JP5717048B2 - 小口径推進工法 - Google Patents

Description

本発明は、電力ケーブル、通信ケーブル、上下水道、ガス管などの小口径の管渠を構築するための小口径推進工法に関する。

従来より、先端の掘進機に後続する新設の推進管をジャッキ等で押し込むことにより管渠を構築する小口径推進工法が知られている。

かかる推進工法では、推進管を押し込むときの管外面と周囲の地山との間に生じる摩擦力が大きくなることによって推進管の挿入圧力が増大し、施工の大きな妨げとなることがあった。このため、前記摩擦力を軽減するための種々の対策が提案されている。例えば、下記特許文献１では、推進装置本体の先端部に回転可能に装着した筒状部の外周に側面掘削用カッタを備えることにより、推進管と地山との間の空間が広く形成され、岩盤推進における掘削ズリと推進管外周面との摩擦の増大を防止して推進効率の低下を防ぐようにした推進装置が開示されている。また、下記特許文献２では、滑材通路を設けた推進管と、滑材通路及びこの滑材通路と連通して外周面で開口する滑材吐出口を設けた推進管を用い、推進管の地中への押込み時に、滑材通路を接続しながら継ぎ足していく推進管の途中に滑材吐出口を設けた推進管を所定間隔の配置で組み込み、各滑材吐出口に対してそれぞれ独立した専用の滑材通路を用いて個々に滑材を供給する小口径推進工法が開示されている。

特開平８−１７０４８９号公報 特開２００１−２００６９３号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の工法では、推進管の管外形より大きな径で掘削（余掘）するため、施工後に新設管と周辺地山との間に隙間が生じ、路面沈下の原因となっていた。また、上記特許文献２記載の工法では、新設管として滑材通路を形成した特殊なものを使用するため、施工コストの増大が懸念される。

今後、小口径推進工法は、長距離化・曲線推進化の傾向にあり、これに伴う推進管の押込み圧力の増加によって設備規模が拡大すること、並びに管渠の多条化・密集化や曲線部の形成等に伴って管材外面の隙間が増加することによる路面沈下の可能性が高まることなどが懸念されている。

そこで本発明の主たる課題は、掘進時に周辺地山との摩擦が生じないとともに、構築した管渠と周辺地山との隙間を無くした小口径推進工法を提供することにある。

上記課題を解決するために請求項１に係る本発明として、地中を進行する掘進機に後続して、前端を外側に折り返して反転させた、可撓性を有するとともに、熱硬化性樹脂を含浸させたチューブ体を配設し、前記チューブ体の内側に周辺地山からの圧力以上の設定圧力で流体を送給して、反転させた前記チューブ体を外側に押し広げるとともに、前記チューブ体の未反転部分の先端に接続されたワイヤを繰り出すことによって、前記掘進機の進行に合わせて前記チューブ体の未反転部分を反転させながら折り返し部分を前進させた後、前記チューブ体内の圧力を保持したまま、前記流体の温度を上げることにより前記チューブ体を硬化させ、前記掘進機によって形成された開口形状に沿って管渠を構築することを特徴とする小口径推進工法が提供される。

上記請求項１記載の発明は、地中を進行する掘進機に後続して、いわゆる反転工法によって管渠を構築するものである。具体的には、前記掘進機に後続して、前端を外側に折り返して反転させた、可撓性を有するとともに、熱硬化性樹脂を含浸させたチューブ体を配設し、前記チューブ体の内側に周辺地山からの圧力以上の設定圧力で流体を送給して、反転させた前記チューブ体を外側に押し広げるとともに、前記チューブ体の未反転部分の先端に接続されたワイヤを繰り出すことによって、前記掘進機の進行に合わせて前記チューブ体の未反転部分を反転させながら折り返し部分を前進させた後、前記チューブ体内の圧力を保持したまま、前記流体の温度を上げることにより前記チューブ体を硬化させ、前記掘進機によって形成された開口形状に沿って管渠を構築する。

本発明に係る小口径推進工法では、従来工法のように推進管を押し込む方式ではなく、反転させたチューブ体を硬化させることによって管渠を構築するものであるので、掘進時に周辺地山との摩擦が生じることがなく、管渠の長距離化・曲線推進化に対応できるものとなる。

また、反転させたチューブ体を外側に押し広げながら進行するため、掘進機によって形成された開口形状に沿って管渠が構築され、管渠と周辺地山との間に隙間が生じない。このため、多条の管渠を密集して構築した場合でも路面沈下が防止できる。

上記請求項１記載の発明では、掘削された開口形状に沿って管渠が構築されるように、周辺地山の地下水圧などを考慮して、前記チューブ体の内側に送給する流体の圧力を、周辺地山からの圧力以上に設定している。

