JP5777160B2 - バッキング防止装置 - Google Patents

Description

本発明は、推進管を地中に埋設する推進工法において、推進管の継ぎ足し時に推進管が発進立坑側に押し戻される現象（バッキング）を防止するバッキング防止装置に関するものである。

推進工法は、計画管路ラインの両端に発進立坑と到達立坑とを設け、発進立坑側から掘進機により前方の地盤を掘削しながら、掘進機の後端に推進管を順次継ぎ足し、発進立坑に設置した推進ジャッキにより推進管列の後端を押圧することで掘進機を到達立坑に到達させて管路を構築する工法である。

この推進工法は、開削工法に比べて路面を掘削することが少ないため、工事占有面積の減少、騒音、振動および粉塵等の低減、交通や市民生活への影響の抑制等、都市環境対策に優れている。

しかし、この推進工法においては、既設の推進管の後端に後続の推進管を継ぎ足す際に、既設の推進管から推進ジャッキを離すため、既設の推進管が地盤側の土圧や水圧により発進立坑内に押し戻される、いわゆるバッキングが生じ、後続の推進管を設置することができない等の問題がある。

そこで、このバッキングの防止例として、推進管の外周面に後施工アンカーを削孔し、その孔内に金具を埋め込み、金具と推進管とをボルトで固定した後、金具を反力側の支保工で突っ張ることにより、バッキング力に抵抗させるようにしている。

しかしながら、推進管にアンカー等を削孔する場合は、推進管に損傷が生じるので、許可されない場合がある。

また、削孔作業は人手によるので時間と労力とがかかるが、その作業を複数ある推進管毎に行わなければならない。しかも、アンカーの本数は、常に、想定される最大のバッキング力に対する本数が必要であり減らすことができない。このため、管路の構築の作業効率が著しく低下する問題がある。

上記のバッキング防止例の他には、推進管の外周に、推進管の外径よりも大径で内面が後方に向かって縮径する断面楔形の環状体を設け、その環状体と推進管との隙間に、上面が後方に向かって傾斜する断面楔形の楔形体を環状体の前方から挿入することでバッキングを防止するものが開示されている（例えば特許文献１参照）。

また、立坑壁に固定されたブラケットと推進管との対向面の隙間に、クサビ型ストッパを可動的に設け、推進管の推進時には、クサビ型ストッパが上記隙間から離れる一方、バッキング防止時には、クサビ型ストッパが上記隙間に入り込むようにするものが開示されている（例えば特許文献２参照）。

また、推進管の両側面に対向するように設けられた一対の支持体の内側に推進管を押さえる押さえ金具を設けるとともに、一対の支持体を締め付け可能な緊張材を設け、バッキング防止時には、一対の支持体を緊張材により締め付け、一対の支持体の各々の内側に設けられた押さえ金具で推進管を挟み込むことで推進管のバッキングを防止するものが開示されている（例えば特許文献３参照）。

特開２００３−１７６６８８号公報 特開２００３−２９３６８６号公報 特許第３７５１２２２号公報

本発明は、上述の技術的背景からなされたものであって、その目的は、推進管にアンカー等のような加工を施すことなく、バッキングを防止することが可能なバッキング防止装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明のバッキング防止装置は、推進施工中の推進管の継ぎ足し時に、推進管が発進立坑内に推し戻されるバッキングを防止するバッキング防止装置であって、前記推進管の外周に設置された支持体と、前記支持体と管路形成坑口との間において前記支持体に接続された状態で前記推進管の外周に配置され、前記推進管の外周に対向する側に前記推進管の推進方向に沿って前記推進管の外周から離間する方向に傾斜する傾斜部が形成された受台と、前記受台と前記推進管との隙間に配置され、前記受台に対向する側に前記受台の傾斜部に沿うように傾斜する傾斜部および前記推進管の外周に対向して当該推進管を押圧する押圧部が形成されている楔形の抑止体と、前記受台に固定され、前記受台および前記抑止体の各々の傾斜部に対して交差するように前記推進管の推進方向に沿って延在して設けられ、前記抑止体に形成された孔を貫通するように設けられたボルトとを備え、前記孔は、前記推進管の径方向に対して前記ボルトの径よりも大きく形成され、前記抑止体は、前記孔を貫通する前記ボルトにより、前記受台と前記推進管との隙間に対して挿脱両方向に移動可能な状態で前記受台に取り付けられていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明のバッキング防止装置は、上記請求項１記載の発明において、前記抑止体の前記押圧部には、シート状の滑り止め部材が設けられていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明のバッキング防止装置は、上記請求項１または２記載の発明において、前記抑止体の前記押圧部は、前記推進管の外周に沿うように曲面状に形成されていることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、推進管を継ぎ足す際に、ナットを締めて抑止体を受台と推進管との隙間に押し込み、推進管の外周を抑止体により押圧することで推進管を押さえることができるので、推進管にアンカー等のような加工を施すことなく、バッキングを防止することが可能になる。
また、請求項１記載の発明によれば、受台と推進管との隙間に抑止体を挿入した場合に、抑止体が推進管側に動くことで、推進管をしっかりと押さえることができるので、推進管のバッキング防止能力を向上させることが可能になる。

