JP2011032779A - 矩形掘進機のローリング修正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 推進工法に用いる矩形掘進機において、支持力が少ない地盤でも掘削機本体のローリングを確実に修正できるようにする。
【解決手段】 断面矩形状の外殻の前部に地盤を断面矩形状に掘削するカッターを設けた掘削機本体１０と、掘削機本体１０の外殻の前端に外周方向へ回動可能に設けられる断面矩形状のフード２０と、掘削機本体１０の外殻の後端に外周方向へ回動可能に設けられるアダプター３０と、そのアダプター３０に接続される断面矩形状の函体と、フード２０及びアダプター３０を回動させる左右の油圧ジャッキ２３，３３と、掘削機本体１０の外周方向の傾きを検知するローリング検知器とで構成し、掘進時にローリング検知器がローリングを検知すると上下又は左右に配置された油圧ジャッキ２３，３３を相対する方向へ押圧させてフード２０及びアダプター３０を水平の姿勢へ戻すように回動させる。
【選択図】 図７

Description

本発明は、推進工法で地盤を断面矩形状に削孔して地中に矩形函路を構築する矩形掘進機に関し、詳しくは、掘削機本体の外周方向への傾き（以下ローリングという）を水平の姿勢に修正するための技術に関する。

一般的な円形掘進機の場合、後続する断面円形状の推進管はローリングが発生しても構造物的に問題が少なく、掘削機本体は排土機能や測量誤差を生じさせない程度のローリング修正管理で掘進が行われている。しかしながら、矩形掘進機の場合は、後続する断面矩形状の函体（ＲＣ又はＰＣボックスカルバート等）は永久構造物として水平埋設が求められるため、掘進中は常にローリング管理を行う必要がある。そのためには、掘進時の掘削機本体が水平の姿勢を維持することが求められるため、ボックス推進工法にはローリング修正装置が必要不可欠の要素となる。

過去においては、油圧ジャッキを用いたグリッパー装置で、支圧板付スタビライザーを地山に押し付けて反力を採る方式が多い。しかしながら、土被りの浅い堆積地盤では地盤の支持力が得られないため、支圧板の面積のみでは掘削機本体の重量を支えることが困難で、ローリング修正の効果を得にくく、地山に支圧板を押し付けた段階で支圧板全体が地山内に埋没して修正不可となる場合が多かった。

特開２００４−２３８９６１号公報 特開２００６−１５２７４５号公報

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、支持力が少ない地盤でも掘削機本体のローリングを確実に修正できる矩形掘進機のローリング修正装置を提供することにある。

かかる課題を解決した本発明の構成は、
１） 推進工法で地盤を断面矩形状に削孔して地中に矩形函路を構築する矩形掘進機であって、断面矩形状の外殻の前部に設けられ地盤を外殻の外径と略同じ断面矩形状に掘削するカッターと外殻内に設けられカッターを駆動する駆動部とを備えた掘削機本体と、その掘削機本体の外殻の前端に外殻に対して外周方向へ回動可能に設けられる断面矩形状で且つカッターの後方位置までの長さのフードと、掘削機本体の外殻の後端に外殻に対して外周方向へ回動可能に設けられる断面矩形状のアダプターと、そのアダプターに接続される断面矩形状の函体と、掘削機本体の外周方向の傾きを検知するローリング検知器とで構成され、そのローリング検知器が掘進時に掘削機本体の外周方向の傾きを検知するとフード及びアダプターが水平の姿勢へ戻るように回動するようにしたことを特徴とする、矩形掘進機のローリング修正装置
２） フード及びアダプターを回動させる駆動機構が、掘削機本体の外殻の上下位置に横向きの油圧ジェッキを又は外殻の左右位置に縦向きの油圧ジャッキを設け、その上下又は左右の油圧ジャッキでフード及びアダプターの上下位置又は左右位置を相対する方向へそれぞれ押圧して回動させるようにした構造である、前記１）記載の矩形掘進機のローリング修正装置
にある。

本発明では、掘進時にローリング検知器が掘削機本体のローリングを検知すると、上下又は左右の油圧ジャッキが作動してフードとアダプターが水平の姿勢に戻るように回動する。掘削機本体は水平姿勢に戻されたフードの通過跡の土圧を受け、掘進しながらフードと同じ水平の姿勢へ自然に誘導されて修正されていく。アダプターに接続されている函体は掘削機本体とはアダプターを介して接続しているから、掘削機本体のローリングには追従せずにアダプターの水平姿勢に追従する。したがって、従来技術のように地盤の反力を得ないから、地盤の支持力に係わらずに掘削機本体のローリングを確実に修正できるようになる。

