(57)【要約】【課題】掘削量を抑えることが可能なパイプルーフの施工方法を提供する。【解決手段】地中に設けられた複数の地中空間をパイプルーフで接続させるパイプルーフの施工方法である。  発進立坑１から到達立坑２に向けて大径の基準トンネル３を構築する工程と、基準トンネルの内空を通過可能な大きさの小径の一般掘進機６を使用して発進立坑から到達立坑に向けて小径の一般トンネル４Ａを構築する工程と、到達立坑に到達した一般掘進機を基準トンネルに通して発進立坑に引き戻す工程とを備えている。  さらに、発進立坑に戻された一般掘進機により、発進立坑から到達立坑に向けて別の小径の一般トンネル４Ｂを構築するとともに、基準トンネルに通して発進立坑側に引き戻す工程が、必要な数だけ繰り返される。【選択図】図１Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に設けられた複数の地中空間をパイプルーフで接続させるパイプルーフの施工方法であって、
第１の地中空間から第２の地中空間に向けて大径の大トンネルを構築する工程と、
前記大トンネルの内空を通過可能な大きさの小径の小掘進機を使用して前記第１の地中空間から前記第２の地中空間に向けて小径の小トンネルを構築する工程と、
前記第２の地中空間に到達した前記小掘進機を前記大トンネルに通して前記第１の地中空間に引き戻す工程とを備え、
前記第１の地中空間に戻された前記小掘進機により、前記第１の地中空間から前記第２の地中空間に向けて別の小径の小トンネルを構築するとともに、前記大トンネルに通して前記第１の地中空間側に引き戻す工程を、必要な数だけ繰り返すことを特徴とするパイプルーフの施工方法。
【請求項２】
前記第２の地中空間は、前記第１の地中空間よりも狭い狭小空間であることを特徴とする請求項１に記載のパイプルーフの施工方法。
【請求項３】
前記大トンネルは、前面のカッタ部が縮径可能な拡縮掘進機によって構築され、前記拡縮掘進機は前記大トンネルに通して前記第１の地中空間に引き戻されることを特徴とする請求項１又は２に記載のパイプルーフの施工方法。
【請求項４】
前記第１の地中空間又は前記第２の地中空間から第３の地中空間に向けて、前記小掘進機が通過可能な大径の大トンネルを構築する工程と、
前記第１の地中空間又は前記第２の地中空間から前記第３の地中空間に向けて前記小掘進機によって小トンネルを構築する工程と、
前記第３の地中空間に到達した前記小掘進機を前記大トンネルに通して前記第１の地中空間又は前記第２の地中空間に引き戻す工程とを備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のパイプルーフの施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中に設けられた複数の地中空間をパイプルーフで接続させるパイプルーフの施工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、地中に管を連続して押し込むことでトンネルを構築する推進工法において、管の先頭で地盤を掘削させる掘進機が開示されている。この掘進機は、前面のカッタヘッドによって後続する管の外径と同程度の掘削が行えるうえに、カッタヘッドを中心に向けて屈折させることで、管の内部を通して掘進機を発進立坑側に引き戻すことができる構成となっている。
【０００３】
このような掘進機は、特許文献２，３に開示されているように、パイプルーフを構築する際などに使用される。パイプルーフは、地中に複数の推進管（トンネル）を並べることによって形成されるため、並べる推進管の数だけ掘進機を掘進させることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１４４４８５号公報
【特許文献２】特開２００１−３２６７２号公報
【特許文献３】特開２００２−１４７１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながらカッタヘッドを中心に向けて屈折させて発進立坑側に回収することが可能な拡縮掘進機（以下、カッタ部が縮径可能に構成された掘進機を「拡縮掘進機」という。）は、複雑な構造となるため機材費が高くなる。また、断面を小さくし難いため、小径のトンネルでよい場合であっても、拡縮掘進機の大きさに合わせた断面となって、工費が嵩む原因ともなる。
