JP6206899B2 - 到達坑形成用土留パイプおよびこれを用いた土中管路築造工法 - Google Patents

Description

この発明は、土中に横方向に埋設管を敷設するための土中管路を築造する工法に関するものである。

上下水道管やガス管等の埋設管を土中に横方向に敷設する場合において、地上に何も障害物がない場合は、地上より溝を掘って埋設管を敷設することができる。しかし、埋設管を通そうとする場合に、その区間中において上部に水路や塀などがすでに敷設されている場合、地上より溝を掘ろうとすると、それらの障害物を一旦取り除き、埋設管敷設作業終了後に、取り除いたものを再建しなければならず、作業量、コスト、作業期間が大きなものとなってしまう。また、水路に水が流れているような場合には、一時的にしても水路を止めるようなことはできない。

そこで、予め設けられた立坑（発進坑）内に推進機械を設置し、発進坑内より横方向に管を推進させることによって土中管路を築造する工法がある。こうすることによって地上にある水路や壁等に触れることなく横方向の土中管路を形成することができる。しかし、こうして横方向に設けられた埋設管の他端を他の管と接続するためには、他端側にも立坑（到達坑）を掘って、その到達坑内で接続作業を行わなければならない。そのためには、これらの作業を行う空間内に地下水や土砂が浸入することを防ぐために止水措置をとらなければならない。そこで、到達坑の周囲に予め硬化剤を注入しておく薬液注入技術が用いられている（特許文献１）。しかし、この硬化剤注入はコストがかかるものである。また、硬化材の注入によって地面の上昇が生じうるので、住宅密集地等では周囲の建造物への影響も懸念される。

特許文献２に係る発明では、筒状のガイドパイプ本体と、ガイドパイプ本体の先端部付近の側壁に設けられた横穴と、横穴を覆うようにガイドパイプ本体の外側から設けられた弾性体シートとを有する土留ガイドパイプを地中に縦に挿入して到達坑を形成し、推進管を発進坑より横方向に推進し、推進管の先端部を土留ガイドパイプの弾性体シートに押し付けながら横穴に挿入し、弾性体シートによって推進管と横穴の間に止水部を形成するとともに推進管の先端部で弾性体シートに穴をあけて、土留ガイドパイプと推進管を接続する。

特開平５−１６２７６８号公開特許公報 特開２００５−２８２３１５号公開特許公報

地中を横方向に通る埋設管を敷設する場合に、その上方に水路等の障害物を避けるためには、発進坑より推進管を横方向に打ち込むことが有効であるが、そのためには、作業空間へ地下水や土砂が侵入するのを防止するために、止水措置を講じなければならない。しかし、特許文献１に記載されているような薬液注入を行う工法ではコストが高くつく上に、薬液注入に伴って周囲の地面の上昇が生じてその上に建造された建築物等に悪影響を与える可能性がある。

特許文献２の土留ガイドパイプおよび土中管路築造工法では、到達坑内部に作業員が入らなくても、地下水や土砂の作業空間への浸入を防止しながら土中管路を形成することができる。横穴を覆うように設けられた弾性体シートによって推進管と接続される前に到達坑内に地下水や土砂や浸入するのを防止するとともに、推進管が土留ガイドパイプに挿入される際に弾性体シートが止水部を形成して、工事中に到達坑内や推進管内に地下水や土砂や浸入するのを防止することができる。しかし、特許文献２の土留ガイドパイプは、ゴムシートをガイドパイプ本体の外側に取り付けているので、その突出部が地中への挿入において、抵抗になる。特に固い地盤では、挿入が困難となる。また、ゴムシートには穴が形成されておらず、推進管の先端によって穴が開けられるようになっているが、実際には弾力性に富むゴムシートをくり貫くことが難しいことも判明した。

この発明は、固い土壌なども含めてさまざまな施工場所において適用できる到達坑形成用土留パイプおよび土中管路築造工法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、この発明の到達坑形成用土留パイプは、管状部材と、止水ゴムと、管状部材の内部に設けられる止水ゴム支持部材と、管状部材の先端部に設けられる土壌切削部材を有し、止水ゴムには管挿入穴が形成されている。ここで、管状部材の側面は閉じられていても良いが、管状部材の側面で止水ゴムの管挿入穴がある位置に管挿入穴が形成されていて、管状部材の管挿入穴の外側に穴覆い板が設けられていてもよい。

