JP3217075B2 - 管路の敷設方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地中に管路を敷設する
方法に関する。さらに詳述すれば、地中に形成されたト
ンネルの内壁をシールドにて覆って、該シールドの内周
面を、合成樹脂製の帯状体を螺旋状に巻回して製造され
る螺旋管によりライニングすることにより管路を敷設す
る方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】地中に管路を敷設する方法の一つにシー
ルド工法が知られている。該シールド工法では、地中に
形成されたトンネルの内壁を、シールドにより被覆し
（一次覆工）、そのシールド内周面をさらに管材により
被覆する（二次覆工）。二次覆工としては、例えば、特
開平1-263395号公報に開示されているように、シールド
内に、該シールド内壁とは適当な間隔をあけて型枠を形
成し、該型枠とシールドとの間にモルタルを注入して硬
化させた後に、該型枠を撤去する方法、あるいは、特開
昭59-185300号公報に開示されているように、シールド
内に、推進管を挿入して、該推進管とシールド内周面と
の間にモルタルを注入する方法等が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】特開平1-263395号公報
に開示された方法では、シールドと型枠との間にモルタ
ルを注入して硬化させた後に、この型枠を撤去する必要
があり、作業が煩雑になるという問題がある。また、特
開昭59-185300号公報に開示された方法では、シールド
内に推進管の推進を容易にするために、シールドの内径
に対して、十分に外径の小さい推進管を使用する必要が
ある。しかし、推進管の外径が小さくなると、シールド
内周面と推進管外周面との間隙が大きくなり、その間隙
内に充填されるモルタル等の裏込め剤量が多くなるとい
う問題がある。また、トンネルの口径が大きい場合や長
い場合には、長尺の推進管をシールド内に推進させるこ
とは容易ではなく、大型の機械等が必要になる。

【０００４】本発明は上記従来の問題を解決するもので
あり、その目的は、大口径のシールドの内周面を全長に
わたってライニング管にてライニングした管路を容易に
敷設し得る管路の敷設方法を提供することにある。本発
明の他の目的は、該ライニング管をシールド内に容易に
挿入することができ、しかもシールド内面にほぼ密着し
た状態とされるために、シールドとライニング管との間
隙に充填される裏込め剤量を著しく低減できる管路の敷
設方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の管路の敷設方法
は、各側縁部が相互に係合し得る帯状体を、トンネル内
壁を覆う管状のシールド内に固定された製管機により、
該シールドの端部内を螺旋状に推進させて帯状体の相互
に隣接する各側縁部同士が係合された小径の螺旋管を製
造しつつ、該シールドの端部に所定の長さだけ螺旋管を
挿通する初期製管工程と、該螺旋管における帯状体の先
端部をシールドに固定する固定工程と、前記製管機によ
り該帯状体に推進力を付与し、該螺旋管の相互に係合さ
れた帯状体側縁部同士を滑動させ、該螺旋管を該製管機
の近傍部分を残して順次拡径することにより、シールド
内周面に密着させる拡径工程と、前記製管機を拡径され
た螺旋管から離れる方向へ移動させつつ、該製管機によ
り前記螺旋管に連続する帯状体を該螺旋管に沿って周回
移動させることにより、相互に隣接する帯状体の側縁部
同士を順次係合させて所定長にわたって小径の螺旋管を
製造する製管工程と、該製管機をシールドに固定して、
該製管機により、前記拡径工程と同様にして、該螺旋管
をシールド内周面に密着させる拡径工程と、該螺旋管と
シールドとの間に裏込め剤を充填する裏込め工程とを包
含し、小径の螺旋管を製造する工程と、製造された小径
の螺旋管を拡径させてシールド内周面にほぼ密着させる
工程とを順次繰り返す、そのことにより上記目的が達成
される。

【０００６】

【作用】本発明の管路の敷設方法では、螺旋状に巻回さ
れた場合に相互に隣接する側縁部同士が係合状態とされ
る帯状体と、該帯状体を螺旋管とする製管機とが使用さ
れる。該製管機は、帯状体を螺旋状に巻回する製管部
が、フレームに対して固定されて帯状体を螺旋状に推進
させる状態と、製管部がフレームに対して回転して帯状
体を螺旋状に周回移動させる状態とに設定される。

