(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発進立坑より到達構造物までカッター装置およびその駆動装置を設けてなるシールド掘進機の後方に複数の埋設管を接続し、該シールド掘進機で地山を掘削しながら発進立坑に据え付けられた埋設管の最後端をジャッキで押圧して前進させて埋設管を継ぎ加えていく推進工法であって、
上記シールド掘進機が到達構造物に到達した際に、カッター装置およびその駆動装置が内包されるシールド掘進機の外筒を残置した状態で前記カッター装置およびその駆動装置を回収する工程と、
上記外筒内より前記埋設管と接続される坑口を到達構造物に開口する工程と、
上記外筒内に後続する埋設管を前記坑口に接続するまで内挿する工程を備える
シールド掘進機の到達時における坑口形成方法。
【請求項２】
上記外筒の内周面後部と埋設管の外周面との間を閉塞し、該埋設管内より外筒の内周面と埋設管の外周面との隙間に、緩衝材を注入する工程を備える
請求項１記載のシールド掘進機の到達時における坑口形成方法。
【請求項３】
内部に隔壁が設けられ外筒の先端開口部にカッター装置および該カッター装置を駆動回転させる駆動装置並びに掘進機械器類が隔壁後方に設けられた如き構成のシールド掘進機であって、
上記隔壁、カッター装置および駆動装置並びに掘進機械器類は上記外筒内で分解回収可能とし、
上記外筒の後端手前内周面に、該外筒内に挿入可能な埋設管の開口端が係止される埋設管固定金具が取り外し自在に装着され、
上記外筒の後端手前内周面には、上記埋設管の外周面との隙間を閉塞するパッキンを周設され、
上記シールド掘進機が到達構造物に到達した際に上記外筒を残置した状態で該外筒内に埋設管が挿入可能とされる
シールド掘進機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド掘進機の到達時における坑口形成方法およびシールド掘進機に関する。詳しくは、シールド掘進機の立坑到達時に外筒を残置した状態で坑口を形成し、かつシールド掘進機の回収をすることができるシールド掘進機の到達時における坑口形成方法およびシールド掘進機に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
上下水管をはじめ各種地中埋設管の敷設工事に適用される地中推進工事は図１６に示すように、発進立坑１０１よりシールド掘進機１０２によって掘削しつつ所要長さのセグメント又はヒユーム管などの埋設管１０３を順次接続して推進ジャッキ反力支持壁１０４に設けられた推進ジャッキ１０５により押し込みながら埋設管１０３を到達立抗１０６まで敷設する。
【０００３】
そして図１７〜図２０にそれぞれ示すように、推進工事の到達部では、到達立坑１０６や到達構造物内に地下水や土砂の流入を防ぐために、坑口止水器１０７などの止水設備を設けている。
【０００４】
また、管路部分の薬液注入改良範囲１０８には、地盤強化と止水を目的とする薬液注入を行い、地盤改良を行っている。
【０００５】
そこで図１８に示すようにシールド掘進機１０２が薬液注入改良範囲１０８を掘削し、到達立坑１０６に到達した場合、図１９に示すようにシールド掘進機１０２のセンター位置確認のため探り孔１０９を到達立坑１０６に開けて、確認し、坑口取付位置を決定する。
【０００６】
この場合、地下水や土砂が探り孔から噴出したら再度栓をし、路上より薬液注入を行う。そして探り孔１０９から地下水や土砂が噴出しなくなって、かつシールド掘進機１０２のセンター位置が確認できてはじめて坑口止水器１０７を到達立坑１０６壁面に取付ける。
【０００７】
次に図１８に示すように、坑口止水器１０７内に到達立坑１０６の壁を撤去し再度掘進機１０２を推進させながら、必要に応じて薬液の補足注入を行い、シールド掘進機１０２の回収をする。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし薬液注入による薬液注入改良範囲１０８をシールド掘進機１０２のカッターが後続埋設管１０３よりも１０ｍｍ〜５０ｍｍのオーバーカットしながら切削することから、地盤が乱され水道を作ることとなる。
