JP2004052537A - 泥水方式１工程式の小口径管推進工法 - Google Patents

Abstract

【課題】径７０ｃｍ以下の小口径推進工事において、ロボット等による自動測量、自動工事により、工費が安く、工期の短い合理的斬新な工法を開発提供する。
【解決手段】高価な鋼鉄製の曲線誘導管は廃止し、新型の光ファイバジャイロを使用する超小型ロボットを採用し、曲線工事にも適する小型のインナーユニットを開発し、而も、従来は断面円形であって測定器具がローリング誤差を生じ易い走行路を廃止し、ロボット走行路を断面角形とし、測定精度を向上させ、泥水を供給し、他方掘削機による泥水の排泥管をインナーユニットに具備し、１工程によって、曲線を含む小口径長距離の独創的、下水管造成工法を開発したことによって解決した。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は地中に曲線部を含む管渠を泥水方式１工程式の小口径推進工法により構築する工法に係わり、後続設備ユニットとしてのインナーユニットと小型化した光ファイバージャイロ及び光電センサ−式距離計測装置の搭載により測量ロボット台車を用いて推進管の埋設を行い、５０％の設備投資の削減、工期短縮により約３５％の施工費低減をもたらす泥水方式１工程式の小口径管推進工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
曲線部を含む小口径管推進工法は地盤を掘進する掘進機、掘進機の位置、方向の検出機器、掘進した土砂を搬出する機器、推進管、元押しジャッキを設けた発進立坑、到達立坑から構成され、発進立坑から掘進機の方向制御を行いつつ、掘削、土砂排出をし、掘進に伴いその後端に推進管を順次連結しつつ、元押しジャッキで掘進機、推進管を到達立坑まで押し込む工法である。推進管が管渠材の場合は１工程式と称し、仮設接続管を管渠材料と置き換える方式を２工程式と称している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
下水道管渠などの埋設管は公道下に埋設するために、道路の線形に合わせて曲線に埋設することが必要であり、曲線に合わせた施工を行うためには掘進機の方向制御が必須条件である。小口径推進管においては推進管内部で人力測量が不可能なために掘進機の位置、方向がわからないために曲線線形の施工は不可能であった。また、小口径推進において、掘進機の位置、方位を知るための方法として実用性を持っている工法は、地上から電磁波を使用して推進管の位置、方向を検出する方法及び仮設接続管内を走行するジャイロによる測量による方向・位置検出による方法などがある。電磁波による方法は地上の送電線類があると誘導電流によって発生した磁力線の影響を受け、精度も悪い。また仮設接続管内をジャイロ搭載台車を走行させる場合は、仮設接続管を推進管と置き換える作業が増える、いわゆる２工程式になるために仮設接続管の償却費、作業工程の増加により工事費が高くなる問題点があった。
【０００４】
本発明は、以上の事情に鑑みて発明されたものであり、１工程で推進管の埋設ができ、安価で作業性がよく、高精度施工が可能な泥水方式１工程式の小口径管推進工法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は以上の目的を達成するために、請求項１の発明は、地下水道管造成のために穿孔された孔内に多数本屈曲可能に連結される推進管を直線的及び／又は曲線的に地下埋設管として構築する小口径推進工法であって、該工法は、目的径の掘進機により目的方向に穿孔掘削し、該掘削された地中孔に連続して埋設される前記推進管内に該推進管ごとに後方設備ユニットであるインナーユニットを対応させ、前記推進管の敷設と共に、前記インナーユニットを順次連結させた後、このインナーユニット内に備えられている走行管（走行路）内をジャイロ及び光電管スイッチ（磁気スイッチ）により管の本数をカウントすることにより距離を計測する測量ロボット台車を走行させ、推進管の方位角及び埋設距離を計測し、設計基準値との誤差を計算し、誤差値に基づき穿孔用の掘削機の方向距離制御を行い推進管の全工程埋設後において前記インナーユニット及び測量ロボット台車を順次引抜撤去し全体管路を構築する泥水方式１工程式の小口径管推進工法である。
