水中掘進装置及び水中掘進工法
【課題】 通常の潜水作業で止水扉の取外し及びシールド掘進機の分離が容易にでき、現地工事の期間及び費用の削減と安全性を確保する水中掘進装置及び掘進工法を提供する。
【解決手段】 それぞれ予め後端内部に第１、第２の止水扉が取付けられ、前端部がシールド掘進機の後端部に、後端部が推進管の前端部に着脱可能に連結される第１、第２の連結筒と、第１、第２の連結筒のそれぞれ後端部と前端部とを着脱自在に連結する連結部材と、を備え、第１、第２の止水扉には、各種連結配管及び配線類が挿通するための着脱可能な密閉蓋を備えた第１、第２の連結管挿通口が設けられ、発進立坑において順次シールド掘進機、第１、第２の連結筒及び推進管が一体に連結され、発進立坑からシールド掘進して汀線に近い水中到達位置に到達した後に、第１及び第２の連結筒の連結を解除してシールド掘進機が水中から回収される。
【解決手段】 それぞれ予め後端内部に第１、第２の止水扉が取付けられ、前端部がシールド掘進機の後端部に、後端部が推進管の前端部に着脱可能に連結される第１、第２の連結筒と、第１、第２の連結筒のそれぞれ後端部と前端部とを着脱自在に連結する連結部材と、を備え、第１、第２の止水扉には、各種連結配管及び配線類が挿通するための着脱可能な密閉蓋を備えた第１、第２の連結管挿通口が設けられ、発進立坑において順次シールド掘進機、第１、第２の連結筒及び推進管が一体に連結され、発進立坑からシールド掘進して汀線に近い水中到達位置に到達した後に、第１及び第２の連結筒の連結を解除してシールド掘進機が水中から回収される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、陸地から海中又は河川までの地下水路や貯水用等の水を通すトンネル、あるいは地下水が噴出する大深度トンネルなどを構築するための水中掘進装置及び水中掘進工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般的な二重矢板式締切工法、ケーソン式締切工法、盛土式締切工法などによりシールド掘進機の掘進到達位置である海や河川などの水中に到達立坑を設置する場合には、波浪、潮流、天候等に左右され易く施工期間が長引き、施工コストが高い上、生物の生態系に影響を及ぼすなどの環境保護上も好ましくないという問題点があった。
【０００３】
近年、これらの問題点を改善する掘進工法として、次の二つの代表的な例が提案されている（例えば、特許文献１、２）。
【０００４】
特許文献１の水中へのトンネル貫通工法（図５参照）は、シールド発進位置に発進立坑（図示しない）を構築する工程と、発進立坑から汀線Ｔに近い位置までセグメント１２６を組み立てながらシールド掘進する工程と、汀線Ｔに近い位置のセグメント１２６内でシールド機１２４のテール部１２８に推進管１３０を連結しつつセグメント１２６内に配設した推進ジャッキ１３４により推進管１３０を推進させ、シールド機１２４を水中１１２に到達させる工程と、前記水中到達位置の推進管１３０に密閉蓋１４２を取り付けて止水する工程と、前記推進管１３０の密閉蓋１４２による密閉後、シールド機１２４を推進管１３０と切離して水中から取出す工程と、シールド機１２４の取出し後、水中より前記推進管１３０の密閉蓋１３０を取外す工程と、を有している。
【０００５】
特許文献２の掘進機の回収方法（図６、７参照）は、陸上部に設けられた発進立坑（図示しない）から発進した掘進機２１６を、水中に設けられた到達立坑２２２に到達させた後に回収する掘進機２１６の回収方法において、前記到達立坑２２２内に水が収容された状態で、到達立坑２２２内に前記掘進機２１６を到達させた後に、構築した管路２１０の先端と掘進機２１６の後部との間に両端が連結された切断管２１８に止水壁２２７を形成して、前記管路２１０の先端側、又は前記掘進機２１６の後方側のいずれか一方もしくは双方を閉塞し、この後に、前記切断管２１８を切断して、前記管路２１０から掘進機２１６を分離させて引上げ撤去する工法である。
【特許文献１】特開平８−１９３４８９号公報
【特許文献２】特開２００２−１８０７７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の水中へのトンネル貫通工法は、推進管１３０を推進させ、シールド機１２４を水中に到達させた後、その水中到達位置において推進管１３０に密閉蓋１４２を取り付けて止水する工法で、密閉蓋１４２を水中到達位置において後付けするために水密状態に溶接などにより取り付ける熟練技術者による現地工事の期間及び費用が嵩むという問題点がある。
【０００７】
また、密閉蓋１４２が１枚しかないため、熟練技術者の潜水夫が水中に潜りシールド機１２４の切り離し時に、シールド機１２４内に高圧水が急流入して潜水夫が吸い込まれる危険性があるなど安全上の問題点もある。
【０００８】
特許文献２の掘進機の回収方法は、やはり水が収容された状態の到達立坑２２２において切断管２１８に止水壁２２７（１枚又は２枚）を後付けする工法で、止水壁２２７を切断管２１８に水密状態に溶接などにより取り付ける熟練技術者による現地工事の期間及び費用が嵩むという問題点がある。
【０００９】
また、切断管２１８への止水壁２２７の取り付けが終了した後、潜水夫が水中に潜り切断管２１８の中央部に形成された切断線Ｃを切断して（図６参照）、セミシールド掘進機２１６を管路２１０の先頭推進管２１２から分離させるため、水中切断を行う熟練技術者による現地工事の期間及び費用がさらに嵩むなどの問題点がある。
【００１０】
このように、特許文献１、２における工法においてはいずれも、水中到達位置において、排泥管や送水管などの各種連結管及び電装線類を切り離してから、シールド機と推進管との間の密閉蓋１４２（１枚）を推進管１３０に、あるいは止水壁２２７（１枚又は２枚）を切断管２１８に後付けし、さらにその後密閉蓋１４２あるいは止水壁２２７の除去及び切断管２１８の切断を行うための熟練技術者が必須であり、これによる現地工事及びそのコストが嵩むという問題点がある。
【００１１】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、熟練技術者の潜水作業による水中での止水扉の取付けや切断作業による取外し・分離等を省き、通常の潜水作業により止水扉の取外し及びシールド掘進機の分離が容易に素早くでき、現地工事の期間及び費用を大幅に削減するとともに安全性を確保することができる水中掘進装置及び掘進工法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、請求項１の発明の水中掘進装置は、予め後端内部に水の浸入を防止するための第１の止水扉が取付けられ、前端部がシールド掘進機（又はセミシールド掘進機）の後端部に着脱可能に水密状態で連結される第１の連結筒と、予め後端内部に水の浸入を防止するための第２の止水扉が取付けられ、後端部が推進管の前端部に着脱可能に水密状態で連結される第２の連結筒と、前記第１の連結筒の後端部と第２の連結筒の前端部とを着脱可能に水密状態で連結する連結部材と、を備え、前記第１及び第２の止水扉には、それぞれシールド掘進機に連結する各種配管及び配線類が挿通するための開閉又は着脱可能な密閉蓋を備えた第１、第２の連結管挿通口が設けられ、陸上部に設けられた発進立坑で前記シールド掘進機、第１の連結筒、第２の連結筒及び推進管が順次連結され、発進立坑から順次推進管を連結しながらシールド掘進して汀線に近い水中到達位置又は地下水が充満する到達立杭に到達した後に、前記連結部材による第１及び第２の連結筒の連結を解除して、水中で分離されたシールド掘進機が回収されることを特徴とする。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１記載の水中掘進装置であって、第１及び第２の止水扉には、それぞれ作業員が出入りするための開閉又は着脱可能な密閉蓋を備えた第１、第２のアクセス口がさらに設けられていることを特徴とする。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１記載の水中掘進装置であって、前記連結部材は、前端部が前記第１の連結筒の後端部に、外部締結部材により外部から又は内部締結部材により内部からのいずれかにより着脱可能に取り付けられることを特徴とする。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項１記載の水中掘進装置であって、前記第２の連結筒と推進管との連結は、第２の連結筒の後端内面部に前記推進管の前端外面部が水密状態で嵌入することにより行われることを特徴とする。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項１、請求項３又は請求項４のいずれか１項記載の水中掘進装置であって、前記第２の連結筒には、外部から水を充填するための開閉可能な注水弁又はプラグがさらに設けられていることを特徴とする。
【００１７】
