中押し装置
【課題】土荷重によるシールの潰れを回避でき、シールの止水性を高めた中押し装置を提供する。
【解決手段】地山を掘削する掘削機と発進立坑に配置された元押し装置との間に配設された複数の鋼殻4の途中に介設される中押し装置5であって、前方の鋼殻4の後端に連結される前壁6と、後方の鋼殻4の前端に連結される後壁7と、前壁6に取り付けられた前部外筒8と、後壁7に取り付けられ、前部外筒8と隙間Aを隔てて重合された後部外筒9と、前壁6に取り付けられた前部内筒10と、後壁7に取り付けられ、前部内筒10と隙間Bを隔てて重合された後部内筒11と、隙間Bを塞ぐシール28と、前壁6と後壁7を近接離間する中押しジャッキ12とを備え、土荷重を前部外筒8及び後部外筒9で受け、土荷重が前部内筒10及び後部内筒11に加わることを回避し、シール28の潰れを防止した。
【解決手段】地山を掘削する掘削機と発進立坑に配置された元押し装置との間に配設された複数の鋼殻4の途中に介設される中押し装置5であって、前方の鋼殻4の後端に連結される前壁6と、後方の鋼殻4の前端に連結される後壁7と、前壁6に取り付けられた前部外筒8と、後壁7に取り付けられ、前部外筒8と隙間Aを隔てて重合された後部外筒9と、前壁6に取り付けられた前部内筒10と、後壁7に取り付けられ、前部内筒10と隙間Bを隔てて重合された後部内筒11と、隙間Bを塞ぐシール28と、前壁6と後壁7を近接離間する中押しジャッキ12とを備え、土荷重を前部外筒8及び後部外筒9で受け、土荷重が前部内筒10及び後部内筒11に加わることを回避し、シール28の潰れを防止した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、地山を掘削する掘削機と発進立坑に配設された元押し装置との間に複数直列に連結して配設された鋼殻の途中に介設され、介設位置よりも前方の鋼殻を前方に押し出し、元押し装置の押出ストロークを吸収することで、元押し装置の推進力を減少させる中押し装置に関する。
【背景技術】
【0002】
図1に示すように、地山を掘削する掘削機1と発進立坑2に配設された元押し装置3との間に鋼殻4を複数直列に介設し、元押し装置3によってこれら鋼殻4を介して掘削機1を前方に押し出すようにした推進工法が知られている。
【0003】
この推進工法においては、掘進距離、即ち元押し装置3から掘削機1までの距離が長くなると、鋼殻4の側面と地山との摺接面積が大きくなって摩擦抵抗が増大するため、元押し装置3の推進力を増大させる必要が生じ、施工が困難となる場合も考えられる。そこで、長距離の推進工法の場合、鋼殻4の途中に中押し装置5Jを介設し、介設位置よりも前方の鋼殻4を中押し装置5Jで前方に押し出し、元押し装置3の押出ストロークを中押し装置5Jで吸収するようにしたシステムが用いられている(特許文献1、2参照)。
【0004】
図1に示すように、従来の中押し装置5Jは、前方の鋼殻4に連結される前胴6Jと、後方の鋼殻4に連結され前部が前胴6Jの後部と重合する後胴7Jと、前胴6Jの後部内周面に設けられ後胴7Jの外周面との間を塞ぐシール8Jと、前胴6Jと後胴7Jとの間に介設された中押しジャッキ9Jとを備えている。かかる中押し装置5Jは、元押し装置3がその前方の鋼殻4を前方に押し出すときには中押しジャッキ9Jが収縮することで元押し装置3の押出ストロークを吸収し、その後、元押し装置3の押出ストロークが固定された状態で中押しジャッキ9Jを伸長させることで中押し装置5Jの前方の鋼殻4を前方に押し出して掘削機1を前進させるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平8−246789号公報
【特許文献2】特開平7−18978号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
従来の中押し装置5Jおいては、地山からの土荷重を受ける前胴6Jと後胴7Jとの間にシール8Jが設けられているため、前胴6Jが地山からの土荷重を受けて内方に撓み、シール8Jが潰れることがある。そして、このようにシール8Jが潰れた状態で中押しジャッキ9Jの伸縮が繰り返されると、シール8Jが繰り返しの摺動により破損し、止水が正常に行われなくなる可能性がある。特に大深度における施工や単位体積当たりの重量が重い土砂からなる地山を施工する場合等には、土荷重が大きくなるため、シール8Jが潰れ易くなり、上述した問題が生じ易い。
【0007】
また、鋼殻4の断面が矩形である場合、中押し装置5Jの前胴6J及び後胴7Jも矩形断面となり、矩形の各辺の中央部の撓み量が四隅のコーナー部の撓み量と比べて大きくなるため、その中央部のシール8Jの潰れが顕著となりシール8Jの破損が生じ易い。また、この場合、シール8Jも矩形リング状となるため、その四隅のコーナー部において、止水が不安定となり易い。
【0008】
そこで、本発明の目的は、土荷重によるシールの潰れを回避でき、シールの止水性を高めた中押し装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記目的を達成するために本発明は、地山を掘削する掘削機と発進立坑に配置された元押し装置との間に複数直列に連結して配設された鋼殻の途中に介設され、介設位置よりも前方の鋼殻を前方に押し出す中押し装置であって、前方の鋼殻の後端に連結される前壁と、後方の鋼殻の前端に連結される後壁と、前記前壁に取り付けられた前部外筒と、前記後壁に取り付けられ、前部が前記前部外筒の後部と筒内外方向に隙間を隔てて軸方向に重合する後部外筒と、前記前部外筒の内方の前記前壁に取り付けられた前部内筒と、前記後部外筒の内方の前記後壁に取り付けられ、前部が前記前部内筒の後部と筒内外方向に隙間を隔てて軸方向に重合する後部内筒と、前記前部内筒又は前記後部内筒に設けられ、それらの隙間を塞ぐシールと、前記前部内筒の内方の前記前壁と前記後部内筒の内方の前記後壁との間に介設され、前記前壁と前記後壁を近接離間する中押しジャッキとを備えたものである。
【0010】
