JPS5854200A - 覆工材推進埋設用掘削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、道路下あるいは建造物下等の地盤中に、これ
を横方向に貫通してトンネルを構築する場合などに利用
される覆工材推進装置に関するものである。

従来、鉄道線路下、道路下あるいは建造物下等の地盤に
、これを横切ってトンネル等を構築する工法としては、
特開昭５３−２５０３８号に示すものが提案されている
。この工法は、鉄道線路、道路等を挾んで両側に立坑を
形成し、この一方の立坑から他方の立坑に向けて道路下
等を横断するように中空箱形の覆工材を掘削機により掘
削しながら推進させ、これにより覆工材を地盤中疋埋設
するとともに、このような覆工材を同様にして道路下等
の地盤中に形成されるトンネル等の外郭形状に沿い多数
一連に並べて推進埋設した後、覆工材により包囲された
内部の土砂を掘削除去し、さらに土砂除去後の覆工材内
側に鉄筋及び型枠を配設してコンフリートラ打ち込み、
かつ覆工材内部にもコンフリートラ注入してトンネル等
を構築するものである。

しかし、上記のような工法における覆工材の地盤への推
進には、スクリューコンベヤを有する掘削機を用いてい
るため、構造が複雑になるとともに、地中に推進される
中空覆工材の断面形状が長方角、正方形、円形あるいは
台形形状等になると。

これらに適用される掘削機も覆工材の断面形状に合った
穴を掘削できる構造のものにしなければならず、したが
って、覆工材の断面形状に合った各種の掘削機を設備す
る必要が生じ、その設備費が膨大なものとなるほか、そ
の管理も面倒となって極めて不経済なものとなる。

本発明は上記のような従来の問題を解決したもので、そ
の目的及び特徴は、地盤中への中空覆工材の推進を油圧
ジヤツキ等による圧入推進方式とし、かつ推進に伴い中
空覆工材内に押し込まれる掘削土砂を高圧ジェット水流
で破砕するとともに。

破砕された掘削土砂の搬送を圧縮空気でなし得る方式に
することによって、掘削土砂の破砕、搬送のための処理
ユニットヲ中空覆工材の断面形状及びその大きさに関係
なく共用可能にし、かつ断面形状及びその大きさの異な
る各種の中空覆工材を単一の処理ユニットを利用してト
ンネル等を構築する道路下等への地中に推進できる覆工
材推進装置を提供するにある。

以下、本発明の実施例を図面について説明する。

第１図〜第３図は本発明にががる覆工材推進装置の一例
を示すもので、ｌｌｊ　１２９・・・は所望の断面積を
有する正四角筒状の鋼鉄製覆工材を示し、これら覆工材
１７，１□、・・・はトンネル等を構築する鉄道線路下
等の地盤２中に一方の立坑３がら他方の立坑４方向に向
けて圧入式に推進されるもので、その圧入推進は一方の
立坑３内の支圧壁５と最後部の覆工材１１間に介在した
オイル、ジヤツキ装置６によって行なわれるようになっ
ているとともに、最前部における覆工材ＩＩの先端開口
縁には地盤２中への覆工材１．の圧入全容易にする刃７
が形成され、さらに最前部覆工材ＩＩ内にはその刃７よ
り所望間隔後方に位置して掘削土砂の破砕および破砕土
砂の搬送処理を行なうユニット８が着脱可能に配設され
ている。

上記ユニット８は第２図に示す如く両端開口を壁板９ａ
、　９ｂにより閉塞した筒状の筐体９を有し、−この筐
体９はその前部壁板９ａを上記最前部覆工材ＩＩの内周
壁に突設したリング状のフランジ１０にゼル）［により
取シ付けることで覆工材１１内に一体に支持されるもの
であシ、そして筐体９が固定された段階では覆工材１１
内が筐体９の前部壁板９ａによって７ランジ１０の位置
より前後に区画され。

覆工材１１の先端部が地盤２に圧入されたとき、その先
端開口を地盤６で閉塞することによシ覆工材ＩＩ前端部
分に圧力室１１が形成されるようになっている。また、
上記筐体前部壁板９ａの中心には。

これを貫通する高圧水管１２が回転可能にかつ気密に支
持され、この高圧水管１２の圧力室１１側突出部は所望
の円弧に彎曲されて、その先端に高圧の細い噴流水ａを
斜め前方に噴射するノズル１３が取り付けられている。

