JP6432865B2

JP6432865B2 - 掘進機の回収方法

Info

Publication number: JP6432865B2
Application number: JP2015102255A
Authority: JP
Inventors: 洋蒲田
Original assignee: 株式会社推研
Priority date: 2015-04-27
Filing date: 2015-04-27
Publication date: 2018-12-05
Anticipated expiration: 2035-04-27
Also published as: JP2016205110A

Description

本発明は、地中にシールド工法により埋設された組立合成セグメント本管や鋼製セグメント本管（以下、組立セグメント本管という）の側面部に、既設の組立セグメント本管内からの作業をすることなく、推進工法により埋設された掘進機を略直角に到達させて、組立セグメント本管外殻の鋼材と掘進機外殻の鋼材とを一体化して剛結させ、その後掘進機の駆動手段等を推進管内を通して発進立坑側に回収する方法に関するものである。

地中にシールド工法により埋設された組立セグメント本管に、後から枝管等を接続して合流させる計画では、既に組立セグメント本管は供用されていることが多く、組立セグメント本管内から掘進機を迎えるための補強作業等は原則として行えない。このため、組立セグメント本管の側面部と掘進機先端部の到達部分の区間に薬液注入等による補助工法を実施して周辺地盤の改良を行う方法が一般に用いられている。しかしながら、前記した従来技術の補助工法では地下の見えない部分に薬液を注入し、確実な止水効果を期待するものであるが、地中の地盤性状等が複雑な条件の中では確実な止水が難しいという問題がある。

このため、掘進機先端のカッタ面板の複数の切削ビットを、組立セグメント本管である外殻の鋼材とコンクリ−ト本体を切削できる特殊なビットとすることにより、組立セグメント本管の側面部を切削して貫通して接続する方法が提案されている。

前記従来技術の特殊ビットにより、到達部周辺部の薬液注入による地盤改良が確実にできなく、止水性が期待できない場合にも、掘進機は組立セグメント本管の側面部を切削して貫通できるようになった。

本技術の掘進機のカッタ面板により、組立セグメント本管と掘進機に後続する推進管との接続は可能となった。しかし、掘進機が組立セグメント本管の側面部を切削しながら前進する時、掘進機の振動により薬液注入による止水性は大きく損なわれ、地下水とともに土砂が掘進機の外周から組立セグメント本管内に流出するという問題があった。また、このような状態で組立セグメント本管を貫通した掘進機と組立セグメント本管との接合には、止水材やモルタルの充填などでしか対応できず、地震などの大きな揺れや地盤のズレには対抗できなく、接合部が離れたり破損して地下水等が噴発するというトラブルも発生している。
特開２０１０−２５５３４４号公報

このため、本発明が解決しようとする課題は、既設の組立セグメント本管と推進管とのとの結合作業及び掘進機の回収を安全で効率良く行える掘進機の回収方法を提供するものである。

本発明は、発進立坑側から外殻前方に複数のビットを備えたカッタ面板を設け、カッタ面板の後方で外殻の内部に隔壁を設けて外部と仕切り、隔壁の背面にカッタ面板を回転させる駆動手段を外殻内に嵌設して固設した掘進機とし、次にカッタ面板を回転させて掘進機を発進させて地中にトンネル孔を掘削しながら、そのトンネル孔に推進管を埋設し、地中に敷設された既設の組立セグメント本管の側面部に到達させて組立セグメント本管の側面部外殻と掘進機の外殻を接合し、その後推進管内を通じて前記掘進機のカッタ面板とカッタ面板の駆動手段とを発進立坑側に回収する方法であって、
掘進機が装備する推力点ジャッキにより、カッタ面板の先端が既設の組立セグメント本管の側面部に大きな押付力がかからない位置で推進施工を停止し、発進立坑内の推進管の最後端面に推進管内と外部が開閉扉によって密閉できるロックユニットを接続し、近隣に設けた圧気設備によって所定の圧気圧を推進管内及び掘進機内に掛けて切羽地盤の安定を図り、前記隔壁中央に設けた点検扉より隔壁内に入ってカッタ面板を撤去しながら、掘進機先端の外殻と既設の組立セグメント本管外殻との隙間を、掘進機外殻の径に合うように分割製作した分割防護板で固設して接続し、その後、隔壁と駆動手段とを離脱させて駆動手段を発進立坑側に撤去する掘進機の回収方法である。

組立セグメント本管としては、掘進機外殻の鋼材と鋼材より成る分割防護板とが剛結できるように、外殻が鋼材に覆われている組立合成セグメントや鋼製セグメント本管に限定される。