請求項６の発明の水中掘進工法は、陸上部に設けられた発進立坑から順次推進管を連結しながらシールド掘進して汀線に近い水中到達位置又は地下水が充満する到達立杭に到達した後にシールド掘進機（又はセミシールド掘進機）を回収する水中掘進工法であって、前記発進立坑で、予め後端内部に水の浸入を防止するための第１の止水扉が取付けられた第１の連結筒の前端部をシールド掘進機の後端部に着脱可能に水密状態で連結する第１の連結筒連結工程と、予め後端内部に水の浸入を防止するための第２の止水扉が取付けられた第２の連結筒の前端部を前記第１の連結筒の後端部に着脱可能な連結部材を介して水密状態で連結する第２の連結筒連結工程と、第２の連結筒の後端部に推進管の前端部を着脱可能に水密状態で連結してシールド掘進機、第１の連結筒、第２の連結筒及び推進管が順次連結された水中掘進装置を形成する水中掘進装置連結工程と、前記第１及び第２の止水扉にそれぞれ設けられた第１及び第２の連結管挿通口に各種配管及び配線類を挿通してシールド掘進機に連結する配管・配線連結工程と、発進立坑から水中到達位置又は到達立杭まで順次推進管を組立てながらシールド掘進するシールド掘進工程と、水中到達位置又は到達立杭において、シールド掘進機に連結された各種配管及び配線類を取外して第１及び第２の連結管挿通口をそれぞれ密閉蓋により密閉する配管・配線取外し工程と、水中の外部から第２の連結筒に設けられた注水弁又はプラグを開けて第２の連結筒内に水を充填して外部との水圧バランスさせる第２の連結筒内水圧バランス工程と、前記連結部材による第１及び第２の連結筒の連結を解除して、水中でシールド掘進機側を分離するシールド掘進機分離工程と、前記分離されたシールド掘進機側を水中から引上げ回収するシールド掘進機回収工程と、を有することを特徴とする。
【００１８】
請求項７の発明は、請求項６記載の水中掘進工法であって、前記配管・配線連結工程あるいは配管・配線取外し工程においては、前記第１及び第２の止水扉にそれぞれ設けられた開閉又は着脱可能な密閉蓋を備えた第１及び第２のアクセス口から作業員が出入りして前記各種配管及び配線類の取付け・取外しを行い、それらの作業終了後に前記密閉蓋により第１及び第２のアクセス口を密閉することを特徴とする。
【００１９】
請求項８の発明は、請求項６又は請求項７記載の水中掘進工法であって、前記シールド掘進機回収工程の後、前記第２の連結筒が連結状態の推進管内に注水して外部との水圧バランスさせる推進管内水圧バランス工程と、前記第２の連結筒を推進管から分離して、第２の連結筒を水中から回収する第２の連結筒回収工程と、をさらに有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１の発明によれば、発進立坑から発進する前又は発進後に順次シールド掘進機、第１の連結筒、第２の連結筒及び推進管が一体に連結されるとともに、連結管挿通口を備えた第１及び第２の止水扉がそれぞれ予め第１、第２の連結筒に取付けられた状態で、発進立坑からシールド掘進して水中到達位置又は到達立杭に到達した後に、連結部材による第１及び第２の連結筒の連結を容易に解除・分離可能な構成となっていることから、従来の特許文献１、２の工法のような水中到達位置において熟練技術者の潜水作業を要する密閉蓋あるいは止水壁の推進管あるいは切断管への後付けや切断管の切断などによる取外し・分離等を行う必要がないため、通常の潜水作業により第１及び第２の連結筒の連結を容易に素早く分離してシールド掘進機を回収することができる。また、第１及び第２の連結筒は、別の工事における水中掘進装置にも再使用することができる。これらにより、現地工事の期間及び費用を大幅に削減するとともに安全性を確保することができるという効果がある。
【００２１】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同様な効果を有するのに加えて、第１及び第２の止水扉にそれぞれ設けられた第１及び第２のアクセス口の密閉蓋を開けて作業員が出入りし、シールド掘進機の各種連結配管及び配線類の取付け・取外しを容易に行うことができる。このため、特に水中到達位置において、第１及び第２の連結筒を分離してシールド掘進機を回収する作業時間を短縮することができるという効果がある。
【００２２】
請求項３の発明によれば、請求項１の発明と同様な効果を有するのに加えて、連結部材は、前端部が第１の連結筒の後端部に、外部締結部材により外部から又は内部締結部材により内部からのいずれかにより着脱可能に取り付けられる構成となっているので、前者による取付けの場合は通常の潜水作業により水中の外部から外部締結部材を解除して第２の連結筒側に取付け状態の連結部材と第１の連結筒との分離を容易に行うことも、あるいは後者による取付けの場合は水中掘進装置内を経由して作業員が前記第１及び第２のアクセス口から入って各種連結配管及び配線類を取り外すと同時に内部から内部締結部材を解除して第１の連結筒側に取付け状態の連結部材と第２の連結筒との分離を容易に行うこともできる。このため、特に水中到達位置において、第１及び第２の連結筒の分離作業の容易性及び安全性を確保するとともにシールド掘進機を回収する作業時間を短縮することができるという効果がある。
【００２３】
請求項４の発明によれば、請求項１の発明と同様な効果を有するのに加えて、第２の連結筒の後端内面部に前記推進管の前端外面部が嵌入することにより第２の連結筒と推進管とが連結され構成となっているので、別途連結部材を必要とせず推進管に対する第２の連結筒の連結や通常の潜水作業による引き抜き・分離作業の容易性及び安全性を確保するとともにこれらの作業時間を短縮することができるという効果がある。
【００２４】
請求項５の発明によれば、請求項１、請求項３又は請求項４のいずれか１項の発明と同様な効果を有するのに加えて、水中到達位置において第１及び第２の連結筒の分離に先立ち、通常の潜水作業により水中の外部から第２の連結筒に設けられた注水弁又はプラグを開けて第２の連結筒内に水を充填して外部との水圧バランスさせることが安全かつ容易にできるという効果がある。
【００２５】
請求項６の発明によれば、発進立坑から発進する前又は発進後に順次シールド掘進機、第１の連結筒、第２の連結筒及び推進管を一体に連結するとともに、連結管挿通口を有する第１及び第２の止水扉をそれぞれ予め第１、第２の連結筒に取付けた状態で、発進立坑からシールド掘進して水中到達位置又は到達立杭に到達した後に、注水弁又はプラグを開けて第２の連結筒内に水を充填して外部と水圧バランスさせてから連結部材による第１及び第２の連結筒の連結を解除して、水中で分離したシールド掘進機側を回収する水中掘進工法であることから、上記請求項１又は請求項５の発明と全く同様の効果を有する。
【００２６】
請求項７の発明によれば、請求項６の発明と同様な効果を有するのに加えて、第１及び第２の止水扉にそれぞれ設けられた第１及び第２のアクセス口の密閉蓋を開けて作業員が出入りし、シールド掘進機の各種連結配管及び配線類の取付け・取外しを行うことから、上記請求項２の発明と全く同様の効果を有する。
【００２７】
請求項８の発明によれば、請求項６又は請求項７の発明と同様な効果を有するのに加えて、シールド掘進機回収工程の後、第２の連結筒が連結状態の推進管内に注水して外部と水圧バランスさせてから第２の連結筒を推進管から分離する水中掘進工法であることから、通常の潜水作業により第２の連結筒を推進管から容易に素早く分離して回収することができる。これにより、さらに現地工事の期間及び費用を削減するとともに安全性を確保することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の水中掘進装置を実施するための最良の形態の具体例を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２９】
図１は本発明の一実施例の水中掘進装置の要部縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ線矢視図、図３は図１のＢ部（連結部材の要部）拡大図である。
【００３０】
本発明の水中掘進装置は、シールド掘進機（又はセミシールド掘進機）１０、第１の連結筒２０、第２の連結筒３０及び推進管４０から概略構成され、これらが陸上部に設けられた図示しない発進立坑内において順次一体に連結され、推進管４０を順次連結しながらシールド掘進して汀線に近い水中到達位置又はこの位置で地上に別途設けられた図示しない到達立杭まで掘進される。この水際の到達立杭内には、必然的に水が充満している。また、この水中掘進装置は、内陸地の大深度において到達立杭内に地下水が充満するような場合にも適用可能である。
【００３１】
図１中の符号１０ｔ、２０ｔ、３０ｔは、それぞれシールド掘進機１０、第１の連結筒２０、第２の連結筒３０を吊り上げるための吊金具である。
【００３２】
第１の連結筒２０は、予め後端内部に水の浸入を防止するための第１の止水扉２２が水密状態で取付けられており、前端部がシールド掘進機１０の後端部にボルトなどの締結部材１１により着脱可能に水密状態で連結される。
【００３３】