また、請求項２記載の発明によれば、バッキング防止のために抑止体を受台と推進管との隙間に挿入して抑止体の押圧部を推進管の外周に押し当てた時に、滑り止め部材の摩擦力により推進管に対する摩擦抵抗を大きくすることができるので、推進管をしっかりと押さえることができる。このため、推進管のバッキング防止能力を向上させることが可能になる。

また、請求項３記載の発明によれば、抑止体と推進管との接触面積を大きくすることができ、抑止体による推進管に対する摩擦抵抗を大きくすることができるので、推進管をしっかりと押さえることができる。このため、推進管のバッキング防止能力を向上させることが可能になる。

本発明の一実施の形態のバッキング防止装置の設置位置の説明図である。 図１のバッキング防止装置の全体正面図である。 図２のバッキング防止装置の側面図である。 図３のバッキング防止装置の要部拡大断面図である。 図２の左上部の受台のブロックの正面図である。 図５のＡ方向から見た受台の平面図である。 図５のＩ−Ｉ線の部分断面図である。 図５のＢ方向から見た受台の側面図である。 図５のＣ方向から見た受台の側面図である。 図２のバッキング防止装置のストッパの正面図である。 図１０のＤ方向から見たストッパの平面図である。 図１０のＩＩ−ＩＩ線の断面図である。 推進管の継ぎ足し時におけるバッキング防止装置の要部断面図である。 推進管の推進施工時におけるバッキング防止装置の要部断面図である。

以下、本発明の一例としての実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための図面において、同一の構成要素には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

図１は本発明の一実施の形態であるバッキング防止装置の設置位置の説明図である。

地盤１に掘られた発進立坑２の底部には、基礎石３を介して推進台４が設置されている。この推進台４の上には、油圧ジャッキ（推進ジャッキ）５が設置されている。この油圧ジャッキ５は、その押圧面側に順に配置されたストラット６および押輪７を介して、推進管８を押圧して管路形成方向に推し進めるための機器である。なお、油圧ジャッキ５の背面側には、鋼材９を介して、推進管８側からの反力を受ける支圧壁１０が設置されている。

推進管８には、たとえば、鉄筋コンクリート製のヒューム管が採用されている。この推進管８の列のうちの先頭の推進管８の先端部には、掘進機１１が接続されている。この掘進機１１は、地盤１を掘削して地中に管路を形成する機器であり、たとえば、センタシャフト方式のシールド掘進機が採用されている。

ここで、既設の推進管８の後端に新たな推進管８を継ぎ足す際に、既設の推進管８の後端を押圧していた油圧ジャッキ５のストラット６を縮めるために推進管８の後端に対する負荷が喪失して、既設の推進管８が地盤側の土圧や水圧により発進立坑２内に押し戻される、いわゆるバッキングが生じ、新たな推進管８を設置することができない等の問題がある。

そこで、本実施の形態においては、管路形成坑口Ｈの近傍、既設の推進管８の後端側に、バッキング防止装置１２が設置されている。以下、このバッキング防止装置１２について説明する。

