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特許7398330曲線状トンネル・地中梁又は先行支保を構築するための推進装置の発進設備
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-12-06
(45)【発行日】2023-12-14
(54)【発明の名称】曲線状トンネル・地中梁又は先行支保を構築するための推進装置の発進設備
(51)【国際特許分類】
   E21D 9/06 20060101AFI20231207BHJP
   E21D 9/04 20060101ALI20231207BHJP
【FI】
E21D9/06 311C
E21D9/04 F
E21D9/06 311A
【請求項の数】 4
(21)【出願番号】P 2020077632
(22)【出願日】2020-04-24
(65)【公開番号】P2021173055
(43)【公開日】2021-11-01
【審査請求日】2023-03-08
(73)【特許権者】
【識別番号】599111965
【氏名又は名称】株式会社アルファシビルエンジニアリング
(74)【代理人】
【識別番号】100081824
【弁理士】
【氏名又は名称】戸島 省四郎
(72)【発明者】
【氏名】酒井 栄治
(72)【発明者】
【氏名】森田 智
【審査官】柿原 巧弥
(56)【参考文献】
【文献】特開昭51-059407(JP,A)
【文献】特開2018-009287(JP,A)
【文献】特開2000-145366(JP,A)
【文献】特開2013-049964(JP,A)
【文献】特開2008-121356(JP,A)
【文献】米国特許第05749678(US,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
E21D 9/06
E21D 9/04
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
トンネル内からトンネル壁を開口して外側の地盤に向けて、又は斜面地の工事路面から斜面地の上方斜面から地盤に向けて、地山を掘削する推進機とその後方に連結される複数の推進管とからなる推進装置を元押しながら推進工法で推進させて曲線状のトンネル・地中梁又は先行支保を構築するための推進装置の発進設備であって、
トンネル内の路面に又は斜面地の工事路面に複数のアウトリガーでベース台上面を昇降可能に設置されたベース台と,同ベース台上に一端が枢支部で枢支され仰角調整用油圧シリンダーで起伏自在に取付けられたアームと,同アームの先端部に設けられて推進装置を通過させることができる開口を中央に有する門型フレームと,同門型フレームの外側の左右端と前記枢支部の各左右端とを連結する平行な左右一対の上下方向に同じ曲率で湾曲したガイドパイプと,同左右一対のガイドパイプを左右で抱持して同ガイドパイプに沿って摺動できるスライド架台と,同スライド架台と前記枢支部との間に設けられ前記スライド架台を前記ガイドパイプに沿って摺動させる推進装置の外殻の巾より広い間隔で配置された複数の元押ジャッキと,前記スライド架台の中央位置で前方に突出するように設けられて最尾の推進管に推進力を伝達する筒状の押輪と,前記先端部に設けられた門型フレーム後方で前記ガイドパイプに沿って前記推進装置の外殻が前記門型フレームの前記開口を通過できるように内側ローラで案内する曲線ガイド治具と,前記門型フレームの前壁に設けられ前記開口を通過する推進装置の外殻に向けてジャッキによって進退可能に設けられた上下及び左右に対向的に配置された一対のバック防止用加圧摩擦パットとを備えた構造とし、
前記門型フレーム後方の複数の前記曲線ガイド治具の後端と前記枢支部側に摺動した位置でのスライド架台の押輪の前端との間に新しい推進管を導入して、同新しい推進管を前記推進装置の最尾の推進管にボルト連結できる作業空間を設け、同作業空間での新しい推進管の連結後に元押ジャッキのシリンダーロッドを伸長させることで前記連結された推進管を前記曲線ガイド治具を介して先端部の門型フレームの開口内に送り込めるようにでき、しかも前記推進装置を仰角調整用油圧シリンダーで所定の仰角とすることで発進位置の高さを調整でき且つガイドパイプの湾曲の曲率で推進装置を前記元押ジャッキで押し込むようにして曲線状トンネルを構築させることができることを特徴とする、曲線状トンネル・地中梁又は先行支保を構築するための推進装置の発進設備。
【請求項2】
