(57)【要約】【課題】大深度であっても容易にトンネルを構築できる元押し推進工法及びその装置を提供する。【解決手段】地山１５を掘削する掘削機２の後方に筒体状のトンネル壁を形成する管体３を順次接続し、管体３の後部を元押し装置４にて掘進方向に押し出して掘削機２を推進させる元押し推進工法において、掘削機２に、管体３から推進反力を取って掘削機２を推進させる推進ジャッキ１０を予め設けておくと共に地山１５に掘削機２を固定するアンカー装置１１を予め設けておき、元押し装置４で管体３を推進させたのちその管体３を停止状態に保ち、その管体３から反力を取って推進ジャッキ１０を伸張させて掘削機２を推進させた後、アンカー装置１１で掘削機２を地山１５に固定し、管体３の元押し側で管体３を継ぎ足して元押し装置４で管体３を推進させる。【選択図】図４
2007138523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地山を掘削する掘削機の後方に筒体状のトンネル壁を形成する管体を順次接続し、該管体の後部を元押し装置にて掘進方向に押し出して掘削機を推進させる元押し推進工法において、上記掘削機に、管体から推進反力を取って掘削機を推進させる推進ジャッキを予め設けておくと共に地山に掘削機を固定するアンカー装置を予め設けておき、上記元押し装置で管体を推進させたのちその管体を停止状態に保ち、その管体から反力を取って推進ジャッキを伸張させて上記掘削機を推進させた後、上記アンカー装置で掘削機を地山に固定し、管体の元押し側で管体を継ぎ足して元押し装置で管体を推進させることを特徴とする元押し推進工法。
【請求項２】
地山を掘削する掘削機の後方に筒体状のトンネル壁を形成する管体を順次接続し、該管体の後部を元押し装置にて掘進方向に押し出して掘削機を推進させる元押し推進装置において、上記掘削機に、管体から推進反力を取って掘削機を推進させる推進ジャッキを設けると共に地山に掘削機を固定するアンカー装置を設け、上記元押し装置で推進した管体を停止状態に保つと共に、その管体から反力を取って推進ジャッキを伸張させて上記掘削機を推進させ、上記アンカー装置で掘削機を地山に固定すると共に、管体の元押し側で管体を継ぎ足して元押し装置で管体を推進させるように構成したことを特徴とする元押し推進装置。
【請求項３】
上記アンカー装置は、上記掘削機から径方向外方に出没するアンカーを有する請求項２記載の元押し推進装置。
【請求項４】
シールド掘進機で地山を掘削し、その後方にセグメントを組み立てつつその既設セグメントから反力を取って推進ジャッキを伸張しながらシールド掘進機を推進させるシールド掘進工法において、シールド本体に、地山にシールド本体を固定するアンカー装置を予め設けておき、上記推進ジャッキでシールド掘進機を所定距離推進したのち、上記アンカー装置でシールド掘進機を地山に固定すると共に上記推進ジャッキを縮退させつつセグメントを組み付けることを特徴とするシールド掘進工法。
【請求項５】
地山を掘削すると共にその後方にセグメントを組み立てつつその既設セグメントから反力を取って推進ジャッキを伸張しながら掘進するシールド掘進機において、シールド本体に、地山にシールド本体を固定するアンカー装置を設け、セグメント組付時に、上記アンカー装置でシールド本体を地山に固定するようにしたことを特徴とするシールド掘進機。
【請求項６】
上記アンカー装置は、上記シールド本体から径方向外方に出没するアンカーを有する請求項５記載のシールド掘進機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、元押し装置でトンネル壁を形成する管体を推進させたのち、管体の元押し側で管体を継ぎ足す元押し推進工法及びその装置と、シールド掘進機内でセグメントを組み立てつつその既設セグメントから反力を取ってシールド掘進機を掘進させるシールド掘進工法及びシールド掘進機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、大深度トンネルの需要が高く、これに対応するシールド掘進機が種々開発されている。特に大深度にあっては水圧が高く、機体が水圧によって後方に押されるため、高い水圧に対抗しうる推進力を装備する必要があった。具体的には、シールド掘進機にあっては、推進ジャッキの本数、推力共に増大させて対応している。