図２は図１のバッキング防止装置１２の全体正面図、図３は図２のバッキング防止装置１２の側面図、図４は図３のバッキング防止装置１２の要部拡大断面図である。なお、図２および図３には、図同士の位置関係を分かり易くするためにセンタラインＣＬを付した。

バッキング防止装置１２は、門型支保工（支持体）１２ａと、受台１２ｂと、ストッパ（抑止体）１２ｃと、帯状体１２ｄとを有している。

門型支保工１２ａは、たとえば、複数本の鋼材を組み立ててなり、図２に示すように、円管状の推進管８の周りを取り囲むように推進管８の外周に設置されている。この門型支保工１２ａの両脚部は、図２および図３に示すように、支持台１５ａ，１５ｂを介して推進台４にしっかりと固定されている。支持台１５ａ，１５ｂは、たとえば、Ｈ型鋼のような鋼材により形成されている。

なお、図４に示すように、推進管８の後端には、推進管８の外周に沿って断面Ｔ字状のカラー１６が設置されている。カラー１６は、たとえば、鋼材からなり、その内周には、たとえば、ゴムからなるシール部材１７が設けられている。後続の推進管８の先端の外周には、小径部８ａが形成されており、その小径部８ａが、前段の推進管８の後端におけるカラー１６の内周に嵌め込まれるようになっている。これにより、前段の推進管８と後段の推進管８とがシール部材１７によりシールされ、防水性が付与される。

受台１２ｂは、図２に示すように正面から見ると、推進管８の周りを取り囲むように推進管８の外周に分散配置されている。ここでは、受台１２ｂは、たとえば、推進管８の上側と左右両側の３箇所に左右対称に配置されている。受台１２ｂの正面形状は、推進管８の外周に沿って湾曲状に形成されている。

また、受台１２ｂは、図３に示すように側面から見ると、管路形成坑口Ｈと門型支保工１２ａとの間に配置され、図３および図４に示すように、連結部１８ａ，１８ｂを介して門型支保工１２ａにしっかりと接続されている。連結部１８ａ，１８ｂは、たとえば、鋼材により形成されている。

ここで、図２〜図９を用いて受台１２ｂについて説明する。図５は図２の左上部の受台１２ｂのブロックの正面図、図６は図５のＡ方向から見た受台１２ｂの平面図、図７は図５のＩ−Ｉ線の部分断面図、図８および図９はそれぞれ図５のＢ，Ｃ方向から見た受台１２ｂの側面図である。

受台１２ｂは、図３、図４、図６および図７に示すように、たとえば、鋼板を箱形に組み立てることで形成されている。また、図３、図４および図７〜図９に示すように、この受台１２ｂにおいて、推進管８の外周に対向する側（面）には、推進管８の推進方向に沿って推進管８の外周から離間する方向に傾斜する傾斜面（傾斜部）１２ｂｓが形成されている。

また、受台１２ｂの傾斜部１２ｂｓには、図２〜図５および図７に示すように、ボルト１２ｂｂが溶接により固定されている。このボルト１２ｂｂは、たとえば、頭部の無いスタッドボルトが採用されており、傾斜面１２ｂｓに対して交差するように傾斜面１２ｂｓから推進管８の推進方向に沿って延在した状態で設けられている。そして、このボルト１２ｂｂの先端の雄ネジ部にはナット１２ｂｎが螺合されている。

また、図２〜図７に示すように、受台１２ｂ内においてボルト１２ｂｂを挟む位置（ストッパ１２ｃが傾斜面１２ｂｓに接する箇所に対応する位置）には、補強板１２ｂｒが受台１２ｂの長手方向を区切るように設けられており、受台１２ｂの強度が確保されている。

ストッパ１２ｃは、図２に示すように正面から見ると、推進管８の周りを取り囲むように推進管８の外周に分散配置されている。ここでは、ストッパ１２ｃは、たとえば、推進管８の上側に４箇所、推進管８の左右両側に３箇所ずつ、合計で１０箇所に左右対称に配置されている。このようにストッパ１２ｃを左右対称に配置することにより、バッキング防止時にストッパ１２ｃ側から推進管８の外周にかかる圧力を均等にすることができる。