前記前部外筒及び後部外筒が断面矩形に形成され、前記前部内筒及び後部内筒が断面円形に形成されてもよい。
【0011】
前記前部外筒、後部外筒、前部内筒、後部内筒、前壁及び後壁で区画された空間に、充填材を導入排出するための配管を、前記前壁及び後壁の少なくとも一方に設けてもよい。
【0012】
前記前壁が、前記筒内外方向に外側前壁と内側前壁とに分割され、前記後壁が、前記筒内外方向に外側後壁と内側後壁とに分割され、前記前部外筒が、前記外側前壁に取り付けられ、前記後部外筒が、前記外側後壁に取り付けられ、前記前部内筒が、前記内側前壁に取り付けられ、前記後部内筒が、前記内側後壁に取り付けられ、前記外側前壁と前記内側前壁とに、それらを係脱する前部係脱手段を設け、前記外側後壁と前記内側後壁とに、それらを係脱する後部係脱手段を設けてもよい。
【発明の効果】
【0013】
本発明に係る中押し装置によれば、土荷重によるシールの潰れを回避でき、シールの止水性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】掘削機と、元押し装置と、従来の中押し装置と、を示す説明図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る中押し装置の側断面図である。
【図3】図2のIII−III線矢視断面図である。
【図4】図2のIV−IV線矢視図である。
【図5】図2のV−V線矢視図である。
【図6】上記実施形態に係る中押し装置の作動を表す説明図であり、(a)は作動工程1、(b)は作動工程2、(c)は作動工程3を示す。
【図7】上記実施形態に係る中押し装置を解体して一部回収する様子を示す説明図であり、(a)は解体工程1、(b)は解体工程2を示す。
【発明を実施するための形態】
【0015】
本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【0016】
本実施形態に係る中押し装置5は、図1に示す従来の中押し装置5Jと同様に、地山を掘削する掘削機1と発進立坑2に配置された元押し装置3との間に複数直列に連結して配設された鋼殻4の途中に介設され、介設位置よりも前方の鋼殻4を前方に押し出して掘削機1を前進させ、元押し装置3の押出ストロークを吸収することで元押し装置3に加わる推進力を減少させる機能を有する。
【0017】
図2に示すように、この中押し装置5は、前方すなわち掘削機1が配置される側の鋼殻4の後端に連結される前壁6と、後方すなわち元押し装置3が配置される側の鋼殻4の前端に連結される後壁7と、前壁6に取り付けられた前部外筒8と、後壁7に取り付けられ、前部が前部外筒8の後部と筒内外方向に隙間Aを隔てて軸方向に重合する後部外筒9とを有する。
【0018】
また、中押し装置5は、前部外筒8の内方の前壁6に取り付けられた前部内筒10と、後部外筒9の内方の後壁7に取り付けられ、前部が前部内筒10の後部と筒内外方向に隙間Bを隔てて軸方向に重合する後部内筒11と、前部内筒10と後部内筒11との隙間Bを塞ぐシール28と、前部内筒10の内方の前壁6と後部内筒11の内方の後壁7との間に介設され、前壁6と後壁7を近接離間する中押しジャッキ12とを有する。
【0019】
鋼殻4は、図3〜図5に示すように断面矩形の四角筒からなり、図1に示すように軸方向に所定の長さを有し、ボルトナット等の締結具によって直列に連結されている。
【0020】
前壁6は、図3〜図5に示すように鋼殻4の形状に合わせて矩形に形成されており、図2に示すように筒内外方向に外側前壁6aと内側前壁6bとに分割されている。同様に、後壁7も、鋼殻4の形状に合わせて矩形に形成されており、筒内外方向に外側後壁7aと内側後壁7bとに分割されている。内側前壁6bの中央部には、前部連絡口13が円形に貫通形成され、内側後壁7bの中央部には、後部連絡口14が円形に貫通形成されている。これら前部連絡口13及び後部連絡口14には、発進立坑2から掘削機1へ電流や油圧等を供給するためのラインが挿通される。
【0021】
また、後壁7は、鋼殻4の外殻形状に合わせて四角筒状に形成された延長筒7cと、延長筒7cの後端に取り付けられ鋼殻4の端部形状に合わせて四角リング状に形成されたフランジ7dと、延長筒7cの内周面に取り付けられた補強リブ7eとを有し、フランジ7dに鋼殻4が連結されるようになっている。但し、これら延長筒7c、フランジ7d、補強リブ7eを省略し、後壁7を前壁6と同様の構成としてもよい。
【0022】
図2に示すように、外側前壁6aと内側前壁6bとの接合部には、それらを係脱する前部係脱手段15が設けられている。前部係脱手段15は、外側前壁6aの内周部に周方向に間隔を隔てて複数形成された外側テーパー穴16と、内側前壁6bの外周部に周方向に間隔を隔てて複数形成された内側テーパー穴17と、内側テーパー穴17及び外側テーパー穴16に内方から挿抜されるテーパーピン18とを有する。外側テーパー穴16と内側テーパー穴17との位置及びテーパー角度が合わせられていることは勿論である。
【0023】
同様に、外側後壁7aと内側後壁7bとの接合部には、それらを係脱する後部係脱手段19が設けられている。後部係脱手段19は、外側後壁7aの内周部に周方向に間隔を隔てて複数形成された外側テーパー穴20と、内側後壁7bの外周部に周方向に間隔を隔てて複数形成された内側テーパー穴21と、内側テーパー穴21及び外側テーパー穴20に内方から挿抜されるテーパーピン22とを有する。
【0024】
前部外筒8は、鋼殻4の外殻形状に合わせて図3に示すように断面矩形に形成されており、図2に示すようにその前部が外側前壁6aに取り付けられている。後部外筒9は、前部外筒8よりも一回り小さな断面矩形に形成されており、その後部が外側後壁7aに取り付けられている。そして、後部外筒9の外周面と前部外筒8の内周面との間には、所定の隙間Aが形成されている。なお、前部外筒8と後部外筒9との内外の配置を逆にしてもよい。
【0025】
