JP2021529907A - 管推進機に使用される着脱作業不要配管システム及びこれを用いた施工方法 - Google Patents

Abstract

管推進機に使用される着脱作業不要配管システムは、シールド体（４０）と、推進管（４０２）と、これらを推進する推進ジャッキ（６０）とを備え、配管（２０１）が巻き取られた配管繰出し繰入り装置（２０）と、ガイド装置（３０）とを更に備え、シールド体の外側壁にシールド体配管ガイド溝（４０１）が設けられ、推進管の外側壁に推進管配管ガイド溝（４０３）が設けられ、配管は、ガイド装置を通って推進管配管ガイド溝及びシールド体配管ガイド溝を介してシールド体内に延設され、シールド体配管ガイド溝及び推進管配管ガイド溝の夫々に密封部材（５０）が設けられている。更に、管推進機に使用される着脱作業不要配管システムを用いた施工方法が開示されている。管推進機に使用される着脱作業不要配管システム及びこれを用いた施工方法は、従来の管推進機による工事における配管の頻繁な着脱に起因する施工効率の低下を解決するものであり、配管を取り外すことなくて推進を続行することができるため、作業効率が向上し工期を短縮できると共に、コストを抑えて作業の安全性を高めることができるという優位性がある。

Description

本発明は、トンネル施工技術に関し、特に管推進機に使用される着脱作業不要配管システム及びこれを用いた施工方法に関する。

管推進工法とは、地面を開削せずに、油圧シリンダによって管推進機及び設置される推進管を地下において発進立坑から到達立坑まで推進する、非開削地下配管布設工法をいう。管推進機は、これによる掘削工事が簡単であり、穴形成率が高く、環境に優しいといった利点を有するため、都市の地下空間の開発において重用されるようになってきている。開削工法と比べると、道路交通や市民への影響がなく既存配管の移設を要さないという社会面での顕著なメリットと、浅い土被りや狭い空間での施工に対応できるという技術面での顕著な優位性とがあり、都市の公共配管事業、地下鉄駅への出入り口、都市下トンネル、共同溝、地下駐車場、地下モール、民間防空施設での広範的な応用が見込まれている。

管推進機による工事中には、メインユニット及び推進管に対して電力、土壌改良材、摩擦低減泥水などを提供する必要がある。従来のシールドマシンによる工事とは異なり、中国国内や海外で開発、製造された管推進機による工事では、推進管を搬入するたびに、電力、土壌改良材、摩擦低減泥水などの提供用の配管を一旦取り外し、新たな推進管に通した後に接続し直すという作業が必要である。配管の頻繁な着脱は、施工効率にかなり大きく影響するだけでなく、着脱のたびに流失する泥水によるトンネル施工環境への汚染や、電気ケーブルの着脱に伴う比較的高い危険性をもたらす。このような施工面での欠点は、管推進機の発展の制約となっている。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来の管推進機による工事における配管の頻繁な着脱に起因する施工効率の低下を解決する、管推進機に使用される着脱作業不要配管システム及びこれを用いた施工方法を提供することにある。

本発明に係る管推進機に使用される着脱作業不要配管システムの特徴は、
シールド体と、推進管と、前記シールド体及び前記推進管を推進する推進ジャッキとを備え、
配管が巻き取られた配管繰出し繰入り装置と、ガイド装置とを更に備え、
前記シールド体の外側壁にシールド体配管ガイド溝が設けられ、
前記推進管の外側壁に推進管配管ガイド溝が設けられ、
配管は、前記ガイド装置を通って前記推進管配管ガイド溝及び前記シールド体配管ガイド溝を介して前記シールド体内に延設され、
前記シールド体配管ガイド溝及び前記推進管配管ガイド溝の夫々に密封部材が設けられている点にある。

前記ガイド装置は、ローラ架台が設けられた支持台を有し、前記ローラ架台には、複数のローラユニットが列をなして設置されている。

各前記ローラユニットは少なくとも三つのローラを含み、これらローラは、環状に閉止したフレームを形成するように頭尾接続されている。

前記シールド体配管ガイド溝及び前記推進管配管ガイド溝はいずれも台形の溝であり、前記シールド体配管ガイド溝と前記推進管配管ガイド溝とは互いに対応し、前記シールド体配管ガイド溝には配管コネクタが設けられ、前記配管は、前記配管コネクタを通って前記シールド体内に延設される。

