トンネル掘削機の回収方法
【課題】 トンネル築造後に外胴をトンネル掘削壁面に残した状態で掘削機本体を回収した際に、上記外胴の前方側に露出する切羽近傍部の掘削壁面を覆工して地盤の崩落等を防止する。
【解決手段】 中央カッタ板部1aと円環形状の外周カッタ板部1bとからなるカッタヘッド１を備えたトンネル掘削機によってトンネルを掘削したのち、上記中央カッタ板部1aに対する外周カッタ板部1bの連結を解いてトンネル掘削機の外胴３をこの外周カッタ板部1bとともにトンネル掘削壁面に残置させることにより切羽近傍部の土留めを行わせると共に、外胴３を前進移動させてその前端面を外周カッタ板部1bの後端面に当接させることにより外周カッタ板部1bの後方への移動を阻止した状態にして中央カッタ板部1aを掘削機本体２と共に後方に回収、撤去する。
【解決手段】 中央カッタ板部1aと円環形状の外周カッタ板部1bとからなるカッタヘッド１を備えたトンネル掘削機によってトンネルを掘削したのち、上記中央カッタ板部1aに対する外周カッタ板部1bの連結を解いてトンネル掘削機の外胴３をこの外周カッタ板部1bとともにトンネル掘削壁面に残置させることにより切羽近傍部の土留めを行わせると共に、外胴３を前進移動させてその前端面を外周カッタ板部1bの後端面に当接させることにより外周カッタ板部1bの後方への移動を阻止した状態にして中央カッタ板部1aを掘削機本体２と共に後方に回収、撤去する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル掘削機によって地中にトンネルを掘削したのち、該トンネル内を通じて掘削機本体をカッタヘッドと共に回収、撤去するトンネル掘削機の回収方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発進立坑側からトンネル掘削機によって地中にトンネルを掘削しながら該掘削壁面にトンネル覆工体を施工していくトンネル工事においては、該トンネル掘削機が到達立坑に達すると、この到達立坑内から地上に回収して再利用することが行われているが、到達側に既存の人孔が設けられていたり、周辺に建物等が存在していて到達立坑が設けられない場合や２基のトンネル掘削機を地中でドッキングさせる場合のように到達立坑を設けない場合、或いは、到達立坑が未完成の場合や既設の長い管路にトンネル掘削機を直交させるように到達させた場合等には、トンネル掘削機を発進立坑側に向かって後退させて回収しなければならない。
【０００３】
このような回収型のトンネル掘削機としては、例えば、特許文献１に記載されているように、外径がトンネル径と同径の外胴と、この外胴内に後方に向かって引き出し可能に配設された掘削機本体とからなるトンネル掘削機が知られており、該掘削機本体は上記外胴の内面に着脱自在に係止した円筒形状の内胴と、該内胴の前部に一体に設けている隔壁に回転自在に支持されたカッタヘッドと、このカッタヘッドの駆動手段と、カッタヘッドによって掘削された掘削土砂の排出手段とを備えていると共に上記カッタヘッドを縮径可能に形成している。
【０００４】
そして、このトンネル掘削機によって所定長さまでトンネルを掘削すると、上記掘削土砂排出手段をトンネル覆工体内を通じて回収、撤去すると共に、カッタヘッドをトンネル覆工体の内径以下にまで縮径させ、且つ、外胴に対する内胴の係止を解いたのち、該外胴を掘削壁面に残した状態で掘削機本体をトンネル覆工体内を通じて後方に回収、撤去している。
【０００５】
このように構成したトンネル掘削機において、上記縮径可能なカッタヘッドの構造としては、複数個のカッタビットを前方に向かって突設している数本のスポーク体を、駆動モータによって回転駆動される回転中心軸の先端部から外径方向に放射状に設けてこれらのスポーク体によってトンネル覆工体の内径よりも小径のトンネル中央部分を掘削する中央カッタヘッド部を形成すると共に、各スポーク体の突出端面に、前方に向かって複数個のカッタビットを突設しているスポーク片を着脱自在に取付けて、これらのスポーク片によってトンネル覆工体の外径に等しいトンネル径を掘削するように構成している。
【０００６】
一方、上記トンネル掘削機のカッタ板はスポークタイプであるから、自立性に優れた硬質の地盤の掘削に適していても、崩壊しやすい軟弱地盤や地下水の発生しやすい地盤の掘削には不適である。このような崩壊性の地盤を掘削するには、所謂、面板タイプのカッタ板が使用され、このカッタ板を回収型のトンネル掘削機に適用するには、外径がトンネル覆工体の内径よりも小径の中央カッタ板部と、この中央カッタ板部の外周面に、例えば、特許文献２に記載されているように円環形状の外周カッタ板部を着脱自在に連結し、この外周カッタ板部によってトンネル覆工体の外径に等しいトンネル径を掘削するように構成している。
【特許文献１】特許第３４３９７４５号公報
【特許文献２】特許第２０３８８０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１に記載の回収型トンネル掘削機におけるカッタヘッドによれば、掘削機本体の回収時にスポーク体からスポーク片を取り外してカッタヘッドの外径をトンネル覆工体の内径よりも小径にしたのち、トンネル掘削機の外胴をトンネル掘削壁面に残置した状態で、掘削機本体を縮径したカッタヘッドと共に該外胴内からトンネル覆工体内を通じて発進立坑側に回収、撤去すると、トンネル掘削壁面に残置させている上記外胴から前方側の切羽近傍部のトンネル掘削壁面がトンネル内に露出した状態となっているため、その掘削壁面部の地盤がトンネル内に崩落したり、地下水が侵入する虞れがある。
【０００８】
一方、上記特許文献２に記載の面板タイプのカッタ板においては、円環形状の外周カッタ板部から中央カッタ板部の連結を解いて該中央カッタ板部のみを掘削機本体と共に発進立坑側に回収、撤去するが、外周カッタ板部は大径であるため、発進立坑側に回収することはできず、該外周カッタ板部を到達立坑内に残しておき、この到達立坑内を通じて回収するものであるから、上記特許文献１と同様に外胴から前方側の切羽近傍部のトンネル掘削壁面がトンネル内に露出した状態となって地盤の崩落等が生じる虞れがあるのは勿論、予め、到達立坑を設けておく必要があって、到達立坑を設けることができない場合にはこのトンネル掘削機によるトンネル築造が困難であるといった問題点があった。
【０００９】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、トンネル掘削後に縮径したカッタヘッドと一体的に掘削機本体を発進立坑側に回収、撤去する際に、切羽手前の掘削壁面に対する土留や止水等を外周カッタ板部によって行わせるようにしたトンネル掘削機の回収方法を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明のトンネル掘削機の回収方法は、請求項１に記載したように、外径がトンネル掘削機の外胴の外径に等しい円環形状の外周カッタ板部とこの外周カッタ板部の内周側に取り外し可能に設けられた小径の中央カッタ板部とからなるカッタヘッドを備えたトンネル掘削機によって所定長のトンネルを掘削したのち、上記外周カッタ板部の内周面に対する中央カッタ板部の外周面の連結を解き、しかるのち、該中央カッタ板部をカッタヘッドの駆動部を備えたトンネル掘削機の掘削機本体と一体にトンネル覆工体内を通じて回収する一方、切羽手前のトンネル掘削壁面にトンネル掘削機の外胴と共に上記外周カッタ板部の少なくとも最外周部分を覆工材として残置させておくことを特徴とする。
【００１１】
このように構成したトンネル掘削機の回収方法において、請求項２に係る発明は、外周カッタ板部の背面をトンネル掘削機の外胴側から受止しつつ、中央カッタ板部及び掘削機本体を後方に引き出しながら回収することを特徴とする。
【００１２】
請求項３に係る発明は、上記請求項２に記載の発明において、トンネル掘削機の外胴側からの外周カッタ板部の受止を、トンネル掘削機の外胴を前進させてその前端面を外周カッタ板部の後端面に当接させることにより行うことを特徴とする。
【００１３】
請求項４に係る発明は、上記請求項３に記載の発明において、トンネル掘削機の外胴を前進させてその前端面を外周カッタ板部の後端面に当接させる一つの手段であって、掘削機本体と外胴との連結を解いたのち、トンネル覆工体に反力をとって外胴に装着している推進ジャッキを伸長させることにより該外胴を前進させることを特徴とする。
【００１４】
