JP5363903B2 - 中押し装置の外筒止水方法及び外筒止水構造 - Google Patents

Description

本発明は、中押し装置の外筒止水方法及び外筒止水構造に関するものである。

図１２に示すように、発進立坑３１に元押し装置３２を設け、この元押し装置３２から推進用鋼殻１６を順次継ぎ足しながら地山に推進させる推進工法では、推進用鋼殻１６に作用する摩擦力が元押し装置の推力を上回ると推進用鋼殻１６を推進できなくなる。このため、推進用鋼殻１６が元押し装置３２で押せない長さになるまえに推進用鋼殻１６に拡縮自在な中押し装置４０を継ぎ足し、中押し装置４０で推進方向前方の推進用鋼殻１６を中押しする作業工程と、元押し装置３２で推進用鋼殻１６を元押ししながら中押し装置４０を縮退させる作業工程とを繰り返す。

中押し装置４０は、外殻を構成する二重筒４１、４２と、二重筒４１、４２の間を止水するシール４３と、二重筒の内側筒体４２と外側筒体４１を互いにスライドさせる駆動装置４４とを備える。

ところで、大深度のトンネルを推進工法で構築する場合や、断面非円形のトンネルを推進工法で構築する場合、中押し装置４０が土水圧と土荷重とによりシール４３の止水性を保てなくなる虞があった。このため、中押し装置４０を、二重筒からなると共に二重筒の間にシールを有する拡縮自在な内筒（図示せず）と、内筒の外周を覆う二重筒からなる外筒（図示せず）とを備えるものとし、外筒で土荷重を受け、内筒の止水性を保つようにした中押し装置を開発中（未公開）である。

かかる中押し装置によれば、内筒のシールに作用する地山からの外力を極めて小さくできると共に、シールを円形にでき、大深度でのトンネルの構築や断面非円形のトンネルの構築に対応することができる。

特許第３３４０６７８号公報

しかしながら、内筒を有する新規な構造の中押し装置であることから、推進用鋼殻を推進させる工程が終了し、トンネル壁を構成する外筒等の部材のみを残して中押し装置を解体するとき、外筒の二重筒の間にはシールがなく、内筒を解体・回収できないという課題があった。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、トンネル壁を構成する部材のみを残して中押し装置を解体するとき外筒を止水できる中押し装置の外筒止水方法及び外筒止水構造を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明は、伸縮自在な内筒に該内筒を伸縮させる駆動装置を設け、前記内筒の一端に二重筒からなる外筒の内側外筒を径方向外方に延びる第１端面板を介して設けると共に、前記内筒の他端に前記外筒の外側外筒を径方向外方に延びる第２端面板を介して設けて地山からの土荷重を前記外筒で受けるように中押し装置を構成し、該中押し装置を推進用鋼殻と共に地山に推進させてトンネルを構築したのち、前記中押し装置から前記内筒を回収すべく前記外側外筒と前記内側外筒との間を止水する中押し装置の外筒止水方法であって、前記内側外筒に、前記内筒が縮退したとき前記外側外筒の端面に面タッチされる段部を全周に亘って形成し、前記内筒を縮退させて前記外側外筒の端面と前記段部とを面タッチさせたのち、前記外側外筒と前記内側外筒との間に固化材を注入するものである。

前記内側外筒は、前記外側外筒の端面と前記段部が面タッチしたとき、前記第１端面板に全周に亘って面タッチするように形成されるとよい。

前記外側外筒と前記内側外筒との間に固化材を注入したのち、前記内側外筒と前記第１端面板とを水密溶接するとよい。

前記外側外筒の端面に面タッチされる前記段部が径方向外方を向くように傾斜されるとよい。

また、伸縮自在な内筒に該内筒を伸縮させる駆動装置を設け、前記内筒の一端に二重筒からなる外筒の内側外筒を径方向外方に延びる第１端面板を介して設けると共に、前記内筒の他端に前記外筒の外側外筒を径方向外方に延びる第２端面板を介して設けて地山からの土荷重を前記外筒で受けるように中押し装置を構成し、該中押し装置を推進用鋼殻と共に地山に推進させてトンネルを構築したのち、前記中押し装置から前記内筒を回収すべく前記外側外筒と前記内側外筒との間を止水する中押し装置の外筒止水構造であって、前記内側外筒に全周に亘って形成され前記内筒が縮退したとき前記外側外筒の端面に面タッチされる段部と、前記外側外筒と前記内側外筒との間に固化材を注入する固化材注入装置とを備えたものである。

