JP2000110482A - 推進管の周面摩擦抵抗制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 適切な箇所にタイミング良く摩擦低減材を注
入し、少ない注入量で周面摩擦抵抗力の低減を図り、し
かも、立坑の数を少なくしてコスト削減、工期短縮が可
能な推進管の周面摩擦抵抗制御方法を提供する。 【解決手段】 推進管１８の管路長にわたって複数の圧
力測定部２０ａ〜２０ｅを配設し、圧力測定部２０ａ〜
２０ｅに設けた盤圧計２２で推進管１８の管路長にわた
る複数の区分Ａ〜Ｆの推力を測定して、この推力から推
進管１８の管路長における各区分Ａ〜Ｆの周面摩擦抵抗
の分布を求める工程と、推進管１８の管路長における各
区分Ａ〜Ｆの周面摩擦抵抗の大きさに応じて、各区分に
摩擦低減材を注入して周面摩擦抵抗を低減させる工程と
を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、推進工法において
推進管と地山との間に滑材を注入して推進管の周面摩擦
抵抗を低減させながら推進する際の推進管の周面摩擦抵
抗制御方法に関する。

【０００２】

【背景技術および発明が解決しようとする課題】一般
に、推進工法においては、立坑内の元押しジャッキに
て、掘削機および後続の推進管を地盤内に貫入するよう
にしている。

【０００３】この場合、地盤内への貫入に際して、切羽
抵抗や周面摩擦抵抗などの地盤抵抗を受けることとな
り、しかも、地盤抵抗のうち、周面摩擦抵抗が総推力の
ほとんどを占めるため、推進管の所々に設けた注入口か
ら摩擦低減材を注入して周面摩擦抵抗を低減させながら
推進を行い、また、ある程度の推進距離ごとに立坑を構
築して、一度の推進距離を短くすることで周面摩擦抵抗
が増大するのを防止するようにしている。

【０００４】この推進における地盤抵抗力や摩擦低減材
による周面摩擦抵抗力の低減効果などは、経験式で算出
され、この算出された推定推力に基づいて、推進設備規
模、例えば元押しジャッキ、中間ジャッキ、推進管の強
度等や摩擦低減材の注入量を決定するようにしている。

【０００５】しかし、実際には、地盤抵抗が増大して、
推力が上昇すると推進不能になることも考えられるた
め、これらの値は実際必要とするものよりかなり大きな
ものとして高い安全率を確保するようにしている。

【０００６】これに対し、地盤抵抗力の中で最も大きな
周面摩擦抵抗を小さくすることができれば、設備を小さ
くすることができるであろうし、同じ設備でさらに長い
距離を推進することもできる。

【０００７】しかし、現状においては、周面摩擦抵抗の
低減に対しては、摩擦低減材の注入量を増やすことで対
応しているが、管路長や周方向においてばらつきのある
摩擦抵抗に対して一律な注入を行っているため、効果の
割には非常にコストが高くなってしまうという問題があ
る。

【０００８】特に、推力が上昇したとき、管路全域にわ
たって周面摩擦抵抗力が上昇していれば注入の効果はで
るが、局所的な周面摩擦抵抗力上昇が原因となる場合
は、その箇所を何らかの方法で知らなければ注入の効果
はなかなか得られないものである。

【０００９】また、ある程度の推進距離ごとに立坑を構
築すると、複数の立坑を構築しなければならず、膨大な
費用がかかり、工期も長くなってしまうという問題があ
る。

【００１０】本発明の目的は、適切な箇所にタイミング
良く摩擦低減材を注入し、少ない注入量で周面摩擦抵抗
力の低減を図り、しかも、立坑の数を少なくしてコスト
削減、工期短縮が可能な推進管の周面摩擦抵抗制御方法
を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するためになしたもので、本発明に係る推進管の周面摩
擦抵抗制御方法は、推進管に設けた注入口から前記推進
管の外周面と地山との間に摩擦低減材を注入して前記推
進管の周面摩擦抵抗を低減させながら元押しジャッキに
て推進を行う推進工法において、前記推進管の管路長に
わたって複数の圧力測定装置を配設し、前記圧力測定装
置で推進管の管路長にわたる複数の区間の推力を測定し
て、前記推力から各区間における周面摩擦抵抗の分布を
求める工程と、前記推進管の管路長における前記各区間
の周面摩擦抵抗の大きさに応じて、前記各区間に前記摩
擦低減材を注入して周面摩擦抵抗を低減させる工程と、
を含むことを特徴とする。