一方、請求項５に係る発明は、トンネル掘削機の外胴を前進させてその前端面を外周カッタ板部の後端面に当接させる別な手段であって、掘削機本体と外胴との連結を解いたのち、トンネル覆工体を推進させることにより外胴を前進させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の請求項１に係る発明によれば、外径がトンネル掘削機の外胴の外径に等しい円環形状の外周カッタ板部とこの外周カッタ板部の内周側に取り外し可能に設けられた小径の中央カッタ板部とからなるカッタヘッドを備えたトンネル掘削機によってトンネルを掘削したのち、外周カッタ板部から中央カッタ板部を切り離して該中央カッタ板部を掘削機本体と一体に回収する一方、切羽手前のトンネル掘削壁面にトンネル掘削機の外胴と共に上記外周カッタ板部の少なくとも最外周部分を覆工材として残置させておくので、この外周カッタ板部によって外胴から前方における切羽近傍部のトンネル掘削壁面を覆工させて該トンネル掘削壁面部分からの地盤の崩落等を防止する土留機能を発揮させることができるものであり、また、カッタヘッドの中央カッタ板部を掘削機本体と共に回収、撤去するので、回収作業が円滑に行えると共に、この中央カッタ板部と掘削機本体とを次のトンネルの掘削に再使用することができる。
【００１６】
さらに、請求項２に係る発明によれば、上記中央カッタ板部と掘削機本体の回収時に、外周カッタ板部の背面をトンネル掘削機の外胴側から受止し、この状態で中央カッタ板部及び掘削機本体を後方に引き出すことにより回収を行うので、外周カッタ板部の内周面に摺接しながら中央カッタ板部が後方に引き出される際に、外周カッタ板部が中央カッタ板部と一体に後方へ共動しようとするのを確実に防止することができ、該外周カッタ板部を切羽面に押し付けた状態を保持してその外周端面で切羽近傍部の掘削壁面の土留を行わせることができる。
【００１７】
上記請求項２に記載の発明において、請求項３に係る発明によれば、トンネル掘削機の外胴側からの外周カッタ板部の受止を、トンネル掘削機の外胴を前進させてその前端面を外周カッタ板部の後端面に当接させることにより行うので、外周カッタ板部の後端面とトンネル掘削機の外胴の前端面との間の隙間に露出しているトンネル掘削壁面部分を外胴の前端部外周面によって確実に覆工することができて、トンネル覆工体から外胴を介して外周カッタ板部の前端に至るまで隙間なく掘削壁面を覆工することができ、掘削壁面からの地盤の崩落や地下水の浸入を防止することができる。
【００１８】
請求項４に係る発明は、上記請求項３に記載の発明において、トンネル掘削機の外胴を前進させてその前端面を外周カッタ板部の後端面に当接させる一つの手段であって、掘削機本体と外胴との連結を解いたのち、トンネル覆工体に反力をとって外胴に装着している推進ジャッキを伸長させることにより該外胴を前進させることを特徴とするものであるから、掘削機本体を定置させた状態で推進ジャッキの推進力により、外胴のみを簡単且つ円滑に前進させて該外胴の前端面を外周カッタ板部の後端面に接合させることができ、その上、外胴の後端部はトンネル覆工体の前端部外周面に外嵌させた状態で接続させていると共にその外嵌長さはリング状外周枠の後端と該外胴の前端面間の間隔よりも充分大きいので、外胴を外周カッタ板部の後端面に接合させても外胴の後端部をトンネル覆工体の前端部外周面に外嵌させた状態を保持しておくことができ、外胴による土留機能及び止水機能を確実に発揮させることができる。
【００１９】
一方、請求項５に係る発明によれば、上記外胴の前進を、掘削機本体と外胴との連結を解いたのち、トンネル覆工体を推進させることにより行ってその前端面を外周カッタ板部の後端面に当接、受止させることを特徴とするので、推進工法によるトンネル施工においても、上記同様に、該外胴の後端部をトンネル覆工体の前端部外周面に外嵌させた状態を保持させておくことができ、土留機能及び止水機能を確実に発揮させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の具体的な実施の形態を図面について説明すると、図１は面板タイプのカッタヘッド１を備えたトンネル掘削機Ａの簡略縦断側面図であって、このカッタヘッド１は外径が後述するトンネル覆工体Ｂの内径よりも小径に形成されている円板形状の中央カッタ板部1aと、この中央カッタ板部1aの外周面に内周面を嵌合させてボルト11により取り外し可能に結合している円環形状の外周カッタ板部1bとからなり、この外周カッタ板部1bの外径はトンネル掘削機Ａの外胴３の外径に等しい径に形成されている。
【００２１】
上記カッタヘッド１における中央カッタ板部1aはその中心部をトンネル掘削機Ａにおける掘削機本体２に装着している駆動モータ４によって噛合歯車列５を介して回転駆動される回転中心軸６の前端部外周面に一体に固着してあり、この中央カッタ板部1aの面板部に中心部からこの中央カッタ板部1aの外周端に亘って複数の土砂取込み開口部（図示せず）を放射状に設けていると共に前方に向かって複数本のカッタビット７を突設している。同様に、外周カッタ板部1bの面板部にも土砂取込み開口部を設けていると共に前方に向かって複数本のカッタビット７を突設している。また、この外周カッタ板部1bの外周端後面と上記外胴３の前端面との間に隙間20が設けられてあり、この隙間20を介してカッタヘッド１が外胴３の前方で回転して切羽地盤を掘削するように構成している。
【００２２】
トンネル掘削機Ａの上記外胴３は、外径がトンネル掘削径と略同径に形成された円筒形状の鋼管からなり、この外胴３の前端部内周面とこの前端部から後方に一定間隔を存した内周面とにリング状固定板8a、8bの外周端面を溶接等により一体に固着していると共に、これらのリング状固定板8a、8bの内周端面間に内径がトンネル覆工体Ｂの内径よりも小径に形成された円筒部材９の前後端面を一体に固着してこの円筒部材９の外周面と上記外胴３の内周面、及び前後のリング状固定板8a、8bによって囲まれた空間部を断面円環形状の中空室10に形成している。
【００２３】
トンネル掘削機Ａにおける掘削機本体２は中央部に上記カッタヘッド１の回転中心軸６を回転自在に支持している円板形状の隔壁12と、この隔壁12の外周端に前端を一体に固着し且つ外周面を上記円筒部材９の内周面に前後方向に摺動自在に挿嵌、支持させている短筒状の内胴13と、上記隔壁12の後面に一体に設けているハウジング14とを具備してなり、このハウジング14の中央部に上記回転中心軸６の後端部を回転自在に支持していると共に内部に上記噛合歯車列５を配設してあり、さらに、このハウジング14の後面に上記駆動モータ４を装着している。
【００２４】
また、上記円筒部材９に挿嵌している内胴13の長さは、円筒部材９よりも短い長さに形成されていて、この内胴13の後端から後方に突出している円筒部材９の後端部内周面に断面Ｌ字状の反力受止部材15の水平板部15b をボルト等によって着脱自在に固定していると戸に該反力受止部材15の垂直板部15a を内胴13の後端面に内方に向かって突設している垂直端面部13a の後面に接合させ、隔壁12の前面と上記前側のリング状固定板8a前面とを面一状にした状態して該垂直板部15a と内胴13の垂直端面部13a とをボルト等により着脱自在に連結している。
【００２５】
トンネル掘削機Ａの上記外胴３の後部内周面には、周方向に所定間隔毎に複数本の推進ジャッキ16が取付けられてあり、これらの推進ジャッキ16のロッド先端に装着したスプレッダ16a をセグメントよりなるトンネル覆工体Ｂの前端面に当接させ、このトンネル覆工体Ｂに反力をとって伸長させることによりトンネル掘削機Ａを推進させるように構成していると共に、トンネル掘削壁面にセグメントを組立ててトンネル覆工体Ｂを形成するエレクタ（図示せず）と、カッタヘッド１の背面と上記隔壁12の前面との間に形成された土砂取込室17から掘削土砂を排出する排土手段である送泥管18と排泥管19とを設けている。
【００２６】
なお、これらの送排泥管18、19はその前端部を外胴３の内周面に固着している上記後側のリング状固定板8bを貫通して中空室10内に配設され、その前端開口部を前側のリング状固定板8aを貫通して土砂取込室17内に臨ませている。また、図示していないが、このトンネル掘削機Ａは、周知の掘削機と同様に、その外胴３を前後に２分割してこれらの前後胴部間を周方向に所定間隔毎に配設した方向修正ジャッ（図示せず）により互いに屈折自在に連結し、方向修正や曲線トンネルの掘削が可能となるように構成している。
【００２７】
