JP6675876B2 - 推進工法 - Google Patents

Description

本発明は、推進管の最後尾を複数の元押しジャッキで押圧して推進管を地中に推進する推進工法に関する。

トンネルの掘削時に用いられる非開削工法の一例として、推進工法が挙げられる。推進工法では、例えば、前端部に掘削機又は刃口を設けた推進管を後方から元押しジャッキ等の押圧手段で押圧して推進管を地中に推進する。この点、特許文献１には推進工法の一例が記載されている。特許文献１では、複数の環状の鋼殻を軸方向に連結して推進管を構成しており、また、推進管の最後尾を押し輪を介して複数の元押しジャッキで押圧して推進管を地中に推進している（特許文献１の図１参照）。

特開２００８−３０３６８１号公報

しかしながら、特許文献１に開示のような推進工法では、一般に、新たな環状の鋼殻を推進管の最後尾に連結するときに、その連結のためのスペースを確保するために、全ての元押しジャッキを短縮して押し輪を後方に移動する。このときに、全ての元押しジャッキ及び押し輪が推進管の最後尾から離れるので、推進管が切羽側からの土圧によって後方（すなわち推進方向と反対の方向）に押し戻されることがあった（換言すれば、推進管がバックリングを起こすことがあった）。それゆえ、新たな鋼殻が最後尾に連結された推進管を地中に推進するときに当該バックリング分を補って推進を行うことになるので、推進管の地中への推進を効率良く行うことが難しかった。

本発明は、このような実状に鑑み、推進管の地中への推進を効率良く行うことを目的とする。

そのため本発明に係る推進工法では、複数のセグメントピースを周方向及び軸方向に連結してなる推進管の最後尾を複数の元押しジャッキで押圧して推進管を地中に推進する。本発明に係る推進工法は、推進管の最後尾における新たなセグメントピースが連結される箇所に対応する少なくとも１つの元押しジャッキを推進管の最後尾から離隔する一方、この離隔した元押しジャッキ以外の複数の元押しジャッキを推進管の最後尾に接触させたままとすることを含む。

本発明によれば、推進管の最後尾における新たなセグメントピースの連結箇所に対応する少なくとも１つの元押しジャッキを推進管の最後尾から離隔する一方、この離隔した元押しジャッキ以外の複数の元押しジャッキを推進管の最後尾に接触させたままとする。これにより、新たなセグメントピースを推進管の最後尾に連結するときに、前記連結箇所に対応しない複数の元押しジャッキが推進管の最後尾に接触したままとなるので、これら接触したままの元押しジャッキによって推進管のバックリングを抑制することができ、ひいては、推進管の地中への推進を効率良く行うことができる。

本発明の一実施形態における掘削機、推進管、及び元押し装置の概略構成図 同上実施形態における推進管を構成するセグメントリングの斜視図 同上実施形態における掘削機の垂直方向の構成を示す図 同上実施形態におけるルーフ掘削機の水平方向の構成を示す図 同上実施形態における本体掘削機の水平方向の構成を示す図 同上実施形態における元押しジャッキとセグメントリングとの位置関係を示す図

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態における掘削機、推進管、及び元押し装置の概略構成を示す。詳しくは、図１（Ａ）は掘削機、推進管、及び元押し装置の側面図であり、図１（Ｂ）は掘削機、推進管、及び元押し装置の上面図である。尚、本実施形態では、便宜上、トンネル掘進方向を前進方向として前後左右を規定している（図１参照）。また、本実施形態では断面形状が矩形状である推進管を例にとって本発明に係る推進工法を説明するが、推進管の断面形状はこれに限らない。

地下構造物１は掘削機１０の発進基地となるものであり、例えば、地盤に掘削形成された立坑である。しかしながら、地下構造物１は立坑に限らず、例えば、立坑から横方向に地盤を掘削して形成される横坑であってもよい。ここで、地下構造物１は、本発明の「発進坑」に対応するものである。
地下構造物１の発進坑口部２の周囲には坑口コンクリート３が設けられており、この坑口コンクリート３にはエントランスパッキン（図示せず）が設けられている。

地下構造物１内には、掘削機受台４と、元押し装置４０とが設けられている。掘削機受台４は、掘削機１０をその下方から支持可能である。尚、図１（Ｂ）では図示簡略化のため掘削機受台４の図示を省略している。また、図１（Ａ）及び（Ｂ）では図示簡略化のため直方体状の掘削機１０を図示しているが、掘削機１０の形状はこれに限らない。
前述の発進坑口部２の形成には掘削機１０が用いられる。

元押し装置４０は、複数（本実施形態では１０本）の元押しジャッキ４１（Ｊ１〜Ｊ１０）と、これら元押しジャッキ４１を支持する元押しジャッキ架台４２と、支圧壁４３と、図示しない制御部とを含んで構成される。

支圧壁４３は、地下構造物１における発進坑口部２とは反対の側（すなわち、地下構造物１における発進坑口部２の対面側）に設けられる。支圧壁４３は例えば鋼製である。
元押しジャッキ架台４２は、その底部をなして前後方向に延びる左右一対の基礎部材４２ａと、基礎部材４２ａから立設された４本の支柱部材４２ｂと、支柱部材４２ｂに取り付けられて元押しジャッキ４１を支持する６本の梁部材４２ｃとにより構成されている。基礎部材４２ａ、支柱部材４２ｂ、及び梁部材４２ｃについては、例えばＨ形鋼材などの鋼材で構成され得る。尚、元押しジャッキ架台４２の構成はこれに限らない。

元押しジャッキ４１は、後述する推進管５０（第１セグメントリング５１及び第２セグメントリング５２）の周方向に沿って互いに間隔を空けて並んでいる（図６（Ａ）及び（Ｂ）に示す環状に配列された元押しジャッキＪ１〜Ｊ１０参照）。
元押しジャッキ４１は油圧ジャッキであり、シリンダ４１ａとロッド４１ｂとにより構成されている。シリンダ４１ａは、その基端側が支圧壁４３に接触しており、先端側にて、ロッド４１ｂが進出・退入可能となっている。ゆえに、元押しジャッキ４１は、ロッド４１ｂの進出・退入により、伸縮可能である。また、シリンダ４１ａの基端部は支圧壁４３から反力を取ることが可能である。

