JPH11324571A - 掘削推進工法及び装置 - Google Patents

掘削推進工法及び装置

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JPH11324571A
JPH11324571A JP14659498A JP14659498A JPH11324571A JP H11324571 A JPH11324571 A JP H11324571A JP 14659498 A JP14659498 A JP 14659498A JP 14659498 A JP14659498 A JP 14659498A JP H11324571 A JPH11324571 A JP H11324571A
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pipes
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Eiji Sakai
栄治 酒井
Tadao Fujita
忠男 藤田
Toshiichi Masuda
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 削孔と推進装置のパイプとの間が土砂等で埋
まっても、推進装置を小さな力で円滑に推進し、長距離
の推進及び屈曲した地下トンネルの削孔を可能とする。 【解決手段】 パイプ2列の途中に削孔内で且つパイプ
2外周面より外方となる位置まで排土板4をパイプ2外
周面から15ミリ程突出拡巾させ、又排土板4の後方の
パイプ2外周部に滑材を注入させながらパイプ列を前進
させることにより、排土板4はその前方のパイプ外周の
土砂を圧密させ且つ後方のパイプ外周部を再掘削して滑
材Gを外周部に充填させやすくし、地山の崩壊を防ぎな
がらパイプ2の摩擦力を低減してパイプ2を円滑に長距
離推進できるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、セミシールド工法
・推進工法と称されている地中の掘削推進工法であっ
て、掘削機の後方に鋼管又はヒューム管のパイプを複数
直列に連結し、最後尾のパイプを立坑内でジャッキで推
進方向に押し込んで、掘削機で掘削させながら全体を前
進させ、又パイプを最後尾に補充連結して長くして、長
い地中トンネルを掘削する工法及びそのための装置に関
し、下水道・地下道・小中のトンネル・地下ケーブルト
ンネル等の構築に有用である。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の掘削工法では、削孔が長
くなってくると、パイプと削孔の孔壁との摩擦抵抗が大
きくなり、推進に必要なジャッキの力が増大し、掘削装
置が後続のパイプ破損等で推進できなくなることが発生
する。摩擦抵抗の増大は、削孔の孔壁が崩落したり、掘
削排土が廻り込んでパイプの外周と孔壁との間の空隙を
埋めて摩擦力を増大させることに原因することが多い。
特に、屈曲した地下トンネルを削孔するときは、この傾
向が大きい。従来、この問題を解消させるためパイプの
外周に滑材を充填する方法を採用しているがパイプ外周
の空隙に土砂が詰まると滑材の充填が均一にできず、滑
材による充分な摩擦力の低下の効果が期待できなかっ
た。又、これを避るべく削孔をパイプ径よりかなり大き
くすることは、削孔量が大きくなり、空隙充填等に費用
がかかり工事費用を高くし、又削孔崩壊が起り易くなる
という問題点があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、従来のこれらの問題を解消し、パイプの推
進力が小さな力で済み且つ推進を円滑にでき、しかも崩
壊が少なく安定した長距離の掘削が可能となり、又屈曲
した削孔でも容易に推進させることができる掘削推進工
法及びその装置を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決した本
発明の構成は、 1) 先端の掘削機後端に複数の同径のパイプを直列に
連結し、掘削機で地盤を掘削しながら最後尾のパイプを
ジャッキで推進方向に押し込んで全体を前進させ、所定
長さ前進する毎にパイプを最後尾に追加して長い地中ト
ンネルを削孔する掘削推進工法に於いて、パイプ列の途
中に削孔内で且つパイプ外周面より外方となる位置まで
排土板をパイプ外周面から突出拡巾させ、排土板の後方
のパイプ外周部に滑材を注入させながらパイプ列を前進
させることにより、排土板はその前方のパイプ外周の土
砂を圧密させ且つ後方のパイプ外周部を再掘削して滑材
を外周部の再掘削後の空間に充填させ、地山の崩壊を防
ぎながらパイプの摩擦力を低減してパイプを円滑に長距
離推進できるようにしたことを特徴とする掘削推進工法 2) 排土板として、パイプ外周部に出没自在に装置さ
