JPH0441760B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、トンネルの掘進途上において、地上
の既建設物、河川底部、地中既埋設構築物、埋設
管等の保護または地盤補強が必要となつた場合、
シールド機内から改良材注入による地盤改良施工
を行なう装置に関する。

［従来の技術］ 従来は、第１２図に示すように、セグメント２
から反力をとつて掘進中のシールド機１の機内か
ら、地上建設物３、地表４、河川底部５、地中埋
設管６、埋設構築物７等の保護または地盤８の補
強のため、削孔機９により、改良材注入用ドリル
ロツドを複数方向１０，１１，１２に順次に打ち
込み、第１３図ａ〜ｆに示す改良対象範囲１３の
いずれかの地盤改良施工を行なう際、第１４図、
第１５図に示すようにシールド本体１５やこれに
固定された隔壁１６にあらかじめ設けられている
複数本のドリルロツド案内管１７−１，１７−
２，１７−３に注入用ドリルロツド１４を通し、
削孔および改良材注入を行なつていた。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記従来技術では、第１４図に示すシールドジ
ヤツキ１８、リングガータ１９、セグメント組立
用エレクタ２０、さらに第１５図に示す排土装置
２１等のシールド機内に設置されている各種機器
あるいは計器類が障害物となつて削孔機９の設置
箇所に制限を受け、このため、第１３図ａ〜ｆに
示す改良対象範囲の中から選定された範囲の地盤
改良が想定通りできなくなり、機内の機器や計器
類を取外さなければならない場合がある。また、
削孔、注入に使用するドリルロツド案内管が１７
−１，１７−２，１７−３と変わるたびに、削孔
機９の設置箇所も移動しなければならない。した
がつて、改良材注入１箇所当りの段取り作業に多
大な時間が必要となる。しかも、改良材注入方向
がドリルロツド案内管１７−１，１７−２，１７
−３の取付けられた向きにより決まつてしまい、
シールド本体や隔壁の構造および強度上の制約か
らドリルロツド案内管の本数を余り多くすること
はできないので、施工現場において改良材注入方
向の自在な選択ができないという問題点があつ
た。

本発明に目的は、機内の機器類が障害物となつ
たり、ドリルロツド案内管の本数により制限され
ることなく、より広範囲に改良材注入方向を選定
することができ、かつ改良材注入方向を連続的に
変えて短時間に能率良く施工ができるシールド機
内からの地盤改良装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するため本発明では、シールド
本体の前部に位置して地盤改良施工時にカツタヘ
ツドと共に回転し得る隔壁に注入用ドリルロツド
を貫通させるドリルロツド案内孔を設け、かつ該
隔壁上の機内側に注入用ドリルロツドを地山に送
り込む削孔機の支持手段を設け、該隔壁の回転に
より、切羽前方のシールド中心のまわりに360°の
範囲にわたつて改良材注入方向の選定ができるよ
うにした。

［作用］ 地盤改良施工時に、注入用ドリルロツドは隔壁
上に支持された削孔機から隔壁のドリルロツド案
内孔を貫通し、さらにカツタヘツドのスポークの
間（スポークの間に面板を有するものではスポー
クと面板により形成されるスリツト）を通して前
方地山に送り込まれる。隔壁をカツタヘツドと共
に回転させると、それに伴つて隔壁上の削孔機お
よびドリルロツド案内孔がシールド中心のまわり
を回転移動するので、切羽前方のシールド中心の
まわりに360°の範囲にわたつて改良材注入方向を
選定することが可能となり、かつ改良材注入方向
を連続的に変えられる。また、隔壁を停止させた
状態で、隔壁上の削孔機の設置位置を水平あるい
は垂直方向に移動させることによつても、削孔機
から隔壁のドリルロツド案内孔を通つて地山に送
り込まれる注入用ドリルロツドの方向変換ができ
る。したがつて、隔壁の回転と削孔機設置位置の
移動を組合せることにより、改良対象範囲に合わ
せて改良材注入方向をさらに広範囲に選定するこ
とが可能となる。

