JP3136022B2 - 管の推進工法と装置 - Google Patents

管の推進工法と装置

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JP3136022B2
JP3136022B2 JP05035774A JP3577493A JP3136022B2 JP 3136022 B2 JP3136022 B2 JP 3136022B2 JP 05035774 A JP05035774 A JP 05035774A JP 3577493 A JP3577493 A JP 3577493A JP 3136022 B2 JP3136022 B2 JP 3136022B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ガス管などを地中に埋
設するための非開削工法の一種である管の推進工法と装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、地中埋設管を敷設するにあた
っては、地盤に掘削した溝内に管を配置し、埋戻す開削
工法が行われている。開削工法では、地盤を掘削するた
めに多くの動力を必要とし、また交通の妨げとなり、ま
た路面の修復に手間がかかる。このため非開削工法であ
る管の推進工法が行われるようになってきている。
【0003】図6は、先行技術による管の推進工法の実
施状態を示す。地盤1において、管を埋設すべき区間の
両端には発進立坑2と到達立坑3が掘削される。発進立
坑2と到達立坑3との間は、非開削工法である推進工法
による横坑4が掘進機5によって掘進される。掘進機5
の後方には、一定の長さに区切られた管6,7,…,8
が継ぎ足され、元押し装置9によって押される。元押し
装置9にはジャッキが備えられ、そのジャッキの補強壁
10に対する反力が推進力となる。
【0004】元押し装置9のジャッキが掘進機5および
管6,7,…,8を押して前進させた後、ジャッキを収
縮させて新たな管を継ぎ足し、再び元押しを行うことを
繰返す。この元押しの繰返しによって、管6,7,…,
8は軸線方向に継ぎ足され、横坑4が掘進機5によって
掘削されて、最終的に到達立坑3に到達する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】図6に示すような従来
からの管の推進工法においては、地盤1と管6,7,
…,8の外周面との間に摩擦力が発生する。元押し装置
9は、この摩擦力および掘進機5の先端貫入抵抗に打ち
勝つだけの推進力を発生する必要がある。管6,7,
…,8の長さが長くなると、摩擦力が大きくなり、必要
な推進力も大きくなる。この推進力は、管6,7,…,
8を軸線方向に伝達されるので、推進力が大きくなると
管6,7,…,8が座屈するおそれがある。また推進力
は、補強壁10の反力として発生されるので、補強壁1
0が耐えられる反力の限度が推進力の限界となる。この
ように推進力には限界があるので、図6に示すような管
の推進工法によって掘進可能な発進立坑2および到達立
坑3間の距離にも限界が生じる。
【0006】本発明の目的は、小さな推進力で長距離推
進を実現させることができる管の推進工法と装置を提供
することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、管を元押しし
て、その推進力によって管の軸線方向前端の掘削部材を
掘進させる管の推進工法において、管を外管および内管
の二重管構造とし、外管を軸線方向に2分割し、軸線方
向前方の外管を内管に固定し、軸線方向後方の外管を内
管外周面上で摺動可能とし、軸線方向後方の外管と内管
とを交互に元押しすることを特徴とする管の推進工法で
ある。
【0008】また本発明は、外管が軸線方向に2分割さ
れ、軸線方向前方の外管は内管に固定され、軸線方向後
方の外管は内管外周面上を摺動可能に構成される二重管
を推進させるための管の推進装置であって、外管を元押
しする外管用ジャッキ手段と、内管を元押しする内管用
ジャッキ手段と、外管用ジャッキ手段および内管用ジャ
ッキ手段を交互に動作させる制御手段とを含むことを特
徴とする管の推進装置である。
【0009】
【作用】本発明に従えば、推進力を発生させるために元
押しされる管は、外管および内管の二重管構造を有す
る。外管は軸線方向に2分割され、前方の外管は内管に
固定される。軸線方向後方の外管は、内管の外周面上で
摺動可能である。内管を元押しすると、内管に固定され
ている軸線方向前方の外管が推進される。その後に軸線
方向後方の外管を元押しすると、軸線方向後方の外管の
前端が軸線方向前方の外管の後端に当接するまで、軸線
方向後方の外管のみが推進される。軸線方向後方の外管
と内管とを交互に元押しすると、地盤との間には、軸線
方向前方の外管と軸線方向後方の外管とが交互に摩擦力
を発生する。外管全体からは地盤との間に摩擦力を発生
しないので、地盤との間に発生する摩擦力は低減され、
推進に必要な推進力も低減される。
【0010】また本発明に従えば、管の推進装置は二重
管を推進させる。外管は軸線方向に2分割され、軸線方
