JP3568844B2 - 掘削機及び埋設管 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネルの防護工、小口径の削孔、地中配管工事、地盤の崩落防止等の工事、地中に管を連結して打設する工事において使用される掘削機及び埋設管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、先端の掘削装置の後方に埋設管（複数本の管を継いで長尺にするもの、長尺の単管のものとがある。）を接続し、埋設管の終端を発進基地でジャッキ等を用いて押圧し、掘削装置で前方を削孔しながら掘削機全体を推進させて長い削孔を形成し、同削孔に埋設管を残して埋設させ、地盤強化を行う為の仮設の管埋設又は管路を構築する掘削機及び掘削方法は広く知られている。
特にトンネルの上方の地盤崩落の防止・地盤強化の為に、８００ｍｍ外径程の埋設管を互に連結金具で係止しながら複数本列設状態に打設する工事が現在なされていて、パイプルーフ工法として知られている。このパイプルーフ工法は、パイプ掘進完了後、管内より外部地山に地盤強固材を注入して地盤全体を強化する従来の崩落防止工法に比べ、工期・コスト上優れているとされ、現在トンネルの崩落防止工法として使用されている。
このパイプルーフ工法では先端の掘削装置で削孔される孔形状は円形断面・四角形等であり、埋設される埋設管同士の間には４０〜８０ｍｍ程の地盤が残されていて、この埋設管の間の地盤部分を管同士の連結金具が押し切るように埋設管を圧入して推進させている。そのため、この連結金具の地盤への圧入に伴う地盤からの抵抗力はきわめて大きく、連結金具が変形・破損しがちとなり、円滑に推進できにくく、又埋設管同士の間隔は長くできず多数の埋設管を密に列設させねばならず、そのため工期が長くなり且つコストも嵩むものであった。掘削延長（埋設管の長さ）も埋設管の破損を招き３０〜４０ｍしか推進できないものであった。
【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、削孔の孔壁に推進方向に長い溝を形成でき、ここに他の地中の部材との連結部材，配管配線用補助管等の突出部材を収容させることができて突出部材のある埋設管を地中に抵抗少なく且つ曲がること少なく推進出来、突出部材の変形損傷が少なくでき、きわめて長い埋設管を容易に推進出来る掘削機を提供することにある。又埋設管同士を連結金具で互に連結しながら複数打設するパイプルーフ工法において、連結金具の推進に伴う抵抗（推進力）を大巾に低減し、連結金具の破損が少なく１００〜２００ｍの長い推進を可能にし、又埋設管の隣接間隔を長くでき、掘進する埋設管の本数を少なくでき、工期の短縮・コストの低減に優れたものにできる埋設管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） 前側の掘削装置および後側の後胴部からなり、その後方に埋設管を接続して、前方へ推進させながら掘削装置で削孔していく掘進機に於いて、削孔外周地盤に推進方向に延びた溝を切削する溝切削装置を１基ないし複数基、後胴部に設け、しかも溝切削装置が、後胴部の外周の管体から一部外方へ露出して推進方向に溝を切削する回転掘削刃と同管体内に設けられて同回転掘削刃を回動する駆動部とからなり、外方に向って一部が開口した円盤状ケーシング内で回転掘削刃が回転し、又回転掘削刃はケーシング内空間を区画するように放射状に回転軸に複数本取付けられ、又ケーシングの一壁部分に排土口を設け、同排土口を途中にバルブを有する排土管に接続し、回転掘削刃で掘削しながら掘削した土をケーシング内空間に送り込んで排土できる構成にしたことを特徴とする掘削機
２） 溝切削装置の後方の外周位置に突出部材を設けた、前記１）記載の掘削機に接続される埋設管
３） 突出部材が他の部材との連結金具である前記２）記載の埋設管
４） 連結する他の部材が、別の埋設管の外周に配置された連結金具である前記３）記載の埋設管
５） 溝切削装置に掘削添加材を送り込む手段を設けた前記１）記載の掘削機
