(57)【要約】【課題】建設機械により掘削する土砂を囲む筒状の外殻の筒の中心軸線に沿った方向の長さを長くすることが可能となり、建設機械による掘削作業を安全に行えるようにできるトンネル施工方法を提供する。【解決手段】管の先端側に掘削手段を備えた複数の管（先頭管６）が掘削すべきトンネルの外周縁に沿って互いに隣り合うように配置されて先頭筒状体２Ａを形成して地山１０に推進させ、推進させた先頭筒状体２Ａの後方に順次後続の管を連結して筒状の外殻２Ｃを形成して地山１０に設置する外殻設置ステップと、外側の地山１０と縁切りされた外殻２Ｃの内側の土砂を掘削する掘削ステップと、掘削ステップによる掘削の終了した部分の外殻２Ｃを推進させる外殻推進ステップと、外殻２Ｃの内側の土砂が掘削され外殻２Ｃが推進した後の外殻２Ｃの後方に位置するトンネル壁面に支保１２を形成する支保形成ステップと、を備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管の先端側に掘削手段を備えた複数の管が掘削すべきトンネルの外周縁に沿って互いに隣り合うように配置されて当該複数の管で囲まれた筒内空間を有した先頭筒状体を形成し、当該先頭筒状体の先端側に設けられた複数の掘削手段で地山を掘削させるとともに先頭筒状体の後方から推進手段で先頭筒状体を前方へ押圧することによって先頭筒状体を地山に推進させ、さらに、推進させた先頭筒状体の後方に順次後続の管を連結して複数の管で囲まれた筒内空間を有した筒状の外殻を形成し、前記掘削手段及び推進手段を作動させて当該外殻を推進させ地山に設置する外殻設置ステップと、
外殻設置ステップにより地山に設置された外殻で囲まれて外殻の外側の地山と縁切りされた外殻の内側の土砂を掘削する掘削ステップと、
掘削ステップによる掘削の終了した部分の外殻を推進させる外殻推進ステップと、
外殻の内側の土砂が掘削され外殻が推進した後の外殻の後方に位置するトンネル壁面に支保を形成する支保形成ステップと、
を備えたことを特徴とするトンネル施工方法。
【請求項２】
支保形成ステップにおいては、掘削ステップで掘削した土砂の状態から判断された地山の状態に応じた支保を形成することを特徴とする請求項１に記載のトンネル施工方法。
【請求項３】
外殻に加わる地山の荷重を計測する計測器を外殻に設け、支保形成ステップにおいては、計測器で計測された荷重に耐えることが可能な支保を形成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のトンネル施工方法。
【請求項４】
外殻は、管の延長方向に沿った中心軸線と直交する断面形状が弧状四角形状の管を掘削すべきトンネルの外周縁に沿って互いに隣り合うように配置して構成された円筒形状の筒状体により形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のトンネル施工方法。
【請求項５】
外殻は、管の延長方向に沿った中心軸線と直交する断面形状が台形形状の管を掘削すべきトンネルの外周縁に沿って互いに隣り合うように配置して構成された円筒に近似した多角形筒形状の筒状体により形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のトンネル施工方法。
【請求項６】
掘削ステップと支保形成ステップとを同時に行うことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のトンネル施工方法。
【請求項７】
管の先端側に掘削手段を備えて掘削すべきトンネルの外周縁に沿って互いに隣り合うように配置された複数の管の１つ１つと当該１つ１つの管の後方にそれぞれ連結された複数の管とにより形成された前後に延長する複数の管列のうちの１つ以上の管列を他の管列とは別に推進させたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のトンネル施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒状の外殻を推進工法にて形成して切羽前方の地山に挿入し、外殻の内側の土砂を建設機械で掘削しながら外殻を推進させてトンネルを構築するトンネル施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
掘削すべきトンネルの外周縁に沿ってスキンプレートを形成するドーナツリング状のシールド本体と、このシールド本体のリング方向に沿って取付けられた複数の円形シールド機と、を備えたシールド掘削機を用い、ドーナツリング状の筒状掘削を行った後にシールド本体のドーナツ形状内部に残留する地山コア部分（土砂）を建設機械により掘削するトンネル施工方法が知られている（特許文献１等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−８１５８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したトンネル施工方法によれば、シールド掘削機で地山を掘削するとともに外殻を構成するシールド本体で囲まれた土砂を建設機械で掘削することになるが、建設機械により掘削する部分はシールド本体で構成された外殻で囲まれた部分だけであるため、シールド掘削機が破砕帯を通過した場合、切羽が崩落してシールド本体で囲まれた部分の土砂も崩れる可能性が高くなり、建設機械による掘削作業を安全に行えない可能性があるという問題点があった。
本発明は、建設機械により掘削する土砂を囲む筒状の外殻の筒の中心軸線に沿った方向の長さを長くすることが可能となり、建設機械による掘削作業を安全に行えるようにできるトンネル施工方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るトンネル施工方法によれば、管の先端側に掘削手段を備えた複数の管が掘削すべきトンネルの外周縁に沿って互いに隣り合うように配置されて当該複数の管で囲まれた筒内空間を有した先頭筒状体を形成し、当該先頭筒状体の先端側に設けられた複数の掘削手段で地山を掘削させるとともに先頭筒状体の後方から推進手段で先頭筒状体を前方へ押圧することによって先頭筒状体を地山に推進させ、さらに、推進させた先頭筒状体の後方に順次後続の管を連結して複数の管で囲まれた筒内空間を有した筒状の外殻を形成し、前記掘削手段及び推進手段を作動させて当該外殻を推進させ地山に設置する外殻設置ステップと、外殻設置ステップにより地山に設置された外殻で囲まれて外殻の外側の地山と縁切りされた外殻の内側の土砂を掘削する掘削ステップと、掘削ステップによる掘削の終了した部分の外殻を推進させる外殻推進ステップと、外殻の内側の土砂が掘削され外殻が推進した後の外殻の後方に位置するトンネル壁面に支保を形成する支保形成ステップと、を備えたので、推進工法によって、先頭筒状体、及び、先頭筒状体と１つ以上の後続筒状体とが連結されて構成された連結筒状体を地山に推進させることで外殻を形成できるので、建設機械により掘削する土砂を囲む筒状の外殻の筒の中心軸線に沿った方向の長さを長くすることが可能となり、建設機械によって外殻の内側の土砂を掘削する掘削作業を安全に行えるようになる。
支保形成ステップにおいては、掘削ステップで掘削した土砂の状態から判断された地山の状態に応じた支保を形成するので、支保の施工コストを低減させることができる。
外殻に加わる地山の荷重を計測する計測器を外殻に設け、支保形成ステップにおいては、計測器で計測された荷重に耐えることが可能な支保を形成したので、地山から支保に加わる荷重を正確に把握することができることから、当該荷重に耐えることができる適切な支保を適切な場所に形成することが可能となる。
外殻は、管の延長方向に沿った中心軸線と直交する断面形状が弧状四角形状の管を掘削すべきトンネルの外周縁に沿って互いに隣り合うように配置して構成された円筒形状の筒状体により形成されたので、地山の圧力を複数の管で支え合う強固な構造の外殻を構成できる。また、大口径で強固な構造の外殻を構成することも可能となるから、大口径トンネルを構築することが可能となる。
