JP2018003264A - 管路連結部構造及びその構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】止水性を高める。【解決手段】掘削機１によって地盤Ｇを掘削しながら掘削機及び推進管Ｔを地中に埋設して既設管路Ａに至る推進管を連結した新管路を構成する推進工法における、既設管路への新管路の連結部構造である。最先行の推進管の外周面に特殊弾性材から成る弾性膜１３を設け、その膜内に無収縮性モルタル１５を充填し、その膜１３を既設管路の開口８内面に密着して水密性を担保するとともに、モルタル１６によって遮水性を担保する。特殊弾性材１３は、水酸基末端ポリブタジエンと液状プレポリマーが反応した３次元の網目構造である。この特殊弾性材１３は、コンクリート製品等の目地材として使用されており、完全止水、耐震性、クッション性及び耐気性を有したものであり、凹部１１内に充填することによって、推進管の全周囲の弾性封止膜１３を形成する。【選択図】図２

Description

この発明は、新設管路と到達坑、到達管路等の地中既設構造物（既設埋設構造物）との連結部構造、及びその連結部の構築方法に関する。

近年、上下水道管路、電力線管路、電信線管路やガス管路を道路下に構築する際、開削工法によらず、その管路を構成するヒューム管等を推進する推進工法が多用されている。
この推進工法は、例えば、発進坑から到達坑（人孔）に向かい、掘削機（シールドマシン）によって地盤を掘削しながら前記掘削機及びヒューム管等の推進管を地中に埋設して発進坑から到達坑に至る推進管を連結した管路を構成する（特許文献１参照）。
また、新しく住宅地を造成した際、その住宅地の上下水管路等を既設管路に連結（接続）する場合、同様に、開削工法によらず、その新管路を推進工法によって構築する手段が多用されている。

この推進工法において、既設管路、到達坑等の地中既設構造物の周壁に開けた開口（坑口）と掘削機の外筒の間から、土砂や地下水が流出して地中既設構造物内が水没したり、地中既設構造物の周辺の地盤が陥没したりする場合がある。この場合、周壁の周りは地質改良がなされてその陥没等の防止は図られるが、開口を介した土砂等の地中既設構造物内への流出（流入）を完全に防止することはできない。
このため、地中既設構造物の開口部分に、ゴムシール材を設け（特許文献１、図１ａ、本願図１の符号９ａ参照）、そのシール材で上記土砂や地下水の流出を防止する止水技術がある。

特開２０１５−１６６５３１号公報

上記従来の止水技術は、それなりに有効であるが、土水圧が高い場合、シール性が十分でない場合がある。また、そういった状況では、最終的に上記ゴムシール材である止水金物（図１の符号９ａ参照）を取り外すことは容易な作業ではない。しかし、その止水金物をそのまま残すことは既設構造物において支障となる場合がある。
この発明は、以上の実状の下、連結構造部の止水性を高めることと止水金物になり替わる構造を有するものを地中既設構造物の開口外部に設けることを課題とする。

上記課題を達成するために、この発明は、掘進機外筒又は推進管の外周面に弾性膜を設け、その弾性膜内に充填材を注入して膨出させ、その弾性膜を開口内面に密着して水密性を担保するとともに、その密着部分以外には封止材を充填して遮水性を担保することとしたものである。
このように構成すれば、地中既設構造物の開口部分の水密性及び遮水性が担保される。

この発明に係る上記開口と推進管との連結部構造の構成としては、掘削機によって地盤を掘削しながら前記掘削機及び推進管を地中に埋設して地中既設構造物に至る推進管を連結した新管路を構成する推進工法における、前記新管路の地中既設構造物への連結部構造において、前記地中既設構造物の周壁に開口が形成され、その開口に対向する新管路を成す最先行の推進管の外周面に弾性材からなる封止膜が設けられ、その封止膜は、前記弾性材を最先行の推進管の外周面の凹部に充填して形成したものであり、封止膜はその内部に充填材が充填され膨出して前記開口内周面に密着しているとともに、前記開口と前記最先行の推進管の間のその封止膜の密着部分以外の部分には封止材が充填されている構成を採用することができる。

この構成において、掘削機外殻残置方式の場合は、上記地中既設構造物の開口に対向する掘削機の外筒外周面に弾性材からなる封止膜が設けられ、その封止膜は、前記弾性材を掘削機の外筒外周面の凹部に充填して形成したものであり、封止膜はその内部に充填材が充填され膨出して前記開口内周面に密着しているとともに、前記開口と前記掘削機の外筒の間のその封止膜の密着部分以外の部分には封止材が充填されている構成を採用する。