前記内側外筒は、前記外側外筒の端面と前記段部が面タッチしたとき、前記第１端面板に全周に亘って面タッチするように形成されるとよい。

前記外側外筒の端面に面タッチされる前記段部が径方向外方を向くように傾斜されるとよい。

本発明によれば、トンネル壁を構成する部材のみを残して中押し装置を解体するとき外筒を止水できる。

図１は中押し装置の側断面図である。 図２は図１のＡ−Ａ線矢視図である。 図３は図１のＢ−Ｂ線矢視図である。 図４は中押しを用いた推進工法の概略説明図である。 図５は推進用鋼殻を推進中に伸長した中押し装置の要部側断面図である。 図６は推進用鋼殻を推進中に縮退した中押し装置の要部側断面図である。 図７は外筒を止水するために縮退した中押し装置の要部側断面図である。 図８は図７の次の工程の止水作業を示す説明図である。 図９は図８の固定金物の配置を示す説明図である。 図１０は中押し装置を解体して外筒をトンネル壁の一部とする工程を示す説明図である。 図１１は内筒を回収する工程を示す説明図である。 図１２は従来の中押し装置を用いた推進工法の概略説明図である。

本願発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１及び図２に示すように、中押し装置１は、二重筒からなる伸縮自在な内筒２と、内筒２を伸縮させる駆動装置３と、内筒２の外周を覆う二重筒からなる外筒４とを備える。

図５及び図６に示すように、内筒２は、二重筒の外側の筒体を構成する外側内筒５と、二重筒の内側の筒体を構成し外側内筒５内に挿入される内側内筒６と、外側内筒５の内周面に設けられ外側内筒５と内側内筒６の間を止水するシール７とを備える。

外側内筒５と内側内筒６は、それぞれ断面円形に形成されており、シール７は大きな半径の円形となっている。

内筒２の一端を構成する内側内筒６の一端には、径方向外方に延びると共に径方向内方に延びる第１端面板８が設けられている。第１端面板８は、リング板状に形成されると共に、内周側の第１内周板９と外周側の第１外周板１０とに分割可能に形成されており、第１内周板９が内側内筒６の一端に設けられる。また、第１内周板９と第１外周板１０は複数のピン１１を介して結合されている。ピン１１は、第１内周板９と第１外周板１０に径方向に延びて設けられたピン穴１２、１３に第１内周板９の内周側から挿入されて第１外周板１０のピン穴１３に嵌合されるようになっている。ピン１１は先端側（第１端面板８の径方向外側）が窄むテーパ状に形成されており、第１外周板１０と第１内周板９を分割するとき第１内周板９の径方向内方に抜き出せるようになっている。また、内側内筒６の他端部には、後述する第２端面板１４側に突出するストッパリング１５が軸方向の位置を２段階に調節可能に取り付けられている。ストッパリング１５は、推進用鋼殻１６（図４参照）の推進中にあっては第２端面板１４側に長く突出する位置で内側内筒６に取り付けられ、中押し装置１が縮退したとき第２端面板１４に当接して中押し装置１の縮退を規制するようになっている。また、ストッパリング１５は、中押し装置１を解体して外筒４をトンネル壁の一部とするときにあっては第２端面板１４側への突出長さを短くする位置で内側内筒６に取り付けられ、中押し装置１が完全に縮退したとき（後述する駆動装置３が全ストローク縮退したとき）、第２端面板１４に面タッチ（面と面とで密に当接）するようになっている。第１端面板８は、中押し装置１の推進方向後端に位置されている。

内筒２の他端を構成する外側内筒５の端部には、径方向外方に延びると共に径方向内方に延びる第２端面板１４が設けられている。第２端面板１４はリング板状に形成されると共に、内周側の第２内周板１７と、外周側の第２外周板１８とに分割可能に形成されており、第２内周板１７が外側内筒５の端部に設けられる。また、第２内周板１７と第２外周板１８は複数のピン１１を介して結合されている。ピン１１は、第２内周板１７と第２外周板１８に径方向に延びて設けられたピン穴１２、１３に第２内周板１７の内周側から挿入されて第２外周板１８のピン穴１３に嵌合されるようになっている。また、第２端面板１４は、中押し装置１の推進方向前端に位置されている。第２内周板１７は、第１内周板９より小径に形成されており、第１外周板１０の径方向内方の空間を容易に通過できるようになっている。