外殻は、管の延長方向に沿った中心軸線と直交する断面形状が台形形状の管を掘削すべきトンネルの外周縁に沿って互いに隣り合うように配置して構成された円筒に近似した多角形筒形状の筒状体により形成されたので、地山の圧力を複数の管で支え合う強固な構造の外殻を構成できる。また、大口径で強固な構造の外殻を構成することも可能となるから、大口径トンネルを構築することが可能となる。
掘削ステップと支保形成ステップとを同時に行うので、トンネル施工作業の効率化が図れ、トンネル施工期間を短縮することが可能となる。
管の先端側に掘削手段を備えて掘削すべきトンネルの外周縁に沿って互いに隣り合うように配置された複数の管の１つ１つと当該１つ１つの管の後方にそれぞれ連結された複数の管とにより形成された前後に延長する複数の管列のうちの１つ以上の管列を他の管列とは別に推進させたので、外殻を設置する際の地山からの推進反力が大きい場合に、外殻を推進させる際の推進反力を低減させることができ、外殻の形成、及び、外殻の推進を容易に行わせることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】トンネル施工方法の概要を示す図。
【図２】外殻と推進手段との関係を示す側面図。
【図３】外殻と推進手段との関係を示す斜視図。
【図４】外殻の先端を示す正面図。
【図５】外殻の先端を示す正面図。
【図６】管推進装置の断面図。
【図７】管の推進方法を示す図。
【図８】掘削機械揺動駆動装置を備えた管推進装置を示す断面図。
【図９】（ａ）は先頭管の先頭部分を示した斜視図、（ｂ）一対の第２の掘削ビット群の関係を示す断面図。
【図１０】（ａ）は回転掘削体の掘削時の状態を示す図、（ｂ）は回転掘削体の回収時の姿勢状態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
実施形態によるトンネル施工方法は、外殻設置ステップと、掘削ステップと、外殻推進ステップと、支保形成ステップと、を備える。
【０００８】
図１乃至図５に示すように、外殻２Ｃは、先端側にそれぞれ掘削手段を備えた複数の管２；２…（以下、先頭管６という）が掘削すべきトンネルの外周縁に沿って互いに隣り合うように配置されて当該複数の先頭管６；６…で囲まれた筒内空間を有した先頭筒状体２Ａと、当該先頭筒状体２Ａを構成する各先頭管６；６…の後方に複数の管２；２…を順次連結していくことで形成される複数の管２；２…（以下、後続管７という）で囲まれた筒内空間を有した後続筒状体２Ｂと、により構成される。尚、外殻２Ｃは、先頭筒状体２Ａと１つ以上の後続筒状体２Ｂとにより構成される。
即ち、先頭筒状体２Ａの先端側に設けられた複数の掘削手段で地山１０を掘削させるとともに先頭筒状体２Ａの後方から推進手段４で先頭筒状体２Ａを前方へ押圧することによって先頭筒状体２Ａを地山１０に推進させ、さらに、推進させた先頭筒状体２Ａの後方に順次後続管７を連結して複数の管で囲まれた筒内空間を有した筒状の外殻２Ｃを形成し、掘削手段及び推進手段４を作動させて当該外殻２Ｃを地山１０に推進させる推進工法によって、外殻２Ｃが形成されて地山１０に設置される。
管２は、例えば、円弧を描くように曲がって延長するように形成された管（管の中心軸線（中心線）が曲線である曲管）、あるいは、真っ直ぐに延長する管（管の中心軸線（中心線）が直線である直管）、あるいは、管の互いに平行に対向する一方の一対の側壁が合同な台形に形成され、当該側壁の台形の互いに平行な辺縁が管２の中心軸線（中心線）と平行である側壁台形状に形成された管（管の中心軸線（中心線）が直線である側壁台形直管）であって、管の中心軸線と直交する面で管を切断した場合の断面形状が例えば後述する弧状四角形状（図４参照）又は台形形状（図５参照）等の管により形成される。
管２としては例えば鋼製の管が用いられる。
【０００９】
外殻２Ｃは、例えば、図３；４に示すように管２の延長方向に沿った中心軸線と直交する断面形状が弧状四角形状の管２を掘削すべきトンネルの外周縁に沿って互いに隣り合うように配置して構成された円筒形状の筒状体に形成されるか、又は、図５に示すように管の延長方向に沿った中心軸線と直交する断面形状が台形形状の管２を掘削すべきトンネルの外周縁に沿って互いに隣り合うように配置して構成された円筒に近似した多角形筒形状の筒状体に形成される。
外殻２Ｃは、筒の周方向に沿って互いに隣り合うように配置された管２；２…同士が互いに面接触した筒形状に形成される。例えば、図３；４に示した円筒形状の外殻２Ｃの場合、互いに隣り合う断面弧状四角形状の管２の側面２ｓ；２ｓ同士を互いに面接触させて構成され、図５に示した円筒に近似した多角形筒形状の外殻２Ｃの場合、互いに隣り合う断面台形形状の管２の側面２ｓ；２ｓ同士を互いに面接触させて構成される。このように、筒の周方向に沿って互いに隣り合うように配置された管２；２…同士が互いに面接触した筒形状の外殻２Ｃに形成されるので、地山１０の圧力を複数の管２で支え合う強固な構造の外殻２Ｃを構成できる。
即ち、外殻２Ｃは、複数の管２；２…が掘削すべきトンネルの外周縁に沿って互いに隣り合うように配置されて互いに隣り合うように配置された管２；２…同士が互いに面接触することにより構成されたアーチ状の断面形状を有した筒体に形成されればよい。
【００１０】
外殻設置ステップ、及び、外殻推進ステップにおいて、先頭筒状体２Ａ、あるいは、先頭筒状体２Ａと１つ以上の後続筒状体２Ｂとが連結されて構成された連結筒状体、あるいは、先頭筒状体２Ａと１つ以上の後続筒状体２Ｂとが連結されて外殻２Ｃを構成する筒状体（以下、これらをまとめて筒状体という）を推進工法によって推進させる筒状体推進装置は、先頭筒状体２Ａを構成する各先頭管６；６…毎にそれぞれ設けられた掘削装置３と、推進手段４とを備える。
掘削装置３は、例えば、後述する基板２５と、掘削手段の一例としての掘削機械２６と、駆動源２７と、水供給機構７５と、排泥機構７６とを備えた構成である。
先頭筒状体２Ａを構成する複数の先頭管６；６…の先端側にそれぞれ設けられた掘削手段の一例としての掘削機械２６は、例えば、後述する２つの回転掘削体４６；４６（ツインヘッダー）を備えた構成である。
推進手段４は、例えば、筒状体を押圧するための複数の油圧ジャッキ６２；６２…と、複数の油圧ジャッキ６２；６２…の押圧力を筒状体に伝達するための推進力伝達装置７０と、筒状体の推進の際に複数の油圧ジャッキ６２；６２…に加わる推進反力を受ける支圧体６２Ａと、を備えた構成である。
推進力伝達装置７０は、例えば、後述する推進力伝達棒状体７１と推進力伝達用の当て材７２と基板２５と水密性能維持部材３５と管側推進力受け部２１とを備えた構成である。
推進力伝達用の当て材７２は、例えば、筒状体の環状の後端面を構成する各管２；２…の後端より後方に突出する複数の推進力伝達棒状体７１；７１…に当てられる環状板に形成されたものを用いることによって、筒状体を一気に推進させることができる。
尚、外殻設置ステップにおいては、油圧ジャッキ６２及び支圧体６２Ａは、立坑等により構成された発進基地１００に設置され、外殻推進ステップにおいては、油圧ジャッキ６２及び支圧体６２Ａは、推進させる筒状体の後方に配置される。
【００１１】
トンネル施工方法の各ステップについて説明する。
外殻設置ステップにおいては、外殻２Ｃを推進工法によって地山１０に設置する。まず、発進基地内に設置された先頭筒状体２Ａを発進基地内から地山１０に推進させる。即ち、先頭筒状体２Ａを構成する各管２；２…の先端側に設けられた各掘削機械２６；２６…及び先頭筒状体２Ａの後方に位置された複数の油圧ジャッキ６２；６２…を駆動させて先頭筒状体２Ａを先頭筒状体２Ａの各先頭管６；６…の先端側から地山１０に向けて推進させる。そして、推進させた先頭筒状体２Ａの各先頭管６；６…の後方にそれぞれ後続管７を発進基地内で連結し、各掘削機械２６；２６…及び先頭筒状体２Ａの後方に位置された複数の油圧ジャッキ６２；６２…を駆動させて前後に連結された先頭筒状体２Ａ及び後続筒状体２Ｂにより構成された連結筒状体を地山１０に推進させる。以後、後続筒状体２Ｂの後方に順次後続の後続筒状体２Ｂを発進基地内で連結して上記と同様に各掘削機械２６；２６…及びその時点で最後方に位置する後続筒状体２Ｂの後方に位置された複数の油圧ジャッキ６２；６２…を駆動させていくことによって、先頭筒状体２Ａと当該先頭筒状体２Ａの後ろに接続された一つ以上の後続筒状体２Ｂとにより構成された外殻２Ｃが形成され、当該外殻２Ｃが地山１０に設置される。
