(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
管推進工法により坑道削を行う際の掘削孔(21)と埋設管(5)との間隙の止水方法であって、
止水装置(3) を有する立坑(20)の外周面から推進装置の掘削部により地盤(1) を掘削して掘削孔(21)を形成した後に、この推進装置の掘削部に追随させて埋設管(5) を推進させ、前記立坑(20)の坑口(22)の近傍における前記掘削孔(21)と前記埋設管(5) との間に残る間隙(23)に対して発泡性薬剤を前記立坑(20)内より注入し、発泡させることにより前記間隙(23)を前記発泡性薬剤にて充填し、立坑(20)内への泥土や地下水の流入を防止するようにしたことを特徴とする掘削孔と埋設管との間隙の止水方法。
【請求項２】
前記間隙(23)および前記埋設管(5) が円筒状であり、前記発泡性薬剤には二液型発泡ウレタン樹脂からなるウレタン薬液を使用して、この薬液を混合しながら前記立坑(20)内より円筒状間隙(23)に注入することを特徴とする請求項１に記載の掘削孔と埋設管との間隙の止水方法。
【請求項３】
前記ウレタン薬液を前記間隙(23)に注入するに際して、前記ウレタン薬液の触媒、注入量、注入時間、注入速度、注入位置、注入箇所を制御すると共に、前記立坑(20)の坑口(22)に泥土圧調整装置(13)を設置して泥土圧を制御することにより、前記間隙(23)を通って推進方向へウレタン薬液が逸走するのを防止して、前記立坑(20)の坑口(22)の近傍においてウレタン薬液を急速固結させ、前記円筒状間隙(23)を確実に充填するようにしたことを特徴とする請求項２に記載の掘削孔と埋設管との間隙の止水方法。
【請求項４】
前記ウレタン薬液を前記間隙(23)に注入するに際して、前記推進装置の掘削部により掘削された掘削孔(21)と同じ外径を持ち、かつ同時にウレタン薬液の注入管(7) を備え、その前面は注入管(7) 以外は完全に閉塞して、後方にウレタン薬液が逆流して噴出することを防止するようにしたウレタン注入用推進管(15)を、前記止水装置(3) を設置している状態で前記埋設管(5) に続けて推進することを特徴とする請求項２又は３に記載の掘削孔と埋設管との間隙の止水方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は掘削孔と埋設管との間隙の止水方法に関し、特に、立坑から外側に地中を掘削して掘削孔を形成し、掘削孔中に管路を敷設する非開削による管推進工法における坑口への泥土や地下水等の流入を防止する止水方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の非開削による管推進工法による坑道掘削時の一般的な止水方法としては、管推進装置の発進前に坑口に薬液を注入する工法が用いられている。図１は従来の推進工法において、立坑２０から埋設管５を推進敷設する場合の、立坑２０の外周部にある立坑土留め２に設けた坑口２２の止水方法を示すものである。
【０００３】
立坑２０から埋設管５を推進敷設する場合は、図示しない推進装置の掘削部によって立坑土留め２に設けた坑口２２から掘削孔２１が掘削される。埋設管５はこの掘削孔２１内に敷設されるが、掘削孔２１の外径の方が埋設管５の外径よりも大きいために、掘削孔２１と埋設管５の間には間隙２３が生じる。このため、掘削孔２１の周囲の地盤１からは泥土や地下水が間隙２３内に漏れ出し、これらが立坑２０内に流入する虞がある。
【０００４】
立坑土留め２にゴムパッキン４等を用いた止水装置３を設けるのは、立坑２０内への泥土や地下水の流入を防止するためである。
【０００５】
このため、埋設管５の敷設後に止水装置３を取り外すと、立坑２０内に泥土や地下水が流入してくることから、図２に示すように、立坑２０内に破線で示す人孔６等の地下構造物を築造するに当たっては、築造する人孔６等より大きな立坑２０を当初から築造しておき、管推進が完了した後も止水装置３を取り外さずに残しておかなければならなかった。
【０００６】
これに対して、管推進が完了した後に止水装置３を取り外すことを可能にし、立坑２０の小型化及び立坑２０と人孔６の兼用を可能とするため、図３に示すように、掘削孔２１と埋設管５との間隙２３をウレタン注入管７より注入したウレタンによって充填して止水を行うウレタン注入工法が行われることがある。このウレタン注入工法は、主に山岳トンネル工法においてトンネル切羽周辺の地山の安定を図るための応急措置として用いられるものである。ウレタンとして注入する注入剤には、イソシアネート及びポリオールを主成分とする一般的な薬液が使用される。
【０００７】
