JP5315555B2 - 連設型ベルトコンベア、及びそのベルトコンベアを備えたアンダーパス構造躯体構築装置、並びに、そのアンダーパス構造躯体構築装置を用いたエレメント牽引掘進工法 - Google Patents

Description

この発明は、搬送方向に沿って直列に複数連設して使用する連設型ベルトコンベア、及びそのベルトコンベアを備えたアンダーパス構造躯体構築装置、並びに、そのアンダーパス構造躯体構築装置を用いたエレメント牽引掘進工法に関し、より詳しくは、鉄道や道路などの地上の路線施設と立体交差するアンダーパスを非開削方式で構築するエレメント推進工法の１つである到達立坑側から牽引することでエレメントを推進するエレメント牽引掘進工法の掘削土砂搬出の技術に関するものである。

従来、鉄道や道路などの地上の路線施設と立体交差するアンダーパス（配管や通信ケーブルなどのライフライン敷設のためスペースや、道路、鉄道などの地下通路を指す。以下同じ）を非開削方式で構築するアンダーパスの構築方法として、アンダーパス本体の掘削に先立って、長尺な角形鋼管等からなるエレメント（函体）をアンダーパスとなる空間の輪郭に沿って周囲を覆うように貫入・連設し、アンダーパス上方の路線施設を防護しつつ、アンダーパスを構築するエレメント推進工法が知られている（例えば、特許文献１）。

また、このエレメント推進工法の１つとして、ＨＥＰ＆ＪＥＳ工法も知られている（例えば、特許文献２〜４）。このＨＥＰ＆ＪＥＳ工法は、路線施設の両脇にアンダーパスの発進立坑及び到達立坑を掘削し、残った路線施設下の地山に水平ボーリングにより基準となる横穴を穿孔し、この横穴を用いて地山の到達立坑側の土留めに設置した牽引ジャッキによりＰＣ鋼より線等で緊結されたＪＥＳ継手を有する覆工エレメントを牽引することで掘削の反力をアンダーパスを設ける地山及びその土留めから得つつ、前記覆工エレメントの先端に取り付けられた掘削機で覆工エレメント内を掘り進め、複数の覆工エレメントを長手方向に順次連結延長しながら貫入していき、発進立坑から到達立坑までエレメント内を掘削・穿孔し、隣接配置する覆工エレメント列（複数の覆工エレメントが長手方向に連結されたもの）同士を特定形状のＪＥＳ継手で係合させることで、アンダーパスとなる空間の輪郭沿いにコの字状又はロの字状或いはアーチ状などの地上施設の防護に耐え得る形状に配列し、前記ＪＥＳ継手周囲にグラウト材を注入すると共にエレメント内にコンクリートを打設して、ＪＥＳ継手とエレメントに引張力を負担させ、コンクリートに圧縮力を負担させることで防護材である覆工エレメントをそのまま周囲の土圧等に対抗する構造躯体として利用し、この構造躯体の構内を掘削することでアンダーパスを構築する工法である。

このようなＨＥＰ＆ＪＥＳ工法では、掘削土砂の搬出手段として、排土ホースで吸引したり、ベルトコンベアで搬出したりすることが一般的であるが、排土ホースで吸引する場合は、吸引する関係上、ホース径の１／３以上の土塊や岩石等を吸引することができなかったり、掘削土の土質により添加剤を添加しなければならなかったりするなど、排土量や排土することができる土質に一定の限界があるという問題があった。また、移動式のベルトコンベアを連設することで掘削土砂を搬出する場合は、ベルトコンベア同士を重ね合わせる部分が、エレメントの内高をオーバーしてしまい、そのためにエレメントを大きなものにしなければならなかったり、ベルトコンベアの重ね合わせ部分がエレメント内に収まる場合でもその重なり部分が障害となって作業員がエレメント内を通過できなかったりするという問題があった。同工法では、最初に貫入する基準エレメントは、精度良く貫入するために微調整を行わなければならないし、また、一般部覆工エレメントや隅角部覆工エレメントでも、土砂内の異物排除のためなどの理由から、作業員がエレメント内に入らなければならないことが度々あり、その際には、ベルトコンベアを一旦搬出しなければならないという問題があった。

そこで、このような問題を解決するべく、特許文献５には、ベルトコンベア（トップベルコン８）をベルトコンベア本体９から駆動装置１０が切り離し可能な構成とし、懸架するコンベアベルト２４，２５にベルト継手２６を設けて、貫入するエレメント４ｂ〜４ｅの継ぎ足しに応じて、中間ベルコン３４，４４等を搬送方向下流側へ順次継ぎ足して接続していき、継ぎ足した中間ベルコン３４等の搬送方向の下流側端部に駆動手段１０を移動させ、コンベアベルト４０，４１のベルト継手４２，４３を連結することでコンベアベルトを順次継ぎ足して、搬送路の延伸に対応することができると共に、コンベアフレ−ムとコンベアベルトの各接続を容易に行なうことができ、しかも、乗り継ぎ部のない長尺な搬送路を形成することができるユニット型のベルトコンベア（掘削土砂等の搬送装置）が開示されている（特許文献５の図６〜１０等参照）。

しかし、このような特許文献５に記載のユニット型のベルトコンベアでは、中間ベルコン等のフレーム長さは、所定長の定尺ものとなっているが、継ぎ足し貫入していくエレメントの長さは、アンダーパスの長さに合わせるためそもそも末端部分と中間部分とでは相違するものであるし、そのうえ、通常では運搬効率、作業性、経済性などの観点から、構築するアンダーパスの全長などから逆算してエレメントの長さが決定されるものであり、エレメントの長さは、現場毎に違っていたり、アンダーパス工事の工事ブロック毎に違っていたりするものである。そのため、ユニット型のベルトコンベアの長さの基本単位と、エレメントの長さの基本単位の相違から、覆工エレメントを長手方向に継ぎ足す時に一緒にベルトコンベアを継ぎ足すことができないという問題があり、ベルトコンベアの連結作業に多大な労力を費やしたり、現場毎に、新たな長さの中間ベルコンの製作や既存の中間ベルコンの改造等でベルトコンベアの長さを調整したりして対応しているのが現状である。

そのうえ、このような特許文献５に記載のユニット型のベルトコンベアを使用してＨＥＰ＆ＪＥＳ工法などのエレメント推進工法により掘削土砂を搬出する場合は、エレメントの連結（接続）の度に、ユニット型のベルトコンベアの駆動部分の離脱・移動・接続を行ったり、ベルト継手の脱着を行ったりする必要があり、ベルトコンベアを出し入れするのに時間と手間が掛かってしまうという問題もある。そして、このような作業を狭隘なエレメント内に作業員が潜り込んで行わなければならないため、作業効率が悪いという問題がある。

また、特許文献６には、上下枠と端部枠とから構成されるコンベア枠と、該コンベア枠間に配備される少なくとも１個の駆動プーリと複数のアイドラから成る駆動機構と、該駆動機構に掛け渡されるコンベアベルトからなり、端部枠の下方部を突出させた先端部枠間にテールプーリを設置し、端部枠の上方部を突出させた後端部枠間にヘッドプーリを設置し、搬送方向上流側に配置したベルトコンベアの後端部枠の下方に下流側に配置したベルトコンベアの先端部枠が載置されるように連結し、コンベア枠の上面を平滑にして移動台車の走行レールとし、狭い隧道における掘削作業を容易かつ効率化することができる連結型ベルトコンベアが開示されている。

しかし、特許文献６に記載の連結型ベルトコンベアは、連結して使用することが前提となっており、前記特許文献５に記載のユニット型のベルトコンベアと同様に、エレメントの長さの違いに対応することができず、エレメントを継ぎ足して連結する時に同時にベルトコンベアを連結することが必ずしもできず、コンベア同士の連結を狭隘なエレメント内で行わなければならいため作業効率が悪いという問題がある。