掘進機は、外殻前方にカッタ面板を備え、カッタ面板の後方で外殻の内部に隔壁を設けて外部と仕切り、隔壁の背面にカッタ面板を回転させる駆動手段を外殻内に嵌設して固設した構造となっている。掘進機は、隔壁中央に点検扉を確保するために、外周駆動手段となっており掘進機に内接するように複数のユニバ−サルジョイント、減速機、電動機等より構成される。隔壁後方の第１後続筒先端のジョイント部には複数台の方向制御ジャッキが円周方向に配置されている。また、第１後続胴の後端のジョイント部には、方向修正ジャッキとは別に掘進機先端のカッタ面板にかかる押付力を計測可能とする複数台の推力点ジャッキが円周方向に装備されている。

ロックユニットは、推進方向に所定の長さを持った円筒体の両端に推進管端面の径に合わせたフランジが設けられ、推進管の端面に密着して当接する構成となっている。円筒体の前後には円筒内に隔壁を設けて仕切り、前後の隔壁には開閉扉が設置されて人が出入り可能な機構となっている。ロックユニットは、空気圧に耐えれるように鋼材等により強固に制作されている。

圧気設備は、切羽水圧にあった圧縮空気と掘進機内及び推進管内に供給される空気量を確保する必要があり、事前の検討によってコンプレッサ−等が選定される。圧気設備の設置場所は、ロックユニットの近くの発進立坑内に設置できれば配管材が少なくて済み効率的であるが、設置スペースがない場合は、発進立坑近くの地上に設置される。

掘進機先端の外殻と既設の組立セグメント本管外殻とを接合する分割防護板は、推進管径や接合条件及び土質条件に合わせて、安全性と施工性等を考慮して分割数を調節する。カッタ面板の切断も、分割防護板の設置に合わせて支障のないように分割して切断される。材料は、掘進機外殻と組立セグメント本管の外殻とが剛結できるように鋼材が用いられる。

分割防護板による剛結が完了すると、分割切断されたカッタ面板片や破砕された組立セグメント本管片等が推進管内を通じて搬出され、その後、隔壁との固設が解除されて駆動装置が発進立坑側に撤去されて掘進機の回収が完了する。この時、駆動手段の下方には予め車輪等より成る移動手段を装備しておくと、効率の良い搬送が行える．

掘進機内及び推進管内の機器類の撤去が完了すると、掘進機の外殻部の内側には内型枠が組み立てられ、外殻と内型枠内にはコンクリ−トや樹脂材が充填されて回収推進施工は完了する。

本発明の掘進機の回収方法は、既設の組立セグメント本管の外殻とを、組立セグメント本管内から一切の作業することなく、掘進機の外殻と剛結して一体化し、掘進機内の駆動手段も効率良く発進立坑側から回収することを可能とした。さらに、組立セグメント本管と掘進機外殻とが一体化されることによって、地震時の横方向の水平力に対しても対応ができ、耐震性に優れた構造物となった。

地中に埋設された組立セグメント本管の側面部に、推進工法により掘進機を略直角に到達させて、組立セグメント本管外殻の鋼材と掘進機外殻の鋼材とを一体化し、その後、掘進機の駆動手段等を推進管内を通して発進立坑側に回収する方法を実現した。

図１は、本発明の掘進機の回収方法による到達状況を説明する縦断面図である。本発明の対象となる組立セグメント本管１２は、組立セグメント本管１２の外殻が鋼材で覆われているものである。今、この組立セグメント本管１２に下水道等の枝管を接続して合流させる計画では、既に組立セグメント本管１２が供用されており、組立セグメント本管１２内から掘進機を迎えるための補強作業や接合部の切削作業等は原則として行えない。このため、組立セグメント本管１２側面部に略直角方向に設けた発進立坑内に外殻４前方に複数のビットを備えたカッタ面板３を設け、隔壁６の背面にカッタ面板３を回転させる駆動手段２を外殻４内に嵌設して固設して構成される掘進機１を設置する。カッタ面板３の背面に設けられている隔壁６後方の第１後続筒５先端のジョイント部には、複数台の方向制御ジャッキ７が円周方向の対称位置に配置し、掘進機１の推進精度を維持・管理する。また、第１後続筒５後端のジョイント部には、方向制御ジャッキ７とは別に掘進機１先端のカッタ面板３にかかる押付力を計測するために、複数台の推力点ジャッキ８が円周方向に装備されている。そして、掘進機１のカッタ面板３を回転させて掘進機１を地中に発進させてトンネル孔を掘削しながら、そのトンネル孔に推進管９を埋設して行く。

掘進機１が既設の組立セグメント本管１２に近づくと、推力点ジャッキ８にかかる押付力を監視しながら慎重な推進施工が行われる。カッタ面板３の押付力が、既設の組立セグメント本管１２の側面部にかかる許容値に達すると、推進施工を停止する。推進停止後、組立セグメント本管１２の側面部と掘進機１先端部の到達部分の区間に薬液注入等による補助工法を実施し周辺の地盤改良を行う。

