JP4780728B2

JP4780728B2 - 矩形掘進機

Info

Publication number: JP4780728B2
Application number: JP2007202597A
Authority: JP
Inventors: 栄治酒井; 直人時枝; 政隆榊原
Original assignee: 株式会社アルファシビルエンジニアリング; ボーディング株式会社
Priority date: 2007-08-03
Filing date: 2007-08-03
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2027-08-03
Also published as: JP2009035968A

Description

本発明は、地盤を矩形断面に掘削しながら後続の矩形管を推進させて地中に矩形管路を構築する矩形掘進機に関する。

地下歩道等の地下空間の構築には、地盤沈下防止の目的から密閉型矩形掘進機が必要とされている。しかし、ＪＩＳ規格等の設定がない函体コンクリート断面は、現場の諸事情や設定条件により必要断面が微妙に変化することが実態である。その場合、矩形掘進機の外殻を常に鋼製とした場合は、経済的にも高価となり、工事費が高騰する場合が多い。

そのような状況を回避するために、函体コンクリートを外殻本体に使用し、内部に駆動装置を設置し、カッター部のみ地山側に突き出した構造の掘進装置が必要となる。円形に関しては、内部空間に隔壁を設置し、その隔壁に駆動装置を取り付け、掘進機が到達した場合にその駆動装置等を分解・撤去する工法も市場には存在するが、掘進機カッター部が内部から撤去できないために、到達側（既設側）の管渠やコンクリート体からカッターを撤去する問題を抱えている。
特開２００４−２３８９６１号公報特開２００６−１５２７４５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、掘進後の撤去が容易で低コストにて実施できる矩形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）矩形の外殻と、外殻の前方に取り付けられ自転公転しながら地盤を外殻の外径よりやや大きい矩形断面に掘削する複数のカッターと、各カッターを回転させる駆動部と、掘削土砂を排出する排土装置とで構成された矩形掘進機において、各カッターと駆動部と排土装置とを連結して一体化して掘進機本体とし、各カッターは自転軸を偏心位置で軸支し、その長径側を内側にして外殻の内側へ格納可能な構造とし、外殻は地中に残置できるコンクリート製でその前端部に掘進方向を修正する複数のジャッキを脱着可能に取り付け、ジャッキの先端位置に矩形のバルクヘッドを配置し、掘進機本体を外殻の後方からカッターがバルクヘッドの前方へ突出するように挿入してバルクヘッドに脱着可能に取り付けた構造を特徴とする、矩形掘進機
２）排土装置を掘進機本体の中心位置に備えた、前記１）記載の矩形掘進機
３）ジャッキと脱着自在に接続される油圧ホースを外殻のコンクートの肉厚内に配管した、前記１）又は２）記載の矩形掘進機
にある。

本発明では、掘進が終了すると、カッターを外殻の内側へ格納し、ジャッキを全て取り外し、掘進機本体を発進側へ引き戻すとともに、バルクヘッドを外殻から取り外して到達側に回収し、外殻をそのまま矩形管として地中に残置する。このように、掘進機本体は分解することなく一体のまま発進側に引き戻しが可能であるとともに、外殻はそのまま矩形管として利用できるから、掘進後の撤去が容易で低コストにて実施できる。

本発明では、ジャッキと脱着自在に接続される油圧ホースは外殻のコンクートの肉厚内に配管し、配管の引き回しの煩雑さを軽減するとともに油圧ホースからのジャッキの取り外しを容易にする。ジャッキとしては油圧式や機械式が用いられる。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は実施例の矩形掘進機の正面図、図２は実施例の矩形掘進機の説明図、図３は実施例の矩形掘進機の一部切欠き分解側面図、図４は図３のＡ−Ａ面図、図５は図３のＢ−Ｂ面図、図６は実施例のカッターの回転軌跡を示す説明図、図７，８は実施例の矩形掘進機の分解・撤去を示す説明図である。

図中、１０は矩形掘進機、１１は外殻、１１ａは枠体、１１ｂはジャッキ挿入穴、１１ｃはコンクリート体、１１ｄは止水パッキン、１１ｅは埋め込み鋼管、１１ｆはテールボイド注入孔、１２は掘進機本体、１２ａはカッター、１２ｂは電動機、１２ｃは排土スクリューコンベヤ、１２ｄは排土バルブ、１２ｅは電動機、１２ｆは排土ゲート、１３はバルクヘッド、１３ａはボルト穴、１３ｂはカッティングエッジ、１４は固定ブラケット、１５は方向修正用油圧ジャッキ、１５ａは油圧ホース、Ｃはコンクリートである。

本実施例の矩形掘進機１０は、図１〜５に示すように矩形の外殻１１と、自転公転しながら地盤を矩形断面に掘削するカッター１２ａとカッター１２ａを回転させる電動機１２ｂと掘削土砂を取り込んで排出する排土スクリューコンベヤ１２ｃとが一体化された掘進機本体１２と、矩形のバルクヘッド１３と、１２体の方向修正用油圧ジャッキ１５とで構成している。

外殻１１は、鋼製の矩形の枠体１１ａと矩形のコンクリート体１１ｃとで構成し、枠体１１ａの前部は後部よりやや縮径して前端にジャッキ挿入穴１１ｂを１２箇所形成し、縮径部分の外周面に止水パッキン１１ｄを二重に取り付けている。コンクリート体１１ｃの肉厚内には方向修正用油圧ジャッキ１５と接続する油圧ホース１５ａを配管し、地盤に添加材を注入するための埋め込み鋼管１１ｅ及びテールボイド注入孔１１ｆを備えている。

