JP2842855B2 - セミシールド工法における長距離推進工法及び装置 - Google Patents

セミシールド工法における長距離推進工法及び装置

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JP2842855B2 JP8235087A JP23508796A JP2842855B2 JP 2842855 B2 JP2842855 B2 JP 2842855B2 JP 8235087 A JP8235087 A JP 8235087A JP 23508796 A JP23508796 A JP 23508796A JP 2842855 B2 JP2842855 B2 JP 2842855B2
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    • E21D9/0873Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining with additional boring or cutting means other than the conventional cutting edge of the shield with a rotary drilling-head cutting simultaneously the whole cross-section, i.e. full-face machines the shield being provided with devices for lining the tunnel, e.g. shuttering

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【発明の属する技術分野】この発明は、地中に推進管を
埋設するための、オーバカット機能を有するセミシール
ド工法において、推進時における推進管と掘削面との摩
擦抵抗の発生を大幅に低減し、従来の中押し工法や地盤
沈下の要因になりやすい広拡のテールボイド(余掘量)
を必要とすることなく発進立杭に設置する元押しのみで
超長距離推進を可能にした長距離推進工法と装置に関す
る。

【0002】

【従来の技術】地中に下水道施設や各種の地下埋設物を
収納する管路を構築する方法としてセミシールド工法が
採用されている。

【0003】セミシールド工法は、発進立坑内に元押し
ジャッキと反力支圧盤を設置し、掘進作動するセミシー
ルド掘進機とヒューム管である推進管を元押しジャッキ
で押圧することにより地中に進入させ、推進管の継ぎ足
しと押し込みを繰り返し、到達立坑に掘進機を取り出す
ことにより、地中に管路を構築するものであり、推進延
長としては最大で400m程度が限度内となっていた。

【0004】ところで、近年セミシールド工法の施工に
おいて、住宅密集地や混雑した道路事情を考慮し、特に
公共下水道や電力、通信の分野で施工コストの低減を図
るために、立坑数の減少ができる超長距離推進の可能な
施工法が強く求められている。

【0005】セミシールド工法において、超長距離推進
のためには、推進施工時に発生する推進管と掘削面の摩
擦抵抗力をいかにコントロールして低減させることがで
きるかが最も重要な課題である。

【0006】図4(A)、(B)は従来のオーバカット
機能を有するセミシールド工法における摩擦低減の方法
を示し、掘進機1とこれに続く推進管2を地中に推進す
るとき、推進管2の外周に50mm程度を余掘したオー
バカット部分であるテールボイド3を掘進機1によって
形成する。推進管2に設けてある裏込注入孔4にテール
ボイド注入材の供給管5を接続し、テールボイド注入材
6を裏込注入孔4からテールボイド3に加圧注入するこ
とにより、テールボイド3を確保して該注入材6で推進
時の推進管2と地面の摩擦抵抗の低減を図るようにして
いる。

【0007】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、裏込注
入孔4は推進管2の上部又は下部の一箇所に設けられて
いるので、この裏込注入孔4からテールボイド3に注入
したテールボイド注入材6は図4(A)、(B)で示し
たように、推進管2の外周全面に伝わりにくく、注入孔
4の付近のみしかテールボイドの形成の確保ができず、
管外周面全体では斑状で中途半端な形成となるため、推
進管2と掘削面との摩擦抵抗の大幅な低減効果は得られ
ず、これらの例では、例えば1000m級のような超長
距離推進の実現は困難であった。

【0008】また、摩擦抵抗の低減方法として、テール
ボイド3を掘削の段階で2倍以上の120mm前後に拡
大することにより、加圧注入材6の外面全周への回りを
よくすることが考えられるが、テールボイド3を大径に
すると、推進途中で推進管2の外周と地山とのクリアラ
ンスが大きいため、図5(A)、(B)に示すように、
推進管2のバランスが悪く、地下水圧の高い場所では、
推進管2に対して浮力が働き、推進管2が浮いてしま
い、精度不良に陥るという問題が発生する。

【0009】更に、テールボイド3の幅、つまり余掘量
が大きくなると、時間の経過と共にその部分が圧密さ
れ、図5(C)の如く、路面の沈下7につながるという
問題もある。

