JP7431687B2

JP7431687B2 - 家型断面形状に掘削する推進装置

Info

Publication number: JP7431687B2
Application number: JP2020123942A
Authority: JP
Inventors: 栄治酒井; 義雄瀬戸; 政隆榊原
Original assignee: 株式会社アルファシビルエンジニアリング; 株式会社清田グループ本店
Priority date: 2020-07-20
Filing date: 2020-07-20
Publication date: 2024-02-15
Anticipated expiration: 2040-07-20
Also published as: JP2022020447A

Description

盛土地盤や地下の地盤を推進工法によって、家型外形状又は五角形状の断面の削孔を掘削し、同削孔に多数の家型断面のコンクリート函体（一体成型タイプ及び分割製造して連結一体化する分割タイプとがある）を挿入して地下トンネルを構築する推進装置に関する。

現在、先頭に配した掘進機のカッター部で地山を掘削し、掘削した削孔に掘進機及びこれに後続させた推進管を逐次圧入して、削孔に多数個の推進管を縦列に列設してトンネルを構築する推進工法は、トンネル工事・地下空間構築工事に広く採用されている。

この推進工法で掘削される削孔の断面形状としては、地下に埋設管・共同溝・歩行者通路等の地下空間を構築するため、（１）円形，（２）矩形（四角形，正方形，長方形），（３）アーチ型（幌型，馬蹄形状等），（４）楕円形，（５）メガネ型（円形連接型）等の種々断面形状のものが開発されてきた。

上記（２）断面が矩形状の削孔トンネルは出願人が開発して特許文献１として知られていて、広くこの削孔の工事に採用されている。

近年、地下空間を人的活動領域や生活空間と考えた場合、照明，通信線，換気ダクト，水道管，ガス管，電力管等の生活関連インフラ付属設備の設置も必要とされ、道路横断等のニーズが要求されてきた。

このような場合、既存インフラでは一度円形等で大断面の管渠を形成し、その内部に二次施工として必要断面構造（矩形等）を再構築する場合が多い。
又、アーチ型カルバート形状（馬蹄形等）は頂部の空間を利用して、前述のインフラ管や設備等を配管し、生活インフラ空間として利用する場合もある。その場合、アーチ型では下部の矩形断面の上に半円形の断面を乗せる形状となる。

しかし、前記アーチ型カルバート形状の断面形状では上下分割断面箇所によっては強度的には半円のため、円型ほどの強度が確保されず接続部に弱点を有し、局所荷重で表面破砕が生じる場合もあった。その他アーチ部では不必要な掘削断面も生じ、余分な掘削残土が増加する問題もあった。

前記問題を解消する分割型でも構造強度が高い断面形状とするとともに、目標の断面形状に掘削する場合に一度で全てを掘削できるようにし、未掘削部がないようにすることにある。もし未掘削部が発生すれば、その個所の掘削のために主掘削部の後方に小型の円形掘削機を複数配設し、残りの未掘削をこれらの複数の小型の円形掘削機によって掘削して全掘削する対応処理が必要となる。又、先端フードに取付けたカッティングエッジを圧入する必要があった。この対応では、複数の駆動力を装備し、構造が複雑で動力も多く発生し、又掘進機圧入抵抗の増大・掘進機の製造コストが高くなる等の欠点がある。

しかも、未掘削個所が切羽断面に複数存在する場合は、掘進機の圧入時に掘進機のカッター先端に抵抗が増大し、未掘削部に局所荷重が生じ、掘進機外殻胴管や隔壁が変形し、その結果駆動部の回転ギヤにも負担が増大する。その点を防止する意味でも、全断面同時掘削は重要な要素となっている。

特開２００９－２０６９号公報

本発明が解決しようとする課題は従来の問題点を解消するもので、従来の削孔断面形状での地盤の土圧に対する構造強度不足の問題を解決し、地盤の土圧にも十分に耐えるように断面形状の上部を三角形状とした山型・屋根型又は家型の断面形状（以下、家型の断面形状と総称する）を可能とするとともに、その三角形状の上部を、余掘り部を最小限にして且つ未掘削部がないように上部・下部の２断面の分割同時掘削を可能とすることができる掘進機を備えた推進装置を提供することにある。

