JP3515340B2 - 推進用エレメント - Google Patents

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、主に道路下、線
路下を貫通する立体交差式のトンネル等を構築する際に
用いられる推進用エレメントに関するものである。 【０００２】 【従来の技術】鉄道や道路等の下に立体交差するトンネ
ルを構築する方法として、現場打設コンクリートによっ
て分割されない一体構造の覆工体を構築する施工法に代
え、断面形状が矩形等で、長尺な管状のトンネル覆工用
エレメントを用いて施工するＵＲＴ（Under Railway Tu
nnel）工法が知られている。 【０００３】この工法は、図６に示すように、まず、発
進立坑１にて、地山に向けて前記トンネル覆工用エレメ
ント２をセットし、このトンネル覆工用エレメント２
を、その後方に配した掘進装置３によって地山へ水平に
推進させながら、先端部に設けた推進用エレメント１０
のカッタにより地山の土砂を掘削することにより、トン
ネル覆工用エレメント２を掘進させてトンネルの覆工断
面（たとえば門型、アーチ型、円形、矩形）に沿って地
山中に貫通・埋設し、トンネル覆工用エレメント２内及
びトンネル覆工用エレメント２間にコンクリートを充填
して硬化させてトンネル覆工体Ｔを構築した後、このト
ンネル覆工体Ｔの内側の土砂を掘削除去してトンネルを
構築するものである。 【０００４】なお、それぞれのトンネル覆工用エレメン
ト２には、その側部における上下に長手方向へ亘って、
隣接するトンネル覆工用エレメント２と接合させるため
の継手部が設けられており、これら継手部間に、トンネ
ル覆工用エレメント２を推進させる際に複数のスライド
パネル４を取り付け、これらスライドパネル４によって
トンネル覆工用エレメント２の側部に、隣接するトンネ
ル覆工用エレメント２との継手空間を確保することが行
われている。なお、これらスライドパネル４は、隣接す
るトンネル覆工用エレメント２を推進させる際に、この
推進させるトンネル覆工用エレメント２によって到達立
坑５側へスライドさせて押し出し、回収していた。 【０００５】図７に示すように、トンネル覆工用エレメ
ント２を推進させる際に用いられる推進用エレメント１
０を構成する断面長方形状の中空状のエレメント本体１
０ａの内部には、その先端部にカッタ１１を有する掘削
装置１２が設けられている。即ち、この掘削装置１２の
カッタ１１を回転させ、このカッタ１１に設けられたビ
ット１１ａによって地盤を掘削するようになっている。
なお、図において、符号１３は、スクリューコンベア装
置であり、このスクリューコンベア装置１３は、筒状の
管体１４内に、周囲に螺旋状にスクリュー板１５を備え
た回転軸１６が配設されたもので、回転軸１６が後端側
に設けられた駆動モータ（図示略）によって回転される
ことにより、スクリュー板１５によって前方側の土砂が
後方へ移送され、後端から排出されるようになってい
る。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】ところで、地盤に推進
させるトンネル覆工用エレメント２としては、断面形状
が正方形、長方形あるいは台形等のいずれも隅部を有す
るものが主流であるため、推進用エレメント１０のエレ
メント本体１０ａの隅部における掘削が不十分となって
しまう。このため、推進用エレメント１０の先端部を、
内方へ向かう傾斜板１７を有したいわゆるトランペット
マウス構造とし、隅部の地盤を削り、中央のスクリュー
コンベア装置１３へ集めるようにしていたが、推進時の
抵抗が大きいため、地盤が硬い場合等では、推進用エレ
メント１０の円滑かつ高精度な推進が行われず、推進方
向がずれてしまったり、特に、地表から浅い地盤へ推進
させる際に地表面が隆起してしまい、地表の交通施設に
影響を与える恐れもなしとはしないものであった。 【０００７】この発明は、上記事情に鑑みてなされたも
ので、地表の交通施設に影響を与えることなく、精度良
