JP3874095B2 - シールド掘進機の到達時における坑口形成方法およびシールド掘進機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド掘進機の到達時における坑口形成方法およびシールド掘進機に関する。詳しくは、シールド掘進機の立坑到達時に外筒を残置した状態で坑口を形成し、かつシールド掘進機の回収をすることができるシールド掘進機の到達時における坑口形成方法およびシールド掘進機に係るものである。
【0002】
【従来の技術】
上下水管をはじめ各種地中埋設管の敷設工事に適用される地中推進工事は図16に示すように、発進立坑101よりシールド掘進機102によって掘削しつつ所要長さのセグメント又はヒユーム管などの埋設管103を順次接続して推進ジャッキ反力支持壁104に設けられた推進ジャッキ105により押し込みながら埋設管103を到達立抗106まで敷設する。
【0003】
そして図17〜図20にそれぞれ示すように、推進工事の到達部では、到達立坑106や到達構造物内に地下水や土砂の流入を防ぐために、坑口止水器107などの止水設備を設けている。
【0004】
また、管路部分の薬液注入改良範囲108には、地盤強化と止水を目的とする薬液注入を行い、地盤改良を行っている。
【0005】
そこで図18に示すようにシールド掘進機102が薬液注入改良範囲108を掘削し、到達立坑106に到達した場合、図19に示すようにシールド掘進機102のセンター位置確認のため探り孔109を到達立坑106に開けて、確認し、坑口取付位置を決定する。
【0006】
この場合、地下水や土砂が探り孔から噴出したら再度栓をし、路上より薬液注入を行う。そして探り孔109から地下水や土砂が噴出しなくなって、かつシールド掘進機102のセンター位置が確認できてはじめて坑口止水器107を到達立坑106壁面に取付ける。
【0007】
次に図18に示すように、坑口止水器107内に到達立坑106の壁を撤去し再度掘進機102を推進させながら、必要に応じて薬液の補足注入を行い、シールド掘進機102の回収をする。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかし薬液注入による薬液注入改良範囲108をシールド掘進機102のカッターが後続埋設管103よりも10mm〜50mmのオーバーカットしながら切削することから、地盤が乱され水道を作ることとなる。
【0009】
この為に、到達構造物壁の撤去の際、地下水と土砂の噴出が起こりやすく、最悪の場合、道路の陥没や埋設物が破損することがあり、これらの事故を防止するために、再度ボーリングして薬液注入を行い、シールド掘進機周辺の地盤改良を行った後に到達構造物壁の撤去を行っているが、場合によっては再度薬液注入によるシールド掘進機の位置の変位や路面の隆起、更にはシールド掘進機の底部の地盤改良が行えないなどの問題がある。
【0010】
また、地表面近くに地下埋設物が多かった場合にはボーリング位置に制約を受けることとなり、これにより充分な地盤改良が行えない問題があり、更にボーリングマシンなどの薬液注入設備を何度も設置しなくてはならず、非常に煩雑かつ作業効率が悪い作業条件となる問題がある。
【0011】
一方、近年では地下設備の整備が進んでいくにしたがって、既設の管路やトンネルなどに到達させる例が多く、到達構造物内での作業は危険を伴うものとなっている。更に作業スペースを充分にとることができず、坑口止水器の取付けおよびシールド掘進機の回収が非常に困難となる場合が多くなっている。
【0012】
本発明は、以上の点に鑑みて創案されたものであって、二次的な薬液注入による地盤改良を必要とせずに到達構造物壁の撤去が行えると共に、シールド掘進機のカッターなど主要部品のみを回収できる構成としたシールド掘進機の到達時における坑口形成方法およびシールド掘進機を提供することを目的とするものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係るシールド掘進機の到達時における坑口形成方法は、発進立坑より到達構造物までカッター装置およびその駆動装置を設けてなるシールド掘進機の後方に複数の埋設管を接続し、該シールド掘進機で地山を掘削しながら発進立坑に据え付けられた埋設管の最後端をジャッキで押圧して前進させて埋設管を継ぎ加えていく推進工法であって、上記シールド掘進機が到達構造物に到達した際に、カッター装置およびその駆動装置が内包されるシールド掘進機の外筒を残置した状態で前記カッター装置およびその駆動装置を回収する工程と、上記外筒内より前記埋設管と接続される坑口を到達構造物に開口する工程と、上記外筒内に後続する埋設管を前記坑口に接続するまで内挿する工程を備える。