かかる課題を解決した本発明の構成は、
１）掘進機本体の外殻が通過できる削孔形状に地山を掘削するカッター部を前記掘進機本体の前方に設けた掘進機と、前記掘進機に後続して同掘進機の前記カッター部で掘削された削孔を通過できる複数のコンクリート函体と、同コンクリート函体の最尾のコンクリート函体の管端を所定地中位置から元押して前記掘進機と後続する複数のコンクリート函体を前方へ押し推める元押装置とからなる推進工法の推進装置であって、
前記掘進機の外殻の外形状が下方の矩形部の上辺上に三角形の屋根部を有する家型形状であり、前記掘進機の前記カッター部が前記掘進機本体の下方の前記矩形部の横巾を菱型の長い対角線として且つその横巾の中央の上方と下方に菱型の頂点がくる菱型形状に地山を先行して上方部を掘削する前上方カッター部と、同前上方カッター部の後方下方位置で前記掘進機本体の外殻の前記屋根部を除いた下方の前記矩形部の形状に地山を掘削し且つ掘削して発生する石片・礫又は土砂を排土口から取り込んでコンクリート函体内を通して排出する排土装置を備えた後下方カッター部とから構成され、前上方カッター部が前上方の地山を屋根状に掘削し、後下方カッター部が後下方の地山を矩形状に掘削して排土処理することで、前記カッター部が掘削する重ね合せた掘削断面形状が家型形状となることを特徴とする、家型断面形状に掘削する推進装置
２）前記前上方カッター部の構造は、前記掘進機本体の外殻の下方の矩形部の上辺位置の高さにある水平副軸まわりに回動する上公転盤と、同上公転盤の前記水平副軸の軸心から同一径上で前記菱型の形状の内側となる位置に水平方向に突設させた複数の上自転軸と、複数の掘削ビットを取付けてその板の中間位置から端方向に偏寄した位置で前記上自転軸それぞれに所定の位相角をもって軸着した上カッター板と、更に前記上公転盤を前記水平副軸まわりに回動させる副モータと、前記上公転盤の回動力の一部を前記上自転軸までその自転動力として動力伝達させる上ギヤ機構とを有し、
前記副モータによって前記上公転盤を公転させるとともに前記上ギヤ機構により前記各上自転軸に軸着した複数の前記上カッター板を所定の位相差をもって自転させることで公転と自転する前記上カッター板によって前記菱型形状の内側を均一に掘削できるようにした、前記１）記載の家型断面形状に掘削する推進装置
３）前記後下方カッター部の構造は、前記掘進機本体の外殻の下方の前記矩形部の内側の中心の高さにある水平主軸まわりに回動する下公転盤と、同下公転盤の前記水平主軸の軸心から同一径上で且つ前記矩形部内の位置に水平方向に突設させた複数の下自転軸と、複数の掘削ビットを取付けてその板の中央位置から端方向に偏寄した位置で前記下自転軸に所定の位相角をもって軸着した下カッター板と、更に前記下公転盤を前記水平主軸まわりに回動させる主モータと、前記下公転盤の回動力の一部を前記下自転軸までその自転動力として動力伝達させる下ギヤ機構とを有し、
前記主モータによって下公転盤を公転させるとともに前記下ギヤ機構により前記下自転軸に軸着した下カッター板を所定の位相差をもって自転させることで公転と自転する前記下カッター板によって矩形部の形状の内側を均一に掘削できるようにした、前記１）又は２）記載の家型断面形状に掘削する推進装置
４）前記コンクリート函体が、コンクリートによって家型形状に一体成型されたものである、前記１）～３）いずれか記載の家型断面形状に掘削する推進装置
５）コンクリート函体が、上下に分割された形状のコンクリート製上ブロックとコンクリート製下ブロックに分割されて製造され、しかもその上下の分割位置が左右コンクリート側面で高さが異なる位置で分割された形状とし、前記上ブロック及び下ブロックを運送して掘削現場にて上ブロックと下ブロックとを分割面で突き合わせて、連結部材を使用して洩水なく水密に且つ強度も強固に連結接合して家型形状のコンクリート函体としたものであり、
しかも、前記掘進機で削孔された空間に縦列に挿入されるコンクリート函体は、その挿入される前後コンクリート函体の接合面の高さが交互に変化するような向きで挿入し、上下ブロックに分けて運送し、現場で連結して一体化することで大型コンクリート函体の使用を容易にし、しかも構築途中で各コンクリート函体に作用する推進力及び地山からの圧力に耐久性ある構造にできる、前記１）～３）いずれか記載の家型断面形状に掘削する推進装置
にある。

