(57)【要約】      （修正有）【課題】内面ケーシングと外面ケ−シングによって、地山や既設管渠の側壁を効率良く切削して、安全で効率良く到達させることができるシールド掘進機を提供する。【解決手段】シ−ルド掘進機１外殻の先端開口部に設けられたカッタヘッド２と、外面ケ−シング３の内周面には推進方向に摺動可能に円周方向の複数個所に凹凸形状のスライドレ−ルをもって嵌設した内面ケ−シング４と、内面ケーシングの先端には全周に切削刃５を装備し、内面ケ−シングを前後に摺動させるために内面ケ−シングの内周面をシリンダの先端と連結し、後端は外面ケ−シングと連結した押出しジャッキ６と、カッタヘッドの中央部に軸支した回転軸７と、内面ケ−シングに回転を伝達するために、カッタヘッド背面と内面ケ−シングとを連結固設した連結リブ材９とによりなるシールド掘進機である。【選択図】図１
2015034427.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設管渠の側面に推進管を接合させるためのシ−ルド掘進機であって、
シ−ルド掘進機外殻の先端開口部に設けられたカッタヘッドと、該カッタヘッドの外周部には少なくとも１ヶ所以上設けられて径方向に伸縮する拡幅カッタと、該カッタ−ヘッド後方に位置する外面ケ−シングの内周面には推進方向に摺動可能となるように円周方向の複数個所に凹凸形状のスライドレ−ルをもって嵌設した内面ケ−シングと、該内面ケーシングの先端には全周に切削刃を装備し、内周面には内面ケ−シングを摺動させるために内面ケ−シングの内周面をシリンダの先端と連結し、後端は外面ケ−シングと連結した複数本の押出しジャッキと、該カッタヘッドの背面にはカッタヘッドに回転を伝達させるために、カッタヘッドの中央部に軸支した回転軸と、該内面ケ−シングに回転を伝達するために、カッタヘッド背面と内面ケ−シングとを連結固設した複数の連結リブ材とにより構成されることを特徴とするシールド掘進機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、推進工法によって既設管渠等の側面にほぼ直角にシ−ルド掘進機を到達・回収させるためのものであって、シールド掘進機の到達・回収を安全で効率良く実施するためのシールド掘進機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の都市部では、地下埋設物の輻輳化や地上作業基地スペ−スの制約から、到達立坑の構築が困難になって、推進管を既設管渠等に直接接合する方法が計画されるようになってきた具体的には、雨水本管に接続される雨水枝管工事等が該当し、超大口径の雨水本管の側面にほぼ直角の状態で雨水枝管を接続する方法であり、一般に推進工法が多く採用されている。その到達方法としては、既設管渠の側面にシ−ルド掘進機の先端が到達すると。掘進を一旦停止し、地上または既設管渠内からシ−ルド掘進機と既設管渠の間の地盤に薬液注入等による地盤改良工法を実施して周辺地山を補強した後、既設管渠の側壁面をシ−ルド掘進機の外径よりもやや大きめで撤去し、シ−ルド掘進機前面の地盤を掘削して取出口を構築する。取出口部分の既設管渠内の壁面には到達坑口壁が設けられる。到達坑口壁の構築が完了すると、発進立坑内に設置した元押ジャッキによって推進管列の最後端を押圧することによって、シ−ルド掘進機を既設管渠内に押出して回収する方法が一般に用いられていた。しかしながら、既設管渠の側面にほぼ直角接合する方法では、既設管渠の側面にシ−ルド掘進機先端のカッタヘッドが到達した時、水平方向の中心線部分は既設管渠の側面にほぼ同じ間隔で隣接しているのに対して、鉛直方向の中心線部分は既設管渠の側面と上下に大きな隙間が開いており、取出口への押出し時に地山崩壊等が想定され、安全性に不安を残すこととなる。特に、地下水圧や土圧の大きい土質条件や大深度の推進施工では、より安全性の確保が困難となる。
【０００３】
このため、安全性と効率の良い回収を目的として、シールド掘進機外殻の先端開口部に設けられたカッタヘッドと、該カッタヘッドの外周部には少なくとも１ヶ所以上に設けられて径方向に伸縮する拡幅カッタと、該カッタヘッド後方に位置する外殻の外側には、先端が既設管渠の側面に均等に当接するように推進方向に湾曲して変化させて嵌設したスライドフ−ドと、該スライドフ−ドが推進方向に前後進できるように装備した複数本のスライドジャッキと、により構成されるシ−ルド掘進機が開発されている。本技術の開発により、シールド掘進機が既設管渠の側面に隣接すると、シールド掘進機外殻の外側に装着されたスライドフ−ドを押出して前進させ、スライドフ−ドの先端を既設管渠の側壁面に均等に当接して、シ−ルド掘進機と既設管渠の隙間を極力小さくする。特に、従来はシ−ルド掘進機の上下に大きな隙間が開いていたものが少なくなり、安全で効率の良いシ−ルド掘進機の回収が行える。しかしながら、大深度で地下水圧や土圧が大きい施工条件では、通常行われている薬液注入工法等による地盤改良工法も瞬時に薬剤が希釈されたり逸失してその効果が期待できなく、既設管渠側面とスライドフ−ド先端との僅かな隙間から地下水や土砂が流出して周辺地山を崩壊させるという問題が発生していた。そのため、大深度で地下水圧や土圧が大きい施工条件では、予め周辺地盤を凍土化させて確実なシ−ルド掘進機の回収を行う地盤凍結工法が併用して採用されている。