特開平０１−２７８６８９号公報 特開平０８−３１９７９２号公報 特開平１１−２４７５７９号公報 特開２０００−１２０３７２号公報 特開２００３−１２１３２号公報 特開２００４−４３１２０号公報

そこで、この発明は、前記従来の技術の問題を解決し、アンダーパスの構造躯体を構築する際にエレメント内での連結作業が不要で、作業効率が良い設置間隔自在な連設型ベルトコンベア、及び、そのベルトコンベアを備えたアンダーパス構造躯体構築装置、並びに、そのアンダーパス構造躯体構築装置を用いたエレメント牽引工法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、請求項１の連設型ベルトコンベアの発明は、コンベアフレームと、このコンベアフレームの搬送方向上流側端部に回転自在に軸支された第１従動プーリと、前記コンベアフレームの搬送方向下流側端部に回転自在に軸支された第２従動プーリと、前記第１従動プーリと前記第２従動プーリとに張架された無端ベルトからなるコンベアベルトと、このコンベアベルトを駆動回転させる駆動プーリと、が備えられ、搬送方向に沿って直列に複数連設して使用する連設型ベルトコンベアにおいて、前記コンベアフレームは、中央に設けられた所定高さの中間フレームと、この中間フレームの下部が搬送方向上流側へ水平に突出した前方フレームと、前記中間フレームの上部が搬送方向下流側へ水平に突出した後方フレームと、から構成され、且つ、前記前方フレームの高さと前記後方フレームの高さを合わせた高さが前記中間フレームの高さ以下で、連設時に隣接する一方のベルトコンベアの後方フレームの下方に他方のベルトコンベアの前方フレームが嵌るようになっており、前記中間フレームの搬送方向上流側端部には、前記コンベアベルトの跳ね上がりを防止するベルト跳ね上がり防止部材が設けられていることを特徴とする。

請求項２の連設型ベルトコンベアの発明は、請求項１に記載の連設型ベルトコンベアにおいて、ベルト跳ね上がり防止部材は、中間フレームの内側側面に下方に向けて突設され、コンベアベルトを上方から押さえる押さえローラであることを特徴とする。

請求項３の連設型ベルトコンベアの発明は、請求項１に記載の連設型ベルトコンベアにおいて、ベルト跳ね上がり防止部材は、中間フレームの内側側面から内側に向け突設され、コンベアベルトを挿通してガイドするガイド溝を有する押さえガイドであることを特徴とする。

請求項４の連設型ベルトコンベアの発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の連設型ベルトコンベアにおいて、中間フレームには、駆動プーリにコンベアベルトが少なくとも半周以上巻きつくようにコンベアベルトを蛇行させるスナッププーリが設けられていることを特徴とする。

請求項５の連設型ベルトコンベアの発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の連設型ベルトコンベアにおいて、中間フレームには、コンベアベルトの余剰部分を巻き取って、コンベアベルトに所定の張力を付与するテイクアッププーリが設けられていることを特徴とする。

請求項６の連設型ベルトコンベアの発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の連設型ベルトコンベアにおいて、コンベアフレームには、移動用のキャスタが設けられていることを特徴とする。

請求項７の連設型ベルトコンベアの発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載の連設型ベルトコンベアにおいて、コンベアベルトに付着した土砂などの搬送物をクリーニングするクリーニング手段が設けられていることを特徴とする。

請求項８の連設型ベルトコンベアの発明は、請求項１ないし７のいずれかに記載の連設型ベルトコンベアにおいて、到達立坑に設置された牽引手段で覆工エレメントを牽引し、順次覆工エレメントを長手方向に連結しながら覆工エレメントの先端に取り付けられた掘削手段で覆工エレメント内を発進立坑から到達立坑まで掘削・穿孔して、アンダーパスの構造躯体を構築するエレメント牽引掘進工法に用いるものであることを特徴とする。

請求項９のアンダーパス構造躯体構築装置の発明は、到達立坑に設置され、覆工エレメントを牽引する牽引手段と、覆工エレメントの先端に取り付けられ、前記牽引手段に牽引されながら掘進する掘削手段と、覆工エレメント内を運搬して前記掘削手段で掘削された土砂を発進立坑へ搬出する掘削土砂搬出手段と、が備えられ、アンダーパスの構造躯体を構築するアンダーパス構造躯体構築装置であって、前記掘削土砂搬出手段は、請求項１ないし７のいずれかに記載の連設型ベルトコンベアを有していることを特徴とする。

請求項１０のエレメント牽引掘進工法の発明は、請求項９に記載のアンダーパス構造躯体構築装置を用いて、牽引手段で覆工エレメントを牽引し、順次覆工エレメントを長手方向に連結しながら掘削手段で覆工エレメント内を発進立坑から到達立坑まで掘削・穿孔して、アンダーパスの構造躯体を構築する覆工エレメント牽引掘進工法において、覆工エレメントを長手方向に連結する際に、連結する前の覆工エレメントに予め連設型ベルトコンベアを搭載することで連結する覆工エレメントと一緒に連設型ベルトコンベアを運搬し、連結した覆工エレメントの長さに応じて連設型ベルトコンベアの設置間隔を調整しながら掘削土砂の搬出経路を延長していくことを特徴とする。

この発明は、前記のようであって、請求項１に記載の発明によれば、コンベアフレームと、このコンベアフレームの搬送方向上流側端部に回転自在に軸支された第１従動プーリと、前記コンベアフレームの搬送方向下流側端部に回転自在に軸支された第２従動プーリと、前記第１従動プーリと前記第２従動プーリとに張架された無端ベルトからなるコンベアベルトと、このコンベアベルトを駆動回転させる駆動プーリと、が備えられ、搬送方向に沿って直列に複数連設して使用する連設型ベルトコンベアにおいて、前記コンベアフレームは、中央に設けられた所定高さの中間フレームと、この中間フレームの下部が搬送方向上流側へ水平に突出した前方フレームと、前記中間フレームの上部が搬送方向下流側へ水平に突出した後方フレームと、から構成され、且つ、前記前方フレームの高さと前記後方フレームの高さを合わせた高さが前記中間フレームの高さ以下で、連設時に隣接する一方のベルトコンベアの後方フレームの下方に他方のベルトコンベアの前方フレームが嵌るようになっており、前記中間フレームの搬送方向上流側端部には、前記コンベアベルトの跳ね上がりを防止するベルト跳ね上がり防止部材が設けられているので、前方フレーム及び後方フレームの長さの分だけベルトコンベアの設置間隔を容易に変更することができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の連設型ベルトコンベアにおいて、ベルト跳ね上がり防止部材は、中間フレームの内側側面に下方に向けて突設され、コンベアベルトを上方から押さえる押さえローラであるので、前記効果に加え、押さえローラで確実にコンベアベルトの跳ね上がりを防止することができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の連設型ベルトコンベアにおいて、ベルト跳ね上がり防止部材は、中間フレームの内側側面から内側に向け突設され、コンベアベルトを挿通してガイドするガイド溝を有する押さえガイドであるので、前記効果に加え、搬送する掘削土砂などの搬送物がベルト跳ね上がり防止部材に堰き止められ、搬送物が詰まってベルトコンベアの搬送に支障をきたすおそれが少ない。

請求項４に記載の発明によれば、請求項１ないし３のいずれかに記載の連設型ベルトコンベアにおいて、中間フレームには、駆動プーリにコンベアベルトが少なくとも半周以上巻きつくようにコンベアベルトを蛇行させるスナッププーリが設けられているので、前記効果に加え、コンベアベルトと駆動プーリとが滑るおそれが少なく、駆動プーリの駆動力をコンベアベルトに確実に伝達することができる。

請求項５に記載の発明によれば、請求項１ないし４のいずれかに記載の連設型ベルトコンベアにおいて、中間フレームには、コンベアベルトの余剰部分を巻き取って、コンベアベルトに所定の張力を付与するテイクアッププーリが設けられているので、前記効果に加え、テイクアッププーリによりコンベアベルトに適度な張力を付与することができ、コンベアベルトの回転走行をより安定的で確実なものとすることができる。

