JPH10299380A - 小口径トンネルの構築工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大掛かりな発進孔も不要であり、埋設管やセ
グメントを使用しなくとも連続した孔壁保護が得られ、
砂礫地盤、土丹への対応も簡単で、しかもカーブ施工も
自在なものである。 【解決手段】 ウォータージェットで掘削可能な先導体
１を可撓性多重管２としての高圧水配管14と硬化材配管
15の先端に設け、さらに、先導体１から筒状に膨らまし
可能な孔壁保護シート９を繰り出し可能とし、先導体１
から繰り出した孔壁保護シート９の外側に硬化材８を吐
出して掘進させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、小口径トンネルの
構築工法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】１ｍ以下の比較的小口径トンネルの構築
工法としては、鋼管やヒューム管等のコンクリート製管
の埋設により施工されることがほとんどであり、比較的
土被りの少ない浅い場所では開削工法によりこれが行わ
れる。

【０００３】また、比較的深い場所や開削の障害となる
地上構造物があるような場所では発進坑と到達孔とを設
け、発進坑に埋設管の推進装置を設置した埋設管推進工
法が採用される。

【０００４】この埋設管推進工法は図示は省略するが、
使用する推進装置としては、カッターヘッドを先端に設
けた先導管とこの先導管に後続する鋼管やヒューム管等
の埋設管とからなり、カッターヘッドに接続するスクリ
ュー軸を先導管および埋設管に貫通させる。

【０００５】一方、発進坑には、推進ジャッキと回転駆
動装置を設けた架台を設置し、この回転駆動装置で前記
スクリュー軸を回転駆動するとカッターヘッドが回転し
て地盤を切削し、同時に推進ジャッキで埋設管の後端を
押し出せば、この埋設管および先導管は推進する。さら
に、カッターヘッドでの切削土砂はスクリュー軸で先導
管および埋設管の中を通り後方に運ばれ、発進坑から地
上に排出される。

【０００６】このようにしてセットした埋設管が地盤に
挿入したならば、推進ジャッキを後退させ、新たな埋設
管をその後方に接続し、また、スクリュー軸もつないで
同様な手順を繰り返し、先導管が到達孔に達したならば
これを取り外してスクリュー軸とともに撤去し、埋設管
のみを残す。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】開削工法に比べて埋設
管推進工法は地上障害物に左右されず、安全性も高い施
工となるが、発進孔は少なくとも一定長さの埋設管をセ
ットできる大きさの架台を配置するだけの大きな幅のも
のを構築しなければならない。そのスペースの確保およ
び施工も大変である。

【０００８】また、一定長さの埋設管を順次接続して埋
設していくため、少なくともこの埋設管一本分の長さは
直線となりカーブ施工には難がある。

【０００９】この他にもシールド掘進機を用いて後方に
順次セグメントを組み立てるいわゆるシールド工法の採
用も検討されるが、シールド工法は１ｍ以下の比較的小
口径トンネルの構築工法としては適していない。また、
埋設管を用いないダウンホールドリリングの工法もある
が、これは孔壁崩壊のおそれがない硬質地盤を対象にす
るもので、極めて限定されてしまう。

【００１０】本発明の目的は前記従来例の不都合を解消
し、大掛かりな発進孔も不要であり、埋設管やセグメン
トを使用しなくとも連続した孔壁保護が得られ、しかも
カーブ施工も自在である小口径トンネルの構築工法を提
供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、ウォータージェットで掘削可能な先導体を可
撓性多重管としての高圧水配管と硬化材配管の先端に設
け、さらに、先導体から筒状に膨らまし可能な孔壁保護
シートを繰り出し可能とし、、先導体から、繰り出した
シートの外側に硬化材を吐出して掘進させること、およ
び、可撓性多重管には土砂排出管を形成し、先導体から
はこの土砂排出管へ送り込む土砂排出用ジェット水を吐
出することを要旨とするものである。

【００１２】請求項１記載の本発明によれば、地盤の掘
削はウォータージェットを利用し、孔壁のライニングは
孔壁保護シートでトンネル内側を被覆する硬化材でこれ
を行うことができる。また、ウォータージェットや硬化
材を地上部から地中の先導体まで送る高圧水配管と硬化
材配管は可撓性多重管として構成するので先導体の向き
を任意の方向に向けて掘進させることができ、カーブ施
工が可能で、障害物を回避するような施工やスパイラル
状の施工も楽に行うことができる。

【００１３】請求項２記載の本発明によれば、前記作用
に加えて、排土にもウォータージェットを利用すること
ができる。

【００１４】請求項３記載の本発明によれば、加圧泥水
もしくは空気または水を送り込むその圧力を先導体の推
進反力として利用できる。また、この圧力で、繰り出し
口から後方へ送り出す孔壁保護シートを筒状に膨らます
ことができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面にもとづいて本発明の
実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の小口径ト
ンネルの構築工法の１実施形態を示す要部の縦断側面図
で、図中１は先導体、２はこの先導体１が先端に接続す
る可撓性多重管である。

【００１６】先に装置としての先導体１について説明す
ると、本体ハウジング５の先端にウォータージェットの
噴射口４を適宜に形成した回転掘削ヘッド３を設け、こ
の回転掘削ヘッド３の駆動軸を回転させる中空駆動モー
ターおよび方向探知装置（ジャイロ）による駆動装置６
を本体ハウジング５内に設けた。