第２の連結筒３０は、予め後端内部に水の浸入を防止するための第２の止水扉３２が水密状態で取付けられており、後端部が最前部の推進管４０の前端部に着脱可能に水密状態で連結される。
【００３４】
この場合、第２の連結筒３０の後端内面部３１に最前部の推進管４０の前端外面部が着脱可能に水密状態で嵌入されるようになっており、シールド掘進中は推進管４０が常に前方の第２の連結筒３０の方向に押圧されているので、別途連結部材を用いなくても両者が分離することはない。
【００３５】
なお、第１及び第２の止水扉２２、３２は、それぞれ第１、第２の連結筒２０、３０の後端部内に溶接付けされるか、又は図示しないボルトなどの締結部材により着脱可能に取り付けるようにしてもよい。
【００３６】
そして、第１の連結筒２０の後端部と第２の連結筒３０の前端部とが後述する連結部材３２０を介して着脱可能に水密状態で連結されることにより、シールド掘進機１０、第１の連結筒２０、第２の連結筒３０及び推進管４０が一体に連結された水中掘進装置が形成される。また、第１及び第２の連結筒２０、３０は、別の工事における水中掘進装置にも再使用することができる。
【００３７】
この場合、第１及び第２の止水扉２２、３２には、シールド掘進機１０に連結する送水管１２や排泥管１３などの各種配管及び駆動制御用電装線等の配線類（図示しない）が挿通するための第１、第２の連結管挿通口２４、３４がそれぞれ設けられている。第１、第２の連結管挿通口２４、３４には、それぞれ開閉又は着脱可能な密閉蓋２４ａ、３４ａが取り付けられるようになっている。密閉蓋２４ａ、３４ａは、例えばいずれも図示しないロック式による開閉あるいはボルトによる着脱が可能である。
【００３８】
このため、前記発進立坑内においてシールド掘進機１０、第１の連結筒２０、第２の連結筒３０及び推進管４０が一体に連結されて水中掘進装置が形成される際に、推進管４０内を経由する前記各種配管及び配線類を第１、第２の連結管挿通口２４、３４に挿通してシールド掘進機１０に連結することができる。すなわち、それぞれ第１、第２の連結管挿通口２４、３４を備えた第１、第２の止水扉２２、３２は、予め第１、第２の連結管内に取り付けられることが可能となっている。
【００３９】
また、第１及び第２の止水扉２２、３２には、それぞれ作業員が出入りするための開閉又は着脱可能な密閉蓋２３ａ、３３ａを備えた第１、第２のアクセス口２３、３３がさらに設けられている。密閉蓋２３ａ、３３ａは、例えばいずれも図示しないロック式による開閉あるいはボルトによる着脱が可能である。
【００４０】
このため、前記発進立坑内から水中掘進装置内に入った作業員が、第１及び第２のアクセス口２３、３３の密閉蓋２３ａ、３３ａを開けて出入りし、シールド掘進機１０の前記各種連結配管及び配線類の取付け・取外しを容易に行うことができる。これらの作業終了後に第１及び第２のアクセス口２３、３３は、密閉蓋２３ａ、３３ａにより密閉される。
【００４１】
連結部材３２０は、図３に示すように、第２の連結筒３０の前端内面に後端部が挿入され固着された筒部３２２と筒部３２２の前端部に固着された前端フランジ部３２１とからなり、前端フランジ部３２１及び筒部３２２の前端部外周が第１の連結筒２０の後端内面部２０ａにシール部材３２３を介して水密状態に挿入されるように構成されている。前端フランジ部３２１の外側寄りＰＣＤ（ピッチ円）にはねじ穴３２１ａが、その内側寄りＰＣＤにはボルト挿通孔３２１ｂがそれぞれ複数等配され穿設されている。そして、前端フランジ部３２１が第１の連結筒２０の後端部に、第１の止水扉２２に設けられたボルト挿通孔２２ａを経てねじ穴３２１ａに外部から挿通されたボルトなどの外部締結部材２１ａによるか、又はボルト挿通孔３２１ｂを経て第１の止水扉２２に設けられたねじ穴２２ｂに第２の連結筒３０の内部から挿通されたボルトなどの内部締結部材２１ｂによるかのいずれかの方法により着脱可能に取り付けられる。また、前端フランジ部３２１と第１の止水扉２２との間には、外部からの水をシールするシール部材３２４が嵌装されている。このようにして、第１の連結筒２０の後端部と第２の連結筒３０の前端部とは連結部材３２０を介して、外部締結部材２１ａにより外部から又は内部締結部材２１ｂにより内部からのいずれかの方法により着脱可能に水密状態で連結される。
【００４２】
このため、通常の潜水作業により水中の外部から外部締結部材２１ａを解除して第２の連結筒３０側に取付け状態の連結部材３２０と第１の連結筒２０との分離を容易に行うことも、あるいは水中掘進装置内を経由して作業員が第１及び第２のアクセス口２３、３３から入って各種連結配管及び配線類を取り外すと同時に内部から内部締結部材２１ｂを取り外して第１の連結筒側に取付け状態の連結部材３２０と第２の連結筒３０との分離を容易に行うこともできる。
【００４３】
なお、前記外部締結部材２１ａ又は内部締結部材２１ｂは、通常は、水中でのシールド掘進機１０の自重による沈下又は浮力による浮き上がり等を防止するために用いられるが、例えば水中の到達立坑であらかじめシールド掘進機１０の沈下や浮き上がり等を防止するガイド（図示しない）を別に設けることができる場合は、これらの締結部材２１ａ又は２１ｂを省略することもできる。後者の場合、図３を参照して上述したように、第２の連結筒３０の前端内面に固着された連結部材３２０の前端フランジ部３２１及び筒部３２２の前端部外周が第１の連結筒２０の後端内面部２０ａに水密状態に挿入されるようになっており、シールド掘進中は推進管４０を介して第２の連結筒３０に固着された連結部材３２０が常に前方の第１の連結筒２０の方向に押圧されているので、別途前記締結部材２１ａ又は２１ｂを用いなくても両者が分離することはないからである。従って、特に後者の場合は、前記締結部材２１ａ又は２１ｂを用いないため、第１及び第２の連結筒２０、３０の連結及びその連結をさらに一層容易に解除し分離することができる。
【００４４】
また、第２の連結筒３０には、外部から水を充填するための開閉可能な注水弁又はプラグ３５がさらに設けられている。
【００４５】
以上のような構成により、水中到達位置において、先ずシールド掘進機１０の前記各種連結配管及び配線類を取外した後、通常の潜水作業により水中の外部から第２の連結筒３０に設けられた注水弁又はプラグ３５を開けて第２の連結筒３０内に水を充填して外部と水圧バランスさせてから、連結部材３２０による第１及び第２の連結筒２０、３０の連結を容易に解除し分離することができる。このため、シールド掘進機１０の分離及び回収作業を短時間で安全かつ容易に行うことができる。
【００４６】
次に、本発明の上記水中掘進装置を用いて、例えば地下水路を構築するため陸地から海中までシールド掘進する水中掘進工法について説明する。
図４は、図１の第１及び第２連結管２０、３０を分離してシールド掘進機１０を回収する状況の説明図である。
【００４７】
この例では、順次以下の工程により、陸上部５０に設けられた発進立坑（図示しない）から順次推進管４０を連結しながらシールド掘進して汀線５１に近い水中到達位置に到達した後にシールド掘進機（又はセミシールド掘進機）１０を水中（海中）６０から回収する。
【００４８】
先ず前記発進立坑から発進する前に、予め後端内部に水の浸入を防止するための第１の止水扉２２が取付けられた第１の連結筒２０の前端部をシールド掘進機１０の後端部にボルトなどの締結部材１１により着脱可能に水密状態で連結する（第１の連結筒連結工程）。
【００４９】
また、前記第１の連結筒２０の後端部と第２の連結筒３０の前端部とを外部又は内部から着脱可能な前記連結部材３２０（図３参照）を介して水密状態で連結する（第２の連結筒連結工程）。
【００５０】
次いで、予め後端内部に水の浸入を防止するための第２の止水扉３２が取付けられた第２の連結筒３０の後端部を最前部の推進管４０の前端部に着脱可能に水密状態で連結して、シールド掘進機１０、第１の連結筒２０、第２の連結筒３０及び推進管４０が一体に連結された水中掘進装置を形成する（水中掘進装置連結工程）。この場合、第２の連結筒３０の後端内面部３１に最前部の推進管４０の前端外面部を着脱可能に水密状態で嵌入し、それ以降のシールド掘進中は推進管４０が常に前方の第２の連結筒３０の方向に押圧されることから両者が分離することはないので、別途ボルトなどの締結部材は不要である。
【００５１】
なお、第１の連結筒連結工程、第２の連結筒連結工程及び水中掘進装置連結工程において、シールド掘進機１０、第１の連結筒２０、第２の連結筒３０及び推進管４０の連結の順序は任意に変更してもよい。
【００５２】
そして、前記第１及び第２の止水扉２２、３２にそれぞれ設けられた第１及び第２の連結管挿通口２４、３４に推進管４０内を経由する送水管１２や排泥管１３などの各種配管及び駆動制御用電装線等の配線類（図示しない）を挿通してシールド掘進機１０に連結する（配管・配線連結工程）。
【００５３】
その後、発進立坑から汀線５１に近い水中到達位置まで推進管４０を順次連結して（組立て）シールド掘進する（シールド掘進工程）。
【００５４】
この水中到達位置において、シールド掘進機１０に連結された各種配管及び配線類を取外して第１及び第２の連結管挿通口２４、３４をそれぞれ密閉蓋２４ａ、３４ａにより水密状態で閉鎖する（配管・配線取外し工程）。
