JP3461127B2 - 推進工法用掘削装置 - Google Patents

推進工法用掘削装置

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JP3461127B2
JP3461127B2 JP28200898A JP28200898A JP3461127B2 JP 3461127 B2 JP3461127 B2 JP 3461127B2 JP 28200898 A JP28200898 A JP 28200898A JP 28200898 A JP28200898 A JP 28200898A JP 3461127 B2 JP3461127 B2 JP 3461127B2
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幸二 川原
春樹 下坂
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進和技術開発株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、地山、地下に25
cm〜3m程の直径の中口径又は小口径のトンネルを構
築するための推進工法に用いられる掘削装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の推進工法に用いられる掘削装置は
肉厚のコンクリート製のヒューム管を推進管にし、掘削
機は鋼管をスキンプレートとし、その先端に隔壁板とフ
ードを熔接で固設し、フード前方に切削回転体(切削回
転盤)を取付け、同切削回転体の回転軸を隔壁板の後面
に取付けた駆動部で回動させ、又鋼管のスキンプレート
とヒューム管の推進管とは水密状に連接する構造であ
る。これとは別に特開昭61−87097号公報に、ス
キンプレートをヒューム管と同じコンクリート製にし、
又同コンクリート製スキンプレートの前縁に鋼製の外周
縁部を設け、同外周縁部に筒状フード部を前方に突き出
すように一体的に設け、又同外周縁部に中央壁板を脱着
自在に取付け、同中央壁板に切羽切削装置を回転自在に
取付けた構造のシールド掘進機が開示されている。前者
の鋼製のスキンプレートは高い土圧が作用したときに強
度が不足することが発生し、又後者のコンクリート製の
推進管のヒューム管を掘削機のスキンプレート代わりの
外周ボディに使用するものは、曲げによる強度が鋼製の
1/10〜1/12であり、曲げ強度及び集中荷重・衝
撃力に弱いという問題点があった。次の問題として、前
者の鋼管のスキンプレートの掘削機は、地下既設構造物
・マンホールまで掘削すると、切削回転体・駆動部・隔
壁板を熔断して分解して地下既設構造物・マンホールか
ら取り出し、地中に残ったスキンプレートの内側に現場
でヒューム管と同内径のコンクリート壁を型枠を用いて
構築しなければならなかった。そのため、推進機の部品
取り出し作業、及び後処理作業に手間と時間のかかるも
のであった。一方掘削機のスキンプレートにコンクリー
トのヒューム管を用いた後者の掘削装置は、前記のよう
に切羽近くの不安定な孔壁から高い土圧,荷重・振動が
作用し、破裂・クラック・破損が生じる恐れがあり、強
度不足であり、又、地下既設構造物・マンホールからの
取り出し作業もフード部が外周縁部と一体的となってい
るためフード部を熔断する必要があり、まだ手間・時間
のかかるものであった。
【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、掘削機の
外周ボディを埋設して残してもそのまま推進管と同様に
管路壁として使用でき、撤去する必要もなく、又高い土
圧・曲げ荷重・衝撃にも耐え破損・損傷・クラックの発
生が少なくできる推進工法用掘削装置を提供することに
ある。本発明の他の課題は掘削機内部の分解が容易で、
これらの地下既設構造物・マンホールからの分解・部分
取出し作業が容易且つ迅速に出来るようにした推進工法
用掘削装置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) 先端部の掘削機の後方に複数の推進管を配し、掘
削機で地山を掘削しながら推進管の最後端をジャッキで
押圧して推進管全体を前進させながら新しい推進管を継
ぎ加えていく推進工法用掘削装置に於いて、掘削機の鋼
製の筒状のスキンプレートを前後方向に複数に分割し、
