JP2000257388A - 排泥装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】地中内にポリエチレン管等を安定して長距離敷
設する。 【解決手段】ヘッド部２のジェット噴射室１０に高圧流
体を噴射して泥土吸入孔７から拡孔ビットで拡孔した泥
土をジェット噴射室１０に導入し、導入した泥土を排泥
管５を通して外部に排出するとともにボディ本体部３の
滑材注入口２３から滑材を噴射してボディ本体部３の本
管連結部に連結された本管３０と地山の間に充填して、
施工の難しい砂地盤においても、周囲の地山の崩壊を引
き起こすことなく本管を安定して引き込む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】この発明は、上下水道管やガス管，電話
線，電線管等の本管を地中に非開削で敷設する２工程方
式の小口径管敷設工法で本管を引き込むときの泥土を排
出する排泥装置、特に長距離を敷設するときの作業性の
向上に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】上下水道管等を地中に非開削で敷設する
小口径推進工法は、本格的な立坑を必要としないため工
事費が安価であることや、工期が短くて済む等の利点が
あるため、道路を横断したり縦断したり、障害物の上越
しや河川等の障害物の下越し等に多く採用されている。
この小口径推進工法のなかで２工程方式は本管より小径
のパイロット管の先端にドリルヘッドを取り付け、発進
側の地上に設置したドリルユニットにより到達側にドリ
ルヘッドを掘進させてパイロット管を所定のルートに貫
通させる。このドリルヘッドを掘進させるときは、ドリ
ルヘッドの先端部付近に内蔵した送受信装置で地上のロ
ケータ等のセンサと連絡を取り合って方向を修正しなが
ら、ドリルヘッドから高圧の水又はポリマー水を先端地
山に高圧噴射し、硬い地盤ではドリルヘッド先端部の地
山をほぐし、同時に掘削土砂とこれらの水又はポリマー
水を滑材を混合させ、泥土状としてパイロット管にかか
る摩擦抵抗を減少させている。

【０００３】この到達側に達したパイロット管の先端部
に円錐状のリーマ等の拡孔ビットを取付け、パイロット
管を発進側に引込みながら回転し、この回転により拡孔
ビットを回転しながら拡孔ビットに取付けたノズルから
掘削流体として高圧の水又はポリマー水を地山に高圧噴
射し、掘削土砂とこれらを混練し地山内部に泥土を作製
しパイロット孔を本管より大きな径に拡孔しながら本管
を引き込む。

【０００４】この工法において掘削された土砂は、パイ
ロット管を掘進しているときはパイロット管が小径であ
るため、ほとんど地上や立坑には排出されず地山内に圧
密される。本管の引込み工程では、拡孔ビットで回転掘
削された土砂は掘削流体と撹拌混合され流動化された状
態で本管と周囲の地山との間に入り込み、本管の移動に
したがって地山と管の間に圧力を及ぼしている。この流
動化した泥土の一部は引込みの前段では本管に沿って到
達側に押し出され、引込み工程の後段では発進側に排出
される。この排出される掘削泥土は地山に圧縮性が無く
かつ空隙が無い場合には本管の体積に応じた分が排出さ
れるが、実際に地山が圧密されるため僅かな量しか排出
されない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】地盤が粘性土の場合に
は一般的に地山に浸透性が無いため地下水もほとんど無
く崩壊性が少なく、かつ圧縮性が有るため、拡孔ビット
の通過によりトンネルを容易に形成することができる。
このトンネルを形成するときに粘性土と掘削流体とで混
合された泥土は、地下水による希釈されることも無く流
動性を保ったままトンネル内に保持されるため、本管を
引き込むときに本管と地山との間で容易に泥土が移動
し、本管を引き込みときの摩擦（牽引）抵抗を小さくす
ることができる。