れたものを使用し、必要時に突出させるようにした前記
1)記載の掘削推進工法 3) 排土板がパイプの下部外周とパイプの頂部の部分
においてパイプ外方へ突出拡巾するようにした前記1)
又は2)記載の掘削推進工法 4) 排土板に作用するパイプ半径方向の力を計測する
圧力センサーを設け、同圧力センサーの計測圧が設定圧
以上にならないように排土板の突出量を制御する前記
1)〜3)何れか記載の掘削推進工法 5) パイプ同士を変向可能に連結してパイプ列を弯曲
しながら屈曲した地中トンネルを削孔できるようにした
前記1)〜4)いずれか記載の掘削推進工法 6) 先端の掘削機の後端に複数の同径のパイプを直列
に連結し、最後尾のパイプを推進する方向に押し込むジ
ャッキを設け、パイプ列の外周部に排土板を出没自在に
設けた掘削装置 7) 排土板が、パイプの下部の外周部分とパイプの頂
部部分においてパイプ外周面から出没自在に装置された
前記6)記載の掘削装置 8) パイプ同士を変向可能にジャッキで連結し、屈曲
した地中トンネルを削孔できるようにした前記6)又は
7)記載の掘削装置 9) パイプの後端部とこれと連結されるパイプの前端
部とに中間を陥凹した連結筒を少なくとも一方パイプに
対し摺動自在に且つ水密を保持する状態に嵌装し、同連
結筒の陥凹部に排土板を出没自在に配置し、同排土板を
進退するロッドを連結筒に貫通させ、ロッドの連結筒内
側にこれを進退させる油圧シリンダーを設けた前記
6),7),8)いずれか記載の掘削装置 10) 排土板に作用するパイプ半径方向に作用する力
を計測する圧力センサーを設け、同圧力センサーの圧力
値が設定圧力値を超えると排土板の突出量を小さくする
ようにして設定圧力値を超えないように排土板の突出量
を制御する制御部を備えた前記6)〜9)何れか記載の
掘削装置 11) 排土板の先端部の推進方向側が後方に傾斜して
先細り状となっている前記6)〜10)何れか記載の掘
削装置にある。
【0005】
【作用】本発明では、パイプ外周に排土板をパイプ外周
から突出拡巾させている。従ってパイプの列を前進させ
ると、排土板の前方のパイプ外周の削孔後に埋まった土
砂を前方に押し込んで前方の土砂を圧密状態とし、パイ
プ外周と削孔との間を圧密した土砂で埋めて削孔の崩壊
がないようにする。排土板の後方は、排土板によって外
周と削孔孔壁との間を埋める土砂を前方へ押し込むよう
に排除し内周壁部分を再掘削して、排土板後方に空間を
形成する。この後方空間に滑材が注入されるので排土板
の後方は滑材が多量に且つ均一に充填され、パイプと削
孔との間の抵抗を大巾に小さくする。これによってパイ
プの推進力は小さくて済み、大巾に長距離のパイプ推進
が可能となる。又曲がった削孔の掘削も容易に行えるよ
うにしている。排土板をパイプ外周部より出没自在にす
る装置を用いれば、排土板の突出が逆に抵抗となった
り、支障となる場合においては排土板をパイプ外周面か
ら突出しないように内側に退去させることで排土板の突
出による悪影響を避けることができる。排土板の突出位
置は、土砂が埋まりがちな削孔の下部が有効であり、又
削孔頂部に設けると削孔の崩壊を少なくできて好まし
い。又排土板はパイプ同士の連結部に設けるのが、パイ
プの大きな加工を不要にして簡単に取付けられるのでよ
い。圧力センサ−を設けて排土板に適度な荷重が作用す
る場合排土板の突出量を小さくすることで、無理のない
推進を可能にできる。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明の排土板は、パイプの円周
方向に沿って複数に分割して設けるのが出没させること
が容易となって好ましい。又排土板は削孔との抵抗が最
も高いパイプ下部に設けるのが効果的である。排土板は
パイプの全外周に設けてもよいが、外周の一部のみであ
ってもよい。又排土板のパイプ長手方向での取付位置
は、パイプ同士の連結部に配置することが好ましく、連
結部に連結筒を取付け、同連結筒の外側に排土板を、又
同排土板を進退駆動する油圧シリンダー等は連結筒内に
配置し、両者を連接するロッドを水密性があるように連
結筒を貫通させるのが、土砂・滑材が油圧シリンダーに
接触せず故障がなく好ましい。排土板のパイプ外周面か
らの突出量は、10ミリ〜50数ミリ程である。又パイ
プ列の150m(メートル)間隔毎に排土板を設けるの
が効果的である。滑材としては、粒状滑材・高分子滑材
・2液性滑材が使用される。
【0007】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1は、実施例の作業状態を示す説明図である。
図2は、実施例のパイプ連結部を示す断面図である。図
3は、実施例の排土板を突出させた状態の要部説明図で
ある。図4は図2の拡大A−A断面図である。図5は実
施例の排土板をパイプ内に退却させた状態の説明図であ
る。本実施例は、隣り合うパイプの後端と前端との間で
