(57)【要約】      （修正有）【課題】  推進工法とシールド工法を併用する複合型の管路構築方法として、推進施工区間においては元押しジャッキの推力を掘進機へ確実に伝えることができ、シールド工法への切り替えもスムーズに行うことができる管路構築方法を提供する。【解決手段】  発進立坑１に掘進機２１を設置し、元押しジャッキ１１の推力により推進施工を開始する。シールドジャッキ２７を備えた掘進機２１後部のジャッキ筒２１ｃに、推力伝達リング１２、１リング目のセグメントリング５ａおよびアダプターリング４を接続して推進施工を開始し、発進立坑１内で、順次、推進管３を継ぎ足しながら推進施工を行う。推進施工からシールド施工に移る際、推力伝達リング１２を取り外し、掘進機２１による掘進を行い、ジャッキ筒２１ｃの後方でセグメント５を組立て、セグメントリングに反力をとって掘進しながらシールド施工を行い、順次、セグメント５を組立てて行く。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘進機の後部にシールドジャッキを内蔵したジャッキ筒を設け、推進施工区間については順次推進管を継ぎ足しながら発進立坑に設置した元押しジャッキの推力により推進施工を行い、シールド施工区間については前記ジャッキ筒内でセグメントを継ぎ足しながら、前記シールドジャッキの推力によりシールド施工を行う複合型の管路構築方法において、前記推進施工区間での推進施工では、前記ジャッキ筒内に設置されたシールドジャッキと管路切羽側端部との間に推力伝達リングを介在させて、前記元押しジャッキの推力を前記推力伝達リングを介して掘進機に伝達させ、シールド施工区間については前記推力伝達リングを取り外し、前記シールドジャッキの推進反力を管路切羽側端部のセグメントにとるようにしたことを特徴とする管路構築方法。
【請求項２】
前記推力伝達リングは周方向に分割された複数のピースから構成されていることを特徴とする請求項１記載の管路構築方法。
【請求項３】
ジャッキ筒と推力伝達リングとの間に、押えボルトを介在させることを特徴とする請求項１または２記載の管路構築方法。
【請求項４】
推進施工区間で施工される推進方向先端の推進管の切羽方向には、予め、シールド施工区間のセグメントと接続するためのアダプターリングと、最初のセグメントリング１リング分が取り付けられており、前記推力伝達リングは前記最初のセグメントリングに取り付け、シールド施工区間に入る際に取り外すことを特徴とする請求項１、２または３記載の管路構築方法。
【請求項５】
曲線施工に対し、前記掘進機の外殻を構成する管体の中間を嵌合可能に切り離し、嵌合部の隙間に所要厚の弾性シーリング材を介在させ、前記弾性シーリング材の弾性変形に応じた中折れを可能とした簡易型中折れ機構を設けることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の管路構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、推進工法とシールド工法を併用する複合型の管路構築方法の改良に関するもので、曲線区間を有する比較的径の小さいトンネルの施工などに適している。
【背景技術】
【０００２】
従来、比較的径が小さい管路であって、施工距離が長く、推進工法では施工が困難な場合や、急曲線部を有する場合において、推進工法とシールド工法を併用する複合型の管路構築方法が種々開発されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
このような複合型の管路構築方法の具体例の一つとしては、例えばデュアルシールド工法と呼ばれる工法がある。
【０００４】
デュアルシールド工法は、シールド工法の高い信頼性（急曲線施工能力、長距離施工が可能）と推進工法の容易さ（シールドより一般的に経済的）を併せ持った工法である。掘削と排土は基本的には推進工法の機構と同様であるが、前方推進区間部に全ての設備を搭載し、セグメント区間および後方推進管部に設備を置かないことで、推進工法とシールド工法の併用を可能とした管渠築造工法である。特に、シールド工法と同様、急曲線部においては曲線線形に合わせたテーパーを持つセグメントの適用が可能なため、確実で安全な急曲線施工が可能である。
【０００５】
つまり、既存の工法である推進工法とシールド工法を１つの路線で1つの推進用掘進機により施工する工法であり、そのため、掘進方法や管渠の築造工法は従来の両工法と何ら変わることがなく、掘進機は工事条件に合わせて選択することが可能である。このことから管路構築コストの縮減が可能となる工法でもある。
【０００６】
より具体的には、推進区間では、推進工法の管渠（推進管）を使用することで掘削断面の縮小化を実現し、経済的な管路の構築が行える。セグメント区間では、セグメントの小口径断面を実現するため、コンクリート中詰鋼製セグメントを使用するなどしている。また、セグメント二次覆工については、シールドトンネルで採用されている内面被覆工法の樹脂ライニングなどを採用することで、覆工厚の薄肉化を実現することができる。