【０００９】
この為に、到達構造物壁の撤去の際、地下水と土砂の噴出が起こりやすく、最悪の場合、道路の陥没や埋設物が破損することがあり、これらの事故を防止するために、再度ボーリングして薬液注入を行い、シールド掘進機周辺の地盤改良を行った後に到達構造物壁の撤去を行っているが、場合によっては再度薬液注入によるシールド掘進機の位置の変位や路面の隆起、更にはシールド掘進機の底部の地盤改良が行えないなどの問題がある。
【００１０】
また、地表面近くに地下埋設物が多かった場合にはボーリング位置に制約を受けることとなり、これにより充分な地盤改良が行えない問題があり、更にボーリングマシンなどの薬液注入設備を何度も設置しなくてはならず、非常に煩雑かつ作業効率が悪い作業条件となる問題がある。
【００１１】
一方、近年では地下設備の整備が進んでいくにしたがって、既設の管路やトンネルなどに到達させる例が多く、到達構造物内での作業は危険を伴うものとなっている。更に作業スペースを充分にとることができず、坑口止水器の取付けおよびシールド掘進機の回収が非常に困難となる場合が多くなっている。
【００１２】
本発明は、以上の点に鑑みて創案されたものであって、二次的な薬液注入による地盤改良を必要とせずに到達構造物壁の撤去が行えると共に、シールド掘進機のカッターなど主要部品のみを回収できる構成としたシールド掘進機の到達時における坑口形成方法およびシールド掘進機を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係るシールド掘進機の到達時における坑口形成方法は、発進立坑より到達構造物までカッター装置およびその駆動装置を設けてなるシールド掘進機の後方に複数の埋設管を接続し、該シールド掘進機で地山を掘削しながら発進立坑に据え付けられた埋設管の最後端をジャッキで押圧して前進させて埋設管を継ぎ加えていく推進工法であって、上記シールド掘進機が到達構造物に到達した際に、カッター装置およびその駆動装置が内包されるシールド掘進機の外筒を残置した状態で前記カッター装置およびその駆動装置を回収する工程と、上記外筒内より前記埋設管と接続される坑口を到達構造物に開口する工程と、上記外筒内に後続する埋設管を前記坑口に接続するまで内挿する工程を備える。
【００１４】
ここでシールド掘進機の外筒を残置した状態でカッター装置およびその駆動装置を回収する工程とは、シールド掘進機が到達構造物に到達した際に、外筒の前部開口端に設けられるカッター装置およびこのカッター装置を隔壁を介して駆動回転させる駆動装置並びに修正ジャッキなどの附属設備を外筒より取り外す、あるいは取り外して分解し、到達構造物と外筒とを連通した後に到達構造物内へ回収する工程、又は埋設管を通して発進立坑へ回収する工程とする。
【００１５】
次に外筒内に後続する埋設管を内挿する工程とは、外筒の内径が埋設管の外径より大きく設計されており、着脱自在とした連結具などによって外筒の後端に埋設管が連結されている。従って外筒の先端側が到達構造物に到達し、カッター装置およびその駆動装置を回収した状態で、埋設管の連結を解除し、外筒と到達構造物との連通処理を行った後に、埋設管を外筒内へ挿入し、到達構造物との連結を行なう工程とするものである。
【００１６】
これにより埋設管は地圧による抵抗を受けることなく到達構造物との連結が行なえることとなる。
【００１７】
また、到達構造物周辺が地下水のために止水処理が必要な場合や土砂のために地盤強化が必要な場合には、あらかじめ地上にボーリングマシン等の薬液注入設備を設置し、シールド掘進機が到達する周辺の地盤改良を行なうものとする。
【００１８】
