JP4266851B2 - 推進掘削装置 - Google Patents

Description

この発明は、掘削機により地中を掘削し、その掘削機の後端に推進管を接続して地中に押し込み推進させて推進管路を構築する推進掘削装置に関するものである。

従来において、推進掘削装置によって推進管路を構築し、発進立坑から到達地点の到達立坑に達した後、この立坑から推進掘削機類を回収する方法が一般的である。ところが、近年、建造物や道路などの影響により到達地点に大きな到達立坑を設けることが困難な場合が多く、このため、推進管を既設マンホール（既設人孔または既設管）に直接推進工法で到達させた後、上記既設マンホールから外殻管を含めて推進機諸機器類を分解回収する方法が採用されるようになってきた。しかし、この既設マンホールは出入り孔（又は開口）が小さい場合が多いことから、その出入り孔から上記機器類を取り出すために種々の工夫をこらした技術が提案されている。

例えば、図９〜１０に示すように、掘削機部材を分解して取り除く他に、鋼製外筒を組立・分解撤去して回収する推進掘削装置が提案されている。このものは、掘削機３０の板状外殻部材３１を使用して組立てるものである。すなわち、長手方向、円周方向に分割された複数の板状外殻部材３１を、そのフランジ３６にボルト３２をねじこんで組み立てる。このように組み立てた板状外殻部材３１の受け口３４に、推進管３３の挿し口３５を環状フランジ３７に当るまで嵌装して接続した後、掘削機３０で地山を掘削しながら推進管３３の最後端を図示しない推進立坑内に設置したジャッキで押圧して、推進管３３を前進させながら後続の推進管を継ぎ足していくのである。推進後、組み立てた板状外殻部材３１を分解する場合も一個一個ボルト３２を外して回収するものである（例えば、特許文献１参照）。

また、コンクリートを厚肉に内張りした補強鋼製スキンプレート型の掘削装置も提案されている。このものは、掘削機の鋼製筒状スキンプレートの内側に、予め筒状の肉厚のコンクリートを内張りし、しかも、同内張りコンクリートの内径を後方の推進管と略同一としたものを用いる。これによって、鋼製筒状スキンプレートを回収することなく地山に残すので、その回収手間が省けるとともに、施工後の内張りコンクリートの仕上げ工程を省略することができる利点がある（例えば、特許文献２参照）。
特開２００２−３２２８９６号公報 特開２０００−８７６８５号公報

上記組立・分解方式の場合、特に板状外殻部材３１の組立、分解に多数のボルト３２を用いなければならないため、その作業が面倒であり、かつ多大の時間を要する。

また、上記補強鋼製スキンプレート型掘削装置（方式）では、鋼製筒状スキンプレートの内径は内張りするコンクリート層によって推進管の内径と同一径とするため厚肉となり、その肉厚分だけ小径となって掘削機の掘削機材の設置スペースが狭くなるとともに、内部での作業性が低下する。例えば、口径（内径）２０００ｍｍのコンクリート管の場合、管厚は１７５ｍｍであり、鋼製外筒の内径より直径で３５０ｍｍのスペースが減じることになる。

この発明は、上記従来の問題点を解消し、上記鋼製外筒の組立・分解を省略して施工の容易化を図り、また、スキンプレート内の掘削機材設置スペースの狭小化をなくし、さらに、止水機能を損なうことなく、しかも推進管の鋼製外筒への押し込み挿入を容易にすることを課題とする。

上記の課題を解決するために、この発明の推進掘削装置は、先頭の推進管の外径を掘削機の鋼製外筒の内径より小さくし、上記鋼製外筒に推力受けフランジを取り外し自在に固定し、上記先頭の推進管先端部外周の挿し口と上記鋼製外筒後端部内周の受け口との間に、上記先頭推進管の外径より大径の接合用補助リングを着脱自在に装着し、上記先頭の推進管の挿し口と上記接合用補助リング及び上記接合用補助リングと上記鋼製外筒の受け口との間に、それぞれ止水部材を装着したことである。これによって、上記接合用補助リングを、上記止水部材を介して上記推進管の挿し口に外嵌装着する際、およびこの挿し口を上記鋼製外筒の受け口に上記止水部材を介して接続する際に、上記何れの止水部材もめくれを起こすことなく確実に介装される。