摺動し且つ変向可能に取付けられた連結筒の中間の陥凹
部の外側の下部外周と上方頂部とに排土板を出没自在に
取付け、連結筒の内部に油圧シリンダーを設け、同油圧
シリンダーのロッドを連結筒を貫通して排土板に連接
し、又油圧シリンダーの油圧回路途中に油圧センサーを
設け、同油圧センサーの圧力が設定圧力を超えると油圧
シリンダーのロッドを退却する方向に油圧シリンダーを
制御する制御部を備えた例である。図中1は先端の掘削
機、2は同掘削機の後端に直列に変向自在に連結された
外周800ミリの鋼製パイプ、3は同パイプ同士の連結
部、3aは連結筒、3bは同連結筒の中間の50mm巾
の陥凹部、3cはパッキン、3dは変向自在にパイプ間
を連結する油圧ジャッキ、4は排土板、4aは同排土板
に固着されたロッド、4bは同ロッドの貫通孔、4cは
排土板4の先端の傾斜した先細り部、5はロッド4aを
進退して排土板4を出没自在とする油圧ジャッキ、5a
は同油圧ジャッキ5の油圧回路に設けた圧力センサー、
5bは制御部である。6は滑材の注入パイプで、陥凹部
3bの底面で開口している。7は立坑、8は立坑内に設
置した推進用油圧ジャッキである。この実施例では、パ
イプ列のパイプ2間は前方パイプ2の後端に連結筒3a
を前方部分を嵌入し、前方のパイプ2とボルト(図示せ
ず)で連結している。連結筒3aの後部分は後方パイプ
2の前端に嵌入し、その間にパッキン3cを介在させて
いて、前方パッキン2と後方パイプ2との相互移動を許
容させながら、土砂S・滑材のパイプ内への進入を防止
している。又パイプ2間には複数の油圧でジャッキ3d
が架設され、油圧ジャッキ3dの伸縮の調整でパイプ2
間を折曲するように変向した状態に連結できるものと
し、パイプ列を屈曲させることができるようになってい
る。掘削作業は、立坑7から掘削機1及びパイプ2を降
して連結し、最後尾のパイプ2を推進用油圧ジャッキ8
によって推進方向に押し込む。同油圧ジャッキ8の推進
力は最後尾のパイプ2及びパイプ2間の油圧ジャッキ3
dを介して前方のパイプ2及び先端の掘削機1まで伝達
され、全体が前進させられる。掘削機1によって地盤を
掘削し、パイプ2内部の排土コンベヤ(図示せず)で排
土しながら掘り進めながら前記の油圧ジャッキ8によっ
て全体を前進させる。推進方向を変えるときは、パイプ
2間の複数の油圧ジャッキ3dの伸長の長さを円周位置
で変えることでできるようになっている。排土板4は1
50m程間隔離してパイプ列のパイプ連結部3に3〜4
個所設けられている。排土板4を突出させるときは、パ
イプ連結部3内の油圧ジャッキ5を作動させ、ロッド4
aを長く伸長してロッド4aに固着した排土板4を15
ミリ程パイプ2外周面より突出させる。排土板4はパイ
プ2の下部外周に4個所設けられ、又パイプ2の頂部1
個所設けられている。この排土板4をパイプ2の外周面
から15ミリ程外方へ突出させる。この状態では、パイ
プ外周の土砂S・滑材Gがパイプ2内への進入するのを
連結筒3aによって遮断している。この状態でパイプ列
が前進すると、排土板4は前方にある土砂S・滑材等を
前方へ押し込んで圧密し、パイプ2と削孔との間を圧密
された土砂で支持して削孔の崩れを防止している。排土
板4の後方は15ミリ程の空間が強制的に排除され、注
入パイプ6から送られた滑材Gが充填され、パイプと削
孔との間の摩擦を少なくする。又削孔の崩れを滑材充填
で防止する。この滑材Gは削孔の下部に主に充填され、
パイプの推進摩擦を大巾に低減する。又、排土板4の油
圧ジャッキ5の油圧回路の圧力センサ−5aは、排土板
4に作用する半径方向の力を計測し、その圧力計測値を
制御部5bに入力し、設定圧力以上になっていれば油圧
ジャッキ5を作動させて排土板4をパイプ内側へ少し引
き込み、突出量を小さくし、排土板4に過大な負荷が作
用しないようにしている。この実施例によれば、従来の
削孔距離の2倍程の1km以上の掘削を可能にできた。
又屈曲した地下トンネルの掘削も容易となった。
【0008】
【発明の効果】以上の様に、本発明によれば、掘削機の
後のパイプ列の途中に排土板をパイプ外周から突出させ
て推進させ、又その後方から滑材を注入することで、確
実に滑材が充填できることとなり、パイプ列の摩擦抵抗
が大巾に低減でき、又排土板前方の土砂の圧密と後方の
滑材の充填で削孔を安定させることができ、よって従来
の2倍程以上の長距離の掘進を可能とし、又屈曲した地
下トンネルの掘削も容易にできた。排土板を出没自在に
したものは、排土板をパイプ内側に収納できるので排土
板を使用しない場所、使用しない方がよい場所で排土板
を退却させて支障がないようにできる。中間に陥凹部の
ある連結筒でもってパイプを連接し、しかも連結筒の陥
凹部に排土板を配置し、連結部の内側にその進退する油
圧ジャッキを配し、ロッドで貫通して両者を連結するも
のは、油圧ジャッキ等のパイプ内部物に土砂・滑材の進