また、この発明に係る上記開口と推進管との連結部の構築方法としては、掘削機によって地盤を掘削しながら掘削機及び推進管を地中に埋設して地中既設構造物に至る推進管を連結した新管路を構成する推進工法における、前記掘削機が地中既設構造物に至ると、
その地中既設構造物の周壁を開口してさらに掘削機を進行させ、最先行の前記推進管が前記開口に至れば、その開口内周面と前記最先行の推進管との間を封止し、
又は上記周壁に形成された開口を通って掘削機を進行させ、掘削機の外筒（外殻）が上記開口に至れば、その開口内周面と前記掘削機の外筒との間を封止する、
管路の連結部構築方法であって、
上記開口に対向する掘削機外筒又は最先行の推進管の外周面に弾性材からなる封止膜が設けられ、その封止膜は、前記弾性材を掘削機外筒又は最先行の推進管の外周面の凹部に充填して形成したものであり、前記開口の内周面に封止膜が至ると、その封止膜を内部に充填材を充填して前記開口内周面に密着させるとともに、前記開口と掘削機外筒又は最先行の推進管の間のその封止膜の密着部分以外の部分に封止材を充填する構成を採用することができる。

以上の開口と推進管との連結部構造、及び連結部の構築方法において、地中既設構造物には、到達孔、既設管路等の既設の種々の構造物が考えられる。また、発進坑又は既設管路の開口から、掘削機を繰り出して地盤を掘削しながら掘削機及び推進管を地中に埋設して推進管を連結した新管路を構成する推進工法における、新管路の発進坑や既設管路への連結部においても採用することができる。

なお、上記周壁の開口は、推進管の設置前に、予め形成したり、掘削機の進行によって形成したりする。後者は、その周壁が、ＮＯＭＳＴ（Novel Material Shield-cuttable Tunnel-wall System)の新素材コンクリート壁であったり、ＦＦＵ（Fiber Reinforced Foamed Urethane）の壁であったりする場合に採用され、通常は、前者が採用される。

上記弾性材は、凹部に充填することによって弾性膜を形成し、その膜に充填材を充填すると、該膜が膨らんで上記開口内周面に密着する素材であれば何れでも良いが、例えば、水酸基末端ポリブタジエンと液状プレポリマーが反応した３次元の網目構造である弾性材を採用することができる。

この発明は、以上のように構成して、開口部の水密性を担保するとともに、充填材及び封止材によって遮水性を担保することとしたので、土水圧が高い場合にあっても、シール性が十分であって、地中既設構造物内に土砂や水が侵入する恐れは極めて少なく最終的に構造物の支障となる止水金物等のシール材を撤去することができる。

この発明に係る推進工法における掘削開口と推進管との連結部構造の一実施形態の作用断面図 同実施形態の作用説明図 同実施形態の掘削開口と推進管との連結部構造の完成断面図 この発明に係る推進工法における開口と推進管との連結部構造の他の実施形態の作用断面図 同実施形態の開口と推進管との連結部構造の完成断面図 この発明に係る推進工法における掘削開口と掘削機外筒との連結部構造の一実施形態を示し、（ａ）は作用断面図、（ｂ）は同完成要部断面図 この発明に係る推進工法における開口と推進管との連結部構造のさらに他の実施形態の要部断面図

この発明の一実施形態を、図１〜図３に示し、この実施形態は、泥水式推進工法により、道路下に下水道管路を構築するものであって、従来と同様に、地中既設構造物である既設管路Ａに向かい、掘削機（掘進機）１によって、地盤Ｇを掘削しながら掘削機１及び推進管Ｔを地中に埋設し、既設管路Ａに至る推進管Ｔからなる新管路を構成する。
このとき、既設管路Ａの新管路の到達部は、その周りを予め地盤改良を施し、その到達部の周壁７に開口８を形成し、その開口８の外面周りにリング状の弾性体止水ゴム９を有した止水金物９ａがボルトや溶接によって設けられている。その止水金物９ａは止水ゴム９の先端全周をワイヤーロープ等で巻き付けてその先端縁を外筒２及び推進管Ｔに馴染ませる構造である。

掘削機１は、従来周知の構造であって、外筒（ケーシング、外殻）２内に、モータ３、排泥管４、送水管（送泥管、加泥管）等を設け、外筒２の前面には掘削刃５を有する回転板６を設け、前記モータ３によってその回転板６を回転するとともに、外筒２の後端をヒューム管等の推進管Ｔを介してジャッキ等によって押すことによって掘削機１を前進（進行）させて、地盤Ｇを掘削しつつ推進管Ｔを埋設し、その推進管Ｔを適宜に継ぎ合わせて新管路を構築する。
そのとき、図１に示すように、既設管路Ａに至って開口８を通る掘削機１は、弾性体止水ゴム９によって水密性を維持して進行する。

以上の構成は従来と同様であって、この発明は、上記掘削機１の外筒２に接続される最先行の推進管Ｔの先端部にシール構造１０を設けた点が特徴である。このシール構造１０は、一般の推進管Ｔではなく、このシール構造１０を有する特別な管とすることもできる。

