JPH10153090A - 推進管の周囲余掘に注入したボイド加圧材の圧力検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オーバカット機能を有するセミシールド工法
における余掘内ボイド加圧材の圧力検出が正確に行える
圧力検出装置を提供する。 【解決手段】 オーバカット機能を有するセミシールド
掘進機を先頭にして推進管を順次継ぎ足しながら地中に
押し込んで行くセミシールド工法において、推進管に接
続する専用管１９の周囲に、ボイド加圧材の注入口２０
とこの注入口２０と連通する圧力検出孔３１とを連通状
に設け、該注入口２０に接続したボイド加圧材の供給路
に圧力センサ３２を設け、余掘に圧入したボイド加圧材
の圧力を圧力検出孔３１を介して上記センサ３２で直接
検出し、この検出でボイド加圧材の圧入を正確に制御す
ると共に、作業後は圧力検出孔３１を埋め込みボルト３
５で閉鎖する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、地中に推進管を
埋設する際、オーバカットにより、テールボイドを形成
させることができるセミシールド工法において、推進時
における推進管と地中との摩擦抵抗の発生を軽減する３
０〜５０ｍｍ程の余掘部に予め、地下水圧＋０．２ｋｇ
／ｃｍ² 以上に充満加圧されている高濃度安定液の劣化
を抑止する目的で、ボイド加圧材を圧入するとき、注入
したボイド加圧材の圧力を正確に検出できるようにした
圧力検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】地中に下水道施設や各種の地下埋設物を
収納する管路を構築する方法としてセミシールド工法が
採用されている。

【０００３】セミシールド工法は、発進立坑内にジャッ
キと反力支圧盤を設置し、掘進作動するセミシールド掘
進機とヒューム管である推進管をジャッキで押圧するこ
とにより地中に進入させ、推進管の継ぎ足しと押し込み
を繰り返し、到達立坑に掘進機を取り出すことにより、
地中に管路を構築するものである。

【０００４】ところで、近年セミシールド工法の施工に
おいて、住宅密集地や混雑した道路事情を考慮し、かつ
施工コストの低減を図るために、立坑数の減少ができる
超長距離推進の可能な工法が強く求められている。

【０００５】セミシールド工法において、超長距離推進
のためには、推進管と地中との摩擦低減が最も重要な課
題である。

【０００６】図４（Ａ）、（Ｂ）は従来のオーバカット
によりテールボイドを形成することができるセミシール
ド工法における摩擦低減の方法を示し、掘進機１とこれ
に続く推進管２を地中に推進するとき、推進管２の外周
に５０ｍｍ程度のオーバカット部分である余掘３（ボイ
ド）を掘進機１によって掘削し、推進管２に設けてある
裏込注入孔４にボイド加圧材の供給管５を接続し、ボイ
ド加圧材６を裏込注入孔４から余掘３に注入することに
より、余掘３を確保して該ボイド加圧材６で推進時の推
進管２と地中の摩擦抵抗の低減を図るようにしている。

【０００７】上記余掘にボイド加圧材を注入する作業に
おいて、ボイド加圧材の液圧を地下水圧の＋０．２ｋｇ
／ｃｍ² 以上に連続的に保持させることが、加圧注入を
自動コントロールする場合の基本であると共に、摩擦抵
抗の軽減効果が得られる条件であり、このため、余掘に
対するボイド加圧材の注入圧力の正確な検出とコントロ
ールは極めて重要である。

【０００８】従来、余掘に注入したボイド加圧材の圧力
検出は、推進管に設けた注入口に接続した供給路に圧力
センサを設け、注入口から余掘に圧入するボイド加圧材
の圧力をセンサで検出するようにしていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、推進管に設
けてある注入口は、吐出側端部に逆止弁を設け、注入し
たボイド加圧材が逆流しないような構造になっているた
め、注入口を併用してセンサで圧力を検出する構造で
は、吐出時の圧力は検出できても余掘内の真の圧力を検
出することはできず、余掘内へのボイド加圧材の注入が
量的に精度よく行なえないという問題がある。