後部外筒9の外周面には、図2に示すようにカバー23が設けられている。カバー23は、略四角筒状に形成されており、その外周面が前部外筒8の外周面と面一となるように形成され、前端部23aが斜面状に形成されて先端が後部外筒9の外周面に当接されている。カバー23の内部にはリング状に形成された補強用リブ24が軸方向に間隔を隔てて複数設けられている。また、後部外筒9の内周面には、軸方向沿って板状に形成された補強リブ25が、周方向に間隔を隔てて複数設けられている。なお、カバー23、補強リブ24、25は省略してもよい。
【0026】
前部外筒8及び後部外筒9の内方には、前部内筒10及び後部内筒11が配設されている。
【0027】
前部内筒10は、図3に示すように断面円形に形成されており、図2に示すようにその前部が内側前壁6bに取り付けられている。後部内筒11は、前部内筒10よりも一回り小さな断面円形に形成されており、その後部が内側後壁7bに取り付けられている。後部内筒11の前部には、中押しジャッキ12の収縮ストロークを規制するためのストッパ26が、ボルトナット等の締結具27により着脱可能に設けられている。ストッパ26は、その先端(図2の左端)が内側前壁6bに当接することで中押しジャッキ12の収縮ストロークを規制し、後部外筒9の前端が外側前壁6aに当接することを防止する。なお、前部内筒10と後部内筒11との内外の配置を逆にしてもよい。
【0028】
図2に示すように、後部内筒11の外周面と前部内筒10の内周面との間には、筒内外方向に所定の隙間Bが形成されており、この隙間Bには、シール28が配設されている。シール28は、前部内筒10の後部内周面に設けられていて、その周方向に沿って円環状に配設された止水シール29と、それと軸方向に間隔を隔てて同様に配設された止水シール30と、それと軸方向に間隔を隔てて同様に配設されたダストシール31とから構成されている。但し、一方の止水シール29又は30、ダストシール31は、省略してもよい。なお、シール28は、後部内筒11に設けてもよい。
【0029】
前部内筒10の内方の内側前壁6bと後部内筒11の内方の内側後壁7bとの間には、内側前壁6bと内側後壁7bを近接離間する中押しジャッキ12が、周方向に間隔を隔てて複数介設されている。中押しジャッキ12は、図1に示す掘削機1を前方に押し出すときに伸長され、元押し装置3の押出ストロークを吸収するときに収縮される。
【0030】
すなわち、元押し装置3の伸長ストロークを固定した状態で中押しジャッキ12を伸長させると、前部外筒8及び前部内筒10が前方に押し出され、掘削機1が前進する。また、伸長した中押しジャッキ12のストロークをフリーにした状態で元押し装置3を伸長させると、後部外筒9及び後部内筒11が前進し、元押し装置3の押出ストロークが吸収される。
【0031】
図2に示すように、外側前壁6aには、配管32が貫通して取り付けられている。この配管32は、前部外筒8、後部外筒9、前部内筒10、後部内筒11、前壁6及び後壁7で区画された空間Sに、充填材(水、土砂水、オイル等の流体)を導入排出するものである。なお、配管32の設置箇所は、外側後壁7aでもよい。
【0032】
外側後壁7aには、前部外筒8と後部外筒9との隙間Aに充填材を供給するための配管34が設けられ、延長筒7cには、延長筒7c及びカバー23の外側に充填材を供給するための配管35が設けられている。
【0033】
また、図3、図4に示すように、外側前壁6aには、坑内と上記空間Sとを連通するマンホール36が貫通形成され、マンホール36には蓋37が開閉可能に取り付けられている。
【0034】
本実施形態の作用を述べる。
【0035】
図6(a)、図6(b)、図6(c)に示すように、中押し装置5は、中押しジャッキ12を伸縮することで、掘削機1の前方への押し出しと元押し装置3の押出ストロークの吸収とを交互に行うところ、中押しジャッキ12の伸縮の間、前部外筒8と後部外筒9とは一部が常に軸方向に重合した状態となっている。
【0036】
このため、中押しジャッキ12が伸縮する間、地山Dの土荷重は、常に前部外筒8及び後部外筒9によって支持され、その内方に配置された前部内筒10及び後部内筒11には殆ど作用しない。よって、前部内筒10と後部内筒11との隙間Bに配置されたシール28が土荷重によって潰されることはない。従って、中押しジャッキ12の伸縮に伴ってシール28が繰り返し摺動されてもシール28が破損することはなく、シール28の信頼性、耐久性を高めることができる。
【0037】
前部外筒8と後部外筒9との間には隙間Aが隔てられているので、前部外筒8が土荷重によって内方に撓んでも、撓んだ前部外筒8が後部外筒9に接触することはない。すなわち、隙間Aは、土荷重による前部外筒8の撓み量を見越して、撓んだ前部外筒8が後部外筒9に接触しない大きさに設定される。なお、後部外筒9に土荷重によって生じる撓みは、補強リブ24、25によって抑制される。
【0038】
この中押し装置5は、鋼殻4の外殻形状に合わせて矩形断面に形成された前部外筒8及び後部外筒9の内方に、円形断面の前部内筒10及び後部内筒11を配置し、それら前部内筒10と後部内筒11との間に、シール28を設けている。このため、鋼殻4は矩形断面であっても、円環状のシール28を用いることができ、図1に示す従来タイプのように、鋼殻4を矩形断面とした場合にシール8Jも矩形リング状となってしまうものと比べると、シール8Jの四隅のコーナー部にて止水が不安定となる事態を回避でき、シール28の止水性を高めることができる。
【0039】
中押しジャッキ12を図6(a)の状態から図6(b)、図6(c)に示すように収縮させると、前壁6と後壁7との間隔が狭まり、前部外筒8、後部外筒9、前部内筒10、後部内筒11、前壁6及び後壁7で区画された空間Sの容積が小さくなる。このため、空間S内に充填された充填材をスムーズに排出しなければ、空間S内の圧力が過剰に高まり、中押しジャッキ12の収縮が困難となると共に、シール28に高圧が加わってその止水性が悪化してしまう。この中押し装置5では、前壁6と後壁7との間隔が狭まるにつれて空間S内の充填材の一部が配管32からスムーズに坑内に排出されるので、空間S内の圧力が過剰に高まることはなく、中押しジャッキ12の収縮が容易となり、シール28の止水性が悪化することもない。
