運転すると、カッタチェーン１１５が矢印Ａ方向に循環移動される。
カッタチェーン１１５は、掘削刃１３１を取り付けた多数のリンク１３２と、各リンク１３２の一端部および他端部に横ピン１１７により枢着された連結用リンク１３３、１３４と、各連結用リンク１３３、１３４を枢着する縦ピン１１６と、により構成される。横ピン１１７は、カッタフレーム１１３の面に直角な方向に伸長し、縦ピン１１６はカッタフレーム１１３の面に平行な方向に伸長する。
【００２７】
硬化性材料注入管１１２は、透かし溝掘削用チェーンカッタ１０１と共に移動するように設けられ、透かし溝に硬化性材料を注入し、アーチ状支保版を形成するものである。
図６の部分断面図に示されるように、ラック１３５を固定した円弧状の硬化性材料注入管１１２は、フレーム１１１の側部に固定された支持部材１３６に摺動自在に嵌合される。減速機およびブレーキ付き原動機から成る注入管移動用駆動装置１３７は、支持部材１３６に固定される。注入管移動用駆動装置１３７の出力軸に固定されたピニオン１３８はラック１３５に歯合される。硬化性材料注入管１１２は透し溝掘削用チェーンカッタ１０１と同一曲率に設定され、注入管移動用駆動装置１３７を正回転運転または逆回転運転すると、硬化性材料注入管１１２が円弧状に進退移動される。また、硬化性材料注入管１１２の後端部はホース１３９を介して、図示されない硬化正材料圧送用ポンプに接続される。
【００２８】
図示されないマイクロコンピュータ等から成る制御装置は、透かし溝掘削用チェーンカッタ１０１が、移動フレーム１０８と共にアーチ状ガイド枠１０６の頂点に近付くに従い、透かし溝掘削用チェーンカッタ１０１を、チェーンカッタ用ガイド部材１０９に沿って切羽に向かって前進させ、透かし溝掘削用チェーンカッタ１０１が、移動フレーム１０８と共にアーチ状ガイド枠１０６の頂点から下がるに従い、透かし溝掘削用チェーンカッタ１０１を、チェーンカッタ用ガイド部材１０９に沿って切羽に向かって後方に移動させ、アーチ状支保版が、切羽に向かって傾斜して形成されるように制御する。
【００２９】
ここで、上記トンネル掘進装置において、前記制御装置の代わりに、透かし溝掘削用チェーンカッタ１０１が、移動フレーム１０８と共にアーチ状ガイド枠１０６の頂点に近付くに従い、走行装置１０５を、切羽に向かって前進させ、透かし溝掘削用チェーンカッタ１０１が、移動フレーム１０８と共にアーチ状ガイド枠１０６の頂点から下がるに従い、走行装置１０５を、切羽に向かって後方に移動させ、アーチ状支保版が、切羽に向かって傾斜して形成されるように制御する制御装置を備える場合もある。
【００３０】
ここで、さらに、上記トンネル掘進装置において、前記制御装置の代わりに、透かし溝掘削用チェーンカッタ１０１が、移動フレーム１０８と共にアーチ状ガイド枠１０６の頂点に近付くに従い、透かし溝掘削用チェーンカッタ１０１を、チェーンカッタ用ガイド部材１０９に沿って切羽に向かって前進させると共に、走行装置１０５を、切羽に向かって前進させ、透かし溝掘削用チェーンカッタ１０１が、移動フレーム１０８と共にアーチ状ガイド枠１０６の頂点から下がるに従い、透かし溝掘削用チェーンカッタ１０１を、チェーンカッタ用ガイド部材１０９に沿って切羽に向かって後方に移動させると共に、走行装置１０５を、切羽に向かって後方に移動させ、アーチ状支保版が、切羽に向かって傾斜して形成されるように制御する制御装置を備える場合もある。
【００３１】
次に、上記トンネル掘削装置を用いてトンネルを掘進する工法を説明する。
まず、トンネルの長手方向に伸長する透かし溝掘削用チェーンカッタ１０１を、切羽の外周に沿ってアーチ状に回動し、透かし溝掘削用チェーンカッタ１０１が、頂点に近付くに従い、透かし溝掘削用チェーンカッタ１０１を、切羽に向かって前進させ、透かし溝掘削用チェーンカッタ１０１が、頂点から下がるに従い、透かし溝掘削用チェーンカッタ１０１を、切羽に向かって後方に移動しつつ、アーチ状に回動し、最初のアーチ状透かし溝１０２を、切羽に向かって傾斜するように掘削しつつ、最初のアーチ状透かし溝１０２内に硬化性材料１４１を充填して、硬化させて、図１５に示されるように切羽に向かって傾斜する最初のアーチ状支保版１０３を形成する。
次に、最初のアーチ状支保版１０３により囲まれた部分を、切羽に向かって傾斜するように掘削し、切羽面２００が斜めに形成される。ここで、切羽面が切羽に向かって階段状に傾斜して掘削される場合もある。
【００３２】
次に、透かし溝掘削用チェーンカッタ１０１を前進させた後、切羽の外周に沿ってアーチ状に回動し、透かし溝掘削用チェーンカッタ１０１が、頂点に近付くに従い、透かし溝掘削用チェーンカッタ１０１を、切羽に向かって前進させ、透かし溝掘削用チェーンカッタ１０１が、頂点から下がるに従い、透かし溝掘削用チェーンカッタ１０１を、切羽に向かって後方に移動しつつ、アーチ状に回動し、最初のアーチ状支保版１０３の前端部に後端部が近接、または、連続する次のアーチ状透かし溝１０２を、切羽に向かって傾斜するように掘削しつつ、次のアーチ状透かし溝１０２内に硬化性材料１４１を充填して、硬化させて、切羽に向かって傾斜する次のアーチ状支保版１０３を形成する。
次に、次のアーチ状支保版１０３により囲まれた部分を、切羽に向かって傾斜する掘削し、切羽面２００が斜めに形成される。ここで、切羽面が切羽に向かって階段状に傾斜して掘削される場合もある。
以下同様の工程を繰り返して行い、工程により掘削された土砂を、切羽に向かって後方に所要時に排出する。
上記トンネル掘進工法において、透かし溝掘削用チェーンカッタ１０１を、切羽に向かって前進、あるいは、後退させたが、走行装置１０５を切羽に向かって前進、あるいは、後退させて、結果的に、透かし溝掘削用チェーンカッタ１０１を、切羽に向かって前進、あるいは、後退させる場合、あるいは、透かし溝掘削用チェーンカッタ１０１と共に走行装置１０５を切羽に向かって前進、あるいは、後退させる場合もある。
ここで、各々の透かし溝１０２は、中間部が、トンネル外側に窪むように湾曲するが、トンネル長手方向に直線状に伸長する場合もある。
【００３３】
次に、図９および図１０には、本発明のトンネル掘進装置の他の実施の形態が示される。
図１の実施の形態と大部分の構成は共通するが、制御装置は有せず、アーチ状ガイド枠１０６は、トンネル断面と相似形で、頂点は切羽に向かって傾斜する点が異なる。アーチ状ガイド枠１０６の頂点は切羽に向かって傾斜するため、図１５に示されるように、切羽に向かって傾斜するようにアーチ状支保版１０３を形成する。
アーチ状ガイド枠１０６には、アーチ状ガイド枠１０６の長手方向に沿って平行に一対のラック１２１ａ、１２１ｂが設けられる。減速機およびブレーキ付き原動機から成り、移動フレーム１０８に固定される移動用駆動装置１０７のほぼ水平方向に伸長する出力軸に固定された一対のピニオン１２４ａ、１２４ｂは一対のラック１２１ａ、１２１ｂに歯合される。ここで、原動機は、電動機、油圧モータ等から成る。
ここで、移動用駆動装置１０７を運転すると、移動フレーム１０８がアーチ状ガイド枠１０６に沿って移動される。
また、移動フレーム１０８がアーチ状ガイド枠１０６に沿って移動される際に、移動フレーム１０８がアーチ状ガイド枠１０６に対して前後に振れることを防止するために、振れ防止ローラ２０１を一対設けることが、好適である。
【００３４】
図９、図１０に示される上記本発明のトンネル掘進装置の他の実施の形態において、透かし溝掘削用チェーンカッタ１０１が、移動フレーム１０８と共にアーチ状ガイド枠１０６の頂点に近付くに従い、透かし溝掘削用チェーンカッタ１０１を、チェーンカッタ用ガイド部材１０９に沿って切羽に向かって前進させ、透かし溝掘削用チェーンカッタ１０１が、移動フレーム１０８と共にアーチ状ガイド枠１０６の頂点から下がるに従い、透かし溝掘削用チェーンカッタ１０１を、チェーンカッタ用ガイド部材１０９に沿って切羽に向かって後方に移動させ、アーチ状支保版１０３が、切羽に向かって傾斜して形成されるように制御する制御装置を備える場合もある。
さらに、図９および図１０に示される上記本発明のトンネル掘進装置の他の実施の形態において、透かし溝掘削用チェーンカッタ１０１が、移動フレーム１０８と共にアーチ状ガイド枠１０６の頂点に近付くに従い、走行装置１０５を、切羽に向かって前進させ、透かし溝掘削用チェーンカッタ１０１が、移動フレーム１０８と共にアーチ状ガイド枠１０６の頂点から下がるに従い、走行装置１０５を、切羽に向かって後方に移動させ、アーチ状支保版１０６が、切羽に向かって傾斜して形成されるように制御する制御装置を備える場合もある。
【００３５】
さらに、図９および図１０に示される上記本発明のトンネル掘進装置の他の実施の形態において、透かし溝掘削用チェーンカッタ１０１が、移動フレーム１０８と共にアーチ状ガイド枠１０６の頂点に近付くに従い、透かし溝掘削用チェーンカッタ１０１を、チェーンカッタ用ガイド部材１０９に沿って切羽に向かって前進させると共に、走行装置１０５を、切羽に向かって前進させ、透かし溝掘削用チェーンカッタ１０１が、移動フレーム１０８と共にアーチ状ガイド枠１０６の頂点から下がるに従い、透かし溝掘削用チェーンカッタ１０１を、チェーンカッタ用ガイド部材１０９に沿って切羽に向かって後方に移動させると共に、走行装置１０５を、切羽に向かって後方に移動させ、アーチ状支保版１０３が、切羽に向かって傾斜して形成されるように制御する制御装置を備える場合もある。
図９および図１０に示される上記本発明のトンネル掘進装置の他の実施の形態を用いるトンネル掘進工法は、透かし溝掘削用チェーンカッタ１０１を、切羽に向かって前進、あるいは、後退させるが、走行装置１０５を切羽に向かって前進、あるいは、後退させて、結果的に、透かし溝掘削用チェーンカッタ１０１を、切羽に向かって前進、あるいは、後退させる場合、あるいは、透かし溝掘削用チェーンカッタ１０１と共に走行装置１０５を切羽に向かって前進、あるいは、後退させる場合もある。
【００３６】
次に、図１１には、本発明のトンネル掘進装置のさらに他の実施の形態が示される。図１１は、トンネル上方で透かし溝を掘削しながら、同時に掘削された土砂を排出している状態の説明図、図１２は、トンネル下方で透かし溝を掘削しているが、掘削された土砂は排出していない状態の説明図で、図１３は、図１１、図１２の左側から見た正面図である。
第１の円筒部１は、トンネル２の内周壁３を押圧するように伸長可能な第１のグリッパ４を有し、トンネル２内にトンネル２と同心的に配置される。
第２の円筒部５は、内周壁３を押圧するように伸長可能な第２のグリッパ６を有する。第２の円筒部５は、さらに、第１の円筒部１と、ほぼ同一の直径に形成され、トンネル２内に第１の円筒部１と同心的に配置される。
伸縮装置であるシリンダ７は、第１の円筒部１と第２の円筒部５の間に設けられ、伸縮することより、第１の円筒部１と第２の円筒部５とを、近接あるいは離隔させる装置である。
【００３７】
ここで、例えば、第１のグリッパ４が伸長して、内周壁３を押圧している状態では、第１の円筒部１は、トンネル２に対して固定状態となる。第２の円筒部５の第２のグリッパ６は縮まって内周壁３を押圧しない状態では、第２の円筒部５は、トンネル２に対して固定されない状態となる。ここで、伸縮装置であるシリンダ７を伸長すると、第１の円筒部１は固定されているため、第２の円筒部５のみが、トンネル切羽に向かって前方に移動される。ここで、第２の円筒部５の第２のグリッパ６を伸長して、第２の円筒部５を固定状態にして、第１の円筒部１の第１のグリッパ４を縮めると第１の円筒部１は固定されない状態となる。ここで、伸縮装置であるシリンダ７を縮めると、第２の円筒部５は固定されているため、第１の円筒部１のみが、第２の円筒部５へ近接するように移動される。
以上の動作により、本発明のトンネル掘進装置は、トンネル切羽に向かって前方に移動され、逆の動作により、トンネル切羽に向かって後方に移動される。
【００３８】
回転フレーム８は、第２の円筒部５とほぼ同一直径の円環状に構成され、第２の円筒部５の先端に、第２の円筒部５と同心的に、かつ、第２の円筒部５に対して回転可能に設けられる。回転フレーム８は、その接続部８ａの車輪８ｂ，８ｃが、第２の円筒部５の先端内円周に沿って設けられた溝５ａ内を走行するように設けられることにより、第２の円筒部５に対して回転可能に設けられる。
車輪８ｂの回転軸は、トンネル２の長手方向に平行に、また、車輪８ｃの回転軸は、トンネル２の長手方向に垂直に設けられるが、この車輪８ｂ，８ｃの回転軸の方向は、適宜、設けられる。第２の円筒部５の内側接続部５ｄに設けられた減速機内蔵モータ５ｂにより、ピニオン５ｃが回転される。ピニオン５ｃには、回転フレーム８の接続部８ａの内側に設けられたラック部８ｄが歯合し、減速機内蔵モータ５ｂによるピニオン５ｃの回転により、ラック部８ｄを介して回転フレーム８を、第２の円筒部５に対して回転させる。
【００３９】
以上のように回転フレーム８が、第２の円筒部５とほぼ同一直径の円環状に構成され、第２の円筒部５の先端に回転可能に設けられると、回転フレーム８が、透かし溝掘削用チェーンカッタ１１とトンネル２の内周壁３との間の残された空間に納まり、空間を有効利用できるという利点がある。
ここで、回転フレーム８は、円環状に形成されることが好適であるが、第２の円筒部５と同心的に、かつ、第２の円筒部５に対して回転可能に設けられ、バケットその他の掘削手段がトンネルから自由に出し入れできる円環状等の構造であれば、その構造は限定されない。
【００４０】
チェーンカッタ用ガイド部材９は、回転フレーム８に固定され、第２の円筒部５の側から切羽に向かって、斜めに拡がるように伸長する。
透かし溝掘削用チェーンカッタ１１は、チェーンカッタ用ガイド部材９に沿って図示されない移動手段により移動されるように設けられ、トンネル２の長手方向に伸長し、チェーンカッタ循環用駆動装置１７により、循環駆動されることにより、切羽の外周に沿って透かし溝１２を掘削する装置である。
この実施の形態においては、チェーンカッタ用ガイド部材９が、トンネル長手方向に伸長し、かつ、中間部がトンネル外側に窪むように湾曲する。
これに伴い透かし溝掘削用チェーンカッタ１１は、チェーンカッタ用ガイド部材９と同一曲率で中間部が、トンネル外側に窪むように湾曲する。
また、チェーンカッタ用ガイド部材９、および、透かし溝掘削用チェーンカッタ１１は、トンネル長手方向に直線状に伸長するように構成される場合もある。
図１４に示されるように、硬化性材料注入管１３は、透かし溝掘削用チェーンカッタ１１と共に移動するように設けられ、透かし溝掘削用チェーンカッタ１１により掘削された透かし溝１２に、瞬間硬化性コンクリート等の硬化性材料４２を注入し、図１６に示されるように円筒状支保版１２ａ、または、図１７に示されるように螺旋状支保版１２ｃを形成するものである。
【００４１】
図示されないマイクロコンピュータ等から成る制御装置は、透かし溝掘削用チェーンカッタ１１が、回転フレーム８と共に第２の円筒部５の頂点に近付くに従い、透かし溝掘削用チェーンカッタ１１を、チェーンカッタ用ガイド部材９に沿って、切羽に向かって前進させ、透かし溝掘削用チェーンカッタ１１が、回転フレーム８と共に第２の円筒部５の頂点から下がるに従い、透かし溝掘削用チェーンカッタ１１を、チェーンカッタ用ガイド部材９に沿って切羽に向かって後方に移動させ、図１６に示されるように円筒状支保版１２ａ、または、図１７に示されるように螺旋状支保版１２ｃが、切羽に向かって傾斜して形成されるように制御する。
この制御装置の代わりに、透かし溝掘削用チェーンカッタ１１が、回転フレーム８と共に第２の円筒部５の頂点に近付くに従い、第２の円筒部５を、切羽に向かって前進させ、透かし溝掘削用チェーンカッタ１１が、回転フレーム８と共に第２の円筒部５の頂点から下がるに従い、第２の円筒部５を、切羽に向かって後方に移動させ、円筒状支保版１２ａまたは螺旋状支保版１２ｃが、切羽に向かって傾斜して形成されるように制御する制御装置を備える場合もある。
さらに、この制御装置の代わりに、透かし溝掘削用チェーンカッタ１１が、回転フレーム８と共に第２の円筒部５の頂点に近付くに従い、透かし溝掘削用チェーンカッタ１１を、チェーンカッタ用ガイド部材９に沿って切羽に向かって前進させると共に、第２の円筒部５を、切羽に向かって前進させ、透かし溝掘削用チェーンカッタ１１が、回転フレーム８と共に第２の円筒部５の頂点から下がるに従い、透かし溝掘削用チェーンカッタ１１を、チェーンカッタ用ガイド部材９に沿って切羽に向かって後方に移動させると共に、第２の円筒部５を、切羽に向かって後方に移動させ、円筒状支保版１２ａまたは螺旋状支保版１２ｃが、切羽に向かって傾斜して形成されるように制御する制御装置を備える場合もある。
【００４２】
図示されない駆動装置により駆動されるバケット１４は、透かし溝掘削用チェーンカッタ１１により掘削された土砂をすくい上げる装置である。
図示されない駆動装置により駆動されるベルトコンベア１５は、バケット１４が設けられ、かつ、バケット１４と共にトンネル切羽に向かって前方および後方に移動可能に設けられ、バケット１４から土砂が載せられ、トラック５２等に土砂を載せるように回動することにより土砂を搬出する装置である。第１の円筒部１および第２の円筒部５の底部に設けられたレール１５ｂ上を、ベルトコンベア１５の車輪１５ａが、走行することにより、トンネル切羽に向かって前方および後方に移動可能に設けられる。
ここでベルトコンベア１５は、レール１５ｂ上を車輪１５ａにより走行する構成ではなく、タイヤ、あるいは、クローラ等により走行する構成でも良い。
図１１に示されるように、トンネル上方で透かし溝１２を掘削している時には、透かし溝掘削用チェーンカッタ１１に対して、バケット１４およびベルトコンベア１５の存在は邪魔にならないため、透かし溝掘削用チェーンカッタ１１による透かし溝１２の掘削作業と、図１６、図１７に示される支保版１２ａ，１２ｃ内の地盤のバケット１４による掘削作業、および、バケット１４、ベルトコンベア１５およびトラック５２により、トンネル切羽に向かって後方に所要時に排出する作業を効率的に同時に行うことができる。
しかし、図１２に示されるように、トンネル下方で円筒状透かし溝１２を掘削している時には、透かし溝掘削用チェーンカッタ１１に対して、バケット１４およびベルトコンベア１５が干渉するため、トンネル切羽に向かって後方に退避させる。
【００４３】
次に、上記図１１および図１２に示されたトンネル掘進装置を用いてトンネルを掘進する工法を説明する。
まず、トンネル長手方向に伸長する透かし溝掘削用チェーンカッタ１１を、切羽の外周に沿って円筒状に回動し、透かし溝掘削用チェーンカッタ１１が、頂点に近付くに従い、透かし溝掘削用チェーンカッタ１１を、切羽に向かって前進させ、透かし溝掘削用チェーンカッタ１１が、頂点から下がるに従い、透かし溝掘削用チェーンカッタ１１を、切羽に向かって後方に移動させつつ、円筒状に回動し、切羽に向かって傾斜するように最初の円筒状透かし溝１２を掘削しつつ、最初の円筒状透かし溝１２内に瞬間硬化性コンクリート等の硬化性材料４２を、硬化性材料注入管１３により充填して、硬化させて、図１６に示されるように切羽に向かって傾斜するように最初の円筒状支保版１２ａを形成する。
次に、最初の円筒状支保版１２ａにより囲まれた部分を、バケット１４、あるいは、その他の掘削機により、切羽面２００を切羽に向かって傾斜するように掘削する。ここで、切羽面２００が、切羽に向かって階段状に傾斜して掘削される場合もある。
【００４４】
次に、透かし溝掘削用チェーンカッタ１１を前進させた後、トンネル切羽の外周に沿って円筒状に回動し、透かし溝掘削用チェーンカッタ１１が、頂点に近付くに従い、透かし溝掘削用チェーンカッタ１１を、切羽に向かって前進させ、透かし溝掘削用チェーンカッタ１１が、頂点から下がるに従い、透かし溝掘削用チェーンカッタ１１を、切羽に向かって後方に移動させつつ、円筒状に回動し、最初の円筒状支保版１２ａの前端部に後端部が近接、または、連続する次の円筒状透かし溝１２を、切羽に向かって傾斜するように掘削しつつ、次の円筒状透かし溝１２内に、硬化性材料注入管１３により硬化性材料４２を充填して、硬化させて、切羽に向かって傾斜するように次の円筒状支保版１２ａを形成する。
次に、次の円筒状支保版１２ａにより囲まれた部分を、バケット１４、あるいは、その他の掘削機により、切羽面２００を切羽に向かって傾斜するように掘削する。ここで、切羽面２００が、切羽に向かって階段状に傾斜して掘削される場合もある。
【００４５】
ここで、図１１に示されるように、トンネル上方で透かし溝１２を掘削している時には、透かし溝掘削用チェーンカッタ１１に対して、バケット１４およびベルトコンベア１５の存在は邪魔にならないため、透かし溝掘削用チェーンカッタ１１による透かし溝１２の掘削作業と、バケット１４による図１３に示される支保版１２ａ，１２ｃ内の地盤のバケット１４による掘削作業、および、バケット１４、ベルトコンベア１５およびトラック５２により、トンネル切羽に向かって後方に所要時に排出する作業を効率的に同時に行うことができる。
しかし、図１２に示されるように、トンネル下方で円筒状透かし溝１２を掘削している時には、透かし溝掘削用チェーンカッタ１１に対して、バケット１４およびベルトコンベア１５が干渉するため、トンネル切羽に向かって後方に退避させる。
以下、さらに、次の円筒状支保版１２ａ…を形成して、以下同様の工程を繰り返して行う。
ここで、上記工程に掘削された土砂を、バケット１４、ベルトコンベア１５およびトラック５２により、トンネル切羽に向かって後方に所要時に排出する。
また、図１１、図１２に示される本発明のトンネル掘進装置の他の実施の形態を用いる上記トンネル掘進工法は、透かし溝掘削用チェーンカッタ１１を、切羽に向かって前進、あるいは、後退させるが、第２の円筒部５を切羽に向かって前進、あるいは、後退させて、結果的に、透かし溝掘削用チェーンカッタ１１を、切羽に向かって前進、あるいは、後退させる場合、あるいは、透かし溝掘削用チェーンカッタ１１と共に第２の円筒部５を切羽に向かって前進、あるいは、後退させる場合もある。
【００４６】
次に、図１１および図１２に示されたトンネル掘進装置を用いたトンネルを掘進する他の工法を説明する。
まず、トンネル長手方向に伸長する透かし溝掘削用チェーンカッタ１１を、トンネル切羽の外周に沿って螺旋状に前進しつつ回動させて、透かし溝掘削用チェーンカッタ１１が、頂点に近付くに従い、透かし溝掘削用チェーンカッタ１１を、切羽に向かって前進させ、透かし溝掘削用チェーンカッタ１１が、頂点から下がるに従い、透かし溝掘削用チェーンカッタ１１を、切羽に向かって後方に移動させつつ、螺旋状に回動し、螺旋状透かし溝１２ｂを切羽に向かって傾斜するように掘削しつつ、螺旋状透かし溝１２ｂ内に、硬化性材料４２を硬化性材料注入管１３により充填して、硬化させて、切羽に向かって傾斜するように螺旋状支保版１２ｃを形成する。
次に、螺旋状支保版１２ｃにより囲まれた部分を、バケット１４、あるいは、その他の掘削手段により、切羽面２００を切羽に向かって傾斜するように掘削する。ここで、切羽面２００が、切羽に向かって階段状に傾斜して掘削される場合もある。
【００４７】
次に、上記工程に掘削された土砂を、バケット１４、ベルトコンベア１５およびトラック５２により、トンネル切羽に向かって後方に所要時に排出する。
ここで、図１１に示されるように、トンネル上方で透かし溝１２を掘削している時には、透かし溝掘削用チェーンカッタ１１に対して、バケット１４およびベルトコンベア１５の存在は邪魔にならないため、透かし溝掘削用チェーンカッタ１１による透かし溝１２の掘削作業と、バケット１４による図１３に示される支保版１２ａ，１２ｃ内の地盤のバケット１４による掘削作業、および、バケット１４、ベルトコンベア１５およびトラック５２により、トンネル切羽に向かって後方に所要時に排出する作業を効率的に同時に行うことができる。
しかし、図１２に示されるように、トンネル下方で円筒状透かし溝１２を掘削している時には、透かし溝掘削用チェーンカッタ１１に対して、バケット１４およびベルトコンベア１５が干渉するため、トンネル切羽に向かって後方に退避させる。
また、各々の透かし溝１２、１２ｂは、中間部が、トンネル外側に窪むように湾曲するが、トンネル長手方向に直線状に伸長する場合もある。
また、図１１、図１２に示される本発明のトンネル掘進装置の他の実施の形態を用いる上記トンネル掘進工法は、透かし溝掘削用チェーンカッタ１１を、切羽に向かって前進、あるいは、後退させるが、第２の円筒部５を切羽に向かって前進、あるいは、後退させて、結果的に、透かし溝掘削用チェーンカッタ１１を、切羽に向かって前進、あるいは、後退させる場合、あるいは、透かし溝掘削用チェーンカッタ１１と共に第２の円筒部５を切羽に向かって前進、あるいは、後退させる場合もある。
【００４８】
【発明の効果】
本発明のトンネル掘削装置およびトンネル掘進工法によれば、支保版を切羽に向かって傾斜して形成することにより、支保版の端面の位置決め精度を高め、支保版と次の支保版の接合状態を良好にする。
さらに、切羽面を切羽に向かって傾斜して、あるいは、階段状に傾斜して掘削して、切羽面の自立性を保持することにより、特に、大断面あるいは軟弱地盤の切羽面が崩落することを防止し、これにより切羽面にロックボルトを貫入し、コンクリートを吹き付ける等の補強工事を不要にするという効果を奏する。
【００４９】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のトンネル掘進装置の一実施の形態の側面図である。
【図２】本発明のトンネル掘進装置の一実施の形態の要部拡大平面図である。
【図３】本発明のトンネル掘進装置の一実施の形態の正面図である。
【図４】本発明のトンネル掘進装置の一実施の形態の部分断面図である。
【図５】本発明のトンネル掘進装置の一実施の形態の部分断面図である。
【図６】本発明のトンネル掘進装置の一実施の形態の部分断面図である。
【図７】本発明のトンネル掘進装置の一実施の形態の部分構成図である。
【図８】本発明のトンネル掘進装置の一実施の形態の部分断面図である。
【図９】本発明のトンネル掘進装置の他の実施の形態の側面図である。
【図１０】本発明のトンネル掘進装置の他の実施の形態の部分断面図である。
【図１１】本発明のトンネル掘進装置のさらに他の実施の形態が、トンネル上方で透かし溝を掘削しながら、同時に掘削された土砂を排出している状態の説明図である。
【図１２】本発明のトンネル掘進装置のさらに他の実施の形態が、トンネル下方で透かし溝を掘削しながら、掘削された土砂は排出していない状態の説明図である。
【図１３】本発明のトンネル掘進装置のさらに他の実施の形態の正面図である。
【図１４】本発明のトンネル掘進装置のさらに他の実施の形態の平面図である。
【図１５】本発明のトンネル掘進装置の図１から図１０に示される実施の形態により形成されたアーチ状支保版の構成図である。
【図１６】本発明のトンネル掘進装置の図１１から図１４に示される実施の形態により形成された円筒状支保版の構成図である。
【図１７】本発明のトンネル掘進装置の図１１から図１４に示される実施の形態により形成された螺旋状支保版の構成図である。
【符号の説明】
１第１の円筒部
２トンネル３内周壁
５第２の円筒部
８回転フレーム
９，１０９チェーンカッタ用ガイド部材
１１，１１ａ，１１ｂ，１０１透かし溝掘削用チェーンカッタ
１２，１２ｂ透かし溝
１２ａ円筒状支保版
１２ｃ螺旋状支保版
１３，１１２硬化性材料注入管
１４バケット
１５ベルトコンベア
１０３アーチ状支保版
１０５走行装置
１０６アーチ状ガイド枠
１０８移動フレーム[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a tunnel excavation apparatus and a tunnel excavation method used when excavating a tunnel.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, tunnel excavation methods used when excavating tunnels include excavating an arch-shaped watermark groove in Japanese Patent Publication No. 61-24512, Japanese Patent Publication No. 4-63198, Japanese Patent Publication No. 6-58034, etc. A tunnel digging method has been proposed in which instant curable concrete is filled into the arch-shaped watermark groove to form an arch-shaped support plate.
