説明

シールド掘進機

【課題】推進工法において、既設管渠の側壁部への到達回収が効率良く安全で低コストにできるシールド掘進機を提供する。
【解決手段】既設管渠9等の側壁面に推進管を接合させるためのシールド掘進機において、掘進機外殻の先端開口部側に設けられたカッタヘッド5と、該カッタヘッドの外周部には少なくとも1ケ所以上設けられて径方向に伸縮する拡幅カッタ6と、該カッタヘッド後方に位置する外殻2の外側には、先端が既設管渠の側壁面全体に均等に当接するように推進方向に変化させて装着したスライドフード3と、該スライドフードがシールド掘進機の推進方向に移動可能となるように装備した複数本のスライドジャッキ4と、により構成されるシールド掘進機。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、推進工法によって既設管渠等の側面にシールド掘進機をほぼ直角接合させるためのシ−ルド掘進機であって、シールド掘進機外殻と既設管渠側壁面全体を均等に当接せて、掘進機の回収を短期間で安全に行うことができるシールド掘進機に関するものである。
【背景技術】
【0002】
推進工法は、推進管列の先端に装備したシールド掘進機先端のカッタヘッドで前方の地盤を切削しながら、発進立坑内に設置した元押ジャッキで推進管列の最後端を押圧することによって、シールド掘進機を所定の位置に築造した到達立坑内に押し出し、シ−ルド掘進機を回収する方法である。
【0003】
しかしながら、近年の都市部では、地下埋設物の輻輳化や地上作業基地スペ−スの制約から、到達立坑の築造が困難となって、既設管渠や人孔等への直接接合が計画されるようになってきた。その到達方法としては、既設管渠の側壁面にシールド掘進機先端の一部が到着すると、推進を停止して地上または既設管渠内からシ−ルド掘進機先端と既設管渠の間に薬液注入等による地盤改良を実施して地山を補強した後、既設管渠の側壁面を撤去し、シールド掘進機前面の地盤を掘削して取出口を構築する。取出口の構築が完了すると、発進立坑側に設置した元押ジャッキによって推進管の最後端を押圧することによって、シ−ルド掘進機を既設管渠内に押し出して回収し、後続する推進管を所定の位置まで既設管渠内に差し込む方法が一般に用いられている。既設管渠や人孔等の空間が小さくシ−ルド掘進機の回収できない場合は、シールド掘進機のカッタヘッドや駆動機器類等を所定の大きさに分割して回収する方法が用いられている。しかし、直角接合ではシールド掘進機先端のカッタヘッドの一部が当接すると、既設管渠の側壁面とシ−ルド掘進機外殻先端との上下方向に大きな隙間が発生し、到達時の取出口の構築等の安全性に不安を残すこととなる。特に地下水圧や土圧の大きい土質条件下での推進施工では、その安全性の確保がより困難となる。このため、シールド掘進機外周に大規模な地盤改良を必要とし、工費が大幅に増大するという問題が発生していた。
【0004】
このため、近年は安全性とコスト縮減を目的として、シールド掘進機の外殻先端部に周方向に分割された複数の単位フ−ドからなるドッキングフ−ドを設置した掘進機が開発されている。単位フ−ドからなる各ドッキングフ−ドは、独立したドッキングフ−ドジャッキで制御され、駆動距離は格別に設定可能となっている。その施工方法は、既設管渠の側壁面にシールド掘進機先端のカッタヘッドの一部が当接すると推進を停止し、既設管渠の側壁面とシ-ルド掘進機外殻先端とに生じた隙間をなくすために、各ドッキングフ-ドジャッキを作動させて各ドッキングフ-ドを前進させ、順次既設管渠の側壁面に当接させて隙間をなくす方法である。本発明のシールド掘進機により、各単位フ-ドの駆動距離がそれぞれ適正に設定できるので、補助工法の採用を少なくすることができるという効果があげられている。
【特許文献1】特開平8−86187号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