地盤改良施工時には、隔壁がカツタヘツドと共
に回転するので、隔壁の回転により注入用ドリル
ロツドがカツタヘツドのスポークや面板に当るこ
とはなく、カツタヘツドを単独に回転させてスポ
ークや面板の位置調整をする必要がない。

［実施例］ 以下、本発明の第１の実施例を第１図〜第６図
により説明する。

第１図および第２図に示すように、シールド本
体１５にはベアリング２２のステータ側が取付け
られ、隔壁２３にはベアリング２２のロータ側が
取付けられている。本例では、隔壁２３がカツタ
ヘツド２４と共にベアリング２２により支持さ
れ、常にカツタヘツド２４と一体となつて回転す
る。

第３図は面板のないカツタヘツドの正面図で、
切羽面に位置するスポーク２５にビツト２６が設
けられている。第４図は面板を有するカツタヘツ
ドの正面図で、面板２７はビツト２６が設けられ
たスポーク２５の間にあつて切羽面に位置し、掘
削土砂が流れ込むスリツト２８をスポーク２５と
の間に形成している。

カツタヘツド２４とシールド本体１５および隔
壁２３との間には掘削土砂を取り込むチヤンバ２
９が形成され、シールド本体１５と隔壁２３との
間にはシール３０があつて、チヤンバ２９から機
内への土砂、泥水の浸入を防止する。隔壁２３と
カツタヘツド２４は、シールド本体１５に配設さ
れたカツタ駆動装置３１により歯車３２を介して
回転駆動される。

削孔機９は、隔壁２３から機内に突出した削孔
機支持台３３上に削孔機取付具３４を介して取付
けられる。削孔機９は、注入用ドリルロツド１４
をチヤツク３５で把持し、油圧モータと油圧ジヤ
ツキによりドリルロツド１４を回転させながら地
山に送り込み削孔する。注入用ドリルロツド１４
は、例えば先端部にビツトを有する二重管からな
つていて、１ｍ単位で目標地点にとどくまで順次
継ぎ足してゆき、削孔後はこれを改良材の注入管
として使用する。削孔機取付具３４は、支軸３６
とターンテーブル３７によつて削孔機９を上下、
左右に揺動自在に支持し、後述する削孔機９の水
平および垂直方向の移動によつて注入用ドリルロ
ツド１４の方向を自在に変換するために用いられ
る。隔壁２３には、注入用ドリルロツド１４を機
内側から切羽側へ貫通させるドリルロツド案内孔
３８が設けられている。ドリルロツド１４がカツ
タヘツド２４のスポーク２５の間あるいはスリツ
ト２８を通過できるように、ドリルロツド案内孔
３８は隔壁２３の偏心位置に設けられる。

注入用ドリルロツド１４を案内するため、ドリ
ルロツド案内孔３８の機内側には自在受具３９が
設けられている。この自在受具３９は、第５図に
示すように、シール押え４０−１、ボルト４０−
２、ナツト４０−３により緊締されるメタルシー
ル４０−４，４０−５を内蔵し、フランジ４０−
６で隔壁２３側に取付けられる外筒４０と、外筒
４０の内側に外球面で嵌合し、ドリルロツド貫通
孔４１−１を通過する注入用ドリルロツド１４の
方向に追従して自在に傾転する内筒４１とからな
つており、メタルシール４０−４，４０−５によ
つて外筒４０と内筒４１の間から機内側への土
砂、泥水の漏れを防止している。なお、平素に掘
進時には内筒４１のフランジ４１−２に盲蓋を取
付けるなどの方法でドリルロツド貫通孔４１−１
を封鎖する。

本実施例の地盤改良装置は以上述べたような構
成を有しており、地盤改良施工が必要となつた時
に削孔機取付具３４、削孔機９を削孔機支持台３
３上に設置して使用する。その際、改良材注入方
向の選定は、隔壁２３とカツタヘツド２４の回転
による削孔機９、削孔機支持台３３、削孔機取付
具３４、ドリルロツド案内孔３８、自在受具３９
を含む装置全体の回転、削孔機支持台３３上での
削孔機９の水平移動あるいは垂直移動およびそれ
に伴う削孔機９の上下揺動あるいは左右揺動の任
意の組合わせによつて行なうことができる。

