JP4664121B2 - カーブ推進用推進管 - Google Patents

Description

本発明は、コンクリート管を用いる推進工事において、土中を推進して地下トンネルを構築するための推進管に関し、より具体的には、曲線状にカーブするトンネルを掘削するため推進管を土中に推進する際に、前後の推進管の角度を形成、調整出来る機能を持たせたカーブ推進用推進管に関する。

遠心力鉄筋コンクリート管、いわゆるヒューム管等からなる推進管を土中に推進しながら、その先端で切り羽を掘削し、水路やケーブル敷設路等のトンネルを構築する推進掘削工法が広く採用されている。このような推進掘削工法では、立抗からトンネルを構築する地盤まで推進管を降ろし、そこから推進用の元押しジャッキや中間ジャッキ等を使用して推進管を地盤の中に押し進めながら、最も先の推進管の先端で切り羽を掘削していく。そして推進管を地盤の中に押し進めながら、順次推進管を継ぎ合わせ、継ぎ合わせられた前後の推進管の端面の突合せにより、前記ジャッキからの推進力が前方の推進管に伝達される。

このような推進掘削工法によりトンネルを掘削するに当り、掘削するトンネルにカーブの部分、いわゆるカーブ部分がある場合、そのカーブ部分では、前後の推進管を、その突き合わせた継手部分で折り曲げて推進する。このようなカーブ推進をするための推進用装置としては、例えば特開２００１−３１１８３６号公報や特開２００２−２７６２８７号公報に記載されている。これらの特許文献に記載されたように、先頭に掘削装置やカーブ造形装置を設け、その後ろに複数の比較的短い管体を継ぎ合わせることにより、或る程度の曲率半径で曲げることが出来るカーブ推進用の推進管を接続し、地下トンネルを構築していく。

この場合、カーブ推進用の推進管としては、特開２０００−３０３７７８号公報や特許第２９０２５７６号公報に記載されたように、比較的短い管体を突き合わせ、その突き合わせた端面の間に圧縮変形可能なクッション材を挿入し、このクッション材の各部位の厚さを、推進管の端面の各部位に応じて異ならせることで、推進力をクッション材の全体に分散しながら推進することが提案されている。

より具体的には、推進管の突き合わせた端面の間に挿入したクッション材の厚さを、推進管の曲がり軸の両側にいくに従って次第に厚くなるようにする。例えば、推進管を水平に推進する場合において、その水平な平面上を一方向に曲げて推進する場合、推進管の端面の縦の中心を曲がり軸とし、それより両側に離れるに従ってクッション材の厚さを次第に厚くする。
これにより推進管を土中を屈曲推進する際、クッション材に生じる圧縮応力を分散し、大きな応力が局所に集中することを避け、屈曲推進時の推進力を推進管を介して後方から前方へ正確に伝達することを可能とする。

しかしながら、このようなカーブ推進用推進管では、カーブの外側での前後の管体の端面間隔の開口幅により曲げ角度を確保しており、この前後の管体の端面が開いた開口部では後方の管体から前方の管体へと推力は伝達されない。このため、推進する前後の管体の推力伝達が不安定となり、正確なカーブが形成出来ないという課題があった。

特開２００１−３１１８３６号公報 特開２００２−２７６２８７号公報 特開２０００−３０３７７８号公報 特許第２９０２５７６号公報 特開２００４−２３８８３１号公報 特開２００４−１４３８１５号公報

本発明は、前記従来のカーブ推進用推進管における課題に鑑み、前後の管体の曲がり角を容易に形成、調整、且つ固定することが出来ると共に、この曲がりを形成した管体を介して、その後方から前方へと推進力をスムーズに伝えることを可能とし、これにより、カーブ状のトンネル推進を容易に行えるカーブ推進用推進管を提供することを目的とする。

本発明では、前記の目的を達成するため、継ぎ合わせて推進管を構成する管体１の中に小形ジャッキ５を着脱自在に組み込めるようにし、この管体１の中に組み込んだ小形ジャッキ５で前後の管体１、１の任意の部分の端面間距離を広げることが出来るようにし、前後の管体１、１の曲がりを形成出来るようにした。さらに、この小形ジャッキ５で形成した曲がりを固定出来るように、ボルト等のスペーサ７を設け、小形ジャッキ５で管体１、１の曲がりを形成した後は、小形ジャッキ５が無くても管体１、１の曲がりが維持出来るようにした。

