JP2009114652A - 中押工法及び中押装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の中押工法では、中押装置の外側鋼管と内管との間へ、地山の掘削により生じた水又は土砂が進入して、中押工法が阻害されたので、この点を改善し、中押工法を円滑に遂行できるようにする。
【解決手段】中押装置の内管の前部で内管と外側鋼管との間をシールし、内管から外側鋼管へ向かって滑材を噴出させ、外側鋼管と内管との間の滑材を充満させるとともに、外側鋼管の後端から滑材を流出させ、流出した滑材を内管の後部で地山に向かって押し付ける。
【選択図】図１０

Description

この発明は、中押工法及び中押装置に関するものである。

上水道又は下水道などを地下に設置する場合には、推進工法が多く使用されている。推進工法は、例えば図１に示したように、下水道敷設場所の一端の地面にまず立坑を掘り、立坑内に掘削機を入れるとともに元押ジャッキを設置し、初めは立坑の壁を人力等により掘り、掘削機を入れるに足る横穴を作り、横穴内に掘削機を入れる。次いで掘削機を元押ジャッキにより押して前進させ、掘削した土砂を立坑から運び出して掘削を進め、掘削によって生じた横穴内に元押ジャッキにより鋼管又はヒューム管を次々と押し込んで、下水道管とする方法である。

推進工法によれば、地上では立坑が掘られているのが見えるだけで、掘削は専ら地下で行われることになる。従って、推進工法によれば、交通の錯綜する市街地でも、大きな交通渋滞を招くことなく下水道を設置することができる。このため、推進工法は下水道その他の地下道を敷設するのに市街地で広く実施されている。

推進工法では、掘削機は前進機構を備えていないので、その前進は専ら元押ジャッキの伸びる力によって行われる。元押ジャッキはこうして掘削機を前進させるだけでなく、掘削機に続く鋼管又はヒューム管などの管をも推進させる。従って、掘削機に続く管の列が長くなると、元押ジャッキの力だけでは掘削機と管列とを推進させることが困難となる。

そこで、推進する管列が或る程度長くなると、図２に示したように、管の間に中押装置を付設して、中押装置によりそれより前方に位置する掘削機と管列をまず前進させ、次いで後続する管列を元押ジャッキにより前進させることが行われる。このように、管列の途中に中押装置を付設して、管列を中押装置と元押装置とにより推進させる推進工法は、とくに中押工法と呼ばれている。中押工法は推進させる管列が非常に長い場合に使用されるものである。

中押装置は、図３に示したように、主に互いに摺動できる外側鋼管１と、内管２（内側鋼管２１をコンクリート２２で内張りしたもの）と、その間を伸縮させる中押ジャッキ３とで構成されている。中押装置では中押ジャッキ３が伸びると、内管２が外側鋼管１から突出し、逆に中押ジャッキ３が縮むと他からの押圧力、例えば元押ジャッキからの力により内管２は外側鋼管１内に入り込むように構成されている。そのため、中押装置はそれより前方にある管列を前進させることができる。

中押装置では、外側鋼管１と内管２との間に水又は土砂が進入するのを防ぐことが問題とされて来た。それは、水又は土砂が進入すると、外側鋼管１と内管２との摺動が阻害されるだけでなく、中押装置自体の中まで水又は土砂が進入し、さらに管列の中へも水又は土砂が進入して中押工法が実施できなくなるからである。

このために、両鋼管の間へ水又は土砂が進入するのを防ぐ手段が色々と提案されている。例えば、特開平６−１３７０７５号及び特開平６−２４０９８６号公報は、外側鋼管１の後端にパッキンを付設して内管２との間をシールすることとしている。しかし、パッキンで水又は土砂の進入を防ごうとすると、両鋼管の間の摺動が容易でなくなる。

また、特開平９−３０３０８５号公報は、図３に示したように、内管２の前部に２個のゴム輪４を近接させて付設し、２個のゴム輪４の間に内管２の壁を貫通する潤滑油注入口を設けて２個のゴム輪４の間に潤滑油を注入して充満させることとしている。しかし、内管２の前部にパッキンを付設しただけでは、外側鋼管１の後端から水又は土砂が進入し、両管の間へ水又は土砂の進入するのを防ぐことができない。