請求項２に係る本発明として、予め、管渠の構築予定路に沿ってロッドを挿通しておき、このロッドに前記掘進機を接続し、前記ロッドを引き込むことによって前記掘進機が拡径しながら進行する請求項１記載の小口径推進工法が提供される。

上記請求項２記載の発明は、地中に新規に管渠を構築する場合について規定したものであり、予め、管渠の構築予定路に沿ってロッドを挿通しておき、このロッドに前記掘進機を接続し、前記ロッドを引き込むことによって前記掘進機が拡径しながら進行するようにしたものである。

請求項３に係る本発明として、前記掘進機は、先端部に既設管を破砕可能なカッタ刃を備え、前記既設管を破砕しながら進行する請求項１記載の小口径推進工法が提供される。

上記請求項３記載の発明は、既設管を撤去して新規の管渠に交換する場合について規定したものであり、前記掘進機として、先端部に既設管を破砕可能なカッタ刃を備えたものを用い、この掘進機が既設管に沿って前記既設管を破砕しながら進行するようにしたものである。

請求項４に係る本発明として、前記管渠の構築後、ライニング材をその内側に反転工法によって積層する請求項１〜３いずれかに記載の小口径推進工法が提供される。

以上詳説のとおり本発明によれば、掘進時に周辺地山との摩擦が生じないとともに、構築した管渠と周辺地山との隙間を無くした小口径推進工法が提供できるようになる。

本発明に係る小口径推進工法の施工要領図（その１）である。 小口径推進工法の施工要領図（その２）である。 小口径推進工法の施工要領図（その３）である。 図２の要部拡大図である。 既設管を破壊して管渠を新設する場合の施工要領図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。

地中に新規に管渠を構築する場合について、図１〜図３に基づいて説明すると、図１に示されるように、両端に立坑１、２を設け、一方側の立坑１の側面から他方側の立坑２に向けて、先端にドリルヘッド３を備えたロッド４を挿通する。このとき、ドリルヘッド３に電磁波発振器を設けておき、地上の受信器１１で電磁波を受信してドリルヘッド３の位置を測定しながらドリルヘッド３の掘進を行ったり、ジャイロなどにより位置計測を実施しながら掘進することが好ましい。なお、前記ロッド４として棒状又は線状のものを広く使用でき、例えば前記ロッド４に代えてワイヤを使用してもよい。

ロッド４が他方側の立坑２まで貫通したならば、図２に示されるように、他方側の立坑２から一方側の立坑１に向けて掘進機５によって所望の管渠の径に拡径しながら掘進する。具体的には、他方側の立坑２においてロッド４の端部を掘進機５の先端部に接続し、一方側の立坑１側からロッド４を引き込むことによって前記掘進機５を一方側の立坑１に向けて進行させる。

前記掘進機５は、前側が細い略円錐状の先端部を有し、少なくともこの円錐傾斜面が回転可能に設けられ、拡径しながら地中を進行するものである。かかる掘進機５としては、排土を不要とするため、土砂を外周に押し退けるようにして拡径進行するものを使用することが好ましい。

前記掘進機５に後続して、図４に示されるように、前記掘進機５の進行方向前端を外側に折り返して反転させた可撓性のチューブ体６を配設し、このチューブ体６の内側に空気などの気体又は水などの液体の流体を送給して、前記チューブ体６の反転部分６ｃを外側に押し広げながら、掘進機５の進行に伴って未反転部分６ａを繰り出すことにより折り返し部分６ｂを前進させた後、前記チューブ体６を硬化させる。前記掘進機５からの後続距離は、掘削機５との距離が短いほど望ましい。また、後続距離の管理は、前記掘削機５のロッド引込み量を測長することにより行い、ロッド引込み量に合わせてチューブ体６の未反転部分６ａを繰り出すようにすればよい。前記チューブ体６の内側に送給する流体の圧力は、周辺地山からの地下水圧などを考慮して、周辺地山からの圧力以上に設定するのが好ましい。これによって、掘削された開口形状に沿って管渠が構築できるようになる。

前記チューブ体６としては、一般の反転工法に用いられているライニング材を使用することができる。例えば、ポリエステル繊維やガラスファイバー不織布などからなるライナ基材に対して、不飽和ポリエステル系樹脂、エポキシアクリレート樹脂などの熱硬化性樹脂を含浸させた、可撓性を有し継ぎ目の無いチューブ体を用いることができる。

