JP5339489B1 - 断面馬蹄形又は幌形の地下空間に対応した密閉型掘進機 - Google Patents
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- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
Abstract
【解決手段】 上部がアーチ状で下部が矩形状の断面馬蹄形又は幌形の外殻1の前部に排土口4aを備えた馬蹄形又は幌形の隔壁4を取り付け、その隔壁4の前方上部に地山をアーチ状に掘削する回転カッター7を取り付け、その回転カッター7の下方且つやや後方の位置に自転する回転体8cを設け、その回転体8cに複数の偏心カッター8を取り付けて自転公転によって地山を矩形状に掘削できるようにし、その偏心カッター8及び回転カッター7を回転させる駆動手段を設け、隔壁4の排土口4aから機内に取り込まれた土砂を後方へ搬送する排土装置10を設ける。
【選択図】 図1
Description
・周辺環境に対して、直接又は間接的な影響(振動、騒音、近接構造物、地下埋設物等)が少なく、大規模な施工ヤードが確保されていることが必要となる。
・掘削最深部分は地盤が開放され、地盤性状によってはボイリングやヒービングが発生し、後に構造物自体の沈下、埋め戻しによる地表面沈下、コンクリート打ち継目の漏水、函体コンクリート目地部の漏水が発生する可能性がある。
・基本的には都市部での採用には問題が多い。
・シールド掘進機が非常に高価である。
・施工ヤードが非常に大きくなる。
・一次覆工で終了するために、施工開始から終了までは急速施工が可能となるが、工事着工までのシールド掘進機の製作には最低10ヶ月以上必要となる。
・短距離での施工には過大な仮設備が必要なためコスト的には採用が難しく、一般的には施工延長が500m以上がシールド工法採用の条件となる。
・鋼管を1本づつ施工するため、施工期間が長くかかる。
・鋼管等の使用により高価となる。
・パイプルーフ工が終了した後に内部掘削や内部支保工を設置するが、その段階で縦列的な鋼管のたわみが生じ、地盤沈下が発生しやすくなる。
・施工中の削孔水の処理、攪拌された汚泥の処理が必要となる。
・施工後の地下水汚染の問題が発生する。
・施工箇所の既設埋設物の調査に慎重さが必要である。
・注入中に既設地下埋設物への影響が発生する。
・地盤の隆起や空隙率の大きな地盤では薬液やセメント系注入材の逸走が生じ、地盤の広範囲に影響を与える危険性がある。
1) 掘進機の後部に複数の推進管を接続して元押し、地山を掘進しながら掘削された土砂を機内に取り込んで後方へ排出し、推進管の追加と元押しを繰り返して地中に管路を構築する推進工法に用いられる密閉型掘進機において、前記掘進機は、上部がアーチ状で下部が矩形状の断面馬蹄形又は幌形の外殻を有し、その外殻の前部に排土口を備えた馬蹄形又は幌形の隔壁を取り付け、その隔壁の前方上部に地山をアーチ状に掘削する回転カッターを取り付け、その回転カッターの下方且つやや後方の位置に自転する回転体を設け、その回転体に複数の偏心カッターを取り付けて自転公転によって地山を矩形状に掘削できるようにし、その偏心カッター及び回転カッターを回転させる駆動手段を設け、隔壁の排土口から機内に取り込まれた土砂を後方へ搬送する排土装置を設け、上部のアーチ部分を回転カッターで先行して掘削し、下部の矩形部分を偏心カッターで追従して矩形に掘削する2段式のベンチカット工法で地山の安定を図るようにしたことを特徴とする、断面馬蹄形又は幌形の地下空間に対応した密閉型掘進機
