JP4718990B2 - トンネル切羽近傍部の土留方法 - Google Patents

Description

本発明は、トンネル掘削機によって地中にトンネルを掘削したのち、該トンネル内を通じて掘削機本体をカッタヘッドと共に回収、撤去するトンネル築造方法において、カッタヘッドによって掘削された切羽手前のトンネル掘削壁の土留方法に関するものである。

発進立坑側からトンネル掘削機によって地中にトンネルを掘削しながら該掘削壁面にトンネル覆工体を施工していくトンネル工事においては、該トンネル掘削機が到達立坑に達すると、この到達立坑内から地上に回収して再利用することが行われているが、到達側に既存の人孔が設けられていたり、周辺に建物等が存在していて到達立坑が設けられない場合や２基のトンネル掘削機を地中でドッキングさせる場合のように到達立坑を設けない場合、或いは、到達立坑が未完成の場合や既設の長い管路にトンネル掘削機を直交させるように到達させた場合等には、トンネル掘削機を発進立坑側に向かって後退させて回収しなければならない。

このような回収型のトンネル掘削機としては、例えば、特許文献１に記載されているように、外径がトンネル径と同径の外胴と、この外胴内に後方に向かって引き出し可能に配設された掘削機本体とからなるトンネル掘削機が知られており、該掘削機本体は上記外胴の内面に着脱自在に係止した円筒形状の内胴と、該内胴の前部に一体に設けている隔壁に回転自在に支持されたカッタヘッドと、このカッタヘッドの駆動手段と、カッタヘッドによって掘削された掘削土砂の排出手段とを備えていると共に上記カッタヘッドを縮径可能に形成している。

そして、このトンネル掘削機によって所定長さまでトンネルを掘削すると、上記掘削土砂排出手段をトンネル覆工体内を通じて回収、撤去すると共に、カッタヘッドをトンネル覆工体の内径以下にまで縮径させ、且つ、外胴に対する内胴の係止を解いたのち、該外胴を掘削壁面に残した状態で掘削機本体をトンネル覆工体内を通じて後方に回収、撤去している。

このように構成したトンネル掘削機において、上記縮径可能なカッタヘッドの構造としては、複数個のカッタビットを前方に向かって突設している数本のスポーク体を、駆動モータによって回転駆動される回転中心軸の先端部から外径方向に放射状に設けてこれらのスポーク体によってトンネル覆工体の内径よりも小径のトンネル中央部分を掘削する中央カッタヘッド部を形成すると共に、各スポーク体の突出端面に、前方に向かって複数個のカッタビットを突設しているスポーク片を着脱自在に取付けて、これらのスポーク片によってトンネル覆工体の外径に等しいトンネル径を掘削するように構成している。

一方、上記トンネル掘削機のカッタ板はスポークタイプであるから、自立性に優れた硬質の地盤の掘削に適していても、崩壊しやすい軟弱地盤や地下水の発生しやすい地盤の掘削には不適である。このような崩壊性の地盤を掘削するには、所謂、面板タイプのカッタ板が使用され、このカッタ板を回収型のトンネル掘削機に適用するには、外径がトンネル覆工体の内径よりも小径の中央カッタ板部と、この中央カッタ板部の外周面に、例えば、特許文献２に記載されているように円環形状の外周カッタ板部を着脱自在に連結し、この外周カッタ板部によってトンネル覆工体の外径に等しいトンネル径を掘削するように構成している。
特許第３４３９７４５号公報 特許第２０３８８０９号公報

上記特許文献１に記載の回収型トンネル掘削機におけるカッタヘッドによれば、掘削機本体の回収時にスポーク体からスポーク片を取り外してカッタヘッドの外径をトンネル覆工体の内径よりも小径にしたのち、トンネル掘削機の外胴をトンネル掘削壁面に残置した状態で、掘削機本体を縮径したカッタヘッドと共に該外胴内からトンネル覆工体内を通じて発進立坑側に回収、撤去すると、トンネル掘削壁面に残置させている上記外胴から前方側の切羽近傍部のトンネル掘削壁面がトンネル内に露出した状態となっているため、その掘削壁面部の地盤がトンネル内に崩落したり、地下水が侵入する虞れがある。

