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

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。