JP2013002184A - 先導機に用いられる閉塞チャンバー機構 - Google Patents

Abstract

【課題】水中部であってもその先導機を容易に回収することができ、これにより到達立坑の構築が不要となり、工事費の低減を図ることができる。
【解決手段】先導機１の後端とケーシング２との間に介在されるとともに、推進方向の前後に分離可能な前部チャンバー２０Ａと後部チャンバー２０Ｂとが設けられ、これら前部チャンバー２０Ａ及び後部チャンバー２０Ｂには互いに間隔をもって配置される隔壁２２Ａ、２２Ｂがそれぞれ設けられ、一対の隔壁２２Ａ、２２Ｂによって閉塞されたチャンバーＲに水を注入させることが可能な注水孔が設けられた構成の閉塞チャンバー機構を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、先導機に用いられる閉塞チャンバー機構に関する。

従来、推進工法により地山から水中部に貫通する小口径の長尺管路を構築する場合、削孔完了後に水中で先導機を回収する必要性が生じることに加え、発進坑側から削孔内に本管を挿入し、また、孔内をグラウト注入で固める際、先端部より削孔内（発進坑内）に水が流入するために作業が困難となる。そのため、一般的には、水中部に到達立坑を設置し、推進した先導機を到達立坑内に到達させて搬出している（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−６４９７８号公報

しかしながら、水中に到達立坑を構築して、その到達立坑に先導機を到達させる従来の施工にあっては、先導機が到達する位置の水深が深い場合や地盤が硬質な場合など、施工条件によっては、その到達立坑の構築にかかるコストが増大するという問題があった。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、水中部であってもその先導機を容易に回収することができ、これにより到達立坑の構築が不要となり、工事費の低減を図ることができる先導機に用いられる閉塞チャンバー機構を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る先導機に用いられる閉塞チャンバー機構では、推進方向の後方にケーシングを設けて推進する先導機に用いられる閉塞チャンバー機構であって、先導機の後端とケーシングとの間に介在されるとともに、推進方向の前後に分離可能な前部チャンバーと後部チャンバーとが設けられ、これら前部チャンバー及び後部チャンバーには互いに間隔をもって配置される隔壁がそれぞれ設けられ、一対の隔壁によって閉塞されたチャンバー内に水を注入させることが可能な注水孔が設けられていることを特徴としている。

本発明では、前部チャンバーの隔壁と後部チャンバーの隔壁とによって閉塞されたチャンバーに注水孔より水を流入させることで、チャンバー内を加圧することができ、チャンバーの内部圧力を外部よりも大きくすることで、後部チャンバーに対して前部チャンバーを先導機とともに前方へ押し出すことができる。これにより、前部チャンバー及び先導機を後部チャンバーから切り離すことが可能となり、分離した先導機を回収することができる。
また、チャンバー内の水圧を利用して前部チャンバーを進行方向の前方へ移動させることが可能であるため、先導機の回収作業が容易になるとともに、その分離作業に大掛かりな装置が不要となることから、工事費の低減を図ることが可能となる。

また、先導機が水中部にある場合であっても、チャンバー内の水圧を水中部の水圧より高圧とすることで、前部チャンバー及び先導機を前方に向けて移動させ、後部チャンバーに対して切り離すことができる。しかも、前部チャンバーが切り離された状態でもケーシング側には後部チャンバーの隔壁が設けられているので、ケーシング内への水中部の水の流入を防止することができる。そのため、先導機の回収後におけるケーシング内での作業を水の無い環境で行うことができるうえ、その後にケーシング内に設置する設備も水に曝すことがなく、品質を確保できるという利点がある。
そして、上述したようにチャンバー内を加圧することで、前部チャンバーを容易に移動させ、潜水作業員が水中部より分離作業を行うことができる。つまり、水中での先導機の回収作業を行うことが可能となるので、先導機の到達部が水中部である場合であっても到達立坑を水中部に構築しておく必要がなくなり、大幅なコストの低減を図ることができる。