請求項６に記載の発明によれば、請求項１ないし５のいずれかに記載の連設型ベルトコンベアにおいて、コンベアフレームには、移動用のキャスタが設けられているので、前記効果に加え、ベルトコンベアを移動させるのが容易であり、特に、覆工エレメント内などの平滑面上を水平移動させる際には、揚重機などがなくても人力で移動が可能であり、設置間隔の調整を容易に行うことができる。

請求項７に記載の発明によれば、請求項１ないし６のいずれかに記載の連設型ベルトコンベアにおいて、コンベアベルトに付着した土砂などの搬送物をクリーニングするクリーニング手段が設けられているので、前記効果に加え、コンベアベルトに付着した搬送物をクリーニングすることができ、搬送物が粘土層の地山の掘削土砂である場合など、搬送する搬送物が粘着質のものであっても人力で除去作業をすることなく連続して搬送し続けることができる。

請求項８に記載の発明によれば、請求項１ないし７のいずれかに記載の連設型ベルトコンベアにおいて、到達立坑に設置された牽引手段で覆工エレメントを牽引し、順次覆工エレメントを長手方向に連結しながら覆工エレメントの先端に取り付けられた掘削手段で覆工エレメント内を発進立坑から到達立坑まで掘削・穿孔して、アンダーパスの構造躯体を構築するエレメント牽引掘進工法に用いるものであるので、前記効果に加え、覆工エレメントとベルトコンベアの長さの違いにより生じる狭隘な覆工エレメント内でのベルトコンベアの連結作業などを不要とすることができ、作業効率が向上してコストダウンと工期の短縮を実現することができる。

請求項９に記載の発明によれば、到達立坑に設置され、覆工エレメントを牽引する牽引手段と、覆工エレメントの先端に取り付けられ、前記牽引手段に牽引されながら掘進する掘削手段と、覆工エレメント内を運搬して前記掘削手段で掘削された土砂を発進立坑へ搬出する掘削土砂搬出手段と、が備えられ、アンダーパスの構造躯体を構築するアンダーパス構造躯体構築装置であって、前記掘削土砂搬出手段は、請求項１ないし７のいずれかに記載の連設型ベルトコンベアを有しているので、テールフレーム及びヘッドフレームの長さの分だけベルトコンベアの設置間隔を容易に変更することができ、覆工エレメントとベルトコンベアの長さの違いにより生じる狭隘な覆工エレメント内でのベルトコンベアの連結作業などを不要とすることができ、作業効率が向上してコストダウンと工期の短縮を実現することができる。

請求項１０に記載の発明によれば、請求項９に記載のアンダーパス構造躯体構築装置を用いて、牽引手段で覆工エレメントを牽引し、順次覆工エレメントを長手方向に連結しながら掘削手段で覆工エレメント内を発進立坑から到達立坑まで掘削・穿孔して、アンダーパスの構造躯体を構築する覆工エレメント牽引掘進工法において、覆工エレメントを長手方向に連結する際に、連結する前の覆工エレメントに予め連設型ベルトコンベアを搭載することで連結する覆工エレメントと一緒に連設型ベルトコンベアを運搬し、連結した覆工エレメントの長さに応じて連設型ベルトコンベアの設置間隔を調整しながら掘削土砂の搬出経路を延長していくので、掘削土砂の搬出経路を延長していく際に、テールフレーム及びヘッドフレームの長さの分だけベルトコンベアの設置間隔を容易に変更することができる。このため、覆工エレメントとベルトコンベアの長さが違っても、ベルトコンベアの設置間隔で容易に調整することができ、狭隘な覆工エレメント内でのベルトコンベアの接続作業などを不要とすることができる。そのため、作業効率が向上してコストダウンと工期の短縮を実現することができる。

本発明の実施の形態に係るアンダーパス構造躯体構築装置の概略構成を示す構成説明図である。 アンダーパスの構造躯体の一例を示す正面図である。 基準覆工エレメントを長手方向垂直面で切断した状態で示す鉛直断面図である。 一般部覆工エレメントを長手方向垂直面で切断した状態で示す鉛直断面図である。 隅角部覆工エレメントを長手方向垂直面で切断した状態で示す鉛直断面図である。 中詰めコンクリート打設後のエレメント構造体の部分断面図である。 同上のエレメント構造体のＪＥＳ継手部分を示すＡ部拡大断面図である。 本発明の実施の形態に係る牽引手段の概略構成を示す平面図である。 掘削機の概略構成を示す掘進方向に沿った鉛直断面図である。 同上の掘削機を進行方向から見た正面図である。 実施例１に係るベルトコンベアの概略構成を示す側面図である。 同上のベルトコンベアの平面図である。 同上のベルトコンベアの搬送方向と直交するＡ−Ａ線鉛直断面図である。 同上のベルトコンベアの搬送方向と直交するＢ−Ｂ線鉛直断面図である。 同上のベルトコンベアの搬送方向と直交するＣ−Ｃ線鉛直断面図である。 同上のベルトコンベアの搬送方向と直交するＤ−Ｄ線鉛直断面図である。 実施例２に係るベルトコンベアの概略構成を示す側面図である。 同上のベルトコンベアの搬送方向と直交するＥ−Ｅ線鉛直断面図である 事前準備工程を説明する工程説明図である。 水平ボーリング工程を示す工程説明図である。 基準覆工エレメントの牽引掘進工程を示す工程説明図である。 アンダーパス構造躯体の天板部の構築工程を示す工程説明図である。 アンダーパス構造躯体の側壁部の構築工程を示す工程説明図である。 アンダーパス構造躯体の床板部の構築工程を示す工程説明図である。

この発明の一実施の形態を、図面を参照して説明する。

［アンダーパス構造躯体構築装置］
先ず、本発明の実施の形態に係るアンダーパス構造躯体構築装置の概略構成について図１及び図２を用いて説明する。
図１に示すように、アンダーパス構造躯体構築装置１は、到達立坑ｈ２に設置され、覆工エレメントｅを牽引する牽引手段２と、覆工エレメントｅの先端に取り付けられ、牽引手段２に牽引されながら掘削・前進する掘削手段３と、掘削手段３で掘削された土砂を覆工エレメントｅ内を経由して発進立坑ｈ１へ向け搬出する掘削土砂搬出手段５と、から主に構成され、牽引手段２で牽引することで発進立坑ｈ１側から覆工エレメントｅを貫入し、同種の覆工エレメントｅを長手方向に順次連結延長しながら掘削手段３で掘進していき、この覆工エレメントｅにより掘削時の坑壁崩落を防いで地上の路線施設ＡＧを防護しつつ、地山に覆工エレメント列を設けて覆工エレメントｅで覆工した孔を穿設し、この工程を繰り返すことにより、アンダーパスＵＰとなる空間の輪郭に沿って覆工エレメント列を複数連設・配列してエレメント構造体Ｅを構成し、その後、コンクリート等を打設することでアンダーパスＵＰの構造躯体を構築する。

（覆工エレメント）
次に、覆工エレメントについて説明する。
図２は、アンダーパス構造躯体のうちエレメント構造体Ｅを示す正面図であり、図２に示すように、覆工エレメントｅは、配列位置に応じて異なる断面形状の後述の３種類の基準覆工エレメントｅ１、一般部覆工エレメントｅ２、隅角部覆工エレメントｅ３（図３〜５も参照）、及び調整覆工エレメントｅ４からなり、これらを組み合わせることによりエレメント構造体Ｅが構成され、後工程で打設されるコンクリートと一体となってアンダーパスＵＰの構造躯体を構成するアンダーパス構造躯体の構成部材、且つ、地上の路線施設ＡＧの覆工・防護部材である。単体である覆工エレメントｅは、貫入方向を長手方向とする両端が開口した所定長さの角形管材等の略筒状鋼製材からなり、長手方向全長に亘って延在する後述の特定形状のＪＥＳ継手が外部に向けて突設されている。この覆工エレメントｅは、地山への貫入が進むに従って、長手方向に同種の覆工エレメントｅ同士が次々溶接、又はボルト止めなどの機械的緊結手段で接続されていき、最終的に地山を貫通する覆工エレメント列が構成される。また、隣接して配列される覆工エレメントｅ同士は、ＪＥＳ継手で互いに係合されており、そのため、図２に示すエレメント構造体Ｅは、コンクリート等で一体的に結合することにより、全体として覆工エレメントｅの長手方向と直角方向にせん断力及び引張力が伝達可能となっている。