【０００７】
このように、デュアルシールド工法は、推進工法の経済性とシールド工法の信頼性（急曲線施工能力、長距離施工が可能）の２つのメリットを持った工法であり、特に、直線＋急曲線の条件での優位性は非常に高い。
【０００８】
なお、急曲線の条件での施工技術としては、掘進機に中折れ機構を設けるのが一般的である（例えば特許文献３参照）。
【０００９】
【特許文献１】特開平０８−１３５８６８号公報
【特許文献２】特開平１１−２１０３７６号公報
【特許文献３】特開平１１−１４１２７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
推進工法とシールド工法を併用する複合型の管路構築方法の場合、推進施工区間について、通常の推進工法の設備に加え、シールド工法への切り替えのための設備、機構が必要になり、そのような条件のもとでも元押しジャッキの推力を掘進機へ効率よく、かつ確実に伝達しなければならないという課題がある。
【００１１】
また、従来の中折れ機構は、方向修正ジャッキあるいは中折れジャッキで直接制御する大掛かりなものが多く、曲率に合わせた施工が可能であるものの、掘削機内部作業空間を狭め、また高いシール性を確保する必要があることなどから、非常に高価なものとなる。
本発明は、このような課題の解決を図ったものであり、推進施工区間においては元押しジャッキの推力を掘進機へ確実に伝えることができ、シールド工法への切り替えもスムーズに行うことができ、施工性に優れ、かつ経済的な管路構築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】
【００１２】
本願の請求項１に係る発明は、掘進機の後部にシールドジャッキを内蔵したジャッキ筒を設け、推進施工区間については順次推進管を継ぎ足しながら発進立坑に設置した元押しジャッキの推力により推進施工を行い、シールド施工区間については前記ジャッキ筒内でセグメントを継ぎ足しながら、前記シールドジャッキの推力によりシールド施工を行う複合型の管路構築方法において、前記推進施工区間での推進施工では、前記ジャッキ筒内に設置されたシールドジャッキと管路切羽側端部との間に推力伝達リングを介在させて、前記元押しジャッキの推力を前記推力伝達リングを介して掘進機に伝達させ、シールド施工区間については前記推力伝達リングを取り外し、前記シールドジャッキの推進反力を管路切羽側端部のセグメントにとるようにしたことを特徴とするものである。
【００１３】
通常の推進工法の場合、元押しジャッキの推力は元押しジャッキ側で接続されて行く推進管を通じて伝達され、先端の掘進機等の側では管の接続が行われないため、先頭の推進管を掘進機等に接続することができるのに対し、本発明の場合、途中でシールド工法に切り替えると、掘進機側でセグメントを接続し、セグメントに反力をとって掘進させる必要がある。
【００１４】
そのため、本発明では推進施工区間では推力伝達リングを介在させることで元押しジャッキの推力を掘進機に確実に伝え、シールド施工区間については推力伝達リングを取り外すことで、通常のシールド工法と同様に施工を続けることができる。
【００１５】
なお、元押しジャッキの推力を掘進機に伝える方法として、本発明における推力伝達リングの代わりにシールド工法用のセグメントをそのまま用いることも考えられるが、その場合、シールド施工時のシールドジャッキのストロークとの調整が困難であったり、シールドテールにおけるスキンプレート等とセグメントの間に隙間があることなどから、元押しジャッキの推力を掘進機に真直ぐ伝達できない恐れがある。
【００１６】
本発明では、専用の着脱可能な推力伝達リングを用いるため、シールドジャッキのストロークに応じた長さの推力伝達リングを用いれば、特に調整が必要なく、またシールドテールの隙間に対する対処も容易である。
【００１７】
請求項２は、請求項１に係る管路構築方法において、前記推力伝達リングは周方向に分割された複数のピースから構成されている場合を限定したものである。
【００１８】
本発明では、推進施工区間からシールド施工区間に移る際に推力伝達リングを取り外す必要があるため、推力伝達リングを複数のピースから構成し、取り外しに際し分割できるようにしておけば、取り外しが容易であり、分割した状態で管路内を通じて搬出することができる。また、その再利用も可能である。
【００１９】
請求項３は、請求項１または２に係る管路構築方法において、ジャッキ筒と推力伝達リングとの間に、押えボルトを介在させる場合を限定したものである。
【００２０】
ジャッキ筒はシールド施工におけるシールドテールのスキンプレートに相当する部分であり、推進施工時には推力伝達リングとの間にスペーサーなどを介在させておくことで、元押しジャッキの推力を掘進機に真直ぐ伝達することができる。