分割された各部分の鋼製の端部間をスキンプレート内側
に配置した複数の修正ジャッキで連結し、スキンプレー
トの各部分の内側に肉厚のコンクリートを内張りし、し
かも同内張りコンクリートの内径を後方の推進管の内径
と略同一にし、スキンプレートの前端に隔壁板を脱着自
在に取付け、同隔壁板に筒状のフードを脱着自在に取付
け、同フードの前方に切削回転体を設け、隔壁板後面に
同切削回転体を回動する駆動部を脱着自在に取付けたこ
とを特徴とする推進工法用掘削装置 2) 先端部の掘削機の後方に複数の推進管を配し、掘
削機で地山を掘削しながら推進管の最後端をジャッキで
押圧して推進管全体を前進させながら新しい推進管を継
ぎ加えていく推進工法用掘削装置に於いて、掘削機の鋼
製の筒状のスキンプレートを前後方向に複数に分割し、
分割された各部分の鋼製の端部間をスキンプレート内側
に配置した複数の修正ジャッキで連結し、スキンプレー
トの各部分の内側に肉厚のコンクリートを内張りし、し
かも同内張りコンクリートの内径を後方の推進管の内径
と略同一にし、スキンプレートの前端を長く延長して一
体化されたフードを形成し、同スキンプレートに隔壁板
を脱着自在に取付け、フード の前方に切削回転体を設
け、隔壁板後面に同切削回転体を回動する駆動部を脱着
自在に取付けた推進工法用掘削装置にある。
【0005】
【作用】本発明では、鋼製のスキンプレートの内側にコ
ンクリート内張りを設けたことで、従来に比べはるかに
高い土圧・衝撃・曲げ・荷重に耐えるようになってい
る。削孔・地山からの高い集中荷重・土圧・衝撃力は、
鋼製のスキンプレートと内張りコンクリートの両方で受
け、土圧及び衝撃・集中荷重・曲げ荷重に強い構造とな
っている。又内張りコンクリートの内径は推進管の内径
と略同一にしているため、本発明のスキンプレート(鋼
管と内張りコンクリート)は地盤中埋設しても推進管と
してそのまま使用できるものとなる。よって地下既設構
造体・マンホールまでは掘削するとこのスキンプレート
をそのまま埋設して他の推進管と同様に暗きょ・水路・
管路として使える更にフード及び掘削機本体を隔壁板
に脱着自在に取付けているので、同隔壁板はスキンプレ
ートと脱着自在に取付けるのでフード、隔壁板、切削回
転体、駆動部等の主要部品は分解・取り出しが容易であ
る。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明の隔壁板,フードは鋼材で
製作し、これらの脱着はボルトナットでもって通常行
う。内張りのコンクリートの外側のスキンプレートの鋼
管の前縁はボルト取付けができるように内側に肉厚に折
曲させることが好ましい。内張りコンクリートは内部に
補強用鉄筋を入れて強度補強する。スキンプレート・内
張りコンクリートは掘削方向に沿って複数に分割し、そ
の間を防水された接合部で接続ししかも油圧ジャッキを
設け、掘削方向・高低方向を変えられるようにすること
が好ましい。
【0007】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1〜5に示す実施例1は鋼製のスキンプレート
の内側に内張りコンクリートを取付け、フードが隔壁板
に脱着自在に取付けられた例であり、図6に示す実施例
2は鋼製スキンプレートの内側に内張りコンクリートを
取付け、鋼製のフードがスキンプレートの前方に一体的
に延長されて形成された例である図1は実施例1の縦
断面図である。図2は実施例1のスキンプレートと内張
りコンクリートの内部構造を省略した縦断面図である。
図3は実施例1の掘削装置で削孔してマンホールまで到
達して装置部品を除去した状態を示す説明図である。図
4は実施例1の掘削推進の説明図である。図5は実施例
の内張りコンクリートの更に内側に補強鋼管を取付けた
例の内部構造省略の縦断面図である。図6は実施例2を
示す縦断面図である
【0008】:実施例1(図1〜5参照) 図中、Aは実施例の先端部の掘削機、Bは実施例のコン
クリートを用いたヒューム管の推進管、Cは推進管Bの
最後方で押圧する推進ジャッキ、Dはマンホールであ
る。a1〜a18は掘削機Aの構成部分である。a1は
外径1.9mの9mm厚み鋼製のスキンプレート、a2
はスキンプレートa1の鋼管製前スキンプレート、a3
はスキンプレートa1の鋼管製中間スキンプレート、a
4は鋼管製の後スキンプレート、a5,a6は前スキン
プレートa2と中間スキンプレートa3、中間スキンプ