【０００６】一方、砂質土の場合には地山に浸透性が有
り、地山に地下水が存在する場合が多く崩壊性が高く、
かつ圧縮性が無いことから、拡孔ビットによるトンネル
の形成は容易でない。現場ではその対策としては、粘性
のあるポリマー水等を拡孔ビットから掘削流体として大
量に圧送注入して地山との圧力を保持しながら、掘削流
体の粘性により砂の粒子の沈降を防止している。この掘
削流体は拡孔ビットからのみ噴射しているため、拡孔ビ
ットが通過したあとに引き込む本管の周囲では地下水に
より砂粒子と掘削流体とが分離して砂の粒子の沈降が発
生するため、流動性を保持することが困難であるととも
に浸透性のある地盤のため泥土圧の減少によりトンネル
孔壁の保持が困難となり、引き込んでいる本管の周りに
砂が蓄積してしまう。このため本管を引き込むときに牽
引力が大きくなり、牽引不能となる場合が多く発生して
いた。特に本管が上下水道管やガス管に多く使用されて
いる強度の低いポリエチレン管の場合には、引き込んで
いる途中で切断する場合もあり、砂地盤において長距離
の管を敷設することは困難であった。

【０００７】この発明はかかる短所を改善し、ポリエチ
レン管等でも安定して長距離敷設することができる排泥
装置を提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明に係る排泥装置
は、発進側からパイロット管を到達側まで推進し、推進
したパイロット管の先端部に周囲の土砂を掘削して拡径
する拡孔ビットを連結してパイロット孔を拡孔しながら
本管を引き込む小口径管敷設工法で拡孔ビットで拡孔し
た泥土を排出する排泥装置であって、ヘッド部とボディ
本体部を有し、ヘッド部は拡孔ビットに連結する連結部
と、先端部に開口した複数の泥土吸入孔と、泥土吸入孔
が連通したジェット噴射室及びジェット噴射室に連結さ
れた排泥管を有し、ボディ本体部は先端部がヘッド部の
後端部に取り付けられ、側面に開口した複数の滑材注入
口と、後端部に設けられた本管連結部を有し、ヘッド部
のジェット噴射室に高圧流体を噴射して泥土吸入孔から
拡孔ビットで拡孔した泥土をジェット噴射室に導入し、
導入した泥土を排泥管を通して外部に排出するとともに
ボディ本体部の滑材注入口から滑材を噴射してボディ本
体部の本管連結部に連結された本管と地山の間に充填す
ることを特徴とする。

【０００９】上記ヘッド部と滑材注入口の間に柔軟性と
弾力性を有する遮蔽板を設けると良い。

【００１０】

【発明の実施の形態】この発明の排泥装置はヘッド部と
ボディ本体部を有する。ヘッド部はヘッドと排泥管及び
ヘッドの先端部に取り付けられた牽引用のアイボルトを
有する。ヘッドには複数の泥土吸入孔と高圧流体通路に
連結されたノズルが設けられて泥土吸入孔が連通したジ
ェット噴射室を有する。排泥管は拡径された先端部がジ
ェット噴射室に取り付けられている。ボディ本体部はボ
ディ本体と締結ナットと遮断板と管体クランプナット及
びストッパを有する。ボディ本体は排泥管を保持すると
ともに高圧流体通路と滑材通路を有し、滑材通路の先端
部には複数の滑材注入口を有する。締結ナットはボディ
本体の先端部をヘッドに取り付ける。遮断板はヘッドと
ボディ本体の滑材注入口を分離している。管体クランプ
ナットとストッパはボディ本体の後端部に例えばポリエ
チレン管等の本管の先端部を取り付ける。

【００１１】この排泥装置を使用して本管を地中に敷設
するときは、ドリルユニットを発進側の地上に据え付
け、発進側にパイロット管を推進するための貫入坑（発
進坑）を設け、到達側に到達坑を設ける。そしてパイロ
ット管の先端にドリルヘッドを取付け、ドリルユニット
でパイロット管を傾斜させて貫入坑から所定のルートに
したがって地中を掘進させ、パイロット管の先端部が到
達坑に達したら本管の引込み工程に入る。