また、本発明に係る先導機に用いられる閉塞チャンバー機構では、隔壁には、開閉扉が設けられていることが好ましい。

本発明では、前部チャンバー及び後部チャンバーの両隔壁のそれぞれに開閉扉が設けられているので、先導機の推進時には、開閉扉を開放し、その開口に推進に必要な排泥管や動力ケーブル等の配管類を通過させておくことができる。そして、推進が完了して先導機を回収する際には、各隔壁の開口を通過する配管類を撤去してから開閉扉を閉じ、その後、上述したようにチャンバーに水を注入して前部チャンバーを移動させることができる。

本発明の先導機に用いられる閉塞チャンバー機構によれば、前部チャンバーと後部チャンバーのそれぞれの隔壁によって閉塞されるチャンバー内を水で加圧することで、後部チャンバーに対して前部チャンバーを先導機とともに移動させて切り離すことが可能となるので、先導機が水中部であってもその先導機を容易に回収することができ、これにより到達立坑の構築が不要となり、工事費の低減を図ることができる。

本発明の実施の形態による閉塞チャンバー部の概要構成を示す側断面図である。 図１に示すＡ−Ａ線矢視図であって、隔壁の開閉扉の構成を示す図である。 前部チャンバーと後部チャンバーの連結部を示す側断面図である。 閉塞チャンバー部の分離工程を示す側面図であって、（ａ）はチャンバーに水を注入している状態の図、（ｂ）は後部チャンバーに対して前部チャンバーが分離した状態の図である。 先導機の回収手順を示す図であって、（ａ）は先導機が水中部に到達した状態、（ｂ）は配管類を撤去してチャンバーを閉塞した状態である。 図５（ｂ）に続く先導機の回収手順を示す図であって、（ａ）はチャンバーに水を注入している状態、（ｂ）は前部チャンバーと先導機とが後部チャンバーから切り離された状態である。

以下、本発明の実施の形態による先導機に用いられる閉塞チャンバー機構について、図面に基づいて説明する。

図１に示すように、本実施の形態による先導機１は、例えば海底などから深層水を取水するための配管用として設けられる推進坑を地山から水中部へ向けて推進する施工に用いられる。
先導機１の後端に取り付けられる本実施の形態の閉塞チャンバー部２０は、推進完了後に水中部に先導機１を進出させた状態において、推進させたケーシング２内に水を流入させずにそのケーシング２に対して先導機１を切り離すことを可能にする構成となっている。
ケーシング２は、発進側に設置される元押しジャッキ（図示省略）により推進力が与えられ、先導機１の推進とともに順次継ぎ足されて推進坑内を推し進められる。

図１に示す先導機１は、発進側に設けられた前記元押しジャッキによって推力を得て地山を推進するものであり、その後端が閉塞チャンバー部２０を介してチャンバー取付け部３０に連結されている。なお、チャンバー取付け部３０は、後続するケーシング２の先端部分（ケーシング先端２ａ）に接続した構成となっている。
ここで、先導機１において、推進方向で到達側を「前方」、「前側」といい、発進側を「後方」、「後側」という。

先導機１は、外周部を形成する円筒状のスキンプレート１１と、スキンプレート１１の切羽面にカッタ１２とを備え、後端側でリングパッキン１３を介して閉塞チャンバー部２０に連結した構成となっている。先導機１の内部には、カッタ１２の駆動装置や送泥管１４（図５（ａ）参照）、或いは掘進に必要な動力ケーブル類１５（図５（ａ）参照）や配管類が設けられている。
なお、本実施の形態では、ケーシング２の内部に作業員が入ってすべての作業を行うことができるように、先導機１は外径寸法で１０００ｍｍ程度以上のものを対象としている。

閉塞チャンバー部２０を介して先導機１に連結されるチャンバー取付け部３０は、先導機１と同径の円筒体３１からなり、円筒体３１の前後端部の内周面にそれぞれリングパッキン３２、３３を介して前端側が閉塞チャンバー部２０の後端に対して液密に連結するとともに、後端側がケーシング２の外周面に液密に連結する構成となっている。これにより、チャンバー取付け部３０の前後の連結部から水が坑内に流入するのが防止されている。

