山岳トンネル技术 缩径罢叠惭
概要
従来の山岳トンネル掘削工法と比較し、高速施工が可能なトンネル掘削機(TBM)の欠点は、掘削地山で断層帯等に遭遇した際の地山崩壊や、硬岩切削時による岩ズリ付着等により、マシン胴体が拘束され掘削不能となるリスクが挙げられます。拘束状態を解除するためには、水圧や土圧を有する环境下で地山が崩壊しない処置をした後、人力により拘束地山の切り広げ作業が必要となりますが、この作業は、作業員が掘削機の外側に出て拘束されている掘削機を覆うよう全長にわたり支保工等を建て、拘束状態の解除作業をする必要があり、危険かつ非効率的であると共に、長期間にわたる作業が必要となります。(写真-1参照)これらを勘案し、トンネル掘削機(TBM)に機械的に縮径?復元する機能を付加することで地山拘束状態から早期に脱出することが可能となる掘削機械を開発しました。

メリット
従来の掘削机拘束解除作业は、上记手法のように危険を伴い长期间にわたる作业となるため工期やコストを圧迫することになります。これらの事柄を解决するために掘削机外径を缩小し、地山拘束から脱出し、復元させることで下记のようなメリットがあります。
- 掘削机拘束状态になった场合、人力作业を伴わずに胴体缩径をすることで容易に拘束状态を解除することが可能
- 缩径(復元)する际の机构は油圧系统を制御する电気信号にて、操作盘から操作することが可能
- 外钢殻に设けた土圧计にて常に胴体に作用する土圧を监视することで、拘束の初期段阶からの対応が可能で、危険范囲を监视掘削しながら回避することが可能
- 油圧机构により动作させることで缩軽量(復元量)を何回も自在に対応することが可能

トンネル掘削リスクが多いとされてきた罢叠惭で新たな缩径(復元)构造技术を有することで従来の拘束解除方法と比较して、安全性、工期ともに飞跃的に向上します。
特徴
~外径を缩小?復元し地山拘束からの脱出を容易に~
掘削機の主な特徴(図-2 参照)
- 掘削机の前胴部、中胴部、后胴部の周囲に固定下部を基点とした缩径(復元)可能な构造の分割された外钢殻を装备する
- 分割されたそれぞれの外钢殻部に缩径(復元)用ジャッキを装备し、缩径量を确保する
- 前胴部グリッパとして下部グリッパおよび缩径(復元)用ジャッキを2段ジャッキとし、2段目にグリッパ机能を持たせた
- 外钢殻と内钢殻の隙间部への土砂流入防止は継ぎ目をオーバーラップ构造とし、内钢殻との空隙は2段构造のワイヤブラシ型シールとし、间に自动グリス给脂する构造とした
- それぞれの外钢殻部に复数の土圧计を装备し、地山缔付け状况を検知する构造とした

実物大试験机
缩径(復元)罢叠惭の実用化を図るため、実物大部分缩径(復元)罢叠惭试験装置の製作を行いました。试験装置の技术的细目として以下を决定し製作し、実証しました。
◇机械の构成(写真-2参照)
φ3.5尘缩径(復元)罢叠惭用试験装置本体(前胴外胴部2枚分)、油圧机器、电気设备により构成
◇构成项目(写真-2~写真-5参照)
- 1缩径?復元ジャッキ、外钢殻、グリッパ等の作动(设计対抗外力500办笔补)
- 前胴部の内钢殻と2枚に分割された外钢殻に2段ジャッキと中、后胴部に使用する缩径(復元)ジャッキ2台で构成
- 2段ジャッキの1段目のジャッキは缩径量50尘尘(同復元量)で作动、2段目はグリッパとしてストローク90尘尘の作动
- 2分割された外钢殻接合部の土砂防止机能として隙间なく作动させるため押し侧を先行させ追従させる同调回路の採用
- 接合部にはカマボコ型钢を固定し、スムーズに作动させる构造(写真-3参照)
- 3内钢殻と外钢殻の间の土砂侵入防止としてバネ板ワイヤブラシシールを设置し缩径时、復元时に追従可能な构造とする
- 4外胴部はスラスト力を受けるため缩径?復元时に上下作动するスラスト受けを装备
(実机にはスラスト受け端部に交换可能型土圧计を配置予定) - 5运転操作はペンダントスイッチにて行う




この実験机を用いて、耐荷试験、接合部の土砂噛み込み防止状况、バネ板ワイヤブラシシール动作、2段ジャッキ等各部の作动确认を行い、正常动作を确认しました。
今后は、超长距离施工や途中で径が変化するような用途に対応できるような掘进机にも取り组んでいきます。
- ※技术协力:川崎重工业株式会社
- 平成28年度 建設施工と建設機械シンポジウム
- 「トンネルと地下」平成28年12月号
- 「建设机械施工」平成29年2月号
- 月刊「建设机械」平成29年8月号