このように構成したトンネル掘削機Ａは発進立坑（図示せず）内に設置され、該カッタヘッド１を回転させながら所定方向にトンネルＴを掘進していく。そして、一定長のトンネルを掘削する毎に、エレクタにより掘削壁面にセグメントを組み立てて掘削壁面を覆工し、このトンネル覆工体Ｂの前端面にトンネル掘削機の外胴３の内周面に装着している上記推進ジャッキ16の推進反力を受止させて、該推進ジャッキ16を伸長させることによりトンネル掘削機Ａを前進させる。この時、推進ジャッキ16による推進力は外胴３からこの外胴３に一体に固着している円筒部材９、この円筒部材９の後端部内周面に固着している反力受止部材15を介して掘削機本体２に伝達され、カッタヘッド１を切羽に押しつけながら地山を掘削すると共に、カッタヘッド１の回転反力はこの反力受止部材15を介して外胴３に受止させて掘削機本体２のローリングの発生を防止しながら掘進する。
【００２８】
カッタヘッド１によって掘削された土砂は、該カッタヘッド１に設けている上記開口部を通じてカッタヘッド１の背面側の土砂取込室17内に取り込まれ、この土砂取込室17に連通している上記送排泥管18、19による還流泥水によって泥水と共にトンネル内を通じて地上に排出される。また、トンネル掘削壁面とトンネル覆工体Ｂの外周面との間の隙間に機内から裏込注入材21を注入しながらトンネル掘削機Ａを掘進させる。
【００２９】
こうしてトンネル掘削機Ａによって所定位置まで掘削壁面にセグメントによる覆工を行いながらトンネルＴを掘削したのち、カッタヘッド１における外周カッタ板部1bとトンネル掘削機Ａの外胴３とを掘削壁面に残した状態にして掘削機本体２をトンネル覆工体Ｂ内を通じて発進立坑側まで回収する作業に移る。まず、エレクタや送排泥管18、19、推進反力受止部材15等の解体や取り外しを行って発進立坑側に回収、撤去する。この際、送排泥管18、19は、中空室10の後側リング状固定板8bから機内側に露出している部分を継手部から切り離して中空室10内にその前端部を残した状態でその他の管部を回収、撤去する。
【００３０】
また、反力受止部材15はボルト等を取り外して撤去することにより掘削機本体２の内胴13と外胴３に一体の円筒部材９との連結を解くと共に、掘削機本体２の隔壁12に設けている出入口（図示せず）を通じて作業員が土砂取込室17内に入り、カッタヘッド１の後方側から該カッタヘッド１における中央カッタ板部1aと外周カッタ板部1bとを結合させているボルト11を取り外す。
【００３１】
しかるのち、図２に示すように、推進ジッャキ16のロッドを伸長させてトンネル覆工体Ｂの前端面を支点として外胴３を前進させ、その前端面をカッタヘッド１の外周カッタ板部1bの外周部後端面に当接させることにより、該外周カッタ板部1bの後端面と外胴３の前端面間の隙間20を閉止して切羽近傍部におけるトンネル掘削壁面からの地盤の崩落等を防止すると共に、外周カッタ板部1bが後退するのを阻止し、切羽面に押接した状態を保持させておく。
【００３２】
この際、中央カッタ板部1aの前面を切羽面に押接させているので、この中央カッタ板部1aを支持している掘削機本体２は前進することなく、外胴３の内周面に固着している円筒部材９がその内周面を掘削機本体２の内胴13の外周面に摺接させながら外胴３が前進する。なお、この際、掘削機本体２を適宜な牽引手段によって後方に牽引して前進移動を阻止した状態に保持しておいてもよい。また、外胴３の後端部は、上記隙間20よりも充分に長い後端部分をトンネル覆工体Ｂの前端部外周面に被嵌させているので、その前端面が外周カッタ板部1bに当接するまで前進してもこのトンネル覆工体Ｂの前端から前方に外れる虞れはなく、その後端部でトンネル覆工体Ｂの前端部を被覆した状態を保持する。
【００３３】
この状態にして、カッタヘッド１の駆動手段を備えている掘削機本体２を適宜な牽引手段によって後方に牽引すると、その内胴13が外胴３に固着している円筒部材９の内周面に摺接しながら後方に引き出されると共にこの掘削機本体２の隔壁12に支持されているカッタヘッド１の中央カッタ板部1aが外周カッタ板部1bの内周面に摺接しながら掘削機本体２と一体的に後方に移動する。この時、外周カッタ板部1bの内周面と中央カッタ板部1aの外周面との摺接力によって外周カッタ板部1bが中央カッタ板部1aと後方に共動きしようとするが、該外周カッタ板部1bはトンネル覆工体Ｂに反力を支持させている推進ジャッキ16の押圧力を介して上述したように外胴３の前端面に受止されているので、外周カッタ板部1bは共動きをすることなく中央カッタ板部1aのみが後退する。
【００３４】
そして、この中央カッタ板部1aを掘削機本体２と共に上記牽引力によって後方に牽引して該掘削機本体２の内胴13を円筒部材９から抜き取るように離脱させると共に中央カッタ板部1aをこの円筒部材９内を通過させて後方に移動させることにより、掘削機本体２と一体に回収、撤去する。掘削機本体２を中央カッタ板部1aと共にトンネル覆工体Ｂ内を通じて発進立坑側に回収するには、例えば、図３に示すように、円筒部材９から抜き取られた掘削機本体２の内胴13の下周部と、中央カッタ板部1aの下周部とに、車輪22を装着し、これらの車輪22をトンネル覆工体Ｂの内底面上を転動させながら牽引することによって行うことができる。
【００３５】
こうして、掘削機本体２と共にカッタヘッド１の中央カッタ板部1aが撤去されると、外周カッタ板部1bは切羽手前のトンネル掘削壁面に切羽近傍部の掘削壁面の覆工材としてトンネル掘削機Ａの外胴３と共に残置させておく。その後、必要に応じて、図４に示すように、その外周カッタ板部1bの最外周部分1b1 を残して該最外周部分1b1 から内側の他の部分1b2 を撤去し、次いで、最外周部分1b1 と外胴３との内周面にコンクリートを打設することにより、トンネル覆工体Ｂの内径と同じ内径のトンネル覆工体を形成する。なお、外周カッタ板部1bにおける内側の上記他の部分1b2 の撤去は、現場での切断により行ってもよいし、予め、外周カッタ板部1bを最外周部分1b1 と他の内側部分1b2 とに分割、形成して、最外周部分1b1 に内側部分1b2 をボルト締結により解体可能に一体化させておき、このボルト締結を解くことによって行ってもよい。一方、回収されたカッタヘッド１の駆動手段を備えた掘削機本体２と中央カッタ板部1aとは、次のトンネル工事を行う際に、再び使用する。
【００３６】
上記実施の形態においては、トンネル掘削壁面にセグメント覆工によるトンネル覆工体Ｂを施工しながらトンネルを築造していくシールド工法に使用されるトンネル掘削機Ａについて説明したが、次に、発進立坑側からトンネルＴを掘進していくに従って、ヒューム管等の管体ｐを後続させながら発進立坑内に設置した推進ジャッキ（図示せず）により推進、埋設していく推進工法に使用するトンネル掘削機A'の回収方法について説明する。図５はそのトンネル掘削機A'の簡略縦断側面図であって、このトンネル掘削機A'は外胴３に推進ジャッキを装着していない点以外は上記トンネル掘削機Ａと同じ構造を有している。
【００３７】
即ち、このトンネル掘削機A'のカッタヘッド１は外径が上記埋設管体ｐからなるトンネル覆工体B'の内径よりも小径に形成されている中央カッタ板部1aと、この中央カッタ板部1aの外周面に内周面を嵌合させてボルト11により取り外し可能に結合している円環形状の外周カッタ板部1bとからなり、この外周カッタ板部1bの外径はトンネル掘削機A'の外胴３の外径に等しい径に形成されていると共に、該外周カッタ板部1bの後端面と外胴３の前端面との間に隙間20が設けられている。なお、カッタヘッド１に土砂取込み開口部を設けていると共にカッタービット７を突設している。
【００３８】
さらに、掘削機本体２は、前端部に上記中央カッタ板部1aを固着させている回転中心軸６を回転自在に支持した隔壁12の外周端に後方に向かって内胴13を一体に設けていると共に隔壁12の後面にハウジング14を設けて該ハウジング14の後面に装着している駆動モータ４をハウジング14内の噛合歯車列５を介して上記回転中心軸６を回転駆動するように構成してなり、この掘削機本体２の上記内胴13の外周面を上記外胴３の内周面に突設した前後リング状固定板8a、8b間に固着している円筒部材９の内周面に前後摺動自在に挿嵌させていると共に該内胴13の後端の垂直端面部13a と円筒部材９とを取り外し可能な反力受止部材15を介して連結している。
【００３９】
また、機内には上記カッタヘッド１の背面と隔壁12の前面との間に形成された土砂取込室17から掘削土砂を排出する排土手段である送泥管18と排泥管19とが設けられてあり、これらの送排泥管18、19の前端部を外胴３の内周面に固着している上記後側のリング状固定板8bを貫通して中空室10内を通じてその前端開口部を前側のリング状固定板8aを貫通して土砂取込室17内に臨ませている。