【０００３】
一方、元押し推進工法の場合、トンネル壁を形成する管体である推進管を元押しして推進管ごと掘削機を推進させるものであるため、元押し装置には、大深度の高水圧に加えて推進管と地山との摩擦抵抗力に対抗する元押し推力が求められ、装置の巨大化を避けられないという問題があった。このため、大深度の事例は殆どなく、検討例も極めて少ないものであった。
【０００４】
なお、元押し推進装置としては、特許文献１記載のものが知られている。この元押し推進装置は、掘削機本体を前後伸縮自在に形成すると共に、この伸縮部の前後に径方向外方に出没するグリッパジャッキをそれぞれ設け、後側のグリッパジャッキを地山に突出させつつ掘削機本体を伸張させることで伸縮部の前側を前進させ、前側のグリッパジャッキを地山に突出させつつ掘削機本体を縮退させることで伸縮部の後側を前進させ、以降、これらの動作を交互に繰り返して前進するものである。この元押し推進装置は、掘削機で管を牽引するものであり、管に作用する土圧が大きな大深度にあっては掘進機を伸縮するストロークジャッキの巨大化が避けられない。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２９５１７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、大深度地下の利用が進むと、大深度における小径トンネルの需要も増すと考えられ、小径トンネルの構築に適した元押し推進工法を大深度でも利用できるようにしたいという課題があった。
【０００７】
また、シールド掘進工法にあっても、セグメント組立時に推進ジャッキを引く必要があり、水圧が高い場合には、引き抜く本数に制約ができ、作業性が低下するという課題があった。特に近年、大分割セグメントを用いる傾向が強いと共に、大出力の推進ジャッキを本数を減らして配置する傾向が強いため、水圧によっては最低必要数の推進ジャッキをも引き抜けなくなる虞があり、上記課題の解決が強く求められている。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、大深度であっても容易にトンネルを構築できる元押し推進工法及びその装置と、大深度であってもセグメントを効率よく組み立てることのできるシールド掘進工法及びそのシールド掘進機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明は、地山を掘削する掘削機の後方に筒体状のトンネル壁を形成する管体を順次接続し、該管体の後部を元押し装置にて掘進方向に押し出して掘削機を推進させる元押し推進工法において、上記掘削機に、管体から推進反力を取って掘削機を推進させる推進ジャッキを予め設けておくと共に地山に掘削機を固定するアンカー装置を予め設けておき、上記元押し装置で管体を推進させたのちその管体を停止状態に保ち、その管体から反力を取って推進ジャッキを伸張させて上記掘削機を推進させた後、上記アンカー装置で掘削機を地山に固定し、管体の元押し側で管体を継ぎ足して元押し装置で管体を推進させるものである。
【００１０】
そして、地山を掘削する掘削機の後方に筒体状のトンネル壁を形成する管体を順次接続し、該管体の後部を元押し装置にて掘進方向に押し出して掘削機を推進させる元押し推進装置において、上記掘削機に、管体から推進反力を取って掘削機を推進させる推進ジャッキを設けると共に地山に掘削機を固定するアンカー装置を設け、上記元押し装置で推進した管体を停止状態に保つと共に、その管体から反力を取って推進ジャッキを伸張させて上記掘削機を推進させ、上記アンカー装置で掘削機を地山に固定すると共に、管体の元押し側で管体を継ぎ足して元押し装置で管体を推進させるように構成したものである。
【００１１】
上記アンカー装置は、上記掘削機から径方向外方に出没するアンカーを有するとよい。
【００１２】