更に、到達構造物の地表面近くに地下埋設物が多く、ボーリングマシン等の薬液注入位置に制約を受ける場合には、シールド掘進機が到達構造物の手前から到達するまでの間に、カッター装置より吐出される作泥剤に替えてシールド掘進機周辺の余掘部の止水注入を行なうための固化剤としての薬液の吐出を行なう工程を備えることでシールド掘進機の周辺の地盤改良が行なえるものとする。
【００１９】
このように到達構造物周辺の地盤改良が必要な場合には、薬液注入によって固化された地盤をシールド掘進機によって掘進し、外筒の先端が到達構造物に到達した後に、外筒を残置した状態でカッター装置およびその駆動装置を回収し、埋設管の連結を解除して、外筒と到達構造物との連通処理を行った後に、埋設管を外筒内へ挿入し、到達構造物との連結を行なう工程とすることで、到達時の地山のゆるみによる管周囲の崩壊を防ぐための薬液注入の必要がなくなる。
【００２０】
上記の目的を達成するために、本発明に係るシールド掘進機は、内部に隔壁が設けられ外筒の先端開口部にカッター装置および該カッター装置を駆動回転させる駆動装置並びに掘進機械器類が隔壁後方に設けられた如き構成のシールド掘進機であって、上記隔壁、カッター装置および駆動装置並びに掘進機械器類は上記外筒内で分解回収可能とし、上記外筒の後端手前内周面に、該外筒内に挿入可能な埋設管の開口端が係止される埋設管固定金具が取り外し自在に装着され、上記外筒の後端手前内周面には、上記埋設管の外周面との隙間を閉塞するパッキンを周設され、上記シールド掘進機が到達構造物に到達した際に上記外筒を残置した状態で該外筒内に埋設管が挿入可能とされる構成とされる。
【００２１】
ここで、上記カッター装置および駆動装置並びに掘進機機器類が上記外筒内で分解され回収される回収手段とは、外筒の前部開口端に設けられるカッター装置およびこのカッター装置を隔壁を介して駆動回転させる駆動装置並びに修正ジャッキなどの附属設備は、ボルト・ナット等の締結金具によって外筒内部より着脱自在に装着し、又は分解可能とすることによって、シールド掘進機が到達構造物に到達した際に、外筒を残置した状態で、到達構造物と外筒とを連通した後に到達構造物内へ回収する、あるいは埋設管を通して発進立抗へ回収できるものとする。
【００２２】
又埋設管を、シールド掘進機の到達時に外筒を残置した状態で該外筒内に挿入する挿入手段とは、外筒の内径が埋設管の外径より大きく設計されており、着脱自在とした連結具および修正ジャッキなどによって外筒の後端に埋設管が連結されている。
【００２３】
従って外筒の先端側が到達構造物に到達し、カッター装置およびその駆動装置を回収した状態で、埋設管の連結を解除し、外筒と到達構造物との坑口処理を行った後に、埋設管を外筒内へ挿入し、到達構造物との連結を行なうものとする。
【００２４】
なお上述のように、外筒を残置した状態で該外筒内に埋設管を挿入した後に、該埋設管内より外筒の内周面と埋設管の外周面との隙間に、緩衝材としての合成樹脂剤を注入することで免震効果の優れた構造となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参酌しながら説明し、本発明の理解に供する。
【００２６】
図１に本発明を適用したシールド掘進機の到達時における坑口形成方法の一例を示すものであり、到達構造物Aの掘進機の到達周辺の地盤Bでは予めボリーングなどによって薬液注入による地盤改良を行なう場合と、地下水の噴出や土砂くずれの恐れがないために薬液注入による地盤改良を行なう必要がない場合とがある。
【００２７】
そこでシールド掘進機１によって地盤Bが掘削され、図２に示すようにシールド掘進機１の外筒２の先端が到達構造物Aに到達した場合に、外筒２の先端開口に装着されるカッター装置３および外筒２内に装着される隔壁４、駆動装置５、修正ジャッキ６、連結金具７並びにその他の機器類８が取り外され、更には分解されて埋設管９を通して発進立抗（図示せず。）へ回収される。
【００２８】
従って図３に示すように、外筒２のみが地盤B中に残置固定された状態となる。このような状態で、図４に示すように、外筒２内より坑口センターを確認することができるために、到達構造物Bに対して坑口Cを埋設管９が貫入可能な最低限の口径で開口し、埋設管９を推進して到達構造物Bとの連通処理を完了する。