次に、これらの各種覆工エレメント（ｅ１，ｅ２，ｅ３）を図３〜５を用いて詳細に説明する。なお、調整覆工エレメントｅ４については後述する。
図３に示す基準覆工エレメントｅ１は、最初に地山に貫入され、他の覆工エレメント列の貫入基準となる覆工エレメントに使用され（配列位置は図２参照）、図３に示すように、一辺が所定長さ（実施例では、８５０ｍｍ程度）の略正方形の中空状の断面を有した長尺な角形鋼管材からなるエレメント本体ｅ１０と、このエレメント本体ｅ１０の矩形断面の四隅付近に外部に向けて突設された略同形の４つのＪＥＳ継手ｅ１１，ｅ１２，ｅ１３，ｅ１４など、から構成されている。各ＪＥＳ継手ｅ１１，ｅ１２，ｅ１３，ｅ１４は、断面略Ｃ字状の係合部ｅａがエレメント本体ｅ１０の外部表面から略水平に突設された基端部ｅｂで接続された形状となっており、それぞれのＪＥＳ継手同士は、左右、上下対称の関係、即ち、ＪＥＳ継手ｅ１１とＪＥＳ継手ｅ１２、ＪＥＳ継手ｅ１３とＪＥＳ継手ｅ１４、ＪＥＳ継手ｅ１１とＪＥＳ継手ｅ１４、ＪＥＳ継手ｅ１２とＪＥＳ継手ｅ１３が、それぞれ線対称の関係となっている。

また、この基準覆工エレメントｅ１のうち、先端エレメント（その位置の覆工エレメント列において最初に地山に貫入させる覆工エレメントを指す。以下同じ）等には、前記構成の他、図３に示すように、次工程で貫入する隣接覆工エレメント列牽引用の牽引ケーブルＣａの末端を機械的に緊結する４つのクランプＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４が取り付けられている。これらのクランプは、牽引ケーブルＣａと機械的に接続可能で、牽引の際の負荷に耐え得るものであれば図示形態に限られず、既存技術と置換可能である。また、取り付け位置や数量等も適宜変更可能なものであり、先端エレメントだけでなく、覆工エレメント列の長さに応じて適宜中継地点に当たる覆工エレメントｅに設けても構わない。

図４に示す一般部覆工エレメントｅ２は、既に地山に貫入された基準覆工エレメントｅ１の列、又は既設の一般部覆工エレメントｅ２の列に沿って貫入させる覆工エレメントとして使用され、図示するように、前記基準覆工エレメントｅ１のエレメント本体ｅ１０の一辺がなくなったような断面形状である断面コの字状の長尺な鋼材からなるエレメント本体ｅ２０と、基準覆工エレメントｅ１と略同形の４つのＪＥＳ継手ｅ２１，ｅ２２，ｅ２３，ｅ２４と、から構成されている。しかし、これらのＪＥＳ継手ｅ２１，ｅ２２，ｅ２３，ｅ２４は、隣接して配列される覆工エレメントのＪＥＳ継手同士が係合するように、上下が線対称で左右が点対称の関係、即ち、ＪＥＳ継手ｅ２１とＪＥＳ継手ｅ２２が点対称、ＪＥＳ継手ｅ２２とＪＥＳ継手ｅ２３が線対称、ＪＥＳ継手ｅ２３とＪＥＳ継手ｅ２４が点対称、ＪＥＳ継手ｅ２４とＪＥＳ継手ｅ２１が線対称の関係となっている。
なお、この一般部覆工エレメントｅ２の先端エレメント等にも、前記クランプが取り付けられているが、図示及び説明は省略する。

図５に示す隅角部覆工エレメントｅ３は、隅角部に配列される覆工エレメントｅ（図２参照）に使用され、基準覆工エレメントｅ１のエレメント本体ｅ１０と略同形のエレメント本体ｅ３０と、一般部覆工エレメントｅ２のＪＥＳ継手と略同形の４つのＪＥＳ継手ｅ３１，ｅ３２，ｅ３３，ｅ３４と、から構成されている。しかし、隅角部に配列される覆工エレメントの列に使用できるように、ＪＥＳ継手ｅ３３，ｅ３４は、下方に向け突設されている。なお、エレメント本体ｅ３０を一般部覆工エレメントｅ２のエレメント本体ｅ２０と同形としてもよいが、本実施の形態では、コーナー部分の強度を高めるため、図示形態としている。
なお、隅角部覆工エレメントｅ３の先端エレメント等にも、前記クランプが取り付けられているが、図示及び説明は省略する。

次に、エレメント構造体Ｅの一体化について図６及び図７を用いて説明する。図６は、中詰めコンクリート打設後のエレメント構造体Ｅ（基準覆工エレメント、一般部覆工エレメント、隅角部覆工エレメントなどを組み合わせることにより構成された構造体を指す。以下同じ）の一部分を長手方向と直交する鉛直面で切断した状態で示しており、図７は、図６のＪＥＳ継手部分であるＡ部を拡大して示している。

図６に示すように、前述の基準覆工エレメントｅ１、一般部覆工エレメントｅ２、隅角部覆工エレメントｅ３をそれぞれ組み合わせて、図２に示すエレメント構造体Ｅを構築した後、エレメント本体ｅ１０，ｅ２０，ｅ３０内などの空洞部分に中詰めコンクリートを打設して、ＪＥＳ継手部分（図７参照）の空隙部分に長手方向端部からグラウト材を注入して、これらが硬化することで、エレメント構造体Ｅとコンクリート等が一体となり、アンダーパスＵＰの構造躯体が構成される。このグラウト材には、構造設計に応じた所望の硬化強度（圧縮強度、付着強度等）と、ＪＥＳ継手の空隙部分を満たすことができる流動性及び低収縮性を有する材料であれば用いることができるが、一般的には、無収縮モルタルやエポキシ系樹脂などが用いられる。図７に示すように、覆工エレメントｅの外部には、地山への貫入前に予め、防錆のため防錆シートＢＳを貼着したり、グラウト材の漏出防止のためグラウト漏出防止鋼板ＧＴを取り付けたりするとよい。また、覆工エレメントｅの内部には、グラウト漏出防止のためにシリコン系や変成シリコン系などのシーリング材Ｓでシーリングを施したり、又はアスファルト系シーリング材を硬化剤と共に吹き付けたりする（図示せず）と好ましい（例えば、特開２００７−２３６２２号公報に記載の工法などでシーリング及びグラウトを施工する）。なお、Ｐは発泡樹脂からなるバックアップ材（パッキン材）を示す。

（牽引手段）
次に、牽引手段について図８及び図２を用いて説明する。
図８及び図２に示すように、牽引手段２は、ＰＣ鋼より線などの高張力ケーブルからなる牽引ケーブルＣａを介して覆工エレメント列を牽引する複数の牽引ジャッキ２０，・・・，２０と、これらの複数の牽引ジャッキ２０を同時に水平にセット可能なジャッキ架台２１などから構成されており、到達立坑ｈ２の掘削地山側の土留め部材ＳＰに当接するようセットされ、掘削する地山から反力を得て、覆工エレメント列の先端部分に取り付けられた後述の掘削装置３０を牽引する。図示形態では、牽引ジャッキ２０として、油圧ジャッキであるセンターホールジャッキを採用し、牽引ケーブルＣａを覆工エレメントの３箇所のグランパで緊結して牽引する場合を示しているが、勿論、牽引ジャッキ２０は、覆工エレメント列と掘削装置とを一緒に牽引可能な能力を有する牽引手段であれば他の公知手段と置換可能であることは云うまでもない。