Japanese Patent No. 2519380 proposes a tunneling method and apparatus for forming a cylindrical support plate.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, a method for forming an arch-shaped support plate such as the above-mentioned Japanese Patent Publication No. 61-24512, Japanese Patent Publication No. 4-63198, Japanese Patent Publication No. 6-58034, and the cylinder of Japanese Patent No. 2519380. In the tunnel excavation method and apparatus for forming a plate-shaped support plate, the support plate is formed perpendicular to the axis of the tunnel. For this reason, when the face is excavated perpendicularly to the axis of the tunnel, there is a risk that the face will not be able to maintain its self-supporting property, especially when the face is on a large section or soft ground. Therefore, in order to maintain the independence of the face and to prevent collapsing, reinforcement work such as inserting a lock bolt into the face and blowing concrete was necessary.
In addition, in order to form a support plate perpendicular to the axis of the tunnel and maintain the facet's independence, when the facet is tilted forward or when it is excavated in a staircase form forward This makes it difficult to form the end face of the next support plate perpendicular to the axis of the tunnel. In other words, if the end face of the next support plate is forcibly formed perpendicular to the axis of the tunnel, the end face of the next support plate must be formed deeply from the face at the bottom, making the operation difficult. The positioning accuracy of the end face of the next support plate is deteriorated. As a result, there is a problem that the bonding state between the supporting plate and the next supporting plate is deteriorated.
Therefore, the present invention, by forming the support plate inclined toward the face, to improve the bonding state of the support plate and the next support plate, and further, the face surface is inclined toward the face, or By digging in a staircase shape and maintaining the independence of the face, it prevents the face of a large section or soft ground from collapsing, thereby eliminating the need for reinforcement work on the face. An object is to provide a tunnel excavation apparatus and a tunnel excavation method.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The present invention includes a traveling device configured to travel on a lower plate of a tunnel;
An arched guide frame that is fixed to the traveling device and has a shape similar to a tunnel cross-section;
A moving frame moved along the arched guide frame;
A chain cutter guide member fixed to the moving frame and extending obliquely upward toward the face;
A watermark groove excavation chain which is provided so as to be moved along the chain cutter guide member, extends in the longitudinal direction of the tunnel, and is driven to circulate, thereby excavating the watermark groove along the outer periphery of the face. With cutter,
A curable material injection tube that is provided so as to move together with the watermark groove excavation chain cutter, injects a curable material into the watermark groove, and forms an arch-shaped support plate;
As the watermark groove excavating chain cutter approaches the apex of the arched guide frame together with the moving frame, the watermark groove excavating chain cutter is advanced toward the face along the chain cutter guide member, As the watermark groove excavation chain cutter descends from the apex of the arched guide frame together with the moving frame, the watermark groove excavation chain cutter is moved backward along the chain cutter guide member toward the face. A tunnel excavating device comprising: a control device that moves and controls the arch-shaped support plate so that the arch-shaped supporting plate is inclined toward the face.
[0005]
Furthermore, the present invention provides the above tunnel excavation device, instead of the control device,
As the openwork groove excavating chain cutter approaches the apex of the arched guide frame together with the moving frame, the traveling device is advanced toward the face, and the openwork groove excavating chain cutter is moved to the moving frame. The traveling device is moved rearward toward the face as it descends from the top of the arch-shaped guide frame, and the arch-shaped support plate is controlled to be inclined toward the face. A control device is provided.
[0006]
Furthermore, the present invention provides the above tunnel excavation device, instead of the control device,
As the watermark groove excavating chain cutter approaches the apex of the arched guide frame together with the moving frame, the watermark groove excavating chain cutter is advanced toward the face along the chain cutter guide member. The traveling device is advanced toward the face, and the watermark groove excavation chain cutter is lowered from the apex of the arched guide frame together with the moving frame. The arch-shaped support plate is formed so as to be inclined toward the face, while moving backward along the cutter guide member toward the face and moving the traveling device backward toward the face. And a control device for controlling so as to control.
[0007]
Furthermore, the present invention provides a traveling device configured to travel on the lower plate of the tunnel;
An arch-shaped guide frame fixed to the traveling device, having a shape similar to a tunnel cross section and inclined toward the face;
A moving frame moved along the arched guide frame;
A chain cutter guide member fixed to the moving frame and extending obliquely upward toward the face;
A watermark groove excavation chain which is provided so as to be moved along the chain cutter guide member, extends in the longitudinal direction of the tunnel, and is driven to circulate, thereby excavating the watermark groove along the outer periphery of the face. With cutter,
A curable material injection pipe provided so as to move together with the watermark groove excavation chain cutter, injecting a curable material into the watermark groove, and forming an arch-shaped support plate so as to incline toward the face; It is a tunnel excavation device characterized by comprising.
[0008]
Further, according to the present invention, in the immediately preceding tunnel excavation device, as the watermark groove excavation chain cutter approaches the apex of the arched guide frame together with the moving frame, the watermark groove excavation chain cutter is moved to the chain cutter. The watermark groove excavation chain cutter is moved forward along the guide member toward the face, and the watermark groove excavation chain cutter moves down the apex of the arcuate guide frame together with the moving frame. A control device is provided that moves rearward along the cutter guide member toward the face and controls the arch-shaped support plate to be inclined toward the face.
[0009]
Further, according to the present invention, in the immediately preceding tunnel excavation device, the traveling device is advanced toward the face as the watermark groove excavation chain cutter approaches the apex of the arched guide frame together with the moving frame. The traveling device is moved rearward toward the face as the watermark groove excavating chain cutter is lowered from the apex of the arch-shaped guide frame together with the moving frame, and the arch-shaped support plate is moved to the face. And a control device that controls to be inclined.
[0010]
Further, according to the present invention, in the immediately preceding tunnel excavation device, as the watermark groove excavation chain cutter approaches the apex of the arched guide frame together with the moving frame, the watermark groove excavation chain cutter is moved to the chain cutter. Advancing toward the face along the guide member, and advancing the traveling device toward the face, so that the open groove excavation chain cutter is moved from the apex of the arched guide frame together with the moving frame. The chain cutter for excavating the open groove is moved rearward toward the face along the guide member for the chain cutter as it is lowered, and the traveling device is moved rearward toward the face to move the arch-shaped Provided with a control device for controlling the supporting plate to be inclined toward the face The
[0011]
The present invention further includes a first cylindrical portion that has a first gripper that can be extended to press the inner peripheral wall of the tunnel, and is disposed concentrically with the tunnel in the tunnel;
A second gripper that can be extended so as to press the inner peripheral wall, has a diameter substantially the same as that of the first cylindrical portion, and is disposed concentrically with the first cylindrical portion in the tunnel. A second cylindrical portion,
An expansion / contraction device provided between the first cylindrical portion and the second cylindrical portion and extending or contracting to bring the first cylindrical portion and the second cylindrical portion close to or away from each other; A rotating frame provided concentrically with the second cylindrical portion and rotatably with respect to the second cylindrical portion at the tip of the two cylindrical portions;
A chain cutter guide member fixed to the rotating frame and extending obliquely from the second cylindrical portion side toward the face;
A watermark groove excavation chain which is provided so as to be moved along the chain cutter guide member, extends in the longitudinal direction of the tunnel, and is driven to circulate, thereby excavating the watermark groove along the outer periphery of the face. With cutter,
A curable material injection tube that is provided so as to move together with the watermark groove excavation chain cutter, injects a curable material into the watermark groove, and forms a cylindrical support plate or a spiral support plate;
As the watermark groove excavating chain cutter approaches the apex of the second cylindrical portion together with the rotating frame, the watermark groove excavating chain cutter is advanced toward the face along the chain cutter guide member. The watermark groove excavation chain cutter moves from the apex of the second cylindrical portion together with the rotary frame, and the watermark groove excavation chain cutter moves toward the face along the chain cutter guide member. A tunnel excavating device comprising: a control device that moves rearward and controls the cylindrical support plate or the spiral support plate to be inclined toward the face.
[0012]
Furthermore, the present invention provides the above tunnel excavation device immediately before, instead of the control device.
As the watermark groove excavating chain cutter approaches the apex of the second cylindrical portion together with the rotating frame, the second cylindrical portion is advanced toward the face, and the watermark groove excavating chain cutter is The second cylindrical portion is moved rearward toward the face as it descends from the top of the second cylindrical portion together with the rotating frame, and the cylindrical supporting plate or the helical supporting plate is A control device is provided for controlling the head so that it is inclined toward the face.
[0013]
Furthermore, the present invention provides the above tunnel excavation device immediately before, instead of the control device.
As the openwork groove excavation chain cutter approaches the apex of the second cylindrical portion together with the rotary frame, the openwork groove excavation chain cutter is advanced toward the face along the chain cutter guide member. At the same time, the second cylindrical portion is advanced toward the face, and the watermark groove excavating chain cutter is moved down from the apex of the second cylindrical portion together with the rotating frame. The cutter is moved rearward toward the face along the chain cutter guide member, and the second cylindrical portion is moved rearward toward the face, so that the cylindrical support plate or the spiral shape is moved. A control device is provided for controlling the support plate so as to be inclined toward the face.
[0014]
Furthermore, the present invention relates to a tunnel digging method using any one of the above tunnel digging devices for forming an arch-shaped support plate,
Excavating the first arched openwork groove to incline towards the face, filling the first arched openwork groove with a curable material, allowing it to harden and first inclining towards the face Forming an arched support plate,
Excavating the part surrounded by the first arched support plate so as to incline toward the face,
Next, the next arch-shaped watermark groove is excavated so as to incline toward the face, while the rear arch portion is adjacent to or continuous with the front end portion of the first arch-shaped support plate. Fill the open groove with the curable material and cure to form the next arch-shaped support plate so as to incline toward the face,