この従来のウレタン注入工法について図４を用いて説明する。図４(a) に示すように、ウレタン注入工法を立坑２０において実施する場合は、立坑土留め２から地盤１を掘削してウレタン注入孔９を形成し、このウレタン注入孔９の中にウレタン注入管７を挿入する。次に、ウレタン注入孔９の立坑土留め２の近傍にコーキングチューブ１０を、膨張させない状態で挿入する。そして、図４(b) に示すようにコーキングチューブ１０を膨張させ、ウレタン注入孔９とウレタン注入管７との間に生じる隙間を閉塞する。従来のウレタン注入工法ではこの閉塞状態でウレタン注入管７からウレタンをウレタン注入孔９内に流出させ、ウレタン注入孔９内をウレタンで充填するのである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前述のように従来のウレタン注入工法は閉塞空間へのウレタン注入方法であるために、このようなウレタン注入工法を図３で説明した掘削孔２１と埋設管５との間隙２３の止水方法として行う場合、間隙２３をウレタン薬液が符号８で示すように、埋設管５の推進方向に逸走してしまい、坑口２２の近傍に固結体を形成することができないという問題点がある。
【０００９】
また、埋設管５が地盤１に貫入され、立坑２０の坑口２２にゴムパッキン４等を用いた止水装置３が設置されているような一般的な推進工法においてウレタン注入工法を使用する場合には、図５(a) に示すようなゴムパッキン４にウレタン注入管７とコーキングチューブ１１とを挿通すると、図５(b) に示すように、ゴムパッキン４にウレタン注入管７とコーキングチューブ１１とを挿通した後に、ゴムパッキン４が符号１７で示すように捩れるのでウレタンの注入位置を完全に閉塞するのは困難であり、間隙２３内に充填されたウレタンが止水装置３の代用にならない場合があった。
【００１０】
そこで、本発明は、推進装置の掘削部により掘削された掘削孔とこの掘削孔内に敷設された埋設管との間の間隙をウレタン注入工法により充填、止水し、立坑内に泥土や地下水が流入してくるのを防止しつつ、管推進工法における止水装置を最終的に安全に撤去することができる掘削孔と埋設管との間隙の止水方法を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成する本発明の掘削孔と埋設管との間隙の止水方法は、管推進工法により坑道削を行う際の掘削孔と埋設管との間隙の止水方法であって、止水装置を有する立坑の外周面から推進装置の掘削部により地盤を掘削して掘削孔を形成した後に、この推進装置の掘削部に追随させて埋設管を推進させ、立坑の坑口の近傍における掘削孔と埋設管との間に残る間隙に対して発泡性薬剤を立坑内より注入し、発泡させることにより間隙を発泡性薬剤にて充填し、立坑内への泥土や地下水の流入を防止するようにしたことを特徴としている。
【００１２】
この方法において、間隙及び埋設管を円筒状に形成し、発泡性薬剤には二液型発泡ウレタン樹脂からなるウレタン薬液を使用して、この薬液を混合しながら立坑内より円筒状間隙に注入することができる。
【００１３】
また、ウレタン薬液を間隙に注入するに際して、ウレタン薬液の触媒、注入量、注入時間、注入速度、注入位置、注入箇所を制御すると共に、立坑の坑口に泥土圧調整装置を設置して泥土圧を制御することにより、間隙を通って推進方向へウレタン薬液が逸走するのを防止して、立坑の坑口の近傍においてウレタン薬液を急速固結させ、円筒状間隙を確実に充填することができる。
【００１４】
更に、ウレタン薬液を前記間隙に注入するに際して、推進装置の掘削部により掘削された掘削孔と同じ外径を持ち、かつ同時にウレタン薬液の注入管を備え、その前面は注入管以外は完全に閉塞して、後方にウレタン薬液が逆流して噴出することを防止するようにしたウレタン注入用推進管を、止水装置を設置している状態で埋設管に続けて推進することで、ウレタン薬液が逆流して噴出することを防止することができる。
【００１５】
本発明の掘削孔と埋設管との間隙の止水方法によれば、推進装置の掘削部による坑道掘削後、立坑坑口近傍の掘削坑と埋設管との円筒状の間隙をウレタン注入により充填することで坑口の止水性を確保し、立坑内に設置されているゴムパッキン等を用いた止水装置の撤去を可能とすることができ、立坑の小型化、及び立坑と人孔の兼用を可能とすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を用いて本発明の実施の形態を、具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。なお、実施例は１つの例示であって、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々の変更あるいは改良をし得ることは言うまでもない。また、以下の説明において、図１から図５で説明した従来例と同じ構成部材については、同じ符号を付して説明する。
