(57)【要約】【課題】  着脱式注入装置において、トンネル完成後にトンネル内に作業者が入ることなくホースの接続部を分離可能にすること。【解決手段】  着脱式注入装置は、推進管の内部へ部分的に突出する管継手部材１３であって、基端部がホース部材１４に接続され先端部が吐出部１１に分離可能に接続された管継手部材１３と、この管継手部材１３を推進管内部側から支持する管継手サポート１５と、管継手サポート１５を推進管側の連結部に固定する為の複数の固定フランジ１６であって、Ｕ形切欠き部を有しそのＵ形切欠き部に挿通した締結部材を介して推進管側連結部に固定された複数の固定フランジ１６と、管継手サポート１５に連結されたワイヤ部材１７であって、このワイヤ部材１７を推進管の一端部の方へ引っ張ることで管継手サポート１５をＵ形切欠き部を介して推進管から離脱させる為のワイヤ部材１７とを有する。【選択図】  図３
2006200306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削機で掘削されたトンネル内面を覆う推進管に設けた吐出部と、この吐出部に流体を供給する為に推進管の一端部から推進管内に導設されたホース部材とを備え、吐出部から推進管の外側へ流体を注入する着脱式注入装置において、
前記推進管の内部へ部分的に突出する管継手部材であって、基端部がホース部材に接続され先端部が吐出部に分離可能に接続された管継手部材と、
この管継手部材を推進管内部側から支持する管継手サポートと、
前記管継手サポートを推進管側の連結部に固定する為の複数の固定フランジであって、Ｕ形切欠き部を有しそのＵ形切欠き部に挿通した締結部材を介して推進管側連結部に固定された複数の固定フランジと、
前記管継手サポートに連結されたワイヤ部材であって、このワイヤ部材を推進管の一端部の方へ引っ張ることで管継手サポートをＵ形切欠き部を介して推進管から離脱させる為のワイヤ部材と、
を備えたことを特徴とする着脱式注入装置。
【請求項２】
前記推進管がヒューム管であり、前記流体が滑材であり、管継手サポートが断面Ｕ形に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の着脱式注入装置。
【請求項３】
前記吐出部と管継手部材の間に介装接続された弁ユニットが前記推進管の壁部に装備され、この弁ユニットは推進管の外部から内部への逆流を阻止する逆止弁機構を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の着脱式注入装置。
【請求項４】
前記ワイヤ部材は、推進管内に配設されトンネル掘削完了後に推進管の一端の方へ抜き出されるインナーユニットに連結されたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の着脱式注入装置。
【請求項５】
前記管継手部材は、管継手サポートを離脱後にホース部材を引っ張ることで弁ユニットから離脱可能に構成されたことを特徴とする請求項３に記載の着脱式注入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、着脱式注入装置に関し、特に推進管を立坑から推進駆動して比較的小径のトンネルを形成する場合に推進管の外面側に滑材を注入する着脱式注入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上水道や下水道の末端側の系統では、比較的小径（約３００〜５００ｍｍ）のトンネルであって、ヒューム管などの推進管を立坑から地中に数１００ｍに亙って押し込む（推進させる）ことでトンネルが構築される。この場合、例えば２．５ｍの長さの多数の推進管を順次継ぎ足しながら押し込んでいく。推進管の推進時に、推進管の外面が地山に接触するために、推進管には大きな摩擦力が作用する。そこで、その摩擦力を低減するために、通常、トンネル掘削中（推進管の推進時）には、例えば５０ｍおきの間隔ごとに推進管の外面へ流動性のある滑材を注入する。
【０００３】