Excavating the portion surrounded by the next arch-shaped support plate so as to incline toward the face,
Thereafter, the same process is repeated,
The tunnel excavation method is characterized in that the earth and sand excavated by the above-described process is discharged rearward toward the face when necessary.
Here, the excavation may be excavated with the face surface inclined stepwise toward the face.
[0015]
Furthermore, the present invention provides a tunnel digging method using any one of the above tunnel digging apparatuses for forming a cylindrical support plate or a spiral support plate,
Excavating the first cylindrical openwork groove to incline toward the face, filling the initial cylindrical openwork groove with a curable material and allowing it to harden and to incline towards the face Forming a cylindrical support plate,
Excavating the part surrounded by the first cylindrical support plate so as to incline toward the face,
Next, the next cylindrical shape is excavated so that the rear end portion is adjacent to the front end portion of the first cylindrical support plate or is continuous, and is inclined toward the face. Filling the open groove with the curable material and curing to form the next cylindrical support plate inclined toward the face,
Excavating the portion surrounded by the next cylindrical support plate so as to incline toward the face,
Thereafter, the same process is repeated,
The tunnel excavation method is characterized in that the earth and sand excavated by the above-described process is discharged rearward toward the face when necessary.
Here, the excavation may be excavated with the face surface inclined stepwise toward the face.
[0016]
Furthermore, the present invention provides a tunnel digging method using any one of the above tunnel digging apparatuses for forming a cylindrical support plate or a spiral support plate,
While excavating the spiral watermark groove so as to incline toward the face, the spiral watermark groove is filled with a curable material and cured to form a spiral support plate that inclines toward the face. And
Excavating the portion surrounded by the spiral support plate so as to incline toward the face when necessary,
The tunnel excavation method is characterized in that the earth and sand excavated by the above-described process is discharged rearward toward the face when necessary.
Here, the excavation may be excavated with the face surface inclined stepwise toward the face.
[0017]
According to the tunnel excavation device of the present invention, a curable material injection pipe that is provided so as to move together with the watermark groove excavation chain cutter, injects a curable material into the watermark groove, and forms an arch-shaped support plate; As the watermark groove excavating chain cutter approaches the apex of the arched guide frame together with the moving frame, the watermark groove excavating chain cutter is advanced toward the face along the chain cutter guide member, As the watermark groove excavating chain cutter descends from the apex of the arched guide frame together with the moving frame, the watermark groove excavating chain cutter is moved backward along the chain cutter guide member toward the face. Control to move and control the arched support plate to be inclined toward the face Or, instead of the control device, as the watermark groove excavating chain cutter approaches the apex of the arched guide frame together with the moving frame, the traveling device is advanced toward the face, and the watermark As the groove excavating chain cutter moves down from the apex of the arched guide frame together with the moving frame, the traveling device is moved rearward toward the face, and the arch-shaped support plate faces the face. A control device that controls the inclined groove to be formed, or, instead of this control device, the watermark groove excavation chain cutter approaches the apex of the arched guide frame together with the moving frame. Advancing the chain cutter for excavation along the guide member for the chain cutter toward the face, The traveling device is advanced toward the face, and the watermark groove excavating chain cutter is moved from the apex of the arched guide frame together with the moving frame to move the watermark groove excavating chain cutter to the chain cutter. And moving the traveling device backward toward the face along the guide member, and the arch-shaped support plate is formed to be inclined toward the face. A control device for controlling the
For this reason, by forming the support plate inclined toward the face, the bonding state between the support plate and the next support plate is improved. In addition, by maintaining the self-supporting nature of the face by drilling with the face inclined toward the face or in a staircase shape, the face of a large cross section or soft ground may collapse. This eliminates the need to reinforce the face.
[0018]
Furthermore, according to another tunnel excavation device of the present invention, an arch-shaped guide frame fixed to the traveling device, similar to the tunnel cross section and inclined toward the face, and moved along the arch-shaped guide frame. A moving frame, a guide member for the chain cutter fixed to the moving frame and extending obliquely upward toward the face, and provided so as to be moved along the guide member for the chain cutter. The watermark groove excavating chain cutter for excavating the watermark groove along the outer periphery of the face by being extended in a direction and being circulated, and provided to move together with the watermark groove excavation chain cutter, the watermark groove A curable material injection tube for injecting a curable material into the arch-shaped support plate so as to incline toward the face.
Further, according to the present invention, in the immediately preceding tunnel excavation device, as the watermark groove excavation chain cutter approaches the apex of the arched guide frame together with the moving frame, the watermark groove excavation chain cutter is moved to the chain cutter. The watermark groove excavation chain cutter is moved forward along the guide member toward the face, and the watermark groove excavation chain cutter moves down the apex of the arcuate guide frame together with the moving frame. A control device is provided that moves rearward along the cutter guide member toward the face and controls the arch-shaped support plate to be inclined toward the face.
Further, according to the present invention, in the immediately preceding tunnel excavation device, the traveling device is advanced toward the face as the watermark groove excavation chain cutter approaches the apex of the arched guide frame together with the moving frame. The traveling device is moved rearward toward the face as the watermark groove excavating chain cutter is lowered from the apex of the arch-shaped guide frame together with the moving frame, and the arch-shaped support plate is moved to the face. And a control device that controls to be inclined.
Further, according to the present invention, in the immediately preceding tunnel excavation device, as the watermark groove excavation chain cutter approaches the apex of the arched guide frame together with the moving frame, the watermark groove excavation chain cutter is moved to the chain cutter. Advancing toward the face along the guide member, and advancing the traveling device toward the face, so that the open groove excavation chain cutter is moved from the apex of the arched guide frame together with the moving frame. The chain cutter for excavating the open groove is moved rearward toward the face along the guide member for the chain cutter as it is lowered, and the traveling device is moved rearward toward the face to move the arch-shaped Provided with a control device for controlling the supporting plate to be inclined toward the face The
For this reason, by forming the support plate inclined toward the face, the bonding state between the support plate and the next support plate is improved. In addition, by maintaining the self-supporting nature of the face by drilling with the face inclined toward the face or in a staircase shape, the face of a large cross section or soft ground may collapse. This eliminates the need to reinforce the face.
[0019]
Furthermore, according to another tunnel excavation device of the present invention, as the watermark groove excavation chain cutter approaches the apex of the second cylindrical portion together with the rotating frame, the watermark groove excavation chain cutter is moved to the chain. Advancing toward the face along the cutter guide member, and as the watermark groove excavating chain cutter descends from the top of the second cylindrical portion together with the rotating frame, the watermark groove excavating chain cutter is A control device for controlling the cylindrical support plate or the spiral support plate to be formed to be inclined toward the face by moving backward along the chain cutter guide member toward the face. Have.
Further, in the immediately preceding tunnel excavation device, instead of the control device,
As the watermark groove excavating chain cutter approaches the apex of the second cylindrical portion together with the rotating frame, the second cylindrical portion is advanced toward the face, and the watermark groove excavating chain cutter is The second cylindrical portion is moved rearward toward the face as it descends from the top of the second cylindrical portion together with the rotating frame, and the cylindrical supporting plate or the helical supporting plate is A control device is provided for controlling the head so that it is inclined toward the face.
Further, in the immediately preceding tunnel excavation device, instead of the control device,
As the openwork groove excavation chain cutter approaches the apex of the second cylindrical portion together with the rotary frame, the openwork groove excavation chain cutter is advanced toward the face along the chain cutter guide member. At the same time, the second cylindrical portion is advanced toward the face, and the watermark groove excavating chain cutter is moved down from the apex of the second cylindrical portion together with the rotating frame. The cutter is moved rearward toward the face along the chain cutter guide member, and the second cylindrical portion is moved rearward toward the face, so that the cylindrical support plate or the spiral shape is moved. A control device is provided for controlling the support plate so as to be inclined toward the face.
For this reason, by forming the support plate inclined toward the face, the bonding state between the support plate and the next support plate is improved. In addition, by maintaining the self-supporting nature of the face by drilling with the face inclined toward the face or in a staircase shape, the face of a large cross section or soft ground may collapse. This eliminates the need to reinforce the face.
[0020]
Further, according to the tunnel excavation method of the present invention, the first arch-shaped watermark groove is filled with a curable material while excavating the first arch-shaped watermark groove so as to incline toward the face, and cured. And forming an initial arched support plate inclined toward the face, excavating a portion surrounded by the first arched support plate so as to incline toward the face,
Next, the next arch-shaped watermark groove is excavated so as to incline toward the face, while the rear arch portion is adjacent to or continuous with the front end portion of the first arch-shaped support plate. Filling the open groove with the curable material and curing to form a next arch-shaped support plate so as to incline toward the face, and a portion surrounded by the next arch-shaped support plate, Excavation is performed so as to incline toward the face, and the same process is repeated thereafter.
Here, the excavation may be excavated with the face surface inclined stepwise toward the face.
For this reason, by forming the support plate inclined toward the face, the bonding state between the support plate and the next support plate is improved. In addition, by maintaining the self-supporting nature of the face by drilling with the face inclined toward the face or in a staircase shape, the face of a large cross section or soft ground may collapse. This eliminates the need to reinforce the face.
[0021]
Further, according to another tunnel tunneling method of the present invention, the first cylindrical watermark groove is filled with a curable material while excavating the first cylindrical watermark groove so as to incline toward the face. Curing, to form an initial cylindrical support plate inclined toward the face, excavating a portion surrounded by the first cylindrical support plate so as to incline toward the face,
