JP2928462B2 - 二重管の泥水推進工法 - Google Patents

二重管の泥水推進工法

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誠 楮山
秀樹 宇野
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は内管と外管からなる
二重管を発進立坑から到着立坑に向けて推進する泥水推
進工法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】推進工法を用いて地中にヒューム管や鉄
管或いは合成樹脂管等の管からなる管路を敷設すること
がある。この推進工法は、先頭に地山を掘削するカッタ
ーを有する掘進機を配置すると共に発進立坑に元押装置
を配置し、掘進機に前記管を後続させて元押装置によっ
て推進して管路を敷設するようにしている。
【0003】特に、泥水工法と呼ばれる推進工法(泥水
推進工法)では、予め調整された比重を有する泥水を掘
進機による地山の掘削部に供給し、該泥水によって地山
の崩壊を防止すると共に掘削された土砂や礫を泥水に混
入させて外部に排出している。このため、掘進機の内部
には泥水及び掘削土砂を排出するポンプが設けられてい
る。このポンプは一定回転数で運転され、揚程が略一定
に保持される。
【0004】最近では、交通事情を考慮して一度に長い
距離の管路を敷設することが要求されている。このた
め、1台のポンプでは揚程が不足になり、敷設された管
路内に複数のポンプを配置して泥水や掘削土砂を排出す
る技術が提案されている(例えば特公昭59-27837号公
報)。
【0005】一方、泥水推進工法を採用して地中に天然
ガスや都市ガス等の燃料用ガスを供給する管路を敷設す
る技術が開発されている。この技術は、小径の内管に大
径の外管を外装した二重管を構成し、この二重管を掘進
機に後続させて元押装置によって到着立坑に向けて推進
することで地中に二重管からなる管路を敷設し、前記内
管の内部を燃料用ガスの流通路として構成するものであ
る。また内管と外管の間に形成される間隙を利用して該
二重管を推進する際に発生する地山との摩擦を軽減させ
る滑材を供給し、或いは管路の敷設後に外管と地山との
間に形成された間隙に裏込め材を注入するものである。
【0006】上記の如き二重管を敷設する場合であって
も、敷設長を増加させることが要求されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】燃料用ガスを供給する
ことを目的とした二重管からなる管路では、内管に高度
な気密性が要求されるため、内管に穴を形成したり他の
部材を溶接することが出来ない。このため、内管の内部
に泥水及び掘削土砂を排出するためのポンプを増設する
ことが出来ず、管路の敷設長に限界が生じるという問題
がある。
【0008】また敷設工事中に浸入した雨水や地下水が
掘進機や後続する管の内部に溜まることがある。従来は
敷設長が短く短期間で終了するため、内部に滞留した水
が敷設工事に悪影響を及ぼすことはない。然し、敷設長
の増加に伴って工期が長くなり、掘進機の内部に滞留す
る水の増加も想定され、この水が掘進機の内部に配設さ
れた装置類や制御機器類に悪影響を及ぼす虞がある。
【0009】本発明の目的は、二重管からなる管路の敷
設長を増加させる際に1台のポンプで泥水と掘削土砂を
排出すると共に、敷設中に管路及び掘進機の内部に浸入
した水を排出することが出来る二重管の泥水推進工法を
提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に係る二重管の泥水推進工法は、地山を掘削す
る掘進機と、発進立坑に配設された元押装置とを有し、
掘削部に泥水を供給すると共に前記掘削部から泥水と掘
削土砂を排出しつつ、内管と該内管との間に所定の間隙
を持って外装された外管からなる二重管を発進立坑から
到着立坑に向けて推進する二重管の泥水推進工法であっ
て、掘進機と該掘進機に後続させる先頭の二重管との間
に筒体を配置し、該筒体に可変揚程のポンプを設けて該
ポンプの吸引側を掘削部に接続すると共に吐出側を発進
立坑まで延長し、且つ前記ポンプの吸引側の配管に信号
によって開閉する開閉弁と逆流防止弁を有する枝管を設
けると共に該枝管の近傍に水位を検出して信号を発生す
る水位計を配置し、前記水位計から発生する信号によっ
て前記開閉弁を開放することを特徴とするものである。
【0011】上記二重管の泥水推進工法(以下、単に
『推進工法』という)では、管路を敷設するに際し、掘
進機と該掘進機に後続される先頭の二重管の間に可変揚
程のポンプを設け、ポンプの吸引側を掘削部に接続する
と共に吐出側を発進立坑まで延長したので、掘削部から
泥水及び掘削土砂を吸引して発進立坑側に吐出すること
で外部に排出することが出来る。またポンプの揚程を管