実施例の矩形掘進機の正面図である。 実施例の矩形掘進機の右側面図である。 図１のＡ−Ａ’線断面図である。 図１のＢ−Ｂ’線断面図である。 図２のＣ−Ｃ’線断面図である。 図２のＤ−Ｄ’線断面図である。 実施例のローリングの修正を示す説明図である。

本発明の駆動機構としては、前記２）記載の油圧ジャッキを用いる構成の他、内歯ギヤをフードとアダプターに取り付け、その内歯ギヤに掘削機本体の外殻に備えたピニオンを噛み合わせて外周方向へ回動させるようにした構造も採用できる。油圧ジャッキは、外殻の断面形状に応じて配置しやすい位置に設けられ、例えば断面が横長の矩形の場合は左右に形成されるスペースに、断面が縦長の矩形の場合は上下に形成されるスペースに設けられる。以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明する。

図１は実施例の矩形掘進機の正面図、図２は実施例の矩形掘進機の右側面図、図３は図１のＡ−Ａ’線断面図、図４は図１のＢ−Ｂ’線断面図、図５は図２のＣ−Ｃ’線断面図、図６は図２のＤ−Ｄ’線断面図、図７は実施例のローリングの修正を示す説明図である。

図中、１０は掘削機本体、１１は外殻、１１ａ，１１ｂは隔壁、１１ｃは回転支持部、１２はカッター、１３は方向修正用油圧ジャッキ、１４は排土口、１５は駆動部、１５ａはモータ、１６はスクリューコンベヤ、１６ａはモータ、１７はローリング検知器、２０はフード、２１は当板、２２は押えリング、２３は油圧ジャッキ、２３ａは伸縮部、３０はアダプター、３１は当板、３２は回転接続部、３３は油圧ジャッキ、３３ａは伸縮部、４０は函体、Ｇは掘削ラインである。

図１〜６に示すように、掘削機本体１０の外殻１１は、前後に分割された断面矩形状で、前側と後側の内側同士を４体の方向修正用油圧ジャッキ１３で連結し、方向修正用油圧ジャッキ１３を個別に伸縮させることで、外殻１１が中折れして前側が所定角度に傾斜できるようにしている。外殻１１の前後端には隔壁１１ａ，１１ｂを備え、後側の隔壁１１ｂは円形状に開口して回転支持部１１ｃを形成している。

隔壁１１ａの中央部には掘削土砂を取り込む排土口１４を開口し、その排土口１４の周囲位置に自転公転しながら地盤を外殻１１の外径と略同じ断面矩形状に掘削する３体のカッター１２を設けている。また、カッター１２を自転公転させる駆動部１５、排土口１４から取り込んだ掘削土砂を後方へ排出するスクリューコンベヤ１６、掘削機本体１０の外周方向の傾きを検知するローリング検知器１７を外殻１１内に設けている。

フード２０は、外殻１１と同じ断面矩形状に形成し、内側の左右位置に横向きの当板２１を上下に形成し、背面を円形状に開口している。その開口部分を外殻１１の隔壁１１ａに押えリング２２を介して外殻１１に対して外周方向へ回動可能に取り付けている。隔壁１１ａの左右位置には両端が相対的に伸縮できる油圧ジャッキ２３を縦向きに取り付け、その両端の伸縮部２３ａをフード２０の上下の当板２１に当接し、左右の油圧ジャッキ２３の伸縮部２３ａが当板２１を上下相対する方向へ押圧することでフード２０が回動できるようにしている。

アダプター３０は、外殻１１と同じ断面矩形状に形成し、内側の左右位置に横向きの当板３１を上下に形成し、背面に円形状の回転接続部３２を形成している。その回転接続部３２を外殻１１の回転支持部１１ｃに枢支して外殻１１に対して外周方向へ回動可能に取り付けている。隔壁１１ｂの左右位置には両側が相対的に伸縮できる油圧ジャッキ３３を縦向きに取り付け、その両側の伸縮部３３ａをアダプター３０の上下の当板３１に当接し、左右の油圧ジャッキ３３の伸縮部３３ａが当板３１を上下相対する方向へ押圧することでアダプター３０が回動できるようにしている。

コントローラ（図示せず）はローリング検知器１７及び左右の油圧ジャッキ２３，３３を作動させる油圧ポンプ（図示せず）と接続している。このコントローラは、ローリング検知器１７が掘削機本体１０のローリングを検知すると、左右の油圧ジャッキ２３，３３をフード２０及びアダプター３０のローリングが解消される方向へ相対的に伸縮させ、左右の油圧ジャッキ２３，３３がローリング量に応じたストローク量に伸縮完了すると停止させ、その後、左右の油圧ジャッキ２３，３３をロックさせる制御を有している。