一方、面板タイプのカッタ板によれば、外周カッタ板部は円環形状に形成されているので、トンネル掘削後においてトンネル掘削壁面に残置させておくと、その外周面で切羽近傍部の掘削壁面を覆工して土留機能を発揮させることができるが、そうすると、この外周カッタ板部の再使用ができなくなって極めて不経済であるばかりでなく、その内周部分がトンネル内に大きく突出した状態となるので、この部分の切除作業等を必要とするといった問題点がある。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、トンネル掘削後に縮径したカッタヘッドと一体的に掘削機本体を発進立坑側に回収、撤去する際に、切羽の手前の掘削壁面に対する土留が簡単かつ確実に行うことができるトンネル切羽近傍部の土留方法を提供するにある。

上記目的を達成するために本発明のトンネル切羽近傍部の土留方法は、請求項１に記載したように、外径がトンネル掘削機の外胴の外径に等しいリング状外周枠とこのリング状外周枠の内周側に取り付けられた縮径可能なカッタヘッド本体を備えたトンネル掘削機によって所定長のトンネルを掘削したのち、上記リング状外周枠の内周面に対するカッタヘッド本体の外周部の連結を解いて該カッタヘッド本体を縮径させ、このカッタヘッド本体をトンネル掘削機のカッタヘッド駆動部を備えた掘削機本体と一体にトンネル覆工体内を通じて回収する一方、切羽手前のトンネル掘削壁面にトンネル掘削機の外胴と共に上記リング状外周枠を覆工材として残置させ、さらに、トンネル掘削機の外胴を前進させてその前端面を上記リング状外周枠の後端面に接合させることにより、該リング状外周枠と外胴間に露出していたトンネル掘削壁面を覆工することを特徴とする

請求項２に係る発明は、リング状外周枠に向かって外胴を前進させる一つの手段であって、掘削機本体と外胴との連結を解いたのち、トンネル覆工体に反力をとって外胴に連結している推進ジャッキを伸長させることにより外胴を前進させてリング状外周枠に接合させることを特徴とする。

一方、請求項３に係る発明は、リング状外周枠に向かって外胴を前進させる別な手段であって、掘削機本体と外胴との連結を解いたのち、発進立坑内に配設している複数本の推進ジャッキからなる推進手段によって管体列からなるトンネル覆工体を推進させることにより後端部がこのトンネル覆工体の前端部に外嵌状態で接続している外胴を前進させてリング状外周枠に接合させることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、上記リング状外周枠を有する面板タイプのカッタヘッドの構造であって、カッタヘッド本体は、外径がトンネル覆工体の内径よりも小径の中央カッタ板部と、この中央カッタ板部の外周面に取り外し可能に被嵌させ且つ互いに着脱自在に結合している複数のカッターピースからなる円環形状の外周カッタ板部とからなり、この外周カッタ板部の外周面にリング状外周枠を取り外し可能に被嵌させた構造を有している。

請求項５に係る発明は、上記リング状外周枠を有するスポークタイプのカッタヘッドの構造であって、カッタヘッド本体は、回転中心軸の先端部から径方向に放射状に突設し、且つ、前面に複数個のカッタビットを装着してなる複数本の縮径可能なスポーク体からなり、このスポーク体の外端面に上記リング状外周枠の内周面を取り外し可能に連結させた構造を有している。

本発明の請求項１に係る発明によれば、トンネル掘削後に、掘削機本体と共にカッタヘッド本体を回収する際に、該カッタヘッド本体の外周に取り付けているリング状外周枠をトンネル掘削機の外胴と共にトンネル掘削壁面に残置させておくものであるから、このリング状外周枠によって外胴から前方における切羽近傍部のトンネル掘削壁面を覆工させて該トンネル掘削壁面部分からの地盤の崩落等を防止する土留機能を発揮させることができるものであり、また、このリング状外周枠からの連結を解いた上記カッタヘッド本体を縮径させて掘削機本体と共に回収、撤去するので、該カッタヘッド本体の回収作業が円滑に行えると共にこのカッタヘッド本体を次のトンネルの掘削に再使用することができる。