【００２１】
この請求項３は、スペーサーとして押えボルトを用いることで、元押しジャッキの推力をより確実に掘進機に伝達することができるようにしたものである。
【００２２】
請求項４は、請求項１、２または３に係る管路構築方法において、推進施工区間で施工される推進方向先端の推進管の切羽方向に、予め、シールド施工区間のセグメントと接続するためのアダプターリングと、最初のセグメントリング１リング分が取り付けられており、前記推力伝達リングは前記最初のセグメントリングに取り付け、シールド施工区間に入る際に取り外す場合を限定したものである。
【００２３】
推進管とセグメントリングはほぼ同径のものを用いることになるが、通常、推進管はセグメントリング数リング分の長さを有する管体を用いるのに対し、セグメントリングは１リングが複数のセグメントからなり、基本的に形態が異なるため、請求項４では推進管と最初のセグメントリングとの間に接続専用のアダプターリングを介在させることとする。
【００２４】
その場合、推進施工区間では推力伝達リングを設けるため、予め、アダプターリングと、最初のセグメントリング１リング分と、推力伝達リングを取り付けた状態で推進施工を行うことで、地中での推進施工からシールド施工への切り替えをスムーズに行うことができる。
【００２５】
請求項５は、請求項１、２、３または４に係る管路構築方法において、曲線施工に対し、前記掘進機の外殻を構成する管体の中間を嵌合可能に切り離し、嵌合部の隙間に所要厚の弾性シーリング材を介在させ、前記弾性シーリング材の弾性変形に応じた中折れを可能とした簡易型中折れ機構を設ける場合を限定したものである。
【００２６】
この中折れ機構は、特に中折れジャッキ等を用いなくても、比較的小さい角度の中折れを簡易で安価な構造で可能とするものである。急曲線の施工に対してはこの簡易型の中折れ機構を複数設けたり、より大きな中折れ角度が得られる従来型の中折れ機構を併用することで対処する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明では推進施工区間では推力伝達リングを介在させることで元押しジャッキの推力を掘進機に確実に伝え、シールド施工区間については推力伝達リングを取り外すことで、通常のシールド工法と同様に施工を続けることができ、複合型の管路構築方法による施工を高精度で効率よく行うことができる。
【００２８】
また、専用の着脱可能な推力伝達リングを用いるため、地中での推進施工からシールド施工への切り替えがスムーズであり、シールドテールの隙間や、偏芯（掘進機中心と推力伝達リング中心とのズレ）に対する対処も容易である。
【００２９】
推力伝達リングは、複数のピースから構成し、セグメントリングと同様な組立て構造にすることにより、坑内での組みばらし作業も容易に行える。
【００３０】
簡易中折れ機構を用いた場合には、それに応じた所要中折れ角度の確保を安価に行うことができ、掘削機内部作業空間を狭めることもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の最良の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００３２】
図１および図２は本発明の管路構築方法の概要を示したもので、図１(a)は推進施工時の様子、図１(b)にシールド施工時の様子である。概略的な施工手順を図２(a)〜(d)で説明すると以下の通りである。
【００３３】
(1) 掘進機の設置・推進（図２(a)参照）
発進立坑１に掘進機２１を設置し、必要な組立てを行い、元押しジャッキ１１の推力により発進立坑１内からの推進施工を開始する。
【００３４】
元押しジャッキ１１からの推力による推進施工は、基本的には通常の推進施工と同様であるが、予め、掘進機２１の後部にシールドジャッキ２７を備えたジャッキ筒２１ｃを取り付けておく。
【００３５】
また、ジャッキ筒２１ｃには、推進管３を直接接続せずに、図１(a)または後に詳述する図４(a)に示すように、推力伝達リング１２、１リング目のセグメントリング５ａおよびアダプターリング４を接続して推進施工を開始し、発進立坑１内で、アダプターリング４の後方に、順次、推進管３を継ぎ足しながら推進施工を行う。
【００３６】
(2) 推進施工完了（図２(b)参照）
推進施工が進むにつれ、元押しジャッキ１１の推力に対する抵抗が大きくなり、推進施工が徐々に困難となってくる位置で推進施工を完了する。
発進立坑１の元押しジャッキ１１は撤去する。
【００３７】
(3) セグメント組立て・シールド施工（図２(c)参照）
推力伝達リング１２を取り外し、掘進機２１による掘進を行い、シールドテールに相当するジャッキ筒２１ｃの後方でセグメント５を組立て、セグメントリングに反力をとって掘進しながらシールド施工を行い、順次、セグメント５を組立てて行く。
