JP4266851B2 - 推進掘削装置 - Google Patents

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Description

この発明は、掘削機により地中を掘削し、その掘削機の後端に推進管を接続して地中に押し込み推進させて推進管路を構築する推進掘削装置に関するものである。
従来において、推進掘削装置によって推進管路を構築し、発進立坑から到達地点の到達立坑に達した後、この立坑から推進掘削機類を回収する方法が一般的である。ところが、近年、建造物や道路などの影響により到達地点に大きな到達立坑を設けることが困難な場合が多く、このため、推進管を既設マンホール(既設人孔または既設管)に直接推進工法で到達させた後、上記既設マンホールから外殻管を含めて推進機諸機器類を分解回収する方法が採用されるようになってきた。しかし、この既設マンホールは出入り孔(又は開口)が小さい場合が多いことから、その出入り孔から上記機器類を取り出すために種々の工夫をこらした技術が提案されている。
例えば、図9〜10に示すように、掘削機部材を分解して取り除く他に、鋼製外筒を組立・分解撤去して回収する推進掘削装置が提案されている。このものは、掘削機30の板状外殻部材31を使用して組立てるものである。すなわち、長手方向、円周方向に分割された複数の板状外殻部材31を、そのフランジ36にボルト32をねじこんで組み立てる。このように組み立てた板状外殻部材31の受け口34に、推進管33の挿し口35を環状フランジ37に当るまで嵌装して接続した後、掘削機30で地山を掘削しながら推進管33の最後端を図示しない推進立坑内に設置したジャッキで押圧して、推進管33を前進させながら後続の推進管を継ぎ足していくのである。推進後、組み立てた板状外殻部材31を分解する場合も一個一個ボルト32を外して回収するものである(例えば、特許文献1参照)。
また、コンクリートを厚肉に内張りした補強鋼製スキンプレート型の掘削装置も提案されている。このものは、掘削機の鋼製筒状スキンプレートの内側に、予め筒状の肉厚のコンクリートを内張りし、しかも、同内張りコンクリートの内径を後方の推進管と略同一としたものを用いる。これによって、鋼製筒状スキンプレートを回収することなく地山に残すので、その回収手間が省けるとともに、施工後の内張りコンクリートの仕上げ工程を省略することができる利点がある(例えば、特許文献2参照)。
特開2002−322896号公報 特開2000−87685号公報
上記組立・分解方式の場合、特に板状外殻部材31の組立、分解に多数のボルト32を用いなければならないため、その作業が面倒であり、かつ多大の時間を要する。
また、上記補強鋼製スキンプレート型掘削装置(方式)では、鋼製筒状スキンプレートの内径は内張りするコンクリート層によって推進管の内径と同一径とするため厚肉となり、その肉厚分だけ小径となって掘削機の掘削機材の設置スペースが狭くなるとともに、内部での作業性が低下する。例えば、口径(内径)2000mmのコンクリート管の場合、管厚は175mmであり、鋼製外筒の内径より直径で350mmのスペースが減じることになる。
この発明は、上記従来の問題点を解消し、上記鋼製外筒の組立・分解を省略して施工の容易化を図り、また、スキンプレート内の掘削機材設置スペースの狭小化をなくし、さらに、止水機能を損なうことなく、しかも推進管の鋼製外筒への押し込み挿入を容易にすることを課題とする。