該ノズル１３から噴射する高圧細噴流水ａは、覆工材１
にの推進に伴い覆工材１．内に押し込まれる掘削土砂２
ａを切削破砕するものであり、そしてノズル１３からの
噴流水ａは刃７より内側に位置する覆工材１□の内周壁
面に向は噴射するようになっている。これは覆工材１．
内に押し込まれた土砂２ａのみを破砕し、摺」材ｌ、が
圧入推進される地盤２に対し噴流水ａが作用するのを防
止するためである。

一方、上記高圧水管１２の筐体９内への突出端にはスイ
ベル管継手１４を介して高圧送水管１５が分離可能に接
続され、この高圧送水管１５は地上等に設置した高圧給
水ポンプ１６に接続することで掘削土砂の破砕に必要な
圧力の水をノズル１３に供給できるようになっている。

また、高圧水管１２の筐体９内突出部には歯車１７が取
り付けられており、この歯車１７は筐体９内に設置した
流体圧モータ１８の回転軸１８ａに取り付けた歯車１９
に噛合され、このモータ１８に分離可能な供給・？イブ
２０を介して地上等に設置した圧縮空気供給装置２１か
ら圧縮流体を供給することによりモータ１８を駆動して
高圧水管１２を所定の回転数で回転させ、同時にノズル
１３を旋回運動させるようになっている。尚、ノズル１
３ｔ−回転する動力は非常に小さいものでよい。また、
上記筐体９には、その前後両壁板９ｇ、　９ｂ　ｋ貫通
する状態にして一対の圧縮空気導入管２２．２３が配設
され、この一方の圧縮空気導入管２２の圧力室ｌｌ内突
出端は直接圧力室ｌｌ内に開口されているとともに、他
方の圧縮空気導入管２３の圧力室１１への突出部は彎曲
されて後述の土砂導入管２４の開口端に向けて開口され
、さらに、上記両圧縮空気導入管２２．２３の筐体９外
突出端にはそれぞれ分離可能なエア供給ホース２５．２
６を介して上記圧縮空気供給装置２１が連結されている
。上記土砂導入管２４はノズル１３からの噴流水で破砕
された掘削上砂を圧力室１１内に加えられる圧縮空気に
より圧力室１１外に搬出案内するためのもので、その一
端は筐体９の前部壁板９ａを貫通して圧力室１１内に開
口され、さらに筐体９の後部壁板９ｂヲ貫通する突出端
には、掘削土砂輸送管２７が分離可能に接続され、その
他端は地上□等の掘削土排出位置に開口されている。

次に上記構成の覆工材推進装置を利用して鉄道線路下、
あるいは建造物下の地盤中にトンネルを構築するときの
地山のゆるみ、崩れ防止のための外部を覆工材により形
成する場合について説明する。

この場合は、ま水弟１図に示す如く鉄道線路あるいは建
造物を挾んで両側に形成した一方の立坑３内において、
トンネルを構築しようとする立坑壁にユニット８を装着
した中空覆工材１．全水平に支持して、その刃７側を対
向させ、かつユニット８の高圧水管１２には高圧給水ポ
ンプ１６に連結されている送水管１５を、モータ１８に
は圧力流体供給パイプ２０を、また、圧縮空気供給管２
２゜２３には圧縮空気供給装置２１と連結されているエ
ア供給ホース２５，２６１さらに土砂導入管２４には土
砂輸送管２７をそれぞれ接続する。しかる後、オイルジ
ヤツキ装置６を駆動して覆工材１．全地盤２中に圧入推
進させると同時咳、高圧給水ポンプ１６及び圧縮空気供
給装置２１を起動する。

これによシ高圧給水ポンプ１６からの圧力水は送水管１
５、スイベル管継手１４を通して高圧水管１２に圧送さ
れ、ノズル１３より高圧の細い噴流水ａとなって圧力室
１１内に噴射されるとともに。

モータ１８の回転駆動によりノズル１３を旋回運動させ
る。また、圧縮空気供給装置２１からの圧縮空気はホー
ス２５．２６および供給管２２．２３を通して圧力室ｌ
ｌ内に供給される。

かかる状態で、覆工材ＩＩが地盤中を推進され、るに伴
い覆工材１．の圧力室１１内に掘削土砂２ａが押し込ま
れると、覆工材１．の断面形状に応じた柱状の掘削土砂
２ａは、旋回運動するノズル１３からの高圧細噴流水ａ
によって進入先端から第２図に示す円錐形状に順次切削
破砕される。このとき、例えばノズル１３の回転数６Ｏ
ｒ、ｐｒｎ、覆工材１１の推進速度を６０ｃｍ１ｎとし
た場合、高圧細噴流水ａにより切削される掘削土砂２ａ
のピッチ幅はＩＣｌ１１となり、覆工材ＩＩの圧力室１
１内に進入してくる掘削土砂２ａヲ十分に破砕し得る。