ここで、滑材注入装置を設計する上で問題となる点は、トンネル内へ作業者が入ることなく解体できること、解体後に完成したトンネル内に突起物などが突出しないこと、などである。そこで、滑材の吐出部に滑材を供給するホース部材を吐出部にエア着脱式のカプラを介して接続し、解体時にエアによりカプラを分離することでホース部材を吐出部から分離する技術も採用されているが、このエア着脱式のカプラに供給するエア系統が必要となり、滑材注入機器が複雑化し、設備費も高価にになる。
【０００４】
別の滑材注入装置として、推進管の壁部内に複数系統の滑材通路を形成しておき、推進管の継ぎ足し時に、複数系統の滑材通路を接続する必要があるため、推進管の構造が複雑化し、トンネル掘削時に多大の労力がいる。
【０００５】
そこで、特許文献１には、トンネルの長さ方向適間隔おきに、推進管と推進管の間にリング構造の滑材注入装置を組み込み、立坑からトンネル内に導設した複数のホースを介して滑材を滑材注入装置に供給し、その滑材注入装置から滑材を注入する。滑材注入装置は軸心方向に所定の長さを有する鋼構造のもので、掘削機からの泥水の流入を抑制するために、外周面にオーバーカットリングと、テールクリアランスゴムリングを装備すると共に、流導筒も有し、内面側には滑材の射出孔や分流器、流量計、圧力計がホースにて接続されている。この滑材注入装置は、トンネル完成後に恒久的に残置されるものである。
【０００６】
特許文献２には、トンネルを掘削するシールド機の後部側に装備する滑材注入装置が開示されていた。この滑材注入装置は、特許文献１の滑材注入装置と同様に、鋼構造のリング状の滑材注入装置であり、立坑からトンネル内に導設した複数のホースを介して滑材を滑材注入装置に供給し、その滑材注入装置から滑材を注入する。この滑材注入装置は、土砂が流入しないように、外周面に滑材注入蓋と保護蓋を有し、内面側には滑材注入パイプ、注入バルブ、圧力センサ、コントローラがホースやケーブルにより接続されている。
【特許文献１】特開平９−１９５６７５号公報
【特許文献２】特開２００１−５５８８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記特許文献１に記載の滑材注入装置では、推進管と推進管の間にリング状の大がかりな滑材注入装置を装備するが、例えば５０ｍおきに滑材を注入する関係上、複数の滑材注入装置が必要で、設備費が非常に高価になるだけでなく、トンネル完成後のホース類の分離は作業者が行う必要があるので作業者が入れない小径のトンネルには適用できない。
【０００８】
前記特許文献２の滑材注入装置も、特許文献１の滑材注入装置と同様に、シールド機と推進管との間に、リング状の大がかりな滑材注入装置を装備するが、滑材を注入する部位を例えば５０ｍに形成するためには複数の滑材注入装置が必要で、設備費が非常に高価になるだけでなく、トンネル完成後のホース類の分離は作業者が行う必要があるので、作業者が入れない小径のトンネルには適用できない。
【０００９】
本発明の目的は、着脱式注入装置において、トンネル完成後にトンネル内に作業者が入ることなくホースの接続部を分離可能にすること、その分離後にトンネル内面に突起物をのこさないこと、簡単な構造で設備費を低減可能にするとなどである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の着脱式注入装置は、掘削機で掘削されたトンネル内面を覆う推進管に設けた吐出部と、この吐出部に流体を供給する為に推進管の一端部から推進管内に導設されたホース部材とを備え、吐出部から推進管の外側へ流体を注入する着脱式注入装置において、前記推進管の内部へ部分的に突出する管継手部材であって、基端部がホース部材に接続され先端部が吐出部に分離可能に接続された管継手部材と、この管継手部材を推進管内部側から支持する管継手サポートと、前記管継手サポートを推進管側の連結部に固定する為の複数の固定フランジであって、Ｕ形切欠き部を有しそのＵ形切欠き部に挿通した締結部材を介して推進管側連結部に固定された複数の固定フランジと、前記管継手サポートに連結されたワイヤ部材であって、このワイヤ部材を推進管の一端部の方へ引っ張ることで管継手サポートをＵ形切欠き部を介して推進管から離脱させる為のワイヤ部材とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