【００２９】
次に図５に示すのは本発明を適用したシールド掘進機の到達時における坑口形成方法の他の例を示すものであり、到達構造物Aの到達約１．５ｍ手前から、カッター装置３のスポーク１０先端の吐出口（図示せず。）より作泥材に替えて薬液（遅硬性固化剤）を吐出し、シールド掘進機１の外周の余掘部を改良しつつ推進する。
【００３０】
更に図６に示すように、約１．５ｍの間を改良しつつ、外筒２の先端が到達構造物Aに到達し、外筒２の外周周辺の地盤Bが薬液注入により固化することで、外筒２が固定されることとなる。
【００３１】
そこで図７に示すように、外筒２の先端開口に装着されるカッター装置３および外筒２内に装着される隔壁４、駆動装置５、修正ジャッキ６、連結金具７並びにその他の機器類８が取り外され、更には分解されて埋設管９を通して発進立抗（図示せず。）へ回収される。
【００３２】
従って図８に示すように、外筒２のみが地盤B中に残置固定された状態となる。このような状態で、図４に示すように、外筒２内より坑口センターを確認することができるために、到達構造物Bに対して坑口Cを埋設管９が貫入可能な最低限の口径で開口し、埋設管９を推進して到達構造物Bとの連通処理を完了する。
【００３３】
以上の構成より成るシールド掘進機の到達時における坑口形成方法では、外筒２の先端が到達構造物Ａに到達し、固定されることにより、外筒２の後端開口端が坑口止水弁としての効果を得ることができる。
【００３４】
更に外筒２の先端開口に装着されるカッター装置３および外筒２内に装着される隔壁４、駆動装置５、修正ジャッキ６、連結金具７並びにその他の機器類８は、外筒２内で取り外され、かつ分解されることにより、到達構造物Aからの回収が不可能であっても、埋設管９を通して発進立坑からの回収が可能となる。
【００３５】
従って上記回収した後に、外筒２内より坑口センター位置の確認が行なえることで、埋設管９が貫入可能な最低限の口径での坑口の開口が可能となり、到達構造物A内へ水や土砂が流入することなく、埋設管９の接続が可能となる。
【００３６】
図９に示すのは本発明を適用したシールド掘進機の一例を示すものであり、シールド掘進機１の外筒２は、カッター装置３のカッターフードとしておよび隔壁４、駆動装置５などの収納として構成され、これらは地中に残置されるものである。
【００３７】
そこで鋼製円環による外筒２の前部開口端手前に、隔壁４を密閉状に設ける。この隔壁４は、隔壁固定具１１およびボルト・ナットなどの締結部材１２によって着脱自在とした構成とするものである。
【００３８】
更に隔壁４の中央には軸受部１３が設けられ、この軸受部１３にカッター装置３の中心軸１４が嵌合される。そして中心軸１４は駆動装置５の減速ギヤー部１５に歯合され、駆動装置５によって駆動回転自在とされる。
【００３９】
一方カッター装置３は、中心軸１４を中心にスポーク１０が放射状に設けられ、各スポーク１０および中心軸１４先端には切羽切削刃１６が設けられる。更にスポーク１０の先端には作泥剤吐出口１７および中心軸１４の先端には作泥剤吐出口１７Aが穿孔される。
【００４０】
この作泥剤吐出口１７および作泥剤吐出口１７Aは、スポーク１０および中心軸１４内に配管される個別の送出管１８、１８を通して外筒２内より注入ポンプなど（図示せず。）によって作泥剤を吐出させる機構とするものであるが、到達構造物手前より、各スポーク１０の先端の作泥剤吐出口１７からは作泥剤に替えて固化剤を吐出できる機構とするものである。
【００４１】
次に外筒２内にはエアピンチバルブ１９および排泥槽２０などのその他の機器類８が設けられる。エアピンチバルブ１９は隔壁４に貫通される排泥管２１に連通状に設けられ、カッター装置３によって掘削・破砕された土砂が排泥管２１を通してエアピンチバルブ１９によって排出され、排泥槽２０に送出される。この排泥槽２０に送出される土砂２２は吸引パイプ（図示せず。）によって発進立坑へと運び出される構成とするものである。