【0040】
また、中押しジャッキ12を図6(c)の状態から図6(b)、図6(a)に示すように伸長させると、前壁6と後壁7との間隔が広がり、上記空間Sの容積が大きくなるため、空間S内に充填材を補充しなければ、空間S内の圧力が低く変動し、シール28による止水性が不安定となってしまう。この中押し装置5では、前壁6と後壁7との間隔が広がるにつれて配管32から空間S内へ充填材を導入することで、空間S内の圧力が極端に低く変動することを回避し、シール28の止水性が不安定となることを防止している。
【0041】
なお、図6(c)において、配管32から充填材を上記空間Sに注入する際、配管32の出口が前部外筒8の内周面と後部外筒9の外周面との隙間Aに臨んでいるところ、その隙間Aには別の配管34から充填材が充填されており、加えて後部内筒11の先端に設けたストッパ26が前壁6に当接することで後部外筒9の先端が前壁6から離間されているので、配管32から噴出された充填材は、後部外筒9の先端と前壁6との隙間を通って上記空間Sに流入することになる。
【0042】
図6(a)〜(c)にて、各配管32、34、35から噴出される充填材は、夫々異なるドットで表されている。最も粗いドットは上記空間S内で残留する充填材を表し、最も細かいドットは上記空間S内で配管32により入れ替えられる充填材を表し、中程の粗さのドットは上記空間S外の充填材を表している。充填材の材質自体は、各配管32、34、35とも同じものを用いてもよく、或いは異なったものを用いてもよい。なお、上記空間Sに充填材を導入排出するための配管32を、外側前壁6a及び外側後壁7aの双方に設け、一方の配管を供給専用とし、他方の配管を排出専用とし、上記空間S内の充填材を少しずつ置換して全面的に入れ替えるようにしてもよい。
【0043】
また、図6(a)の状態で、前部外筒8の後端と後部外筒9のカバー23の前端との間に礫等の異物が侵入したとしても、図6(b)、図6(c)のように中押しジャッキ12が収縮されると、上記異物は、カバー23の前端部23aの斜面状に形成された部分により外方に押し出され、異物が前部外筒8の後端とカバー23の前端との間に噛み込まれることが防止される。
【0044】
さて、上述のように中押し装置5が作動されることで、図1に示す掘削機1が予め計画された地点まで到達したならば、図7(a)に示すように、ストッパ26を後部内筒11に取り付けているボルトナット等の締結具27を緩め、図1の元押し装置3によりその前方の鋼殻4を押し出して図7(a)に示すように後部外筒9の先端を前壁6に押し付ける。このとき、前部外筒8の後端がカバー23の前端部23aの斜面状に形成された部分に押し付けられ、一定のシール効果が生じる。
【0045】
この状態で、各配管32、34、35から充填材ではなく固化剤(モルタル等)を噴出し、前部外筒8の内周面と後部外筒9の外周面との隙間Aを固化剤で充満させる。その後、坑内の作業員が図4に示すマンホール36の蓋37を開き、マンホール36から図7(a)に示す空間S内の充填材を取り出し、後部外筒9の先端を前壁6に周方向に沿って水密に溶接する。図中、38は溶接ビードである。
【0046】
溶接完了後、図7(b)に示すように、前後のテーパーピン18、22を内方に引き抜き、前部内筒10、後部内筒11、中押しジャッキ12、内側前壁6b及び外側前壁7bのアッセンブリASを、外側前壁6a及び外側前壁7aに対して軸方向後方に引き抜く。ここで、トンネル中心から外側前壁6aの内周面6xまでの距離よりも、トンネル中心から外側後壁7aの内周面7xまでの距離の方が長いので、上記アッセンブリASを軸方向後方に引き抜く際に、内側前壁6bの外周面6yが外側後壁7aの内周面7xに引っ掛かることはない。
【0047】
引き抜かれたアッセンブリASは、そのまま再利用(転用)されるか、又は分解されて中押しジャッキ12やシール28等が再利用される。
【符号の説明】
【0048】
1 掘削機
2 発進立坑
3 元押し装置
4 鋼殻
5 中押し装置
6 前壁
6a 外側前壁
6b 内側前壁
7 後壁
7a 外側後壁
7b 内側後壁
8 前部外筒
9 後部外筒
10 前部内筒
11 後部内筒
12 中押しジャッキ
15 前部係脱手段
19 後部係脱手段
28 シール
32 配管
A 隙間
B 隙間
S 空間
【技術分野】
【0001】
本発明は、地山を掘削する掘削機と発進立坑に配設された元押し装置との間に複数直列に連結して配設された鋼殻の途中に介設され、介設位置よりも前方の鋼殻を前方に押し出し、元押し装置の押出ストロークを吸収することで、元押し装置の推進力を減少させる中押し装置に関する。
【背景技術】
【0002】
図1に示すように、地山を掘削する掘削機1と発進立坑2に配設された元押し装置3との間に鋼殻4を複数直列に介設し、元押し装置3によってこれら鋼殻4を介して掘削機1を前方に押し出すようにした推進工法が知られている。
【0003】
この推進工法においては、掘進距離、即ち元押し装置3から掘削機1までの距離が長くなると、鋼殻4の側面と地山との摺接面積が大きくなって摩擦抵抗が増大するため、元押し装置3の推進力を増大させる必要が生じ、施工が困難となる場合も考えられる。そこで、長距離の推進工法の場合、鋼殻4の途中に中押し装置5Jを介設し、介設位置よりも前方の鋼殻4を中押し装置5Jで前方に押し出し、元押し装置3の押出ストロークを中押し装置5Jで吸収するようにしたシステムが用いられている(特許文献1、2参照)。
【0004】
図1に示すように、従来の中押し装置5Jは、前方の鋼殻4に連結される前胴6Jと、後方の鋼殻4に連結され前部が前胴6Jの後部と重合する後胴7Jと、前胴6Jの後部内周面に設けられ後胴7Jの外周面との間を塞ぐシール8Jと、前胴6Jと後胴7Jとの間に介設された中押しジャッキ9Jとを備えている。かかる中押し装置5Jは、元押し装置3がその前方の鋼殻4を前方に押し出すときには中押しジャッキ9Jが収縮することで元押し装置3の押出ストロークを吸収し、その後、元押し装置3の押出ストロークが固定された状態で中押しジャッキ9Jを伸長させることで中押し装置5Jの前方の鋼殻4を前方に押し出して掘削機1を前進させるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平8−246789号公報
