(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状ケーシングで形成された立坑の壁面に設けられた坑口を閉塞するように取り付けられる坑口止水器であって、前記立坑壁面と略平行に湾曲した削孔可能な補強板と、前記補強板に付設され管状体が貫通可能な弾性止水材とを備えたことを特徴とする坑口止水器。
【請求項２】
前記補強板および弾性止水材が、前記立坑壁面の内側または内側に位置するように取り付け可能な請求項１記載の坑口止水器。
【請求項３】
円筒状ケーシングを地中に挿入して形成された立坑の壁面に坑口を設け、前記坑口外周の地山を凍土化して掘削した後、前記坑口に請求項１または２記載の坑口止水器を取り付け、前記坑口止水器の補強板を推進機の掘削刃で削孔しつつ地中に推進管を埋設することを特徴とする推進工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水道工事などにおいて、下水管などの地中管を地中に推進埋設する際の止水技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、下水道工事などで実施されている推進工法においては、地中に発進立坑と到達立坑とを形成し、発進立坑から到達立坑に向かって推進機で地中を掘削しながら推進管の埋設を行っている。このような推進工法において、推進管が発進立坑および到達立坑を貫通する際、地山から立坑内に土砂や地下水が漏洩するのを防止するため、一般に、図１２，１３に示すような坑口止水器８０が使用されている。
【０００３】
図１２，１３に示す坑口止水器８０は、円筒状ケーシング８５で形成された立坑の壁面に開設された坑口８６を閉塞するように溶接によって取り付けられており、外筒８２の先端に止水パッキン８１を備えている。止水パッキン８１は、押え板８３およびボルトナット８４によって外筒８２の先端に固定されている。また、止水パッキン８１の中央部分には、推進工法で用いる推進管８９を貫通させるための貫通孔８７が形成されている。
【０００４】
なお、止水パッキン８１の貫通孔８７は、坑口止水器８０を坑口８６に取り付ける前に予め開けておいてもよいが、推進工法を実施する工事現場の地山８８の性質に応じて、坑口止水器８０を坑口８６に取り付けた後、推進管８９を挿入する直前に切り開けてもよい。すなわち、立坑壁面に坑口８６を開設したとき、所定時間、地山８８が崩壊することなく自立し得る否かによって、予め開けておくか、推進管８９を挿入する直前に切り開けるかの決定が行われる。
【０００５】
例えば、事前に薬液注入などの地盤改良工事が行われた一般的な地山８８の場合、立坑壁面に坑口８６を開口しても、暫くの間は地山８８は自立していることが多いので、このような場合、止水パッキン８１の貫通孔８７は予め開けておくのが普通である。
【０００６】
また、砂礫系の地山の場合は、薬液注入による地盤改良の効果が小さく、地山が崩壊しやすいので、止水パッキン８１の貫通孔８７を開けない状態で、坑口止水器８０を坑口８６に取り付け、推進機を挿入する直前に貫通孔８７を切り開けることが多い。
【０００７】
一方、近年は、特願平９−５８８９０号において開示された凍結推進工法のように、立坑壁面の坑口周辺の地山を冷却器などによって短時間だけ凍結させる工法も実施されている。凍結推進工法の場合、凍土化された部分が解凍すると地山は直ちに元の崩壊しやすい状態に戻るので、図１４，１５に示すような坑口止水器９０が用いられている。
【０００８】
坑口止水器９０は、円筒状ケーシング９１に開設された坑口９２を閉塞するように溶接によって取り付けられている。坑口止水器９０は、外筒９３の先端部分に止水パッキン９４および補強板９５を備えている。この補強板９５は、快削コンクリート製であり、地山９６の土圧に対抗できる強度を有するとともに、推進機の掘削刃９８で掘削、削孔することができる。
【０００９】