また、ストッパ１２ｃは、図３および図４に示すように、受台１２ｂと推進管８との隙間に配置される。これにより、推進管８の外周がストッパ１２ｃに押圧されるのでバッキング力に対抗することができる。なお、図３では説明を分かり易くするためにストッパ１２ｃの一部を透かして見せているとともに、図面を見易くするためにストッパ１２ｃの１つにハッチングを付した。

ここで、図２〜図４および図１０〜図１２を用いてストッパ１２ｃについて説明する。図１０はストッパ１２ｃの正面図、図１１は図１０のＤ方向から見たストッパ１２ｃの平面図、図１２は図１０のＩＩ−ＩＩ線の断面図である。

ストッパ１２ｃは、図３、図４および図１２に示すように、たとえば、鋼材からなり、その外形が、たとえば楔形に形成されている。すなわち、ストッパ１２ｃは、前面板１２ｃｆと、これに直交する底板１２ｃｂと、これらに直交する側板１２ｃｓと、幅方向を区切るように設けられた補強板１２ｃｒとを備えており、このうち、側板１２ｃｓおよび補強板１２ｃｒにおいて、受台１２ｂに対向する側が、受台１２ｂの傾斜面１２ｂｓに沿って傾斜するように形成されている。

また、ストッパ１２ｃの前面板１２ｃｆには、図４、図１０および図１２に示すように、孔１２ｃｈが穿孔されている。この孔１２ｃｈは、上記したボルト１２ｂｂが貫通する孔である。すなわち、図３および図４に示すように、上記したボルト１２ｂｂは、ストッパ１２ｃの傾斜面を交差するように延び、孔１２ｃｈを貫通してストッパ１２ｃの前面板１２ｃｆから突出されている。そして、その前面板１２ｃｆから突出されたボルト１２ｂｂの先端部の雄ネジ部にナット１２ｂｎが螺合されることにより、ストッパ１２ｃは、受台１２ｂと推進管８との隙間に対して挿脱両方向に移動可能な状態で受台１２ｂに取り付けられている。このように受台１２ｂとストッパ１２ｃとをボルト１２ｂｂおよびナット１２ｂｎにより一体的にしたことにより、バッキング防止装置１２の取り扱いを容易にすることができる。また、ストッパ１２ｃを常に同じ適切な位置に容易に配置することができる。

ストッパ１２ｃの孔１２ｃｈは、受台１２ｂと推進管８との隙間にストッパ１２ｃを挿入した場合に、ストッパ１２ｃが推進管８側に動くのを許容するように形成されている。ここでは、図１０に示すように、孔１２ｃｈは縦長に形成されている。すなわち、孔１２ｃｈの縦方向の長さが、これに直交する幅方向の長さよりも長く形成されている。孔１２ｃｈの幅方向の長さは、ボルト１２ｂｂの直径よりも僅かに大きい程度である。これにより、推進管８の外周方向におけるストッパ１２ｃの配置位置の精度を向上させることができるので、ストッパ１２ｃを適切な位置に素早く配置することができる。

このように孔１２ｃｈは、ストッパ１２ｃの配置位置精度の観点からは縦長にすることが好ましいが、これに限定されるものではなく、受台１２ｂと推進管８との隙間にストッパ１２ｃを挿入した場合に、ストッパ１２ｃが推進管８側に動くのを許容するものであれば円形状でも良い。

また、図２および図１０に示すように、ストッパ１２ｃにおいて、推進管８の外周に対向する面（ストッパ１２ｃの底板１２ｃｂの裏面）は、推進管８の外周に沿うように曲面状に形成されている。これにより、ストッパ１２ｃと推進管８との接触面積を大きくすることができ、ストッパ１２ｃによる推進管８に対する摩擦抵抗を大きくすることができるので、推進管８をしっかりと押さえることができ、推進管８のバッキング防止能力を向上させることができる。

帯状体１２ｄは、図２および図３に示すように、推進管８の円周に沿って、たとえばその８割程度を取り巻くように連続的に延在した状態で形成されている。帯状体１２ｄは、図４に示すように、金属板１２ｄｍとシート状の滑り止め部材１２ｄｓとの２層構造となっている。