レートa4と後スキンプレートa5の間の接合部、a
7,a8は接合部a5,a6との間に設けた方向と高低
の調整のための修正ジャッキ、a9は前スキンプレート
a1,中間スキンプレートa3,後スキンプレートa4
の内側に固着した推進管Bと同一内径の14cm厚み内
張りコンクリート、a10は鋼製の隔壁板、a11は同
隔壁板a10を前スキンプレートa1に脱着自在に取付
けるためのボルト、a12は隔壁板a10の周縁に脱着
自在に取付けた筒状フード、a13は同フードを脱着自
在に取付けるボルト、a14は切羽掘削の為ビットを多
く取付けた切削回転体、a15は同切削回転体の回転
軸、a16は同回転軸a15を回動させる隔壁板a10
に脱着自在に取付けた駆動部、a17は同駆動部を隔壁
板a10に脱着自在に取付けるボルト、a18は排泥
管、a19は補強鋼管である。この実施例1では、駆動
部a16によって回転軸a15を回動し、切削回転体a
14を回転させ、同切削回転体a14に取付けたビット
で地山を切削する。切削された土砂・岩片は泥水ととも
にフードa12内に送られ、隔壁板a2の排泥口を介し
て排泥管a18へ送られ、推進管B内を通って外部へ排
出される。掘削機A及び推進管Bはその後方の推進ジャ
ッキCによって押圧され、掘削しながら掘削機Aと推進
管Bを切羽の方向に移動させている。又その方向・高低
の調整は修正ジャッキa7,a8によってなされる(図
4参照)。ここで本実施例の推進機Aに働く土圧、曲げ
荷重、振動、崩落による衝撃は鋼製の前・中間・後スキ
ンプレートa2,a3,a4からなるスキンプレートa
1によって直接受けられ、その内側の内張りコンクリー
トa9があり、高い土圧・荷重を内側から支持して、高
い土圧(岩盤圧)・曲げ荷重に耐えられるようにしてい
る。又外側のスキンプレートa1によって内張りコンク
リートa9へは外周面に均等に荷重伝達されるのでこれ
も高い支持力を得る理由となっている。又岩盤からの岩
盤の落下、集中荷重・曲げ荷重に対してはこれが直接内
張りコンクリートa9に作用しないのでこれらによるコ
ンクリートの破壊・クラックの発生を少なくしている。
又スキンプレートa1は、内張りコンクリートa9が不
足しがちな耐引張力・曲げの強度の補完を行うので強度
・耐久性において優れたものとなっている。次に実施例
1では、フードa12は隔壁板a10に、又隔壁板a1
0はスキンプレートa1の前縁に、及び駆動部a16は
隔壁板a10の後面にボルトa11,a13,a17に
よって脱着自在に取付けられている。従って掘削機Aが
マンホールDに達するとマンホールDから作業者が入っ
て、ボルトa11,a13,a17を外してフードa1
2,隔壁板a10,駆動部a16及び切削回転体a14
を分離・分解してスキンプレートa1,内張りコンクリ
ートa9から取り出してマンホールDから地上へ排出し
て回収できるようになっている。分解して掘削機Aの主
要機器・付属部品を取り外した後、内張りコンクリート
a9間の接合部a5,a6にコンクリートを流し込んで
接続し、推進管Bの内径と同じ内径のコンクリートを有
するスキンプレートa1とし、これをそのまま推進管同
様に埋設し、内部に後方の推進管Bと連続した同径のト
ンネルを形成し、下水路,給電線路等に供する(図3参
照)。図5は実施例1の内張りコンクリートa9の更に
内側にボルトで脱着自在に補強鋼管a19を取付け、同
補強管a19に掘削機Aの部品を取付ける。この例は強
度が更に高くなるとともに部品の取り外し、取付け(脱
着)が容易となる。管路はこの補強鋼管a19を取り外
し内張りコンクリートa9を露出させる。補強鋼管a1
9を推進管Bの内径と同一にしてその内径を埋め残すこ
ともできる。
【0009】:実施例2(図6参照) 図6に示す実施例2は、実施例1のフードa12が隔壁
板a10にボルトa13で脱着自在に取付ける構造に代
えて、フードa22がスキンプレートa1の前縁から前
方へ一体的に突設させて形成するようにした例である。
この例は筒状スキンプレートa1の前縁から内部後方の
位置に隔壁板a10を設けた構造として考えることもで
きる例である。このためフードa22はスキンプレート
a1の一部となってスキンプレートa1と一緒に地中に
埋設されることが多くなる。又実施例2ではジャッキa
8は省略している。他は実施例1と同様な構成・作用効
果である。符号は実施例1の符号と共通である。
【0010】
【発明の効果】以上の様に、本発明によれば掘削機の強
