(57)【要約】      （修正有）【課題】外管の管厚を薄くすることができ、かつ、長距離推進にも充分に耐えうる推進工法を提供する。【解決手段】地盤Ｅ内で所望の管埋設区間の前半は外管２０を推進させて埋設し後半は埋設済みの外管２０内から地盤Ｅ内に内管３０を推進させて埋設するようにする推進工法において、前記外管２０の推進時には、外管２０列内に挿入されている内管３０列の後端に推力を加えるようにし、かつ、前記外管２０列の先端が掘進機１０の後端に結合されていて前記内管３０列の先端が前記掘進機１０を押圧する力が前記掘進機１０を介して前記外管２０列を前進させる牽引力となるようにするとともに、内外管列間を所望長さごとに解除可能に結合しておいて内管３０列に加えられる推力を前記所望長さごとに外管２０列に伝えるようにし、外管列の埋設を終えたのちに前記結合を解除するようにした。【選択図】図１
2009249992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤内で所望の管埋設区間の前半は外管を推進させて埋設し後半は埋設済みの外管内から地盤内に内管を推進させて埋設するようにする推進工法において、
前記外管の推進時には、
外管列内に挿入されている内管列の後端に推力を加えるようにし、かつ、
前記外管列の先端が掘進機の後端に結合されていて前記内管列の先端が前記掘進機を押圧する力が前記掘進機を介して前記外管列を前進させる牽引力となるようにするとともに、
内外管列間を所望長さごとに解除可能に結合しておいて内管列に加えられる推力を前記所望長さごとに外管列に伝えるようにし、
外管列の埋設を終えたのちに前記結合を解除する、
ことを特徴とする、管埋設のための推進工法。
【請求項２】
前記内外管列間の結合とその解除は、周面に隙間を有して円筒籠状となっている継ぎ環を前記内管列の隣り合う内管の間に挟み込んでおいて、前記隙間を利用しての作業により行う、請求項１に記載の推進工法。
【請求項３】
前記結合は、前記継ぎ環の隙間の外側に設けられている凹凸結合構造の一方と前記外管列の対応箇所に設けられている凹凸結合構造の他方との嵌め合わせにより行う、請求項２に記載の推進工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管埋設のための推進工法に関し、詳しくは、地盤内で所望の埋設区間の前半は外管を推進埋設し後半は内管を推進埋設する推進工法を対象にしている。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、管埋設のための推進工法（以下、単に「推進工法」という場合がある）の基本作業は、地盤に掘削された出発立坑の内側壁から地盤内に、掘進機と掘進機の後端に連結された埋設管とを推進させて、掘進機によって地盤に掘削されたトンネルに埋設管を推進埋設していく。掘進機に連結された埋設管列の先端が、到達立坑まで推進されれば、１区間の推進作業が終了することになる。
通常の推進工法では、鋼管やヒューム管などからなる１種類の埋設管を、推進区間の全体にわたって施工する。
しかし、出発立坑から到達立坑に至る推進距離が長くなれば、当然、埋設管列の全長が長くなる。長大な埋設管列を地盤の摩擦抵抗などに抗して推進させるには、元押しジャッキで加える推力を大きくしなければならない。元押しジャッキの実用的な容量には限度があるため、埋設管列の全長、すなわち推進距離を延ばすことには限度がある。また、長距離の推進を行うほど、地質の違いなど地盤状態による地盤抵抗の偏りなどで、推進方向がずれたり推進経路が曲がったりする可能性が増える。高精度の推進工法を行うには、推進距離をあまり長くすることができない。
【０００３】
このような問題を解消して、長距離推進工法を実現するための技術が種々提案されている。
例えば、１区間の推進区間のうち、出発立坑に近い前半区間には、鋼管などからなる大径の外管を推進させて埋設しておいて、到達立坑に近い後半区間には、埋設済みの外管からヒューム管などからなる小径の内管を推進させて埋設することが行われている（例えば、特許文献１、２参照）。
径の異なる２種の埋設管を用いる前記推進工法によれば、後半区間の内管を推進埋設する作業では、前半区間で外管の内部空間を移動する内管には、地盤からの抵抗や土圧が加わらないため、全体の抵抗力が格段に減少し、推進力が小さくて済むという利点がある。その結果、１種類の埋設管では充分に施工できない長距離の推進工法が可能となる。
