开发可在无法实施爆破的现场挖掘硬岩的机器

引进前的课题

为高效推进工程，需要在硬岩区也能挖掘的机械。

近年来，在住宅区、公路、铁路路线和重要设施等的附近开展隧道工程的情况增加。这种时候，原则上工程承包商在推进工程时要充分考虑周边居民与环境。一般的隧道工程采用的是使用火药的爆破挖掘方式、或是会产生敲击声的破碎机挖掘方式，这些挖掘方式都会采用一些减轻振动和噪音的措施。但是，很多时候会因为得不到周边居民的赞同而无法采用这些方式施工。

从事建筑、土木事业，在日本国内外社会基础建设中发挥重要作用的大成建设株式会社（以下简称大成建设）就面临着这个问题。通常的隧道工程在无法使用爆破挖掘方式时，会利用自由断面掘进机施工。但现在的问题是有些地基含有单轴抗压强度超过50MPa的硬岩，而在这样的硬岩区，自由断面掘进机的挖掘能力会逐渐下降，成本增加、工期延长难以避免。

大成建设认为，要缩短工期就必须用机械挖掘，于是他们着手开发传统机械难以挖掘的、100MPa以上的硬岩也能挖掘的机械。大成建设决定开发采用圆盘刀头的挖掘机。

产品

开发可将100MPa以上的硬岩自由挖掘成各种断面形状的机器

大成建设在20年前与美国的建机制造商Robins共同开发了使用圆盘刀头的硬岩挖掘机MM130R，此次希望能继承这项硬岩挖掘技术。但是，MM130R是超大型机械，而这次需要结合现场实现小型化，而且还必须采用可提升易用性、缩短组装时间和拆解时间的设计，并搭载运用最新技术的功能等。

关于新硬岩挖掘机的开发合作伙伴，在对隧道挖掘工程中自由断面掘进的使用实绩、所拥有的丰富的矿山挖掘机械制作技术进行评估后，大成建设选定了三井三池制作所。最终以两家公司共同开发的形式推进了研发工作。

本项目的要点就是挖掘能力的强化。新型硬岩挖掘机采用以高压力的旋转式圆盘刀头制造出龟裂，并使龟裂相互连接起来，进而切割岩石推进挖掘的方式。这样就能将100MPa以上的硬岩自由挖掘成各种断面形状。另外，隧道工程中，在挖掘一定程度后，要先完成土砂搬运、土堆地基固定等工序后，再回到挖掘作业。新型硬岩挖掘机搭载的自动化系统可在这种时候回到合适的位置，再从合适的位置开始重新挖掘。只需将挖掘机移动到规定的位置，就能自动重新开始挖掘。而且，掘进面始终维持为球面，因此可稳定掘进面，提升现场安全性。

引进后的效果

1小时可挖掘约15立方米100MPa以上的硬岩区

经过大约2年的开发期间完成的新型硬岩挖掘机“TM-100”，在挖掘性能试验中成功挖掘了100MPa的模拟基岩。另外，对于80MPa以上的硬岩则发挥了传统机械2倍以上的挖掘能力。此外，将圆盘刀头更换为截齿以后还能挖掘软岩区。

大成建设在新名神高速公路川西隧道的工程现场使用了这款性能强大的TM-100。现场靠近住宅区，地基是由各个种类、硬度的岩石构成的，使用通常的挖掘机预计工程将难以推进。但是使用TM-100后，高效地挖掘了硬岩区，工程顺利推进。

因为这个实绩得到认可，本项目获得了公益社团法人土木学会2016年度技术开发奖和一般财团法人工程协会第9届工程奖励特别奖。这也成为了向行业内展示两家公司开发能力的绝好机会。

这款TM-100相比传统机械，机体很大，能够在日本国内发挥作用的场景有限，所以很遗憾，只在一个现场运行后就停止使用了。但是，此次开发中获得的新功能和系统方面的知识，有望应用于其他机器的开发。