JP2001123791A - 掘削機及び掘削方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 地中で互に連結される後続管、又は後続管の
外周に推進方向に延びた突出部材を取付けた後続管を地
中に容易に且つ長く打設できる掘削機を提供する。及び
互に後続管を連結して地盤崩落等を防止する連結管列工
事のコスト・工期を低減する。 【解決手段】 先端の掘削装置１の管体１ｄの後方に回
転掘削刃２ａを一部開口２ｅのある円盤状ケーシング２
ｄ内で回動自在に駆動する溝切削装置２を１８０°反対
側に２基取付け、同管体１ｄの後に後続管５を接続し、
掘削装置１によって削孔Ｈを掘削し、溝切削装置２で二
つの溝Ｓを切削し、同溝Ｓ内に後続管５の連結金具５
ａ，５ｂが通過するように推進する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネルの防護
工、小口径の削孔、地中配管工事、地盤の崩落防止等の
工事、地中に管を連結して打設する工事において使用さ
れる掘削機及び掘削方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、先端の掘削装置の後方に後続管
（複数本の管を継いで長尺にするもの、長尺の単管のも
のとがある。）を接続し、後続管の終端を発進基地でジ
ャッキ等を用いて押圧し、掘削装置で前方を削孔しなが
ら掘削機全体を推進させて長い削孔を形成し、同削孔に
後続管を残して埋設させ、地盤強化を行う為の仮設の管
埋設又は管路を構築する掘削機及び掘削方法は広く知ら
れている。特にトンネルの上方の地盤崩落の防止・地盤
強化の為に、８００ｍｍ外径程の後続管を互に連結金具
で係止しながら複数本列設状態に打設する工事が現在な
されていて、パイプルーフ工法として知られている。こ
のパイプルーフ工法は、パイプ掘進完了後、管内より外
部地山に地盤強固材を注入して地盤全体を強化する従来
の崩落防止工法に比べ、工期・コスト上優れているとさ
れ、現在トンネルの崩落防止工法として使用されてい
る。このパイプルーフ工法では先端の掘削装置で削孔さ
れる孔形状は円形断面・四角形等であり、埋設される後
続管同士の間には４０〜８０ｍｍ程の地盤が残されてい
て、この後続管の間の地盤部分を管同士の連結金具が押
し切るように後続管を圧入して推進させている。そのた
め、この連結金具の地盤への圧入に伴う地盤からの抵抗
力はきわめて大きく、連結金具が変形・破損しがちとな
り、円滑に推進できにくく、又後続管同士の間隔は長く
できず多数の後続管を密に列設させねばならず、そのた
め工期が長くなり且つコストも嵩むものであった。掘削
延長（後続管の長さ）も後続管の破損を招き３０〜４０
ｍしか推進できないものであった。