本発明の掘進機のカッター部は、掘進機の前方上方に設けられて同前方上方の地山を菱型に掘削する前上方カッター部と、同前上方カッター部の後方下位に設けられ、前記前上方カッター部の後方下部の地山部分を矩形状に掘削し且つ掘削で発生する石・割石・礫・土砂・泥を取り込んで後方に送る排土部を備えた後下方カッター部とから構成されている。

前記前上方カッター部は、掘進機本体の外殻の矩形部の上辺を菱型の長い対角線とし、同上辺中間の上方と下方に菱型の頂点を設けた形状の菱型に掘削する。
他方、後下方カッター部は掘進機本体の外殻の矩形部分を掘削し、発生した石・割石・礫・土砂・泥を排出する。
よって、前上方カッター部の菱型掘削と後下方カッター部の矩形状の掘削とは、菱型の下半分だけ矩形状の掘削と掘削が重なるが、掘削最終外形状は菱型と矩形とを重ね合せた家型となる。

更に、前上方カッター部による掘削は、掘進機本体の外殻の三角形状の屋根部と下部の矩形部の逆三角形を併せた菱型の形状に地山を掘削するが、その掘削されて発生する礫・割石・石及び土砂は後下方へ落下し、後下方カッター部で更に破砕と混練され、下方にある排土口から掘進機内に取り込まれて排土装置の排土管を介して後方へ送られて排出される。
同時に、後下方カッター部は掘進機の外殻の矩形部の前方の地山を矩形形状に掘削し、この掘削で発生した礫・割石・石・土砂も排出口から取り込まれ、推進管内部を経て後方へ移送されて排出させる。

本発明の上方の菱型掘削する前上方カッター部と下方の矩形掘削する後下方カッター部とは、上下のカッター板を自転公転させることで菱型・矩形状に均一に掘削する。これらの上カッター板・下カッター板を自公転させる構造及び回転力のギヤ伝達は実施例では同じ構造を有する。又、上下２段掘削としたことで地表面の地山の緩みに対して安息角が得られて、地山の安定に寄与できる。

菱型掘削の前上方カッター部では、実施例では上方の水平副軸まわりに正面からみて時計方向に回転する上公転盤に、同水平副軸を中心にした同一径上に複数（実施例では３個）の上自転軸を水平方向に突出させ、この上自転軸に掘削ビットを複数取付けた細長の上カッター板を軸着している。同上カッター板は実施例では正面からみて反時計方向に自転している。その軸着の位置は上カッター板の一方の端に近い位置にある。菱型の中央にある上・下頂点は上カッター板の上自転軸の公転の上死点又は下死点の位置の軸心から短い寸法の上下にある上カッター板の端が菱型の短い対角線の端（頂点）となるようになっている。前記矩形部の上辺の高さに上自転軸の軸心がくれば菱型の長い対角線の頂点と上カッター板の長い方の自由端が近接する関係にある。図１２中の上公転盤の公転０°，６０°，１２０°，１８０°において上自転軸の軸心が短い菱型の頂点に近い位置にあり、公転３０°，９０°，１５０°において上カッター板の長い方の自由端が長い菱型の頂点位置近くにある。いずれも１２０°の公転で同じ状態に戻る。

一方、後下方カッター部の下カッター板も同様で、掘進機本体の下方の矩形部の中心に下公転盤が水平主軸まわりに回転可能となっていて、同水平主軸の同一径上に複数（実施例では３個）の下自転軸を１２０°の等位相角をもって設けている。
この下自転軸に下カッター板が軸着されるが、下カッター板の軸着位置はカッター板の中間位置でなく、一方の端に近くなった中間位置から端方向に偏寄した位置で軸着されている。

そして、上ギヤ機構と下ギヤ機構によって実施例の機構ではモータで回動される出力歯車が水平副軸，水平主軸まわりに上公転盤・下公転盤の内歯歯車と噛合することで盤を回転（公転）させるとともに、上ギヤ機構又は下ギヤ機構の太陽歯車と遊星歯車によって上自転軸・下自転軸を自転させ、この上下自転軸に取付けた上カッター板，下カッター板を図１５，１６に示すように自公転させて、菱型形状，矩形状内に均一に動いて、その菱型又は矩形の形状内を均一に掘削している。