【０００７】本発明の管路の敷設方法では、まず、製管
機によりシールドの口径に対して小径の螺旋管が製造さ
れ、トンネル内壁を覆うシールド内にその螺旋管が所定
の長さにわたって挿通される。該螺旋管はシールドに対
して小径であり、また、比較的短いために、該シールド
内に確実に推進される。シールド内を推進された螺旋管
は、シールドの端部に帯状体が固定された後に、シール
ド内に固定された製管機により、帯状体に推進力が付与
されてシールド内周面に密着されるように拡径される拡
径工程と、螺旋管の周囲に帯状体を周回移動させて小径
の螺旋管を拡径された部分に連続して所定の長さにわた
って製造する製管工程とが、順次繰り返される。これに
より、シールドの全長にわたって、該シールドの内周面
が、該内周面にほぼ密着した螺旋管によりライニングさ
れる。

【０００８】

【実施例】以下に本発明を実施例について説明する。

【０００９】本発明の管路の敷設方法は、例えば、図１
に示すように、まず、地中に形成されたトンネルの内壁
が、全体にわたって管状のシールド81により被覆され
る。そして、その後に、該シールド81内周面が螺旋管に
よりライニングされる。

【００１０】本発明の管路の敷設方法では、図２に示す
製管機20がシールド81内に配置されて使用される。該製
管機20は、台車23上に設けられたフレーム21と、該フレ
ーム21に回転可能に支持された製管部22とを有する。台
車23は、各隅部に、車輪23aがそれぞれ取り付けられて
おり、各車輪23aがシールド81の底部を転接する。

【００１１】該台車23には、牽引ワイヤー31の一端が取
り付けられており、該牽引ワイヤー31の他端部がウィン
チ32により、巻取られるようになっている。ウィンチ32
による牽引ワイヤーの巻き取りにより、台車23は、シー
ルド81内を軸方向に移動される。

【００１２】フレーム21は、台車23に立設された一対の
リング状フレーム部材21aと、各リング状フレーム部材2
1aの上部間を連結する上部フレーム部材21bとを有して
いる。各リング状フレーム部材21aは、台車23の移動方
向に適当な間隔をあけて、鉛直状態になっている。

【００１３】フレーム21の上部フレーム部材21bには、
該フレーム21全体および台車23をシールド81に対して固
定するためのクランプ部材24が取り付けられている。該
クランプ部材24は、例えば、ピストンロッドが上方へ進
出するように配設されたエアーシリンダー24aと、該エ
アーシリンダー24aのピストンロッド上端部に取り付け
られた押圧部材24bとを有している。

【００１４】製管部22は、フレーム21における牽引ワイ
ヤー31による牽引方向側のリング状フレーム部材21a内
に、ベアリング21cにより回転可能に支持された支持板2
2aと、フレーム21における他方のリング状フレーム部材
21a内に、ベアリング21dにより基端部が支持された円筒
状のガイド部材22bとを有している。該ガイド部材22b
は、先端部が牽引ワイヤー31の牽引方向とは反対方向
へ、フレーム21から突出している。該ガイド部材22bの
先端部は、若干拡径した状態になっている。

【００１５】該製管部22における支持板22aの外周部と
ガイド部材22bの基端部における外周部との間には、例
えば６本の製管ローラー22gが、周方向に適当な間隔を
あけて、円筒状態に配置された状態で架設されている。
各製管ローラー22gは、内部の円柱空間に対して、それ
ぞれ所定の螺旋角を有した状態になっている。

【００１６】製管部22における支持板22aには、駆動ロ
ーラー22cが支持されている。該駆動ローラー22cは、相
互に隣接する製管ローラー22gの間に位置されて、支持
板22aの外周部に水平状態に支持されている。該駆動ロ
ーラー22cは、該駆動ローラー22cの内周側にて支持板22
aに支持された駆動モーター22dの動力が、チェーン22e
を介して伝達されている。支持板22aには、該駆動ロー
ラー22cの外周側に適当な間隔をあけて対向した従動ロ
ーラー22fが支持されている。

【００１７】該支持板22aにおける外側面の軸心部に
は、スプール22hが支持されている。該スプール22hは、
該製管機20により螺旋管とされる帯状体10が、巻き掛け
られる。帯状体10は、地上に配置された帯状体ドラムか
ら繰り出され、図示しない捻れ修正装置により捻れない
ようにして、該スプール22hに巻き掛けられている。該
支持板22aにおける駆動モーター22d等が支持された側部
とは反対側の側部には、開口部22kが設けられており、
該開口部22k内を、スプール22hに巻き掛けられた帯状体
10が挿通して（矢印Ａ参照）、駆動ローラー22cと従動
ローラー22fとの間に導入される。そして、該帯状体10
が、各製管ローラー22gに螺旋状に巻き掛けられる。