トンネルの掘削中は、推進管の一端側からトンネル内に導設されたホース部材から流体が圧送され、その流体が管継手部材を経て吐出部へ圧送され、吐出部から推進管の外側へ注入される。トンネル掘削が完了した際に、ホース部材を解体する際には、管継手サポートに連結されたワイヤ部材を推進管の一端側へ引っ張ると、複数の固定フランジのＵ形切欠き部が締結部材から離脱し、管継手サポートが推進管から離脱する。その後、ホース部材を推進管の一端側へ引っ張ると、管継手部材が吐出部側から離脱するため、トンネル外へ取り出すことができる。
【００１２】
請求項２の着脱式注入装置は、請求項１において、前記推進管がヒューム管であり、前記流体が滑材であり、管継手サポートが断面Ｕ形に形成されたことを特徴とする。
請求項３の滑材注入装置は、請求項１又は２において、前記吐出部と管継手部材の間に介装接続された弁ユニットが前記推進管の壁部に装備され、この弁ユニットは推進管の外部から内部への逆流を阻止する逆止弁機構を有することを特徴とする。
【００１３】
請求項４の着脱式注入装置は、請求項１〜３の何れかにおいて、前記ワイヤ部材は、推進管内に配設されトンネル掘削完了後に推進管の一端の方へ抜き出されるインナーユニットに連結されたことを特徴とする。
請求項５の着脱式注入装置は、請求項３において、前記管継手部材は、管継手サポートを離脱後にホース部材を引っ張ることで弁ユニットから離脱可能に構成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、前記のように基端部がホース部材に接続され先端部が吐出部に接続された管継手部材、この管継手部材を内部側から支持する管継手サポート、この管継手サポートを推進管側の連結部に固定する複数の固定フランジであってＵ形切欠き部を有し且つそのＵ形切欠き部に挿通した締結部材を介して推進管側連結部に固定された複数の固定フランジと、管継手サポートに連結され推進管の一端側へ引っ張ることのできるワイヤ部材とを備えているため、トンネル掘削が完了した際に、ワイヤ部材を引っ張ることで管継手サポートを推進管から離脱させ、ホース部材を引っ張ることで、管継手部材を吐出部から離脱させることができる。
【００１５】
このように、ワイヤ部材を推進管の一端側へ引っ張るという簡単な操作より、作業者がトンネル内へはいることなく、管継手サポートを離脱させ、ホース部材を介して管継手を離脱させることができる。しかも、管継手部材、管継手サポート、複数のフランジ、ワイヤ部材などを主体にして構成できるため、簡単な構成で安価に製作できる。
管継手部材と管継手サポートを離脱させた後には、推進管の内部へ突出する部材を残らないので、トンネルの使用上の障害となることもない。
【００１６】
請求項２の発明によれば、推進管がヒューム管であり、流体が滑材であり、管継手サポートが断面Ｕ形に形成されたため、この着脱式注入装置は推進管を押し込む際に、推進管の外面側に滑材を注入するのに適した装置である。
【００１７】
請求項３の発明によれば、吐出部と管継手部材の間に介装接続された弁ユニットが前記推進管の壁部に装備され、この弁ユニットは推進管の外部から内部への逆流を阻止する逆止弁機構を有するため、管継手部材を取り外した状態で、弁ユニットの逆止弁機構により推進管の外部から内部への逆流を確実に阻止することができる。
【００１８】
請求項４の発明によれば、ワイヤ部材は、推進管内に配設されトンネル掘削完了後に推進管の一端の方へ抜き出されるインナーユニットに連結されたため、トンネル掘削完了後にインナーユニットを推進管の一端側へ引き出す際に、インナーユニットを介してワイヤ部材を引っ張って管継手サポートを離脱させることができる。
【００１９】
請求項５の発明によれば、管継手部材は、管継手サポートを離脱後にホース部材を引っ張ることで弁ユニットから離脱可能に構成されたため、ホース部材の解体のための引き出しと連動して管継手部材を離脱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】