また、ノズル１３から噴射される噴流水ａの圧力ｔ−１
００〜２００ｋｆ／ｃｓｑ噴流水径（ノズル開口径）ｔ
１．０〜１．５ｍｍ、：した場合、該噴流水ａによる一
般の地盤土質に対する切削有効射程距離は２０ｃｍ以上
である。そして、ノズル１３からの噴流水ａによる破砕
排土の含水比は、推進される天然地盤の含水比に対し数
１０％増加するのみであシ、シたがって、破砕された排
出土砂が圧力室１１内に噴射される水によって泥状に変
質されることがない。このことは後述する破砕土砂の搬
出および地上に搬出された後の処理を容易にする。さら
にまた、噴流水ａが覆工材１゜の刃７より５　Ｃｍ程度
内側に入った内壁に射突されるようにノズル１３の位置
と噴射角度を定めておけば、噴流水ａが覆工材ＩＩの刃
７よシ前の地盤を破砕することがなく、また、軟弱地盤
では噴流水ａの噴射到達点を第３図に示す場合よシさら
に内側にすることが望ましい。

一方、ホース２５．２６および供給管２２．２３ｔ−通
して圧力室１１内に吹き込まれる圧縮空気は土砂導入管
２４および輸送管２７全通して地上に吐出されるが、こ
れと同時に破砕された土砂は圧縮空気によって土砂導入
管２４内に押し込まれ、が、つこの土砂導入管２４内を
輸送管２７方向に順次移送されると同時に、さらに輸送
管２７内をその出口方向に向けて連続して空気輸送し、
地上に搬出する。このとき、土質によっては、その粘性
のために破砕土砂が土砂導入管２４の入口部あるいは土
砂導入管２４および輸送管２７の内部に付着してこれら
を閉塞する状態にするが、かかる状態では圧力室１１内
の空気圧力が上昇するため、この圧力によって土砂導入
管２４あるいは輸送管２７に詰った土砂は突出的輸送状
況を示すことになり。

その結果土砂導入管２４あるいは輸送管２７内の土砂は
詰ることなく輸送管２７の出口側に確実に押し出される
ことになる。したがって、覆工材１゜の推進に伴い噴流
水ａにより順次破砕される土砂を圧縮空気によって順調
に、かつ連続して搬出できるのである。

このようにしてユニット８内蔵の覆工材１．が所定量推
進されたならば、高圧給水ポンプ１６及び圧縮空気供給
装置２１から＝’＝ット８への圧力水および空気の供給
を停止するとともに、オイルジヤツキ装置６を後退させ
、かつ送水管１５、供給ノミイブ２０、供給ホース２５
．２６および輸送管２７を途中で分離した佼、矢の中空
覆工材１２ヲ上記地中に圧入推進させた覆工材１１の後
端に連結し、この覆工材１２内を通して上記分離した送
水管１５゜供給ノミイブ２０、供給ホース２５，２６お
よび輸送管２７同志を直接あるいは覆工材１□の長さに
相当するそれぞれの継ぎ足し管を介して連結する。しか
る後、オイルジヤツキ装置６ｔ−再び前進動作させて覆
工材１２を覆工材１．とともに地盤中に圧入推進させ、
覆工材１１の圧力室１１内に進入する掘削土砂をノズル
１３からの噴流水ａにより破砕すると同時に、その破砕
された土砂を圧縮空気によシ土砂導入管および輸送管２
７を介して地上に搬出する。

以下前記と同様な手順に基き覆工材１３．・・・を順次
連結して反対側の立坑４に達するまで覆工材の圧入推進
を繰返し行なう。このようにして反対側の立坑４まで覆
工材を圧入推進したならば、ユニット８を覆工材ＩＩか
ら取り外し、かつユニット８に接続されている送水管１
５、供給パイプ２０、供給ホース２５，２６および輸送
管２７をユニット８から分離し、次の覆工材の地盤への
圧入推進に供される。