【０００４】
また、前記推進工法において、前半区間に施工される外管内に内管をも施工しておけば、前半区間の地盤上方に、鉄道線路などの構造物が存在する場合に、地盤の過剰な変動や崩落などが有効に防止される。また、施工中および施工後に、鉄道線路などの上方の構造物から加わる圧力や振動、衝撃で、内管が損傷することを、外管で保護するという機能も果たせる。
【特許文献１】特開平９−２９６６８３号公報
【特許文献２】特開２００５−３３０６６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した従来の推進工法では、外管の推進時には外管に推力を加えるようにしていたが、以下の問題があった。
すなわち、径の異なる２種の埋設管を用いた推進工法では、特許第２７４６８６６号公報などに記載のように、掘進機に外管と内管との何れにも対応できるように掘削外径が可変になった回転掘削盤を備えておくことが一般的となっている。具体的には、前半区間では大径の外管の外径に対応した掘削外径、後半区間では小径の内管の外径に対応した掘削外径に切り替えることができ、これにより、後半区間で小径の内管を推進埋設する際に、内管の外周と地盤との間に過剰な隙間が生じないという利点があるとともに、内管と地盤の間に裏込め材を注入して埋めるような作業が必要なくなる。
【０００６】
しかし、前記掘進機の掘削径の変更は、例えば、掘削ビットを放射方向に進退させるなどして行うものであるが、掘削ビットを放射方向に広げすぎると、地盤からの負荷が増して掘削ビットが破損しやすくなるので、その変更範囲にはある程度の限界がある。そのため、外管の管厚を大きくすることにも限界がある。
他方、外管列の後端に推力を加える従来法では、地盤からの抵抗以上の力を外管列の後端に加えているので、推進距離が長距離になり地盤からの抵抗が増すにつれて、加えるべき推力も増し、外管の厚みが大きくなければ、外管列の後端が変形したり破損したりする。また、外管列の後端の厚み部分に加えた推力は、管厚を通して、外管の軸方向へと伝達していくが、推進距離が長距離になるほど軸方向からのずれが生じやすくなり、推進方向が曲げられてしまうおそれがある。従って、従来法では、外管の管厚を小さくすることにも限界がある。
【０００７】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、外管の管厚を小さくすることで、掘進機の掘削径を大きく変更する必要をなくすることができ、かつ、外管の管厚を小さくしても長距離推進を可能とする推進工法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、上記課題を解決するべく鋭意検討を行った。
この検討の中で、本発明者は、外管の推進時において、外管列に直接推力を加えるのではなく、外管内に内管を挿入しておいて、管厚の大きい内管列の後端に推力を加えることを考えた。これにより、従来法のように、外管列の後端に過度の負荷がかかるということがなくなり、外管の管厚を小さくすることができた。
しかし、内管に推力を加える場合、内管からの推力が、先頭の掘進機に伝播して掘進機が推進され、外管は掘進機との連結箇所および各外管同士の連結によって牽引されることになるが、外管が受ける地盤からの抵抗により、外管と掘進機の連結箇所や外管同士の連結箇所には過大な負荷が生じ、長距離推進に耐えることができないことが分かった。
【０００９】
そこで更なる検討を重ね、内外管列間を所望長さごとに解除可能に結合させておくことにより、内管列の後端に加えた推力を各結合個所で外管に伝達させるようにすれば、各結合個所で各結合個所間に加わる地盤からの僅かな抵抗を受け持つこととなり、外管と掘進機の連結箇所や外管同士の連結箇所に過大な負荷がかかることを避けられるということを見出した。
本発明はこれらの知見に基づき完成されたものである。
