JP5725470B2 - 目地開口寸法制限装置及び目地開口寸法制限方法 - Google Patents

Description

本発明は、推進管を押圧して順次掘進する推進工法における推進管同士の目地の開口寸法を制限する装置および方法に関する。

推進工法は、工場で製造された鉄筋コンクリート管（ヒューム管）からなる推進管を使用して、発進立坑から油圧ジャッキを用いて１本ずつ順次推進される非開削技術による埋設工法である。推進管は地中に残置されるものであるから、地下水や雨水が内部に侵入することを防止するために、止水性が求められる。鉄筋コンクリート管の継手部では、一方の管の縁にカラーと呼ばれる外筒が張り出すように設けられていて、カラーが他方の管の端部にオーバーラップしている。オーバーラップ部分にはパッキンが装備されていて、止水性が確保されている。

昨今、推進工法は、地下の輻輳化などの影響により、曲線施工が一般的である。このため、掘進機は路線設定条件に従って先端の首を振ることにより、掘削する方向を制御可能になっている。後続の推進管はその方向制御に追従する形で連続埋設される。しかし、あくまでも掘進機の推進力は油圧ジャッキによる押し出しであるから、地山の条件（状態）によっては、掘進機が掘削した軌跡を推進管が追従しない状況も多々見受けられる。

例えば地山が軟弱地盤のように反力がない場合には、後続の推進管によって孔道の側面が削れてしまい、曲線がさらに外側に膨らむ現象が生じてしまう。また、一部の巨礫・玉石地盤等の掘進時は、掘進機が正規のルートを通過した後の孔道に、後続の推進管が通過する段階で掘削面の肌落ち、礫片や玉石の転がりが発生して、推進管の通過位置に変状をきたす場合もある。この場合には、推進管の局部破損が発生したり、精度不良が生じたりする。

したがって、推進管は掘進機の通過位置を正確に追従する必要がある。しかし推進管の継手部は曲線に倣うために自在性も必要である。そこで、自在性を損なうことなく、かつ目地の開口寸法を制限する必要がある。

これに対し特許文献１では、前後の推進管の継手部の内部に緊結金具（アンカーボルト）を埋め込み、隣接する推進管の緊結金具に合成繊維材を固定する構成が開示されている。特許文献１によれば、合成繊維材の長さを調節することによって開口長を維持することで、推進管が曲線始点に到達しても調整作業を必要とせずに曲線推進施工できるとしている。

また特許文献２には、推進管と組み合わされる曲線造成管に固定具（アンカーボルト）を設け、これらを開口調整具（棒材）で連結する構成が開示されている。なお開口調整具の固定具に対する係止穴は推進方向に長孔がよく、また棒材の中間にターンバックルのような長さ調整具を設けると良いとしている。特許文献２によれば、軟弱な地盤や急曲線施工において、１ヶ所の推進管接合部で許容値を超えて屈曲しようとすると、推進管内を通して前後の曲線造成管の固定具を連結した開口調整具によって阻止され、曲線外側へのせり出しを防止できるとしている。

特開２０００−１９２７７８号公報 特開２００１−２４８３８３号公報

上記したように、推進管は掘削後にも残置される永久構造物である。このため、特許文献１のようにアンカーボルトを埋め込んであると、後々の局所荷重や地震による振動などでそのアンカー設置箇所から表面クラックが発生するおそれがある。

また特許文献２では、固定部を設置するために環状の支持体を推進管の間に挟んでいる。特許文献２では、屈曲する角度が１／２になるため止水性が容易になると述べているが、長期使用を考慮すれば漏水箇所が２倍になっていると言うこともでき、施工完了後に止水性確保や粗度係数低減のために管内仕上げが必要になる。すると品質の一部が現場仕上げとなり、現場の条件（地下水など）によっては品質が劣化する場合も考えられる。

また、数百メートルに及ぶ推進工法では推進力も相当に大きなものになり、ボルトの耐力を超えてしまって破断が生じたり、アンカーの抜け出しが発生したりして、目地開口寸法の制御が困難になる場合も考えられる。