【０００６】
また、請求項２の発明は、前記後方設備ユニットとしてのインナーユニットは、内部に光ファイバーを用いた超小型ジャイロを具備する測量ロボットを移動可能に収納する断面正方形ないし矩形を含む異形の走行管と、この走行管の下面側に着離可能に接し上方に向かって凸に形成され両端側を下方に向けて弧状に屈曲して配置される弧状の支持板と、該支持板の左右端及び下方垂直板下端に取付けられ前記推進管の内部に接するガイドローラ体と、前記走行管の配設方向に沿って配置され前記支持板の下方側に移動可能に配置される送泥管及び排泥管と、前記走行管側に連結され走行管及び支持板を推進管の内外に出入させるための引き抜き伝達部材と、前記走行管の配設方向に沿って配置され各種ケーブル類，配管類を搭載収納する収納体を備えるものからなり、前記支持板上に搭載される前記走行管は弾性バンドを介して弾性支持されると共に連結される夫々の走行管の連結部位には走行管の角度ずれを吸収する連結具が設けられ、かつ走行管に作用する変位力の作用時において、走行管の軸方向への移動を拘束する拘束具が設けられるものである泥水方式１工程式の小口径管推進工法である。
【０００７】
また、請求項３の発明は、前記測量ロボット台車は、前記インナーユニット内の走行管内を牽引走行する台車からなり、光ファイバーを用いた超小型ジャイロと反射鏡及び距離計測装置を設けるものからなり、前記ジャイロと前記反射鏡による方位角計測と前記距離計測装置により走行管の通過本数を計測すべく構成されるものである泥水方式１工程式の小口径管推進工法である。
【０００８】
また、請求項４の発明は、掘進時における推力の増減により、推進管間のクッション材の厚み変動が生じ、前記推進管と前記インナーユニットとの相対位置の変化が生ずると共に、曲線掘進時における前記推進管と前記インナーユニットとの半径差の発生による連結接続作業の不具合を解消すべく、前記インナーユニット間には、基準の長さのインナーユニットと異なる長さの調整用インナーユニットを連続部位に介設せしめ、かつ連続部位に弾性部材を設けるものである泥水方式１工程式の小口径管推進工法である。
【０００９】
また、請求項５の発明は、前記測量ロボット台車にはプリズムとＬＥＤを設置しインナーユニット使用による距離変化と精度向上のためＬＥＤとプリズムを立坑から掘進機の方向に走行路を進んだ状態でも視準できるようにして、立坑での視準可能な二倍以上の距離で計量ロボット台車のＬＥＤとプリズムを測量し、立坑で正対測量から得られた測量データと対比して修正することを可能にしたものである泥水方式１工程式の小口径管推進工法である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の泥水方式１工程式の小口径管推進工法を行うための装置類やその関連構造を説明するための模式的構成図である。例えば、立坑１７，１８間を穿孔してその孔内に推進管を埋設する場合について説明する。図略構造の掘進機１６により１つの立坑１７側よりの穿孔が開始される。掘進機の進行に伴って穿孔された孔３２内には推進管３が順次埋設される。この場合、穿孔に伴う土砂排出や掘進機による穿孔距離を正確に求める必要がある。また、穿孔された孔３２が曲線的になることもあるため、その方位角の計測が必要となる。また、本発明の泥水方式１工程式の小口径管推進工法は１工程作業を特徴とする。このため図示のように本発明は後方設備ユニットとしてのインナーユニット１及び測量ロボット台車１５が用いられている。また、この計測により掘進機の掘進制御を行うためのパソコン３８や制御装置３９が配置される。なお、図示のように測量ロボット台車１５は巻取装置２０のワイヤ１９により走行管３内を走行移動するように構成されている。
【００１１】
