JP4056536B2 - 掘削推進工法に用いる掘進機 - Google Patents

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本発明は、岩盤等の硬質な地盤に管路を構築する技術に関する。
従来、トンネル工法、推進工法においては、岩盤掘進を行う場合、掘進機の前面にローラービット等を配置して、全断面を一度に切削する構造となっている。その場合、全面のカッターフェイスに配置されたローラービット等は、最外周と内周部の周速度の違い等により、岩盤等が均一状態で切削が行いにくく、掘進効率や掘進速度が低下する傾向にある。特に１００ＭＰａを超えた岩盤土質における管路の構築では、極端に掘進速度が低下するのが一般的であるため、経済性や工期において大きな問題が発生している。
特開２００４−３６０１７９号公報
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、先行して切羽の中央部に小径の削孔を行い、地盤自身の応力解放を促進させて掘進効率の向上を図ることができる掘削推進工法に用いる掘進機を提供することにある。
かかる課題を解決した本発明の構成は、
１） 鋼製のスキンプレートの前面にモータで回動する複数の掘削刃を取り付け、又同掘削刃で囲まれた中心部に掘削土砂を取り込む排土管をスキンプレートの内部に長手方向に沿って取り付け、同掘進機の後端に推進管を接続し、推進管を後方から押して掘進機で地盤を掘削しながら掘削した削孔に推進管を埋入する掘削推進工法における掘進機であって、先端に小径の掘削ビットを取り付けた長尺のロッドを排土管の内部で掘削ビットが掘削刃より前方に大きく突出できるように進退可能に且つロッド先端が排土管の末端より後方まで後退できるように設け、同ロッドを回転させながら進退させる進退駆動装置を掘進機内部に設けたことを特徴とする掘進機
にある。
本発明によれば、従来例による周速度の遅い部分の地盤位置を掘削ビットで小径に先行掘削するから、先行掘削の小径の削孔外周の地盤に亀裂を生じさせて地盤の初期応力の解放が早まり、その後の掘進機による本掘削が迅速に行い易くなって最終的な掘削・管路構築の進捗度を向上させることができる。
本発明では、先行掘削の掘削長さは本掘削の掘削径の３〜５倍程度、本掘削の掘削長さは本掘削の掘削径の１．５〜２．５倍（先行掘削の半分の長さ）程度が実用的である。掘進機は排土管を中央部に配設し、先行掘削用のロッドを排土管内で進退できるようにする。以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明する。
図１〜４に示す実施例は、岩盤の掘削に本発明を適用した例である。図１は実施例の掘進機の説明図、図２は実施例のロッドの進退駆動装置の説明図、図３は実施例の排土管内におけるロッドの保持を示す説明図、図４は実施例の掘削推進工法の説明図である。
図中、１は掘進機、２はスキンプレート、２ａはジャッキ、３は掘削刃、４はモータ、５は排土管、６はロッド、７は掘削ビット、８はラック、８ａは支持フレーム、９は進退駆動装置、９ａはピニオンギヤ、１０はローラ、１１は支持体、１２はローラ、１３はスイベル、１４は油圧ジャッキ、１５は止水装置、Ｇは岩盤、Ｇａは掘削土砂、Ｓは削孔、Ｓａは小径削孔、Ｔは発進基地である。
本実施例の掘進機１は、図１〜３に示すように鋼製のスキンプレート２の前面にモータ４で回動する複数の掘削刃３が取り付けられ、掘削刃３で囲まれた中心部で掘削土砂Ｇａを取り込む排土管５をスキンプレート２の内部に長手方向に沿って取り付けている。