掘進機本体１２は、４体のカッター１２ａと電動機１２ｂとを有し、中心部分に排土スクリューコンベヤ１２ｃを一体的に備えている。排土スクリューコンベヤ１２ｃは、排土圧力を調整する排土バルブ１２ｄと、駆動させる電動機１２ｅと、取り込んだ掘削土砂を排出する排土ゲート１２ｆとで構成している。カッター１２ａは上下左右に位置した際に外殻１１のコンクート体１１ｃの内面より内側へ格納可能な構造としている。

バルクヘッド１３は鋼製の矩形状で、掘進機本体１２が配置可能な開口を備え、後部は枠体１１ａの前部を被覆できる内径に形成するとともに、前部はカッター１２ａが自転公転できる空間を形成し、背面の周部には固定ブラケット１４を取り付けるためのボルト穴１３ａを形成し、上下左右位置にカッター１２ａの掘残し部分をカッティングするカッティングエッジ１３ｂを取り付けている。

本実施例では、コンクリート体１１ｃの先端部分に伸縮量１００ｍｍ程度の方向修正用油圧ジャッキ１５を脱着可能に１２体取り付けて油圧ホース１５ａと接続し、方向修正用油圧ジャッキ１５の先端を枠体１１ａのジャッキ挿入穴１１ｂに配置し、方向修正用油圧ジャッキ１５の先端にバルクヘッド１３を装着し、掘進機本体１２を外殻１１の後方から挿入してバルクヘッド１３に対して１２個の固定ブラケット１４で脱着可能に取り付ける。この組み立ては工場において行われ、完成した状態で現場へ搬入される。

この組み立てた矩形掘進機１０の後端に図示しない矩形管を接続して後方から押付し、図６に示すようにカッター１２ａを自転公転させてカッティングエッジ１３ｂとともに地盤を矩形断面に掘削し、他の矩形管を後方から継ぎ足しながら推進して地中に矩形管路を構築していく。掘進中に図示しない油圧制御装置で方向修正用油圧ジャッキ１５を個別に伸縮させると、その先端と当接しているバルクヘッド１３が外殻１１に対して前後左右に傾斜し、そのバルクヘッド１３に固定されている掘進機本体１２が傾斜した方向へ掘削することで掘進方向が修正される。泥水は止水パッキン１１ｄで遮断され、内部へは浸水しない。

掘進が終了すると、図７（ａ）に示すようにカッター１２ａを内側へ格納し、図７（ｂ）に示すように固定ブラケット１４と方向修正用油圧ジャッキ１５を全て取り外し、図８（ａ）に示すように掘進機本体１２を発進側へ引き戻すとともに、バルクヘッド１３を枠体１１ａから取り外して到達側へ回収し、図８（ｂ）に示すように枠体１１ａの内側にコンクリートＣをコンクリート体１１ｃの内面と面一になるように覆工し、外殻１１はそのまま矩形管として地中に残置する。

本発明の矩形掘進機は、既設地下構造物やパイプラインの直下に地下空間やトンネルを構築する用途に有用である。

実施例の矩形掘進機の正面図である。実施例の矩形掘進機の説明図である。実施例の矩形掘進機の一部切欠き分解側面図である。図３のＡ−Ａ面図である。図３のＢ−Ｂ面図である。実施例のカッターの回転軌跡を示す説明図である。実施例の矩形掘進機の分解・撤去を示す説明図である。実施例の矩形掘進機の分解・撤去を示す説明図である。

符号の説明

１０矩形掘進機
１１外殻
１１ａ枠体
１１ｂジャッキ挿入穴
１１ｃコンクリート体
１１ｄ止水パッキン
１１ｅ埋め込み鋼管
１１ｆテールボイド注入孔
１２掘進機本体
１２ａカッター
１２ｂ電動機
１２ｃ排土スクリューコンベヤ
１２ｄ排土バルブ
１２ｅ電動機
１２ｆ排土ゲート
１３バルクヘッド
１３ａボルト穴
１３ｂカッティングエッジ
１４固定ブラケット
１５方向修正用油圧ジャッキ
１５ａ油圧ホース
Ｃコンクリート

Claims

矩形の外殻と、外殻の前方に取り付けられ自転公転しながら地盤を外殻の外径よりやや大きい矩形断面に掘削する複数のカッターと、各カッターを回転させる駆動部と、掘削土砂を排出する排土装置とで構成された矩形掘進機において、各カッターと駆動部と排土装置とを連結して一体化して掘進機本体とし、各カッターは自転軸を偏心位置で軸支し、その長径側を内側にして外殻の内側へ格納可能な構造とし、外殻は地中に残置できるコンクリート製でその前端部に掘進方向を修正する複数のジャッキを脱着可能に取り付け、ジャッキの先端位置に矩形のバルクヘッドを配置し、掘進機本体を外殻の後方からカッターがバルクヘッドの前方へ突出するように挿入してバルクヘッドに脱着可能に取り付けた構造を特徴とする、矩形掘進機。
排土装置を掘進機本体の中心位置に備えた、請求項１記載の矩形掘進機。
ジャッキと脱着自在に接続される油圧ホースを外殻のコンクートの肉厚内に配管した、請求項１又は２記載の矩形掘進機。