すなわち、本発明にかかる推進工法は、地盤内で所望の管埋設区間の前半は外管を推進させて埋設し後半は埋設済みの外管内から地盤内に内管を推進させて埋設するようにする推進工法において、前記外管の推進時には、外管列内に挿入されている内管列の後端に推力を加えるようにし、かつ、前記外管列の先端が掘進機の後端に結合されていて前記内管列の先端が前記掘進機を押圧する力が前記掘進機を介して前記外管列を前進させる牽引力となるようにするとともに、内外管列間を所望長さごとに解除可能に結合しておいて内管列に加えられる推力を前記所望長さごとに外管列に伝えるようにし、外管列の埋設を終えたのちに前記結合を解除する、ことを特徴とする、管埋設のための推進工法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明にかかる推進工法によれば、外管列の後端ではなく内管列の後端に推力を加えるようにし、この内管列への推力を所望長さごとに外管列に伝えて外管列を推進させるようにしているので、外管の管厚を小さくすることができ、かつ、長距離推進にも充分に耐えうるものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
〔本発明にかかる推進工法の概要〕
本発明は、基本的には、通常の推進工法、特に、長距離推進に適用される。
推進工法には、埋設管を直線経路上に埋設する直線推進と、曲線経路に沿って埋設する曲線推進とがあり、一つの推進区間に直線と曲線とが混在する場合もある。
基本的な推進工法では、地表から下方に出発立坑および到達立坑を掘削し、出発立坑の内側壁から地盤内に掘進機および埋設管列を推進させていく。出発立坑には、掘進機および埋設管列に推力を加えるための元押しジャッキ装置などが設置される。到達立坑は、既設の立坑やマンホールなどを利用することもできる。
【００１２】
このような推進工法において、埋設管列を後方に連結した状態で地盤を掘削しながら推進されるのが掘進機である。
掘進機は、基本的には、通常の掘進機と共通する構造が採用でき、共通する機能を有している。具体的には、全体が円筒状をなす外殻構造を有し、軸方向の前端には、地盤を掘削するための掘削手段を備え、軸方向の後端には、埋設管を連結できるようになっている。外殻構造の内部には、掘削手段を駆動するための機構構造や駆動力を発生するモータなどの駆動源、地盤の掘削面に泥水などの掘削液を供給する手段、掘削された土砂等を排出する手段、掘進機の位置を検知するための測量手段など、通常の掘進機でも備えている各種の構造装置が、必要に応じて設けられる。
【００１３】
本発明にかかる推進工法では、前記掘進機の後方に連結され、掘進機とともに地盤内に推進、埋設される埋設管として、内管および外管の２種類の径が異なる埋設管が使用される。
＜内管＞
径の小さな内管が、下水を流通させるなどの基本的な機能を果たす。施工後の埋設管に要求される機能や特性に合わせて、材料や構造を選択することができる。内管の材料として、ヒューム管やＦＲＰ管、合成樹脂管、鋼管などが使用できる。複数の材料層が積層されたり組合されたりした複合管も使用できる。
【００１４】
内径で規定する口径は、使用時の必要容量によって変わるが、通常、８００〜３０００ｍｍの範囲に設定される。外径は、管材料の厚みによって変わり、通常、９６０〜３５００ｍｍの範囲になる。管長は、通常、１２００〜５０００ｍｍの範囲である。
埋設管の前後端には、連結用の嵌合構造などが設けられる。連結個所には、止水構造を設けて継目部分の止水性を向上させておくことができる。
＜外管＞
径の大きな外管は、推進作業を開始してから一定の距離までに推進埋設される。その後、内管だけを推進させる段階では、内管の外周を囲んだ状態で停止し、内管を地盤の土圧などから保護する機能を果たすことができる。
【００１５】
外管の材料は、最終的な使用形態における使用条件は特に考慮する必要はない。最低限として、出発立坑から所定距離までの推進作業に適用できる機械的強度や耐変形性などを有していればよい。具体的な材料として、鋼管が使用できる。合成樹脂管やＦＲＰ管も使用できる。
