JP2009046959A - 地中管路の構築工法 - Google Patents

Abstract

【課題】推進工法とシールド工法を併用する管路の構築工法において、異形ジョイントに損傷を生じさせることがなく、管路構築後のリング体と推進管の接続部分の内径に対する仕上げ処理を省くことができる地中管路の構築工法を提供する。
【解決手段】シールド機１が、複数のセグメントａを結合してリング体ｂを組立てるためのテール部５を備え、このシールド機１を発進させるに際して、テール部５内にセグメントａを組立てたリング体ｂを複数同軸心状に結合したリング接続体Ｂを、その一部がテール部５の端部から露出するように接続し、このリング接続体Ｂを元押しジャッキ１５で押圧した後、リング接続体Ｂの後端に異形ジョイント８を後付によって固定し、この異形ジョイント８に推進管９の先端を接続し、推進管９を元押しジャッキ１５で押圧することでシールド機１を前進させる。
【選択図】図１

Description

この発明は、推進工法とシールド工法を併用し、推進工法での推進が所定長さに達した時点でシールド工法に切り換えることにより、長尺の管路を構築する地中管路の構築工法において、シールド機の発進作業が簡単に行え、推進管とセグメントを組立てたリング体との接続部分における管路内周面の後仕上げを省くことができる地中管路の構築工法に関する。

地上から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（セミシールド工法）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（ヒューム管）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、シールド機の後方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ヒューム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。

このような推進工法の問題点を解決するため、管路構築に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切り換えることで、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が提案されている。

従来、上記した推進工法とシールド工法を併用する管路の構築工法は、複数のセグメントを結合してリング体を組立てるためのテール部を備えたシールド機を用い、シールド機を発進させるに際して、前記テール部内に、セグメントを組立てた一つのリング体とこれに先付けで接続した長い接続リングを予め収納した内包構造を採用し、この、シールド機を発進位置に設けた元押しジャッキで押圧して地中に進入させ、元押しジャッキの退動後に、前記接続リングの後端に推進管を接続し、推進管を元押しジャッキで押圧することでシールド機を前進させるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
特許第２６９３９０４号公報

ところで、上記のような従来の併用型管路の構築工法は、シールド機を発進させるに際して、テール部内に、セグメントを組立てた一つのリング体とこれに先付けで接続した長い接続リングを予め収納した内包構造としているため、発進位置に臨ませたシールド機を元押しジャッキで押し込むとき、接続リングを介して押し込まなければならず、鋼製の接続リングに損傷を生じさせるという危惧がある。

また、鋼製の接続リングは、リング体の外径と等しい長い筒状部の先端をリング体の後端に固定し、筒状部の後端に推進管の先端が嵌るソケット部を設けた構造になっているので、筒状部の内径とリング体及び推進管の内径に長い段差が生じ、このため、管路構築後に筒状部の内径をリング体及び推進管の内径に合わせるための段差を埋める仕上げ処理が必要になり、手間とコストがかかることになる。

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切り換える管路の構築工法において、リング体と推進管を接続する異形ジョイントをリング体に後付けすることで、発進位置に臨ませたシールド機を元押しジャッキで押し込むときに異形ジョイントに損傷を生じさせることがなく、また、短尺構造の異形ジョイントを用いることで、管路構築後のリング体と推進管の接続部分の内径に対する仕上げ処理を省くことができる地中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、複数のセグメントを結合してリング体を組立てるためのテール部を備えたシールド機を発進させるに際して、シールド機のテール部内に、前記セグメントを組立てたリング体を複数同軸心状に結合したリング接続体を、その一部がテール部の端部から露出するように接続し、このリング接続体の後端を発進位置に設けた元押しジャッキで押圧してシールド機を地中に進入させ、元押しジャッキの退動後に、前記リング接続体の後端に異形ジョイントを後付によって固定し、この異形ジョイントに推進管の先端を接続し、推進管を元押しジャッキで押圧することでシールド機を前進させる構成を採用したものである。

上記シールド機は、先端にカッターを有する筒状外筒の内部に前進のためのシールドジャッキを備え、シールド機の掘進と推進管を順次接続しながら押し込んでいく推進工法で構築された管路が所定の長さに達した時点で、シールド機のテール部内でセグメントをリング体に組立て、推進ジャッキによるシールド機の前進とリング体の接続を行うシールド工法に切換えるように構成することができる。

ここで、シールド機のテール部に対して接続するリング接続体は、例えば、三個のリング体を接続したものを用い、テール部の端部から全長の半分程度が露出するようにテール部に接続し、テール部と接続リング体の嵌合部分は、テール部の内周に設けたテールシールで水密を保持するようにしている。