前記門型フレームの開口を通過した地盤中の前記推進装置に必要な油圧又は電気の送給と制御データ又はセンサーデータの授受と排泥の排出の為の油圧ホース・電力線・信号線又は排泥ホース等のホース又は配線は推進装置の推進管内を介して、スライド架台の押輪の筒内を通過させてベース台がある路面側に引き出されて路面又はベース台にある装置と接続されて推進装置を作動可能とした、請求項1記載の曲線状トンネル・地中梁又は先行支保を構築するための推進装置の発進設備。
【請求項3】
前記推進管は、前記推進機の外殻と同じ外形寸法を有する外管と,左右一対の円管を一体的に連接して前記外管に内接するように挿入され且つ前記外管と同じ曲率を有する内管とからなり、しかも前後の推進管の内管は互にボルトで連結されて複数の内管で管列を形成し、同内管の管列の先端の管端は前記推進機とボルト連結され、他方前記推進管の外管は前記内管の外側に嵌装されて前後の推進管の外管は管端が互に当接するように列設されて複数の外管で管列を形成し、同外管の管列の先端の管端は前記推進機の外殻と当接するようになっていて、更に前記内管の管列の最尾の内管の後管端は前記外管の管列の最尾の外管の後管端より後方に位置するように設定し、内管の管列の前記後管端と外管の管列の前記後管端との間に所要の間隙を設け、前記押輪の推進力は内管の管列の後管端に荷重されて管列の先端から推進機へ伝達させるようにし、外管には強い推進力が作用させずに外管を内管の移動に追従させて、外管の上下左右の偏位を少なくした、請求項1又は2記載の曲線状トンネル・地中梁又は先行支保を構築するための推進装置の発進設備。
【請求項4】
前記ベース台が後部と前部に分れ、同前部と後部と水平なねじ軸を螺合させ、同ねじ軸を回動するモータを設け、同モータの回転で前記ねじ軸を回転させることで後部を前部に対して進退させてベース台の前後長さを可変にしてベース台の設置を効率的にした、請求項1~3いずれか記載の曲線状トンネル・地中梁又は先行支保を構築するための推進装置の発進設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、既設のトンネル内から隣接する既設のトンネル内やその他に近接した他のトンネル・地表又は地下空間との間の地山を連通させる曲線状トンネルや地中梁又は先行支保を構築する工事において、又は傾斜地又は法面・涯面の工事現場において傾斜地・法面・涯面の上部に曲線状トンネルや地中梁又は先行支保を構築する工事において推進工法の曲線上の推進装置を発進させるための有益な技術に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の推進工法は、最初に発進立坑を構築して同発進立坑内に推進機(掘進機・掘削機ともいう)とその後続の推進管とを降して、推進機を先頭にして筒状の推進管を逐次連接して推進装置を組み、又発進立坑内に所定地盤方向に向けて発進架台を設置し、これを送るガイド及び推進装置を強い力で押圧して推進させる元押ジャッキを設け、推進装置の逐次連接されていく最尾の推進管を発進立坑内の元押ジャッキで押圧しながら先頭の推進機で削孔させて、推進機と逐次連結される推進管の全体を押し進めて目標地到達後推進管を地盤中に残置してトンネルとするのが基本的な推進工法である。
発進立坑内部で新しい推進管を逐次連結して元押ししながら先頭の推進機で削孔させながら複数の推進管を地中に推進させることで長い推進管で形成されるトンネルを構築させるものである。
この方法は広く推進工法として多くの都市トンネルや管渠埋設工事で採用されて周知である。その一例が特許文献1に示されている。
【0003】
しかしながら、既設のトンネル内から近接した他のトンネル又は地下構造物の空間に向けて既設のトンネル上壁を開口切り開きしてその外側の上方地盤又は下方地盤に向けて新しいトンネルを構築する場合、既設のトンネル内の発進位置の高さに強固な発進用ベース台を設置し、しかもこのベース台には推進機と推進管又は推進管同士を連結する作業場と推進装置を外側地盤方向に移動させる移動ガイド及び推進装置を強い力で押圧する元押し装置及び推進機・推進管を持ち上げるクレーン装置を設置せねばならず、これらの発進の高所ベース台の構築工事は多くの手間工数がかかり、且つこの高所からの推進装置の発進作業は危険を伴う高所作業でもあり、更に強い元押しの反力の基礎を確保することが難しい点があった。更に、筒状の推進管に強い推進力が作用して上下左右に偏位して正確なトンネル精度確保が困難とされてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開2006-233752号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明が解決しようとする課題は、従来の発進立坑又は高所ベース台を用いた発進設備の問題点を解消し、トンネル路面から又は斜面の工事路面から高い位置にあるトンネル壁あるいは下方に位置するトンネル壁の外周地盤又は斜面の地盤を削孔し、しかも曲線状のトンネルを削孔することが高い発進ベース台を構築せずに路面に直接設置して、路面に近い位置での操作・作業で推進装置を上方地盤位置又は下方地盤位置に向けて発進して、しかも曲線状のトンネルに掘削でき、高所低所の削孔及び曲線状のトンネル・地中梁又は先行支保を安全且つ効率的に構築できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