【0010】そこで、この発明の課題は、従来の中押し
装置を用いたり、テールボイドの幅を無理に大きくする
ことなく推進管の全周に対して完全なるテールボイドを
確保して推進管と地山の摩擦抵抗を確実に長期にわたり
低減することができ、更に、狭隘な管内での人的作業を
なくし、セミシールド工法の生命である推力を地上の集
中管理システムですべて自動コントロールさせ、これに
より超長距離推進を確実に実現できるセミシールド工法
を提供することにある。

【0011】

【課題を解決するための手段】上記のような課題を解決
するため、請求項1の発明は、推進管群の推進方向に適
当な間隔で、周方向に複数のテールボイド材注入孔を設
けた多孔式専用管を接続し、この多孔式専用管内に、周
方向に並ぶ注入孔を接続する分配管と、分配管に接続し
た電磁弁と、テールボイド圧力計センサを設け、各多孔
式専用管の分配管をテールボイド材供給ホースで前記電
磁弁を介して接続し、このテールボイド材供給ホースを
地上に設置したテールボイド供給装置に接続し、コンピ
ュータ装置で供給するテールボイド注入材の注入箇所、
注入圧、注入量の指令及びデータの管理をするようにし
た構成を採用したものである。

【0012】請求項2の発明は、推進管と推進管の間に
接続する多孔式専用管にテールボイド材注入孔を周方向
に適当な間隔で複数設け、各注入孔を接続する分配管と
この分配管に接続するテールボイド材供給ホースの間に
電磁弁を設け、多孔式専用管の内部にテールボイド圧力
計センサを取付けた構成を採用したものである。

【0013】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
1乃至図3の図示例と共に説明する。

【0014】図1はこの発明に係るオーバカット機能を
有するセミシールド工法の実施の形態を示し、発進立坑
11内に元押しジャッキ12と反力支持用の支圧盤13
とを設け、セミシールド掘進機14とこれに続く推進管
15を押輪16を介して元押しジャッキ12で地中に押
し込むようになっている。

【0015】上記セミシールド掘進機14は、先端に設
けたオーバカット機能を有するカッター17の回転によ
り、推進管15の外径に例えば幅50mmのテールボイ
ド18を加えた直径の孔を掘削する周知の構造を有し、
推進管15を地中に推進させるとき、推進方向に適当な
間隔で推進管15間に多孔式専用管19が接続される。

【0016】上記多孔式専用管19は、図3に示すよう
に、両端を推進管15と接続する短尺のコンクリート管
や鋼管であり、その周壁には周方向に適当な間隔で複数
のテールボイド材注入孔20が内外に貫通するよう設け
られている。

【0017】図2に示すように、周方向に並ぶ各テール
ボイド材注入孔20は推進管15内に配置した分配管2
1と逆止弁付のノズル22を介して接続され、各多孔式
専用管19に設けた分配管21はテールボイド材供給ホ
ース23で順次接続され、該供給ホース23は発進立坑
11の外部地上に設置したテールボイド材加圧供給装置
24に接続されている。この供給装置24は、注入機2
5や遠隔操作盤26、計器ボックス27、圧送ポンプ2
8等を備えている。

【0018】上記各分配管21とテールボイド材供給ホ
ース23の接続部分に電磁弁29が設けられ、多孔式専
用管19の内部には、テールボイド18に注入したテー
ルボイド注入材30の圧力の増減を検出するテールボイ
ド圧力計センサ31と、コントロールボックス32が設
けられ、前記電磁弁29と圧力計センサ31及びコント
ロールボックス32は地上に設置した集中管理装置であ
るコンピュータと電気的に接続され、該コンピュータに
より、テールボイド18に対する注入材30の注入箇
所、注入圧、注入量、吐出圧、総推力、外周抵抗値、酸
素濃度値等を全て集中管理でコントロールするようにな
っている。

【0019】なお、推進管15の推進方向における多孔
式専用管19の配置間隔や、該専用管19に設ける注入
孔20の数や配置及び間隔は、地質や推進条件に合わせ
て選択すればよい。

【0020】次に、セミシールド工法の方法を説明す
る。

【0021】図1のように、オーバカット機能を有する
セミシールド掘進機14とこれに続く推進管15とをセ
ミシールド掘進機14の掘進作用とジャッキ12での押
込みによって地中に推進させるとき、適当な間隔ごとに
多孔式専用管19を接続して行くと共に、多孔式専用管
19の分配管21に接続した供給ホース23を供給装置
24と接続し、コンピュータの制御により必要とする電
磁弁29を開にすることにより、供給装置24より圧送
されたテールボイド注入材30を注入孔20からテール
ボイド18内に加圧注入する。