くかつ円滑に推進させることが可能な推進用エレメント
を提供することを目的としている。 【０００８】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の推進用エレメントは、構築するトン
ネルの覆工断面に沿って、断面長方形状の中空状のエレ
メントを嵌入し、それぞれ側部同士を連結することによ
り、トンネル覆工体を構成させるべく、前記エレメント
の先端部に設けられて前方の地盤を掘削しながら推進す
る推進用エレメントであって、前記エレメントと略同一
断面形状のエレメント本体の略中心にメインカッタを備
えたメイン掘削装置が設けられ、該メイン掘削装置の両
側部に、前記メインカッタよりも小径のカッタを備えた
一対の掘削装置部を有するサブ掘削装置が設けられ、こ
れらサブ掘削装置の各掘削装置部が、エレメント本体の
隅部にて地盤を掘削する推進用エレメントにおいて、前
記サブ掘削装置は、前記掘削装置部を一体に支持する支
持ブロックを有してなり、前記メイン掘削装置が、前記
支持ブロック間に、軸方向へ着脱可能に保持されている
ことを特徴としている。 【０００９】 【００１０】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の推進
用エレメントを図によって説明する。図１〜図５に示す
ように、本実施の形態の推進用エレメント１０を構成す
る断面長方形状に形成された中空状のエレメント本体１
０ａの内部には、先端部にメインカッタ２１を有したメ
イン掘削装置２２が設けられている。このメイン掘削装
置２２は、その後端側がスクリューコンベア装置２３と
されており、このスクリューコンベア装置２３によって
掘削時に生じた土砂が後方へ移送されるようになってい
る。 【００１１】スクリューコンベア装置２３は、土砂が移
送される管体２４と、この管体２４内に配設されて後端
部に設けられた駆動モータ（図示略）によって回転され
る回転軸２５と、この回転軸２５の周囲に螺旋状に設け
られたスクリュー板２６とを有するものである。そし
て、前記駆動モータによって回転軸２５を回転させるこ
とにより、先端部に設けられたメインカッタ２１が回転
されて、このメインカッタ２１のビット２１ａによって
地盤が掘削されるようになっている。なお、このよう
に、メインカッタ２１による掘削によって生じた土砂
は、スクリューコンベア装置２３のスクリュー板２６に
よって管体２４内を後方へ移送され、後端部近傍に設け
られた排出部（図示略）から外部へ排出されるようにな
っている。 【００１２】メイン掘削装置２２を構成するメインカッ
タ２１は、エレメント本体１０ａの長方形状の断面を形
成する長辺２９及び短辺３０の内の短辺３０よりも僅か
に小径に形成されている。このメイン掘削装置２２は、
エレメント本体１０ａの略中心に配設されており、この
メイン掘削装置２２の両側部、つまり、両短辺３０側に
は、一対のサブ掘削装置３１がそれぞれ設けられてい
る。これらサブ掘削装置３１は、ビット３２ａが設けら
れたカッタ３２を備えた一対の掘削装置部３３を有する
もので、これら一対の掘削装置部３３が、支持ブロック
３４に一体に支持されている。このサブ掘削装置３１の
掘削装置部３３のカッタ３２は、前記メイン掘削装置２
２のメインカッタ２１よりも小径とされている。 【００１３】また、このサブ掘削装置３１のそれぞれの
掘削装置部３３に設けられたカッタ３２は、上方側が軸
方向前方へ突出された段違いに配置されており、これら
カッタ３２同士の間に、メイン掘削装置２２のメインカ
ッタ２１が配設されるようになっている。サブ掘削装置
３１を構成する支持ブロック３４には、互いに対向する
側面側に凹部３５が形成されており、この凹部３５に
は、メイン掘削装置２２のスクリューコンベア装置２３
が嵌め込まれている。また、メイン掘削装置２２の上下
におけるサブ掘削装置３１の支持ブロック３４同士の間
には、固定ブロック３６がそれぞれ設けられている。こ
れら固定ブロック３６には、凹部３７が形成されてお