以後、外殻推進ステップにおいて、外殻２Ｃの先頭側に配置された各掘削機械２６；２６…及び外殻２Ｃの後方に配置された複数の油圧ジャッキ６２；６２…を駆動させて外殻２Ｃを前方に推進させていく。
掘削ステップにおいては、外殻２Ｃが地山１０に設置された後、外殻２Ｃで囲まれて外殻２Ｃの外側の地山１０と縁切りされた外殻２Ｃの内側に残存する地山１０の土砂１０Ａ等をバックホウ等の建設機械１１を用いて掘削する掘削作業を行う。
支保形成ステップにおいては、外殻２Ｃの内側に残存する土砂等が掘削され、かつ、外殻２Ｃを推進させた後の外殻２Ｃの後方に位置するトンネル壁面に支保１２を形成する。
【００１２】
例えば、外殻２Ｃを地山１０に設置した後において、外殻２Ｃの内側の土砂等を掘削して、外殻２Ｃを前方に推進させた後の外殻２Ｃの後方に露出するトンネル壁面に支保１２を形成するとともに、推進させた外殻２Ｃの内側の土砂を掘削する掘削作業を行うという施工手順を、繰り返していくことによって、トンネルを施工する。
この場合、外殻２Ｃの内側の土砂を掘削する掘削ステップでの掘削作業と外殻２Ｃの後方に露出するトンネル壁面に支保１２を形成する支保形成ステップでの支保形成作業とを同時に行うことが可能となり、掘削ステップでの掘削作業と支保形成ステップでの支保形成作業とを同時に行うことによってトンネル施工作業の効率化が図れ、トンネル施工期間を短縮することが可能となる。
【００１３】
実施形態１では、推進工法によって、先頭筒状体２Ａ、及び、先頭筒状体２Ａと１つ以上の後続筒状体２Ｂとが連結されて構成された連結筒状体を地山に推進させることで外殻２Ｃを形成するので、建設機械１１により掘削する土砂を囲む筒状の外殻の筒の中心軸線に沿った方向の長さを長くすることが可能となり、建設機械１１によって外殻２Ｃの内側の土砂を掘削する掘削作業を安全に行えるようになる。言い換えれば、建設機械１１で掘削する地山１０の切羽から外殻２Ｃの先端までの距離を長くすることが可能となり、例えば外殻２Ｃの先端が破砕帯を通過しても破砕帯の影響が建設機械１１で掘削する地山１０の切羽にまで及び難くなり、建設機械１１で掘削する地山１０の切羽が崩落し難くなるので、建設機械１１による掘削作業を安全に行えるようになる。
また、建設機械１１によって掘削される外殻２Ｃの内側の土砂は、一般発生土となることから、シールド工法で発生する発生土に比べて発生土の処理を少なくできる。
尚、外殻２Ｃを構成する筒の中心軸線に沿った方向の長さ（外殻２Ｃの延長長さ）は地山１０の地質状態に応じて適宜決めればよい。
【００１４】
また、外殻２Ｃによって地山１０が支保されている状態で外殻２Ｃの内側の土砂を掘削する掘削作業を行えることから、ボーリング等による先行調査を行うことなく、掘削作業によって地山１０の地質情報を正確に把握することができる。
そこで、支保形成ステップにおいては、掘削ステップで外殻２Ｃの内側の土砂を掘削した際の土砂の状態から掘削した部分の地山１０の状態を判断して、当該地山１０の状態に応じた支保１２を形成する。即ち、地山１０が軟弱地盤である場合はセグメントのような強固な支保１２が必要であるとか、地山１０が安定地盤である場合は吹き付けコンクリート等による簡易な支保１２を形成すればよい、というようなことを判断できるようになるので、地山１０の地質変化の状態に応じた適切な支保１２を施工できる。例えば、外殻２Ｃの先端が破砕帯を突破した場合、後に外殻２Ｃの内側を掘削すると破砕帯があるということが分かるので、破砕帯に対応した場所には破砕帯に対応した強固な支保１２を形成でき、また、地山１０が安定している場合には吹き付けコンクリート等による簡易な支保１２を形成できるので、従来のシールド工法のようにトンネルの全長に亘ってセグメントによる支保を形成する場合に比べて、支保の施工コストを低減させることができる。
【００１５】
また、地山１０から外殻２Ｃに加わる荷重を計測する図外の計測器を外殻２Ｃに設置しておく。このように計測器を外殻２Ｃに設置しておけば、地山１０から支保１２に加わる荷重を正確に把握することができるので、当該荷重に耐えることができる適切な支保１２を適切な場所に形成することが可能となる。
【００１６】
また、外殻２Ｃは、断面形状が弧状四角形状の管２を掘削すべきトンネルの外周縁に沿って互いに隣り合うように配置して管２；２…同士が互いに面接触した構成の円筒形状の筒状体に形成されるか、又は、断面形状が台形形状の管２を掘削すべきトンネルの外周縁に沿って互いに隣り合うように配置して管２；２…同士が互いに面接触した構成の円筒に近似した多角形筒形状の筒状体に形成されたので、地山１０の圧力を複数の管２で支え合う強固な構造の外殻２Ｃを構成できる。この場合、大口径で強固な構造の外殻２Ｃを構成することも可能となるので、大口径トンネルを構築することが可能となる。
【００１７】
また、掘削ステップでの掘削作業と支保形成ステップでの支保形成作業とを同時に行うので、トンネル施工作業の効率化が図れ、トンネル施工期間を短縮することが可能となる。
【００１８】
尚、外殻推進ステップにおいて、支保１２がセグメントやライナー等であれば当該セグメントやライナー等の支保１２を支圧体６２Ａとして使用して外殻２Ｃを推進させればよい（図２参照）。支保１２が吹き付けコンクリートであれば、図外の例えばグリッパー等を支圧体６２Ａとして使用して外殻２Ｃを推進させればよい（図１参照）。
【００１９】
上述した筒状体を推進工法によって推進させる筒状体推進装置の一部を構成する管推進装置１の一例を図６及び図７に基づいて説明する。当該管推進装置１は、管２の先端側に掘削手段を備えて掘削すべきトンネルの外周縁に沿って互いに隣り合うように配置された複数の先頭管６；６…の１つ１つと当該１つ１つの先頭管６；６…の後方にそれぞれ連結された複数の後続管７；７…とにより形成された前後に延長する複数の管列のうちの１つ以上の管列を他の管列とは別に推進させることを可能とする構成である。
図６に示すように、管推進装置１は、上述した掘削装置３と推進手段４とを備える。尚、以下、図６における上側を先頭管６や管推進装置１の先頭あるいは前側と定義し、図６における下側を先頭管６や管推進装置１の後側と定義し、図６における左右側を先頭管６や管推進装置１の左右側と定義し、図６の紙面と直交する方向の上下側を先頭管６や管推進装置１の上下側と定義して説明する。
【００２０】
先頭管６は、管の先端側に案内刃部を備えた構成であり、例えば、図６に示すように、管６ｘと、管６ｘの先端に設けられた案内刃部として機能する案内刃管９とで形成される。案内刃管９は、管の一方の開口端縁１３が鋭利に形成された刃部１４を備えた管である。
先頭管６は、案内刃管９の他方の開口端部と管６ｘの先端の開口端部８とが接続されて形成される。この場合、例えば、案内刃管９の管の外径寸法が管６ｘの管の外径寸法よりも大きく、案内刃管９の他方の開口端面１５側には、開口端面１５における管の内周面側が削られて、段差が設けられることで、管６ｘの先端の開口端部８を嵌め込む嵌合孔１６が形成された構成とする。そして、案内刃管９の他方の開口部１７に設けられた嵌合孔１６内に管６ｘの先端の開口端部８を嵌め込み、かつ、これら両者が、ボルト接合，溶接などの図外の接続手段によって接続されることで、案内刃管９の他方の開口端部と管６ｘの先端の開口端部８とが接続された構成とする。このように、案内刃管９の他方の開口部１７に設けられた嵌合孔１６内に管６ｘの先端の開口端部８を嵌め込んで、案内刃管９が管６ｘの先端開口端面１８を覆うように取付けられた構成としたことで、管６ｘの推進の際に、管６ｘの先端開口端面１８が地山１０の抵抗を受けず、推進抵抗を少なくできる。また、管６ｘの先端の開口端部８を嵌め込む嵌合孔１６が形成された構成としたことで、管６ｘの先端に容易に案内刃管９を設置でき、先頭管６を形成するための管６ｘと案内刃管９との組み立てを容易とすることができる。この場合、先頭管６の矩形外周面において管６ｘと案内刃管９との間で段差が生じるが、この段差は、管２の矩形外周面と出発口の内周面とに設けられる水密性能維持部材により止水性能を維持できるように小さく（例えば、１ｃｍ程度）形成される。