Next, the next cylindrical shape is excavated so that the rear end portion is adjacent to or continuous with the front end portion of the first cylindrical support plate so as to be inclined toward the face. The open groove is filled with the curable material and cured to form a next cylindrical support plate inclined toward the face, and a portion surrounded by the next cylindrical support plate is formed on the face. Excavation is carried out so as to incline, and the same process is repeated thereafter.
Here, the excavation may be excavated with the face surface inclined stepwise toward the face.
For this reason, by forming the support plate inclined toward the face, the bonding state between the support plate and the next support plate is improved. In addition, by maintaining the self-supporting nature of the face by drilling with the face inclined toward the face or in a staircase shape, the face of a large cross section or soft ground may collapse. This eliminates the need to reinforce the face.
[0022]
Furthermore, according to another tunnel excavation method of the present invention, while digging the spiral watermark groove so as to incline toward the face, the spiral watermark groove is filled with a curable material and cured. Then, a spiral support plate inclined toward the face is formed, and a portion surrounded by the spiral support plate is excavated so as to be inclined toward the face when necessary.
Here, the excavation may be excavated with the face surface inclined stepwise toward the face.
For this reason, by forming the support plate inclined toward the face, the bonding state between the support plate and the next support plate is improved. In addition, by maintaining the self-supporting nature of the face by drilling with the face inclined toward the face or in a staircase shape, the face of a large cross section or soft ground may collapse. This eliminates the need to reinforce the face.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a side view of an embodiment of a tunnel excavating device of the present invention, FIG. 2 is an enlarged plan view of a main part, and FIG. 3 is a front view.
The traveling device 105 is a device configured to travel on the lower panel 104 in the tunnel, and includes a plurality of wheels 118, a traveling drive device 119, and a rail clamp (not shown). The arch-shaped guide frame 106 has a similar shape to the tunnel cross section, and both lower ends of the arch-shaped guide frame 106 are fixed to the traveling device 105. The wheels 118 of the traveling device 105 are placed on a rail 120 that is laid and fixed on the lower plate 104 in the tunnel so as to be able to travel. As shown in the partial cross-sectional view of FIG. 4, a rack 121 extending in the longitudinal direction of the arched guide frame 106 is fixed inside the arched guide frame 106.
[0024]
The moving frame 108 is a frame that is moved along the arched guide frame 106. A plurality of flanged guide rollers 123 fitted in arched guide grooves 122 provided at the front and rear of the arched guide frame 106 are attached to the front and rear of the moving frame 108, and the moving frame 108 is attached to the moving frame 108. A moving drive device 107 composed of a reduction gear and a prime mover with a brake is fixed. The pinion 124 fixed to the output shaft of the moving drive device 107 is engaged with the rack 121, and when the moving drive device 107 is operated, the moving frame 108 is moved along the arched guide frame 106. Here, the prime mover includes an electric motor, a hydraulic motor, and the like.
[0025]
The chain cutter guide member 109 extends in the longitudinal direction of the tunnel, extends obliquely upward toward the face of the tunnel, and is curved so that the intermediate portion is recessed outside the tunnel. The front portion of the chain cutter guide member 109 is fixed to the upper portion of the moving frame 108. As shown in the partial cross-sectional view of FIG. 5, arc-shaped guide grooves 125 are provided on both sides of the chain cutter guide member 109 in the width direction. An arc-shaped rack 126 is fixed to the lower part of the chain cutter guide member 109. A flanged guide roller 127 fitted in the arcuate guide groove 125 is attached to both sides of the front part and the rear part of the frame 111 that moves along the chain cutter guide member 109. A cutter advancing / retreating drive device 110 including a reduction gear and a motor with a brake is fixed to the frame 111. The pinion 128 fixed to the output shaft of the cutter advancing / retreating drive device 110 is engaged with the arc-shaped rack 126.
[0026]
The see-through groove excavating chain cutter 101 is provided so as to be moved along the guide member 109 for chain cutter, extends in the longitudinal direction of the tunnel, and is driven to circulate, thereby forming a watermark groove along the outer periphery of the face. Excavate. The through-groove excavation chain cutter 101 is curved with the same curvature as that of the chain cutter guide member 109 so that the intermediate portion is recessed outside the tunnel.
Here, the chain cutter guide member 109 and the watermark groove excavation chain cutter 101 may extend linearly in the tunnel longitudinal direction.
The rear portion of the through-groove excavation chain cutter 101 is fixed to the upper part of the frame 111, and when the forward / backward drive operation of the cutter advance / retreat driving device 110 is performed, the through-groove excavation chain cutter 101 is circular in the tunnel longitudinal direction. It is moved back and forth in an arc.
As shown in the partial configuration diagrams of FIGS. 5 and 7 and the partial cross-sectional view of FIG. 8, the through-groove excavation chain cutter 101 includes an arc-shaped cutter frame 113 fixed to the frame 111, and a cutter frame. 113, sprockets 129 attached to both front and rear ends, guide grooves 114 on both sides in the width direction of the cutter frame 113, a cutter chain 115 that circulates along the sprocket 129, and a deceleration fixed to the rear of the cutter frame 113. And a cutter chain circulating drive device 130 comprising a motor and a prime mover with a brake. The output shaft of the cutter chain circulation drive device 130 is connected to the rear sprocket, and when the cutter chain circulation drive device 130 is operated, the cutter chain 115 is circulated and moved in the direction of arrow A.
The cutter chain 115 includes a large number of links 132 to which the excavating blades 131 are attached, connecting links 133 and 134 pivotally attached to one end and the other end of each link 132 by lateral pins 117, and connecting links 133, And a vertical pin 116 pivotally attached to 134. The horizontal pin 117 extends in a direction perpendicular to the surface of the cutter frame 113, and the vertical pin 116 extends in a direction parallel to the surface of the cutter frame 113.
[0027]
The curable material injection tube 112 is provided so as to move together with the watermark groove excavation chain cutter 101, and injects a curable material into the watermark groove to form an arch-shaped support plate.
As shown in the partial cross-sectional view of FIG. 6, the arc-shaped curable material injection tube 112 to which the rack 135 is fixed is slidably fitted to the support member 136 fixed to the side portion of the frame 111. An injection pipe moving drive device 137 including a reduction gear and a prime mover with a brake is fixed to the support member 136. The pinion 138 fixed to the output shaft of the injection tube moving drive device 137 is engaged with the rack 135. The curable material injection pipe 112 is set to have the same curvature as the through-groove excavation chain cutter 101, and when the injection pipe moving drive device 137 is operated in a forward rotation or reverse rotation, the curable material injection pipe 112 advances and retreats in an arc shape. Moved. Further, the rear end portion of the curable material injection pipe 112 is connected via a hose 139 to a curable positive material pump for pumping not shown.
[0028]
A control device including a microcomputer (not shown) is configured so that the watermark groove excavation chain cutter 101 is moved toward the apex of the arched guide frame 106 together with the moving frame 108, and the watermark groove excavation chain cutter 101 is moved to the chain cutter guide member 109. As the watermark groove excavating chain cutter 101 moves down from the top of the arched guide frame 106 together with the moving frame 108, the watermark groove excavating chain cutter 101 is moved to the chain cutter guide member 109. The arch-shaped support plate is controlled so as to be inclined toward the face.
[0029]
Here, in the tunnel excavating device, instead of the control device, as the watermark groove excavating chain cutter 101 approaches the apex of the arched guide frame 106 together with the moving frame 108, the traveling device 105 is advanced toward the face. As the watermark groove excavating chain cutter 101 moves down from the top of the arch-shaped guide frame 106 together with the moving frame 108, the traveling device 105 is moved backward toward the face, and the arch-shaped supporting plate is moved toward the face. There may be a case where a control device is provided for controlling the slant to be formed.
[0030]
Here, in the tunnel excavation apparatus, instead of the control device, the watermark groove excavation chain cutter 101 is moved to the apex of the arch-shaped guide frame 106 together with the moving frame 108 as the watermark groove excavation chain cutter 101 is moved. The chain cutter 101 is advanced along the chain cutter guide member 109 toward the face, the traveling device 105 is advanced toward the face, and the open-end groove excavation chain cutter 101 is moved to the apex of the arched guide frame 106 together with the moving frame 108. The chain cutter 101 for excavating the open groove is moved rearward toward the face along the chain cutter guide member 109 and the traveling device 105 is moved rearward toward the face as it descends from the arch-shaped support plate. Is controlled to be inclined toward the face. There may be a control device.
[0031]
Next, a method for excavating a tunnel using the tunnel excavator will be described.
First, the watermark groove excavation chain cutter 101 extending in the longitudinal direction of the tunnel is turned in an arch shape along the outer periphery of the face, and the watermark groove excavation chain cutter 101 approaches the apex as the watermark groove excavation chain cutter 101 approaches the apex. The cutter 101 is moved forward toward the face, and as the watermark groove excavation chain cutter 101 descends from the apex, the watermark groove excavation chain cutter 101 moves backward toward the face and rotates in an arch shape. As shown in FIG. 15, the first arched openwork groove 102 is dug so as to incline toward the face, and the first arched openwork groove 102 is filled with a curable material 141 and cured. The first arch-shaped support plate 103 that is inclined toward the face is formed.
Next, the part surrounded by the first arch-shaped support plate 103 is excavated so as to incline toward the face, and the face face 200 is formed obliquely. Here, the face surface may be excavated in a stepped manner toward the face.
[0032]
Next, after the watermark groove excavation chain cutter 101 is moved forward, it is turned in an arch shape along the outer periphery of the face, and the watermark groove excavation chain cutter 101 approaches the apex as the watermark groove excavation chain cutter 101 approaches the apex. As the watermark groove excavation chain cutter 101 moves down from the apex, the watermark groove excavation chain cutter 101 moves backward toward the face and rotates in an arch shape. The next arch-shaped watermark groove 102 whose rear end portion is adjacent to or continuous with the front end portion of the arch-shaped support plate 103 of the arch-shaped support plate 103 is excavated so as to incline toward the face, and the next arch-shaped watermark groove 102 enters The curable material 141 is filled and cured to form the next arch-shaped support plate 103 inclined toward the face.
Next, the part surrounded by the next arch-shaped support plate 103 is excavated so as to incline toward the face, and the face face 200 is formed obliquely. Here, there is a case where excavation is performed with the face surface inclined in a staircase pattern toward the face.
Thereafter, the same process is repeated, and the earth and sand excavated by the process are discharged backwards toward the face as needed.