前記密封部材は、前記シールド体と前記推進管との間に設置されている弾性密封止水リングと、前記シールド体配管ガイド溝及び前記推進管配管ガイド溝の夫々に設置される配管ガイド溝カバー板とを含み、前記シールド体配管ガイド溝及び前記推進管配管ガイド溝の夫々において、カバー板密封ストリップが対称に設けられ、前記配管ガイド溝カバー板と前記カバー板密封ストリップは互いに密封係合される。

前記シールド体配管ガイド溝及び前記推進管配管ガイド溝の夫々に下部密封ゴムブロック及び上部密封ゴムブロックが設けられ、前記下部密封ゴムブロック及び前記上部密封ゴムブロックの夫々に半円形溝が設けられ、前記下部密封ゴムブロック及び前記上部密封ゴムブロックは互いに組み合わせられる。

前記推進ジャッキは、複数の元押油圧シリンダが設けられた元押架台を含み、前記元押油圧シリンダは、一端が元押架台に接続されていると共に、他端に押し当て部材が設けられている。

前記配管繰出し繰入り装置は、支圧壁に設置されている配管架台を含み、前記配管架台には、配管が巻き取られた配管リールが回動可能に枢設されている。

本発明に係る管推進機に使用される着脱作業不要配管システムを用いた施工方法の特徴は、
カバー板密封ストリップ及び下部密封ゴムブロックを接着剤によってシールド体配管ガイド溝内に接着し、配管コネクタをシールド体配管ガイド溝内に取り付けるステップＳ１と、
カバー板密封ストリップ及び下部密封ゴムブロックを接着剤によって推進管配管ガイド溝内に接着すると共に、弾性密封止水リングを推進管に接着し、推進管をシールド体の後方まで搬入するステップＳ２と、
配管を推進管配管ガイド溝及びシールド体配管ガイド溝内に布設すると共に、配管を配管コネクタによってシールド体に取り付けてシールド体内の配管又は集積弁ユニットと接続させるステップＳ３と、
配管が取り付けられたステップＳ３の推進管配管ガイド溝及びシールド体配管ガイド溝内に上部密封ゴムブロック及び配管ガイド溝カバー板を接着し、配管を推進管配管ガイド溝及びシールド体配管ガイド溝内に固定するステップＳ４と、
推進ジャッキによる推進を開始し、元押油圧シリンダが押し当て部材を介して推進管を推進させると共に、配管繰出し繰入り装置が回動して所定の速度で配管を繰り出し、第一段目の推進管に対する推進を完成するステップＳ５と、
第一段目の推進管に対する推進を終了してから第二段目の推進管を坑内に搬入し、全ての推進管に対する推進が完成するまで、ステップＳ２からＳ５を繰り返すステップＳ６とを含む点にある。

従来の管推進法による工事と比べて、本発明による工事では、配管を取り外すことなくて推進を続行することができるため、作業効率が向上し工期を大幅に短縮できるという優位性が得られる。また、本発明によれば、コストを抑えることができると共に、着脱作業に伴う停電による被害を回避し、安全上のリスクをなくすことができる。更に、配管の着脱作業を不要とすることで泥水や水の漏れを回避でき、これにより、トンネル内での泥水、粉塵、汚水などによる汚染を防止して作業環境を改善することができ、作業の安全性を高めることができる。

以下、本発明の実施形態を詳述するために使用される図面について簡単に説明する。以下説明する図面は本発明の実施形態の一部を示すものに過ぎず、当業者であれば創造的労力を伴うことなくこれらの図面から他の図面を得ることができることは明らかである。
本発明の全体的な構造を示す模式図である。 本発明における推進管の構造を示す軸側模式図である。 本発明における推進管の構造を示す正面模式図である。 本発明におけるシールド体の構造を示す模式図である。 本発明におけるシールド体と推進管との密封接続構造を示す模式図である。 本発明における配管ガイド装置の構造を示す模式図である。 本発明におけるローラ架台の構造を示す模式図である。 上部密封ゴムブロック及び下部密封ゴムブロックの構造を示す模式図である。 推進管における配管ガイド溝の構造を示す横断面模式図である。

以下、本発明の実施形態に含まれる技術構想について、図面を参照しながら明瞭かつ全面的に説明する。ここで説明する実施形態は、本発明の実施形態の一部に過ぎず全てではない。創作的労力を伴うことなく本発明の実施形態に基づいて当業者により得られる他の全ての実施形態は、本願の保護範囲内にある。