そこで本発明は、急曲線を掘進させる際にも推進管の目地が開きすぎてしまうことを制限して止水性および曲線精度を保持し、かつ推進管本体に生じる損傷を少なくして品質不良を取り除くと共に施工完了後の後工程を低減し、経済性および作業性を向上させた目地開口寸法制限装置及び目地開口寸法制限方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の代表的な構成は、掘進機の後部に複数の連続した推進管を接続し、発進立坑内に位置する最後尾の推進管を押圧して順次掘進する推進工法における推進管同士の目地開口寸法制限装置であって、推進管の円周方向にあらかじめ複数設けられ滑材またはグラウトを注入する注入孔と、注入孔に着脱可能に取り付けられる固定プラグと、長穴が形成された端部板を両端に備えた長さ調節可能な管連結部材とを備え、異なる推進管に取り付けられた固定プラグに、管連結部材の両側の端部板を摺動可能に固定したことを特徴とする。

上記構成によれば、管連結部材が長さ調節可能であることにより、急曲線を掘進させる際にも推進管の目地が開きすぎてしまうことを制限して止水性および曲線精度を保持することができる。また特に、注入孔に取り付けた固定プラグに管連結部材を固定することにより、推進管本体に損傷を生じることなく、かつ注入孔は本来の機能である滑材やグラウトを注入する目的で使用することができる。

また、推進管の内部で管連結部材を容易に着脱することができるため、推進管が曲線部の始点にさしかかる直前で管連結部材を取り付け、曲線部を通過したら取り外して、また曲線部の始点にある推進管に取り付けることができる。したがって管路全長に相当する数の管連結部材は不要であって、経済性に優れている。

管連結部材はほぼ中央にターンバックルを有し、両側の端部板の繰り出し量を調整可能に構成されており、管連結部材は３つの連続する推進管に渡されており、中央の推進管の固定プラグにターンバックルを固定し、両側の推進管の固定プラグに両側の端部板の長孔を固定したことが好ましい。

上記構成によれば、１本の管連結部材によって、３つの推進管からなる２つの継手部（関節）の目地の開口を均等に制限することができる。また、管連結部材の両端を固定したままでターンバックルの固定を解除し、ターンバックルを回転させることで、容易に長さ調節を行うことができる。これにより、長さ調節の自在性と締結性の両立を図ることができる。

注入孔は推進管の軸方向のほぼ中央に配置されていることが好ましい。これにより、数多くの推進管を連結した際に管連結部材が推進管の内壁から浮き上がる量を最小限に抑えることができ、円滑に曲線に倣うことができる。

固定プラグは中央に管外まで連通する孔を有し、管連結部材を固定したままで滑材を注入可能であることが好ましい。これにより、管連結部材を固定していたとしても、注入孔の本来の機能を損なうことがない。したがって管連結部材を固定したままで、適宜滑材を注入しつつ、円滑に掘進を継続することができる。

管連結部材は、推進管の水平方向左右両側と、上方または下方の少なくともいずれか一方に設けられていることが好ましい。これにより、左右方向に曲がる場合と上下方向に曲がる場合の両方に対応することができる。なお、推進工法では左右には頻繁に曲がる可能性があるが、上下方向に曲がる頻度は低いため、上下方向の管連結部材はいずれか一方の目地が開く側にあれば足りる。

また本発明の他の代表的な構成は、掘進機の後部に複数の連続した推進管を接続し、発進立坑内に位置する最後尾の推進管を押圧して順次掘進する推進工法における推進管同士の目地開口寸法制限方法であって、推進管に滑材またはグラウトを注入する注入孔を円周方向に複数形成し、注入孔に固定プラグを取り付け、長さ調節可能な管連結部材を、推進管の目地が開かない範囲において掘進すべき最も大きな曲率に沿って推進管が曲がれる長さに調節した上で、管連結部材の両側の端部板に形成された長孔を異なる推進管の固定プラグに摺動可能に固定して掘進を行うことを特徴とする。

上記方法によれば、推進管の継手部の止水性を確保することができると共に、推進管本体に損傷を生じることなく、かつ注入孔は本来の機能である滑材やグラウトを注入する目的で使用することができる。

また、上記の管連結部材は、ほぼ中央にターンバックルを有しており、該ターンバックルを、３つの連続する推進管のうちの中央の推進管の固定プラグに固定することが好ましい。これにより、推進管の継手部の目地の開口を均等に制限することができ、円滑に曲線に倣うことができる。

本発明によれば、急曲線を掘進させる際にも推進管の目地が開きすぎてしまうことを制限して止水性および曲線精度を保持し、かつ推進管本体に生じる損傷を少なくして品質不良を取り除くと共に施工完了後の後工程を低減し、経済性および作業性を向上させた目地開口寸法制限装置及び目地開口寸法制限方法を提供することができる。