また、この発明の土中管路築造工法は、管状部材と、止水ゴムと、管状部材の内部に設けられる止水ゴム支持部材と、管状部材の先端部に設けられる土壌切削部材を有し、止水ゴムには管挿入穴が形成されている到達坑形成用土留パイプを使用し、到達坑形成用土留パイプを回転させながら地面に垂直に打ち込んで到達坑を形成し、発進坑側より到達坑へ向けてさや管を送り、さや管を回転させながらさや管を到達坑形成用土留パイプに接触させて管状部材側面または穴覆い板をさや管先端部で切削し、その後さや管を回転させずに直進させて止水ゴムの管挿入穴に進入させてさや管を到達坑形成用土留パイプに接続し、さや管を通して本管を発進坑側より到達坑へ送って発進坑側から到達坑への土中管路を形成する。

この発明の到達坑形成用土留パイプでは、止水ゴムに管挿入穴が形成されているので、推進管によって止水ゴムをくり貫く必要がなく、簡単に推進管を接続しながら止水状態を実現することができる。また、止水ゴムが管状部材の内部に収納されていて、その位置の側面は管状部材の側壁や穴覆い板により覆われているので、到達坑形成用土留パイプを回転させながら先端部の土壌切削部材によって土壌を切削しながら、固い地盤でも簡単に到達坑形成用土留パイプを建て込むことができる。

到達坑形成用土留パイプを示す正面図である。 同横断面図である。 同縦断面図である。 土中管路築造工法を模式的に示す概念図である。 土中管路築造工法の工程を示すフローチャートである。 推進管の到達状態を示す断面図である。 止水性の試験の概要を示す断面図である。

本発明を実施するための形態について、図面に基づいて詳細に説明する。図１は到達坑形成用土留パイプを示す正面図、図２は同Ａ−Ａ断面図、図３は同Ｂ−Ｂ断面図である。到達坑形成用土留パイプ１は、管状部材２と、止水ゴム３と、管状部材２の内部に設けられる止水ゴム支持部材４と、管状部材２の先端部に設けられる土壌切削部材５を有する。

管状部材２はこの発明の到達坑形成用土留パイプの本体部を形成する部材である。十分な強度を有するパイプ状の部材であり、ここでは鋼管が使用されている。縦埋設管を導入し、横埋設管と接続するのに十分な内径を必要とするが、後述する通り作業員が到達坑に入ることなくこれらの作業を行うことができるので、かなり小さな管を使用することができる。たとえば、外径は５００ｍｍ以上８２０ｍｍ以下、長さは８００ｍｍ以上１０００ｍｍ以下の範囲で選択することができる。管状部材２の側面は閉じた状態でも良いが、ここでは止水ゴム３が取り付けられる位置において管挿入穴６が開けられている。この管挿入穴６は導入される推進管（さや管）の外周より大きめに形成されている。

そして、管挿入穴６の外側には穴覆い板７が設けられ、管挿入穴６を塞ぐようになっている。この穴覆い板７は管状部材２の側面に沿った形状の円筒面を有する曲面状の板材であり、ある程度の強度を有するが管状部材２よりは弱い素材で作られる。ここでは、管状部材２よりも薄い鋼板が使用されている。

止水ゴム３には長方形のゴムシートが使用されている。ここでは、厚さ１０ｍｍのゴムシートを使用した。止水ゴム３の中心部には管挿入穴８が形成されている。この管挿入穴８の直径は挿入される推進管（さや管）の直径よりもやや小さくなっている。たとえば、さや管の外径が２５０ｍｍであるとき、止水ゴム３の管挿入穴８の直径は２００ｍｍ程度にしている。

止水ゴム支持部材４は、止水ゴム３を管状部材２の内部に支持するための部材である。ここでは２枚の板材により止水ゴム３をはさみ込むような構造になっている。この止水ゴム支持部材４は管状部材２の内部に固定され、管状部材２の内壁との間に推進管進入空間９を形成する。管状部材２の半径よりも大きな半径の円筒面であり、中心部には穴が開いていて、止水ゴム３およびその管挿入穴８が露出している。このとき、管状部材２の管挿入穴６と管状部材２の管挿入穴８の中心の位置が合うようになっている。

また、止水ゴム支持部材４の上下には三日月状の推進管進入空間封鎖板１０，１１が設けられている。この推進管進入空間封鎖板１０，１１により推進管進入空間９の上下面が閉じられる。

土壌切削部材５として、メタルクラウンと呼ばれる高硬度の切削爪が管状部材２の下端部に複数個設けられている。

次に到達坑形成用土留パイプを用いた土中管路築造工法について説明する。図４は土中管路築造工法を模式的に示す概念図であり、図５は土中管路築造工法の工程を示すフローチャートである。この土中管路築造工法では発進坑から到達坑へ向けて水平にさや管を送り出す推進工法が使用される。このような推進工法は既に実施されており、また、特開２００６−１９３９８３や特開２００６−２１４０８６などで開示されている。