上記異形ジョイントは、リング接続体の後端に重ねてボルトで固定する環状面板の外周に、推進管の先端が嵌る筒状ソケット部を設けた構造を有し、環状面板は薄い鋼板を用い、その内径がリング接続体と推進管の内径に一致しているので、リング接続体と推進管の接続部分の内径に段差を生じさせないようになっている。

この発明によると、リング接続体と推進管を接続する異形ジョイントを後付けするようにしたので、発進位置に臨ませたシールド機を元押しジャッキで押し込むときに、異形ジョイントがなく、リング接続体を押すことで異形ジョイントに損傷を生じさせることがなく、異形ジョイントでリング接続体と推進管を精度よく接続することができる。

また、後付けする異形ジョイントを短尺構造とすることで、管路構築後のリング接続体と推進管の接続部分の内径は、目地処理する程度でよくなり、大掛かりな仕上げ処理を省くことができるので、管路構築の手間とコストの低減が可能になる。

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のように、シールド機１は、先端にカッター２を有する筒状外筒３の内部に、カッター２の回転駆動源や排泥機構、推進のための推進ジャッキ４等が組み込まれ、前記筒状外筒３の後部に、複数のセグメントａを結合してリング体ｂを組立てるためのテール部５が設けられ、このテール部５内にセグメントａを組立てるためのエレクタ６が設けられている。

上記シールド機１を発進させるに際して、このシールド機１のテール部５に、セグメントａを組立てたリング体ｂを複数同軸心状に結合したリング接続体Ｂが接続されている。

上記セグメントａは、鋼製やＲＣ製の４〜６に分割した構造を有し、これをボルト結合することによってリング体ｂを組立てるものであり、組立てたリング体ｂ相互もボルト結合によって接続し、図示の場合、三個のリング体ｂを接続してリング接続体Ｂとし、このリング接続体Ｂは、その半分程度がテール部５の端部から後方に突出して外部に露出するよう、工場において予め組み込むことでテール部５に接続されている。

なお、テール部５とリング接続体Ｂの嵌合部分は、テール部５の内周に設けたテールシール７で水密を保持するようにしている。

図２と図３のように、上記リング接続体Ｂの後端に、異形ジョイント８を後付によって固定し、この異形ジョイント８に推進管（ヒューム管）９の先端を接続するようになっている。

ここで、テール部５と推進管９の外径は、同一もしくはテールボイドの形成のためにテール部５が少し大径に設定され、リング体ｂと推進管９は、その内径が等しいが、外径はリング体ｂよりも推進管９の方が大径となり、上記異形ジョイント８は、異なる外径のリング接続体Ｂと推進管９を接続するためのものである。

上記異形ジョイント８は、図４のように、リング接続体Ｂの後端に重ねて複数のボルト１０で固定する環状面板１１の外周に、推進管９の先端が嵌る短い筒状ソケット部１２を後方に突出するよう設けた構造を有し、環状面板１１は比較的薄い鋼板を用いてその内径をリング接続体Ｂと推進管９の内径に一致させ、リング接続体Ｂと推進管９の接続部分の内径に段差を生じさせないようにしていると共に、筒状ソケット部１２の外径は、推進管９の外径に一致している。

なお、上記異形ジョイント８は、環状面板１１の片面又は両面と筒状ソケット部１２の内周面に、止水シールや止水パッキン１３を設け、リング接続体Ｂと推進管９の接続部分の水密を保つようにし、環状面板１１の推進管９の先端が当接する面に、スチロール等のクッション材１４を取り付けるようにすることができる。

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、発進立坑の発進位置にシールド機１を臨ませ、シールド機１のテール部５内に接続したリング接続体Ｂの後端を発進位置に設けた元押しジャッキ１５で押圧してシールド機１を地中に進入させる。

図２のように、元押しジャッキ１５の退動後に、前記リング接続体Ｂの後端に異形ジョイント８を、ボルト１０のリング接続体Ｂへのねじ込みによって後付により同軸心状の配置に固定し、この後、図３のように、発進位置に臨ませた推進管９の先端を異形ジョイント８のソケット部１２に接続し、リング接続体Ｂの後端と推進管９の先端を、水密状態で同軸心状に接続し、次に、前記推進管９を後端から元押しジャッキ１５で押圧することでシールド機１を前進させる。このとき、シールド機１の推進ジャッキ４は収縮させ、リング接続体Ｂの先端面に当接させておく。

上記のように、シールド機１のテール部５内に接続したリング接続体Ｂの後端を、テール部５の後端から外部に露出させ、このリング接続体Ｂの後端に異形ジョイント８を後付けすれば、発進位置に臨ませたシールド機１を元押しジャッキ１５で押し込むときに異形ジョイント８はなく、元押しジャッキ１５でリング接続体Ｂを押すことができ、異形ジョイント８が存在しないので損傷を生じさせることがなく、異形ジョイント８でリング接続体Ｂと推進管９を精度よく水密に接続することができる。