本実施形態にかかる目地開口寸法制限装置および推進管の構成を説明する図である。 管連結部材を説明する図である。 長孔を係止する固定プラグを説明する図である。 ターンバックルを固定する固定プラグを説明する図である。 屈曲した推進管を説明する図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は本実施形態にかかる目地開口寸法制限装置および推進管の構成を説明する図である。推進管１００は鉄筋コンクリート製の円筒１０２の外周に鋼鉄製の外筒１０４を被覆した概略構造をしている。推進管１００の一方の継手部（開口端部）の縁にはカラー１０４ａと呼ばれる外筒が張り出すように設けられていて、他方の継手部にはカラー１０４ａの内径よりも外径が小さな段差部１０４ｂが設けられている。段差部１０４ｂの外周面にはゴムまたは樹脂製のパッキン１０６が取り付けられており、カラー１０４ａと段差部１０４ｂとの間に止水性を持たせている。

図１に示す推進管１００は短管と呼ばれる短めの推進管であって、標準管の１／３程度の長さとすることにより急曲線を推進することを可能としている。なお、推進管は水密性や耐震性から継手部の抜け出し長が制限されており、開口寸法は標準管１本では２．４３０ｍあたり、短管１本ではｌ．２０ｍ、０．８０ｍ、０．６０ｍあたりの管長で設定され、路線上の曲率半径の大きさから決定される。この場合、抜け出し長は３０ｍｍ〜６０ｍｍで制限を受け、設定された曲率半径に従って、継ぎ手部の目地開口寸法が計画され、その区間を通過する１本あたりの推進管長が設定される。推進工法によって管路を設置する際には、先頭に掘進機を設置し、掘進機の後部に複数の連続した推進管１００を接続し、発進立坑内に位置する最後尾の推進管１００を押圧して順次掘進する。

推進管１００には、滑材またはグラウトを注入する注入孔２００が設けられている。滑材は、摩擦力低減のために推進時に注入する。グラウトは、推進終了後（施工完了後）に地山を固めたり空洞を充填したりするために行う。注入孔２００は鉄筋コンクリート製の円筒１０２を形成する際に予め設けた（同時に形成した）孔であって、推進管１００の軸方向のほぼ中央に配置されている。注入孔２００の内部には、内ネジソケット２０２が埋め込まれている。なお従来の標準管では、１つの推進管に１つ（管長１．２０ｍの場合）ないし２つ（管長２．４３ｍの場合）の注入孔２００しか設けられていない。しかし本実施形態では、後述する管連結部材を取り付けることを主な目的として円周方向に複数設けられている。また内ネジソケット２０２も、鉄筋コンクリート製の円筒１０２内の鉄筋に接続された構造としている。

具体的には、図１に示すように９０°おきに合計３つの注入孔２００を設け、推進管１００の水平方向左右両側と、上方または下方の少なくともいずれか一方に注入孔２００を配置している。これにより、左右方向に曲がる場合と上下方向に曲がる場合の両方に対応することができる。なお、推進工法では左右には頻繁に曲がる可能性があるが、上下方向に曲がる頻度は低いため、上下方向の管連結部材はいずれか一方の目地が開く側にあれば足りる。ただし、注入孔２００を９０°おきに４つ設けて上下左右に配置させてもよいし、さらに多くの注入孔２００を設けてもよい（例えば６０°おきに設ける）。

そして本実施形態では、注入孔２００に固定プラグ２１０、２２０を取り付け、３つの連続する推進管１００ごとに管連結部材３００を接続する。蛇足ながら、管連結部材３００は異なる推進管１００の固定プラグを連結するものであって、同じ推進管１００の異なる固定プラグを連結するものではない。

図２は管連結部材を説明する図である。図２（ａ）に示すように、管連結部材３００はほぼ中央にターンバックル３０２を有し、ターンバックル３０２の両側のネジに溶接された端部板３０４の繰り出し量を調整することにより、長さ調節可能に構成されている。端部板３０４には軸方向（推進方向）に長い長孔３０６が設けられている。

図２（ｂ）は管連結部材３００の固定構造を示している。固定プラグ２１０は注入孔２００の内ネジソケット２０２に取り付けられており、これに管連結部材３００の長孔３０６が摺動可能に固定されている。なお注入孔２００の外側には、外部から地下水などが侵入することを防止するための逆止弁２０４が取り付けられる。なお固定プラグ２１０には次の管連結部材３００も連結されるため、２つの端部板３０４が固定されている。

図３は長孔を係止する固定プラグ２１０を説明する図である。固定プラグ２１０は中空であって、外周にネジが切られた長ニップル２１２と、固定プラグ２１０を回転させるためのナット部２１４、管を接続するためのユニオン部２１６から構成されている。