かかる課題を解決した本発明の構成は、
1) トンネル内からトンネル壁を開口して外側の地盤に向けて、又は斜面地の工事路面から斜面地の上方斜面から地盤に向けて、地山を掘削する推進機とその後方に連結される複数の推進管とからなる推進装置を元押しながら推進工法で推進させて曲線状のトンネル・地中梁又は先行支保を構築するための推進装置の発進設備であって、
トンネル内の路面に又は斜面地の工事路面に複数のアウトリガーでベース台上面を昇降可能に設置されたベース台と,同ベース台上に一端が枢支部で枢支され仰角調整用油圧シリンダーで起伏自在に取付けられたアームと,同アームの先端部に設けられて推進装置を通過させることができる開口を中央に有する門型フレームと,同門型フレームの外側の左右端と前記枢支部の各左右端とを連結する平行な左右一対の上下方向に同じ曲率で湾曲したガイドパイプと,同左右一対のガイドパイプを左右で抱持して同ガイドパイプに沿って摺動できるスライド架台と,同スライド架台と前記枢支部との間に設けられ前記スライド架台を前記ガイドパイプに沿って摺動させる推進装置の外殻の巾より広い間隔で配置された複数の元押ジャッキと,前記スライド架台の中央位置で前方に突出するように設けられて最尾の推進管に推進力を伝達する筒状の押輪と,前記先端部に設けられた門型フレーム後方で前記ガイドパイプに沿って前記推進装置の外殻が前記門型フレームの前記開口を通過できるように内側ローラで案内する曲線ガイド治具と,前記門型フレームの前壁に設けられ前記開口を通過する推進装置の外殻に向けてジャッキによって進退可能に設けられた上下及び左右に対向的に配置された一対のバック防止用加圧摩擦パットとを備えた構造とし、
前記門型フレーム後方の複数の前記曲線ガイド治具の後端と前記枢支部側に摺動した位置でのスライド架台の押輪の前端との間に新しい推進管を導入して、同新しい推進管を前記推進装置の最尾の推進管にボルト連結できる作業空間を設け、同作業空間での新しい推進管の連結後に元押ジャッキのシリンダーロッドを伸長させることで前記連結された推進管を前記曲線ガイド治具を介して先端部の門型フレームの開口内に送り込めるようにでき、しかも前記推進装置を仰角調整用油圧シリンダーで所定の仰角とすることで発進位置の高さを調整でき且つガイドパイプの湾曲の曲率で推進装置を前記元押ジャッキで押し込むようにして曲線状トンネルを構築させることができることを特徴とする、曲線状トンネル・地中梁又は先行支保を構築するための推進装置の発進設備
2) 前記門型フレームの開口を通過した地盤中の前記推進装置に必要な油圧又は電気の送給と制御データ又はセンサーデータの授受と排泥の排出の為の油圧ホース・電力線・信号線又は排泥ホース等のホース又は配線は推進装置の推進管内を介して、スライド架台の押輪の筒内を通過させてベース台がある路面側に引き出されて路面又はベース台にある装置と接続されて推進装置を作動可能とした、前記1)記載の曲線状トンネル・地中梁又は先行支保を構築するための推進装置の発進設備
3) 前記推進管は、前記推進機の外殻と同じ外形寸法を有する外管と,左右一対の円管を一体的に連接して前記外管に内接するように挿入され且つ前記外管と同じ曲率を有する内管とからなり、しかも前後の推進管の内管は互にボルトで連結されて複数の内管で管列を形成し、同内管の管列の先端の管端は前記推進機とボルト連結され、他方前記推進管の外管は前記内管の外側に嵌装されて前後の推進管の外管は管端が互に当接するように列設されて複数の外管で管列を形成し、同外管の管列の先端の管端は前記推進機の外殻と当接するようになっていて、更に前記内管の管列の最尾の内管の後管端は前記外管の管列の最尾の外管の後管端より後方に位置するように設定し、内管の管列の前記後管端と外管の管列の前記後管端との間に所要の間隙を設け、前記押輪の推進力は内管の管列の後管端に荷重されて管列の先端から推進機へ伝達させるようにし、外管には強い推進力が作用させずに外管を内管の移動に追従させて、外管の上下左右の偏位を少なくした、前記1)又は2)記載の曲線状トンネル・地中梁又は先行支保を構築するための推進装置の発進設備
4) 前記ベース台が後部と前部に分れ、同前部と後部と水平なねじ軸を螺合させ、同ねじ軸を回動するモータを設け、同モータの回転で前記ねじ軸を回転させることで後部を前部に対して進退させてベース台の前後長さを可変にしてベース台の設置を効率的にした、前記1)~3)いずれか記載の曲線状トンネル・地中梁又は先行支保を構築するための推進装置の発進設備