【００１２】本発明によれば、推進管の管路長にわたっ
て設けた複数の圧力測定装置を用いて推進管の管路長に
わたる各区間の周面摩擦抵抗の分布を求め、周面摩擦抵
抗の大きさに応じて各区間に摩擦低減材を注入すること
で、必要な箇所に必要な量の摩擦低減材を注入して管路
長全体の周面摩擦抵抗を低減させることができ、少ない
注入量で周面摩擦抵抗力の低減ができ、しかも、立坑の
数を少なくしてコスト削減、工期短縮を可能にすること
ができる。

【００１３】本発明においては、前記圧力測定装置とし
て盤圧計を用い、前記盤圧計は前後の推進管の間で、前
記推進管の周方向に複数配設されることが好ましい。

【００１４】このようにすることで、推進管の周方向に
おける管路長における周面摩擦抵抗の分布に加え、周面
摩擦抵抗の分布も捉えることができるので、周面摩擦抵
抗の分布を３時限的に把握して緻密な摩擦低減材の注入
管理を行うことができる。

【００１５】この場合、注入口は、前記推進管の周方向
に複数設けられ、各注入口は切換可能にされていること
が好ましい。

【００１６】このようにすることで、推進管の周方向に
おいて捉えた周面摩擦抵抗の分布に応じて、周方向で必
要な箇所に必要な量の摩擦低減材を注入することがで
き、より一層少ない注入量で周面摩擦抵抗力の低減がで
きる。

【００１７】また、盤圧計は、受圧部と計測部とに分割
形成され、前記推進管に着脱可能にされると共に、前記
受圧部は、前記推進管の口径に応じて交換可能にされて
いることが好ましい。

【００１８】このようにすることで、盤圧計を再利用す
ることができ、しかも、受圧部を推進管の口径に応じて
交換可能にすることで、口径の異なる推進管にも用いる
ことができる。

【００１９】また、圧力測定装置は、前記管路の途中に
設けられた複数の中間ジャッキに取り付けられた推力セ
ンサとすることができる。

【００２０】この中間ジャッキを用いた推力センサは比
較的低コストにすることができ、この推力センサを管路
長において密に配置することで、管路長における緻密な
管理が可能となる。

【００２１】さらに、摩擦低減材は、固結形の一次注入
滑材と、摩擦低減用の二次注入滑材とを含むことが好ま
しい。

【００２２】このようにすることで、一次注入滑材によ
って推進管の外周部に発生するボイド部の充填を行うこ
とができると共に、二次注入滑材が地中に逃げるのを防
止して、二次注入滑材により推進管の外周部に発生する
周面摩擦抵抗を確実に低減させることができる。

【００２３】そしてさらに、注入口には、注入圧力を測
定する圧力センサが配設され、少なくとも前記二次注入
滑材の注入圧力を制御して、前記二次注入滑材が前記一
次注入滑材を破って地山に浸透するのを防止することが
好ましい。

【００２４】このようにすることで、二次注入滑材を一
次注入滑材と推進管の外面との間に確保して、二次注入
滑材による周面摩擦抵抗の低減をより確実にすると共
に、二次注入滑材の注入量を少なくして、コスト削減に
寄与することができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して詳細に説明する。

【００２６】図１〜図１２は、本発明の一実施の形態に
かかる推進管の摩擦抵抗制御方法を示す図である。

【００２７】図１は、推進管の推進状態を断面にして示
す図で、地盤１０に立坑１２が構築され、この立坑１２
の底部に複数の元押しジャッキ１４が設置され、この元
押しジャッキ１４によって掘削機１６およびそれに続く
後続の複数の推進管１８が地盤１０中に推進、貫入され
るようになっている。

【００２８】この推進に際しては、地盤抵抗力を受ける
こととなり、この地盤抵抗力のうち切羽抵抗は、掘削機
１６により掘削土砂を取り除くことで除去され、また、
推進管１８の外周面に生じる周面摩擦抵抗は、推進管１
８と地盤１０との間に摩擦低減材を注入することで低減
されるようになっている。

【００２９】この周面摩擦抵抗は、地盤抵抗のほとんど
を占めるもので、摩擦低減材の注入管理により、周面摩
擦抵抗を制御して周面摩擦抵抗力を有効に低減させるこ
とで推進をスムーズに行わせることが可能である。