【００１０】また、推進作業時において、推進管群の全
長において余掘を所定の圧力範囲に維持管理すること
は、円滑な推進を得る上で極めて重要であるが、従来は
圧力検出が困難であるため、余掘を全長にわたって一定
の条件に維持することができないという問題がある。更
に、注入したボイド加圧材は経時的に土質等の条件によ
る浸透性などに左右されやすく、圧力減少をおこすた
め、時間の経過と共に余掘の絶対確保が困難になり、推
力の急増が顕著にあらわれ長距離推進ができない大きな
原因になっている。

【００１１】そこで、この発明の課題は、余掘内に注入
したボイド加圧材の圧力を直接検出することができ、余
掘に対するボイド加圧材の注入が高精度で無駄なく行な
え、加圧注入後の圧力の維持管理も地上のコンピュータ
装置で容易に行なえる圧力検出装置を提供することにあ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記のような課題を解決
するため、請求項１の発明は、地中に推進させる管の周
壁に、この周壁を内外に貫通し、内周側から外周の余掘
（ボイド）に向けてボイド加圧材を注入するための注入
口と、周壁の外面で開口する圧力検出孔を連通状に設
け、前記注入口はボイド加圧材の逆止機能を有し、この
注入口に接続したボイド加圧材供給路に圧力センサを設
け、前記圧力検出孔をボイド加圧材の注入後に閉鎖でき
るようにした構成を採用したものである。

【００１３】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、圧力検出孔は、管の周壁の内面側から螺合した埋め
込みボルトのねじ込みで閉鎖するようにした構成を採用
したものである。

【００１４】ここで、注入口と圧力検出孔は並列状に設
けられ、両者はその中間部が連通路で接続され、圧力検
出孔は連通路よりも内周面寄りの部分が埋め込みボルト
で閉鎖され、連通路よりも外周面寄りの部分が注入口と
連通した状態で周壁の外周面に開口し、圧力検出の必要
がなくなると、埋め込みボルトをねじ込むことにより、
この圧力検出孔の全長を閉鎖するようになっている。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
示例と共に説明する。

【００１６】図１はこの発明に係る圧力検出装置を用い
たセミシールド工法の実施の形態を示し、発進立坑１１
内にジャッキ１２と反力支持用の支圧盤１３とを設け、
セミシールド掘進機１４とこれに続く推進管１５を押輪
１６を介してジャッキ１２で地中に押し込むようになっ
ている。推進管１５は、コンクリート、金属、各種合成
樹脂を用いて形成されている。

【００１７】上記セミシールド掘進機１４は、先端に設
けたオーバカット機能を有するカッター１７の回転によ
り、推進管１５の外径に例えば幅５０ｍｍ程度の余掘
（ボイド）１８を加えた直径の孔を掘削する余掘機能を
備えた構造を有し、推進管１５を地中に推進させると
き、推進方向に適当な間隔で推進管１５間に多孔式専用
管１９が接続される。

【００１８】上記多孔式専用管１９は、図２に示すよう
に、両端を推進管１５と接続する短尺のコンクリート
管、金属管、各種合成樹脂管であり、その周壁には周方
向に適当な間隔で複数のボイド加圧材の注入口２０が内
外に貫通するよう設けられ、更に適当な位置の注入口２
０の近接位置に圧力検出孔３１が該注入口２０の途中と
連通するように設けられている。なお、各注入口２０の
外端には、図３（Ｃ）の如く、ボイド加圧材が逆流しな
いように、開閉自在の逆止弁２２が設けられている。

【００１９】図２に示すように、周方向に並ぶ各注入孔
２０はその内端側が推進管１５内に配置した分配管２１
と接続され、各多孔式専用管１９に設けた分配管２１は
ボイド加圧材供給ホース２３で順次接続され、該供給ホ
ース２３は発進立坑１１の外部地上に設置したボイド加
圧材の加圧供給装置２４に接続されている。この供給装
置２４は、注入機２５や遠隔操作盤２６、計器ボックス
２７、圧送ポンプ２８等を備えている。