【特許文献2】特開平7−18978号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
従来の中押し装置5Jおいては、地山からの土荷重を受ける前胴6Jと後胴7Jとの間にシール8Jが設けられているため、前胴6Jが地山からの土荷重を受けて内方に撓み、シール8Jが潰れることがある。そして、このようにシール8Jが潰れた状態で中押しジャッキ9Jの伸縮が繰り返されると、シール8Jが繰り返しの摺動により破損し、止水が正常に行われなくなる可能性がある。特に大深度における施工や単位体積当たりの重量が重い土砂からなる地山を施工する場合等には、土荷重が大きくなるため、シール8Jが潰れ易くなり、上述した問題が生じ易い。
【0007】
また、鋼殻4の断面が矩形である場合、中押し装置5Jの前胴6J及び後胴7Jも矩形断面となり、矩形の各辺の中央部の撓み量が四隅のコーナー部の撓み量と比べて大きくなるため、その中央部のシール8Jの潰れが顕著となりシール8Jの破損が生じ易い。また、この場合、シール8Jも矩形リング状となるため、その四隅のコーナー部において、止水が不安定となり易い。
【0008】
そこで、本発明の目的は、土荷重によるシールの潰れを回避でき、シールの止水性を高めた中押し装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記目的を達成するために本発明は、地山を掘削する掘削機と発進立坑に配置された元押し装置との間に複数直列に連結して配設された鋼殻の途中に介設され、介設位置よりも前方の鋼殻を前方に押し出す中押し装置であって、前方の鋼殻の後端に連結される前壁と、後方の鋼殻の前端に連結される後壁と、前記前壁に取り付けられた前部外筒と、前記後壁に取り付けられ、前部が前記前部外筒の後部と筒内外方向に隙間を隔てて軸方向に重合する後部外筒と、前記前部外筒の内方の前記前壁に取り付けられた前部内筒と、前記後部外筒の内方の前記後壁に取り付けられ、前部が前記前部内筒の後部と筒内外方向に隙間を隔てて軸方向に重合する後部内筒と、前記前部内筒又は前記後部内筒に設けられ、それらの隙間を塞ぐシールと、前記前部内筒の内方の前記前壁と前記後部内筒の内方の前記後壁との間に介設され、前記前壁と前記後壁を近接離間する中押しジャッキとを備えたものである。
【0010】
前記前部外筒及び後部外筒が断面矩形に形成され、前記前部内筒及び後部内筒が断面円形に形成されてもよい。
【0011】
前記前部外筒、後部外筒、前部内筒、後部内筒、前壁及び後壁で区画された空間に、充填材を導入排出するための配管を、前記前壁及び後壁の少なくとも一方に設けてもよい。
【0012】
前記前壁が、前記筒内外方向に外側前壁と内側前壁とに分割され、前記後壁が、前記筒内外方向に外側後壁と内側後壁とに分割され、前記前部外筒が、前記外側前壁に取り付けられ、前記後部外筒が、前記外側後壁に取り付けられ、前記前部内筒が、前記内側前壁に取り付けられ、前記後部内筒が、前記内側後壁に取り付けられ、前記外側前壁と前記内側前壁とに、それらを係脱する前部係脱手段を設け、前記外側後壁と前記内側後壁とに、それらを係脱する後部係脱手段を設けてもよい。
【発明の効果】
【0013】
本発明に係る中押し装置によれば、土荷重によるシールの潰れを回避でき、シールの止水性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】掘削機と、元押し装置と、従来の中押し装置と、を示す説明図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る中押し装置の側断面図である。
【図3】図2のIII−III線矢視断面図である。
【図4】図2のIV−IV線矢視図である。
【図5】図2のV−V線矢視図である。
【図6】上記実施形態に係る中押し装置の作動を表す説明図であり、(a)は作動工程1、(b)は作動工程2、(c)は作動工程3を示す。
【図7】上記実施形態に係る中押し装置を解体して一部回収する様子を示す説明図であり、(a)は解体工程1、(b)は解体工程2を示す。
【発明を実施するための形態】
【0015】
本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【0016】
本実施形態に係る中押し装置5は、図1に示す従来の中押し装置5Jと同様に、地山を掘削する掘削機1と発進立坑2に配置された元押し装置3との間に複数直列に連結して配設された鋼殻4の途中に介設され、介設位置よりも前方の鋼殻4を前方に押し出して掘削機1を前進させ、元押し装置3の押出ストロークを吸収することで元押し装置3に加わる推進力を減少させる機能を有する。
【0017】
図2に示すように、この中押し装置5は、前方すなわち掘削機1が配置される側の鋼殻4の後端に連結される前壁6と、後方すなわち元押し装置3が配置される側の鋼殻4の前端に連結される後壁7と、前壁6に取り付けられた前部外筒8と、後壁7に取り付けられ、前部が前部外筒8の後部と筒内外方向に隙間Aを隔てて軸方向に重合する後部外筒9とを有する。
【0018】
また、中押し装置5は、前部外筒8の内方の前壁6に取り付けられた前部内筒10と、後部外筒9の内方の後壁7に取り付けられ、前部が前部内筒10の後部と筒内外方向に隙間Bを隔てて軸方向に重合する後部内筒11と、前部内筒10と後部内筒11との隙間Bを塞ぐシール28と、前部内筒10の内方の前壁6と後部内筒11の内方の後壁7との間に介設され、前壁6と後壁7を近接離間する中押しジャッキ12とを有する。
【0019】