り、これら凹部３７をメイン掘削装置２２のスクリュー
コンベア装置２３の外周に当接させた状態にて、このス
クリューコンベア装置２３に固定されている。 【００１４】そして、サブ掘削装置３１の支持ブロック
３４同士の間に、固定ブロック３６が固定されたメイン
掘削装置２２が配設されて保持されている。これら固定
ブロック３６には、その両側部に出没可能な係合突起３
８が設けられており、これら係合突起３８が、サブ掘削
装置３１の支持ブロック３４に形成された係合穴３９に
差し込まれて互いに係合されている。つまり、メイン掘
削装置は、係合突起３８を突出させてサブ掘削装置３１
の支持ブロック３４の係合穴３９へ差し込むことによ
り、メインカッタと２１とサブ掘削装置３１のカッタ３
２とがぶつからない位置に固定されるようになってい
る。また、メイン掘削装置２２は、係合突起３８を没入
させた状態にて、サブ掘削装置３１同士の間より、引き
抜くことができるようになっている。 【００１５】そして、上記推進用エレメント１０を組み
立てる場合は、まず、サブ掘削装置３１を、推進用エレ
メント１０のエレメント本体１０ａの両内側面にボルト
止めし、この状態にて、固定ブロック３６が固定された
メイン掘削装置２２を、固定ブロック３６の係合突起３
８を没入させるとともにメインカッタ２１を縦に配置さ
せた状態にて、サブ掘削装置３１同士の間へ挿入し、そ
の後、固定ブロック３６の係合突起３８を突出させて、
サブ掘削装置３１の支持ブロック３４に形成された係合
穴３９に差し込んで係合させる。また、推進用エレメン
ト１０を解体する場合は、上記組み立て時と逆の作業を
行えば良い。 【００１６】そして、上記構成の推進用エレメント１０
によれば、メインカッタ２１を備えたメイン掘削装置２
２の両側部に、上下に小径のカッタ３２を有する一対の
掘削装置部３３を備えたサブ掘削装置３１をそれぞれ設
け、これらサブ掘削装置３１のカッタ３２によってエレ
メント本体１０ａの隅部における地盤の掘削を行うこと
ができる。つまり、メイン掘削装置２２のメインカッタ
２１だけでは掘削しきれないエレメント本体１０ａの隅
部においても地盤を掘削して推進用エレメント１０を推
進させることができるので、推進用エレメント１０を推
進させる際の推進抵抗を大幅に低減させることができ
る。これにより、硬い地層でも円滑に推進させることが
でき、また、排土効率が向上されるので、大きな礫や障
害物も効率良く排出させることができる。 【００１７】したがって、推進用エレメント１０の先端
部を、内方へ向かう傾斜板１７を有したいわゆるトラン
ペットマウス構造として隅部の地盤を削る従来技術と比
較して、推進用エレメント１０の円滑かつ高精度な推進
が可能となり、これにより、地表から浅い地盤へ推進さ
せる際にも、地表面を隆起させて地表の交通施設に影響
を与えるようなことなく推進させることができる。 【００１８】また、固定ブロック３６を外した状態に
て、メイン掘削装置２１を後端部側へ引き抜くことがで
きるので、エレメント本体１０ａの刃口へ作業員が進入
して、前方の推進障害物の処理を行うことができ、ま
た、各装置や機構部の修理点検を容易に行うことができ
る。 【００１９】また、両側部に設けたサブ掘削装置３１
は、上下に掘削装置部３３が設けられているので、上下
の掘削装置部３３にて、カッタ３２の回転数を制御する
ことにより（例えば、下側の掘削装置部３３のカッタ３
２の回転を緩めたり停止させたりして）、地盤の硬さの
影響等による推進方向のずれ（特に上下方向のずれ）を
容易に修正することができる。なお、上記の例では、サ
ブ掘削装置３１のそれぞれの掘削装置部３３に設けられ
たカッタ３２を、上方側が軸方向前方へ突出された段違
いに配置し、これらカッタ３２同士の間に、メイン掘削
装置２２のメインカッタ２１を配設したが、これとは逆
に、カッタ３２を、下方側が軸方向前方へ突出された段
違いに配置して、これらカッタ３２同士の間にメイン掘
削装置２２のメインカッタ２１を配設しても良く、さら