また、上記先頭の推進管の挿し口と上記接合用補助リング及び上記接合用補助リングと上記鋼製外筒の受け口との間に、それぞれ止水部材を装着したので、止水部材の圧着力が均一化されて、推進時における先頭の推進管と鋼製外筒との間から地下水などの推進管内への浸入を確実に防止できる。
また、推進後、上記接合用補助リングと上記接合用補助リング外周側の止水部材を取り外すことによって、上記推進管と上記鋼製外筒との間に余裕のある隙間ができる。このため、上記鋼製外筒の外圧に伴う変形があっても、上記推進管の上記鋼製外筒への押し込み挿入を容易かつ確実に行うことができる。
さらに、上記接合用補助リングと鋼製外筒の受け口との間の止水部材による摺動抵抗が全くないので、上記推進管を上記鋼製外筒内に小さい押し込み力で挿入することができる。

この発明は、以上のように、鋼製外筒内の掘削機材設置スペースを広く利用でき、また、上記鋼製外筒の組立・分解を省略して推進施工の容易化および短縮化を図ることができる。

この発明の実施の形態は、発進立坑１から鋼製外筒１０の前端部に着脱自在に設けた掘削機３により地中を掘削し、上記鋼製外筒１０（の後端部）に先頭の推進管６（の先端部）を内嵌接続するとともに、この推進管６の先端面を上記鋼製外筒１０内の後端部に設けた推力受けフランジ１３に当接させ、上記推進管６を元押しジャッキ４で推進し、順次、後続の推進管を接続して推進管路５を既設マンホール２まで構築するようにした推進掘削装置において、上記先頭の推進管６の外径を上記鋼製外筒１０の内径より小さくし、上記推力受けフランジ１３を上記鋼製外筒１０に取り外し自在に固定し、上記先頭推進管６の挿し口６ｃと上記鋼製外筒１０の受け口１０ａとの間に、上記先頭推進管６の外径より大径の接合用補助リング１６を着脱自在に装着し、上記先頭の推進管６の挿し口６ｃと上記接合用補助リング１６及び上記接合用補助リング１６と上記鋼製外筒１０の受け口１０ａとの間にそれぞれ止水部材１５、１７を装着した構成からなるのである。

すなわち、上記先頭寄りの推進管６の外径を上記鋼製外筒１０の内径より小さくして、先頭の推進管６を、鋼製外筒１０内に押し込み挿入できるようにする。
また、上記推力受けフランジ１３を、鋼製外筒１０に取り外し自在に固定して、推進時の推力を鋼製外筒１０に伝達し、推進後、取り外すことにより、先頭の推進管６を鋼製外筒１０内に押し込み挿入することができる。
また、上記先頭の推進管６の挿し口６ｃと上記鋼製外筒１０の受け口１０ａとの間に、余裕のある隙間を形成し、この隙間に上記先頭推進管６の外径より大径の接合用補助リング１６を着脱自在に装着する。
また、上記先頭の推進管６の挿し口６ｃと上記接合用補助リング１６及び上記接合用補助リング１６と上記鋼製外筒１０との間に、それぞれ止水部材１５、１７を装着することにより、推進時における止水を行う。
また、鋼製外筒１０の内径が有効内径となるので、推進時におけるスペースが広く使えて、掘削機の機材の設置が容易であり、また、その付近での作業性も増す。

以下、この発明の実施例を添付の図面に基づいて説明する。
図１〜２において、発進立坑１から既設構造体、たとえば、既設マンホール２に向けて、掘削機３および元押しジャッキ４からなる推進掘削装置により、推進管路５を構築する。
既設マンホール２は、その側壁２ａに推進管の接続口２ｂ、上部に出入孔（開口）２ｃを設け、この出入孔２ｃに蓋板２ｄが設置される。

推進管路５は、発進立坑１の発進口１ａに掘削機３を配設し、この掘削機３により地中（地山）を掘削しながら前進させ、掘削機３の後端部に先頭の推進管６の前端部を嵌合接続し、この推進管６を元押しジャッキ４により当て板７を介して前進させながら推進し、上記掘削機３による掘削とともに、上記推進管６と同形状の推進管８を継ぎ足し、さらに通常の推進管９を接続して、推進し、既設マンホール２に到達させて形成されるのである。
掘削機３により掘削された土砂は、図示省略したが、公知の排出手段により、上記推進管内から発進立坑１を経て排出される。

