JPH035593A - 地中円弧推進工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は地中円弧推進工法、特に短スパンの円弧推進が
可能な工法に関する。

〔従来の技術および解決すべき課題〕

ガス管、水道管等を埋設するに当り、非開削法によって
埋設管を掘削推進させる工法が知られている。

この種の工法では削進方向線上に埋設物や河川等の障害
物がある場合、管をその障害物の下方を円弧状に削進さ
せる必要があり、このためには管を曲り掘りさせること
が必要となるー。

従来、曲り堀りが可能な装置ないしは掘削方式として、
以下のようなものが知られている。

■刃口とケーシングの間に複数の油圧ジヤツキを設けて
刃口の向きを変えて曲り掘りを行う方式。

■ケーシングの先端に刃口を揺動させるジヤツキを組み
込んだパイロットヘッドで曲り掘りを行う方式。

■先端にベンド部が形成されたダイナドリルを掘削用の
内管に挿入して内管先端から先行掘削し、しかる後この
ドリルに沿わせて内管および外管を前進させることによ
り曲り握りを行う方式。

しかし、上記■の方式では、長手方向に短い刃口を油圧
シリンダーで修正するため土庄によっては修正困難な場
合がある。また上記■の方式では、長いパイロットヘッ
ドであることから前記■の方式の問題は解決されるが、
パイロット管とパイロットヘッドがヒンジ組手で接続さ
れているために、刃口の受ける土圧により孔曲りを生じ
やすく、したがって頻繁に孔曲り修正を行う必要があり
、掘削能率を落とすことになる。しかも、この方式では
先端部に油圧シリンダー、曲り検知器、可動部があり、
特に長距離推進の場合、トラブルを起こし易いという問
題がある。さらにまた、上記■。

■の方式はいずれも油圧シリンダー等を使用しているた
め、その駆動用油圧ホースも長距離推進の場合には長く
なり、油圧洩れ等の事故が発生すると、その復旧に多大
の費用と日時を要する。

また■の方式は修正作業の度にダイナドリル挿脱等のツ
ールの組み換えを行う必要があり、その作業が煩雑で、
また削進能率も低くならざるを得ない。

以上のような方式に対し、外管および内管からなる二重
背方式の掘削装置において、内管先端部を斜状に構成し
、方向修正のための曲り掘り時には斜状先端を所定の方
向に向けた状態で内管を前方に押し出し、その斜状先端
で土壁の反力を受けさせることにより内管を修正方向に
変位させ、しかる後、外管を内管に沿って前進させるこ
とにより、方向修正を行うようにした方式の装置が知ら
れている。また、単管方式の掘削装置においても、前進
管の先端を斜状に構成し、方向修正時には、その斜状先
端を所定の方向に向けて削進管の押し込みを行い、土壁
からの反力により削進管先端を修正方向に変位させるよ
うにした方式の装置が知られている。

しかし、これらのうち前者の装置は、内管を非回転の状
態で押し出すだけで方向修正（曲り掘り）を行うもので
あるため、比較的短距離の削進にしか利用できないとい
う難点があり、加えて、内管を押し出すことによりその
方向を修正しても、剛性の高い外管を内管に沿って推進
させると、外管の剛性のために内管先端側の土壁が崩壊
して内管が元の位置に戻され、十分な修正機能を果し得
ないという大きな問題がある。特にこのような問題は滞
水砂層等の崩壊性地盤で著しく、実際上この方式は自立
性の高い硬質の地盤にしか適用できない。

また、後者の方式も削進管を単に押し込むだけで方向修
正（曲り掘り）を行うものであるため、これも長距離削
進には不向きである。また、上記したように方向修正は
削進管を単に押し込むだけであり加えて、斜状先端で土
庄を受けるためには削進管内の土をいくらか詰らせる必
要があることから、排土を十分取り込むことができず、
このため修正時に大きな押し込み量を確保することがで
きず、効率的な曲げ作用は期待できない。