それとは別に、推進工法では管の推進を容易にするために、管と地山との間に減摩剤又は滑材を注入することが行われて来た。その方法は、特開平２−１２５０９１号、特開平４−１８５８９６号、特開平５−１１８１９０号、特開平８−１９３４９３号及び特開平１１−２００７７２号公報に記載されている。減摩剤又は滑材としては色々なものが用いられて来た。その多くは、ゼオライトのような粘土を主体とし、これに珪酸ソーダ、水溶性高分子化合物、油類などを加えた混合物に、水を加えてスラリー状としたものである。このようなスラリーは、推進する管列と地山との間へ注入することとされて来た。

このような減摩剤又は滑材（以下、これを合わせて滑材という）は、一般の推進工法、そのうちの中押工法でも用いられて来た。しかし、従来の工法で、滑材が地山に向けて噴出されるのは、推進される鋼管又はコンクリート管からであった。すなわち、推進されるコンクリート管又は鋼管の一部に小孔をあけ、その小孔から地山に向けて注入されるだけであって、掘削機又は中押装置から滑材が噴出されることはなかった。
特開平６−１３７０７５号公報 特開平６−２４０９８６号公報 特開平９−３０３０８５号公報 特開平２−１２５０９１号公報 特開平４−１８５８９６号公報 特開平５−１１８１９０号公報 特開平８−１９３４９３号公報 特開平１１−２００７７２号公報

この発明は、従来の中押工法では外側鋼管１と内管２との間へ、掘削により生じた水又は土砂が進入して、中押工法が阻害されるのを防ぎ、中押工法を円滑に遂行できるようにしようとするものである。

この発明は、上記の課題を解決するために、中押装置の内管から外側鋼管との間へ滑材を噴出させ、これによって両管の間へ地山の掘削によって生じた土砂又は水が進入することを防ぐとともに、管の推進を容易にすることを骨子とするものである。

そのために、この発明は中押装置内で内管の前部では外側鋼管との間をシールし、外側鋼管の後端では内管との間を開放し、内管から噴出した滑材が外側鋼管から後方へ流れるようにする。また、外側鋼管から流れ出た滑材は、これを内管の後部で地山側へ押し付けて、地山の崩落を防ぐとともに推進管の滑りを改良するようにしている。

この発明は一面では中押工法を提供するものである。その中押工法は、外側鋼管と内管とを中押ジャッキの伸縮により摺動可能とし、内管の前部にゴム輪を付設して内管の前部で外側鋼管との間をシールした中押装置を用いて行う中押工法において、内管の前部で且つ上記ゴム輪より後方で、内管から滑材を噴出させて両管の間に充満させるとともに、充満した滑材を外側鋼管の後端から流出させ、これによって両管の間へ水又は土砂が進入するのを防ぎ、流出した滑材を内管の後部で地山がわへ押し付けることを特徴とするものである。

この発明は、他面では中押装置を提供するものである。その中押装置は、互いに摺動できる外側鋼管と内管と、その間で伸縮できる中押ジャッキとからなり、内管の前部に外側鋼管との間をシールするゴム輪を付設してなる中押装置において、内管の前部であって且つゴム輪より後方に滑材の噴出孔を設け、外側鋼管の後端において内管との間を開放し、内管の後部に外側鋼管の外径に等しいか、又はそれより大きい外径を持った円錐台状の誘導面を付設したことを特徴とするものである。