【００２０】上記各分配管２１とボイド加圧材供給ホー
ス２３の接続部分に電磁弁２９が設けられ、多孔式専用
管１９の内部には、圧力検出孔３１が隣接する注入口２
０と同軸線上の位置で分配管２１と連通し、余掘１８に
注入したボイド加圧材３０の圧力を検出する圧力センサ
３２と、コントロールボックス３３が設けられ、前記電
磁弁２９と圧力センサ３２及びコントロールボックス３
３は地上に設置した集中管理装置であるコンピュータ装
置と電気的に接続され、該コンピュータ装置により、所
定の位置の余掘内に充満加圧されている高濃度安定液の
圧力減少をキャッチし、ボイド加圧材３０の注入箇所、
注入圧、注入量、吐出圧、総推力、外周抵抗値、酸素濃
度値等を全て集中管理でコントロールするようになって
いる。

【００２１】前記圧力検出孔３１は、多孔式専用管１９
の周壁を内外に貫通し、その途中が連通路３４で注入口
２０と連通し、この連通路３４より内周面寄りの部分が
螺合した埋め込みボルト３５で閉鎖され、該埋め込みボ
ルト３５をねじ込むことにより、圧力検出孔３１は全長
が埋められ、注入口２０との連通が遮断される。

【００２２】なお、推進管１５の推進方向における多孔
式専用管１９の配置間隔や、該専用管１９に設ける注入
口２０の数や配置及び間隔は、地質や推進条件に合わせ
て選択すればよい。

【００２３】また、注入口２０や圧力検出孔３１は、図
示の場合多孔式専用管１９に設けた例を示したが、これ
ら注入口や圧力検出孔を推進管１５に設けるようにして
もよく、専用管を省くことができる。

【００２４】次に、セミシールド工法の方法を説明す
る。

【００２５】図１のように、オーバカット機能を有する
セミシールド掘進機１４とこれに続く推進管１５とをセ
ミシールド掘進機１４の掘進作用とジャッキ１２での押
込みによって地中に推進させるとき、適当な間隔ごとに
多孔式専用管１９を接続して行くと共に、多孔式専用管
１９の分配管２１に接続した供給ホース２３を供給装置
２４と接続し、コンピュータ装置の制御により必要とす
る電磁弁２９を開にすることにより、供給装置２４より
圧送されたボイド加圧材３０を注入孔２０から余掘１８
内に加圧注入する。

【００２６】余掘１８内に注入されたボイド加圧材３０
の注入圧を圧力センサ３２で検出し、コントロールボッ
クス３３を介して電磁弁２９の開閉を制御することによ
り、余掘１８に対するボイド加圧材３０の注入量の過不
足をなくす。

【００２７】注入口２０は図２のように、多孔式専用管
１９の外周全方向に向けて複数が配置されており、全注
入口２０から同時にボイド加圧材３０が余掘１８内に注
入されるので、専用管１９及び推進管１５の外周全方向
へ均等に加圧注入することができ、ボイド内が常に地下
水圧＋０．２ｋｇ／ｃｍ² 以上の圧力を保持することで
高精度の余掘１８を長時間確保して常時高安定させるこ
とができる。

【００２８】ここで、ボイド加圧材３０は、主成分がポ
リアクリル酸ソーダであり、これは白色粉末状の食品添
加物であり、水を加えてこれをＰＨ７（中性）の透明な
球状含有粘性物にして使用する。このボイド加圧材は、
人体、動植物、地球への汚染などは全くなく、土粒子間
に強力な目詰効果を発揮し、掘削した余掘の全周面にマ
ッドフィルムの形成が瞬時にでき、液圧を長期間保持す
る機能がある。

【００２９】また、各電磁弁２９の開閉を制御すること
により、地中に進入する専用管１９及び推進管１５群の
必要な箇所に対し、ボイド加圧材３０を瞬時に全周方向
にわたって注入でき、これにより、余掘の長期にわたる
安定確保と、推進管１５の外周面と地山との摩擦抵抗の
大幅な軽減が実現することで、外周抵抗値はこれまで類
をみないＲ＝０．１２ｔ／ｍ² 以下まで下げることがで
き、例えば、１０００ｍ級の超長距離推進が可能にな
る。