鋼殻4は、図3〜図5に示すように断面矩形の四角筒からなり、図1に示すように軸方向に所定の長さを有し、ボルトナット等の締結具によって直列に連結されている。
【0020】
前壁6は、図3〜図5に示すように鋼殻4の形状に合わせて矩形に形成されており、図2に示すように筒内外方向に外側前壁6aと内側前壁6bとに分割されている。同様に、後壁7も、鋼殻4の形状に合わせて矩形に形成されており、筒内外方向に外側後壁7aと内側後壁7bとに分割されている。内側前壁6bの中央部には、前部連絡口13が円形に貫通形成され、内側後壁7bの中央部には、後部連絡口14が円形に貫通形成されている。これら前部連絡口13及び後部連絡口14には、発進立坑2から掘削機1へ電流や油圧等を供給するためのラインが挿通される。
【0021】
また、後壁7は、鋼殻4の外殻形状に合わせて四角筒状に形成された延長筒7cと、延長筒7cの後端に取り付けられ鋼殻4の端部形状に合わせて四角リング状に形成されたフランジ7dと、延長筒7cの内周面に取り付けられた補強リブ7eとを有し、フランジ7dに鋼殻4が連結されるようになっている。但し、これら延長筒7c、フランジ7d、補強リブ7eを省略し、後壁7を前壁6と同様の構成としてもよい。
【0022】
図2に示すように、外側前壁6aと内側前壁6bとの接合部には、それらを係脱する前部係脱手段15が設けられている。前部係脱手段15は、外側前壁6aの内周部に周方向に間隔を隔てて複数形成された外側テーパー穴16と、内側前壁6bの外周部に周方向に間隔を隔てて複数形成された内側テーパー穴17と、内側テーパー穴17及び外側テーパー穴16に内方から挿抜されるテーパーピン18とを有する。外側テーパー穴16と内側テーパー穴17との位置及びテーパー角度が合わせられていることは勿論である。
【0023】
同様に、外側後壁7aと内側後壁7bとの接合部には、それらを係脱する後部係脱手段19が設けられている。後部係脱手段19は、外側後壁7aの内周部に周方向に間隔を隔てて複数形成された外側テーパー穴20と、内側後壁7bの外周部に周方向に間隔を隔てて複数形成された内側テーパー穴21と、内側テーパー穴21及び外側テーパー穴20に内方から挿抜されるテーパーピン22とを有する。
【0024】
前部外筒8は、鋼殻4の外殻形状に合わせて図3に示すように断面矩形に形成されており、図2に示すようにその前部が外側前壁6aに取り付けられている。後部外筒9は、前部外筒8よりも一回り小さな断面矩形に形成されており、その後部が外側後壁7aに取り付けられている。そして、後部外筒9の外周面と前部外筒8の内周面との間には、所定の隙間Aが形成されている。なお、前部外筒8と後部外筒9との内外の配置を逆にしてもよい。
【0025】
後部外筒9の外周面には、図2に示すようにカバー23が設けられている。カバー23は、略四角筒状に形成されており、その外周面が前部外筒8の外周面と面一となるように形成され、前端部23aが斜面状に形成されて先端が後部外筒9の外周面に当接されている。カバー23の内部にはリング状に形成された補強用リブ24が軸方向に間隔を隔てて複数設けられている。また、後部外筒9の内周面には、軸方向沿って板状に形成された補強リブ25が、周方向に間隔を隔てて複数設けられている。なお、カバー23、補強リブ24、25は省略してもよい。
【0026】
前部外筒8及び後部外筒9の内方には、前部内筒10及び後部内筒11が配設されている。
【0027】
前部内筒10は、図3に示すように断面円形に形成されており、図2に示すようにその前部が内側前壁6bに取り付けられている。後部内筒11は、前部内筒10よりも一回り小さな断面円形に形成されており、その後部が内側後壁7bに取り付けられている。後部内筒11の前部には、中押しジャッキ12の収縮ストロークを規制するためのストッパ26が、ボルトナット等の締結具27により着脱可能に設けられている。ストッパ26は、その先端(図2の左端)が内側前壁6bに当接することで中押しジャッキ12の収縮ストロークを規制し、後部外筒9の前端が外側前壁6aに当接することを防止する。なお、前部内筒10と後部内筒11との内外の配置を逆にしてもよい。
【0028】
図2に示すように、後部内筒11の外周面と前部内筒10の内周面との間には、筒内外方向に所定の隙間Bが形成されており、この隙間Bには、シール28が配設されている。シール28は、前部内筒10の後部内周面に設けられていて、その周方向に沿って円環状に配設された止水シール29と、それと軸方向に間隔を隔てて同様に配設された止水シール30と、それと軸方向に間隔を隔てて同様に配設されたダストシール31とから構成されている。但し、一方の止水シール29又は30、ダストシール31は、省略してもよい。なお、シール28は、後部内筒11に設けてもよい。
【0029】
前部内筒10の内方の内側前壁6bと後部内筒11の内方の内側後壁7bとの間には、内側前壁6bと内側後壁7bを近接離間する中押しジャッキ12が、周方向に間隔を隔てて複数介設されている。中押しジャッキ12は、図1に示す掘削機1を前方に押し出すときに伸長され、元押し装置3の押出ストロークを吸収するときに収縮される。
【0030】
すなわち、元押し装置3の伸長ストロークを固定した状態で中押しジャッキ12を伸長させると、前部外筒8及び前部内筒10が前方に押し出され、掘削機1が前進する。また、伸長した中押しジャッキ12のストロークをフリーにした状態で元押し装置3を伸長させると、後部外筒9及び後部内筒11が前進し、元押し装置3の押出ストロークが吸収される。
【0031】
図2に示すように、外側前壁6aには、配管32が貫通して取り付けられている。この配管32は、前部外筒8、後部外筒9、前部内筒10、後部内筒11、前壁6及び後壁7で区画された空間Sに、充填材(水、土砂水、オイル等の流体)を導入排出するものである。なお、配管32の設置箇所は、外側後壁7aでもよい。
【0032】
外側後壁7aには、前部外筒8と後部外筒9との隙間Aに充填材を供給するための配管34が設けられ、延長筒7cには、延長筒7c及びカバー23の外側に充填材を供給するための配管35が設けられている。