【００１７】さらにこの先導体１は、後述のセメント系
硬化材８の注出口７と、孔壁保護シート９の繰り出し口
10とを有し、また、後方の土砂排出管11の開口へ向けて
土砂排出用ジェット水を吐出する吐出ノズル12を形成
し、さらに、外周部にスタビライザー式の姿勢制御フィ
ン13を例えば４か所円周方向に配設した。図中13ａはシ
リンダーによるアクチュエーターで、先端を本体ハウジ
ング５に軸着した姿勢制御フィン13の開き角度を変更す
る。図中16は先導体１に設ける土砂取り入れ口で、前記
土砂排出管11の開口と吐出ノズル12の間に位置するよう
に形成しておく。このアクチュエーター13ａはシリンダ
ーによるものの他、図示は省略するが、エアーバックま
たは水バックによるものでもよい。

【００１８】先導体１に接続する可撓性多重管２は、高
圧水配管14と硬化材配管15と前記土砂排出管11との多重
管で、どれが内側で、どれが外側でもよいが、図示の例
では高圧水配管14を中心に、その外側に硬化材配管15
を、さらにその外側に土砂排出管11を設けるようにし
た。

【００１９】これら高圧水配管14はウォータージェット
の噴射口４および吐出ノズル12に連通し、硬化材配管15
は注出口７に連通する。

【００２０】孔壁保護シート９は円周方向へは伸縮しな
いものが適しており、ジオテキスタイルなどの難透水性
の可撓な土木シートが利用できる。そしてこの孔壁保護
シート９は先導体１に先端を取り込んで繰り出し口10か
ら後方へ送り出すことにより、ベロフラムシリンダーと
同じ原理で図２に示すように先端を外側に折り返して後
方へ送るものとなる。

【００２１】さらに、孔壁保護シート９の折り返す前の
中央部の外側と折り返し部との間には加圧泥水もしくは
空気または水を送り込むようにすれば、この圧力を先導
体１の推進反力として利用できる。また、この圧力で、
繰り出し口10から後方へ送り出す孔壁保護シート９を筒
状に膨らますことができる。

【００２２】次に前記装置を使用する本発明工法につい
て説明する。図３は使用状態の一例を示すもので、地上
に高圧水配管14を接続する高圧ポンプ18やエアーコンプ
レッサ19や孔壁保護シート９を繰り出すリール20等（図
示せず）を設置し、高圧水配管14から送り込んだ水をウ
ォータージェットとして噴射口４から噴出して地盤を切
削し、切削土砂は土砂取り入れ口16から先導体１に取り
込んで土砂排出管11で後方へ送りながら先導体１を掘進
させる。

【００２３】かかる掘進の推進力は、吐出ノズル12から
のジェット水吐出力を反力として得ることができる。

【００２４】また、先導体１は駆動装置６により回転し
て掘進し、方向の修正は駆動装置６の方向探知装置（ジ
ャイロ）の検知をもとに、姿勢制御フィン13の開き角度
を調整して行う。

【００２５】そして、孔壁保護シート９が繰り出し口10
から後方へ向けて繰り出されるとともに、注出口７から
セメント系硬化材８がこの孔壁保護シート９の外側に注
出され、硬化して孔壁が形成される。

【００２６】このように先導体１は自由に方向制御可能
であり、これに続く可撓性多重管２も自由に湾曲可能な
ので、障害物αがある場合にはこれを迂回して目標点に
達するようなこともでき、さらに図４に示すようにスパ
イラル状の施工も可能である。

【００２７】本発明の適用分野は広範に渡り、例えば、
地盤補強工法への利用としては、パイプルーフのように
連続して水平に並べて補強壁を構築することや前記スパ
イラル状の補強（地盤の拘束）、先行地中梁の構築（完
全置換）、Ｕタンアンカーの敷設、地震での基礎の被害
に対する部分補強等があり、一方、ガス、上水道や光フ
ァイバー、送電線などのライフラインの敷設にも用いる
ことができる。

【００２８】

【発明の効果】以上述べたように本発明の小口径トンネ
ルの構築工法は、大掛かりな発進孔も不要であり、埋設
管やセグメントを使用しなくとも連続した孔壁保護が得
られ、砂礫地盤、土丹への対応も簡単で、しかもカーブ
施工も自在なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の小口径トンネルの構築工法の１実施形
態を示す要部の縦断側面図である。

【図２】孔壁保護シートの繰り出し状態を示す斜視図で
ある。

【図３】本発明の小口径トンネルの構築工法の１実施形
態を示す全体の縦断側面図である。

【図４】本発明の小口径トンネルの構築工法で施工した
小口径トンネルの一例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１…先導体 ２…可撓性多重
管 ３…回転掘削ヘッド ４…噴射口 ５…本体ハウジング ６…駆動装置 ７…注出口 ８…硬化材 ９…孔壁保護シート 10…繰り出し口 11…土砂排出管 12…吐出ノズル 13…姿勢制御フィン 13ａ…アクチュ
エーター 14…高圧水配管 15…硬化材配管 16…土砂取り入れ口 18…高圧ポンプ 19…エアーコンプレッサ 20…リール

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウォータージェットで掘削可能な先導体
   を可撓性多重管としての高圧水配管と硬化材配管の先端
   に設け、さらに、先導体から筒状に膨らまし可能な孔壁
   保護シートを繰り出し可能とし、先導体から、繰り出し
   たシートの外側に硬化材を吐出して掘進させることを特
   徴とした小口径トンネルの構築工法。
2. 【請求項２】 可撓性多重管には土砂排出管を形成し、
   先導体からはこの土砂排出管へ送り込む土砂排出用ジェ
   ット水を吐出する請求項１記載の小口径トンネルの構築
   工法。
3. 【請求項３】 孔壁保護シートの折り返す前の中央部の
   外側と折り返し部との間には、加圧泥水もしくは空気ま
   たは水を送り込む請求項１または請求項２記載の小口径
   トンネルの構築工法。