まず、削孔機９の水平、垂直移動による方向変
換を第１図および第６図によつて説明する。削孔
機支持台３３上での削孔機９の設置位置を第６図
の２点鎖線で示すように左右方向に移動させ、削
孔機取付具３４のターンテーブル３７によつて削
孔機９を左右に揺動させると、ドリルロツド案内
孔３８を通過する注入用ドリルロツド１４の方向
が第１図の紙面と直角の方向に変化し、また第１
図および第６図の２点鎖線で示すように取付高さ
の異なる削孔機取付具３４′を用いて支持台３３
上での削孔機９の設置位置を垂直方向に移動さ
せ、削孔機取付具３４の支軸３６により削孔機９
を上下に揺動させると、ドリルロツド案内孔３８
を通過する注入用ドリルロツド１４の方向が第１
図１４′のように紙面に沿つて上下に変化し、水
平線に対する傾き角がθから−θへと変化する。
この水平・垂直方向の削孔機の移動は油圧ジヤツ
キ等の駆動装置を用いて連続的に行なうことも可
能である。

一方、削孔機支持台３３上に削孔機９を固定し
たまま、隔壁２３をカツタヘツド２４と共に回転
させることにより、注入用ドリルロツド１４の方
向はシールド中心Οのまわりに360°の範囲にわた
つて連続的に変化する。したがつて、上記各部の
動きを組合わせることにより、改良対象範囲に合
せて改良材注入方向を自在に選定することができ
る。

このようにして改良材注入方向を選定した後、
削孔機９を駆動し、第３図に示すカツタヘツド２
４のスポーク２５の間あるいは第４図に示すカツ
タヘツド２４のスポーク２５と面板２７との間に
形成されたスリツト２８を通して注入用ドリルロ
ツド１４を前方地山に送り込み、削孔・注入を行
なう。

上述した第１の実施例では、隔壁２３が常にカ
ツタヘツド２４と一体となつて回転するものとし
て説明したが、平素の掘進時には隔壁２３をカツ
タヘツド２４と共に回転させる必要はなく、チヤ
ンバ２９の中央部で掘削土砂が停滞することを防
ぐために、隔壁２３とカツタヘツド２４とを相対
運動させる方が望ましい。以下述べる第２・第
３・第４の各実施例はこの点を配慮したものであ
る。

第７図および第８図に示す本発明の第２の実施
例では、削孔機９を支持する隔壁２３が隔壁ホル
ダ４３とベアリング４４を介して回転可能なよう
にシールド本体１５に取付けられている。ベアリ
ング４４は、ステータ側が隔壁ホルダ４３に、ロ
ータ側が隔壁２３にそれぞれ取付けられており、
ロータ側はピン４５によつて隔壁ホルダ４３に連
結されたり、解放されたりする。一方、カツタヘ
ツド２４には機内側に突出した中心軸４６が設け
られ、この中心軸４６は隔壁２３の中央部を貫通
し、隔壁２３の軸支持部４７、シール４８、シー
ル押え４９によつて回転可能なように支持されて
いる。５０は該中心軸４６の機内側端部に固定具
５１により装着された回転伝達具であり、ピン５
２によつて隔壁２３に連結されたり、解放された
りする。５３は隔壁２３とカツタヘツド２４との
間を密封するシールである。それ以外の構成は第
１図と同じであり、同等部分に同一符号を付して
示すのみで、説明を省略する。

平素の掘進時には、隔壁２３をピン４５により
隔壁ホルダ４３に連結し、カツタヘツド中心軸４
６上の回転伝達具５０と隔壁２３とは、ピン５２
を抜いて切り離しておく。こうすれば、カツタヘ
ツド２４の回転による掘進中は、隔壁２３が停止
した状態にあつてカツタヘツド２４との間に相対
運動が生じるため、両者の間に形成されるチヤン
バ２９の中央部に掘削土砂の停滞が発生しない。
地盤改良施工時には、逆に隔壁２３をピン５２に
より回転伝達具５０に連結し、ピン４５を抜いて
隔壁ホルダ４３から切り離すことにより、隔壁２
３をカツタヘツド２４と共に回転させて、前述し
たように改良材注入方向を連続的に変化させるこ
とができる。