【００３０】前記ボイド加圧材３０の注入時において、
圧力検出孔３１は、図３（Ａ）に示すように、埋め込み
ボルト３５が周壁の内側に突出し、連通路３４を介して
外周面寄りの部分が注入口２０と連通しているため、注
入口２０から逆止弁２２を押し開いて余掘１８に注入さ
れるボイド加圧材３０はこの圧力検出穴３１内に満たさ
れることになる。

【００３１】余掘１８内に注入したボイド加圧材３０の
注入圧力は、圧力検出孔３１内と連通路３４及び注入口
２０内のボイド加圧材を介して圧力センサ３２に直接作
用することになり、従って余掘１８に注入したボイド加
圧材３０の圧力を正確に検出することができ、余掘１８
の確保が圧力センサ３２の検出圧力による注入の制御に
よって確実に行なえる。

【００３２】即ち、余掘１８に注入するボイド加圧材３
０の圧力は地下水圧＋０．２ｋｇ／ｃｍ² 以上でバラン
スするように保持する必要があり、これに基づき、注入
圧の上限圧と下限圧を設定し、圧力センサ３２の検出圧
力により、余掘部に充填加圧した液圧が下限圧まで下っ
たら加圧注入を開始し、上限圧まで上ったら加圧注入を
停止する制御を行なう。

【００３３】推進作業が終了すると、圧力検出孔３１に
セットしてある埋め込みボルト３５をねじ込み、圧力検
出孔３１の全長を埋めることにより注入口２０との連通
を遮断し、図３（Ｂ）の如く、圧力検出孔３１の内端側
はモルタル３６で埋めることにより管の内周面に沿うよ
うに仕上げる。

【００３４】また、注入口２０も分配管２１の取り外し
後にモルタルで埋めるようにすればよい。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、この発明によると、地中
に推進させる推進管の外周余掘に注入するボイド加圧材
の注入圧力を直接検出することができ、これによりボイ
ド加圧材の注入圧力を正確に知ることが可能になり、こ
れにより、余掘の安定確保と高濃度安定液の劣化を長期
にわたって抑止することができ、余掘の幅をこれまで以
上に大きくすることなく最少限の余掘幅と推進管の外周
面と地山との摩擦抵抗を大幅に低減でき、これによって
超長距離推進が可能となり、立坑数の減少による施工の
能率向上と大幅なコストダウンを図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の圧力検出装置を用いたセミシールド
工法の施工状態を示す断面図

【図２】同上における多孔式専用管の部分を示す拡大縦
断面図

【図３】（Ａ）は圧力検出孔の部分を示す断面図、
（Ｂ）は同上における圧力検出孔の閉鎖状態を示す断面
図、（Ｃ）は注入口の逆止弁を示す横断平面図

【図４】（Ａ）は従来のセミシールド工法の施工状態を
示す断面図、（Ｂ）は同上の縦断側面図

【符号の説明】

１４ セミシールド掘進機 １５ 推進管 １８ 余掘（ボイド） １９ 多孔式専用管 ２０ 注入孔 ２１ 分配管 ２３ 供給ホース ２４ 加圧供給装置 ２９ 電磁弁 ３０ ボイド加圧材 ３１ 圧力検出孔 ３２ 圧力センサ ３３ コントロールボックス ３４ 連通路 ３５ 埋め込みボルト

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地中に推進させる管の周壁に、この周壁
   を内外に貫通し、内周側から外周の余掘（ボイド）に向
   けてボイド加圧材を注入するための注入口と、周壁の外
   面で開口する圧力検出孔を連通状に設け、前記注入口は
   ボイド加圧材の逆止機能を有し、この注入口に接続した
   ボイド加圧材供給路に圧力センサを設け、前記圧力検出
   孔をボイド加圧材の注入後に閉鎖できるようにした推進
   管の周囲余掘に注入したボイド加圧材の圧力検出装置。
2. 【請求項２】 圧力検出孔は、管の周壁の内面側から螺
   合した埋め込みボルトのねじ込みで閉鎖するようにした
   請求項１記載の推進管の周囲余掘に注入したボイド加圧
   材の圧力検出装置。