閉塞チャンバー部２０は、先導機１及びチャンバー取付け部３０と同径の円筒状をなすとともに、前後に２分割された前部外周プレート２１Ａと後部外周プレート２１Ｂを有し、それら前部外周プレート２１Ａと後部外周プレート２１Ｂのそれぞれに坑内断面方向に仕切る隔壁２２Ａ、２２Ｂが設けられている。前部外周プレート２１Ａ及び後部外周プレート２１Ｂは、連結部Ｔにおいて全周にわたってオーバーラップされ、前部外周プレート２１Ａと後部外周プレート２１Ｂとの間に周方向全周にわたってリングパッキン２３が設けられている。つまり、前部外周プレート２１Ａと後部外周プレート２１Ｂ同士が液密な状態で連結されている。ここで、一対の隔壁２２Ａ、２２Ｂ同士によって囲まれて閉塞される空間をチャンバーＲという。
また、一対の隔壁２２Ａ、２２Ｂは、チャンバーＲ内に水を流入させた状態で所定の水圧に耐え得る強度及び耐圧に設定されている。

一対の前隔壁２２Ａ、２２Ｂには、それぞれ作業員や機器、排泥管１４及び推進に必要な動力ケーブル類１５や配管類（図５（ａ）参照）等が通過可能な開口２２ａ、２２ｂが設けられおり、その開口２２ａ、２２ｂを閉じることが可能な開閉扉２４Ａ、２４Ｂが設けられている（図２参照）。図２に示すように、開閉扉２４Ａ、２４Ｂは、それぞれ隔壁２２Ａ、２２Ｂの後面に開閉ヒンジ２５によって回動可能に支持され、後側より開閉操作ができ、上側に向けて開くようになっている。
また、開閉扉２４Ａ、２４Ｂには、それぞれ外周部の全周にわたって適宜な間隔をもって複数のボルト孔２４ａ、２４ａ、…が設けられており、開口２２ａ、２２ｂを閉じた状態でボルト（図示省略）によって隔壁２２Ａ、２２Ｂに固定することが可能となっている。

また、図３に示すように、前部外周プレート２１Ａには、外部に連通する注水孔２６が設けられており、その注水孔２６には開閉弁２７が設けられている。そして、閉塞チャンバー部２０は、図４（ａ）に示すように、注水孔２６からチャンバーＲ内に水を注入してチャンバーＲの内圧を高めることで、図４（ｂ）に示すように前部チャンバー２０Ａと後部チャンバー２０Ｂとの間のリングパッキン２３の部分（連結部Ｔ）から前部チャンバー２０Ａを前方に移動させることが可能であり、これにより前部チャンバー２０Ａと後部チャンバー２０Ｂとを切り離すことが可能な構成となっている。

次に、上述した構成からなる閉塞チャンバー部２０を用いた先導機１の回収手順にについて、図面に基づいて説明する。
先導機１の回収は、図５（ａ）に示すように、先導機１の全体が地山Ｇから水中部Ｗに突出した状態の位置（到達位置）で行われる。先導機１の推進中の削孔時には、閉塞チャンバー部２０の一対の開閉扉２４Ａ、２４Ｂは開放状態になっており、隔壁２２Ａ、２２Ｂの開口２２ａ、２２ｂ（図１参照）に送泥管１４や動力ケーブル類１５、ホース類を通過させて配置されている。

そして、図５（ｂ）に示すように、先導機１が水中部Wに到達したときには、図５（ａ）に示す送泥管１４や機器類（例えば、電気機器）や動力ケーブル類１５、ホース類を発進側に撤去し、開閉扉２４Ａ、２４Ｂを閉鎖する。