【００３０】そこで、本実施の形態では、推進管１８の
管路長にわたって所定の間隔で圧力測定装置を用いた複
数の圧力測定部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０
ｅを配設し、この圧力測定部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、
２０ｄ、２０ｅにて推進管１８の管路長における各点で
の推力を測定するようにしている。

【００３１】具体的には、圧力測定部２０ａ〜２０ｅ
は、それぞれ管路長における区間Ａ〜Ｅの推力を測定す
るようになっており、区間Ｆの推力は元押しジャッキ１
４の総推力から割り出すようにしている。なお、元押し
ジャッキ１４には、総推力を計測する圧力センサが取り
付けられている。

【００３２】このように圧力測定部２０ａ〜２０ｅおよ
び元押しジャッキ１４の圧力センサを用いて各区間Ａ〜
Ｆの推力分布を計測すると、例えば、図２に示すような
結果が得られる。

【００３３】図２を参照すると、区間Ｃおよび区間Ｆで
局所的に推力が大きく、他の区間Ａ、Ｂ、Ｄ、及びＥで
は推力がそれほど大きくない状態となっている。

【００３４】次ぎに、図２の推力分布から、図３の分布
図に示すように、各区間Ａ〜Ｆの周面摩擦抵抗力を算出
する。

【００３５】これによって、区間Ｃおよび区間Ｆで局所
的に周面摩擦抵抗が大きく、他の区間Ａ、Ｂ、Ｄ、及び
Ｅでは周面摩擦抵抗がそれほど大きくないことが判明す
る。

【００３６】また、各圧力測定部２０ａ〜２０ｅでは、
圧力測定装置としてロードセルによる盤圧計２２を用い
て管路長における各位置での推力を計測するようになっ
ている。

【００３７】さらに、この盤圧計２２は、図４に示すよ
うに、各圧力測定部２０ａ〜２０ｅにおいて、推進管１
８の周方向に所定間隔をおいて複数、例えば８個配置さ
れており、周方向における８箇所の位置の推力をも計測
し得るようになっている。

【００３８】そして、この８箇所の位置の推力計測結果
から、推進管１８の周方向における周面摩擦抵抗力分布
を算出する。

【００３９】このようにして算出した結果、例えば区間
Ｃにおいては、図６に示すように、周面摩擦抵抗力が推
進管１８の周方向で異なった状態となっていることが判
明する。

【００４０】また、各盤圧計２２は、図５に示すよう
に、受圧部２４と計測部２６とに分割可能にされると共
に、前後の推進管１８の間に着脱可能に配設されるよう
になっている。

【００４１】このように、受圧部２４と計測部２６とを
分割可能にすることで、推進管１８に対する着脱を容易
にしている。

【００４２】さらに、受圧部２４は、推進管１８の口径
に応じて交換可能にされ、推進管の口径の変更に容易に
対応できるようにされている。

【００４３】また、推進管１８の管路長における区間
Ｂ、Ｃ、Ｄには、図７に示すように、それぞれ前後の推
進管１８間で周方向に複数、例えば１２本の中間ジャッ
キ２８が配設されている。

【００４４】これら各区間Ｂ、Ｃ、Ｄの中間ジャッキ２
８には、１２本の中間ジャッキ２８の合計の推力を計測
する推力センサ３０が取り付けられている。

【００４５】この推力センサ３０は、中間ジャッキ２８
の油圧回路をロックした状態で、油圧の圧力を計測する
もので、比較的安価にでき、しかも、推力の計測間隔を
密にして、より緻密な計測を可能にしている。

【００４６】このように、管路長にわたって配設した複
数の圧力測定部２０ａ〜２０ｅ、元押しジャッキ１４の
圧力センサおよび中間ジャッキ２８に取り付けた推力セ
ンサ３０によって、管路長における周面摩擦抵抗分布を
確実に把握することができ、しかも、推進管１８の周方
向に配置した複数の盤圧計２２によって、推進管１８の
周方向での周面摩擦抵抗をも確実に把握することができ
る。

【００４７】したがって、３次元的な周面摩擦抵抗の把
握ができ、これに基づいて、３次元的な摩擦低減材の効
果的な注入管理を行うことが可能となる。

【００４８】次に、摩擦低減材の注入に際しては、図８
に示すように、推進管１８の管路長にわたって設けられ
た注入装置３２を用いて行われる。

【００４９】この注入装置３２は、推進管１８の管路長
にわたって設けられた注入本管３４と、この注入本管３
４から管路長の各区間Ａ〜Ｆの推進管１８に形成された
注入口３６へと分岐された注入分岐管３８とを有してい
る。