【０００４】
前記した地盤凍結工法の併用によるシ−ルド掘進機の回収方法により、大深度で地下水圧や土圧の大きな施工条件でも、周辺地山は凍土化されて安全な状態でシ−ルド掘進機を回収することが可能となった。しかしながら、周辺地山を安定して凍土化するためには長期間の準備が必要となることや凍土化のための材料や設備費用等が多大で、推進工事費用に占める地盤凍結工法の割合が非常に大きなものとなり、この工法の採用できないという問題がでてきている。
【特許文献１】特開２０１０−２５５３４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このため、発明が解決しようとする課題は、大深度で地下水圧や土圧の大きな施工条件でも、シールド掘進機を低価格で効率良く到達・回収させるためのシ−ルド掘進機を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、既設管渠の側面に推進管を接合させるためのシ−ルド掘進機であって、
シ−ルド掘進機外殻の先端開口部に設けられたカッタヘッドと、該カッタヘッドの外周部には少なくとも１ヶ所以上設けられて径方向に伸縮する拡幅カッタと、該カッタ−ヘッド後方に位置する外面ケ−シングの内周面には推進方向に摺動可能となるように円周方向の複数個所に凹凸形状のスライドレ−ルをもって嵌設した内面ケ−シングと、該内面ケーシングの先端には全周に切削刃を装備し、内周面には内面ケ−シングを前後に摺動させるために内面ケ−シングの内周面をシリンダの先端と連結し、後端は外面ケ−シングと連結した複数本の押出しジャッキと、該カッタヘッドの背面にはカッタヘッドに回転を伝達させるために、カッタヘッドの中央部に軸支した回転軸と、該内面ケ−シングに回転を伝達するために、カッタヘッド背面と内面ケ−シングとを連結固設した複数の連結リブ材とにより構成されるシールド掘進機。
【０００７】
シ−ルド掘進機外殻の先端開口側に設けられるカッタヘッドの前面には、複数個の切削ビットなどの掘削手段を備えているとともに、掘削した土砂を背面側に取り込むための取込口を複数ヶ所備えている。カッタヘッドの外径は、シ−ルド掘進機の外面ケ−シングの内周面に嵌設された内面ケ−シングの押出しに支障とならない大きさに製作されている。カッタヘッドの外周部に設けられる拡幅カッタは、推進施工時はシ−ルド掘進機外径の大きさのトンネル孔が確保できるように半径方向に拡径されて固定されている。該拡径カッタの設置数は、土質条件や管径等に応じてカッタヘッドの外周部に少なくとも１ヶ所以上設けられる。シールド掘進機が既設管渠の手前に到達すると、拡幅カッタは縮径されてカッタヘッドの外周面内に収納されて、内面ケ−シング摺動の支障とならないように構成されている。
【０００８】
該内面ケ−シングの摺動は、内面ケ−シングの内周部の円周方向に装備された押出しジャッキにより、外面ケ−シングをガイドとして前方に押し出される。
【０００９】
該カッタヘッド後方に位置する外面ケ−シングの内周面に嵌設された内面ケ−シングの先端部分には、円周方向に複数個の切削具が装備されている。該カッタヘッドの背面と内面ケ−シングを固設した連結リブ材により、内面ケ−シングと外面ケ−シングにはカッタヘッドを介して回転力が伝達される。
【００１０】
推進施工時の外面ケ−シングと内面ケ−シングは、カッタヘッドの回転が連結リブ材を介して内面ケ−シングと外面ケ−シングに伝達され回転する。シールド掘進機が既設管渠の手前に到達すると、一旦カッタヘッドの回転を停止し、内面ケ−シング摺動の支障とならないようにカッタヘッドの外周部に設けられている拡幅カッタを縮径する。拡幅カッタが縮径されてカッタヘッドの外周面内に収納されると、カッタヘッドの回転を再開し内面ケ−シングと外面ケ−シングにも回転が伝達される。その後、内面ケ−シングの内周部に装備した押出しジャッキが伸長されて、内面ケ−シングが回転しながら前方へ押し出され、先端に設けた切削具によって地山及び既設管渠の側壁面を効率良く切削していく。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のシールド掘進機は、シールド掘進機が既設管渠側面の前部に到達すると、カッタヘッドの回転を一旦停止し、カッタヘッドの外周部に設けられている拡幅カッタを縮径する。そして、再びカッタヘッドを回転させることによって内面ケ−シングと外面ケ−シングを回転させながら、内面ケ−シング内周部に装備した押出しジャッキを伸長させることによって、地山及び既設管渠の側壁面を効率良く正確に切削することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
