JPH07180483A

JPH07180483A - 管推進工法

Info

Publication number: JPH07180483A
Application number: JP34748693A
Authority: JP
Inventors: Norio Takahashi; 典夫高橋; Yutaka Kato; 豊加藤; Yoji Kasuga; 庸治春日; Matsuyuki Fujii; 松幸藤井
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1993-12-22
Filing date: 1993-12-22
Publication date: 1995-07-18

Abstract

(57)【要約】【目的】効率よくしかも精度良い施工を可能とする管
推進工法を提供する。【構成】予め基準余堀量Ｌ₀を設定し、先導管に取り
付けた余堀量検出手段で余堀量Ｌを検出し、前記基準余
堀量Ｌ₀と余堀量Ｌとの比較結果を参考にして、前記先
導管を所定方向に屈曲させることを特徴とする。また、
前記所定方向への屈曲が、前記先導管の先端に備えられ
るヘッド部を前記所定方向と反対方向に屈曲した後、前
記ヘッド部を前記所定方向への屈曲である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、管推進工法に係わり、
特に上下水道、ガス管、電力線用管等の非開削管埋設施
工分野に好適な管推進工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、非開削管埋設施工等における管
推進工法は、掘削起点となる発進立坑から到達立坑まで
の間を、所定長の埋設用ロッド管を順次継ぎ足し、か
つ、これを推進ジャッキなどにて順次送り出しながら、
ロッド管の先端に接続される先導管を掘削計画線に沿っ
てトンネル掘削を行う。この管推進工法は、従来、次の
ものが知られている。

【０００３】管推進工法で使用される管推進トンネル機
械の先頭部となる先導管は、先端側に土砂等掘削用の複
数の切り刃を有するヘッド部を備え、他端側に向かっ
て、ヘッド部を推進方向に所定角度調整可能な揺動部を
有し、さらに先導管の位置・傾きを計測し、揺動部を制
御する装置が備えられている。前記ヘッド部の先端外周
には余堀用切刃が複数備えられ、先導管径より大径とな
る掘削を行い、非直線部での掘削をスムーズにしてい
る。また、ロッド管を推進する部分には、駆動用の推進
ジャッキを備えるとともに、推進速度測定装置を備えて
いる。かかる構成により、トンネル掘削の際、オペレー
タは先導管の位置・傾きおよび推進速度に関する情報等
を入手することで、先導管の推進状態を把握し、掘削計
画に基づく先導管の制御、および必要に応じて先導管の
方向修正を行っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術には次のような問題点がある。すなわち、先導管
の位置・傾きおよび推進速度情報を参考に、オペレータ
が方向修正など屈曲操作を行うので、余堀量によって影
響を受けやすい方向修正はオペレータのノウハウに依存
する。しかし、先導管近傍の状態を的確に把握するのは
困難であり、施工精度に悪影響が生じたり、方向修正を
複数回行う必要が生じたりする問題があった。

【０００５】本発明は、上記従来技術の問題点に着目
し、オペレータのノウハウにのみ依存することなく、効
率良く精度の良い施工を可能とする管推進工法を提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係わる管推進工法において、第１発明は、
予め基準余堀量Ｌ₀を設定し、先導管に取り付けた余堀
量検出手段で余堀量Ｌを検出し、前記基準余堀量Ｌ₀と
余堀量Ｌとの比較結果を参考にして、前記先導管を所定
方向に屈曲させることを特徴とする。第２発明は、第１
発明において、前記所定方向への屈曲が、前記先導管の
先端に備えられるヘッド部を前記所定方向と反対方向に
屈曲した後、前記ヘッド部を前記所定方向へ屈曲させる
ことを特徴とする。本発明に係わる管推進工法は、以上
の構成とした。

【０００７】

【作用】上記構成による本発明の作用を説明する。予め
基準余堀量Ｌ₀を設定し、先導管に取り付けた余堀量検
出手段で、先導管外径部と掘削トンネル内面との隙間で
ある余堀量Ｌを検出し、基準余堀量Ｌ₀と余堀量Ｌとの
比較結果を参考にして、先導管を所定方向に屈曲させ、
掘削を推進する。これにより、余堀量Ｌに対応した所定
方向への屈曲が行われ、精度のよい施工を得ることが可
能となる。

【０００８】また、所定方向への屈曲の際、先導管の先
端に備えられるヘッド部を、一旦所定方向とは反対方向
に屈曲させ、続いてヘッド部を所定方向へ屈曲させるの
で、先導管の位置がトンネル内の所定方向側に安定し、
所定方向への屈曲操作が的確に行われる。さらに、この
位置は掘削目標地点への距離も近くなり施工効率も向上
する。

【０００９】

【実施例】以下に、本発明に係わる管推進工法の実施例
につき、図面を参照しつつ詳述する。図１に、本発明の
適用例である管推進トンネル機械による掘削概要を示
す。管推進トンネル機械の先頭部となる先導管１０は、
掘削先端側に掘削用ディスクカッタ１１、余堀用カッタ
１２など切刃を具備するヘッド部１を有し、後端側に向
かって、ヘッド部１を所定角度調整可能な揺動部２を有
し、さらに先導管１０の位置および傾き等を計測する計
測部３からなる。先導管１０の後端部には掘削トンネル
長に応じたロッド管４が連設されている。