続いて、図４（ａ）及び図６（ａ）に示すように、水中部Ｗ側から閉塞チャンバー部２０の開閉弁２７を操作して注水孔２６を開き、チャンバーＲ内に水中部Ｗの水を流入させて加圧し（先導機１が地盤面上に着底している場合等、切り離しに大きな抵抗力を必要とする場合には、別途加圧ポンプによりチャンバーＲ内の加圧も可能となる）、水中部Ｗの水圧よりも大きくなるようにする。これにより、図４（ｂ）及び図６（ｂ）に示すように、水圧により前部チャンバー部２０Ａが進行方向前方に押し出されることになるため、水中部Ｗ側から潜水作業員により閉塞チャンバー部２０の連結部Ｔで前部チャンバー２０Ａ側を後部チャンバー２０Ｂから分離させ、その前部チャンバー２０Ａと先導機１を回収する。

続いて、前部チャンバー２０Ａと先導機１を回収した後のケーシング２に後部チャンバー２０Ｂが固定され、後端側の隔壁２２Ｂによってケーシング２の先端開口が塞がれているので、水中部Ｗより取水する取水管を発進側から水の無い環境でケーシング２内に配設することができる。

さらに、取水管とケーシングとの間にモルタルを注入し、そのモルタルが硬化した後にチャンバー取付け部３０から後部チャンバー２０を切り離して撤去し、取水管の先端に水中ホースを接続する等の作業を行う。なお、チャンバー取付け部３０は、後部チャンバー２０と同様にケーシング先端２ａ（図１）から切り離して撤去するようにしても良いし、ケーシング先端２ａに残した状態であってもかまわない。

図１及び図４（ａ）、（ｂ）に示すように、前部チャンバー２０Ａの隔壁２２Ａと後部チャンバー２０Ｂの隔壁２２Ｂとによって閉塞されたチャンバーＲに注水孔２６より水を流入させることで、チャンバーＲ内を加圧することができ、そのチャンバーＲの内部圧力を外部よりも大きくすることで、後部チャンバー２０Ｂに対して前部チャンバー２０Ａを先導機１とともに前方へ押し出すことができる。これにより、前部チャンバー２０Ａ及び先導機１を後部チャンバー２０Ｂから切り離すことが可能となり、分離した先導機１を内部機器を浸水させることなく回収することができる。なお、回収した先導機１は、例えばごくごく手間が少ないオーバーホールを行った後、再利用することができ、低コスト化を図ることができる。

また、チャンバーＲ内の水圧を利用して前部チャンバー２０Ａを進行方向の前方へ移動させることが可能であるため、先導機１の回収作業が容易になるとともに、その分離作業に大掛かりな装置が不要となり、例えば潜水作業員が運搬可能な小型のジャッキ等を用いて分離作業を行うことができることから、工事費の低減を図ることが可能となる。

また、先導機１が水中部Ｗにある場合であっても、チャンバーＲ内の水圧を水中部Ｗの水圧より高圧とすることで、前部チャンバー２０Ａ及び先導機１を前方に向けて移動させ、後部チャンバー２０Ｂに対して切り離すことができる。しかも、前部チャンバー２０Ａが切り離された状態でもケーシング２側には後部チャンバー２０Ｂの隔壁２２Ｂが設けられているので、ケーシング２内への水中部Ｗの水の流入を防止することができる。そのため、先導機１の回収後におけるケーシング２内での作業を図６（ｂ）に示すように水の無い環境で行うことができるうえ、その後にケーシング２内に設置する設備も水に曝すことがなく、品質を確保できるという利点がある。

そして、上述したようにチャンバーＲ内を加圧することで、前部チャンバー２０Ａを容易に移動させ、潜水作業員が水中部Ｗより分離作業を行うことができる。つまり、水中での先導機１の回収作業を行うことが可能となるので、本実施の形態のように先導機１の到達部が水中部Ｗである場合であっても到達立坑を水中部Ｗに構築しておく必要がなくなり、大幅なコストの低減を図ることができる。