この帯状体１２ｄの一部は、推進管８の周りの複数のストッパ１２ｃと推進管８との間に介在されている。帯状体１２ｄの金属板１２ｄｍは、ストッパ１２ｃの底面（底板１２ｃｂの裏面）と溶接により接続されている。

金属板１２ｄｍは、たとえば、鋼材からなり、ストッパ１２ｃと滑り止め部材１２ｄｓとを接続する機能を有する他に、ストッパ１２ｃを常に受台１２ｂの傾斜面１２ｂｓ側に付勢する板バネとしての機能を有している。

滑り止め部材１２ｄｓは、たとえば、金属よりも摩擦係数の大きな硬質ゴムにより形成されている。これにより、バッキング防止のためにストッパ１２ｃを受台１２ｂと推進管８との隙間に挿入してストッパ１２ｃの底面を推進管８の外周に押し当てた時に、滑り止め部材１２ｄｓの摩擦力により推進管８に対する摩擦抵抗を大きくすることができる上、滑り止め部材１２ｄｓの弾性変形により生じた反発力が推進管８を押さえる方向に働くので、推進管８をしっかりと押さえることができる。また、硬質ゴムは金属に比べて弾性や柔軟性が高いので、推進管８がストッパ１２ｃにより押圧されたからといって推進管８の外周に損傷が生じることもない。したがって、推進管８の外周に損傷を生じることなく、バッキング防止能力を向上させることができる。

次に、本実施の形態のバッキング防止装置１２のバッキング防止時およびバッキング防止解除時の動作について図１３および図１４により説明する。

図１３は推進管８の継ぎ足し時におけるバッキング防止装置１２の要部断面図、図１４は推進管８の推進施工時におけるバッキング防止装置１２の要部断面図を示している。

図１３に示すように、推進管８を所定量推進後、新たな推進管８を継ぎ足す際には、油圧ジャッキ５（図１参照）の引き戻しの前に、バッキング防止装置１２において、ナット１２ｂｎを締めると、ストッパ１２ｃが受台１２ｂの傾斜面１２ｂｓに沿って摺動し推進管８を押圧する方向に動きながら受台１２ｂと推進管８との隙間に押し込まれる。すると、ストッパ１２ｃが押し込まれた力が、ストッパ１２ｃから金属板１２ｄｍおよび滑り止め部材１２ｄｓに伝わり、推進管８との間で摩擦が発生する。この摩擦力によりバッキング力に対抗することができ、バッキングを防止することができる。

ここで、バッキング力が増加した場合、金属板１２ｄｍおよび滑り止め部材１２ｄｓの摩擦力がストッパ１２ｃに伝わり、さらに受台１２ｂを介して門型支保工１２ａに伝わることでバッキング力に抵抗することができる。したがって、ストッパ１２ｃを楔形とすることにより、バッキング力の増加にも容易に対応することができる。

また、本実施の形態のバッキング防止装置１２の場合、推進管８毎にアンカー等のような加工を施す必要がないので、推進管８の施工作業における労力を大幅に低減できるとともに、作業効率を大幅に向上させることができる。しかも、推進管８に加工を施さないので、推進管８に損傷を与えることもない。

また、ナット１２ｂｎを締めるだけでストッパ１２ｃを押し込むことができるので、ストッパ１２ｃを比較的小さな力で押し込むことができる上、ストッパ１２ｃを押し込む量をナット１２ｂｎの締める量で加減することができるので、推進管８に過大な押圧力をかけることもなく、推進管８に損傷を与えることもない。

続いて、ストッパ１２ｃを、受台１２ｂと推進管８との隙間に押し込んだ状態で、油圧ジャッキ５（図１参照）を既設の推進管８から離し、発進立坑２（図１参照）を通じて新たな推進管８を継ぎ足した後、油圧ジャッキ５で継ぎ足した推進管８の後端部を押さえる。

その後、図１４に示すように、バッキング防止装置１２のナット１２ｂｎを緩める。すると、ストッパ１２ｃは、帯状体１２ｄの金属板１２ｄｍの板バネの作用により、ストッパ１２ｃの補強板１２ｃｒの傾斜面が受台１２ｂの傾斜面１２ｂｓに押し付けられた状態で受台１２ｂから離れる方向に後退する。ここで、ストッパ１２ｃの裏面の滑り止め部材１２ｄｓが推進管８の外周から離れるので、推進管８との摩擦がなくなり、抵抗力もゼロとなる。したがって、新たな推進管８を推進するのにあたり、バッキング防止装置１は推進管８の推進力に何ら支障を与えることなく作業を進めることができる。

