JP2003138876A - 密閉型掘進機の地中接合方法および密閉型掘進機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 既設構造物へ密閉型掘進機を地中接合する方
法、及び同方法の実施に使用される密閉型掘進機を提供
する。 【解決手段】 地中接合部分の地盤の前処理を行い、密
閉型掘進機１のフード１ａ及びバルクヘッド１ｂの切除
部分にフランジ１７と窓孔１８を設け、窓孔１８に仕切
板１９を着脱可能に取付け、掘削用カッターの１本のス
ポーク１０Ａを短く構成し、掘進機の直後に後続管１６
を接続する。地中接合位置で、掘進機チャンバー内の泥
土類の固化処理を行い、掘進機内の装備品を撤去し、後
続管１６内にケーシング打設装置３０を設置する。窓孔
１８を通じてサポートケーシング４を順次打設し、全て
打設した後にケーシング打設装置３０は撤去する。掘進
機１の隔壁を含む本格的な解体、撤去と、既設構造物へ
の地中接続に必要な地盤の掘削を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、共同溝や管路な
どの既設構造物に対して掘進してきた密閉型掘進機を安
全に地中接合する方法、および前記地中接合方法の実施
に使用される密閉型掘進機の技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】共同溝などの既設構造物に対して密閉型
掘進機を地中接合（ドッキング）する場合には、切羽
を、安全な密閉状態から不安定な開放状態にする必要が
ある。

【０００３】そこで一般的には、切羽周辺の地盤を、予
め地盤改良工法、凍結工法或いは薬液注入工法などによ
り補強及び止水処理をしておいて接合作業を行っている
のが現状である。即ち、既設構造物に対して密閉型掘進
機を地中接合するべき位置にまで接近させた後に、密閉
型掘進機の掘削用カッター、バルクヘッドをはじめ、ス
クリューコンベア、カッター駆動用電動機などの機内装
備品を解体撤去して開放状態となし、密閉型掘進機の側
から既設構造物までの間の地盤を掘削して接続する作業
を行うのが通例である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、密閉
型掘進機の地中接合作業は、開放状態による地盤の掘削
（通例手堀り掘削）であるため、大きな危険を伴う作業
である。しかも掘削から二次覆工までに数ヶ月を要する
場合もあるので、その間の地盤の綿密な維持、管理が必
要である。支保工などを使用して掘削部の肌落ちや崩落
を防止することは出来るが、そうした作業は密閉型掘進
機を解体した後でなければ実施不可能である。したがっ
て、密閉型掘進機の解体中は地山の防護を行うことがで
きない。場合によると、密閉型掘進機の解体作業が数週
間に及ぶことがあり、その間に地山の緩みなどが発生す
ると、防護の対応は不可能である。