次に、本発明の泥水方式１工程式の小口径管推進工法に使用されるインナーユニット１の構造を図２，図３により説明する。インナーユニット１は、走行管３と、この下方に走行管３を支持すべく配置される弧状の支持板４と、支持板４の左右端や垂直下端に設けられるガイドローラ体５，６と、送泥管７及び排泥管８と、各種ケーブル類や配管類を搭載収納すべく走行管３の左右に配置される収納体９と、インナーユニット１を出入させるための引き抜き伝達部材１０等とからなる。また、走行管３は支持板４の左右に固定される支持部材１１，１１間に架設される弾性バンド１２により支持板４上に弾性支持される。これにより、走行管３は傾いても横ずれしても弾性バンド１２により円滑に安定支持される。
【００１２】
前記のように支持板４は上方に凸に弧状に曲げられた板部材からなり、走行管３の下面に当接してこれを支持する。この支持板４の左右端及び垂直下端にはガイドローラ体５，５，６が設けられている。これ等のガイドローラ体５，５，６は推進管５の内面に適宜の押圧力で当接して配置され、支持体４を安定保持すべく機能する。なお、ガイドローラ体５，５は推進管２の中心よりも下がった位置において推進管２の内面に当接し、ガイドローラ６は推進管２の中心を通る垂直下端面に当接して配置される。また、支持板４のガイドローラ体６を支持する垂直部材の左右には送泥管７と排泥管８が配設される。送泥管７と排泥管８は掘削時の土砂を流体輸送する時に用いられる配管である。なお、送泥管７や排泥管８は上下方向に移動可能に形成される。これは後に説明する引き抜き伝達部材１０によるインナーユニット１の引き抜き時において引き抜き伝達部材１０との干渉を防止し、円滑な引き抜き作業を行わせるためのものである。
【００１３】
次に、図４により、測量ロボット台車１５まわりの構造を説明する。測量ロボット台車１５は光ファイバーを用いた超小型のジャイロ２３とこの台車側に配置されジャイロの中心に対して対称位置に配置される車輪２４（前後，上下，左右）と、反射鏡２５を収納しジャイロ２３の後部に連設して配置される反射鏡収納体２６と、ジャイロ２３の前部に連設して配置される牽引用金具２７と、反射鏡収納体２６や牽引用金具２７に連結される牽引用ワイヤ１９等とからなる。また、ジャイロ２３には距離計測装置としての光電スイッチ３０や後に説明するがプリズム２８やＬＥＤ２９が取り付けられる。また、牽引用ワイヤ１９は地上側の巻取装置２０、機内側の巻取装置２２に連結される。また、牽引用ワイヤ１９にはエンコーダ４０が設けられ、牽引用ワイヤ１９の送り出し長さの検出を行う。また、立坑内にはロボットに取付けられたプリズムにより位置計測を、また、反射鏡３１に写った像よりロボットの方位角を計測する測量機器が設けられ、通信によりロボットの位置及び角度の情報を立坑外に設けられたパソコン３８に送る。また、パソコン３８はエンコーダ２３や光電スイッチにも連結され、測量ロボット台車１５の移動距離や管路の通過本数の計測を行う。即ち、図５に示すように走行管３の内部には測量ロボット台車１５が軸線方向に沿って移動自在に収納される。この測量ロボット台車１５は光電センサ３０を走行管３に光を発して走行管３からの反射光を受光して走行管３を認識し、適当な位置に開口形成されている開口部２１に合致した場合に反射光の強度が変化するため開口部２１であることを認識することができる。これによりインナーユニット１の移動位置を検出する。
【００１４】
図６は測量ロボット台車１５に取り付けられた上下及び左右の車輪２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄを示す。これ等の車輪３ａはその外周にゴムリングが嵌着される。これにより、衝撃防止機能を発揮するようにしている。また、図２にはプリズム２８やＬＥＤ２９が測量ロボット台車１５上に搭載されて配置されている。即ち、インナーユニットを用いると、測量ロボット台車１５の走行する距離が変化する。この距離変化を測定可能にするためジャイロ及び距離計測装置で走行した軌跡を求め、立坑において測量ロボット台車の方向を求めることで位置を計算すると共にプリズム２８とＬＥＤ２９を配置して、立坑での視準可能な二倍以上の距離で測量ロボット台車１５のＬＥＤ２９とプリズム２８を測量し、立坑で正対測量から得られた測量データと対比して修正することを可能にした。
