JP7088818B2 - 矩形推進管の設置方法及び矩形推進管を備える地中構造物の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、アンダーパスの本体構造やパイプルーフなどに用いるために、推進工法で設置される矩形推進管の設置方法及び矩形推進管を備える地中構造物の製造方法に関する。

推進工法で設置される推進管には、正面視において断面の外形が円形状のものだけでなく、矩形形状のもの（以下、矩形推進管という。）も使用される。
矩形推進管を地中に設け、アンダーパスの本体構造やパイプルーフなどの地中構造物を構築（製造）するには、矩形推進管の前方に掘削機を設けて、矩形推進管を後方から押圧装置によって押圧しながら、掘削機により掘削を行う、いわゆる推進工法が良く採用される。

推進工法において矩形推進管の前方に設けられる掘削機には、当該矩形の形状を掘削するものが用いられる。このようなものには、正面視において外形が矩形推進管に合わせた矩形のスキンプレートを有し、矩形のスキンプレートに内接するように配置された円形に掘削する回転カッタを備えたものがある。
このような掘削機において、回転カッタで掘削することができない矩形の隅部は、別途に打撃ハンマ、掘削バケット、回転カッタを掘削機に設けて矩形の断面を掘削する（特許文献１）。また、矩形のスキンプレートに内接するように配置された回転カッタに、遊星カッタを設けて矩形の隅部も掘削する掘削機もある（特許文献２）。

特開２００８－１４４３６８号公報 特開２００９－２６３８８３号公報

特許文献１のような掘削機は、別途に隅部に設ける打撃ハンマ、掘削バケット、回転カッタのため、その構造も複雑になり、掘削機のコストが増加してしまう。特許文献２のような掘削機においても、回転カッタに遊星カッタを設けるため、同様に構造も複雑になり、掘削機のコストが増加してしまう。

また、正面視において外形が矩形のスキンプレートを備えた掘削機は、円形のスキンプレートの掘削機に比較して、掘削機のコストが高くなるとともに、掘削時のローリング自体の制御や修正も比較的難しくなり、ローリングした際には、後続する矩形推進管もそのローリング形状に従って配置されることになり、施工精度が低下してしまう。

さらに、アンダーパスの本体構造部やパイプルーフなどのような構造物では、矩形推進管を並設して連結させる場合があり、このような場合には、矩形推進管の隅部には並設させる矩形推進管と連結する継手部が設けられており、上記のようにローリングによって矩形推進管の施工精度が低下すると、継手部が適切に配置されず連結に支障が生じることになってしまう。
そして、上記継手部を掘削するために、さらに別の掘削手段が必要となり、掘削機のコストも増加することになる。

そこで、本発明の目的は、矩形推進管を設置する際に、掘削機のコストを抑えるとともに、掘削機のローリングによる矩形推進管の施工精度の低下を抑える矩形推進管の設置方法を提供すること及び矩形推進管を備える地中構造物の製造方法を提供することである。

本願請求項１に係る発明は、断面の外形が矩形形状を有する矩形推進管を、前記矩形推進管の前方に設けた掘削機で掘削して地中に設置する方法であって、正面視において、断面の外形が円形状のスキンプレートを有する前記掘削機を、前記矩形推進管の隅部が前記スキンプレートの外形に重ならないようにして前記矩形推進管の前方に設けて掘削する本掘削工程と、前記本掘削工程より前であって、前記本掘削工程における前記矩形推進管が前記掘削機の外形に重ならない部分を含んで掘削する先行掘削工程と、前記先行掘削工程の後であって前記本掘削工程より前に、前記先行掘削工程で掘削した箇所に充填材を充填する先行充填工程と、を備えることを特徴とする矩形推進管の設置方法である。

本願請求項２に係る発明は、前記矩形推進管の隅部には、並設される矩形推進管と連結する継手部が設けられており、前記先行掘削工程では、前記継手部が配置される部分も掘削しておくことを特徴とする請求項１に記載の矩形推進管の設置方法である。

本願請求項３に係る発明は、前記本掘削工程を掘削する掘削機を利用して、前記先行掘削工程における掘削を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の矩形推進管の設置方法である。