このように従来の方式では十分な曲げ作用が得られず、
特に、剛性の高い外径２５０ｍｍを超えるような管につ
いて効率的な曲げ修正を行えるようなものはほとんど皆
無と言ってよい。また、比較的小径の管について円弧推
進が可能だとしても、効果的な曲り掘りができないため
、円弧のスパンが長くならざるを得ず、必要以上に長い
距離を円弧削進せざるを得ない。

本発明はこのような従来の問題に鑑みなされたもので、
比較的大径の管でも短スパンの円弧推進が可能な工法を
提供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段および実施例）このため本
発明は、内管と、先端部に管軸線方向で傾斜した傾斜面
を有する外管とからなり、これら外管および内管を回転
させながら先端ビットにより掘削を行う二重管式の掘削
装置を用い、下記ｉ）、ｉｉ）の掘削を交互に繰り返す
ことにより、管を円弧状に推進させるようにしたもので
ある。

ｉ）外管および内管を回転させつつ推進し、直線掘りを
行う。

１１）外管の先端部の傾斜面を下向きとし、内管を回転
させ且つ外管を非回転として両管を推進し、上下方向で
の曲り掘りを行う。

以下、本発明を具体的に説明する。

第１図ないし第３図は、本発明法に用いられる掘削装置
の一例を示すものである。

この装置は外管１および内管２からなり、これら外管お
よび内管はその発進側の回転・推進装置により回転（通
常、反対方向に回転）せしめられつつ推進される。

前記外管の先端側（図中、Ｌの範囲）には曲り掘り用の
傾斜面９が設けられている。

この傾斜面９は、外管先端に向って外管軸線方向に傾斜
している。この傾斜面の外管軸線に対する角度は、通常
散文程度の大きさに構成される。

なお、この傾斜面９は必ずしも平面状である必要はなく
、長手方向の全部または一部を曲面状に構成してもよい
。

外管先端周方向の複数箇所にはビット１２が設けられて
いる。

前記内管２は、その最先端部にビット４を有するととも
に、外管から突出すべき先端部の周方向複数箇所（本実
施例では３箇所）に起倒可能なりトラクトビット５を有
している。このリトラクトビット５は、スプリング（図
示せず）等の作用により内管軸線と直交する方向に起立
し、且つその作用に抗して内管先端方向に向って倒れ、
内管の収納部６内に収納されるようになっている。この
ようにリトラクトビットを起倒可能とすることにより、
掘削途中においても内管２を外管１から容易に抜き出す
ことができる。なお、リトラクトビット５は、内管の回
転によりほぼ外管外径に相当する掘削孔を形成できるよ
うな長さを有している。

また内管２の先端には流体噴射ノズル８が設けられ、内
管内を通じて供給された水等の流体をこの噴射ノズル８
から掘削部に噴射するようにしている。

また、本掘削装置は、上記傾斜面９とは別にもう１つの
曲り掘り用機構を有している。すなわち、外管１は、そ
の先端側（図中、Ｌの範囲）の管孔部３が外管軸線Ａに
対し、外管先端方向に向って傾斜状に偏芯している。一
方、外管内側に位置した内管部位の外側周方向複数箇所
には、外管内面に当接すべき当接部７が突設されている
。本掘削装置では、排土が外管１と内管２との間隙Ｓを
通じて発進側に排出されるものであり、このため、前記
当接部７は、この排土用の間隙Ｓを塞がないよう内管周
方向で間隔的に設けられる。以上の構造において、管孔
部３および当接部７が方向修正機構を構成する。

以下、上記装置を用いた円弧推進の一例を説明する。

本発明は外管および内管を回転させつつ推進させること
により行う直線掘りと、上記臼り掘り用の機構を利用し
た曲り掘りとを交互に繰り返すことにより、管を円弧推
進させる。

通常の削進では、まず直線掘りから掘削が開始される。

この直線掘りでは、内管２を外管１に対し第１図中実線
で示す位置、すなわち当接部７が偏芯した管孔部３内方
の非偏芯管孔部１０の内面に当接するような位置におき
、この状態で外管１および内管２を回転させつつ両管を
推進させる。