第１実施形態
図１から３に示すように、管推進機に使用される着脱作業不要配管システムは、シールド体４０、推進管４０２、推進ジャッキ６０、配管繰出し繰入り装置２０及びガイド装置３０を備える。推進ジャッキ６０は、推進管４０２及びシールド体４０を推進するものである。配管繰出し繰入り装置２０は、これに巻き取られた配管２０１の繰出し及び繰入りを行うものである。シールド体４０の外側壁にはシールド体配管ガイド溝４０１が設けられ、推進管４０２の外側壁には推進管配管ガイド溝４０３が設けられている。推進管配管ガイド溝４０３とシールド体配管ガイド溝４０１とは互いに連通している。配管２０１は、ガイド装置３０を通って推進管配管ガイド溝４０３及びシールド体配管ガイド溝４０１を介してシールド体４０の内部に延設される。ガイド装置３０は、配管が絡まらないように、推進管配管ガイド溝４０３に入る配管をガイドする。シールド体配管ガイド溝４０１と推進管配管ガイド溝４０３の夫々に密封部材５０が設けられ、密封部材５０は、水、泥水などの液体がシールド体又は推進管内に入らないように、シールド体配管ガイド溝４０１、推進管配管ガイド溝４０３の夫々の両端に設けられている。

更に、図６及び図７に示すように、前記ガイド装置３０は支持台３０１を有し、支持台３０１にはローラ架台３０２が設けられ、ローラ架台３０２にはローラユニット３０３が縦方向に列をなして設けられている。各ローラユニットは少なくとも三つのローラを含み、これらローラは、環状に閉止したフレームを形成するように頭尾接続されている。各ローラユニットは四つのローラを含んでもよい。この場合、四つのローラは、口字形をなすように二つずつが互いに平行に配置されている。配管は、繰出しや繰入りに際し絡まったり捻ったりしないように口字形のローラユニットに通されている。

更に、前記シールド体配管ガイド溝４０１及び推進管配管ガイド溝４０３はいずれも台形の溝であり、底部側の溝幅が外部側の幅よりも小さい。シールド体配管ガイド溝４０１と推進管配管ガイド溝４０３とは、同一の平面に位置するように互いに対応している。シールド体配管ガイド溝４０１には配管コネクタ４０４が固設され、配管２０１は、配管コネクタ４０４を通ってシールド体４０内に延設される。配管コネクタ４０４は、配管を固定するためのものであり、ねじコネクタ又は防水コネクタであってよい。配管コネクタ４０４により、シールド体内への配管の設置を円滑に行うことができ、且つ配管の安定性を確保することができる。

第２実施形態
図４及び図５に示すように、本実施形態の管推進機に使用される着脱作業不要配管システムにおいて、前記密封部材５０は、シールド体４０と推進管４０２との間に設置されている密封、防水用の弾性密封止水リング５０１を含む。シールド体配管ガイド溝４０１及び推進管配管ガイド溝４０３の夫々に配管ガイド溝カバー板５０４が設けられ、また、シールド体配管ガイド溝４０１と推進管配管ガイド溝４０３の夫々において、カバー板密封ストリップ５０５が上下対称に設けられている。配管ガイド溝カバー板５０４とカバー板密封ストリップ５０５は互いに密封係合する。配管ガイド溝カバー板５０４は、推進管配管ガイド溝４０３及びシールド体配管ガイド溝４０１を確実に封止するように、接着剤によって推進管配管ガイド溝４０３及びシールド体配管ガイド溝４０１の外縁部に接着されている。

更に、図８及び図９に示すように、前記シールド体配管ガイド溝４０１及び推進管配管ガイド溝４０３の夫々に下部密封ゴムブロック５０２及び上部密封ゴムブロック５０３が設けられている。下部密封ゴムブロック５０２及び上部密封ゴムブロック５０３の夫々に半円形溝が設けられている。下部密封ゴムブロック５０２及び上部密封ゴムブロック５０３が互いに組み合わせられることで、半円形溝が合体して円形溝を形成し、円形溝によって配管が位置決めされて固定される。下部密封ゴムブロック５０２は接着剤によって配管ガイド溝内に接着され、配管は半円形溝内に配置される。この状態で、上部密封ゴムブロック５０３が接着剤によって下部密封ゴムブロックに接着されて組み合わせられる。

更に、前記推進ジャッキ６０は、複数の元押油圧シリンダ６０１が設けられた元押架台６０３を含む。元押油圧シリンダ６０１は、一端が元押架台６０３に接続されていると共に、他端に押し当て部材６０２が設けられている。元押油圧シリンダ６０１の伸長に伴い押し当て部材６０２が推進管を前方に推進する。配管繰出し繰入り装置２０は、支圧壁１０に設置されている配管架台２０３を含む。配管架台２０３には、配管２０１が巻き取られた配管リール２０２が回動可能に枢設されている。配管の繰出し及び繰入りは、配管リールを回動させることによって行われる。