ロッド４１ｂの先端部には、ロッド４１ｂの断面積より広い面積で推進管５０の最後尾に接触可能なスプレッダ４１ｃが設けられている。
元押しジャッキ４１のロッド４１ｂの先端部をスプレッダ４１ｃを介して推進管５０の最後尾に接触させた状態で元押しジャッキ４１を伸長作動させることにより、推進管５０及び掘削機１０は推進力を得ることができる。

元押し装置４０の制御部（図示せず）は、元押し装置４０の各種制御を行うものであるが、主として元押しジャッキ４１（Ｊ１〜Ｊ１０）の圧力制御（油圧制御）をジャッキごとに行う。

本実施形態において、推進管５０は、第１セグメントリング５１と第２セグメントリング５２とを、推進管５０の軸方向（トンネルの軸方向）に交互に連結して構成される。
ここで、第１セグメントリング５１及び第２セグメントリング５２の構成について図２を用いて説明する。
図２（Ａ）は第１セグメントリング５１の斜視図であり、図２（Ｂ）は第２セグメントリング５２の斜視図である。

第１セグメントリング５１は、複数（図２（Ａ）では６つ）のセグメントピースＳＰ１１〜ＳＰ１６を推進管５０の周方向（トンネルの周方向）に連結して形成される。セグメントピースＳＰ１１〜ＳＰ１６は例えば鋼製又はコンクリート製である。
第２セグメントリング５２は、複数（図２（Ｂ）では６つ）のセグメントピースＳＰ２１〜ＳＰ２６を推進管５０の周方向（トンネルの周方向）に連結して形成される。セグメントピースＳＰ２１〜ＳＰ２６は例えば鋼製又はコンクリート製である。
尚、本実施形態では、第１セグメントリング５１及び第２セグメントリング５２の各々の断面形状が矩形状であるが、第１セグメントリング５１及び第２セグメントリング５２の断面形状はこれに限らない。第１セグメントリング５１及び第２セグメントリング５２の各々を構成するセグメントピースの個数は６つに限らない。

第１セグメントリング５１を構成するセグメントピース同士の連結部は、第２セグメントリング５２を構成するセグメントピース同士の連結部と重ならないように位置をずらして配置される。すなわち、第１セグメントリング５１のセグメントピース同士の連結部と、第２セグメントリング５２のセグメントピース同士の連結部とが、例えば平面視で千鳥配置となるように（図２（Ｂ）参照）、第１セグメントリング５１と第２セグメントリング５２とが推進管５０の軸方向に互いに連結されている。

尚、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示す領域ＪＳ１〜ＪＳ１０は、それぞれ、セグメントピースＳＰ１１〜ＳＰ１６及びＳＰ２１〜ＳＰ２６の後端面において、元押しジャッキＪ１〜Ｊ１０の各々のスプレッダ４１ｃが面接触する領域を示している。すなわち、領域ＪＳ１は、元押しジャッキＪ１のスプレッダ４１ｃが面接触する領域を示している。同様に、各領域ＪＳ２〜ＪＳ１０は、それぞれ、元押しジャッキＪ２〜Ｊ１０のスプレッダ４１ｃが面接触する領域を示している。

次に、推進管５０の前部に後部が接続される掘削機１０の一例について、図３〜図５を用いて説明する。
図３は、掘削機１０の垂直方向の構成を示す。図４は、掘削機１０を構成するルーフ掘削機２０の水平方向の構成を示す。図５は、掘削機１０を構成する本体掘削機３０の水平方向の構成を示す。

掘削機１０は、前胴部１０ａと後胴部１０ｂとからなる。前胴部１０ａでは、ルーフ掘削機２０が本体掘削機３０の上方に配置される。本実施形態では、図４及び図５に示すように、ルーフ掘削機２０、本体掘削機３０が、それぞれ、スペーサ２０ｓ、スペーサ３０ｓを挟んで平面に３つ並べて配置される。尚、スペーサ２０ｓ、スペーサ３０ｓについては、省略してもよい。後胴部１０ｂは、推進管５０の前部が固定されて推進管５０の前部を受ける受座として機能している。

本体掘削機３０では、本体内部がバルクヘッド３３（隔壁）により前後に区画されており、バルクヘッド３３の前方の本体前面にカッタ３１が設けられる。
カッタ３１は、接続材３１２で接続された円柱状の一対のカッタスポーク３１３の上下方向に沿ってカッタビット３１１を設け、これら一対のカッタスポーク３１３を、上下の支持杆３１５を介して回転軸３１７に接続したものである。
この回転軸３１７には、上下にリンク材３１８の一端が取り付けられる。これらリンク材３１８の他端に、平面上交差して配置される２本の油圧ジャッキ３１９の一端がそれぞれ接続される。一方の油圧ジャッキ３１９を伸長させるとともに他方の油圧ジャッキ３１９を収縮させる動作を油圧ジャッキ３１９間で交互に行うことにより、カッタ３１が本体掘削機３０の幅方向を円弧状の軌跡で往復揺動する。

また、本体掘削機３０では、本体内部にスクリューコンベア３２が設けられる。スクリューコンベア３２は本体前面で開口しており、カッタ３１で掘削した土砂を搬送して土砂圧送管（図示せず）を介して掘削機１０の後方へ排出する。

ルーフ掘削機２０は、本体掘削機３０の上方に設けられている。ルーフ掘削機２０では、カッタ２４やスクリューコンベア２６などが外殻としてのルーフマシンボックス２５の内側に配置される。ルーフマシンボックス２５は前部２５ａと後部２５ｂにより構成され、後部２５ｂが、ルーフマシンボックス２５の後方に設けた箱体であるルーフ推進ボックス２３の内部に収容される。また、後部２５ｂの内部はバルクヘッド２５１（隔壁）により前後に区画される。