内径で規定する口径は、内管の外径に一定の間隙を加えた寸法に設定することができる。通常、８００〜３０００ｍｍの範囲に設定される。外径は、管材料の厚みによって変わり、通常、８１９〜３０６０ｍｍの範囲になる。外径が小さいほうが、地盤内に掘削すべきトンネルの内径が小さくなり、推進作業が容易であり、元押しジャッキで加える推力も小さくて済む。外径を小さくするには、厚みの薄い管材が好ましく、厚みを薄くしても機械的強度に優れた鋼管が好ましい。特に、本発明においては、外管列の後端のみに推力を加えていた従来の方法と異なり、内管列の後端に推力を加えて、この推力を所望長さごとに外管列に伝えることで外管列を推進させるようにしているので、各結合個所にかかる負荷は僅かであるため、外管の厚みを薄くしても、変形などのおそれが少ない。外管と内管との間の間隙量は、１５〜２００ｍｍ程度に設定される。管長は、内管と同程度でよく、通常、１２００〜５０００ｍｍの範囲である。
【００１６】
外管の前後端にも、内管と同様に、連結用の嵌合構造などが設けられる。鋼管の場合は、管同士を溶接で接合できるので、複雑な連結構造や止水構造を設けなくてよい場合もある。
外管の内周面に軸方向に沿って、内管を支持するためのレールやガイド枠、ローラ軸受などの支持材を配置しておくことができる。支持材は、内管を軸方向に摺動可能に支持する必要がある。例えば、外管と内管との径方向の間隙に相当する厚みの棒材や枠材からなる支持材を、外管の周方向の下部側に、溶接やボルト締結によって固定しておけばよい。支持材は、外管の軸方向に連続して配置しておいてもよいし、内管の摺動が可能な範囲で、断続的あるいは部分的に配置しておくこともできる。支持材は、鋼材や合成樹脂材などが使用される。
【００１７】
＜掘進機＞
基本的には、通常の推進工法で使用されている掘進機と同様の材料や構造が適用できる。
掘進機のうち、地盤を掘削して埋設管を推進させるトンネルを形成する機構には、前面に掘削ビットや掘削刃を備えて回転する回転掘削盤を備えておくことができる。地盤を周囲に圧密してトンネルを拡げる圧密コーンを設けておくことができる。地盤に泥水を噴出し、泥水とともに土砂を排出させる泥水供給装置を備えておくことができる。
このような種々の掘削構造による掘進機の掘削径が可変であるものが好ましい。掘削径が可変である掘進機の構造は、例えば、特許第２７４６８６６号公報に開示された技術が適用できる。具体的には、掘削ビットや掘削刃の一部または全体が、掘進機の放射方向に進退自在になっていればよい。掘削ビットなどを進退させるには、油圧機構や電磁アクチュエータ、リンク機構、カム機構、ギア機構など各種の動作機構が採用できる。
【００１８】
掘進機の掘削径は、一定の範囲で連続的に可変であれば、施工条件によって異なる任意の外径の埋設管に対応しやすい。少なくとも、施工に用いる外管に対応する掘削径と内管に対応する掘削径との２段階で掘削径が可変であるものが望ましい。
掘削径が可変の掘進機を用いることで、内管を推進埋設する後半区間で、内管と周囲の地盤との間に過大な隙間があかない。内管の推進が正確に安定して実行でき、裏込め材を注入して隙間を埋めるような作業が不要になる。
掘進機の後端には、外管と内管とを何れも連結できる構造を備えておく。
通常の掘進機には、埋設管を連結するための連結構造を備えている。具体的には、例えば、掘進機の後端で周壁材を少し突き出して、そこに埋設管を嵌入して連結する。このような連結構造を、外管の径に対応する構造と、内管の径に対応する構造との２種類設けておけばよい。
【００１９】
具体的には、外管の連結構造に、径を縮小するための環材を着脱自在に追加することで、内管の連結も可能にすることができる。掘進機の通常の連結構造に内管が連結され、掘進機の後端外周に径調整用の環材を介して外管を連結することもできる。外管のうち、先頭の外管だけに、掘進機に備えた内管に連結できる連結器を着脱自在に設けておくこともできる。その他、２種類の埋設管の連結に必要な形状や構造を追加しておくことができる。
掘進機とその後端に連結される内管および外管との連結個所に、土砂や地下水の侵入を阻止する封止構造を備えておくことができる。
【００２０】
〔本発明にかかる推進工法の詳細〕
以下、本発明にかかる推進工法について詳細に説明する。
基本的には、通常の推進工法と共通する手順や施工条件が採用される。
まず、地表から地中に出発立坑を掘削し、出発立坑に元押しジャッキなどの推力付加装置を設置し、掘進機や内管、外管、その他の必要な資材を搬入することは、通常の推進工法と同様である。油圧、電気などの供給ラインを設置したり、送排泥配管を設置したりするのも同様である。
＜外管推進＞