【0033】
また、図3、図4に示すように、外側前壁6aには、坑内と上記空間Sとを連通するマンホール36が貫通形成され、マンホール36には蓋37が開閉可能に取り付けられている。
【0034】
本実施形態の作用を述べる。
【0035】
図6(a)、図6(b)、図6(c)に示すように、中押し装置5は、中押しジャッキ12を伸縮することで、掘削機1の前方への押し出しと元押し装置3の押出ストロークの吸収とを交互に行うところ、中押しジャッキ12の伸縮の間、前部外筒8と後部外筒9とは一部が常に軸方向に重合した状態となっている。
【0036】
このため、中押しジャッキ12が伸縮する間、地山Dの土荷重は、常に前部外筒8及び後部外筒9によって支持され、その内方に配置された前部内筒10及び後部内筒11には殆ど作用しない。よって、前部内筒10と後部内筒11との隙間Bに配置されたシール28が土荷重によって潰されることはない。従って、中押しジャッキ12の伸縮に伴ってシール28が繰り返し摺動されてもシール28が破損することはなく、シール28の信頼性、耐久性を高めることができる。
【0037】
前部外筒8と後部外筒9との間には隙間Aが隔てられているので、前部外筒8が土荷重によって内方に撓んでも、撓んだ前部外筒8が後部外筒9に接触することはない。すなわち、隙間Aは、土荷重による前部外筒8の撓み量を見越して、撓んだ前部外筒8が後部外筒9に接触しない大きさに設定される。なお、後部外筒9に土荷重によって生じる撓みは、補強リブ24、25によって抑制される。
【0038】
この中押し装置5は、鋼殻4の外殻形状に合わせて矩形断面に形成された前部外筒8及び後部外筒9の内方に、円形断面の前部内筒10及び後部内筒11を配置し、それら前部内筒10と後部内筒11との間に、シール28を設けている。このため、鋼殻4は矩形断面であっても、円環状のシール28を用いることができ、図1に示す従来タイプのように、鋼殻4を矩形断面とした場合にシール8Jも矩形リング状となってしまうものと比べると、シール8Jの四隅のコーナー部にて止水が不安定となる事態を回避でき、シール28の止水性を高めることができる。
【0039】
中押しジャッキ12を図6(a)の状態から図6(b)、図6(c)に示すように収縮させると、前壁6と後壁7との間隔が狭まり、前部外筒8、後部外筒9、前部内筒10、後部内筒11、前壁6及び後壁7で区画された空間Sの容積が小さくなる。このため、空間S内に充填された充填材をスムーズに排出しなければ、空間S内の圧力が過剰に高まり、中押しジャッキ12の収縮が困難となると共に、シール28に高圧が加わってその止水性が悪化してしまう。この中押し装置5では、前壁6と後壁7との間隔が狭まるにつれて空間S内の充填材の一部が配管32からスムーズに坑内に排出されるので、空間S内の圧力が過剰に高まることはなく、中押しジャッキ12の収縮が容易となり、シール28の止水性が悪化することもない。
【0040】
また、中押しジャッキ12を図6(c)の状態から図6(b)、図6(a)に示すように伸長させると、前壁6と後壁7との間隔が広がり、上記空間Sの容積が大きくなるため、空間S内に充填材を補充しなければ、空間S内の圧力が低く変動し、シール28による止水性が不安定となってしまう。この中押し装置5では、前壁6と後壁7との間隔が広がるにつれて配管32から空間S内へ充填材を導入することで、空間S内の圧力が極端に低く変動することを回避し、シール28の止水性が不安定となることを防止している。
【0041】
なお、図6(c)において、配管32から充填材を上記空間Sに注入する際、配管32の出口が前部外筒8の内周面と後部外筒9の外周面との隙間Aに臨んでいるところ、その隙間Aには別の配管34から充填材が充填されており、加えて後部内筒11の先端に設けたストッパ26が前壁6に当接することで後部外筒9の先端が前壁6から離間されているので、配管32から噴出された充填材は、後部外筒9の先端と前壁6との隙間を通って上記空間Sに流入することになる。
【0042】
図6(a)〜(c)にて、各配管32、34、35から噴出される充填材は、夫々異なるドットで表されている。最も粗いドットは上記空間S内で残留する充填材を表し、最も細かいドットは上記空間S内で配管32により入れ替えられる充填材を表し、中程の粗さのドットは上記空間S外の充填材を表している。充填材の材質自体は、各配管32、34、35とも同じものを用いてもよく、或いは異なったものを用いてもよい。なお、上記空間Sに充填材を導入排出するための配管32を、外側前壁6a及び外側後壁7aの双方に設け、一方の配管を供給専用とし、他方の配管を排出専用とし、上記空間S内の充填材を少しずつ置換して全面的に入れ替えるようにしてもよい。
【0043】
また、図6(a)の状態で、前部外筒8の後端と後部外筒9のカバー23の前端との間に礫等の異物が侵入したとしても、図6(b)、図6(c)のように中押しジャッキ12が収縮されると、上記異物は、カバー23の前端部23aの斜面状に形成された部分により外方に押し出され、異物が前部外筒8の後端とカバー23の前端との間に噛み込まれることが防止される。
【0044】
さて、上述のように中押し装置5が作動されることで、図1に示す掘削機1が予め計画された地点まで到達したならば、図7(a)に示すように、ストッパ26を後部内筒11に取り付けているボルトナット等の締結具27を緩め、図1の元押し装置3によりその前方の鋼殻4を押し出して図7(a)に示すように後部外筒9の先端を前壁6に押し付ける。このとき、前部外筒8の後端がカバー23の前端部23aの斜面状に形成された部分に押し付けられ、一定のシール効果が生じる。
【0045】
この状態で、各配管32、34、35から充填材ではなく固化剤(モルタル等)を噴出し、前部外筒8の内周面と後部外筒9の外周面との隙間Aを固化剤で充満させる。その後、坑内の作業員が図4に示すマンホール36の蓋37を開き、マンホール36から図7(a)に示す空間S内の充填材を取り出し、後部外筒9の先端を前壁6に周方向に沿って水密に溶接する。図中、38は溶接ビードである。