また、シールド掘進機で地山を掘削し、その後方にセグメントを組み立てつつその既設セグメントから反力を取って推進ジャッキを伸張しながらシールド掘進機を推進させるシールド掘進工法において、シールド本体に、地山にシールド本体を固定するアンカー装置を予め設けておき、上記推進ジャッキでシールド掘進機を所定距離推進したのち、上記アンカー装置でシールド掘進機を地山に固定すると共に上記推進ジャッキを縮退させつつセグメントを組み付けるものである。
【００１３】
そして、地山を掘削すると共にその後方にセグメントを組み立てつつその既設セグメントから反力を取って推進ジャッキを伸張しながら掘進するシールド掘進機において、シールド本体に、地山に固定するためのアンカー装置を設け、セグメント組付時に、上記アンカー装置でシールド本体を地山に固定するようにしたものである。
【００１４】
上記アンカー装置は、上記シールド本体から径方向外方に出没するアンカーを有するとよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、大深度であっても容易にトンネルを構築できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の好適実施の形態を添付図面を用いて説明する。
【００１７】
図３に示すように、元押し推進装置１は、地山を掘削する掘削機２と、掘削機２の後方に接続され筒体状のトンネル壁を形成する推進管（管体）３と、推進管３の後部を掘進方向に押し出す元押し装置４とを備えて構成されている。
【００１８】
図１に示すように掘削機２は、掘削機本体５と、掘削機本体５に回転又は揺動自在に設けられ掘進方向前方の地山を掘削するカッタ６とを備えて構成されている。掘削機本体５は、筒状に形成され推進管３に接続される後胴７と、前端部に隔壁８を有する筒状に形成され後胴７に前後摺動自在に設けられる前胴９とを有する。前胴９と後胴７との間には、推進管３から推進反力を取って掘削機２を推進させるための推進ジャッキ１０が設けられており、推進ジャッキ１０が伸縮することで掘削機本体５が伸縮するようになっている。図２に示すように、推進ジャッキ１０は、前胴９及び後胴７の内周面に沿って複数等間隔に設けられており、それぞれ偏って伸縮させることで前胴９の向きを調整できるようにもなっている。また、図１及び図２に示すように、前胴９には、地山に掘削機２を固定するためのアンカー装置１１が設けられている。
【００１９】
アンカー装置１１は、掘削機２から径方向外方に出没するアンカー１２を有する。具体的には、アンカー装置１１は、前胴９に径方向外方に出没するように設けられた油圧シリンダ部１３と、油圧シリンダ部１３の先端に設けられたアンカー１２とからなり、油圧シリンダ部１３を伸縮させることでアンカー１２を径方向外方に出没させるように構成されている。アンカー１２は、地山に打ち込めるように先端を鋭利に形成された山形の爪からなり、掘進方向後側に地山を押さえて掘削機２の後退に抵抗するための抵抗面１４を有する。また、アンカー装置１１は、前胴９に周方向に沿って複数、互いに略等間隔となるように設けられており、それぞれのアンカー１２を一括して径方向外方に突出させることで、掘削機２を安定して地山に固定できるようになっている。具体的には、アンカー装置１１はグリッパ装置からなる。
【００２０】
次に上記元押し推進装置１を用いた元押し推進工法と、その作用とについて述べる。
【００２１】
図３に示す元押し装置４で推進管３を推進させたのちその推進管３を停止状態に保ち、図４（ａ）に示すように、カッタ６を駆動させながら推進ジャッキ１０を伸張させる。これにより、推進管３から反力を取って掘削機２、具体的には前胴９を推進させる。このとき、推進管３の元押し側を元押し装置４又は他の係止装置（図示せず）で固定しておき、推進ジャッキ１０が伸張したとき推進管３を後退させないようにすると共に、アンカー装置１１のアンカー１２を掘削機２内に没入させておき、掘削機２が掘進するときに抵抗とならないようにしておく。
【００２２】