【００４０】
このように構成したトンネル掘削機A'を発進立坑内に設置すると共に一定長のヒューム管等からなる管体ｐの前端部を外胴３の後端部内に挿嵌してその前端面を外胴３の後端部内周面に突設した受止突片3bに押し付けた状態で接続し、カッタヘッド１を回転させると共に管体ｐの後端面を発進立坑内に配設している複数本の推進ジャッキ（図示せず）によって押し進めてトンネルを掘削する。そして、一定長のトンネル掘削毎に管体ｐを継ぎ足してトンネル掘削機A'を掘進させ、管体列によってトンネル覆工体B'を形成していく。
【００４１】
所定長のトンネルの掘削後、掘削機本体２を回収するには、上記シールド工法に使用されるトンネル掘削機Ａの場合と同様に、まず、送排泥管18、19、反力受止部材15等の解体や取り外しを行って発進立坑側に回収、撤去すると共に反力受止部材15の取り外しによって掘削機本体２と外胴３との連結を解き、さらに、カッタヘッド１の後方側から該カッタヘッド１における中央カッタ板部1aと外周カッタ板部1bとを結合させているボルト11を取り外すことによって中央カッタ板部1aと外周カッタ板部1bとの連結を解いておく。
【００４２】
しかるのち、発進立坑側に設置している推進ジッャキ16を伸長させてトンネル掘削機A'を推進させ、最前部の管体ｐから該管体ｐの前端面を受止している外胴３の受止突片3bを介して外胴３を前進させ、図６に示すようにその前端面をカッタヘッド１の外周カッタ板部1bの外周部後端面に当接させることにより、該外周カッタ板部1bの後端面と外胴３の前端面間の隙間20を閉止して切羽近傍部におけるトンネル掘削壁面からの地盤の崩落等を防止すると共に、外周カッタ板部1bが後退するのを阻止し、切羽面に押接した状態を保持させておく。
【００４３】
この状態にして、カッタヘッド１の駆動手段を備えている掘削機本体２を適宜な牽引手段によって後方に牽引すると、その内胴13が外胴３に固着している円筒部材９の内周面に摺接しながら後方に引き出されると共にこの掘削機本体２の隔壁12に支持されているカッタヘッド１の中央カッタ板部1aが外周カッタ板部1bの内周面に摺接しながら掘削機本体２と一体的に後方に移動する。この時、外周カッタ板部1bは外胴３の前端面に受止されているので、後方に共動きすることはない。そして、この中央カッタ板部1aを掘削機本体２と共に上記牽引力によって後方に牽引して該掘削機本体２の内胴13を円筒部材９から抜き取るように離脱させると共に中央カッタ板部1aをこの円筒部材９内を通過させて後方に移動させることにより、掘削機本体２と一体に回収、撤去する。
【００４４】
こうして、掘削機本体２と共にカッタヘッド１の中央カッタ板部1aが撤去されると、外周カッタ板部1bは切羽手前のトンネル掘削壁面に切羽近傍部の掘削壁面の覆工材としてトンネル掘削機Ａの外胴３と共に残置させておく。その後、上記図１で示した実施の形態のトンネル掘削機Ａの場合と同様に、必要に応じて、図４に示すように、その外周カッタ板部1bの最外周部分1b1 を残して該最外周部分1b1 から内側の他の部分1b2 を切断、或いはボルト締結の解除によって撤去し、次いで、最外周部分1b1 と外胴３との内周面にコンクリートを打設することにより、トンネル覆工体Ｂの内径と同じ内径のトンネル覆工体を形成する。一方、回収されたカッタヘッド１の駆動手段を備えた掘削機本体２と中央カッタ板部1aとは、次のトンネル工事を行う際に、再び使用する。
【００４５】
なお、以上のいずれの実施の形態においても、中央カッタ板部1aを掘削機本体２と一体的に後方に回収する際に、外周カッタ板部1bが共動きするのを防止するには、推進ジャッキにより外胴３を前進させてその前端面を外周カッタ板部1bの後端面に押し付けた状態を保持させるように構成しているが、外胴３を前進させることなく、図７に示すように、該外胴３の前端部内周面に設けている前後リング状固定板8a、8bと円筒部材９とによって形成された中空室10内の複数箇所に押し当て用ジャッキ23を装着しておき、この押し当て用ジャッキ23のロッドを前側リング状固定板8aに設けている通孔24を通じて前方に突出させてその先端面で外周カッタ板部1bの外周部後端面を受止させるように構成しておいてもよい。
【００４６】
さらに、図８に示すように、外胴３の前端部を可動前端部3aとして切り離しておくと共に、上記前後リング状固定板8a、8bを外胴３の内周面から切り離してリング状板8a' 、8b’とし、これらのリング状板8a' 、8b' とこれらのリング状板8a' 、8b' の内周端にその前後端を一体に固着している円筒部材9'とからなる上記中空室を前後方向に移動可能な可動中空室10' とし、この可動中空室10' の前側リング状板8a' の外周端に上記外胴３の可動前端部3aの後端を一体に固着すると共に前側リング状板8a' の上端部後面に可動前端部3aの後方側の外胴３の前端部内周面にその外周面を摺動自在に摺接させている短筒部8cを突設し、可動中空室10' 内に配設されて外胴３の前端部内周面に固着している押し当て用ジャッキ23' のロッド先端をこの短筒部8cの内周面に固着した構造しておいてもよい。
【００４７】
このように構成したので、トンネル掘削時には推進力を外胴３からこの外胴３に固着している押し当て用ジャッキ23' 、この押し当て用ジャッキ23' により所定位置に固定されている可動中空室10' 、この可動中空室10' の円筒部材9'の内周面後端部に着脱自在に固定している反力受止部材15を介して掘削機本体２に伝達し、また、カッタヘッド１に作用する推進反力をこの反力受止部材15を介して上記押し当て用ジャッキ23' に受止させた状態にすることができる。
【００４８】
そして、所定長のトンネルの掘削後に掘削機本体２を回収する際に、押し当て用ジャッキ23' のロッドを伸長させると、外胴３の前端部3aが前進してその前端面をカッタヘッド１の外周カッタ板部1bの後端面に当接し、中央カッタ板部1aを掘削機本体２と共に後方に牽引移動させて回収する際における該外周カッタ板部1bの共動きを防止することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】トンネル掘削機の簡略縦断側面図。
【図２】外周カッタ板部に外胴の前端面を当接させた状態の簡略縦断側面図。
【図３】掘削機本体を回収している状態の簡略縦断側面図。
【図４】トンネル掘削壁面に外胴と共に外周カッタ板部を残置させた状態を示す簡略縦断側面図。
【図５】本発明の別な実施の形態を示すトンネル掘削機の簡略縦断側面図。
【図６】外周カッタ板部に外胴の前端面を当接させた状態の簡略縦断側面図。
【図７】外周カッタ板部を受止する別な構造を示す要部の簡略縦断側面図。
【図８】外周カッタ板部を受止するさらに別な構造を示す要部の簡略縦断側面図。
【符号の説明】
【００５０】
Ａ トンネル掘削機
Ｂ トンネル覆工体
１ カッタヘッド
1a 中央カッタ板部
1b 外周カッタ板部
２ 掘削機本体
３ 外胴
8a、8a 前後リング状固定板
９ 円筒部材
12 隔壁
13 内胴
15 反力受止部材
16 推進ジャッキ
20 隙間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル掘削機によって地中にトンネルを掘削したのち、該トンネル内を通じて掘削機本体をカッタヘッドと共に回収、撤去するトンネル掘削機の回収方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発進立坑側からトンネル掘削機によって地中にトンネルを掘削しながら該掘削壁面にトンネル覆工体を施工していくトンネル工事においては、該トンネル掘削機が到達立坑に達すると、この到達立坑内から地上に回収して再利用することが行われているが、到達側に既存の人孔が設けられていたり、周辺に建物等が存在していて到達立坑が設けられない場合や２基のトンネル掘削機を地中でドッキングさせる場合のように到達立坑を設けない場合、或いは、到達立坑が未完成の場合や既設の長い管路にトンネル掘削機を直交させるように到達させた場合等には、トンネル掘削機を発進立坑側に向かって後退させて回収しなければならない。
【０００３】
このような回収型のトンネル掘削機としては、例えば、特許文献１に記載されているように、外径がトンネル径と同径の外胴と、この外胴内に後方に向かって引き出し可能に配設された掘削機本体とからなるトンネル掘削機が知られており、該掘削機本体は上記外胴の内面に着脱自在に係止した円筒形状の内胴と、該内胴の前部に一体に設けている隔壁に回転自在に支持されたカッタヘッドと、このカッタヘッドの駆動手段と、カッタヘッドによって掘削された掘削土砂の排出手段とを備えていると共に上記カッタヘッドを縮径可能に形成している。