駆動装置３は、油圧ジャッキからなり、内筒２の径方向内方に配置される。駆動装置３の一端は第１端面板８の第１内周板９に設けられ、駆動装置３の他端は第２端面板１４の第２内周板１７に設けられる。駆動装置３は作動油の油圧が所定の圧力以上となったとき停止するようになっている。

外筒４は、地山からの土荷重を受けて内筒２に作用する外力を低減するためのものであり、二重筒の外側の筒体を構成する外側外筒１９と、二重筒の内側の筒体を構成し外側外筒１９内に挿入される内側外筒２０とを備える。

内側外筒２０は、断面矩形状に形成されており、内側外筒２０の一端は第１端面板８の第１外周板１０に設けられる。図１及び図３に示すように、内側外筒２０の内周面には、補強用のリブ２１が設けられる。リブ２１は、周方向に間隔を隔てて複数設けられ径方向内方に延びると共に軸方向に延びる縦リブ２１ａと、前後方向に間隔を隔てて複数設けられ径方向内方に延びると共に周方向に延びる横リブ２１ｂとからなる。図５及び図７に示すように、内側外筒２０の外周面には、内筒２が完全に縮退したとき（駆動装置３が全ストローク縮退したとき）外側外筒１９の端面２４に面タッチされる段部２２が全周に亘って形成されている。段部２２は、内側外筒２０の一端側に外側外筒１９と略同径の拡径部２３を形成することで形成されている。また特に段部２２は、内側外筒２０の他端側から一端側に向かうにつれて徐々に拡径されるように形成されており、径方向外方を向くように傾斜されている。これにより、外筒４が縮退したとき外側外筒１９の端面２４と段部２２との間に地山の石等の異物が噛み込まれないようになっている。内側外筒２０は、外側外筒１９の端面２４と段部２２が面タッチしたとき、第１端面板８に全周に亘って面タッチするように形成されている。

外側外筒１９は、内側外筒２０より大きな断面矩形状に形成されており、内側外筒２０と径方向に離間するようになっている。段部２２に面タッチされる外側外筒１９の端面２４は、段部２２の傾斜に沿うように傾斜されている。具体的には、端面２４は外側外筒１９の端部内周面に段部２２と同じ傾斜角度の面取りを形成してなる。

また、中押し装置１は、外側外筒１９と内側外筒２０との間に固化材を注入する固化材注入装置２５と、内筒２と外筒４の間の空間に充填材を出し入れするための充填材注入・排出装置２６と、中押し装置１と地山との間に充填材を注入するための充填材注入装置２７とを備える。固化材注入装置２５は、第２端面板１４の第２外周板１８に設けられ外側外筒１９と内側外筒２０との間に固化材を軸方向に噴出して注入する注入管２８と、注入管２８に固化材を供給する固化材供給部（図示せず）とを備えて構成される。充填材注入・排出装置２６は、固化材注入装置２５と兼用の注入管２８と、中押し装置１が伸長するとき注入管２８に充填材を供給し、中押し装置１が縮退するとき注入管２８内を吸引する充填材供給・吸引部（図示せず）とを備えて構成される。充填材注入装置２７は、内側外筒２０の外周面に開口する充填材注入管２９、３０と、充填材注入管２９、３０に充填材を供給する充填材供給部（図示せず）とを備える。