カッタ２４は、ルーフマシンボックス２５の前面に配置される掘削手段である。カッタ２４は、接続材２４２で接続した円柱状の一対のカッタスポーク２４３の上下方向に沿ってカッタビット２４１を設け、これら一対のカッタスポーク２４３を、支持杆２４５を介して回転軸２４７に接続したものである。
回転軸２４７には、さらにリンク材２４８の一端が接続され、このリンク材２４８の他端と、油圧ジャッキ２４９の一端が接続される。この油圧ジャッキ２４９を伸縮することにより、カッタ２４がルーフ掘削機２０の幅方向を円弧状の軌跡で往復揺動する。また、油圧ジャッキ２４９の他端は、ルーフ推進ボックス２３などを貫通し、後胴部１０ｂに設置した中折れジャッキ２７に接続される。中折れジャッキ２７は、カッタ２４の姿勢制御に用いられ得る。

スクリューコンベア２６は、ルーフマシンボックス２５の前面で開口しており、カッタ２４で掘削した土砂を搬送し、土砂圧送管２８を介して掘削機１０の後方へ排出する。
ルーフマシンボックス２５の前部２５ａの後端には、カバープレート２１が取り付けられる。カバープレート２１は、ルーフ推進ボックス２３の上面および外側の側面を覆うように設けられる。
ルーフ推進ボックス２３には、ルーフ推進ジャッキ２２の端部が取り付けられる。ルーフ推進ジャッキ２２を伸長させることにより、ルーフマシンボックス２５が本体掘削機３０とは独立して前進する。

図示は省略するが、掘削土砂の排出用の配管が、ルーフ掘削機２０の土砂圧送管２８と、本体掘削機３０の前述の土砂圧送管とから、それぞれ、推進管５０の内部空間を通って、元押し装置４０の内側（元押しジャッキＪ１〜Ｊ１０の環状配列の内側）に至り、更に、元押し装置４０を構成する構成要素（元押しジャッキＪ１〜Ｊ１０、基礎部材４２ａ、支柱部材４２ｂ、梁部材４２ｃ、支圧壁４３）の相互間の任意の隙間を通って、元押し装置４０の外側（元押しジャッキＪ１〜Ｊ１０の環状配列の外側）まで延びている。

また、図示は省略するが、ルーフ掘削機２０及び本体掘削機３０に電力を供給するための電力ケーブルが、ルーフ掘削機２０及び本体掘削機３０から、推進管５０の内部空間を通って、元押し装置４０の内側（元押しジャッキＪ１〜Ｊ１０の環状配列の内側）に至り、更に、元押し装置４０を構成する構成要素（元押しジャッキＪ１〜Ｊ１０、基礎部材４２ａ、支柱部材４２ｂ、梁部材４２ｃ、支圧壁４３）の相互間の任意の隙間を通って、元押し装置４０の外側（元押しジャッキＪ１〜Ｊ１０の環状配列の外側）まで延びている。

また、図示は省略するが、ルーフ掘削機２０及び本体掘削機３０に油圧を供給するための油圧配管が、ルーフ掘削機２０及び本体掘削機３０から、推進管５０の内部空間を通って、元押し装置４０の内側（元押しジャッキＪ１〜Ｊ１０の環状配列の内側）に至り、更に、元押し装置４０を構成する構成要素（元押しジャッキＪ１〜Ｊ１０、基礎部材４２ａ、支柱部材４２ｂ、梁部材４２ｃ、支圧壁４３）の相互間の任意の隙間を通って、元押し装置４０の外側（元押しジャッキＪ１〜Ｊ１０の環状配列の外側）まで延びている。

また、図示は省略するが、ルーフ掘削機２０及び本体掘削機３０に水を供給するための給水管が、ルーフ掘削機２０及び本体掘削機３０から、推進管５０の内部空間を通って、元押し装置４０の内側（元押しジャッキＪ１〜Ｊ１０の環状配列の内側）に至り、更に、元押し装置４０を構成する構成要素（元押しジャッキＪ１〜Ｊ１０、基礎部材４２ａ、支柱部材４２ｂ、梁部材４２ｃ、支圧壁４３）の相互間の任意の隙間を通って、元押し装置４０の外側（元押しジャッキＪ１〜Ｊ１０の環状配列の外側）まで延びている。

また、図示は省略するが、ルーフ掘削機２０及び本体掘削機３０から水を系外に排出するための排水管が、ルーフ掘削機２０及び本体掘削機３０から、推進管５０の内部空間を通って、元押し装置４０の内側（元押しジャッキＪ１〜Ｊ１０の環状配列の内側）に至り、更に、元押し装置４０を構成する構成要素（元押しジャッキＪ１〜Ｊ１０、基礎部材４２ａ、支柱部材４２ｂ、梁部材４２ｃ、支圧壁４３）の相互間の任意の隙間を通って、元押し装置４０の外側（元押しジャッキＪ１〜Ｊ１０の環状配列の外側）まで延びている。

ここで、前述の掘削土砂の排出用の配管、油圧配管、給水管、及び排水管などが本発明の「配管」に対応し、この「配管」は、地下構造物１内から推進管５０の内部空間を通って掘削機１０まで延びている。
また、前述の電力ケーブルなどが本発明の「ケーブル」に対応し、この「ケーブル」は、地下構造物１内から推進管５０の内部空間を通って掘削機１０まで延びている。

次に、本実施形態における推進工法によるトンネルの構築方法について、前述の図１〜図５に加えて、図６を用いて説明する。
図６（Ａ）は、図１（Ａ）のＩ−Ｉ断面で見た、元押しジャッキＪ１〜Ｊ１０と第１セグメントリング５１との位置関係を示す図である。また、図６（Ｂ）は、図１（Ａ）のＩ−Ｉ断面で見た、元押しジャッキＪ１〜Ｊ１０と第２セグメントリング５２との位置関係を示す図である。ここで、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すＸ軸は左右方向に対応するものであり、また、Ｙ軸は上下方向に対応するものである。また、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すＸ−Ｙ平面の座標に対応する元押しジャッキＪ１〜Ｊ１０の位置（ＸＹ座標）が、後述する表１〜表１１に記載されている。

まず、トンネルの構築方法の第１例について説明する。
本例では、推進管５０の最後尾が第２セグメントリング５２によって構成されている状態（すなわち図１（Ａ）及び（Ｂ）に示す状態）から、その最後尾に、セグメントピースＳＰ１１〜ＳＰ１６を推進管５０の周方向に連結して（すなわち組み立てて）第１セグメントリング５１を構築するまでについて説明する。また、本例では、この第１セグメントリング５１の構築と並行して、推進管５０を地中に推進する。

