JP2696742B2

JP2696742B2 - 推進掘削工法及び推進管

Info

Publication number: JP2696742B2
Application number: JP27896193A
Authority: JP
Inventors: 恵光服部
Original assignee: 中川ヒューム管工業株式会社
Priority date: 1993-10-12
Filing date: 1993-10-12
Publication date: 1998-01-14
Anticipated expiration: 2013-01-14
Also published as: JPH07109887A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トンネル掘削のため土
中に推進される推進管及びそれを使用した推進掘削工法
に関し、特にカーブを有するトンネルを推進掘削するの
に好適な推進管と推進工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】遠心力鉄筋コンクリート管、いわゆるヒ
ューム管等からなる推進管を土中に推進しながら、その
先端で切り羽を掘削し、水路やケーブル敷設路等のトン
ネルを構築する推進掘削工法が広く採用されている。こ
のような推進掘削工法は、例えば実公昭５９−４１２６
９号公報、や実開昭６４−３９９９６号公報に示されて
いる。

【０００３】この推進掘削工法では、立抗からトンネル
を構築する地盤まで推進管を降ろし、そこから元押しジ
ャッキや中間ジャッキ等を使用して推進管を地盤の中に
押し進めながら、最も先の推進管の先端で切り羽を掘削
していく。このような推進工法において、土中に推進さ
れる推進管の端部の継ぎ合わせ状態を図７に示す。すな
わち、推進管１ａ、１ｂは、その一方の推進管１ｂの端
部外周に止水用のゴムリング３を嵌め込み、他方の推進
管１ａの端部外周から鋼製のカラー４を延ばしている。
そして、このカラー４の中に前記ゴムリング３を嵌め込
んだ推進管１ｂの端部を嵌合した状態で両推進管１ａ、
１ｂの端部が長手方向に突き合わせられる。このように
して継ぎ合わせられた前後の推進管１ａ、１ｂの端面の
突合せにより、前記ジャッキからの推進力が後方の推進
管１ｂから前方の推進管１ａに伝達される。

【０００４】このような推進掘削工法によりトンネルを
掘削するに当り、掘削するトンネルに曲線部がある場
合、その曲線部の部分では、前後の推進管１ａ、１ｂ
を、その突き合わせた部分で折り曲げて推進する工法が
行われている。この場合、前後の推進管１ａ、１ｂの端
面に楔を打ち込んで推進する方法や、推進管１ａ、１ｂ
の端面の間にヒンジを設けて屈曲する方法等が提案され
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記のような従来の推
進掘削工法において、曲線部推進時の前後の推進管１
ａ、１ｂの屈曲は、カラー４と推進管１ｂの端部との余
裕の範囲で行われている。ところが、このカラー４は、
本来、推進管１ｂの端部外周に嵌め込まれたゴムリング
３との接触により、推進管１ａ、１ｂの内部への土砂や
水の浸入の防止を図るものであり、現実には止水性の観
点から、カラー４と推進管１ｂの端部とに大きな余裕を
与えることはできない。

【０００６】さらに、前記従来の推進管では、推進管１
ｂから推進管１ａの伝達される推力を均等化するため、
それら推進管１ａ、１ｂの間に目地材としてクッション
材２を挿入している。これは、推進管１ａ、１ｂの端面
に局部的に大きな応力が作用するのを避けるためであ
る。しかし、曲線部分では、曲線の内側となる部分や楔
を打ち込んだ部分に推力による応力が集中する。これら
の理由から、前後の推進管１ｂの継ぎ合わせ部分で、そ
れらを屈曲できる角度に自ずと限度がある。

【０００７】推進管１ａ、１ｂは、通常の長さが２００
０〜２５００ｍｍであるが、曲線部の曲率半径が小さい
場合、このように長い推進管を使用すると、曲線部の曲
率に前記推進管１ａ、１ｂの曲げ角度が対応できない場
合がある。そのため、曲線部の曲率半径が小さい場合、
従来の推進掘削工法では、特に短い推進管を使用して、
その曲率半径に対応させる必要があった。