【００２１】
尚、案内刃管９と管６ｘとの外径寸法を同径とし、案内刃管９の他方の開口端面と管６ｘの先端開口端面１８とを突き合わせた状態でこれらの境界部分を全周溶接、又は、点溶接することで先頭管６を形成してもよい。
また、管の先端側が案内刃管９として機能する案内刃部に形成された管を先頭管６として用いてもよい。
このようにすれば、先頭管６の矩形外周面の段差を小さくできるか、段差が生じないので、管２の矩形外周面と出発口の内周面とに設けられる水密性能維持部材による止水性能を良好に維持できる。
【００２２】
先頭管６の管の内面２０において、管の延長方向（管の中心線に沿った方向）の中央部よりも先頭側の位置には、管側推進力受け部２１が設けられる。管側推進力受け部２１は、後述する掘削装置３に設けられた基板２５を介して推進手段４からの推進力を受けて先頭管６を推進させる。管側推進力受け部２１は、先頭管６の断面（先頭管の中心線と直交する面で先頭管を切断した場合の断面）の内面を一周した矩形形状に対応した矩形枠外周寸法に形成された矩形枠体２２により形成され、矩形枠体２２の外周面２３と先頭管６の管の内周面２０ａとが対応するように設置された状態で矩形枠体２２が先頭管６の管の内周面２０ａに溶接、ボルト・ナットなどの図外の接続手段により固定される。
【００２３】
掘削装置３は、基板２５と、掘削機械２６と、駆動源２７と、水供給機構７５と、排泥機構７６とを備える。
基板２５は、先頭管６の中心線と基板２５の中心線とが一致するように配置されて先頭管６内を前後方向に移動可能に設けられる。基板２５は、先頭管６の断面の内面を一周した矩形形状に対応した矩形板３０により形成される。当該矩形板３０の大きさは、先頭管６の断面の内面を一周した矩形の寸法よりも小さく、かつ、上記管側推進力受け部２１を形成する矩形枠体２２の矩形枠内周寸法よりも大きい。即ち、基板２５を形成する矩形板３０の前面３９ｆにおける矩形周縁面３３と、上記管側推進力受け部２１を形成する矩形枠体２２の枠後面３２とが対向するように形成される。尚、基板２５を形成する矩形板３０の前面３９ｆにおける矩形周縁面３３と管側推進力受け部２１を形成する矩形枠体２２の枠後面３２との間には例えば弾性体により形成された水密性能維持部材（パッキン）３５が設けられる。水密性能維持部材３５は、例えば、基板２５を形成する矩形板３０の前面３９ｆにおける矩形周縁面３３、又は、管側推進力受け部２１を形成する矩形枠体２２の枠後面３２に取付けられる矩形枠体３６により形成される。したがって、基板２５に伝達された推進力が水密性能維持部材３５を介して管側推進力受け部２１に伝達されることにより、管２と掘削機械２６とが一緒に推進する。
基板２５の前面３９ｆの中央部には、掘削機械２６の支持部４０の一端が固定される。
また、基板２５の中央部には後述する耐圧ホース５６を貫通させる貫通孔３８ａが形成される。
【００２４】
掘削機械２６は、支持部４０と、回転部４１とを備える。
支持部４０は、１つの支柱４２と２つの分岐支柱４３とが組合されたＴ字状の中空支柱により形成される。支柱４２の一端部には例えば図外の取付フランジが設けられ、この取付フランジがボルト及びナットのような固定具などによって基板２５の前面３９ｆの中央に着脱可能に固定されることによって支柱４２の一端が基板２５の前面３９ｆの中央に固定され、支柱４２が基板２５の前面３９ｆに対して直交する方向に延長する。２つの分岐支柱４３は、支柱４２の先端部（他端部）より支柱４２の延長方向と直交する一直線上において互いに離れる方向に延長する。即ち、支持部４０のＴ字状の中空路と貫通孔３８ａとが連通するように支柱４２の一端が基板２５に固定される。分岐支柱４３の先端には、それぞれモータマウント４４を備える。
【００２５】
回転部４１は、回転機構部４５と、回転掘削体４６とを備える。
回転機構部４５は、例えばモータ４７により構成される。各モータマウント４４；４４には、モータ４７のケーシング４８が固定される。
２つのモータ４７；４７の回転軸４９；４９は、支柱４２の先端部より支柱の延長方向と直交する一直線上において互いに離れる方向に延長する。
回転掘削体４６は、一端開口他端閉塞の筐体５０と、筐体５０の外周面５１に設けられた複数の掘削ビット（掘削刃）５２とを備える。
【００２６】
モータ４７は、例えば、流体圧により作動するモータ、あるいは、電気で作動するモータを用いる。例えば油圧モータ（以下、油圧モータ４７とする）を用いる場合、駆動源２７としての油圧源５５と油圧モータ４７のケーシング４８内とが圧油供給路５６ａ及び油帰還路５６ｂを形成する耐圧ホース５６で繋がれる。即ち、耐圧ホース５６は貫通孔３８ａ及び支持部４０のＴ字状の中空路を介して油圧モータ４７のケーシング４８に接続される。油圧モータ４７は、耐圧ホース５６を介してケーシング４８内に供給される圧油によって回転軸４９が回転するように構成される。
【００２７】
例えば、回転掘削体４６の筐体５０の他端閉塞内面（筐体の内底面）５３の中心と回転軸４９の回転中心とが一致するように、筐体５０の他端閉塞内面５３と油圧モータ４７により回転する回転軸４９の先端に設けられた連結板５４とがねじ等の連結具５７により連結される。
即ち、２つの回転掘削体４６が２つの回転軸４９；４９に共通の１つの回転中心線Ｌを回転中心として回転するように構成される。つまり、先頭管６の推進方向と直交する回転中心線Ｌを回転中心として回転する２つの回転掘削体４６；４６を備える。このような２つの回転掘削体４６；４６を備えた構成は、ツインヘッダーと呼ばれる。先頭管６の推進方向と直交する回転中心線Ｌを回転中心として回転する２つの回転掘削体４６；４６を備えた所謂ツインヘッダーを用いた場合、推進方向と直交する面内における回転掘削体４６の掘削幅を大きくできるので、掘削幅に応じた矩形幅の管２を容易に地山１０に設置できるようになる。尚、管推進装置１としては、管２の推進方向と交差する回転中心線Ｌを回転中心として回転する回転掘削体４６；４６を有した掘削機械２６を備えた構成であればよい。
【００２８】
尚、回転掘削体４６；４６の前後位置は、管側推進力受け部２１の設置位置を前後に変えることにより適宜調整すればよい。
例えば、図６に示すように、掘削ビット５２の先端８０と案内刃管９の刃先８１とが案内刃管９の中心線と直交する１つの平面上に位置するように回転掘削体４６；４６を設置したり、図示しないが、掘削ビット５２の先端８０が案内刃管９の刃先８１よりも前方側に突出するように回転掘削体４６；４６を設置したり、掘削ビット５２の先端８０が先頭管６内に位置するように回転掘削体４６；４６を設置する。
【００２９】
掘削ビット５２の先端８０を案内刃管９の刃先８１よりも前方側に突出させて回転掘削体４６；４６の掘削動作を行えば、案内刃管９の刃先よりも前方に位置する地山１０を掘削ビット５２により確実に掘削できるので、案内刃管９の刃先８１が硬質の地山１０に衝突して先頭管６を推進できなくなるような事態を少なくできる。例えば、回転中心線Ｌと案内刃管９の刃先８１とが同一平面上に位置するように、掘削ビット５２の先端８０を案内刃管９の刃先８１よりも前方側に突出させて回転掘削体４６；４６による掘削動作を行えば、案内刃管９の刃先よりも前方に位置する地山１０を掘削ビット５２によりさらに確実に掘削できるようになり、管２をより推進させやすくなるので、管２の設置作業をよりスムーズに行える。
【００３０】
また、掘削ビット５２の先端８０を先頭管６内に位置させた状態で先頭管６の推進動作及び回転掘削体４６；４６の掘削動作を行えば、地山１０に突刺された案内刃管９の刃先の内側に入り込んだ地山部分のみが掘削ビット５２により掘削されるので、地山１０の余掘り部分が少なくなり、地盤沈下等、地山１０に与える影響を少なくすることができる。
【００３１】
回転掘削体４６；４６の間には固定掘削体７７を備える。
固定掘削体７７は、分岐支柱４３よりも前方に突出するように２つの分岐支柱４３；４３の境界部分の前方外周面に溶接又はボルト、ナット等の固定手段によって固定状態に取付けられる。