自公転する上カッター板と下カッター板に取付けたビットの回転軌跡を図１７に示している。これから分るように、菱型形状内及び矩形状内に上下カッター板で均一に掘削されていることが分る。

しかも、本発明では大きいコンクリート函体の場合、寸法が小さな上ブロックと下ブロックとに分割且つ分割面の高さ位置が左右で異なるように分割して製造し、現場への運送を容易にして現場にて上ブロックと下ブロックとを分割面で水密に且つ強固に連結して接合したものを使用し、しかも削孔に挿入するコンクリート函体の分割面（接合面）の高さ位置が挿入される前後のコンクリート函体で異なるように、即ちコンクリート函体の分割面の高さ位置を異にする左右を交互に反対にするように縦列に挿入することで、コンクリート函体列に働く強い押圧力・土圧に耐えるものにする。

図１は本発明の実施例の推進装置を示す説明図である。図２は実施例の掘進機の内部構造を示す説明図である。図３は実施例の掘進機の正面図である。図４は実施例の掘進機の外殻の外形状を示す説明図である。図５は実施例のカッター部による菱型掘削形状と矩形掘削形状を示す説明図である。図６は実施例の推進管であるコンクリート函体を示す正面図である。図７は実施例のコンクリート函体の右側面図である。図８は図６のＸ－Ｘ拡大断面図である。図９は実施例のコンクリート函体の上ブロックと下ブロックの分割ブロックの接合部を示す断面図である。図１０は実施例の前上方カッター部の水平副軸と上自転軸と上カッター板の取付構造を示す説明図である。図１１は実施例の同じ機構である上ギヤ伝達機構と下ギヤ伝達機構のギヤ伝達機構を示す説明図である。図１２は実施例の上公転盤と下公転盤の回動機構を示す説明図である。図１３は実施例の前上方カッター部の正面図である。図１４は実施例の後下方カッター部の正面図である。図１５は上カッター板と下カッター板の自公転運動を示す説明図である。図１６は下カッター板の自公転運動を示す説明図である。図１７は上カッター板と下カッター板に取付けた掘削ビットの軌跡を示す説明図である。

本発明の上自転軸・上カッター板の自転運動及び下自転軸・下カッター板を駆動する構造は、実施例のギヤ伝達機構に限らず他の機構でもよく、又はモータを多く使用して直接モータで作動させることも可能である。

推進管は寸法が３ｍ以下の小型であれば、コンクリートで一体成型で製造されたままトラック運送されることが多いが、大型であれば製造した工場からの運送が困難になるため、推進管を２体（上ブロック，下ブロック）に分割し、分割したブロックを工場で製造し、分割された寸法を小さくしたブロックで現場まで運送し、現場で２つのブロックを強固に且つ水密状に連結して使用する。

本発明を図１～１７に示す実施例をもって具体的に説明する。

本実施例は、高さが５．５ｍ程の地下歩道空間を構築するための推進装置であり、推進管となるコンクリート函体は高さが５．５ｍ程あるものであり、工場で上ブロックと下ブロックに二分割したコンクリートブロックを製造し、これをトラックで現場まで運送した後現場で上ブロックと下ブロックを分割面で当接して連結部材をもって強く連結し、しかも接合面を水密処理したものをコンクリート函体として使用した。前上方カッター部の上公転盤及び後下方カッター部の下公転盤とも盤外周近くに内歯車を設け、これと噛合させた複数の出力歯車をモータで回動させて公転させる。又、公転する上公転盤に複数の上自転軸を水平に突設し、同自転軸に上カッター板を取付けている。同様に、公転する下公転盤に複数の下自転軸を水平に突設している。この下自転軸に下カッター板を軸着させている。これら上自転軸・下自転軸の自転力は、上公転盤又は下公転盤の回動力を盤に固定した太陽歯車と，各盤に水平に突出した車軸に取付けられ前記太陽歯車と噛合する近接した一対の遊星歯車と，一対の遊星歯車に噛合して前記の上・下自転軸に軸着された自転歯車とからなる同じギヤ機構の上ギヤ機構・下ギヤ機構によって上下自転軸に回動力を伝達させて自転させている例である。