このシール構造１０は、先行推進管Ｔの一部が欠如された外面開口の凹部１１と、その凹部１１の両側内周に設けた側壁１２ａと、その両側壁１２ａの内周縁に亘って設けた底壁１２ｂと、その側壁１２ａ及び底壁１２ｂで形成された凹部内に充填された弾性材１３と、底壁１２ｂの周囲等間隔に設けたコック１４とから成る。側壁１２ａ及び底壁１２ｂは鋼板等の溶接によって設ける。コック１４の数及び周方向の位置は、後述の弾性材１３の全周が均一に膨出するように実験等によって適宜に設定する。なお、凹部（開口）１１の周縁等は養生テープを貼って縁切りして弾性材１３の付着を防止することが好ましい。

弾性材１３は、水酸基末端ポリブタジエンと液状プレポリマーが反応した３次元の網目構造を有した弾性特殊材を使用する。
この弾性特殊材１３は、コンクリート製品等の目地材として使用されており、完全止水、耐震性、クッション性及び耐気性を有したものであり、上記側壁１２ａ及び底壁１２ｂで形成された凹部１１内に充填することによって、推進管Ｔ全周囲の封止膜１３を形成する。なお、弾性特殊材の性質は、例えば、伸び率：５５３％、付着強度：０．３５Ｎ／ｍｍ^２である。

このように最先行の推進管Ｔはその全周にシール構造１０を有しており、図１に示す、既設管路Ａ内に至った掘削機１がさらに進行し、図２（ａ）に示すように、前記シール構造１０が周壁７の開口８に至ると、掘削機１は停止する。この状態において、必要であれば、シール材９が接する部分より前の推進管Ｔの一部を切除するとともに、推進管Ｔから掘削機１を切り離し、その掘削機１等を回収する。

この状態において、既設管路Ａ側からコック１４を介して弾性体１３内に無収縮モルタル（充填材）１５を充填する。例えば、弾性特殊材１３の伸び率：５５３％近くの５００％程度の容量を充填する。
このモルタル１５の充填によって、図２（ｂ）に示すように、弾性材１３は膨出して開口８の内周面に密着する。このとき、弾性特殊材１３は変形性が良い上に付着強度が高いため、開口８の内面にぴったり沿うとともに強固に接着する。このため、推進管Ｔの外周面と開口８の内周面の間は確実にシールされる。

このシール構造１０によるシールが完了すれば、図２（ｃ）に示すように、弾性体止水ゴム９を有した止水金物９ａを取り外すとともにそれが接する推進管Ｔの既設管路Ａの内面から突出する部分を切除する。このとき、掘削機１が推進管Ｔから切り離されていなければ、その掘削機１等を切り離して回収する。
この後、開口８と推進管Ｔの間のその封止膜１３の密着部分以外の部分に、セメント、モルタル等の封止材１６を充填してシール（遮水）効果を高めて、既設管路Ａへの新設管路の連結作業を完了する。コック１４は適宜に取り外し、その取り外した開口には栓１４ａを取り付ける。

図５に示す推進管Ｔの発進個所においても同様にしてその開口８’をシールすることができる。すなわち、図４から図５に示すように、上記と同様にして、既設管路Ａ’の周壁７’と最後尾の推進管Ｔの間をシールする。開口８’は掘削機１等によって形成する。

上記実施形態は、最先行の推進管Ｔの全周にシール構造１０を設けたが、掘進機１を開口８を通って押し出すことの出来ない場合、すなわち、掘削機外殻（外筒）残置方式の場合、図６に示すように、その掘削機１の外筒２にシール構造１０を設けることとなる。この場合、同図（ａ）のように、回転板６等の掘削部が周壁７内に至った状態で、その外筒２から、その回転板６、モータ３等を取り外して取り出した後、上記の作用によって、その外筒２の外周面と開口７の内周面の間を、弾性特殊材１３、モルタル１５、封止材１６によってシール（遮水）する（図６（ｂ）参照）。このとき、外筒２はシール構造１０を有する特別な筒とすることもできる。

上記シール構造１０は、図７に示すように、上記側壁１２ａ及び底壁１２ｂで形成された外面開口の凹部１１に弾性材１３を充填した際、底壁１２ｂ側に凹部１７を有すると（弾性材１３の断面が外側に向かって湾曲状であると）、弾性材１３の断面形状が外側弧状となるため、上記充填材１５の充填時、弾性材１３が円滑に膨出する。その凹部１７の形成は、同図（ａ）に示すように、発泡スチロール等の弾性材１８を介在したり、底壁１２ｂを設ける前に、凹部１１の開口に型枠１９を当てがい、底壁１２ｂの無い開口側から弾性材１３を充填して凹部１７を形成したりしても良い。