この発明に係る中押工法によれば、内管の前部で外側鋼管との間がシールされている中押装置を用い、内管の前部であって、しかも上記シール部より後方で、内管から滑材を噴出させることとしたので、滑材は内管の前部から漏れることなく、内管と外側鋼管との間の隙間に容易に充満する。充満した滑材は外側鋼管の後端が開放されているので後端から流出する。このため、地山から出た水又は土砂が外側鋼管の後端から両管の隙間へ進入することが防がれる。従って、両管の間の摺動は阻害されることなく、円滑に推進を行うことができる。さらに、流出した滑材は内管に沿って流れるところ、内管の後部には円錐台状の誘導面、すなわち後方ほど外方へ広がる誘導面が付設されているので、滑材はこの誘導面によって地山がわへ押し付けられる。こうして、滑材は地山の崩落を防ぐとともに管の推進を容易にする。この結果、この発明方法によれば中押工法を容易に行うことができる。

この発明に係る中押装置によれば、内管は中押ジャッキの伸縮によって外側鋼管に対し摺動できることとされており、しかも内管の前部ではゴム輪によって外側鋼管との間をシールされているので、内管から滑材を噴出させても滑材は内管の前部から漏れることはない。従って、内管から噴出された滑材は両管の間の隙間内に容易に充満される。外側鋼管の後端では、内管との間が開放されているので、充満された滑材は外側鋼管から流出して内管に沿って流れる。流れる滑材は、内管の後部に外側鋼管の外径に等しいか、又はそれより大きい外径の円錐台状の誘導面が付設されているので、これによって地山がわへ押し付けられる。従って、滑材は地山の崩落を防ぐとともに、管の推進を容易にする。従って、この中押装置は、この発明に係る中押工法を容易にする。

この発明を以下で詳しく説明するが、その場合、この発明に係る中押装置の説明を先にするのが理解を容易にすると考えられるので、まず中押装置について説明する。

図４は、この発明に係る中押装置の縦断面を示している。この装置Ｘは、外側鋼管１と内管２（内側鋼管２１をコンクリート２２で内張りしたもの）と中押ジャッキ３とを主な構成材料としている。外側鋼管１と内管２との間には僅かな隙間５が存在し、内管２は外側鋼管１の中で軸方向に摺動できるようになっている。従って、中押ジャッキ３が伸びると、外側鋼管１は内管２に対して前進できるようになっている。

図４に示した中押装置Ｘは、従来の中押装置に比べて外側鋼管１と中押ジャッキ３においては変りがないが、内管２において異なっている。内管２は図５に示したように、前部の外面に円周方向に延びる２個のゴム輪４が近接して付設されている点では、従来のものと変りがない。ところが、ゴム輪４に近接した前部に滑材噴出孔６が設けられている点と、後部に後方ほど広がる円錐台状の誘導面７が設けられている点で、従来のものと異なっている。

ゴム輪４は、図６に拡大して示したように、内管２を構成する内側鋼管２１の前部において、円周方向に延びる棒鋼２４が溶接され、その間に挿入されて内管に固定されている。ゴム輪４は中空に構成され、横断面が外側へ向かって隆起する蒲鉾状となって、隆起した外面が棒鋼２４から突出している。この隆起した外面は外側鋼管１の内面に密接するように構成されている。このようなゴム輪４が２個近接して付設され、２個のゴム輪の間には周囲方向に等しい間隔をおいて潤滑油注入口２３が穿設されている。

図５及び図６に示したように、内管２の前部には、ゴム輪４より後方にゴム輪４に近接して、滑材噴出孔６が穿設されている。滑材噴出孔６は、その孔径が潤滑油注入口より大きくされる。潤滑油は、２個のゴム輪に挟まれた空間内に注入され、２個のゴム輪が何れも外側鋼管に密接しているために、流出することが少ないが、滑材は両管の間から絶えず流出して行くからである。

滑材噴出孔６は、図６に示したように、内管２、すなわち内側鋼管２１とそれを内張りしているコンクリート２２とを貫通して穿設された孔壁に短小鋼管６１を固定し、短小鋼管６１の外側に逆止弁６２をネジ止めしたものである。また、短小鋼管６１の内側には不使用時にはプラグ６３がねじ止めされており、使用時にはプラグ６３を外してそこに滑材圧入用管が付設される。このような滑材噴出孔６は、図７に示したように、内管の円周方向に等しい間隔をおいて複数個設ける。なお、図７は、図４のＡ−Ａ断面図である。