前記チューブ体６は、図２及び図４に示されるように、反転部分６ｃの先端（チューブ体６の一方側端部）が、外部との気密状態を保持しながら反転機７に接続されるとともに、未反転部分６ａの先端（チューブ体６の他方側端部）が封止されている。このため、前記反転機７に接続された空気圧縮機８からの高圧の温熱空気をチューブ体６の内側に供給すると、チューブ体６が膨らみ、反転部分６ｃが掘進機５による開口内面に押し付けられる。チューブ体６の内側に供給された高圧空気は、チューブ体６の折り返し部分６ｂに作用して、未反転部分６ａを繰り出して折り返し部分６ｂを掘進機５の進行方向に前進させる力も作用している。前記反転機７には、未反転部分６ａの先端（チューブ体６の他方側端部）に接続するワイヤ１０が巻回されたリール９が設けられ、掘進機５の進行に伴って前記リール９を回転させ、ワイヤ１０を繰り出すようになっており、これによって折り返し部分６ｂが前進できるようになっている。なお、前記空気圧縮機８に代えて、ポンプなどにより温熱水などの液体を送給するようにしてもよい。

掘進機５が一方側の立坑１に到達したならば、チューブ体６内の圧力を保持したまま、空気温度を上げることによりチューブ体６を硬化させる。硬化処理は、反転工法の施工指針などに従って硬化温度や硬化時間を管理するようにする。

しかる後、図３に示されるように、掘進機５及びロッド４を回収して、余分な管部分を切断し、この区間の管渠構築が終了する。

なお、図３に示される管渠構築後、ライニング材をその内側にさらに反転工法によって積層すると、多重構造となって強度が向上し、たわみ防止となるため好ましい。

上述の通り、本発明に係る小口径推進工法は、従来工法のように推進管を押し込む方式ではなく、反転させたチューブ体６を硬化させることによって管渠を構築するものであるので、掘進時に周辺地山との摩擦が生じることがなく、管渠の長距離化・曲線推進化に十分対応できるものである。

また、反転させたチューブ体を外側に押し広げながら、掘進機５によって形成された開口形状に沿って管渠が構築されるため、管渠と周辺地山との間に隙間が生じない。このため、多条の管渠を密集して構築しても路面沈下が防止できるようになる。

さらに、従来工法と比較して、推進管を押し込むジャッキが不要であるとともに、予め成型された管材の搬入が不要となるなど、設備の簡略化、作業性の向上及び施工コスト低減が図れるようになる。

次に、既設管を撤去して新規の管渠に交換する場合について、図５に基づいて説明する。

先ず、一方側の立坑１から既設管２０内にロッド４を挿入し、他方側の立坑２に貫通させ、他方側の立坑２においてロッド４の端部を掘進機２１の先端部に接続する。

前記掘進機２１は、先端部が前側が細い略円錐状の周面を有し、この周面に既設管２０を破砕可能な複数のカッタ刃２２が備えられている。また、前記掘進機２１には、外部からの土水流入防止並びに破砕した既設管の散乱防止を図るため、前記カッタ刃２２によって破砕する既設管２０の外周を覆うカバー２３が備えられることが好ましい。前記カッタ刃２２によって破砕された既設管２０は、このカバー２３内に溜まり、ロッド４内の排出手段（図示せず）などによって外部に排出される。なお、前記カバー２３を設けずに、破砕した既設管を外周の地山に押し退け、そのまま地中に残しておくようにしてもよい。

かかる掘進機２１は、既設管２０に沿って、該既設管２０を破砕しながら進行する。前記掘進機２１に後続するチューブ体６は上記形態例と同様である。

１・２…立坑、３…ドリルヘッド、４…ロッド、５…掘進機、６…チューブ体

Claims (4)

1. 地中を進行する掘進機に後続して、前端を外側に折り返して反転させた、可撓性を有するとともに、熱硬化性樹脂を含浸させたチューブ体を配設し、前記チューブ体の内側に周辺地山からの圧力以上の設定圧力で流体を送給して、反転させた前記チューブ体を外側に押し広げるとともに、前記チューブ体の未反転部分の先端に接続されたワイヤを繰り出すことによって、前記掘進機の進行に合わせて前記チューブ体の未反転部分を反転させながら折り返し部分を前進させた後、前記チューブ体内の圧力を保持したまま、前記流体の温度を上げることにより前記チューブ体を硬化させ、前記掘進機によって形成された開口形状に沿って管渠を構築することを特徴とする小口径推進工法。
2. 予め、管渠の構築予定路に沿ってロッドを挿通しておき、このロッドに前記掘進機を接続し、前記ロッドを引き込むことによって前記掘進機が拡径しながら進行する請求項１記載の小口径推進工法。
3. 前記掘進機は、先端部に既設管を破砕可能なカッタ刃を備え、前記既設管を破砕しながら進行する請求項１記載の小口径推進工法。
4. 前記管渠の構築後、ライニング材をその内側に反転工法によって積層する請求項１〜３いずれかに記載の小口径推進工法。

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