【０００８】しかし、短い推進管を使用する場合は、立
抗から頻繁に推進管を降ろさなければならず、ヒンジも
それだけ多くの個所に設けなければならないため、施工
に手数がかかるという課題があった。本発明は、前記従
来の推進管及びそれを使用した推進掘削工法の課題に鑑
み、通常の長さの推進管を使用しながら、より小さな曲
率半径の曲線部推進に対応を可能とすることを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明では、
前記の目的を達成するため、推進管を土中に推進しなが
らトンネルを掘削する推進掘削工法であって、長手方向
に順次突合せられ、且つ一体に連なった複数の管体１１
ａ、１１ｂ…と、これら管体１１ａ、１１ｂ…の突き合
わせた端面の間に径方向に対向して挿入された一対の第
一の目地材１４、１４と、これら第一の目地材１４、１
４が対向した方向と直交する方向に対向させて前記管体
１１ａ、１１ｂ…の端面の間に挿入され、前記第一の目
地材１４、１４より圧縮変形容易な第二の目地材１５、
１５とからなる推進管を用い、前記第一の目地材１４、
１４の両側の第二の目地材１５、１５の一方を圧縮させ
て管体１１ａ、１１ｂ…を屈曲させながら土中に推進す
ることを特徴とする曲線部における推進掘削工法を提供
する。

【００１０】さらに、本発明では、土中に推進されてト
ンネルを掘削する推進管であって、長手方向に順次突合
せられた複数の管体１１ａ、１１ｂ…と、これら管体１
１ａ、１１ｂ…の突き合わせた端面の間に径方向に対向
して挿入された一対の第一の目地材１４、１４と、これ
ら第一の目地材１４、１４が対向した方向と直交する方
向に対向させて前記管体１１ａ、１１ｂ…の端面の間に
挿入され、前記第一の目地材１４、１４より圧縮変形容
易な第二の目地材１５、１５と、管体１１ａ、１１ｂ…
の端部にわたってこれらの外周部に嵌め込まれ、前記目
地材１４、１５の外周縁を挟持する弾性筒体１３と、こ
の弾性筒体１３の外周に嵌め込まれた剛性を有する保護
管１２とからなることを特徴とする推進管を提供する。

【００１１】なお、この推進管において、第一と第二の
目地材１４、１５は、中央部１７、１９が厚く、両端部
１８、２０がそれより薄いセグメント状の部材で、リン
グ状に継ぎ合わせられたとき、そのリングの厚みが周方
向に沿って均一となっているのが好ましい。これらの第
一と第二の目地材１４、１５は、例えば、圧縮変形強度
が異なる部材により作ることができる。また、弾性筒体
１３と管体１１ａ、１１ｂの端部とは、内外周面に設け
た凹凸面により、それらの径方向及び中心軸方向に互い
に固定されているのがよい。

【００１２】

【作用】本発明による推進工法では、前記第一の目地材
１４、１４の両側の第二の目地材１５、１５の一方を圧
縮させて、長手方向に順次突合せられ、且つ一体に連な
った複数の管体１１ａ、１１ｂ…を屈曲させながら土中
に推進するので、第一の目地材１４、１４のほぼ中心を
支点として管体１１ａ、１１ｂ…を所定の方向に屈曲さ
せることができる。従って、一体となった１本の推進を
その途中の複数個所で屈曲させながら推進することが可
能となる。これにより、通常の長さの推進管を使用しな
がら、より曲率半径の小さな曲線に沿って推進させるこ
とができるようになる。

【００１３】さらに、本発明による前記の推進管は、長
手方向に突き合わせた複数の管体１１ａ、１１ｂ…から
なっているが、これら管体１１ａ、１１ｂ…の突き合わ
せた端面の間には、互いに直交する方向に対向させて第
一の目地材１４、１４と、より圧縮変形容易な第二の目
地材１５、１５とが挿入されているので、前記の推進掘
削工法を実施するに当り、管体１１ａ、１１ｂ…を特定
の方向、つまり圧縮変形容易な第二の目地材１５、１５
が挿入された方向に屈曲させることができる。