【0022】テールボイド18内に加圧注入されたテー
ルボイド注入材30の注入液圧をテールボイド圧力計セ
ンサ31で検出し、コントロールボックス32を介して
電磁弁29の開閉を制御することにより、テールボイド
18に対する注入材30の注入量の過不足をなくす。

【0023】注入孔20は図2のように、多孔式専用管
19の周囲に複数が配置されており、全注入孔20から
同時にテールボイド注入材30がテールボイド18内に
注入されるので、専用管19及び推進管15の外周全方
向へ均等に注入することができ、高精度のテールボイド
18を確保して長期間にわたって常時高安定化させるこ
とができる。

【0024】ここで、テールボイド注入材は、主成分が
ポリアクリル酸ソーダであり、これは白色粉末状の食品
添加物であり、水を加えてこれをPH7の透明な球状含
有粘性物にして使用する。この注入材は、人体、動植
物、地球への汚染などは全くなく、土粒子間に強力な目
詰効果を発揮し、フィルムの形成が瞬時にでき、テール
ボイド圧を地中に浸透させる液圧を長い間保持する機能
がある。

【0025】また、各電磁弁29の開閉を制御すること
により、地中に進入する専用管19及び推進管15群の
必要な箇所に対し、テールボイド注入材30を瞬時に全
周方向にわたって注入でき、これにより、テールボイド
圧を長期にわたり確保するので、推進管15の外周面と
地山との摩擦抵抗の大幅な低減が実現し、例えば、10
00m級の超長距離推進が可能になる。

【0026】なお、推進の一時休止時において、テール
ボイド18の注入材30はセンサ31により常時検出す
るので、注入材30の減少を自動的に補充することかで
きる。

【0027】

【発明の効果】以上のように、この発明によると、地中
に推進させる推進管の外周面全周に対し、テールボイド
注入材を均一に加圧注入することができ、テールボイド
の長期間安定確保と高濃度安定液の生成により、テール
ボイドの幅を大径にすることなく推進管の外周面と地山
との摩擦抵抗力を自動コントロールで大幅に低減でき、
これによって長距離推進が可能となり、立坑数の減少に
よる施工の能率向上と公共事業費等の大幅なコストダウ
ンを図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図1】この発明のセミシールド工法における推進工法
を示す施工状態の断面図

【図2】同上における多孔式専用管の部分を示す拡大縦
断側面図

【図3】多孔式専用管の斜視図

【図4】(A)は従来のセミシールド工法の施工状態を
示す断面図、(B)は同上の縦断側面図

【図5】(A)は従来のオーバカット機能を有するセミ
シールド工法において、テールボイドを大径にした場合
の縦断側面図、(B)は同上による推進管の歪発生を示
す断面図、(C)は同じく路面沈下の発生を示す断面図

【符号の説明】

14 セミシールド掘進機 15 推進管 18 テールボイド 19 多孔式専用管 20 テールボイド注入孔 21 分配管 23 テールボイド材供給ホース 24 テールボイド材加圧供給装置 29 電磁弁 30 テールボイド注入材 31 テールボイド圧力計センサ 32 コントロールボックス

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) E21D 9/06 311 E21D 9/06 301 E21D 9/08

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 推進管群の推進方向に適当な間隔で、周
    方向に複数のテールボイド材注入孔を設けた多孔式専用
    管を接続し、この多孔式専用管内に、周方向に並ぶ注入
    孔を接続する分配管と、分配管に接続した電磁弁と、テ
    ールボイド圧力計センサを設け、各多孔式専用管の分配
    管をテールボイド材供給ホースで前記電磁弁を介して接
    続し、このテールボイド材供給ホースを地上に設置した
    テールボイド供給装置に接続し、コンピュータ装置で供
    給するテールボイド注入材の注入箇所、注入圧、注入量
    の指令及びデータの管理をするようにしたセミシールド
    工法における長距離推進工法。
  2. 【請求項2】 推進管と推進管の間に接続する多孔式専
    用管にテールボイド材注入孔を周方向に適当な間隔で複
    数設け、各注入孔を接続する分配管とこの分配管に接続
    するテールボイド材供給ホースの間に電磁弁を設け、多
    孔式専用管の内部にテールボイド圧力計センサを取付け
    たセミシールド工法における長距離推進装置。
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