掘削機３は、鋼製外筒１０の先端部に着脱自在に掘削刃１１を配設し、この掘削刃１１を上記鋼製外筒１０に固定した掘削駆動機１２により回転する公知のものである。
鋼製外筒１０の後端部側内面に推力受けフランジ１３を着脱自在に固定し、この推力受けフランジ１３から後端部を受け口１０ａとする。
上記推力受けフランジ１３は、一端側に取付部１３ａを設けた断面Ｌ形であり、取付部１３ａに貫通口１３ｂを形成する。
上記推力受けフランジ１３は、推力の負担を全周で受けるためにはリング体が好ましいが、複数個の分割したフランジ片を用い、これを等間隔に取付けるようにしてもよい。
上記推力受けフランジ１３の鋼製外筒１０への固定手段１４は、例えば、鋼製外筒１０の内面に向けて設けためねじ１０ｂに上記貫通口１３ｂを通して取付ボルト１４をねじ込んだものである。
上記固定手段１４の取付ボルトの代わりに上記フランジ１３又はフランジ片を鋼製外筒１０に直接、溶接により固定するようにしてもよい。この場合の取り外しは溶断による。

先頭の推進管６は、鉄筋コンクリート管体６ａの外周に金属製の補強外筒６ｂを一体化した合成管であり、その一端側に挿し口６ｃ、他端側に補強外筒６ｂを延長して受け口６ｄを形成する。
この先頭推進管６の外径は、上記鋼製外筒１０の内径より小径にする。６ｅは補強端板、６ｆは補強フランジ、６ｇは周溝、６ｈは埋込みソケット、６ｊはモルタル注入口、６ｋは止水プラグ、１５は周溝６ｇに装着した止水ゴムである。次の推進管８の外径も上記先頭の推進管６と同径にする。ただし、推進管８の後端部の外径は、後続する推進管９の外径と同径にする。
先頭推進管６、および推進管８を合成管とするのは、後続する推進管８の内径とは同一であるが、外径は小さいため、これら推進管６、８の肉厚減少に伴う強度不足を補うためである。

１６は先頭推進管６の挿し口６ｃに、止水ゴム１５を介して外嵌装着した接合用補助リングで、このリングの一側にフランジ部１６ａを形成し、このフランジ部１６ａに、上記推進管６の軸心方向と平行するめねじ１６ｃを複数個貫通して形成するとともに、上記補助リング１６の外周面に設けた周溝１６ｂに止水ゴム１７を装着する。この補助リング１６は鋼製のものが望ましいが、剛性のあるものであれば鋼製に限定されない。
接合用補助リング１６の外径は、上記先頭推進管６の外径より大径とし、かつ、鋼製外筒１０の内径より小径とする。
接合用補助リング１６を外嵌装着した先頭の推進管６の挿し口６ｃを、鋼製外筒１０の受け口１０ａ内に止水ゴム１７を介して嵌合接続する。ここで、鋼製外筒１０と推進管６との間に接合用補助リング１６を装着するのは、推進管６の挿し口６ｃと接合用補助リング１６の間、および接合用補助リング１６と鋼製外筒１０の受け口１０ａとの間に所定の隙間を設定するためである。これらの隙間は、通常の推進管継手において、受け口と挿し口の間に設定される９ｍｍ程度であり、この隙間に止水ゴムを介装する。