には、サブ掘削装置３１の上下のカッタ３２を、それぞ
れメイン掘削装置２２のメインカッタ２１の前方側ある
いは後方側に配置させても良い。 【００２０】 【発明の効果】以上、説明したように、本発明の推進用
エレメントによれば、メインカッタを備えたメイン掘削
装置の両側部に、小径のカッタを有する一対の掘削装置
部を備えたサブ掘削装置をそれぞれ設け、これらサブ掘
削装置のカッタによってエレメント本体の隅部における
地盤の掘削を行うことができる。つまり、メイン掘削装
置のメインカッタだけでは掘削しきれないエレメント本
体の隅部においても地盤を掘削して推進用エレメントを
推進させることができるので、推進用エレメントを推進
させる際の推進抵抗を大幅に低減させることができる。
これにより、硬い地層でも円滑に推進させることがで
き、また、排土効率が向上されるので、大きな礫や障害
物も効率良く排出させることができる。したがって、推
進用エレメントの先端部を、内方へ向かう傾斜板を有し
たいわゆるトランペットマウス構造として隅部の地盤を
削る従来技術と比較して、推進用エレメントの円滑かつ
高精度な推進が可能となり、これにより、地表から浅い
地盤へ推進させた際にも、地表面を隆起させて地表の交
通施設に影響を与えるようなことなく推進させることが
できる。 【００２１】また、サブ掘削装置の支持ブロック間から
メイン掘削装置を後端部側へ引き抜くことにより、エレ
メント本体の刃口へ作業員が進入して、前方の推進障害
物の処理を行うことができ、また、各装置や機構部の修
理点検を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】 本発明の実施の形態の推進用エレメントの構
成及び構造を説明する推進用エレメントの斜視図であ
る。 【図２】 本発明の実施の形態の推進用エレメントの構
成及び構造を説明する推進用エレメントの分解斜視図で
ある。 【図３】 本発明の実施の形態の推進用エレメントの構
成及び構造を説明する推進用エレメントの正面図であ
る。 【図４】 本発明の実施の形態の推進用エレメントの構
成及び構造を説明する推進用エレメントの図３における
Ａ−Ａ断面図である。 【図５】 本発明の実施の形態の推進用エレメントの構
成及び構造を説明する推進用エレメントの平断面図であ
る。 【図６】 従来構造の推進用エレメントの構成及び構造
を説明する推進用エレメントの断面図である。 【図７】 従来構造の推進用エレメントの構成及び構造
を説明する推進用エレメントの側断面図である。 【符号の説明】 １０ 推進用エレメント １０ａ エレメント本体 ２１ メインカッタ ２２ メイン掘削装置 ３１ サブ掘削装置 ３２ カッタ ３３ 掘削装置部 ３４ 支持ブロック

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 9/087 E21D 9/06

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 構築するトンネルの覆工断面に沿って、
   断面長方形状の中空状のエレメントを嵌入し、それぞれ
   側部同士を連結することにより、トンネル覆工体を構成
   させるべく、前記エレメントの先端部に設けられて前方
   の地盤を掘削しながら推進する推進用エレメントであっ
   て、 前記エレメントと略同一断面形状のエレメント本体の略
   中心にメインカッタを備えたメイン掘削装置が設けら
   れ、 該メイン掘削装置の両側部に、前記メインカッタよりも
   小径のカッタを備えた一対の掘削装置部を有するサブ掘
   削装置が設けられ、 これらサブ掘削装置の各掘削装置部が、エレメント本体
   の隅部にて地盤を掘削する推進用エレメントにおいて、 前記サブ掘削装置は、前記掘削装置部を一体に支持する
   支持ブロックを有してなり、前記メイン掘削装置が、前
   記支持ブロック間に、軸方向へ着脱可能に保持されてい
   ること特徴とする推進用エレメント。