【００１７】
図６は本発明の掘削孔と埋設管との間隙の止水方法の第１の実施例を説明するものであり、(a) は立坑２０の外周部分の要部を示しており、(b) は(a) においてウレタンの固結体によって間隙が充填された状態を示すものである。
【００１８】
図６(a) に示すように、本発明の第１の実施例の掘削孔と埋設管との間隙の止水方法では、立坑２０から埋設管５を推進敷設する場合に、従来の推進工法と同様に図示しない推進装置の掘削部によって立坑土留め２に設けた坑口２２から掘削孔２１が掘削される。埋設管５はこの掘削孔２１内に敷設されるが、掘削孔２１の外径の方が埋設管５の外径よりも大きいために、掘削孔２１と埋設管５の間には間隙２３が生じる。掘削孔２１は円形であり、埋設管５は円筒状であるので、間隙２３は円筒状である。一方、掘削孔２１の周囲の地盤１からは泥土や地下水が間隙２３内に漏れ出し、これらが立坑２０内に流入する虞がある。
【００１９】
立坑土留め２にゴムパッキン４等を用いた止水装置３は、埋設管５を締め上げることで立坑２０内への泥土や地下水の流入を防止する。次いで、坑口２２側からウレタン注入管７を２本挿入し、掘削孔２１と埋設管５との間に残る間隙２３に対して発泡性薬剤をこのウレタン注入管７を通じて注入し、この発泡性薬剤を間隙２３内で発泡させ、間隙２３を発泡性薬剤にて充填し、立坑２０内への泥土や地下水の流入を防止する。
【００２０】
この実施例では、発泡性薬剤には二液型発泡ウレタン樹脂からなるウレタン薬液を使用しており、この薬液を混合しながら立坑２０内より円筒状間隙２３に注入する。
【００２１】
この際、ウレタン薬液は抵抗の少ないところ（間隙の大きな部分）へ集中的に逸走することから、推進装置により掘削された掘削孔２１と、推進装置に追随して推進された埋設管５との円筒状の間隙２３にウレタン薬液を単純に注入した場合は、ウレタン薬液は間隙２３を通り地盤１の奥へ奥へと逸走し続け、止水が必要な坑口近２２傍に固結体が形成しない。
【００２２】
このため、ウレタン薬液の注入に当たっては、所定の範囲を効果的に充填し、確実に固結体を形成するために、ウレタン薬液の触媒、注入量、注入時間、注入速度、注入位置、注入箇所を制御することにより、発泡時間及び発泡形態を制御する。これに加えて、この実施例では、同時に立坑２０の坑口２２に泥土圧調整装置１３を設置した。この泥土圧調整装置１３を用いて泥土圧を制御することにより、図６(b) に示すように、ウレタン薬液の流れ８を坑口２２に向かわせることができ、坑口２２の近傍に円筒形のウレタン固結体１２を形成することができる。
【００２３】
確実なウレタン固結体１２を形成するのに必要なウレタン薬液の最適発泡時間は１０〜１５秒であり、この発泡時間は触媒の添加量で調整を行うことができる。間隙２３を完全に閉塞するために必要なウレタン薬液の注入量は２０ｋｇである。ウレタン薬液の注入位置は円筒状の間隙２３の上下２箇所とし、かつ２本のウレタン注入管７から同時に注入することで、ウレタン薬液の発泡圧による埋設管５のぶれを無くし、均等な固結体１２の形成を可能とする。
【００２４】
ウレタン薬液の注入時間が経過すると、ウレタン薬液の発泡圧により立坑２０の坑口２２付近の泥土圧が上昇し、益々ウレタン薬液が地盤の奥へ逸走し易くなる。そこで、この実施例では、ウレタン薬液の注入量が１１〜１３ｋｇになった時点で泥土圧調整装置１３により立坑２０の坑口２２付近の泥土圧を低下させる。この結果、逆に坑口２２の付近の泥土圧が地盤の奥の泥土圧より低圧になるので、ウレタン薬液の発泡方向が坑口２２の方向へ矯正され、確実に坑口２２付近の充填が達成される。
【００２５】
一方、図６(a) ，(b) で説明した実施例のように、ウレタン薬液の注入管理を確実に行うためには、注入孔の確実な閉塞が必要であり、埋設管５の周りのゴムパッキン４等を取り外すことなく注入孔を閉塞するのは困難である。そこで、本発明の第２の実施例では、図７に示すようなウレタン注入用推進管１５を使用する。ウレタン注入用推進管１５は、掘削坑２１と同一の外径を持ち、かつウレタン注入管７を２本備えている。２本のウレタン注入管７はウレタン注入用推進管１５の直径の両端部に接続されている。ウレタン注入用推進管１５の前面１５Ｆはウレタン注入管７以外には開口部はなく、完全に閉塞された状態となっている。
【００２６】