【００５５】
なお、前記配管・配線連結工程及び配管・配線取外し工程においては、前記発進立坑内から水中掘進装置内に入った作業員が、第１及び第２のアクセス口２３、３３の密閉蓋２３ａ、３３ａを開けて出入りし、シールド掘進機１０の前記各種連結配管及び配線類の取付け・取外しを行う。これらの作業終了後に第１及び第２のアクセス口２３、３３をそれぞれ密閉蓋２３ａ、３３ａにより水密状態で閉鎖する。
【００５６】
引き続き、通常の潜水作業により水中の外部から第２の連結筒３０に設けられた注水弁又はプラグ３５を開けて第２の連結筒３０内に水を充填して外部と水圧バランスさせる（第２の連結筒内水圧バランス工程）。
【００５７】
第２の連結筒３０内の水圧バランスが十分に行われたことを確認した後、通常の潜水作業により水中の外部から外部締結部材２１ａを取り外して連結部材３２０による第１及び第２の連結筒２０、３０の連結を解除してシールド掘進機１０側を分離する（シールド掘進機分離工程）。
【００５８】
あるいは、このシールド掘進機分離工程においては、水中掘進装置内を経由して作業員が第１及び第２のアクセス口２３、３３から入って各種連結配管及び配線類を取り外す配管・配線取外し工程に引き続き、第２の連結筒３０内の水圧バランスが十分に行われたこと（第２の連結筒内水圧バランス工程）を確認した後、内部から内部締結部材２１ｂを取り外して第１の連結筒２０と第２の連結筒３０側に固着された連結部材３２０との分離を容易に行うこともできる。
【００５９】
そして、前記分離されたシールド掘進機１０側を図示しない回収船などによりワイヤロープ７０で吊金具１０ｔ部を吊り引上げて回収する（シールド掘進機回収工程）。
【００６０】
前記シールド掘進機回収工程の後、前記第２の連結筒３０が連結状態の推進管４０内に注水して外部と水圧バランスさせる（推進管内水圧バランス工程）。この場合、前記発進立坑側から推進管４０内に注水する方法、あるいは水中到達位置側の第２の連結筒３０の第２の止水扉３２に設けられた図示しない注水弁又はプラグを水中の外部から開けて推進管４０内に注水する方法がある。
【００６１】
推進管４０内の水圧バランスが十分に行われたことを確認した後、通常の潜水作業により第２の連結筒３０を推進管４０から分離して、第２の連結筒３０を水中から回収する（第２の連結筒回収工程）。
【００６２】
このように、本発明の水中掘進装置を用いた掘進工法によれば、発進立坑において順次シールド掘進機１０、第１の連結筒２０、第２の連結筒３０及び推進管４０が一体に連結されるとともに、第１、第２の連結管挿通口２４、３４を備えた第１、第２の止水扉２２、３２がそれぞれ予め第１、第２の連結筒２０、３０に取付けられた状態で、発進立坑からシールド掘進して水中到達位置又は到達立杭に到達した後に、熟練技術者の潜水作業を必要とせず、通常の潜水作業により水中の外部又は水中掘進装置の内部から連結部材３２０による第１及び第２の連結筒２０、３０の連結を容易に素早く分離してシールド掘進機を回収するとともに、第２の連結筒３０と推進管４０との連結を容易に素早く解除し分離して第２の連結筒３０を回収することができる。これにより、現地工事の期間及び費用を大幅に削減するとともに安全性を確保することができる。
【００６３】
また、この水中掘進工法は、内陸地の大深度において到達立杭内に地下水が充満するような場合にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一実施例の水中掘進装置の要部縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視図である。
【図３】図１のＢ部（連結部材の要部）拡大図である。
【図４】図１の第１及び第２連結管を分離してシールド掘進機を回収する状況の説明図である。
【図５】従来（特許文献１）の水中へのトンネル貫通工法における掘進装置の縦断面図である。
【図６】従来（特許文献２）の掘進機の回収方法における掘進装置の縦断面図である。
【図７】図６の要部縦断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０ シールド掘進機（又はセミシールド掘進機）
１１ 締結部材（ボルト）
１２ 送水管
１３ 排泥管
２０ 第１の連結筒
２０ａ、３１ 後端内面部
２１ａ 外部締結部材（ボルト）
２１ｂ 内部締結部材（ボルト）
２２ 第１の止水扉
２２ａ、３２１ｂ ボルト挿通孔
２２ｂ、３２１ａ ねじ穴
２３ 第１のアクセス口
２３ａ、２４ａ、３３ａ、３４ａ 密閉蓋
２４ 第１の連結管挿通口
３０ 第２の連結筒
３２ 第２の止水扉
３３ 第２のアクセス口
３４ 第２の連結管挿通口
３５ 注水弁又はプラグ
４０ 推進管
３２０ 連結部材
３２１ 前端フランジ部
３２２ 筒部
３２３、３２４ シール部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、陸地から海中又は河川までの地下水路や貯水用等の水を通すトンネル、あるいは地下水が噴出する大深度トンネルなどを構築するための水中掘進装置及び水中掘進工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般的な二重矢板式締切工法、ケーソン式締切工法、盛土式締切工法などによりシールド掘進機の掘進到達位置である海や河川などの水中に到達立坑を設置する場合には、波浪、潮流、天候等に左右され易く施工期間が長引き、施工コストが高い上、生物の生態系に影響を及ぼすなどの環境保護上も好ましくないという問題点があった。
【０００３】
近年、これらの問題点を改善する掘進工法として、次の二つの代表的な例が提案されている（例えば、特許文献１、２）。
【０００４】
特許文献１の水中へのトンネル貫通工法（図５参照）は、シールド発進位置に発進立坑（図示しない）を構築する工程と、発進立坑から汀線Ｔに近い位置までセグメント１２６を組み立てながらシールド掘進する工程と、汀線Ｔに近い位置のセグメント１２６内でシールド機１２４のテール部１２８に推進管１３０を連結しつつセグメント１２６内に配設した推進ジャッキ１３４により推進管１３０を推進させ、シールド機１２４を水中１１２に到達させる工程と、前記水中到達位置の推進管１３０に密閉蓋１４２を取り付けて止水する工程と、前記推進管１３０の密閉蓋１４２による密閉後、シールド機１２４を推進管１３０と切離して水中から取出す工程と、シールド機１２４の取出し後、水中より前記推進管１３０の密閉蓋１３０を取外す工程と、を有している。
【０００５】
特許文献２の掘進機の回収方法（図６、７参照）は、陸上部に設けられた発進立坑（図示しない）から発進した掘進機２１６を、水中に設けられた到達立坑２２２に到達させた後に回収する掘進機２１６の回収方法において、前記到達立坑２２２内に水が収容された状態で、到達立坑２２２内に前記掘進機２１６を到達させた後に、構築した管路２１０の先端と掘進機２１６の後部との間に両端が連結された切断管２１８に止水壁２２７を形成して、前記管路２１０の先端側、又は前記掘進機２１６の後方側のいずれか一方もしくは双方を閉塞し、この後に、前記切断管２１８を切断して、前記管路２１０から掘進機２１６を分離させて引上げ撤去する工法である。
【特許文献１】特開平８−１９３４８９号公報
【特許文献２】特開２００２−１８０７７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の水中へのトンネル貫通工法は、推進管１３０を推進させ、シールド機１２４を水中に到達させた後、その水中到達位置において推進管１３０に密閉蓋１４２を取り付けて止水する工法で、密閉蓋１４２を水中到達位置において後付けするために水密状態に溶接などにより取り付ける熟練技術者による現地工事の期間及び費用が嵩むという問題点がある。
【０００７】
また、密閉蓋１４２が１枚しかないため、熟練技術者の潜水夫が水中に潜りシールド機１２４の切り離し時に、シールド機１２４内に高圧水が急流入して潜水夫が吸い込まれる危険性があるなど安全上の問題点もある。
【０００８】
特許文献２の掘進機の回収方法は、やはり水が収容された状態の到達立坑２２２において切断管２１８に止水壁２２７（１枚又は２枚）を後付けする工法で、止水壁２２７を切断管２１８に水密状態に溶接などにより取り付ける熟練技術者による現地工事の期間及び費用が嵩むという問題点がある。
【０００９】
また、切断管２１８への止水壁２２７の取り付けが終了した後、潜水夫が水中に潜り切断管２１８の中央部に形成された切断線Ｃを切断して（図６参照）、セミシールド掘進機２１６を管路２１０の先頭推進管２１２から分離させるため、水中切断を行う熟練技術者による現地工事の期間及び費用がさらに嵩むなどの問題点がある。
【００１０】
このように、特許文献１、２における工法においてはいずれも、水中到達位置において、排泥管や送水管などの各種連結管及び電装線類を切り離してから、シールド機と推進管との間の密閉蓋１４２（１枚）を推進管１３０に、あるいは止水壁２２７（１枚又は２枚）を切断管２１８に後付けし、さらにその後密閉蓋１４２あるいは止水壁２２７の除去及び切断管２１８の切断を行うための熟練技術者が必須であり、これによる現地工事及びそのコストが嵩むという問題点がある。