本例では、第１セグメントリング５１の構築時に、セグメントピースを、ＳＰ１４→ＳＰ１３→ＳＰ１５→ＳＰ１２→ＳＰ１６→ＳＰ１１の順に連結する（すなわち組み立てる）。
本例では、まず、掘削機１０及び推進管５０の推進方向制御に用いられる総推力の目標値（目標総推力）Ｔｔｏｔａｌを設定する。次に、推進方向制御に用いられる曲げモーメントの目標値（目標ジャッキモーメント）ＭＱを設定する。ここで、目標ジャッキモーメントＭＱのヨー方向のモーメント成分を「ＭＱＸ」とし、また、ピッチ方向のモーメント成分を「ＭＱＹ」とする。また、後述する表１〜表１１において、「Ｊ１〜Ｊ１０の合計」に対応するジャッキモーメントが、目標ジャッキモーメントＭＱ（ＭＱＸ，ＭＱＹ）に対応する。また、後述する表１〜表１１において、「Ｊ１〜Ｊ１０の合計」に対応する推力が、目標総推力Ｔｔｏｔａｌに対応する。

次に、セグメントピースＳＰ１１〜ＳＰ１６の組立前に、目標総推力Ｔｔｏｔａｌと目標ジャッキモーメントＭＱ（ＭＱＸ及びＭＱＹ）とが得られるように、元押しジャッキＪ１〜Ｊ１０の各々の推力目標値ＴＱを設定する。
ここで、表１は、設定された目標総推力Ｔｔｏｔａｌが１００００［ｋＮ］であり、かつ、設定された目標ジャッキモーメントＭＱのヨー方向のモーメント成分ＭＱＸとピッチ方向のモーメント成分ＭＱＹとが０［ｋＮ・ｍ］である場合における、セグメントピースＳＰ１１〜ＳＰ１６の組立前の元押しジャッキＪ１〜Ｊ１０の各々の推力目標値ＴＱを示している。この場合においては、設定された目標総推力Ｔｔｏｔａｌが１００００［ｋＮ］であり、かつ、設定された目標ジャッキモーメントＭＱのヨー方向のモーメント成分ＭＱＸとピッチ方向のモーメント成分ＭＱＹとが０［ｋＮ・ｍ］であるので、元押しジャッキＪ１〜Ｊ１０が推進管５０の最後尾（第２セグメントリング５２）に接触した状態で、元押しジャッキＪ１〜Ｊ１０が各々の推力目標値ＴＱを得るように、元押しジャッキＪ１〜Ｊ１０の油圧が制御されると、推進管５０及び掘削機１０が水平かつ直線状に推進され得る。

次に、セグメントピースＳＰ１４を推進管５０の最後尾に連結するときには、この連結箇所に対応する元押しジャッキＪ５及びＪ６を短縮させて、元押しジャッキＪ５及びＪ６を推進管５０の最後尾から離隔する。このときに、元押しジャッキＪ１〜Ｊ４及びＪ７〜Ｊ１０（すなわち、元押しジャッキＪ５及びＪ６以外の元押しジャッキ）は、推進管５０の最後尾（第２セグメントリング５２）に接触したままである。また、このときには、目標総推力Ｔｔｏｔａｌと目標ジャッキモーメントＭＱ（ＭＱＸ及びＭＱＹ）とが得られるように、元押しジャッキＪ１〜Ｊ４及びＪ７〜Ｊ１０の各々の推力目標値ＴＱを設定した上で、元押しジャッキＪ１〜Ｊ４及びＪ７〜Ｊ１０が各々の推力目標値ＴＱを得るように、元押しジャッキＪ１〜Ｊ４及びＪ７〜Ｊ１０の油圧を制御する。

ここで、表２は、設定された目標総推力Ｔｔｏｔａｌが１００００［ｋＮ］であり、かつ、設定された目標ジャッキモーメントＭＱのヨー方向のモーメント成分ＭＱＸとピッチ方向のモーメント成分ＭＱＹとが０［ｋＮ・ｍ］である場合における、セグメントピースＳＰ１４の連結時の元押しジャッキＪ１〜Ｊ１０の各々の推力目標値ＴＱを示している。このときにおいても、設定された目標総推力Ｔｔｏｔａｌが１００００［ｋＮ］であり、かつ、設定された目標ジャッキモーメントＭＱのヨー方向のモーメント成分ＭＱＸとピッチ方向のモーメント成分ＭＱＹとが０［ｋＮ・ｍ］であるので、推進管５０及び掘削機１０が水平かつ直線状に推進され得る。

前述のセグメントピースＳＰ１４の連結が完了すると、元押しジャッキＪ５及びＪ６を伸長させて、元押しジャッキＪ５及びＪ６を推進管５０の最後尾（セグメントピースＳＰ１４）に接触させる。

次に、セグメントピースＳＰ１３を推進管５０の最後尾に連結するときには、この連結箇所に対応する元押しジャッキＪ４を短縮させて、元押しジャッキＪ４を推進管５０の最後尾から離隔する。このときに、元押しジャッキＪ１〜Ｊ３及びＪ５〜Ｊ１０（すなわち、元押しジャッキＪ４以外の元押しジャッキ）は、推進管５０の最後尾に接触したままである。このときに、元押しジャッキＪ１〜Ｊ３及びＪ７〜Ｊ１０は、推進管５０の最後尾を構成する第２セグメントリング５２の領域ＪＳ１〜ＪＳ３及びＪＳ７〜ＪＳ１０（図２（Ｂ）参照）に接触しており、また、元押しジャッキＪ５及びＪ６は、推進管５０の最後尾を構成するセグメントピースＳＰ１４の領域ＪＳ５及びＪＳ６（図２（Ａ）参照）に接触している。また、このときには、目標総推力Ｔｔｏｔａｌと目標ジャッキモーメントＭＱ（ＭＱＸ及びＭＱＹ）とが得られるように、元押しジャッキＪ１〜Ｊ３及びＪ５〜Ｊ１０の各々の推力目標値ＴＱを設定した上で、元押しジャッキＪ１〜Ｊ３及びＪ５〜Ｊ１０が各々の推力目標値ＴＱを得るように、元押しジャッキＪ１〜Ｊ３及びＪ５〜Ｊ１０の油圧を制御する。