前記したシールド掘進機では、既設管渠の側壁面がシ-ルド掘進機の外殻に装備されたドッキングフ−ドによって当接された状態となるため、シ-ルド掘進機外周に隙間が生じることなく、少ない補助工法で施工の安全性も向上した。しかし、分割された複数枚のドッキングフ−ドを1枚づつ押し出す構造となっており、シールド掘進機全体の機構が複雑となってその製作費用が高価になるという問題がある。また、各ドッキングフ−ドを押し出す長さを一枚一枚変化させる必要があり、接合するための押し出し作業が非常に複雑になることから、工期が遅延するという問題も発生している。このため本発明は、既設管渠の側壁面にシールド掘進機の外殻が効率良く接合できるとともに、シールド掘進機の製作費用や補助工法も縮減できるシールド掘進機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、既設管渠等の側壁面に推進管を接合させるためのシ−ルド掘進機において、
掘進機外殻の先端開口部側に設けられたカッタヘッドと、該カッタヘッドの外周部には少なくとも1ケ所以上設けられて径方向に伸縮する拡幅カッタと、該カッタヘッド後方に位置する外殻の外側には、先端が既設管渠の側壁面全体に均等に当接するように推進方向に変化させて装着したスライドフ−ドと、該スライドフ−ドがシールド掘進機の推進方向に移動可能となるように装備した複数本のスライドジャッキと、により構成されるシールド掘進機である。
【0007】
カッタヘッドの外周部に設けられている拡幅カッタは、推進施工時は掘進機外径の大きさのトンネル孔が確保できるように半径方向に拡径されて固定されている。該拡幅カッタの設置数は、土質条件や管径等に応じてカッタヘッドの外周部に少なくとも1ケ所以上設けられる。シールド掘進機が既設管渠に到達すると、拡幅カッタは縮径されてカッタヘッドの外周部内に収納されて、スライドフ−ドの前進に支障とならないように構成されている。
【0008】
シールド掘進機外殻の外側に設けられるスライドフ-ドの先端部形状は、ほぼ直角に当接する既設管渠の側壁面の形状に合わせてあらかじめ成型されている。既設管渠の側壁面の中心部に直角に接合する場合には、上下方向に大きな隙間が形成されるため、上下方向に突出したくちばし状に加工されてシ-ルド掘進機の先端の外殻部に嵌設されている。
【0009】
スライドジャッキは、スライドフ-ドを均等に押し出して、既設管渠の側壁面全体に均等に当接させるために、少なくとも左右の対象位置の2ケ所に配置する。管径が大きくなり、大きな押込み力が必要となる場合には、ジャッキ数を増加させて対応が行なわれる。
【発明の効果】
【0010】
本発明のシールド掘進機は、シールド掘進機が既設管渠に到達すると、予め既設管渠の側壁面に合わせて成型したスライドフ-ドを、スライドジャッキによって1工程で押し出し、既設管渠の側壁面に均等に当接させることが可能であり、短時間で効率良い接合作業が行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
既設管渠の側壁面にほぼ直角にシールド掘進機を接合させる推進方法において、シールド掘進機外殻の先端部に嵌設したスライドフ-ドにより、1工程でスライドフ-ドを効率良く既設管渠の側壁面に当接させることによって、工期短縮とコスト縮減ができる接合技術を実現した。
【実施例1】
【0012】
図1は、本発明のシールド掘進機を説明する断面図である。シールド掘進機1の先端には、外殻2の先端開口部内にカッタヘッド5が装備されている。カッタヘッド5は中央部で回転軸7によって軸支され、隔壁8の後方に装備した駆動機構によって回転力がカッタヘッド5に伝達される。カッタヘッド5の外周部には、半径方向に伸縮可能に設置された拡幅カッタ6が装備されている。カッタヘッド5後方に位置する外殻2の先端の外側にはスライドフ−ド3が推進方向に移動可能に嵌設されている。スライドフ−ド3の先端は、ほぼ直角に接合する既設管渠9の側壁面の形に合わせて推進方向に変化させた形状となっている。スライドフ−ド3の移動は、スライドフ−ド3の内周面に固設されたフランジにスライドジャッキ4の先端が連結され、スライドジャッキ4の伸長によって行われる。スライドジャッキ4の配置は、スライドフ-ド3の移動がスム−ズに行えるように左右対称位置に複数本設置される。設置本数は、管径や土質条件によって事前に検討を行って決定される。
【0013】
シールド掘進機1が既設管渠9の側壁面の中心部に直角に接合する場合は、上下方向に大きな隙間ができるため、上下方向に突出したくちばし状に加工したスライドフ−ド3が、シ-ルド掘進機の先端部の外殻に嵌設される。