円筒状ケーシング９１で形成された立坑の場合、坑口止水器９０の外筒９３を、予め立坑の内壁に合わせて切断し、外筒９３の基端部分の周囲にフランジ９３ｆを形成したものを使用することが多いが、止水パッキン９４および補強板９５は平板状である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
立坑を形成する円筒状ケーシングに開設された坑口に、従来の坑口止水器を取り付けた場合、補強板および止水パッキンが平板状であるため、スペース効率が悪い。
【００１１】
また、立坑壁面の前方の地山を掘り込んで坑口止水器を取り付ける場合、最小の掘り込みで最大の作業空間を確保する必要があるが、従来の坑口止水器の場合、補強板および止水パッキンが平板状であるため、掘り込み量を増大させなければ、十分な作業空間を確保することができない。
【００１２】
一方、図９に示すような凍結推進工法の場合、コールドエバポレータ３０から冷却器３１へ低温液化ガスを供給することにより冷却器３１の周辺の地山３２を凍土化するのであるが、凍土３３の温度分布は、円筒状ケーシング３４に取り付けられた冷却器３１に近いほど低く、遠くなるほど高く、図９中の地山等温線３５によって示されるような状態となっている。この場合、凍土３３の主要部における地山等温線３５は、円筒状ケーシング３４と略平行状態に分布している。
【００１３】
したがって、坑口止水器を取り付けるために凍土３３を掘削する場合、図１１に示すように、従来の坑口止水器３６はその先端面３６ｆが平板状であり、先端面３６ｆが位置する部分は地山等温線３５と交差する状態となるため、先端面３６ｆの両側部３６ｓが位置する部分が完全に凍土化されず、地山崩壊のおそれが生じることがある。
【００１４】
このような事態を防止するには、先端面３６ｆの両側部３６ｓが位置する部分まで完全に凍土化する必要があるが、このためには、地山３２を広範囲にわたって冷却することによって凍土３３の部分を拡大する必要があり、多くの手間と時間を要している。
【００１５】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、推進工法において、スペースの利用効率を高めることが可能で、止水機能に優れ、凍結推進工法においては冷却作業の効率化を図ることができる坑口止水器およびこれを用いた推進工法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明は、円筒状ケーシングで形成された立坑の壁面に設けられた坑口を閉塞するように取り付けられる坑口止水器であって、立坑壁面と略平行に湾曲した削孔可能な補強板と、補強板に付設され管状体が貫通可能な弾性止水材とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
このような構成とすることにより、坑口止水器の先端面は立坑壁面に倣って曲がった曲面形状となるため、推進工法においてスペースの利用効率が向上し、弾性止水材は、弾性止水材と同曲率の補強板で支えられるため、圧力で膨らむことがなくなり、止水機能が向上する。また、凍結推進工法においては、坑口止水器の先端面が凍土部分の地山等温線と略平行となるため、地山の必要最小限部分を凍土化すれば坑口止水器の取り付けが可能となり、冷却作業の効率化を図ることができる。
【００１８】
前記補強板としては、硬質発泡スチロール、発泡軽量セメントなどのように、ある程度の強度を有するとともに、推進機の掘削カッタで容易に削孔できる材料、いわゆる快削性材料で形成したものを好適に使用することができる。また、弾性止水材には予め貫通孔を設けておくことが望ましく、この場合、貫通孔の内径を、そこを貫通する推進機や推進管の外径より１５〜２５％程度小さくしておくことにより、止水機能を高めている。さらに、推進機や推進管が貫通孔を貫通する際に、弾性止水材に亀裂、破断などが生じるのを防止するため、弾性止水材の内周部分（貫通孔の外周部分）は、亀裂発生源となるような凹凸や欠けのない滑らかな曲線状に仕上げておくことが望ましい。
【００１９】
