(57)【要約】【課題】トンネルを構築する装置の前進と同時に、改良部分を継続して形成する。連続して効率よくトンネル間の地盤を改良することができる。【解決手段】シールド工法に使用するシールド掘進機、または推進工法に使用する先導機などのトンネルを構築する装置である。その機体の側面に、土砂を切削する切削用オーガーと、切削した土砂を混合する混合用オーガーを取り付ける。各オーガーの回転の中心軸を、掘進方向と平行に配置する。【選択図】図１
2007092441.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド工法に使用するシールド掘進機、または推進工法に使用する先導機などのトンネルを構築する装置において、
その機体の側面に、
土砂を切削する切削用オーガーと、
切削した土砂を混合する混合用オーガーを取り付けた、
トンネルを構築する装置。
【請求項２】
切削用オーガーと、混合用オーガーは、
その回転軸を機体の進行方向とほぼ平行に配置して構成した、
請求項１記載の、トンネルを構築する装置。
【請求項３】
切削用オーガーには、泥水などの吐出口を設け、
混合用オーガーには、改良材などの吐出口を設けた、
請求項１記載の、トンネルを構築する装置。
【請求項４】
切削用オーガー、混合用オーガーを、
アウターモーターによって駆動するよう構成した、
請求項１記載のトンネルを構築する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド工法に使用するシールド掘進機または推進工法に使用する先導機のようなトンネルを構築する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数本の小型のトンネルを構築し、このトンネル間を連結してトンネル群を１枚の天井スラブや床スラブ、壁体として構成し、これらを組み合わせて大型のトンネルを構築する工法が採用されている。
これらはたとえばＭＭＳ工法、ハーモニカ工法、大深度プレシェル工法などと呼ばれている。
これらの工法は、小型のトンネルのセグメントや函体の一部を解体して両者間を接続する作業が必要である。
しかしセグメントや函体の間は防護されていないから、両者間の地山を掘削する場合には事前に地盤改良や止水工事、山留め工事を行う必要がある。
そのためにセグメントから横断方向に向けてロッドで削孔し、そこから薬液を注入して地盤の改良を行う方法が採用されている。
【特許文献１】特開平９−２４２４７４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記したような小型のトンネル間を接続するための作業には次のような問題がある。
＜１＞  トンネルの横断方向に向けて削孔し、そこから薬液を注入する工事はトンネルの掘進方向に対して横断する方向に向けて行う工事である。このような横断する方向に向ける工事は一箇所ごとに作業場所を移動する不連続の工事であって作業効率が悪く、トンネルの工期に与える影響が大きい。
＜２＞  地盤改良の工事では、場所によっては上向きの工事が発生する。しかし通常の排泥作業は水平方向に行うことが前提になっているから、上向きの場合には不都合が生じる場合がある。
＜３＞  強制撹拌の工程も、上向き作業では通常の機械が予定していない作業となってしまい、施工が不可能な場合も発生する。
＜４＞  トンネルの横断方向に向けて削孔する作業は、１本ごとには短い削孔を、膨大な本数だけ行わなければならず、不経済な作業である。
＜５＞  他の工法として、シールド掘進機の切羽の端部に地盤改良用のカッターを装備し、シールド掘進機の掘進と同時に切羽端部のカッターによってシールドトンネル間の接合の予定部分の地盤を掘削して地盤改良を行う工法も開発されている。
＜６＞  この工法では、切羽端部のカッターによって端部の位置の土砂を切削し、そこへ裏込め材を注入して置き換える方法である。しかしこの場合、切削する方向や順序、接続する場所に合わせて改良部分を切削する機械を製造して取り付ける必要があり、したがって掘削する方向や順番によっては必要ない箇所も機械の形状上掘削してしまう場合があり不経済な方法になってしまう。
＜７＞  また切羽端部にカッターを設ける装置では、改良部分のカッターを着脱できる構造では、カッターや駆動部、装置の殻体で形成されるために全体の形状が大きなものとなり、制作費や着脱費用が高くなる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記のような従来の装置の課題を解決した本発明は、シールド工法に使用するシールド掘進機、または推進工法に使用する先導機などのトンネルを構築する装置において、その機体の側面に、土砂を切削する切削用オーガーと、切削した土砂を混合する混合用オーガーを取り付けた、トンネルを構築する装置のトンネルを構築する装置を特徴としたものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明のトンネルを構築する装置は以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜１＞  シールド掘進機や先導機のようなトンネルを構築する装置の前進と同時に、改良部分を継続して形成することができる。したがって従来のような掘進横断方向へ向けて短い距離の削孔を繰り返す方法と比較して連続して効率よく、トンネル間の地盤を改良することができる。