向前方の外管は内管に固定され、軸線方向後方の外管は
内管外周面上を摺動可能である。推進装置には、外管を
元押しする外管用ジャッキ手段と、内管を元押しする内
管用ジャッキ手段とが含まれる。さらに制御手段が含ま
れ、外管用ジャッキ手段と内管用ジャッキ手段とを交互
に動作させる。外管用ジャッキ手段および内管用ジャッ
キ手段を交互に動作させることによって、軸線方向前方
の外管と、軸線方向後方の外管とが交互に推進する。こ
のため、外管と地盤との摩擦力が低減され、小さな推進
力でも長い距離にわたる推進が可能となる。
【0011】
【実施例】図1は、本発明の一実施例の概略的な構成を
示す。管の推進工法を実現するため、地盤11には発進
立坑12が構築される。埋設される管は、内管13と外
管14からなる二重管構造を有する。内管13はたとえ
ばガス管であり、外管14はさや管である。このような
内管13および外管14からなる二重管は、その他たと
えば水道用よろい裝鋼管であってもよい。内管13およ
び外管14の先端には、掘削部材である掘進機15が設
けられる。掘進機15の前端面は、カッタディスク15
aを備え、軸線まわりに回転することによって地盤11
を掘削する。掘削された地盤は、たとえば水と混ぜ合わ
され、排泥管などによって後方に送られ、発進立坑12
から排出される。
【0012】外管14は、軸線方向前方の前方管16お
よび軸線方向後方の後方管17に2分割される。前方管
16と後方管17との間は、ゴムシート18によって伸
縮可能に連結される。ゴムシート18は、地盤11から
外管14および内管13内に土砂や水などが侵入しない
ように封止する。
【0013】内管13および外管14によって構成され
る二重管の後端部は、発進立坑12内で元押し装置19
によって元押しされる。元押し装置19は、発進立坑1
2の壁面を補強した補強壁20によってバックアップさ
れる。二重管を元押しするための元押しヘッド21は、
元押しジャッキ22によって押圧される。元押しヘッド
21には、内管用ジャッキ23および外管用ジャッキ2
4が備えられ、交互に突出して、内管13および外管1
4を交互に押圧する。
【0014】元押し装置19による管の推進を円滑に行
うため、滑材注入管25から滑材が供給され、外管14
の表面に開口する滑材注入口26,27から外管14の
外周面に滑材を注入する。滑材はたとえばベントナイト
などの粘土および澱粉などを水と混合して形成し、粘性
の大きな流体である。このような滑材を滑材注入口2
6,27から注入すると、外管14と地盤11との間の
摩擦力を低減することができる。
【0015】2分割された外管14のうちの前方管16
は、内管13との間に、モルタル28を充填して凝固さ
せ、固定する。後方管17と内管13との間には、パイ
ピング・スムーサ29を設けて、内管13の外周面上
を、後方管17が容易にスライドして摺動変位すること
ができるようにしている。
【0016】図2は、図1に示す外管14の前方管16
および後方管17によって構成される中間摺動部の構造
を示す。前方管16の後端および後方管17の前端に
は、フランジ16a,17aがそれぞれ形成される。フ
ランジ16a,17a間には、連結部材30が管の軸線
方向に挿通される。連結部材30の両端にはストッパ3
0a,30bがそれぞれ形成される。図2(1)は外管
の後方管17を推進力F1で元押しする状態、図2
(2)は内管13を推進力F2で元押しする状態を示
す。図2(1)に示す状態では、前方管16のフランジ
16aと後方管17のフランジ17aとは当接した状態
であるので、後方管17を元押しするときには前方管1
6も同時に推進する。図2(2)の状態で内管13を元
押しすると、内管13に固定された前方管16が推進さ
れる。前方管16のフランジ16aは連結部材30のス
トッパ30aを引張り、他方のストッパ30bを介して
後方管17のフランジ17aを引張ることになるので、
外管の前方管16および後方管17を同時に推進するこ
とになる。前方管16または後方管17を単独で推進す
るためには、図2(1)の状態では内管13を元押し
し、図2(2)の状態では後方管17を元押しすればよ
い。
【0017】図3は、図1に示す元押しヘッド21に関
連する構成を示す。元押しヘッド21には、外管押圧部
材31および内管押圧部材32が設けられる。外管押圧
部材31は、外管用ジャッキ24によって押圧される。
内管押圧部材32は内管用ジャッキ23によって押圧さ
れる。外管押圧部材31は、たとえば外径900mmの
900Aとよばれるさや管を押圧することができるよう
な形状に形成される。内管押圧部材32は、たとえば外
径750mmの750Aとよばれるガス本管を押圧する
ための形状に形成される。
【0018】図4は外管押圧部材31および内管押圧部
材32の外管を示す。外管押圧部材31には複数の外管
用ジャッキ24が連結され、内管押圧部材32には複数
の内管用ジャッキ23に連結される。これらの内管用ジ
ャッキ23および外管用ジャッキ24は、図3に示す切
換手段33によって切換制御される。切換手段33は、
たとえば油圧制御によって内管用ジャッキ23と外管用
ジャッキ24とを交互に動作させる。元押しヘッド21