（掘削手段）
次に、掘削手段について図９及び図１０を用いて説明する。
本発明の掘削手段３は、一般的な掘削装置（例えば、特開平０９−２６８８７９号公報に記載の掘削装置、特開平１１−３０３５５６号公報記載の掘削装置など）で構わないが、本実施の形態では、本願出願人らが開発した特開２００８−１４４３６８号公報に記載の掘削装置（掘削機）（ＨＥＰマシン）が採用されている。図９及び図１０に示すように、掘削装置３０は、回転することにより切羽（掘削面）を掘削するセンターカッタ３１と、センターカッタ３１と共に回転してセンターカッタ３１で掘削した掘削土砂を後方へ搬送するスクリューコンベア３２と、切羽を打撃して掘削する４つの打撃ハンマ３３など、から構成され、牽引手段２で牽引される先端エレメントｅと外形が略同形の角形外殻ｅ’内に装着されている。

このセンターカッタ３１は、回転中心から径方向へ延出する羽状のカッタヘッド３１ａと、このカッタヘッド３１ａの中央部から掘進方向へ突設された先端カッタ３１ｂと、この先端カッタ３１ｂを取り囲むように円弧状に掘進方向へ突設された複数の固定ビット３１ｃと、カッタヘッド３１ａの外周縁から径方向へ突設された拡大ビット３１ｄと、から主に構成されており、装置の中央部先端に配置されて切羽を円筒状にくり貫き掘進する。

スクリューコンベア３２は、帯状の板材から螺旋形状に湾曲されて中空スクリュー形状に形成され、センターカッタ３１のカッタヘッド３１ａの後背部に配置されている。図示するように、スクリューコンベア３２は、回転軸に相当する部分にセッターロッドを持たず、中空となっているため、掘削土砂中に比較的大きな礫を含有する場合であっても、後述の掘削土砂搬出手段５まで掘削土砂をスムーズに搬送することができる。

各打撃ハンマ３３は、センターカッタ３１を囲むように角形外殻ｅ’内の四隅、且つ、拡大ビット３１ｄの外部に配置され、掘進方向に進退して切羽に衝突する三角錐状のハンマヘッド３３ａと、このハンマヘッド３３ａを掘進方向に前後動させる油圧シリンダ３３ｂなどから構成され、ハンマヘッド３３ａで切羽を打撃してセンターカッタ３１で掘削し残したエレメント内の四隅を掘削する機能を有している。

また、角形外殻ｅ’の外部には、既設の覆工エレメントのＪＥＳ継手と貫入する覆工エレメントのＪＥＳ継手と隙間の土砂を削り取って角形外殻ｅ’内に取り込むサイドカッタＳＣが突設されている。図示形態では、下部に突設されているが、勿論、既設の覆工エレメントと貫入する覆工エレメントとの位置関係によって決まるもので、図示形態に限られない。ＪＥＳ継手やクランプも前述のように形状や位置、数量等は設計により適宜変更可能である。

なお、センターカッタ３１とスクリューコンベア３２とは、回転ユニット３４として一体化されており、この回転ユニット３４には、車輪３４ａが設けられ、角形外殻ｅ’の内面には、この車輪をガイドするガイドレール３４ｂが敷設されている。そのため、センターカッタ３１とスクリューコンベア３２とが角形外殻ｅ’内部に着脱自在となっている。

このように本実施の形態に係る掘削手段３によれば、センターカッタ３１で円形に掘進すると共に四隅を打撃ハンマ３３で掘削するので、エレメント内を殆ど未掘削部分を残すことなく掘り進めることができる。そのため、牽引手段２に係る負担が軽減されて、硬い地山でも比較的小規模の牽引手段で掘進することが可能となる。

［掘削土砂搬出手段］
次に、本発明の特徴部分である掘削土砂搬出手段について説明する。本発明の実施の形態に係る掘削土砂搬出手段は、設置間隔自在な複数の連設型ベルトコンベアから主に構成されている。以下、この連設型ベルトコンベアの実施例について詳細に説明する。

先ず、実施例１に係るベルトコンベアについて図１１〜図１６を用いて説明する。図１１などに示すように、実施例１に係るベルトコンベア１０は、ベルトコンベアの基体となるコンベアフレーム１１と、このコンベアフレーム１１の搬送方向上流側端部に回転自在に軸支された第１従動プーリであるテールプーリ１２と、コンベアフレームの搬送方向下流側端部に回転自在に軸支された第２従動プーリであるヘッドプーリ１３と、テールプーリ１２とヘッドプーリ１３に張架された無端ベルトからなるコンベアベルト１４と、このコンベアベルト１４を所定の搬送方向に駆動回転させる駆動プーリ１５と、この駆動プーリ１５にコンベアベルト１４が少なくとも半周以上巻きつくようにコンベアベルト１４を蛇行させるスナッププーリ１６などから構成されている。

コンベアフレーム１１は、駆動プーリが収まる所定高さの中間フレーム１１ａと、この中間フレーム１１ａの下部が搬送方向上流側へ水平に突出した前方フレームであるテールフレーム１１ｂと、中間フレーム１１ａの上部が搬送方向下流側へ水平に突出した後方フレームであるヘッドフレーム１１ｃとから構成され、中間フレーム１１ａ、テールフレーム１１ｂ、ヘッドフレーム１１ｃは、それぞれ左右両サイドの格子状のサイドフレームとそれらを連結する連結フレームとから主に構成されている（図１４等参照）。また、テールフレーム１１ｂとヘッドフレーム１１ｃとは、テールフレーム１１ｂの高さとヘッドフレーム１１ｃの高さを合わせても中間フレーム１１ａの高さ以内に収まるように設定されている。つまり、同一のベルトコンベア１０を搬送方向に直列に連設した場合、上流側に設置したベルトコンベアのヘッドフレーム１１ｃの下方に下流側に設置したベルトコンベアのテールフレーム１１ｂが嵌り込んで収まるようになっている。このとき、テールフレーム１１ｂの長さと、ヘッドフレーム１１ｃの長さが同じであれば、連設するベルトコンベア同士をテールフレーム１１ｂの根元までピッタリくっつけることができ、且つ、テールフレーム１１ｂ及びヘッドフレーム１１ｃの長さが十分に長いと、この長さ分だけ、ベルトコンベア同士の重ね代ができ、この重ね代においてベルトコンベア同士の設置間隔を調整することができるため好ましい。つまり、このテールフレーム１１ｂ及びヘッドフレーム１１ｃの長さは、ベルトコンベア１０の全長の３分の１以上あることが好ましく、本実施例では、中間フレーム１１ａ、テールフレーム１１ｂ、及びヘッドフレーム１１ｃの長さは、全て等しく２０００ｍｍに設定されている。

テールプーリ１２は、テールフレーム１１ｂの搬送方向上流側端部に軸支され、ヘッドプーリ１３は、ヘッドフレーム１１ｃの搬送方向下流側端部に軸支されており、スナッププーリ１６は、中間フレーム１１ａに回転自在に軸支されている。また、駆動プーリ１５は、駆動手段である出力１．０ｋＷで約３０ｍ／ｍｉｎの能力を有する駆動モータ１５ａが内蔵されていると共に、その回転軸が両側から突出し、その両軸端が中間フレーム１１ａに固定されており、駆動モータ１５ａが駆動するとその駆動力で駆動モータ１５ａ自身が駆動プーリ１５ごと回転することによりコンベアベルト１４を回転させる仕組みとなっている。