【００３８】
(4) 到達（図２(d)参照）
到達立坑に到達させるか、または既設のシールド機２にドッキングさせ（本実施形態は後者）、この区間の施工を完了する。
【００３９】
図３は掘進機２１部分の構成の具体例、特に曲線施工のための中折れ機構の詳細を示したもので、図３(b)、(c)はそれぞれ図３(a)のＢ部、Ｃ部の拡大図である。
【００４０】
この例では、簡易型中折れ機構３１として、掘進機２１の外殻を構成する中央の作業管２１ｂの中間を嵌合可能に切り離し、嵌合部３１ａの隙間に所要厚の弾性シーリング材３１ｂ、３１ｃを介在させ、弾性シーリング材３１ｂ、３１ｃの弾性変形により中折れする構造としている。
【００４１】
また、掘進機２１の先導管２１ａおよびジャッキ筒２１ｃ部分には、従来型の中折れ機構２３を設けている。この従来型の中折れ機構２３は、断面外縁を弧状に形成した嵌入部２３ａを有し、シーリング材２３ｂ、シール材２３ｃなどでシールし、方向修正ジャッキ２４あるいは中折れジャッキ２６の調整により所定角度に中折れさせることができる。
【００４２】
例えば、曲線施工Ｒ＝１２ｍの線形条件において、曲線施工を可能な限り補助工法（余掘、推進反力設置等）を用いることなく施工するには、機長を短くすることや中折れ機構によるマシン屈曲が必要となる。しかし、従来型の中折れ機構を安易に増やすことは不経済ともなり、掘進機２１内部の作業空間を狭くすることにもなる。
【００４３】
そこで、上述のような簡易型の中折れ機構３１を利用あるいは併用することで、コストの低減や作業空間の確保を図ることができる。なお、図３の例では、２箇所の従来型中折れ機構２３の中折れ角度が１５°程度、簡易中折れ機構３１の中折れ角度が４°程度を想定している。
【００４４】
その他、図３において、符号２２はカッター、２２ａはカッターモーター、２５は排泥タンク、２８はエレクター、２８ａはエレクター昇降ジャッキ、２８ｂはエレクター摺動ジャッキ、２８ｃはエレクターモーター、２９はテールシールを示すが、これらは基本的には従来の施工方法で用いられているものと同様であるので、説明を省略する。
【００４５】
図４は推力伝達リングの取り付け状態の詳細を示したもので、推進管に接続されたアダプターリング４の切羽側に、１リング目のセグメントリング５ａが取り付けられ、さらにその切羽側に推力伝達リング１２が取り付けられている。この例で、推力伝達リング１２の長さは、シールドジャッキ２７を縮めた状態で、１リング目のセグメントリング５ａとシールドジャッキ２７との間にちょうど納まる長さとしている。
【００４６】
この推力伝達リング１２を、複数のピースから構成される組立て構造にすれば、坑内での組みばらし作業が容易に行える。
【００４７】
また、ジャッキ筒の中での偏芯（掘進機中心と推力伝達リング１２の中心とのずれ）を防止するため、スペーサーとして押さえボルト１３を設け、その押込み量によりジャッキ筒２１ｃ内面との距離を調整できるようにしている。
【００４８】
なお、図４では、位置関係を示すため、エレクター２８がセグメント５を吊り上げた状態も示しているが、推力伝達リング１２を取り付けた状態では、実際にはエレクター２８は使用されない。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】(a)、(b)は本発明の管路構築方法の概要を示す鉛直断面図である。
【図２】(a)〜(d)は本発明の管路構築方法の一実施形態における施工手順を示す鉛直断面図である。
【図３】(a)は本発明の管路構築方法の一実施形態における掘進機部分の構成を示す鉛直断面図、(b)、(c)はそれぞれそのＢ部、Ｃ部の拡大図である。
【図４】推力伝達リングの取り付け状態を示す鉛直断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１…発進立坑、２…既設シールド機、３…推進管、４…アダプターリング、５…セグメント、５ａ…１リング目のセグメントリング、
１１…元押しジャッキ、１２…推力伝達リング、１３…押えボルト（スペーサー）、
２１…掘進機、２１ａ…先導管、２１ｂ…作業管、２１ｃ…ジャッキ筒、２２…カッター、２２ａ…カッターモーター、２３…中折れ機構（従来型）、２３ａ…嵌入部、２３ｂ…シーリング材、２３ｃ…シール材、２４…方向修正ジャッキ、２５…排泥タンク、２６…中折れジャッキ、２７…シールドジャッキ、２８…エレクター、２８ａ…エレクター昇降ジャッキ、２８ｂ…エレクター摺動ジャッキ、２８ｃ…エレクターモーター、２９…テールシール、
３１…中折れ機構（簡易型）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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