【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、削孔の孔
壁に推進方向に長い溝を形成でき、ここに他の地中の部
材との連結部材，配管配線用補助管等の突出部材を収容
させることができて突出部材のある後続管を地中に抵抗
少なく且つ曲がること少なく推進出来、突出部材の変形
損傷が少なくでき、きわめて長い後続管を容易に推進出
来る掘削機を提供することにある。又後続管同士を連結
金具で互に連結しながら複数打設するパイプルーフ工法
において、連結金具の推進に伴う抵抗（推進力）を大巾
に低減し、連結金具の破損が少なく１００〜２００ｍの
長い推進を可能にし、又後続管の隣接間隔を長くでき、
掘進する後続管の本数を少なくでき、工期の短縮・コス
トの低減に優れたものにできる掘削方法を提供すること
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） 先端の掘削装置の後方に後続管を接続して、掘削
装置及び後続管を前方へ推進させながら掘削装置で削孔
していく掘進機に於いて、削孔外周地盤に推進方向に延
びた溝を切削する溝切削装置を１基ないし複数基掘削装
置又は後続管に設けたことを特徴とする掘削機 ２） 溝切削装置の後方の後続管の外周位置に突出部材
を設けた前記１）記載の掘削機 ３） 突出部材が後続管の外周に配置された他の部材と
の連結金具である前記２）記載の掘削機 ４） 連結する他の部材が近接して地盤中に埋設された
別の後続管である前記３）記載の掘削機 ５） 溝切削装置が、掘削装置の外周ケーシング又は後
続管の管壁から一部外方へ露出する回転掘削刃と同回転
カッターを回動する駆動部とからなる前記１）〜４）何
れか記載の掘削機 ６） 外方に向って一部が開口した円盤状ケーシング内
で回転掘削刃が回転し、又回転掘削刃はケーシング内空
間を区画するように放射状に回転軸に複数本取付けら
れ、又ケーシングの一壁部分に排土口を設け、同排土口
をバルブを介して排土管に接続し、回転刃で掘削しなが
ら掘削した土をケーシング内空間に送り込んで排土でき
る構造である前記５）記載の掘削機 ７） 溝切削装置に掘削添加材を送り込む手段を設けた
前記１）〜６）何れか記載の掘削機 ８） 前記４）記載の掘削機を用い、先に埋設された後
続管の連結金具の周辺部分の地盤を溝切削装置で切削し
ながら、後続管の連結金具を先に埋設した後続管の連結
金具に係止させた状態で掘削機を推進させ、連結金具部
分の推進に対する地盤からの抵抗を切溝で大きく低減さ
せて連結後続管列を地中に容易に打設できるようにする
ことを特徴とする掘削方法 ９） トンネルの上方地盤中に連結後続管列を打設して
トンネルの上方地盤の崩落を防止する前記８）記載の掘
削方法にある。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明の先端の掘削装置は、現在
推進工法として広く使用されて掘削装置が使用でき、そ
の掘削径・掘削機構・能力はその削孔の目的に応じて適
切なものが選択される。本発明の溝切削装置は、後続管
又は掘削装置の外周に１基又は複数基取付けるが、後続
管同士の連結には少なくとも２基必要となるので２基が
実用的である。又その位置は、直線的に列設するときは
大略１８０°反対側に、管列を直角に曲げるときは９０
°位相差の位置に設ける。本発明の溝切削装置は、外方
に向って一部開口された円盤状のケーシング内に、同ケ
ーシング内の空間を区画するように放射状に複数の切削
刃を中心の回転軸に取付け、又ケーシングに掘削力を高
めるための掘削添加材の注入口と掘削土砂の排出口を設
けるようにする構造が、切削刃による掘削が効果的とな
るとともに掘削した土砂の排土が同時に行えるので好ま
しい。溝切削装置の管からの露出部分が管壁内まで退却
できるようにすれば、溝切削する必要がないときは管内
に退却させて不使用状態にして通常の切溝のない切削機
としても使用できる。本発明の後続管には溝切削装置の
後方の管外周に突出部材を設ける場合と、設けない場合
とがある。突出部材としては、先に地中に埋設された他
の近接した後続管との連結金具，地中構造体との連結金
具，管外周に設けた崩落防止体，パイプ・配線の為の配
管配線用補助管等がある。

【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。本実施例は、トンネルの上方地盤（クラウン部）
に後続管を複数本互に連結するように埋設してトンネル
上方地盤の崩落を防止するパイプループ工法工事に使用
した例である。又これに使用する掘削機の溝切削装置は
大略１８０°反対側に配置され、切削刃は円盤上ケーシ
ング内空間を区画して注入口から注入される掘削添加材
を後続管外周へ吐出するとともに掘削された土砂も掻き
込んで強制排出して、後続管の移動を容易にするように
した構造である。後続管の配列が直角又は曲る場合は、
直角又は９０°〜１８０°内の角度に溝切削装置を配置
した掘削機を使用する。図１は、実施例の掘削機の横断
面図である。図２は、実施例の掘削機の縦断面図であ
る。図３は、図２の断面図である。図４は、実施例のト
ンネルの上方地盤の後続管による地盤強化状態を示す説
明図である。図５は、実施例の後続管の連結状態を示す
説明図である。図６は、実施例の後続管同士の連結金具
と切削溝との状態を示す説明図である。