In the tunnel excavation method, the watermark groove excavating chain cutter 101 is moved forward or backward toward the face, but the traveling device 105 is moved forward or backward toward the face, resulting in the watermark groove. The excavation chain cutter 101 may be moved forward or backward toward the face, or the traveling device 105 may be moved forward or backward together with the watermark groove excavation chain cutter 101 toward the face.
Here, each of the watermark grooves 102 is curved so that the intermediate portion is recessed toward the outside of the tunnel, but may be extended linearly in the tunnel longitudinal direction.
[0033]
Next, FIG. 9 and FIG. 10 show another embodiment of the tunnel excavation device of the present invention.
Although most of the configuration is the same as that of the embodiment of FIG. 1, there is no control device, and the arched guide frame 106 is similar to the tunnel cross section, except that the apex is inclined toward the face. Since the apex of the arched guide frame 106 is inclined toward the face, the arch-shaped support plate 103 is formed to be inclined toward the face as shown in FIG.
The arched guide frame 106 is provided with a pair of racks 121 a and 121 b in parallel along the longitudinal direction of the arched guide frame 106. A pair of pinions 124a and 124b, which are composed of a speed reducer and a prime mover with a brake and are fixed to an output shaft extending in a substantially horizontal direction of a moving drive device 107 fixed to a moving frame 108, mesh with a pair of racks 121a and 121b. Is done. Here, the prime mover includes an electric motor, a hydraulic motor, and the like.
Here, when the driving device for movement 107 is operated, the moving frame 108 is moved along the arched guide frame 106.
Further, when the moving frame 108 is moved along the arched guide frame 106, a pair of shake prevention rollers 201 is provided to prevent the moving frame 108 from swinging back and forth with respect to the arched guide frame 106. Is preferred.
[0034]
In another embodiment of the tunnel excavation device of the present invention shown in FIGS. 9 and 10, as the watermark groove excavating chain cutter 101 approaches the apex of the arched guide frame 106 together with the moving frame 108, the watermark groove excavation is performed. The chain cutter 101 is advanced along the chain cutter guide member 109 toward the face, and the watermark groove excavation is performed as the watermark groove excavation chain cutter 101 moves down from the top of the arched guide frame 106 together with the moving frame 108. When the chain cutter 101 is moved rearward toward the face along the chain cutter guide member 109, and the arch-shaped support plate 103 is provided with a control device that is controlled to be inclined toward the face. There is also.
Further, in the other embodiment of the tunnel excavation device of the present invention shown in FIGS. 9 and 10, the open channel excavation chain cutter 101 travels as it approaches the apex of the arched guide frame 106 together with the moving frame 108. The device 105 is moved forward toward the face, and the chain cutter 101 for excavating the open groove is moved down from the top of the arched guide frame 106 together with the moving frame 108 to move the traveling device 105 rearward toward the face, so that the arch In some cases, the shape support plate 106 is provided with a control device that performs control so as to be inclined toward the face.
[0035]
Further, in the other embodiment of the tunnel excavation device of the present invention shown in FIGS. 9 and 10, the watermark groove excavation chain cutter 101 moves closer to the apex of the arched guide frame 106 together with the moving frame 108. The groove cutter chain cutter 101 is advanced toward the face along the chain cutter guide member 109, and the traveling device 105 is advanced toward the face so that the open groove groove chain cutter 101 is moved together with the moving frame 108. As the arch-shaped guide frame 106 descends from the apex, the watermark groove excavation chain cutter 101 is moved rearward along the chain cutter guide member 109 toward the face, and the traveling device 105 is moved backward toward the face. The arched support plate 103 is inclined toward the face In some cases, a control device that controls the formation is also provided.
The tunnel excavation method using the other embodiment of the tunnel excavation device of the present invention shown in FIGS. 9 and 10 moves the open channel excavation chain cutter 101 forward or backward toward the face, but travels. When the apparatus 105 is moved forward or backward toward the face, and as a result, the watermark groove excavating chain cutter 101 is moved forward or backward toward the face, or the watermark groove excavating chain cutter 101 is moved. At the same time, the traveling device 105 may be moved forward or backward toward the face.
[0036]
Next, FIG. 11 shows still another embodiment of the tunnel excavation device of the present invention. FIG. 11 is an explanatory diagram of a state in which the excavated earth and sand are being discharged simultaneously while excavating the watermark groove above the tunnel, and FIG. 12 is excavating the watermark groove below the tunnel, but the excavated earth and sand is FIG. 13 is a front view as seen from the left side of FIGS. 11 and 12.
The first cylindrical portion 1 has a first gripper 4 that can be extended to press the inner peripheral wall 3 of the tunnel 2, and is disposed concentrically with the tunnel 2 in the tunnel 2.
The second cylindrical portion 5 has a second gripper 6 that can be extended to press the inner peripheral wall 3. The second cylindrical portion 5 is further formed to have substantially the same diameter as the first cylindrical portion 1 and is disposed concentrically with the first cylindrical portion 1 in the tunnel 2.
The cylinder 7 which is an expansion / contraction device is provided between the first cylindrical portion 1 and the second cylindrical portion 5 and extends or contracts to bring the first cylindrical portion 1 and the second cylindrical portion 5 close to each other or It is a device for separating.
[0037]
Here, for example, in a state where the first gripper 4 extends and presses the inner peripheral wall 3, the first cylindrical portion 1 is fixed to the tunnel 2. When the second gripper 6 of the second cylindrical portion 5 is contracted and does not press the inner peripheral wall 3, the second cylindrical portion 5 is not fixed to the tunnel 2. Here, when the cylinder 7 which is an expansion / contraction device is extended, since the first cylindrical portion 1 is fixed, only the second cylindrical portion 5 is moved forward toward the tunnel face. Here, when the second gripper 6 of the second cylindrical portion 5 is extended to fix the second cylindrical portion 5 and the first gripper 4 of the first cylindrical portion 1 is contracted, the first gripper 4 is contracted. The cylindrical portion 1 is not fixed. Here, when the cylinder 7, which is an expansion / contraction device, is contracted, the second cylindrical portion 5 is fixed, so that only the first cylindrical portion 1 is moved so as to be close to the second cylindrical portion 5.
With the above operation, the tunnel excavation device of the present invention is moved forward toward the tunnel face, and moved backward toward the tunnel face by the reverse operation.
[0038]
The rotating frame 8 is formed in an annular shape having substantially the same diameter as the second cylindrical portion 5, concentrically with the second cylindrical portion 5 at the tip of the second cylindrical portion 5, and the second cylindrical portion. 5 to be rotatable. The rotating frame 8 is provided so that the wheels 8b and 8c of the connecting portion 8a run in the groove 5a provided along the inner circumference of the tip of the second cylindrical portion 5, whereby the second cylinder It is provided to be rotatable with respect to the part 5.
The rotation axis of the wheel 8b is provided in parallel with the longitudinal direction of the tunnel 2, and the rotation axis of the wheel 8c is provided perpendicular to the longitudinal direction of the tunnel 2. The direction of the rotation axis of the wheels 8b and 8c is appropriately determined. Provided. The pinion 5c is rotated by a reduction gear built-in motor 5b provided in the inner connection portion 5d of the second cylindrical portion 5. The rack part 8d provided inside the connection part 8a of the rotating frame 8 meshes with the pinion 5c, and the rotating frame 8 is moved via the rack part 8d by the rotation of the pinion 5c by the motor 5b with a reduction gear. 2 with respect to the cylindrical portion 5.
[0039]
As described above, when the rotating frame 8 is formed in an annular shape having substantially the same diameter as the second cylindrical portion 5 and is provided rotatably at the tip of the second cylindrical portion 5, the rotating frame 8 is excavated in the open groove. There is an advantage that the space can be effectively used by being stored in the remaining space between the chain cutter 11 for use and the inner peripheral wall 3 of the tunnel 2.
Here, the rotary frame 8 is preferably formed in an annular shape, but is provided concentrically with the second cylindrical portion 5 and rotatably with respect to the second cylindrical portion 5. The structure is not limited as long as the ket or other excavation means has an annular shape or the like that can be freely taken in and out of the tunnel.
[0040]
The chain cutter guide member 9 is fixed to the rotary frame 8 and extends so as to expand obliquely from the second cylindrical portion 5 side toward the face.
The watermark groove excavation chain cutter 11 is provided so as to be moved by a moving means (not shown) along the chain cutter guide member 9, extends in the longitudinal direction of the tunnel 2, and is circulated by the chain cutter circulation driving device 17. It is a device that excavates the open groove 12 along the outer periphery of the face by being driven.
In this embodiment, the chain cutter guide member 9 is curved so that it extends in the tunnel longitudinal direction and the intermediate portion is recessed outside the tunnel.
Along with this, the watermark groove excavation chain cutter 11 is curved so that the intermediate portion is recessed outside the tunnel with the same curvature as the chain cutter guide member 9.
Further, the chain cutter guide member 9 and the watermark groove excavation chain cutter 11 may be configured to extend linearly in the tunnel longitudinal direction.
As shown in FIG. 14, the curable material injection tube 13 is provided so as to move together with the open-cut groove excavation chain cutter 11, and the instantaneous hardening property is provided in the open-cut groove 12 excavated by the open-cut groove excavation chain cutter 11. A curable material 42 such as concrete is injected to form a cylindrical support plate 12a as shown in FIG. 16, or a spiral support plate 12c as shown in FIG.
[0041]
The control device comprising a microcomputer or the like not shown in the figure shows that as the open-end groove excavation chain cutter 11 approaches the apex of the second cylindrical portion 5 together with the rotary frame 8, the open-end groove excavation chain cutter 11 is moved to the chain cutter guide member. As the watermark groove excavating chain cutter 11 is lowered from the apex of the second cylindrical portion 5 together with the rotating frame 8, the watermark groove excavating chain cutter 11 is moved along the guide face 9. The cylindrical support plate 12a as shown in FIG. 16 or the spiral support plate 12c as shown in FIG. 17 is inclined toward the face along the member 9 and moved backward toward the face. Control to form.
Instead of this control device, as the watermark groove excavation chain cutter 11 approaches the apex of the second cylindrical portion 5 together with the rotating frame 8, the second cylindrical portion 5 is advanced toward the face, and the watermark groove excavation is performed. As the chain cutter 11 moves together with the rotary frame 8 from the apex of the second cylindrical portion 5, the second cylindrical portion 5 is moved rearward toward the face, and the cylindrical support plate 12a or the spiral support plate 12c. However, there is a case in which a control device is provided that controls so as to be inclined toward the face.