【0046】
溶接完了後、図7(b)に示すように、前後のテーパーピン18、22を内方に引き抜き、前部内筒10、後部内筒11、中押しジャッキ12、内側前壁6b及び外側前壁7bのアッセンブリASを、外側前壁6a及び外側前壁7aに対して軸方向後方に引き抜く。ここで、トンネル中心から外側前壁6aの内周面6xまでの距離よりも、トンネル中心から外側後壁7aの内周面7xまでの距離の方が長いので、上記アッセンブリASを軸方向後方に引き抜く際に、内側前壁6bの外周面6yが外側後壁7aの内周面7xに引っ掛かることはない。
【0047】
引き抜かれたアッセンブリASは、そのまま再利用(転用)されるか、又は分解されて中押しジャッキ12やシール28等が再利用される。
【符号の説明】
【0048】
1 掘削機
2 発進立坑
3 元押し装置
4 鋼殻
5 中押し装置
6 前壁
6a 外側前壁
6b 内側前壁
7 後壁
7a 外側後壁
7b 内側後壁
8 前部外筒
9 後部外筒
10 前部内筒
11 後部内筒
12 中押しジャッキ
15 前部係脱手段
19 後部係脱手段
28 シール
32 配管
A 隙間
B 隙間
S 空間
【特許請求の範囲】
【請求項1】
地山を掘削する掘削機と発進立坑に配置された元押し装置との間に複数直列に連結して配設された鋼殻の途中に介設され、介設位置よりも前方の鋼殻を前方に押し出す中押し装置であって、
前方の鋼殻の後端に連結される前壁と、
後方の鋼殻の前端に連結される後壁と、
前記前壁に取り付けられた前部外筒と、
前記後壁に取り付けられ、前部が前記前部外筒の後部と筒内外方向に隙間を隔てて軸方向に重合する後部外筒と、
前記前部外筒の内方の前記前壁に取り付けられた前部内筒と、
前記後部外筒の内方の前記後壁に取り付けられ、前部が前記前部内筒の後部と筒内外方向に隙間を隔てて軸方向に重合する後部内筒と、
前記前部内筒と前記後部内筒との隙間を塞ぐシールと、
前記前部内筒の内方の前記前壁と前記後部内筒の内方の前記後壁との間に介設され、前記前壁と前記後壁を近接離間する中押しジャッキと
を備えたことを特徴とする中押し装置。
【請求項2】
前記前部外筒及び後部外筒が断面矩形に形成され、
前記前部内筒及び後部内筒が断面円形に形成された
請求項1に記載の中押し装置。
【請求項3】
前記前部外筒、後部外筒、前部内筒、後部内筒、前壁及び後壁で区画された空間に、充填材を導入排出するための配管を、前記前壁及び後壁の少なくとも一方に設けた
請求項1又は2に記載の中押し装置。
【請求項4】
前記前壁が、前記筒内外方向に外側前壁と内側前壁とに分割され、
前記後壁が、前記筒内外方向に外側後壁と内側後壁とに分割され、
前記前部外筒が、前記外側前壁に取り付けられ、
前記後部外筒が、前記外側後壁に取り付けられ、
前記前部内筒が、前記内側前壁に取り付けられ、
前記後部内筒が、前記内側後壁に取り付けられ、
前記外側前壁と前記内側前壁とに、それらを係脱する前部係脱手段を設け、
前記外側後壁と前記内側後壁とに、それらを係脱する後部係脱手段を設けた
請求項1〜3のいずれかに記載の中押し装置。
【請求項1】
地山を掘削する掘削機と発進立坑に配置された元押し装置との間に複数直列に連結して配設された鋼殻の途中に介設され、介設位置よりも前方の鋼殻を前方に押し出す中押し装置であって、
前方の鋼殻の後端に連結される前壁と、
後方の鋼殻の前端に連結される後壁と、
前記前壁に取り付けられた前部外筒と、
前記後壁に取り付けられ、前部が前記前部外筒の後部と筒内外方向に隙間を隔てて軸方向に重合する後部外筒と、
前記前部外筒の内方の前記前壁に取り付けられた前部内筒と、
前記後部外筒の内方の前記後壁に取り付けられ、前部が前記前部内筒の後部と筒内外方向に隙間を隔てて軸方向に重合する後部内筒と、
前記前部内筒と前記後部内筒との隙間を塞ぐシールと、
前記前部内筒の内方の前記前壁と前記後部内筒の内方の前記後壁との間に介設され、前記前壁と前記後壁を近接離間する中押しジャッキと
を備えたことを特徴とする中押し装置。
【請求項2】
前記前部外筒及び後部外筒が断面矩形に形成され、
前記前部内筒及び後部内筒が断面円形に形成された
請求項1に記載の中押し装置。
【請求項3】
前記前部外筒、後部外筒、前部内筒、後部内筒、前壁及び後壁で区画された空間に、充填材を導入排出するための配管を、前記前壁及び後壁の少なくとも一方に設けた
請求項1又は2に記載の中押し装置。
【請求項4】
前記前壁が、前記筒内外方向に外側前壁と内側前壁とに分割され、
前記後壁が、前記筒内外方向に外側後壁と内側後壁とに分割され、
前記前部外筒が、前記外側前壁に取り付けられ、
前記後部外筒が、前記外側後壁に取り付けられ、
前記前部内筒が、前記内側前壁に取り付けられ、
前記後部内筒が、前記内側後壁に取り付けられ、
前記外側前壁と前記内側前壁とに、それらを係脱する前部係脱手段を設け、
前記外側後壁と前記内側後壁とに、それらを係脱する後部係脱手段を設けた
請求項1〜3のいずれかに記載の中押し装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【公開番号】特開2011−32791(P2011−32791A)
【公開日】平成23年2月17日(2011.2.17)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−181789(P2009−181789)
【出願日】平成21年8月4日(2009.8.4)
【出願人】(000000099)株式会社IHI (5,014)
【出願人】(000206211)大成建設株式会社 (1,602)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成23年2月17日(2011.2.17)
【国際特許分類】
【出願日】平成21年8月4日(2009.8.4)
【出願人】(000000099)株式会社IHI (5,014)
【出願人】(000206211)大成建設株式会社 (1,602)
【Fターム(参考)】
[ Back to top ]