上記の課題を解決するために、この発明の推進掘削装置は、先頭の推進管の外径を掘削機の鋼製外筒の内径より小さくし、上記鋼製外筒に推力受けフランジを取り外し自在に固定し、上記先頭の推進管先端部外周の挿し口と上記鋼製外筒後端部内周の受け口との間に、上記先頭推進管の外径より大径の接合用補助リングを着脱自在に装着し、上記先頭の推進管の挿し口と上記接合用補助リング及び上記接合用補助リングと上記鋼製外筒の受け口との間に、それぞれ止水部材を装着したことである。これによって、上記接合用補助リングを、上記止水部材を介して上記推進管の挿し口に外嵌装着する際、およびこの挿し口を上記鋼製外筒の受け口に上記止水部材を介して接続する際に、上記何れの止水部材もめくれを起こすことなく確実に介装される。
また、上記先頭の推進管の挿し口と上記接合用補助リング及び上記接合用補助リングと上記鋼製外筒の受け口との間に、それぞれ止水部材を装着したので、止水部材の圧着力が均一化されて、推進時における先頭の推進管と鋼製外筒との間から地下水などの推進管内への浸入を確実に防止できる。
また、推進後、上記接合用補助リングと上記接合用補助リング外周側の止水部材を取り外すことによって、上記推進管と上記鋼製外筒との間に余裕のある隙間ができる。このため、上記鋼製外筒の外圧に伴う変形があっても、上記推進管の上記鋼製外筒への押し込み挿入を容易かつ確実に行うことができる。
さらに、上記接合用補助リングと鋼製外筒の受け口との間の止水部材による摺動抵抗が全くないので、上記推進管を上記鋼製外筒内に小さい押し込み力で挿入することができる。
この発明は、以上のように、鋼製外筒内の掘削機材設置スペースを広く利用でき、また、上記鋼製外筒の組立・分解を省略して推進施工の容易化および短縮化を図ることができる。
この発明の実施の形態は、発進立坑1から鋼製外筒10の前端部に着脱自在に設けた掘削機3により地中を掘削し、上記鋼製外筒10(の後端部)に先頭の推進管6(の先端部)を内嵌接続するとともに、この推進管6の先端面を上記鋼製外筒10内の後端部に設けた推力受けフランジ13に当接させ、上記推進管6を元押しジャッキ4で推進し、順次、後続の推進管を接続して推進管路5を既設マンホール2まで構築するようにした推進掘削装置において、上記先頭の推進管6の外径を上記鋼製外筒10の内径より小さくし、上記推力受けフランジ13を上記鋼製外筒10に取り外し自在に固定し、上記先頭推進管6の挿し口6cと上記鋼製外筒10の受け口10aとの間に、上記先頭推進管6の外径より大径の接合用補助リング16を着脱自在に装着し、上記先頭の推進管6の挿し口6cと上記接合用補助リング16及び上記接合用補助リング16と上記鋼製外筒10の受け口10aとの間にそれぞれ止水部材15、17を装着した構成からなるのである。
すなわち、上記先頭寄りの推進管6の外径を上記鋼製外筒10の内径より小さくして、先頭の推進管6を、鋼製外筒10内に押し込み挿入できるようにする。
また、上記推力受けフランジ13を、鋼製外筒10に取り外し自在に固定して、推進時の推力を鋼製外筒10に伝達し、推進後、取り外すことにより、先頭の推進管6を鋼製外筒10内に押し込み挿入することができる。
また、上記先頭の推進管6の挿し口6cと上記鋼製外筒10の受け口10aとの間に、余裕のある隙間を形成し、この隙間に上記先頭推進管6の外径より大径の接合用補助リング16を着脱自在に装着する。
また、上記先頭の推進管6の挿し口6cと上記接合用補助リング16及び上記接合用補助リング16と上記鋼製外筒10との間に、それぞれ止水部材15、17を装着することにより、推進時における止水を行う。
また、鋼製外筒10の内径が有効内径となるので、推進時におけるスペースが広く使えて、掘削機の機材の設置が容易であり、また、その付近での作業性も増す。
以下、この発明の実施例を添付の図面に基づいて説明する。
図1〜2において、発進立坑1から既設構造体、たとえば、既設マンホール2に向けて、掘削機3および元押しジャッキ4からなる推進掘削装置により、推進管路5を構築する。
既設マンホール2は、その側壁2aに推進管の接続口2b、上部に出入孔(開口)2cを設け、この出入孔2cに蓋板2dが設置される。