にある。
【発明の効果】
【0007】
本発明では、ベース台上の枢支部まわりに仰角調整用油圧シリンダーによって起伏するように回動されるアームの先端部に設けた門型フレームの開口内に初期的に配置される推進機とその後方に連結された推進管とからなる推進装置をガイドパイプに沿って移動するスライド架台の押輪と元押ジャッキで支持して推進でき、800mm程の所定長さ推進した所で門型フレームの坑口の前壁に設けたジャッキ圧でバック防止用加圧摩擦パットを推進装置の坑口付近の外殻に押し付けることで推進装置を静止保持させ、ベース台上で枢支部側に戻したスライド架台の押輪の前端と前方の静止保持された最尾の推進管の後管端との間に形成された作業空間に次の新しい推進管を挿入して推進させた最尾の推進管に連結する。これら作業は、先に推進した推進装置が門型フレーム位置で静止保持されるので、安全にできる。
【0008】
次に、推進機のベース台からの高さ(発進位置の高さ)は仰角調整用油圧シリンダーでアームの仰角を変えることで調整可能である。逆に、推進機が掘削開始する発進開始の高さが所定のトンネル壁面又は斜面地の地盤の高さになるようにするには、トンネル路面又は工事路面上のベース台の高さをアウトリガーの長さで調整し、次に仰角調整用油圧シリンダーのシリンダーロッドの伸縮によって適切なアームの仰角とすることで推進機の発進する高さを調整できる。次に、推進装置の発進位置からのトンネルの曲線の曲率は本発明のガイドパイプの門型フレーム近くでの曲率となるので、所定のトンネルの曲線の曲率と同じ曲率のガイドパイプを使用することで、精度を保って掘削するトンネルの曲線を確保できる。
【0009】
特に、本発明では推進装置の最尾の推進管に新しい推進管を連結(連接)する場合、推進した推進装置の門型フレームの開口にある推進管の外殻にバック防止用加圧摩擦パットをその加圧用ジャッキによって押し付けることで門型フレームに静止させ、その後スライド架台をその元押ジャッキを緩めて枢支部側に移動させることで、スライド架台の押輪の先端と加圧用ジャッキで静止させた推進装置の最尾の推進管の後管端との間に発生する作業空間に次の新しい推進管を路面からクレーン等で持ち上げて挿入し、新しい推進管を推進装置の最尾の推進管の後方に連接又はボルトで連結する。その連接又は連結作業前に推進機への油圧ホース及び電力線・制御線・データ信号線・排泥の排泥ホースのホース・電線等の配管・配線を最尾の推進管内から新しい推進管及び筒状の押輪の内部を介してベース台外側に引出し、必要に応じてホース・電線を延長接続して路面又はベース台上に装置した油圧装置,送電装置及び推進機制御装置あるいは排泥処理装置等に接続する。これによって、推進装置が地盤中に推進されても推進機の掘削,排泥を可能とし、しかもガイドパイプの曲率の曲線でもってトンネル又は地中梁や支保を先行して構築できるようになる。
新しい推進管の連接又は連結と配管・配線の引出しを完了した後に、バック防止用加圧摩擦パットを緩めながらスライド架台の元押ジャッキを伸長するようにすれば、スライド架台の押輪が新しく連接又は連結されて最尾となった推進管の外管又は内管を押圧して外管又は内管の管列を介して推進機へ推進力を与え、又新しく連接又は連結した推進管を門型フレーム位置まで移動させる。その後、元押ジャッキの作動を停止し、加圧用ジャッキを作動させ前記のバック防止用加圧摩擦パットによって推進装置を静止させた後、スライド架台を枢支部方向へ戻して作業空間を確保し、その後次の新しい推進管の挿入と、推進管の連接連結作業の後に加圧摩擦パットを緩めながらスライド架台の元押ジャッキ作動してスライド架台の押輪で推進させることの繰り返しを行う。
以上の行程の繰り返しによって推進装置を所定の発進位置から出発させ複数の推進管を連結して、所定の曲率の曲線でもってトンネルを掘削して、トンネル・地中梁又は先行支保を構築できるものとしている。
【0010】
本発明の推進管としては、従来の筒状の同一寸法形状の外管を管端で互に当接させるように複数連接させ、推進力は一部は外管の管列を介して推進機に伝達させるようにする場合と、本発明の実施例の如く筒状の外管内部に左右一対の円管を一体化した内管を推力伝達管として内接するように嵌装した二重管構造の推進管とし、しかもその外管は前後に連接させた外管の管列を形成して推進機の外殻と当接させ引張られて挿入され、一方内管は前後にボルト連結されて内管の管列は先頭の推進機の外殻とボルト連結されて内管の管列は推力伝達管として直接加圧されて機能させる場合とがある。