次に本実施の形態の作用と中押し装置１の外筒止水方法とについて述べる。

推進工法でトンネルを構築する場合、図４に示すように、発進立坑３１内に伸縮自在な元押し装置３２を設置すると共に、元押し装置３２に、土砂を掘削するための掘削部３３を設置し、掘削部３３を駆動させながら元押し装置３２を伸長させて掘削部３３を所定の推進方向の地山に押し込む。掘削部３３が地山に押し込まれたら、掘削部３３を抗口等の固定系に固定すると共に元押し装置３２を縮退させ、掘削部３３の後端に推進用鋼殻１６を接続して継ぎ足す。以後、推進用鋼殻１６を元押し装置３２で推進方向に押し、この推進用鋼殻１６の後端に他の推進用鋼殻１６を継ぎ足す作業を繰り返して順次推進用鋼殻１６を地山に押し込んでいく。地山に押し込んだ推進用鋼殻１６の長さが所定の長さに達したら、推進用鋼殻１６の後端に中押し装置１を接続し、中押し装置１を元押し装置３２で地山に押し込む。以後、中押し装置１の後方に順次推進用鋼殻１６を継ぎ足して推進用鋼殻１６を中押し装置１ごと地山に押し込んでいく。

中押し装置１には、地上からの深さに応じた土水圧と土荷重が常に作用するが、外筒４が土荷重を受け、内筒２に作用する地山からの外力はほぼ土水圧のみになるため、大深度であってもシール７に無理な力が作用するのを防ぐことができる。そして、内筒２が断面円形に形成され、シール７は大きな半径で曲げられるため、外筒４が矩形であってもシール７の止水性を損なうことはない。

中押し装置１の後方に継ぎ足した推進用鋼殻１６の長さが所定の長さに達したら、元押し装置３２の伸縮を停止させ、中押し装置１で中押し装置１より前方の推進用鋼殻１６を推進させる。具体的には、図５に示すように、中押し装置１の駆動装置３を伸長させ、推進方向後方の推進用鋼殻１６から反力をとって前方の推進用鋼殻１６を推進させる。この後、図６に示すように、中押し装置１を縮退させながら元押し装置３２を伸長させ、中押し装置１と元押し装置３２の間の推進用鋼殻１６を推進させる。以降、推進用鋼殻１６を継ぎ足しつつ推進させ、推進用鋼殻１６の長さが所定の長さに達したら中押し装置１を継ぎ足す作業を順次繰り返す。

このようにしてトンネルを構築すべき区間の全てにトンネルが構築されたら、中押し装置１の外筒４を止水し、しかるのち、トンネル壁を構成する外筒４と端面板８、１４の一部のみを残して中押し装置１を解体する。

外筒４を止水する場合、まず、内側内筒６に対するストッパリング１５の取付位置を第２端面板１４側への突出長さを短くする位置に変更する。この後、後方の推進用鋼殻１６を後方の他の中押し装置１又は元押し装置３２で押して推進させつつ中押し装置１を縮退させる。図７に示すように、ストッパリング１５が第２端面板１４に当たることで駆動装置３は停止する。このとき、外側外筒１９の端面２４が内側内筒６の段部２２に面タッチされると共に、内側内筒６の端面が第２端面板１４に面タッチされて外側外筒１９と内側外筒２０の間に閉じた空間が形成される。外側外筒１９と内側外筒２０の間の空間に固化材注入装置２５で固化材を注入して外側外筒１９と内側外筒２０の間を一時的に止水する。外側外筒１９と内側外筒２０の間の空間は、上述の通り閉じた空間となっているため、固化材により速やかに止水される。また、ストッパリング１５と第２端面板１４を固定金具３４を介して固定する。

図８に示すように、作業員が第２端面板１４に形成されたマンホール３５から内筒２と外筒４の間の空間３６に入り、内側内筒６の端部と第２端面板１４とを水密溶接して完全に止水する。また、図８及び図９に示すように、内側外筒２０と第２端面板１４を固定金物３７を介して溶接して一体化する。具体的には、固定金物３７は、内側外筒２０の内周の四隅で内側内筒２０と第２端面板１４を固定する。

この後、図１０に示すように、全てのピン１１を径方向内側に抜いて第１端面板８と第２端面板１４を内周板９、１７と外周板１０、１８とに分割し、図１１に示すように各内周板９、１７を外周板１０、１８から内筒２ごと後方に移動させて分離し、これら内周板９、１７と内筒２とを台車等を用いて地上に搬出する。またさらに、図１０に示すように、推進用鋼殻１６より径方向内側に突出する外周板１０、１７等を切断してトンネル壁としての形状を整える。