逆止弁は、どのような構造のものでも用いることができる。好ましいのは、図８に示した構造のものである。図８の（ａ）は、逆止弁の平面図を示し、図８の（ｂ）はＢ−Ｂ線断面図を示している。逆止弁６２は、硬質合成樹脂製の円筒６２１の内部に直径方向に延びる軸６２２が固定されており、軸６２２の両側に円筒６２１の内腔を閉塞する半円板６２３が、薄肉部６２４によって連結された構造に作られている。半円板６２３は流体圧を受けると、下方向にのみ回動可能とされているので、流体を下方へのみ流すことができることとなる。

また、この発明の中押装置Xは、内管２の後部に滑材の誘導面７が設けられていることを特徴としている。誘導面７は、図４及び図５に示したように、後方ほど広がる円錐台状のものである。誘導面７の外径は外側鋼管１の外径に等しいか、又はそれより大きい外径とされる。

内管に誘導面を付設するには、図９に示したように、内側鋼管２１の後部に直接後方ほど広がる円錐台状の板７１を固定するとともに、円錐台状の板７１の後端に拡大鋼管７２を固定する。その場合、内側鋼管２１の後端にはコンクリート２２の後端面に沿って内径方向に延びる円板２５を固定し、円板２５の外端に円錐台状の板７１の外端と、拡大鋼管７２の先端とを固定することが好ましい。拡大鋼管７２の内面は、推進される管の外面を覆う保護管８の外面に直接接触することもあるが、拡大鋼管の外径が外側鋼管１の外径よりも大きい場合には、その間にさらに鋼板又はコンクリートを充填することもある。

誘導面７が内側鋼管の管軸に対して傾斜する角度は、図９に示した角度αで示すと３０〜４５度とすることが好ましい。また、誘導面の外径を外側鋼管より大きくする場合には、外側鋼管の外径より４．５〜２５ｍｍの範囲内で大きくすることが好ましい。

次に、この発明に係る中押工法の説明に移るが、この発明に係る中押工法は外見上は従来方法と全く変らない。すなわち、この発明に係る中押工法は、図２に示したように、立坑から初めは手掘りで、あとは掘削機で横穴を掘り、掘削機を元押ジャッキで推進させて掘り進み、掘った横穴内に管を押し込んで、或る長さの管列を構成したあとで、図４に示したような中押装置Ｘを組み込んで、中押装置Ｘより前方にある管列を中押ジャッキ３の伸長により推進し、次いで中押ジャッキ３を縮小させつつ、後続の管列を元押ジャッキによって推進させる。この点ではこの発明に係る中押工法は従来法と変りがない。

この発明に係る中押工法が従来法と異なるのは、そこで用いる中押装置が図３に示したような構造のものでなくて、図４に示したような構造の中押装置Ｘであって、中押装置Ｘの滑材噴出孔６から滑材を噴出させつつ中押工法を行う、という点である。すなわち、この発明に係る中押工法は、中押装置Ｘより以後のところで従来法と異なる。そこで、この発明工法における中押装置Ｘを取り上げて、そこで行われている工法を説明する。

図１０は、この発明工法実施時の中押装置Ｘの一部の縦断面を示している。図１０では、内管２の前部に２個のゴム輪４が近接して付設され、その間に潤滑油注入口２３から潤滑油が注入されて、これにより内側鋼管２１と外側鋼管１との間がシールされるとともに摺動が円滑にされている。外側鋼管１は中押ジャッキの伸長により矢印Ｙ方向に推進されて、中押装置Ｘより前方にある管列を推進させて中押の役目を果たしている。

内管２の前部には、ゴム輪４より後方でゴム輪４に近接して滑材噴出孔６が付設されている。滑材噴出孔６からは滑材が噴出されて、内管２と外側鋼管１との間に広がる。内管２と外側鋼管１との間は、前方にはゴム輪４があって両管の間がシールされ、後方では外側鋼管１の後端が開放されているので、両管の間に広がった滑材は両鋼管の間に充満したのち、外側鋼管１の後端から流出する。