推進管路5は、発進立坑1の発進口1aに掘削機3を配設し、この掘削機3により地中(地山)を掘削しながら前進させ、掘削機3の後端部に先頭の推進管6の前端部を嵌合接続し、この推進管6を元押しジャッキ4により当て板7を介して前進させながら推進し、上記掘削機3による掘削とともに、上記推進管6と同形状の推進管8を継ぎ足し、さらに通常の推進管9を接続して、推進し、既設マンホール2に到達させて形成されるのである。
掘削機3により掘削された土砂は、図示省略したが、公知の排出手段により、上記推進管内から発進立坑1を経て排出される。
掘削機3は、鋼製外筒10の先端部に着脱自在に掘削刃11を配設し、この掘削刃11を上記鋼製外筒10に固定した掘削駆動機12により回転する公知のものである。
鋼製外筒10の後端部側内面に推力受けフランジ13を着脱自在に固定し、この推力受けフランジ13から後端部を受け口10aとする。
上記推力受けフランジ13は、一端側に取付部13aを設けた断面L形であり、取付部13aに貫通口13bを形成する。
上記推力受けフランジ13は、推力の負担を全周で受けるためにはリング体が好ましいが、複数個の分割したフランジ片を用い、これを等間隔に取付けるようにしてもよい。
上記推力受けフランジ13の鋼製外筒10への固定手段14は、例えば、鋼製外筒10の内面に向けて設けためねじ10bに上記貫通口13bを通して取付ボルト14をねじ込んだものである。
上記固定手段14の取付ボルトの代わりに上記フランジ13又はフランジ片を鋼製外筒10に直接、溶接により固定するようにしてもよい。この場合の取り外しは溶断による。
先頭の推進管6は、鉄筋コンクリート管体6aの外周に金属製の補強外筒6bを一体化した合成管であり、その一端側に挿し口6c、他端側に補強外筒6bを延長して受け口6dを形成する。
この先頭推進管6の外径は、上記鋼製外筒10の内径より小径にする。6eは補強端板、6fは補強フランジ、6gは周溝、6hは埋込みソケット、6jはモルタル注入口、6kは止水プラグ、15は周溝6gに装着した止水ゴムである。次の推進管8の外径も上記先頭の推進管6と同径にする。ただし、推進管8の後端部の外径は、後続する推進管9の外径と同径にする。
先頭推進管6、および推進管8を合成管とするのは、後続する推進管8の内径とは同一であるが、外径は小さいため、これら推進管6、8の肉厚減少に伴う強度不足を補うためである。
16は先頭推進管6の挿し口6cに、止水ゴム15を介して外嵌装着した接合用補助リングで、このリングの一側にフランジ部16aを形成し、このフランジ部16aに、上記推進管6の軸心方向と平行するめねじ16cを複数個貫通して形成するとともに、上記補助リング16の外周面に設けた周溝16bに止水ゴム17を装着する。この補助リング16は鋼製のものが望ましいが、剛性のあるものであれば鋼製に限定されない。
接合用補助リング16の外径は、上記先頭推進管6の外径より大径とし、かつ、鋼製外筒10の内径より小径とする。
接合用補助リング16を外嵌装着した先頭の推進管6の挿し口6cを、鋼製外筒10の受け口10a内に止水ゴム17を介して嵌合接続する。ここで、鋼製外筒10と推進管6との間に接合用補助リング16を装着するのは、推進管6の挿し口6cと接合用補助リング16の間、および接合用補助リング16と鋼製外筒10の受け口10aとの間に所定の隙間を設定するためである。これらの隙間は、通常の推進管継手において、受け口と挿し口の間に設定される9mm程度であり、この隙間に止水ゴムを介装する。
これらの隙間は、主として推進管の製作誤差を考慮して決められ、挿し口に止水ゴムを装着した推進管6を他の推進管の受け口へ装着する際のめくれ防止、受け口への止水ゴムの均一な圧着による確実な止水機能を発揮するためである。