路の敷設長に応じて適宜設定することで、1台のポンプ
で泥水及び掘削土砂を排出(排泥)することが出来る。
【0012】また上記ポンプの吸引側に開閉弁と逆流防
止弁を有する枝管を設けると共に、該枝管の近傍に水位
計を設けたので、掘進機及び管路の内部に浸入して滞留
した水の水位を水位計で検出し、一定の水位以上になっ
たとき、水位計からの信号によって開閉弁を開放するこ
とで、滞留した水をポンプによって吸引して外部に排出
することが出来る。従って、外部から浸入した水が掘進
機の内部に配置した制御機器類に悪影響を及ぼす虞がな
い。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、上記推進工法の好ましい実
施形態について図を用いて説明する。図1は二重管を推
進する際の全体システムを説明する図、図2はポンプ及
び枝管の配置を説明する図、図3は図2の III−III 断
面図である。
【0014】本発明に係る推進工法は、掘進機1と該掘
進機1に後続する先頭の二重管Aの間にポンプ2を設け
たポンプ筒3を配置し、二重管Aの敷設長の増加に伴っ
てポンプ2の揚程(吐出圧)を増加させることで、1台
のポンプ2によって泥水と掘削土砂の混合した流体を発
進立坑B側に排出することを可能にしたものである。ま
た外部から浸入した水が一定の水位に達したとき、この
水をポンプ2によって発進立坑B側に排出することを可
能としたものである。
【0015】本発明に係る推進工法の全体システムにつ
いて説明する。掘進機1は隔壁1aによって分割され、
該隔壁1aよりも前方側(図1に於ける左側)にはモー
ター1cによって駆動されて回転するカッター1bが配
置されている。また隔壁1aの近傍にはカッター1bに
よって掘削された土砂や礫を泥水と共に取り込む排泥室
1dが形成されている。
【0016】尚、掘進機1の内部であって隔壁1aより
も後方側(図1に於ける右側)の室内には、二重管Aの
敷設方向に沿って照射されたレーザー光線が投影される
ターゲットや該ターゲットを監視して掘進機1の推進方
向が変動したとき、この方向を制御するジャッキ1e,
油圧ユニット1fを含む装置類が配置されている。
【0017】掘進機1の後方にダミー管4が接続されて
おり、このダミー管4の内部には後述する滑材注入用の
ホース12を牽引するウインチ4a,掘進機1に設けた装
置類やウインチ4a及びポンプ2を制御する機内制御盤
4bが設けられている。
【0018】ダミー管4の後方にポンプ2を設けたポン
プ筒3が接続され、更に、該ポンプ筒3の後方に滑材注
入弁5aを設けた滑材注入筒5が接続されている。掘進
機1,ダミー管4,滑材注入筒5は夫々の端部がボル
ト,ナット等の締結手段によって強固に接続されてい
る。
【0019】滑材注入筒5の後方に二重管Aが順次接続
されている。この二重管Aは内管6と外管7からなり、
これ等の管6,7は両者の間に設けた図示しないブラケ
ットに保持されて軸方向及び円周方向に相対的に摺動及
び回転可能に構成されている。
【0020】内管6は内部に燃料用のガスを流通させる
ものであり、高度の気密性が要求される。このため、内
管6は予め設定された径と長さを有する鋼管によって構
成され、他の二重管Aと接続する際には内管6を突き合
わせて全周が溶接される。外管7は発進立坑Bに設置し
た元押装置8から二重管Aを推進する際に必要な推力を
伝達される。このため、外管7は付与される推力に対抗
し得る強度を有する鋼管によって構成されている。また
内管6と外管7の間には、滑材や裏込め材を供給する供
給管9が配置されている。
【0021】元押装置8は、押し輪8aと、ジャッキ8
bとによって構成されており、ベッド8c上に載置した
二重管Aの外管7に押し輪8aを当接させ、地上に設置
されたパワーパック10から圧油を供給してジャッキ8b
を駆動することで、二重管Aの外管7を介して掘進機1
まで推力を伝達して推進する。前記の如くして先頭に配
置した掘進機1から後端に位置する二重管Aを推進する
際に発生する反力は元押装置8に設けた反力壁8dを介
して発進立坑Bの壁面で支持される。
【0022】二重管Aの内管6と外管7の間に配置され
た供給管9には、一端が地上に設置された滑材,裏込め
材注入装置11に接続されたホース12が挿入される。この
ホース12の先端は図示しないワイヤを介してダミー管4
に設けたウインチ4aに接続され、二重管Aの推進に伴
って供給管9の内部を移動しつつ、適宜滑材を吐出して
外管7と地山の間に注入し、これにより、推進時に発生
する地山との摩擦を軽減させることが可能である。
【0023】発進立坑Bの近傍の地上には、泥水処理装
置13及び泥水処理装置13や掘進機1の操縦,制御及びポ
ンプ2の回転数の制御を行うための操作盤14が設置され
ている。
【0024】泥水処理装置13は、掘進機1の前方に於け