Further, instead of this control device, the watermark groove excavation chain cutter 11 is moved to the apex of the second cylindrical portion 5 together with the rotating frame 8, and the watermark groove excavation chain cutter 11 is changed to the chain cutter guide member 9. And the second cylindrical part 5 is advanced toward the working face, and the watermark groove excavation chain cutter 11 is lowered together with the rotating frame 8 from the top of the second cylindrical part 5, The open groove excavation chain cutter 11 is moved rearward along the chain cutter guide member 9 toward the face, and the second cylindrical portion 5 is moved rearward toward the face, so that the cylindrical support plate 12a is moved. Alternatively, there may be a control device that controls the spiral support plate 12c to be inclined toward the face.
[0042]
The bucket 14 driven by a driving device (not shown) is a device for scooping up the earth and sand excavated by the chain cutter 11 for excavating an open groove.
A belt conveyor 15 driven by a driving device (not shown) is provided with a bucket 14 and is movable along with the bucket 14 forward and backward toward the tunnel face. It is an apparatus that carries out the earth and sand by rotating so as to place the earth and sand on the surface. The wheels 15a of the belt conveyor 15 travel on the rails 15b provided at the bottoms of the first cylindrical part 1 and the second cylindrical part 5 so as to be movable forward and backward toward the tunnel face. It is done.
Here, the belt conveyor 15 may not be configured to travel on the rail 15b by the wheel 15a, but may be configured to travel by a tire or a crawler.
As shown in FIG. 11, when the watermark groove 12 is excavated above the tunnel, the presence of the bucket 14 and the belt conveyor 15 does not interfere with the watermark groove excavation chain cutter 11. The excavation work of the watermark groove 12 by the chain cutter 11, the excavation work by the ground bucket 14 in the supporting plates 12 a and 12 c shown in FIGS. 16 and 17, and the bucket 14, the belt conveyor 15 and the truck 52 It is possible to efficiently and simultaneously perform the work of discharging backward as needed toward the face.
However, as shown in FIG. 12, when the cylindrical watermark groove 12 is excavated below the tunnel, the bucket 14 and the belt conveyor 15 interfere with the chain cutter 11 for excavating the watermark groove. Retreat backward.
[0043]
Next, a method for digging a tunnel using the tunnel digging apparatus shown in FIGS. 11 and 12 will be described.
First, the watermark cutter 11 is rotated in a cylindrical shape along the outer periphery of the face, and as the watermark cutter 11 approaches the apex, the watermark cutter 11 is extended in the longitudinal direction of the tunnel. 11 is moved forward toward the face, and as the watermark groove excavation chain cutter 11 is lowered from the apex, the watermark groove excavation chain cutter 11 is moved backward toward the face and rotated in a cylindrical shape. The first cylindrical watermark groove 12 is excavated so as to incline toward the face, and the first cylindrical watermark groove 12 is filled with a curable material 42 such as instant curable concrete by the curable material injection tube 13. Then, the first cylindrical support plate 12a is formed so as to be inclined toward the face as shown in FIG.
Next, the portion surrounded by the first cylindrical support plate 12a is excavated by the bucket 14 or other excavator so that the face surface 200 is inclined toward the face. Here, the face surface 200 may be excavated while being inclined stepwise toward the face.
[0044]
Next, after the watermark groove excavation chain cutter 11 is moved forward, it is rotated in a cylindrical shape along the outer periphery of the tunnel face, and the watermark groove excavation chain cutter 11 approaches the apex as the watermark groove excavation chain cutter 11 approaches the apex. 11 is moved forward toward the face, and as the watermark groove excavating chain cutter 11 is lowered from the apex, the watermark groove excavating chain cutter 11 is moved backward toward the face and rotated in a cylindrical shape. The next cylindrical watermark groove 12 is excavated so as to incline toward the face, while the rear end portion is adjacent to or continuous with the front end portion of the first cylindrical support plate 12a. Further, the curable material 42 is filled with the curable material injection tube 13 and cured to form the next cylindrical support plate 12a so as to be inclined toward the face.
Next, the portion surrounded by the next cylindrical support plate 12a is excavated by the bucket 14 or other excavator so that the face surface 200 is inclined toward the face. Here, the face surface 200 may be excavated while being inclined stepwise toward the face.
[0045]
Here, as shown in FIG. 11, when the watermark groove 12 is excavated above the tunnel, the presence of the bucket 14 and the belt conveyor 15 does not interfere with the watermark groove excavation chain cutter 11. By excavation work of the watermark groove 12 by the groove cutter chain cutter 11, excavation work by the bucket 14 of the ground in the support plates 12 a and 12 c shown in FIG. 13 by the bucket 14, and by the bucket 14, the belt conveyor 15 and the truck 52. It is possible to efficiently and simultaneously perform the work of discharging to the rear of the tunnel face when necessary.
However, as shown in FIG. 12, when the cylindrical watermark groove 12 is excavated below the tunnel, the bucket 14 and the belt conveyor 15 interfere with the chain cutter 11 for excavating the watermark groove. Retreat backward.
Thereafter, the following cylindrical support plates 12a... Are formed, and the same steps are repeated thereafter.
Here, the earth and sand excavated in the above-described process are discharged rearward toward the tunnel face by the bucket 14, the belt conveyor 15 and the truck 52 when necessary.
Further, in the above tunnel excavation method using another embodiment of the tunnel excavation device of the present invention shown in FIGS. 11 and 12, the open-end groove excavation chain cutter 11 is moved forward or backward toward the face. When the second cylindrical portion 5 is advanced or retracted toward the face, and as a result, the watermark groove excavating chain cutter 11 is advanced or retracted toward the face, or the watermark groove is excavated. For the chain cutter 11, the second cylindrical portion 5 may be moved forward or backward toward the face.
[0046]
Next, another method for digging a tunnel using the tunnel digging apparatus shown in FIGS. 11 and 12 will be described.
First, the watermark cutter 11 that extends in the longitudinal direction of the tunnel is rotated while advancing spirally along the outer periphery of the tunnel face, and the watermark cutter 11 is moved toward the apex as the watermark cutter 11 is moved closer to the apex. The groove cutter chain cutter 11 is moved forward toward the face, and as the watermark groove excavation chain cutter 11 is lowered from the apex, the watermark groove excavation chain cutter 11 is moved backward toward the face and spirally formed. The spiral watermark groove 12b is excavated so as to incline toward the face, while the spiral watermark groove 12b is filled with the curable material 42 by the curable material injection tube 13 and cured. The spiral support plate 12c is formed so as to be inclined toward the face.
Next, the portion surrounded by the spiral support plate 12c is excavated by the bucket 14 or other excavating means so that the face surface 200 is inclined toward the face. Here, the face surface 200 may be excavated while being inclined stepwise toward the face.
[0047]
Next, the earth and sand excavated in the above-described process are discharged rearward toward the tunnel face when necessary by the bucket 14, the belt conveyor 15 and the truck 52.
Here, as shown in FIG. 11, when the watermark groove 12 is excavated above the tunnel, the presence of the bucket 14 and the belt conveyor 15 does not interfere with the watermark groove excavation chain cutter 11. By excavation work of the watermark groove 12 by the groove cutter chain cutter 11, excavation work by the bucket 14 of the ground in the support plates 12 a and 12 c shown in FIG. 13 by the bucket 14, and by the bucket 14, the belt conveyor 15 and the truck 52. It is possible to efficiently and simultaneously perform the work of discharging to the rear of the tunnel face when necessary.
However, as shown in FIG. 12, when the cylindrical watermark groove 12 is excavated below the tunnel, the bucket 14 and the belt conveyor 15 interfere with the chain cutter 11 for excavating the watermark groove. Retreat backward.
In addition, each of the watermark grooves 12 and 12b is curved such that the intermediate portion is recessed toward the outside of the tunnel, but may be extended linearly in the tunnel longitudinal direction.
Further, in the above tunnel excavation method using another embodiment of the tunnel excavation device of the present invention shown in FIGS. 11 and 12, the open-end groove excavation chain cutter 11 is moved forward or backward toward the face. When the second cylindrical portion 5 is advanced or retracted toward the face, and as a result, the watermark groove excavating chain cutter 11 is advanced or retracted toward the face, or the watermark groove is excavated. For the chain cutter 11, the second cylindrical portion 5 may be moved forward or backward toward the face.
[0048]
【The invention's effect】
According to the tunnel excavation apparatus and the tunnel excavation method of the present invention, by forming the support plate inclined toward the face, the positioning accuracy of the end surface of the support plate is improved, and the joining state of the support plate and the next support plate is improved. Make good.
In addition, by maintaining the self-supporting nature of the face by drilling with the face facing the face or inclining in steps, the face of a large section or soft ground will collapse. As a result, it is possible to eliminate the need for reinforcement work such as inserting a lock bolt into the face and spraying concrete.
[0049]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of an embodiment of a tunnel excavation device of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged plan view of a main part of one embodiment of the tunnel excavation device of the present invention.
FIG. 3 is a front view of an embodiment of the tunnel excavation device of the present invention.
FIG. 4 is a partial cross-sectional view of an embodiment of the tunnel excavation device of the present invention.
FIG. 5 is a partial cross-sectional view of an embodiment of the tunnel excavation device of the present invention.
FIG. 6 is a partial cross-sectional view of an embodiment of the tunnel excavation device of the present invention.
FIG. 7 is a partial configuration diagram of an embodiment of a tunnel excavation device of the present invention.
FIG. 8 is a partial cross-sectional view of an embodiment of the tunnel excavation device of the present invention.
FIG. 9 is a side view of another embodiment of the tunnel excavation device of the present invention.
FIG. 10 is a partial cross-sectional view of another embodiment of the tunnel excavation device of the present invention.
FIG. 11 is an explanatory view showing a state where a tunnel excavating apparatus according to still another embodiment of the present invention excavates a watermark groove above the tunnel and discharges excavated earth and sand at the same time.
FIG. 12 is an explanatory view showing a state in which the excavated earth and sand are not discharged while the tunnel excavation device of the present invention further excavates the watermark groove below the tunnel.
FIG. 13 is a front view of still another embodiment of the tunnel excavation device of the present invention.
FIG. 14 is a plan view of still another embodiment of the tunnel excavation device of the present invention.
FIG. 15 is a configuration diagram of an arch-shaped support plate formed by the embodiment shown in FIGS. 1 to 10 of the tunnel excavation device of the present invention.
FIG. 16 is a configuration diagram of a cylindrical support plate formed by the embodiment shown in FIGS. 11 to 14 of the tunnel excavating device of the present invention.
FIG. 17 is a configuration diagram of a spiral support plate formed by the embodiment shown in FIGS. 11 to 14 of the tunnel excavation device of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 1st cylindrical part
2 Tunnel 3 inner wall
5 Second cylindrical part
8 Rotating frame
9,109 Guide member for chain cutter
11, 11a, 11b, 101 Chain cutter for excavation of watermark groove
12, 12b Watermark groove
12a Cylindrical support plate
12c Spiral support plate
13,112 Curable material injection tube
14 buckets
15 Belt conveyor
103 Arched support plate
105 Traveling device
106 Arch guide frame
108 Moving frame