発進立坑1内で、鋼製外筒10の受け口10aに先頭の推進管6の挿し口6cを接合する場合、これらは外圧による外径変形の変形がほとんどないことから、上記の隙間程度でも容易に接合できる。
しかし、推進後、鋼製外筒10内に推進管6、8を押し込む際、鋼製外筒10から掘削刃11や推力受けリング13および接合用補助リング16の取り外し、および土圧により鋼製外筒10の円形度が保たれず変形する場合がある。その変形度が大きいと、その後に推進管6、8を鋼製外筒10内に押し込むことが困難になることがある。
そこで、上記鋼製外筒10の変形を見込んで、上記隙間を、例えば20mm以上に大きく設定する。このように隙間を大きくすると、止水ゴムの肉厚が厚くなり、その断面積の大きいものを用いなければならない。このことは、逆に、止水ゴムの挿し口への装着が大変であるばかりか、断面積が大きいので、受け口への接合時にめくれが起こり、また、止水ゴムが厚肉化によって、鋼製外筒10への圧着が推進管6の自重によって、下部では強く、上部では、緩めとなって圧着が不均等になり、止水機能が低下する恐れがある。
したがって、推進管6の挿し口6cと鋼製外筒10の受け口10aの間の比較的大きな隙間に接合用補助リング16を介在させ、かつ内外2つの止水ゴム15、17を使用し、1個の止水ゴムの厚肉化を抑えたのである。18はクッション材である。
推進管8は、先頭の推進管6とほとんど同一形状であり、コンクリート管体8a、補強外筒8b、挿し口8c、受け口8d、補強端板8e、補強フランジ8f、さらに上記推進管6の周溝6gと同様に周溝を有し、この周溝に止水ゴム19を装着する。異なるところは、挿し口8cの外径が先頭推進管6のそれより若干大きく、かつ、受け口8dの外径を上記推進管9の外径と同径にしただけである。このように2本の推進管6、8を用いたのは、鋼製外筒10の筒長が推進管6の規定寸法より長い場合が多いことによる。ただ、上記筒長が3m程度であれば、規定寸法の推進管を上記寸法に合う長さのものを製造することができ、この場合1本で済ませることができる。
推進管9は、コンクリート管体9aの一端側に補強リング9bを一体に設けて挿し口9cを形成し、他端側にカラー9eを突出して受け口9dを形成したものである。9fは補強端板、9gは補強フランジ、9hは周溝、20は周溝9hに装着した止水ゴムである。
推進管8と推進管9の接続は、前方側の推進管8の受け口8d内に、推進管9の挿し口9cを、周溝9hに装着した止水ゴム20およびクッション材18を介して嵌合することによる。
また、推進管9同士も、図示省略したが、前方側の推進管9の受け口9d内に後方側の推進管の挿し口を、止水ゴムおよびクッション材を介して嵌合接続する。
上記推進管路5の敷設と共に掘削機3が既設マンホール2の接続口2bに到達すると、一応の推進工事が終了する(図1参照)。その後、既設マンホール2内から鋼製外筒10内に装備した掘削刃11や掘削駆動機12などの諸機器類を撤去する。
さらに、推力受けフランジ13を、取付ボルト14を外して、鋼製外筒10との固定を解き、鋼製外筒10内を経て既設マンホール2内に抜き出す(図3参照)。さらに、接合用補助リング16の円周方向に複数個のめねじ16cを貫通して穿設し、その各めねじ16cに抜出ボルト21をねじ込んで、その端面、すなわち挿し口6cの補強端板6eに当て、さらにねじ込むと、接合用補助リング16は、止水ゴム17とともに挿し口6c上をスライドして外れる(図4、5参照)。その後、接合用補助リング16は、止水ゴム15との摺動抵抗がなくなるから、鋼製外筒10内をスライドさせて比較的容易に既設マンホール2内に取り出すことができる。