本発明に係る着脱式注入装置は、掘削機で掘削されたトンネル内面を覆う推進管に設けた吐出部と、この吐出部に流体を供給する為に推進管の一端部から推進管内に導設されたホース部材とを備え、吐出部から推進管の外側へ流体を注入する着脱式注入装置において、前記推進管の内部へ部分的に突出する管継手部材であって、基端部がホース部材に接続され先端部が吐出部に分離可能に接続された管継手部材と、この管継手部材を推進管内部側から支持する管継手サポートと、前記管継手サポートを推進管に固定する為の複数の固定フランジであって、Ｕ形切欠き部を有しそのＵ形切欠き部に挿通した締結部材を介して推進管に固定された複数の固定フランジと、前記管継手サポートに連結されたワイヤ部材であって、このワイヤ部材を推進管の一端部の方へ引っ張ることで管継手サポートをＵ形切欠き部を介して推進管から離脱させる為のワイヤ部材とを備えたことを特徴とする。
【実施例１】
【００２１】
この実施例に係る着脱式注入装置は、上水道や下水道の比較的小径の通水路用のトンネルを構築する際に、立坑から順次押し込んでトンネル内面を覆うように構築される推進管２の外面側へ滑材を注入する為の装置である。
【００２２】
図１、図２に示すように、掘削機１によりトンネルを掘削し、その掘削機１に続けて立坑から推進管２が押し込まれる。この推進管２は複数の所定長さのヒューム管を継ぎ足して構成される。掘削機１は泥水式の掘削機であり、トンネル内に掘削機１に連結されたインナーユニット３が装備される。インナーユニット３は、複数の移動可能なキャリッジ４と、これらキャリッジ４に支持された送水管５と送泥管６と送水管５とケーブルやホール類を導設する為の２条の溝形成体７と油圧ユニットなどを有する。排水管９は機内排水用の管である。キャリッジ４は、推進管２の底壁上を転動する遊転輪８ａと左右の側壁面上を転動する遊転輪８ｂとを複数対有し、推進管２内を掘削方向へ前進、後退可能である。
【００２３】
推進管２には、所定距離（例えば３０〜５０ｍ）おきに、推進管２の頂部の外部側へ滑材を滑材を注入する着脱式の滑材注入装置１０が設けられるが、本実施例では、掘削機の後部に連結される最も前進端側の１組の滑材注入装置１０を例として説明する。
【００２４】
この滑材注入装置１０は、吐出部１１を有する弁ユニット１２と、管継手部材１３と、これに接続されたホース部材１４と、管継手サポート１５と、管継手サポート１５に一体的に形成された１対の固定フランジ１６と、ワイヤ部材１７などで構成されている。
ホース部材１４は、推進管２内を推進管２の一端側の立坑まで延びて、立坑内又は地上の滑材圧送ユニット（図示略）に接続されている。滑材は流動性のある粘度のある表面活性剤であり、請求項１に記載の「流体」に相当する。
【００２５】
弁ユニット１２は、弁ケース１８、弁体１９、弁座体２０、圧縮バネ２１、ゴム製の弁板２２、吐出部１１を形成するノズル部材２３などを有し、弁板２２以外は耐蝕性に優れる金属部材で構成されている。外筒体２４は推進管２を構成する鉄筋入りのヒューム管を成形工場で成形する際に、鉄筋に溶接した状態で成形型内にセットしてヒューム管を成形することで、ヒューム管側の部材として構成される。
【００２６】
外筒体２４には段部２５があり、弁ケース１８のトンネルの外側端部には段部２５に係止される大径部２６が形成され、弁ケース１８は外筒体２４に密に内嵌可能であり、弁ユニット１２を予め組み立てておいて、その弁ユニット１２を外筒体２４に内嵌させてから外側の接合部が溶接接合される。
【００２７】
図３〜図７に基づいて、弁ユニット１２について説明する。
弁ケース１８は、ほぼ筒状のもので、外端側の大径部２６の近くの内側には複数の通路孔２７を有する壁部２８が一体形成されている。
弁体１９は弁ケース１８の中段部内に可動に装着され、圧縮バネ２１で弁座体２０の方へ付勢されている。弁体１９は圧縮バネ２１を収容するバネ収容室２９を有する筒部１９ａと、閉止壁部１９ｂと、閉止壁部１９ｂに形成されバネ収容室２９に連通する十文字状の通路穴１９ｃとを有する。
【００２８】
弁座体２０は、環状で、弁ケース１８に螺合され、この弁座体２０に管継手部材１３の筒部３３が摺動可能に内嵌され、Ｏリング３４で封止され、弁座体２０の弁面にはＯリング３４が装着されている。弁体１９と弁座体２０と圧縮バネ２１とで逆止弁機構が構成され、図３の状態では弁ユニット１２が開弁しており、図５の状態では弁ユニット１２が閉弁している。