【００１１】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、熟練技術者の潜水作業による水中での止水扉の取付けや切断作業による取外し・分離等を省き、通常の潜水作業により止水扉の取外し及びシールド掘進機の分離が容易に素早くでき、現地工事の期間及び費用を大幅に削減するとともに安全性を確保することができる水中掘進装置及び掘進工法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、請求項１の発明の水中掘進装置は、予め後端内部に水の浸入を防止するための第１の止水扉が取付けられ、前端部がシールド掘進機（又はセミシールド掘進機）の後端部に着脱可能に水密状態で連結される第１の連結筒と、予め後端内部に水の浸入を防止するための第２の止水扉が取付けられ、後端部が推進管の前端部に着脱可能に水密状態で連結される第２の連結筒と、前記第１の連結筒の後端部と第２の連結筒の前端部とを着脱可能に水密状態で連結する連結部材と、を備え、前記第１及び第２の止水扉には、それぞれシールド掘進機に連結する各種配管及び配線類が挿通するための開閉又は着脱可能な密閉蓋を備えた第１、第２の連結管挿通口が設けられ、陸上部に設けられた発進立坑で前記シールド掘進機、第１の連結筒、第２の連結筒及び推進管が順次連結され、発進立坑から順次推進管を連結しながらシールド掘進して汀線に近い水中到達位置又は地下水が充満する到達立杭に到達した後に、前記連結部材による第１及び第２の連結筒の連結を解除して、水中で分離されたシールド掘進機が回収されることを特徴とする。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１記載の水中掘進装置であって、第１及び第２の止水扉には、それぞれ作業員が出入りするための開閉又は着脱可能な密閉蓋を備えた第１、第２のアクセス口がさらに設けられていることを特徴とする。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１記載の水中掘進装置であって、前記連結部材は、前端部が前記第１の連結筒の後端部に、外部締結部材により外部から又は内部締結部材により内部からのいずれかにより着脱可能に取り付けられることを特徴とする。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項１記載の水中掘進装置であって、前記第２の連結筒と推進管との連結は、第２の連結筒の後端内面部に前記推進管の前端外面部が水密状態で嵌入することにより行われることを特徴とする。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項１、請求項３又は請求項４のいずれか１項記載の水中掘進装置であって、前記第２の連結筒には、外部から水を充填するための開閉可能な注水弁又はプラグがさらに設けられていることを特徴とする。
【００１７】
請求項６の発明の水中掘進工法は、陸上部に設けられた発進立坑から順次推進管を連結しながらシールド掘進して汀線に近い水中到達位置又は地下水が充満する到達立杭に到達した後にシールド掘進機（又はセミシールド掘進機）を回収する水中掘進工法であって、前記発進立坑で、予め後端内部に水の浸入を防止するための第１の止水扉が取付けられた第１の連結筒の前端部をシールド掘進機の後端部に着脱可能に水密状態で連結する第１の連結筒連結工程と、予め後端内部に水の浸入を防止するための第２の止水扉が取付けられた第２の連結筒の前端部を前記第１の連結筒の後端部に着脱可能な連結部材を介して水密状態で連結する第２の連結筒連結工程と、第２の連結筒の後端部に推進管の前端部を着脱可能に水密状態で連結してシールド掘進機、第１の連結筒、第２の連結筒及び推進管が順次連結された水中掘進装置を形成する水中掘進装置連結工程と、前記第１及び第２の止水扉にそれぞれ設けられた第１及び第２の連結管挿通口に各種配管及び配線類を挿通してシールド掘進機に連結する配管・配線連結工程と、発進立坑から水中到達位置又は到達立杭まで順次推進管を組立てながらシールド掘進するシールド掘進工程と、水中到達位置又は到達立杭において、シールド掘進機に連結された各種配管及び配線類を取外して第１及び第２の連結管挿通口をそれぞれ密閉蓋により密閉する配管・配線取外し工程と、水中の外部から第２の連結筒に設けられた注水弁又はプラグを開けて第２の連結筒内に水を充填して外部との水圧バランスさせる第２の連結筒内水圧バランス工程と、前記連結部材による第１及び第２の連結筒の連結を解除して、水中でシールド掘進機側を分離するシールド掘進機分離工程と、前記分離されたシールド掘進機側を水中から引上げ回収するシールド掘進機回収工程と、を有することを特徴とする。
【００１８】
請求項７の発明は、請求項６記載の水中掘進工法であって、前記配管・配線連結工程あるいは配管・配線取外し工程においては、前記第１及び第２の止水扉にそれぞれ設けられた開閉又は着脱可能な密閉蓋を備えた第１及び第２のアクセス口から作業員が出入りして前記各種配管及び配線類の取付け・取外しを行い、それらの作業終了後に前記密閉蓋により第１及び第２のアクセス口を密閉することを特徴とする。
【００１９】
請求項８の発明は、請求項６又は請求項７記載の水中掘進工法であって、前記シールド掘進機回収工程の後、前記第２の連結筒が連結状態の推進管内に注水して外部との水圧バランスさせる推進管内水圧バランス工程と、前記第２の連結筒を推進管から分離して、第２の連結筒を水中から回収する第２の連結筒回収工程と、をさらに有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１の発明によれば、発進立坑から発進する前又は発進後に順次シールド掘進機、第１の連結筒、第２の連結筒及び推進管が一体に連結されるとともに、連結管挿通口を備えた第１及び第２の止水扉がそれぞれ予め第１、第２の連結筒に取付けられた状態で、発進立坑からシールド掘進して水中到達位置又は到達立杭に到達した後に、連結部材による第１及び第２の連結筒の連結を容易に解除・分離可能な構成となっていることから、従来の特許文献１、２の工法のような水中到達位置において熟練技術者の潜水作業を要する密閉蓋あるいは止水壁の推進管あるいは切断管への後付けや切断管の切断などによる取外し・分離等を行う必要がないため、通常の潜水作業により第１及び第２の連結筒の連結を容易に素早く分離してシールド掘進機を回収することができる。また、第１及び第２の連結筒は、別の工事における水中掘進装置にも再使用することができる。これらにより、現地工事の期間及び費用を大幅に削減するとともに安全性を確保することができるという効果がある。
【００２１】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同様な効果を有するのに加えて、第１及び第２の止水扉にそれぞれ設けられた第１及び第２のアクセス口の密閉蓋を開けて作業員が出入りし、シールド掘進機の各種連結配管及び配線類の取付け・取外しを容易に行うことができる。このため、特に水中到達位置において、第１及び第２の連結筒を分離してシールド掘進機を回収する作業時間を短縮することができるという効果がある。
【００２２】
請求項３の発明によれば、請求項１の発明と同様な効果を有するのに加えて、連結部材は、前端部が第１の連結筒の後端部に、外部締結部材により外部から又は内部締結部材により内部からのいずれかにより着脱可能に取り付けられる構成となっているので、前者による取付けの場合は通常の潜水作業により水中の外部から外部締結部材を解除して第２の連結筒側に取付け状態の連結部材と第１の連結筒との分離を容易に行うことも、あるいは後者による取付けの場合は水中掘進装置内を経由して作業員が前記第１及び第２のアクセス口から入って各種連結配管及び配線類を取り外すと同時に内部から内部締結部材を解除して第１の連結筒側に取付け状態の連結部材と第２の連結筒との分離を容易に行うこともできる。このため、特に水中到達位置において、第１及び第２の連結筒の分離作業の容易性及び安全性を確保するとともにシールド掘進機を回収する作業時間を短縮することができるという効果がある。
【００２３】
請求項４の発明によれば、請求項１の発明と同様な効果を有するのに加えて、第２の連結筒の後端内面部に前記推進管の前端外面部が嵌入することにより第２の連結筒と推進管とが連結され構成となっているので、別途連結部材を必要とせず推進管に対する第２の連結筒の連結や通常の潜水作業による引き抜き・分離作業の容易性及び安全性を確保するとともにこれらの作業時間を短縮することができるという効果がある。
【００２４】
請求項５の発明によれば、請求項１、請求項３又は請求項４のいずれか１項の発明と同様な効果を有するのに加えて、水中到達位置において第１及び第２の連結筒の分離に先立ち、通常の潜水作業により水中の外部から第２の連結筒に設けられた注水弁又はプラグを開けて第２の連結筒内に水を充填して外部との水圧バランスさせることが安全かつ容易にできるという効果がある。