ここで、表２は、設定された目標総推力Ｔｔｏｔａｌが１００００［ｋＮ］であり、かつ、設定された目標ジャッキモーメントＭＱのヨー方向のモーメント成分ＭＱＸとピッチ方向のモーメント成分ＭＱＹとが０［ｋＮ・ｍ］である場合における、セグメントピースＳＰ１３の連結時の元押しジャッキＪ１〜Ｊ１０の各々の推力目標値ＴＱを示している。このときにおいても、設定された目標総推力Ｔｔｏｔａｌが１００００［ｋＮ］であり、かつ、設定された目標ジャッキモーメントＭＱのヨー方向のモーメント成分ＭＱＸとピッチ方向のモーメント成分ＭＱＹとが０［ｋＮ・ｍ］であるので、推進管５０及び掘削機１０が水平かつ直線状に推進され得る。

前述のセグメントピースＳＰ１３の連結が完了すると、元押しジャッキＪ４を伸長させて、元押しジャッキＪ４を推進管５０の最後尾（セグメントピースＳＰ１３）に接触させる。

次に、セグメントピースＳＰ１５を推進管５０の最後尾に連結するときには、この連結箇所に対応する元押しジャッキＪ７及びＪ８を短縮させて、元押しジャッキＪ７及びＪ８を推進管５０の最後尾から離隔する。このときに、元押しジャッキＪ１〜Ｊ６、Ｊ９及びＪ１０（すなわち、元押しジャッキＪ７及びＪ８以外の元押しジャッキ）は、推進管５０の最後尾に接触したままである。このときに、元押しジャッキＪ１〜Ｊ３、Ｊ９及びＪ１０は、推進管５０の最後尾を構成する第２セグメントリング５２の領域ＪＳ１〜ＪＳ３、ＪＳ９及びＪＳ１０（図２（Ｂ）参照）に接触しており、また、元押しジャッキＪ４〜Ｊ６は、推進管５０の最後尾を構成するセグメントピースＳＰ１３及びＳＰ１４の領域ＪＳ４〜ＪＳ６（図２（Ａ）参照）に接触している。また、このときには、目標総推力Ｔｔｏｔａｌと目標ジャッキモーメントＭＱ（ＭＱＸ及びＭＱＹ）とが得られるように、元押しジャッキＪ１〜Ｊ６、Ｊ９及びＪ１０の各々の推力目標値ＴＱを設定した上で、元押しジャッキＪ１〜Ｊ６、Ｊ９及びＪ１０が各々の推力目標値ＴＱを得るように、元押しジャッキＪ１〜Ｊ６、Ｊ９及びＪ１０の油圧を制御する。

ここで、表４は、設定された目標総推力Ｔｔｏｔａｌが１００００［ｋＮ］であり、かつ、設定された目標ジャッキモーメントＭＱのヨー方向のモーメント成分ＭＱＸとピッチ方向のモーメント成分ＭＱＹとが０［ｋＮ・ｍ］である場合における、セグメントピースＳＰ１５の連結時の元押しジャッキＪ１〜Ｊ１０の各々の推力目標値ＴＱを示している。このときにおいても、設定された目標総推力Ｔｔｏｔａｌが１００００［ｋＮ］であり、かつ、設定された目標ジャッキモーメントＭＱのヨー方向のモーメント成分ＭＱＸとピッチ方向のモーメント成分ＭＱＹとが０［ｋＮ・ｍ］であるので、推進管５０及び掘削機１０が水平かつ直線状に推進され得る。

前述のセグメントピースＳＰ１５の連結が完了すると、元押しジャッキＪ７及びＪ８を伸長させて、元押しジャッキＪ７及びＪ８を推進管５０の最後尾（セグメントピースＳＰ１５）に接触させる。

次に、セグメントピースＳＰ１２を推進管５０の最後尾に連結するときには、この連結箇所に対応する元押しジャッキＪ２及びＪ３を短縮させて、元押しジャッキＪ２及びＪ３を推進管５０の最後尾から離隔する。このときに、元押しジャッキＪ１及びＪ４〜Ｊ１０（すなわち、元押しジャッキＪ２及びＪ３以外の元押しジャッキ）は、推進管５０の最後尾に接触したままである。このときに、元押しジャッキＪ１、Ｊ９及びＪ１０は、推進管５０の最後尾を構成する第２セグメントリング５２の領域ＪＳ１、ＪＳ９及びＪＳ１０（図２（Ｂ）参照）に接触しており、また、元押しジャッキＪ４〜Ｊ８は、推進管５０の最後尾を構成するセグメントピースＳＰ１３〜ＳＰ１５の領域ＪＳ４〜ＪＳ８（図２（Ａ）参照）に接触している。また、このときには、目標総推力Ｔｔｏｔａｌと目標ジャッキモーメントＭＱ（ＭＱＸ及びＭＱＹ）とが得られるように、元押しジャッキＪ１及びＪ４〜Ｊ１０の各々の推力目標値ＴＱを設定した上で、元押しジャッキＪ１及びＪ４〜Ｊ１０が各々の推力目標値ＴＱを得るように、元押しジャッキＪ１及びＪ４〜Ｊ１０の油圧を制御する。

ここで、表４は、設定された目標総推力Ｔｔｏｔａｌが１００００［ｋＮ］であり、かつ、設定された目標ジャッキモーメントＭＱのヨー方向のモーメント成分ＭＱＸとピッチ方向のモーメント成分ＭＱＹとが０［ｋＮ・ｍ］である場合における、セグメントピースＳＰ１２の連結時の元押しジャッキＪ１〜Ｊ１０の各々の推力目標値ＴＱを示している。このときにおいても、設定された目標総推力Ｔｔｏｔａｌが１００００［ｋＮ］であり、かつ、設定された目標ジャッキモーメントＭＱのヨー方向のモーメント成分ＭＱＸとピッチ方向のモーメント成分ＭＱＹとが０［ｋＮ・ｍ］であるので、推進管５０及び掘削機１０が水平かつ直線状に推進され得る。