また、前部チャンバー２０Ａ及び後部チャンバー２０Ｂの両隔壁２２Ａ、２２Ｂのそれぞれに開閉扉２４Ａ、２４Ｂが設けられているので、先導機１の推進時には、開閉扉２４Ａ、２４Ｂを開放し、その開口２２ａ、２２ｂに推進に必要な排泥管１４や動力ケーブル類１５等の配管類を通過させておくことができる。
そして、推進が完了して先導機１を回収する際には、各隔壁２２Ａ、２２Ｂの開口２２ａ、２２ｂを通過する配管類を撤去してから開閉扉２４Ａ、２４Ｂを閉じ、その後、上述したようにチャンバーＲに水を注入して前部チャンバー２０Ａを移動させることができる。

上述のように本実施の形態による先導機に用いられる閉塞チャンバー機構では、前部チャンバー２０Ａと後部チャンバー２０Ｂのそれぞれの隔壁２２Ａ、２２Ｂによって閉塞されるチャンバーＲ内を水で加圧することで、後部チャンバー２０Ｂに対して前部チャンバー２０Ａを先導機１とともに移動させて切り離すことが可能となるので、先導機１が水中部Ｗであってもその先導機１を容易に回収することができ、これにより到達立坑の構築が不要となり、工事費の低減を図ることができる。

以上、本発明による先導機に用いられる閉塞チャンバー機構の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、本実施の形態では閉塞チャンバー部２０の前部外周プレート２１Ａに設けた注水孔２６よりチャンバーＲ内に水を注入して加圧することで、先導機１を分離させているが、このような方法に限定されることはない。例えば、前部外周プレート２１Ａと後部外周プレート２１Ｂとの間にジャッキを介在させてジャッキの押圧力を利用して前部チャンバー２０Ａ及び先導機１を後部チャンバー２０Ｂに対して分離させることも可能である。
また、注水孔２６の位置、数量も本実施の形態に限定されることはない。要は、チャンバーＲ内に水を注入することができればよいので、後部外周プレート２１Ｂや後部側の隔壁２２Ｂに注水孔を設けるようにしても良い。

また、本実施の形態ではケーシング２と閉塞チャンバー部２０との間にチャンバー取付け部３０を設けた構成としているが、このチャンバー取付け部３０省略して後部チャンバー２０Ｂをケーシング先端２ａに直接連結するようにしても良い。
さらに、先導機１の形態についてもとくに制限されることはない。
さらにまた、開閉扉２４Ａ、２４Ｂの形状や開閉方向等の構成についても、適宜変更可能である。
また、一対の隔壁２２Ａ、２２Ｂ同士の間隔、すなわちチャンバーＲの大きさについてもとくに限定されることはなく、適宜設定することが可能である。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

１ 先導機
２ ケーシング
２ａ ケーシング先端
２０ 閉塞チャンバー部
２０Ａ 前部チャンバー
２０Ｂ 後部チャンバー
２１Ａ 前部外周プレート
２１Ｂ 後部外周プレート
２２Ａ、２２Ｂ 隔壁
２２ａ、２２ｂ 開口
２３ リングパッキン
２４Ａ、２４Ｂ 開閉扉
２５ 開閉ヒンジ
３０ チャンバー取付け部
Ｒ チャンバー
Ｔ 連結部
Ｗ 水中部

Claims (2)

1. 推進方向の後方にケーシングを設けて推進する先導機に用いられる閉塞チャンバー機構であって、
   前記先導機の後端と前記ケーシングとの間に介在されるとともに、推進方向の前後に分離可能な前部チャンバーと後部チャンバーとが設けられ、
   これら前部チャンバー及び後部チャンバーには互いに間隔をもって配置される隔壁がそれぞれ設けられ、該一対の隔壁によって閉塞されたチャンバー内に水を注入させることが可能な注水孔が設けられていることを特徴とする先導機に用いられる閉塞チャンバー機構。
2. 前記隔壁には、開閉扉が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の先導機に用いられる閉塞チャンバー機構。
   

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