JP2001049990A - 地盤掘進工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 掘削を終えた地中の推進機を、特別な到達立
杭・回収立杭を構築せずに発進位置又は回収位置に分解
せずに回収でき、作業コスト及び工期を大巾に短縮でき
る地盤掘削工法を提供する。 【解決手段】 掘進機１の前面の回転する回転盤１ｇの
回転中心から離れた位置に３個の水平の回転軸１ｃを設
け、同回転軸１ｃに回転掘削刃１ｂを軸着し、同回転掘
削刃１ｂを管２内に収まる角度で停止させて管２内に収
めた状態にして出発位置の引張装置１０で引張して引き
戻して回収する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、大型トンネル工事
の上方クラウン部分、又は下方地盤に先行的に行う地盤
強化工事、小さな水平削孔の掘削作業又は中型のシール
ド工法の掘削作業等に用いられる掘進工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、先端の掘進機の後にパイプ又は推
進管を後続させ、掘進機で地盤を掘削しながらパイプ又
は推進管を押圧して掘進機・パイプ又は推進管を前進さ
せて地盤を水平に長く掘削する地盤掘進工法が広く使用
されている。この掘進工法は、まず地上から立坑を開削
し、この立坑から掘進機及びパイプ・推進管を水平に送
り込み、掘進機が到達立坑・回収立坑・トンネル・マン
ホール等の目的位置まで掘進すると、到達立坑等から掘
進機を地上に分解回収し、パイプ・推進管は地盤の削孔
中に残し、地中に管路を形成する。地盤の強度補強に使
用するときは、管路内にコンクリートを充填する。この
ように、到達立坑から掘進機を分解・回収することは手
間・時間を要し、又再使用するためには組立及び現場へ
の移動を必要として再使用の作業性が悪いものであっ
た。又到達立坑・回収立坑の掘削作業が必要となって、
回収に費用が嵩むものであった。又これらの立坑が掘削
できない場所では、管路の構築ができないか、又は推進
機を埋殺して構築するかであった。推進機を埋殺するこ
とは大きく工事コストを高めることになる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、従来のこれらの問題点を解消し、推進機の
回収の特別な立坑を必要とせず、掘削し終えた掘進機を
分解せずそのままの姿で発進位置又は回収位置まで戻し
て容易に回収でき、再使用を迅速にでき、掘削作業コス
トを大きく低減できる地盤掘削工法を提供することにあ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決した本
発明の構成は、 １） 先端の掘進機の後方に管を後続させ、推進機によ
って地盤を掘削しながら前進させ、掘削されていく削孔
内に管を配設して管路を形成する地盤掘進工法に於い
て、掘削を終えると掘進機の管内径より張り出した部分
を管内に収まる位置まで縮退させ、推進機と管との連結
を解いて掘進機を管内を介して掘削出発場所又は回収位
置まで引き戻して掘削機を回収できるようにしたことを
特徴とする地盤掘進工法 ２） 掘進機の前面に回転盤を回動自在に設け、同回転
盤の回転中心から偏心した位置に水平の回転軸１ｃを複
数設け、同回転軸１ｃの先端に回転軸の軸心から偏心し
た位置にビットを取付けた回転掘削刃を軸着し、各回転
軸を回動させる駆動手段を設け、回転掘削刃は回転盤の
中心まわりに公転しながら回転軸まわりに自転し、その
運動軌跡は管外形より一部が張り出すようになってい
て、回収するときに回転掘削刃を管内に収まる角度位相
で停止させて、張り出し部分を管内に縮退させるように
した前記１）記載の地盤掘進工法 ３） 掘進機の管内径より張り出した部分が管内に倒れ
込めるように折込み自在とし、張り出し部分にある掘進
刃で管外形より広く掘削し、回収するとき張り出し部分
を管内に倒し込んで管内に収めるようにした前記１）記
載の地盤掘進工法 ４） 掘進機を管内の下方のレールに沿って走行させる
ようにして引き戻す前記１）〜３）何れか記載の地盤掘
進工法 ５） 掘進機の下方に滑動板を設け、同滑動板を管壁内
面と接触させて滑らせて引き戻す前記１）〜３）何れか
記載の地盤掘進工法 ６） 掘進機と管とを進退自在なロック杆で係止分離自
在に連結した前記１）〜５）何れか記載の地盤掘進工法 ７） 掘進機に引き戻し用の鋼棒又はワイヤの一端を連
結し、その他端を引き戻し引張装置で引張して掘進機を
引き戻すようにした前記１）〜６）何れか記載の地盤掘
進工法にある。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明の掘進機の張り出し部分の
縮退機構としては、張り出し部分を管内に収まる掘進機
本体に回転自在に枢着し、掘削するときは張り出し部分
を枢軸まわりに回転させることで管内に収まる状態にす
る機構、又は張り出し部分をシリンダー等によって半径
方向に進退させることで張り出し状態と収納状態にする
機構が代表的な例である。掘進機を引き戻す方法は、ワ
イヤ・複数本連結された鋼棒・一本の鋼棒等を掘進機で
連結し、その他端を出発場所でウインチ・鋼棒引張荷重
機・引戻しジャッキ等の引き戻し装置で引張して掘進機
を引き戻す。又掘進機の引き戻しを円滑にするため掘進
機にローラ・車輪をつけ、管内壁と抵抗なく移動できる
ようにする滑動板を推進機の下部に取付けることが好ま
しい。掘進機はケーシングを有し、同ケーシングと管・
推進管内との間に連結分離自在なロック機構を設ける場
合と、掘進機にはケーシングがなく直接掘進機の装置を
管・推進管の先端内面に連結分離自在に取付ける場合と
がある。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。 ：実施例（図１〜７参照） 図１〜７に示す実施例は、大型トンネルの上方地盤（ク
ラウン部）を水平に削孔し、その削孔にパイプを埋設
し、同パイプ内にコンクリートを注入してトンネルの上
方地盤を強化するための地盤掘削工事に使用した例であ
り、引き戻しには複数の鋼棒を自在継手で連結して長尺
にしたものを発進基地で引張戻し装置で引き寄せた例で
ある。図８〜１０は、本発明の推進機、又はカッターの
縮退の他の例を示す図面である。図１は、実施例の掘削
作業状態を示す説明図である。図２は、実施例の大型ト
ンネルの上方地盤のクラウン部の削孔部分を示す説明図
である。図３は、実施例の掘進機を示す断面図である。
図４は、実施例の掘進機の正面図である。図５は、実施
例の掘進機の管との分離自在な連結機構と滑動レールを
示す縦断面図である。図６は、実施例の回転掘削刃の回
転機構を示す説明図である。図７は、実施例の掘進機回
収工程を示す説明図である。図８は、本発明の推進機の
他の例を示す縦断面図である。図９は、図８の推進機の
カッター部を示す正面図である。図１０は、図７の推進
機のカッターの縮退状態の説明図である。