【００１４】そして、これらの管体１１ａ、１１ｂ…に
は、その端部にわたって外周部に弾性筒体１３が嵌め込
まれ、さらにその外周側に剛性を有する保護管１２が嵌
め込まれているため、弾性筒体１３が管体１１ａ、１１
ｂ…と保護管１２との間で変形し、管体１１ａ、１１ｂ
…の前記の屈曲を可能とする。また、複数の管体１１
ａ、１１ｂ…が一連のものとして連結され、一体の管と
して取り扱うことが可能である。

【００１５】さらに、本発明の推進管では、管体１１
ａ、１１ｂ…の端面の全体面積の約半分の目地材１４、
１５を圧縮しながら曲線部を推進するので、目地材１
４、１５の圧縮率や硬度の差による応力の差は生じる
が、局部的に楔を打ち込む場合に比べて、はるかに大き
な面積で推進力を受けることができる。このため、管体
１１ａ、１１ｂ…の端面に極端な応力集中が起こらず、
曲線部分の推進中の管の破損等が起こらない。

【００１６】なお、この推進管において、中央部１７、
１９が厚く、両端部１８、２０がそれより薄いセグメン
ト状の目地材１４、１５をリング状に継ぎ合わせ、その
全体の厚みが径方向に沿って均一にすれば、目地材１
４、１５が管体１１ａ、１１ｂ…の端面の継目を隙間な
く埋めるため、目地材１、１５が止水性を向上させるパ
キッング材としても機能する。また、リング状に継ぎ合
わせた目地材１４、１５は、その周方向に沿って圧縮変
形性が段階的に異なるので、管体１１ａ、１１ｂの屈曲
が容易となる。

【００１７】これらの第一と第二の目地材１４、１５
を、圧縮変形強度が異なる部材で作ることで、それらの
圧縮変形性の違いを与えることができる。弾性筒体１３
と管体１１ａ、１１ｂ…の端部とを、その内外周面に設
けた凹凸面により、それらの径方向及び中心軸方向に互
いに固定すると、弾性筒体１３の抜けや外れが無く、管
体１１ａ、１１ｂの一体性を向上させることができる。

【００１８】

【実施例】次に、図面を参照しながら、本発明の実施例
について詳細に説明する。図４に示すように、本発明の
実施例による推進管は、或る程度長さの短い複数の管体
１１ａ、１１ｂ…を長手方向に継ぎ合わせたもので、図
４では、４つの管体１１ａ〜１１ｄにより推進管が構成
されている。この管体１１ａ〜１１ｄは、鉄筋コンクリ
ート管やレジンコンクリート管等で作られる。

【００１９】図１は、管体１１ａと１１ｂとを継ぎ合わ
せた部分の平面図である。管体１１ａ、１１ｂは、その
端面が互いに突き合わせられているが、その端面の間に
セグメント状の目地材１４、１５が全体としてリング状
に組み立てられて挿入されている。図示の場合、上下に
目地材１４が挿入され、その両側に目地材１５が挿入さ
れており、各々の目地材１４、１４及び１５、１５は管
体１１ａ、１１ｂの径方向に対向している。

【００２０】図２は、この目地材１４、１５を分解して
示しているが、目地材１４は、中央部１７が厚く、その
両側の端部１８が薄くなったリングのセグメント状部材
である。この目地材１４の中央部１７には、後述するジ
ョイント部材１６を通すための通孔２１が開設されてい
る。目地材１５も、中央部１９が厚く、その両側の端部
２０が薄くなったリングのセグメント状部材である。こ
れらの目地材１４、１５を各々２つずつ用意し、それら
の薄い両端部１８、２０を重ね合わせて継ぎ合わせる
と、全体がリング状に組み立てられる。その内径は管体
１１ａ、１１ｂの内径と同じであり、外径は管体１１
ａ、１１ｂの外径よりやや小さい。