後者の場合で内管のボルト連結された管列の最尾の内管の後管端と外管の連接された管列の最尾の外管の後管端との長後方向の位置差にクリアランスとして1~2mm程の間隔を設ける。即ち、内管の後管端が外管の後管端より1~2mm程後方の押輪に密着された位置になるようにすれば押輪の推進力は内管に伝達され、内管の管列により直接推進機に推進力を伝達させる。外管は、内管の管列の前方移動で内管からの内接による摩擦力及び押輪による2次的弱い押圧によって内管の前方移動に対し遅れて前方に追従するように移動する。即ち、内管は推力伝達の中心とし、外管は引張力を受けて追従する。
説明し直すと、押輪が内管の管列の後管端と外管の管列の後管端に同時に推進力を作用されても、外管の管列の前管端と推進機の外殻とは前記クリアランス1~2mmが発生することとなり、直接的に外管から推進機への力(推進力)の伝達はなく、外管は押輪の移動分だけ移動する。一方、内管の管列の前管端は直接推進機にボルト連結されているので、押輪の前方移動とともに内管の管列を通して軸方向力が推進機まで伝達され移動されることとなる。よって、外管には強い推進力が作用せず、上下左右の偏位は少なく、追従するのみの運動となる。
【0011】
本発明の推進管の逐次連接又はボルト連結はベース台の上面からさして高くない作業空間の位置での推進管の持ち上げ挿入作業とボルト連結の作業は簡単なクレーン装置等でできるので、比較的に安全で効率的に推進管の連結が行える。
又、推進機の発進位置の高さはアームの仰角調整用油圧シリンダーによる仰角の調整とベース台のアウトリガーの上下長さとで調整できる。又、トンネルの曲線はガイドパイプの曲率によって調整できる。このように、推進装置の発進位置が路面・ベース台よりかなり高くても発進作業は安全にできる。
よって、既設トンネル内の路面から既設の上・下に位置するトンネルに向ってトンネル壁を開口切り開きしての曲線のトンネル構築が容易・迅速且つ安全に行える。
【0012】
同様に、斜面地上方に曲線したトンネルを構築する場合でもその工事は容易・迅速且つ安全に行え、作業効率も高く、又工事の自由度も高いものとなる。
【0013】
本発明で、ベース台が前部と後部とに分れてねじ軸で螺合させて、同ねじ軸をモータで回動させるものではベース台の長さを調整できるので、トンネル路面・工事路面の長さに応じて適切な長さにでき、ベース台の安定設置が行える。ベース台の水平維持はアウトリガーの足の伸縮調整で可能である。又、低いベース台が推進力の反力基礎となる複数のアウトリガー及びベース台から外周の強固な構造体・岩盤・地盤等まで水平に長く延ばした反力支持ねじ軸1fによってベース台を強固に固定させるので、充分な推進力を推進装置に荷重できる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
図1図1は実施例の発進設備を用いての曲線状のトンネル工事を示す説明図である。
図2図2は実施例のベース台とアームと門型フレームとガイドパイプとスライド架台と仰角調整用油圧シリンダーの機構を示す説明図である。
図3図3は実施例の要部構造を示す説明図である。
図4図4は実施例の推進装置が発進開始後の状態を示す説明図である。
図5図5は実施例の図4の状態から新しい推進管を挿入して連結した状態を示す説明図である。
図6図6は実施例のベース台の正面図である。
図7図7は実施例のベース台を示す平面図である。
図8図8は実施例のベース台を示す背面図である。
図9図9は実施例の枢支部,ガイドパイプ,スライド架台,元押ジャッキ及び曲線ガイド治具の構造を示す平面説明図である。
図10図10は実施例のスライド架台と押輪の構造を示す断面説明図である。
図11図11は実施例の推進装置の先頭部分を示す断面図である。
図12図12は実施例の門型フレームと開口を示す説明図である。
図13図13は実施例の曲線ガイド治具を示す側面図である。
図14図14は実施例の推進装置の先端部とバック防止用加圧摩擦パットの構造を示す説明図である。
図15図15は実施例の押輪と推進管の外管と内管の連結状態を示す説明図である。
図16図16は実施例の推進管の外管と内管の嵌装状態を示す説明図である。
図17図17は本発明の傾斜面での曲線トンネル工事の工事例での他の実施例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
本発明における内管の管列の後管端と、外管の管列の後管端の間隙(クリアランス12)は、推進力の伝達を直接外管6aによってさせないためのクリアランスであり、且つ外管6aの外殻同士又は推進機11の外殻11aと外管6aの外殻との当接個所の隙間から地山側の水・砂・泥土等が多量に推進管内に浸入するのを防ぐクリアランスであり、1~2mm程が実用的である。
【0016】