本願請求項４に係る発明は、断面の外形が矩形形状の矩形推進管を備える地中構造物の製造方法であって、前記矩形推進管を、前記矩形推進管の前方に設けた掘削機で掘削して地中に前記矩形推進管を設置する際に、正面視において、断面の外形が円形状のスキンプレートを有する前記掘削機を、前記矩形推進管の隅部が前記スキンプレートの外形に重ならないようにして前記矩形推進管の前方に設けて掘削する本掘削工程と、前記本掘削工程より前に、前記本掘削工程における前記矩形推進管が前記掘削機の外形に重ならない部分を含んで掘削する先行掘削工程と、前記先行掘削工程の後であって前記本掘削工程より前に、前記先行掘削工程で掘削した箇所に充填材を充填する先行充填工程と、を備えることを特徴とする矩形推進管を備える地中構造物の製造方法である。

本願請求項５に係る発明は、前記矩形推進管の隅部には、並設される矩形推進管と連結する継手部が設けられており、前記先行掘削工程では、前記継手部が配置される部分も掘削しておくことを特徴とする請求項４に記載の矩形推進管を備える地中構造物の製造方法である。

本願請求項６に係る発明は、前記本掘削工程を掘削する掘削機を利用して、前記先行掘削工程における掘削を行うことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の矩形推進管を備える地中構造物の製造方法である。

請求項１に係る構成により、矩形推進管を設置する際に、円形の回転カッタ及び円形のスキンプレートの掘削機を使用できるようになり、掘削機のコストを抑えるとともに、掘削機のローリングによる矩形推進管の施工精度の低下を抑える矩形推進管の設置方法を提供することができる。請求項３に係る構成により、矩形推進管を設置する際に、掘削機のコストを抑えるとともに、掘削機のローリングによる矩形推進管の施工精度の低下を抑えた矩形推進管を備える地中構造物の製造方法を提供することができる。

加えて、矩形推進管の隅部に並設させる矩形推進管と連結する継手部が設けられるアンダーパスの本体構造部やパイプルーフのような構造物において、継手部の施工精度の低下を押さえ、継手部が適切に配置されず連結に支障が生じないようにすることができる。

加えて、先行掘削工程での掘削機と本掘削工程での掘削機とを共用することで、掘削機のコストを低減することができる。

本発明で使用する掘削機及び矩形推進管の斜視図である。 本発明の施工順序を説明する断面図である。 本発明の施工順序を説明する断面図である。 本発明の施工順序を説明する断面図である。 本発明の施工順序を説明する断面図である。 本発明の施工順序を説明する断面図である。 本発明の施工順序を説明する断面図である。 本発明の施工順序を説明する断面図である。

以下、本発明の実施の形態につき図面を参照する等して説明する。なお、本発明は、実施形態に限定されないことはいうまでもない。
本実施形態は、矩形推進管を推進工法で発進基地から到達基地までの施工長にわたって施工して、矩形推進管を水平方向に連結してアンダーパスの本体構造部の地中構造物を構築（製造）する例である。
図１は、本発明で使用する掘削機１及び矩形推進管１０の斜視図である。

掘削機１は、矩形推進管１０の前方に設けられる。掘削機１は、スキンプレート２及び回転カッタ３を備えている。スキンプレート２は、正面視において、外形が円形のものであって、回転カッタ３も回転軸を中心に円形に回転するもので、汎用的に推進工法に用いられるものである。
回転カッタ３が回転することで、正面視においてスキンプレートの円形の外形に相当する断面を掘削する。

矩形推進管１０は、掘削機１の後方に設けられる。矩形推進管１０の後方の図示しない発進基地には、押圧装置が設けられ、押圧装置によって、掘削機１と矩形推進管１０が押し出される。矩形推進管１０は順次継ぎ足されて、押圧装置によって押し出されながら、掘削機１によって掘削が行われると同時に矩形推進管１０が地中に設置されていく、いわゆる推進工法が行われる。矩形推進管１０は、発進基地から到達基地までの施工長にわたって設置される。

矩形推進管１０は、正面視において上下壁及び左右壁を備えた略正方形の矩形であって、四つの隅部１１の左右一方側に雌継手１２及び左右他方側に雄継手１３を備えている。矩形推進管１０が並設される際に、隣合う矩形推進管１０同士の雌継手１２と雄継手１３が係合して連結される。

掘削機１は、正面視において、その円形状のスキンプレート２が、矩形推進管１０の４つの隅部１１がスキンプレート２の外形に重ならないようにして矩形推進管１０の前方に設けられる。具体的には、矩形推進管１０の上下左右壁にスキンプレート２の後端が内接するように配置され、固定される。