（実施例の用語と符号の説明）
明細書の実施例及び図面に使用する用語と符号について以下説明する。
Ｇは図１～１７に示す実施例の家型断面形状に掘削する推進装置である。
１は実施例の掘進機、Ｃは同掘進機の先頭に設けたカッター部、Ｃ_１は同カッター部の前上方カッター部、Ｃ_１１は同前上方カッター部の上公転盤、Ｃ_１１１は同上公転盤Ｃ_１１を構成する前上公転盤、Ｃ_１１２は同上公転盤Ｃ_１１を構成する後上公転盤、Ｃ_１１３は前記の前上公転盤Ｃ_１１１と後上公転盤Ｃ_１１２とを連結して一体化して上公転盤Ｃ_１１とする連結軸、Ｃ_１１４は後上公転盤Ｃ_１１２の外周近くに設けた円環部、Ｃ_１１５は同円環部の内周に設けた内歯歯車、Ｃ_１２は上公転盤Ｃ_１１を回転自在に保持する水平副軸となる中央固定筒、Ｃ_１３は同中央固定筒の中央外周に設けた太陽歯車、Ｃ_１５は前記内歯歯車Ｃ_１１５と噛合する公転用モータＣ_１６の出力歯車、Ｃ_１７は前記上公転盤Ｃ_１１に設けた水平回転軸Ｃ_１７１に軸着されて前記太陽歯車Ｃ_１３と噛合した遊星歯車、Ｃ_１８は上公転盤Ｃ_１１に水平に突出するように設けた上自転軸、Ｃ_１８１は同上自転軸に軸着されて近接した２個の前記遊星歯車Ｃ_１７と噛合して上自転軸Ｃ_１８を回動させる自転歯車、Ｃ_１９は上自転軸Ｃ_１８に軸着された上カッター板、Ｃ_１９１は同上カッター板に取付けられた複数の掘削ビットである。

Ｃ_２は前上方カッター部Ｃ_１の後方１．２ｍに配置される後下方カッター部、Ｃ_２１は同後下方カッター部の下公転盤、Ｃ_２１１は下公転盤を構成する前下公転盤、Ｃ_２１２は下公転盤を構成する後下公転盤、Ｃ_２１３は前下公転盤Ｃ_２１１と後下公転盤Ｃ_２１２とを連結する連結軸、Ｃ_２１４は同下公転盤Ｃ_２１の外周近くに設けた円環部、Ｃ_２１５は同円環部の内周に設けた内歯歯車、Ｃ_２２は下公転盤Ｃ_２１を回転自在に保持する水平主軸となる排土管、Ｃ_２３は同排土管の中央外周に設けた太陽歯車、Ｃ_２５は前記内歯歯車Ｃ_２１５と噛合する公転用モータＣ_２６の出力歯車、Ｃ_２６は下公転盤Ｃ_２１を公転（回転）させる公転用モータ、Ｃ_２７は下公転盤Ｃ_２１に設けた水平回転軸Ｃ_２７１に軸着されて前記太陽歯車Ｃ_２３と噛合した遊星歯車、Ｃ_２８は下公転盤Ｃ_２１に水平に突出した３個の下自転軸、Ｃ_２８１は下公転盤Ｃ_２１に設けられて各下自転軸Ｃ_２８に軸着されて近接した一対の遊星歯車Ｃ_２７と噛合する自転歯車である。Ｃ_２９は下自転軸Ｃ_２８に軸着された下カッター板である。Ｃ_２９１は同下カッター板に取付けた掘削ビットである。

１０は掘進機１のカッター部Ｃを除いた残りの掘進機本体、１１は横巾３．２ｍの同掘進機本体の家型形状の外殻（胴管ともいう）、１２は同外殻の下方形状の矩形部、１３は外殻の上方形状の屋根部である。２０は掘進機１に後続させる家型断面形状の推進管である高さが５．５ｍのコンクリート函体、２０ａは分割された上ブロック、２０ｂは分割された下ブロック、２０ｃは分割面（接合面）、２０ｄは連結部材、３０は掘進機１及びこれに後続する推進管を元押するため多数本の油圧ジャッキ３１を用いた発進立坑４０内に設置した元押装置、４０は推進工法の発進立坑、５０は推進管列の前方内部に設けられる推進管内排土貯留槽、５１は掘進機１内に設けた排土管、５１１は後下方カッター部Ｃ_２内の排土管５１内部に設けた吸引と排出を行うためのスクリューコンベヤで、切羽から発生する礫・割石・土砂・泥等を取り込んで推進管であるコンクリート函体２０内の排土管５１を介して地上に排出する。５１２は同排土管５１の途中に設けたゴム筒の外側に液体又は空気を圧入することでゴム筒の膨張と縮小によって排土管の管路の開閉を行う排土バルブ、５１３は排土管５１の前方の切羽に面した排土口、５２は地上に設けられた排土管５１から送られる泥を地上で処理するための地上吸泥排土装置、５３は地上に設けた排土コンテナタンク、５４は地上に設けた排土貯留槽である。