発進坑２０は、マンホールなどとして周知の方法で形成する。発進坑２０より地中に推進管ｘを横方向に打ち込むための推進機械２１を発進坑２０内に設置する。

一方、推進管ｘが到達すべき位置に到達坑形成用土留パイプ１を縦に挿入して、到達坑となる立坑を形成する。到達坑形成用土留パイプ１は別の推進機械（図示省略）によって打ち込むが、このときに到達坑形成用土留パイプ１に回転を加え、先端部の土壌切削部材により土壌を効果的に切削していく。これにより固い土壌であっても到達坑形成用土留パイプ１を建て込むことができる。

到達坑形成用土留パイプ１をある程度地中に挿入したら、その上に同径の鋼管を継ぎ足し、さらに建て込んでいく。また、鋼管内の土砂を排出していく。こうして、到達坑２２が形成される。到達坑形成用土留パイプ１の管挿入穴６，８は発進坑２０の方向に向けられる。必要に応じて、若干のセメント液を到達坑内に投入して底面を固め、地下水や土砂が底面から流入することを防止する。

到達坑２２が形成されたら、発進坑２０より推進管ｘを到達坑形成用土留パイプ１の管挿入穴６，８へ向けて挿入する。到達坑形成用土留パイプ１へ到達した推進管ｘの先端部は、その側面に穴を開けて到達坑形成用土留パイプ１の推進管進入空間９に進入していく。ここで、推進管ｘは回転しながら進行している。推進管ｘの先端部は地中の土砂を切削するためにノコギリ状に形成されているが、この先端部が押し当てられた部分において穴覆い板７が切断される。穴覆い板７は管状部材２よりも強度が小さいので、比較的容易に切断することができる。穴覆い板７へ穴を開けるのが完了するまでに、推進管ｘの先端部はある程度進入する。しかし、穴を開けるのが完了するまでは推進管ｘの先端部が止水ゴム３に当たらないように止水ゴムの取付位置が設定されている。

穴覆い板４へ穴を開けるのが完了したら推進管ｘの回転を止めて、さらに推進管ｘを進入させる。推進管ｘは止水ゴム３を到達坑形成用土留パイプ１の内側に押しこんでいく。そして、さらに進行して推進管ｘの先端は止水ゴム３の管挿入穴８を通る。こうして、推進管ｘと到達坑２２が接続される。図６は推進管の到達状態を示す断面図である。推進管ｘと到達坑２２の接続部には止水ゴム３により止水部が形成され、地下水や土砂が管状部材２と推進管ｘの間より進入してくることを防止する。

ついで、到達坑形成用土留パイプ１および推進管ｘを通して縦横２方向から埋設管（本管）２３，２４を通し、この埋設管２３，２４の端部同士を到達坑形成用土留パイプ１内で接続する。到達坑２２の上方より充填剤を入れて推進管ｘと埋設管２３の間に充填剤を流し込む。発進坑２０側において、推進管ｘの端部は蓋がなされている。さらに、推進管ｘの発進坑２０側の端部の側壁上面に空気穴（図示省略）を設けておけば、この空気穴より内部の空気が排出されるので、充填剤はスムーズに推進管ｘの中に流入し、埋設管２３との隙間を埋めていく。充填材が完全に充填されたら空気穴より噴き出すので、発進坑２０の上部よりこの噴き出しを観測したら充填剤の投入を停止する。なお、推進管ｘは管状部材２の内部に突き出すように、ある程度の長さで挿入することが好ましい。このように管状部材２と推進管ｘを一体となるように接続し、充填剤を入れて接続部を固化することによって、地震等の揺れが発生した場合に、管状部材２と推進管ｘは一体として動くので、埋設管２３，２４の接続部を変形させるような力が加わらない。これによって、地震等の振動で埋設管２３，２４の接続部が破損して漏水を生じることを防止する。

このようにして、到達坑２２の上部から発進坑２０まで続く土中管路が形成される。発進坑２０と到達坑２２の間に水路等の障害物２５があっても施工に影響しない。また、止水のために薬液注入を行う必要がない。さらに、到達坑２２内に作業者が入る必要がないので、人が入れないような小さな立坑内においても施工することができる。

以上、止水ゴム３を１枚のみ有する例で説明した。後述の通り、１枚の止水ゴム３でも十分な止水効果を有する。しかし、複数の止水ゴム支持部材を所定の間隔で設置して、複数枚数の止水ゴム３を設けてもよい。これにより、止水性をより確実にすることができる。