なお、図示はしないが、正面視においてスキンプレート２の外形が矩形推進管１０の４つの隅部１１に重ならない部分は開口となるが、当該部分に後述する充填材などが入らないようにカバーが設けられている。
本実施形態では、矩形推進管１０の前方に掘削機１のスキンプレート２を設けたように記載されているが、これに限らず、掘削機１と別に連結部材を介在させても良い。その際、連結部材の形状を、矩形推進管１０の４つの隅部１１の重ならない部分の開口に後述する充填材などが流入しないような形状にしても良い。

図２乃至図６と共に、上記の掘削機１を用いて矩形推進管１０を設置する方法を説明する。図２乃至図６において、設置されたものは実線で表され、これから設置されるものは破線で表されている。

図２に示すように、既設の矩形推進管１０の右側に矩形推進管１０を並設する。並設される矩形推進管１０は、その雄継手１３を既設の矩形推進管１０の雌継手１２に係合することで連結されて設置される。
既設の矩形推進管１０の隅部１１及び雌継手１２は、当該既設の矩形推進管１０が設置される前に予め形成された先行掘削孔２０の内部に位置している。当該先行掘削孔２０には、後述する充填材２１が充填されている。

図３に示すように、並設する矩形推進管１０の隅部１１及び雌継手１２が含まれ、正面視において掘削機１（スキンプレート２）が重ならない矩形推進管１０の部分を含むように、先行掘削孔２０を発進基地から到達基地までの施工長にわたって施工する。先行掘削孔２０は、並設する矩形推進管１０の雌継手１２が配置される側の下側の隅部１１に施工される。
この先行掘削孔２０を掘削する工程は、本発明の先行掘削工程に相当する。

先行掘削孔２０は、水平ボーリングなどどのような方法で掘削しても良いが、並設する矩形推進管１０の前方に設ける掘削機１を用いても良い。この場合、先行掘削孔２０を掘削する掘削機と並設する矩形推進管１０の前方に設ける掘削機１を共用することで、掘削機のコストを抑えることができる。この場合には、先行掘削孔２０の外径と並設する矩形推進管１０の前方に設けた掘削機１による掘削孔の外径とが同一になる。

図４に示すように、下側の隅部１１の先行掘削孔２０を掘削した後、掘削した先行掘削孔２０の内部に充填材２１を充填する。この先行掘削孔２０に充填材を充填する工程は、本発明の先行充填工程に相当する。
充填材２１は、充填後に先行掘削孔２０の地山部分が崩壊せず、しかもこの後に上側の隅部１１の先行掘削孔２０の掘削が可能であるとともに、並設する矩形推進管１０の前方に設ける掘削機１が掘削でき、矩形推進管１０の隅部１１、雌継手１２及び雄継手１３が貫入できる程度のものを充填する。

充填材２１の一例として、一液性で水中不分離性を有し、短期で地山の安定が保持できる強度（例えば、一軸圧縮強度８０kN/m2程度（第三種建設発生土程度））が発現するとともに、長期にわたって低強度（例えば、一軸圧縮強度１００kN/m2程度以下）を保持できるものであれば良い。

充填材２１の充填は、どのような方法で充填しても良いが、先行掘削孔２０を掘削機１で掘削する場合には、例えば以下の方法で充填する。
到達基地に到達した掘削機を回収して、当該掘削機の後方の推進管を引き抜きながら先行掘削孔２０に充填材２１を充填する。

なお、到達基地を設けないで発進基地から施工長を施工するような場合には、例えば、前面に充填材の排出口を設けた掘削機の後方に推進管を設けて先行掘削孔を掘削する。その後、推進管を掘削機とともに引き戻しながら、前面の排出口から充填材を排出して、先行掘削孔に充填材を充填するようにして対応する。

図５に示すように、並設する矩形推進管１０の隅部１１及び雌継手１２が含まれ、正面視において掘削機１（スキンプレート２）が重ならない矩形推進管１０の部分を含むように、先行掘削孔２０を発進基地から到達基地までの施工長にわたって施工する。先行掘削孔２０は、並設する矩形推進管１０の雌継手１２が配置される側の上側の隅部１１に施工される。
この先行掘削孔２０を掘削する工程は、本発明の先行掘削工程に相当する。

先行掘削孔２０を施工する際には、下側の先行掘削孔２０に充填された充填材２１を一部掘削するが、このような重なり部を設けずに、上下の先行掘削孔を離間させても良い。

図６に示すように、上側の隅部１１の先行掘削孔２０を掘削した後、掘削した先行掘削孔２０の内部に充填材２１を充填する。この先行掘削孔２０に充填材を充填する工程は、本発明の先行充填工程に相当する。
先行掘削孔２０は、並設する矩形推進管１０の雌継手１２が配置側の隅部１１の上下に二段に施工され、充填材２１が充填される。