【０００５】よって本発明の目的は、既設構造物に対す
る密閉型掘進機の地中接合作業に際し、安全な密閉状態
（密閉型掘進機の解体前）の段階で、掘削するべき地盤
のクラウン部に予めサポートケーシングを所謂屋根状に
打設して地山の防護と土砂流出対策を十分に行い、その
後に掘進機を解体して開放状態となし、安全な状態での
掘削及び地中接続作業を可能にする密閉型掘進機の地中
接合方法、及び同方法の実施に適用される密閉型掘進機
を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めの手段として、請求項１に記載した発明に係る密閉型
掘進機の地中接合方法は、共同溝などの既設構造物に対
して密閉型掘進機を地中接合する方法において、既設構
造物に対して密閉型掘進機を地中接合する部分の地盤を
予め凍結工法、薬液注入工法又は地盤改良工法などによ
り補強、止水等の前処理を行うこと、密閉型掘進機は、
クラウン部に相当する上半部のフード及びバルクヘッド
を切除し、同切除部分に放射方向のフランジをサポート
ケーシングの打設に必要な間隔をあけて複数設け、同フ
ランジの背後側に形成した窓孔を内側から塞ぐ仕切板を
一定の大きさに区分して個別に着脱可能に取付け、ま
た、先端の掘削用カッターは、１本のスポークを前記窓
孔を通じてサポートケーシングを打設する作業に支障な
い位置にまで短く構成し、更に掘進機の直後の位置に後
述するケーシング打設装置を設置するための後続管を接
続した構成とすること、既設構造物に対して密閉型掘進
機を地中接合するべき位置まで掘進させた段階で、バル
クヘッドより前方の掘進機チャンバー内の泥土類の固化
処理を行い、しかる後にスクリューコンベア、カッター
駆動用電動機などサポートケーシングの打設に支障とな
る掘進機内の装備品を撤去し、前記後続管の後部へ隔壁
を取り付けること、前記後続管内にケーシング打設装置
を設置し、前記窓孔を塞いだ仕切板を外し、開放された
窓孔を通じて、クラウン部に、既設構造物に届く長さの
サポートケーシングを順次打設し、予定のサポートケー
シングを全て打設した後にケーシング打設装置は撤去す
ること、前記サポートケーシングによる防護と土砂流出
対策が完了した後に、前記掘進機の隔壁を含む本格的な
解体、撤去と、既設構造物への地中接続に必要な地盤の
掘削を行うこと、をそれぞれ特徴とする。

【０００７】請求項２記載の発明は、請求項１に記載し
た密閉型掘進機の地中接合方法において、既設構造物へ
の地中接続に必要な掘削は人力による手堀り掘削で行
い、一定の距離を掘削すると速やかに一次覆工を行う工
程を繰り返して既設構造物へ到達することを特徴とす
る。

【０００８】請求項３記載の発明は、請求項１に記載し
た密閉型掘進機の地中接合方法において、ケーシング打
設装置によるサポートケーシングの打設は、短く構成し
た１本のスポークを垂直上向きの配置とし、更にその両
隣に位置する２本の長いスポークは、バルクヘッドに設
けた窓孔列の両下端部位と干渉しない角度にまで予め取
付角度を変更しておくことを特徴とする。

【０００９】請求項４に記載した発明に係る密閉型掘進
機機は、密閉型掘進機の上半部のフード及びバルクヘッ
ドが切除されており、前記バルクヘッドの切除部分に放
射方向のフランジがサポートケーシングの打設に必要な
間隔をあけて複数設けられ、同フランジの背後側にサポ
ートケーシングを通す窓孔が形成され、前記窓孔を内側
から塞ぐ仕切板は一定の大きさに区分して個別に着脱可
能に取付けられていること、先端の掘削用カッターは、
１本のスポークが前記窓孔を通じてサポートケーシング
を打設する作業に支障ない位置にまで短く構成されてい
ること、掘進機の直後の位置にケーシング打設装置を設
置するための後続管が接続されていること、をそれぞれ
特徴とする。

【００１０】請求項５記載の発明は、請求項４に記載し
た密閉型掘進機において、短く構成した１本のスポーク
が垂直上向きの配置とされた場合に、その両隣に位置す
る２本の長いスポークは、バルクヘッドに設けた窓孔列
の両下端部位と干渉しない角度にまで予め取付角度が変
更されていることを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施形態】以下に、図示した本発明の実施形態
を説明する。図１〜図３は、右から左へと密閉型掘進機
１が掘り進んで構築した坑道２と、これを横切るように
存在する既設の共同溝又は管路その他の既設構造物３と
を地中接合するに際して、請求項１〜３の発明に係る方
法で複数のサポートケーシング４を、図３に示すように
クラウン部に沿って打設して地盤掘削のための防護処置
を行った段階を示している。既設構造物３の側からは、
地中接続の作業をほとんど行えないため、大部分の地中
接続作業は密閉型掘進機１の側からのみ行うことにな
る。