実施例の上ギヤ機構ＧＤ１は、上公転盤Ｃ_１１，内歯歯車Ｃ_１１５，太陽歯車Ｃ_１３，複数の公転用モータＣ_１６，同モータの出力歯車Ｃ_１５，遊星歯車Ｃ_１７，自転歯車Ｃ_１８１，上自転軸Ｃ_１８のギヤ機構で、上自転軸Ｃ_１８を所定の速度で自転させて取付角位相差ある複数の上カッター板Ｃ_１９を公転と自転させて地山の菱型内を均等に掘削する。詳しく説明すると、複数ある公転用モータＣ_１６の回転駆動力はその出力歯車Ｃ_１５とこれに噛合する内歯歯車Ｃ_１１５によって上公転盤Ｃ_１１を水平副軸Ｃ_１２まわりに回転（公転）させる。そして、上公転盤Ｃ_１１の公転する力は、固定された太陽歯車Ｃ_１３と噛合する遊星歯車Ｃ_１７を自転させ、近接した一対の遊星歯車Ｃ_１７の回転で上自転軸Ｃ_１８に軸着した自転歯車Ｃ_１８１を回動させ、よって上自転軸Ｃ_１８に軸着した上カッター板Ｃ_１９を上公転盤Ｃ_１１の公転と同上公転盤Ｃ_１１に取付けた前記上自転軸Ｃ_１８の上記自転との組み合せ運動で上カッター板Ｃ_１９の掘削ビットＣ_１９１が図１５，１７に示すように菱型内を均一に掘削する。

同様に、同じギヤ機構を有する下ギヤ機構ＧＤ２は、下公転盤Ｃ_２１，内歯歯車Ｃ_２１５，太陽歯車Ｃ_２３，出力歯車Ｃ_１５，複数の公転用モータＣ_２６，同モータの出力歯車Ｃ_２５，遊星歯車Ｃ_２７，自転歯車Ｃ_２８１，下自転軸Ｃ_２８のギヤ機構で、下自転軸Ｃ_２８を公転させながら自転させ、複数の取付位相角を異にする下カッター板Ｃ_２９を公転と自転させて、下カッター板Ｃ_２９の掘削ビットＣ_２９１が矩形部の内部を図１６，１７に示すように均一に掘削する。

本発明の推進装置の掘削メカニズムは以下のイ～リの通りである。
イ．発進立坑４０より、坑口部（エントランス）に掘進機１を挿入し、掘進機１のカッター部Ｃを回転させながら元押装置３０によって押圧を加えることで、切羽内圧力の上昇とともに排土管５１中の排土バルブ５１２によって適正な切羽圧力（地山を崩壊させない最低限の加圧力）を維持させながら排土を行い、調圧を前提として元押装置３０（油圧ジャッキ３１）を用いて前方に押し込む。

