JP3534657B2 - 地盤掘進工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、大型トンネル工事
の上方クラウン部分、又は下方地盤に先行的に行う地盤
強化工事、小さな水平削孔の掘削作業又は中型のシール
ド工法の掘削作業等に用いられる掘進工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、先端の掘進機の後にパイプ又は推
進管を後続させ、掘進機で地盤を掘削しながらパイプ又
は推進管を押圧して掘進機・パイプ又は推進管を前進さ
せて地盤を水平に長く掘削する地盤掘進工法が広く使用
されている。この掘進工法は、まず地上から立坑を開削
し、この立坑から掘進機及びパイプ・推進管を水平に送
り込み、掘進機が到達立坑・回収立坑・トンネル・マン
ホール等の目的位置まで掘進すると、到達立坑等から掘
進機を地上に分解回収し、パイプ・推進管は地盤の削孔
中に残し、地中に管路を形成する。地盤の強度補強に使
用するときは、管路内にコンクリートを充填する。この
ように、到達立坑から掘進機を分解・回収することは手
間・時間を要し、又再使用するためには組立及び現場へ
の移動を必要として再使用の作業性が悪いものであっ
た。又到達立坑・回収立坑の掘削作業が必要となって、
回収に費用が嵩むものであった。又これらの立坑が掘削
できない場所では、管路の構築ができないか、又は掘進
機を埋殺して構築するかであった。掘進機を埋殺するこ
とは大きく工事コストを高めることになる。

【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、掘進機の
回収の特別な立坑を必要とせず、掘削し終えた掘進機を
分解せずそのままの姿で発進位置又は回収位置まで戻し
て容易に回収でき、再使用を迅速にでき、掘削作業コス
トを大きく低減できる地盤掘削工法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） 先端の掘進機の後方に管を後続させ、掘進機によ
って地盤を掘削しながら前進させ、掘削されていく削孔
内に管を配設して管路を形成する地盤掘進工法に於い
て、掘進機は外側の管と同管の内側に分離自在に連結さ
れた掘進機本体とからなり、しかも掘進機本体の管内径
より張り出した部分を管内に収まる位置まで縮退できる
構造とし、しかも、掘進機本体の前面に回転盤を回動自
在に設け、同回転盤の回転中心から偏心した位置に水平
の回転軸１ｃを複数設け、同回転軸１ｃの先端に回転軸
の軸心から偏心した位置にビットを取付けた棒状の回転
掘削刃を軸着し、各回転軸を回動させる駆動手段を設
け、回転掘削刃は回転盤の中心まわりに公転しながら回
転軸まわりに自転し、その運動軌跡は管外形より一部が
張り出すようになっていて、回収するときに回転掘削刃
を管内に収まる角度位相で停止させて、張り出し部分を
管内に縮退させるようにした掘進機による掘削を終える
と、掘進機本体の管内径より張り出した部分を管内に収
まる位置まで縮退させ、掘進機本体と管との連結を解い
て掘進機本体を管内を介して掘削出発場所又は回収位置
まで引き戻して掘削機本体を回収できるようにしたこと
を特徴とする地盤掘進工法 ２） 先端の掘進機の後方に管を後続させ、掘進機によ
って地盤を掘削しながら前進させ、掘削されていく削孔
内に管を配設して管路を形成する地盤掘進工法に於い
て、掘進機は外側の管と同管の内側に分離自在に連結さ
れた掘進機本体とからなり、しかも掘進機本体の管内径
より張り出した部分を管内に収まる位置まで縮退できる
構造とし、掘進機による掘削を終えると掘進機本体の管
内径より張り出した部分を管内に収まる位置まで縮退さ
せ、掘進機本体と管との連結を解いて掘進機本体を管内
を介して掘削出発場所又は回収位置まで引き戻して掘削
機本体を回収できるように、しかも掘進機本体の下方に
滑動板を設け、同滑動板を管壁内面と接触させて滑らせ
て引き戻したことを特徴とする地盤掘進工法 ３） 掘進機本体を管内の下方のレールに沿って走行さ
せるようにして引き戻す前記１）記載の地盤掘進工法 ４） 掘進機本体の下方に滑動板を設け、同滑動板を管
壁内面と接触させて滑らせて引き戻す前記１）記載の地
盤掘進工法 ５） 掘進機本体と管とを進退自在なロック杆で係止分
離自在に連結した前記１）〜４）何れか記載の地盤掘進
工法 ６） 掘進機本体に引き戻し用の鋼棒又はワイヤの一端
を連結し、その他端を引き戻し引張装置で引張して掘進
機本体を引き戻すようにした前記１）〜５）何れか記載
の地盤掘進工法 にある。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明の掘進機本体の張り出し部
分の縮退機構としては、張り出し部分を管内に収まる掘
進機本体に回転自在に枢着し、掘削するときは張り出し
部分を枢軸まわりに回転させることで管内に収まる状態
にする機構、又は張り出し部分をシリンダー等によって
半径方向に進退させることで張り出し状態と収納状態に
する機構が代表的な例である。掘進機本体を引き戻す方
法は、ワイヤ・複数本連結された鋼棒・一本の鋼棒等を
掘進機本体と連結し、その他端を出発場所でウインチ・
鋼棒引張荷重機・引戻しジャッキ等の引き戻し装置で引
張して掘進機本体を引き戻す。又掘進機本体の引き戻し
を円滑にするため掘進機本体にローラ・車輪をつけ、管
内壁と抵抗なく移動できるようにする滑動板を掘進機本
体の下部に取付けることが好ましい。掘進機本体はケー
シングを有し、同ケーシングと管・推進管内との間に連
結分離自在なロック機構を設ける場合と、掘進機本体に
はケーシングがなく直接掘進機本体の装置を管・推進管
の先端内面に連結分離自在に取付ける場合とがある。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。 ：実施例（図１〜７参照） 図１〜７に示す実施例は、大型トンネルの上方地盤（ク
ラウン部）を水平に削孔し、その削孔にパイプを埋設
し、同パイプ内にコンクリートを注入してトンネルの上
方地盤を強化するための地盤掘削工事に使用した例であ
り、引き戻しには複数の鋼棒を自在継手で連結して長尺
にしたものを発進基地で引張戻し装置で引き寄せた例で
ある。図１は、実施例の掘削作業状態を示す説明図であ
る。図２は、実施例の大型トンネルの上方地盤のクラウ
ン部の削孔部分を示す説明図である。図３は、実施例の
掘進機を示す断面図である。図４は、実施例の掘進機の
正面図である。図５は、実施例の掘進機の管との分離自
在な連結機構と滑動レールを示す縦断面図である。図６
は、実施例の回転掘削刃の回転機構を示す説明図であ
る。図７は、実施例の掘進機本体回収工程を示す説明図
である。

