JP2008050754A - トンネル掘進工事用探査機 - Google Patents

Abstract

【課題】シールド機や推進機によるトンネルの掘進工事は、効率の良さから近年多く行われているが、掘進経路上に予期せぬ障害物が出現した場合には、障害物の大きさや性質などその実態を調査しなければならず、その際に障害物の鮮明な画像を得ることは容易ではなかった。
【構成】先端が隔壁によって閉塞されている細長い円筒状をなした本体の隔壁に高圧水噴射ノズル、地盤改良用薬液吐出口、泥水吸引口、カメラ用透明窓をそれぞれ設け、本体内に配設されている高圧水供給管、地盤改良用薬液供給管、泥水吸引管にそれぞれ接続すると共に、カメラ用透明窓を通して本体内のＴＶカメラで外部を撮影出来る様にした。
【選択図】 図１

Description

この発明はトンネル掘進工事用探査機、詳しくは、シールド機や推進工法用推進機を用いたトンネル掘進工事の際などに、地中の状況を画像によって視覚的に確認出来るトンネル掘進工事用探査機に関するものである。

シールド機や推進工法用推進機などのトンネル掘進用機械を用いたトンネルの掘進工事は、作業能率の良さから近年大いに実施されている。なお、推進工法とは、先端に刃口部を有する管状をした推進機を地中において推進させ、これに管を次々とつないで地下埋設管を地中に敷設して行く工法であり、道路や鉄道の下を横断する比較的小径のトンネル構築の際などに多く用いられている。
なし なし

地中には埋設物などの未知の障害物が存在していることがあり、シールド機や推進機などによるトンネル掘進作業中に、掘進予定経路上に未知の障害物が立ちはだかった場合には、掘進作業を一旦中止し、何らかの手段によって障害物の大きさ、材質、種類等その実態を調査し、その調査結果に基づいて、その後の掘進作業の進め方を決め直すことが行われている。

トンネル掘進工事を実施する際には、トンネル敷設予定経路に地下埋設物がないか、事前に十分調査を行うのが普通であるが、事前調査には自ずと限界があり、掘進工事中に未知の障害物に遭遇することも多く、その場合には、上述の通り、調査の為に一旦掘進工事を中断しなければならず、工事の円滑な進捗に重大な影響を与えていた。そして、この障害物の調査は、地表から障害物に向かって縦坑を掘り進めて障害物を直接目で確かめたり、その一部をサンプルとして採取したり、障害物に向かって電磁波を照射することなどによって行われているが、前者の場合には、その実施に多大な労力及び資材を必要とすると共に、地下トンネルや埋設物が錯綜混在している市街地などでは実施不可能な場合もあった。

一方、後者の場合には、シールド機や推進機などの先端に発振器を位置させ、これから障害物に向かって電磁波を発射する様にすれば、比較的スムーズに調査を実施出来、市街地などでも調査可能であるという長所があるが、精密高価な電子機器を用意する必要があり、データの解析にも経験と熟練が必要で、現在の技術レベルでは障害物の鮮明な画像を得ることも出来ない為、前者に比べてコスト的、精度的に問題があると言わざるを得なかった。

本発明者は、シールド機や推進機を用いたトンネル掘進工事の際の障害物の調査についての上記問題点を解決すべく研究を行った結果、従来の電磁波による調査とほぼ同じ程度の手軽さで障害物の鮮明な画像を得ることが出来る便利なトンネル掘進工事用探査機を開発することに成功し、本発明としてここに提案するものである。

先端が隔壁２によって閉塞されている細長い円筒状をなした本体１の前記隔壁２に高圧水噴射ノズル４、地盤改良用薬液吐出口５、泥水吸引口６、カメラ用透明窓７をそれぞれ設け、本体１内に配設されている高圧水供給管８、地盤改良用薬液供給管９、泥水吸引管１０にそれぞれ接続すると共に、カメラ用透明窓７を通して本体１内のＴＶカメラ２０で外部を撮影出来る様にすることにより、上記課題を解決した。

このトンネル掘進工事用探査機はシールド機や推進機の先端刃口部１３に形成されている汎用の機器取付用バルブ１７に挿入可能な細長い外形をなしており、トンネルの掘進工事の途中で未知の障害物１２に遭遇したときは、これをシールド機や推進機の先端刃口部１３に装着し、これを操作すれば、障害物１２の鮮明な画像を簡単に得ることが出来る。又、それ自体コンパクトな機器であり、各種トンネルや埋設物が錯綜混在している市街地などでも容易に障害物１２に接近させることが可能で、状況によってはシールド機や推進機に装着せず、地表面１８から直接障害物１２に向けて接近させても良く、応用範囲が広く、極めて高い実用的価値を有する。