Claims

トンネルの下盤上を走行するように構成される走行装置と、
前記走行装置に固定され、トンネル断面と相似形のアーチ状ガイド枠と、
前記アーチ状ガイド枠に沿って移動される移動フレームと、
前記移動フレームに固定され、切羽に向かって、斜め上向きに伸長するチェーンカッタ用ガイド部材と、
前記チェーンカッタ用ガイド部材に沿って移動されるように設けられ、前記トンネルの長手方向に伸長し、循環駆動されることにより、前記切羽の外周に沿って透かし溝を掘削する透かし溝掘削用チェーンカッタと、
前記透かし溝掘削用チェーンカッタと共に移動するように設けられ、前記透かし溝に硬化性材料を注入し、アーチ状支保版を形成する硬化性材料注入管と、
前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記移動フレームと共に前記アーチ状ガイド枠の頂点に近付くに従い、前記透かし溝掘削用チェーンカッタを、前記チェーンカッタ用ガイド部材に沿って前記切羽に向かって前進させ、前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記移動フレームと共に前記アーチ状ガイド枠の前記頂点から下がるに従い、前記透かし溝掘削用チェーンカッタを、前記チェーンカッタ用ガイド部材に沿って前記切羽に向かって後方に移動させ、前記アーチ状支保版が、前記切羽に向かって傾斜して形成されるように制御する制御装置と、から成ることを特徴とするトンネル掘進装置。A traveling device configured to travel on the bottom of the tunnel;
An arched guide frame that is fixed to the traveling device and has a shape similar to a tunnel cross-section;
A moving frame moved along the arched guide frame;
A chain cutter guide member fixed to the moving frame and extending obliquely upward toward the face;
A watermark groove excavation chain which is provided so as to be moved along the chain cutter guide member, extends in the longitudinal direction of the tunnel, and is driven to circulate, thereby excavating the watermark groove along the outer periphery of the face. With cutter,
A curable material injection tube that is provided so as to move together with the watermark groove excavation chain cutter, injects a curable material into the watermark groove, and forms an arch-shaped support plate;
As the watermark groove excavating chain cutter approaches the apex of the arched guide frame together with the moving frame, the watermark groove excavating chain cutter is advanced toward the face along the chain cutter guide member, As the watermark groove excavation chain cutter descends from the apex of the arched guide frame together with the moving frame, the watermark groove excavation chain cutter is moved backward along the chain cutter guide member toward the face. A tunnel excavating device comprising: a control device that moves and controls the arch-shaped support plate so that the arch-shaped support plate is formed to be inclined toward the face.

請求項１記載のトンネル掘進装置において、前記制御装置の代わりに、
前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記移動フレームと共に前記アーチ状ガイド枠の頂点に近付くに従い、前記走行装置を、前記切羽に向かって前進させ、前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記移動フレームと共に前記アーチ状ガイド枠の前記頂点から下がるに従い、前記走行装置を、前記切羽に向かって後方に移動させ、前記アーチ状支保版が、前記切羽に向かって傾斜して形成されるように制御する制御装置を備えたことを特徴とするトンネル掘進装置。In the tunnel excavation device according to claim 1, instead of the control device,
As the watermark groove excavating chain cutter approaches the apex of the arched guide frame together with the moving frame, the traveling device is advanced toward the face, and the watermark groove excavating chain cutter is moved together with the moving frame. Control that moves the traveling device rearward toward the face as it descends from the apex of the arch-shaped guide frame, and controls the arch-shaped support plate to be inclined toward the face. Tunnel digging device characterized by comprising a device.

請求項１記載のトンネル掘進装置において、前記制御装置の代わりに、
前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記移動フレームと共に前記アーチ状ガイド枠の頂点に近付くに従い、前記透かし溝掘削用チェーンカッタを、前記チェーンカッタ用ガイド部材に沿って前記切羽に向かって前進させると共に、前記走行装置を、前記切羽に向かって前進させ、前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記移動フレームと共に前記アーチ状ガイド枠の前記頂点から下がるに従い、前記透かし溝掘削用チェーンカッタを、前記チェーンカッタ用ガイド部材に沿って前記切羽に向かって後方に移動させると共に、前記走行装置を、前記切羽に向かって後方に移動させ、前記アーチ状支保版が、前記切羽に向かって傾斜して形成されるように制御する制御装置を備えたことを特徴とするトンネル掘進装置。In the tunnel excavation device according to claim 1, instead of the control device,
As the watermark groove excavating chain cutter approaches the apex of the arched guide frame together with the moving frame, the watermark groove excavating chain cutter is advanced along the chain cutter guide member toward the face. The traveling device is advanced toward the face, and the watermark groove excavation chain cutter is lowered from the apex of the arched guide frame together with the moving frame. The arch-shaped support plate is formed so as to be inclined toward the face, while moving backward along the cutter guide member toward the face and moving the traveling device backward toward the face. A tunnel excavating device characterized by comprising a control device for performing control.

トンネルの下盤上を走行するように構成される走行装置と、
前記走行装置に固定され、トンネル断面と相似形で、切羽に向かって傾斜するアーチ状ガイド枠と、
前記アーチ状ガイド枠に沿って移動される移動フレームと、
前記移動フレームに固定され、前記切羽に向かって、斜め上向きに伸長するチェーンカッタ用ガイド部材と、
前記チェーンカッタ用ガイド部材に沿って移動されるように設けられ、前記トンネルの長手方向に伸長し、循環駆動されることにより、前記切羽の外周に沿って透かし溝を掘削する透かし溝掘削用チェーンカッタと、
前記透かし溝掘削用チェーンカッタと共に移動するように設けられ、前記透かし溝に硬化性材料を注入し、前記切羽に向かって傾斜するようにアーチ状支保版を形成する硬化性材料注入管と、から成ることを特徴とするトンネル掘進装置。A traveling device configured to travel on the bottom of the tunnel;
An arch-shaped guide frame fixed to the traveling device, having a shape similar to a tunnel cross section and inclined toward the face;
A moving frame moved along the arched guide frame;
A chain cutter guide member fixed to the moving frame and extending obliquely upward toward the face;
A watermark groove excavation chain which is provided so as to be moved along the chain cutter guide member, extends in the longitudinal direction of the tunnel, and is driven to circulate, thereby excavating the watermark groove along the outer periphery of the face. With cutter,
A curable material injection pipe provided so as to move together with the watermark groove excavation chain cutter, injecting a curable material into the watermark groove, and forming an arch-shaped support plate so as to incline toward the face; A tunnel excavating device characterized by comprising.

前記アーチ状ガイド枠には、前記アーチ状ガイド枠の長手方向に沿って平行に一対のラックが設けられ、
減速機およびブレーキ付き原動機から成り、前記移動フレームに固定される移動用駆動装置のほぼ水平方向に伸長する出力軸に固定された一対のピニオンが、前記一対のラックに歯合される請求項４記載のトンネル掘進装置。The arched guide frame is provided with a pair of racks in parallel along the longitudinal direction of the arched guide frame,
5. A pair of pinions, each consisting of a speed reducer and a prime mover with a brake, fixed to an output shaft extending in a substantially horizontal direction of a moving drive device fixed to the moving frame, are meshed with the pair of racks. The tunneling device described.

前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記移動フレームと共に前記アーチ状ガイド枠の頂点に近付くに従い、前記透かし溝掘削用チェーンカッタを、前記チェーンカッタ用ガイド部材に沿って前記切羽に向かって前進させ、前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記移動フレームと共に前記アーチ状ガイド枠の前記頂点から下がるに従い、前記透かし溝掘削用チェーンカッタを、前記チェーンカッタ用ガイド部材に沿って前記切羽に向かって後方に移動させ、前記アーチ状支保版が、前記切羽に向かって傾斜して形成されるように制御する制御装置を備えた請求項４または５記載のトンネル掘進装置。 As the watermark groove excavating chain cutter approaches the apex of the arched guide frame together with the moving frame, the watermark groove excavating chain cutter is advanced toward the face along the chain cutter guide member, As the watermark groove excavation chain cutter descends from the apex of the arch-shaped guide frame together with the moving frame, the watermark groove excavation chain cutter moves backward along the chain cutter guide member toward the face. The tunnel excavation device according to claim 4, further comprising a control device that is moved and controlled so that the arch-shaped supporting plate is formed to be inclined toward the face.

前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記移動フレームと共に前記アーチ状ガイド枠の頂点に近付くに従い、前記走行装置を、前記切羽に向かって前進させ、前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記移動フレームと共に前記アーチ状ガイド枠の前記頂点から下がるに従い、前記走行装置を、前記切羽に向かって後方に移動させ、前記アーチ状支保版が、前記切羽に向かって傾斜して形成されるように制御する制御装置を備えた請求項４または５記載のトンネル掘進装置。 As the watermark groove excavating chain cutter approaches the apex of the arched guide frame together with the moving frame, the traveling device is advanced toward the face, and the watermark groove excavating chain cutter is moved together with the moving frame. Control that moves the traveling device rearward toward the face as it descends from the apex of the arch-shaped guide frame, and controls the arch-shaped support plate to be inclined toward the face. The tunnel digging device according to claim 4 or 5, further comprising a device.

前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記移動フレームと共に前記アーチ状ガイド枠の頂点に近付くに従い、前記透かし溝掘削用チェーンカッタを、前記チェーンカッタ用ガイド部材に沿って前記切羽に向かって前進させると共に、前記走行装置を、前記切羽に向かって前進させ、前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記移動フレームと共に前記アーチ状ガイド枠の前記頂点から下がるに従い、前記透かし溝掘削用チェーンカッタを、前記チェーンカッタ用ガイド部材に沿って前記切羽に向かって後方に移動させると共に、前記走行装置を、前記切羽に向かって後方に移動させ、前記アーチ状支保版が、前記切羽に向かって傾斜して形成されるように制御する制御装置を備えた請求項４または５記載のトンネル掘進装置。 As the watermark groove excavating chain cutter approaches the apex of the arched guide frame together with the moving frame, the watermark groove excavating chain cutter is advanced along the chain cutter guide member toward the face. The traveling device is advanced toward the face, and the watermark groove excavation chain cutter is lowered from the apex of the arched guide frame together with the moving frame. The arch-shaped support plate is formed so as to be inclined toward the face, while moving backward along the cutter guide member toward the face and moving the traveling device backward toward the face. The tunnel digging device according to claim 4, further comprising a control device that controls the digging.