これらの隙間は、主として推進管の製作誤差を考慮して決められ、挿し口に止水ゴムを装着した推進管６を他の推進管の受け口へ装着する際のめくれ防止、受け口への止水ゴムの均一な圧着による確実な止水機能を発揮するためである。
発進立坑１内で、鋼製外筒１０の受け口１０ａに先頭の推進管６の挿し口６ｃを接合する場合、これらは外圧による外径変形の変形がほとんどないことから、上記の隙間程度でも容易に接合できる。
しかし、推進後、鋼製外筒１０内に推進管６、８を押し込む際、鋼製外筒１０から掘削刃１１や推力受けリング１３および接合用補助リング１６の取り外し、および土圧により鋼製外筒１０の円形度が保たれず変形する場合がある。その変形度が大きいと、その後に推進管６、８を鋼製外筒１０内に押し込むことが困難になることがある。
そこで、上記鋼製外筒１０の変形を見込んで、上記隙間を、例えば２０ｍｍ以上に大きく設定する。このように隙間を大きくすると、止水ゴムの肉厚が厚くなり、その断面積の大きいものを用いなければならない。このことは、逆に、止水ゴムの挿し口への装着が大変であるばかりか、断面積が大きいので、受け口への接合時にめくれが起こり、また、止水ゴムが厚肉化によって、鋼製外筒１０への圧着が推進管６の自重によって、下部では強く、上部では、緩めとなって圧着が不均等になり、止水機能が低下する恐れがある。
したがって、推進管６の挿し口６ｃと鋼製外筒１０の受け口１０ａの間の比較的大きな隙間に接合用補助リング１６を介在させ、かつ内外２つの止水ゴム１５、１７を使用し、１個の止水ゴムの厚肉化を抑えたのである。１８はクッション材である。

推進管８は、先頭の推進管６とほとんど同一形状であり、コンクリート管体８ａ、補強外筒８ｂ、挿し口８ｃ、受け口８ｄ、補強端板８ｅ、補強フランジ８ｆ、さらに上記推進管６の周溝６ｇと同様に周溝を有し、この周溝に止水ゴム１９を装着する。異なるところは、挿し口８ｃの外径が先頭推進管６のそれより若干大きく、かつ、受け口８ｄの外径を上記推進管９の外径と同径にしただけである。このように２本の推進管６、８を用いたのは、鋼製外筒１０の筒長が推進管６の規定寸法より長い場合が多いことによる。ただ、上記筒長が３ｍ程度であれば、規定寸法の推進管を上記寸法に合う長さのものを製造することができ、この場合１本で済ませることができる。
推進管９は、コンクリート管体９ａの一端側に補強リング９ｂを一体に設けて挿し口９ｃを形成し、他端側にカラー９ｅを突出して受け口９ｄを形成したものである。９ｆは補強端板、９ｇは補強フランジ、９ｈは周溝、２０は周溝９ｈに装着した止水ゴムである。
推進管８と推進管９の接続は、前方側の推進管８の受け口８ｄ内に、推進管９の挿し口９ｃを、周溝９ｈに装着した止水ゴム２０およびクッション材１８を介して嵌合することによる。
また、推進管９同士も、図示省略したが、前方側の推進管９の受け口９ｄ内に後方側の推進管の挿し口を、止水ゴムおよびクッション材を介して嵌合接続する。

上記推進管路５の敷設と共に掘削機３が既設マンホール２の接続口２ｂに到達すると、一応の推進工事が終了する（図１参照）。その後、既設マンホール２内から鋼製外筒１０内に装備した掘削刃１１や掘削駆動機１２などの諸機器類を撤去する。
さらに、推力受けフランジ１３を、取付ボルト１４を外して、鋼製外筒１０との固定を解き、鋼製外筒１０内を経て既設マンホール２内に抜き出す（図３参照）。さらに、接合用補助リング１６の円周方向に複数個のめねじ１６ｃを貫通して穿設し、その各めねじ１６ｃに抜出ボルト２１をねじ込んで、その端面、すなわち挿し口６ｃの補強端板６ｅに当て、さらにねじ込むと、接合用補助リング１６は、止水ゴム１７とともに挿し口６ｃ上をスライドして外れる（図４、５参照）。その後、接合用補助リング１６は、止水ゴム１５との摺動抵抗がなくなるから、鋼製外筒１０内をスライドさせて比較的容易に既設マンホール２内に取り出すことができる。
上記接合用補助リング１６の除去後、元押しジャッキ４により、推進管９を押し、図示の場合、推進管６、８を鋼製外筒１０内に押し込む。これによって、先頭推進管６の前端部（挿し口６ｃ端面）が鋼製外筒１０の先端に達すると、元押しジャッキ４による押し込みが終了する（図６参照）。上記推進管６、８の押込みは、鋼製外筒１０との間に余裕のある隙間が生じるので容易である。しかも、推進管６、８の押込み時に、この推進管６、８と鋼製外筒１０との接触抵抗が、鋼製外筒１０と土圧との摩擦抵抗より小さいので、鋼製外筒１０が推進管６、８とともに既設マンホール２側に移動することがない。