シールド機や推進機の先端刃口部１３に形成されている汎用の機器取付用バルブ１７に挿入出来る細長い筒状をなした本体１の前面に高水圧噴射ノズル４、地盤改良用薬液吐出口５、泥水吸引口６、カメラ用透明窓７を設け、それ自体で水力掘進、地盤改良、掘削土砂の吸引を行う様になっていると共に、カメラ用透明窓７を通して本体内のＴＶカメラ２０で障害物の画像を得られる様になっている点に最大の特徴が存在する。

図１はこの発明に係るトンネル掘進工事用探査機の一実施例の斜視図である。図中１はこのトンネル掘進工事用探査機の本体であり、堅牢な金属を素材とし、シールド機や推進機の先端刃口部１３に形成されている汎用の機器取付用バルブ１７に挿入可能な細長い円筒状をなしており、その前方側先端は堅牢な隔壁２によって閉塞されている。そして、この隔壁２の外縁には複数の掘進用硬質チップ３が間隔をあけて固着されており、本体１に回転運動を付与しながら前方に押圧することにより、地中において掘進することが出来る様になっている。又、この本体１は同径のエクステンションチューブ１９をその後端に継ぎ足すことにより、その全長を任意に延長出来る様になっている。

一方、この隔壁２には、その表裏を貫いて高圧水噴射ノズル４、地盤改良用薬液吐出口５、泥水吸引口６、カメラ用透明窓７がそれぞれ取付けられている。なお、この実施例においては、高圧水噴射ノズル４は等間隔で３個設けられているが、必ずしも３個に限る必要はなく、必要に応じてほかの個数であっても良い。同様に、この実施例においては、瞬結及び中結タイプの地盤改良用薬液を併用する複相式注入法を用いているので、地盤改良用薬液吐出口５は２個設けられているが、用いるべき地盤改良用薬液に応じて地盤改良用薬液吐出口５の数が決定されることはもちろんである。なお、前述のカメラ用透明窓７は常時取付けるのではなく、通常はゴム製などの盲蓋で閉塞しておき、必要に応じてこの盲蓋に代えて取付ける様にしても良い。ちなみに、この実施例において、本体１の外径は４８．６ｍｍ、内径は３８．６ｍｍ、メガネ用透明窓７の径は１８．７ｍｍ、泥水吸引口６の径は１３．００ｍｍである。

一方、本体１の内側空間内には、前記高圧水噴射ノズル４、地盤改良用薬液吐出口５、泥水吸引口６にそれぞれ接続された高圧水供給管８、地盤改良用薬液供給管９、泥水吸引管１０が配設されており、それぞれ図示せざる高圧水供給装置、地盤改良用薬液供給装置から高圧水及び地盤改良用薬液の供給及び泥水吸引装置による泥水の吸引が行われる様になっている。

又、カメラ用透明窓７の内側にはＣＣＤカメラなどの小型のＴＶカメラ２０が前記カメラ用透明窓７を通して前方側を撮影出来る様に装着されている。なお、このＴＶカメラ２０は必ずしも常時装着しておく必要は必ずしもなく、必要なときに装着する様にしても良い。又、この本体１は図示せざる回転手段によって回転運動を行うと共に前後進する様になっている。

次に、この実施例の使用方法について説明する。シールド機や推進機によるトンネル掘進作業中に掘進経路上に未知の障害物１２が出現し、掘進作業が滞ったときは、掘進作業を一時中止し、作業中のシールド機あるいは推進機を一旦後退させる。この状態で、図２に示す様に、このシールド機や推進機の先端刃口部１３に設けられている汎用の機器取付用バルブ１７に本体１を挿入し、図示せざる駆動手段によって、本体１を回転させつつ、高圧水噴射ノズル４から高圧水を前方に向かって噴射させながら障害物１２方向へ向かって本体１を前進させ、障害物１２付近の地山掘削を行う。なお、この際、本体１の後端に適宜エクステンションチューブ１９を継ぎ足して本体１先端が障害物１２近傍に届く様にする。そして、この高圧水による地山掘削の後、地山掘削によって生じた土砂を含んだ泥水を泥水吸引口６から吸引し、しかる後に図３に示す様に、地盤改良用薬液吐出口５から地盤改良用薬液を吐出させ、障害物１２近傍に地盤改良された区域２１を形成し、再度高圧水噴射ノズル４から高圧水を噴射して、カメラ用透明窓７前面の土砂を切削し、泥水吸引口６からその際に生じた土砂を含んだ泥水を吸引排出して障害物１２近傍に空間１５を形成して、障害物１２の一部をこの空間１５内に露出させ、この状態でカメラ用透明窓７からＴＶカメラ２０によって障害物１２を撮影して、障害物１２の画像を得る。そして、この画像を解析することにより障害物１２の大きさや種類等を判別し、その処理方法などの検討資料として用いる。