上記実施形態は既設管路Ａ、Ａ’への推進管Ｔの接続の場合であったが、発進坑や到達坑において、その発進坑や到達坑を既設管路Ａ，Ａ’として推進管Ｔを接続する場合においても同様なシール構造を構築することができることは勿論である。
また、上記実施形態は、泥水式推進工法に係わるものであるが、この発明は、他の推進工法、例えば、土圧式推進工法や泥濃式推進工法等の他の種々の推進工法において採用し得ることができる。
さらに、下水道管路の構築に関するものであったが、上水道管路、電力線管路、電信線管路やガス管路、共同管路の構築は勿論のこと、防波堤などの水中構造物として使用され、あるいは地下構造物を構築する際に用いられるコンクリート製又は鋼製の大型の箱（ケーソン： caisson）、また、連続地下壁から管を導いたり、ケーソン又は連続地下壁に管を導いたりする場合等においても、この発明は採用し得ることは勿論である。
このように、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 掘削機
２ 掘削機の外筒
３ 掘削機のモータ
４ 排泥管
５ 掘削刃
６ 回転板
７、７’ 既設管路（地中既設構造物）の周壁
８、８’ 周壁の開口（坑口）
９ シール材
１０ シール構造
１１ シール構造の凹部
１２ａ 同側壁
１２ｂ 同底壁
１３ 弾性特殊材
１４ コック
１５ 無収縮モルタル（充填材）
１６ 封止材（モルタル）
１７ シール構造の弾性体凹部
Ａ、Ａ’ 既設管路（管）
Ｔ 推進管

Claims (4)

1. 掘削機（１）によって地盤（Ｇ）を掘削しながら前記掘削機（１）及び推進管（Ｔ）を地中に埋設して地中既設構造物（Ａ）に至る前記推進管（Ｔ）を連結した新管路を構成する推進工法における、前記新管路の地中既設構造物（Ａ）への連結部構造であって、
   上記地中既設構造物（Ａ）の周壁（７）に開口（８）が形成され、その開口（８）に対向する上記掘削機（１）の外筒（２）外周面又は上記新管路を成す最先行の推進管（Ｔ）の外周面に弾性材からなる封止膜（１３）が設けられ、その封止膜（１３）は、前記弾性材を前記掘削機（１）の外筒（２）外周面又は最先行の推進管（Ｔ）の外周面の凹部（１１）に充填して形成したものであり、前記封止膜（１３）はその内部に充填材（１５）が充填され膨出して前記開口（８）内周面に密着しているとともに、前記開口（８）と掘削機（１）の外筒（２）外周面又は前記最先行の推進管（Ｔ）の間のその封止膜（１３）の密着部分以外の部分には封止材（１６）が充填されていることを特徴とする管路連結部構造。
2. 掘削機（１）によって地盤（Ｇ）を掘削しながら前記掘削機（１）及び推進管（Ｔ）を地中に埋設して地中既設構造物（Ａ）に至る前記推進管（Ｔ）を連結した新管路を構成する推進工法における、前記掘削機（１）が地中既設構造物（Ａ）に至ると、
   その地中既設構造物（Ａ）の周壁（７）を開口（８）してさらに掘削機（１）を進行させ、最先行の前記推進管（Ｔ）が前記開口（８）に至れば、その開口（８）内周面と前記最先行の推進管（Ｔ）との間を封止し、
   又は上記周壁（７）に形成された開口（８）を通って掘削機（１）を進行させ、上記掘削機（１）の外筒（２）が前記開口（８）に至れば、その開口（８）内周面と前記掘削機の外筒との間を封止する、
   管路の連結部構築方法であって、
   上記開口（８）に対向する上記最先行の推進管（Ｔ）の外周面に、又は上記掘削機（１）の外筒（２）に、弾性材からなる封止膜（１３）が設けられ、その封止膜（１３）は、前記弾性材を前記最先行の推進管（Ｔ）の外周面又は上記掘削機（１）の外筒（２）の凹部（１１）に充填して形成したものであり、
   上記開口（８）の内周面に上記封止膜（１３）が至ると、その封止膜（１３）を内部に充填材（１５）を充填して前記開口（８）内周面に密着させるとともに、前記開口（８）と最先行の推進管（Ｔ）又は上記掘削機（１）の外筒（２）の間のその封止膜（１３）の密着部分以外の部分に封止材（１６）を充填することを特徴とする管路の連結部構築方法。
3. 上記弾性材が、水酸基末端ポリブタジエンと液状プレポリマーが反応した３次元の網目構造であることを特徴とする請求項１に記載の管路連結部構造。
4. 上記弾性材が、水酸基末端ポリブタジエンと液状プレポリマーが反応した３次元の網目構造であることを特徴とする請求項２に記載の管路の連結部構築方法。

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