【００２５】
請求項６の発明によれば、発進立坑から発進する前又は発進後に順次シールド掘進機、第１の連結筒、第２の連結筒及び推進管を一体に連結するとともに、連結管挿通口を有する第１及び第２の止水扉をそれぞれ予め第１、第２の連結筒に取付けた状態で、発進立坑からシールド掘進して水中到達位置又は到達立杭に到達した後に、注水弁又はプラグを開けて第２の連結筒内に水を充填して外部と水圧バランスさせてから連結部材による第１及び第２の連結筒の連結を解除して、水中で分離したシールド掘進機側を回収する水中掘進工法であることから、上記請求項１又は請求項５の発明と全く同様の効果を有する。
【００２６】
請求項７の発明によれば、請求項６の発明と同様な効果を有するのに加えて、第１及び第２の止水扉にそれぞれ設けられた第１及び第２のアクセス口の密閉蓋を開けて作業員が出入りし、シールド掘進機の各種連結配管及び配線類の取付け・取外しを行うことから、上記請求項２の発明と全く同様の効果を有する。
【００２７】
請求項８の発明によれば、請求項６又は請求項７の発明と同様な効果を有するのに加えて、シールド掘進機回収工程の後、第２の連結筒が連結状態の推進管内に注水して外部と水圧バランスさせてから第２の連結筒を推進管から分離する水中掘進工法であることから、通常の潜水作業により第２の連結筒を推進管から容易に素早く分離して回収することができる。これにより、さらに現地工事の期間及び費用を削減するとともに安全性を確保することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の水中掘進装置を実施するための最良の形態の具体例を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２９】
図１は本発明の一実施例の水中掘進装置の要部縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ線矢視図、図３は図１のＢ部（連結部材の要部）拡大図である。
【００３０】
本発明の水中掘進装置は、シールド掘進機（又はセミシールド掘進機）１０、第１の連結筒２０、第２の連結筒３０及び推進管４０から概略構成され、これらが陸上部に設けられた図示しない発進立坑内において順次一体に連結され、推進管４０を順次連結しながらシールド掘進して汀線に近い水中到達位置又はこの位置で地上に別途設けられた図示しない到達立杭まで掘進される。この水際の到達立杭内には、必然的に水が充満している。また、この水中掘進装置は、内陸地の大深度において到達立杭内に地下水が充満するような場合にも適用可能である。
【００３１】
図１中の符号１０ｔ、２０ｔ、３０ｔは、それぞれシールド掘進機１０、第１の連結筒２０、第２の連結筒３０を吊り上げるための吊金具である。
【００３２】
第１の連結筒２０は、予め後端内部に水の浸入を防止するための第１の止水扉２２が水密状態で取付けられており、前端部がシールド掘進機１０の後端部にボルトなどの締結部材１１により着脱可能に水密状態で連結される。
【００３３】
第２の連結筒３０は、予め後端内部に水の浸入を防止するための第２の止水扉３２が水密状態で取付けられており、後端部が最前部の推進管４０の前端部に着脱可能に水密状態で連結される。
【００３４】
この場合、第２の連結筒３０の後端内面部３１に最前部の推進管４０の前端外面部が着脱可能に水密状態で嵌入されるようになっており、シールド掘進中は推進管４０が常に前方の第２の連結筒３０の方向に押圧されているので、別途連結部材を用いなくても両者が分離することはない。
【００３５】
なお、第１及び第２の止水扉２２、３２は、それぞれ第１、第２の連結筒２０、３０の後端部内に溶接付けされるか、又は図示しないボルトなどの締結部材により着脱可能に取り付けるようにしてもよい。
【００３６】
そして、第１の連結筒２０の後端部と第２の連結筒３０の前端部とが後述する連結部材３２０を介して着脱可能に水密状態で連結されることにより、シールド掘進機１０、第１の連結筒２０、第２の連結筒３０及び推進管４０が一体に連結された水中掘進装置が形成される。また、第１及び第２の連結筒２０、３０は、別の工事における水中掘進装置にも再使用することができる。
【００３７】
この場合、第１及び第２の止水扉２２、３２には、シールド掘進機１０に連結する送水管１２や排泥管１３などの各種配管及び駆動制御用電装線等の配線類（図示しない）が挿通するための第１、第２の連結管挿通口２４、３４がそれぞれ設けられている。第１、第２の連結管挿通口２４、３４には、それぞれ開閉又は着脱可能な密閉蓋２４ａ、３４ａが取り付けられるようになっている。密閉蓋２４ａ、３４ａは、例えばいずれも図示しないロック式による開閉あるいはボルトによる着脱が可能である。
【００３８】
このため、前記発進立坑内においてシールド掘進機１０、第１の連結筒２０、第２の連結筒３０及び推進管４０が一体に連結されて水中掘進装置が形成される際に、推進管４０内を経由する前記各種配管及び配線類を第１、第２の連結管挿通口２４、３４に挿通してシールド掘進機１０に連結することができる。すなわち、それぞれ第１、第２の連結管挿通口２４、３４を備えた第１、第２の止水扉２２、３２は、予め第１、第２の連結管内に取り付けられることが可能となっている。
【００３９】
また、第１及び第２の止水扉２２、３２には、それぞれ作業員が出入りするための開閉又は着脱可能な密閉蓋２３ａ、３３ａを備えた第１、第２のアクセス口２３、３３がさらに設けられている。密閉蓋２３ａ、３３ａは、例えばいずれも図示しないロック式による開閉あるいはボルトによる着脱が可能である。
【００４０】
このため、前記発進立坑内から水中掘進装置内に入った作業員が、第１及び第２のアクセス口２３、３３の密閉蓋２３ａ、３３ａを開けて出入りし、シールド掘進機１０の前記各種連結配管及び配線類の取付け・取外しを容易に行うことができる。これらの作業終了後に第１及び第２のアクセス口２３、３３は、密閉蓋２３ａ、３３ａにより密閉される。
【００４１】
連結部材３２０は、図３に示すように、第２の連結筒３０の前端内面に後端部が挿入され固着された筒部３２２と筒部３２２の前端部に固着された前端フランジ部３２１とからなり、前端フランジ部３２１及び筒部３２２の前端部外周が第１の連結筒２０の後端内面部２０ａにシール部材３２３を介して水密状態に挿入されるように構成されている。前端フランジ部３２１の外側寄りＰＣＤ（ピッチ円）にはねじ穴３２１ａが、その内側寄りＰＣＤにはボルト挿通孔３２１ｂがそれぞれ複数等配され穿設されている。そして、前端フランジ部３２１が第１の連結筒２０の後端部に、第１の止水扉２２に設けられたボルト挿通孔２２ａを経てねじ穴３２１ａに外部から挿通されたボルトなどの外部締結部材２１ａによるか、又はボルト挿通孔３２１ｂを経て第１の止水扉２２に設けられたねじ穴２２ｂに第２の連結筒３０の内部から挿通されたボルトなどの内部締結部材２１ｂによるかのいずれかの方法により着脱可能に取り付けられる。また、前端フランジ部３２１と第１の止水扉２２との間には、外部からの水をシールするシール部材３２４が嵌装されている。このようにして、第１の連結筒２０の後端部と第２の連結筒３０の前端部とは連結部材３２０を介して、外部締結部材２１ａにより外部から又は内部締結部材２１ｂにより内部からのいずれかの方法により着脱可能に水密状態で連結される。
【００４２】
このため、通常の潜水作業により水中の外部から外部締結部材２１ａを解除して第２の連結筒３０側に取付け状態の連結部材３２０と第１の連結筒２０との分離を容易に行うことも、あるいは水中掘進装置内を経由して作業員が第１及び第２のアクセス口２３、３３から入って各種連結配管及び配線類を取り外すと同時に内部から内部締結部材２１ｂを取り外して第１の連結筒側に取付け状態の連結部材３２０と第２の連結筒３０との分離を容易に行うこともできる。
【００４３】
なお、前記外部締結部材２１ａ又は内部締結部材２１ｂは、通常は、水中でのシールド掘進機１０の自重による沈下又は浮力による浮き上がり等を防止するために用いられるが、例えば水中の到達立坑であらかじめシールド掘進機１０の沈下や浮き上がり等を防止するガイド（図示しない）を別に設けることができる場合は、これらの締結部材２１ａ又は２１ｂを省略することもできる。後者の場合、図３を参照して上述したように、第２の連結筒３０の前端内面に固着された連結部材３２０の前端フランジ部３２１及び筒部３２２の前端部外周が第１の連結筒２０の後端内面部２０ａに水密状態に挿入されるようになっており、シールド掘進中は推進管４０を介して第２の連結筒３０に固着された連結部材３２０が常に前方の第１の連結筒２０の方向に押圧されているので、別途前記締結部材２１ａ又は２１ｂを用いなくても両者が分離することはないからである。従って、特に後者の場合は、前記締結部材２１ａ又は２１ｂを用いないため、第１及び第２の連結筒２０、３０の連結及びその連結をさらに一層容易に解除し分離することができる。
【００４４】