外管を推進させる工程であるが、本発明においては、この外管の推進時において該外管内に内管を挿入しておく。すなわち、掘進機の後方には内管および外管を連結し、掘削手段の掘削外径を外管の外径に設定し、掘進機で地盤を掘削しながら、掘進機の後方に連結した内管および外管を地盤内に推進させる。例えば、可動掘削部を駆動するシリンダを作動させて、可動掘削部を外周側に進出させるなどして、掘削外径が大きな外管の外径になるように設定しておく。
【００２１】
このような構造に設定された掘進機、内管および外管は、元押しジャッキなどによる推力を加えて、出発立坑の内側壁から地盤へと推進させる。このとき、回転掘削盤を回転駆動させるなどして掘削手段が機能する状態にしておく。泥水掘削をする場合は、掘削泥水の供給を行ったり、排泥ポンプを作動させたりする。
掘進機とともに、内管および外管は一体となって地盤内に推進される。
１本分の内管、外管が推進されれば、その後端に、新たな内管、外管を連結して、同様の推進作業を行う。このような作業を繰り返すことで、掘進機は地盤内を推進されていき、掘進機に連結されて埋設される埋設管列も延びていく。
【００２２】
本発明では、この外管推進時に、出発立坑において内管列の後端に推力を加えるようにする。これにより、前記外管列の先端が掘進機の後端に結合されていて前記内管列の先端が前記掘進機を押圧する力が前記掘進機を介して前記外管列を前進させる牽引力となる。また、前記推力を加える際に、内外管列管を所望長さごとに解除可能に結合させておく。これにより、内管列に加えられる推力が前記所望長さごとに外管列に伝わる。
前記所望長さとは、具体的には、例えば、５０〜１００ｍである。
前記内外管列間の結合とその解除は、例えば、周面に隙間を有して円筒籠状となっている継ぎ環を前記内管列の隣り合う内管の間に挟み込んでおいて、前記隙間を利用しての作業により行うことができる。この場合において、前記結合は、例えば、前記継ぎ環の隙間の外側に設けられている凹凸結合構造の一方と前記外管列の対応箇所に設けられている凹凸結合構造の他方との嵌め合わせにより行うことができる。
【００２３】
この場合において、前記継ぎ環が隙間を有しているので、後述する内管推進の際には、この継ぎ環は撤去されなければならない。そのため、継ぎ環は、内管の内部から容易に分解して撤去できるものであることが好ましい。
次に、外管推進の際には、外管の外周に滑材や裏込め材を供給することが望ましい場合がある。この場合には、上述のように、周面に隙間を有して円筒籠状となっている継ぎ環を内管列の隣り合う内管の間に挟み込んでおくとともに、外管にグラウトホールを設けるようにしておけばよい。これにより、内管の内部から、継ぎ環の隙間、グラウトホールを通して、外管の外周に滑材や裏込め材の供給を行うことができる。
【００２４】
前記継ぎ環に関し、内径で規定する口径は、例えば、８００〜３０００ｍの範囲に設定できる。外径は、管材料の厚みによって異なるが、例えば、９６０〜３５００ｍｍの範囲に設定できる。管長は、例えば、１２００〜５０００ｍｍの範囲に設定できる。前記継ぎ環の材料としては鋼管が好ましい。内管や外管の管径や管長に応じて適宜決定すればよい。
上記のように、前記内外管列間の結合とその解除を、周面に隙間を有して円筒籠状となっている継ぎ環を前記内管列の隣り合う内管の間に挟み込んでおいて、前記隙間を利用しての作業により行うこと以外に、次のような方法を採用してもよい。
【００２５】
すなわち、例えば、内管の外周面に、あるいは、隣り合う内管の間に継ぎ環を挟み込んで該継ぎ環の外周面に、凹凸結合構造の一方を形成し、外管列には凹凸結合構造の他方を形成しておくようにし、前記内外管列間の結合解除を、凹凸結合構造を放射方向で進退可能とするような機構、例えば、油圧機構や電磁アクチュエータ、リンク機構、カム機構、ギア機構などの各種の動作機構によって行う方法が挙げられる。この方法によれば、継ぎ環を用いないか、または、隙間のない継ぎ環を用いることができ、後述する内管推進の際に継ぎ環を撤去する工程が必要ない。ただし、内管の外周面や隣り合う内管の間に継ぎ環を挟み込んで該継ぎ環の外周面に凹凸結合構造が内管推進の際に地盤との抵抗を生じないように、例えば、内管や継ぎ環の外周面に形成した凸部を内管の外径よりも内側に後退させておくなどの処置が必要である。
【００２６】