さらに、本発明によれば、トンネル掘削壁面に残置させたトンネル掘削機の外胴を前進させてその前端面を上記リング状外周枠の後端面に接合させるので、リング状外周枠の後端面とトンネル掘削機の外胴の前端面との間の隙間に露出しているトンネル掘削壁面部分を外胴の前端部外周面によって確実に覆工することができて、該掘削壁面部分からの地盤の崩落や地下水の浸入を防止することができる。

請求項２に係る発明によれば、上記外胴の前進を、掘削機本体と外胴との連結を解いたのち、トンネル覆工体に反力をとってこの外胴に連結している推進ジャッキを伸長させることにより行うものであるから、外胴の後端部はトンネル覆工体の前端部外周面に外嵌させた状態で接続させていると共にその外嵌長さはリング状外周枠の後端と該外胴の前端面間の間隔よりも充分大きいので、外胴をリング状外周枠に接合させても外胴の後端部をトンネル覆工体の前端部外周面に外嵌させた状態を保持しておくことができ、外胴による土留機能及び止水機能を確実に発揮させることができる。

一方、請求項３に係る発明によれば、上記外胴の前進を、掘削機本体と外胴との連結を解いたのち、発進立坑内に配設している複数本の推進ジャッキからなる推進手段によって管体列からなるトンネル覆工体を推進させることにより行うので、上記同様に、該外胴の後端部をトンネル覆工体の前端部外周面に外嵌させた状態を保持させておくことができ、土留機能及び止水機能を確実に発揮させることができる。

また、請求項４に係る発明によれば、トンネル掘削機の上記カッタヘッド本体は崩壊しやすい軟弱地盤や地下水の発生しやすい地盤の掘削に適した面板タイプのカッタ板であって、外径がトンネル覆工体の内径よりも小径の中央カッタ板部と、この中央カッタ板部の外周面に取り外し可能に被嵌させ且つ互いに着脱自在に結合している複数のカッターピースからなる円環形状の外周カッタ板部とからなり、この外周カッタ板部の外周面にリング状外周枠を取り外し可能に被嵌させているので、外周カッタ板部の内周面に対する中央カッタ板部の外周面の連結を解くことによって、該外周カッタ板部をリング状外周枠の内周面に結合、支持させた状態にして、該中央カッタ板部のみを掘削機本体と一体に容易にトンネル覆工体内を通じて回収、撤去することができる。

しかるのち、この中央カッタ板部の除去跡である外周カッタ板部の内周面で囲まれた空間部を利用して前方に作業空間が殆ど存在しない場合においても、外周カッタ板部を構成している各カッタピースをリング状外周枠の内周面から順次取り外して解体することができ、この解体によって該外周カッタ板部の外径がトンネル覆工体の内径よりも大径に形成されているにもかかわらず、トンネル覆工体内を通じて円滑に回収、撤去することができて次のトンネル築造に再使用することができる一方、リング状外周枠のみを上述したように切羽手前のトンネル掘削壁面の覆工材として残置させておくことができる。

一方、請求項５に係る発明によれば、上記カッタヘッド本体は、回転中心軸の先端部から径方向に放射状に突設し、且つ、前面に複数個のカッタビットを装着してなる複数本の縮径可能なスポーク体からなり、このスポーク体の外端面をリング状外周枠の内周面に取り外し可能に連結しているので、自立性に優れた硬質の地盤の掘削に適したスポークタイプのカッタヘッドであって、そのリング状外周枠をトンネル掘削面に残置させておくことができるカッタヘッドを提供することができる。