【０００７】図中、１は掘進機、１ａは管２，３の内部
に収まる大きさの掘進機本体、１ｂは掘進機本体１ａの
先端の外周部３個所に設けた回転掘削刃、１ｃは同回転
掘削刃の回転軸、１ｄは同回転軸に軸着した歯車、１ｅ
は回転掘削刃１ｂに取付けたビット、１ｆは中央掘削
刃、１ｇは回転掘削刃１ｂと中央掘削刃１ｆとを取付け
た回転盤、１ｈは同回転盤を回転させる主軸で、前面は
開口され内部を排泥路１ｍとしている。、１ｉは同主軸
に軸着した大径のリングギアであって歯車１ｄと噛合し
ている。１ｊは主軸１ｈの外周に周設した第２リングギ
ア、１ｋは同リングギアと噛合したギアを回動して主軸
１ｈを回動するモータを用いた駆動部、１ｌは複数個取
付けた連結シリンダー、１ｍは主軸１ｈ内の排泥路、１
ｎは、掘進機本体１ａの下部に取付けられレール２ａを
走行するＶ溝付コロ、１ｏは掘進機本体１ａを管２に脱
着自在に連結する為に外周に６個配置されたシリンダ
ー、１ｐは同シリンダーの進退するロッド、１ｑはシー
ル部、２は掘進機１のケーシングを兼用した鋼製の管、
２ａは同管内面の下部に設けた断面三角形のレール、２
ｂはロッド１ｐを嵌入して係止する係合孔、２ｃは振れ
止め部材、３は掘進機１の後続の鋼製管、４は管３内に
移動して設置される可搬性の排泥コンベア装置、５は掘
進機本体１ａの後端に連結した引き戻し用鋼棒、６はト
ンネル、７は同トンネルのクラウン部、８は管推進用プ
ッシャー、９はトンネル６のずい道の先端の作業台、１
０は引き戻し用鋼棒５を引張して掘進機本体１ａを引き
戻す引張装置、１１は管２，３内に充填したコンクリー
ト、１２は送泥プラントである。