ロ．本実施例の掘進機１は、構造上から上部の前上方カッター部Ｃ_１によって三角形断面（菱型断面）を先に削孔し、次に後下方カッター部Ｃ_２によって下方の地山を矩形状に削孔することで上部の三角形断面削孔（菱形削孔）を下部の矩形形状掘削より先行掘削する構造となっている。
ハ．上部の前上方カッター部Ｃ_１をまず掘削作動しながら押し込む。下部の後下方カッター部Ｃ_２が切羽に接触する（参考として前上方カッター部Ｃ_１より後下方カッター部Ｃ_２は１．２ｍ程度後方に設置）段階から上下全駆動して、家型掘削断面の同時掘削となる。
ニ．このように、家型（屋根型，三角形，山型，五角形）全断面を前方上部と後方下部に分割し、同時掘削しながら掘進機１の先導胴管を押し込む。
ホ．一定の区間（参考として先導体の３．５ｍ程度）を掘進後、後続胴管を架台上に据付後、掘進機本体１０を組み立てる。
ヘ．掘進機１全体を掘進した後に、上ブロック２０ａと下ブロック２０ｂとを連結したＮｏ．１の家型コンクリート函体２０を架台上に据付け、掘進機後続胴管のテールとコンクリート函体２０前方挿入部を緊結する。
ト．緊結完了後、Ｎｏ．１コンクリート函体２０の掘進を開始する。
チ．Ｎｏ．１コンクリート函体２０の押し込み後、左右逆にして接合面の高さをＮｏ．１のものと異なるようにしたＮｏ．２コンクリート函体２０を架台上に吊下し、前方と後方のコンクリート函体２０と緊結して、Ｎｏ．２コンクリート函体２０の掘進を開始する。以上の工程を繰り返しながら、掘進と同時覆工を行いながら地下空間を構築する。前後のコンクリート函体２０の接合面２０ｃの位置を異なるようにして、押圧力・地山からの土圧に耐え易くしている。
リ．掘削されて切羽から発生する流動体の土砂は、Ｎｏ．１コンクリート函体２０内に設置された推進管内排土貯留槽５０から吸引方式（真空搬送式か圧送ポンプ方式）で函体内連接された排土管５１を通して坑外まで搬送され、地上の排土コンテナタンク５３を介して地上排土貯留槽５４内に集積される。

以上の様に、実施例で説明されるように本発明では上方が三角形状をした屋根部を有し、その下方が矩形状とした家型断面に掘削でき、緩み角度が低くなることで地盤土圧に対して安定を得ることができ、この屋根部に内部整形の２次施工を不要としてインフラの配管・電線を配置できるものとしている。
しかも、図１５，１６，１７のカッター板の掘削ビットの軌跡図から分るように、家型断面に余掘り部を最小限にして且つ未掘削部がない全断面掘削可能とした。

本発明は、都市におけるインフラ設備要求が多い地下空間構築工事に有用である。

Ｇ実施例の家型断面形状に掘削する推進装置
１掘進機
１０掘進機本体
１１掘進機本体の外殻
１２外殻の下方の矩形部
１３外殻の屋根部
２０コンクリート函体
２０ａ上ブロック
２０ｂ下ブロック
２０ｃ分割面（接合面）
２０ｄ連結部材
３０元押装置
３１油圧ジャッキ
４０発進立坑
５０推進管内排土貯留槽
５１排土管
５１１スクリューコンベヤ
５１２排土バルブ
５１３排土口
５２地上吸泥排土装置
５３排土コンテナタンク
５４排土貯留槽
Ｃカッター部
Ｃ_１前上方カッター部
Ｃ_１１上公転盤
Ｃ_１１１前上公転盤
Ｃ_１１２後上公転盤
Ｃ_１１３連結軸
Ｃ_１１４円環部
Ｃ_１１５内歯歯車
Ｃ_１２水平副軸（中央固定筒）
Ｃ_１３太陽歯車
Ｃ_１５出力歯車
Ｃ_１６公転用モータ
Ｃ_１７遊星歯車
Ｃ_１７１水平回転軸
Ｃ_１８上自転軸
Ｃ_１８１自転歯車
Ｃ_１９上カッター板
Ｃ_１９１掘削ビット
Ｃ_２後下方カッター部
Ｃ_２１下公転盤
Ｃ_２１１前下公転盤
Ｃ_２１２後下公転盤
Ｃ_２１３連結軸
Ｃ_２１４円環部
Ｃ_２１５内歯歯車
Ｃ_２２水平主軸（排土管）
Ｃ_２３太陽歯車
Ｃ_２５出力歯車
Ｃ_２６公転用モータ
Ｃ_２７遊星歯車
Ｃ_２７１水平回転軸
Ｃ_２８下自転軸
Ｃ_２８１自転歯車
Ｃ_２９下カッター板
Ｃ_２９１掘削ビット
ＧＤ１上ギヤ機構
ＧＤ２下ギヤ機構