本発明の推進管の断面形状として、断面矩形又は円形等の形状いずれも可能である。
又、本発明の推進管は従来の筒状の外管のみの場合と、本実施例の如く外管6aの内に内管7aがある二重管構造でもよい。特に、二重管構造で内管7aに推進力を伝達させる機能を付与させるのが、精密な推進管の施工ができる点で好ましい。
又、本発明の推進装置が発進位置から直線的に掘削する直線トンネルの工事の場合、門型フレームの開口位置でのガイドパイプが漸次接線方向になるようにすれば、直線的掘削のトンネルも可能となる。
【実施例
【0017】
以下、本発明を図面に示す実施例をもって具体的に説明する。
本実施例は既設トンネルT内から既設トンネルTの高所から推進装置を発進させてトンネル外側に近接した地下構造体USに続く曲線状トンネルを構築するための推進装置の発進設備Gである。尚、既設トンネルが発進側より下方に位置している場合でもこの曲線架台を反転して使用可能である。
【0018】
(実施例の符号の説明)
本実施例の特許請求の範囲・明細書及び図面に使用した用語に付した符号を説明する。Gは実施例の発進設備、1は既設トンネルT内のトンネル路面TR又は別の工場の工事路面に設置する実施例の発進設備Gのベース台、1aはベース台の前方部分のベース台本体、1bはベース台の後方部分で前記ベース台本体1aに対して前後方向に移動できるベース台後部、1cは同ベース台をトンネル路面TR又は工事路面上に支持する12基のアウトリガー、TWはトンネルTのトンネル壁、1dは前記ベース台後部に軸端の軸受部を有してベース台本体1aのフレーム部材と螺合したベース台長さ調整用ねじ軸、1eは同ねじ軸1dを回動してベース台後部を前後方向に移動させるためのモータ、1fはベース台1に水平に伸縮可能に螺着された反力支持ねじ軸であって、同ねじ軸の先端は地下構造物・岩盤・地盤等に当接させて反力を受けられるようにしている。2は前記ベース台1上に一端を枢支した枢支部2aまわりに起伏自在なアーム、2aは同アームのベース台1に設けた水平な枢支部、2bは前記アームの先端部に直角に取付けた門型フレーム、2cは同門型フレームの中央部に形成されて推進装置を送り出す開口、2dは前記アーム2を枢支部2aまわりに回動して起伏させるための左右一対の仰角調整用油圧シリンダーである。
【0019】
3は枢支部2aと門型フレーム2bとの間に連結されて架設され、トンネルの掘削曲線と同じ曲率を有する左右一対のガイドパイプ、3aは同ガイドパイプ3の下端部と枢支部2aとの連結部、3bは同ガイドパイプ3の上端部と門型フレーム2bとの連結部、3cは同ガイドパイプ3の前記曲率を有する曲線部、4は左右一対のガイドパイプ3に抱持されてガイドパイプ3に沿ってスライドするスライド架台、4aは同スライド架台のガイドパイプ3を抱持する抱持部、4bはスライド架台4の中央で筒状に前方に突設した押輪、4cは同押輪の筒状の内部の押輪中空部、4dは筒状押輪4bの前端の押輪押圧面、4eはスライド架台4を前後に移動させるスライド架台4にジャッキシリンダーを固着した元押ジャッキ、4fは元押ジャッキ4eのシリンダーロッド、4gはシリンダーロッド4fの先端を枢支部2aに取付けた連結部である。
【0020】
5はスライド架台4の押輪4bの前端と推進管6の内管7aの後管端との間に形成される作業空間であって、推進管6の長さ800mmより長い900mm以上の長さの空間である。6は外管6aと内管7aとの二重管構造の前後長さ800mmの推進管、6aは推進管6を構成する筒状の外管、6bは外管6a同士が連接する管端の外管当接端、6cは複数の外管6aを連接させた管列、6dは管列6cの最尾外管、6eは最尾外管6dの後管端、7aは筒状の外管6a内に内接するように嵌入される内管、7bは同内管7aを構成する左右一対の円管、7cは外管6aの内周壁と内接し左右一対の前記円管7bを連接する内管7aの内接フランジ、7dは前後の内管7aの内接フランジ(隔壁)同士を連結するボルト、7fは内管7aの管列、7gは管列7fの最尾内管、7hは最尾内管7gの後管端、7jは先頭の内管7aと推進機11とのボルト連結部である。
【0021】
8は曲線ガイド治具、8aは同曲線ガイド治具の内側に設けた連結した前記推進管6を前記開口2cを通過させるためのガイド用のローラ、8bは同曲線ガイド治具下部をガイドパイプ3に連結する連結ボルト、9は門型フレーム2bの開口2cの前側に取付けた左右一対のバック防止用加圧摩擦パット、9aは同加圧摩擦パット9を推進管6の外管6a又は推進機11の外殻11aに向けて押圧するためのジャッキ、10は門型フレーム2bの開口2cの前側に取付けられた上下一対のバック防止用加圧摩擦パット、10aは同バック防止用加圧摩擦パットのジャッキである。
【0022】