隣り合う内管に挟み込むようにして継ぎ環などを用いる場合、外管と内管の管長が同じであれば、継ぎ環の分だけ内管列のほうが外管列よりも長くなってしまう。この場合には、内外管列間の結合を行う位置が一定しなくなってしまう。そこで、外管と内管とで管長を異なる長さにし、例えば、内管が５本おきに継ぎ環が存在する場合に、内管５本と継ぎ環１本を内管列の１単位として、この長さと外管５本からなる外管列の長さを同じ長さに設定すれば、常に一定の位置で、内外管列間の結合を行うことができる。この場合には、内管１本の長さよりも外管１本の長さの方がやや長くなることになる。なお、前記５本は１つの例示であり、これに限定する趣旨ではない。
【００２７】
＜内管推進＞
推進距離が、所定の距離になるまで、前記外管が推進される。推進距離が延びるにつれて、元押しジャッキで加えるべき推力が増大し、掘進機や埋設管に加わる負荷や応力も増える。推進作業に時間がかかったり、推進方向が曲がり易くなったりすることもある。
そこで、推進作業の効率が大幅に低下したり、作業品質が大きく低下したりする前に、外管推進を終了し、次の内管推進に移行する。
地盤内で、内管と外管との結合を解除し、掘進機の掘削外径を内管の外径に設定し、掘進機で地盤を掘削しながら、掘進機とともに内管のみを地盤内に推進させる。
【００２８】
掘進機の推進は、内管列の後端に、元押しジャッキなどで推力を付加して行う。このとき、外管列の後端には推力を加えない。具体的には、内管列の後端を、外管列の後端よりも後方に突出させた状態で、内管列の後端に当て板を介して元押しジャッキの推力を加えればよい。当て板が外管列の後端に当たる前に、元押しジャッキの作動を止めればよい。
前記外管推進の際に隙間を有する継ぎ環を用いた場合には、この内管推進を行う前に、撤去する。撤去により生じた空間は、後方の内管によって、順次埋めていくようにする。
この工程での推進作業は、通常の推進工法と同様に行える。このとき、出発立坑の位置から外管の先端までの区間には、内管が埋設されているか否かは特に限定されない。内管を外管の先端よりも前方にのみ埋設する場合は、外管と内管を２重に施工する場合と比べて資材コストが削減できる。
【００２９】
例えば、出発立坑の位置から、内管だけを順次継ぎ足しながら、推進作業を繰り返せば、最終的には、出発立坑の位置から到達立坑の位置までの全区間に内管が埋設された状態となるが、元押しジャッキなどで推力伝達材を介して内管に推力を伝えたり、移動ジャッキによって内管に推力を伝えたりすることにより、外管内部の内管を外管の先端よりも前方に押し出すようにして推進作業を行い、最終的に外管内部の推力伝達材や移動ジャッキを撤去すれば、外管の先端から到達立坑の位置までの区間に内管が埋設された状態となる。このような推力伝達材や移動ジャッキとしては、例えば、特開２００５−３２０８２２に記載のものを用いることができる。
【００３０】
内管は、出発立坑の位置から外管の先端までは、外管の内部を通過しながら推進される。地盤と直接に接触しないので、この間では、土圧や地盤の摩擦抵抗は受けない。掘進機の外側筒体先端から突き出した距離の範囲だけで、地盤からの抵抗を受けることになる。
掘進機が、到達立坑に届けば、出発立坑から到達立坑までの１区間の推進作業が終了する。その後、掘進機の撤去や、内管の管列の端部処理や内面処理など、通常の推進工法と同様の後処理作業が行われる。
掘進機の外管は、内管の外側で地盤内に埋め込まれたままで残す。出発立坑側では、内管の管列の端部処理と同時に、外管の管列の端部処理も行うことができる。内管の管列と外管の管列との隙間を、モルタルなどで埋め込んでおくこともできる。
【００３１】
＜外管推進と内管推進の配分＞
１区間分の推進工法において、外管推進による推進距離と、内管推進による推進距離との配分は、推進工法の環境条件や要求性能によって、適切に設定することができる。
通常は、１区間の推進距離の全長に対して、外管推進だけでは、作業効率や作業品質が許容できないほど低下する推進距離を超えた部分を内管推進に配分する。但し、内管推進が長くなり過ぎると、外管推進での作業効率や作業品質も許容できないほど低下する。この場合は、１区間の推進距離を短くする必要がある。到達立坑を出発立坑に近い位置に設定することになる。
【００３２】