本発明の具体的な実施の形態を図面について説明すると、図１は面板タイプのカッタヘッドを備えたトンネル掘削機の前半部分の縦断側面図、図２はそのカッタヘッドの正面図であって、このカッタヘッド本体１は外径が後述するトンネル覆工体Ｓの内径よりも小径に形成されている円板形状の中央カッタ板部２と、この中央カッタ板部２の外周面に内周面を嵌合させてボルト９により取り外し可能に結合している円環形状の外周カッタ板部３とからなり、このカッタヘッド本体１における上記外周カッタ板部３の外周面に円形のリング状外周枠４の内周面を嵌合させてボルト9'により取り外し可能に結合している。このリング状外周枠４の外径はトンネル掘削機の外胴11の外径に等しい径に形成されていると共に、内径はトンネル覆工体Ｓの内径よりも大径に形成されている。

上記カッタヘッド本体１における中央カッタ板部２はその中心部を掘削機本体10に装着している駆動モータ12によって回転駆動される回転中心軸13の前端部外周面に一体に固着していると共に、その前面板部に中心部からこの中央カッタ板部２の円形状の外周面に亘って複数の土砂取込み開口部５、５を放射状に設けてあり、これらの開口部５、５の開口縁部と上記回転中心軸13の先端面とに複数個のカッタビット６を前方に向かって突設している。

一方、上記外周カッタ板部３は、周方向に複数のカッタピース31〜36に分割されていて隣接するカッタピースの対向する直状側端面同士を接合してボルト9'により着脱自在に順次結合することにより円環形状に形成されてあり、さらに、各カッタピース31〜36における周方向に円弧状に湾曲した内周面を上記中央カッタ板部２の外周面における対向する部分にボルト９によってそれぞれ着脱自在に結合していると共に、周方向に円弧状に湾曲した外周面を上記リング状外周枠４の内周面における対向する部分にボルト9'によってそれぞれ取り外し可能に結合している。

さらに、これらのカッタピース31〜36において、２枚のカッタピース35、36を外周面から内周面に向かって周方向の幅が徐々に広くなる台形状のキーカッタピースに形成し、他のカッタピース31〜34を外周面から内周面に向かって周方向の幅が徐々に狭くなる扇形状のカッタピースに形成している。なお、キーカッタピースは１枚だけであってもよい。また、これらの各カッタピース31〜36には、中央カッタ板部２と同様に、土砂取込み開口部開口部5'とこれらの開口部5'の端縁部に前方に向かって複数個のカッタビット６を突設している。

なお、カッタヘッド本体１における上記中央カッタ板部２内には、図１に示すように径方向に向けた一本のジャッキ25を装着してあり、そのロッド26の先端に装着しているコピーカッタ27を、外周カッタ板部３の外側面とリング状外周枠４とを貫通してリング状外周枠４から出没自在に突出させ、トンネル曲線部の施工等において、該コピーカッタ27により地山をオーバーカットするように構成している。

次に、このように構成したカッタヘッドを備えている回収型のトンネル掘削機の構造を簡単に説明すると、図３に示すように、このトンネル掘削機は、泥水式シールド工法に使用される掘削機であって、外径がトンネル掘削径と略同径に形成された円筒形状の鋼管からなる外胴11と、この外胴11の前端部内周面にその外周端面を溶接等により一体に固着していると共に、中央部にトンネル掘削壁面に施工されたトンネル覆工体Ｓの内径よりも小径の円形孔15を設けている円環板形状の支持壁14と、この支持壁14の上記円形孔15にその短筒状内胴16をシール材17を介して後方に向かって引き出し可能に支持させている掘削機本体10と、上記外胴11の長さ方向の中間部内周面に周方向に一定間隔毎に配設された複数本の推進ジャッキ18及び方向修正ジャッキ19と、掘削土砂の排出手段である送排泥管20、21と、セグメントを組み立てるエレクタ22とから構成されている。