【０００６】
さらに、推進管の数が多くなる場合に、工期短縮などを目的に並行して掘進機による掘進作業を行おうとすると、拡縮掘進機を複数用意することになり、さらに工費が増加する要因となる。
【０００７】
そこで、本発明は、掘削量を抑えることが可能なパイプルーフの施工方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明のパイプルーフの施工方法は、地中に設けられた複数の地中空間をパイプルーフで接続させるパイプルーフの施工方法であって、第１の地中空間から第２の地中空間に向けて大径の大トンネルを構築する工程と、前記大トンネルの内空を通過可能な大きさの小径の小掘進機を使用して前記第１の地中空間から前記第２の地中空間に向けて小径の小トンネルを構築する工程と、前記第２の地中空間に到達した前記小掘進機を前記大トンネルに通して前記第１の地中空間に引き戻す工程とを備え、前記第１の地中空間に戻された前記小掘進機により、前記第１の地中空間から前記第２の地中空間に向けて別の小径の小トンネルを構築するとともに、前記大トンネルに通して前記第１の地中空間側に引き戻す工程を、必要な数だけ繰り返すことを特徴とする。
【０００９】
ここで、前記第２の地中空間は、前記第１の地中空間よりも狭い狭小空間であってもよい。また、前記大トンネルは、前面のカッタ部が縮径可能な拡縮掘進機によって構築され、前記拡縮掘進機は前記大トンネルに通して前記第１の地中空間に引き戻される構成とすることができる。
【００１０】
さらに、前記第１の地中空間又は前記第２の地中空間から第３の地中空間に向けて、前記小掘進機が通過可能な大径の大トンネルを構築する工程と、前記第１の地中空間又は前記第２の地中空間から前記第３の地中空間に向けて前記小掘進機によって小トンネルを構築する工程と、前記第３の地中空間に到達した前記小掘進機を前記大トンネルに通して前記第１の地中空間又は前記第２の地中空間に引き戻す工程とを備えた構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
このように構成された本発明のパイプルーフの施工方法は、最初に第１の地中空間から第２の地中空間に向けて大径の大トンネルを構築し、その後は、大トンネルを通して回収可能な小径の小掘進機によって小トンネルを構築していく。
【００１２】
このため、大径のトンネルだけでパイプルーフを構築する場合と比べて、掘削量を抑えることができる。また、第２の地中空間においてクレーンを使って掘進機を投入したり撤去したりする必要がないため、第２の地中空間が狭小空間であっても施工することができる。
【００１３】
さらに、大トンネルを前面のカッタ部が縮径可能な拡縮掘進機によって構築する場合は、第２の地中空間に到達後に、簡単に第１の地中空間側へ引き戻すことができる。
【００１４】
また、地中空間が３つとなる場合であっても、大トンネルを小掘進機の回収用に利用することで、掘削量を抑えて複数箇所にパイプルーフを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１Ａ】本実施の形態のパイプルーフの施工方法において、基準トンネルを構築する工程を説明するための模式平面図である。
【図１Ｂ】基準トンネルに隣接して一般トンネルを構築する工程を説明するための模式平面図である。
【図２】発進立坑と到達立坑との間にパイプルーフが構築された構成を説明する平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視方向で見た断面図である。
【図４Ａ】地中を掘進中の拡縮掘進機の状態を説明するための断面図である。
【図４Ｂ】カッタヘッドを縮径させて拡縮掘進機を引き戻す工程を説明するための断面図である。
【図５】基準管と一般推進管との連結状態を説明するための横断面図である。