【００１２】図示例の場合、サポートケーシング４とし
ては、外径が１４０mm程度、管壁厚さが９．５mm程度の
丸鋼管が合計１７本使用され、個々独立した関係に打設
されている。図中の符号４ａ、４ｂ、４ｃは、打設した
サポートケーシング４の固有の位置を表している。各サ
ポートケーシング４は、密閉型掘進機１のバルクヘッド
の部位からそれぞれ既設構造物３へ届く長さとし、既設
構造物３と密閉型掘進機１とでサポートケーシング４を
両端支持する形で地山圧力に耐える構成とされている。
但し、既設構造物３の種類や条件により掘進機側だけで
片持ち支持する場合もある。この片持ち支持では耐えき
れないときは支保工で荷重を受けることも行う（もっと
も、両端支持の場合でも支保工は使用する。）。

【００１３】かくして所謂切羽の地盤の安定性を確保し
てから、密閉型掘進機１の解体、撤去と掘削作業を進
め、クラウン部からの地山の崩落を防止する。サポート
ケーシング４には角形鋼管その他の鋼材を使用すること
ができる。

【００１４】次に、図４〜図６は、上記の地中接続方法
の実施に好適な構成であり、請求項４、５記載の発明に
係る密閉型掘進機の実施形態を示している。なお、具体
的に云うと、図示例は土圧式推進工法用掘進機である
が、この限りではない。他の形式の密閉型推進工法用掘
進機あるいはシールド掘削機などにも同様に実施出来る
のである。

【００１５】図示した密閉型掘進機１の構成の大部分
は、従来公知の構造であるため、その詳細な説明は省略
する。上記地中接合方法の実施に枢要な構成として、図
示した密閉型掘進機１の前面の掘削用カッター１０は、
図５、図６が分りやすいように、４本のスポーク１０Ａ
〜１０Ｄへカッタビットを取り付けて構成されている
が、その中の１本のスポーク１０Ａは、掘進機の内側か
ら窓孔を通じてサポートケーシング４を打設する作業に
支障ない位置にまで短く構成されている。のみならず、
前記のスポーク１０Ａの両隣に位置する２本の長いスポ
ーク１０Ｂと１０Ｄは、図５のように、前記スポーク１
０Ａが垂直上向きの配置とされた場合に、バルクヘッド
１ｂの窓孔１８…列の両下端部位と干渉しないように非
直角の角度（図５に示すように少し下方へ傾いた角度）
に予め取付角度を変更（又は調整）して構成されてい
る。窓孔１８を通じてサポートケーシング４を打設する
作業に支障なくするためである。

【００１６】前記カッター１０の背後の位置において、
掘進機の前端面を密閉したフード１ａとバルクヘッド１
ｂのうち、クラウン部に相当する上半部が円弧状に切除
され、バルクヘッド１ｂの前記切除部分には、放射方向
のフランジ１７が、サポートケーシングの打設に必要な
間隔をあけて複数設けられ、もってバルクヘッド１ｂの
強固な支持が行われている。そして、前記フランジ１７
の背後側に円弧状に形成した開口部の内端面へ取り付け
た孔あき鋼板によってサポートケーシング打設用の窓孔
１８が図３に示すサポートケーシング４の打設位置に不
足がないように複数個列状配置に設けられている（図５
参照）。前記窓孔１８を内側から水密的に塞ぐ仕切板１
９は、一定の大きさ、例えば図８に示すように２個の窓
孔１８を１枚で塞ぐ程度の大きさに区分してあり、各仕
切板１９は個別にボルト２０で着脱可能に取付けられて
いる。

【００１７】密閉型掘進機１の前記バルクヘッド１ｂに
よって、掘削用カッター１０の主軸１１が回転自在に支
持されている。そして、前記バルクヘッド１ｂの内側に
設置されたカッター駆動用電動機１２によって掘削用カ
ッター１０が回転駆動される。バルクヘッド１ｂの下部
に形成した開口部１４に、スクリューコンベア１３の取
り入れ口が接続されている。図中の符号１５は方向修正
用ジャッキである。