【0014】
ここでシールド掘進機の外筒を残置した状態でカッター装置およびその駆動装置を回収する工程とは、シールド掘進機が到達構造物に到達した際に、外筒の前部開口端に設けられるカッター装置およびこのカッター装置を隔壁を介して駆動回転させる駆動装置並びに修正ジャッキなどの附属設備を外筒より取り外す、あるいは取り外して分解し、到達構造物と外筒とを連通した後に到達構造物内へ回収する工程、又は埋設管を通して発進立坑へ回収する工程とする。
【0015】
次に外筒内に後続する埋設管を内挿する工程とは、外筒の内径が埋設管の外径より大きく設計されており、着脱自在とした連結具などによって外筒の後端に埋設管が連結されている。従って外筒の先端側が到達構造物に到達し、カッター装置およびその駆動装置を回収した状態で、埋設管の連結を解除し、外筒と到達構造物との連通処理を行った後に、埋設管を外筒内へ挿入し、到達構造物との連結を行なう工程とするものである。
【0016】
これにより埋設管は地圧による抵抗を受けることなく到達構造物との連結が行なえることとなる。
【0017】
また、到達構造物周辺が地下水のために止水処理が必要な場合や土砂のために地盤強化が必要な場合には、あらかじめ地上にボーリングマシン等の薬液注入設備を設置し、シールド掘進機が到達する周辺の地盤改良を行なうものとする。
【0018】
更に、到達構造物の地表面近くに地下埋設物が多く、ボーリングマシン等の薬液注入位置に制約を受ける場合には、シールド掘進機が到達構造物の手前から到達するまでの間に、カッター装置より吐出される作泥剤に替えてシールド掘進機周辺の余掘部の止水注入を行なうための固化剤としての薬液の吐出を行なう工程を備えることでシールド掘進機の周辺の地盤改良が行なえるものとする。
【0019】
このように到達構造物周辺の地盤改良が必要な場合には、薬液注入によって固化された地盤をシールド掘進機によって掘進し、外筒の先端が到達構造物に到達した後に、外筒を残置した状態でカッター装置およびその駆動装置を回収し、埋設管の連結を解除して、外筒と到達構造物との連通処理を行った後に、埋設管を外筒内へ挿入し、到達構造物との連結を行なう工程とすることで、到達時の地山のゆるみによる管周囲の崩壊を防ぐための薬液注入の必要がなくなる。
【0020】
上記の目的を達成するために、本発明に係るシールド掘進機は、内部に隔壁が設けられ外筒の先端開口部にカッター装置および該カッター装置を駆動回転させる駆動装置並びに掘進機械器類が隔壁後方に設けられた如き構成のシールド掘進機であって、上記隔壁、カッター装置および駆動装置並びに掘進機械器類は上記外筒内で分解回収可能とし、上記外筒の後端手前内周面に、該外筒内に挿入可能な埋設管の開口端が係止される埋設管固定金具が取り外し自在に装着され、上記外筒の後端手前内周面には、上記埋設管の外周面との隙間を閉塞するパッキンを周設され、上記シールド掘進機が到達構造物に到達した際に上記外筒を残置した状態で該外筒内に埋設管が挿入可能とされる構成とされる。
【0021】
ここで、上記カッター装置および駆動装置並びに掘進機機器類が上記外筒内で分解され回収される回収手段とは、外筒の前部開口端に設けられるカッター装置およびこのカッター装置を隔壁を介して駆動回転させる駆動装置並びに修正ジャッキなどの附属設備は、ボルト・ナット等の締結金具によって外筒内部より着脱自在に装着し、又は分解可能とすることによって、シールド掘進機が到達構造物に到達した際に、外筒を残置した状態で、到達構造物と外筒とを連通した後に到達構造物内へ回収する、あるいは埋設管を通して発進立抗へ回収できるものとする。
【0022】
又埋設管を、シールド掘進機の到達時に外筒を残置した状態で該外筒内に挿入する挿入手段とは、外筒の内径が埋設管の外径より大きく設計されており、着脱自在とした連結具および修正ジャッキなどによって外筒の後端に埋設管が連結されている。
【0023】
従って外筒の先端側が到達構造物に到達し、カッター装置およびその駆動装置を回収した状態で、埋設管の連結を解除し、外筒と到達構造物との坑口処理を行った後に、埋設管を外筒内へ挿入し、到達構造物との連結を行なうものとする。
【0024】
なお上述のように、外筒を残置した状態で該外筒内に埋設管を挿入した後に、該埋設管内より外筒の内周面と埋設管の外周面との隙間に、緩衝材としての合成樹脂剤を注入することで免震効果の優れた構造となる。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参酌しながら説明し、本発明の理解に供する。