掘削刃３の掘削径より小径の掘削ビット７を先端に備えた長尺のロッド６を排土管５内を通じて配置し、ロッド６の後方にラック８を下部に備えた支持フレーム８ａを取り付け、図示しないモータで駆動するピニオンギヤ９ａを有した進退駆動装置９を支持フレーム８ａの下方に配置してラック８とピニオンギヤ９ａを歯合し、支持フレーム８ａの上部をローラ１０でガイドしている。
排土管５内ではロッド６を排土管５の中心部に支持する支持体１１をローラ１２で排土管５内を移動可能に配置し、ロッド６をスイベル１３で支持するとともに、支持体１１の両側に設けた油圧ジャッキ１４で排土管５の内面を圧接して支持位置を固定し、掘削時にロッド６を定位置に支持できるようにしている。
本実施例では、発進基地Ｔで図示しない発進架台上に掘進機１を配置してその後端に推進管を接続し、推進管を後方から押付装置で掘進方向へ押して、まず図４（ａ）に示すように鏡切りを行う。次に、図４（ｂ）に示すように進退駆動装置９を作動させてロッド６を回転させながら前進させ、ロッド６を通じて注水しながら先端の掘削ビット７で岩盤Ｇを小径に先行掘削し、掘削刃３の掘削径の４倍程度の距離まで削孔する。削孔時の掘削土砂Ｇａは清水とともに排土管５内を通じて取り込まれる。
次に、図４（ｃ）に示すようにロッド６を排土管５の末端より後方まで後退させ、発進基地Ｔの図示しない押付装置で推進管を後方から掘進方向に押して掘進機１の掘削刃３で岩盤Ｇを小径削孔Ｓａに沿って小径削孔Ｓａの１／２の距離まで本掘削する。このとき、小径削孔Ｓａの外周部分は亀裂が生じ、初期応力が解放されて破砕され易くなっており、本掘削が低負荷で且つ迅速に行われる。以後、図４（ｂ），（ｃ）の工程を繰り返して掘進しながら推進管を地中に埋入していく。
本実施例によれば、従来例による周速度の遅い部分の岩盤Ｇの位置を掘削ビット７で小径に先行掘削したから、小径削孔Ｓａの外周位置に亀裂を生じさせて岩盤Ｇの初期応力を早期に解放し、その後の掘削刃３による破砕が低負荷且つ迅速に行い易くなり、最終的な掘削・管路構築の進捗度を向上させることができた。
本発明の掘削推進工法及びそれに用いる掘進機は、主として岩盤等の硬質な地質の掘削に有用であるが、巨礫を含んだ地盤や地下に残置されたコンクリートガラなどの掘進時にも応用でき、その場合はより低負荷且つ短期に掘削が行える。
実施例の掘進機の説明図である。 実施例のロッドの進退駆動装置の説明図である。 実施例の排土管内におけるロッドの保持を示す説明図である。 実施例の掘削推進工法の説明図である。
符号の説明
１ 掘進機
２ スキンプレート
２ａ ジャッキ
３ 掘削刃
４ モータ
５ 排土管
６ ロッド
７ 掘削ビット
８ ラック
８ａ 支持フレーム
９ 進退駆動装置
９ａ ピニオンギヤ
１０ ローラ
１１ 支持体
１２ ローラ
１３ スイベル
１４ 油圧ジャッキ
１５ 止水装置
Ｇ 岩盤
Ｇａ 掘削土砂
Ｓ 削孔
Ｓａ 小径削孔
Ｔ 発進基地

Claims (1)

  1. 鋼製のスキンプレートの前面にモータで回動する複数の掘削刃を取り付け、又同掘削刃で囲まれた中心部に掘削土砂を取り込む排土管をスキンプレートの内部に長手方向に沿って取り付け、同掘進機の後端に推進管を接続し、推進管を後方から押して掘進機で地盤を掘削しながら掘削した削孔に推進管を埋入する掘削推進工法における掘進機であって、先端に小径の掘削ビットを取り付けた長尺のロッドを排土管の内部で掘削ビットが掘削刃より前方に大きく突出できるように進退可能に且つロッド先端が排土管の末端より後方まで後退できるように設け、同ロッドを回転させながら進退させる進退駆動装置を掘進機内部に設けたことを特徴とする掘進機。
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