固定掘削体７７は、例えば、上下間の中央部が案内刃管９の刃先８１側に膨出する湾曲形状に形成され、この湾曲面の左右幅間の中心が湾曲面の周方向に沿って連続する鋭利な刃形状となるように形成された構成である。
このように、固定掘削体７７は、上下間の中央部が案内刃管９の刃先８１側に膨出する湾曲形状に形成された構成としたので、先頭管６が推進する際の地山１０の抵抗を減らすことができ、先頭管６をよりスムーズに推進させることができるようになる。
【００３２】
上記固定掘削体７７が設けられていない場合には、掘削された土砂が回転掘削体４６；４６の間に詰まってしまう可能性があるが、回転掘削体４６；４６の間に固定掘削体７７を設けた場合には、固定掘削体７７が、先頭管６の推進により地山１０に衝突することによって、地山１０を削ったり、衝突した地山１０部分にある土砂や岩を左右に振り分けて左右の回転掘削体４６；４６に仕向けたりするといった役割を果たすので、先頭管６をよりスムーズに推進させることができるようになる。
例えば、図６に示すように、固定掘削体７７の上下間の中央と回転掘削体４６の掘削ビット５２と案内刃管９の刃先８１とが先頭管６の中心線と直交する同一平面上に位置するように構成される。
このように固定掘削体７７の上下間の中央と回転掘削体４６の掘削ビット５２と案内刃管９の刃先８１とが先頭管６の中心線と直交する同一平面上に位置するように構成した場合は、上述したような、固定掘削体７７が掘削に先立って地山１０にひび割れを誘発させることにより掘削しやすくなるといった効果が得られるとともに、固定掘削体７７が地山１０に衝突してしまって先頭管６が推進しなくなるといったことも防止できる。
【００３３】
尚、固定掘削体７７の上下間の中央が回転掘削体４６の掘削ビット５２と案内刃管９の刃先８１よりも後方又は前方に位置するように構成してもよい。
固定掘削体７７の上下間の中央が回転掘削体４６の掘削ビット５２と案内刃管９の刃先８１よりも前方に位置するように構成された場合、固定掘削体７７が掘削に先立って地山１０にひび割れを誘発させることにより掘削しやすくなるといった効果も得られる。
逆に、固定掘削体７７の上下間の中央が回転掘削体４６の掘削ビット５２と案内刃管９の刃先８１よりも後方に位置するように構成された場合は、地山１０が硬質の場合において掘削ビット５２や案内刃管９の刃先８１よりも先に固定掘削体７７が地山１０に衝突してしまって先頭管６が推進しなくなるといったことを防止できる。
【００３４】
また、固定掘削体７７の先端形状は、先頭管６の推進により地山１０に衝突することによって、地山１０を削ったり、衝突した地山１０部分にある土砂や岩を左右に振り分けて左右の回転掘削体４６；４６に仕向けたり、掘削に先立って地山１０にひび割れを誘発させて掘削しやすいようにするという役割を達成できる形状に形成されていればよい。例えば、上述したように前方先端が鋭利な刃先状に形成されたものでもよいし、前方先端が面状に形成されたものでもよく、地山１０の地質によって、地山１０を掘削して崩しやすい形状のものを選択すればよい。
【００３５】
また、回転掘削体４６の筐体５０は案内刃管９の左右の内面と接触しないように案内刃管９の左右の内面から離れて設置されるので、筐体５０と案内刃管９の左右の内面との間の地山１０が掘削されにくい可能性がある。
そこで、先頭管６の中央側に位置される掘削ビット５２を筐体５０の中心線（中心線Ｌ）と直交する方向に延長するように設け、かつ、先頭管６の左側に位置される掘削ビット５２ａ（５２）をできるだけ案内刃管９の左の内面に近付く位置まで先頭管６の左側に延長させて設け、さらに、先頭管６の右側に位置される掘削ビット５２ｂ（５２）をできるだけ案内刃管９の右の内面に近付く位置まで先頭管６の右側に延長させて設けることによって、先頭管６の左右側に位置される掘削ビット５２ａ；５２ｂで先頭管６の左右の角部に位置する地山１０をより効果的に掘削できるようにした。
【００３６】
水供給機構７５は、水貯留タンク７５ａと、基板２５の前面３９ｆと後面３９とに貫通する水供給孔７５ｂと、例えば蛇腹管や鋼管等により構成された水供給管７５ｃと、送水用のポンプ７５ｄ、連結管７５ｅとを備える。
基板２５の前面３９ｆと先頭管６の内面２０とで囲まれた空間６９内に水供給管７５ｃの一端開口が連通するように、例えば、水供給孔７５ｂの内側に水供給管７５ｃの一端がねじ嵌合されることによって水供給孔７５ｂと水供給管７５ｃの一端とが結合される。そして、水供給管７５ｃの他端開口と送水用のポンプ７５ｄの吐出口とが連通可能に連結され、送水用のポンプ７５ｄの吸込口と水貯留タンク７５ａとが連結管７５ｅにより連通可能に連結される。
【００３７】
排泥機構７６は、基板２５の前面３９ｆと後面３９とに貫通する排泥孔７６ａと、例えば蛇腹管や鋼管等により構成された排泥管７６ｂと、排泥用のポンプ７６ｃと、排泥タンク７６ｄと、連結管７６ｅとを備える。
空間６９内に排泥管７６ｂの一端開口が連通するように、例えば、排泥孔７６ａの内側に排泥管７６ｂの一端がねじ嵌合されることによって排泥孔７６ａと排泥管７６ｂの一端とが結合される。そして、排泥管７６ｂの他端開口と排泥用のポンプ７６ｃの吸込口とが連通可能に連結され、排泥用のポンプ７６ｃの吐出口と排泥タンク７６ｄとが連結管７６ｅにより連通可能に連結される。
【００３８】
尚、水貯留タンク７５ａ及び排泥タンク７６ｄは、水貯留タンク７５ａと排泥タンク７６ｄとが一体となった集合タンク７５Ｘにより構成される。即ち、集合タンク７５Ｘの内部に仕切体７５ｗを設けて集合タンク７５Ｘの内部を２つの領域に区切り、一方の領域を水貯留タンク７５ａとして使用し、他方の領域を排泥タンク７６ｄとして使用する。
つまり、最初に一定量の水を集合タンク７５Ｘ内に満たしておき、送水用のポンプ７５ｄを駆動して空間６９内に水を圧送すると、空間６９内に圧送された水と掘削機械２６により掘削された土砂とが混ざって泥水となる。そして、排泥用のポンプ７６ｃを駆動することにより、空間６９内の泥水が排泥タンク７６ｄに排出される。排泥タンク７６ｄに排出された泥水中の泥が排泥タンク７６ｄの底に沈殿するとともに、仕切体７５ｗを越えて水貯留タンク７５ａに入り込んだ泥水が再び送水用のポンプ７５ｄによって空間６９内に圧送される。即ち、泥水を循環させて空間６９内に供給できるようになるので、水の使用量を減らすことができる。また、水よりも比重が大きい泥水を空間６９内に供給できるので、地山１０及び地下水の圧力に抵抗できて、地山１０及び地下水の圧力と空間６９内の圧力とを均等にしやすくなるので、地盤沈下等、地山１０に与える影響を少なくすることができる。また、空間６９内が泥水化するので、排泥をスムーズに行えるようになり、掘削しやすくなる。
【００３９】
また、水供給孔７５ｂと水供給管７５ｃの一端との結合構造、排泥孔７６ａと排泥管７６ｂの一端との結合構造は、次のような結合構造であってもよい。基板の後面３９に孔（水供給孔７５ｂ、排泥孔７６ａ）に連通する図外の管部を形成しておいて、当該管部の開口端面と管（水供給管７５ｃ、排泥管７６ｂ）の一端開口端面とを互いに突き合わせた状態で環状ジョイント部材を当該突合せ部分に被せることにより管部と管とを結合したり、管の一端開口を介して管内に管部を嵌め込んだ状態で管の一端開口部の外周面を環状クリップ部材で締め付けることにより管部と管とを結合する。
尚、最初から泥水を集合タンク７５Ｘ内に満たしておき、送水用のポンプ７５ｄを駆動して空間６９内と集合タンク７５Ｘ内との間で泥水を循環させるようにしてもよい。
【００４０】
推進手段４は、管２を押圧するための油圧ジャッキ６２と、油圧ジャッキ６２の押圧力を管２に伝達するための推進力伝達装置７０と、管２の推進の際に油圧ジャッキ６２に加わる推進反力を受ける支圧体６２Ａと、を備えた構成である。油圧ジャッキ６２のピストンロッド６３の先端には押圧板６４が設けられる。
【００４１】
推進力伝達装置７０は、推進力伝達棒状体７１と、推進力伝達用の当て材７２と、上述の基板２５と、上述の水密性能維持部材３５と、上述の管側推進力受け部２１とを備える。