【００４２】
また外筒２は進路調整を行なうために分割状とされ、これらの前部側の外筒２と後部側の外筒２とをパッキン２３を介して連結金具７によって全方向への回動が自在とする構成とすることにより、複数個の修正ジャッキ６によって任意の方向への進路調整が行なえる機構とするものである。
【００４３】
更に後部側の外筒２の後端手前には埋設管固定金具２４がボルト・ナットなどの締結部材１２によって装着され、後続する埋設管９の先端側がパッキン２３を介して外筒２に挿入された状態で埋設管固定金具２４によって連結支承される。
【００４４】
なお上記連結金具７、修正ジャッキ６はボルト・ナットなどの締結部材１２によって着脱自在な構成とし、更にカッター装置３、駆動装置５およびその他の機器類８は着脱又は分解可能な構成とするものである。
【００４５】
また図１０に示すのは本発明を適用したシールド掘進機の他の例を示すものであり、カッター装置３、隔壁４および駆動装置５並びにその他の機器類８の機構および取付け手段は上述した図９に示すシールド掘進機１と同様である。
【００４６】
そこで外筒２内には押圧埋設管固定金具２４がボルト・ナットなどの締結部材１２によって装着される。そして外筒２内にパッキン２３を介して押圧埋設管２６を挿入し、押圧埋設管固定金具２４によって連結支承される。この押圧埋設管２６は、埋設管９と同様な直径を有し、埋設管９と同様に外筒２内に残置挿入される。
【００４７】
更に押圧埋設管２６の後端には修正ジャッキ６を介して埋設管９が連結されるものであり、修正ジャッキ６によってシールド掘進機１の進路調整を行なえる構成とするものである。
【００４８】
又押圧埋設管２６と埋設管９との連結部分の外壁面に沿って段差が形成され、この段差にパッキン２３を介して帯状の６が周設された構成とするものである。
【００４９】
また図１１に示すのは本発明を適用したシールド掘進機の他の例を示すものであり、カッター装置３、隔壁４および駆動装置５並びにその他の機器類８の機構および取付け手段は上述した図９に示すシールド掘進機１と同様である。
【００５０】
そこで外筒２の後方にはパッキン２３を介して内筒２５の先端側を外筒２に挿入した状態で連結し、更に修正ジャッキ６によってシールド掘進機１の進路調整を行なえる構成とするものである。この内筒２５は内部より分割可能な構造とするものである。
【００５１】
又内筒２５の後端手前には埋設管固定金具２４が設けられ、後続する埋設管９の先端側がパッキン２３を介して内筒２５に挿入された状態で埋設管固定金具２４によって連結支承される。
【００５２】
以上の構成より成るシールド掘進機では、まず図９で示すシールド掘進機１の場合においては、図１２に示すように到達構造物に到達した後に、外筒２を残置した状態でカッター装置３および外筒２内に装着される隔壁４、駆動装置５、修正ジャッキ６、連結金具７、埋設管固定金具２４並びにその他の機器類８が取り外されて発進立坑、あるいは到達構造物側へと回収される。
【００５３】
従って埋設管９の進行に支障となるものが外筒２内から全て取り外されることとなり、埋設管９を押し進めることによって、到達構造物に開口した坑口に連通状に連結することが可能となる。
【００５４】
次に図１０で示すシールド掘進機１の場合においては、図１３に示すように到達構造物に到達した後に、外筒２を残置した状態でカッター装置３および外筒２内に装着される隔壁４、駆動装置５、修正ジャッキ６、押圧埋設管固定金具２４並びにその他の機器類８が取り外されて発進立坑、あるいは到達構造物側へと回収される。
【００５５】
従って埋設管９の進行に支障となるものが外筒２内から全て取り外されることとなり、埋設管９を押し進めることによって、押圧埋設管２６と連結した状態で到達構造物に開口した坑口に連通状に連結することが可能となる。
【００５６】