【００１８】フレーム21における他方のリング状フレー
ム部材21a内に基端部が回転可能に支持されたガイド部
材22bの基端部近傍には、ブレーキ部材25が配設されて
いる。該ブレーキ部材25は、円筒状のガイド部材の基端
部に巻回されたブレーキベルト25aと、該ブレーキベル
ト25aに、巻き付けられた金属製帯材である調整具25b
と、該調整具25bの各端部を接離するべく台車23に取り
付けられたブレーキ駆動具25cと、を有している。

【００１９】製管機20に導入される帯状体10は、図３に
示すような断面形状をしている。該帯状体10は、ポリ塩
化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボ
ネート、ポリエステル、あるいはこれらの樹脂をガラス
繊維で補強した樹脂等の材料により成形される。

【００２０】該帯状体10は、帯板状の基板12の背面に多
数の断面Ｔ字状の補強リブ19が設けられている。該基板
12の一方の側縁部の背面には、嵌合突条13が立設されて
いる。基板12の他方の側縁部は、嵌合突条13が設けられ
た基板12の側縁部が係合し得るように基板12の厚みだけ
背面側に段落ちした段落ち部14になっており、その段落
ち部14には、嵌合突条13が若干の間隙を有した状態で嵌
入し得る嵌合凹溝15が設けられている。

【００２１】このような帯状体10は、前記製管機20によ
り、嵌合突条13、補強リブ19、嵌合凹溝15が立設された
基板12背面側が外周側になるように、螺旋状に巻回さ
れ、嵌合突条13が嵌合凹溝15内の空間に嵌合されること
により所定径の螺旋管とされる。このとき、段落ち部14
における側縁部16が、隣接する補強リブ19に係止され
る。これにより、螺旋状に巻回された帯状体10の側縁部
同士は強固に係止され、所定の径を保持する。

【００２２】前記製管機20および該帯状体10を使用し
て、本発明の管路の敷設方法は、次のように実施され
る。この管路の敷設方法では、ライニングされるシール
ド81の一方の端部から所定距離だけ離れた位置に製管機
20が配置される。そして、製管機20のクランプ部材24に
おけるエアーシリンダー24aが駆動されて、押圧部材24b
が、シールド81の上部に押し付けられる。これにより、
該製管機20は、シールド81の端部から所定の距離だけ離
れた位置に固定される。また、製管機20のブレーキ部材
25におけるブレーキ駆動具25cが駆動され、調整具25bが
ガイド部材22bに巻回されたブレーキベルト25aを介し
て、強く該ガイド部材22bの周面に圧接される。これに
より、ガイド部材22bがフレーム21に対して固定された
状態になり、従って、製管部22全体が、フレーム21に対
して固定された状態になる。

【００２３】このような状態で、地上に配置された帯状
体ドラムから繰り出される帯状体10が、図示しない捻れ
修正装置により捻れないように、順次、シールド81の製
管機20の配置側とは反対側から該シールド81内に導入さ
れる。そして、帯状体10は、該シールド81内を挿通され
た後に、製管機20のスプール22hに巻き掛けられて、該
製管機20の駆動ローラー22cと従動ローラー22fとの間に
導入される。駆動ローラー22cと従動ローラー22fとの間
に導入された帯状体10は、各製管ローラー22gに転接す
ることにより螺旋状に巻回される。帯状体10が、このよ
うにして、各製管ローラー22gに転接されると、再度、
駆動ローラー22cと従動ローラー22fとの間に導入され
る。そして、製管ローラー22gにて螺旋状に巻回された
帯状体10の嵌合凹溝15の空間内へ、新たに製管機20内へ
導入される帯状体10における嵌合突条13が嵌合される。
これにより、螺旋状に巻回された帯状体10の側縁部同士
は強固に係止される。

【００２４】このような状態になると、駆動モーター22
dが駆動されて、図４の（ａ）に示すように、駆動ロー
ラー22cと従動ローラー22fとの間の帯状体10に両ローラ
ー22cおよび22fにより推進力が付与されて、帯状体10は
順次各製管ローラー22gに転接されて、螺旋状に巻回さ
れる。螺旋状に巻回された帯状体10は、相互に隣接する
側縁部同士が係合されることにより、所定径の螺旋管1
0'が、ガイド部材22b内から、回転しつつ、順次、延出
される。そして、製管機20にて製造される螺旋管10'は
拡径することなく、所定の径に維持されて、シールド81
内を推進する。このとき、螺旋管10'は、シールド81に
対して小径であり、また、その推進距離も比較的短いた
めに、該螺旋管10'は円滑にシールド81内を推進する。

