JPS63142189A - 高周波励振による推進工法 - 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〕 この発明は高周波励振による推進工法に関するもので、
主として小径管の長距離推進工法として利用することが
できる。

〔従来の技術および問題点〕

従来の推進工法において長距湘推進を行なうための技術
としては、■中間ラムを用いた中間押し工法、■先導管
部を励振させる方法などがある。従来工法の概要と問題
点を以下に述べる。

■　中間押し工法 中間押し工法は、第８図（ａｌ、　（ｂ）に示すように
、先導管ｌａに接続した推進管１の途中に中間押し用の
油圧ラム２０を設置し、油圧ラム２０の前方の推進管１
を前方へ圧入した後、後方の発進立坑Ａ内の油圧ラム２
でその前方の推進管１を前方へ圧入していく工法である
。

この工法は、推進管ｌの途中に油圧ラム２０を複数本（
通常上下左右の４本）設置する必要があり、大径管の場
合は設置できるが、小径管の場合、空間的に余裕がなく
設置困難である。

また、−個所設置したとしても推進距離は２倍にしかな
らない。油圧ラム２０設置場所は、曲げ剛性が低いため
、管が蛇行した際、この部分でこしれが発生し、油圧ラ
ム２ｏのストロークの伸縮が困難になる恐れがある。

■　先導管振動方式（特開昭６０−１１２９９１号公報
参照） 本工法は、推進管先端の先導管内に起振機を設置し、先
導管を加振して先Ｒ管周辺の土を流動化させて先導管に
作用する先端抵抗力を低減する方法である。本工法でぼ
、先端抵抗力は低減するが、推進管と土との摩擦抵抗力
は低減しない。したがって長距離推進では所要推進力に
対する摩擦抵抗力の占める割合の方が、先端抵抗力の占
める割合よりもはるかに高いため、効果が小さい。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は従来の推進工法において推進管を管軸直角方
向にＩ　ｋＨｚ以上程度の高周波で励振し、管と土との
摩擦力を低減させて、長距離推進を可能とするものであ
る。推進管を高周波で励振する方法としては以下の方法
等がある。

■　推進管に設置した超音波振動子を超音波発振器によ
り１　ｋＪｌｚ以上程度の高周波で振動させる。

■　水を満たした管内に水ジェットを噴射し、その時発
生するキャビテーションにより推進管を１　ｋＨｚ以上
程度の高周波で振動させる。

〔作　　用〕

杭の打込みおよび引抜きにおいて、振動杭打機により杭
を杭の軸方向に加振した場合、抗の周囲の土の粒子に振
動が伝播し、土の粒子の運動がその粒子間の内部摩擦を
減少させるため、振動前に存在していた静摩擦力が大幅
に低減することが知られている。摩擦抵抗の低減効果は
主として振動加速度の大きさに支配され、その関係は第
６図に示すようになることが知られている。すなわち、
振動加速度が大きくなるほど、摩擦抵抗は小さくなり、
振動加速度が１０ｇ（ｇは重力加速度であり、以下の表
現も同様とする）を超えると摩擦抵抗の低減効果はほぼ
一定になっ　ており、砂質土の場合約１／１０まで減少
している。第６図より効果的に摩擦力を低減するのに必
要な振動加速度は４〜１０ｇ程度と考えることができる
。

また、振動杭打機の場合、杭先端の土の抵抗に打ち勝っ
て杭を打ち込むため、大きな起振力で杭を管軸方向に振
動させる必要がある。

この発明では、既設管周辺の土の粒子に振動を与えて、
その粒子間の内部摩擦を低減することを目的として、管
を管軸直角方向に励振し、管表面を板振動の状態で振動
させることを特徴としている。

すなわち、地中に埋設された既設管を板振動の状態で励
振すると管周辺の土の粒子に振動が伝わり、その粒子間
の内部摩擦が低減し、管と土との摩擦力が低減する。そ
の時、推進管を管軸方向に圧入すると、励振をしない場
合と比べて小さな推進力で圧入できる。

また、地中で管を振動させた時、地表に伝播する振動の
減衰は、 ただし、 ΔＬ　（ｄｂ）　　：距＃ｘ＋　　（ｍ）からＸｚ　　
（ｍ）までの間での減衰 ｆ（ｔｌｚ）：振動数 η　　　　：地盤の損失係数（０，０１〜０．１）ｖｌ
Ｉ（ｌｌ／ｓ）：レーリー波ノ伝播速度（１１式におい
て、同じ地盤ならば、振動数ｆが大きいほど、減衰ΔＬ
も大きいことがわかる。