【0026】
図1に本発明を適用したシールド掘進機の到達時における坑口形成方法の一例を示すものであり、到達構造物Aの掘進機の到達周辺の地盤Bでは予めボリーングなどによって薬液注入による地盤改良を行なう場合と、地下水の噴出や土砂くずれの恐れがないために薬液注入による地盤改良を行なう必要がない場合とがある。
【0027】
そこでシールド掘進機1によって地盤Bが掘削され、図2に示すようにシールド掘進機1の外筒2の先端が到達構造物Aに到達した場合に、外筒2の先端開口に装着されるカッター装置3および外筒2内に装着される隔壁4、駆動装置5、修正ジャッキ6、連結金具7並びにその他の機器類8が取り外され、更には分解されて埋設管9を通して発進立抗(図示せず。)へ回収される。
【0028】
従って図3に示すように、外筒2のみが地盤B中に残置固定された状態となる。このような状態で、図4に示すように、外筒2内より坑口センターを確認することができるために、到達構造物Bに対して坑口Cを埋設管9が貫入可能な最低限の口径で開口し、埋設管9を推進して到達構造物Bとの連通処理を完了する。
【0029】
次に図5に示すのは本発明を適用したシールド掘進機の到達時における坑口形成方法の他の例を示すものであり、到達構造物Aの到達約1.5m手前から、カッター装置3のスポーク10先端の吐出口(図示せず。)より作泥材に替えて薬液(遅硬性固化剤)を吐出し、シールド掘進機1の外周の余掘部を改良しつつ推進する。
【0030】
更に図6に示すように、約1.5mの間を改良しつつ、外筒2の先端が到達構造物Aに到達し、外筒2の外周周辺の地盤Bが薬液注入により固化することで、外筒2が固定されることとなる。
【0031】
そこで図7に示すように、外筒2の先端開口に装着されるカッター装置3および外筒2内に装着される隔壁4、駆動装置5、修正ジャッキ6、連結金具7並びにその他の機器類8が取り外され、更には分解されて埋設管9を通して発進立抗(図示せず。)へ回収される。
【0032】
従って図8に示すように、外筒2のみが地盤B中に残置固定された状態となる。このような状態で、図4に示すように、外筒2内より坑口センターを確認することができるために、到達構造物Bに対して坑口Cを埋設管9が貫入可能な最低限の口径で開口し、埋設管9を推進して到達構造物Bとの連通処理を完了する。
【0033】
以上の構成より成るシールド掘進機の到達時における坑口形成方法では、外筒2の先端が到達構造物Aに到達し、固定されることにより、外筒2の後端開口端が坑口止水弁としての効果を得ることができる。
【0034】
更に外筒2の先端開口に装着されるカッター装置3および外筒2内に装着される隔壁4、駆動装置5、修正ジャッキ6、連結金具7並びにその他の機器類8は、外筒2内で取り外され、かつ分解されることにより、到達構造物Aからの回収が不可能であっても、埋設管9を通して発進立坑からの回収が可能となる。
【0035】
従って上記回収した後に、外筒2内より坑口センター位置の確認が行なえることで、埋設管9が貫入可能な最低限の口径での坑口の開口が可能となり、到達構造物A内へ水や土砂が流入することなく、埋設管9の接続が可能となる。
【0036】
図9に示すのは本発明を適用したシールド掘進機の一例を示すものであり、シールド掘進機1の外筒2は、カッター装置3のカッターフードとしておよび隔壁4、駆動装置5などの収納として構成され、これらは地中に残置されるものである。
【0037】
そこで鋼製円環による外筒2の前部開口端手前に、隔壁4を密閉状に設ける。この隔壁4は、隔壁固定具11およびボルト・ナットなどの締結部材12によって着脱自在とした構成とするものである。
【0038】
更に隔壁4の中央には軸受部13が設けられ、この軸受部13にカッター装置3の中心軸14が嵌合される。そして中心軸14は駆動装置5の減速ギヤー部15に歯合され、駆動装置5によって駆動回転自在とされる。
【0039】
一方カッター装置3は、中心軸14を中心にスポーク10が放射状に設けられ、各スポーク10および中心軸14先端には切羽切削刃16が設けられる。更にスポーク10の先端には作泥剤吐出口17および中心軸14の先端には作泥剤吐出口17Aが穿孔される。
【0040】
この作泥剤吐出口17および作泥剤吐出口17Aは、スポーク10および中心軸14内に配管される個別の送出管18、18を通して外筒2内より注入ポンプなど(図示せず。)によって作泥剤を吐出させる機構とするものであるが、到達構造物手前より、各スポーク10の先端の作泥剤吐出口17からは作泥剤に替えて固化剤を吐出できる機構とするものである。
【0041】