【００１２】本管の引込み工程に入ると、拡孔ビットを
到達坑でパイロット管の先端部に取付け、拡孔ビットの
後端部にスイベル機構を介して排泥装置を取付ける。こ
の排泥装置の高圧流体通路に高圧ホースを連結し、滑材
通路に滑材ホースを連結し、排泥管の後端部に排泥ホー
スを連結する。そして引き込む本管の端部をストッパと
管体クランプナットでボディ本体に固定する。この状態
で、発進側のドリルユニットによりパイロット管を回転
して拡孔ビットを回転し、拡孔ビットから掘削流体を地
山に高圧噴射しながらパイロット管を発進側に引き込
み、パイロット孔を拡孔する。この拡孔された孔に排泥
装置と本管を引き込む。

【００１３】この排泥装置を引き込むときに高圧ホース
から高圧流体を供給し、滑材ホースからベントナイト泥
水等の滑材を供給する。排泥装置に供給された高圧流体
は高圧流体通路を通りヘッドのジェット噴射室に噴射す
る。この高圧流体の噴射によりジェット噴射室の内圧は
排泥装置の外側（地山側）の圧力より下がるため、拡孔
ビットにより混練撹拌された掘削土砂と掘削流体からな
る泥土は泥土吸入孔から導入され、導入された泥土はジ
ェット噴射室で噴射する高圧流体により混練撹拌され排
泥管から排泥ホースに送られ、排泥ホースを通って到達
坑側の地上に排出される。

【００１４】一方、滑材ホースから供給された滑材は滑
材通路を通り、ボディ本体の滑材注入口から地山の間に
噴射する。この滑材を噴射するときに、滑材注入口とヘ
ッドの間に遮断板を設け、滑材注入口から噴射した滑材
が拡孔ビットにより混練撹拌された掘削土砂と掘削流体
からなる泥土と混合することを防ぎ、噴射された滑材だ
けを本管と地山の間に充填する。したがって本管を引き
込むときの摩擦抵抗を非常に小さくすることができ、本
管を安定して長距離引き込むことができる。

【００１５】

【実施例】図１はこの発明の一実施例の構成を示す断面
図である。図に示すように、排泥装置１はヘッド部２と
ボディ本体部３を有する。ヘッド部２はヘッド４と排泥
管５及びヘッド４の先端部に取り付けられた牽引用のア
イボルト６を有する。ヘッド４には複数の泥土吸入孔７
と高圧流体通路８に連結されたノズル９が設けられて泥
土吸入孔７が連通したジェット噴射室１０を有する。排
泥管５は拡径された先端部がジェット噴射室１０に取り
付けられている。ボディ本体部３はボディ本体１１と締
結ナット１２と遮断板１３とアウターチューブ１４とア
ウターチューブ固定ナット１５と管体クランプナット１
６及びストッパ１７を有する。ボディ本体１１は中心に
段付きの貫通孔を有する。貫通孔の先端部には排泥管保
持部を有し、排泥管保持部の後段は内径が排泥管保持部
の内径より大きく形成され排泥管５の外周面との間で高
圧流体通路８ａを形成する。高圧流体通路８ａの後端部
にはアウターチューブ取付部とアウターチューブ固定ナ
ット１５を固定するねじ部を有する。アウターチューブ
１４は両端外周部に鍔を有し、ボディ本体１１のアウタ
ーチューブ取付部に挿入され、アウターチューブ固定ナ
ット１５で固定される。このアウターチューブ１４の外
周面とボディ本体１１のアウターチューブ取付部の内周
面で滑材通路１８を形成している。アウターチューブ固
定ナット１５には高圧ホース１９を取り付ける高圧流体
供給口２０と滑材ホース２１を取り付ける滑材供給口２
２を有する。高圧流体供給口２０は高圧流体通路８ａに
連通し、滑材供給口２２は滑材通路１８に連通してい
る。ボディ本体１１の滑材通路１８の先端部には複数の
滑材注入口２３を有する。締結ナット１２はボディ本体
１１をヘッド４に取り付ける。ボディ本体１１の締結ナ
ット１２の後段には柔軟性と弾力性を有する材料例えば
ゴムからなる複数の遮断板１３が離隔板２４とナット２
５により取り付けられ、ヘッド４とボディ本体１１の滑
材注入口２３を分離している。ボディ本体１１の後端部
には管体クランプナット１６が取り付けられている。管
体クランプナット１６の内部には内周面に例えばポリエ
チレン管等の本管３０を把持する鋸歯状の歯が設けられ
た把持部を有し、外周面にテーパ面が設けられたストッ
パ１７を有する。