入するのを効果的に防止している。更に排土板に作用す
る力を計測する圧力センサ−を設け、その計測圧が設定
圧以上にならないように制御部で排土板の突出量を調整
するものは、無理のない排土板の突出にでき、円滑な推
進を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の作業状態を示す説明図である。
【図2】実施例のパイプ連結部を示す断面図である。
【図3】実施例の排土板を突出させた状態の要部説明図
である。
【図4】図2の拡大A−A断面図である。
【図5】実施例の排土板をパイプ内に退却させた状態の
説明図である。
【符号の説明】
1 掘削機 2 パイプ 3 連結部 3a 連結筒 3b 陥凹部 3c パッキン 3d 油圧ジャッキ 4 排土板 4a ロッド 4b 貫通孔 4c 先細り部 5 油圧ジャッキ 5a 圧力センサ− 5b 制御部 6 注入パイプ 7 立抗 8 油圧ジャッキ

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 先端の掘削機後端に複数の同径のパイプ
    を直列に連結し、掘削機で地盤を掘削しながら最後尾の
    パイプをジャッキで推進方向に押し込んで全体を前進さ
    せ、所定長さ前進する毎にパイプを最後尾に追加して長
    い地中トンネルを削孔する掘削推進工法に於いて、パイ
    プ列の途中に削孔内で且つパイプ外周面より外方となる
    位置まで排土板をパイプ外周面から突出拡巾させ、排土
    板の後方のパイプ外周部に滑材を注入させながらパイプ
    列を前進させることにより、排土板はその前方のパイプ
    外周の土砂を圧密させ且つ後方のパイプ外周部を再掘削
    して滑材を外周部の再掘削後の空間に充填させ、地山の
    崩壊を防ぎながらパイプの摩擦力を低減してパイプを円
    滑に長距離推進できるようにしたことを特徴とする掘削
    推進工法。
  2. 【請求項2】 排土板として、パイプ外周部に出没自在
    に装置されたものを使用し、必要時に突出させるように
    した請求項1記載の掘削推進工法。
  3. 【請求項3】 排土板がパイプの下部外周とパイプの頂
    部の部分においてパイプ外方へ突出拡巾するようにした
    請求項1又は2記載の掘削推進工法。
  4. 【請求項4】 排土板に作用するパイプ半径方向の力を
    計測する圧力センサーを設け、同圧力センサーの計測圧
    が設定圧以上にならないように排土板の突出量を制御す
    る請求項1〜3何れか記載の掘削推進工法。
  5. 【請求項5】 パイプ同士を変向可能に連結してパイプ
    列を弯曲しながら屈曲した地中トンネルを削孔できるよ
    うにした請求項1〜4いずれか記載の掘削推進工法。
  6. 【請求項6】 先端の掘削機の後端に複数の同径のパイ
    プを直列に連結し、最後尾のパイプを推進する方向に押
    し込むジャッキを設け、パイプ列の外周部に排土板を出
    没自在に設けた掘削装置。
  7. 【請求項7】 排土板が、パイプの下部の外周部分とパ
    イプの頂部部分においてパイプ外周面から出没自在に装
    置された請求項6記載の掘削装置。
  8. 【請求項8】 パイプ同士を変向可能にジャッキで連結
    し、屈曲した地中トンネルを削孔できるようにした請求
    項6又は7記載の掘削装置。
  9. 【請求項9】 パイプの後端部とこれと連結されるパイ
    プの前端部とに中間を陥凹した連結筒を少なくとも一方
    パイプに対し摺動自在に且つ水密を保持する状態に嵌装
    し、同連結筒の陥凹部に排土板を出没自在に配置し、同
    排土板を進退するロッドを連結筒に貫通させ、ロッドの
    連結筒内側にこれを進退させる油圧シリンダーを設けた
    請求項6,7,8いずれか記載の掘削装置。
  10. 【請求項10】 排土板に作用するパイプ半径方向に作
    用する力を計測する圧力センサーを設け、同圧力センサ
    ーの圧力値が設定圧力値を超えると排土板の突出量を小
    さくするようにして設定圧力値を超えないように排土板
    の突出量を制御する制御部を備えた請求項6〜9何れか
    記載の掘削装置。
  11. 【請求項11】 排土板の先端部の推進方向側が後方に
    傾斜して先細り状となっている請求項6〜10何れか記
    載の掘削装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112901189A (zh) * 2021-03-13 2021-06-04 广州金土岩土工程技术有限公司 一种低阻力挤压扩孔式矩形顶管机及其施工工法

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