上記接合用補助リング16の除去後、元押しジャッキ4により、推進管9を押し、図示の場合、推進管6、8を鋼製外筒10内に押し込む。これによって、先頭推進管6の前端部(挿し口6c端面)が鋼製外筒10の先端に達すると、元押しジャッキ4による押し込みが終了する(図6参照)。上記推進管6、8の押込みは、鋼製外筒10との間に余裕のある隙間が生じるので容易である。しかも、推進管6、8の押込み時に、この推進管6、8と鋼製外筒10との接触抵抗が、鋼製外筒10と土圧との摩擦抵抗より小さいので、鋼製外筒10が推進管6、8とともに既設マンホール2側に移動することがない。
上記推進・押込み終了後、元押しジャッキ4および当板7を取り外し、次いで、埋込みソケット6hから止水プラグ6kを外し、モルタル注入口6jから裏込め材であるモルタルを注入し、地山の掘削孔と推進管6、8、9との隙間に充填し、充填が終わると、止水プラグ6kによる閉蓋により、推進管路5の敷設が完了する。なお、推進管9は、図示の例では2本であるが、立坑1と既設マンホール2との距離により、多数に埋設される。
図7は接合用補助リング16の他の例であり、接合用補助リング16をその円周方向に予め複数に分割(図示では3分割)したリング片16dとし、リング片16dの側部に形成したフランジ部16eの側面に、合わせ面を跨いで凹部16fを形成し、この凹部に継ぎ板16gを嵌め、継ぎボルト16hをねじ込んで連結一体にしたものでもよい。16jは合わせ面に介装したシール材である。この分割構造にすれば、推進後における上記接合用補助リング16の抜き出しが、継ぎ板16gを外し、リング片16d毎に行うことができて比較的容易である。なお、めねじ16cは後述の実施例の場合は省略される。
図8は抜出手段に代わる他の実施例を示す。鉄筋コンクリート管体6aの挿し口6cの補強端板6eの背部に前後壁板22aと両側壁板22bとからなる矩形枠を埋設して収容室22を形成する。この収容室22を先頭のコンクリート管体6aの円周方向に複数個形成する。各収容室22の前壁板22aに上記コンクリート管体6aの軸心方向に向く貫通口22cを設けるとともに、補強端板6eに上記貫通口22cと同心にめねじ22dを設け、このめねじ22dに収容室22から貫通口22cを経て押出手段23、例えばボルトをねじ込む。上記実施例で述べたように、推進の後、接合用補助リング16を推進管6から抜き出すには、上記ボルト23を回すと、このボルト23の先端が接合用補助リング16のフランジ部16aの端面に当り、接合用補助リング16が推進管6の挿し口6cから押し出されて、推進管6から外れる。さらに適宜の治具を用いるなどして鋼製外筒10内を経て既設マンホール2へ回収される。なお、ボルト23に代えて油圧ジャッキを採用し得る。上記接合用補助リング16の抜出し後は、ボルト23を取り出し、収容室22内にモルタルを充填してコンクリート管体6aの内面と同一面となるように仕上げる。
本発明の実施状況を示す縦断面図 図1の部分拡大図であり、(a)は鋼製外筒10と推進管6の接合部の部分拡大縦断面図、(b)は推進管8と推進管9との接合部の部分拡大縦断面図 本発明の推進終了後における掘削機、推力受けフランジを取り外した状態を示す縦断面図 本発明に係る接合用補助リングの取り外し状態を示す部分縦断面図 本発明に係る接合用補助リングの取り外した状態を示す部分縦断面図 推進管を鋼製外筒内に押し込んだ状態を示す縦断面図 本発明に係る接合用補助リングの他の実施形態を示し、(a)は側面図、(b)は図7(a)の部分拡大図、(c)は図7(b)のA−A線矢視図 本発明に係る抜出手段の他の実施例を示し、(a)は部分縦断面図、(b)は図8(a)のB−B線矢視図 従来例の外殻管に示し、(a)は縦断面図、(b)は概略説明図 従来例の推進管とマンホールとの接続状態を示す概略説明図
符号の説明
1 発進立坑
1a 発進口
2 既設マンホール
2a 側壁
2b 接続口
2c 出入孔
2d 蓋板
3 掘削機
4 元押しジャッキ
5 推進管路
6 推進管
6a コンクリート管体
6b 補強外筒
6c 挿し口