【０００７】図中、１は掘削装置、１ａは同掘削装置の
先端面に取付けられた４基の回転盤、１ｂは同回転盤に
取付けられた掘削バイト、１ｃは回転盤の回動モータ、
１ｄは掘削装置の管体、２は溝切削装置、２ａは回転掘
削刃、２ｂは同回転掘削刃のボス部分、２ｃは回転軸、
２ｄは溝切削装置２の円盤状ケーシング、２ｅは同ケー
シングの外方への開口、２ｆは排土口、２ｇは排土口に
接続された排土管、２ｈは同排土管途中に設けた電磁バ
ルブ、２ｉはケーシング２ｄの掘削添加材の注入口、２
ｊは掘削添加材の送給管、２ｋは同掘削添加材の送給管
途中に設けた電磁バルブ、３は排土受槽、４は排土送り
管、５は外径１０１５ｍｍの後続管、５ａ，５ｂは断面
Ｔ字状又はＣ字状の連結金具、Ｇは地盤、Ｔはトンネ
ル、Ｃは同トンネルの上方の強化地盤領域、６は排泥
管、Ｐは後続管５の終端を押圧して掘削装置１及び後続
管５を推進する推進装置、Ａは本実施例の掘削機、Ｈは
掘削装置１による削孔、Ｓは溝切削装置２による溝、Ｌ
は削孔間の間隔、ｌは連結金具が圧入される残された地
盤部分の厚みである。

【０００８】この実施例では、トンネルＴの発進基地に
ジャッキを用いた推進装置Ｐを設置し、本実施例の掘削
機Ａを水平に置き、トンネルＴの上方地盤（クラウン
部）に向け先端の掘削装置１及び溝切削装置２を作動さ
せて掘削・溝掘しながら、推進装置Ｐで押圧して推進さ
せて、深く削孔する。この溝Ｓと先に埋設された後続管
５の連結金具５ｂとの間の地盤の残り厚みｌは１０ｍｍ
前後にでき（図６（ｂ）参照）、連結金具５ａの推進は
この残り厚みの地盤部分を押し切るだけであるので地盤
抵抗が少なく連結金具５ａの変形破損も少なく後続管５
を容易に推進できる。これによって後続管５の間隔を１
００ｍ／ｍ以上に長くでき、後続管の打設本数を少なく
出来る。

【０００９】溝切削装置２が作動すると、掘削装置１に
よる削孔Ｈの左右に回転刃２ａの回転によって後続管５
推進方向に深さ略５０〜１５０ｍ／ｍの深さで溝Ｓが掘
削される。この溝Ｓによって後続管５の左右に取付けら
れたＴ字状、Ｃ字状の二つの連結金具５ａ，５ｂが移動
に伴う地盤からの抵抗が大幅に小さくなり、掘削中にあ
る後続管５の連結金具５ａを先に埋設している後続管の
連結金具と係止させた状態のまま後続管５を容易に推進
させることができる（図６参照）。又、溝切削装置２に
おいて、掘削添加材が注入口２ｉから回転掘削刃に向け
て注出され、回転掘削刃の掘削を効果的にする。又ケー
シング２ｄを区画する回転掘削刃２ａの回転によって切
削された土砂・岩石破砕片・掘削添加材・水などを掻き
込んで排出口２ｆから排出させ、排土管２ｇ，排土受槽
３，排土送り管４を介して外部へ吸泥・排泥装置（図示
せず）で吸引されるようにして排出される。

【００１０】このように、所定の深さ削孔して後続管５
を埋設管として地盤Ｇ内に残し、前記同様に隣りの削孔
Ｈと後続管５の埋設作業を逐次行って図４に示すように
トンネルＴ上方の地盤Ｇに、互に連結された後続管５を
一定のピッチで複数並設する。このようにしてトンネル
の上方に互いに連結された後続管を打設して地盤の崩落
を防止する。後続管の長さは１００〜２００ｍのものが
可能で、管の間隔を長く出来、管の本数を少なく出来
る。