2) 排土口を隔壁の下部に1箇所形成し、その排土口に排土装置を取り付けた、前記1)記載の断面馬蹄形又は幌形の地下空間に対応した密閉型掘進機
3) 駆動手段を1体のモーターと外歯及び内歯を備えた中間駆動ギヤで構成し、その中間駆動ギヤの内歯とモーターのピニオンギヤを噛み合わせ、回転カッターに駆動伝達ギヤを設けて中間駆動ギヤの外歯と噛み合わせ、各偏心カッターの軸端を中間駆動ギヤに対して軸支し、各偏心カッターに駆動伝達ギヤを設けて固定の円形のラックと噛み合わせた、前記1)又は2)記載の断面馬蹄形又は幌形の地下空間に対応した密閉型掘進機
4) 外殻を前管と後管で構成し、その前管と後管の接続箇所にパッキンを装備した断面円形状の外筒と内筒を形成して回転可能に接続し、外筒を回転させて掘進機の姿勢を調整するローリング修正ジャッキを内筒に設けた、前記1)〜3)いずれか記載の断面馬蹄形又は幌形の地下空間に対応した密閉型掘進機
5) 後管の頂部の壁面に差込ピンを前方へ突設し、前管の頂部の壁面にローリング制限長孔を開口して前記差込ピンを差し込み、ローリング時に差込ピンとローリング制限長孔が接触してローリング量を制限できるようにした、前記4)記載の断面馬蹄形又は幌形の地下空間に対応した密閉型掘進機
6) 前管の後端に断面馬蹄形又は幌形の中間フードを形成し、前管と後管の外形状が連続するようにした、前記4)又は5)記載の断面馬蹄形又は幌形の地下空間に対応した密閉型掘進機
7) 中間フードの外縁部に沿って土砂の侵入を防止するブラシを設けた、前記6)記載の断面馬蹄形又は幌形の地下空間に対応した密閉型掘進機
8) 自沈防止のために外殻の前端下部に横長の支圧板スタビライザーを後端で枢支し、その支圧板スタビライザーを枢支点回りに回動させて傾きを変化させる角度調整ジャッキを設けた、前記1)〜7)いずれか記載の断面馬蹄形又は幌形の地下空間に対応した密閉型掘進機
にある。
・非開削(立坑から発進して到達まで横孔を形成する)であるから、大規模な施工ヤードを必要とせず、周辺環境に与える影響が少ない。
・掘進地盤の止水性・自立性を保つための地山の改良範囲が限定・削減され、且つ一次覆工で施工が完了するから、工期の短縮を図ることができる。
・密閉型であるから、土砂の取込制御が可能となり、地山の緩みを最小限に抑えることができる。
・駆動部の転用が可能で汎用性に優れ、シールド掘進機と比較して製作費用が安価に且つ短期間で製作できる。
・地表面に近いところで既存の地下埋設物が輻輳しているエリアが多い(切り廻りが不可能)。
・できるだけ土被りが浅く、地表面に近い箇所に地下道を埋設する必要がある(高齢化社会のため急傾斜スロープや階段は不可)。
・円形では未掘削箇所を残す(工費増大)。
・内部インバート工(足元の平面仕上げ)や両側壁の二次施工が必要となる。
これらのことはボックス型が一次覆工で工事を短期間で終了できる優位さから、円形不採用の一番の理由となっている。
・地表から進入する取付け通路の勾配をできるだけ緩くする必要がある(歩行者や車椅子の走行を安全にする)。
・勾配がついた取付け通路の延長をできるだけ短くする必要がある(施工範囲の省力化)。
・現状共用中の歩道者スペースの制限や近接建築物の障害にならないためには、歩行空間の施工範囲を極力短くする必要も考えられる。
1a 前管
1b 後管
1c 外筒
1d 内筒
1e 開口
1f 突起
1g 差込ピン
1h ローリング制限長孔
1i 中間フード
1j ブラシ
2 ローリング修正ジャッキ
3 方向修正ジャッキ
4 隔壁
4a 排土口
4b ラック
5 モーター(駆動手段)