弁板２２はゴム製の弾性変形可能な薄い円板体からなり、図６に示すように、弁板２２には中心部から半径方向へ延びる３本のスリット２２ａが１２０度間隔に形成され、弁板２２の中心部とスリット２２ａの先端部には小径穴２２ｂが形成されている。弁板２２は、弁ケース１８の壁部２８とノズル部材２３との間に挟着され、通路孔２７に達した滑材はスリット２２ａを押し開いてノズル部材２３内へ流れる。
【００２９】
図３、図６に示すように、ノズル部材２３は、滑材を吐出する吐出部１１をを形成するもので、内面側に弁板２２に臨むように形成された凹部３７と、この凹部３７に連通し後方（掘削方向と反対方向）斜め上へ向かう吐出孔３８であってほぼ矩形断面状の吐出孔３８とを有し、ノズル部材２３は例えば４つのビス３９で弁ケース１８の壁部２８に固定されている。
図３に示すように、管継手部材１３は、Ｌ形のエルボ状のもので、弁座体２０に嵌入された筒部３３と、この筒部３３の内端部が固着された後方向きのホース連結部４０とを有し、筒部３３はホース連結部４０の前進端部分（前端部分）の上端部に固着されている。
【００３０】
筒部３３の先端部には、４つの半円状の切欠き４１が形成され、滑材を供給する状態では、筒部３３の先端が弁体１９の壁部２８に当接して弁体１９を開弁位置に保持し、管継手部材１３内の滑材導入通路４２が、切欠き４１と、弁ケース１８内の弁体移動室４３と、十文字状通路穴１９ｃと、バネ収容室２９と、複数の通路孔２７とを介して凹部３７及び吐出孔３８に連通している。
【００３１】
ホース連結部４０は、筒部３３よりも大径で、推進管２内に配設されており、ホース連結部４０の後端部分に形成されたテーパネジ穴４４に、ホース部材１４の先端の連結金具４５のネジ部が螺合され、ホース部材１４から管継手部材１３内へ滑材が導入される。
図３、図４、図７に示すように、管継手サポート１５は、管継手部材１３を推進管２の内部側から支持するものである。管継手サポート１５は、管継手部材１３のホース連結部４０の下半部の外面に当接する断面Ｕ形の金属板製の部材である。
【００３２】
この管継手サポート１５を推進管２側の連結部４６に固定する為の１対の固定フランジ１６が管継手サポート１５の上端部に一体形成されている。１対の固定フランジ１６は管継手サポート１５の上端部のうちの筒部３３の両側の部位に形成されている。固定フランジ１６には、前方に開口するＵ形切欠き部４７が形成され、そのＵ形切欠き部４７にビス４８（これが締結部材に相当する）を挿通させ、そのビス４８を弁ケース１８のネジ穴４９（これが、推進管２側の連結部４６に相当する）に固定することで、管継手サポート１５が弁ケース１８に取り外し可能に固定されている。
【００３３】
管継手サポート１５の後端部分には１対のワイヤ連結部５０が形成され、これらワイヤ連結部５０には夫々ワイヤ部材１７が連結され、これらワイヤ部材１７は、インナーユニット３の例えば溝形成体７に固定された連結板５１に連結されている。
【００３４】
次に、滑材注入装置１０の作用について説明する。
トンネルの掘削中は、立坑側の滑材圧送ユニットからホース部材１４を介して滑材が弁ユニット１２へ圧送され、推進管の頂部にある吐出部１１の吐出孔３８から外後方向きに吐出され、その滑材が推進管の推進移動に応じて推進管の外面に沿って流れ、推進管の外面を潤滑する。
【００３５】
トンネルの掘削完了後に掘削用機器（掘削機１、インナーユニット３、ケーブルやホース類）を、推進管２の一端側の立坑の方へ抜き出す際に、インナーユニット３を強力に立坑の方へ引っ張ると、１対のＵ形切欠き部４７がビス４８から外れ、固定フランジ１６が弁ケース１８から離脱するため、管継手サポート１５はインナーユニット３と共に立坑へ回収される。
【００３６】
管継手サポート１５が離脱すると、圧縮バネ２１の付勢力により弁体１９が閉弁位置へ移動して、逆止弁機構が閉弁状態となり、推進管の外部から泥水が推進管内へ逆流することがない。この閉弁状態になると筒部３３が推進管２の内部側へ移動し、筒部３３の弁座体２０への挿入長さが減少するため、インナーユニット３と共にホース部材１４が立坑の方へ引っ張られると、管継手部材１３の筒部３３が弁座体２０から離脱し、立坑へ回収される。