前述のセグメントピースＳＰ１２の連結が完了すると、元押しジャッキＪ２及びＪ３を伸長させて、元押しジャッキＪ２及びＪ３を推進管５０の最後尾（セグメントピースＳＰ１２）に接触させる。

次に、セグメントピースＳＰ１６を推進管５０の最後尾に連結するときには、この連結箇所に対応する元押しジャッキＪ９を短縮させて、元押しジャッキＪ９を推進管５０の最後尾から離隔する。このときに、元押しジャッキＪ１〜Ｊ８及びＪ１０（すなわち、元押しジャッキＪ９以外の元押しジャッキ）は、推進管５０の最後尾に接触したままである。このときに、元押しジャッキＪ１及びＪ１０は、推進管５０の最後尾を構成する第２セグメントリング５２の領域ＪＳ１及びＪＳ１０（図２（Ｂ）参照）に接触しており、また、元押しジャッキＪ２〜Ｊ８は、推進管５０の最後尾を構成するセグメントピースＳＰ１２〜ＳＰ１５の領域ＪＳ２〜ＪＳ８（図２（Ａ）参照）に接触している。また、このときには、目標総推力Ｔｔｏｔａｌと目標ジャッキモーメントＭＱ（ＭＱＸ及びＭＱＹ）とが得られるように、元押しジャッキＪ１〜Ｊ８及びＪ１０の各々の推力目標値ＴＱを設定した上で、元押しジャッキＪ１〜Ｊ８及びＪ１０が各々の推力目標値ＴＱを得るように、元押しジャッキＪ１〜Ｊ８及びＪ１０の油圧を制御する。

ここで、表６は、設定された目標総推力Ｔｔｏｔａｌが１００００［ｋＮ］であり、かつ、設定された目標ジャッキモーメントＭＱのヨー方向のモーメント成分ＭＱＸとピッチ方向のモーメント成分ＭＱＹとが０［ｋＮ・ｍ］である場合における、セグメントピースＳＰ１６の連結時の元押しジャッキＪ１〜Ｊ１０の各々の推力目標値ＴＱを示している。このときにおいても、設定された目標総推力Ｔｔｏｔａｌが１００００［ｋＮ］であり、かつ、設定された目標ジャッキモーメントＭＱのヨー方向のモーメント成分ＭＱＸとピッチ方向のモーメント成分ＭＱＹとが０［ｋＮ・ｍ］であるので、推進管５０及び掘削機１０が水平かつ直線状に推進され得る。

前述のセグメントピースＳＰ１６の連結が完了すると、元押しジャッキＪ９を伸長させて、元押しジャッキＪ９を推進管５０の最後尾（セグメントピースＳＰ１６）に接触させる。

次に、セグメントピースＳＰ１１を推進管５０の最後尾に連結するときには、この連結箇所に対応する元押しジャッキＪ１及びＪ１０を短縮させて、元押しジャッキＪ１及びＪ１０を推進管５０の最後尾から離隔する。このときに、元押しジャッキＪ２〜Ｊ９（すなわち、元押しジャッキＪ１及びＪ１０以外の元押しジャッキ）は、推進管５０の最後尾に接触したままである。このときに、元押しジャッキＪ２〜Ｊ９は、推進管５０の最後尾を構成するセグメントピースＳＰ１２〜ＳＰ１６の領域ＪＳ２〜ＪＳ９（図２（Ａ）参照）に接触している。また、このときには、目標総推力Ｔｔｏｔａｌと目標ジャッキモーメントＭＱ（ＭＱＸ及びＭＱＹ）とが得られるように、元押しジャッキＪ２〜Ｊ９の各々の推力目標値ＴＱを設定した上で、元押しジャッキＪ２〜Ｊ９が各々の推力目標値ＴＱを得るように、元押しジャッキＪ２〜Ｊ９の油圧を制御する。

ここで、表７は、設定された目標総推力Ｔｔｏｔａｌが１００００［ｋＮ］であり、かつ、設定された目標ジャッキモーメントＭＱのヨー方向のモーメント成分ＭＱＸとピッチ方向のモーメント成分ＭＱＹとが０［ｋＮ・ｍ］である場合における、セグメントピースＳＰ１１の連結時の元押しジャッキＪ１〜Ｊ１０の各々の推力目標値ＴＱを示している。このときにおいても、設定された目標総推力Ｔｔｏｔａｌが１００００［ｋＮ］であり、かつ、設定された目標ジャッキモーメントＭＱのヨー方向のモーメント成分ＭＱＸとピッチ方向のモーメント成分ＭＱＹとが０［ｋＮ・ｍ］であるので、推進管５０及び掘削機１０が水平かつ直線状に推進され得る。

前述のセグメントピースＳＰ１１の連結が完了すると、元押しジャッキＪ１及びＪ１０を伸長させて、元押しジャッキＪ１及びＪ１０を推進管５０の最後尾（セグメントピースＳＰ１１）に接触させる。
このようにして、推進管５０の推進と並行して、推進管５０の最後尾をなす第１セグメントリング５１が構築され得る。
尚、本例では、推進管５０の推進と並行して、推進管５０の最後尾をなす第１セグメントリング５１を構築する例を説明したが、これと同様に、推進管５０の推進と並行して、推進管５０の最後尾をなす第２セグメントリング５２を構築することができることは言うまでもない。

次に、トンネルの構築方法の第２例について説明する。
前述の第１例と異なる点について説明する。
前述の表１に対応する表８は、設定された目標総推力Ｔｔｏｔａｌが１００００［ｋＮ］であり、設定された目標ジャッキモーメントＭＱのヨー方向のモーメント成分ＭＱＸが０［ｋＮ・ｍ］であり、かつ、設定された目標ジャッキモーメントＭＱのピッチ方向のモーメント成分ＭＱＹが−１６００［ｋＮ・ｍ］である場合における、セグメントピースＳＰ１１〜ＳＰ１６の組立前の元押しジャッキＪ１〜Ｊ１０の各々の推力目標値ＴＱを示している。この場合においては、設定された目標総推力Ｔｔｏｔａｌが１００００［ｋＮ］であり、設定された目標ジャッキモーメントＭＱのヨー方向のモーメント成分ＭＱＸが０［ｋＮ・ｍ］であり、かつ、設定された目標ジャッキモーメントＭＱのピッチ方向のモーメント成分ＭＱＹが−１６００［ｋＮ・ｍ］であるので、元押しジャッキＪ１〜Ｊ１０が推進管５０の最後尾（第２セグメントリング５２）に接触した状態で、元押しジャッキＪ１〜Ｊ１０が各々の推力目標値ＴＱを得るように、元押しジャッキＪ１〜Ｊ１０の油圧が制御されると、推進管５０及び掘削機１０がやや上向きに推進され得る。