このようにして前胴９が推進されたら、図４（ｂ）に示すように、それぞれのアンカー装置１１のアンカー１２を前胴９から径方向外方に突出させて前胴９を地山１５に固定し、推進管３の元押し側で推進管３を継ぎ足して元押し装置４で推進管３を推進させる。アンカー装置１１は周方向に沿って複数略等間隔に配置されているため、前胴９から略放射状に地山１５に打ち込まれ、前胴９を安定して地山１５に固定する。またこのとき、推進ジャッキ１０は推進管３の推進に同調して縮退させ、推進管３の推進を阻害しないようにする。これにより、前胴９が停止したまま推進管３と後胴７とが元押し装置４の推力で推進されることとなる。また、掘削機２前面に作用する水圧（前面水圧）がアンカー装置１１と地山１５の摩擦力より大きい場合、掘削機２を止めておくために不足する力を推進管３から取るようにする。この場合であっても、元押し装置４は、推進管３の押込抵抗より若干大きい程度の元押推力を有すればよいこととなり、十分小さなサイズにできる。
【００２３】
この後、図４（ｃ）に示すように再び推進管３を停止状態としてカッタ６を駆動させながら前胴９を掘進させた後、図４（ｂ）に示すようにアンカー装置１１で地山１５に前胴９を固定しつつ元押し装置４で推進管３を推進させるという上述の動作を繰り返して順次トンネルを構築していく。
【００２４】
このように、掘削機２に、推進管３から推進反力を取って掘削機２を推進させる推進ジャッキ１０を予め設けておくと共に地山１５に掘削機２を固定するアンカー装置１１を予め設けておき、元押し装置４で推進管３を推進させたのちその推進管３を停止状態に保ち、その推進管３から反力を取って推進ジャッキ１０を伸張させて掘削機２を推進させた後、アンカー装置１１で掘削機２を地山１５に固定し、推進管３の元押し側で推進管３を継ぎ足して元押し装置４で推進管３を推進させるものとしたため、大深度であっても元押し推進工法を用いて容易にトンネルを構築できる。
【００２５】
また、掘削機２に、推進管３から推進反力を取って掘削機２を推進させる推進ジャッキ１０を設けると共に地山１５に掘削機２を固定するアンカー装置１１を設け、元押し装置４で推進した推進管３を停止状態に保つと共に、その推進管３から反力を取って推進ジャッキ１０を伸張させて掘削機２を推進させ、アンカー装置１１で掘削機２を地山１５に固定すると共に、推進管３の元押し側で推進管３を継ぎ足して元押し装置４で推進管３を推進させるように構成したため、大深度であっても簡単な元押し推進装置１を用いて容易にトンネルを構築できる。
【００２６】
アンカー装置１１は、掘削機２から径方向外方に出没するアンカー１２を有するものとしたため、簡単な構造で容易に掘削機２を地山１５に固定することができる。
【００２７】
次に他の実施の形態について述べる。
【００２８】
図５（ａ）に示すように、シールド掘進機２１は、シールド本体２２と、シールド本体２２に回転又は揺動自在に設けられ掘進方向前方の地山１５を掘削するカッタ２３とを備えて構成されている。シールド本体２２は、シールドフレーム２４と、シールドフレーム２４の前端部を塞ぐと共にカッタ２３の後方にカッタ室２５を区画する隔壁２６と、シールドフレーム２４に設けられシールドフレーム２４内でセグメント２７を組み立てるエレクタ２８と、シールドフレーム２４に設けられエレクタ２８で組み立てたセグメント２７を掘進方向後方に押して既設セグメント２７から反力を取る推進ジャッキ２９とを備えて構成されている。また、シールド本体２２には、セグメント組付時に地山１５にシールド本体２２を固定するためのアンカー装置３０が設けられている。アンカー装置３０は、上述の実施の形態で述べたアンカー装置１１と同じ構成のものであり、シールド本体２２から径方向外方に出没するアンカー３１を有する。また、アンカー装置３０は、シールド本体２２に周方向に沿って複数、互いに略等間隔となるように設けられており、それぞれのアンカー３１を一括して径方向外方に突出させることで、シールド本体２２を安定して地山１５に固定できるようになっている。
【００２９】
上記シールド掘進機２１を用いたシールド掘進工法と、その作用とについて述べる。
【００３０】