本実施例では、アダプター３０の後端にコンクリート製の函体４０を接続し、３体のカッター１２を自転公転させて地盤を断面矩形状に掘削しながら函体４０を後方から押し出し、排土口１４から掘削土砂を取り込んでスクリューコンベヤ１６で後方へ排出しながら掘進し、函体４０の後端に別の函体４０を継ぎ足して推進しながら地中に矩形函路を構築していく。掘進時に方向修正用油圧ジャッキ１３を個別に伸縮させると、外殻１１が中折れして前側が傾斜し、掘削機本体１０が傾斜した方向へ掘進する。

ここで、図７（ａ）に示すように、掘削機本体１０にローリングが発生すると、図７（ｂ）に示すように、左右の油圧ジャッキ２３，３３が相対的に伸縮し、フード２０とアダプター３０が回動して水平の姿勢に戻る。図７（ｃ）に示すように、掘削機本体１０は水平の姿勢に戻されたフード２０の通過跡の土圧を受け、掘進しながら水平の姿勢へ自然に誘導されて修正されていく。アダプター３０に接続されている函体４０は掘削機本体１０とはアダプター３０を介して接続しており、掘削機本体１０のローリングには追従せずにアダプター３０の水平姿勢に追従する。

掘削機本体１０がＳ字状の曲線を描くように掘進する際、方向修正用油圧ジャッキ１３の動きでローリングが発生することがあるが、その場合も前記の図７（ｂ），（ｃ）と同様にフード２０とアダプター３０が自動的に水平の姿勢に回動し、そのフード２０の通過跡に沿うように掘削機本体１０が水平の姿勢へ自然に修正される。このように、地盤の反力を得る必要がないものであるから、地盤の支持力に係わらずに掘削機本体１０のローリングが確実に修正され、後続の函体４０は正確に水平埋設されていく。

以上のようにして、ローリングを修正しながら計画通りに掘進が終了すると、カッター１２や方向修正用油圧ジャッキ１３、その他内部機器を全て取り外して立坑に回収し、外殻１１の内側にコンクリートを函体４０の内面と面一になるように覆工し、外殻１１は地中に残置されて矩形函路の一部となる。

本発明の技術は、既設地下構造物やパイプラインの直下に地下空間やトンネルを構築する用途に利用され、特に支圧板では地盤反力を得にくい地表面に近い堆積地盤や軟弱地盤の掘進に有用である。

１０ 掘削機本体
１１ 外殻
１１ａ，１１ｂ 隔壁
１１ｃ 回転支持部
１２ カッター
１３ 方向修正用油圧ジャッキ
１４ 排土口
１５ 駆動部
１５ａ モータ
１６ スクリューコンベヤ
１６ａ モータ
１７ ローリング検知器
２０ フード
２１ 当板
２２ 押えリング
２３ 油圧ジャッキ
２３ａ 伸縮部
３０ アダプター
３１ 当板
３２ 回転接続部
３３ 油圧ジャッキ
３３ａ 伸縮部
４０ 函体
Ｇ 掘削ライン

Claims (2)

1. 推進工法で地盤を断面矩形状に削孔して地中に矩形函路を構築する矩形掘進機であって、断面矩形状の外殻の前部に設けられ地盤を外殻の外径と略同じ断面矩形状に掘削するカッターと外殻内に設けられカッターを駆動する駆動部とを備えた掘削機本体と、その掘削機本体の外殻の前端に外殻に対して外周方向へ回動可能に設けられる断面矩形状で且つカッターの後方位置までの長さのフードと、掘削機本体の外殻の後端に外殻に対して外周方向へ回動可能に設けられる断面矩形状のアダプターと、そのアダプターに接続される断面矩形状の函体と、掘削機本体の外周方向の傾きを検知するローリング検知器とで構成され、そのローリング検知器が掘進時に掘削機本体の外周方向の傾きを検知するとフード及びアダプターが水平の姿勢へ戻るように回動するようにしたことを特徴とする、矩形掘進機のローリング修正装置。
2. フード及びアダプターを回動させる駆動機構が、掘削機本体の外殻の上下位置に横向きの油圧ジェッキを又は外殻の左右位置に縦向きの油圧ジャッキを設け、その上下又は左右の油圧ジャッキでフード及びアダプターの上下位置又は左右位置を相対する方向へそれぞれ押圧して回動させるようにした構造である、請求項１記載の矩形掘進機のローリング修正装置。

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