【００２１】目地材１４、１５は、管体１１ａ、１１ｂ
の上下に挿入される目地材１４より、管体１１ａ、１１
ｂの両側に挿入される目地材１５の方が圧縮変形が容易
となっている。具体的には、目地材１４、１５の硬度
を、管体１１ａ、１１ｂ…の圧縮強度の１／５〜１／２
程度で圧縮変形する材質とする。例えば、管体１１ａ、
１１ｂ…が鉄筋コンクリート管からなる場合、目地材１
４の圧縮変形応力が１５０〜２５０Ｋｇｆ／ｃｍ² 、目
地材１５の圧縮変形応力が５０〜１５０Ｋｇｆ／ｃｍ²
程度がよい。

【００２２】例えば、これらの目地材１４、１５を、各
々その弾性係数の異なる材質で形成することで、それら
の硬度を異ならせる。また、発泡スチロール、発泡ポリ
ウレタン、発泡ゴム等の発泡成形体で目地材１４、１５
を成形し、それらの発泡率を異ならせることで、両者の
硬度を異ならせ、目地材１５を目地材１４より圧縮変形
容易とすることもできる。また、発泡成形体はその初期
圧縮率に違いがあると硬度が異なるため、例えば、目地
材１４の中央部１７の厚みを特に厚くし、その部分に充
分な初期圧縮応力を与えた状態で管体１１ａ、１１ｂの
間に挿入してもよい。さらに、目地材１４、１５は、発
泡成形体の他、合板、繊維板、パーティクルボード等を
使用することもできる。

【００２３】なお、図２に示すように、目地材１４、１
５の中央部１７、１９を厚くし、その両端部１８、２０
を薄くし、薄い両端部１８、２０を重ね合わせて継ぎ合
わせると、リング状に継ぎ併せられた目地材１４、１５
は、円周方向に段階的に硬度が変わる。すなわち、目地
材１４の中央部１７が単独で存在する部分の硬度が最も
高く、目地材１５の中央部１９が単独で存在する部分の
硬度が最も低い。そして、目地材１４と１５の両端部１
８、２０が重なり合った部分の硬度は、全体としてその
中間の硬度となる。

【００２４】図１に示すように、前記の目地材１４、１
５を介して端面が突き合わせられた管体１１ａ、１１ｂ
の端部の外周にわたって、ゴムや樹脂等の弾性体からな
る弾性筒体１３が嵌め込まれている。図５に示すよう
に、この弾性筒体１３は、その内周面に凹凸の溝を有
し、これを後述するようにして型枠内に配置し、管体１
１ａ、１１ｂ…を成形することで、この凹凸の溝が管体
１１ａ、１１ｂの端部外周の凹凸溝に嵌合され、管体１
１ａ、１１ｂ…が一体化される。この状態では、弾性筒
体１３が、管体１１ａ、１１ｂの径方向及び中心軸方向
に弾性筒体１３が抜けないように固定されている。ま
た、この弾性筒体１３は、その内周中央部の溝に、前記
目地材１４、１５の外周部分を挟持している。この弾性
筒体１３は、その中央部と両側部の幅方向への変形を容
易にするため、中央部外周側に溝２２が形成され、両端
部に孔２３が形成されている。

【００２５】この弾性筒体１３の外周の全周にわたっ
て、その両側部を除く中央部に凹溝が形成され、これに
鋼等の金属或は強化樹脂等からなる円筒形状の保護管１
２が嵌め込まれている。さらに、図１に示すように、前
記管体１１ａ、１１ｂの端部の上下の部分は、前記目地
材１４の中央部１７の孔２１を通して同管体１１ａ、１
１ｂに埋設されたジョイント１６で連結されている。図
示のジョイント１６は、例えば図６に示すようにボルト
からなっている。ジョイント１６の頭部は、蓋２６で閉
じた円筒形のケース２５に挿入され、管体１１ａの端部
に埋設されている。さらに、このジョイント１６の頭部
より先端の部分が前記目地材１４の中央部１７の孔２１
に通され、さらにナット２４がねじ込まれると共に、管
体１１ｂの端部に埋設されている。なお、ジョイント１
６は、ボルトではなく、両端が広がった鋼棒等を用いて
もよい。