掘削機本体10は上記短筒状内胴16の前端に該内胴16の開口端を密閉している隔壁16a を一体に設けていると共にこの隔壁16a の中心部に上記カッタヘッド本体１の回転中心軸13を回転自在に支持してあり、さらに、隔壁16a の後面にカッタヘッド本体１を回転駆動する駆動モータ12を装着してなるものである。この掘削機本体10の内胴16の後端部は、外胴11の内周面に取り外し可能に固定している推進反力受止部材23によって受止されている。

このように構成したトンネル掘削機を発進立坑（図示せず）内に設置し、該カッタヘッドを回転させながら所定方向にトンネルＴを掘進していく。そして、一定長のトンネルを掘削する毎に、エレクタ22により掘削壁面にセグメントを組み立てて掘削壁面を覆工し、このトンネル覆工体Ｓの前端面にトンネル掘削機の外胴11の内周面に装着している上記推進ジャッキ18の推進反力を受止させて、該推進ジャッキ18を伸長させることによってトンネル掘削機を前進させる。この時、推進ジャッキ18による推進力は推進反力受止部材23を介して掘削機本体10に伝達され、カッタヘッドを切羽に押しつけながら地山を掘削する。

カッタヘッドによって掘削された土砂は、該カッタヘッド本体１に設けている上記開口部５、5'を通じてカッタヘッド本体１と掘削機本体10の隔壁16a との間の土砂室24内に取り込まれ、この土砂室24に連通している上記送排泥管20、21による還流泥水によって泥水と共にトンネル側に排出される。

このトンネル掘削機によって所定位置まで掘削壁面にセグメントによる覆工を行いながらトンネルＴを掘削したのち、該掘削機本体10をこのトンネル覆工体Ｓ内を通じて発進立坑側まで回収する作業に移る。まず、エレクタ22や送排泥管20、21、推進反力受止部材23等の解体や取り外しを行ってトンネル覆工体Ｓ内を通じて後方に回収すると共に、隔壁16a に設けている出入口（図示せず）を通じて作業員が土砂室24内に入り、カッタヘッド本体１の後方側から該カッタヘッド本体１における中央カッタ板部２と外周カッタ板部３とを結合させているボルト9'を取り外す。

次いで、掘削機本体10を後方に牽引してその短筒状内胴16を外胴11の内周面に固着している支持壁14の円形孔15から抜き取る。この際、カッタヘッド本体１における回転中心軸13の前端部に一体に設けている中央カッタ板部２は上述したように外周カッタ板部３に対する結合を解かれているので、図４に示すように掘削機本体10と一体的に後退し、支持壁14の円形孔15を通過して後方に移動する。この中央カッタ板部２を備えた掘削機本体10をトンネル覆工体Ｓ内を通じて発進立坑側に回収するには、例えば、支持壁14の円形孔15から抜き取られた掘削機本体10の内胴16の下周部と、円形孔15を通過した中央カッタ板部２の下周部とに、車輪（図示せず）を装着し、これらの車輪をトンネル覆工体Ｓの内底面上を転動させることによって行うことができる。

こうして、カッタヘッド本体１の中央カッタ板部２が除去されると、外周カッタ板部３はトンネル掘削壁面に内接状態で固定、支持されているリング状外周枠４に内嵌した状態で残り、この外周カッタ板部３の内周面で囲まれた中央カッタ板部２の除去跡、即ち、抜き取り跡に図５に示すように空間部28が設けられた状態となる。そして、この空間部28を作業空間に利用して、この外周カッタ板部３の解体、撤去を行う。

まず、この外周カッタ板部３を形成している複数のカッタピース31〜35において、上記作業空間部に向かって、即ち、カッタヘッド１の中心に向かって抜き取り可能に組み込んでいるキーカッタピース35、36を回収、撤去する。この際、これらのカッタピース31〜35の分解作業の安全性、作業性を考慮して、予め、トンネル掘削作業が完了した時点でキーカッタピース35、36が上部に位置した状態となるようにカッタヘッド１を回動、停止させておく。