具体的には、必要な埋設管径や地盤条件によっても異なるが、１区間の推進距離の全長を、１００〜２０００ｍに設定できる。外管推進の推進距離を、１００〜１０００ｍに設定できる。内管推進の推進距離を、１００〜１０００ｍに設定できる。この条件内で、外管推進と内管推進とを配分すればよいが、通常、外管推進：内管推進の距離比率を１：１〜２：１の比率になるように設定することができる。
〔本発明にかかる推進工法の具体的実施形態〕
上に詳述した推進工法について、さらに具体的な実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００３３】
図１は、本発明が適用される推進工法の概略施工構造を示す。
地表から垂直下方に掘り下げられた出発立坑Ｈ１と到達立坑Ｈ２との間の所望の区間に外管２０が推進される。この外管２０の推進は内管３０の推力を伝達させることにより行う。内管３０は、例えば、内径で規定する口径が１０００ｍｍ、外径１２００ｍｍ、厚さ１００ｍｍ、長さ４０００ｍｍである。外管２０は、例えば、外径１３００ｍｍ、厚さ１９ｍｍ、長さ５０００ｍｍである。
掘進機１０の後方に外管２０および内管３０を順次連結して、出発立坑Ｈ１の内側壁から地盤Ｅ内へと水平方向に、出発立坑Ｈ１に設置された元押しジャッキ４０から内管３０の後端に推力を加えることにより、掘進機１０、外管２０、内管３０を推進させる。
【００３４】
出発立坑Ｈ１から到達立坑Ｈ２までの距離が１区間の推進距離であり、例えば、１２００ｍに設定される。この推進距離が長い場合、外管推進のみでは、途中で外管２０の耐力を超える負荷が加わったり、作業能率が大きく低下したり、施工品質が損なわれたりする。
そのため、適切な区間で外管推進を終了し、内管推進に切り替える。
内管推進では、外管２０は停止させたまま、内管３０だけを推進させて延ばしていく。例えば、外管推進工程の推進距離を６００ｍ、内管推進工程の推進距離を６００ｍに設定する。
【００３５】
内管３０の管列が長くなっても、出発立坑Ｈ１に近い部分では、外管２０の管列の内側を通過するだけなので、地盤Ｅからの抵抗を受けることがない。その結果、内管３０の管列全体が受ける抵抗が軽減され、元押しジャッキ４０で加える推力も小さくて済む。推進作業は効率的に進み、施工品質も向上する。
＜推進作業＞
基本的には、通常の推進工法と同様の作業手順で実施される。
図１に示すように、出発立坑Ｈ１と到達立坑Ｈ２が構築され、出発立坑Ｈ１に元押しジャッキ４０が設置される。掘進機１０が搬入され、出発立坑Ｈ１の内側壁から地盤Ｅに推進される。
【００３６】
（外管推進）
回転掘削盤５０の可動掘削部５１は外周側に突出していて、掘削外径は外管２０の外径に対応させている。掘進機１０の後端には、連結器５２を介して、外管２０および内管３０の両方が連結されている。連結器５２は、油圧駆動によって、内管２０のみを連結させるか、外管３０をも連結させるかを適宜変更できるようになっている。
この状態で、元押しジャッキ４０で内管３０の後端に推力を加えることにより、前記内管３０列の先端が前記掘進機１０を押圧する力が前記掘進機１０を介して前記外管２０列を前進させる牽引力となるとともに、内外管列間において所望長さごとに解除可能に結合していることによって内管３０列に加えられた推力が前記所望長さごとに外管２０列に伝わる。
【００３７】
このようにして、掘進機１０、外管２０、内管３０が推進される。したがって、元押しジャッキ４０の推力を伝える当て板４２は、内管３０の後端のみに当接させる。
図２、３は、内外管列間の結合箇所、および、この結合のために必要な継ぎ環６０を詳細に表した拡大断面図である。図２は、図１におけるＸで示す部分を拡大した断面図である。図３では、図２におけるＡ−Ａ’断面を矢印の方向に見たときの軸方向の断面図を図３の左側に表し、図２におけるＢ−Ｂ’断面を矢印の方向に見たときの軸方向の断面図を図３の右側に表している。