【００２６】このような、目地材１４、１５、弾性筒体
１３、保護管１２及びジョイント１６を有する管体１１
ａ〜１１ｄは、同じ型枠内で同時に成形して製造され
る。すなわち、円筒形の型枠の円筒成形面の所定の位置
に保護管１２を張り、その内側に弾性筒体１３を張る。
さらに、この弾性筒体１３の内周中央の溝に沿って前述
のようにして継ぎ合わせながら目地材１４、１５を嵌め
込む。さらに、図６に示すように、容器２５にボルトで
あるジョイント１６を通し、その頭部を収納した後、容
器２５を蓋２６で閉じる。このジョイント１６を目地材
１４の中央部の孔２１に通し、ナット２４をねじ込ん
で、そのナット２４と容器２５との間に目地材１４を挟
み、ジョイント１６を仮止めする。また、型枠内に鉄筋
（図示せず）を組み立てる。そして、型枠を回転ローラ
に乗せて回転しながら、その中に生コンクリートを投入
し、回転による遠心力で締め固めると共に、脱水し、推
進管を成形する。これにより、目地材１４、１５により
互いに分離された管体１１ａ、１１ｂ…が成形され、弾
性筒体１３は、その内周の凹凸がそれら管体１１ａ、１
１ｂ…の端部外周に埋め込まれる形で隣接する管体１１
ａ、１１ｂ…の端部にわたって嵌め込まれる。

【００２７】このようにな構成を有する推進管を用い
て、曲線部分を推進する場合、図３に示すように、硬度
の高い上下の目地材１４を支点として、その両側の目地
材１５、１５の一方を圧縮させることで、管体１１ａ、
１１ｂ…を折り曲げる。これによって、全体として図４
で示すように、推進管が数カ所で折り曲げられ、曲線部
分での推進が可能となる。

【００２８】図５は、目地材１５や弾性筒体１３が直線
部分あるいは曲線部分で変形する様子を示している。図
５（ａ）は、推進管が直線部分を推進している状態であ
り、目地材１５及び弾性筒体１３は、均等に圧縮されて
いる。図５（ｂ）は、推進管が曲線部分を推進中の状態
で、図示されている目地材１５及び弾性筒体１３側が曲
線部の内側に入った状態である。ここでは目地材１５及
び弾性筒体１３が管体１１ａ、１１ｂの長手方向に圧縮
され、目地材１５が薄くなると共に、弾性筒体１３の特
に中央部分と両端部分が圧縮される。他方、図５（ｃ）
は、１５及び弾性筒体１３側が曲線部の外側に入った状
態である。ここでは弾性筒体１３が管体１１ａ、１１ｂ
の長手方向に引き延ばされると共に、目地材１５と管体
１１ａ、１１ｂの端面との間に若干の隙間が生じる。な
お、この隙間部分に楔を打ち込むことで、その曲げ角度
を正確に保持することもできる。

【００２９】なお、前記の実施例では、推進管を用いて
横方向に曲がった曲線部推進を行う場合について説明し
たが、推進管を前述の状態から９０°回転させた配置と
すれば、縦方向に曲がった曲線部の推進も行うことがで
きることはもちろんである。さらに、図示してないが、
推進管を構成する管体１１ａ、１１ｂ…の中央にクレー
ンで吊り上げるためのアイナット等を取り付けておき、
これにワイヤーを掛けて推進管をクレーンで吊り、搬送
や立抗への吊り降ろし等を行えば、推進管を容易に搬
送、設置できる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、長
手方向に突き合わせた複数の管体１１ａ、１１ｂ…を、
圧縮変形容易な第二の目地材１５、１５が挿入された方
向に屈曲させることができる。しかも、これらの管体１
１ａ、１１ｂ…は、弾性筒体１３と保護管１２とによ
り、一体の管として取り扱うことが可能である。これに
より、通常の長さの推進管を使用しながら、より小さな
曲率半径の曲線部推進に対応が可能となる。また、第一
の目地材１４、１４のほぼ中心を支点として管体１１
ａ、１１ｂ…を所定の方向に屈曲させるので、正確な方
向へ推進管を屈曲推進することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例である推進管を一部切り欠いた
要部平面図である。