次に外筒2内にはエアピンチバルブ19および排泥槽20などのその他の機器類8が設けられる。エアピンチバルブ19は隔壁4に貫通される排泥管21に連通状に設けられ、カッター装置3によって掘削・破砕された土砂が排泥管21を通してエアピンチバルブ19によって排出され、排泥槽20に送出される。この排泥槽20に送出される土砂22は吸引パイプ(図示せず。)によって発進立坑へと運び出される構成とするものである。
【0042】
また外筒2は進路調整を行なうために分割状とされ、これらの前部側の外筒2と後部側の外筒2とをパッキン23を介して連結金具7によって全方向への回動が自在とする構成とすることにより、複数個の修正ジャッキ6によって任意の方向への進路調整が行なえる機構とするものである。
【0043】
更に後部側の外筒2の後端手前には埋設管固定金具24がボルト・ナットなどの締結部材12によって装着され、後続する埋設管9の先端側がパッキン23を介して外筒2に挿入された状態で埋設管固定金具24によって連結支承される。
【0044】
なお上記連結金具7、修正ジャッキ6はボルト・ナットなどの締結部材12によって着脱自在な構成とし、更にカッター装置3、駆動装置5およびその他の機器類8は着脱又は分解可能な構成とするものである。
【0045】
また図10に示すのは本発明を適用したシールド掘進機の他の例を示すものであり、カッター装置3、隔壁4および駆動装置5並びにその他の機器類8の機構および取付け手段は上述した図9に示すシールド掘進機1と同様である。
【0046】
そこで外筒2内には押圧埋設管固定金具24がボルト・ナットなどの締結部材12によって装着される。そして外筒2内にパッキン23を介して押圧埋設管26を挿入し、押圧埋設管固定金具24によって連結支承される。この押圧埋設管26は、埋設管9と同様な直径を有し、埋設管9と同様に外筒2内に残置挿入される。
【0047】
更に押圧埋設管26の後端には修正ジャッキ6を介して埋設管9が連結されるものであり、修正ジャッキ6によってシールド掘進機1の進路調整を行なえる構成とするものである。
【0048】
又押圧埋設管26と埋設管9との連結部分の外壁面に沿って段差が形成され、この段差にパッキン23を介して帯状の6が周設された構成とするものである。
【0049】
また図11に示すのは本発明を適用したシールド掘進機の他の例を示すものであり、カッター装置3、隔壁4および駆動装置5並びにその他の機器類8の機構および取付け手段は上述した図9に示すシールド掘進機1と同様である。
【0050】
そこで外筒2の後方にはパッキン23を介して内筒25の先端側を外筒2に挿入した状態で連結し、更に修正ジャッキ6によってシールド掘進機1の進路調整を行なえる構成とするものである。この内筒25は内部より分割可能な構造とするものである。
【0051】
又内筒25の後端手前には埋設管固定金具24が設けられ、後続する埋設管9の先端側がパッキン23を介して内筒25に挿入された状態で埋設管固定金具24によって連結支承される。
【0052】
以上の構成より成るシールド掘進機では、まず図9で示すシールド掘進機1の場合においては、図12に示すように到達構造物に到達した後に、外筒2を残置した状態でカッター装置3および外筒2内に装着される隔壁4、駆動装置5、修正ジャッキ6、連結金具7、埋設管固定金具24並びにその他の機器類8が取り外されて発進立坑、あるいは到達構造物側へと回収される。
【0053】
従って埋設管9の進行に支障となるものが外筒2内から全て取り外されることとなり、埋設管9を押し進めることによって、到達構造物に開口した坑口に連通状に連結することが可能となる。
【0054】
次に図10で示すシールド掘進機1の場合においては、図13に示すように到達構造物に到達した後に、外筒2を残置した状態でカッター装置3および外筒2内に装着される隔壁4、駆動装置5、修正ジャッキ6、押圧埋設管固定金具24並びにその他の機器類8が取り外されて発進立坑、あるいは到達構造物側へと回収される。
【0055】
従って埋設管9の進行に支障となるものが外筒2内から全て取り外されることとなり、埋設管9を押し進めることによって、押圧埋設管26と連結した状態で到達構造物に開口した坑口に連通状に連結することが可能となる。
【0056】
次に図11で示すシールド掘進機1の場合においては、図14に示すように到達構造物に到達した後に、外筒2を残置した状態でカッター装置3および外筒2内に装着される隔壁4、駆動装置5、修正ジャッキ6、押圧埋設管固定金具24並びにその他の機器類8が取り外されると共に、内筒25を外筒2内に押し入れた状態で、内筒25を分割して発進立坑、あるいは到達構造物側へと回収される。