流出した滑材は、噴出時に加えられた圧力と元押ジャッキの伸長力によって内管２に沿って流れ、内管２と地山との間に充満する。充満した滑材は、内管２の後部に付設された誘導面７によって地山に向かって押し付けられ、地山の崩落を防ぐとともに管と地山との間の摩擦を軽減する。

この工法では外側鋼管１の後端から滑材が流出することとなるので、掘削された土砂又は水は滑材の流出に逆らって外側鋼管内へ進入することができず、従って外側鋼管１と内管２との間へ土砂又は水が進入するのを防いで、中押工法を行うことができる。また、流出した滑材が地山に向かって押し付けられるので、地山の崩落を防ぐことができ、さらには滑材が地山と中押装置及び後続する管との間に介在するので、それらの間の摩擦が軽減され、従って推進が容易となる。こうして、中押装置Ｘを前進させると同時に滑材を噴出させて、中押工法を容易にするのが、この発明の方法である。

滑材としては、これまで用いられて来た色々なものを用いることができる。例えば、ゼオライト、ベントナイトのような粘土を主体とし、これにカルボキシメチルセルロースのような水溶性高分子化合物、珪酸ソーダを加えた混合物を水に溶解又は懸濁してスラリーとしたものを用いることができる。

滑材を噴出させるときの圧力は、地山から発生する水圧と、推進管の土被りの高さによって適当に定める。

また、ゴム輪の間に注入する潤滑油としては植物油、天然油脂由来の石鹸、メチルセルロース誘導体などを用いることができる。

この発明に係る中押工法は、地下に上水道、下水道、電線管、ガス管などを敷設するのに使用できる。また、この発明に係る中押装置は、その中押工法を実施する際に使用できる。

従来の推進工法を示した縦断面図。 従来の中押工法を示した縦断面図。 従来の中押装置の縦断面図。 この発明に係る中押装置の縦断面図。 この発明に係る中押装置に用いられている内側鋼管の縦断面図。 この発明に係る中押装置中の内側鋼管の前部の一部切欠拡大縦断面図。 図４におけるＡ−Ａ断面図。 この発明で用いられる逆止弁の構造図。 この発明に係る中押装置中の内側鋼管の後部の一部切欠拡大断面図。 この発明に係る中押工法実施時の中押装置の一部切欠縦断面図。

符号の説明

１ 外側鋼管
２ 内管
３ 中押ジャッキ
４ ゴム輪
５ 隙間
６ 滑材噴出孔
７ 誘導面
８ 保護管
２１ 内側鋼管
２２ コンクリート
２３ 潤滑油注入口
２４ 棒鋼
２５ 円板
６１ 短小鋼管
６２ 逆止弁
６３ プラグ
６２１ 円筒
６２２ 軸
６２３ 半円板
６２４ 薄肉部
７１ 円錐台板
７２ 拡大鋼管

Claims (2)

1. 外側鋼管と内管とを中押ジャッキの伸縮により摺動可能とし、内管の前部にゴム輪を付設して内管の前部で外側鋼管との間をシールした中押装置を用いて行う中押工法において、内管の前部で且つ上記ゴム輪より後方で、内管から滑材を噴出させて両管の間に充満させるとともに、充満した滑材を外側鋼管の後端から流出させ、これによって両管の間へ水又は土砂が進入するのを防ぎ、流出した滑材を内管の後部で地山がわに押し付けることを特徴とする中押工法。
2. 互いに摺動できる外側鋼管と、内管と、その間で伸縮できる中押ジャッキとからなり、内管の前部に外側鋼管との間をシールするゴム輪を付設してなる中押装置において、内管の前部であって且つゴム輪より後方に滑材の噴出孔を設け、外側鋼管の後端において内管との間を開放し、内管の後部に外側鋼管の外径に等しいか又はそれより大きい外径を持った円錐台状の誘導面を付設したことを特徴とする中押装置。
   

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