トンネルの内周壁を押圧するように伸長可能な第１のグリッパを有し、前記トンネル内に前記トンネルと同心的に配置される第１の円筒部と、
前記内周壁を押圧するように伸長可能な第２のグリッパを有し、前記第１の円筒部と、ほぼ同一の直径に形成され、前記トンネル内に前記第１の円筒部と同心的に配置される第２の円筒部と、
前記第１の円筒部と前記第２の円筒部の間に設けられ、伸縮することより、前記第１の円筒部と前記第２の円筒部とを、近接あるいは離隔させる伸縮装置と、
前記第２の円筒部の先端に、前記第２の円筒部と同心的に、かつ、前記第２の円筒部に対して回転可能に設けられる回転フレームと、
前記回転フレームに固定され、前記第２の円筒部の側から切羽に向かって、斜めに拡がるように伸長するチェーンカッタ用ガイド部材と、
前記チェーンカッタ用ガイド部材に沿って移動されるように設けられ、前記トンネルの長手方向に伸長し、循環駆動されることにより、前記切羽の外周に沿って透かし溝を掘削する透かし溝掘削用チェーンカッタと、
前記透かし溝掘削用チェーンカッタと共に移動するように設けられ、前記透かし溝に硬化性材料を注入し、円筒状支保版または螺旋状支保版を形成する硬化性材料注入管と、
前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記回転フレームと共に前記第２の円筒部の頂点に近付くに従い、前記透かし溝掘削用チェーンカッタを、前記チェーンカッタ用ガイド部材に沿って前記切羽に向かって前進させ、前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記回転フレームと共に前記第２の円筒部の前記頂点から下がるに従い、前記透かし溝掘削用チェーンカッタを、前記チェーンカッタ用ガイド部材に沿って前記切羽に向かって後方に移動させ、前記円筒状支保版または前記螺旋状支保版が、前記切羽に向かって傾斜して形成されるように制御する制御装置と、から成ることを特徴とするトンネル掘進装置。A first cylindrical portion having a first gripper that can be extended to press the inner peripheral wall of the tunnel, and disposed concentrically with the tunnel in the tunnel;
A second gripper that can be extended so as to press the inner peripheral wall, has a diameter substantially the same as that of the first cylindrical portion, and is disposed concentrically with the first cylindrical portion in the tunnel. A second cylindrical portion,
An extension device provided between the first cylindrical portion and the second cylindrical portion and extending or contracting to bring the first cylindrical portion and the second cylindrical portion close to or away from each other;
A rotating frame provided concentrically with the second cylindrical portion at the tip of the second cylindrical portion and rotatably with respect to the second cylindrical portion;
A chain cutter guide member fixed to the rotating frame and extending obliquely from the second cylindrical portion side toward the face;
A watermark groove excavation chain which is provided so as to be moved along the chain cutter guide member, extends in the longitudinal direction of the tunnel, and is driven to circulate, thereby excavating the watermark groove along the outer periphery of the face. With cutter,
A curable material injection tube that is provided so as to move together with the watermark groove excavation chain cutter, injects a curable material into the watermark groove, and forms a cylindrical support plate or a spiral support plate;
As the watermark groove excavating chain cutter approaches the apex of the second cylindrical portion together with the rotating frame, the watermark groove excavating chain cutter is advanced toward the face along the chain cutter guide member. The watermark groove excavation chain cutter moves from the apex of the second cylindrical portion together with the rotary frame, and the watermark groove excavation chain cutter moves toward the face along the chain cutter guide member. A tunnel excavating apparatus comprising: a control device that moves rearward and controls the cylindrical support plate or the spiral support plate to be inclined toward the face.

請求項９記載のトンネル掘進装置において、前記制御装置の代わりに、
前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記回転フレームと共に前記第２の円筒部の頂点に近付くに従い、前記第２の円筒部を、前記切羽に向かって前進させ、前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記回転フレームと共に前記第２の円筒部の前記頂点から下がるに従い、前記第２の円筒部を、前記切羽に向かって後方に移動させ、前記円筒状支保版または前記螺旋状支保版が、前記切羽に向かって傾斜して形成されるように制御する制御装置を備えたことを特徴とするトンネル掘進装置。In the tunnel excavation device according to claim 9, instead of the control device,
As the watermark groove excavation chain cutter approaches the apex of the second cylindrical portion together with the rotating frame, the second cylindrical portion is advanced toward the face, and the watermark groove excavation chain cutter is As the rotary frame moves down from the top of the second cylindrical portion, the second cylindrical portion is moved rearward toward the face, and the cylindrical support plate or the spiral support plate is moved to the face. A tunnel excavating device comprising a control device that controls the head so as to be inclined toward the surface.

請求項９記載のトンネル掘進装置において、前記制御装置の代わりに、
前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記回転フレームと共に前記第２の円筒部の頂点に近付くに従い、前記透かし溝掘削用チェーンカッタを、前記チェーンカッタ用ガイド部材に沿って前記切羽に向かって前進させると共に、前記第２の円筒部を、前記切羽に向かって前進させ、前記透かし溝掘削用チェーンカッタが、前記回転フレームと共に前記第２の円筒部の前記頂点から下がるに従い、前記透かし溝掘削用チェーンカッタを、前記チェーンカッタ用ガイド部材に沿って前記切羽に向かって後方に移動させると共に、前記第２の円筒部を、前記切羽に向かって後方に移動させ、前記円筒状支保版または前記螺旋状支保版が、前記切羽に向かって傾斜して形成されるように制御する制御装置を備えたことを特徴とするトンネル掘進装置。In the tunnel excavation device according to claim 9, instead of the control device,
As the openwork groove excavation chain cutter approaches the apex of the second cylindrical portion together with the rotary frame, the openwork groove excavation chain cutter is advanced toward the face along the chain cutter guide member. And the second cylindrical portion is advanced toward the face, and the watermark groove excavating chain is moved as the watermark groove excavating chain cutter moves down from the apex of the second cylindrical portion together with the rotating frame. The cutter is moved rearward toward the face along the chain cutter guide member, and the second cylindrical portion is moved rearward toward the face, so that the cylindrical support plate or the spiral shape is moved. A tunnel excavating device comprising a control device for controlling a supporting plate so as to be inclined toward the face.

前記回転フレームは、前記第２の円筒部とほぼ同一直径の円環状に構成され、前記第２の円筒部の先端に回転可能に設けられる請求項９から１１のいずれかに記載のトンネル掘進装置。 The tunnel excavation device according to any one of claims 9 to 11, wherein the rotating frame is configured in an annular shape having substantially the same diameter as the second cylindrical portion, and is rotatably provided at a tip end of the second cylindrical portion. .

前記透かし溝掘削用チェーンカッタにより掘削された土砂をすくい上げるバケットと、前記バケットが設けられ、前記バケットと共に前記切羽に向かって前方および後方に移動可能に設けられ、前記バケットから前記土砂が載せられ、回動することにより前記土砂を搬出するベルトコンベアと、を備えた請求項９から１２のいずれかに記載のトンネル掘進装置。 A bucket for scooping up the earth and sand excavated by the chain cutter for excavating the open groove and the bucket are provided, and the bucket is provided so as to be movable forward and backward along with the bucket, and the earth and sand are placed from the bucket, A tunnel excavation device according to any one of claims 9 to 12, further comprising a belt conveyor that carries out the earth and sand by rotating.

前記チェーンカッタ用ガイド部材が、前記トンネル長手方向に伸長し、かつ、中間部がトンネル外側に窪むように湾曲し、
前記透かし溝掘削用チェーンカッタは、前記チェーンカッタ用ガイド部材と同一曲率で中間部が、前記トンネル外側に窪むように湾曲する請求項１から１３のいずれかに記載のトンネル掘進装置。The chain cutter guide member extends in the longitudinal direction of the tunnel, and is curved so that the intermediate portion is recessed outside the tunnel;
The tunnel excavation device according to any one of claims 1 to 13, wherein the watermark cutter for excavating a groove is curved so that an intermediate portion of the chain cutter has the same curvature as the guide member for the chain cutter and is recessed toward the outside of the tunnel.

前記チェーンカッタ用ガイド部材、および、前記透かし溝掘削用チェーンカッタは、前記トンネル長手方向に直線状に伸長する請求項１から１３のいずれかに記載のトンネル掘進装置。 14. The tunnel excavation device according to claim 1, wherein the chain cutter guide member and the watermark groove excavation chain cutter extend linearly in the tunnel longitudinal direction.

請求項１から８のいずれかに記載のトンネル掘進装置を用いるトンネル掘進工法において、
前記切羽に向かって傾斜するように最初のアーチ状透かし溝を掘削しつつ、前記最初のアーチ状透かし溝内に硬化性材料を充填して、硬化させて、前記切羽に向かって傾斜する最初のアーチ状支保版を形成し、
前記最初のアーチ状支保版により囲まれた部分を、前記切羽に向かって傾斜するように掘削し、
次に、前記最初のアーチ状支保版の前端部に後端部が近接、または、連続する次のアーチ状透かし溝を、前記切羽に向かって傾斜するように掘削しつつ、前記次のアーチ状透かし溝内に前記硬化性材料を充填して、硬化させて、前記切羽に向かって傾斜するように次のアーチ状支保版を形成し、
前記次のアーチ状支保版により囲まれた部分を、前記切羽に向かって傾斜するように掘削し、
以下同様の工程を繰り返して行い、前記工程により掘削された土砂を、前記切羽に向かって後方に所要時に排出することを特徴とするトンネル掘進工法。In the tunnel excavation method using the tunnel excavation device according to any one of claims 1 to 8,
Excavating the first arched openwork groove to incline towards the face, filling the first arched openwork groove with a curable material, allowing it to harden and first inclining towards the face Forming an arched support plate,
Excavating the part surrounded by the first arched support plate so as to incline toward the face,
Next, the next arch-shaped watermark groove is excavated so as to incline toward the face, while the rear arch portion is adjacent to or continuous with the front end portion of the first arch-shaped support plate. Fill the open groove with the curable material and cure to form the next arch-shaped support plate so as to incline toward the face,
Excavating the portion surrounded by the next arch-shaped support plate so as to incline toward the face,
Thereafter, the same process is repeated, and the tunnel excavation method is characterized in that the earth and sand excavated by the process are discharged rearward toward the face when necessary.

請求項９から１３のいずれかに記載のトンネル掘進装置を用いるトンネル掘進工法において、
前記切羽に向かって傾斜するように最初の円筒状透かし溝を掘削しつつ、前記最初の円筒状透かし溝内に硬化性材料を充填して、硬化させて、前記切羽に向かって傾斜する最初の円筒状支保版を形成し、
前記最初の円筒状支保版により囲まれた部分を、前記切羽に向かって傾斜するように掘削し、
次に、前記最初の円筒状支保版の前端部に後端部が近接、または、連続する次の円筒状透かし溝を、前記切羽に向かって傾斜するように掘削しつつ、前記次の円筒状透かし溝内に前記硬化性材料を充填して、硬化させて、前記切羽に向かって傾斜する次の円筒状支保版を形成し、
前記次の円筒状支保版により囲まれた部分を、前記切羽に向かって傾斜するように掘削し、
以下同様の工程を繰り返して行い、前記工程により掘削された土砂を、前記切羽に向かって後方に所要時に排出することを特徴とするトンネル掘進工法。In the tunnel excavation method using the tunnel excavation device according to any one of claims 9 to 13,
Excavating the first cylindrical openwork groove to incline toward the face, filling the initial cylindrical openwork groove with a curable material and allowing it to harden, the first inclining towards the face Forming a cylindrical support plate,
Excavating the part surrounded by the first cylindrical support plate so as to incline toward the face,
Next, the next cylindrical shape is excavated so that the rear end portion is adjacent to the front end portion of the first cylindrical support plate or is continuous, and is inclined toward the face. Filling the open groove with the curable material and curing to form the next cylindrical support plate inclined toward the face,
Excavating the portion surrounded by the next cylindrical support plate so as to incline toward the face,
Thereafter, the same process is repeated, and the tunnel excavation method is characterized in that the earth and sand excavated by the process are discharged rearward toward the face when necessary.

請求項９から１３のいずれかに記載のトンネル掘進装置を用いるトンネル掘進工法において、
螺旋状透かし溝を前記切羽に向かって傾斜するように掘削しつつ、前記螺旋状透かし溝内に硬化性材料を充填して、硬化させて、前記切羽に向かって傾斜する螺旋状支保版を形成し、
前記螺旋状支保版により囲まれた部分を、所要時に、前記切羽に向かって傾斜するように掘削し、
前記工程により掘削された土砂を、前記切羽に向かって後方に所要時に排出することを特徴とするトンネル掘進工法。In the tunnel excavation method using the tunnel excavation device according to any one of claims 9 to 13,
While excavating the spiral watermark groove so as to incline toward the face, the spiral watermark groove is filled with a curable material and cured to form a spiral support plate that inclines toward the face. And
Excavating the portion surrounded by the spiral support plate so as to incline toward the face when necessary,
The tunnel excavation method characterized by discharging the earth and sand excavated by the said process back toward the said face as needed.

前記切羽面が前記切羽に向かって階段状に傾斜して掘削される請求項１６から１８のいずれかに記載のトンネル掘進工法。The tunnel excavation method according to any one of claims 16 to 18, wherein the face surface is excavated while being inclined stepwise toward the face .

各々の前記透かし溝は、中間部が、トンネル外側に窪むように湾曲する請求項１６から１９のいずれかに記載のトンネル掘進工法。 20. The tunnel excavation method according to claim 16, wherein each of the watermark grooves is curved so that an intermediate portion is recessed outside the tunnel.