図５（ａ）に示すように、カッタ２３を駆動させながら推進ジャッキ２９を伸張させてシールド掘進機２１を所定距離、すなわち推進ジャッキ２９のストローク分だけシールド掘進機２１を掘進させる。このとき、アンカー装置３０のアンカー３１をシールド本体２２内に没入させておき、掘進の抵抗とならないようにしておく。
【００３１】
この後、推進ジャッキ２９の伸縮を止め、アンカー装置３０でシールド掘進機２１を地山１５に固定する。具体的には、アンカー装置３０のアンカー３１をシールド本体２２から径方向外方に突出させて地山１５に打ち込む。このようにしてシールド掘進機２１が地山１５に固定されたら、推進ジャッキ２９を縮退させつつその間にセグメント２７を組み付ける。すなわち、アンカー装置３０がシールド掘進機２１前面に作用する水圧を受けている時間内に、推進ジャッキ２９と既設セグメント３２との間の空間に新たなセグメント２７を配置し、これを既設セグメント３２に組み付ける。
【００３２】
このように、シールド本体２２に、地山１５にシールド本体２２を固定するアンカー装置３０を予め設けておき、推進ジャッキ２９でシールド掘進機２１を所定距離推進したのち、アンカー装置３０でシールド掘進機２１を地山１５に固定すると共に推進ジャッキ２９を縮退させつつセグメント２７を組み付けるものとしたため、セグメント２７を組み付けている間、シールド掘進機２１前面に作用する水圧をアンカー装置３０で受けることができ、推進ジャッキ２９を従来よりも沢山引き抜くことができる。そしてこれにより、大深度であってもセグメント２７を効率よく安全に組み付けることができる。
【００３３】
また、シールド本体２２に、地山１５にシールド本体２２を固定するアンカー装置３０を設け、セグメント２７組付時に、アンカー装置３０でシールド本体２２を地山１５に固定するようにシールド掘進機２１を構成したため、シールド掘進機２１前面に作用する水圧を推進ジャッキ２９に代わってアンカー装置３０で受けることができ、大深度であってもセグメント２７を効率よく安全に組み付けることができる。
【００３４】
アンカー装置３０は、シールド本体２２から径方向外方に出没するアンカー３１を有するものとしたため、簡単な構造で容易にシールド掘進機２１を地山１５に固定することができる。
【００３５】
なお、アンカー装置１１、３０はグリッパ装置からなるものとしたが、これに限るものではない。掘削機２又はシールド掘進機２１を地山１５に固定できるものであれば他のものであってもよい。また、アンカー１２、３１は、地山１５の性状に応じて適宜形状等を変更するとよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の好適実施の形態を示す元押し推進装置の掘削機の側面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図３】元押し推進装置の概略説明図である。
【図４】（ａ）は前胴を推進させている掘削機の側面図であり、（ｂ）は（ａ）の後、推進管を推進させている掘削機の側面図であり、（ｃ）は（ｂ）の後、前胴を推進させている掘削機の側面図である。
【図５】（ａ）は掘進中のシールド掘進機の側面図であり、（ｂ）は（ａ）の後、セグメントを組み付けているシールド掘進機の側面図であり、（ｃ）は（ｂ）の後、掘進しているシールド掘進機の側面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  元押し推進装置
２  掘削機
３  推進管（管体）
４  元押し装置
１０  推進ジャッキ
１１  アンカー装置
１２  アンカー
１５  地山
２１  シールド掘進機
２２  シールド本体
２７  セグメント
２９  推進ジャッキ
３０  アンカー装置
３１  アンカー
３２  既設セグメント
【図１】
2007138523.tif 000003
【図２】
2007138523.tif 000004
【図３】
2007138523.tif 000005
【図４】
2007138523.tif 000006
【図５】
2007138523.tif 000007