【００１０】発進立坑５には、押し板５１を介し反力バ
ー５２ａで反力を受けてロッド管４を推進する推進ジャ
ッキ５２と、レーザ水準器５３が設けられている。ま
た、ヘッド部１から発進立坑５までの間、先導管１０お
よびロッド管４の内部には土砂の排出管６が設けられ、
この排出管６の内部にはカッタ・スクリュ６１が配置さ
れる。カッタ・スクリュ回転駆動装置６２により回転す
るカッタ・スクリュ６１は、ヘッド部１を回転させると
ともに、掘削された土砂等を発進立坑５まで輸送する。
この土砂等の流動性は、必要に応じてヘッド部１で供給
される水等により調整される。なお、発進立坑５近くの
地表には、図示しない制御装置および油圧装置が配置さ
れ、それぞれトンネル機械に配線、配管等で接続されて
いる。

【００１１】揺動部２には、４本の揺動シリンダ２１が
上下左右４５°対象に取り付けられ、球面ジョイント２
２が備えられている。球面ジョイント２２と摺動可能な
球面摺動ジョイント２３後部を、フランジ２４を介して
揺動シリンダ２１で押し引きすることで、ヘッド部１を
揺動し、所定角度の屈曲が可能である。計測部３には、
トンネル内面７と接して余堀量を計測する余堀量センサ
３１が、略同一円周上で等間隔に４本備えられ、さら
に、先導管１０の位置および傾きを計測する計測装置３
２が備えられる。

【００１２】余堀量センサ３１は、先導管１０の外径面
とトンネル内面７との距離を測定するものであり、通常
の距離センサが適用されるが、トンネル内面７の表面凹
凸が小さい場合は非接触式位置センサも可能である。前
記位置、傾きの計測は、通常使用される計測器でよく、
例えばレーザターゲット、傾斜角センサが用いられる。
発進立坑５内のレーザ水準器５３からのレーザビーム５
３ａをこのレーザターゲットで受けることで先導管１０
の位置が計測される。

【００１３】また、余堀量センサ３１および計測装置３
２からのデータと推進ジャッキ５２の推進速度データ等
が制御装置に送られるとともに、４か所の余堀量データ
の平均値が余堀量Ｌとして、制御装置内の方向修正用ソ
フトに読み込まれる。これらのデータに基づき、制御装
置はヘッド部１の回転速度、推進速度および掘削方向を
制御している。

【００１４】かかる構成において、制御装置によりコン
トロールされ、推進ジャッキ５２による推進力、カッタ
・スクリュ６１による回転力により、ヘッド部１は回転
しつつ掘削前進し、掘削土砂は排出管６より発進立坑５
で回収される。この掘削時、先導管１０の位置と、制御
装置に予め入力してある計画線の位置とを比較し、掘削
方向を制御している。

【００１５】図２に、位置ずれによる掘削方向修正を説
明するフローチャートを示す。掘削時、予め入力してあ
る計画線の位置Ｐ₀および現在位置Ｐを読み込む（ステ
ップ１００）。計画線の位置Ｐ₀と現在位置Ｐとの差と
基準ズレ量△Ｐとを比較し（ステップ１１０）、基準ズ
レ量△Ｐ以下であれば、そのまま掘削を継続する。一
方、差が基準ズレ量△Ｐより大きい時は、先導管１０の
位置を計画線上に向かせるように、ヘッド部１の修正方
向を計算・設定し（ステップ１２０）、続いて余堀量Ｌ
を読み込み（ステップ１３０）、余堀量Ｌと予め入力し
てある基準余堀量Ｌ₀とを比較する（ステップ１４
０）。ここで、Ｌ＞Ｌ₀であれば、ステップ１２０で求
めた修正方向と反対方向を計算し、４本の揺動シリンダ
２１によりヘッド部１を反対方向に揺動させ（ステップ
１５０）、次に、本来の修正方向に揺動する（ステップ
１６０）。一方、Ｌ≦Ｌ₀の場合は、余堀量Ｌが適切な
範囲内であるので、修正方向に揺動する（ステップ１６
０）。

【００１６】図３に、掘削方向修正を説明する別のフロ
ーチャートを示す。図３は、図２のステップ１３０以降
と同じであり、フローの説明は省略する。このような方
向修正は、掘削時のズレ量等の情報をオペレータが表示
画面等で把握して方向修正の処置をする場合、掘削計画
線上に避けるべき異物（大きな岩など）の存在等計画線
修正の場合などに好ましい。

【００１７】図４に、余堀量Ｌが適切な範囲内における
掘削方向修正の説明図を示す。なお、図１と同一部品に
は同一符号を付して、一部説明を省略する。図４（ａ）
は方向修正開始前の状態であり、先導管外径より突き出
る余堀用カッタ１２により生じる先導管１０外径とトン
ネル内面７との隙間である余堀量（Ｌ₁、Ｌ₂等）を、
４本の余堀量センサ３１でそれぞれ計測し、４か所の平
均値を余堀量Ｌとして把握する。次に、余堀量Ｌ≦基準
余堀量Ｌ₀の時、（ｂ）に示すように、ヘッド部１を回
転させ部分的に掘削しつつ揺動部２の４本の揺動シリン
ダ２１を揺動し、ヘッド部１を修正方向に屈曲させる。
方向修正が終了後、（ｃ）に示すように、ヘッド部１で
掘削しつつ修正方向に推進する。