その他の構造は第１実施形態のものと同様である。

第３実施形態
本発明に係る管推進機に使用される着脱作業不要配管システムを用いた施工方法は、ステップＳ１からステップＳ６を含む。ステップＳ１において、カバー板密封ストリップ５０５及び下部密封ゴムブロック５０３を接着剤によってシールド体配管ガイド溝４０１内に接着し、配管コネクタ４０４をシールド体配管ガイド溝４０１内に取り付ける。配管コネクタ４０４はシールド体４０に溶接される。配管コネクタ４０４により、シールド体の台形溝４０１内の配管２０１を抜け落ちないように掘進機のシールド体４０に固定することができる。

ステップＳ２において、カバー板密封ストリップ５０５及び下部密封ゴムブロック５０３を接着剤によって推進管配管ガイド溝４０３内に接着すると共に、弾性密封止水リング５０１を推進管４０２に接着し、その後推進管４０２をシールド体４０の後方まで搬入する。カバー板密封ストリップ５０５、下部密封ゴムブロック５０３及び弾性密封止水リング５０１の接着は、推進管４０２の予備成形後に行われてもよく、即ち、推進管４０２の搬入に先立って行われてもよい。

ステップＳ３において、配管２０１を推進管配管ガイド溝４０３及びシールド体配管ガイド溝４０１内に布設すると共に、配管２０１を配管コネクタ４０４によってシールド体４０に取り付けてシールド体４０内の配管又は集積弁ユニットと接続させる。

ステップＳ４において、配管２０１が取り付けられたステップＳ３の推進管配管ガイド溝４０３及びシールド体配管ガイド溝４０１内に上部密封ゴムブロック５０２及び配管ガイド溝カバー板５０４を接着し、配管２０１を推進管配管ガイド溝４０３及びシールド体配管ガイド溝４０１内に固定する。

ステップＳ５において、推進ジャッキ６０による推進を開始し、元押油圧シリンダ６０１が押し当て部材６０２を介して推進管４０２を前方に移動させると共に、配管繰出し繰入り装置２０が回動して所定の速度で配管２０１を繰り出し、これにより第一の推進管に対する推進を完成する。配管は推進管の推進速度と同一の速度で繰出される。

ステップＳ６において、第一段目の推進管に対する推進を終了してから第二段目の推進管を坑内に搬入し、全ての推進管に対する推進が完成するまで、ステップＳ２からＳ５を繰り返す。

その他の構造は第２実施形態のものと同様である。

上記実施形態は本発明の好ましい実施形態に過ぎず、本発明を制限するものではない。本発明の技術的思想及び原則から逸脱しない如何なる変更、均等的置換および改善等を加えた内容もまた、本願の保護範囲内に含まれるものである。

Claims (9)