掘削部には内管２を通じて水等の流体が供給され、スラ
リー化した排土は内管２と外管１の間隙Ｓから取り込ま
れ、管の発進側に排出される。

以上のような直線掘りを所定の距離行った後、曲り掘り
を行う。この曲り掘りは、外管の傾斜面９の機能を利用
して行う。なお、この際、偏芯した管孔部３の機能を併
用してもよい。

上述した所定距離の直線掘りが完了した段階で、第４図
（Ａ）に示すように、外管１をその傾斜面９が下向きと
なるよう回転させ、周方向での位置調整を行う。この位
置調整は、例えば、順次接続する管に先行管のマーク（
傾斜面９の周方向での位置が判るようなマーク）に合せ
てマークを付け、このマークから傾斜面の周方向位置を
判断すること等により行われる。そして、この状態で内
管２を回転させ、外管１を非回転の状態として両管を同
時に推進させる。この推進により、第４図（Ｂ）に示す
ように外管の傾斜面９は土壁の反力を受け、外管１は内
管２とともに傾斜面９と反対方向、すなわち上向きに推
進される。

また、第５図（Ａ）〜（Ｄ）は管孔部３の機能を併用す
る場合の例であり、この場合には、まず、第５図（Ａ）
に示すように、外管１を、その傾斜面９が下向きとなる
よう回転させ、周方向での位置調整を行う。これにより
偏芯した管孔部３は上向きの状態となる。なお、この際
の周方向位置調整も上述したと同様の方法で行われる。

次いで、同図（Ｂ）に示すように内管２だけを回転させ
ながら前進させ、その当接部７を管孔部３の所定箇所に
位置させる。ここで、当接部７が外管先端に近い程、内
管の変位量が大きく、大きな曲り量が得られるため、必
要とする曲り二に応じ当接部７の管孔部３長手方向にお
ける位置が選択される。以上により内管２の先端側は曲
り掘りすべき方向に向けられることになる。

そして、このような長平方向における外管１と内管２と
の相対的位置関係を維持したまま、第５図（Ｃ）に示す
ように内管２だけを回転させなから両管を同時に推進さ
せる。これにより内管２によって上向きの掘削孔１１が
形成されるとともに、外管１は傾斜面９が土壁の反力を
受けることで上向きに推進され、Ｓ削孔１１に押し込ま
れていく。

このような曲り掘り後、第５図（Ｄ）に示すように、外
管１を内管２に対して前進させるか、或いは内管２を外
管１に対して後退させ、内管２の当接部７を管孔部３の
内方の管内面１０に当接させることにより、直線掘りが
可能な状態となる。

以上のようにして所定距離だけ曲り掘りした後、再び上
述したような直線掘りを行い、直線掘り、曲り掘りを繰
り返すことにより、管を円弧状に推進させていく。

また、以上のような削進途中において、随時削進方位の
測定とその修正が行われる。削進方向の測定にはジャイ
ロ等が用いられ、ジャイロを備えたプローブを内管先端
に圧送し、削進方位のずれを検出する。また、削進方向
の修正を行う場合には、上記的り掘り用の機構が用いら
れ、ずれた方向から計画線方向に曲り堀りを行い、削進
方向を修正する。

以上のような本発明の工法によれば、崩壊性地盤におい
ても短スパンの円弧掘りが可能である。

本出願人等は先に、上記偏芯した管孔部による曲り掘り
機能のみを有する装置および該装置による削進方向修正
方法を、特願昭６３−８５３３７号として提案したが、
この方式では崩壊性地盤での曲り掘りの径は１０００ｏ
＋Ｒ程度が限度である。これに対し、本発明工法によれ
ば、５０００ｍＲ程度の短スパンの円弧掘りが可能であ
る。

本発明者等の実験によれば、崩壊性地盤において、外径
２８５　ｍｍのサイズの外管を有し、偏芯した管孔部の
外管軸線に対する角度を７″、上記管孔部の長さを５０
０市とした上記特願昭６３−８５３３７号の装置を用い
た曲り掘りと、同じく外径２８５■のサイズの外管を有
し、傾斜面９の外管軸線に対する角度を７０１傾斜面の
長さを５００ｍｍとした装置を用いた本発明工法による
曲り掘りとを行い、その曲り掘り効果を比較したところ
、前者の工法では推進距離３ｍにつき外管が０．５ｃｍ
上方に持ち上がっただけであるのに対し、後者の本発明
工法では、同じ推進距離で外管が４ｃｍ上方に持ち上が
ることが確認された。