この発明では、推進管を１　ｋＨｚ以上の高周波で励振
するため、振動杭打機（ｆ＃２０Ｈ２）と比べ、はるか
に減衰が大きく、地表への影響が非常に小さい。

〔実　施　例〕

次に、図示した実施例について説明する。

実施例１ 第１図に示すように刃口１ｂを取付けた先導管１ａを発
進立坑Ａより土中へ圧入し、順次後方の推進管１の接続
および圧入を繰り返して行く。

発進立坑Ａ内には、推進管ｌに推進力を与える推進装置
と推進管１を管軸直角方向に励振する励振装置が設置さ
れている。

推進装置は、発進立坑Ａに反力をとった油圧ラム２と、
油圧ラム２先端の押し治具３からなり、油圧ラム２後端
は取付治具５で発進立坑Ａの壁面に固定されている６な
お、推進装置は架台４にのせられており、油圧ラム２の
ストロークを伸ばすことにより、押し治具３で推進管ｌ
を圧入することができる。

励振装置は、ホーン型超音波振動子７と超音波発振器６
などから構成される。発進立坑内へにおいて、これから
推進される推進管１の後端に、ホーン型超音波振動子７
を取付ける。なお、振動方向は管軸直角方向（図中の上
下方向）とする。このホーン型超音波振動子７を超音波
発振器６により１　ｋＨｚ以上の高周波で振動させるこ
とにより、推進管１の管壁が高周波で励振される。この
管壁の振動により、前述したように、推進管１と土との
摩擦抵抗が低減するので、励振と平行して推進装置によ
り推進管１を圧入する。

したがって、励振装置により推進管１を励振し、管と土
との摩擦抵抗を低減して推進装置により推進管を圧入す
るため、小さな推進力で圧入でき、長距離推進が可能と
なる。

なお、図中８は中継ケーブルである。

実施例２ 実施例１では、管端に取付けるホーン型超音波振動子７
は１個であるが、本実施例では、第２図に示すように推
進管ｌ端の円周方向に複数個（図では４個）のホーン型
超音波振動子７を取付けている。したがって、実施例１
と比べてさらに大きな出力で推進管ｌを励振できるため
、大きな振動加速度を得ることが可能である。

実施例３ 第３図（ａ）　、　（ｂｌは本管を敷設する前に本管の
外径よりも若干大きいバイロフト管９を推進管として到
達立坑まで推進した後、バイロフト管９をガイドとして
本管を順次発進立坑Ａから圧入するとともに到達立坑か
らパイロット管９を順次撤去して行く二工程方式の推進
工法の場合の実施例を示したものである。

この実施例では泥水加圧式でパイロット管９を推進して
いる例を示しているが、パイロット管９内の送水管１０
を介して先導管１ａ′先端の刃口１ｂ’前面へ水を送り
、刃口１ｂ’を回転させて掘削した土砂を水とともに排
泥管１１を介してスラリー輸送して発進立坑Ａ側へ排土
している。

この実施例では、送水管１０．排泥管１１の他に、励振
装置をパイロット管９内に設置している。この励振装置
は、投込式超音波振動子１２．超音波発振器６および内
管１３などから構成されている。

内管１３は、パイロット管９内に、送水管１０、排泥管
１１とともに固定されており。

内管１３には投込式超音波振動子１２が複数個設置され
ている。また内管１３内には水が満たされており、超音
波発振器６により投込式超音波振動子１２をｌ　ｋＨｚ
以上の高周波で振動させる。その時、内管１３内にキャ
ビテーションが発生し、内管１３が高周波で励振される
と同時に、内管１３を介してパイロット管９も励振され
る。このパイロット管９の励振によりパイロット管９と
土との摩擦抵抗が低減し、小さな推進力でパイロット管
９を圧入することができる。

なお、内管１３への水の供給は送水管１０を介して先導
管ｌａ′へ水を送るポンプ１４により行なうことができ
る。図中１５は水タンク、１６はパルプである。

また、第３図（ａｌ、　（ｂ）に示す例では、内管１３
を２本設置しているが、その数をさらに増やすことによ
り内管１３を励振する振動加速度をさらに大きくするこ
とができる。内管１３内に設置する投込式超音波振動子
１２の数を増やしても、振動加速度をさらに大きくする
ことができる。