そして、下部側のカッタピース34を足場として上側のカッタピース31とキーカッタピース35、36とを結合させているボルト9'を取り外すと共に、キーカッタピース35、36と両側カッタピース32、33とを結合させているボルト9'を取り外し、さらに、キーカッタピース35、36とリング状外周枠４とを結合しているボルト9'を取り外したのち、図６に示すように、これらのキーカッタピース35、36を隣接するカッタピース31と32間、及び31と33間から上記空間部28内に向かって、即ち、カッタヘッド１の内径方向に向かって引き抜くようにして取り外し、回収、撤去する。

次いで、上記空間部28を利用して上側カッタピース31の外周面をリング状外周枠４の内周面に結合させているボルト9'を取り外したのち、図７に示すように該上側カッタピース31を回収、撤去すると共に、両側カッタピース32、33も同様にして下側カッタピース34の両側面に対してボルト9'によって結合している側面を該ボルト9'を取り外すことによってその結合を解き、さらに、その外側周壁部3dとリング状外周枠４とを結合しているボルト9'を取り外したのち、図８に示すように、回収、撤去し、しかるのち、下側カッタピース34の外周面とリング状外周枠４の内周面との結合ボルト9'を取り外して図９に示すように該下側カッタピース34を回収、撤去する。

こうして、外周カッタ板部３を複数のカッタピース31〜36に解体してトンネル覆工体Ｓ内を通じて発進立坑側に搬出、回収し、次のトンネル工事を行う際に、再び、カッタヘッド本体１の外周カッタ板部３として使用する。一方、リング状外周枠４は、回収することなく図10に示すように、外胴11と共にトンネル掘削壁面の土留を行う覆工材として残しておく。

この際、トンネル掘削時には、トンネル掘削機の上記外胴11の前端面からカッタヘッド本体１が小間隔を存した配設状態となっているので、切羽の手前のトンネル掘削壁面に残置させたリング状外周枠４の後端面と外胴11の前端面との間には隙間30が存在しており、この隙間30に露出しているトンネル掘削壁面から該隙間30を通じて地盤が崩落したり、地下水が浸入する虞れがあるので、この隙間30を閉塞する作業を行う。

この作業は、外胴11の内周面に装着している上記推進ジャッキ18のロッドの先端をトンネル覆工体Ｓの前端面に押し付けた状態で該ロッドを伸長させることによって行う。即ち、推進ジャッキ18のロッドを伸長させると、トンネル覆工体Ｓの前端面に推進反力をとって外胴11が前進移動し、図14に示すようにその前端面がリング状外周枠４の後端面に接合して上記隙間30が閉塞され、該隙間30に露出していたトンネル掘削壁面部を覆工する。この際、外胴11の後端部がトンネル覆工体Ｓ上に隙間30よりもはるかに大きい長さに亘って摺動自在に被嵌しているから、外胴11の後端とトンネル掘削壁面Ｓとの間には何らトンネル掘削壁面が露出するような隙間は生じない。

なお、推進ジャッキ18の伸長により外胴11を前進移動させてその前端面をリング状外周枠４の後端面に接合させる作業は掘削機本体10の回収前に行ってもよい。即ち、掘削機本体10と外胴11とを固定している推進反力受止部材23を取り外して外胴11に対して掘削機本体10を相対的に前後移動可能にしたのち、この掘削機本体10を後方に向かって牽引しておく一方、推進ジャッキ18を作動させてそのロッドの伸長させることによりトンネル覆工体Ｓの前端面に反力をとって外胴11を前進移動させると、その前端面がリング状外周枠４の後端面に接合する。しかるのち、上記同様に掘削機本体10の回収と共にカッタヘッド本体１の外周カッタ板部３の解体作業を行う。