11は推進機、11aは推進機11の外殻、11bは推進機11の先端に取付けた削孔用カッター盤、11cは同カッター盤11bの偏心した位置に軸支された自転公転する掘削ビット刃物、11dはカッター盤11bの回転主軸、11eは回転主軸11dを回動させる回動装置、11fはカッター盤の中央に開口した排土口、11gは排土管、11hは排土管の途中に設けた開閉バルブ、11jは排土管の後端に取付けられる排土ホース、12は内管7aの管列7fの後管端7hと外管6aの管列6cの後管端6eとの間の位置の差分のクリアランスである。
【0023】
図1~16に示す実施例は、既設トンネルT内から近接した地下空間USの地下壁USWに向けて建物連結のための曲線状のトンネルGTを構築する例であり、推進管6としては筒状の外管6aの内側に左右一対の円管7bを連接した内管7aを嵌装した構造とし、内管7aの管列7fを推進機11とボルト連結して内管7aを推進力の伝達部材として直接ボルト連結した例である。
【0024】
本実施例では、既設トンネルTのトンネル路面TRにベース台1を複数のアウトリガー1cでもって水平に且つ推進装置の発進方向にベース方向を向けて設置する。ベース台1の長さが不足の場合、又は短くしたい場合はベース台後部1bのアウトリガーを短くして、モータ1eによってねじ軸1dをいずれかの方向に回転させる。ねじ軸1dはベース台後部1bとに螺合しているので、ベース台後部1bはベース台本体1aに対し進退して、ベース台後部1bをベース台本体1aに近くに配置又は遠くに配置して、ベース台1の長さを適切に調整し、アウトリガー1cによって路面に安定支持させる。元押ジャッキ4eの推進力の反力は、これらアウトリガー1cと反力支持ねじ軸1fによって受けられている。
【0025】
次に、ベース台1上に枢支したアーム2を仰角調整用油圧シリンダー2dでアーム2の仰角を小さくして、アーム2及びこれに取付けた湾曲したガイドパイプ3及びこれに架設されたスライド架台4を低い位置にする。
【0026】
次に、スライド架台4を元押ジャッキ4eを縮めることで枢支部2a側に移動させる。
この低い位置にしてまず先頭の推進機11とその後の1個の推進管6を連結する。連結は内管7aの左右一対の2つの円管7bを連接して外管6a内側に内接する形状の前側の内接フランジ7c(隔壁)を推進機11の隔壁とボルト連結する。外管6aの前方管端の外管当接端6bを推進機11の外殻11aと当接させる。
尚、内管7aの内接フランジ7cを推進機11の隔壁とボルト連結する前に、推進機11の油圧ホース・電力線・制御信号線(以上図示せず)及び排土管に接続される排土ホース11j等は推進管6の2つの円管7b内部を介して外側に出しておく。
このように、推進機11と1個の推進管6との連結体をクレーン(図示せず)をもって吊上げて門型フレーム2bの開口2c内に曲線ガイド治具8を用いながら挿入して、門型フレーム2bの開口周辺に取付けた左右・上下のバック防止用加圧摩擦パット9,10をジャッキ9a,10aの力でもって推進管6の外管6aに圧接して、推進機11とその後の推進管6とを門型フレーム2bに静止させる。
【0027】
その後、アーム2を仰角調整用油圧シリンダー2dを用いて枢支部2aまわりに起伏させて、門型フレーム2bに静止させた推進機11とその後の推進管6を既設トンネルTのトンネル壁の発進位置の高さで且つ発進方向に設定する。
【0028】
次に、門型フレーム2bの開口2c位置に先頭の推進機11と先頭の推進管6を静止させた状態で元押ジャッキ4eを縮めて、スライド架台4を枢支部2aの方向にガイドパイプ3に沿って下降させる。
スライド架台4が枢支部2aに近づくと、スライド架台4の押輪4bの押圧面4dと門型フレーム2bに静止させた最尾の推進管6の管端との間に900mm以上の作業空間5が形成される。
この作業空間5が形成された位置で、引出された油圧ホース・電力線・制御信号線・排土ホース等を次に連結する推進管6の内管7aの2つの円管7bに分けて挿入し、更にスライド架台4の押輪4bの押輪中空部4cに通過させベース台側に引出す。
形成された作業空間位置から次の推進管6をクレーン等で持ち上げて左右ある元押ジャッキ4eの間に配置し、元押ジャッキ4eを伸長するとスライド架台4は湾曲したガイドパイプ3に沿って移動してその押輪4bが次の新しい推進管6の後管端7hに当接する。そのクリアランス12によって押輪4bの先端の押輪押圧面4dは内管7aの後管端7hに当る。
【0029】
この状態で元押ジャッキ4eを伸長させると、スライド架台4は湾曲したガイドパイプ3に沿って前方に移動し、同時にスライド架台4の押輪4bは推進管6の内管7aの後管端7hを押圧し、同内管7aの前管端はボルト連結された前の推進管6の内管7aの後管端に当る。推進管6の前後には内接フランジ7cがあって、前後の推進管6は前の推進管6の後の内接フランジ7cと後の推進管6の前の内接フランジ7cとが当接し、後方から前後の内接フランジ7cをボルトでボルト連結部7jで連結する。