第９図および第１０図に示す本発明の第３の実
施例は、削孔機９を支持する隔壁２３の切羽側に
独立駆動の切削攪拌装置５６を設けた例である。

切削攪拌装置５６は、切削攪拌翼５７、軸５
８、ベアリング５９，６０、歯車６１からなつて
いて、軸５８の中間部分は隔壁２３の軸支持部６
２、シール６３、シール押え６４によつて支持さ
れ、切羽側端部はカツタヘツドセンタ６５にシー
ル６６、シール押え６７を介して支持されてお
り、切削攪拌翼５７は隔壁２３上に配設された攪
拌翼駆動装置６８により歯車６１を介して回転駆
動される。

隔壁２３は、隔壁ホルダ４３とベアリング４４
を介してシールド本体１５に回転可能なように取
付けられており、隔壁２３に固定された歯車５５
は隔壁ホルダ４３に独立して配設された隔壁駆動
装置５４の回転力を隔壁２３に伝達する。

本実施例では、平素の掘進時に隔壁駆動装置５
４は始動しないで隔壁２３を停止状態としてお
き、カツタヘツド２４はカツタ駆動装置３１によ
り、また切削攪拌翼５７は攪拌翼駆動装置６８に
より別駆動する。そして、地盤改良施工時には、
切削攪拌装置５６を停止状態とし、隔壁駆動装置
５４を始動して隔壁２３をカツタヘツド２４の回
転に合つた速度で回転させる。それ以外の構成は
第１図と同一であり、同等部分には同一符号を付
して示す。

本実施例によれば、平素の掘進時には隔壁２３
が停止状態にあつて切削攪拌翼５７との間に相対
運動が生じているため、チヤンバ２９内の切削攪
拌翼５７後面と隔壁２３前面との間で土砂が停滞
することを防止でき、かつ独立駆動の切削攪拌装
置５６により、カツタヘツドの周速が低いチヤン
バ中央部での掘削土砂と粘性付与材との攪拌を促
進することができる。

第１１図に示す本発明の第４の実施例も削孔機
９を支持する隔壁２３の切羽側に独立駆動の切削
攪拌装置５６を設けたものであるが、隔壁ホルダ
４３をカツタヘツド２４に取付け、この隔壁ホル
ダ４３とベアリング４４により隔壁２３を回転可
能に支持している点が第３の実施例と異なる。

本実施例では、平素の掘進時に隔壁ホルダ４３
上に配設された隔壁駆動装置５４と隔壁２３に固
定された歯車５５によつて隔壁２３を回転させ
る。この時、カツタヘツド２４および切削攪拌翼
５７もそれぞれの駆動装置３１，６８によつて回
転駆動する。そして、地盤改良施工時には、隔壁
駆動装置５４を停止状態とし、カツタ駆動装置３
１により隔壁２３をカツタヘツド２４と共に回転
させる。この時、切削攪拌装置５６は停止状態に
ある。

本実施例によれば、平素の掘進時に隔壁２３の
回転速度および回転方向の選択によつて切削攪拌
翼５７との間に相対運動を生じさせることができ
るので、第３の実施例と同様に切削攪拌翼５７後
面と隔壁２３前面との間における掘削土砂の停滞
を防止できる。

［発明の効果］ 本発明によれば、下記の効果が得られる。

(1) 隔壁の回転により切羽前方のシールド中心の
まわりに360°の範囲にわたつて改良材注入方向
の選定ができるため、第１３図ａ〜ｆに示す
種々の改良対象範囲に合つた地盤改良施工が可
能となる。