ここで、前記補強板および前記弾性止水材を、立坑壁面の内側または内側に位置するように取り付け可能な構造とすることができる。このような構造とすることにより、発進立坑の坑口、到達立坑の坑口のいずれに対しても取り付け可能となるため、推進工法における施工性が向上する。この場合、補強板および弾性止水材の配置は、発進立坑の坑口、到達立坑の坑口のいずれに取り付けるかに応じて変更可能である。
【００２０】
一方、本発明の推進工法は、円筒状ケーシングを地中に挿入して形成された立坑の壁面に坑口を設け、坑口外周の地山を凍土化して掘削した後、坑口に前述した坑口止水器を取り付け、坑口止水器の補強板を推進機の掘削刃で削孔しつつ地中に推進管を埋設することを特徴とする。このような推進工法とすることにより、必要最小限を凍土化するだけで坑口止水器の取り付けが可能となるため、冷却作業の効率化を図ることが可能となる。また、坑口止水器の先端面は立坑壁面に倣って曲がった曲面形状であるため、スペースの利用効率が向上し、弾性止水材は弾性止水材と同曲率の補強板で保持されるため、圧力で膨らむことがなくなり、止水機能も向上する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は第１実施形態の坑口止水器を示す正面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線断面図、図４は図２のＣ−Ｃ線断面図である。
【００２２】
本実施形態の坑口止水器１０は、円筒状ケーシング１１で形成された立坑の壁面に設けられた坑口１２を閉塞するように取り付けられ、外筒１３の基端に形成されたフランジ１４を、坑口１２の外周の円筒状ケーシング１１に溶接することによって固定されている。外筒１３の先端部分には、立坑壁面を構成する円筒状ケーシング１１と略平行に湾曲した削孔可能な補強板１５と、補強板１５に付設された弾性止水材１６とが、押え板１８およびボルトナット１７によって取り付けられ、弾性止水材１６には貫通孔１９が形成されている。
【００２３】
坑口止水器１０は、推進工法における発進立坑の坑口１２に取り付けて使用するものであり、従来の坑口止水器と同様、推進機２０の掘削刃２１で補強板１５を削孔するとともに、弾性止水材１６の貫通孔１９を貫通しながら、推進管を地山に向かって挿入していくことにより、推進管を地中に埋設する。
【００２４】
この場合、坑口止水器１０の先端面は、立坑壁面を構成する円筒状ケーシング１１に倣って曲がった曲面形状であるため、スペースの利用効率が高く、弾性止水材１６は弾性止水材１６と同曲率の補強板１５により背面側から支えられているため、推進機２０などが貫通した状態においても圧力で膨らむことがなく、止水機能が優れている。
【００２５】
本実施形態において、補強板１５は硬質発泡スチロール製であるが、土圧などで変形することもなく、推進機２０の掘削刃２１で容易に削孔できるため、施工性は良好である。なお、補強板１５は、発泡軽量セメントなどのような快削性材料で形成したものも使用することができる。
【００２６】
また、本実施形態において、弾性止水材１６の貫通孔１９は予め形成したものであるが、貫通孔１９の内径を、推進機２０の外径より２０％程度小さくしているので、推進機２０などが貫通したとき、その外周との密着性が良好であり、優れた止水機能を発揮する。さらに、貫通孔１９の外周部分は、亀裂発生源となる凹凸や欠けのない滑らかな曲線状に仕上げているため、推進機２０などが貫通する際に、弾性止水材１６に亀裂、破断などが生じることもない。
【００２７】
次に、図５〜図７を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。図５は第２実施形態の坑口止水器を示す正面図、図６は図５のＤ−Ｄ線断面図、図７は図５のＥ−Ｅ線断面図である。
【００２８】
本実施形態の坑口止水器５０は、円筒状ケーシング５１で形成された立坑の壁面に設けられた坑口５２を閉塞するように、円筒状ケーシング５１の内周側から取り付けられている。この場合、円筒状ケーシング５１の内周面側から、弾性止水材５３、補強板５４、押え板５５の順に配置され、これらはボルトナット５６によって坑口５２に固定されている。補強板５４および弾性止水材５３は、円筒状ケーシング１１と略平行に湾曲した形状であり、弾性止水材５３には貫通孔５７が形成されている。