【００１８】本発明の密閉型掘進機１には、その直後の
位置に、後述するケーシング打設装置を設置するための
空間を確保するために、ほぼ同径の後続管１６が一連に
接続されている。この後続管１６の背後に推進管２０が
接合されている。

【００１９】次に、図７と図８は、上記構成の密閉型掘
進機１を利用して、サポートケーシング４の打設作業を
行う状況を示している。

【００２０】既設構造物３に対して密閉型掘進機１を地
中接合するに際しては、先ず既設構造物３に対して密閉
型掘進機１を地中接合するのに適した最接近位置まで進
め、掘進工程を終了する。具体的には、図２中のＬ寸法
が５０cm程度にまで接近させて密閉型掘進機１を停止さ
せる。

【００２１】なお、密閉型掘進機１を地中接合するべき
位置まで進める前の前処理として、地中接合部分の地盤
を予め凍結工法、薬液注入工法或いは地盤改良工法など
により地盤安定化のための補強、止水等の処理を行う。
この前処理は、図２のような既設構造物３と密閉型掘進
機１との間の地盤について、サポートケーシング４の打
設範囲の外周部分と前後方向にかなりの余裕を持つ地盤
領域までを前処理する。前記地盤領域の前処理は、密閉
型掘進機１の側からは到底不可能であるため、地上側か
ら、又は可能であれば既設構造物３の側から行う。

【００２２】次に、上記構成の密閉型掘進機１について
は、掘進作業が完了しても、前記バルクヘッド１ｂより
前方のいわゆる掘進機チャンバー内には、流動化した土
砂、泥土が充満している。そこで、先ずはこの泥土類の
固化処理を密閉型掘進機１の内側から行う。その手段と
しては、例えばバルクヘッド１ｂに予め用意されている
加泥材吐出口２１（図５、６参照）から固化材を注入す
る等の方法で行う。

【００２３】上記のようにして、掘進機チャンバー内の
泥土類の固化が確認された後に、密閉型掘進機１内のス
クリューコンベア１３、カッター駆動用電動機１２、方
向修正ジャッキ１５など、サポートケーシングの打設に
支障となる掘進機内装備品を可能な限り解体して撤去
し、広い空間を確保する。更に、不用意な出水や土砂流
出などの事故に備える事前の対策として、前記後続管１
６の後端面部へ隔壁２２を取り付ける。但し、フード１
ａ、バルクヘッド１ｂやカッター１０およびその主軸１
１などは未だ解体しないので、密閉型掘進機１の切羽の
密閉状態は保たれており安全である。図４に示した密閉
型掘進機１の本来の構造と、サポートケーシング４の打
設に備えて機内装備品を解体して撤去した図７の構造と
の変化を確認されたい。

【００２４】図７ではまた、前記後続管１６内にケーシ
ング打設装置３０を設置してサポートケーシング４の打
設を行う状況を示している。

【００２５】即ち、後続管１６内の底部中央の位置にケ
ーシング打設装置３０の支持台３１が固定して設置さ
れ、前後方向に長くほぼ水平な支持台３１の前後両端部
に用意した可変支持手段３２、３３によってスライド台
３４が支持されている。前記スライド台３４の上に、ケ
ーシング打設装置３０の本体部３５が前後移動可能に設
置されている。前記本体部３５は前記スライド台３４の
後端部に設置した推進ジャッキ３６により前後方向へ所
定のストロークで移動される。本体部３５は注水方式の
ロータリ掘削機であり、その後部に注水管３７と排泥管
３８が用意されている。前側の回転軸３９にサポートケ
ーシング４の基端部がチャックされる。因みに、図示例
のサポートケーシング４は、最先端に掘削刃４ｄを備
え、単位長さが１ｍ前後のケーシングパイプを順次継ぎ
足して打設する構成である。ケーシングパイプ４の中に
注水管を同心配置に挿入して、注水による掘削と排土が
行われる。