にある。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の先端の掘削装置は、現在推進工法として広く使用されている掘削装置が使用でき、その掘削径・掘削機構・能力はその削孔の目的に応じて適切なものが選択される。
本発明の溝切削装置は、後胴部の外周に１基又は複数基取付けるが、埋設管同士の連結には少なくとも２基必要となるので２基が実用的である。又その位置は、直線的に列設するときは大略１８０°反対側に、管列を直角に曲げるときは９０°位相差の位置に設ける。
本発明の溝切削装置は、外方に向って一部開口された円盤状のケーシング内で回転掘削刃が回転し、又同回転掘削刃はケーシング内の空間を区画するように放射状に複数の回転軸に取付け、又ケーシングに掘削力を高めるための掘削添加材の注入口と掘削土砂の排土口を設けるようにする構造が、切削刃による掘削が効果的となるとともに掘削した土砂の排土が同時に行えるので好ましい。
溝切削装置の管からの露出部分が管壁内まで退却できるようにすれば、溝切削する必要がないときは管内に退却させて不使用状態にして通常の切溝のない切削機としても使用できる。
本発明の埋設管には溝切削装置の後方の管外周に突出部材を設ける。突出部材としては、先に地中に埋設された他の近接した埋設管との連結金具，地中構造体との連結金具，管外周に設けた崩落防止体，パイプ・配線の為の配管配線用補助管等がある。
【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。本実施例は、トンネルの上方地盤（クラウン部）に埋設管を複数本互に連結するように埋設してトンネル上方地盤の崩落を防止するパイプループ工法工事に使用した例である。又これに使用する掘削機の溝切削装置は大略１８０°反対側に配置され、切削刃は円盤上ケーシング内空間を区画して注入口から注入される掘削添加材を埋設管外周へ吐出するとともに掘削された土砂も掻き込んで強制排出して、埋設管の移動を容易にするようにした構造である。埋設管の配列が直角又は曲る場合は、直角又は９０°〜１８０°内の角度に溝切削装置を配置した掘削機を使用する。
図１は、実施例の掘削機の側断面図である。
図２は、実施例の掘削機の平断面図である。
図３は、図２の断面図である。
図４は、実施例のトンネルの上方地盤の埋設管による地盤強化状態を示す説明図である。
図５は、実施例の埋設管の連結状態を示す説明図である。
図６は、実施例の埋設管同士の連結金具と切削溝との状態を示す説明図である。
【０００７】
図中、１は掘削装置、１ａは同掘削装置の先端面に取付けられた４基の回転盤、１ｂは同回転盤に取付けられた掘削バイト、１ｃは回転盤の回動モータ、１ｄは掘削装置の管体、２は溝切削装置、２ａは回転掘削刃、２ｂは同回転掘削刃のボス部分、２ｃは回転軸、２ｄは溝切削装置２の円盤状ケーシング、２ｅは同ケーシングの外方への開口、２ｆは排土口、２ｇは排土口に接続された排土管、２ｈは同排土管途中に設けた電磁バルブ、２ｉはケーシング２ｄの掘削添加材の注入口、２ｊは掘削添加材の送給管、２ｋは同掘削添加材の送給管途中に設けた電磁バルブ、３は排土受槽、４は排土送り管、５は外径１０１５ｍｍの埋設管、５ａ，５ｂは断面Ｔ字状又はＣ字状の連結金具、Ｇは地盤、Ｔはトンネル、Ｃは同トンネルの上方の強化地盤領域、６は排泥管、Ｐは埋設管５の終端を押圧して掘削装置１及び埋設管５を推進する推進装置、Ａは本実施例の掘削機、Ｈは掘削装置１による削孔、Ｓは溝切削装置２による溝、Ｌは削孔間の間隔、ｌは連結金具が圧入される残された地盤部分の厚みである。
【０００８】
この実施例では、トンネルＴの発進基地にジャッキを用いた推進装置Ｐを設置し、本実施例の掘削機Ａを水平に置き、トンネルＴの上方地盤（クラウン部）に向け先端の掘削装置１及び溝切削装置２を作動させて掘削・溝掘しながら、推進装置Ｐで押圧して推進させて、深く削孔する。この溝Ｓと先に埋設された埋設管５の連結金具５ｂとの間の地盤の残り厚みｌは１０ｍｍ前後にでき（図６（ｂ）参照）、連結金具５ａの推進はこの残り厚みの地盤部分を押し切るだけであるので地盤抵抗が少なく連結金具５ａの変形破損も少なく埋設管５を容易に推進できる。これによって埋設管５の間隔を１００ｍ／ｍ以上に長くでき、埋設管の打設本数を少なく出来る。