さらに、推進管進入空間９に硬化剤を注入して、止水性を向上させることもできる。この場合、硬化剤の導入口となるコネクタを上側の推進管進入空間封鎖板１０に設けておく。二重管を接続できるコネクタを取り付けておけば、２液タイプの硬化剤を導入できる。到達坑形成用土留パイプを地中に建て込み、そのコネクタに硬化剤を導入する管を接続する。そして、推進管ｘが挿入されたら、硬化剤を導入する。管状部材２の内壁と止水ゴム支持部材４、それに推進管進入空間封鎖板１０，１１によって推進管進入空間９は閉じられているので、導入された硬化剤はこの推進管進入空間９に溜まり、硬化する。こうして、推進管ｘの挿入部がより強固に止水される。たとえば、発進坑２０と到達坑２２の間に大きな距離があり、本管２３，２４の導入・接続に長い作業時間を要する場合でも、安定した止水性が保たれる。

この発明の実施例について説明する。到達坑形成用土留パイプを作成し、図６に示すようにさや管と接続し、接続部においける止水性を確認した。図７は止水性の試験の概要を示す断面図である。

５００ｍｍの径の鋼管を管状部材２として到達坑形成用土留パイプ１を作成し、この上に同径の鋼管を接続した。これに、２５０ｍｍの径の鋼管のさや管（推進管）ｘを接続する。そして、この状態で幅１５００ｍｍ、長さ２４００ｍｍ、高さ１５００ｍｍの水タンク３０内に置き、水タンク３０内に水を入れる。さや管ｘとの接続部の深さは１０００ｍｍであり、１０ｋＰａの水圧がかかる。

この状態を２日間継続し、その間観察を続けた。その結果、漏水などの異常は起こらず、本発明の到達坑形成用土留パイプおよび土中管路築造工法における止水効果が確認された。

なお、この発明の到達坑形成用土留パイプおよび土中管路築造工法における止水性はこれに止まらない。地下水により２０ｋＰａ以上の水圧がかかる深度に到達坑形成用土留パイプ１を地中に建て込み、上述の土中管路築造工法を実施したが、やはり止水性は保たれた。

１．到達坑形成用土留パイプ
２．管状部材
３．止水ゴム
４．止水ゴム支持部材
５．土壌切削部材
６．管状部材の管挿入穴
７．穴覆い板
８．止水ゴムの管挿入穴
９．推進管進入空間
１０，１１ 推進管進入空間封鎖板
２０．発進坑
２１．推進機械
２２．到達坑
ｘ．推進管（さや管）

Claims (4)

1. 管状部材と、止水ゴムと、管状部材の内部に設けられる止水ゴム支持部材と、管状部材の先端部に設けられる土壌切削部材を有し、止水ゴムには管挿入穴が形成されていて、
   管状部材の側面で止水ゴムの管挿入穴がある位置に管挿入穴が形成されていて、管状部材の管挿入穴の外側に穴覆い板が設けられていて、
   進入する推進管が穴覆い板の穴を開けるのが完了するまで推進管の先端部が止水ゴムに当たらないように止水ゴムの取付位置が設定されている到達坑形成用土留パイプ。
   
2. 止水ゴム支持部材の上下には三日月状の推進管進入空間封鎖板が設けられていて、上側の推進管進入空間封鎖板に硬化剤の導入口となるコネクタが設けられている請求項１に記載の到達坑形成用土留パイプ。
3. 請求項１または請求項２に記載の到達坑形成用土留パイプを使用する土中管路築造工法であり、到達坑形成用土留パイプを回転させながら地面に垂直に打ち込んで到達坑を形成し、発進坑側より到達坑へ向けてさや管を送り、さや管を回転させながらさや管を到達坑形成用土留パイプに接触させて管状部材側面または穴覆い板をさや管先端部で切削し、その後さや管を回転させずに直進させて止水ゴムの管挿入穴に進入させてさや管を到達坑形成用土留パイプに接続し、さや管を通して本管を発進坑側より到達坑へ送って発進坑側から到達坑への土中管路を形成する土中管路築造工法。
4. 止水ゴム支持部材の上下には三日月状の推進管進入空間封鎖板が設けられていて、上側の推進管進入空間封鎖板に硬化剤の導入口となるコネクタが設けられている到達坑形成用土留パイプを使用し、推進管進入空間封鎖板に設けられたコネクタより２液タイプの硬化剤を推進管進入空間に導入する請求項３に記載の土中管路築造工法。

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