以上本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本明細書で開示された実施の形態はすべての点で例示であって、開示された技術に限定されるものではないと考えるべきである。すなわち、本発明の技術的な範囲は、前記の実施の形態における説明に基づいて制限的に解釈されるものでなく、あくまでも特許請求の範囲の記載に従って解釈されるべきであり、特許請求の範囲の記載技術と均等な技術および特許請求の範囲の要旨を逸脱しない限りにおけるすべての変更が含まれる。

たとえば、前記実施の形態においては、ストッパをスタッドボルトおよびナットにより挿脱自在の状態で受台に取り付けた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ストッパを、たとえば六角ボルトで挿脱自在の状態で受台に取り付けても良い。すなわち、ストッパの正面側からストッパの孔に六角ボルトをその雄ネジ部側から挿入し、六角ボルトの雄ネジ部を受台の傾斜面に予め形成されている雌ネジ部に螺合することでストッパを受台に挿脱自在の状態で取り付けても良い。このようにストッパを受台に取り付けるボルトはスタッドボルトに限定されるものではなく種々のタイプのボルトを用いることができる。

また、推進管は鉄筋コンクリート製に限定されるものではなく種々変更可能であり、たとえば、合成鋼材や鋼材を用いても良い。

また、滑り止め部材は、ゴムに限定されるものではなく種々変更可能であり、たとえば、炭素繊維や合成繊維等のような繊維を用いても良い。

以上の説明では、本発明をセンタシャフト方式のシールド掘進機を用いる場合のバッキング防止装置に適用した場合が示されているが、中間支持方式のシールド掘進機など、他の方式のシールド掘進機を用いる場合のバッキング防止装置にも適用することができる。

５ 油圧ジャッキ（推進ジャッキ）
８ 推進管
１１ 掘進機
１２ バッキング防止装置
１２ａ 門型支保工（支持体）
１２ｂ 受台
１２ｂｂ ボルト
１２ｂｎ ナット
１２ｂｒ 補強板
１２ｂｓ 傾斜面（傾斜部）
１２ｃ ストッパ（抑止体）
１２ｃｈ 孔
１２ｃｒ 補強板
１２ｃｓ 側板
１２ｄ 帯状体
１２ｄｍ 金属板
１２ｄｓ 滑り止め部材
Ｈ 管路形成坑口

Claims (3)

1. 推進施工中の推進管の継ぎ足し時に、推進管が発進立坑内に推し戻されるバッキングを防止するバッキング防止装置であって、
   前記推進管の外周に設置された支持体と、
   前記支持体と管路形成坑口との間において前記支持体に接続された状態で前記推進管の外周に配置され、前記推進管の外周に対向する側に前記推進管の推進方向に沿って前記推進管の外周から離間する方向に傾斜する傾斜部が形成された受台と、
   前記受台と前記推進管との隙間に配置され、前記受台に対向する側に前記受台の傾斜部に沿うように傾斜する傾斜部および前記推進管の外周に対向して当該推進管を押圧する押圧部が形成されている楔形の抑止体と、
   前記受台に固定され、前記受台および前記抑止体の各々の傾斜部に対して交差するように前記推進管の推進方向に沿って延在して設けられ、前記抑止体に形成された孔を貫通するように設けられたボルトとを備え、
   前記孔は、前記推進管の径方向に対して前記ボルトの径よりも大きく形成され、
   前記抑止体は、前記孔を貫通する前記ボルトにより、前記受台と前記推進管との隙間に対して挿脱両方向に移動可能な状態で前記受台に取り付けられていることを特徴とするバッキング防止装置。
2. 前記抑止体の前記押圧部には、シート状の滑り止め部材が設けられていることを特徴とする請求項１記載のバッキング防止装置。
3. 前記抑止体の前記押圧部は、前記推進管の外周に沿うように曲面状に形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のバッキング防止装置。

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