を進退変位させるための元押しジャッキ22は、切換手
段34からの油圧制御によって切換えられる。切換手段
33および切換手段34は、マイクロコンピュータなど
を含む制御手段35によって制御される。制御手段35
は、切換手段34を制御して、元押しヘッド21を前進
させて推進力を発生する。切換手段33を制御して、内
管用ジャッキ23および外管用ジャッキ24を交互に動
作させ、外管の後方管17および内管13を交互に推進
させる。元押しジャッキ22が1ストローク分だけ管を
推進させると、元押しジャッキ22は後退し、新たな管
が後方管17および内管13の後端部にそれぞれ接続さ
れ、次のストロークの推進が行われる。
【0019】図5は、図1に示す実施例による推進距離
と必要な推力との関係を示す。内管を単独で推進すると
きには、その耐力Fiが限界となり、推進距離はLiと
なる。外管を単独で推進するときには、その耐力Foが
限界となり、推進距離がLoとなる。図1に示すよう
に、L1の長さの外管14を分割して、長さL2の前方
管16のみを内管13に固定し、後方管17は内管13
に対して摺動可能とし、内管13と後方管17とを交互
に推進すると、推進距離はLaに延びる。すなわち、図
2(1)に示すような外管推進時には、推進力F1とし
て次の第1式に従う力が必要となる。
【0020】 F1=先端貫入抵抗+区間L1摩擦力 …(1) 図2(1)の状態で内管13をF2の推進力で図2
(2)に示す状態にまで元押しするときの推進力F2
は、次の第2式で表される。
【0021】 F2=先端貫入抵抗+区間L2摩擦力 …(2) このとき前方管16の長さL2が、管全体の長さL1の
半分であると、推進距離Laは内管13のみの推進時の
推進距離Liの約2倍となり、効率的である。
【0022】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、二重管の
外管を軸線方向に分割して、軸線方向前方および軸線方
向後方の外管を交互に推進するので、外管と地盤との間
の摩擦力を停止し、小さい推進力で長い推進距離を得る
ことができる。これによって、発進立坑内で反力を得る
ための壁の補強も容易であり、元押し装置も小型化する
ことができる。
【0023】また本発明によれば、管の推進装置には外
管用ジャッキ手段と、内管用ジャッキ手段と制御手段と
が含まれる。制御手段は、外管用ジャッキ手段と内管用
ジャッキ手段とを交互に動作させ、外管と内管とを交互
に元押しする。外管は軸線方向に2分割され、軸線方向
前方の外管は内管に固定される。軸線方向後方の外管は
内管外周面上を摺動可能である。内管を元押しすると、
軸線方向前方の外管のみが推進する。外管を元押しする
と、軸線方向後方の外管のみが推進する。外管全体が同
時には推進しないので、地盤と外管との間に発生する摩
擦力は低減し、必要な推進力も低減される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の概略的な構成を示す断面図
である。
【図2】図1に示す前方管16と後方管17との接続部
分の拡大断面図である。
【図3】図1に示す元押しヘッド21に関連する制御系
統図である。
【図4】図3に示す外管押圧部材31および内管押圧部
材32の概略的な斜視図である。
【図5】図1に示す実施例の推進距離と必要な推力との
関係を示すグラフである。
【図6】従来からの管推進工法を示す概略的な断面図で
ある。
【符号の説明】
11 地盤 12 発進立坑 13 内管 14 外管 15 掘進機 16 前方管 17 工法管 18 ゴムシート 19 元押し装置 20 補強壁 21 元押しヘッド 22 元押しジャッキ 23 内管用ジャッキ 24 外管用ジャッキ 28 モルタル 29 パイピング・スムーサ 30 連結部材 31 外管押圧部材 32 内管押圧部材 33,34 切換手段 35 制御手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E21D 9/06 311

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 管を元押しして、その推進力によって管
    の軸線方向前端の掘削部材を掘進させる管の推進工法に
    おいて、 管を外管および内管の二重管構造とし、 外管を軸線方向に2分割し、 軸線方向前方の外管を内管に固定し、 軸線方向後方の外管を内管外周面上で摺動可能とし、 軸線方向後方の外管と内管とを交互に元押しすることを
    特徴とする管の推進工法。
  2. 【請求項2】 外管が軸線方向に2分割され、軸線方向
    前方の外管は内管に固定され、軸線方向後方の外管は内
    管外周面上を摺動可能に構成される二重管を推進させる
    ための管の推進装置であって、 外管を元押しする外管用ジャッキ手段と、 内管を元押しする内管用ジャッキ手段と、 外管用ジャッキ手段および内管用ジャッキ手段を交互に
    動作させる制御手段とを含むことを特徴とする管の推進
    装置。
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