【０００９】
溝切削装置２が作動すると、掘削装置１による削孔Ｈの左右に回転刃２ａの回転によって埋設管５推進方向に深さ略５０〜１５０ｍ／ｍの深さで溝Ｓが掘削される。この溝Ｓによって埋設管５の左右に取付けられたＴ字状、Ｃ字状の二つの連結金具５ａ，５ｂが移動に伴う地盤からの抵抗が大幅に小さくなり、掘削中にある埋設管５の連結金具５ａを先に埋設している埋設管の連結金具と係止させた状態のまま埋設管５を容易に推進させることができる（図６参照）。又、溝切削装置２において、掘削添加材が注入口２ｉから回転掘削刃に向けて注出され、回転掘削刃の掘削を効果的にする。又ケーシング２ｄを区画する回転掘削刃２ａの回転によって切削された土砂・岩石破砕片・掘削添加材・水などを掻き込んで排土口２ｆから排出させ、排土管２ｇ，排土受槽３，排土送り管４を介して外部へ吸泥・排泥装置（図示せず）で吸引されるようにして排出される。
【００１０】
このように、所定の深さ削孔して埋設管５を地盤Ｇ内に残し、前記同様に隣りの削孔Ｈと埋設管５の埋設作業を逐次行って図４に示すようにトンネルＴ上方の地盤Ｇに、互に連結された埋設管５を一定のピッチで複数並設する。このようにしてトンネルの上方に互いに連結された埋設管を打設して地盤の崩落を防止する。埋設管の長さは１００〜２００ｍのものが可能で、管の間隔を長く出来、管の本数を少なく出来る。
【００１１】
【発明の効果】
以上の様に、本発明によれば掘削機によって掘削した削孔に更に溝切削装置で溝を切削することで、外周に突出部材がある埋設管を抵抗少なく長く且つ突出部材を変形・損傷少なく容易に推進出来る。埋設管同士を連結する連結金具の移動を容易にし、埋設管同士の連結による地盤崩落防止等の工事にて地盤強固の為の改良費用が不用となり、又、工期を短縮し、コストを大巾に低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の掘削機の側断面図である。
【図２】実施例の掘削機の平断面図である。
【図３】図２の断面図である。
【図４】実施例のトンネルの上方地盤の埋設管による地盤強化状態を示す説明図である。
【図５】実施例の埋設管の連結状態を示す説明図である。
【図６】実施例の埋設管同士の連結金具と切削溝との状態を示す説明図である。
【符号の説明】
Ａ 掘削機
Ｃ 強化地盤領域
Ｇ 地盤
Ｈ 削孔
Ｔ トンネル
Ｓ 溝
Ｐ 推進装置
１ 掘削装置
１ａ 回転盤
１ｂ 掘削バイト
１ｃ 回動モータ
１ｄ 管体
２ 溝切削装置
２ａ 回転掘削刃
２ｂ ボス部分
２ｃ 回転軸
２ｄ ケーシング
２ｅ 開口
２ｆ 排土口
２ｇ 排土管
２ｈ 電磁バルブ
２ｉ 注入口
２ｊ 送給管
２ｋ 電磁バルブ
３ 排土受槽
４ 排土送り管
５ 埋設管
５ａ，５ｂ 連結金具
６ 排泥管

Claims (5)

1. 前側の掘削装置および後側の後胴部からなり、その後方に埋設管を接続して、前方へ推進させながら掘削装置で削孔していく掘進機に於いて、削孔外周地盤に推進方向に延びた溝を切削する溝切削装置を１基ないし複数基、後胴部に設け、しかも溝切削装置が、後胴部の外周の管体から一部外方へ露出して推進方向に溝を切削する回転掘削刃と同管体内に設けられて同回転掘削刃を回動する駆動部とからなり、外方に向って一部が開口した円盤状ケーシング内で回転掘削刃が回転し、又回転掘削刃はケーシング内空間を区画するように放射状に回転軸に複数本取付けられ、又ケーシングの一壁部分に排土口を設け、同排土口を途中にバルブを有する排土管に接続し、回転掘削刃で掘削しながら掘削した土をケーシング内空間に送り込んで排土できる構成にしたことを特徴とする掘削機。
2. 溝切削装置の後方の外周位置に突出部材を設けた、請求項１記載の掘削機に接続される埋設管。
3. 突出部材が他の部材との連結金具である請求項２記載の埋設管。
4. 連結する他の部材が、別の埋設管の外周に配置された連結金具である請求項３記載の埋設管。
5. 溝切削装置に掘削添加材を送り込む手段を設けた請求項１記載の掘削機。

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