推進力伝達棒状体７１は、一端７１ａから他端７１ｂまでの長さが基板２５の後面３９と先頭管６の後端面１０２ｅとの間の最短距離よりも長い寸法の棒状体７１ｘと、棒状体７１ｘの他端７１ｂ側より突出させた傾き防止部７１ｃとを備える。棒状体７１ｘは例えばＨ形鋼を用い、傾き防止部７１ｃは例えば棒状体７１ｘを形成するＨ形鋼に溶接又はボルトなどの接続手段で結合された鋼材を用いる。尚、傾き防止部７１ｃは、先頭管６の左内側面６ａや右内側面６ｂに面接触する面を有した面体７１ｄを備える。
推進力伝達棒状体７１は、棒状体７１ｘの中心線が先頭管６の中心線と同一方向を向くように設置され、かつ、面体７１ｄの面と先頭管６の左内側面６ａや右内側面６ｂとが面接触するように、一端７１ａと基板２５の後面３９とが溶接又はボルトなどの接続手段で結合される。
即ち、左の推進力伝達棒状体７１Ａの棒状体７１ｘの中心線が先頭管６の中心線と同一方向を向くように設置され、かつ、左の推進力伝達棒状体７１Ａの面体７１ｄの面と先頭管６の左内側面６ａとが面接触するように、左の推進力伝達棒状体７１Ａの棒状体７１ｘの一端７１ａと基板２５の後面３９とが溶接又はボルトなどの接続手段で結合される。また、右の推進力伝達棒状体７１Ｂの棒状体７１ｘの中心線が先頭管６の中心線と同一方向を向くように設置され、かつ、右の推進力伝達棒状体７１Ｂの面体７１ｄの面と先頭管６の右内側面６ｂとが面接触するように、右の推進力伝達棒状体７１Ｂの棒状体７１ｘの一端７１ａと基板２５の後面３９とが溶接又はボルトなどの接続手段で結合される。
左右の推進力伝達棒状体７１Ａ；７１Ｂの一端７１ａ；７１ａは、基板２５の上下縁間の中央部に結合される。
【００４２】
そして、当て材７２を、先頭管６の後端面１０２ｅより後方に突出する左右の推進力伝達棒状体７１Ａ；７１Ｂの他端７１ｂ；７１ｂ間に跨るように設置して他端７１ｂ；７１ｂに図外のボルトや万力装置などで連結し、当て材７２における先頭管６の中心線が位置する部分を油圧ジャッキ６２の押圧板６４で押圧することにより、油圧ジャッキ６２による押圧力が、当て材７２、左右の推進力伝達棒状体７１Ａ；７１Ｂ、基板２５、管側推進力受け部２１を介して先頭管６及び回転掘削体４６；４６に伝達されるので、案内刃管９及び先頭管６が前方に推進するとともに回転掘削体４６；４６が前方に推進する。
即ち、一方の推進力伝達棒状体である左の推進力伝達棒状体７１Ａを基板２５の後面３９の左側縁側における上下縁間の中央部に結合するとともに、他方の推進力伝達棒状体である右の推進力伝達棒状体７１Ｂを基板２５の後面３９の右側縁側における上下縁間の中央部に結合し、これら左右の推進力伝達棒状体７１Ａ；７１Ｂを油圧ジャッキ６２で押圧して管２を推進させる構成としたので、管２の左右に均等に押圧力を加えることができるようになる。
【００４３】
次に、図７を参照して管推進装置１による地山１０への管２の推進方法を説明する。
掘削機械２６と推進力伝達棒状体７１と水供給管７５ｃと排泥管７６ｂとが取付けられた基板２５を先頭管６の内側に設置する。つまり、基板２５を形成する矩形板３０の前面３９ｆにおける矩形周縁面３３が、先頭管６の内側に管側推進力受け部２１を形成する矩形枠体２２の枠後面３２に水密性能維持部材３５を介して突き付けられた状態となるように設置する。これにより、管２を、発進基地１００から地山１０に設置する場合に、先に地山１０に入れる先頭管６の先端開口６ｔ側の内側に掘削機械２６が設置される。
そして、当て材７２を、先頭管６の後端面１０２ｅより後方に突出する左右の推進力伝達棒状体７１Ａ；７１Ｂの他端７１ｂ；７１ｂ間に跨るように設置する。また、掘削機械２６の耐圧ホース５６の他端を油圧源５５に接続する。そして、先頭管６の先端の案内刃管９の刃先８１をエントランス口１０１に押し付けた状態で油圧ジャッキ６２を設置し、縮退したピストンロッド６３の先端に設けられた押圧板６４を当て材７２における先頭管６の中心線が位置する部分に位置させる。
そして、送水用のポンプ７５ｄを駆動して空間６９内に泥水を供給し、空間６９内と集合タンク７５Ｘ内との間で泥水を循環させるとともに、制御装置６５による制御によって、油圧源５５から油圧モータ４７に圧油を供給して回転掘削体４６を回転させながら、油圧ジャッキ６２のピストンロッド６３を伸ばして当て材７２における後続管７の中心線が位置する部分を押圧すると、推進力伝達装置７０を介して先頭管６に伝達される推進力と回転掘削体４６の回転に伴う地山１０掘削とによって先頭管６が前方に推進し、先頭管６が地山１０に設置される。
【００４４】
先頭管６の後端面１０２ｅを残して先頭管６が地山１０に設置された後、図７（ｂ）に示すように、先頭管６の後端面１０２ｅに後続管７を溶接、又は、ボルト等の固定具により接続し、さらに、図７（ｃ）に示すように、先頭の推進力伝達棒状体７１の他端７１ｂと後続の推進力伝達棒状体７１の一端７１ａとをボルト、又は、溶接により結合することにより、先頭の推進力伝達棒状体７１の後ろに後続の推進力伝達棒状体７１を継ぎ足すとともに、また、耐圧ホース５６の他端に図外の延長耐圧ホースを継ぎ足し、水供給管７５ｃの他端に図外の延長水供給管を継ぎ足し、排泥管７６ｂの他端に図外の延長排泥管を継ぎ足していく。
そして、図７（ｄ）に示すように、当て材７２を、後続管７の後端縁より後方に突出する左右の推進力伝達棒状体７１Ａ；７１Ｂの他端７１ｂ；７１ｂ間に跨るように設置して、当て材７２における後続管７の中心線が位置する部分を油圧ジャッキ６２のピストンロッド６３で押圧しながら、掘回転掘削体４６；４６を回転駆動することにより、回転掘削体４６が掘削を行いながら先頭管６が推進し、後続管７が地山１０に設置される。
尚、回転掘削体４６；４６が地山１０を掘削した土砂は空間６９内で水と混ざって泥水となって排泥タンク７６ｄに排出される。
以後、同様に、前の後続管７の後端縁に後の後続管７を順次連結して地山１０に設置していく。
【００４５】
以上説明した管推進装置１を、先端側に掘削手段を備えて掘削すべきトンネルの外周縁に沿って互いに隣り合うように配置された複数の先頭管６；６…毎に設けることによって、１つ１つの先頭管６；６…と当該１つ１つの先頭管６；６…の後方にそれぞれ連結された複数の後続管７；７…とにより形成された前後に延長する複数の管列を個別に推進させることが可能となり、１つ以上の管列を他の管列とは別に推進させることが可能となる。例えば、外殻２Ｃを分割して推進させることが可能となる。また、外殻２Ｃの延長方向に沿った前後に延長する複数の管列の長さが異なるように構成された外殻２Ｃを形成することも可能となる。
このように、複数の先頭管６；６…毎に管推進装置１を設ければ、例えば、外殻２Ｃを推進させる際の地山１０からの推進反力が大きい場合に、外殻２Ｃを構成する外殻２Ｃの延長方向に沿った前後に延長する複数の管列を別々に推進させたり、外殻２Ｃの延長方向に沿った前後に延長する複数の管列の長さが異なるように構成された外殻２Ｃを形成することが可能となる。即ち、管２の先端側に掘削手段を備えて掘削すべきトンネルの外周縁に沿って互いに隣り合うように配置された複数の先頭管６；６…の１つ１つと当該１つ１つの先頭管６；６…の後方にそれぞれ連結された複数の後続管７；７…とにより形成された前後に延長する複数の管列のうちの１つ以上の管列を他の管列とは別に推進させることにより、外殻２Ｃを推進させる際の推進反力を低減させることができ、外殻２Ｃの形成、及び、外殻２Ｃの推進を容易に行わせることが可能となる。
【００４６】
管推進装置の別の一例について説明する。
図８に示すように、回転掘削体４６の回転中心線Ｌを、先頭管６の互いに平行に対向する一対の外側面と平行で、かつ、先頭管６の推進方向と直交する面と直交以外の状態で交差する状態に設定する掘削機械揺動駆動装置２５０を備えたことによって、先頭管６の進行に先立って先頭管６の前方において先頭管６の断面積よりも幅の広い断面積を掘削でき、先頭管６の前方での余堀が可能な管推進装置１Ｘを用いてもよい。例えば、図８（ａ）；（ｂ）に示すように、回転掘削体４６が掘削進行方向の左右に揺動可能な構成を備える。
以下、管推進装置１Ｘの一例について説明するが、実施形態１の管推進装置１で説明した構成と同一構成部分については同一符号を付し、詳説を省略する。