すなわち、本発明によるカーブ推進用推進管は、管体１の端部にジャッキ取付部６を設け、このジャッキ取付部６に小形ジャッキ５を着脱自在に取り付けて当該端部に継ぎ合わせた他の管体１の端部を押して前後の管体１、１の曲がり角度を調整可能とし、さらに管体１の端部の前記ジャッキ取付部６の両側に同ジャッキ取付部６に取り付けた前記小形ジャッキ５で調整した前後の管体１、１の曲がり角度を固定するスペーサ７を設けたものである。ジャッキ取付部６は管体１の円周方向に間隔をおいて４個所以上設けられ、これらのジャッキ取付部６に小形ジャッキ５が着脱自在に取り付けられる。

このような本発明によるカーブ推進用推進管では、前後に継ぎ合わされた管体１、１の端部間隔を広げて角度を付けたい方向のジャッキ取付部６に小形ジャッキ５を取り付け、この小形ジャッキ５で管体１、１の端面の間隔を押して広げることにより、前後の管体１、１に角度を付けることが出来る。このため、前後の管体１、１に所要の角度を容易に付けられる。

さらに、小形ジャッキ５で前後の管体１、１の曲がり角度を形成し、調整した後は、小形ジャッキ５をジャッキ取付部６から取り外しても、スペーサ７で前後の管体１、１の曲がり角度を維持することが出来る。これにより、カーブ状のトンネルを推進掘削する時に、安定して管体１、１の曲がり角を維持出来る。また、曲がった管体１、１を介して推進管の後方からその前方の掘削先端部へ確実に推進力を伝達することが可能となる。

以上説明した通り、本発明によるカーブ推進用推進管では、前後の管体１、１の曲がり角を容易に形成、調整、且つ固定することが出来ると共に、管体１、１を介して後方から前方への推力をスムーズに伝えることが可能となる。これにより、推進すべきカーブに沿って正確且つ容易に推進管を推進し、カーブ状のトンネルを構築出来るようになる。

本発明では、継ぎ合わせて推進管を構成する管体１の中に小形ジャッキ５を着脱自在に組み込めるようにすると共に、この小形ジャッキ５で形成した曲がりを固定出来るように、ボルト等のスペーサ７を設けた。
以下、この本発明を実施するための最良の形態について、実施例をあげて詳細に説明する。

図１は２本の管体１、１を継ぎ合わせた推進管の半縦断側面図であり、図２はその背面図である。
管体１、１は、管状のコンクリート躯体２の外周に鋼製の円筒状のカラー３を嵌め込んだもので、カラー３はコンクリート躯体２の後端よりさらに後方に延長されている。コンクリート躯体２の先端側は段状に細径になっており、その部分に金属カラーが嵌め込まれて先端継手部１６が形成されている。この先端継手部１６には止水のためのゴム輪等のパッキン４が嵌め込まれ、このパッキン４が嵌め込まれた先端継手部１６が、前方の管体１のカラーに差し込まれることにより、前後の管体１、１が接続される。この状態では、前記のパッキン４が前方の管体１のカラー３の内周に密接し、水密性にシールされる。

コンクリート躯体２の先端面と後端面には、それぞれ鋼製のリング状板からなる補強板９、１０が張られている。コンクリート躯体２の先端面の補強板９には、同コンクリート躯体２の円周方向に９０゜間隔で２枚ずつの補強用のリブ板１１が溶接され、このリブ板１１はコンクリート躯体２の中に埋め込まれている。

コンクリート躯体２の後端側には、円周方向に９０゜間隔でジャッキ取付部６が設けられている。このジャッキ取付部６は、コンクリート躯体２の後端部に設けた凹状の部分に設けられた鋼製の箱体からなり、この箱体は後端面及び内周面側に開いており、外周側はカラー３に覆われた窪み状の空間を形成している。このジャッキ取付部６の箱体は、コンクリート躯体２の外周側の前記カラー３と同コンクリート躯体２の後端面に張った補強板１０に溶接されている。さらに、ジャッキ取付部６の箱体の先端側には２枚ずつの補強用のリブ板１３が溶接され、このリブ板１３はコンクリート躯体２の中に埋め込まれている。このジャッキ取付部６は、予め前記カラー３と補強板１０に溶接してコンクリート躯体２を成型する型枠内に配置し、この状態でコンクリート躯体２を遠心成型する等の手段で設けられる。