【図２】同実施例に使用される目地材の分解斜視図であ
る。

【図３】同実施例である推進管を屈曲した状態の要部平
面図である。

【図４】同実施例である推進管を屈曲した状態の全体平
面図である。

【図５】同実施例である推進管を真直にした状態及び屈
曲した状態の要部拡大横断平面図である。

【図６】同実施例である推進管の要部拡大縦断側面図で
ある。

【図７】従来例である推進管を屈曲した状態の要部平面
図である。

【符号の説明】

１１ａ管体１１ｂ管体１４目地材１５目地材１３弾性筒体１２保護管１７目地材の中央部１９目地材の中央部１８目地材の両端部２０目地材の両端部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】推進管を土中に推進しながらトンネルを
掘削する推進掘削工法であって、長手方向に順次突合せ
られた複数の管体（１１ａ）、（１１ｂ…）と、これら
管体（１１ａ）、（１１ｂ）…の突き合わせた端面の間
に径方向に対向して挿入された一対の第一の目地材（１
４）、（１４）と、これら第一の目地材（１４）、（１
４）が対向した方向と直交する方向に対向させて前記管
体（１１ａ）、（１１ｂ）…の断面の間に挿入され、前
記第一の目地材（１４）、（１４）より圧縮変形容易な
第二の目地材（１５）、（１５）とからなる推進管を用
い、前記第一の目地材（１４）、（１４）の両側の第二
の目地材（１５）、（１５）の一方を圧縮させて管体
（１１ａ）、（１１ｂ）…を屈曲させながら土中に推進
することを特徴とする曲線部における推進掘削工法。
【請求項２】土中に推進されてトンネルを掘削する推
進管であって、長手方向に順次突合せられた複数の管体
（１１ａ）、（１１ｂ）…と、これら管体（１１ａ）、
（１１ｂ）…の突き合わせた端面の間に径方向に対向し
て挿入された一対の第一の目地材（１４）、（１４）
と、これら第一の目地材（１４）、（１４）が対向した
方向と直交する方向に対向させて前記管体（１１ａ）、
（１１ｂ）…の端面の間に挿入され、前記第一の目地材
（１４）、（１４）より圧縮変形容易な第二の目地材
（１５）、（１５）と、管体（１１ａ）、（１１ｂ）…
の端部にわたってこれらの外周部に嵌め込まれ、前記目
地材（１４）、（１５）の外周縁を挟持する弾性筒体
（１３）と、この弾性筒体（１３）の外周に嵌め込まれ
た剛性を有する保護管（１２）とからなることを特徴と
する推進管。
【請求項３】前記請求項２において、第一と第二の目
地材（１４）、（１５）は、中央部（１７）、（１９）
が厚く、両端部（１８）、（２０）がそれより薄いセグ
メント状の部材で、リング状に継ぎ合わせられたとき、
そのリングの厚みが周方向に沿って均一となっているこ
とを特徴とする推進管。
【請求項４】前記請求項２または３において、第一と
第二の目地材（１４）、（１５）は、圧縮変形強度が異
なる部材からなることを特徴とする推進管。
【請求項５】前記請求項２〜４の何れかにおいて、弾
性筒体（１３）と管体（１１ａ）、（１１ｂ）の端部と
は、内外周面に設けた凹凸面により、それらの径方向及
び中心軸方向に互いに固定されていることを特徴とする
推進管。