【００１６】上記のように構成した排泥装置１を使用し
て本管３０を地中に敷設するときの施工工程を図２の施
工工程図を参照して説明する。

【００１７】図２（ａ）に示すように、ドリルユニット
３１を発進側の地上に据え付け、発進側にパイロット管
３２を推進するための貫入坑（発進坑）３３を設け、到
達側に到達坑３４を設ける。そしてパイロット管３２の
先端にドリルヘッド３５を取付け、ドリルユニット３１
でパイロット管３２を傾斜させて貫入坑３３から所定の
ルートにしたがって地中を掘進させ、パイロット管３２
の先端部が到達坑３４に達したら本管３０の引込み工程
に入る。

【００１８】本管３０の引込み工程に入ると、図３に示
すように、周囲の土砂を掘削して拡径するためのリーマ
等の拡孔ビット３６を到達坑３４でパイロット管３２の
先端部に取付け、拡孔ビット３６の後端部に本管３０の
回転を防止するためのスイベル機構３７を取り付け、ス
イベル機構３７の後端部に排泥装置１を取付ける。この
排泥装置１の高圧流体供給口２０に高圧ホース１９を連
結し、滑材供給口２２に滑材ホース２１を連結し、排泥
管５の後端部に排泥ホース２６を連結する。そして引き
込む本管３０の端部をストッパ１７と管体クランプナッ
ト１６でボディ本体１１に固定する。

【００１９】この状態で、図２（ｂ）に示すように、発
進側のドリルユニット３１によりパイロット管３２を回
転して拡孔ビット３６を回転しながらパイロット管３２
を発進側に引き込む。このパイロット管３２の回転によ
り拡孔ビット３６が回転して周囲の地山を掘削しながら
引き込まれる。この拡孔ビット３６を引き込むとき、拡
孔ビット３６から掘削流体を地山に高圧噴射し、掘削土
砂と掘削流体を混練してパイロット孔を本管３０より大
きな径に拡孔する。この拡孔された孔に排泥装置１と本
管３０を引き込む。排泥装置１を引き込むときに高圧ホ
ース１９から高圧流体を供給し、滑材ホース２１から例
えば比重の重いベントナイト泥水等の滑材を供給する。
排泥装置１に供給された高圧流体は高圧流体通路８ａ，
８を通りノズル９からヘッド４のジェット噴射室１０に
噴射する。このノズル９から噴射する高圧流体の噴射量
を泥土搬出に適切な流量に調節することにより、ジェッ
ト噴射室１０の内圧は排泥装置１の外側（地山側）の圧
力より下がるため、図３に示すように、拡孔ビット３６
により混練撹拌された掘削土砂と掘削流体からなる泥土
３８は、泥土吸入孔７から導入され、導入された泥土３
８はジェット噴射室１０でノズル９から噴射する高圧流
体により混練撹拌され排泥管５から排泥ホース２６に送
られ、排泥ホース２６を通って到達坑３４側の地上に排
出される。