【００１１】

【発明の効果】以上の様に、本発明によれば掘削機によ
って掘削した削孔に更に溝切削装置で溝を切削すること
で、外周に突出部材がある後続管を抵抗少なく長く且つ
突出部材を変形・損傷少なく容易に推進出来る。後続管
同士を連結する連結金具の移動を容易にし、後続管同士
の連結による地盤崩落防止等の工事にて地盤強固の為の
改良費用が不用となり、又、工期を短縮し、コストを大
巾に低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の掘削機の横断面図である。

【図２】実施例の掘削機の縦断面図である。

【図３】図２の断面図である。

【図４】実施例のトンネルの上方地盤の後続管による地
盤強化状態を示す説明図である。

【図５】実施例の後続管の連結状態を示す説明図であ
る。

【図６】実施例の後続管同士の連結金具と切削溝との状
態を示す説明図である。

【符号の説明】

Ａ 掘削機 Ｃ 強化地盤領域 Ｇ 地盤 Ｈ 削孔 Ｔ トンネル Ｓ 溝 Ｐ 推進装置 １ 掘削装置 １ａ 回転盤 １ｂ 掘削バイト １ｃ 回動モータ １ｄ 管体 ２ 溝切削装置 ２ａ 回転掘削刃 ２ｂ ボス部分 ２ｃ 回転軸 ２ｄ ケーシング ２ｅ 開口 ２ｆ 排土口 ２ｇ 排土管 ２ｈ 電磁バルブ ２ｉ 注入口 ２ｊ 送給管 ２ｋ 電磁バルブ ３ 排土受槽 ４ 排土送り管 ５ 後続管 ５ａ，５ｂ 連結金具 ６ 排泥管

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 BA02 BA25

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端の掘削装置の後方に後続管を接続し
   て、掘削装置及び後続管を前方へ推進させながら掘削装
   置で削孔していく掘進機に於いて、削孔外周地盤に推進
   方向に延びた溝を切削する溝切削装置を１基ないし複数
   基掘削装置又は後続管に設けたことを特徴とする掘削
   機。
2. 【請求項２】 溝切削装置の後方の後続管の外周位置に
   突出部材を設けた請求項１記載の掘削機。
3. 【請求項３】 突出部材が後続管の外周に配置された他
   の部材との連結金具である請求項２記載の掘削機。
4. 【請求項４】 連結する他の部材が近接して地盤中に埋
   設された別の後続管である請求項３記載の掘削機。
5. 【請求項５】 溝切削装置が、掘削装置の外周ケーシン
   グ又は後続管の管壁から一部外方へ露出する回転掘削刃
   と同回転カッターを回動する駆動部とからなる請求項１
   〜４何れか記載の掘削機。
6. 【請求項６】 外方に向って一部が開口した円盤状ケー
   シング内で回転掘削刃が回転し、又回転掘削刃はケーシ
   ング内空間を区画するように放射状に回転軸に複数本取
   付けられ、又ケーシングの一壁部分に排土口を設け、同
   排土口をバルブを介して排土管に接続し、回転掘削刃で
   掘削しながら掘削した土をケーシング内空間に送り込ん
   で排土できる構造である請求項５記載の掘削機。
7. 【請求項７】 溝切削装置に掘削添加材を送り込む手段
   を設けた請求項１〜６何れか記載の掘削機。
8. 【請求項８】 請求項４記載の掘削機を用い、先に埋設
   された後続管の連結金具の周辺部分の地盤を溝切削装置
   で切削しながら、後続管の連結金具を先に埋設した後続
   管の連結金具に係止させた状態で掘削機を推進させ、連
   結金具部分の推進に対する地盤からの抵抗を切溝で大き
   く低減させて連結後続管列を地中に容易に打設できるよ
   うにすることを特徴とする掘削方法。
9. 【請求項９】 トンネルの上方地盤中に連結後続管列を
   打設し、トンネルの上方地盤の崩落を防止する請求項８
   記載の掘削方法。