実施形態５の管推進装置１Ｘは、実施形態１で説明した管推進装置１の掘削装置３の構成である基板２５、管側推進力受け部２１の代わりに掘削機械揺動駆動装置２５０を備えた構成である。
掘削機械揺動駆動装置２５０は、揺動基板３００と、揺動基板３００の案内部材３１０と、揺動基板駆動手段３２０とを備える。
管推進装置１Ｘは、筒状の案内部材３１０の筒の中心線と先頭管６の管の中心線とが一致するように案内部材３１０が先頭管６の先端開口６ｔ側の内側に設置されて案内部材３１０の筒の外周面３３０と先頭管６の内周面６ｓとの間の水密性がゴムパッキン等の水密性能維持部材３４０によって保たれ、かつ、揺動基板３００は先頭管６の互いに平行に対向する一対の外側面間の中心を回転中心としての左右の側壁３０１；３０２側が前後に揺動可能なように案内部材３１０に取付けられて揺動基板３００の外周面３９０と案内部材３１０の筒の内周面３５０との間の水密性がゴムパッキン等の水密性能維持部材１２０によって保たれた構成とされる。先頭管６の先端開口６ｔ側の内側における案内部材３１０の前方には推進力受け部６３０が設けられ、当該推進力受け部６３０は、先頭管６の先端開口６ｔ側の内側に設置された案内部材３１０の筒の前端面３１１に接触して案内部材３１０の前方への移動を規制するとともに推進力伝達装置７０を介して案内部材３１０に伝達された推進力を先頭管６に伝達することができるように、先頭管６の先端開口６ｔ側の内周面６ｓに溶接、ボルト・ナット等の固定手段で固定されている。また、揺動基板３００には、揺動基板３００の平板を前後に貫通する支柱保持貫通孔１３０、排泥管保持貫通孔１４０、水供給管保持貫通孔１５０が形成され、支柱保持貫通孔１３０には、掘削機械２６の支持部４０の支柱４２が貫通した状態で固定状態に保持され、排泥管保持貫通孔１４０には、排泥管７６ｃの先端部が貫通した状態で固定状態に保持され、水供給管保持貫通孔１５０には、水供給管７５ｃの先端部が貫通した状態で固定状態に保持される。そして、複数の掘削ビット（掘削刃）５２を備えた掘削機械２６の回転掘削体４６が先頭管６の先端開口６ｔよりも前方に位置されて回転掘削体４６を支持する支柱４２が揺動基板３００に支持されている。
管推進装置１Ｘによれば、先頭管６の前方の地山１０を回転掘削体４６で掘削する際に、油圧ジャッキのような揺動基板駆動手段３２０が揺動基板３００における一対の側壁３０１；３０２側の後面を押圧及び引き戻して前後に移動させることで、回転掘削体４６の回転中心線Ｌが、先頭管６の推進方向と直交する面及び先頭管６の互いに平行に対向する一対の外側面（例えば先頭管６の上下の外側面）と平行な第１の状態、及び、先頭管６の互いに平行に対向する一対の外側面（例えば先頭管６の上下の外側面）と平行で、かつ、先頭管６の推進方向と直交する面と直交以外の状態で交差する第２の状態（図８（ａ）；（ｂ）参照）に設定される。
即ち、管推進装置１Ｘは、先頭管６の前方において回転掘削体４６を先頭管６の左右方向に揺動させるための掘削機械揺動駆動装置２５０を備えるので、先頭管６の前方の地山１０を回転掘削体４６で掘削する際に揺動基板駆動手段３２０により揺動基板３００を駆動して回転掘削体４６を例えば左右方向に揺動させることができ、回転掘削体４６が左右方向に揺動しない場合と比べて、掘削可能な左右幅を大きくできる。つまり、管推進装置１Ｘを用いれば、先頭管６の進行に先立って先頭管６の前方において先頭管６の例えば左右幅間隔よりも幅の広い左右幅間隔で地山１０を掘削でき、先頭管６の前方において先頭管６の左右幅方向での余堀が可能となるので、先頭管６の前方の硬質地盤層を掘削でき、地山１０が硬質地盤層である場合でも管２を地山１０においてスムーズに推進させることができる。
【００４７】
当該掘削機械揺動駆動装置２５０を備えた管推進装置１Ｘを用いて管２を地山１０に設置する場合においては、先頭管６の前方において先頭管６の断面積よりも幅の広い断面積を掘削できる。即ち、先頭管６の前方の地山１０において先頭管６の例えば左右側の地山１０の余堀が可能となるので、管２を地山１０においてスムーズに推進させることができる。
【００４８】
図９及び図１０に示すように、回転掘削体は、筐体５０の外周面５１より突出するように設けられた掘削刃としての第１の掘削ビット８ｅ及び第２の掘削ビット８ｆとを備えた構成の回転掘削体４６Ａを用いてもよい。
複数個の第２の掘削ビット８ｆが筐体５０の回転中心線Ｌに沿った方向に並べられて第２の掘削ビット群８１０が構成される。
筐体５０の外周面５１には複数のビット取付部８３が点在するように設けられる。第１の掘削ビット８ｅは、筐体５０の外周面５１に設けられた個々のビット取付部８３に１つ１つ個別に着脱可能に取り付けられる。第２の掘削ビット８ｆは、筐体５０の外周面に設けられた複数のビット取付部８３に着脱可能に取り付けられるビット設置板８４に設けられる。即ち、第２の掘削ビット群８１０は、ビット取付部８３に取り付けられて筐体５０の回転中心線Ｌに沿って筐体５０の外周面５１の周面幅（回転中心線Ｌに沿った方向の幅、即ち、筐体５０の回転中心線Ｌに沿った方向の両方の端面）に亘って延長するビット設置板８４のビット設置面８４ａに、複数の第２の掘削ビット８ｆが回転中心線Ｌに沿った方向に並ぶように着脱可能又は固定的に設けられた構成である。
１つ１つの回転掘削体４６Ａにおいて、第１の掘削ビット８ｅは、筐体５０の外周面５１の周方向に互いに１８０°離れた位置にそれぞれ設けられる。第２の掘削ビット群８１０は、筐体５０の外周面５１上において第１の掘削ビット８ｅが設けられていない部分に設けられる。
図９（ｂ）に示すように、筐体５０の外周面５１上で周方向に互いに１８０°離れた位置に設けられた各第２の掘削ビット群８１０；８１０の各掘削ビット８ｆの先端は、筐体５０の回転中心線Ｌと直交する同一の面８５ｅ上に位置しないように設定されている。つまり、一方の第２の掘削ビット群８１０において互いに隣り合う各掘削ビット８ｆ間で掘削されない地山１０部分を他方の第２の掘削ビット群８１０の各掘削ビット８ｆで掘削できるように構成されている。要するに、１つ１つの回転掘削体４６Ａは、一方の第２の掘削ビット群８１０で掘削できない地山１０部分を他方の第２の掘削ビット群８１０で掘削できるようにした相補的な一対の第２の掘削ビット群８１０；８１０を備えた構成である。
そして、図１０（ａ）に示すように、筐体５０の回転中心線Ｌから回転中心線Ｌと直交する線上を経由した第１の掘削ビット８ｅの先端までの第１距離８０ｘ（即ち、第１の掘削ビット８ｅによる掘削半径）と筐体５０の回転中心線Ｌから回転中心線Ｌと直交する線上を経由した第２の掘削ビット８ｆの先端までの第２距離８１ｘ（即ち、第２の掘削ビット８ｆによる掘削半径）とが異なる。
つまり、第１距離８０ｘを掘削半径とした第１の掘削ビット８ｅによる掘削径が、先頭管６の上下の内壁面６ｃ；６ｄ間（先頭管６の一方の一対の壁面の内壁面間）の寸法９ｘよりも小さく設定され、かつ、第２距離８１ｘを掘削半径とした第２の掘削ビット８ｆによる掘削径が、先頭管６の先頭管６の上下の内壁面６ｃ；６ｄ間の寸法９ｘよりも大きく設定されていることにより、回転掘削体４６Ａが先頭管６の先端開口６ｔを介して先頭管６の前方及び先頭管６の内側に移動可能に構成されている。
即ち、第１距離８０ｘは、回転掘削体４６Ａが先頭管６の内側で回転中心線Ｌを回転中心として回転可能な回転半径寸法に設定されたことによって、回転掘削体４６Ａが管２内を通過可能となり、掘削機械２６を出発側の発進基地１００に引き戻して回収できる。
また、第２距離８１ｘは、回転掘削体４６Ａが先頭管６の内側で回転中心線Ｌを回転中心として回転不可能で、かつ、回転掘削体４６Ａが先頭管６の先端開口６ｔの前方に位置された場合に回転可能な回転半径に設定される。
即ち、回転掘削体４６Ａが先頭管６の先端開口６ｔの前方に位置された状態で回転駆動されることによって第１の掘削ビット８ｅ及び第２の掘削ビット８ｆが先頭管６の先端開口６ｔの前方位置の地山１０を掘削可能であり、かつ、回転掘削体４６Ａが管２（先頭管６及び後続管７）内を通過して管２を出発させた発進基地１００に回収可能に構成される。