【図６】実施例のパイプルーフの施工方法を説明するための模式平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１Ａ，１Ｂは、本実施の形態のパイプルーフの施工方法を説明する模式図、図２，３は、第１の地中空間となる発進立坑１と第２の地中空間となる到達立坑２との間をパイプルーフ３０で接続した構成を説明する図である。
【００１７】
パイプルーフ３０は、地表の道路や線路などの沈下を抑えながら地中にトンネルや地下空間を構築するために設けられる。本実施の形態では、推進工法によってパイプルーフ３０を構築する場合について説明する。
【００１８】
推進工法では、発進立坑１から掘進機を発進させ、地盤を切削しながら地中に押し出された掘進機の後方に、推進管を推し込んでいくことでトンネルを構築する。
【００１９】
掘進機は、到達立坑２に到達すると、クレーンなどで吊り上げられて、再び発進立坑１からの掘進や別の箇所での掘進に使用されることになる。このため、発進立坑１や到達立坑２の周囲には、クレーンの据え付けや資材などを設置しておくための作業ヤードが、通常は必要となる。
【００２０】
ここで、都心部の現場などにおいては、発進立坑１や到達立坑２を構築するための用地や、作業ヤードのための用地を充分に確保できない場合がある。本実施の形態では、そのような場合においても実施できるパイプルーフ３０の施工方法について説明する。
【００２１】
まず発進立坑１については、掘進機を組み立てたり資材を搬入したりするための空間が確保できるものとする。また、発進立坑１の周囲にもクレーンを据え付けたり、資材を仮置きしたりするための作業ヤードが確保できるものとする。
【００２２】
詳細には、図２及びその図のＡ−Ａ矢視方向で見た図３に示すように、山留壁１１によって囲まれて掘り下げられた発進立坑１は、比較的大きな空洞に形成される。
【００２３】
発進立坑１の底面にはコンクリートが敷き均された底盤１２が設けられ、その上に掘進機の発進架台１３が設置される。発進架台１３は、掘進機を発進させるステージとなったり、推進させるための反力を確保したりするための架台で、比較的大型になる。
【００２４】
これに対して、到達立坑２側では、発進立坑１側のように広い用地や作業ヤードが確保できない状況にあるものとする。この到達立坑２は、山留壁２１によって囲まれて、底面にはコンクリートが敷き均された底盤２２が設けられる。
【００２５】
この底盤２２の上には、到達した掘進機を載せるための到達架台２３が設置される。この到達架台２３は、発進架台１３よりも小型にすることができる。また、ここでは到達立坑２として説明するが、地上を開削できない場合は、地下空洞を第２の地中空間にすることもできる。要するに第２の地中空間では、掘進機を到達させ、作業員が掘進機を横移動させる作業空間が確保できればよい。
【００２６】
本実施の形態のパイプルーフ３０の施工方法では、２種類の掘進機を使用する。第１の掘進機は、図４Ａ，４Ｂに示すような、前面のカッタ部が縮径可能な拡縮掘進機５である。
【００２７】
この拡縮掘進機５は、円筒状の本体部５２と、カッタ部となるカッタヘッド５１とによって主に構成される。また、本体部５２の外側には、一回り内径が大きな先導管５３が配置される。
【００２８】
カッタヘッド５１は、通常のカッタビットに加えて、先導管５３の直径と略同じ径に広げることができるスポーク５１２と、そのスポーク５１２の先端に取り付けられるオーバービット５１１とを備えている。
【００２９】
オーバービット５１１が取り付けられるスポーク５１２は、図４Ｂに示すように、ピン５１３を回動支点にしてカッタヘッド５１の中心に向けて屈折させることができる。
【００３０】
一方、本体部５２は、カッタヘッド５１を回転駆動させるモータ部５２１と、ジャッキ部５２２と、掘削された土砂をトンネル外に排出させるための排泥管５２３とによって主に構成される。
【００３１】
本体部５２は、カッタヘッド５１側とモータ部５２１側とが隔壁５２４によって仕切られている。また、本体部５２の後端部５４には、ワイヤロープ５５１を連結させるための金具５４１が取り付けられる。
【００３２】
ジャッキ部５２２は、周方向に間隔を置いて複数、配置されており、カッタヘッド５１を地盤に押し付ける力が付与できるとともに、推進方向を制御させることができる。
【００３３】