第２の実施例では、図８に示すように、埋設管５の掘削孔２１内への敷設の完了後、ウレタン注入用推進管１５を続けて推進し、ウレタン注入用推進管１５の前面が僅かに掘削孔２１の内部に侵入するところで止める。ウレタン注入用推進管１５の前面１５Ｆは、図７で説明したように、ウレタン注入管７以外は完全に閉塞されている。よって、周りの隙間２３から立坑２０内への泥土、地下水、更にはウレタン薬液の流入は、ウレタン注入用推進管１５の前面１５Ｆとゴムパッキン４等による止水装置３により防止することができ、効果的な注入が可能となる。
【００２７】
次に、推進装置の掘削部により掘削された掘削孔２１と、推進装置に追随して推進された埋設管５との円筒状の間隙２３を充填するため、ウレタン薬液をウレタン注入管７を通じて間隙２３に注入する。ウレタン注入管７は間隙２３の上部と下部の２箇所に設けられている。このとき、触媒を用いてウレタンの発泡速度を最適に調整したウレタン薬液を注入すれば、ウレタンは注入後速やかに坑口２２の近傍で発泡し、図９に示すように、円筒状に固結体１２が形成される。
【００２８】
このように、第２の実施例では、埋設管５の推進が完了した後に、掘削孔２１と同径のウレタン注入用推進管１５を立坑２０から推進するので、この状態でウレタン薬液の注入が可能であり、従来のウレタン止水工法では必要不可欠であったウレタン注入管とウレタン注入孔の隙間の閉塞が不要となる。
【００２９】
また、第２の実施例においても、ウレタン薬液の注入中は、坑口２２に設置した泥土圧調整装置１３により泥土圧を制御すれば、ウレタンの固結体１２は発泡圧力により自然に坑口２２側に向かって形成を続ける。
【００３０】
ウレタン薬液の固結が完了した後、立坑２０の坑口２２に設置されていたウレタン注入用推進管１５及び止水装置３を撤去すれば、埋設管５が剥き出しであるにも係わらず、止水が担保されているため、立坑２０を兼用した人孔６であっても、容易に埋設管５の最終取り付け作業を行うことができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、推進装置の掘削孔と埋設管との間隙を発泡性の薬剤により確実に充填し、立坑坑口の止水を行うことができるので、従来大がかりであった止水装置が簡便化できる。そして、埋設管推進中に立坑坑口に取り付けられている止水装置を、推進完了後に安全に撤去することができ、最終的な埋設管の人孔への取り付け作業を容易にすると共に、立坑の小型化及び立坑と人孔との兼用が可能となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来の推進工法における坑口の止水方法を示す立坑の外周部分の要部の部分拡大断面図である。
【図２】  従来の推進工法における人孔と立坑との関係を示す断面図である。
【図３】  従来の推進工法において掘削孔と埋設管との間隙にウレタンを注入した場合のウレタン薬液の推進方向への逸走を説明する説明図である。
【図４】  (a) は従来のウレタン注入工法におけるコーキングチューブの膨張前の状態を示す図、(b) は従来のウレタン注入工法におけるコーキングチューブの膨張後の状態を示す図である。
【図５】  (a) ,（b)は従来のゴムパッキンを使用した止水装置にウレタン注入管を挿入した場合の注入孔閉塞における問題点を説明する図である。
【図６】  本発明の掘削孔と埋設管との間隙の止水方法の第１の実施例を示し、(a) は立坑の外周部分の要部の部分拡大断面図、(b) は(a) においてウレタンの固結体によって間隙が充填された状態を説明する説明図である。
【図７】  本発明の掘削孔と埋設管との間隙の止水方法の第２の実施例に使用するウレタン注入用推進管の構成を示す斜視図である。
【図８】  本発明の掘削孔と埋設管との間隙の止水方法におけるウレタン注入用推進管による注入方法を示す図である。
【図９】  本発明の掘削孔と埋設管との間隙の止水方法におけるウレタン注入用推進管における注入位置とウレタン薬液の流れを説明する説明図である。
【符号の説明】
１  地盤
２  立坑土留め
３  止水装置
４  ゴムパッキン
５  埋設管
６  人孔
７  ウレタン注入管
１２  ウレタン固結体
１３  泥土圧調整装置
１５  ウレタン注入用推進管
１７  ウレタン注入孔
２０  立坑
２１  掘削孔
２２  坑口
２３  間隙
【図１】
0003655559.tif 000002
【図２】
0003655559.tif 000003
【図３】
0003655559.tif 000004
【図４】
0003655559.tif 000005
【図５】
0003655559.tif 000006
【図６】
0003655559.tif 000007
【図７】
0003655559.tif 000008
【図８】
0003655559.tif 000009
【図９】
0003655559.tif 000010