この場合において、前述の表３、表５、表７に対応する表９〜表１１は以下のようになる。

このようにして、本例では、推進管５０のやや上向きの推進と並行して、推進管５０の最後尾をなす第１セグメントリング５１が構築され得る。
尚、本例では、推進管５０のやや上向きの推進と並行して、推進管５０の最後尾をなす第１セグメントリング５１を構築する例を説明したが、これと同様に、推進管５０のやや上向きの推進と並行して、推進管５０の最後尾をなす第２セグメントリング５２を構築することができることは言うまでもない。

次に、トンネルの構築方法の第３例について説明する。
前述の第１例と異なる点について説明する。
本例では、推進管５０の推進を一時停止した状態で、推進管５０の最後尾をなす第１セグメントリング５１を構築する。

本例では、推進管５０の最後尾における新たなセグメントピースが連結される箇所に対応する元押しジャッキを推進管５０の最後尾から離隔しているときに、推進管５０の位置を保持するように、推進管５０の最後尾に接触している元押しジャッキで推進管５０の最後尾を押圧する。具体的には、例えば、推進管５０の最後尾における新たなセグメントピースＳＰ１４が連結される箇所に対応する元押しジャッキＪ５及びＪ６を推進管５０の最後尾から離隔しているときに、推進管５０の位置を保持するように、推進管５０の最後尾に接触している元押しジャッキＪ１〜Ｊ４及びＪ７〜Ｊ１０で推進管５０の最後尾を押圧する。この元押しジャッキＪ１〜Ｊ４及びＪ７〜Ｊ１０の押圧力によって推進管５０のバックリングが抑制され得る。
尚、本例では、推進管５０の推進を一時停止した状態で、推進管５０の最後尾をなす第１セグメントリング５１を構築する例を説明したが、これと同様に、推進管５０の最後尾をなす第２セグメントリング５２を構築することができることは言うまでもない。

ところで、特許文献１に開示のような環状の鋼殻で推進管を形成する場合において、推進管の最後尾に新たな環状の鋼殻を連結するためには、前述の掘削土砂の排出用の配管、油圧配管、給水管、排水管、及び電力ケーブルなどをその途中にあるジョイント部にて分離した上で、これら配管及びケーブル等を新たな鋼殻内に通し、その後、これら配管及びケーブル等をそのジョイント部にて再び接続する必要があり、非常に手間がかかっていた。
この点、本実施形態によれば、推進管５０が複数のセグメントピースＳＰ１１〜ＳＰ１６及びＳＰ２１〜ＳＰ２６により構成されているので、前述の配管及びケーブル等のジョイント部での分離・再接続作業を行うことなく、推進管５０の最後尾に新たなセグメントリングを連結することができる。

尚、本実施形態では、セグメントピースが、例えばＳＰ１４→ＳＰ１３→ＳＰ１５→ＳＰ１２→ＳＰ１６→ＳＰ１１の順に連結されるに伴い、セグメントピースの連結箇所が移動するが、この移動に応じて、前述の配管及びケーブル等を当該連結箇所から遠ざけるように移設すること（換言すれば切り回すこと）が可能である。これにより、セグメントピースの連結に必要なスペースを確保して効率良く作業を進めることができる。

本実施形態によれば、推進工法において、複数のセグメントピースＳＰ１１〜ＳＰ１６及びＳＰ２１〜ＳＰ２６を周方向及び軸方向に連結してなる推進管５０の最後尾を複数の元押しジャッキＪ１〜Ｊ１０で押圧して推進管５０を地中に推進する。この推進工法は、推進管５０の最後尾における新たなセグメントピースが連結される箇所（連結予定箇所）に対応する少なくとも１つの元押しジャッキを推進管５０の最後尾から離隔する一方、この離隔した元押しジャッキ以外の複数の元押しジャッキを推進管５０の最後尾に接触させたままとすることを含む。これにより、新たなセグメントピースを推進管５０の最後尾に連結するときに、前記連結箇所に対応しない複数の元押しジャッキが推進管５０の最後尾に接触したままとなるので、これら接触したままの元押しジャッキによって推進管５０のバックリングを抑制することができ、ひいては、推進管５０の地中への推進を効率良く行うことができる。

また本実施形態によれば、推進工法では、推進管５０の最後尾における新たなセグメントピースが連結される箇所に対応する元押しジャッキを推進管５０の最後尾から離隔しているときに、推進管５０の最後尾に接触している元押しジャッキで推進管５０の最後尾を押圧することにより、推進管５０を地中に推進する（前述の第１例及び第２例参照）。これにより、推進管５０の推進と並行して、推進管５０の最後尾をなすセグメントリングを構築することができる。すなわち、推進管５０を推進しながら新たなセグメントリングを推進管５０の最後尾に構築することができる。

また本実施形態によれば、推進工法は、推進管５０の推進方向制御に用いられる目標総推力Ｔｔｏｔａｌ及び目標ジャッキモーメントＭＱを設定すること、及び、目標総推力Ｔｔｏｔａｌ及び目標ジャッキモーメントＭＱを得るように、各元押しジャッキの推力目標値ＴＱを設定することを含む。これにより、元押しジャッキＪ１〜Ｊ１０を用いて推進管５０の推進方向制御を行うことができる。

また本実施形態によれば、元押しジャッキＪ１〜Ｊ１０は油圧ジャッキで構成されている。また、推進工法は、元押しジャッキＪ１〜Ｊ１０の各々の推力目標値ＴＱを得るように、元押しジャッキＪ１〜Ｊ１０の各々の油圧を制御することを含む。これにより、元押しジャッキＪ１〜Ｊ１０の油圧制御により、推進管５０の推進方向制御を行うことができる。