【００１８】この余堀量Ｌは、掘削土砂の特性、掘削推
進速度等の影響を受けるので、この影響を基準余堀量Ｌ
₀の設定に織り込むのが好ましい。即ち、図４におい
て、ヘッド部１の先端等に備えられ、ヘッド部１の外周
より突き出る余堀用カッタ１２により、掘削時、突き出
し量Ｚに相当する余堀をするが、揺動部２での余堀量Ｌ
₁、Ｌ₂等は掘削する土砂の種類等の影響を受け、通常
オーバーカットになる。したがって、基準余堀量Ｌ₀の
設定に際してはこれを考慮し、基準余堀量Ｌ₀＝α×Ｚ
で設定している。ここで、αは係数であり、例えば、土
は３、砂は２、砂礫は１．５である。なお、この係数は
掘削推進速度、回転速度等によっても影響を受ける。

【００１９】図５に、余堀量Ｌが基準余堀量Ｌ₀を越え
る場合の掘削方向修正の説明図を示す。なお、図１と同
一部品には同一符号を付して、一部説明を省略する。図
５（ａ）は、４か所の余堀量（Ｌ₅、Ｌ₆等）平均値の
余堀量Ｌ＞基準余堀量Ｌ₀の状態である。次に、（ｂ）
に示すように、ヘッド部１を回転しつつ、揺動シリンダ
２１を揺動させ、ヘッド部１の方向を修正方向と略１８
０°反対方向に屈曲させる。これにより、揺動部２の先
端外周部２ａはトンネル内面７の修正方向側に位置す
る。続いて、（ｃ）に示すように、ヘッド部１を回転し
つつ揺動シリンダ２１を揺動させヘッド部１を修正方向
に屈曲し、さらに（ｄ）のごとく、ヘッド部１で掘削し
つつ修正方向に推進する。先導管１０は修正方向側に安
定して位置するので、的確な方向修正を可能とするとと
もに、修正掘削地点への距離が短縮される。

【００２０】以上、本発明に係わる管推進工法について
詳述したが、本発明は実施例に限定されるものではな
い。余堀量センサは土質が安定している場合は１本でも
よく、必要に応じて２本以上でよい。また、取り付け位
置も必要に応じて変更してよい。次に、ヘッド部を修正
方向と反対方向に揺動させ屈曲させる場合（図２参
照）、所定の揺動時間を設定して揺動させてもよい。つ
まり、揺動部２の先端外周部２ａが、掘削されたトンネ
ルの内壁面の好適な距離範囲内に位置するまで揺動させ
ればよい。

【００２１】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。掘
削方向修正の必要が生じた場合、トンネル内面と先導管
外径面との隙間になる余堀量を把握し、余堀量の大小に
応じた方向修正をするので、的確な方向修正が可能とな
り、精度良い施工が得られる。また、方向修正する際、
先ずヘッド部を修正方向と反対方向に屈曲させるので、
先導管が掘削トンネル内面の修正方向側に安定して位置
し、方向修正角度がさらに的確になるとともに、修正掘
削目標地点への距離が短縮され、施工効率も向上する。
的確な方向修正により、方向修正回数が低減可能とな
る。さらに、オペレータのノウハウにのみ依存すること
なく精度のよい施工が可能となるとともに、オペレータ
の負担が軽減され、ベテラン以外のオペレータでも操作
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる管推進トンネル機械による掘削
概要図である。

【図２】本発明に係わる位置ずれによる掘削方向修正を
説明するフローチャートである。

【図３】本発明に係わる掘削方向修正を説明する別のフ
ローチャートである。

【図４】本発明に係わる余堀量が適切な範囲内における
掘削方向修正の説明図である。

【図５】本発明に係わる余堀量が基準余堀量を越える場
合の掘削方向修正の説明図である。

【符号の説明】

１ヘッド部、２揺動部、３計測部、４ロッド
管、６排出管、１０先導管、１２余堀用カッタ、２
１揺動シリンダ、３１余堀量センサ、３２計測装
置、５３レーザ水準器、６１カッタ・スクリュ、６
２カッタ・スクリュ回転駆動装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤井松幸神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松製作所研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】予め基準余堀量Ｌ₀を設定し、先導管に
取り付けた余堀量検出手段で余堀量Ｌを検出し、前記基
準余堀量Ｌ₀と余堀量Ｌとの比較結果を参考にして、前
記先導管を所定方向に屈曲させることを特徴とする管推
進工法。
【請求項２】前記所定方向への屈曲が、前記先導管の
先端に備えられるヘッド部を前記所定方向と反対方向に
屈曲した後、前記ヘッド部を前記所定方向へ屈曲させる
ことを特徴とする請求項１記載の管推進工法。