【００２５】図１の（ａ）に示すように、螺旋管10'の
先端がシールド81の端部に達すると、製管機20の駆動モ
ーター22dが停止される。そして、螺旋管10'の先端部
を、製管時における螺旋管10'の回転方向とは反対方向
に回転させることにより拡径して、シールド81の内周面
に密着させる。そして、該螺旋管10'における帯状体10
先端部をシールド81の端部に固定する。

【００２６】このような状態で、製管機20における駆動
モーター22dは再び駆動され、該製管機20に帯状体10が
供給されて、螺旋管10'を構成する帯状体10に推進力が
付与される。このとき、螺旋管10'における帯状体10先
端部がシールド81に固定されているために、帯状体10に
推進力が付与されると、嵌合凹溝15内に挿入されている
嵌合突条13は、該嵌合凹溝15内を滑動する。嵌合凹溝15
と該嵌合凹溝15内に嵌合された嵌合突条13とが相互に滑
動すると、図１の（ｂ）に示すように、螺旋管10'は先
端側から順に拡径される。拡径された螺旋管10'は、シ
ールド81内周面にほぼ密着した状態になる。

【００２７】このようにして、製管機20の近傍まで、螺
旋管10'が拡径され、該螺旋管10'を構成する製管機20近
傍の帯状体10が滑動し始めると、製管機20における駆動
モーター22dが停止される。そして、製管機20のクラン
プ部材24におけるエアーシリンダー24aが駆動されて、
押圧部材24bがシールド81の上面から離される。また、
ブレーキ部材25におけるブレーキ駆動具25cが駆動され
て、ガイド部材22bのフレーム21に対する固定が解除さ
れ、製管部22が、フレーム21に対して自由に回転する状
態になる。このような状態で、製管機20の駆動モーター
22dが駆動されるとともに、製管機20全体が、ウィンチ3
2により、所定の速度で、牽引される。このとき、該駆
動モーター22dにて駆動される駆動ローラー22cおよび従
動ローラー22fが取り付けられた製管部22全体は、フレ
ーム21に対して自由に回転し得る状態になっており、ま
た、該製管機20によりすでに製造された螺旋管10'が固
定状態になっているために、図４の（ｂ）に示すよう
に、駆動ローラー22cおよび従動ローラー22fは、すでに
形成された固定状態の螺旋管10'の周囲を周回移動す
る。これにより、帯状体10は螺旋管10'に沿って周回移
動して、該螺旋管10'の側縁部に帯状体10の側縁部と
が、嵌合凹溝15および嵌合突条13により係合される。そ
して、製管機20全体がウィンチ32の駆動によりワイヤー
31にて牽引されて、シールド81内を移動されることによ
り、図１の（ｃ）に示すように、拡径された状態の螺旋
管10'に連続して、新たに小径の螺旋管10'が製造され
る。このとき、製管機20には、地上の帯状体ドラムから
繰り出される帯状体10が、捻れ修正装置により捻れない
状態にされて、順次、製管機20に供給されている。所定
の長さにわたって、螺旋管10'が形成されると、ウィン
チ32の駆動が停止されるとともに、製管機20の駆動モー
ター22dの駆動が停止される。このような状態になる
と、製管機20のクランプ部材24により製管機20がシール
ド81内に固定されるとともに、製管機20のブレーキ部材
25により、製管部22がフレーム21に対して固定される。
このような状態で、製管機20の駆動モーター22dが駆動
され、図４の（ａ）に示す前記拡径工程と同様に、周回
移動しない状態の駆動ローラー22cおよび従動ローラー2
2fにより、帯状体10に推進力が付与されて、該帯状体10
が螺旋管10'に順次送給される。これにより、螺旋管10'
の小径部分が、すでに拡径された先端部側から順次拡径
され、図１の（ｄ）に示すように、螺旋管10'がシール
ド81内周面に密着する。

【００２８】以下、同様に、製管機20における製管部22
がフレームに対して自由回転する状態で、製管機20をシ
ールド81内を移動させることによる小径の螺旋管10'を
製造する製管工程（図１（ｅ）参照）と、製管機20をシ
ールド81に固定し、かつ製管機20の製管部22をフレーム
21に固定した状態で螺旋管10'を拡径する拡径工程（図
１（ｆ）参照）とを、所定の長さにわたって、順次、繰
り返すことにより、シールド81の全長にわたって、螺旋
管10'が該シールド81内周面に密着した状態になり、従
って、該螺旋管10'によりシールド81がライニングされ
る。このような状態になると、シールド81をライニング
する螺旋管10'から帯状体10が切断される。