図７に示すように、並設する矩形推進管１０の前方に設けた掘削機１によって掘削を行う。この掘削では、掘削機１の回転カッタ３により先行充填工程で充填された充填材２１とそれらに囲まれた地山部が掘削され、正面視において断面が円形の掘削孔となる。この掘削工程で、並設される矩形推進管１０の中心の大部分に相当する断面の地山が掘削されることになる。この掘削工程は、本発明の本掘削工程に相当する。

図８に示すように、掘削機１の後方の矩形推進管１０が推進され並設される。
並設される矩形推進管１０の隅部１１、雌継手１２、雄継手１３は、先行掘削孔２０に充填された充填材２１を横に除きながら配置されることになる。このとき、地山に対して推進とは異なり、充填材での推進であるので、推進の抵抗は低い。
並設される矩形推進管１０は、雄継手１３が既設の矩形推進管１０の雌継手１２に係合しながら設置される。

以降、図２乃至図８によって説明した工程を繰り返して、アンダーパスの本体構造部を構築していく。

〔その他の変形例〕
本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。例えば以下のようなものも含まれる。

本実施形態では、矩形推進管を連結してアンダーパスの本体構造部を構築する例であったが、これに限られず、パイプルーフのような構造物であっても良い。
また、本実施形態では、矩形推進管を連結して並設するものであったが、連結せずに矩形推進管を並設するような地中構造物であっても良い。
さらに、矩形推進管を並設するような地中構造物でなく、矩形推進管単体を設置するものでも適用可能である。

本実施形態では、先行掘削孔を掘削する掘削機と並設する矩形推進管の前方に設ける掘削機を共用する例を示したが、これに限られず、異なる掘削機としても良い。この場合には、異なる掘削機の掘削外径が異なるものであっても良い。

１ 掘削機
２ スキンプレート
３ 回転カッタ
１０ 矩形推進管
１１ 隅部
１２ 雌継手
１３ 雄継手
２０ 先行掘削孔
２１ 充填材

Claims (6)

1. 断面の外形が矩形形状を有する矩形推進管を、前記矩形推進管の前方に設けた掘削機で掘削して地中に設置する方法であって、
   正面視において、断面の外形が円形状のスキンプレートを有する前記掘削機を、前記矩形推進管の隅部が前記スキンプレートの外形に重ならないようにして前記矩形推進管の前方に設けて掘削する本掘削工程と、
   前記本掘削工程より前であって、前記本掘削工程における前記矩形推進管が前記掘削機の外形に重ならない部分を含んで掘削する先行掘削工程と、
   前記先行掘削工程の後であって前記本掘削工程より前に、前記先行掘削工程で掘削した箇所に充填材を充填する先行充填工程と、
   を備えることを特徴とする矩形推進管の設置方法。
2. 前記矩形推進管の隅部には、並設される矩形推進管と連結する継手部が設けられており、
   前記先行掘削工程では、前記継手部が配置される部分も掘削しておくことを特徴とする請求項１に記載の矩形推進管の設置方法。
3. 前記本掘削工程を掘削する掘削機を利用して、前記先行掘削工程における掘削を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の矩形推進管の設置方法。
4. 断面の外形が矩形形状の矩形推進管を備える地中構造物の製造方法であって、
   前記矩形推進管を、前記矩形推進管の前方に設けた掘削機で掘削して地中に前記矩形推進管を設置する際に、
   正面視において、断面の外形が円形状のスキンプレートを有する前記掘削機を、前記矩形推進管の隅部が前記スキンプレートの外形に重ならないようにして前記矩形推進管の前方に設けて掘削する本掘削工程と、
   前記本掘削工程より前に、前記本掘削工程における前記矩形推進管が前記掘削機の外形に重ならない部分を含んで掘削する先行掘削工程と、
   前記先行掘削工程の後であって前記本掘削工程より前に、前記先行掘削工程で掘削した箇所に充填材を充填する先行充填工程と、
   を備えることを特徴とする矩形推進管を備える地中構造物の製造方法。
5. 前記矩形推進管の隅部には、並設される矩形推進管と連結する継手部が設けられており、
   前記先行掘削工程では、前記継手部が配置される部分も掘削しておくことを特徴とする請求項４に記載の矩形推進管を備える地中構造物の製造方法。
6. 前記本掘削工程を掘削する掘削機を利用して、前記先行掘削工程における掘削を行うことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の矩形推進管を備える地中構造物の製造方法。

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