そして、テールフレーム１１ｂのサイドフレーム外側面の上端側には、一対のガイド板１１ｄがテールフレーム１１ｂの略全長に亘って突設され、これら一対のガイド板１１ｄの間に上流側に設置したベルトコンベアのヘッドフレーム１１ｃを内嵌・ガイドしてベルト移動方向に対して直交方向のズレを防止することができるようになっており、ヘッドフレーム１１ｃのサイドフレーム外側面には、一対の支持脚１１ｅが下方に向けて突設されており、接地されていないヘッドフレーム１１ｃ側が下がってベルトコンベア１０が転倒するのを防ぐと共に、これら一対の支持脚１１ｅ間に内挿された下流側のベルトコンベア１０のテールフレーム１１ｂのベルト移動方向に対して垂直方向のズレを防止することができるようになっている。この支持脚１１ｅは、ヘッドフレーム１１ｃに基端部が軸支され、揺動して折り畳み自在となっている。

また、本実施例では、図１１、１６に示すように、中間フレーム１１ａの外側面の下端部にベルトコンベア移動用のキャスタ１１ｆが複数設けられており、覆工エレメントｅ内でのベルトコンベア１０の水平移動が容易となっている。

更に、コンベアベルト１４の上面に沿って、その下方に複数のキャリアローラ１７が所定間隔毎に回転自在に軸支され、このキャリアローラ１７によりコンベアベルト１４で搬送する掘削土砂の荷重を支えられるようになっている。このキャリアローラ１７は、図１３等に示すように、中央部が下方に所定角度（図示実施例１では、水平線に対して１３°上方に）折れ曲がったくの字状の軸に一対の回転体が軸支されている構成であり、このキャリアローラ１７上を走行移動するコンベアベルト１４の中央部に窪みを設けて一度に掘削土砂を大量に搬送できるようになっている（搬送能力：１２ｍ³／ｈ）。符号１８は、土砂漏出防止材であり、コンベアベルト１４の両側縁に沿って設けられ、コンベアベルト１４の縁から土砂が溢れて、各プーリとコンベアベルト１４との間に入り込むのを防止する機能を有している。この土砂漏出防止材１８は、本実施例では、コンベアベルト１４を損傷せず、且つ、耐久性が高いことを考慮し、ウレタンゴムなどの耐磨耗性の高い合成樹脂から形成されている。

テールフレーム１１ｂとの接続部分である中間フレーム１１ａの搬送方向上流側端部には、ベルト跳ね上がり防止部材として一対の押さえローラ１９が左右の両サイド（サイドフレーム）から内側下方に向けて突設され、コンベアベルト１４がその張力により上方へ移動するのを押さえている。このため、ヘッドフレーム１１ｃの下方に他のベルトコンベアのテールフレーム（１１ｂ）が根元まで完全に重なって設置された場合であっても、当該テールフレーム（１１ｂ）走行中のコンベアベルト（１４）がヘッドフレーム１１ｃ走行中のコンベアベルト１４などに接触するおそれがない。

また、図１１に示すように、スナッププーリ１６の付近の上流側には、中間フレーム１１ａに水平方向に軸移動可能に軸支され、その回転軸が付勢手段により図中の矢印方向であるスナッププーリ１６から離れる方向、即ち、テールフレーム１１ｂ側に付勢されている可動プーリであるテイクアッププーリＴＰが設けられており、このテイクアッププーリＴＰによりコンベアベルト１４の余剰部分を巻き取って、コンベアベルト１４に所定の張力を付与することができるようになっている。

更に、コンベアベルト１４に付着した掘削土砂をクリーニングするクリーニング手段として、テールフレーム１１ｂの上流端にテールクリーナＣＬ１が、ヘッドフレーム１１ｃの下流端にヘッドクリーナＣＬ２が、それぞれ設けられている。テールクリーナＣＬ１は、コンベアベルト１４の内周面に摺接する厚さ５ｍｍのウレタンゴムの板状材から構成され、コンベアベルト１４の内側に入り込んだ土砂や異物を除去する機能を有し、ヘッドクリーナＣＬ２は、ヘッドプーリ１３をバックアップ部材（バックアップローラ）としてコンベアベルト１４の外表面に摺接する厚さ５ｍｍのウレタンゴムの板状材から構成され、コンベアベルト１４の外周面に付着した土砂を掻き取る機能を有している。このように、テールクリーナＣＬ１及びヘッドクリーナＣＬ２は、コンベアベルト１４に摺接する構成であるが、コンベアベルト１４から僅かながら離間して非接触に設置された金属製のバーなどから構成してもよく、要するに、コンベアベルト１４に付着した掘削土砂を接触、非接触を問わず掻き取ってクリーニングすることができる構成であればよい。

以上のように、実施例１に係るベルトコンベア１０によれば、ベルトコンベア１０を搬送方向に直列に連設した場合、テールフレーム１１ｂとヘッドフレーム１１ｃとを重ねることができると共に、コンベアベルト１４の走行をベルト跳ね上がり防止部材である一対の押さえローラ１９でコンベアベルト同士を接触させることなく回転走行させることができるので、テールフレーム１１ｂ及びヘッドフレーム１１ｃの長さをベルトコンベア１０の設置間隔の調整代としてベルトコンベア１０を連設することができ、掘削土砂の搬送路を容易に延長することができる。

次に、実施例２に係るベルトコンベアについて、図１７及び図１８を用いて説明する。図１８のＥ−Ｅ線鉛直断面図は、実施例１のＤ−Ｄ線の位置に相当する断面図である。実施例２に係るベルトコンベア１０’が、実施例１に係るベルトコンベア１０と相違する主な点は、実施例１に係る中間フレーム１１ａのベルト跳ね上がり防止部材が押さえローラ１９ではなく、押さえガイド１９’となっている点であり、同一構成は同一符号を付し、説明を省略する。

押さえガイド１９’は、図１８に示すように、押さえガイド本体１９ａ’と、この押さえガイド本体１９ａ’を支持・固定する支持部１９ｂ’とから構成され、押さえガイド本体１９ａ’が支持部１９ｂ’を介して中間フレーム１１ａ’のサイドフレームの上端に固着（ボルト止め）されることにより、中間フレーム１１ａ’の内側側面から内側に向け突設されている。この押さえガイド本体１９ａ’は、鉛直断面形状が凹状に形成され、この凹部が回転走行するコンベアベルト１４の両縁を挿通・ガイドするガイド溝１９ｃ’となっている。このように、押さえガイド本体１９ａ’は、コンベアベルト１４と摺接するため、コンベアベルト１４の損耗を低減することができ、且つ、耐摩耗性に優れた材料から形成されていることが好ましく、例えば、表面にフッ素樹脂をコーティングして滑性を向上させた樹脂やモノマーキャストナイロン（ＭＣナイロン（登録商標 日本ポリペンコ株式会社））などから形成されているとよい。

なお、実施例２に係る中間フレーム１１ａ’のサイドフレームは、実施例１に係る中間フレーム１１ａのサイドフレームと同形状でも構わないが、押さえローラ１９を設置するスペースが必要なくなったので、軽量化を図るため、図１７に示すように、搬送方向上流側の上端隅部がコンベアベルト１４に沿ってカットされた形状となっている。

以上のように、実施例２に係るベルトコンベア１０’は、実施例１に係るベルトコンベア１０に比べてコンベアベルト１４上に被さるベルト跳ね上がり防止部材が薄く、且つ、コンベアベルト１４に覆い被さる部分が両縁部分しかないため、搬送する土砂などが押さえガイド１９’に堰き止められるおそれが少ない。このため、土砂等が詰まってベルトコンベア１０’の廻りに溢れ、溢れた土砂が各プーリやキャリアローラ１７などとコンベアベルト１４との間に挟まってコンベアベルト１４の回転・走行に支障をきたすおそれが少なくなる。

[アンダーパス構造躯体構築装置の動作及びエレメント牽引掘進工法]
次に、アンダーパス構造躯体構築装置の動作を、エレメント牽引掘進工法の１つであるＨＥＰ＆ＪＥＳ工法により、前述の覆工エレメントで覆工しながら鉄道などの路線施設下にアンダーパスを構築する場合で図１９〜図２４を用いて説明する。図１９〜図２４は、ＨＥＰ＆ＪＥＳ工法における各工程を示す工程説明図であり、図２０〜図２４の（ａ）は、その工程で行う工事を路線施設と直交する鉛直面で切断した状態で示し、（ｂ）は、その工程で貫入する覆工エレメントのエレメント構造体Ｅにおける位置を正面図で示している。