6d 受け口
6e 補強端板
6f 補強フランジ
6g 周溝
6h 埋込みソケット
6j モルタル注入口
6k 止水プラグ
7 当板
8 推進管
8a コンクリート管体
8b 補強外筒
8c 挿し口
8d 受け口
8e 補強端板
8f 補強フランジ
9 推進管
9a コンクリート管体
9b 補強リング
9c 挿し口
9d 受け口
9e カラー
9f 補強端板
9g 補強フランジ
9h 周溝
10 鋼製外筒
10a 受け口
10b めねじ
11 掘削刃
12 掘削駆動機
13 推力受けフランジ
13a 取付部
13b 貫通孔
14 固定手段(取付ボルト)
15 止水ゴム
16 接合用補助リング
16aフランジ部
16b 周溝
16c めねじ
16d リング片
16e フランジ部
16f 凹部
16g 継ぎ板
16h 継ぎボルト
16j シール材
17 止水ゴム
18 クッション材
19、20 止水ゴム
21 抜出手段(抜出ボルト)
22 収容室
22a 壁板
22b 側壁板
22c 貫通口
22d めねじ
23 押出手段(押出ボルト)

Claims (4)

  1. 発進立坑(1)から鋼製外筒(10)内の前端部に着脱自在に設けた掘削機(3)により地中を掘削し、上記鋼製外筒(10)に先頭の推進管(6)を内嵌接続するとともに、この推進管(6)の先端面を上記鋼製外筒(10)内の後端部に設けた推力受けフランジ(13)に当接させ、上記推進管(6)を元押しジャッキ(4)で推進し、順次、後続の推進管を接続して推進管路(5)を既設マンホール(2)まで構築するようにした推進掘削装置において、
    上記先頭の推進管(6)の外径を上記鋼製外筒(10)の内径より小さくし、上記推力受けフランジ(13)を上記鋼製外筒(10)に取り外し自在に固定し、上記先頭推進管(6)の挿し口(6c)と上記鋼製外筒(10)の受け口(10a)との間に、上記先頭推進管(6)の外径より大径の接合用補助リング(16)を着脱自在に装着し、上記先頭の推進管(6)の挿し口(6c)と上記接合用補助リング(16)及び上記接合用補助リング(16)と上記鋼製外筒(10)の受け口(10a)との間に、それぞれ止水部材(15、17)を装着したことを特徴とする推進掘削装置。
  2. 上記接合用補助リング(16)のフランジ部(16a)の円周方向に、上記推進管(6)の軸心方向と平行するめねじ(16c)を複数個貫通して穿設し、このめねじ(16c)に上記フランジ部(16a)の外方から抜出ボルト(21)をねじ込み、その先端を上記推進管(6)の挿し口(6c)端面に当接させて、上記接合用補助リング(16)を上記推進管(6)から抜き出し可能としたことを特徴とする請求項1記載の推進掘削装置。
  3. 上記推進管(6)の挿し口(6c)の補強端板(6e)背部に収容室(22)をその推進管(6)の円周方向に複個形成し、この収容室(22)の前壁板(22a)に上記推進管(6)の軸心方向と平行する貫通口(22c)を設けるとともに、上記補強端板(6e)に上記貫通口(22c)と同心状にめねじ(22d)を設け、このめねじ(22d)に収容室(22)から貫通口(22c)を経て押出ボルト(23)をねじ込み、その先端を接合用補助リング(16)のフランジ部(16a)の端面に当接させて、上記接合用補助リング(16)を上記推進管(6)から押し出し可能としたことを特徴とする請求項1記載の推進掘削装置。
  4. 上記接合用補助リング(16)をその円周方向に複数個に分割したリング片(16d)とし、このリング片(16d)を継ぎ板(16g)により連結一体としたことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の推進掘削装置。
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