この後、シールド機１のカッター２による掘削と新たな推進管９の継足し及び元押しジャッキ１５での押し込みを繰り返すことによって、推進工法で管路を構築して行く。

この推進工法の施工に当たっては、従前から行われているように、地質等の条件に応じて、シールド機の後方に形成されるテールボイドに滑剤を供給するようにしてもよく、シールド機の掘進によって生じた泥水は、排土機構によって管路外に排出される。

上記のような推進工法の施工状態で、推進工法で構築される管路が設計長さに達した時点や、元押しジャッキ１５による推力での推進管９の推進が不能に陥った場合、そこで推進工法を停止して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９による管路からシールド機１のテール部５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短時間で行え、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３において、シールド機１の稼動による掘削と推進ジャッキ４の伸長により、推進管９と接続したリング接続体Ｂを反力としてシールド機１を所定ストロークだけ前進させ、次に、推進ジャッキ４を収縮させ、テール部５内に確保した空間に搬入したセグメントａを、エレクタ６を用いてリング体ｂに組み立てると同時に、このリング体ｂをリング接続体Ｂの先端にボルト結合によって接続させる。

この接続後に、シールド機１を稼動させた状態で推進ジャッキ４を伸長させ、組み立てたリング体ｂを反力として、シールド機１をリング体ｂの長さに対応する分だけ前進させ、推進ジャッキ４の収縮により、テール部５内で再びリング体ｂを組み立てて先のリング体ｂに接続し、上記のようなリング体ｂの組み立てと推進ジャッキ４の伸縮によるシールド機１の前進を必要な長さにわたって繰り返すことにより、シールド機１が到達立坑に達すれば、推進管９の先端にシールド工法を用いてリング体ｂで管路を連続して構築することができ、これによって、推進管９とリング体ｂで連続した管路が得られることになる。

上記した、推進管９とリング接続体Ｂの接続部分において、リング接続体Ｂに後付けする異形ジョイント８を短尺構造とすることで、管路構築後のリング接続体Ｂと推進管９の接続部分の内周は、目地処理する程度の簡単な処理でよくなり、大掛かりな内周仕上げ処理を省くことができるので、管路構築の手間とコストの低減が可能になる

地中管路の構築工法に用いる構築装置の発進開始時の状態を示す縦断正面図 地中管路の構築工法に用いる構築装置の発進開始時において、リング接続体の後端に異形ジョイントを後付した状態を示す縦断正面図 地中管路の構築工法に用いる構築装置の発進開始時において、異形ジョイントに推進管の先端を接続した状態を示す縦断正面図 地中管路の構築工法に用いる構築装置の異形ジョイントによるリング接続体と推進管の接続部分を拡大した縦断正面図

符号の説明

１ シールド機
２ カッター
３ 筒状外筒
４ 推進ジャッキ
５ テール部
６ エレクタ
７ テールシール
８ 異形ジョイント
９ 推進管
１０ ボルト
１１ 環状面板
１２ 筒状ソケット部
１３ 止水パッキン
１４ クッション材
１５ 元押しジャッキ

Claims (3)

1. 複数のセグメントを結合してリング体を組立てるためのテール部を備えたシールド機を発進させるに際して、シールド機のテール部内に、前記セグメントを組立てたリング体を複数同軸心状に結合したリング接続体を、その一部がテール部の端部から露出するように接続し、このリング接続体の後端を発進位置に設けた元押しジャッキで押圧してシールド機を地中に進入させ、元押しジャッキの退動後に、前記リング接続体の後端に異形ジョイントを後付によって固定し、この異形ジョイントに推進管の先端を接続し、推進管を元押しジャッキで押圧することでシールド機を前進させることを特徴とする地中管路の構築工法。
2. 上記シールド機は、先端にカッターを有する筒状外筒の内部に前進のための推進ジャッキを備え、シールド機の掘進と推進管を順次接続しながら押し込んでいく推進工法で構築される管路が所定の長さに達した時点で、シールド機のテール部内でセグメントをリング体に組立て、リング体の接続と推進ジャッキによるシールド機の前進を行うシールド工法に切換えることを特徴とする請求項１に記載の地中管路の構築工法。
3. 上記異形ジョイントに、リング接続体の後端に重ねてボルトで固定する環状面板の外周に、推進管の先端が嵌る筒状ソケット部を設けて形成されているものを用いることを特徴とする請求項１又は２記載の地中管路の構築工法。

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