実施例４ これまでの実施例では、超音波振動子により励振してい
るが、この実施例では水ジェットによる励振装置により
励振する。

この実施例では、第５図（ａ）、　（ｂｌに示すように
実施例３と同様に、二工程方式のパイロット管９の内側
に内管１３を設置する。そして内管１３内に水を満たし
発進立坑Ａ内の管端からノズル１７を介して水ジヱソト
を噴射する。その時、内管１３内に発生するキャビテー
ションにより内管１３がｌｋ　Ｈｚ以上の高周波で振動
し、同時に内管１３を介し、パイロット管９も振動する
。

なお、実験で鋼管を水ジェットで励振した時の振動数と
振動加速度との関係の一例を第７図に示す。

鋼管は外径８９．１ｍ、肉厚４．２鶴であり、孔径８．
７龍のノズルから圧力９．４　ｋｇ／ｃｒｉ、流量１３
ＯＮ／分で水ジェットを噴射している。第７図より、鋼
管は、振動数０．２５ｋｌｌｚから３．５０ｋＨｚの範
囲で振動しており、振動数１．２５ｋＨｚで振動加速度
は最大値１．３ｇを示している。このことから、水ジェ
ットにより管を高周波で励振することが可能であること
がわかる。

なお、この実施例では、内管１３を２本設置しているが
、内管１３およびノズル１７の数をさらに増やすことに
より内管１３を励振する振動加速度をさらに大きくする
ことができる。

実施例５ この実施例では、第５図に示すように、実施例４におい
て内管１３とともに水の供給管１８を設置し、内管１３
内の途中に複数個設置したノズル１７へ水を供給し、水
ジェットを噴射することができる。この方法では、バイ
ロフト管９の軸方向において複数の個所から水ジェット
を噴射することができるため、軸方向の減衰の範囲が小
さくなり、摩擦力低減効果が大きくなる。なお、供給管
１８は第５図（ｂ）のように内管１３ごとに設置しても
、第５図（Ｃ）のように１本のみで、各内管１３へ分岐
管１９を介して水を供給してもよい。

〔発明の効果〕

（１）　　励振装置により推進管を管軸直角方向に１　
ｋＨｚＨｚ以上周波で励振することにより、土との摩擦
抵抗を低減することができる。したがって小さな推進力
で推進管を圧入することができ、従来工法と比べ長距離
推進が可能となる。

（２）推進管端または管内に補助装置として励振装置を
設置するので、推進管の剛性が部分的に弱くなることは
ない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例１の正面図、第２図は実施例
２の管端での断面図、第３図（ａ）、　（ｂｌはそれぞ
れ実施例３の正面図および管端での断面図、第４図＋ａ
）、　（ｂｌはそれぞれ実施例４の正面図および管端で
の断面図、第５図（ａｌは実施例５の正面図、第５図（
ｂ）、　（Ｃ１は実施例５の管端での断面図、第６図は
振動加速度と土の摩擦力の低減効果との関係を示すグラ
フ、第７図は実験による振動数と振動加速度との関係を
示すグラフ、第８図（ａ）、　（ｂｌはそれぞれ従来例
の平面図および正面図である。 Ａ　−−−−−・発進立坑 １−・−・推進管、ｌ　ａ−・−・先導管、１ｂ−・−
−−ｍ−刃口、２−−−−−・油圧ラム、３−・−・押
し治具、４−・−一一−−架台、５−・−・−取付治具
、６・−・・超音波発振器、７・・−−一−−ホーン型
超音波振動子、８−−−−−−一中継ケーブル、９−−
−−−−パイロット管、１０・・−・・−送水管、１１
−−−−−一排泥管、１２−−−−一投込式超音波振動
子、１３−・・・・−・内管、１４・−・・−・・ポン
プ、１５・・−・−水タンク、１６・〜・・・・−バル
ブ、１７−・・−・−ノズル、１８・・・・・−・供給
管、１９−・・−・分岐管、２０・−・・−・中間押し
用油圧ラム。 第１図 Δ 第４図 （ａ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）推進管を順次接続しながら推進装置により土中に
   圧入して管路を形成する推進工法において、高周波の振
   動を与える励振装置により推進管を管軸直角方向に高周
   波で励振して推進管周辺の土との摩擦抵抗を低減させて
   圧入することを特徴とする高周波励振による推進工法。
2. （２）推進管を管軸直角方向に１ｋＨｚ以上の高周波で
   励振する特許請求の範囲第１項記載の高周波励振による
   推進工法。
3. （３）励振装置は超音波発振器と推進管に設置した超音
   波振動子とからなる特許請求の範囲第１項または第２項
   記載の高周波励振による推進工法。
4. （４）励振装置は水を満たした推進管内に水ジェットを
   噴射し、キャビテーションを発生させるものである特許
   請求の範囲第１項または第２項記載の高周波励振による
   推進工法。