以上の実施の形態においては面板タイプのカッタヘッドの構造について説明したが、スポークタイプのカッタヘッドにおいても、トンネル切羽近傍部の土留機能を発揮させることができる。即ち、図11は推進工法によってトンネルを掘削するトンネル掘削機の縦断側面図、図12はそのカッタヘッドの正面図であって、このカッタヘッド本体1'は、掘削機本体10' の隔壁16a に回転自在に支持された回転中心軸13' の先端部に、該回転中心軸13の軸心に対して直角方向である径方向に向かって長さがトンネル覆工体S'の内径の半径よりも短い複数本（図においては４本）の内側スポーク体部2'を放射状に突設していると共に、この内側スポーク体部2'の外端面（先端面）に外端面がトンネル掘削機の外胴11の内面近傍部に達する外側スポーク体部3'の内端面をボルト9aによって取り外し可能に連結してなり、これらの外側スポーク体部3'の外端面を外径が上記外胴11と略同径のリング状外周枠4'の四方内面にボルト9bによって取り外し可能に連結した構造を有している。

このカッタヘッド本体1'における上記内側スポーク体部2'による掘削径はトンネル覆工体S'の内径よりも小径で、外側スポーク体部3'による掘削径はトンネル覆工体S'の内径よりも大径に形成されている。なお、これらの内外側スポーク体部2'、3'とリング状外周枠4'の前面には複数本のカッタビット６を突設している。

上記トンネル掘削機の構造を簡単に説明すると、外径がトンネル掘削径と略同径に形成された円筒形状の鋼管からなる上記外胴11と、この外胴11における内径がトンネル覆工体S'の内径よりも僅かに小径の二重管構造に形成されている前部内周面にその外周面を後方へ引き出し可能に挿嵌させている掘削機本体10' の内胴16と、この内胴16の内周面に外周端を一体に固着している上記隔壁16a と、この隔壁16a に回転自在に支持された先端部に上記カッタヘッド本体1'を一体に設けている上記回転中心軸13と、カッタヘッド本体1'の駆動モータ12と、方向修正ジャッキ19と、スクリューコンベアからなる掘削土砂排出手段20a と、掘削機本体10' の後端部を外胴11の後部内周面に固定、支持させる推進力伝達部材23とから構成されている。

このように構成したトンネル掘削機を発進立坑内に設置すると共に一定長のヒューム管等からなる管体ｐを上記方向修正ジャッキ19を介して接続し、駆動モータ12を駆動してカッタヘッド本体1'を回転させると共に管体ｐの後端面を発進立坑内に配設している複数本の推進ジャッキからなる推進手段によって押し進めてトンネルを掘削しながら、一定長のトンネル掘削毎に管体ｐを継ぎ足してトンネル掘削機を掘進させ、管体列によってトンネル覆工体S'を形成していく。

次に、所定長のトンネルの掘削後、掘削機本体10' を回収するには、まず、掘削土砂排出手段20a を取り外して発進立坑側に回収、撤去したのち、内側スポーク体部2'と外側スポーク体部3'とを結合しているボルト9aを取り外して内側スポーク体部2'を外側スポーク体部3'の内周面に接して後退可能にする一方、外側スポーク体部3'をリング状外周枠4'に連結、支持させておき、また、推進力伝達部材23を取り外す。

しかるのち、掘削機本体10' にガイドローラ等を装着してこの掘削機本体10' を図13に示すように、後方に牽引することにより、発進立坑側に回収、撤去すると共に方向修正ジャッキ19も回収する。次いで、外側スポーク体部3'をリング状外周枠4'から取り外して回収撤去する。なお、この外側スポーク体部3'は、掘削機本体10' を回収する前に、その内外周面を内側スポーク体部2'とリング状外周枠4'とに連結しているボルト9a、9bを取り外すことによって先に回収、撤去しておき、しかるのち、内側スポーク体部2'を掘削機本体10' と共に後方に回収、撤去してもよい。

掘削機本体10' の回収後、トンネル覆工体S'を推進ジャッキにより押し進めて後端が方向修正ジャッキ19を介してトンネル覆工体S'の前端に連結している外胴11を前進、移動させることにより、図14に示すように、リング状外周枠4'の後端面と外胴11の前端面との間の隙間30を閉塞し、該隙間30に露出していたトンネル掘削壁面部を覆工する。なお、外胴11の内管部分は必要に応じて切断、撤去すればよい。