図２は、本発明の掘進機の回収方法による分割防護板設置状況を説明する縦断面図である。薬液注入による地盤改良が完了すると、発進立坑１４内の推進管９の最後端面に推進管９内と外部が前後の開閉扉１１によって密閉できるロックユニット１０を接続し、近隣に設けた圧縮設備（図示省略）によって所定の圧気圧を推進管９内及び掘進機１内にかけて切羽地盤の安定を図り、前記隔壁６の中央に設けた点検扉より隔壁内に入って切羽部分等の止水状況の確認を行う。
切羽部分の止水確認が完了すると、上部のカッタ面板３部分を切断し、上部の掘進機１先端の外殻４と組立セグメント本管１２側面部の外殻との隙間を、掘進機１外径に合わせて製作した分割防護板１３で溶接して固設する。次に、左右のカッタ面板３部分を切断し、左右の掘進機１先端の外殻４と組立セグメント本管１２側面部の外殻との隙間を、分割防護板１３で溶接して固設する。最後に、下部のカッタ面板３部分を切断し、下部の掘進機１先端の外殻４と組立セグメント本管１２側面部の外殻との隙間を、分割防護板１３で溶接して固設するとともに、分割防護板１３の上下、左右方向も溶接して一体化した分割防護板１３とする。本実施例では、分割方法を上下、左右の４分割で開示したが、推進管径や土質条件等によって分割数を増減させて、効率の良い分割防護板１３の設置を行えば良い。

分割防護板１３による掘進機１外殻と組立セグメント１３外殻との剛結が完了すると、圧気設備からの圧送空気が断気され、発進立坑１４内に接続されていたロックユニット１０が撤去される。その後、掘進機１内より、掘進機１外殻と同径の分割防護板１３に囲まれた組立セグメント本管１２の外殻部分及びコンクリート本体部分の切断及び研りが実施される。組立セグメント本管１２の切断及び研りが完了すると、隔壁６と駆動手段２とを離脱させる。

図３は、本発明の掘進機回収方法による駆動手段の引抜き状況を説明する縦断面図である。隔壁６と駆動手段２との固設が解除されると、発進立坑１４内に設けた牽引機器等（図示省略）によって駆動手段２を発進立坑１４側に引き抜く。この時、駆動手段の下方に予め車輪等より成る移動手段を装備しておくと、効率良い引抜きが行える。

駆動手段２の回収が完了すると、分割防護板１３や外殻４内面部には、円周方向に均等に複数のリブ材が溶接されて補強される。そして分割保護板１３や外殻４内周部には内部型枠が組み立てられ、分割防護板１３・外殻４と内型枠内にはコンクリートや樹脂材が充填されて回収推進施工は完了する。

以上のように、本発明の掘進機回収方法により、組立セグメント本管内から掘進機を迎えるための補強作業や取込作業が一切行えない場合でも、安全確実で効率の良い回収方法が提供できる。

本発明のの掘進機の回収方法による到達状況を説明する縦断面図である。本発明の掘進機の回収方法による分割防護板設置状況を説明する縦断面図である。本発明の掘進機回収方法による駆動手段の引抜き状況を説明する縦断面図である。

１掘進機
２駆動手段
３カッタ−面板
４外殻
５第１後続筒
６隔壁
７方向制御ジャッキ
８推力点ジャッキ
９推進管
１０ロックユニット
１１開閉扉
１２既設の組立セグメント本管
１３分割防護板
１４発進立坑

Claims

発進立坑側から外殻前方に複数のビットを備えたカッタ面板を設け、カッタ面板の後方で外殻の内部に隔壁を設けて外部と仕切り、隔壁の背面にカッタ面板を回転させる駆動手段を外殻内に嵌設して固設した掘進機とし、次にカッタ面板を回転させて掘進機を発進させて地中にトンネル孔を掘削しながら、そのトンネル孔に推進管を押し込みながら、地中に敷設された既設の組立セグメント本管の側面部に到達させて、組立セグメント本管の側面部外殻と掘進機の外殻を接合し、その後、推進管内を通じて前記掘進機のカッタ面板とカッタ面板の駆動手段とを発進立坑側に回収する方法であって、
掘進機が装備する推力点ジャッキにより、カッタ面板の先端が既設の組立セグメント本管の側面部に大きな押付力がかからない位置で推進施工を停止し、発進立坑内の推進管の最後端面に推進管内と外部が開閉扉によって密閉できるロックユニットを接続し、近隣に設けた圧気設備によって所定の圧気圧を推進管内及び掘進機内に掛けて切羽地盤の安定を図り、前記隔壁中央に設けた点検扉より隔壁内に入ってカッタ面板を撤去しながら、掘進機先端の外殻と既設の組立セグメント本管外殻との隙間を、掘進機外殻の径に合うように分割製作した分割防護板で固設して接続し、その後、隔壁と駆動手段とを離脱させて駆動手段を発進立坑側に撤去することを特徴とする掘進機の回収方法。