このジャッキ取付部６の中には小形ジャッキ５を収納することによって同小形ジャッキ５が着脱自在に取り付けられる。図３（Ａ）はジャッキ取付部６に小形ジャッキ５を取り付けた状態を示す。この小形ジャッキ５は、例えば油圧により駆動するもので、そのプランジャを伸ばした時に後方の管体１の前端面を押して、前後の管体１、１の端面間の距離を調整するものである。後方の管体１については、その前端面の補強板９に溶接した補強用のリブ１１が小形ジャッキ５のプランジャに当たる所に位置するように接続する。

図３（Ｂ）にも示すように、コンクリート躯体２の後端部の前記ジャッキ取付部６の両側には、ナット８が取り付けられている。このナット８は、予めコンクリート躯体２の成型時に補強板１０にインサートナットを溶接して型枠内に配置することでコンクリート躯体２の後端部に埋め込む等の手段で取り付けられたものである。このナット８はコンクリート躯体２の後端面に対して垂直で、コンクリート躯体２の中心軸と平行に設けられている。このナット８には、ボルトからなるスペーサ７がねじ込まれ、このスペーサ７の頭部側が後方の管体１の前端面に向けて突出している。

図３（Ｂ）にも示すように、コンクリート躯体２の後端部の前記ジャッキ取付部６の両側であって、コンクリート躯体２の内周側には、連結用ブラケット１２が設けられている。この連結用ブラケット１２は、ジャッキ取付部６の箱体の両側に溶接されると共に、一部コンクリート躯体２の内周壁に埋め込まれた状態で設けられいる。この連結用ブラケット１２には、ナットが溶接されている。

次に、このような管体１、１を使用した推進管の取り扱いについて説明する。
直線を推進する通常の推進管は２４００ｍｍ程度の真っ直ぐな一体の管体であるが、カーブ推進をする推進管は、数百ｍｍ程度の比較的短い管体１を継ぎ合わせて使用する。このように短い管体は、成型工場から施工現場への搬送する際には、個々の短い管体１を搬送車両の荷台に固定しなければならず、面倒であるばかりでなく、径方向への転がりに加え、軸方向への転倒も起こりやすく、取り扱いにくく、危険も伴う。

そこで、前記の連結用ブラケット１２を使用し、図３（Ｂ）に示すように、鋼製のジョイント１５を使用してその両端をボルト１４で連結用ブラケット１２に連結し、前後の管体１、１を連結、固定する。これにより、例えば数百ｍｍの長さの管体１、１を数本連結して２千数百ｍｍ程度の長さにすることにより、通常の推進管と同様に取り扱い、且つ搬送することが可能となる。管体１、１を施工現場に搬入し、推進装置にセットした後は、ジョイント１５を外し、前後の管体１、１が継手部で屈曲出来るようにして使用する。

前述したように、地面に縦に掘った立抗から地中に向けて掘削装置により推進を開始する。カーブ推進では、カーブ推進用の掘削装置の後に前記の管体１、１をセットして順次推進していく。この場合に、図１〜図３に示すように、後ろの管体１の先端継手部１６の外周にパッキン４を嵌め込み、前の管体１の後端から延びたカラー３の延長部分の中に後ろの管体１の先端継手部１６を挿入することで前後の管体１、１を接続する。

これと共に、トンネルの曲がりの外側となる部分のジャッキ取付部６に小形ジャッキ５、５を取り付ける。この例では、管体１、１…に横方向の角度を付与する場合であり、図２において管体１の左側のジャッキ取付部６、６に小形ジャッキ５、５を取り付けている。これに対して、管体１、１…に縦方向の角度を付与する場合は、下側または上側のジャッキ取付部６、６に小形ジャッキ５、５を取り付ける。管体１、１…に斜め上または下方向の角度を付与する場合は、下側または上側の片側のジャッキ取付部６にのみ小形ジャッキ５を取り付ける。