【０００４】
そして、このトンネル掘削機によって所定長さまでトンネルを掘削すると、上記掘削土砂排出手段をトンネル覆工体内を通じて回収、撤去すると共に、カッタヘッドをトンネル覆工体の内径以下にまで縮径させ、且つ、外胴に対する内胴の係止を解いたのち、該外胴を掘削壁面に残した状態で掘削機本体をトンネル覆工体内を通じて後方に回収、撤去している。
【０００５】
このように構成したトンネル掘削機において、上記縮径可能なカッタヘッドの構造としては、複数個のカッタビットを前方に向かって突設している数本のスポーク体を、駆動モータによって回転駆動される回転中心軸の先端部から外径方向に放射状に設けてこれらのスポーク体によってトンネル覆工体の内径よりも小径のトンネル中央部分を掘削する中央カッタヘッド部を形成すると共に、各スポーク体の突出端面に、前方に向かって複数個のカッタビットを突設しているスポーク片を着脱自在に取付けて、これらのスポーク片によってトンネル覆工体の外径に等しいトンネル径を掘削するように構成している。
【０００６】
一方、上記トンネル掘削機のカッタ板はスポークタイプであるから、自立性に優れた硬質の地盤の掘削に適していても、崩壊しやすい軟弱地盤や地下水の発生しやすい地盤の掘削には不適である。このような崩壊性の地盤を掘削するには、所謂、面板タイプのカッタ板が使用され、このカッタ板を回収型のトンネル掘削機に適用するには、外径がトンネル覆工体の内径よりも小径の中央カッタ板部と、この中央カッタ板部の外周面に、例えば、特許文献２に記載されているように円環形状の外周カッタ板部を着脱自在に連結し、この外周カッタ板部によってトンネル覆工体の外径に等しいトンネル径を掘削するように構成している。
【特許文献１】特許第３４３９７４５号公報
【特許文献２】特許第２０３８８０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１に記載の回収型トンネル掘削機におけるカッタヘッドによれば、掘削機本体の回収時にスポーク体からスポーク片を取り外してカッタヘッドの外径をトンネル覆工体の内径よりも小径にしたのち、トンネル掘削機の外胴をトンネル掘削壁面に残置した状態で、掘削機本体を縮径したカッタヘッドと共に該外胴内からトンネル覆工体内を通じて発進立坑側に回収、撤去すると、トンネル掘削壁面に残置させている上記外胴から前方側の切羽近傍部のトンネル掘削壁面がトンネル内に露出した状態となっているため、その掘削壁面部の地盤がトンネル内に崩落したり、地下水が侵入する虞れがある。
【０００８】
一方、上記特許文献２に記載の面板タイプのカッタ板においては、円環形状の外周カッタ板部から中央カッタ板部の連結を解いて該中央カッタ板部のみを掘削機本体と共に発進立坑側に回収、撤去するが、外周カッタ板部は大径であるため、発進立坑側に回収することはできず、該外周カッタ板部を到達立坑内に残しておき、この到達立坑内を通じて回収するものであるから、上記特許文献１と同様に外胴から前方側の切羽近傍部のトンネル掘削壁面がトンネル内に露出した状態となって地盤の崩落等が生じる虞れがあるのは勿論、予め、到達立坑を設けておく必要があって、到達立坑を設けることができない場合にはこのトンネル掘削機によるトンネル築造が困難であるといった問題点があった。
【０００９】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、トンネル掘削後に縮径したカッタヘッドと一体的に掘削機本体を発進立坑側に回収、撤去する際に、切羽手前の掘削壁面に対する土留や止水等を外周カッタ板部によって行わせるようにしたトンネル掘削機の回収方法を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明のトンネル掘削機の回収方法は、請求項１に記載したように、外径がトンネル掘削機の外胴の外径に等しい円環形状の外周カッタ板部とこの外周カッタ板部の内周側に取り外し可能に設けられた小径の中央カッタ板部とからなるカッタヘッドを備えたトンネル掘削機によって所定長のトンネルを掘削したのち、上記外周カッタ板部の内周面に対する中央カッタ板部の外周面の連結を解き、しかるのち、該中央カッタ板部をカッタヘッドの駆動部を備えたトンネル掘削機の掘削機本体と一体にトンネル覆工体内を通じて回収する一方、切羽手前のトンネル掘削壁面にトンネル掘削機の外胴と共に上記外周カッタ板部の少なくとも最外周部分を覆工材として残置させておくことを特徴とする。
【００１１】
このように構成したトンネル掘削機の回収方法において、請求項２に係る発明は、外周カッタ板部の背面をトンネル掘削機の外胴側から受止しつつ、中央カッタ板部及び掘削機本体を後方に引き出しながら回収することを特徴とする。
【００１２】
請求項３に係る発明は、上記請求項２に記載の発明において、トンネル掘削機の外胴側からの外周カッタ板部の受止を、トンネル掘削機の外胴を前進させてその前端面を外周カッタ板部の後端面に当接させることにより行うことを特徴とする。
【００１３】
請求項４に係る発明は、上記請求項３に記載の発明において、トンネル掘削機の外胴を前進させてその前端面を外周カッタ板部の後端面に当接させる一つの手段であって、掘削機本体と外胴との連結を解いたのち、トンネル覆工体に反力をとって外胴に装着している推進ジャッキを伸長させることにより該外胴を前進させることを特徴とする。
【００１４】
一方、請求項５に係る発明は、トンネル掘削機の外胴を前進させてその前端面を外周カッタ板部の後端面に当接させる別な手段であって、掘削機本体と外胴との連結を解いたのち、トンネル覆工体を推進させることにより外胴を前進させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の請求項１に係る発明によれば、外径がトンネル掘削機の外胴の外径に等しい円環形状の外周カッタ板部とこの外周カッタ板部の内周側に取り外し可能に設けられた小径の中央カッタ板部とからなるカッタヘッドを備えたトンネル掘削機によってトンネルを掘削したのち、外周カッタ板部から中央カッタ板部を切り離して該中央カッタ板部を掘削機本体と一体に回収する一方、切羽手前のトンネル掘削壁面にトンネル掘削機の外胴と共に上記外周カッタ板部の少なくとも最外周部分を覆工材として残置させておくので、この外周カッタ板部によって外胴から前方における切羽近傍部のトンネル掘削壁面を覆工させて該トンネル掘削壁面部分からの地盤の崩落等を防止する土留機能を発揮させることができるものであり、また、カッタヘッドの中央カッタ板部を掘削機本体と共に回収、撤去するので、回収作業が円滑に行えると共に、この中央カッタ板部と掘削機本体とを次のトンネルの掘削に再使用することができる。
【００１６】
さらに、請求項２に係る発明によれば、上記中央カッタ板部と掘削機本体の回収時に、外周カッタ板部の背面をトンネル掘削機の外胴側から受止し、この状態で中央カッタ板部及び掘削機本体を後方に引き出すことにより回収を行うので、外周カッタ板部の内周面に摺接しながら中央カッタ板部が後方に引き出される際に、外周カッタ板部が中央カッタ板部と一体に後方へ共動しようとするのを確実に防止することができ、該外周カッタ板部を切羽面に押し付けた状態を保持してその外周端面で切羽近傍部の掘削壁面の土留を行わせることができる。
【００１７】
上記請求項２に記載の発明において、請求項３に係る発明によれば、トンネル掘削機の外胴側からの外周カッタ板部の受止を、トンネル掘削機の外胴を前進させてその前端面を外周カッタ板部の後端面に当接させることにより行うので、外周カッタ板部の後端面とトンネル掘削機の外胴の前端面との間の隙間に露出しているトンネル掘削壁面部分を外胴の前端部外周面によって確実に覆工することができて、トンネル覆工体から外胴を介して外周カッタ板部の前端に至るまで隙間なく掘削壁面を覆工することができ、掘削壁面からの地盤の崩落や地下水の浸入を防止することができる。
【００１８】
請求項４に係る発明は、上記請求項３に記載の発明において、トンネル掘削機の外胴を前進させてその前端面を外周カッタ板部の後端面に当接させる一つの手段であって、掘削機本体と外胴との連結を解いたのち、トンネル覆工体に反力をとって外胴に装着している推進ジャッキを伸長させることにより該外胴を前進させることを特徴とするものであるから、掘削機本体を定置させた状態で推進ジャッキの推進力により、外胴のみを簡単且つ円滑に前進させて該外胴の前端面を外周カッタ板部の後端面に接合させることができ、その上、外胴の後端部はトンネル覆工体の前端部外周面に外嵌させた状態で接続させていると共にその外嵌長さはリング状外周枠の後端と該外胴の前端面間の間隔よりも充分大きいので、外胴を外周カッタ板部の後端面に接合させても外胴の後端部をトンネル覆工体の前端部外周面に外嵌させた状態を保持しておくことができ、外胴による土留機能及び止水機能を確実に発揮させることができる。