次に図１１で示すシールド掘進機１の場合においては、図１４に示すように到達構造物に到達した後に、外筒２を残置した状態でカッター装置３および外筒２内に装着される隔壁４、駆動装置５、修正ジャッキ６、押圧埋設管固定金具２４並びにその他の機器類８が取り外されると共に、内筒２５を外筒２内に押し入れた状態で、内筒２５を分割して発進立坑、あるいは到達構造物側へと回収される。
【００５７】
従って埋設管９の進行に支障となるものが外筒２内から全て取り外されることとなり、埋設管９を押し進めることによって、押圧埋設管２６と連結した状態で到達構造物に開口した坑口に連通状に連結することが可能となる。
【００５８】
【発明の効果】
以上述べて来た如く本発明方法によれば、外筒を残置した状態でカッター装置および内部機器類を分解・取り外して、発進立坑あるいは到達構造物側へ回収し、外筒内に埋設管を挿入して坑口に連結することにより、地山の崩落や地下水の流出による坑口からの流出を完全に防ぐことができ、かつ外筒内より正確な坑口の位置を把握することが可能となる。
【００５９】
又本発明のシールド掘進機では、カッター装置および内部機器類を分解・取り外して外筒を坑口として併用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したシールド掘進機の到達時における坑口形成方法の一例を示す説明図である。
【図２】図１においてシールド掘進機が到達構造物に到達した状態を示す説明図である。
【図３】図２において外筒を残置し、カッター装置および内部機器類を回収した状態を示す説明図である。
【図４】図３において埋設管と坑口とを連結した状態を示す説明図である。
【図５】本発明を適用したシールド掘進機の到達時における坑口形成方法の他の例を示す説明図である。
【図６】図５においてシールド掘進機が到達構造物に到達した状態を示す説明図である。
【図７】図６において外筒を残置し、カッター装置および内部機器類を回収した状態を示す説明図である。
【図８】図７において埋設管と坑口とを連結した状態を示す説明図である。
【図９】本発明を適用したシールド掘進機の一例を示す説明図である。
【図１０】本発明を適用したシールド掘進機の他の例を示す説明図である。
【図１１】本発明を適用したシールド掘進機の他の例を示す説明図である。
【図１２】図９において外筒を残置し、カッター装置および内部機器類を回収した状態を示す説明図である。
【図１３】図１０において外筒を残置し、カッター装置および内部機器類を回収した状態を示す説明図である。
【図１４】図１１において外筒を残置し、カッター装置および内部機器類を回収した状態を示す説明図である。
【図１５】シールド掘進機による埋設管敷設状態を示す概略説明図である。
【図１６】到達立坑付近における説明図である。
【図１７】従来の工法によるシールド掘進機の到達状態を示す説明図である。
【図１８】従来の工法による坑口の取付け状態を示す説明図である。
【図１９】従来の工法によるシールド掘進機の回収状態を示す説明図である。
【符号の説明】
A      到達構造物
B      地盤
C      坑口
１      シールド掘進機
２      外筒
３      カッター装置
４      隔壁
５      駆動装置
６      修正ジャッキ
８      その他の機器類
９      埋設管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0003874095.tif 000012
【図１２】
0003874095.tif 000013
【図１３】
0003874095.tif 000014
【図１４】
0003874095.tif 000015
【図１５】
0003874095.tif 000016
【図１６】
0003874095.tif 000017
【図１７】
0003874095.tif 000018
【図１８】
0003874095.tif 000019
【図１９】
0003874095.tif 000020