このように本発明工法において効果的な曲り掘りができ
るのは、曲り掘りを外管自体を曲げることにより行うた
め、曲り掘り時の押込み力（上述した実験例の場合、７
　ｔｏｎ前後）を外管全体で受けることになり、これに
よって押込み時における土壁の崩壊が防止されることに
よるためである。

これに対し、特願＠０３−８５３３７号のように内管を
曲げ、外管をそれに追従させるようにした場合、曲り掘
り時の押込み力のほとんど総てを外管から突出した内管
先端部で受けることになり、このため、その部分の土壁
に内管から大きな力が作用した土壁崩壊が生じ、内管が
元の方向（修正前の方向）に戻されてしまう。

第６図は、本発明工法により滞水砂層を円弧掘りした際
の埋設管の敷設ラインを示したもので、図中１．　ｌ１
ｌｌｒ、　Ｖの区間が直線掘りのみによる直線推進区間
、ＩＩ、　ＩＶの区間が直線掘りと曲り掘りを交互に繰
り返すことにより掘削した円弧推進区間であり、この円
弧推進区間は５００＋ｎＲの径となっている。

なお、本発明工法４よ、外管自体を埋設管とする工法、
および外管をパイロット管として用い、削進到達側で外
管に拡孔ビットを接続し、拡孔ビ・ノドをその後部に埋
設管を連行させつつ外管により発進側に引き寄せるよう
にする工法のいずれにも適用することができる。

また、掘削装置も、例えば第７図に示すような曲り掘り
用機構として傾斜面のみを有するものを用いることがで
きる。

〔発明の効果〕

以上述べた本発明によれば、比較的大径の管でも、削進
すべき地盤等の種類に関係なく、短スパンで円弧推進さ
せることができる。具体的には、先に提案した特願昭８
３−８５３３７号に示される方式では、崩壊性地盤での
曲り掘り径がせいぜい１０１００Ｏ程度であるのに対し
、本発明工法では５００ａ＋Ｒ程度の短スパンの円弧推
進が可能である。また曲り掘り時には、単に管が土壁に
押し込まれるのではなく、内管による先掘孔に外管が押
し込まれるため、長距離削進においても何ら問題なく適
用することができる。さらに曲り掘り削進中でも排土の
取り込みが十分行われるため、大きな押し込み量が得ら
れ、この面からも効率的な曲げ修正を行うことができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の実施に供される掘削装置
の一例であり、第１図は、縦断面図、第２図は第１図中
■−■に沿う断面図、第３図は第１図中■−■線に沿う
断面図である。第４図（Ａ）および（Ｂ）は第１図に示
す装置を用いた曲り掘りの一例を段階的に示す説明図で
ある。第５図（Ａ）ないしくＤ）は、第１図に示す装置
を用いｔ二曲り掘りの他の例を段階的に示す説明図であ
る。第６図は本発明工法により滞水砂層を円弧掘りした
際の埋設管の敷設ラインを示した説明図である。第７図
は本発明の実施に供される掘削装置の他の例を示す縦断
面図である。 図において、１は外管、２は内管、９は傾斜面である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内管と、先端部に管軸線方向で傾斜した傾斜面を有する
   外管とからなり、これら外管および内管を回転させなが
   ら先端ビットにより掘削を行う二重管式の掘削装置を用
   い、下記ｉ）、ｉｉ）の掘削を交互に繰り返すことによ
   り、管を円弧状に推進させることを特徴とする地中円弧
   推進工法。 ｉ）外管および内管を回転させつつ推進し、直線掘りを
   行う。 ｉｉ）外管の先端部の傾斜面を下向きとし、内管を回転
   させ且つ外管を非回転として両管を推進し、上下方向で
   の曲り掘りを行う。