この実施の形態においては、上記スポークタイプのカッタヘッド本体1'として、内側スポーク体部2'に外側スポーク体部3'をボルトを介して継ぎ足すことにより拡径し、該外側スポーク体部3'を取り外すことによって縮径させるように構成しているが、内側スポーク体部2'に外側スポーク体部3'をジャッキによって出没自在に配設して外径を拡縮させるように構成しておいてもよい。

トンネル掘削機の前半部分の縦断側面図。 カッタ板の正面図。 トンネル掘削機全体の縦断側面図。 掘削機本体を回収している状態の簡略縦断側面図。 中央カッタ板部を除去した後のカッタ板の外周カッタ板部の正面図。 キーカッタピースを撤去している外周カッタ板部の正面図。 上側カッタピースを撤去している状態の正面図。 両側カッタピースを撤去している状態の正面図。 下側カッタピースを撤去している状態の正面図。 トンネル掘削壁面に残置させたリング状外周枠の簡略縦断側面図。 推進工法によってトンネルを掘削するトンネル掘削機の縦断側面図。 そのカッタヘッドの正面図。 掘削機本体を回収している状態の簡略縦断側面図。 リング状外周枠に外胴を接合させた状態の縦断側面図。

１ カッタヘッド本体
２ 中央カッタ板部
３ 外周カッタ板部
４ リング状外周枠
10 掘削機本体
11 外胴
31〜36 カッタピース

Claims (5)

1. 外径がトンネル掘削機の外胴の外径に等しいリング状外周枠とこのリング状外周枠の内周側に取り付けられた縮径可能なカッタヘッド本体を備えたトンネル掘削機によって所定長のトンネルを掘削したのち、上記リング状外周枠の内周面に対するカッタヘッド本体の外周部の連結を解いて該カッタヘッド本体を縮径させ、このカッタヘッド本体をトンネル掘削機のカッタヘッド駆動部を備えた掘削機本体と一体にトンネル覆工体内を通じて回収する一方、切羽手前のトンネル掘削壁面にトンネル掘削機の外胴と共に上記リング状外周枠を覆工材として残置させ、さらに、トンネル掘削機の外胴を前進させてその前端面を上記リング状外周枠の後端面に接合させることにより、該リング状外周枠と外胴間に露出していたトンネル掘削壁面を覆工することを特徴とするトンネル切羽近傍部の土留方法。
2. 掘削機本体と外胴との連結を解いたのち、トンネル覆工体に反力をとって外胴に連結している推進ジャッキを伸長させることにより外胴を前進させてリング状外周枠に接合させることを特徴とする請求項１に記載のトンネル切羽近傍部の土留方法。
3. 掘削機本体と外胴との連結を解いたのち、発進立坑内に配設している複数本の推進ジャッキからなる推進手段によって管体列からなるトンネル覆工体を推進させることにより後端部がこのトンネル覆工体の前端部に外嵌状態で接続している外胴を前進させてリング状外周枠に接合させることを特徴とする請求項１に記載のトンネル切羽近傍部の土留方法。
4. カッタヘッド本体は、外径がトンネル覆工体の内径よりも小径の中央カッタ板部と、この中央カッタ板部の外周面に取り外し可能に被嵌させ且つ互いに着脱自在に結合している複数のカッターピースからなる円環形状の外周カッタ板部とからなり、この外周カッタ板部の外周面にリング状外周枠を取り外し可能に被嵌させていることを特徴とする請求項１に記載のトンネル切羽近傍部の土留方法。
5. カッタヘッド本体は、回転中心軸の先端部から径方向に放射状に突設し、且つ、前面に複数個のカッタビットを装着してなる複数本の縮径可能なスポーク体からなり、このスポーク体の外端面をリング状外周枠の内周面に取り外し可能に連結していることを特徴とする請求項１に記載のトンネル切羽近傍部の土留方法。

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