1. シールド体（４０）と、推進管（４０２）と、前記シールド体（４０）及び前記推進管（４０２）を推進する推進ジャッキ（６０）とを備える管推進機に使用される着脱作業不要配管システムであって、
   配管（２０１）が巻き取られた配管繰出し繰入り装置（２０）と、ガイド装置（３０）とを更に備え、
   前記シールド体（４０）の外側壁にシールド体配管ガイド溝（４０１）が設けられ、
   前記推進管（４０２）の外側壁に推進管配管ガイド溝（４０３）が設けられ、
   配管（２０１）は、前記ガイド装置（３０）を通って前記推進管配管ガイド溝（４０３）及び前記シールド体配管ガイド溝（４０１）を介して前記シールド体（４０）内に延設され、
   前記シールド体配管ガイド溝（４０１）及び前記推進管配管ガイド溝（４０３）の夫々に密封部材（５０）が設けられている、管推進機に使用される着脱作業不要配管システム。
2. 前記ガイド装置（３０）は、ローラ架台（３０２）が設けられた支持台（３０１）を有し、
   前記ローラ架台（３０２）には、複数のローラユニット（３０３）が列をなして設置されている、請求項１に記載の管推進機に使用される着脱作業不要配管システム。
3. 各前記ローラユニットは少なくとも三つのローラを含み、これらローラは、環状に閉止したフレームを形成するように頭尾接続されている、請求項２に記載の管推進機に使用される着脱作業不要配管システム。
4. 前記シールド体配管ガイド溝（４０１）及び前記推進管配管ガイド溝（４０３）はいずれも台形の溝であり、
   前記シールド体配管ガイド溝（４０１）と前記推進管配管ガイド溝（４０３）とは互いに対応し、
   前記シールド体配管ガイド溝（４０１）には配管コネクタ（４０４）が設けられ、
   前記配管（２０１）は、前記配管コネクタ（４０４）を通って前記シールド体（４０）内に延設される、請求項１から３のいずれか一項に記載の管推進機に使用される着脱作業不要配管システム。
5. 前記密封部材（５０）は、前記シールド体（４０）と前記推進管（４０２）との間に設置されている弾性密封止水リング（５０１）と、前記シールド体配管ガイド溝（４０１）及び前記推進管配管ガイド溝（４０３）の夫々に設置される配管ガイド溝カバー板（５０４）とを含み、
   前記シールド体配管ガイド溝（４０１）及び前記推進管配管ガイド溝（４０３）の夫々において、カバー板密封ストリップ（５０５）が対称に設けられ、
   前記配管ガイド溝カバー板（５０４）と前記カバー板密封ストリップ（５０５）は互いに密封係合される、請求項４に記載の管推進機に使用される着脱作業不要配管システム。
6. 前記シールド体配管ガイド溝（４０１）及び前記推進管配管ガイド溝（４０３）の夫々に下部密封ゴムブロック（５０２）及び上部密封ゴムブロック（５０３）が設けられ、
   前記下部密封ゴムブロック（５０２）及び前記上部密封ゴムブロック（５０３）の夫々に半円形溝が設けられ、
   前記下部密封ゴムブロック（５０２）及び前記上部密封ゴムブロック（５０３）は互いに組み合わせられる、請求項５に記載の管推進機に使用される着脱作業不要配管システム。
7. 前記推進ジャッキ（６０）は、複数の元押油圧シリンダ（６０１）が設けられた元押架台（６０３）を含み、
   前記元押油圧シリンダ（６０１）は、一端が元押架台（６０３）に接続されていると共に、他端に押し当て部材（６０２）が設けられている、請求項１、５又は６に記載の管推進機に使用される着脱作業不要配管システム。
8. 前記配管繰出し繰入り装置（２０）は、支圧壁（１０）に設置されている配管架台（２０３）を含み、
   前記配管架台（２０３）には、配管（２０１）が巻き取られた配管リール（２０２）が回動可能に枢設されている、請求項７に記載の管推進機に使用される着脱作業不要配管システム。
9. 請求項１に記載の管推進機に使用される着脱作業不要配管システムを用いた施工方法であって、
   カバー板密封ストリップ（５０５）及び下部密封ゴムブロック（５０３）を接着剤によってシールド体配管ガイド溝（４０１）内に接着し、配管コネクタ（４０４）をシールド体配管ガイド溝（４０１）内に取り付けるステップＳ１と、
   カバー板密封ストリップ（５０５）及び下部密封ゴムブロック（５０３）を接着剤によって推進管配管ガイド溝（４０３）内に接着すると共に、弾性密封止水リング（５０１）を推進管（４０２）に接着し、推進管（４０２）をシールド体（４０）の後方まで搬入するステップＳ２と、
   配管（２０１）を推進管配管ガイド溝（４０３）及びシールド体配管ガイド溝（４０１）内に布設すると共に、配管（２０１）を配管コネクタ（４０４）によってシールド体（４０）に取り付けてシールド体（４０）内の配管又は集積弁ユニットと接続させるステップＳ３と、
   配管（２０１）が取り付けられたステップＳ３の推進管配管ガイド溝（４０３）及びシールド体配管ガイド溝（４０１）内に上部密封ゴムブロック（５０２）及び配管ガイド溝カバー板（５０４）を接着し、配管（２０１）を推進管配管ガイド溝（４０３）及びシールド体配管ガイド溝（４０１）内に固定するステップＳ４と、
   推進ジャッキ（６０）による推進を開始し、元押油圧シリンダ（６０１）が押し当て部材（６０２）を介して推進管（４０２）を推進させると共に、配管繰出し繰入り装置（２０）が回動して所定の速度で配管（２０１）を繰り出し、第一段目の推進管に対する推進を完成するステップＳ５と、
   第一段目の推進管に対する推進を終了してから第二段目の推進管を坑内に搬入し、全ての推進管に対する推進が完成するまで、ステップＳ２からＳ５を繰り返すステップＳ６とを含む、方法。

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