また、第２の連結筒３０には、外部から水を充填するための開閉可能な注水弁又はプラグ３５がさらに設けられている。
【００４５】
以上のような構成により、水中到達位置において、先ずシールド掘進機１０の前記各種連結配管及び配線類を取外した後、通常の潜水作業により水中の外部から第２の連結筒３０に設けられた注水弁又はプラグ３５を開けて第２の連結筒３０内に水を充填して外部と水圧バランスさせてから、連結部材３２０による第１及び第２の連結筒２０、３０の連結を容易に解除し分離することができる。このため、シールド掘進機１０の分離及び回収作業を短時間で安全かつ容易に行うことができる。
【００４６】
次に、本発明の上記水中掘進装置を用いて、例えば地下水路を構築するため陸地から海中までシールド掘進する水中掘進工法について説明する。
図４は、図１の第１及び第２連結管２０、３０を分離してシールド掘進機１０を回収する状況の説明図である。
【００４７】
この例では、順次以下の工程により、陸上部５０に設けられた発進立坑（図示しない）から順次推進管４０を連結しながらシールド掘進して汀線５１に近い水中到達位置に到達した後にシールド掘進機（又はセミシールド掘進機）１０を水中（海中）６０から回収する。
【００４８】
先ず前記発進立坑から発進する前に、予め後端内部に水の浸入を防止するための第１の止水扉２２が取付けられた第１の連結筒２０の前端部をシールド掘進機１０の後端部にボルトなどの締結部材１１により着脱可能に水密状態で連結する（第１の連結筒連結工程）。
【００４９】
また、前記第１の連結筒２０の後端部と第２の連結筒３０の前端部とを外部又は内部から着脱可能な前記連結部材３２０（図３参照）を介して水密状態で連結する（第２の連結筒連結工程）。
【００５０】
次いで、予め後端内部に水の浸入を防止するための第２の止水扉３２が取付けられた第２の連結筒３０の後端部を最前部の推進管４０の前端部に着脱可能に水密状態で連結して、シールド掘進機１０、第１の連結筒２０、第２の連結筒３０及び推進管４０が一体に連結された水中掘進装置を形成する（水中掘進装置連結工程）。この場合、第２の連結筒３０の後端内面部３１に最前部の推進管４０の前端外面部を着脱可能に水密状態で嵌入し、それ以降のシールド掘進中は推進管４０が常に前方の第２の連結筒３０の方向に押圧されることから両者が分離することはないので、別途ボルトなどの締結部材は不要である。
【００５１】
なお、第１の連結筒連結工程、第２の連結筒連結工程及び水中掘進装置連結工程において、シールド掘進機１０、第１の連結筒２０、第２の連結筒３０及び推進管４０の連結の順序は任意に変更してもよい。
【００５２】
そして、前記第１及び第２の止水扉２２、３２にそれぞれ設けられた第１及び第２の連結管挿通口２４、３４に推進管４０内を経由する送水管１２や排泥管１３などの各種配管及び駆動制御用電装線等の配線類（図示しない）を挿通してシールド掘進機１０に連結する（配管・配線連結工程）。
【００５３】
その後、発進立坑から汀線５１に近い水中到達位置まで推進管４０を順次連結して（組立て）シールド掘進する（シールド掘進工程）。
【００５４】
この水中到達位置において、シールド掘進機１０に連結された各種配管及び配線類を取外して第１及び第２の連結管挿通口２４、３４をそれぞれ密閉蓋２４ａ、３４ａにより水密状態で閉鎖する（配管・配線取外し工程）。
【００５５】
なお、前記配管・配線連結工程及び配管・配線取外し工程においては、前記発進立坑内から水中掘進装置内に入った作業員が、第１及び第２のアクセス口２３、３３の密閉蓋２３ａ、３３ａを開けて出入りし、シールド掘進機１０の前記各種連結配管及び配線類の取付け・取外しを行う。これらの作業終了後に第１及び第２のアクセス口２３、３３をそれぞれ密閉蓋２３ａ、３３ａにより水密状態で閉鎖する。
【００５６】
引き続き、通常の潜水作業により水中の外部から第２の連結筒３０に設けられた注水弁又はプラグ３５を開けて第２の連結筒３０内に水を充填して外部と水圧バランスさせる（第２の連結筒内水圧バランス工程）。
【００５７】
第２の連結筒３０内の水圧バランスが十分に行われたことを確認した後、通常の潜水作業により水中の外部から外部締結部材２１ａを取り外して連結部材３２０による第１及び第２の連結筒２０、３０の連結を解除してシールド掘進機１０側を分離する（シールド掘進機分離工程）。
【００５８】
あるいは、このシールド掘進機分離工程においては、水中掘進装置内を経由して作業員が第１及び第２のアクセス口２３、３３から入って各種連結配管及び配線類を取り外す配管・配線取外し工程に引き続き、第２の連結筒３０内の水圧バランスが十分に行われたこと（第２の連結筒内水圧バランス工程）を確認した後、内部から内部締結部材２１ｂを取り外して第１の連結筒２０と第２の連結筒３０側に固着された連結部材３２０との分離を容易に行うこともできる。
【００５９】
そして、前記分離されたシールド掘進機１０側を図示しない回収船などによりワイヤロープ７０で吊金具１０ｔ部を吊り引上げて回収する（シールド掘進機回収工程）。
【００６０】
前記シールド掘進機回収工程の後、前記第２の連結筒３０が連結状態の推進管４０内に注水して外部と水圧バランスさせる（推進管内水圧バランス工程）。この場合、前記発進立坑側から推進管４０内に注水する方法、あるいは水中到達位置側の第２の連結筒３０の第２の止水扉３２に設けられた図示しない注水弁又はプラグを水中の外部から開けて推進管４０内に注水する方法がある。
【００６１】
推進管４０内の水圧バランスが十分に行われたことを確認した後、通常の潜水作業により第２の連結筒３０を推進管４０から分離して、第２の連結筒３０を水中から回収する（第２の連結筒回収工程）。
【００６２】
このように、本発明の水中掘進装置を用いた掘進工法によれば、発進立坑において順次シールド掘進機１０、第１の連結筒２０、第２の連結筒３０及び推進管４０が一体に連結されるとともに、第１、第２の連結管挿通口２４、３４を備えた第１、第２の止水扉２２、３２がそれぞれ予め第１、第２の連結筒２０、３０に取付けられた状態で、発進立坑からシールド掘進して水中到達位置又は到達立杭に到達した後に、熟練技術者の潜水作業を必要とせず、通常の潜水作業により水中の外部又は水中掘進装置の内部から連結部材３２０による第１及び第２の連結筒２０、３０の連結を容易に素早く分離してシールド掘進機を回収するとともに、第２の連結筒３０と推進管４０との連結を容易に素早く解除し分離して第２の連結筒３０を回収することができる。これにより、現地工事の期間及び費用を大幅に削減するとともに安全性を確保することができる。
【００６３】
また、この水中掘進工法は、内陸地の大深度において到達立杭内に地下水が充満するような場合にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一実施例の水中掘進装置の要部縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視図である。
【図３】図１のＢ部（連結部材の要部）拡大図である。
【図４】図１の第１及び第２連結管を分離してシールド掘進機を回収する状況の説明図である。
【図５】従来（特許文献１）の水中へのトンネル貫通工法における掘進装置の縦断面図である。
【図６】従来（特許文献２）の掘進機の回収方法における掘進装置の縦断面図である。
【図７】図６の要部縦断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０ シールド掘進機（又はセミシールド掘進機）
１１ 締結部材（ボルト）
１２ 送水管
１３ 排泥管
２０ 第１の連結筒
２０ａ、３１ 後端内面部
２１ａ 外部締結部材（ボルト）
２１ｂ 内部締結部材（ボルト）
２２ 第１の止水扉
２２ａ、３２１ｂ ボルト挿通孔
２２ｂ、３２１ａ ねじ穴
２３ 第１のアクセス口
２３ａ、２４ａ、３３ａ、３４ａ 密閉蓋
２４ 第１の連結管挿通口
３０ 第２の連結筒
３２ 第２の止水扉
３３ 第２のアクセス口
３４ 第２の連結管挿通口
３５ 注水弁又はプラグ
４０ 推進管
３２０ 連結部材
３２１ 前端フランジ部
３２２ 筒部
３２３、３２４ シール部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め後端内部に水の浸入を防止するための第１の止水扉が取付けられ、前端部がシールド掘進機（又はセミシールド掘進機）の後端部に着脱可能に水密状態で連結される第１の連結筒と、
予め後端内部に水の浸入を防止するための第２の止水扉が取付けられ、後端部が推進管の前端部に着脱可能に水密状態で連結される第２の連結筒と、
前記第１の連結筒の後端部と第２の連結筒の前端部とを着脱可能に水密状態で連結する連結部材と、を備え、
前記第１及び第２の止水扉には、それぞれシールド掘進機に連結する各種配管及び配線類が挿通するための開閉又は着脱可能な密閉蓋を備えた第１、第２の連結管挿通口が設けられ、