【００１９】
一方、請求項５に係る発明によれば、上記外胴の前進を、掘削機本体と外胴との連結を解いたのち、トンネル覆工体を推進させることにより行ってその前端面を外周カッタ板部の後端面に当接、受止させることを特徴とするので、推進工法によるトンネル施工においても、上記同様に、該外胴の後端部をトンネル覆工体の前端部外周面に外嵌させた状態を保持させておくことができ、土留機能及び止水機能を確実に発揮させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の具体的な実施の形態を図面について説明すると、図１は面板タイプのカッタヘッド１を備えたトンネル掘削機Ａの簡略縦断側面図であって、このカッタヘッド１は外径が後述するトンネル覆工体Ｂの内径よりも小径に形成されている円板形状の中央カッタ板部1aと、この中央カッタ板部1aの外周面に内周面を嵌合させてボルト11により取り外し可能に結合している円環形状の外周カッタ板部1bとからなり、この外周カッタ板部1bの外径はトンネル掘削機Ａの外胴３の外径に等しい径に形成されている。
【００２１】
上記カッタヘッド１における中央カッタ板部1aはその中心部をトンネル掘削機Ａにおける掘削機本体２に装着している駆動モータ４によって噛合歯車列５を介して回転駆動される回転中心軸６の前端部外周面に一体に固着してあり、この中央カッタ板部1aの面板部に中心部からこの中央カッタ板部1aの外周端に亘って複数の土砂取込み開口部（図示せず）を放射状に設けていると共に前方に向かって複数本のカッタビット７を突設している。同様に、外周カッタ板部1bの面板部にも土砂取込み開口部を設けていると共に前方に向かって複数本のカッタビット７を突設している。また、この外周カッタ板部1bの外周端後面と上記外胴３の前端面との間に隙間20が設けられてあり、この隙間20を介してカッタヘッド１が外胴３の前方で回転して切羽地盤を掘削するように構成している。
【００２２】
トンネル掘削機Ａの上記外胴３は、外径がトンネル掘削径と略同径に形成された円筒形状の鋼管からなり、この外胴３の前端部内周面とこの前端部から後方に一定間隔を存した内周面とにリング状固定板8a、8bの外周端面を溶接等により一体に固着していると共に、これらのリング状固定板8a、8bの内周端面間に内径がトンネル覆工体Ｂの内径よりも小径に形成された円筒部材９の前後端面を一体に固着してこの円筒部材９の外周面と上記外胴３の内周面、及び前後のリング状固定板8a、8bによって囲まれた空間部を断面円環形状の中空室10に形成している。
【００２３】
トンネル掘削機Ａにおける掘削機本体２は中央部に上記カッタヘッド１の回転中心軸６を回転自在に支持している円板形状の隔壁12と、この隔壁12の外周端に前端を一体に固着し且つ外周面を上記円筒部材９の内周面に前後方向に摺動自在に挿嵌、支持させている短筒状の内胴13と、上記隔壁12の後面に一体に設けているハウジング14とを具備してなり、このハウジング14の中央部に上記回転中心軸６の後端部を回転自在に支持していると共に内部に上記噛合歯車列５を配設してあり、さらに、このハウジング14の後面に上記駆動モータ４を装着している。
【００２４】
また、上記円筒部材９に挿嵌している内胴13の長さは、円筒部材９よりも短い長さに形成されていて、この内胴13の後端から後方に突出している円筒部材９の後端部内周面に断面Ｌ字状の反力受止部材15の水平板部15b をボルト等によって着脱自在に固定していると戸に該反力受止部材15の垂直板部15a を内胴13の後端面に内方に向かって突設している垂直端面部13a の後面に接合させ、隔壁12の前面と上記前側のリング状固定板8a前面とを面一状にした状態して該垂直板部15a と内胴13の垂直端面部13a とをボルト等により着脱自在に連結している。
【００２５】
トンネル掘削機Ａの上記外胴３の後部内周面には、周方向に所定間隔毎に複数本の推進ジャッキ16が取付けられてあり、これらの推進ジャッキ16のロッド先端に装着したスプレッダ16a をセグメントよりなるトンネル覆工体Ｂの前端面に当接させ、このトンネル覆工体Ｂに反力をとって伸長させることによりトンネル掘削機Ａを推進させるように構成していると共に、トンネル掘削壁面にセグメントを組立ててトンネル覆工体Ｂを形成するエレクタ（図示せず）と、カッタヘッド１の背面と上記隔壁12の前面との間に形成された土砂取込室17から掘削土砂を排出する排土手段である送泥管18と排泥管19とを設けている。
【００２６】
なお、これらの送排泥管18、19はその前端部を外胴３の内周面に固着している上記後側のリング状固定板8bを貫通して中空室10内に配設され、その前端開口部を前側のリング状固定板8aを貫通して土砂取込室17内に臨ませている。また、図示していないが、このトンネル掘削機Ａは、周知の掘削機と同様に、その外胴３を前後に２分割してこれらの前後胴部間を周方向に所定間隔毎に配設した方向修正ジャッ（図示せず）により互いに屈折自在に連結し、方向修正や曲線トンネルの掘削が可能となるように構成している。
【００２７】
このように構成したトンネル掘削機Ａは発進立坑（図示せず）内に設置され、該カッタヘッド１を回転させながら所定方向にトンネルＴを掘進していく。そして、一定長のトンネルを掘削する毎に、エレクタにより掘削壁面にセグメントを組み立てて掘削壁面を覆工し、このトンネル覆工体Ｂの前端面にトンネル掘削機の外胴３の内周面に装着している上記推進ジャッキ16の推進反力を受止させて、該推進ジャッキ16を伸長させることによりトンネル掘削機Ａを前進させる。この時、推進ジャッキ16による推進力は外胴３からこの外胴３に一体に固着している円筒部材９、この円筒部材９の後端部内周面に固着している反力受止部材15を介して掘削機本体２に伝達され、カッタヘッド１を切羽に押しつけながら地山を掘削すると共に、カッタヘッド１の回転反力はこの反力受止部材15を介して外胴３に受止させて掘削機本体２のローリングの発生を防止しながら掘進する。
【００２８】
カッタヘッド１によって掘削された土砂は、該カッタヘッド１に設けている上記開口部を通じてカッタヘッド１の背面側の土砂取込室17内に取り込まれ、この土砂取込室17に連通している上記送排泥管18、19による還流泥水によって泥水と共にトンネル内を通じて地上に排出される。また、トンネル掘削壁面とトンネル覆工体Ｂの外周面との間の隙間に機内から裏込注入材21を注入しながらトンネル掘削機Ａを掘進させる。
【００２９】
こうしてトンネル掘削機Ａによって所定位置まで掘削壁面にセグメントによる覆工を行いながらトンネルＴを掘削したのち、カッタヘッド１における外周カッタ板部1bとトンネル掘削機Ａの外胴３とを掘削壁面に残した状態にして掘削機本体２をトンネル覆工体Ｂ内を通じて発進立坑側まで回収する作業に移る。まず、エレクタや送排泥管18、19、推進反力受止部材15等の解体や取り外しを行って発進立坑側に回収、撤去する。この際、送排泥管18、19は、中空室10の後側リング状固定板8bから機内側に露出している部分を継手部から切り離して中空室10内にその前端部を残した状態でその他の管部を回収、撤去する。
【００３０】
また、反力受止部材15はボルト等を取り外して撤去することにより掘削機本体２の内胴13と外胴３に一体の円筒部材９との連結を解くと共に、掘削機本体２の隔壁12に設けている出入口（図示せず）を通じて作業員が土砂取込室17内に入り、カッタヘッド１の後方側から該カッタヘッド１における中央カッタ板部1aと外周カッタ板部1bとを結合させているボルト11を取り外す。
【００３１】
しかるのち、図２に示すように、推進ジッャキ16のロッドを伸長させてトンネル覆工体Ｂの前端面を支点として外胴３を前進させ、その前端面をカッタヘッド１の外周カッタ板部1bの外周部後端面に当接させることにより、該外周カッタ板部1bの後端面と外胴３の前端面間の隙間20を閉止して切羽近傍部におけるトンネル掘削壁面からの地盤の崩落等を防止すると共に、外周カッタ板部1bが後退するのを阻止し、切羽面に押接した状態を保持させておく。
【００３２】