【００５０】注入本管３４と注入分岐管３８との間に
は、バルブユニット４０が設けられ、このバルブユニッ
ト４０内には、図１１に示すように、注入分岐管３８の
開閉及び注入量調節を行う電磁弁４２が設けられてい
る。

【００５１】そして、図９に示すように、管路長におけ
る各区間Ａ〜Ｆの摩擦低減材の注入量を設定し、各電磁
弁４２を制御して、各区間Ａ〜Ｆの注入口３６から、設
定した量の摩擦低減材を地盤１０と推進管１８との間に
注入する。

【００５２】この場合、摩擦低減材の注入量は、図１０
に示すように、周面摩擦抵抗力の大きさに応じて設定さ
れるようになっており、図９では、周面摩擦抵抗力の大
きな区間ＣおよびＦでは注入量が多く、周面摩擦抵抗力
の小さな区間Ａ、Ｂ、ＤおよびＥでは少なく設定されて
いる。

【００５３】このように、管路長における各区間Ａ〜Ｆ
の周面摩擦抵抗力の大きさに応じて、各区間に摩擦低減
材を注入することにより、必要な箇所に必要な摩擦低減
材を注入して管路長全体の周面摩擦抵抗を低減させるこ
とができ、少ない注入量で有効に周面摩擦抵抗を低減で
き、しかも、立坑の数を少なくしてコスト削減、工期短
縮を可能にしている。

【００５４】また、各区間における注入口３６は、図１
１に示すように、推進管１８の周方向に複数、例えば３
箇所設けられ、注入分岐管３８はロータリーバルブ４４
を介して各注入口３６に接続され、このロータリーバル
ブ４４によって各注入分岐管３８が切換可能にされてい
る。

【００５５】そして、図６に示す各区間Ａ〜Ｆごとの周
方向の周面摩擦抵抗力分布にしたがって、周方向の摩擦
低減材注入量を設定し、ロータリーバルブ４４を適宜切
り換えて各注入口３６から必要注入量の摩擦低減材を注
入する。

【００５６】この場合の摩擦低減材の注入量は、各区分
Ａ〜Ｆの注入量に対し、図６に示すような周方向におけ
る周面摩擦抵抗分布に基づいた面積比率により算出する
ようにしている。

【００５７】このようにすることで、３次元的な摩擦低
減材の注入管理を行うことができ、より緻密で効率的な
周面摩擦抵抗の低減を可能にしている。

【００５８】さらに、摩擦低減材は、図１２に示すよう
に、固結形の一次注入滑材４６と、摩擦低減用の二次注
入滑材４８とを用いている。

【００５９】そして、この一次注入滑材４６を先に注入
することで、推進管１８の外周部に発生するボイド部の
充填を行うと共に、二次注入材４８が地中に逃げるのを
防止するようにしている。

【００６０】二次注入材４８は、一次注入材４６と推進
管１８の外周面との間に注入されて、推進管１８の外周
面に生じる周面摩擦抵抗を確実に低減させるようにして
いる。

【００６１】この場合、二次注入材４８が注入の際に一
次注入材４６を突き破って地盤１０中に逃げることがな
いように、注入口３６、具体的にはロータリーバルブ４
４と電磁弁４２との間の注入分岐管３８に圧力センサ５
０を設けて、注入圧力を制御している。

【００６２】本発明は、前記各実施の形態に限られるも
のではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の形態
に変形可能である。

【００６３】例えば、前記実施の形態では、盤圧計と中
間ジャッキに取り付けた推力センサとを組み合わせて用
いたが、盤圧計のみあるいは中間ジャッキの推力センサ
のみにて管路長における周面摩擦抵抗を計測するように
することも可能である。

【００６４】また、管路長における周面摩擦抵抗と周方
向における周面摩擦抵抗とを計測するようにしている
が、掘削条件によっては、管路長における周面摩擦抵抗
のみを計測することも可能である。

【００６５】さらに、中間ジャッキによって盤圧計を固
定するようにすることも可能である。

【００６６】また、複数の注入口を切り替えるロータリ
ーバルブに換えて多方向弁を用いることも可能である。

【００６７】さらに、周方向における摩擦低減材の注入
に際しては、バルブを切り換えて目的の注入口から周面
摩擦抵抗の大きな部分のみへ注入するようにすることも
可能である。