【０００７】図中、１は掘進機、１ａは管２，３の内部
に収まる大きさの推進機本体、１ｂは推進機１の先端の
外周部３個所に設けた回転掘削刃、１ｃは同回転掘削刃
の回転軸、１ｄは同回転軸に軸着した歯車、１ｅは回転
掘削刃１ｂに取付けたビット、１ｆは中央掘削刃、１ｇ
は回転掘削刃１ｂと中央掘削刃１ｆとを取付けた回転
盤、１ｈは同回転盤を回転させる主軸で、前面は開口さ
れ内部を排泥路１ｍとしている。、１ｉは同主軸に軸着
した大径のリングギアであって歯車１ｄと噛合してい
る。１ｊは主軸１ｈの外周に周設した第２リングギア、
１ｋは同リングギアと噛合したギアを回動して主軸１ｈ
を回動するモータを用いた駆動部、１ｌは複数個取付け
た連結シリンダー、１ｍは主軸１ｈ内の排泥路、１ｎ
は、推進機本体１ａの下部に取付けられレール２ａを走
行するＶ溝付コロ、１ｏは推進機本体１ａを管２に脱着
自在に連結する為に外周に６個配置されたシリンダー、
１ｐは同シリンダーの進退するロッド、１ｑはシール
部、２は推進機１のケーシングを兼用した鋼製の管、２
ａは同管内面の下部に設けた断面三角形のレール、２ｂ
はロッド１ｐを嵌入して係止する係合孔、２ｃは振れ止
め部材、３は推進機１の後続の鋼製管、４は管３内に移
動して設置される可搬性の排泥コンベア装置、５は推進
機本体の後端に連結した引き戻し用鋼棒、６はトンネ
ル、７は同トンネルのクラウン部、８は管推進用プッシ
ャー、９はトンネル６のずい道の先端の作業台、１０は
引き戻し用鋼棒５を引張して推進機１を引き戻す引張装
置、１１は管２，３内に充填したコンクリート、１２は
送泥プラントである。