上記推進・押込み終了後、元押しジャッキ４および当板７を取り外し、次いで、埋込みソケット６ｈから止水プラグ６ｋを外し、モルタル注入口６ｊから裏込め材であるモルタルを注入し、地山の掘削孔と推進管６、８、９との隙間に充填し、充填が終わると、止水プラグ６ｋによる閉蓋により、推進管路５の敷設が完了する。なお、推進管９は、図示の例では２本であるが、立坑１と既設マンホール２との距離により、多数に埋設される。

図７は接合用補助リング１６の他の例であり、接合用補助リング１６をその円周方向に予め複数に分割（図示では３分割）したリング片１６ｄとし、リング片１６ｄの側部に形成したフランジ部１６ｅの側面に、合わせ面を跨いで凹部１６ｆを形成し、この凹部に継ぎ板１６ｇを嵌め、継ぎボルト１６ｈをねじ込んで連結一体にしたものでもよい。１６ｊは合わせ面に介装したシール材である。この分割構造にすれば、推進後における上記接合用補助リング１６の抜き出しが、継ぎ板１６ｇを外し、リング片１６ｄ毎に行うことができて比較的容易である。なお、めねじ１６ｃは後述の実施例の場合は省略される。

図８は抜出手段に代わる他の実施例を示す。鉄筋コンクリート管体６ａの挿し口６ｃの補強端板６ｅの背部に前後壁板２２ａと両側壁板２２ｂとからなる矩形枠を埋設して収容室２２を形成する。この収容室２２を先頭のコンクリート管体６ａの円周方向に複数個形成する。各収容室２２の前壁板２２ａに上記コンクリート管体６ａの軸心方向に向く貫通口２２ｃを設けるとともに、補強端板６ｅに上記貫通口２２ｃと同心にめねじ２２ｄを設け、このめねじ２２ｄに収容室２２から貫通口２２ｃを経て押出手段２３、例えばボルトをねじ込む。上記実施例で述べたように、推進の後、接合用補助リング１６を推進管６から抜き出すには、上記ボルト２３を回すと、このボルト２３の先端が接合用補助リング１６のフランジ部１６ａの端面に当り、接合用補助リング１６が推進管６の挿し口６ｃから押し出されて、推進管６から外れる。さらに適宜の治具を用いるなどして鋼製外筒１０内を経て既設マンホール２へ回収される。なお、ボルト２３に代えて油圧ジャッキを採用し得る。上記接合用補助リング１６の抜出し後は、ボルト２３を取り出し、収容室２２内にモルタルを充填してコンクリート管体６ａの内面と同一面となるように仕上げる。

本発明の実施状況を示す縦断面図 図１の部分拡大図であり、（ａ）は鋼製外筒１０と推進管６の接合部の部分拡大縦断面図、（ｂ）は推進管８と推進管９との接合部の部分拡大縦断面図 本発明の推進終了後における掘削機、推力受けフランジを取り外した状態を示す縦断面図 本発明に係る接合用補助リングの取り外し状態を示す部分縦断面図 本発明に係る接合用補助リングの取り外した状態を示す部分縦断面図 推進管を鋼製外筒内に押し込んだ状態を示す縦断面図 本発明に係る接合用補助リングの他の実施形態を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は図７（ａ）の部分拡大図、（ｃ）は図７（ｂ）のＡ−Ａ線矢視図 本発明に係る抜出手段の他の実施例を示し、（ａ）は部分縦断面図、（ｂ）は図８（ａ）のＢ−Ｂ線矢視図 従来例の外殻管に示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は概略説明図 従来例の推進管とマンホールとの接続状態を示す概略説明図