＜２＞  シールド掘進機や先導機の外部にオーガーを取り付ける簡単な構造であるから特別に高価な装置を製造する必要がない。
＜３＞  アウターモーターを外部に取付けるだけの簡単な構造であるから、アウターモーターの着脱が容易である。また着脱が容易であることからひとつの工事を終わった後に、その装置を転用して他の工事に使用することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下図面を参照しながら本発明のトンネルを構築する装置の実施例を説明する。
【実施例】
【０００７】
＜１＞全体の構成。
本発明のトンネルを構築する装置は、シールド工法に使用するシールド掘進機１、または推進工法に使用する先導機である。
以下、シールド掘進機１を中心にして説明するが推進工法の先導機についても同様の構成を採用することができる。
【０００８】
＜２＞オーガーの取り付け。
シールド掘進機１の殻体１の両側の側面に、土砂を切削する切削用オーガー２と、切削した土砂を混合する混合用オーガー３を取り付ける。
切削用オーガー２、および混合用オーガー３は、中心軸の周囲にらせん状に羽根板を取り付けた構造の公知のオーガーである。
両オーガー２，３は、殻体１から外部に向けて突出したブラケット１１を介して取り付ける。そして両オーガー２，３の回転の中心軸は、掘進方向とほぼ平行に配置する。
この取り付け位置は、前面切羽の部分ではなく、シールド掘進機１の殻体の中間からテール部にかけての殻体１側面である。
ブラケット１１は殻体１から外部に向けて突出しているから、オーガーも殻体１の側面よりもさらに外部へ露出した状態で設置されることになる。
外部へ取り付ける構造であるから、製造時の組み立て、その後の取り外しが簡単である。
図の実施例では、殻体１の上の肩部分にオーガーを取り付けた構造を示しているが、殻体１の下の角部分に取り付けることも可能である。
あるいは殻体１の上下の肩部分に取り付けることも可能である。
あるいは殻体１の壁の中段や、天井の上面、床の下面に、殻体１の進行方向と平行に取り付けることも可能である。
【０００９】
＜３＞切削用オーガー２。
切削用オーガー２は、その先端をシールド掘進機１の掘進方向に向けて設置したオーガーである。
そしてこの切削用オーガー２には、泥水などの吐出口２１を設ける。
この吐出口２１から泥水、加泥材、などを地中に吐出しつつオーガー２で切削することによって地山の土砂を容易に掘削することができる。
【００１０】
＜４＞混合用オーガー３。
混合用オーガー３は、切削用オーガー２の直後、すなわち切削用オーガー２よりもテール側に接近して取り付けてある。したがって切削した直後の土砂を強制的に撹拌、混合することになる。
混合用オーガー３の先端はシールド掘進機１の掘進方向の後方に向けて設置してある。
そしてこの混合用オーガー３には、セメントミルクなどの改良材を吐出する吐出口３１を設ける。
この吐出口３１から改良材を土砂の内部に注入することによって、ソイルミキシングを行い、地盤の改良を行うことができる。
この混合用オーガー３では土砂を殻体１の内部に取り込むことはなく、殻体１の外部で土砂と改良材を強制撹拌する機構である。
土砂の取り込み機構がないために、加泥材やセメントミルクの注入による改良部分の充填率は１３０％を超えるものとなる。
【００１１】
＜５＞オーガーの駆動。
切削用オーガー２、混合用オーガー３はアウターモーターによって駆動するよう構成する。
ここにアウターモーターとは、貫通した固定軸の周囲をモータ本体が回転する機構のモータである。
このアウターモーターにおいて、回転する側であるモーター本体の外部にらせん状の羽根をとりつけて切削用オーガー２、混合用オーガー３を構成する。
一般のインナーモーター、すなわち貫通した軸が回転し、モーター本体は回転しない機構のモーターと比較してトルクの伝達ロスが少なく、切削力、混合力を直接地山に伝えることができる。
【００１２】
＜６＞先行トンネルの構築。
シールド掘進機１を前進させ、後方にセグメントを組み立てて先行トンネルＡ１を構築する。
あるいは推進工法によって先導機とともにその後方の函体も前進させて先行トンネルＡ１を構築する。
【００１３】
＜７＞先行改良ゾーンの形成。