【0030】
この状態で元押ジャッキ4eを伸長すると、推進管6は内管7aの管列7fを介して押輪4bの推進力を直接推進機11へ伝達される。同時に推進管6と推進機11は押輪4bの推進力で前方へ移動する。
【0031】
内管7aの管列7f及び推進機11が前方に移動すると、内接フランジ7cの内接力で外管6aが前方へ動かされる。及び押輪4bが1~2mmのクリアランス12以上に前方に移動すると、押輪4bは外管6aの管列6cの後管端6eと接触して押圧することになるが、内管7aの管列7fによって推進機11はクリアランス程移動することとなり、外管6aの管列6cの前管端と推進機11との接触がなくなって前方にクリアランスが発生し、外管6aに推進力が伝達することなく内管7aによって推進力が推進機11に伝達する。よって、外管6aには強い推進力が働かず、強い推進力による外管の偏位は少なくなる。その分、推進管は正確な掘削が行える。
【0032】
このように、門型フレーム2bから推進機11とその後の推進管6の推進装置は新しい推進管6を挿入連結する毎に前方へ(ベース台1上の作業空間5で追加する毎に推進装置(推進機とその後続の推進管)は前方へ)削孔しながら前進する。
【0033】
そして、本発明の推進装置はガイドパイプ3の曲率をもって門型フレーム2bの開口2cから送られるので、推進装置はガイドパイプの曲率の曲線状トンネルを構築することになる。
【0034】
本実施例の推進装置は既設トンネルTの上方から曲線状に掘削され、近接した地下空間USの地下壁USWを開口切り開きして既設トンネルTと地下空間USとを連通する地中梁や先行支保を構築する。このトンネルは既設トンネルTと近接した地下空間USとを連結する連接空間の天井フレーム材・地中梁や先行支保として活用される。更に、本発明は推進装置を地山に向けて発進させる発進設備であるが、これと大略同様な構造でもって推進装置の到達地点での推進装置の回収設備としても利用できる。回収の手順作業は、本発明の発進の手順の略逆の手順で行える。
【産業上の利用可能性】
【0035】
本発明は、地下空間のトンネル同士をつなぐ連接空間の形成、又はトンネルと他の地下建造物との地下連通空間の構築あるいは斜面地・法面の上方にトンネルを構築する工事にも使用できる技術である。
【符号の説明】
【0036】
T 既設トンネル
TW トンネル壁
G 実施例の曲線状トンネルを構築するための推進装置の発進設備
GT 曲線状トンネル
TR トンネル路面
US 地下空間
USW 地下壁
No.1 推進機の後外殻
No.2~No.14 推進管の番号
1 ベース台
1a ベース台本体
1b ベース台後部
1c アウトリガー
1d ベース台長さ調整用ねじ軸
1e モータ
1f 反力支持ねじ軸
2 アーム
2a 枢支部
2b 門型フレーム
2c 開口
2d 仰角調整用油圧シリンダー
2e ガイドフリーローラ
3 ガイドパイプ
3a 連結部
3b 連結部
3c ガイドパイプの曲線部
4 スライド架台
4a ガイドパイプ抱持部
4b 押輪
4c 押輪中空部
4d 押輪押圧面
4e 元押ジャッキ
4f シリンダーロッド
4g シリンダーロッド4fの先端と枢支部2aとの連結部
5 作業空間
6 推進管
6a 外管(外殻)
6b 外管当接端
6c 外管の管列
6d 最尾外管
6e 最尾外管の後管端
7a 内管
7b 円管
7c 内管の内接フランジ
7d 内管連結用ボルト
7f 内管の管列(推力伝達管)
7g 最尾内管
7h 最尾内管の後管端
7j 内管と推進機とのボルト連結部
8 曲線ガイド治具
8a ローラ
8b ガイドパイプとの連結ボルト
9 左右のバック防止用加圧摩擦パット
9a ジャッキ
10 上下のバック防止用加圧摩擦パット
10a ジャッキ
11 推進機
11a 推進機の外殻
11b カッター盤
11c 自転公転する掘削ビット刃物
11d カッター盤の回転主軸
11e 回動装置
11f 排土口
11g 排土管
11h 開閉バルブ
11j 排土ホース(排泥ホース)
12 クリアランス
図1
図2
図3
図4
図5
図6
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図8
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図10
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図12
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図16
図17