JP2007023744A - 管路の構築工法 - Google Patents

Abstract

【課題】推進工法とシールド工法を併用し、推進工法の推進が限界に達した時点でシールド工法に移行することで、必要とする長さの管路を効率よく連続して構築することができる管路の構築工法を提供する。
【解決手段】掘進機１の後方にシールド筒ユニット２を配置し、このシールド筒ユニット２の予め取付け用セグメント７を組み込んだ異形ジョイント６に推進管３を接続し、推進管３を押圧すると共に掘進機１で掘削する推進工法によって推進管３を地中に進入させ、推進工法の推力に限界が生じた時点で推進工法を停止してシールド工法に切換え、シールド筒ユニット２の推進ジャッキ５を伸縮作動させ、掘進機１の前進とセグメント７ａの組み立てにより、推進管３の先端に取付け用セグメント７とセグメント７ａを用いて管路を構築する。
【選択図】図２

Description

この発明は、管路の構築に推進工法とシールド工法を併用し、推進工法での推進が限界に陥った時点でシールド工法に切り換えることにより、必要な長さの管路を効率よく構築することができるようにした管路の構築工法に関する。

地面を掘削することなく地中に管路を構築するための工法には、大別して推進工法とシールド工法があり、構築する管路の管径や土質等に応じて使い分けがなされているが、シールド工法は掘進機による掘進とその後方でのセグメントの組み立てを並行して行いながら管路を構築していくため、工期が比較的長くかかることになり、このため、人が中に入れる程度の口径を有する小口径の管路構築においては、推進工法が多用されている。

上記推進工法において、長距離化を達成するため、以前は中押方法が用いられ、近年は掘進機による掘削径を推進管の外径よりも大きく設定することで、推進管と地山の間にテールボイドを確保する推力減少方法が主流になっている。

上記推進工法における中押方法は、掘進機の後方５０ｍほどの地点において、推進管の途中にジャッキを組込み、推進工程中にジャッキを伸長させてそれより前の５０ｍ分を動かし、推進用ジャッキの推力を軽減しようとするものであり、また、テールボイドによる推力減少方法は、テールボイドの滑材により推進管と地山の摩擦発生を少なくし、推進用ジャッキの伸長に要する推力を軽減し、長距離化を図ろうとするものである。

ところで、推進工法の推進能率は、異なる土質条件や地下水圧の有無、管路線形等により左右されやすく、実際の現場においては、これらの推進工法技術は理論通りにはならず、全国でトラブルが発生しているのが現状である。

例えば、１スパン５００ｍの内、途中にたった１０ｍでも、推進管に対する地山の締付けが起きただけで、推進用ジャッキの推力に限界が生じ、推進管全体が全く動かなくなり、一旦推進管が動かなくなると、再稼動が極めて困難になるのが推進工法の弱点である。

また、推進管において、耐圧強度の高い高強度管の開発も進んではいるが、推進工法の弱点を払拭するに至っていないのが現状である。

そこで、この発明の課題は、推進工法とシールド工法を併用し、推進工法の推進が限界に達した時点でシールド工法に移行することで、必要とする長さの管路を効率よく連続して構築することができる管路の構築工法を提供することにある。

上記のような課題を解決するため、この発明は、掘進機の後方に、取付け用セグメントを内蔵する独立したシールド筒ユニットを配置し、このシールド筒ユニットに接続した推進管を推進工法によって地中に進入させ、推進工法の推力に限界が生じた時点で推進工法を停止してシールド工法に切換え、シールド筒ユニット内の推進ジャッキを作動させて掘進機を前進させ、推進管の先端にセグメントを用いて管路を構築する構成を採用したものである。

上記シールド筒ユニットは、外径の異なる推進管と取付け用セグメントを接続する異形ジョイントを備え、シールド工法に切換えてセグメントで管路を構築するとき、異形ジョイントをシールド筒ユニットから切離して推進管と取付け用セグメントの接続部分に残置し、前記シールド工法で取付け用セグメントに連続するよう管路を構築するように構成することができる。

また、上記異形ジョイントとこれに嵌合する推進管及び取付け用セグメントの嵌合部分にシール剤を注入し、推進管と取付け用セグメントの接続部分を止水状にしたり、上記推進機に接続されている排泥パイプを伸縮可能とし、セグメントを用いた管路の構築による推進機の前進に追従して前記排泥パイプを伸長させるようにすることができる。

ここで、シールド筒ユニットは、スキン円筒の内部に複数のシールドジャッキを組み込み、スキン円筒の後端に位置させた異形ジョイントの内部に取付け用セグメントをリングに組み立てた状態で収納し、この異形ジョイントの内周面には、推進管及び取付け用セグメントの嵌合部分を水密にする止水シールが設けられ、また、スキン円筒の内周面にもセグメントで構築する管路の嵌合部分を水密にする止水シールが設けられている。

