JP4110550B2 - 矩形断面掘進機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、矩形管又は矩形エレメント等の掘削推進における先導体内部に取付けた掘削カッターの動作機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、市街地においては車輌等の交通に支障がなく、また、地下埋設物等に悪影響を与えることがない推進工法やシールド工法が多く採用されている。これらの推進工法やシールド工法に用いられるトンネルの断面は、周辺地盤の土圧がアーチ作用により小さくなり、強度的にも有効な円形断面形状の管渠やセグメントが多く用いられている。
【０００３】
しかし、最近円形断面よりも掘削断面を少なくできる矩形断面の計画が多くなり、矩形断面用のシールド掘進機が提案され、実用化されている。この矩形シールド掘進機の構成例として、矩形シールド掘進機の前部にその幅方向に回転軸を有し、矩形シールド前面の開口部と略同じ大きさのドラムカッタを設け、ドラムカッタの回転により切刃地山を掘削して、その後方に併設したスクリューコンベア等により掘削土を後方に搬出する機構の掘進機が開発されている。（特許文献１参照）
【特許文献１】
特開平１０−２９２７８２号公報
【０００４】
また、軌道や道路に対して交差する方向に矩形断面の通路や水路等を構築する大断面の矩形管渠工事において、路盤面防護工と本体構築工を同時に行う新工法、即ち、地中に挿入する矩形断面角型エレメントの軸直角方向に力の伝達可能な継手部を有する構成エレメントを用いることにより、路盤面下に非開削で箱型ラーメン形式の構造物を延長に制約されずに構築する方法が開発されている。（特許文献２参照）
【特許文献２】
特許第３３０８９３９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、矩形管や矩形エレメントを埋設する掘進方法として、特許文献１の矩形シールド掘進機は構造が複雑であり、また、特許文献２の方法においては、掘削カッターが円形カッターのため切残しが多く推進力が大きくなるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は矩形管又は角型エレメント等を埋設推進するにあたり、掘進機の構造が簡単安価であり、切残し面を少なくでき推進力を大きくしなくてもよい矩形断面掘進機を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決しようとする手段】
上記課題を解決する手段として本発明は、矩形先導体を用い該先導体内部の先端スクリュー軸を、その後端の自在継手部を中心に矩形の長径面に沿って首振り動作させることにより、小判型断面の掘削を行う矩形断面掘進機において、この首振り動作を矩形先導体内部に取付けた先端スクリュー軸支持体をレールとして、軸受けも兼ねた先端スクリュー軸被支持体をこのレールに沿って左右移動させ行わせることを特徴とする矩形管又は角型エレメント等を埋設する掘進機にある。
【０００８】
こうしたことにより、矩形管又は角型エレメント等に対し小判型断面の掘削が行え、従来の円形掘削断面方法に比べ切残し面積の少ない掘削を行うことができ、大きな推進力を必要とせず推進埋設することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施の形態を参照して説明する。図１は本発明を実施するに用いる矩形先導体及び矩形管埋設の一実施形態の概略を示すもので、（１−１）は平面図、（１−２）は側面図、（１−３）は正面図である。
【００１０】
矩形先導体１はその外形が矩形であり、後端に埋設すべき矩形管１３や矩形エレメント等を繋留する構造になっており、この矩形先導体１の内部には先端スクリュー軸支持体６が取付けられ、その先端スクリュー軸支持体６をレールとし、回転軸受けも兼ねた先端スクリュー軸被支持体７を油圧ピストン８にてこのレールに沿って左右移動する、即ち掘削ヘッド５を矩形の長径面に沿って首振り動作する構造になっている。
【００１１】
尚、先端スクリュー軸３は自在継手４にてそれに繋がるスクリュー軸３’と接続されており、この自在継手４’にて水平軸の回転を上向きに傾斜している先端スクリュー軸３に回転を伝えると共に自在継手４を中心に先端スクリュー軸３の左右首振り動作も可能とさせている。そして、このことにより下記に述べる既存のアタッチメント１４の使用を可能としている。
【００１２】