以上のような回転掘削体４６Ａを備えたことにより、先頭管６の先端開口６ｔの前方において先端開口６ｔの断面よりも例えば上下幅の大きい断面積の孔を掘削できるので、先頭管６の先端開口縁が地山１０に衝突する前に地山１０を掘削できて、管２をよりスムーズに推進させることができる。
また、掘削機械２６の回収時には、図１０（ｂ）に示すように、第２の掘削ビット群８１０の第２の掘削ビット８ｆの先端が、先頭管６の上下の内壁面６ｃ；６ｄと同一平面を示す位置より上方に位置しない状態にしてから、回転掘削体４６Ａを管２内に引き戻して掘削機械２６を出発側の発進基地１００に回収する。
【００４９】
即ち、筐体５０の回転中心線Ｌから回転中心線Ｌと直交する線上を経由した第１の掘削ビット８ｅの先端までの第１距離８０ｘ（即ち、第１の掘削ビット８ｅによる掘削半径）と筐体５０の回転中心線Ｌから回転中心線Ｌと直交する線上を経由した第２の掘削ビット８ｆの先端までの第２距離８１ｘ（即ち、第２の掘削ビット８ｆによる掘削半径）とが異なるように設定され、第１距離８０ｘを掘削半径とした第１の掘削ビット８ｅによる掘削径が、先頭管６の案内刃管９の上下の内壁面６ｃ；６ｄ間の寸法９ｘよりも小さく、第２距離８１ｘを掘削半径とした第２の掘削ビット８ｆによる掘削径が、先頭管６の上下の内壁面６ｃ；６ｄ間の寸法９ｘよりも大きく設定された回転掘削体４６Ａを備えた。このため、先頭管６の先端開口６ｔより前方に位置する回転掘削体４６Ａを回転させて掘削ビット８ｅ；８ｆが地山１０を掘削することにより、先頭管６の先端開口６ｔの前方において、先頭管６の管の中心を中心とした四角断面であって先頭管６の先端開口６ｔの四角断面の幅寸法（回転掘削体４６Ａの径方向に対応する幅寸法、例えば、先頭管６の上下の内壁面６ｃ；６ｄ間の寸法９ｘ）より幅寸法の大きい四角断面の孔を掘削できる。よって、先頭管６の先端開口縁が地山１０に衝突する前に、先頭管６の先端開口６ｔよりも前方に位置する地山１０を掘削ビット８ｅ；８ｆにより確実に掘削できるので、先頭管６の先端開口縁が硬質の地山１０に衝突して先頭管６を推進できなくなるような事態を防止でき、地山が硬質地山１０である場合でも、管２をよりスムーズに推進させることができる。
【００５０】
また、筐体５０の外周面５１上で周方向に互いに１８０°離れた位置に設けられた各第２の掘削ビット群８１０；８１０の各掘削ビット８ｆの先端位置が、筐体５０の回転中心線Ｌと直交する同一の面８５ｅ上に位置しないように設定されている。つまり、筐体５０の外周面５１上で周方向に互いに１８０°離れた位置に設けられた一対の第２の掘削ビット群８１０；８１０は、回転掘削体４６Ａの回転により一方の第２の掘削ビット群８１０で掘削できない地山１０部分を他方の第２の掘削ビット群８１０で掘削できるように構成されているので、先頭管６の先端開口６ｔの四角断面の幅寸法より幅寸法の大きい四角断面の孔を効率的に掘削でき、管２をよりスムーズに推進させることができる。
また、各第２の掘削ビット群８１０を、回転中心線Ｌを中心として筐体５０の外周面５１上で例えば等間隔に配置することで、回転掘削体４６Ａの回転重心を一定に保てるようになり、回転掘削体４６Ａの回転がスムーズになって効率的に掘削できて、管２をよりスムーズに推進させることができる。
また、第２の掘削ビット８ｆ及び第１の掘削ビット８ｅを備えたので、第２距離８１ｘを掘削半径とした掘削径の孔を第２の掘削ビット８ｆ及び第１の掘削ビット８ｅによってより効率的に掘削できるようになる。
【００５１】
尚、第２の掘削ビット群８１０は、筐体５０の外周面５１に設けられた個々の取付部８３に個々に取付けられた第２の掘削ビット８ｆの集合体により構成されてもよい。
また、筐体５０の外周面５１上において筐体５０の回転中心線Ｌに沿った方向の両方の端面に跨って回転中心線Ｌに沿った方向に直線状又は非直線状に個々の第２の掘削ビット８ｆが個々に並ぶように配置されていたり、筐体５０の外周面５１上において筐体５０の回転中心線Ｌに沿った方向の両方の端面に跨って回転中心線Ｌに沿った方向に直線状又は非直線状に延長する１つの掘削刃を有した第２の掘削ビット８ｆを備えた構成の回転掘削体４６Ａであって、回転掘削体４６Ａが管２の内側で回転中心線Ｌを中心として回転不可能で、かつ、先頭管６の先端開口６ｔの前方位置で回転可能なように構成されていればよい。
また、第２の掘削ビット群８１０；８１０が筐体５０の外周面５１上で周方向に互いに１８０°離れた位置に設けられていなくてもよい。
要するに、回転掘削体４６Ａは、回転中心線Ｌから回転中心線Ｌと直交する線上を経由した第１の掘削ビット８ｅの先端までの第１距離８０ｘが、回転掘削体４６Ａが管６の内側で回転中心線Ｌを中心として回転可能な回転半径に設定され、回転中心線Ｌから回転中心線Ｌと直交する線上を経由した第２の掘削ビット８ｆの先端までの第２距離８１ｘが、回転掘削体４６Ａが管２の内側で回転中心線Ｌを中心として回転不可能で、かつ、回転掘削体４６Ａが先頭管６の先端開口６ｔの前方に位置された場合に回転中心線Ｌを中心として回転可能な回転半径に設定されればよい。
【００５２】
また、回転掘削体は、第１の掘削ビット８ｅを備えない構成としてもよい。即ち、掘削ビットとして第２の掘削ビット８ｆのみを有した回転掘削体を用いてもよい。
要するに、回転掘削体が第１の掘削ビット８ｅを備えない構成の場合において、回転中心線Ｌから回転中心線Ｌと直交する線上を経由した回転掘削体の筐体５０の外周面５１までの最短距離である第１距離が、回転掘削体が管６の内側で回転中心線Ｌを中心として回転可能な回転半径に設定され、回転中心線Ｌから回転中心線Ｌと直交する線上を経由した第２の掘削ビット８ｆ（掘削ビット）の先端までの第２距離８１ｘが、回転掘削体が管２の内側で回転中心線Ｌを中心として回転不可能で、かつ、回転掘削体が先頭管６の先端開口６ｔの前方に位置された場合に回転中心線Ｌを中心として回転可能な回転半径に設定されればよい。
つまり、第１距離を半径とした筐体５０の直径が、先頭管６の上下の内壁面６ｃ；６ｄ間の寸法よりも小さく設定され、かつ、第２距離８１ｘを掘削半径とした第２の掘削ビット８ｆによる掘削径が、先頭管６の先頭管６の上下の内壁面６ｃ；６ｄ間の寸法９ｘよりも大きく設定されていることにより、回転掘削体４６Ａが先頭管６の先端開口６ｔを介して先頭管６の前方及び先頭管６の内側に移動可能に構成される。
以上によれば、第２の掘削ビット８ｆによる掘削によって、先頭管６の前方において先頭管６の例えば上下の内壁面６ｃ；６ｄ（先頭管６の一方の一対の壁面）と直交する方向である先頭管６の上下幅間隔よりも広い上下幅間隔で地山１０を掘削できるようになり、先頭管６の前方において先頭管６の上下幅方向での余堀が可能となるので、図１に示すように地山１０と管２との間に隙間８５０を形成でき、地山１０が硬質地山１０である場合でも管２をよりスムーズに推進させることが可能となる。
【００５３】
尚、上述した掘削機械揺動駆動装置２５０と回転掘削体４６Ａとを備えた装置構成の管推進装置を用いれば、先頭管６の前方の地山１０において先頭管６の上下左右側の地山１０の余堀が可能となることから、折曲管を地山１０においてスムーズに推進させることができ、効果的である。
【００５４】
管２は、管の中心軸線と直交する面で管を切断した場合の断面形状が円形形状の管であってもよい。
また、上記では、管２の推進方向と交差する回転中心線Ｌを回転中心として回転する回転掘削体４６；４６を有した掘削機械２６を備えた構成の管推進装置を例示したが、管２の中心軸線と同じ又は平行な回転中心線を回転中心として回転する回転掘削体を有した掘削手段を備えた構成の管推進装置を用いてもよい。また、所謂ウォータジェット噴射により地山１０を掘削する掘削手段を備えた構成の管推進装置を用いてもよい。
【符号の説明】
【００５５】
２  管、２Ａ  先頭筒状体、２Ｃ  外殻、４  推進手段、６  先頭管（管）、
７  後続管（管）、１０  地山、１２  支保、２６  掘削機械（掘削手段）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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