上記のような覆工材の圧入推進方式によるトンネル外郭
は、覆工材１を第４図に示す如く互いに連結されたアー
チ状配列に圧入推進することにょシ構成されるものであ
り、そして互いに隣相う覆工材１同志は、その長手方向
に形成した保合部２８゜２９によって互いに結合され、
また、この保合部２８．２９は既設の覆工材１に隣接し
て新たに圧入推進させる覆工材１のガイドとして機能す
る。

本発明の圧入推進方式に適用される覆工材１の形状は、
上記実施例に示す正四角形状のものに限らず、第５図に
示す如き長方形状のもの、第６図に示すような梯形状の
もの、あるいは第７図に示すような三角形状のものであ
っても良い。この場合、それぞれの覆工材１内に装着さ
れるユニット８と覆工材１との位置関係は第５図〜第７
図に示すものとなる。また、上記第３図あるいは第５図
に示す形状の覆工材１’に利用してトンネル外郭を形成
した場合、門形の外郭となり、第３図あるいは第５図に
示す形状の覆工材１と第６図に示す梯形状の覆工材１を
用いてトンネル外郭を構成した場合は、第４図に示すよ
うなアーチ形の外郭となる。さらにまた、第７図に示す
２等辺三角形状の覆工材１を利用した場合は、第８図に
示すような六角形状のトンネル外郭を形成されることに
なる。

なお１本発明における覆工材の形状は上記実施例のもの
に限らず、例えば円形あるいは外周形状が複雑に凹凸す
る形状のものであっても良く、また、覆工材の圧入推進
により構成されるトンネル等の外郭構造も上記実施例に
述べたものに限定されないことば勿論である。また、動
力はエアに限定することなく、油圧であってもよいこと
は勿論である。

以上のように本発明によれば、地盤中への中空稜工材の
推進を油圧ジヤツキ等による圧入推進方式とし、かつ圧
入推進に伴う中空覆工材内に押し込まれる掘削土砂を高
圧ジェット水流により破砕するとともに、破砕された掘
削土砂の地上への搬出を圧縮空気による、空気輸送方式
を利用したものであるから、掘削土砂処理のためのユニ
ット管、中空覆工材の断面形状及びその大きさに関係な
く共通化でき、かつ各種形状の覆工材の地中への圧入推
進を簡便になし得るとともに、従来のよりなカッタによ
る切削機構でないため、構造が簡単となり、故障も少な
くなるほかシ覆工材に対するユニットの交換、取扱いも
容易となる。また、土砂の搬出を空気輸送で行うため、
その排土のための機構が単純で故障の極めて少ないもの
とすることができる利点がある０

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる推進装置を利用して覆工材を地
盤中に圧入推進させる場合の全体を示す概略説明図、第
２図は本発明における覆工材推進装置の一例を示す断面
図、第３図はその左側面図、第４図は本発明の推進装置
により形成されたトンネル外郭の例を示す説明図、第５
図〜第７図は本発明だおける覆工材の他の例を示す側面
図、第８図は第７図に示す覆工材を利用して外郭を形成
した場合の説明図である。 Ｉｔｓ　１ｊ＊・・・は覆工材、２は地盤、６はオイル
ジヤツキ装置、８はユニット、９は筐体、１０は７ラン
ジ、１１は圧力室、１２は高圧水管、１３はノズル、１
５は高圧送水管、１６は高圧給水ポンプ、１８Ｆｉモー
タ、２１は圧縮空気供給装置、２２．２３は圧縮空気導
入管、２４は土砂導入管、２５．２６はエア供給ホース
、２７は土砂輸送管。 特許出願人　　新技術開発株式会社 第４図 第５図　　　第６ｒｌ！Ｊ 第７図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 両端が開口され長手方向に順次連結されて地盤中に推進
   される中空の覆工材と、地盤中への先頭覆工材内の前部
   に着脱可能に装着され先頭覆工材内を前後に区画するこ
   とで圧力室を形成する筐体と、この筐体に回転可能に取
   り付けられ上記圧力室内に押し込まれる掘削土砂を破砕
   する高圧線噴流水を噴射するノズルと、上記筐体内に配
   設され上記ノズルを回転させるモータと、上記ノズルに
   高圧水を供給する高圧給水ポンプと、上記筐体に取り付
   けた圧縮空気導入管を介して上記圧力室内に破砕土砂搬
   出のための空気を供給する圧縮空気供給装置と、上記圧
   力室に連通ずるよう上記筐体に連結され上記圧力室に作
   用する空気圧により破砕土砂を空気輸送する輸送管とを
   備えてなる覆工材推進装置。