【００１５】
図７は推進管２の連結部位の構造を示す。推進管２は曲線状に埋設される場合がある。このため、連結部位には凹部１４を有する連結具１３により弾性的に連結される。また、この内部には図略のクッション材やシール材が介設される。
【００１６】
図８（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は屈曲して配設されるインナーユニット１内の走行管３の弾性バンド１２による安定支持作用を示すものである。また、図９は走行管３の連結部位における連結構造の一例を示す。即ち、雄側継手３３と雌側継手３４とこれ等を囲むリンク状の拘束具３５により走行管３，３間の曲がりによる抵抗力は円滑に吸収される。このため、走行管３が曲線的に配置されても安定支持される。
【００１７】
図１０は屈曲して配設されるインナーユニット１，１間の連結構造の実施の形態を示す模式的部分断面図である。インナーユニット１は正視の標準長さのものからなるが、推進管２が屈曲して配設される場合には無理がかかる。このためにはその連結部位の連結構造を考慮する必要がある。このため、インナーユニット１を構成する走行管３や送泥管７及び排泥管８は例えば図９で示した方式や図１０に示すような弾性部材３７により連結する必要がある。しかしながら、そこでも不十分な場合は、図１０に示す調整用インナーユニット３６を正規のインナーユニット１，１間に介在させ、それ等を弾性部材３７等により連結する構造が作用される。以上により、屈曲した管路の場合にはインナーユニット１が無理なく配設されることになる。
【００１８】
以上の構造の各装置を用いることにより１工程で小口径管推進穿孔が行われる。即ち、推進機１６により穿孔を行い、順次推進管２を地中に埋設し、この推進管２に対応させて推進管インナーユニット１内の走行管３内に測量ロボット台車１５を走行させて管路の曲がりや距離を計測し、制御装置３９側に計測データを入力することにより方向及び距離制御ができ、高精度の穿孔が短時間に、かつ１工程で行われる。
【００１９】
【発明の効果】
以上により、曲線及び直線の穿孔が１工程で効率的に、かつ高精度に穿孔でき、推進管の埋設も高精度に行われ、比較的安価に実施できる効果を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の泥水方式１工程式の小口径管推進工法を説明するための模式的全体構成図。
【図２】本発明の泥水方式１工程式の小口径管推進工法に用いられる推進管及びインナーユニットの構造を示す断面図。
【図３】図２におけるインナーユニットの走行管の弾性支持構造を示す部分断面図。
【図４】本発明の泥水方式１工程式の小口径管推進工法に用いられる測量ロボット台車とそのまわりの構造を示す模式的断面図。
【図５】図４における測量ロボット台車による距離（推進管通過本数）を計測する方法を説明するための模式的断面図。
【図６】本発明の泥水方式１工程式の小口径管推進工法に使用される測量ロボット台車の走行管内の支持構造を示す断面図。
【図７】曲線状に配置される推進管の連結部位の弾性支持構造を示す側面図。
【図８】本発明の泥水方式１工程式の小口径管推進工法に使用される走行管の弾性バンドによる支持構造を示す模式的側面図。
【図９】本発明の泥水方式１工程式の小口径管推進工法に使用される走行管間の継目構造を示す部分側面図。
【図１０】曲線状に配置される推進管の継目の構造と調整用インナーユニットを示す部分断面図。
【符号の説明】
１　　　インナーユニット
２　　　推進管
３　　　走行管
４　　　支持板
５　　　ガイドローラ体
６　　　ガイドローラ体
７　　　送泥管
８　　　排泥管
９　　　収納体
１０　　引き抜き伝達部材
１１　　支持部材
１２　　弾性バンド
１３　　連結具
１４　　凹部
１５　　測量ロボット台車
１６　　推進機
１７　　立坑
１８　　立坑
１９　　牽引用ワイヤ
２０　　巻取装置
２１　　開口孔
２２　　巻取装置
２３　　ジャイロ
２４　　車輪
２４ａ　上方車輪
２４ｂ　下方車輪
２４ｃ　左方車輪