【００２９】
坑口止水器５０は、推進工法における発進立坑の坑口５２に取り付けて使用するものであり、従来の坑口止水器と同様、推進機２０の掘削刃２１で補強板５４を削孔するとともに、弾性止水材５３の貫通孔５７を貫通しながら推進管を地山に向かって挿入していくことにより、推進管を地中に埋設する。
【００３０】
坑口止水器５０の外周面は、立坑壁面を構成する円筒状ケーシング５１の内周面に密着する曲面形状であるため、地山５８を掘削することなく、坑口５２に取り付けることが可能であり、円筒状ケーシング５１の内部スペースを有効活用することができる。この場合、弾性止水材５３は弾性止水材５３と同曲率の補強板５４によって背面側から支えられているため、推進機２０などが貫通した状態においても圧力で膨らむことがなく、止水機能が優れている。
【００３１】
次に図８を参照して、本発明の実施形態である坑口止水器の使用状態について説明する。図８は第１実施形態の坑口止水器の推進工法における使用状態を示す横断面図である。
【００３２】
図８は、推進工法によって発進立坑８１および到達立坑８２との間に推進管２２を埋設する工事を示している。同図に示すように、発進立坑８１の壁面に開設された坑口８３には坑口止水器１０が取り付けられ、到達立坑８２の壁面に開設された坑口８４には内周側から坑口止水器８５が取り付けられ、坑口止水器１０から坑口止水器８５に向かって推進機２０を進行させることによって、推進管２２の埋設が行われる。
【００３３】
本実施形態において、発進立坑８１の坑口８３に取り付けられた坑口止水器１０の構造や機能などについては前述した通りであるが、到達立坑８２の坑口８４に取り付けられた坑口止水器８５は、立坑内周面側から補強板８６、弾性止水材８７、押え板８８の順に配置された構造であり、図５〜図７に示した坑口止水器５０の弾性止水材５３と補強板５４とを入れ換えたような構造となっている。
【００３４】
したがって、発進立坑８１の坑口止水器１０を貫通して進行してきた推進機２０の掘削刃２１は、到達立坑８２の坑口止水器８５の補強板８６を削孔するとともに弾性止水材８７の貫通孔を貫通して、到達立坑８２の内部に到達する。この場合、推進機２０の掘削刃２１が到達立坑８２に到達する前の地山８９は坑口止水器８５によって保持されており、掘削刃２１が補強板８６を削孔した後は、補強板８６および弾性止水材８７によって止水されるため、地山８９の崩壊あるいは到達立坑８２内への地下水や土砂の漏洩を生ずることなく、推進管２２の埋設工事を完了させることができる。この場合、坑口止水器１０，８５は、立坑壁面と平行に湾曲した形状であるため、スペースを有効活用することができる。
【００３５】
次に、図９，１０を参照しながら、本発明の坑口止水器１０を凍結推進工法に使用した場合について説明する。図９は凍結工法における地山等温線と坑口止水器１０との関係を示す縦断面図、図１０は同横断面図である。
【００３６】
図９に示すような凍結推進工法の場合、前述したように、コールドエバポレータ３０から冷却器３１へ低温液化ガスを供給することにより冷却器３１の周辺の地山３２を凍土化するのであるが、凍土３３の温度分布は、円筒状ケーシング３４に取り付けられた冷却器３１に近いほど低く、遠くなるほど高く、図９中の地山等温線３５によって示されるような状態となっている。この場合、凍土３３の主要部における地山等温線３５は、円筒状ケーシング３４と略平行状態に分布している。
【００３７】
したがって、坑口止水器１０を取り付けるために凍土３３を掘削する場合、図１０に示すように、坑口止水器１０の先端面１０ｆが位置する部分は地山等温線３５と平行であるため、地山等温線３５ａに沿って掘削すればよいこととなり、凍土化する部分は最低限ですむこととなるので、冷却作業を効率化することができる。また、坑口止水器１０の先端面１０ｆは、立坑壁面と略平行の曲面形状であるため、スペースの利用効率も向上する。すなわち、最小の掘り込みで、最大のスペース効率を得ることができる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明のよって以下の効果を奏することができる。