なお、一般的に、多くのシールド機や推進機の先端刃口部１３には汎用の機器取付用バルブ１７が設けられているので、あらためて機器取付用バルブ１７を設ける必要はないが、もし、この機器取付用バルブ１７がない場合には、掘進工事に先立って、シールド機や推進機の先端刃口部１３に本体１装着用のバルブを形成しておけば良い。

次に、図５及び図６はこのトンネル掘進工事用探査機の他の用法を示したものであり、この用法においては、地表面１８から障害物１２に向けて本体１を垂直に位置させ、高圧水による水力掘削と泥水吸引を行うと共に、地盤改良用薬液の注入による地盤改良を行った後、ＴＶカメラ前面の土砂を排除し、空間１５を形成し、障害物１２のＴＶカメラ２０による撮影を行う。

以上、述べた通り、この発明に係るトンネル掘進工事用探査機はシールド機や推進機の先端刃口部１２に形成されている機器取付用バルブ１７に挿入可能な細長い外形をなしており、トンネルの掘進工事の途中で未知の障害物１２に遭遇したときは、これをシールド機や推進機の先端刃口部１３に装着し、これを操作すれば、障害物１２の鮮明な画像を簡単に得ることが出来る。又、それ自体、細長いコンパクトな機器であり、各種トンネルや埋設物が錯綜混在している市街地などでも容易に障害物に接近させることが可能で、状況によってはシールド機に装着せず、地表面１８から直接障害物１２に向けて接近させることも出来、応用範囲が広く、極めて高い実用的価値を有するものである。

大小を問わず、各種トンネル掘進工事の際に、大いに利用可能である。

この発明に係るトンネル掘進工事用探査機の一実施例の斜視図。 本体１をシールド機あるいは推進機の先端刃口部１３の機器取付用バルブ１７に挿入した状態の側面図。 同じく、本体１を障害物１２近傍まで掘進させた状態の側面図。 同じく、障害物１２近傍を地盤改良し、空間１５を形成し、撮影可能状態にした側面図。 本体１を地表面１８から直接障害物１２近傍まで掘進させた状態の側面図。 同じく、障害物１２近傍を地盤改良し、空間１５を形成し、撮影可能状態にした側面図。

符号の説明

１ 本体
２ 隔壁
３ 掘進用硬質チップ
４ 高圧水噴射ノズル
５ 地盤改良用薬液吐出口
６ 泥水吸引口
７ カメラ用透明窓
８ 高圧水供給管
９ 地盤改良用薬液供給管
１０ 泥水吸引管
１２ 障害物
１３ 先端刃口部
１５ 空間
１７ 機器取付用バルブ
１８ 地表面
１９ エクステンションチューブ
２０ ＴＶカメラ
２１ 地盤改良された区域

Claims (5)

1. 先端が隔壁によって閉塞されている細長い円筒状をなした本体の前記隔壁に高圧水噴射ノズル、地盤改良用薬液吐出口、泥水吸引口、カメラ用透明窓がそれぞれ設けられており、本体内に配設されている高圧水供給管、地盤改良用薬液供給管、泥水吸引管にそれぞれ接続されていると共に、カメラ用透明窓を通して本体内のＴＶカメラで外部を撮影出来る様になっていることを特徴とするトンネル掘進工事用探査機。
2. 本体の外径が、シールド機や推進機の先端刃口部に形成されている汎用の機器取付用バルブに挿入可能な寸法であることを特徴とする請求項１記載のトンネル掘進工事用探査機。
3. 隔壁の外縁に複数の掘進用硬質チップが固定されていることを特徴とする請求項１記載のトンネル掘進工事用探査機。
4. 本体が、同径のエクステンションチューブを継ぎ足すことにより延長自在になっていることを特徴とする請求項１記載のトンネル掘進工事用探査機。
5. カメラ用透明窓が取りはずし自在で、通常はゴム製の盲蓋に代えられていることを特徴とする請求項１記載のトンネル掘進工事用探査機。
   
   
   
   
   
   
   
   

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