度は鋼製のスキンプレートの他に内張りコンクリートが
付加されたことで高い耐圧力・曲げ強度を有し、又コン
クリートが弱いとされる集中荷重・曲げによるクラッ
ク,破壊を鋼製のスキンプレートが防いで、掘削機Aの
強度・耐圧力・耐久性は高いものにできる。更に鋼製の
スキンプレートの厚みを略1/3程度に出来る。又内張
りコンクリート又はスキンプレートが推進管Bの内径と
略同一にした 埋設すると内張りコンクリート・スキ
ンプレートが推進管の内径が同一に接続され、簡単な補
修コンクリート作業で推進管同様に内部が同一径の管路
を有するように埋設できる。更に隔壁板はスキンプレー
トと脱着自在で、駆動部は隔壁板に脱着自在にしている
ので切削回転体,隔壁板,駆動部等を容易に分離・分解
・回収することができ、再使用,再利用ができ、工事費
をコスト安くする。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の縦断面図である。
【図2】実施例1のスキンプレートと内張りコンクリー
トの内部構造を省略した縦断面図である。
【図3】実施例1の掘削装置で削孔してマンホールまで
到達して装置部品を除去した状態を示す説明図である。
【図4】実施例1の掘削推進の説明図である。
【図5】実施例の内張りコンクリートの更に内側に補強
鋼管を取付けた例の内部構造省略の縦断面図である。
【図6】実施例2を示す縦断面図である
【符号の説明】
A 掘削機 B 推進管 C 推進ジャッキ a1 スキンプレート a2 前スキンプレート a3 中間スキンプレート a4 後スキンプレート a5 接合部 a6 接合部 a7 修正ジャッキ a8 修正ジャッキ a9 内張りコンクリート a10 隔壁板 a11 ボルト a12 フード a13 ボルト a14 切削回転体 a15 回転軸 a16 駆動部 a17 ボルト a18 排泥管 a22 フード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−87097(JP,A) 特開 昭56−18187(JP,A) 特開 平1−121423(JP,A) 特公 平7−68871(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E21D 9/06

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 先端部の掘削機の後方に複数の推進管を
    配し、掘削機で地山を掘削しながら推進管の最後端をジ
    ャッキで押圧して推進管全体を前進させながら新しい推
    進管を継ぎ加えていく推進工法用掘削装置に於いて、掘
    削機の鋼製の筒状のスキンプレートを前後方向に複数に
    分割し、分割された各部分の鋼製の端部間をスキンプレ
    ート内側に配置した複数の修正ジャッキで連結し、スキ
    ンプレートの各部分の内側に肉厚のコンクリートを内張
    りし、しかも同内張りコンクリートの内径を後方の推進
    管の内径と略同一にし、スキンプレートの前端に隔壁板
    を脱着自在に取付け、同隔壁板に筒状のフードを脱着自
    在に取付け、同フードの前方に切削回転体を設け、隔壁
    板後面に同切削回転体を回動する駆動部を脱着自在に取
    付けたことを特徴とする推進工法用掘削装置。
  2. 【請求項2】 先端部の掘削機の後方に複数の推進管を
    配し、掘削機で地山を掘削しながら推進管の最後端をジ
    ャッキで押圧して推進管全体を前進させながら新しい推
    進管を継ぎ加えていく推進工法用掘削装置に於いて、掘
    削機の鋼製の筒状のスキンプレートを前後方向に複数に
    分割し、分割された各部分の鋼製の端部間をスキンプレ
    ート内側に配置した複数の修正ジャッキで連結し、スキ
    ンプレートの各部分の内側に肉厚のコンクリートを内張
    りし、しかも同内張りコンクリートの内径を後方の推進
    管の内径と略同一にし、スキンプレートの前端を長く延
    長して一体化されたフードを形成し、同スキンプレート
    に隔壁板を脱着自在に取付け、フードの前方に切削回転
    体を設け、隔壁板後面に同切削回転体を回動する駆動部
    を脱着自在に取付けた推進工法用掘削装置。
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