また本実施形態によれば、推進管５０の最後尾における新たなセグメントピースが連結される箇所に対応する元押しジャッキを推進管５０の最後尾から離隔しているときに、推進管５０の位置を保持するように、推進管５０の最後尾に接触している元押しジャッキで推進管５０の最後尾を押圧する（前述の第３例参照）。この推進管５０の最後尾に接触している元押しジャッキの押圧力によって推進管５０のバックリングが抑制され得る。

また本実施形態によれば、推進管５０の前部が掘削機１０の後部に接続されている。元押しジャッキＪ１〜Ｊ１０は地下構造物１内（発進坑内）に設置されている。配管及び／又はケーブル（例えば、前述の掘削土砂の排出用の配管、油圧配管、給水管、排水管、電力ケーブル）が、地下構造物１内から推進管５０の内部空間を通って掘削機１０まで延びている。この点、本実施形態では推進管５０が複数のセグメントピースＳＰ１１〜ＳＰ１６及びＳＰ２１〜ＳＰ２６により構成されているので、前述の配管及び／又はケーブルの途中部分での分離・再接続作業を行うことなく、推進管５０の最後尾に新たなセグメントリングを連結することができる。

また本実施形態によれば、推進工法は、推進管５０の最後尾における新たなセグメントピースが連結される箇所の移動に応じて、配管及び／又はケーブル（例えば、前述の掘削土砂の排出用の配管、油圧配管、給水管、排水管、電力ケーブル）を前記箇所から遠ざけるように移設することを含む。これにより、セグメントピースの連結に必要なスペースを確保して効率良く作業を進めることができる。

また本実施形態によれば、元押しジャッキ４１のロッド４１ｂの先端部には、ロッド４１ｂの断面積より広い面積で推進管５０の最後尾に接触可能なスプレッダ４１ｃが設けられている。これにより、偏心加圧やセグメントピース断面の破損などを抑制することができる。

尚、本実施形態では、セグメントピースＳＰ１１〜ＳＰ１６の組み立て順をＳＰ１４→ＳＰ１３→ＳＰ１５→ＳＰ１２→ＳＰ１６→ＳＰ１１としたが、組み立て順はこれに限らない。例えば、ＳＰ１３→ＳＰ１４→ＳＰ１２→ＳＰ１５→ＳＰ１１→ＳＰ１６であってもよい。この点はセグメントピースＳＰ２１〜２６についても同様である。

また、本実施形態では、１０本の元押しジャッキ４１（Ｊ１〜Ｊ１０）を含む元押し装置４０を挙げて説明したが、元押し装置４０を構成する元押しジャッキ４１の本数は１０本に限らず、複数本であれば任意の本数でよい。

また、本実施形態では、推進管５０の前部に掘削機１０が設けられているが、これに代えて、刃口が設けられてもよい（すなわち、いわゆる刃口推進工法の形態であってもよい）。

１ 地下構造物（発進坑）
２ 発進坑口部
３ 坑口コンクリート
４ 掘削機受台
１０ 掘削機
１０ａ 前胴部
１０ｂ 後胴部
２０ ルーフ掘削機
２１ カバープレート
２２ ルーフ推進ジャッキ
２３ ルーフ推進ボックス
２４、３１ カッタ
２５ ルーフマシンボックス
２６、３２ スクリューコンベア
２７ 中折れジャッキ
２８ 土砂圧送管
３０ 本体掘削機
３３ バルクヘッド
４０ 元押し装置
４１ 元押しジャッキ
４１ａ シリンダ
４１ｂ ロッド
４１ｃ スプレッダ
４２ 元押しジャッキ架台
４２ａ 基礎部材
４２ｂ 支柱部材
４２ｃ 梁部材
４３ 支圧壁
５０ 推進管
５１ 第１セグメントリング
５２ 第２セグメントリング
Ｊ１〜Ｊ１０ 元押しジャッキ
ＪＳ１〜ＪＳ１０ 領域
ＳＰ１１〜ＳＰ１６、ＳＰ２１〜ＳＰ２６ セグメントピース

Claims (8)

1. 複数のセグメントピースを周方向及び軸方向に連結してなる推進管の最後尾を複数の元押しジャッキで押圧して前記推進管を地中に推進する推進工法であって、
   前記推進管の最後尾における新たなセグメントピースが連結される箇所に対応する少なくとも１つの元押しジャッキを前記推進管の最後尾から離隔する一方、この離隔した元押しジャッキ以外の複数の元押しジャッキを前記推進管の最後尾に接触させたままとすることを含む、推進工法。
2. 前記箇所に対応する元押しジャッキを前記推進管の最後尾から離隔しているときに、前記推進管の最後尾に接触している元押しジャッキで前記推進管の最後尾を押圧することにより、前記推進管を地中に推進する、請求項１に記載の推進工法。
3. 前記推進管の推進方向制御に用いられる目標総推力及び目標ジャッキモーメントを設定すること、及び、
   前記目標総推力及び前記目標ジャッキモーメントを得るように、各元押しジャッキの推力目標値を設定すること、
   を更に含む、請求項２に記載の推進工法。
4. 前記元押しジャッキは油圧ジャッキで構成され、
   前記推進工法は、各元押しジャッキの推力目標値を得るように、各元押しジャッキの油圧を制御することを更に含む、請求項３に記載の推進工法。
5. 前記箇所に対応する元押しジャッキを前記推進管の最後尾から離隔しているときに、前記推進管の位置を保持するように、前記推進管の最後尾に接触している元押しジャッキで前記推進管の最後尾を押圧する、請求項１に記載の推進工法。
6. 配管及び／又はケーブルが、前記推進管の内部空間を通って延びており、
   前記推進工法は、前記箇所の移動に応じて、前記配管及び／又は前記ケーブルを前記箇所から遠ざけるように移設することを更に含む、請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の推進工法。
7. 前記推進管の前部が掘削機の後部に接続されており、
   前記元押しジャッキが発進坑内に設置されており、
   前記配管及び／又は前記ケーブルが、前記発進坑内から前記推進管の内部空間を通って前記掘削機まで延びている、請求項６に記載の推進工法。
8. 前記元押しジャッキのロッドの先端部ごとに、前記ロッドの断面積より広い面積で前記推進管の最後尾に接触可能なスプレッダが各別に設けられている、請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載の推進工法。