この発明によると、推進工法とシールド工法を併用し、推進工法の推進が限界に達した時点でシールド工法に移行することで、推進工法からシールド工法への切換えが短時間で行え、推進工法の推進が限界になるような条件が発生しても、必要とする長さの管路を効率よく連続して構築することができ、管路の掘進延長を飛躍的に伸ばすことができ、推進工法の問題点を完全に払拭することができ、リスク回避と工期短縮で経済効率が格段に高まる。

また、異形ジョイントとこれに嵌合する推進管及び取付け用セグメントの嵌合部分と、シールド筒ユニットとセグメント管路の嵌合部分を止水するようにしたので、シールド筒ユニット内に予め組み込んだ取付け用セグメントと推進管の接続部分を水密にすることができ、シールド工法への移行においてセグメントでの管路構築時の漏水発生を防ぐことができ、シールド工法による管路構築が円滑に行え、止水性の高い管路を構築することができる。

さらに、推進工法とシールド工法の併用により、河川、鉄道横断、電力、ガス管等の重量構造物下の施工がシールド工法によって安心して行える。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は、管路の構築工法に用いる構築装置の推進工法時の状態を示し、テールボイドによる推力減少方法を利用する掘進機１の後方にシールド筒ユニット２を配置し、このシールド筒ユニット２の後端に接続した推進管３を推進工法によって地中に進入させるようになっている。

上記推進管３は、ＲＣ、ダクタイル管、鋼管等を用い、順次後端側に接続されながら発進竪坑の推進用押し込みジャッキで地中に押し込まれることになる。

上記シールド筒ユニット２は、単体の製品として別途製作され、図３のように、推進管３の外径に見合うスキン円筒４の内部に複数の推進ジャッキ５を組み込み、スキン円筒４の後端に異形ジョイント６を接続した構造を有し、上記異形ジョイント６の内部に、図５に示す鋼製やＲＣ製の４〜６分割の取付け用セグメント７を予め組み立てた状態で収納しておく。

上記異形ジョイント６は、図４のように、推進管３と同様の外径を有し、中間部から後端側の内径が推進管３に外嵌し、先端側の内径は、推進管３と内径が等しく外径が推進管３よりも小径となる取付け用セグメント７の組み立てリングに外嵌するよう、外径の異なる推進管３と取付け用セグメント７を接続するように形成され、この異形ジョイント６の内周面で推進管及び取付け用セグメント７の嵌合部分に、それぞれの嵌合部分を止水する前後一対の止水シール８が設けられている。

この異形ジョイント６には、中間部内周面から一対となる各シール８間の内周面に達して開口する通路９が設けられ、推進管３及び取付け用セグメント７の嵌合部分で前後一対の止水シール８間に、注入器１０を用いてシール剤１１を注入することで、嵌合部分の水密性の向上を図ることができるようにしている。

また、シールド筒ユニット２におけるスキン円筒４の内周面にも、取付け用セグメント７の先端側に組み立てられて行くセグメント７ａの組み立てリングの嵌合部分を水密にする止水シール１２が設けられ、セグメント７ａによる管路構築作業時の止水を図るようにしている。

図６は、上記推進機１のチャンバーに先端が接続され、構築した管路内に配置することにより、推進機１による掘進排泥を地上に導出させる排泥パイプ１３を示し、シールド工法による掘進機１の前進に追従するよう、伸縮可能な構造になっている。

この伸縮構造は、塩化ビニル、アルミ、鋼管等の複数の大小異径パイプ１４を水密状に接続して伸縮自在としたり、図示省略したが蛇腹パイプを用いるようにすればよい。

次に、この発明の管路の構築工法を説明する

図１のように、推進工法の施工において、掘進機１と推進管３の間に単体のシールド筒ユニット２を配置し、掘進機１による掘削と推進管３の後端を押し込み用推進ジャッキで押圧することにより推進工法を開始し、推進管３の後端側に新たな推進管３を順次継足していく。

この時、シールド筒ユニット２は、後端側に位置させた異形ジョイント６の後端側を推進管３の先端と接続すると共に、異形ジョイント６の先端側内部に、例えば、幅６０ｃｍ程度の取付け用セグメント７を予めリングに組み立てて収納しておき、異形ジョイント６の内周面で推進管３及び取付け用セグメント７の嵌合部分を、それぞれ前後一対の止水シール８で止水し、異形ジョイント６の内周面で推進管３及び取付け用セグメント７の嵌合部分にシール剤を注入することでこの嵌合部分を水密にし、かつ、推進ジャッキ５を伸長させて取付け用セグメント７の先端面に当接させておく。