そして図２（ｂ）に示すように、固定プラグ２１０の長ニップル２１２を管連結部材３００の長孔３０６に挿通し、さらに長ニップル２１２を注入孔２００の内ネジソケット２０２に取り付けることにより、長孔３０６を摺動可能に固定することができる。

固定プラグ２１０は、通常の推進時はユニオン部２１６にキャップ２１８を取り付けることによって封止する。しかしユニオン部２１６に高圧注入ホース２４０の注入バルブ２４２を接続して、滑材を注入することが可能となっている。このように、固定プラグ２１０がその中央に管外まで連通する孔を有することにより、管連結部材３００を固定したままで滑材を注入可能となっている。これにより、管連結部材を固定していたとしても、注入孔の本来の機能を損なうことがない。したがって管連結部材を固定したままで、適宜滑材を注入しつつ、円滑に掘進を継続することができる。

図４はターンバックル３０２を固定する固定プラグ２２０を説明する図である。固定プラグ２２０は注入孔２００の内ネジソケット２０２に螺合する沈みプラグ部２２２と、ボルトを受けるためのナット部２２４とを有している。沈みプラグ部２２２にはナット部２２４の孔を延長する孔が形成されており、固定プラグ２２０は大きな袋ナットのような構造になっている。

そして図２（ｂ）に示すように、沈みプラグ部２２２（図４参照）を注入孔２００の内ネジソケット２０２に取り付け、ナット部２２４（図４参照）にボルト２２６を取り付けることにより、ターンバックル３０２を固定することができる。なお隣接する管連結部材３００と端部板３０４が重なるため、ターンバックル３０２の円筒１０２の内壁面からの距離は（１つおきに）変化する。このため鋼板などからなるスペーサ２２８を用いて、ターンバックル３０２の固定高さを適宜調整することが好ましい。

管連結部材３００を取り付ける際の段取りとしては、まず路線の曲率半径から管の外側に発生する目地開口寸法を計算し、その数値に合わせた状態でターンバックル３０２を回転させて長さ調節を行う。ここでいう目地開口寸法とは、カラー１０４ａおよびパッキン１０６による止水性を失う限界の寸法ではなく、その箇所の最小の曲率半径に倣った場合の開口寸法である。これにより、急曲線を掘進させる際にも推進管１００の目地が開きすぎてしまうことを制限して、継手部の止水性および曲線精度を保持することができる。推進管１００自体には、工場で製造した後に、現場にて加工を施す必要がない。

そして固定プラグ２１０によって両側の長孔３０６を摺動可能に固定し、その後にターンバックル３０２の中央を固定プラグ２２０によって固定する。これにより、３つの推進管１００からなる２つの継手部（関節）の目地の開口を均等に制限することができる。

また、両端の端部板３０４を固定したままでターンバックル３０２の固定を解除し（ボルト２２６を抜いて）、ターンバックル３０２を回転させることで、容易に長さ調節を行うことができる。これにより、長さ調節の自在性と締結性の両立を図ることができる。したがって複数の曲線箇所がある場合に、曲線ごとに管連結部材３００の長さを調整し、常に高い曲線精度を得ることができる。

図５は屈曲した推進管を説明する図である。図に示すように、屈曲の外側においては管連結部材３００が引張方向に作用し、目地の開口寸法を制限することができる。また、屈曲の内側においては管連結部材３００が圧縮方向に作用するため、微細な寸法調整が可能となる。注入孔２００が推進管１００の軸方向のほぼ中央に配置されていることにより、数多くの推進管１００を連結した際に管連結部材３００が推進管１００の内壁から浮き上がる量を最小限に抑えることができ、円滑に曲線に倣うことができる。

ここで、固定プラグ２１０は太いために従来のアンカーボルトよりも強度が高く、破断や抜け出しが生じるおそれはない。ターンバックル３０２はボルト２２６によって固定しているが、ボルト２２６は大きな力がかかる部分ではなく、また仮に破断したとしても容易に交換可能である。

また鉄筋コンクリート製の円筒１０２について見ても、細いアンカーボルトに過大な荷重がかかるよりも、鉄筋に接続された内ネジソケット２０２に荷重がかかった方が頑強である。したがって推進管１００本体に損傷を生じることを回避することができる。また、固定プラグ２１０、２２０を取り外した後は、注入孔２００は本来の機能である滑材やグラウトを注入する目的で使用することができる。また注入孔２００は最終的にはねじ込み式の鋳鉄のプラグ（不図示）によって容易かつ完全に封止することができ、注入孔２００の大きさだけモルタルで仕上げをすればよいので、施工完了後の処理も極めて簡単である。