この際、中央カッタ板部1aの前面を切羽面に押接させているので、この中央カッタ板部1aを支持している掘削機本体２は前進することなく、外胴３の内周面に固着している円筒部材９がその内周面を掘削機本体２の内胴13の外周面に摺接させながら外胴３が前進する。なお、この際、掘削機本体２を適宜な牽引手段によって後方に牽引して前進移動を阻止した状態に保持しておいてもよい。また、外胴３の後端部は、上記隙間20よりも充分に長い後端部分をトンネル覆工体Ｂの前端部外周面に被嵌させているので、その前端面が外周カッタ板部1bに当接するまで前進してもこのトンネル覆工体Ｂの前端から前方に外れる虞れはなく、その後端部でトンネル覆工体Ｂの前端部を被覆した状態を保持する。
【００３３】
この状態にして、カッタヘッド１の駆動手段を備えている掘削機本体２を適宜な牽引手段によって後方に牽引すると、その内胴13が外胴３に固着している円筒部材９の内周面に摺接しながら後方に引き出されると共にこの掘削機本体２の隔壁12に支持されているカッタヘッド１の中央カッタ板部1aが外周カッタ板部1bの内周面に摺接しながら掘削機本体２と一体的に後方に移動する。この時、外周カッタ板部1bの内周面と中央カッタ板部1aの外周面との摺接力によって外周カッタ板部1bが中央カッタ板部1aと後方に共動きしようとするが、該外周カッタ板部1bはトンネル覆工体Ｂに反力を支持させている推進ジャッキ16の押圧力を介して上述したように外胴３の前端面に受止されているので、外周カッタ板部1bは共動きをすることなく中央カッタ板部1aのみが後退する。
【００３４】
そして、この中央カッタ板部1aを掘削機本体２と共に上記牽引力によって後方に牽引して該掘削機本体２の内胴13を円筒部材９から抜き取るように離脱させると共に中央カッタ板部1aをこの円筒部材９内を通過させて後方に移動させることにより、掘削機本体２と一体に回収、撤去する。掘削機本体２を中央カッタ板部1aと共にトンネル覆工体Ｂ内を通じて発進立坑側に回収するには、例えば、図３に示すように、円筒部材９から抜き取られた掘削機本体２の内胴13の下周部と、中央カッタ板部1aの下周部とに、車輪22を装着し、これらの車輪22をトンネル覆工体Ｂの内底面上を転動させながら牽引することによって行うことができる。
【００３５】
こうして、掘削機本体２と共にカッタヘッド１の中央カッタ板部1aが撤去されると、外周カッタ板部1bは切羽手前のトンネル掘削壁面に切羽近傍部の掘削壁面の覆工材としてトンネル掘削機Ａの外胴３と共に残置させておく。その後、必要に応じて、図４に示すように、その外周カッタ板部1bの最外周部分1b1 を残して該最外周部分1b1 から内側の他の部分1b2 を撤去し、次いで、最外周部分1b1 と外胴３との内周面にコンクリートを打設することにより、トンネル覆工体Ｂの内径と同じ内径のトンネル覆工体を形成する。なお、外周カッタ板部1bにおける内側の上記他の部分1b2 の撤去は、現場での切断により行ってもよいし、予め、外周カッタ板部1bを最外周部分1b1 と他の内側部分1b2 とに分割、形成して、最外周部分1b1 に内側部分1b2 をボルト締結により解体可能に一体化させておき、このボルト締結を解くことによって行ってもよい。一方、回収されたカッタヘッド１の駆動手段を備えた掘削機本体２と中央カッタ板部1aとは、次のトンネル工事を行う際に、再び使用する。
【００３６】
上記実施の形態においては、トンネル掘削壁面にセグメント覆工によるトンネル覆工体Ｂを施工しながらトンネルを築造していくシールド工法に使用されるトンネル掘削機Ａについて説明したが、次に、発進立坑側からトンネルＴを掘進していくに従って、ヒューム管等の管体ｐを後続させながら発進立坑内に設置した推進ジャッキ（図示せず）により推進、埋設していく推進工法に使用するトンネル掘削機A'の回収方法について説明する。図５はそのトンネル掘削機A'の簡略縦断側面図であって、このトンネル掘削機A'は外胴３に推進ジャッキを装着していない点以外は上記トンネル掘削機Ａと同じ構造を有している。
【００３７】
即ち、このトンネル掘削機A'のカッタヘッド１は外径が上記埋設管体ｐからなるトンネル覆工体B'の内径よりも小径に形成されている中央カッタ板部1aと、この中央カッタ板部1aの外周面に内周面を嵌合させてボルト11により取り外し可能に結合している円環形状の外周カッタ板部1bとからなり、この外周カッタ板部1bの外径はトンネル掘削機A'の外胴３の外径に等しい径に形成されていると共に、該外周カッタ板部1bの後端面と外胴３の前端面との間に隙間20が設けられている。なお、カッタヘッド１に土砂取込み開口部を設けていると共にカッタービット７を突設している。
【００３８】
さらに、掘削機本体２は、前端部に上記中央カッタ板部1aを固着させている回転中心軸６を回転自在に支持した隔壁12の外周端に後方に向かって内胴13を一体に設けていると共に隔壁12の後面にハウジング14を設けて該ハウジング14の後面に装着している駆動モータ４をハウジング14内の噛合歯車列５を介して上記回転中心軸６を回転駆動するように構成してなり、この掘削機本体２の上記内胴13の外周面を上記外胴３の内周面に突設した前後リング状固定板8a、8b間に固着している円筒部材９の内周面に前後摺動自在に挿嵌させていると共に該内胴13の後端の垂直端面部13a と円筒部材９とを取り外し可能な反力受止部材15を介して連結している。
【００３９】
また、機内には上記カッタヘッド１の背面と隔壁12の前面との間に形成された土砂取込室17から掘削土砂を排出する排土手段である送泥管18と排泥管19とが設けられてあり、これらの送排泥管18、19の前端部を外胴３の内周面に固着している上記後側のリング状固定板8bを貫通して中空室10内を通じてその前端開口部を前側のリング状固定板8aを貫通して土砂取込室17内に臨ませている。
【００４０】
このように構成したトンネル掘削機A'を発進立坑内に設置すると共に一定長のヒューム管等からなる管体ｐの前端部を外胴３の後端部内に挿嵌してその前端面を外胴３の後端部内周面に突設した受止突片3bに押し付けた状態で接続し、カッタヘッド１を回転させると共に管体ｐの後端面を発進立坑内に配設している複数本の推進ジャッキ（図示せず）によって押し進めてトンネルを掘削する。そして、一定長のトンネル掘削毎に管体ｐを継ぎ足してトンネル掘削機A'を掘進させ、管体列によってトンネル覆工体B'を形成していく。
【００４１】
所定長のトンネルの掘削後、掘削機本体２を回収するには、上記シールド工法に使用されるトンネル掘削機Ａの場合と同様に、まず、送排泥管18、19、反力受止部材15等の解体や取り外しを行って発進立坑側に回収、撤去すると共に反力受止部材15の取り外しによって掘削機本体２と外胴３との連結を解き、さらに、カッタヘッド１の後方側から該カッタヘッド１における中央カッタ板部1aと外周カッタ板部1bとを結合させているボルト11を取り外すことによって中央カッタ板部1aと外周カッタ板部1bとの連結を解いておく。
【００４２】
しかるのち、発進立坑側に設置している推進ジッャキ16を伸長させてトンネル掘削機A'を推進させ、最前部の管体ｐから該管体ｐの前端面を受止している外胴３の受止突片3bを介して外胴３を前進させ、図６に示すようにその前端面をカッタヘッド１の外周カッタ板部1bの外周部後端面に当接させることにより、該外周カッタ板部1bの後端面と外胴３の前端面間の隙間20を閉止して切羽近傍部におけるトンネル掘削壁面からの地盤の崩落等を防止すると共に、外周カッタ板部1bが後退するのを阻止し、切羽面に押接した状態を保持させておく。
【００４３】
この状態にして、カッタヘッド１の駆動手段を備えている掘削機本体２を適宜な牽引手段によって後方に牽引すると、その内胴13が外胴３に固着している円筒部材９の内周面に摺接しながら後方に引き出されると共にこの掘削機本体２の隔壁12に支持されているカッタヘッド１の中央カッタ板部1aが外周カッタ板部1bの内周面に摺接しながら掘削機本体２と一体的に後方に移動する。この時、外周カッタ板部1bは外胴３の前端面に受止されているので、後方に共動きすることはない。そして、この中央カッタ板部1aを掘削機本体２と共に上記牽引力によって後方に牽引して該掘削機本体２の内胴13を円筒部材９から抜き取るように離脱させると共に中央カッタ板部1aをこの円筒部材９内を通過させて後方に移動させることにより、掘削機本体２と一体に回収、撤去する。
【００４４】