【０００８】この実施例では、トンネル６内のずい道の
先端切羽の上方のクラウン部７に、地盤強化のパイプコ
ンクリートを図２に示すように打設する作業に使用した
例である。削孔されたトンネル６の切羽現場のずい道の
先端に作業台９を設置し、同作業台から推進機１及びそ
の後続の管３をプッシャー８を用いて押し込むように送
り込む。クラウン部７のパイプ挿入用の削孔は、推進機
１によって掘削される。推進機１は管３と同径の管２を
ケーシングとして管２内に取付けられる。推進機１によ
る削孔作業は、駆動部１ｋを作動させることで、第２リ
ングギア１ｊを回動させて主軸１ｈを回転させる。主軸
１ｈが回転するとその先端に取付けた回転盤１ｇが回転
する。又同時に主軸１ｈに周設した第１のリングギア１
ｉが回転し、これと噛合した３個の歯車１ｄを回転さ
せ、同歯車を軸着している回転軸１ｃ及びこれに取付け
た回転掘削刃１ｂが回転する。回転掘削刃１ｂは主軸１
ｈまわりに公転しながら回転軸１ｃまわりに自転し、管
２，３の外径よりやや大きい径で地盤を掘削する。又回
転盤１ｇの中央に取付けた中央掘削刃は中央で回転しな
がら中央部分を掘削する。掘削された土砂・岩石片は泥
水とともに主軸１ｈ内の排泥路１ｍ及び管３内の排泥コ
ンベア装置４によってずい道まで排出する。推進機１で
クラウン部７の地盤を水平に掘削し、管３を継ぎ足しな
がら削孔内へ送り込む。目的の深さまで推進機１で掘削
すると、回転掘削刃１ｂが管２内に収まる位置（図４の
想像線の位置にして駆動部１ｋを停止する。次に推進機
１内の排泥コンベヤ装置４を管３から排出する。又推進
機１の後端に鋼棒５を複数連結して作業台９上の引張装
置１０に連結する。推進機１の推進機本体１ａとを外側
の管２とを連結しているシリンダー１ｏを作動し、その
ロッド１ｐを管２側の係合孔２ｂから引き抜いて推進機
本体１ａを管２から分離する。この状態にして作業台９
上の引張装置１０を作動し、鋼棒５を作業台９方向に引
き寄せる。すると回転掘削刃１ｂを管２内に収める位置
にした推進機本体１は管２内の下部のレール２ａをＶ溝
付コロ１ｎによって滑るようにして作業台９方向に引き
戻される。このように鋼棒５を引き寄せて回収しながら
推進機本体１を管２，３内部を介して作業台９へ引き寄
せ、作業台９へ戻す（図７参照）。戻された推進機本体
１は別の管２内に挿入され、シリンダー１ｏで推進機本
体１を新しい管２に取付け、次のクラウン部の削孔に使
用される。クラウン部の削孔には管２，３が残される
が、その中空の空間にコンクリートを流し込んで、クラ
ウン部７にコンクリートパイプを水平に複数打設して崩
落がないように強度を高める。図８〜１０に示す推進機
２０の掘削カッター２１はＬ字状になって軸２２まわり
に半径方向に回転自在に取付けられ、管３の外径より大
きく掘削でき、又、６０度程回転させると掘削カッター
２１は、管３内径より内側へ収まる位置にできる例であ
る。又図８の例は、推進機本体２６はケーシング２５に
取付けられ、ケーシング２５と推進機本体２６とは分離
されて推進機本体２６は作業台９まで引き戻される。他
は前記図１〜７の実施例と同種の構造・機能を有する。
図８中２３は回転盤、２４は中央掘削刃、２５はケーシ
ング、２６は推進機本体、２７は回転盤２３の回転駆動
部、２８は排泥装置、２９は引戻し用ケビン棒である。
図１１は既設の管路Ｋに管路を接続するときの施工例で
あり、この場合推進機１は別の管路Ｋからは回収できな
いが、本発明では容易に回収できる。

【０００９】

【発明の効果】以上の様に、本発明によれば推進機の掘
削の為の張り出し部分は管内に収まるように縮退させ、
引戻し装置で推進機を出発地又は回収位置まで引き戻せ
るので、推進機の分解・回収・運搬及び再使用の為の組
立作業が不要となり、大巾に手間・時間がかからずに再
使用でき、しかも再使用までの時間を大巾に短縮でき、
施工コストを大きく低減できるものになる。又回収のた
めに特別に到達立坑・回収立坑を構築する必要もないの
で大巾に工事費を低減できる。又これらの立坑ができな
い場合でも有効に施工できる。又別管路に接続する場合
でも推進機を埋殺せずに施工できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の掘削作業状態を示す説明図である。