（事前準備）
先ず、事前準備として、当該路線施設及び隣地の崩壊を防ぐため、図１９に示すように、アンダーパスＵＰを構築する箇所の路線施設ＡＧの両側に沿って２列ずつ鋼製矢板（シートパイル）などの土留め部材ＳＰをバイブロハンマ等で地中に貫入させる。そして、その土留め部材ＳＰの間を掘削して、路線施設ＡＧの両脇に、前述の覆工エレメントの貫入開始側となる発進立坑ｈ１及び覆工エレメントの貫入到達端側となる到達立坑ｈ２をそれぞれ掘削する。勿論、周辺の状況、地盤の土質、地下水の状態により土留め部材ＳＰを設置する必要がない場合は、適切な法面をとって掘削すればよい。この発進立坑ｈ１は、覆工エレメントの搬入・接続作業等の作業スペースとなり、到達立坑ｈ２は、前述の牽引手段の設置スペースとなる。また、発進立坑ｈ１には、覆工エレメントを水平に載置するための架台が、到達立坑ｈ２には、牽引手段を水平に載置するための架台がそれぞれ組み立てられる。

（水平ボーリング工程）
次に、水平ボーリング工を行う水平ボーリング工程について、図２０を用いて説明する。水平ボーリング工程は、（ａ）に示すように、ボーリングマシーンで到達立坑ｈ２から水平ボーリング工を行って、（ｂ）に示すように、エレメント構造体Ｅの上辺（天板部）の中央付近に到達立坑ｈ２から発進立坑ｈ１に至る貫通孔を穿孔する。この貫通孔は、最初に牽引する基準覆工エレメント列牽引用の牽引ケーブルＣａを挿通するための孔であり、この貫通孔にＰＣ鋼より線からなる複数の牽引ケーブルＣａが挿通され、掘削装置３０の角形外殻ｅ’のクランプ（図１０参照）にそれぞれ緊結される。

（基準エレメントの牽引掘進工程）
次に、基準エレメントの牽引掘進を行う基準エレメントの牽引掘進工程について、図２１を用いて説明する。基準エレメントの牽引掘進工程は、掘削手段３及び基準覆工エレメントｅ１を牽引手段３で牽引しながら、掘削手段３の掘削装置３０で覆工エレメント内を掘進し、掘り進むに従って順次基準覆工エレメントｅ１を長手方向に接続していき、最終的に発進立坑ｈ１から到達立坑ｈ２まで基準覆工エレメントｅ１で覆工しながら覆工エレメント内を掘り進む工程である。この工程では、先ず、発進立坑ｈ１で架台上に基準覆工エレメントｅ１が搬入・設置され、その先端部分に角形外殻ｅ’及び掘削装置３０が装着され、到達立坑ｈ２で架台上に牽引ジャッキ２０、ジャッキ架台２１などが組み立てられる。このとき、基準覆工エレメントｅ１の貫入位置に当たる邪魔な土留め部材ＳＰは、鏡切りを行って切除しておく。そして、角形外殻ｅ’に緊結された牽引ケーブルＣａを介して牽引手段２で掘削手段３及び基準エレメントｅ１を牽引しながら、掘削手段３で覆工エレメント内を掘り進み、基準エレメント列を完成させる。なお、掘削土砂搬出手段５としてベルトコンベア１０を覆工エレメント連結時に１台ずつ搬入する。

（アンダーパス構造躯体の天板部の構築工程）
次に、アンダーパス構造躯体の天板部の構築工程について、図２２を用いて説明する。アンダーパス構造躯体の天板部の構築工程は、既に貫入した基準エレメントｅ１のＪＥＳ継手に一般部覆工エレメントｅ２のＪＥＳ継手を係合させながら、前記と同様に牽引手段２で一般部覆工エレメントｅ２を牽引しながら、掘削手段３で覆工エレメント内を掘り進み、基準覆工エレメント列の両脇に次々一般部覆工エレメントｅ２を貫入していき、アンダーパス構造躯体の天板部となる上部水平構造体を完成させる工程である。（ｂ）で示すように、天板部の両端には、隅角部覆工エレメントｅ３，ｅ３’を貫入する（図２も参照）。そして、エレメント構造体Ｅの天板部に当たる覆工エレメントを全て貫入すると、覆工エレメントと地山との隙間に裏込め剤を注入し、ＪＥＳ継手の空隙に、グラウト材を充填し、覆工エレメントの内部に、中詰めコンクリートを打設して（図６及び図７参照）、アンダーパス構造躯体の天板部を構築する。なお、ｅ３’とは、前述した隅角部覆工エレメントｅ３と断面形状が線対称の覆工エレメントのことを指す。

（アンダーパス構造躯体の側壁部の構築工程）
次に、アンダーパス構造躯体の側壁部の構築工程について、図２３を用いて説明する。このアンダーパス構造躯体の側壁部の構築工程は、既に貫入した隅角部覆工エレメントｅ３のＪＥＳ継手に一般部覆工エレメントｅ２のＪＥＳ継手を係合させながら、前記と同様に牽引手段２で一般部覆工エレメントｅ２を牽引しながら、掘削手段３で覆工エレメント内を掘り進み、隅角部覆工エレメントｅ３の列の下方に次々一般部覆工エレメントｅ２を貫入していき、アンダーパス構造躯体の側壁部となる鉛直構造体を完成させる工程である。先ず、発進立坑ｈ１及び到達立坑ｈ２に設置してあった架台を撤去して、アンダーパス構造躯体の側壁部の下端まで、発進立坑ｈ１及び到達立坑ｈ２を鉛直に掘削する。そして、撤去した架台の替わりに、昇降架台を発進立坑ｈ１及び到達立坑ｈ２にそれぞれ組み立てる。次に、一般部覆工エレメントｅ２を貫入する位置まで昇降架台で上下に運搬しつつ、前記同様に、一般部覆工エレメントｅ２の列をアンダーパス構造躯体の側壁部である天板部の両脇から下端まで全て貫入していき、前記同様に、裏込め剤の注入、グラウト材の充填、中詰めコンクリートの打設、を行って、アンダーパス構造躯体の側壁部を構築する。なお、（ｂ）に示すように下端部には、隅角部覆工エレメントｅ３（ｅ３’）を貫入する。

（アンダーパス構造躯体の床板部の構築工程）
次に、アンダーパス構造躯体の床板部の構築工程について、図２４を用いて説明する。このアンダーパス構造躯体の床板部の構築工程は、既に貫入した隅角部覆工エレメントｅ３のＪＥＳ継手に一般部覆工エレメントｅ２のＪＥＳ継手を係合させながら、前記同様に牽引手段２で一般部覆工エレメントｅ２を牽引しながら、掘削手段３で覆工エレメント内を掘り進み、隅角部覆工エレメントｅ３（ｅ３’）の列の間に一列に次々一般部覆工エレメントｅ２を貫入していき、アンダーパス構造躯体の床板部となる下部水平構造体を完成させる工程である。一般部覆工エレメントｅ２を次々貫入して行く訳であるが、施工誤差で最後になるエレメント列は、一般部覆工エレメントｅ２が入らない場合がある。そこで、そのような場合は、寸法の調整が可能な調整覆工エレメントｅ４を貫入したり、一般部覆工エレメントｅ２を加工したりして、エレメント構造体Ｅを完成させる。次に、前記と同様に、裏込め剤の注入、グラウト材の充填、中詰めコンクリートの打設を行って、アンダーパス構造躯体の床板部を構築する。そして、完成したアンダーパス構造躯体の内部をバックホーなどの重機等で従来工法により掘削してアンダーパスを構築する。