排泥管５２３は、後端がトンネル内の配管３２の先端に接続されており、カッタヘッド５１で掘削された土砂や掘削面を安定させるために注入された泥水などを、発進立坑１に向けて搬送させることができる。
【００３４】
先導管５３は、拡縮掘進機５を収容可能な内空が形成された管材で、後方に接続される基準管３１と同じ直径に形成される。この基準管３１は、先導管５３の後方に押し込まれる推進管で、基準トンネル３の外殻の構成部材である。
【００３５】
すなわち図２に示すように、複数の基準管３１，・・・を繋げることによって、発進立坑１と到達立坑２との間が基準トンネル３によって接続されることになる。この基準トンネル３を、直径が大径となる大トンネルとする。
【００３６】
一方もう一種類の掘進機として、基準トンネル３の内空を通過可能な大きさの小径の小掘進機を一般掘進機６として使用する。この一般掘進機６は、前面にカッタ部としてのカッタヘッド６１を備えているが、このカッタヘッド６１は縮径させることができない。
【００３７】
そして、一般掘進機６の後方には一般推進管４１が接続され、一般推進管４１によって構成される小径の小トンネルを、一般トンネル４Ａ−４Ｊとする。図５は、基準管３１と一般推進管４１との連結状態を示している。
【００３８】
基準管３１の外周の対向する位置には、一対のメス型の凹継手３１１，３１１が設けられる。そして、一般推進管４１の外周の対向する位置には、メス型の凹継手４１１とオス型の凸継手４１２がそれぞれ設けられる。
【００３９】
基準管３１の凹継手３１１は、管軸方向に平行する方向に連続して延伸されており、その内空に一般推進管４１の凸継手４１２を挿し込むことができる。すなわち、先行して地中に推し込まれた基準管３１に対して、発進立坑１側に開放された凹継手３１１の開口に一般推進管４１の凸継手４１２の先端を挿し込み、一般推進管４１を基準管３１に沿って推し込むことで、基準管３１に一般推進管４１を連結させることができる。
【００４０】
このようにして地中に推し込まれた一般推進管４１に対しては、凹継手４１１に隣接させる別の一般推進管４１の凸継手４１２を挿し込むことで、一般推進管４１，４１同士を連結させることができる。
【００４１】
次に、本実施の形態のパイプルーフ３０の施工方法、及びその作用について説明する。
【００４２】
まず図１Ａに示すように、発進立坑１からオーバービット５１１が先端に取り付けられたスポーク５１２を拡げた状態の拡縮掘進機５を発進させ、到達立坑２に向けて基準トンネル３を構築する。
【００４３】
基準トンネル３の外殻は、図２に示すように、拡縮掘進機５の先導管５３に続いて推し込まれる複数の基準管３１，・・・によって形成される。この基準トンネル３の直径を、例えば1100mmにする。
【００４４】
拡縮掘進機５が到達立坑２に到達すると、図４Ｂに示すように、到達立坑２内に突出させたスポーク５１２，５１２を、カッタヘッド５１の中心に向けて屈折させて、基準トンネル３の内空を通過可能な状態にする。
【００４５】
続いて、拡縮掘進機５の後端部５４の金具５４１にワイヤロープ５５１の一端を係留させる。このワイヤロープ５５１の他端は、図３に示すように、発進立坑１の発進架台１３上に設置されたウインチ５５に接続されている。
【００４６】
このウインチ５５を稼働させると、ワイヤロープ５５１が巻き取られて、拡縮掘進機５を後進させることができる。すなわち、拡縮掘進機５は、発進立坑１に向けて引き戻されることになる。発進立坑１内に回収された拡縮掘進機５は、その後の工程で使用しない場合は、クレーン１４によって吊り上げられて発進立坑１から撤去される。
【００４７】
この拡縮掘進機５に代えて、発進立坑１には、クレーン１４で吊り上げられた一般掘進機６が搬入される。一般掘進機６は、発進架台１３に載せられて、基準トンネル３の坑口の隣にセットされる。
【００４８】
図１Ｂに示すように、一般掘進機６によって一般トンネル４Ａが構築される。この一般トンネル４Ａの外殻は、図２に示すように、一般掘進機６の先導管に続いて推し込まれる複数の一般推進管４１，・・・によって形成される。この一般トンネル４Ａの直径を、例えば800mmにする。
【００４９】
一般掘進機６の到達立坑２への到達後は、図１Ｂに示すように、到達立坑２内の空間に押し出された一般掘進機６を横移動させ、先行して構築された大径の基準トンネル３の坑口前に設置する。