【００２０】一方、滑材ホース２１から供給された滑材
は滑材供給口２２から滑材通路１８を通り、ボディ本体
１１の滑材注入口２３から地山の間に噴射する。この滑
材を噴射するときに、滑材注入口２３とヘッド４の間に
遮断板１３が設けられているから、滑材注入口２３から
噴射した滑材が拡孔ビット３６により混練撹拌された掘
削土砂と掘削流体からなる泥土３８と混合することを防
ぐことができ、噴射された滑材だけを本管３０と地山の
間に充填することができる。したがって本管３０を引き
込むときの摩擦抵抗を非常に小さくすることができ、拡
孔ビット３６でパイロット孔を拡孔しながら本管３０を
引き込むときにドリルユニット３１に加えられる反力
は、ほとんど拡孔ビット３６で周囲の地山を掘削すると
きの掘削抵抗と排泥装置１のヘッド４に加えられる先端
抵抗による力だけで済み、ドリルユニット３１に加えら
れる反力を大幅に低減して本管３０を安定して長距離引
き込むことができる。

【００２１】

【発明の効果】この発明は以上説明したように、ヘッド
部のジェット噴射室に高圧流体を噴射して泥土吸入孔か
ら拡孔ビットで拡孔した泥土をジェット噴射室に導入
し、導入した泥土を排泥管を通して外部に排出するとと
もにボディ本体部の滑材注入口から滑材を噴射してボデ
ィ本体部の本管連結部に連結された本管と地山の間に充
填するようにしたから、施工の難しい砂地盤において
も、周囲の地山の崩壊を引き起こすことなく、本管を安
定して引き込むことができる。

【００２２】また、本管と地山の間に滑材を連続して供
給するから、本管を引き込むときの摩擦抵抗を非常に小
さくすることができ、本管を安定して長距離引き込むこ
とができる。

【００２３】さらに、ジェット噴射室に噴射する高圧流
体のの流量を調節することにより泥土の取り込み量を制
御することができる。

【００２４】また、ヘッド部と滑材注入口の間に柔軟性
と弾力性を有する遮蔽板を設け、滑材注入口から噴射し
た滑材が拡孔ビットにより混練撹拌された掘削土砂と掘
削流体からなる泥土と混合することを防ぐから、滑材に
よる減摩効果を最大限に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例の構成を示す断面図である。

【図２】上記実施例による小口径管敷設工法の施工工程
図である。

【図３】本管の引込み状態を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 排泥装置 ２ ヘッド部 ３ ボディ本体部 ４ ヘッド ５ 排泥管 ６ アイボルト ７ 泥土吸入孔 ８ 高圧流体通路 ９ ノズル １０ ジェット噴射室 １１ ボディ本体 １２ 締結ナット １３ 遮断板 １４ アウターチューブ １５ アウターチューブ固定ナット １６ 管体クランプナット １７ ストッパ １８ 滑材通路 １９ 高圧ホース ２１ 滑材ホース ２３ 滑材注入口 ３０ 本管

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発進側からパイロット管を到達側まで推
   進し、推進したパイロット管の先端部に周囲の土砂を掘
   削して拡径する拡孔ビットを連結してパイロット孔を拡
   孔しながら本管を引き込む小口径管敷設工法で拡孔ビッ
   トで拡孔した泥土を排出する排泥装置であって、 ヘッド部とボディ本体部を有し、ヘッド部は拡孔ビット
   に連結する連結部と、先端部に開口した複数の泥土吸入
   孔と、泥土吸入孔が連通したジェット噴射室及びジェッ
   ト噴射室に連結された排泥管を有し、ボディ本体部は先
   端部がヘッド部の後端部に取り付けられ、側面に開口し
   た複数の滑材注入口と、後端部に設けられた本管連結部
   を有し、 ヘッド部のジェット噴射室に高圧流体を噴射して泥土吸
   入孔から拡孔ビットで拡孔した泥土をジェット噴射室に
   導入し、導入した泥土を排泥管を通して外部に排出する
   とともにボディ本体部の滑材注入口から滑材を噴射して
   ボディ本体部の本管連結部に連結された本管と地山の間
   に充填することを特徴とする排泥装置。
2. 【請求項２】 上記ヘッド部と滑材注入口の間に柔軟性
   と弾力性を有する遮蔽板を設けた請求項１記載の排泥装
   置。