このように、内側外筒２０に、内筒２が縮退したとき外側外筒１９の端面２４に面タッチされる段部２２を全周に亘って形成し、内筒２を縮退させて外側外筒１９の端面２４と段部２２とを面タッチさせたのち、外側外筒１９と内側外筒２０との間に固化材を注入して外筒４を止水するものとしたため、トンネル壁を構成する外筒４と端面板８、１４の一部のみを残して中押し装置１を解体するとき外筒４を確実かつ容易に止水できる。

内側外筒２０は、外側外筒１９の端面２４と段部２２が面タッチしたとき、第１端面板８に全周に亘って面タッチするように形成されるものとしたため、外側外筒１９と内側外筒２０の間に閉じた空間を形成でき、この空間に止水材を注入することで容易に止水できる。

外側外筒１９と内側外筒２０との間に固化材を注入したのち、内側外筒２０と第２端面板１４とを水密溶接するため、外筒４の止水を容易に恒久的なものにできる。

外側外筒１９の端面２４に面タッチされる段部２２が径方向外方を向くように傾斜されるものとしたため、中押し装置１を縮退させたとき外側外筒１９の端面２４と段部２２との間にある石等の異物を径方向外方に押し出すことができ、外側外筒１９と段部２２との間に異物が噛み込まれるのを防ぐことができる。

１ 中押し装置
２ 内筒
３ 駆動装置
４ 外筒
８ 第１端面板
１４ 第２端面板
１６ 推進用鋼殻
１９ 外側外筒
２０ 内側外筒
２２ 段部
２４ 端面

Claims (7)

1. 伸縮自在な内筒に該内筒を伸縮させる駆動装置を設け、前記内筒の一端に二重筒からなる外筒の内側外筒を径方向外方に延びる第１端面板を介して設けると共に、前記内筒の他端に前記外筒の外側外筒を径方向外方に延びる第２端面板を介して設けて地山からの土荷重を前記外筒で受けるように中押し装置を構成し、該中押し装置を推進用鋼殻と共に地山に推進させてトンネルを構築したのち、前記中押し装置から前記内筒を回収すべく前記外側外筒と前記内側外筒との間を止水する中押し装置の外筒止水方法であって、前記内側外筒に、前記内筒が縮退したとき前記外側外筒の端面に面タッチされる段部を全周に亘って形成し、前記内筒を縮退させて前記外側外筒の端面と前記段部とを面タッチさせたのち、前記外側外筒と前記内側外筒との間に固化材を注入することを特徴とする中押し装置の外筒止水方法。
2. 前記内側外筒は、前記外側外筒の端面と前記段部が面タッチしたとき、前記第１端面板に全周に亘って面タッチするように形成された請求項１記載の中押し装置の外筒止水方法。
3. 前記外側外筒と前記内側外筒との間に固化材を注入したのち、前記内側外筒と前記第１端面板とを水密溶接する請求項２記載の中押し装置の外筒止水方法。
4. 前記外側外筒の端面に面タッチされる前記段部が径方向外方を向くように傾斜された請求項１〜３のいずれかに記載の中押し装置の外筒止水方法。
5. 伸縮自在な内筒に該内筒を伸縮させる駆動装置を設け、前記内筒の一端に二重筒からなる外筒の内側外筒を径方向外方に延びる第１端面板を介して設けると共に、前記内筒の他端に前記外筒の外側外筒を径方向外方に延びる第２端面板を介して設けて地山からの土荷重を前記外筒で受けるように中押し装置を構成し、該中押し装置を推進用鋼殻と共に地山に推進させてトンネルを構築したのち、前記中押し装置から前記内筒を回収すべく前記外側外筒と前記内側外筒との間を止水する中押し装置の外筒止水構造であって、前記内側外筒に全周に亘って形成され前記内筒が縮退したとき前記外側外筒の端面に面タッチされる段部と、前記外側外筒と前記内側外筒との間に固化材を注入する固化材注入装置とを備えたことを特徴とする中押し装置の外筒止水構造。
6. 前記内側外筒は、前記外側外筒の端面と前記段部が面タッチしたとき、前記第１端面板に全周に亘って面タッチするように形成された請求項５記載の中押し装置の外筒止水構造。
7. 前記外側外筒の端面に面タッチされる前記段部が径方向外方を向くように傾斜された請求項５又は６記載の中押し装置の外筒止水構造。

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