【００３９】
（１）立坑壁面と略平行に湾曲した削孔可能な補強板と、補強板に付設され管状体が貫通可能な弾性止水材とを備えた坑口止水器とすることにより、坑口止水器の先端面は立坑壁面に倣って曲がった曲面形状となるため、推進工法におけるスペースの利用効率が向上し、弾性止水材は弾性止水材と同曲率の補強板で支えられるため、圧力で膨らむことがなくなり、止水機能も向上する。また、凍結推進工法においては、坑口止水器の先端面が凍土部分の地山等温線と略平行となるため、地山の必要最小限部分を凍土化すれば坑口止水器の取り付けが可能となり、冷却作業の効率化を図ることができる。
【００４０】
（２）立坑壁面の内側または内側に位置するように取り付け可能な構造とすることにより、発進立坑の坑口、到達立坑の坑口のいずれに対しても取り付け可能となるため、推進工法における施工性が向上する。
【００４１】
（３）立坑の坑口外周の地山を凍土化して掘削した後、坑口に坑口止水器を取り付け、坑口止水器の補強板を推進機の掘削刃で削孔しつつ地中に推進管を埋設することにより、凍結推進工法において、地山の必要最小限部分を凍土化すれば坑口止水器の取り付けが可能となり、従来に比べて凍土部分を縮小できるため、冷却作業の効率化を図ることができる。また、最小の掘り込みで、最大のスペース効率を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の坑口止水器を示す正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】図２のＣ−Ｃ線断面図である。
【図５】第２実施形態の坑口止水器を示す正面図である。
【図６】図５のＤ−Ｄ線断面図である。
【図７】図５のＥ−Ｅ線断面図である。
【図８】第１，２実施形態の坑口止水器の使用状態を示す横断面図である。
【図９】凍結推進工法における地山等温線と第１実施形態の坑口止水器との関係を示す縦断面図である。
【図１０】凍結推進工法における地山等温線と第１実施形態の坑口止水器との関係を示す横断面図である。
【図１１】凍結推進工法における地山等温線と従来の坑口止水器との関係を示す横断面図である。
【図１２】従来の坑口止水器を示す正面図である。
【図１３】図１２のＦ−Ｆ線断面図である。
【図１４】従来の坑口止水器を示す縦断面図である。
【図１５】従来の坑口止水器を示す横断面図である。
【符号の説明】
１０，５０，８５  坑口止水器
１０ｆ  先端面
１１，５１，９４  円筒状ケーシング
１２，５２，８３，８４  坑口
１３  外筒
１４  フランジ
１５，５４，８６  補強板
１６，５３，８７  弾性止水材
１７，５６  ボルトナット
１８，５５，８８  押え板
１９，５７  貫通孔
２０  推進機
２１  掘削刃
５８，８９，９２  地山
８１  発進立坑
８２  到達立坑
３０  コールドエバポレータ
３１  冷却器
３２  地山
３３  凍土
３４  円筒状ケーシング
３５，３５ａ  地山等温線
【図１】
0003539872.tif 000002
【図２】
0003539872.tif 000003
【図３】
0003539872.tif 000004
【図４】
0003539872.tif 000005
【図５】
0003539872.tif 000006
【図６】
0003539872.tif 000007
【図７】
0003539872.tif 000008
【図８】
0003539872.tif 000009
【図９】
0003539872.tif 000010
【図１０】
0003539872.tif 000011
【図１１】
0003539872.tif 000012
【図１２】
0003539872.tif 000013
【図１３】
0003539872.tif 000014
【図１４】
0003539872.tif 000015
【図１５】
0003539872.tif 000016