【0014】
土質条件が玉石や礫土質では、シールド掘進機1のカッタヘッド5背面と隔壁8によって形成されるチャンバ−11内に破砕機構であるコ−ンクラッシャ−等が設置される。また、カッタヘッド5部には、玉石等を破砕するトリコンビットやロ−ラ−ビット等が装備される(図示省略)。
【0015】
図2は、本発明のシールド掘進機の接合方法を説明する断面図である。本実施例では、シールド掘進機1が既設管渠9の側壁面にほぼ直角に接合する条件で説明する。シールド掘進機1のカッタヘッド5の中央部の一部が既設管渠9の側壁面に隣接すると、推進施工が停止される。この時点では、シ−ルド掘進機1の外殻先端の上下部分と既設管渠9の側壁面との間には大きな隙間ができている。推進施工が停止されると、カッタヘッド5の外周面に装備されている拡幅カッタ6を半径方向に縮小して収納する。そして、シ−ルド掘進機1の外殻2内部に装備されているスライドジャッキ4を作動して伸長することによって、スライドフ−ド3を前方に押し出していく。スライドフ−ド3は、上下方向が突出したくちばし状に加工されており、既設管渠9の側壁面全体に隙間なく当接して接合される。
【0016】
スライドフ−ド3の接合が完了すると、シ−ルド掘進機1外周部の地盤Gやカッタヘッド5前面部の切羽10部に、薬液注入等による地盤改良が実施される。地盤改良が終了すると、既設管渠9の側壁面をシ−ルド掘進機外殻2の大きさに取り除き、切羽部の土砂を搬出後、スライドフ−ド3と外殻2を覆いとして残置し、シ−ルド掘進機1のカッタヘッドや機器類等を既設管内に撤去する。その後、スライドフ−ド3と外殻2内に、現場打ちでコンクリ−トを打設したり、セグメントを組み立てて推進管壁面を構築する。
【0017】
スライドフ−ド3が既設管渠9の側壁面全体に隙間なく当接しているので、薬液注入等による地盤改良時に、シールド掘進機1外周の土砂が隙間から流出したり崩壊することがなく、確実な地盤改良が行えるとともに、改良のための薬剤も無駄がなく工事費用も最小限に抑えられる。
【0018】
既設管渠5の断面形状が大きくシ−ルド掘進機1が分割しなくても回収可能な場合は、シールド掘進機1本体とスライドフ−ド3及び外殻2とが分離できる機構に設計しておけば効率の良い回収が行える。
【0019】
既設管渠9からの回収が不可能な場合は、分割回収可能な構造として、推進管内を通して発進立坑側に回収する方法を計画する。
【産業上の利用可能性】
【0020】
地下水圧の高い土質条件や土被りが深い施工条件下での推進工事において、シールド掘進機の既設管渠到達に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明のシールド掘進機を説明する断面図である。
【図2】本発明のシールド掘進機の接合方法を説明する断面図である。
【符号の説明】
【0022】
1 シールド掘進機
2 外殻
3 スライドフ−ド
4 スライドジャッキ
5 カッタヘッド
6 拡幅カッタ
7 回転軸
8 隔壁
9 既設管渠
10 切羽
11 チャンバ−
G 地盤

【特許請求の範囲】
【請求項1】
既設管渠等の側壁面に推進管を接合させるためのシ−ルド掘進機において、
掘進機外殻の先端開口部側に設けられたカッタヘッドと、該カッタヘッドの外周部には少なくとも1ケ所以上設けられて径方向に伸縮する拡幅カッタと、該カッタヘッド後方に位置する外殻の外側には、先端が既設管渠の側壁面全体に均等に当接するように推進方向に変化させて装着したスライドフ−ドと、該スライドフ−ドがシールド掘進機の推進方向に移動可能となるように装備した複数本のスライドジャッキと、により構成されることを特徴とするシールド掘進機。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2010−255344(P2010−255344A)
【公開日】平成22年11月11日(2010.11.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−108590(P2009−108590)
【出願日】平成21年4月28日(2009.4.28)
【出願人】(000158769)機動建設工業株式会社 (41)
【Fターム(参考)】