既設管渠の側面にほぼ直角にシ−ルド掘進機を到達・回収させる推進技術において、シールド掘進機の外面ケ−シングの内周面に嵌設した内面ケ−シングの先端に装備した切削刃を回転させて前進させることによって、既設管渠の前面の地山と既設管渠の側壁部を切削して、効率良くシールド掘進機を到達・回収することを実現した。
【実施例１】
【００１３】
図１は、本発明のシールド掘進機を説明する縦断面図である。シールド掘進機１の先端には、外面ケ−シング３の先端開口部側にカッタヘッド２が装備されている。カッタヘッド２は、中央部で回転軸７によって軸支され、隔壁１４の後方に装備した駆動装置によって回転力がカッタヘッド２に伝達される。カッタヘッド２の後方には、後方に所定の長さを持った筒状の外面ケ−シング３が設けられている。外面ケ−シング３の内周面には、推進方向に摺動可能となるように、外面ケ−シング３に突起１０を設け、内部ケ−シング４にスライド溝１１を設けた凹凸形状のスライドレ−ルが円周方向に複数個所設けられている。内面ケ−シング４の先端には、全周に切削刃を装備して地山や側壁の切削を可能としている。内面ケ−シング４は、外面ケ−シング３の内周面を前後に摺動させるために、内面ケ−シング４の内周面先端部とシリンダの先端とを連結し、後端は外面ケ−シングのフランジ部に連結した複数本の押出しジャッキ６が配置されている。カッタヘッド２の背面には、内面ケ−シング４に回転力を伝達するために、カッタヘッド２の背面と内面ケ−シング２の内周面と連結する連結リブ材が円周方向に複数個所に固設されている。
【００１４】
推進施工時には内面ケ−シング４先端の切削刃５は、カッタヘッド２前面の同じ位置にくるように配置され、カッタヘッド２の回転にともなって連結リブ材９を介して内面ケ−シング４に回転が伝達される。外面ケ−シング３にも凹凸のスライドレ−ルを介して内面ケ−シング４から回転が伝達される。
【００１５】
図２は、本発明のシールド掘進機に装備された凹凸のスライドレ−ルを説明する断面図である。外面ケ−シング３は、後続する推進管とほぼ同じ外径を有し、その外面ケーシング３の内周面には、先端の切削刃５が外面ケ−シング３の先端よりも出るように嵌設されている。外面ケ−シング３と内面ケ−シング４の円周方向には、外面ケ−シング４の突起１０と内面ケ−シング４のスライド溝１１が合致するように凹凸形状のスライドレ−ルが円周方向に複数個所嵌め込まれている。
【００１６】
図３は、本発明のシールド掘進機による到達時の施工状況を説明する縦断面図である。通常の推進施工は、内面ケ−シング４先端の切削刃５位置をカッタヘッド２の前面位置に合わせ、カッタヘッド２の回転とともに内面ケ−シング４および外面ケ−シング３も回転し、前方の地山を効率良く切削する。シールド掘進機１先端のカッタベッド２が既設管渠１３の側壁面に近づくと、元押ジャッキによるシールド掘進機１の押し込みを停止する。次に、カッタヘッド２を回転させて内面ケ−シング４を回転させながら、内面ケ−シング４の内周面に装備した押出しジャッキ６を伸長して、内面ケ−シング４先端の切削刃５で地山及び既設管渠１３の側壁を切削していく。この時、元押ジャッキは伸長されず、カッタヘッド２は前進することなく同じ位置で回転していることとなる。既設管渠１３の側壁部の切削が完了すると、既設管渠１３内から薬液注入工法等による止水注入で周辺地盤の改良を行い、内面ケ−シング４の先端の切削刃５で切削された側壁部分を撤去後、元押ジャッキによってシ−ルド掘進機１全体が前進されて既設管渠１３内にカッタヘッド２部が押し出される。
【００１７】
既設管渠１３の側壁部の切削は、先端に装備した切削刃５の回転によって効率の良い切削が行える。切削外径は、外面ケ−シング３の外径とほぼ同径となるように切削刃が取り付けられており、外面ケ−シング３の外周面と側壁部との隙間も極力小さくする可能となり、隙間の止水処理等も容易になる。
【００１８】
以上のように、シールド掘進機の外面ケ−シング３と内面ケ−シング４を、カッタヘッド２を通じて回転を伝達することによって、内面ケ−シング４の先端に装備した切削刃５で地山や側壁部の切削が無駄なく効率良く行え、既設管渠１３の側面へシールド掘進機１を到達・回収する推進施工に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のシールド掘進機を説明する縦断面図である。
【図２】本発明のシールド掘進機に装備された凹凸のスライドレ−ルを説明する断面図である。
【図３】本発明のシールド掘進機による到達時の施工状況を説明する縦断面図である。
【符号の説明】
【００２０】
１    シールド掘進機
２    カッタヘッド
３    外面ケ−シング
４    内面ケ−シング
５    切削刃
６    押出しジャッキ
７    回転軸
８    補強リブ
９    連結リブ材
１０    突起
１１    スライド溝
１２    後続筒
１３    既設管渠
１４    隔壁
【図１】
2015034427.tif 000003
【図２】
2015034427.tif 000004
【図３】
2015034427.tif 000005