【０００８】この実施例では、トンネル６内のずい道の
先端切羽の上方のクラウン部７に、地盤強化のパイプコ
ンクリートを図２に示すように打設する作業に使用した
例である。削孔されたトンネル６の切羽現場のずい道の
先端に作業台９を設置し、同作業台から掘進機１及びそ
の後続の管３をプッシャー８を用いて押し込むように送
り込む。クラウン部７のパイプ挿入用の削孔は、掘進機
１によって掘削される。掘進機本体１ａは管３と同径の
管２をケーシングとして管２内に取付けられる。掘進機
１による削孔作業は、駆動部１ｋを作動させることで、
第２リングギア１ｊを回動させて主軸１ｈを回転させ
る。主軸１ｈが回転するとその先端に取付けた回転盤１
ｇが回転する。又同時に主軸１ｈに周設した第１のリン
グギア１ｉが回転し、これと噛合した３個の歯車１ｄを
回転させ、同歯車を軸着している回転軸１ｃ及びこれに
取付けた回転掘削刃１ｂが回転する。回転掘削刃１ｂは
主軸１ｈまわりに公転しながら回転軸１ｃまわりに自転
し、管２，３の外径よりやや大きい径で地盤を掘削す
る。又回転盤１ｇの中央に取付けた中央掘削刃は中央で
回転しながら中央部分を掘削する。掘削された土砂・岩
石片は泥水とともに主軸１ｈ内の排泥路１ｍ及び管３内
の排泥コンベア装置４によってずい道まで排出する。掘
進機１でクラウン部７の地盤を水平に掘削し、管３を継
ぎ足しながら削孔内へ送り込む。目的の深さまで掘進機
１で掘削すると、回転掘削刃１ｂが管２内に収まる位置
（図４の想像線の位置にして駆動部１ｋを停止する。次
に掘進機１内の排泥コンベヤ装置４を管３から排出す
る。又掘進機本体１ａの後端に鋼棒５を複数連結して作
業台９上の引張装置１０に連結する。掘進機１の掘進機
本体１ａと外側の管２とを連結しているシリンダー１ｏ
を作動し、そのロッド１ｐを管２側の係合孔２ｂから引
き抜いて掘進機本体１ａを管２から分離する。この状態
にして作業台９上の引張装置１０を作動し、鋼棒５を作
業台９方向に引き寄せる。すると回転掘削刃１ｂを管２
内に収める位置にした掘進機本体１は管２内の下部のレ
ール２ａをＶ溝付コロ１ｎによって滑るようにして作業
台９方向に引き戻される。このように鋼棒５を引き寄せ
て回収しながら掘進機本体１を管２，３内部を介して作
業台９へ引き寄せ、作業台９へ戻す（図７参照）。戻さ
れた掘進機本体１は別の管２内に挿入され、シリンダー
１ｏで掘進機本体１ａを新しい管２に取付け、次のクラ
ウン部の削孔に使用される。クラウン部の削孔には管
２，３が残されるが、その中空の空間にコンクリートを
流し込んで、クラウン部７にコンクリートパイプを水平
に複数打設して崩落がないように強度を高める。図８は
既設の管路Ｋに管路を接続するときの施工例であり、こ
の場合掘進機１は別の管路Ｋからは回収できないが、本
発明では容易に回収できる。

【０００９】

【発明の効果】以上の様に、本発明によれば掘進機本体
の掘削の為の張り出し部分は管内に収まるように縮退さ
せ、引戻し装置で掘進機本体を出発地又は回収位置まで
引き戻せるので、掘進機の分解・回収・運搬及び再使用
の為の組立作業が不要となり、大巾に手間・時間がかか
らずに再使用でき、しかも再使用までの時間を大巾に短
縮でき、施工コストを大きく低減できるものになる。又
回収のために特別に到達立坑・回収立坑を構築する必要
もないので大巾に工事費を低減できる。又これらの立坑
ができない場合でも有効に施工できる。又別管路に接続
する場合でも掘進機本体を埋殺せずに施工できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の掘削作業状態を示す説明図である。