２４ｄ　右方車輪
２５　　反射鏡
２６　　反射鏡収納体
２７　　牽引用金具
２８　　プリズム
２９　　ＬＥＤ
３０　　光電スイッチ
３１　　ミラー装置
３２　　孔
３３　　雄側継手
３４　　雌側継手
３５　　拘束具
３６　　調整用インナーユニット
３７　　弾性部材
３８　　パソコン
３９　　制御装置
４０　　エンコーダ

Claims (5)

1. 地下水道管造成のために穿孔された孔内に多数本屈曲可能に連結される推進管を直線的及び／又は曲線的に地下埋設管として構築する小口径推進工法であって、該工法は、目的径の掘進機により目的方向に穿孔掘削し、該掘削された地中孔に連続して埋設される前記推進管内に該推進管ごとに後方設備ユニットであるインナーユニットを対応させ、前記推進管の敷設と共に、前記インナーユニットを順次連結させた後、このインナーユニットに備えられている走行管（走行路）内をジャイロ及び光電スイッチ（磁気スイッチ）により管の本数をカウントすることにより距離を計測する測量ロボット台車を走行させ、連続して推進管の角度変化及び埋設距離を計測し、設計基準値との誤差を計算し、誤差値に基づき穿孔用の掘削機の方向制御を行い推進管の全工程埋設後において前記インナーユニットを順次引抜撤去し全体管路を構築することを特徴とする泥水方式１工程式の小口径管推進工法。
2. 前記後方設備ユニットとしてのインナーユニットは、内部に光ファイバーを用いた超小型ジャイロを具備する測量ロボットを移動可能に収納する断面正方形ないし矩形を含む異形の走行管と、この走行管の下面側に着離可能に接し上方に向かって凸に形成され両端側を下方に向けて弧状に屈曲して配置される弧状の支持板と、該支持板の左右端及び下方垂直板下端に取付けられ前記推進管の内部に接するガイドローラ体と、前記走行管の配設方向に沿って配置され前記支持板の下方側に移動可能に配置される送泥管及び排泥管と、前記走行管側に連結され走行管及び支持板を推進管の内外に出入させるための引き抜き伝達部材と、前記走行管の配設方向に沿って配置され各種ケーブル類，配管類を搭載収納する収納体を備えるものからなり、前記支持板上に搭載される前記走行管は弾性バンドを介して弾性支持されると共に連結される夫々の走行管の連結部位には走行管の角度ずれを吸収する連結具が設けられ、かつ走行管に作用する変位力の作用時において走行管の軸方向への移動を拘束する拘束具が設けられ、その長さが概略推進管と等しいものである請求項１に記載の泥水方式１工程式の小口径管推進工法。
3. 前記測量ロボット台車は、前記インナーユニット内の走行管内を牽引され走行する台車からなり、光ファイバーを用いた超小型ジャイロと反射鏡とプリズム及び距離計測装置を設けるものからなり、前記ジャイロと前記反射鏡とプリズムとによる方位角計測と前記距離計測装置により走行管の通過本数を計測すべく構成されるものである請求項１又は２に記載の泥水方式１工程式の小口径管推進工法。
4. 掘進時における推力の増減により、推進管間のクッション材の厚み変動が生じ、前記推進管と前記インナーユニットとの相対位置の変化が生ずると共に、曲線掘進時における前記推進管と前記インナーユニットとの半径差の発生による連結接続作業の不具合を解消すべく、前記インナーユニット間には、基準の長さのインナーユニットと異なる長さの調整用インナーユニットを連続部位に介設せしめ、かつ連続部位に弾性部材を設けるものである請求項１乃至３のいずれかに記載の泥水方式１工程式の小口径管推進工法。
5. 前記測量ロボット台車には走行管カウント装置として光電スイッチを用いると共にプリズムとＬＥＤを設置しインナーユニット使用による距離変化と精度向上のためＬＥＤとプリズムを立坑から掘進機の方向に走行路を進んだ状態でも視準できるようにして、立坑内での視準可能な２倍以上の距離で測量ロボット台車のＬＥＤとプリズムを測量し、立坑で正対測量から得られた測量データと対比して修正することを可能にしたものである請求項１乃至４のいずれかに記載の泥水方式１工程式の小口径管推進工法。

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