5a ピニオンギヤ
6 中間駆動ギヤ
6a 内歯
6b 外歯
7 回転カッター
7a 回転軸
7b 駆動伝達ギヤ
8 偏心カッター
8a 回転軸
8b 駆動伝達ギヤ
8c 回転体
9 支圧板スタビライザー
9a 角度調整ジャッキ
10 排土装置
10a モーター
10b 排土スクリュー
10c 排土圧調整バルブ
10d スライドゲート
11 推進管
A 回転カッターの掘削ライン
B 偏心カッターの掘削ライン
Claims (8)
- 掘進機の後部に複数の推進管を接続して元押し、地山を掘進しながら掘削された土砂を機内に取り込んで後方へ排出し、推進管の追加と元押しを繰り返して地中に管路を構築する推進工法に用いられる密閉型掘進機において、前記掘進機は、上部がアーチ状で下部が矩形状の断面馬蹄形又は幌形の外殻を有し、その外殻の前部に排土口を備えた馬蹄形又は幌形の隔壁を取り付け、その隔壁の前方上部に地山をアーチ状に掘削する回転カッターを取り付け、その回転カッターの下方且つやや後方の位置に自転する回転体を設け、その回転体に複数の偏心カッターを取り付けて自転公転によって地山を矩形状に掘削できるようにし、その偏心カッター及び回転カッターを回転させる駆動手段を設け、隔壁の排土口から機内に取り込まれた土砂を後方へ搬送する排土装置を設け、上部のアーチ部分を回転カッターで先行して掘削し、下部の矩形部分を偏心カッターで追従して矩形に掘削する2段式のベンチカット工法で地山の安定を図るようにしたことを特徴とする、断面馬蹄形又は幌形の地下空間に対応した密閉型掘進機。
- 排土口を隔壁の下部に1箇所形成し、その排土口に排土装置を取り付けた、請求項1記載の断面馬蹄形又は幌形の地下空間に対応した密閉型掘進機。
- 駆動手段を1体のモーターと外歯及び内歯を備えた中間駆動ギヤで構成し、その中間駆動ギヤの内歯とモーターのピニオンギヤを噛み合わせ、回転カッターに駆動伝達ギヤを設けて中間駆動ギヤの外歯と噛み合わせ、各偏心カッターの軸端を中間駆動ギヤに対して軸支し、各偏心カッターに駆動伝達ギヤを設けて固定の円形のラックと噛み合わせた、請求項1又は2記載の断面馬蹄形又は幌形の地下空間に対応した密閉型掘進機。
- 外殻を前管と後管で構成し、その前管と後管の接続箇所にパッキンを装備した断面円形状の外筒と内筒を形成して回転可能に接続し、外筒を回転させて掘進機の姿勢を調整するローリング修正ジャッキを内筒に設けた、請求項1〜3いずれか記載の断面馬蹄形又は幌形の地下空間に対応した密閉型掘進機。
- 後管の頂部の壁面に差込ピンを前方へ突設し、前管の頂部の壁面にローリング制限長孔を開口して前記差込ピンを差し込み、ローリング時に差込ピンとローリング制限長孔が接触してローリング量を制限できるようにした、請求項4記載の断面馬蹄形又は幌形の地下空間に対応した密閉型掘進機。
- 前管の後端に断面馬蹄形又は幌形の中間フードを形成し、前管と後管の外形状が連続するようにした、請求項4又は5記載の断面馬蹄形又は幌形の地下空間に対応した密閉型掘進機。
- 中間フードの外縁部に沿って土砂の侵入を防止するブラシを設けた、請求項6記載の断面馬蹄形又は幌形の地下空間に対応した密閉型掘進機。
- 自沈防止のために外殻の前端下部に横長の支圧板スタビライザーを後端で枢支し、その支圧板スタビライザーを枢支点回りに回動させて傾きを変化させる角度調整ジャッキを設けた、請求項1〜7いずれか記載の断面馬蹄形又は幌形の地下空間に対応した密閉型掘進機。
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