Claims

掘進機本体の外殻が通過できる削孔形状に地山を掘削するカッター部を前記掘進機本体の前方に設けた掘進機と、前記掘進機に後続して同掘進機の前記カッター部で掘削された削孔を通過できる複数のコンクリート函体と、同コンクリート函体の最尾のコンクリート函体の管端を所定地中位置から元押して前記掘進機と後続する複数のコンクリート函体を前方へ押し推める元押装置とからなる推進工法の推進装置であって、
前記掘進機の外殻の外形状が下方の矩形部の上辺上に三角形の屋根部を有する家型形状であり、前記掘進機の前記カッター部が前記掘進機本体の下方の前記矩形部の横巾を菱型の長い対角線として且つその横巾の中央の上方と下方に菱型の頂点がくる菱型形状に地山を先行して上方部を掘削する前上方カッター部と、同前上方カッター部の後方下方位置で前記掘進機本体の外殻の前記屋根部を除いた下方の前記矩形部の形状に地山を掘削し且つ掘削して発生する石片・礫又は土砂を排土口から取り込んでコンクリート函体内を通して排出する排土装置を備えた後下方カッター部とから構成され、前上方カッター部が前上方の地山を屋根状に掘削し、後下方カッター部が後下方の地山を矩形状に掘削して排土処理することで、前記カッター部が掘削する重ね合せた掘削断面形状が家型形状となることを特徴とする、家型断面形状に掘削する推進装置。
前記前上方カッター部の構造は、前記掘進機本体の外殻の下方の矩形部の上辺位置の高さにある水平副軸まわりに回動する上公転盤と、同上公転盤の前記水平副軸の軸心から同一径上で前記菱型の形状の内側となる位置に水平方向に突設させた複数の上自転軸と、複数の掘削ビットを取付けてその板の中間位置から端方向に偏寄した位置で前記上自転軸それぞれに所定の位相角をもって軸着した上カッター板と、更に前記上公転盤を前記水平副軸まわりに回動させる副モータと、前記上公転盤の回動力の一部を前記上自転軸までその自転動力として動力伝達させる上ギヤ機構とを有し、
前記副モータによって前記上公転盤を公転させるとともに前記上ギヤ機構により前記各上自転軸に軸着した複数の前記上カッター板を所定の位相差をもって自転させることで公転と自転する前記上カッター板によって前記菱型形状の内側を均一に掘削できるようにした、請求項１記載の家型断面形状に掘削する推進装置。
前記後下方カッター部の構造は、前記掘進機本体の外殻の下方の前記矩形部の内側の中心の高さにある水平主軸まわりに回動する下公転盤と、同下公転盤の前記水平主軸の軸心から同一径上で且つ前記矩形部内の位置に水平方向に突設させた複数の下自転軸と、複数の掘削ビットを取付けてその板の中央位置から端方向に偏寄した位置で前記下自転軸に所定の位相角をもって軸着した下カッター板と、更に前記下公転盤を前記水平主軸まわりに回動させる主モータと、前記下公転盤の回動力の一部を前記下自転軸までその自転動力として動力伝達させる下ギヤ機構とを有し、
前記主モータによって下公転盤を公転させるとともに前記下ギヤ機構により前記下自転軸に軸着した下カッター板を所定の位相差をもって自転させることで公転と自転する前記下カッター板によって矩形部の形状の内側を均一に掘削できるようにした、請求項１又は２記載の家型断面形状に掘削する推進装置。
前記コンクリート函体が、コンクリートによって家型形状に一体成型されたものである、請求項１～３いずれか記載の家型断面形状に掘削する推進装置。
コンクリート函体が、上下に分割された形状のコンクリート製上ブロックとコンクリート製下ブロックに分割されて製造され、しかもその上下の分割位置が左右コンクリート側面で高さが異なる位置で分割された形状とし、前記上ブロック及び下ブロックを運送して掘削現場にて上ブロックと下ブロックとを分割面で突き合わせて、連結部材を使用して洩水なく水密に且つ強度も強固に連結接合して家型形状のコンクリート函体としたものであり、
しかも、前記掘進機で削孔された空間に縦列に挿入されるコンクリート函体は、その挿入される前後コンクリート函体の接合面の高さが交互に変化するような向きで挿入し、上下ブロックに分けて運送し、現場で連結して一体化することで大型コンクリート函体の使用を容易にし、しかも構築途中で各コンクリート函体に作用する推進力及び地山からの圧力に耐久性ある構造にできる、請求項１～３いずれか記載の家型断面形状に掘削する推進装置。