【００５０】
その後、一般掘進機６には、上述した拡縮掘進機５と同様にワイヤロープ５５１が後端に係留されて、ウインチ５５の稼働によって基準トンネル３を通して発進立坑１まで引き戻される。
【００５１】
発進立坑１に回収された一般掘進機６は、引き続き一般トンネル４Ｂの構築に使用される。ここで、図５に示すように、基準トンネル３の両側には、一般トンネル４Ａと一般トンネル４Ｂとが連結される。
【００５２】
さらに、一般トンネル４Ｂの構築に使用された一般掘進機６は、上述した手順で発進立坑１に引き戻されて、同径の一般トンネル４Ｃの構築に使用される。その後も図２に示すように、基準トンネル３を中心に、左右交互に両側に一般トンネル４Ｄ，４Ｅ，４Ｆ，４Ｇ，４Ｈ，４Ｉ，４Ｊが構築される。
【００５３】
このように構成された本実施の形態のパイプルーフ３０の施工方法は、最初に発進立坑１から到達立坑２に向けて大径の基準トンネル３を構築し、その後は、基準トンネル３を通して回収可能な小径の一般掘進機６によって一般トンネル４Ａ−４Ｊを構築していく。
【００５４】
このため、大径のトンネルだけでパイプルーフを構築する場合と比べて、掘削量を大幅に抑えることができる。パイプルーフ３０の工費は、掘削量に比例して増加するため、掘削量の削減は、工期及び工費の低減に大きく貢献することができる。
【００５５】
また、到達立坑２側でクレーンを使って掘進機を投入したり撤去したりする必要がないため、到達立坑２のための用地が充分に確保できず狭小空間となってしまっても施工することができる。要するに、基準トンネル３が接続用トンネルの機能を果たすため、到達立坑２が狭小空間であっても施工が可能になる。
【００５６】
さらに、最初に構築される基準トンネル３を、前面のカッタヘッド５１が縮径可能な拡縮掘進機５によって構築する場合は、到達立坑２に到達後に、スポーク５１２を屈折させることで簡単に発進立坑１側へ引き戻すことができる。
【００５７】
また、複数の一般掘進機６，６を使用して並行して一般トンネル４Ａ−４Ｊを構築するようにすれば、工期を大幅に短縮させることができる。汎用的な一般掘進機６であれば、比較的安価で増設することができる。
【実施例】
【００５８】
次に、前記実施の形態で説明したパイプルーフの施工方法とは別の形態について、図６を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については、同一用語や同一符号を付して説明する。
【００５９】
前記実施の形態では、発進立坑１と到達立坑２という２つの地中空間を接続させるパイプルーフ３０を構築する場合について説明した。本実施例では、３つの地中空間をそれぞれ接続させるパイプルーフ３０Ａ，３０Ｂの施工方法について説明する。
【００６０】
第１の地中空間となる第１立坑７１は、掘進機を組み立てたり資材を搬入したりするための空間が確保できるものとする。また、第１立坑７１の周囲にもクレーンを据え付けたり、資材を仮置きしたりするための作業ヤードが確保できるものとする。
【００６１】
一方、第１立坑７１と対向する位置に設けられる第２の地中空間となる第２立坑７２は、第１立坑７１側のように広い用地や作業ヤードが確保できない状況にあるものとする。
【００６２】
また、第２立坑７２と対向する位置に設けられる第３の地中空間となる第３立坑７３も、第１立坑７１側のように広い用地や作業ヤードが確保できない状況にあるものとする。要するに、掘進機の搬入や撤去、資機材の仮置き等は、すべて第１立坑７１側で行われる状況であるものとする。
【００６３】
まず、第１立坑７１から第２立坑７２に向けて大径の大トンネルとなる基準トンネル３Ａが、拡縮掘進機５によって構築される。続いて、前記実施の形態で説明したように、基準トンネル３Ａの内空を通過可能な大きさの一般掘進機６を使用して、第１立坑７１から第２立坑７２に向けて小径の小トンネルとなる一般トンネル４が構築される。
【００６４】
そして、第１立坑７１と第２立坑７２とを繋ぐパイプルーフ３０Ａの構築後、又はパイプルーフ３０Ａの構築と並行して、第２立坑７２から第３立坑７３に向けて大径の大トンネルとなる基準トンネル３Ｂが、拡縮掘進機５によって構築される。