【0057】
従って埋設管9の進行に支障となるものが外筒2内から全て取り外されることとなり、埋設管9を押し進めることによって、押圧埋設管26と連結した状態で到達構造物に開口した坑口に連通状に連結することが可能となる。
【0058】
【発明の効果】
以上述べて来た如く本発明方法によれば、外筒を残置した状態でカッター装置および内部機器類を分解・取り外して、発進立坑あるいは到達構造物側へ回収し、外筒内に埋設管を挿入して坑口に連結することにより、地山の崩落や地下水の流出による坑口からの流出を完全に防ぐことができ、かつ外筒内より正確な坑口の位置を把握することが可能となる。
【0059】
又本発明のシールド掘進機では、カッター装置および内部機器類を分解・取り外して外筒を坑口として併用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用したシールド掘進機の到達時における坑口形成方法の一例を示す説明図である。
【図2】図1においてシールド掘進機が到達構造物に到達した状態を示す説明図である。
【図3】図2において外筒を残置し、カッター装置および内部機器類を回収した状態を示す説明図である。
【図4】図3において埋設管と坑口とを連結した状態を示す説明図である。
【図5】本発明を適用したシールド掘進機の到達時における坑口形成方法の他の例を示す説明図である。
【図6】図5においてシールド掘進機が到達構造物に到達した状態を示す説明図である。
【図7】図6において外筒を残置し、カッター装置および内部機器類を回収した状態を示す説明図である。
【図8】図7において埋設管と坑口とを連結した状態を示す説明図である。
【図9】本発明を適用したシールド掘進機の一例を示す説明図である。
【図10】本発明を適用したシールド掘進機の他の例を示す説明図である。
【図11】本発明を適用したシールド掘進機の他の例を示す説明図である。
【図12】図9において外筒を残置し、カッター装置および内部機器類を回収した状態を示す説明図である。
【図13】図10において外筒を残置し、カッター装置および内部機器類を回収した状態を示す説明図である。
【図14】図11において外筒を残置し、カッター装置および内部機器類を回収した状態を示す説明図である。
【図15】シールド掘進機による埋設管敷設状態を示す概略説明図である。
【図16】到達立坑付近における説明図である。
【図17】従来の工法によるシールド掘進機の到達状態を示す説明図である。
【図18】従来の工法による坑口の取付け状態を示す説明図である。
【図19】従来の工法によるシールド掘進機の回収状態を示す説明図である。
【符号の説明】
A 到達構造物
B 地盤
C 坑口
1 シールド掘進機
2 外筒
3 カッター装置
4 隔壁
5 駆動装置
6 修正ジャッキ
8 その他の機器類
9 埋設管
Claims (3)
- 発進立坑より到達構造物までカッター装置およびその駆動装置を設けてなるシールド掘進機の後方に複数の埋設管を接続し、該シールド掘進機で地山を掘削しながら発進立坑に据え付けられた埋設管の最後端をジャッキで押圧して前進させて埋設管を継ぎ加えていく推進工法であって、
上記シールド掘進機が到達構造物に到達した際に、カッター装置およびその駆動装置が内包されるシールド掘進機の外筒を残置した状態で前記カッター装置およびその駆動装置を回収する工程と、
上記外筒内より前記埋設管と接続される坑口を到達構造物に開口する工程と、
上記外筒内に後続する埋設管を前記坑口に接続するまで内挿する工程を備える
シールド掘進機の到達時における坑口形成方法。 - 上記外筒の内周面後部と埋設管の外周面との間を閉塞し、該埋設管内より外筒の内周面と埋設管の外周面との隙間に、緩衝材を注入する工程を備える
請求項1記載のシールド掘進機の到達時における坑口形成方法。 - 内部に隔壁が設けられ外筒の先端開口部にカッター装置および該カッター装置を駆動回転させる駆動装置並びに掘進機械器類が隔壁後方に設けられた如き構成のシールド掘進機であって、
上記隔壁、カッター装置および駆動装置並びに掘進機械器類は上記外筒内で分解回収可能とし、
上記外筒の後端手前内周面に、該外筒内に挿入可能な埋設管の開口端が係止される埋設管固定金具が取り外し自在に装着され、
上記外筒の後端手前内周面には、上記埋設管の外周面との隙間を閉塞するパッキンを周設され、
上記シールド掘進機が到達構造物に到達した際に上記外筒を残置した状態で該外筒内に埋設管が挿入可能とされる
シールド掘進機。
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