また上記構成によれば、推進管１００の内部で管連結部材３００を容易に着脱することができる。このため、予め推進管１００に管連結部材３００を取り付けておいてもよいが、推進管１００が曲線部の始点にさしかかる直前で管連結部材３００を取り付け、曲線部を通過したら取り外して、また曲線部の始点にある推進管１００に取り付けることができる。したがって管路全長に相当する数の管連結部材３００は必ずしも必要ではなく、経済性に優れている。

また、推進管１００が完成した段階で、管連結部材３００および固定プラグ２１０、２２０を取り外してから、内ネジソケット２０２にキャップ２１８を取り付けることにより、キャップ２１８の頭部を低くすることができる（管内への突出量を少なくすることができる）。これにより、完成した推進管１００内に電力用、通信用等のケーブルを取り付ける作業がしやすくなる。さらに、推進管１００内にケーブル用ラックを取り付ける場合には、固定プラグ２１０、２２０を取り外すことなく、管連結部材３００をそのまま利用することにより、ケーブルラックの支持体、あるいは、腕金を簡単に取り付けることもできる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、推進管を押圧して順次掘進する推進工法における推進管同士の目地の開口寸法を制限する装置および方法として利用することができる。

１００…推進管、１０２…鉄筋コンクリート製の円筒、１０４…鋼鉄製の外筒、１０４ａ…カラー、１０４ｂ…段差部、１０６…パッキン、２００…注入孔、２０２…内ネジソケット、２０４…逆止弁、２１０…固定プラグ、２１２…長ニップル、２１４…ナット部、２１６…ユニオン部、２１８…キャップ、２２０…固定プラグ、２２２…沈みプラグ部、２２４…ナット部、２２６…ボルト、２２８…スペーサ、２４０…高圧注入ホース、２４２…注入バルブ、３００…管連結部材、３０２…ターンバックル、３０４…端部板、３０６…長孔

Claims (7)

1. 掘進機の後部に複数の連続した推進管を接続し、発進立坑内に位置する最後尾の推進管を押圧して順次掘進する推進工法における推進管同士の目地開口寸法制限装置であって、
   前記推進管の円周方向にあらかじめ複数設けられ滑材またはグラウトを注入する注入孔と、
   前記注入孔に着脱可能に取り付けられる固定プラグと、
   長穴が形成された端部板を両端に備えた長さ調節可能な管連結部材とを備え、
   異なる推進管に取り付けられた固定プラグに、前記管連結部材の両側の端部板を摺動可能に固定したことを特徴とする目地開口寸法制限装置。
2. 前記管連結部材はほぼ中央にターンバックルを有し、両側の端部板の繰り出し量を調整可能に構成されており、
   前記管連結部材は３つの連続する推進管に渡されており、中央の推進管の固定プラグに前記ターンバックルを固定し、両側の推進管の固定プラグに前記両側の端部板の長孔を固定したことを特徴とする請求項１に記載の目地開口寸法制限装置。
3. 前記注入孔は前記推進管の軸方向のほぼ中央に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の目地開口寸法制限装置。
4. 前記固定プラグは中央に管外まで連通する孔を有し、前記管連結部材を固定したままで滑材を注入可能であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の目地開口寸法制限装置。
5. 前記管連結部材は、推進管の水平方向左右両側と、上方または下方の少なくともいずれか一方に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の目地開口寸法制限装置。
6. 掘進機の後部に複数の連続した推進管を接続し、発進立坑内に位置する最後尾の推進管を押圧して順次掘進する推進工法における推進管同士の目地開口寸法制限方法であって、
   前記推進管に滑材またはグラウトを注入する注入孔を円周方向に複数形成し、
   前記注入孔に固定プラグを取り付け、
   長さ調節可能な管連結部材を、前記推進管の目地が開かない範囲において掘進すべき最も大きな曲率に沿って該推進管が曲がれる長さに調節した上で、該管連結部材の両側の端部板に形成された長孔を異なる推進管の前記固定プラグに摺動可能に固定して掘進を行うことを特徴とする目地開口寸法制限方法。
7. 前記管連結部材は、ほぼ中央にターンバックルを有しており、該ターンバックルを、３つの連続する前記推進管のうちの中央の推進管の前記固定プラグに固定することにより、推進管の継手部の目地の開口を均等に制限することを特徴とする請求項５に記載の目地開口寸法制限方法。

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