(2) 隔壁の回転により改良材注入方向を連続的に
変えられるので、間断なく施工ができ、工期を
短縮できる。

(3) 削孔機を隔壁上に設置できるため、従来、機
内の機器類の取りはずし、削孔機移設などに要
していた改良材注入の段取り時間を大幅に短縮
できる。

(4) 従来のようにドリルロツド案内管を多数設け
る必要がないので、シールド本体および隔壁の
構造の簡素化および強度の安定化がはかれる。

(5) 隔壁をカツタヘツドと共に回転させるため、
カツタヘツドのスポークや面板が削孔・注入の
障害物にならず、カツタヘツドを単独回転して
位置調整をする必要がない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す縦断面
図、第２図は第１図のＡ−Ａ線より矢印方向に見
た側面図、第３図および第４図はカツタヘツドの
正面図、第５図は第１図中の注入用ドリルロツド
を案内する自在受具の断面図、第６図は支持台上
の削孔機の位置変換の説明図、第７図は本発明の
第２の実施例を示す縦断面図、第８図は第７図の
Ｂ−Ｂ線より矢印方向に見た側面図、第９図は本
発明の第３の実施例を示す縦断面図、第１０図は
第９図のＣ−Ｃ線より矢印方向に見た側面図、第
１１図は本発明の第４の実施例を示す縦断面図、
第１２図は従来のシールド機内からの地盤改良施
工例の説明図、第１３図は改良対象範囲の種類を
示す図、第１４図、第１５図は従来例における機
内障害物の説明図である。 ９……削孔機、１４，１４′……注入用ドリル
ロツド、１５……シールド本体、２３……隔壁、
２４……カツタヘツド、３１……カツタ駆動装
置、３３……削孔機支持台、３４……削孔機取付
具、３８……ドリルロツド案内孔、４５……隔壁
とシールド本体の連結ピン、４６……カツタヘツ
ド中心軸、５２……隔壁とカツタヘツドの連結ピ
ン、５４……隔壁駆動装置、５５……隔壁駆動用
歯車、５６……切削攪拌装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シールド機内から改良材注入による地盤改良
   施工を行なう装置において、シールド本体の前部
   に位置して地盤改良施工時にカツタヘツドと共に
   回転し得る隔壁に注入用ドリルロツドを貫通させ
   るドリルロツド案内孔を設け、かつ該隔壁上の機
   内側に注入用ドリルロツドを地山に送り込む削孔
   機の支持手段を設け、該隔壁の回転により、切羽
   前方のシールド中心のまわりに360°の範囲にわた
   つて改良材注入方向の選定ができるようにしたこ
   とを特徴とするシールド機内からの地盤改良装
   置。 ２ 削孔機支持手段は、前記隔壁から機内に突出
   した削孔機支持台と、注入用ドリルロツドの方向
   変換が自在な削孔機取付具とからなり、かつ前記
   支持台上の削孔機の設置位置を可変としたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載したシー
   ルド機内からの地盤改良装置。 ３ 前記隔壁が、平素の掘進時にはシールド本体
   に連結されて停止した状態にあり、地盤改良施工
   時に該隔壁をシールド本体から解放し、シールド
   本体側に突出したカツタヘツド中心軸に連結して
   カツタヘツドと共に回転させることができるよう
   にしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項ま
   たは第２項に記載したシールド機内からの地盤改
   良装置。 ４ 前記隔壁が、切羽側の掘削土砂を撹拌する独
   立駆動の切削撹拌装置を支持しており、平素の掘
   進時には該隔壁を停止した状態とし、地盤改良施
   工時には該隔壁をシールド本体との間に設けた駆
   動手段によりカツタヘツドの回転に合せて回転さ
   せることができるようにしたことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項または第２項に記載したシー
   ルド機内からの地盤改良装置。 ５ 前記隔壁が、切羽側の掘削土砂を撹拌する独
   立駆動の切削撹拌装置を支持しており、平素の掘
   進時には該隔壁をカツタヘツドとの間に設けた駆
   動手段によりカツタヘツドおよび前記切削攪拌装
   置の切削撹拌翼に対して相対的に回転させ、地盤
   改良施工時には該隔壁をカツタヘツドと共に回転
   させることができるようにしたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項または第２項に記載したシ
   ールド機内からの地盤改良装置。