【図２】実施例の大型トンネルの上方地盤のクラウン部
の削孔部分を示す説明図である。

【図３】実施例の掘進機を示す断面図である。

【図４】実施例の掘進機の正面図である。

【図５】実施例の掘進機の管との分離自在な連結機構と
滑動レールを示す縦断面図である。

【図６】実施例の回転掘削刃の回転機構を示す説明図で
ある。

【図７】実施例の掘進機回収工程を示す説明図である。

【図８】本発明の推進機の他の例を示す縦断面図であ
る。

【図９】図８の推進機のカッター部を示す正面図であ
る。

【図１０】図７の推進機のカッターの縮退状態の説明図
である。

【図１１】本発明の他の施工例の説明図である。

【符号の説明】

１ 推進機 １ａ 推進機本体 １ｂ 回転掘削刃 １ｃ 回転軸 １ｄ 歯車 １ｅ ビット １ｆ 中央掘削刃 １ｇ 回転盤 １ｈ 主軸 １ｉ リングギア １ｊ 第２リングギア １ｋ 駆動部 １ｌ 連結シリンダー １ｍ 排泥路 １ｎ 溝付コロ １ｏ シリンダー １ｐ ロッド １ｑ シール部 ２ 管 ２ａ レール ２ｂ 係合孔 ２ｃ 振れ止め部材 ３ 管 ４ 排泥コンベア装置 ５ 鋼棒 ６ トンネル ７ クラウン部 ８ 管推進用プッシャー ９ 作業台 １０ 引張装置 １１ コンクリート １２ 送泥プラント ２０ 推進機 ２１ 掘削カッター ２２ 軸 ２３ 回転盤 ２４ 中央掘削刃 ２５ ケーシング ２６ 推進機本体 ２７ 回転駆動部 ２８ 排泥装置 ２９ 引戻し用ケビン棒 Ｋ 別の管路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 酒井 栄治 福岡県福岡市博多区博多駅南五丁目二九番 地二三号 新技術工営株式会社推進事業部 内 (72)発明者 時枝 直人 福岡県福岡市博多区博多駅南五丁目二九番 地二三号 新技術工営株式会社推進事業部 内 Ｆターム(参考） 2D054 AC15 AC18 BB04 EA01

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端の掘進機の後方に管を後続させ、推
   進機によって地盤を掘削しながら前進させ、掘削されて
   いく削孔内に管を配設して管路を形成する地盤掘進工法
   に於いて、掘削を終えると掘進機の管内径より張り出し
   た部分を管内に収まる位置まで縮退させ、推進機と管と
   の連結を解いて掘進機を管内を介して掘削出発場所又は
   回収位置まで引き戻して掘削機を回収できるようにした
   ことを特徴とする地盤掘進工法。
2. 【請求項２】 掘進機の前面に回転盤を回動自在に設
   け、同回転盤の回転中心から偏心した位置に水平の回転
   軸１ｃを複数設け、同回転軸１ｃの先端に回転軸の軸心
   から偏心した位置にビットを取付けた回転掘削刃を軸着
   し、各回転軸を回動させる駆動手段を設け、回転掘削刃
   は回転盤の中心まわりに公転しながら回転軸まわりに自
   転し、その運動軌跡は管外形より一部が張り出すように
   なっていて、回収するときに回転掘削刃を管内に収まる
   角度位相で停止させて、張り出し部分を管内に縮退させ
   るようにした請求項１記載の地盤掘進工法。
3. 【請求項３】 掘進機の管内径より張り出した部分が管
   内に倒れ込めるように折込み自在とし、張り出し部分に
   ある掘進刃で管外形より広く掘削し、回収するとき張り
   出し部分を管内に倒し込んで管内に収めるようにした請
   求項１記載の地盤掘進工法。
4. 【請求項４】 掘進機を管内の下方のレールに沿って走
   行させるようにして引き戻す請求項１〜３何れか記載の
   地盤掘進工法。
5. 【請求項５】 掘進機の下方に滑動板を設け、同滑動板
   を管壁内面と接触させて滑らせて引き戻す請求項１〜３
   何れか記載の地盤掘進工法。
6. 【請求項６】 掘進機と管とを進退自在なロック杆で係
   止分離自在に連結した請求項１〜５何れか記載の地盤掘
   進工法。
7. 【請求項７】 掘進機に引き戻し用の鋼棒又はワイヤの
   一端を連結し、その他端を引き戻し引張装置で引張して
   掘進機を引き戻すようにした請求項１〜６何れか記載の
   地盤掘進工法。