る掘削部(カッター1c)に送る泥水を予め設定された
比重に調整する機能と、掘削部から排出された泥水と掘
削土砂を分離して再度泥水の比重を調整する機能を有す
る。このため、泥水処理装置13には、泥水を掘削部に送
る送泥配管系15と、掘削部から泥水,掘削土砂を排出す
る排泥配管系16が接続されている。
【0025】送泥配管系15と排泥配管系16は、バイパス
配管17によって推進時に送泥配管系15と排泥配管系16を
独立させ、非推進時に送泥配管系15と排泥配管系16を短
絡させるように構成されている。また送泥配管系15は、
送泥ポンプ15a及び一端がバイパス配管17に接続され且
つ推進された二重管Aの内部を通って他端が掘進機1の
隔壁1aに接続されたたフレキシブルホース15bを有し
ており、送泥ポンプ15aを駆動することで、泥水を掘削
部に圧送し得るように構成されている。
【0026】排泥配管系16は、ポンプ筒3に設けたポン
プ2と、ポンプ2の吸引側と排泥室1dを接続する吸引
配管16aと、ポンプ2の吐出側とバイパス配管17を介し
て補助ポンプ18を接続する吐出配管16bとを有して構成
されている。
【0027】ポンプ2は交流モーター2aによって駆動
され、交流モーター2aは操作盤14に設けた図示しない
インバーターによって回転数を制御される。即ち、ポン
プ2の吐出圧は吐出配管16b以降の管路抵抗に応じて設
定することが必要である。一般に管路抵抗は、管径,管
路の屈折度,管の材質,管の内面粗度,流通する流体の
性質や比重,流速等の条件によって異なる。
【0028】本実施例に示すような泥水推進工法では、
泥水と掘削土砂の混合比率が一定であることを前提とす
ると、吐出配管16bに於ける管路抵抗は、吐出配管16b
の長さの増加に伴って増加する。従って、二重管Aの推
進長の増加に応じてモーター2aの回転数を増加させる
ように制御して吐出圧を増大させることで、1台のポン
プ2によって排泥室1dにある泥水と掘削土砂の混合流
体を発進立坑B側に排出することが可能となる。
【0029】次に、二重管Aを推進する際の手順につい
て説明する。二重管Aの推進に先立って掘進機1の推進
が行われる。即ち、予め二重管Aの長さに対応するよう
に選択的に接続された掘進機1,ダミー管4,ポンプ筒
3,滑材注入筒5を元押装置8によって推進する。この
推進は、掘進機1のカッター1cを回転させると共に元
押装置8によって接続された掘進機等を推進することで
行われる。
【0030】掘進機1が地中に埋没すると、送泥配管系
15からカッター1cの周辺である掘削部に対し泥水が供
給されて掘削部の崩壊を防止しつつ地山を掘削する。掘
削された土砂は泥水と共に排泥室1dに滞留する。次
に、ポンプ2が接続された掘進機等の長さに対応する最
も低く設定された回転数で回転するモーター2aによっ
て駆動され、排泥室1d内の泥水,掘削土砂を吸引して
吐出する。
【0031】掘進機等の推進が終了すると、元押装置8
のベッド8c上に二重管Aが載置され、所定の段取り作
業が終了すると元押装置8に推進されて後端に位置する
滑材注入筒5に当接し、更に、元押装置8によって推進
される。このとき、前述と同様にカッター1cの周辺に
ある掘削部に泥水が供給され、同時に排泥室1dにある
泥水,掘削土砂がポンプ2によって圧送され排泥配管16
を介して発進立坑B側に排出される。
【0032】二重管Aの推進が進行し、推進長の増加に
伴ってモーター2aは回数数を増加するように制御さ
れ、ポンプ2の吐出圧を増加させて泥水,掘削土砂を発
進立坑B側に排出する。
【0033】上記の如く、二重管Aの推進長の増加に伴
って順次モーター2aの回転数を増加させ、これによ
り、ポンプ2の吐出圧を増加させることで、二重管Aの
内部に他のポンプを増設することなく、1台のポンプ2
によって確実に排泥室1d内の泥水,掘削土砂を発進立
坑B側に排出することが可能である。
【0034】二重管Aを長距離推進中に雨天に遭遇した
場合、発進立坑Bに開口した二重管Aから雨水が浸入し
たり、或いは個々の二重管Aの接続部位に介在させたシ
ール部材から地下水が浸入して掘進機1,ダミー管4,
ポンプ筒3に滞留する虞がある。この場合、工期が短け
れば特別な問題を生じる虞は少ない。然し、二重管Aを
長距離推進する場合、内管6の溶接工程や検査工程が必
須となり、ヒューム管や鉄管或いは合成樹脂管を推進す
る際の工期と比較して若干長い工期となることから、内
部に滞留した水が装置類や制御機器類に悪影響を虞が生
じる。
【0035】このため、本発明では掘進機1等の内部に
滞留した水を適宜排出することで、装置類や制御機器類
に悪影響を及ぼすことのないように構成している。
【0036】図2,図3に示すように、ポンプ2の吸引
配管16aの所定位置に枝管19が掘進機1,ダミー管4,
ポンプ筒3の底部に向けて分岐している。枝管19の分岐
位置は特に限定するものではないが、ポンプ2から適度