小形ジャッキ５は、ジャッキ取付部６の箱体の中に収納することで取り付けることが出来る。この状態で小形ジャッキ５に油圧を加え、そのプランジャを伸ばして後方の管体１の端面を押し、前後の管体１、１に曲がりを形成する。このとき、スペーサ７はナット８の方にねじ込んでおく。前後の管体１、１の曲がりが所定の角度になったところで、スペーサ７を回し、その頭部側を後方の管体１の他面側に突出させて、その頭部を後方の管体１の前端面に当てる。これにより、小形ジャッキ５で形成した管体１、１の曲がりが固定されるので、その後は小形ジャッキ５のプランジャを戻し、小形ジャッキ５をジャッキ取付部６から取り外してもよい。

このようにして、小形ジャッキ５で前後の管体１、１に所定の角度を付け、それをスペーサ７で固定しながら管体１、１を連結する。そして管体１、１を連結しながら、前記カーブ造形装置に続いて管体１、１を順次推進していく。図４は、４本の管体１、１…に角度を付けながら順次接続した状態を示す平面図であり、この場合は管体１、１…に横方向の角度を付与している。最後部の管体１の後端面に立抗に設けた推進用ジャッキを当て、その管体１に推力を与えながら、トンネルを推進、掘削していく。最後部の管体１に与えられた推力は、順次前の管体１へと伝達され、最先端の掘削装置の切り羽側へと伝達される。このとき、トンネルのカーブの外側ではスペーサ７を介して推進力が伝達されるのは言うまでもない。従って前記のような剛体のボルト等をスペーサ７とすることにより、管体にはカーブの曲率に沿った方向に正確に推進力が与えられる。

なお、前述した実施例は本発明によるカーブ推進用推進管の一例であり、その機能を失わないように一部変更して実施することも可能である。例えば、スペーサ７のボルト８を管体１の後端部に埋め込まず、単に嵌め込んだだけのものでもよい。さらには、スペーサ７を設けず、小形ジャッキ５だけで運用することも可能である。但しこの場合は、小形ジャッキ５で管体１、１の曲がりを形成した後、推進が終わるまで小形ジャッキ５を取り外せないので、多くの数の小形ジャッキ５を必要とする欠点がある。これに対して、小形ジャッキ５にスペーサ７を併用したものでは、管体１、１の曲がりを形成し、これをスペーサ７で固定した後は、小形ジャッキ５が不要となるので、少ない小形ジャッキ５で推進出来る利点がある。

本発明の一実施例によるカーブ推進用推進管において、２本の管体を継ぎ合わせた状態の半縦断側面図である。 同実施例によるカーブ推進用推進管の背面図である。 図１のＡ−Ａ’線断面図とＢ−Ｂ’線断面図である。 前記実施例によるカーブ推進用推進管において、４本の管体に角度を付けながら順次接続した状態を示す半横断平面図である。

符号の説明

１ 管体
６ ジャッキ取付部
５ 小形ジャッキ
７ スペーサ
８ ナット

Claims (3)

1. 土中に推進してカーブ状の地下トンネルを構築するためのカーブ推進用推進管において、管体（１）の端部にジャッキ取付部（６）を設け、このジャッキ取付部（６）に小形ジャッキ（５）を着脱自在に取り付けて当該端部に継ぎ合わせた他の管体（１）の端部を押して前後の管体（１）、（１）の曲がり角度を調整可能とし、さらに管体（１）の端部の前記ジャッキ取付部（６）の両側に同ジャッキ取付部（６）に取り付けた前記小形ジャッキ（５）で調整した前後の管体（１）、（１）の曲がり角度を固定するスペーサ（７）を設けたことを特徴とするカーブ推進用推進管。
2. ジャッキ取付部（６）は管体（１）の円周方向に間隔をおいて４個所以上設けられていることを特徴とする請求項１に記載のカーブ推進用推進管。
3. スペーサ（７）は、管体（１）の端部に設けたナット（８）にねじ込んだボルトであることを特徴とする請求項１又は２に記載のカーブ推進用推進管。

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