陸上部に設けられた発進立坑で前記シールド掘進機、第１の連結筒、第２の連結筒及び推進管が順次連結され、発進立坑から順次推進管を連結しながらシールド掘進して汀線に近い水中到達位置又は地下水が充満する到達立杭に到達した後に、前記連結部材による第１及び第２の連結筒の連結を解除して、水中で分離されたシールド掘進機が回収されることを特徴とする水中掘進装置。
【請求項２】
前記第１及び第２の止水扉には、それぞれ作業員が出入りするための開閉又は着脱可能な密閉蓋を備えた第１、第２のアクセス口がさらに設けられていることを特徴とする請求項１記載の水中掘進装置。
【請求項３】
前記連結部材は、前端部が前記第１の連結筒の後端部に、外部締結部材により外部から又は内部締結部材により内部からのいずれかにより着脱可能に取り付けられることができることを特徴とする請求項１記載の水中掘進装置。
【請求項４】
前記第２の連結筒と推進管との連結は、第２の連結筒の後端内面部に前記推進管の前端外面部が水密状態で嵌入することにより行われることを特徴とする請求項１記載の水中掘進装置。
【請求項５】
前記第２の連結筒には、外部から水を充填するための開閉可能な注水弁又はプラグがさらに設けられていることを特徴とする請求項１、請求項３又は請求項４のいずれか１項記載の水中掘進装置。
【請求項６】
陸上部に設けられた発進立坑から順次推進管を連結しながらシールド掘進して汀線に近い水中到達位置又は地下水が充満する到達立杭に到達した後にシールド掘進機（又はセミシールド掘進機）を回収する水中掘進工法であって、
前記発進立坑で、予め後端内部に水の浸入を防止するための第１の止水扉が取付けられた第１の連結筒の前端部をシールド掘進機の後端部に着脱可能に水密状態で連結する第１の連結筒連結工程と、
予め後端内部に水の浸入を防止するための第２の止水扉が取付けられた第２の連結筒の前端部を前記第１の連結筒の後端部に着脱可能な連結部材を介して水密状態で連結する第２の連結筒連結工程と、
第２の連結筒の後端部に推進管の前端部を着脱可能に水密状態で連結してシールド掘進機、第１の連結筒、第２の連結筒及び推進管が順次連結された水中掘進装置を形成する水中掘進装置連結工程と、
前記第１及び第２の止水扉にそれぞれ設けられた第１及び第２の連結管挿通口に各種配管及び配線類を挿通してシールド掘進機に連結する配管・配線連結工程と、
発進立坑から水中到達位置又は到達立杭まで順次推進管を組立てながらシールド掘進するシールド掘進工程と、
水中到達位置又は到達立杭において、シールド掘進機に連結された各種配管及び配線類を取外して第１及び第２の連結管挿通口をそれぞれ密閉蓋により密閉する配管・配線取外し工程と、
水中の外部から第２の連結筒に設けられた注水弁又はプラグを開けて第２の連結筒内に水を充填して外部との水圧バランスさせる第２の連結筒内水圧バランス工程と、
前記連結部材による第１及び第２の連結筒の連結を解除して、水中でシールド掘進機側を分離するシールド掘進機分離工程と、
前記分離されたシールド掘進機側を水中から引上げ回収するシールド掘進機回収工程と、を有することを特徴とする水中掘進工法。
【請求項７】
前記配管・配線連結工程あるいは配管・配線取外し工程においては、前記第１及び第２の止水扉にそれぞれ設けられた開閉又は着脱可能な密閉蓋を備えた第１及び第２のアクセス口から作業員が出入りして前記各種配管及び配線類の取付け・取外しを行い、それらの作業終了後に前記密閉蓋により第１及び第２のアクセス口を密閉することを特徴とする請求項６記載の水中掘進工法。
【請求項８】
前記シールド掘進機回収工程の後、前記第２の連結筒が連結状態の推進管内に注水して外部との水圧バランスさせる推進管内水圧バランス工程と、
前記第２の連結筒を推進管から分離して、第２の連結筒を水中から回収する第２の連結筒回収工程と、をさらに有することを特徴とする請求項６又は請求項７記載の水中掘進工法。
【請求項１】
予め後端内部に水の浸入を防止するための第１の止水扉が取付けられ、前端部がシールド掘進機（又はセミシールド掘進機）の後端部に着脱可能に水密状態で連結される第１の連結筒と、
予め後端内部に水の浸入を防止するための第２の止水扉が取付けられ、後端部が推進管の前端部に着脱可能に水密状態で連結される第２の連結筒と、
前記第１の連結筒の後端部と第２の連結筒の前端部とを着脱可能に水密状態で連結する連結部材と、を備え、
前記第１及び第２の止水扉には、それぞれシールド掘進機に連結する各種配管及び配線類が挿通するための開閉又は着脱可能な密閉蓋を備えた第１、第２の連結管挿通口が設けられ、
陸上部に設けられた発進立坑で前記シールド掘進機、第１の連結筒、第２の連結筒及び推進管が順次連結され、発進立坑から順次推進管を連結しながらシールド掘進して汀線に近い水中到達位置又は地下水が充満する到達立杭に到達した後に、前記連結部材による第１及び第２の連結筒の連結を解除して、水中で分離されたシールド掘進機が回収されることを特徴とする水中掘進装置。
【請求項２】
前記第１及び第２の止水扉には、それぞれ作業員が出入りするための開閉又は着脱可能な密閉蓋を備えた第１、第２のアクセス口がさらに設けられていることを特徴とする請求項１記載の水中掘進装置。
【請求項３】
前記連結部材は、前端部が前記第１の連結筒の後端部に、外部締結部材により外部から又は内部締結部材により内部からのいずれかにより着脱可能に取り付けられることができることを特徴とする請求項１記載の水中掘進装置。
【請求項４】
前記第２の連結筒と推進管との連結は、第２の連結筒の後端内面部に前記推進管の前端外面部が水密状態で嵌入することにより行われることを特徴とする請求項１記載の水中掘進装置。
【請求項５】
前記第２の連結筒には、外部から水を充填するための開閉可能な注水弁又はプラグがさらに設けられていることを特徴とする請求項１、請求項３又は請求項４のいずれか１項記載の水中掘進装置。
【請求項６】
陸上部に設けられた発進立坑から順次推進管を連結しながらシールド掘進して汀線に近い水中到達位置又は地下水が充満する到達立杭に到達した後にシールド掘進機（又はセミシールド掘進機）を回収する水中掘進工法であって、
前記発進立坑で、予め後端内部に水の浸入を防止するための第１の止水扉が取付けられた第１の連結筒の前端部をシールド掘進機の後端部に着脱可能に水密状態で連結する第１の連結筒連結工程と、
予め後端内部に水の浸入を防止するための第２の止水扉が取付けられた第２の連結筒の前端部を前記第１の連結筒の後端部に着脱可能な連結部材を介して水密状態で連結する第２の連結筒連結工程と、
第２の連結筒の後端部に推進管の前端部を着脱可能に水密状態で連結してシールド掘進機、第１の連結筒、第２の連結筒及び推進管が順次連結された水中掘進装置を形成する水中掘進装置連結工程と、
前記第１及び第２の止水扉にそれぞれ設けられた第１及び第２の連結管挿通口に各種配管及び配線類を挿通してシールド掘進機に連結する配管・配線連結工程と、
発進立坑から水中到達位置又は到達立杭まで順次推進管を組立てながらシールド掘進するシールド掘進工程と、
水中到達位置又は到達立杭において、シールド掘進機に連結された各種配管及び配線類を取外して第１及び第２の連結管挿通口をそれぞれ密閉蓋により密閉する配管・配線取外し工程と、
水中の外部から第２の連結筒に設けられた注水弁又はプラグを開けて第２の連結筒内に水を充填して外部との水圧バランスさせる第２の連結筒内水圧バランス工程と、
前記連結部材による第１及び第２の連結筒の連結を解除して、水中でシールド掘進機側を分離するシールド掘進機分離工程と、
前記分離されたシールド掘進機側を水中から引上げ回収するシールド掘進機回収工程と、を有することを特徴とする水中掘進工法。
【請求項７】
前記配管・配線連結工程あるいは配管・配線取外し工程においては、前記第１及び第２の止水扉にそれぞれ設けられた開閉又は着脱可能な密閉蓋を備えた第１及び第２のアクセス口から作業員が出入りして前記各種配管及び配線類の取付け・取外しを行い、それらの作業終了後に前記密閉蓋により第１及び第２のアクセス口を密閉することを特徴とする請求項６記載の水中掘進工法。
【請求項８】
前記シールド掘進機回収工程の後、前記第２の連結筒が連結状態の推進管内に注水して外部との水圧バランスさせる推進管内水圧バランス工程と、
前記第２の連結筒を推進管から分離して、第２の連結筒を水中から回収する第２の連結筒回収工程と、をさらに有することを特徴とする請求項６又は請求項７記載の水中掘進工法。
【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２００８−２７４６１４（Ｐ２００８−２７４６１４Ａ）
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１１８２２５（Ｐ２００７−１１８２２５）
【出願日】平成１９年４月２７日（２００７．４．２７）
【出願人】（０００１１５５００）ラサ工業株式会社 (19)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月２７日（２００７．４．２７）
【出願人】（０００１１５５００）ラサ工業株式会社 (19)
【Ｆターム（参考）】
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