こうして、掘削機本体２と共にカッタヘッド１の中央カッタ板部1aが撤去されると、外周カッタ板部1bは切羽手前のトンネル掘削壁面に切羽近傍部の掘削壁面の覆工材としてトンネル掘削機Ａの外胴３と共に残置させておく。その後、上記図１で示した実施の形態のトンネル掘削機Ａの場合と同様に、必要に応じて、図４に示すように、その外周カッタ板部1bの最外周部分1b1 を残して該最外周部分1b1 から内側の他の部分1b2 を切断、或いはボルト締結の解除によって撤去し、次いで、最外周部分1b1 と外胴３との内周面にコンクリートを打設することにより、トンネル覆工体Ｂの内径と同じ内径のトンネル覆工体を形成する。一方、回収されたカッタヘッド１の駆動手段を備えた掘削機本体２と中央カッタ板部1aとは、次のトンネル工事を行う際に、再び使用する。
【００４５】
なお、以上のいずれの実施の形態においても、中央カッタ板部1aを掘削機本体２と一体的に後方に回収する際に、外周カッタ板部1bが共動きするのを防止するには、推進ジャッキにより外胴３を前進させてその前端面を外周カッタ板部1bの後端面に押し付けた状態を保持させるように構成しているが、外胴３を前進させることなく、図７に示すように、該外胴３の前端部内周面に設けている前後リング状固定板8a、8bと円筒部材９とによって形成された中空室10内の複数箇所に押し当て用ジャッキ23を装着しておき、この押し当て用ジャッキ23のロッドを前側リング状固定板8aに設けている通孔24を通じて前方に突出させてその先端面で外周カッタ板部1bの外周部後端面を受止させるように構成しておいてもよい。
【００４６】
さらに、図８に示すように、外胴３の前端部を可動前端部3aとして切り離しておくと共に、上記前後リング状固定板8a、8bを外胴３の内周面から切り離してリング状板8a' 、8b’とし、これらのリング状板8a' 、8b' とこれらのリング状板8a' 、8b' の内周端にその前後端を一体に固着している円筒部材9'とからなる上記中空室を前後方向に移動可能な可動中空室10' とし、この可動中空室10' の前側リング状板8a' の外周端に上記外胴３の可動前端部3aの後端を一体に固着すると共に前側リング状板8a' の上端部後面に可動前端部3aの後方側の外胴３の前端部内周面にその外周面を摺動自在に摺接させている短筒部8cを突設し、可動中空室10' 内に配設されて外胴３の前端部内周面に固着している押し当て用ジャッキ23' のロッド先端をこの短筒部8cの内周面に固着した構造しておいてもよい。
【００４７】
このように構成したので、トンネル掘削時には推進力を外胴３からこの外胴３に固着している押し当て用ジャッキ23' 、この押し当て用ジャッキ23' により所定位置に固定されている可動中空室10' 、この可動中空室10' の円筒部材9'の内周面後端部に着脱自在に固定している反力受止部材15を介して掘削機本体２に伝達し、また、カッタヘッド１に作用する推進反力をこの反力受止部材15を介して上記押し当て用ジャッキ23' に受止させた状態にすることができる。
【００４８】
そして、所定長のトンネルの掘削後に掘削機本体２を回収する際に、押し当て用ジャッキ23' のロッドを伸長させると、外胴３の前端部3aが前進してその前端面をカッタヘッド１の外周カッタ板部1bの後端面に当接し、中央カッタ板部1aを掘削機本体２と共に後方に牽引移動させて回収する際における該外周カッタ板部1bの共動きを防止することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】トンネル掘削機の簡略縦断側面図。
【図２】外周カッタ板部に外胴の前端面を当接させた状態の簡略縦断側面図。
【図３】掘削機本体を回収している状態の簡略縦断側面図。
【図４】トンネル掘削壁面に外胴と共に外周カッタ板部を残置させた状態を示す簡略縦断側面図。
【図５】本発明の別な実施の形態を示すトンネル掘削機の簡略縦断側面図。
【図６】外周カッタ板部に外胴の前端面を当接させた状態の簡略縦断側面図。
【図７】外周カッタ板部を受止する別な構造を示す要部の簡略縦断側面図。
【図８】外周カッタ板部を受止するさらに別な構造を示す要部の簡略縦断側面図。
【符号の説明】
【００５０】
Ａ トンネル掘削機
Ｂ トンネル覆工体
１ カッタヘッド
1a 中央カッタ板部
1b 外周カッタ板部
２ 掘削機本体
３ 外胴
8a、8a 前後リング状固定板
９ 円筒部材
12 隔壁
13 内胴
15 反力受止部材
16 推進ジャッキ
20 隙間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外径がトンネル掘削機の外胴の外径に等しい円環形状の外周カッタ板部とこの外周カッタ板部の内周側に取り外し可能に設けられた小径の中央カッタ板部とからなるカッタヘッドを備えたトンネル掘削機によって所定長のトンネルを掘削したのち、上記外周カッタ板部の内周面に対する中央カッタ板部の外周面の連結を解き、しかるのち、該中央カッタ板部をカッタヘッドの駆動部を備えたトンネル掘削機の掘削機本体と一体にトンネル覆工体内を通じて回収する一方、切羽手前のトンネル掘削壁面にトンネル掘削機の外胴と共に上記外周カッタ板部の少なくとも最外周部分を覆工材として残置させておくことを特徴とするトンネル掘削機の回収方法。
【請求項２】
中央カッタ板部と掘削機本体の回収は、外周カッタ板部の背面をトンネル掘削機の外胴側から受止しつつ、中央カッタ板部及び掘削機本体を後方に引き出すことにより行うことを特徴とする請求項１に記載のトンネル掘削機の回収方法。
【請求項３】
トンネル掘削機の外胴側からの外周カッタ板部の受止は、トンネル掘削機の外胴を前進させてその前端面を外周カッタ板部の後端面に当接させることにより行うことを特徴とする請求項２に記載のトンネル掘削機の回収方法。
【請求項４】
掘削機本体と外胴との連結を解いたのち、トンネル覆工体に反力をとって外胴に装着している推進ジャッキを伸長させることにより外胴を前進させてその前端面を外周カッタ板部の後端面に当接、受止させることを特徴とする請求項３に記載のトンネル掘削機の回収方法。
【請求項５】
掘削機本体と外胴との連結を解いたのち、トンネル覆工体を推進させることにより外胴を前進させてその前端面を外周カッタ板部の後端面に当接、受止させることを特徴とする請求項３に記載のトンネル掘削機の回収方法。
【請求項１】
外径がトンネル掘削機の外胴の外径に等しい円環形状の外周カッタ板部とこの外周カッタ板部の内周側に取り外し可能に設けられた小径の中央カッタ板部とからなるカッタヘッドを備えたトンネル掘削機によって所定長のトンネルを掘削したのち、上記外周カッタ板部の内周面に対する中央カッタ板部の外周面の連結を解き、しかるのち、該中央カッタ板部をカッタヘッドの駆動部を備えたトンネル掘削機の掘削機本体と一体にトンネル覆工体内を通じて回収する一方、切羽手前のトンネル掘削壁面にトンネル掘削機の外胴と共に上記外周カッタ板部の少なくとも最外周部分を覆工材として残置させておくことを特徴とするトンネル掘削機の回収方法。
【請求項２】
中央カッタ板部と掘削機本体の回収は、外周カッタ板部の背面をトンネル掘削機の外胴側から受止しつつ、中央カッタ板部及び掘削機本体を後方に引き出すことにより行うことを特徴とする請求項１に記載のトンネル掘削機の回収方法。
【請求項３】
トンネル掘削機の外胴側からの外周カッタ板部の受止は、トンネル掘削機の外胴を前進させてその前端面を外周カッタ板部の後端面に当接させることにより行うことを特徴とする請求項２に記載のトンネル掘削機の回収方法。
【請求項４】
掘削機本体と外胴との連結を解いたのち、トンネル覆工体に反力をとって外胴に装着している推進ジャッキを伸長させることにより外胴を前進させてその前端面を外周カッタ板部の後端面に当接、受止させることを特徴とする請求項３に記載のトンネル掘削機の回収方法。
【請求項５】
掘削機本体と外胴との連結を解いたのち、トンネル覆工体を推進させることにより外胴を前進させてその前端面を外周カッタ板部の後端面に当接、受止させることを特徴とする請求項３に記載のトンネル掘削機の回収方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−１９１８８７（Ｐ２００７−１９１８８７Ａ）
【公開日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−９９１２（Ｐ２００６−９９１２）
【出願日】平成１８年１月１８日（２００６．１．１８）
【出願人】（０００１４０２９２）株式会社奥村組 (469)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月１８日（２００６．１．１８）
【出願人】（０００１４０２９２）株式会社奥村組 (469)
【Ｆターム（参考）】
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