【００２６】サポートケーシング４の打設は、クラウン
部（頂部）の位置（図３の４ｂ）から開始して、順次両
側下方（図３の４ａ又は４ｃ）へと打設作業を進める。
各サポートケーシング４は、既設構造物３へ届くまで
（当たるまで）打設するが、その確認は検尺による方法
のほか、推進ジャッキ３６の油圧の変化を見て行う。

【００２７】なお、ケーシング打設装置３０によるサポ
ートケーシング４の打設に際しては、上述したように短
く構成した１本のスポーク１０Ａを垂直上向きの配置と
し、その両隣に位置する２本の長いスポーク１０Ｂと１
０Ｄがバルクヘッド１ｂに設けた窓孔１８…列の両下端
の部位（図３の４ａ又は４ｃ）と干渉しない角度に調整
しておく（請求項３記載の発明）。

【００２８】上記のようにして、既設構造物３に届くサ
ポートケーシング４の打設、及び外部からの土砂流出対
策が完了した後に、用済みとなったケーシング打設装置
３０を撤去し、更に密閉型掘進機１のバルクヘッド１ｂ
を含む本格的（最終的）な解体、撤去を行う。

【００２９】かくして、密閉状態が解除された後に、既
設構造物３との地中接続に必要な地盤の掘削を行う。上
述した地盤安定化のための地盤改良によれば、一軸圧縮
強度が１０〜３０kg／cm^２ 程度の強度を発現すると推
定できるので、人力による手堀り掘削にはピックなどの
道具を使用する。

【００３０】地盤の掘削は例えば１ｍ掘り進むと速やか
に、下半部には特殊セグメントを使用し、上半部には特
殊支保工を使用するなどして一次覆工を行う。この工程
を順次繰り返して目標の既設構造物３へ到達する。最終
的には二次覆工を行うので、上記のサポートケーシング
４は埋め殺しとなる。

【００３１】

【発明の効果】請求項１〜３に記載した発明に係る密閉
型掘進機の地中接合方法、及び請求項４、５に記載した
発明に係る密閉型掘進機によれば、密閉型掘進機の地中
接合作業に際し、安全な密閉状態（密閉型掘進機の解体
前）の段階で、掘削するべき地盤のクラウン部に予めサ
ポートケーシングを所謂屋根状に打設して地山の防護と
土砂流出対策を十分に行えるので、その後に掘進機を解
体して開放状態としても、安全な状態での掘削及び地中
接続作業を行えるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】サポートケーシングの打設状態を説明する図で
ある。

【図２】図１の平面図である。

【図３】図１のIII−III矢視図である。

【図４】密閉型掘進機の掘進時構造を示した断面図であ
る。

【図５】図４の左側面図である。

【図６】前記掘進機の斜視図である。

【図７】サポートケーシング打設装置を設備した掘進機
の断面図である。

【図８】サポートケーシングの打設状況説明図である。

【符号の説明】

１ 密閉型掘進機 ３ 既設構造物 １ｂ バルクヘッド １１ フランジ ４ サポートケーシング １８ 窓孔 １９ 仕切板 １０ 掘削用カッター １０Ａ スポーク １０Ｂ スポーク １０Ｄ スポーク １３ スクリューコンベア １２ カッター駆動用電動機 ２２ 隔壁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梶浦 登 名古屋市中区錦１−18−22 株式会社竹中 土木名古屋支店内 (72)発明者 山本 次雄 名古屋市中区錦１−18−22 株式会社竹中 土木名古屋支店内 (72)発明者 杉浦 広彦 愛知県刈谷市一里山町伐払123番地 株式 会社近藤組内 (72)発明者 有賀 照男 神奈川県愛甲郡愛川町中津4036−１ コク ド工機株式会社内 Ｆターム(参考） 2D054 AA04 BA03 BA30 EA09 FA02 FA04 FA07