その他、矩形先導体１の構成は、従来の円形先導体の場合とほぼ同様であり、方向修正用スタビライザー１０、また埋設方向の正確さを保つターゲット（図示せず）が搭載される。このターゲット測定空間を確保する必要があり、埋設管の中心軸に対しアタッチメント１４（ケーシング、スクリュー、他）の中心軸が下側（底部側に這わせた状態）にずらされており、埋設矩形管１３とアッタチメント１４の中心軸が偏心した状態で推進する様式で、従来の推進機９及びアッタチメント１４が使用できる構成になっている。
【００１３】
また、掘削された土砂がスクリューに取込まれ、スクリュー翼によりケーシング内を通じて発進坑側に搬送され、発進坑から地上へ搬出される方式であり、矩形先導体１内の先端ケーシング２は先端が矩形で、後端が従来の円形のアタッチメント１４に接続できる変形ラッパ型形状になっている。
【００１４】
次に上記実施の形態の作用について説明する。まず、矩形先導体１上部に取付けられた先端スクリュー軸支持体６をレールとして、油圧ピストン８にて先端スクリュー軸被支持体７を左右移動させると共に、推進機９の駆動装置１２を駆動しスクリュー軸３，３’を回転させ、その先端にある掘削ヘッド５を回転させ、矩形先導体１の長径面に沿っての首振り掘削を開始し、推進板１１にて矩形先導体１を到達坑側へ押進することにより矩形先導体１の埋入を行っていく。
【００１５】
この時、掘削土砂はスクリューにて立坑内に搬出されるが、矩形面に対し小判型掘削面になるため切残し部分は変形ラッパ形状の先端ケーシング２の押進力にて取り込み矩形先導体１が埋入されていく。
【００１６】
こうして、該矩形先導体１が所定の長さ地中に埋入された時点で掘削を一時停止し、矩形先導体１の後端に埋設する矩形管１３とアタッチメント１４等を継足し、掘削を再開する。次に矩形管１３または矩形エレメントが所定の長さ地中に埋入された時点で掘削を一時停止し、その後端に矩形管１３とアタッチメント１４等を継足し掘削を再開する。この操作を繰り返し、矩形管１３の埋入を完了する。尚、角型エレメント（図示せず）等の埋設の場合も上記と同様の方法でよい。
【００１７】
この間、ターゲット（図示せず）を測量しながらスタビライザー１０を操作し、方向修正を図りながら所望の埋入を行う。尚、本発明において、先端スクリュー軸支持体６は矩形先導体１の左右上下どの部分に取付けてもよいが、掘削土砂による駆動不良等を起こさぬためにも土砂の被らぬ矩形先導体１上部が最もよいと考えられる。
【００１８】
このようにすることにより、矩形先導体１の矩形面の長径に内接した部分が掘削されるので、従来の矩形の小径に対応する円形掘削に比べ、掘削面積が大きいので、大きな推進力（押進力）を必要としない。また、片側が質の異なる地盤であっても掘削面積が大きいので直進性に優れる。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、次に揚げる効果が得られる。
▲１▼掘削断面が小判型になり従来よりも矩形断面に近い断面を掘削するため、小さな推進力でよい。また地盤変化の大きい地盤では直進性がよくなる。
▲２▼カッターで掘削した土砂を連続的にスクリューで立坑まで搬送するので効率がよい。更に埋設した矩形管や角型エレメント内に土砂が飛散しない。
▲３▼既存の推進機及びアタッチメントが使える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の矩形先導体及び矩形管埋設の概略図。
（１−１）側面概略図
（１−２）平面概略図
（１−３）正面概略図。
【符号の説明】
１ 矩形先導体
２ 先端ケーシング
３，３’スクリュー軸
４，４’自在継手
５ 掘削ヘッド
６ 先端スクリュー支持体
７ 先端スクリュー被支持体
８ 油圧ピストン
９ 推進機
１０ スタビライザー
１１ 推進板
１２ 駆動装置
１３ 矩形管
１４ アタッチメント（ケーシング、スクリュー、他）
１５ 継足しスクリュー

Claims (1)

1. 矩形管又は角型エレメント等の埋設に関し、矩形先導体を用い、前方に掘削ヘッドを有する先端スクリュー軸を、その後端の自在継手部を中心に矩形の長径面に沿って首振り動作させることにより、小判型断面の掘削を行う矩形断面掘進機において、前記首振り動作を、前記矩形先導体内部に取付けた先端スクリュー軸支持体をレールとし、軸受けも兼ねた先端スクリュー軸被支持体をこのレールに沿って左右移動させ行うことを特徴とする矩形断面掘進機。

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