なお、異形ジョイント６の内周面で一対の止水シール８間にシール剤１１を注入することにより、推進管３と取付け用セグメント７の接続部分の止水がより完全に行え、震動に強い接続状態が得られる。

上記のような推進工法の施工状態で、押し込み用推進ジャッキによる推力での推進管３の推進が不能に陥った場合、そこで推進工法を停止し、シールド筒ユニット２を用いて管路を構築するシールド工法に切換える。

このシールド工法の切換えは、推進管３による管路からシールド筒ユニット２内に作業者が入れば直ぐに行えるので、切換えに要する時間が１時間程度でよく、待機時間が少ないので工期の大幅な短縮が可能になる。

シールド工法を行うには、図２のように、シールドジャッキ５を収縮させ、シールド筒ユニット２内に搬入したセグメント７ａを円筒のリングに組み立て、このリングを取付けセグメント７の先端に当接させた状態で推進ジャッキ５を伸長させ、掘進機１を稼動させた状態で、組み立てたセグメント７ａを反力として、シールド筒ユニット２と掘進機１をセグメント７ａのリングの長さ分だけ前進させる。なお、掘進機１の前進に伴って排泥パイプ１３は伸長し、排泥の搬送が支障なく行えることになる。

このようにして、シールド筒２と掘進機１を前進させると、推進ジャッキ５を収縮させ、シールド筒ユニット２内で再びセグメント７ａを円筒のリングに組み立てて先のリングに接続し、再度推進ジャッキ５を伸長させ、掘進機１を稼動させた状態で組み立てたセグメント７ａのリングを反力として、シールド筒ユニット２と掘進機１をセグメント７ａのリングの長さ分だけ前進させる。

上記のようなセグメント７ａの組み立てと推進ジャッキ５の伸縮による前進を必要な長さにわたって繰り返すことにより、推進管３の先端に取付け用セグメント７とセグメント７ａを用いて管路を構築することができ、これによって、推進管３と取付け用セグメント７及びセグメント７ａで連続した管路が得られることになる。

上記のようなシールド工法の施工において、シールド筒ユニット２の後端に位置させた異形ジョイント６は、シールド筒ユニット２から切離して推進管３の先端と取付け用セグメント７の接続部分に残置する。

図４のように、異形ジョイント６と推進管３及び取付け用セグメント７の嵌合部分をそれぞれ止水シール８とシール剤１１によって水密にすると共に、シールド筒ユニット２の内周面にもセグメント７ａのリングに圧接する止水シール１２が設けてあるので、高水圧下でも継手部の止水効果は抜群であり、シールド工法への移行時における管路内への漏水の発生を確実に防ぐことができ、シールド工法の施工が支障なく行えることになる。

管路の構築工法に用いる構築装置の推進工法時の状態を示す縦断正面図 管路の構築工法に用いる構築装置のシールド工法時の状態を示す縦断正面図 管路の構築工法に用いる構築装置のシールド工法時のシールド筒の部分を拡大した縦断正面図 管路の構築工法に用いる構築装置のシールド工法時の異形ジョイント部分を拡大した縦断正面図 セグメントを組み立てたリングの正面図 排泥パイプの縦断正面図

符号の説明

１ 掘進機
２ シールド筒ユニット
３ 推進管
４ スキン円筒
５ 推進ジャッキ
６ 異形ジョイント
７ セグメント
８ シール
９ 通路
１０ 注入器
１１ シール剤
１２ 止水シール
１３ 排泥パイプ
１４ 大小異径パイプ

Claims (4)

1. 掘進機の後方に、取付け用セグメントを内蔵する独立したシールド筒ユニットを配置し、このシールド筒ユニットに接続した推進管を推進工法によって地中に進入させ、推進工法の推力に限界が生じた時点で推進工法を停止してシールド工法に切換え、シールド筒ユニット内の推進ジャッキを作動させて掘進機を前進させ、推進管の先端にセグメントを用いて管路を構築する管路の構築工法。
2. 上記シールド筒ユニットは、外径の異なる推進管と取付け用セグメントを接続する異形ジョイントを備え、シールド工法に切換えてセグメントで管路を構築するとき、異形ジョイントをシールド筒ユニットから切離して推進管と取付け用セグメントの接続部分に残置し、前記シールド工法で取付け用セグメントに連続するよう管路を構築する請求項１に記載の管路の構築工法。
3. 上記異形ジョイントとこれに嵌合する推進管及び取付け用セグメントの嵌合部分にシール剤を注入し、推進管と取付け用セグメントの接続部分を止水状にする請求項２に記載の管路の構築工法。
4. 上記推進機に接続されている排泥パイプを伸縮可能とし、セグメントを用いた管路の構築による推進機の前進に追従して前記排泥パイプを伸長させる請求項１乃至３の何れかに記載の管路の構築工法。

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