【図２】実施例の大型トンネルの上方地盤のクラウン部
の削孔部分を示す説明図である。

【図３】実施例の掘進機を示す断面図である。

【図４】実施例の掘進機の正面図である。

【図５】実施例の掘進機の管との分離自在な連結機構と
滑動レールを示す縦断面図である。

【図６】実施例の回転掘削刃の回転機構を示す説明図で
ある。

【図７】実施例の掘進機本体回収工程を示す説明図であ
る。

【図８】本発明の他の施工例の説明図である。

【符号の説明】

１ 掘進機 １ａ 掘進機本体 １ｂ 回転掘削刃 １ｃ 回転軸 １ｄ 歯車 １ｅ ビット １ｆ 中央掘削刃 １ｇ 回転盤 １ｈ 主軸 １ｉ リングギア １ｊ 第２リングギア １ｋ 駆動部 １ｌ 連結シリンダー １ｍ 排泥路 １ｎ 溝付コロ １ｏ シリンダー １ｐ ロッド １ｑ シール部 ２ 管 ２ａ レール ２ｂ 係合孔 ２ｃ 振れ止め部材 ３ 管 ４ 排泥コンベア装置 ５ 鋼棒 ６ トンネル ７ クラウン部 ８ 管推進用プッシャー ９ 作業台 １０ 引張装置 １１ コンクリート １２ 送泥プラント

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 時枝 直人 福岡県福岡市博多区博多駅南五丁目二九 番地二三号 新技術工営株式会社 推進 事業部内 (56)参考文献 特開 平３−267497（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−81865（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−170397（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 9/06 E21D 9/04

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端の掘進機の後方に管を後続させ、掘
   進機によって地盤を掘削しながら前進させ、掘削されて
   いく削孔内に管を配設して管路を形成する地盤掘進工法
   に於いて、掘進機は外側の管と同管の内側に分離自在に
   連結された掘進機本体とからなり、しかも掘進機本体の
   管内径より張り出した部分を管内に収まる位置まで縮退
   できる構造とし、しかも、掘進機本体の前面に回転盤を
   回動自在に設け、同回転盤の回転中心から偏心した位置
   に水平の回転軸１ｃを複数設け、同回転軸１ｃの先端に
   回転軸の軸心から偏心した位置にビットを取付けた棒状
   の回転掘削刃を軸着し、各回転軸を回動させる駆動手段
   を設け、回転掘削刃は回転盤の中心まわりに公転しなが
   ら回転軸まわりに自転し、その運動軌跡は管外形より一
   部が張り出すようになっていて、回収するときに回転掘
   削刃を管内に収まる角度位相で停止させて、張り出し部
   分を管内に縮退させるようにした掘進機による掘削を終
   えると、掘進機本体の管内径より張り出した部分を管内
   に収まる位置まで縮退させ、掘進機本体と管との連結を
   解いて掘進機本体を管内を介して掘削出発場所又は回収
   位置まで引き戻して掘削機本体を回収できるようにした
   ことを特徴とする地盤掘進工法。
2. 【請求項２】 先端の掘進機の後方に管を後続させ、掘
   進機によって地盤を掘削しながら前進させ、掘削されて
   いく削孔内に管を配設して管路を形成する地盤掘進工法
   に於いて、掘進機は外側の管と同管の内側に分離自在に
   連結された掘進機本体とからなり、しかも掘進機本体の
   管内径より張り出した部分を管内に収まる位置まで縮退
   できる構造とし、掘進機による掘削を終えると掘進機本
   体の管内径より張り出した部分を管内に収まる位置まで
   縮退させ、掘進機本体と管との連結を解いて掘進機本体
   を管内を介して掘削出発場所又は回収位置まで引き戻し
   て掘削機本体を回収できるように、しかも掘進機本体の
   下方に滑動板を設け、同滑動板を管壁内面と接触させて
   滑らせて引き戻したことを特徴とする地盤掘進工法。
3. 【請求項３】 掘進機本体を管内の下方のレールに沿っ
   て走行させるようにして引き戻す請求項１記載の地盤掘
   進工法。
4. 【請求項４】 掘進機本体の下方に滑動板を設け、同滑
   動板を管壁内面と接触させて滑らせて引き戻す請求項１
   記載の地盤掘進工法
5. 【請求項５】 掘進機本体と管とを進退自在なロック杆
   で係止分離自在に連結した請求項１〜４何れか記載の地
   盤掘進工法。
6. 【請求項６】 掘進機本体に引き戻し用の鋼棒又はワイ
   ヤの一端を連結し、その他端を引き戻し引張装置で引張
   して掘進機本体を引き戻すようにした請求項１〜５何れ
   か記載の地盤掘進工法。