に離隔したダミー管4に対応する位置に設けることが好
ましい。枝管19には、電気信号によって開閉する開閉弁
20,吸引配管16aを流通する泥水,掘削土砂がダミー管
4に逆流することを防止する逆流防止弁21が直列に配置
されている。
【0037】吸引配管16aから分岐した枝管19の近傍に
水位計22が設けられている。この水位計22は、ダミー管
4の内部に滞留した水の水位を検出して一定を水位に達
したとき電気信号を発生して枝管19に設けた開閉弁20を
開放させるものである。
【0038】上記構成に於いて、ダミー管4の内部に滞
留した水が一定の水位に到達すると水位計22から電気信
号が発生して開閉弁20を開放する。これにより、滞留し
た水は枝管19を介して吸引配管16bに吸引されポンプ2
から発進立坑B側に排出される。
【0039】開閉弁20を閉鎖させるには、例えば水位計
22からの信号によって作動を開始するタイマーを設け、
このタイマーからの信号を閉鎖信号として閉鎖させるこ
とが可能である。また水位計22を上位レベルと下位レベ
ルを検出し得るように構成し、上位レベルを検出したと
きに開閉弁を開放する信号を発生すると共に下位レベル
を検出したときに開閉弁を閉鎖させる信号を発生させる
ようにしても良い。
【0040】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明に係る
二重管の泥水推進工法では、掘進機と該掘進機に後続す
る先頭の二重管との間に可変揚程のポンプを設けること
で、敷設長の増加に関わらず1台のポンプによって掘削
部から泥水及び掘削土砂を発進立坑側に排出することが
出来る。このため、二重管の内管に他のポンプを増設す
る必要がなく、内管を損傷することがない。
【0041】またポンプの吸引側の配管に開閉弁と逆流
防止弁を有する枝管を設けると共に該枝管の近傍に水位
を検出する水位計を配置した場合には、吸引側の配管の
周囲に水が滞留した場合であっても、水を一定の水位以
上に滞留させることなく排出することが可能となり、掘
進機の内部に配置した装置類や制御機器類に悪影響を及
ぼすことがない等の特徴を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】二重管を推進する際の全体システムを説明する
図である。
【図2】ポンプ及び枝管の配置を説明する図である。
【図3】図2の III−III 断面図である。
【符号の説明】
A 二重管 B 発進立坑 1 掘進機 1b カッター 1d 排泥室 2 ポンプ 3 ポンプ筒 4 ダミー管 4b 機内制御盤 5 滑材注入筒 6 内管 7 外管 8 元押装置 8a 押し輪 8b ジャッキ 8c ベッド 9 供給管 10 パワーパック 11 滑材,裏込め材注入装置 12 ホース 13 泥水処理装置 14 操作盤 15 送泥配管 15a 送泥ポンプ 15b フレキシブルホース 16 排泥配管系 16a 吸引配管 16b 吐出配管 17 バイパス配管 18 補助ポンプ 19 枝管 20 開閉弁 21 逆流防止弁 22 水位計
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 楮山 誠 神奈川県座間市相模が丘5−14−10− 310 (72)発明者 宇野 秀樹 埼玉県所沢市若松町1118−22 (72)発明者 佐藤 徹 神奈川県川崎市麻生区虹ケ丘2−3−9 −104 (56)参考文献 特開 平6−66084(JP,A) 特公 昭59−27837(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) E21D 9/12 F04B 23/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 地山を掘削する掘進機と、発進立坑に配
    設された元押装置とを有し、掘削部に泥水を供給すると
    共に前記掘削部から泥水と掘削土砂を排出しつつ、内管
    と該内管との間に所定の間隙を持って外装された外管か
    らなる二重管を発進立坑から到着立坑に向けて推進する
    二重管の泥水推進工法であって、掘進機と該掘進機に後
    続させる先頭の二重管との間に筒体を配置し、該筒体に
    可変揚程のポンプを設けて該ポンプの吸引側を掘削部に
    接続すると共に吐出側を発進立坑まで延長し、且つ前記
    ポンプの吸引側の配管に信号によって開閉する開閉弁と
    逆流防止弁を有する枝管を設けると共に該枝管の近傍に
    水位を検出して信号を発生する水位計を配置し、前記水
    位計から発生する信号によって前記開閉弁を開放するこ
    とを特徴とした二重管の泥水推進工法。
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