【００３７】
以上説明したように、この滑材注入装置１０は、管継手部材１３をサポートする管継手サポート１５を設け、この管継手サポート１５を、１対の固定フランジ１６のＵ形切欠き部４７に挿通させたビス４８で弁ケース１８に固定すると共に、管継手サポート１５に連結したワイヤ部材１７をインナーユニット３に連結しておくという簡単な構成で、管継手サポート１５と管継手部材１３を推進管２から離脱させて回収可能に構成したので、トンネル掘削が完了した際に、ワイヤ部材１７を引っ張ることで管継手サポート１５を推進管から簡単に離脱させ、ホース部材１４を引っ張ることで、管継手部材１３を弁ユニット１２から離脱させることができる。
【００３８】
このように、ワイヤ部材１７を推進管２の一端側へ引っ張るという簡単な操作より、作業者がトンネル内へはいることなく、管継手サポート１５を離脱させ、ホース部材１４を介して管継手部材１３を離脱させることができる。しかも、管継手部材１３、管継手サポート１５、複数の固定フランジ１６、ワイヤ部材１７などを主体にして構成できるため、簡単な構成で安価に製作できる。管継手部材１３と管継手サポート１５を離脱させた後には、推進管２の内部へ突出する部材を残らないので、トンネルの使用上の障害となることもない。
【００３９】
この弁ユニット１２は推進管２の外部から内部への逆流を阻止する逆止弁機構を有するため、管継手部材１３を取り外した状態で、弁ユニット１２の逆止弁機構により推進管２の外部から内部への逆流を確実に阻止することができる。
ワイヤ部材１７は、推進管２内に配設されトンネル掘削完了後に推進管２の一端の方へ抜き出されるインナーユニット３に連結されたため、トンネル掘削完了後にインナーユニット３を推進管２の一端側へ引き出す際に、インナーユニット３を介してワイヤ部材１７を引っ張って管継手サポート１５を離脱させることができる。管継手部材１３は、管継手サポート１５を離脱後にホース部材１４を引っ張ることで弁ユニット１２から離脱可能に構成されたため、ホース部材１４の解体のための引き出しと連動して管継手部材１３を離脱させることができる。
【００４０】
前記実施例を部分的に変更する例について説明する。
（１）固定フランジ１６は管継手サポート１５と一体形成したが、別部材で構成して管継手サポート１５に固着してもよい。
（２）弁座体２０は、金属製としたが、管継手部材１３を離脱させる際の滑り性を高める為に合成樹脂材料（ナイロン等）で構成してもよい。
（３）弁ユニット１２の構造は一例を示すものであり、種々の機構の逆止弁機構を採用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施例に係る掘削機とその周辺機器の要部断面図である。
【図２】図１の掘削機のインナーユニットの断面図である。
【図３】滑材注入装置の要部の断面図である。
【図４】滑材注入装置（開弁状態）の要部の断面図である。
【図５】管継手部材と管継手サポート離脱後の滑材注入装置（閉弁状態）の要部の断面図である。
【図６】弁ユニットの図３のVI矢視図である。
【図７】管継手部材と管継手サポートの平面図である。
【符号の説明】
【００４２】
２        推進管
３        インナーユニット
１０      着脱式滑材注入装置
１１      吐出部
１２      弁ユニット
１３      管継手部材
１４      ホース部材
１５      管継手サポート
１６      固定フランジ
１７      ワイヤ部材
４６      推進管側連結部
４７      Ｕ形切欠き部
【図１】
2006200306.tif 000003
【図２】
2006200306.tif 000004
【図３】
2006200306.tif 000005
【図４】
2006200306.tif 000006
【図５】
2006200306.tif 000007
【図６】
2006200306.tif 000008
【図７】
2006200306.tif 000009