符号の説明

１ 発進立坑
１ａ 発進口
２ 既設マンホール
２ａ 側壁
２ｂ 接続口
２ｃ 出入孔
２ｄ 蓋板
３ 掘削機
４ 元押しジャッキ
５ 推進管路
６ 推進管
６ａ コンクリート管体
６ｂ 補強外筒
６ｃ 挿し口
６ｄ 受け口
６ｅ 補強端板
６ｆ 補強フランジ
６ｇ 周溝
６ｈ 埋込みソケット
６ｊ モルタル注入口
６ｋ 止水プラグ
７ 当板
８ 推進管
８ａ コンクリート管体
８ｂ 補強外筒
８ｃ 挿し口
８ｄ 受け口
８ｅ 補強端板
８ｆ 補強フランジ
９ 推進管
９ａ コンクリート管体
９ｂ 補強リング
９ｃ 挿し口
９ｄ 受け口
９ｅ カラー
９ｆ 補強端板
９ｇ 補強フランジ
９ｈ 周溝
１０ 鋼製外筒
１０ａ 受け口
１０ｂ めねじ
１１ 掘削刃
１２ 掘削駆動機
１３ 推力受けフランジ
１３ａ 取付部
１３ｂ 貫通孔
１４ 固定手段（取付ボルト）
１５ 止水ゴム
１６ 接合用補助リング
１６ａフランジ部
１６ｂ 周溝
１６ｃ めねじ
１６ｄ リング片
１６ｅ フランジ部
１６ｆ 凹部
１６ｇ 継ぎ板
１６ｈ 継ぎボルト
１６ｊ シール材
１７ 止水ゴム
１８ クッション材
１９、２０ 止水ゴム
２１ 抜出手段（抜出ボルト）
２２ 収容室
２２ａ 壁板
２２ｂ 側壁板
２２ｃ 貫通口
２２ｄ めねじ
２３ 押出手段（押出ボルト）

Claims (4)

1. 発進立坑（１）から鋼製外筒（１０）内の前端部に着脱自在に設けた掘削機（３）により地中を掘削し、上記鋼製外筒（１０）に先頭の推進管（６）を内嵌接続するとともに、この推進管（６）の先端面を上記鋼製外筒（１０）内の後端部に設けた推力受けフランジ（１３）に当接させ、上記推進管（６）を元押しジャッキ（４）で推進し、順次、後続の推進管を接続して推進管路（５）を既設マンホール（２）まで構築するようにした推進掘削装置において、
   上記先頭の推進管（６）の外径を上記鋼製外筒（１０）の内径より小さくし、上記推力受けフランジ（１３）を上記鋼製外筒（１０）に取り外し自在に固定し、上記先頭推進管（６）の挿し口（６ｃ）と上記鋼製外筒（１０）の受け口（１０ａ）との間に、上記先頭推進管（６）の外径より大径の接合用補助リング（１６）を着脱自在に装着し、上記先頭の推進管（６）の挿し口（６ｃ）と上記接合用補助リング（１６）及び上記接合用補助リング（１６）と上記鋼製外筒（１０）の受け口（１０ａ）との間に、それぞれ止水部材（１５、１７）を装着したことを特徴とする推進掘削装置。
2. 上記接合用補助リング（１６）のフランジ部（１６ａ）の円周方向に、上記推進管（６）の軸心方向と平行するめねじ（１６ｃ）を複数個貫通して穿設し、この各めねじ（１６ｃ）に上記フランジ部（１６ａ）の外方から抜出ボルト（２１）をねじ込み、その先端を上記推進管（６）の挿し口（６ｃ）端面に当接させて、上記接合用補助リング（１６）を上記推進管（６）から抜き出し可能としたことを特徴とする請求項１記載の推進掘削装置。
3. 上記推進管（６）の挿し口（６ｃ）の補強端板（６ｅ）背部に収容室（２２）をその推進管（６）の円周方向に複数個形成し、この各収容室（２２）の前壁板（２２ａ）に上記推進管（６）の軸心方向と平行する貫通口（２２ｃ）を設けるとともに、上記補強端板（６ｅ）に上記貫通口（２２ｃ）と同心状にめねじ（２２ｄ）を設け、このめねじ（２２ｄ）に収容室（２２）から貫通口（２２ｃ）を経て押出ボルト（２３）をねじ込み、その先端を接合用補助リング（１６）のフランジ部（１６ａ）の端面に当接させて、上記接合用補助リング（１６）を上記推進管（６）から押し出し可能としたことを特徴とする請求項１記載の推進掘削装置。
4. 上記接合用補助リング（１６）をその円周方向に複数個に分割したリング片（１６ｄ）とし、この各リング片（１６ｄ）を継ぎ板（１６ｇ）により連結一体としたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の推進掘削装置。

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