【００６８】

【図面の簡単な説明】

【図１】圧力測定装置を設置して推進管を推進させる状
態を示す断面図である。

【図２】図１の圧力測定装置を用いて測定した推進管の
管路長における推力分布図である。

【図３】図２の推力分布から算出した推進管の管路長に
おける周面摩擦抵抗力分布図である。

【図４】図１の圧力測定装置としての盤圧計の配置状態
を示す断面図である。

【図５】図４の盤圧計の取付状態を示す部分拡大断面図
である。

【図６】図４の盤圧計の配置状態で測定した推進管の周
方向における周面摩擦抵抗力分布図である。

【図７】図１の圧力測定装置としての推力センサを取り
付けた中間ジャッキの配置状態を示す断面図である。

【図８】摩擦低減材の注入状態を示す断面図である。

【図９】管路長における周面摩擦抵抗分布から算出した
管路長における摩擦低減材の注入量を示す分布図であ
る。

【図１０】摩擦低減材の注入量と周面摩擦抵抗力との関
係を示す特性図である。

【図１１】注入口の配置状態を示す断面図である。

【図１２】摩擦低減材の注入状態を示す部分拡大図であ
る。

【符号の説明】

１０ 地盤 １２ 立坑 １４ 元押しジャッキ １６ 掘削機 １８ 推進管 ２０ａ〜ｅ 圧力測定部 ２２ 盤圧計 ２４ 受圧部 ２６ 計測部 ２８ 中間ジャッキ ３０ 推力センサ ３６ 注入口 ４０ バルブユニット ４２ 電磁弁 ４４ ロータリーバルブ ４６ 一次注入滑材 ４８ 二次注入滑材 ５０ 圧力センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 志摩 和夫 東京都中央区京橋１丁目７番１号 戸田建 設株式会社内 (72)発明者 切明 憲治 東京都中央区京橋１丁目７番１号 戸田建 設株式会社内 (72)発明者 樋口 忠 東京都中央区京橋１丁目７番１号 戸田建 設株式会社内 Ｆターム(参考） 2D054 AC18 FA12 GA17 GA63

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 推進管に設けた注入口から前記推進管の
   外周面と地山との間に摩擦低減材を注入して前記推進管
   の周面摩擦抵抗を低減させながら元押しジャッキにて推
   進を行う推進工法において、 前記推進管の管路長にわたって複数の圧力測定装置を配
   設し、前記圧力測定装置で推進管の管路長にわたる複数
   の区間の推力を測定して、前記推力から各区間における
   周面摩擦抵抗の分布を求める工程と、 前記推進管の管路長における前記各区間の周面摩擦抵抗
   の大きさに応じて、前記各区間に前記摩擦低減材を注入
   して周面摩擦抵抗を低減させる工程と、 を含むことを特徴とする推進管の周面摩擦抵抗制御方
   法。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記圧力測定装置として盤圧計を用い、前記盤圧計は前
   後の推進管の間で、前記推進管の周方向に複数配設され
   ることを特徴とする推進管の周面摩擦抵抗制御方法。
3. 【請求項３】 請求項２において、 前記注入口は、前記推進管の周方向に複数設けられ、各
   注入口は切換可能にされていることを特徴とする推進管
   の周面摩擦抵抗制御方法。
4. 【請求項４】 請求項２または３において、 前記盤圧計は、受圧部と計測部とに分割形成され、前記
   推進管に着脱可能にされると共に、前記受圧部は、前記
   推進管の口径に応じて交換可能にされていることを特徴
   とする推進管の周面摩擦抵抗制御方法。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかにおいて、 前記圧力測定装置は、前記管路の途中に設けられた複数
   の中間ジャッキに取り付けられた推力センサであること
   を特徴とする推進管の周面摩擦抵抗制御方法。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかにおいて、 前記摩擦低減材は、固結形の一次注入滑材と、摩擦低減
   用の二次注入滑材とを含むことを特徴とする推進管の周
   面摩擦抵抗制御方法。
7. 【請求項７】 請求項６において、 前記注入口には、注入圧力を測定する圧力センサが配設
   され、少なくとも前記二次注入滑材の注入圧力を制御し
   て、前記二次注入滑材が前記一次注入滑材を破って地山
   に浸透するのを防止することを特徴とする推進管の周面
   摩擦抵抗制御方法。