【００６５】
続いて、基準トンネル３Ａ，３Ｂの内空を通過可能な大きさの一般掘進機６を使用して、第２立坑７２から第３立坑７３に向けて小径の小トンネルとなる一般トンネル４が構築される。
【００６６】
このように、地中空間が３となる場合であっても、大径の基準トンネル３Ａ、３Ｂを一般掘進機６の回収用や搬送用に利用することで、掘削量を抑えて複数箇所にパイプルーフ３０Ａ，３０Ｂを構築することができる。
【００６７】
また、第２立坑７２や第３立坑７３のために充分な用地が確保できない場合であっても、複数のパイプルーフ３０Ａ，３０Ｂを構築することができる。要するに、基準トンネル３Ａ，３Ｂが接続用トンネルの機能を果たすため、第２立坑７２や第３立坑７３が狭小空間であっても施工が可能になる。
【００６８】
なお、この他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるため説明を省略する。
【００６９】
以上、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態及び実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【００７０】
例えば、前記実施の形態及び実施例では、基準トンネル３，３Ａ，３Ｂを拡縮掘進機５によって構築する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、大径の汎用的な掘進機を使用して大径の大トンネルを構築し、その大径の掘進機については、到達立坑２内で分解して撤去するなどの方法を採用することもできる。
【００７１】
また、前記実施の形態では、基準トンネル３と一般トンネル４Ａ−４Ｊとがすべて連結されるパイプルーフ３０を例に説明したが、これに限定されるものではなく、大トンネルと小トンネルが間隔を置いて埋設されるパイプルーフを構築する場合にも、本発明を適用することができる。
【００７２】
さらに、前記実施例では、第２立坑７２と第３立坑とを接続するパイプルーフ３０Ｂを構築する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、第１の地中空間と第３の地中空間との間をパイプルーフで接続させる場合にも、本発明を適用することができる。
【００７３】
また、前記実施例では、３つの地中空間（７１，７２，７３）を２つのパイプルーフ３０Ａ，３０Ｂによってそれぞれ接続する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、４つ以上の地中空間の間をパイプルーフでそれぞれ接続させる場合にも、本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００７４】
１              発進立坑（第１の地中空間）
２              到達立坑（第２の地中空間）
３０            パイプルーフ
３              基準トンネル（大トンネル）
４Ａ−４Ｊ      一般トンネル（小トンネル）
５              拡縮掘進機
５１            カッタヘッド（カッタ部）
６              一般掘進機（小掘進機）
７１            第１立坑（第１の地中空間）
７２            第２立坑（第２の地中空間）
７３            第３立坑（第３の地中空間）
３０Ａ，３０Ｂ  パイプルーフ
３Ａ，３Ｂ      基準トンネル（大トンネル）
４              一般トンネル（小トンネル）
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
2018071287.tif 000004
【図２】
2018071287.tif 000005
【図３】
2018071287.tif 000006
【図４Ａ】
2018071287.tif 000007
【図４Ｂ】
2018071287.tif 000008
【図５】
2018071287.tif 000009
【図６】
2018071287.tif 000010