（土砂搬送路の延長）
このようにアンダーパス構造躯体を構築する訳であるが、前述の本発明の実施例１に係るベルトコンベア１０又は実施例２に係るベルトコンベア１０’を掘削土砂搬出手段として用いれば、覆工エレメントｅを長手方向に連結する際、継ぎ足す覆工エレメントｅに予めこのベルトコンベア１０（１０’）を搭載しておき、覆工エレメントｅと一緒にベルトコンベア１０（１０’）を運搬可能であり、テールフレーム１１ｂ及びヘッドフレーム１１ｃの長さの分だけベルトコンベアの設置間隔を容易に変更することができるため、覆工エレメントｅとベルトコンベア１０（１０’）の基準長さが違ったとしても、覆工エレメント同士を連結した後に、覆工エレメントの長さに応じてベルトコンベアの設置間隔を調整するだけで掘削土砂の搬出経路を延長していくことが容易にできる。そのうえ、狭隘な覆工エレメント内でのベルトコンベアの接続作業などを不要とすることができ、掘削土砂の搬出経路の延長作業の効率が向上してコストダウンと工期の短縮を実現することができる。また、本発明の実施例１に係るベルトコンベア１０及び実施例２に係るベルトコンベア１０’は、高さが低く抑えられているため、覆工エレメント内を作業員が通行容易となっており、掘削装置３０のメンテナンス等で通行する際も従来のようにベルトコンベアを出し入れし直す必要がない。

以上のように、この発明の一実施の形態に係る連設型ベルトコンベア、及び、そのベルトコンベアを備えたアンダーパス構造躯体構築装置、並びに、そのアンダーパス構造躯体構築装置を用いたエレメント牽引工法を、正面視で矩形中空状のアンダーパス構造躯体を構築する場合で説明したが、勿論、適用可能なアンダーパス構造躯体は、例として挙げた矩形状のものに限られず、アーチ状や環状など設計に応じた様々な形状の構造躯体に適用可能であることは云うまでもない。また、覆工エレメントの断面形状も扇形など構築するエレメント構造体の形状に合わせた所定形状とすることができる。

要するに、本発明の連設型ベルトコンベアは、前述のようにＨＥＰ＆ＪＥＳ工法に特に適しているが、発進立坑から押圧して覆工エレメントを推進するエレメント推進工法など狭いトンネルなど狭隘な場所での搬送物の搬送全般に適しており、搬送物も掘削土砂に限られるものではない。そのような場合であっても、ベルトコンベア同士の設置間隔が容易に変更可能で、搬送路の延長が容易であるという顕著な効果を奏することは明らかである。また、アンダーパス構造躯体構築装置の牽引手段、掘削手段などは、一例を示したものであり、特許請求の範囲に記載した範囲内で従来の手段や装置等と置換可能であることは云うまでもない。また、図で示した、形状等もあくまでも一例を挙げたものであり、適宜変更可能である。

１ アンダーパス構造躯体構築装置
２ 牽引手段
２０ 牽引ジャッキ
２１ ジャッキ架台
３ 掘削手段
３０ 掘削装置（掘削機，ＨＥＰマシン）
５ 掘削土砂搬出手段
１０ ベルトコンベア
１１ コンベアフレーム
１１ａ 中間フレーム
１１ｂ テールフレーム（前方フレーム）
１１ｃ ヘッドフフレーム（後方フレーム）
１２ テールプーリ（第１の従動プーリ）
１３ ヘッドプーリ（第２の従動プーリ）
１４ コンベアベルト
１５ 駆動プーリ
１６ スナッププーリ
１９ 押さえローラ（ベルト跳ね上がり防止部材）
１９’ 押さえガイド（ベルト跳ね上がり防止部材）
ＴＰ テイクアッププーリ
ＣＬ１ テールクリーナ（クリーニング手段）
ＣＬ２ ヘッドクリーナ（クリーニング手段）
ｅ 覆工エレメント
ｅ１ 基準覆工エレメント
ｅ２ 一般部覆工エレメント
ｅ３ 隅角部覆工エレメント
ｅ４ 調整覆工エレメント

Claims (10)

1. コンベアフレームと、このコンベアフレームの搬送方向上流側端部に回転自在に軸支された第１従動プーリと、前記コンベアフレームの搬送方向下流側端部に回転自在に軸支された第２従動プーリと、前記第１従動プーリと前記第２従動プーリとに張架された無端ベルトからなるコンベアベルトと、このコンベアベルトを駆動回転させる駆動プーリと、が備えられ、搬送方向に沿って直列に複数連設して使用する連設型ベルトコンベアにおいて、
   前記コンベアフレームは、中央に設けられた所定高さの中間フレームと、この中間フレームの下部が搬送方向上流側へ水平に突出した前方フレームと、前記中間フレームの上部が搬送方向下流側へ水平に突出した後方フレームと、から構成され、且つ、前記前方フレームの高さと前記後方フレームの高さを合わせた高さが前記中間フレームの高さ以下で、連設時に隣接する一方のベルトコンベアの後方フレームの下方に他方のベルトコンベアの前方フレームが嵌るようになっており、
   前記中間フレームの搬送方向上流側端部には、前記コンベアベルトの跳ね上がりを防止するベルト跳ね上がり防止部材が設けられていることを特徴とする連設型ベルトコンベア。
2. 前記ベルト跳ね上がり防止部材は、前記中間フレームの内側側面に下方に向けて突設され、前記コンベアベルトを上方から押さえる押さえローラであることを特徴とする請求項１に記載の連設型ベルトコンベア。
3. 前記ベルト跳ね上がり防止部材は、前記中間フレームの内側側面から内側に向け突設され、前記コンベアベルトを挿通してガイドするガイド溝を有する押さえガイドであることを特徴とする請求項１に記載の連設型ベルトコンベア。
4. 前記中間フレームには、前記駆動プーリに前記コンベアベルトが少なくとも半周以上巻きつくようにコンベアベルトを蛇行させるスナッププーリが設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の連設型ベルトコンベア。
5. 前記中間フレームには、前記コンベアベルトの余剰部分を巻き取って、前記コンベアベルトに所定の張力を付与するテイクアッププーリが設けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の連設型ベルトコンベア。
6. 前記コンベアフレームには、移動用のキャスタが設けられていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の連設型ベルトコンベア。
7. 前記コンベアベルトに付着した掘削土砂などの搬送物をクリーニングするクリーニング手段が設けられていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の連設型ベルトコンベア。
8. 到達立坑に設置された牽引手段で覆工エレメントを牽引し、順次覆工エレメントを長手方向に連結しながら覆工エレメントの先端に取り付けられた掘削手段で覆工エレメント内を発進立坑から到達立坑まで掘削・穿孔して、アンダーパスの構造躯体を構築するエレメント牽引掘進工法に用いるものであることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の連設型ベルトコンベア。
9. 到達立坑に設置され、覆工エレメントを牽引する牽引手段と、覆工エレメントの先端に取り付けられ、前記牽引手段に牽引されながら掘進する掘削手段と、覆工エレメント内を運搬して前記掘削手段で掘削された土砂を発進立坑へ搬出する掘削土砂搬出手段と、が備えられ、アンダーパスの構造躯体を構築するアンダーパス構造躯体構築装置であって、
   前記掘削土砂搬出手段は、請求項１ないし７のいずれかに記載の連設型ベルトコンベアを有していることを特徴とするアンダーパス構造躯体構築装置。
10. 請求項９に記載のアンダーパス構造躯体構築装置を用いて、前記牽引手段で覆工エレメントを牽引し、順次覆工エレメントを長手方向に連結しながら前記掘削手段で覆工エレメント内を発進立坑から到達立坑まで掘削・穿孔して、アンダーパスの構造躯体を構築するエレメント牽引掘進工法において、
    覆工エレメントを長手方向に連結する際に、連結する前の覆工エレメントに予め前記連設型ベルトコンベアを搭載することで連結する覆工エレメントと一緒に前記連設型ベルトコンベアを運搬し、連結した覆工エレメントの長さに応じて前記連設型ベルトコンベアの設置間隔を調整しながら掘削土砂の搬出経路を延長していくことを特徴とするエレメント牽引掘進工法。

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