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】共同溝などの既設構造物に対して密閉型掘
   進機を地中接合する方法において、既設構造物に対して
   密閉型掘進機を地中接合する部分の地盤を予め凍結工
   法、薬液注入工法又は地盤改良工法などにより補強、止
   水等の前処理を行うこと、 密閉型掘進機は、クラウン部に相当する上半部のフード
   及びバルクヘッドを切除し、同切除部分に放射方向のフ
   ランジをサポートケーシングの打設に必要な間隔をあけ
   て複数設け、同フランジの背後側に形成した窓孔を内側
   から塞ぐ仕切板を一定の大きさに区分して個別に着脱可
   能に取付け、また、先端の掘削用カッターは、１本のス
   ポークを前記窓孔を通じてサポートケーシングを打設す
   る作業に支障ない位置にまで短く構成し、更に掘進機の
   直後の位置に後述するケーシング打設装置を設置するた
   めの後続管を接続した構成とすること、 既設構造物に対して密閉型掘進機を地中接合するべき位
   置まで掘進させた段階で、バルクヘッドより前方の掘進
   機チャンバー内の泥土類の固化処理を行い、しかる後に
   スクリューコンベア、カッター駆動用電動機などサポー
   トケーシングの打設に支障となる掘進機内の装備品を撤
   去し、前記後続管の後部へ隔壁を取り付けること、 前記後続管内にケーシング打設装置を設置し、前記窓孔
   を塞いだ仕切板を外し、開放された窓孔を通じて、クラ
   ウン部に、既設構造物に届く長さのサポートケーシング
   を順次打設し、予定のサポートケーシングを全て打設し
   た後にケーシング打設装置は撤去すること、 前記サポートケーシングによる防護と土砂流出対策が完
   了した後に、前記掘進機の隔壁を含む本格的な解体、撤
   去と、既設構造物への地中接続に必要な地盤の掘削を行
   うこと、をそれぞれ特徴とする、密閉型掘進機の地中接
   合方法。
2. 【請求項２】既設構造物への地中接続に必要な掘削は人
   力による手堀り掘削で行い、一定の距離を掘削すると速
   やかに一次覆工を行う工程を繰り返して既設構造物へ到
   達することを特徴とする、請求項１に記載した密閉型掘
   進機の地中接合方法。
3. 【請求項３】ケーシング打設装置によるサポートケーシ
   ングの打設は、短く構成した１本のスポークを垂直上向
   きの配置とし、更にその両隣に位置する２本の長いスポ
   ークは、バルクヘッドに設けた窓孔列の両下端部位と干
   渉しない角度にまで予め取付角度を変更しておくことを
   特徴とする、請求項１に記載した密閉型掘進機の地中接
   合方法。
4. 【請求項４】密閉型掘進機の上半部のフード及びバルク
   ヘッドが切除されており、前記バルクヘッドの切除部分
   に放射方向のフランジがサポートケーシングの打設に必
   要な間隔をあけて複数設けられ、同フランジの背後側に
   サポートケーシングを通す窓孔が形成され、前記窓孔を
   内側から塞ぐ仕切板は一定の大きさに区分して個別に着
   脱可能に取付けられていること、 先端の掘削用カッターは、１本のスポークが前記窓孔を
   通じてサポートケーシングを打設する作業に支障ない位
   置にまで短く構成されていること、掘進機の直後の位置
   にケーシング打設装置を設置するための後続管が接続さ
   れていること、をそれぞれ特徴とする、密閉型掘進機
   機。
5. 【請求項５】短く構成した１本のスポークが垂直上向き
   の配置とされた場合に、その両隣に位置する２本の長い
   スポークは、バルクヘッドに設けた窓孔列の両下端部位
   と干渉しない角度にまで予め取付角度が変更されている
   ことを特徴とする、請求項４に記載した密閉型掘進機。