シールド掘進機１の前進と平行して、すなわち先行トンネルＡ１の構築と同時に、殻体１の側面に設けた切削用オーガー２を回転させて地山を切削する。
地山の切削と同時に吐出口２１から泥水や加泥材などを吐出して切削を容易にする。
切削用オーガー２は殻体１の側面に露出した状態で取り付けてあるから、シールド掘進機１の前進と平行して、トンネルの延長方向に沿って、トンネルの両側に連続して切削部分を形成することになる。
切削用オーガー２で切り取った土砂は、シールド掘進機１の前進にしたがってその後方の混合用オーガー３によって混合されソイルミキシングされる。
その結果、先行トンネルＡ１に沿って、先行改良ゾーンＢ１を帯状に形成することができる。
【００１４】
＜８＞後行トンネルの構築。
第二のシールド掘進機１によって掘進を行い、後行トンネルＡ２を構築する。
【００１５】
＜９＞後行改良ゾーンの形成。
シールド掘進機の前進と平行して、すなわち後行トンネルＡ２の構築と平行して、殻体１の側面に設けた切削用オーガー２、混合用オーガー３を回転して切削と混合を行い、後行改良ゾーンＢ２を形成する。
先行トンネルＡ１と、後行トンネルＡ２との距離は接近しており、先行改良ゾーンＢ１と後行改良ゾーンＢ２との一部が重なる距離においてトンネルを構築する。
そのために、先行トンネルＡ１と後行トンネルＡ２との間の地山は、改良されたゾーンが連結していることになる。
【００１６】
＜１０＞トンネル間の連結。
第一と第二のトンネルが平行して構築できたら、両トンネルと間の側面を解体し、トンネル間を掘削し、鉄筋を配置し、コンクリートを打設して一体化する。
その場合に両トンネルの間の地山は、先行改良ゾーンＢ１と後行改良ゾーンＢ２の重なり部分によって連続して改良されているから、トンネルの側面の解体や掘削などの作業を安全に行うことができる。
こうして複数本のトンネルを順次連結して一体化することによって地中にトンネルＡの高さを厚さとする大型の床スラブ、天井スラブ、あるいは鉛直方向に連結した壁板を形成することができる。
それらを組み合わせて地中に巨大なトンネルを構築することができる。
【００１７】
＜１１＞他の実施例。
以上の例では切削用オーガー２を１台、混合用オーガー３を１台づつ取り付けた構造を示した。
しかし図６に示すように、複数台の切削用オーガー２、複数台の混合用オーガー３を取り付けることもできる。
その場合に大型の切削用オーガー２Ｌを大型ブラケット１１Ｌに、小型の切削用オーガー２と小型ブラケット１１Ｓに取り付けて構成する。
そして１台の大型の切削用オーガー２に対してその前方の小型切削用オーガー２を２台配置することも可能である。
このように構成すると、シールド掘進機１の前進にしたがって、はじめに小さい範囲を切削し、次の大きな範囲を切削するから、大きな改良範囲をスムーズに形成することができる。
【００１８】
＜１２＞立坑からの発進。
上記したように本発明のシールド掘進機１または推進工法の先導機は機体の外部に外付けの形で切削用オーガー２と混合用オーガー３とが取付けてあり、その部分だけが突出している。
そのために図６に示すように立坑４には、シールド掘進機１の通過窓４１のほかに、切削用オーガー２などの通過する小窓４２を開口して構築してある。
そして立坑４の外部は薬液などで地盤改良しておく。
発進に際しては図７に示すように、シールド掘進機１とセグメントの段差部４３、および切削用オーガー２、混合用オーガー３の外周を外筒４４で被覆する。
この状態で通常の方法によってシールド掘進機１の掘進、推進工法の先導機の推進を開始する。
すると、外筒４４は立坑４内に脱ぎ捨てられた状態となり、シールド掘進機１のみが立坑４外部の地中に進入してゆく。
以上、説明したように本発明の装置の形状が、通常のシールド掘進機のように整然とした矩形、円形を保持していなくとも、立坑４からの発進は問題がない。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のトンネルを構築する装置による施工中の状態を示す説明図。
【図２】トンネル間を連結する状態の正面から見た説明図。
【図３】改良ゾーン形成状態を示す説明図。
【図４】切削用オーガーと混合用オーガーとの配置状態の説明図。
【図５】他の実施例の説明図。
【図６】発進する立坑の実施例の説明図。
【図７】発進状態の説明図。
【符号の説明】
【００２０】
１：シールド掘進機
２：切削用オーガー
３：混合用オーガー
Ａ１：先行トンネル
Ａ２：後行トンネル
Ｂ１：先行改良ゾーン
Ｂ２：後行改良ゾーン
【図１】
2007092441.tif 000003
【図２】
2007092441.tif 000004
【図３】
2007092441.tif 000005
【図４】
2007092441.tif 000006
【図５】
2007092441.tif 000007
【図６】
2007092441.tif 000008
【図７】
2007092441.tif 000009