【００２９】このようにして、シールド81の内周面がそ
の全長にわたって螺旋管10'によりライニングされる
と、該螺旋管10'の上部に、図５に示すように、軸方向
に所定の間隔をあけて、多数の貫通孔10aが形成され
る。そして、軸方向の一方の端部に位置する貫通孔10a
から、裏込め剤としてモルタルが注入されて、螺旋管1
0'とシールド81との間に充填される。貫通孔10aから注
入されたモルタルは、螺旋管10'におけるリブ19の間を
通流して、該螺旋管10'の全周に行き渡るとともに、螺
旋管10'の軸方向へも通流する。そして、モルタルが注
入されている貫通孔に隣接する貫通孔10aからモルタル
が流出した状態になると、その貫通孔10aからのモルタ
ルの注入が終了され、モルタルが流出した貫通孔10aか
ら、再度、モルタルが注入される。

【００３０】このような作業が順次繰り返されることに
より、螺旋管10'とシールド81との間隙内にモルタルが
充填される。そして、充填されたモルタルが硬化するこ
とにより、シールド81内に螺旋管10'が固定され、管路
が敷設される。

【００３１】なお、上記実施例では、製管機20全体をシ
ールド81の軸方向に移動させるために、牽引ワイヤー31
およびウィンチ32を使用するようにしたが、螺旋管10'
の帯状体10に推進力を付与する際の反力を利用して移動
させるようにしてもよい。ただし、螺旋管10'における
嵌合凹溝15と嵌合突条13とによる係合部の負荷等を考慮
すると、上記実施例のように、牽引ワイヤー31およびウ
ィンチ32、あるいは、他の駆動牽引手段により移動させ
ることが好ましい。

【００３２】

【発明の効果】本発明の管路の敷設方法は、このよう
に、小径の螺旋管を製造する製管工程と、製造された小
径の螺旋管を拡径させてシールド内周面にほぼ密着させ
る拡径工程とを、順次、繰り返すことにより、トンネル
内壁を覆うシールドをライニングしているために、シー
ルドが長い場合や大径の場合にも、確実に該シールドを
ライニングし得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｆ）は、それぞれ本発明の管路の敷
設方法の一例を示す工程図。

【図２】本発明の管路の敷設方法の実施に使用される製
管機の一部破断側面図。

【図３】本発明の管路の敷設方法の実施に使用される帯
状体の断面図。

【図４】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ製管機の動作を
説明するためのその要部の斜視図。

【図５】シールドと螺旋管との間隙内への裏込め剤の充
填方法の説明のための要部断面図。

【符号の説明】

10 帯状体 10' 螺旋管 12 基板 13 嵌合突条 15 嵌合凹条 20 製管機 21 フレーム 22 製管部 22b ガイド部材 22c 駆動ローラー 22g 製管ローラー 23 台車 24 クランプ部材 25 ブレーキ部材 81 シールド

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各側縁部が相互に係合し得る帯状体を、
   トンネル内壁を覆う管状のシールド内に固定された製管
   機により、該シールドの端部内を螺旋状に推進させて帯
   状体の相互に隣接する各側縁部同士が係合された小径の
   螺旋管を製造しつつ、該シールドの端部に所定の長さだ
   け螺旋管を挿通する初期製管工程と、 該螺旋管における帯状体の先端部をシールドに固定する
   固定工程と、 前記製管機により該帯状体に推進力を付与し、該螺旋管
   の相互に係合された帯状体側縁部同士を滑動させ、該螺
   旋管を該製管機の近傍部分を残して順次拡径することに
   より、シールド内周面に密着させる拡径工程と、 前記製管機を拡径された螺旋管から離れる方向へ移動さ
   せつつ、該製管機により前記螺旋管に連続する帯状体を
   該螺旋管に沿って周回移動させることにより、相互に隣
   接する帯状体の側縁部同士を順次係合させて所定長にわ
   たって小径の螺旋管を製造する製管工程と、 該製管機をシールドに固定して、該製管機により、前記
   拡径工程と同様にして、該螺旋管をシールド内周面に密
   着させる拡径工程と、 該螺旋管とシールドとの間に裏込め剤を充填する裏込め
   工程とを包含し、 小径の螺旋管を製造する工程と、製造された小径の螺旋
   管を拡径させてシールド内周面にほぼ密着させる工程と
   を順次繰り返す、 管路の敷設方法。