図２、３に拡大して示すこの実施形態では、継ぎ環６０は、周面に隙間を有して円筒籠状となっていて、前記内管３０列の隣り合う内管３０の間に挟み込まれており、前記隙間を利用して前記内外管列間の結合とその解除の作業を行うことができるようになっている。そして、前記結合は、前記継ぎ環６０の隙間の外側に設けられている凸部６１と前記外管２０列の対応箇所に設けられている凹部６２との嵌め合わせにより行われている。さらに、凹部６１および凸部６２との嵌め合わせによる結合に加えて、前記結合部の両側がボルト６３によって固定されている。この構造を詳しく説明すると、円筒籠の底部にあたる位置に２重リング６４ａ、６４ｂが設けられ、小径リング６４ｂの内径よりも内側で円周方向に、大径リング６４ａから中心軸に沿って一定間隔ごとにパイプ６５が伸びている。このパイプ６５同士の間隔によって前記隙間６６が形成されている。そして、小径リング６４ｂの外周には前述の凸部６１が設けられている。
【００３８】
また、この実施形態では、図３に示すように、継ぎ環６０が分解可能となっており、内管３０の内部から分解して撤去することができるようになっている。外管２０の推進時には、ボルト６３によって内管３０の管列と外管２０の管列が結合されているので、継ぎ環６０が内管３０の内部側へと落ち込んでしまうことはない。
また、外管２０には、滑材や裏込め材の注入などを行うためのグラウトホール７０が設けられているが、このグラウトホール７０への滑材の供給は、内管３０の内部から継ぎ環６０の隙間を通って、外管２０の外周へと繋がっている滑材供給管を導入することによって行われる。前記グラウトホール７０は、プラグ７１が外管の外部へと飛び出さないようにバネによって制御されている逆止弁構造となっており、外管の外側から外管の内側へと土砂や地下水などが浸入することを防いでいる。
【００３９】
この工程では、地盤Ｅの土圧や摩擦抵抗は、外管２０の外周面に加わり、内管３０には大きな負荷は加わらない。
推進距離が延びてくると、外管２０の管列に加わる地盤Ｅからの抵抗が増えてくる。元押しジャッキ４０で加える推力を大きくしないと、推進が困難になる。掘進機１０の推進速度が低下したり、掘進機１０の推進方向が曲げられたりし易くなる。
そこで、外管２０の管列の長さが、所定の長さを超えたときに、外管推進を終了し、次の内管推進に移る。
（内管推進）
回転掘削盤５０の掘削外径を内管３０の外径に対応させる。掘進機１０と外管２０の連結は解除する。具体的には、掘進機１０と外管２０および内管３０を連結する連結器５２の油圧駆動により、外管２０の連結を解除し、内管３０のみを連結させるようにする。
【００４０】
この実施形態では、内管３０の管列の隣り合う内管の間に挟み込まれた継ぎ環６０は、隙間を有するものであるため、外管推進工程から内管推進工程に切り替える際に撤去される。
外管２０を推進して埋設したのち、埋設済みの外管２０内から地盤内に内管３０を推進する際には、内管３０の内部から継ぎ環６０の隙間を利用して、ボルト６３を外し、これにより、内管３０と外管２０との結合を解除する。次に、継ぎ環６０を分解し、それぞれを内部方向に引き込んで取り外す。
内管３０の推進の際には、上述のようにして、外管２０と内管３０との結合を解除し、さらに継ぎ環６０を撤去したのちに、継ぎ環６０の撤去により生じた空間を、後続する内管３０によって順次埋めるようにして、内管３０を推進させていく。
【００４１】
内管３０の推進に際しては、出発立坑Ｈ１から外管２０の先端までの間に内管３０を埋設させるか否かを適宜に決定することができる。
出発立坑Ｈ１から外管２０の先端までの間に内管３０を存在させる場合、回転掘削盤５０で地盤Ｅを掘削しながら、出発立坑Ｈ１において、順次、内管３０を連結し、元押しジャッキ４０の推力を内管３０の後端に加えるようにすれば良い。具体的には、図１に示すように、元押しジャッキ４０の推力を当て板４２を介して内管３０だけに伝える。
出発立坑Ｈ１から外管２０の先端までの間に内管３０を存在させない場合、外管推進の際に外管２０の内部に形成された内管３０を外管２０の先端よりも前方に押し出すようにする。例えば、推力伝達材や移動ジャッキを利用することができる。
【００４２】
その結果、外管２０は停止したままで、内管３０のみが前進する。
図１に示すように、掘進機１０と内管３０の管列とが地盤Ｅを推進されていき、掘進機１０が到達立坑Ｈ２に到達すれば、推進作業は終了する。
掘進機１０を含む作業資材を撤去し、内管３０と出発立坑Ｈ１および到達立坑Ｈ２との接続部分をモルタルやコンクリートで埋め込むなどの仕上げ処理を行えば、出発立坑Ｈ１から到達立坑Ｈ２に至る下水道が完成する。
このとき、出発立坑Ｈ１の近くで内管３０の外側の地盤Ｅに残された外管２０の管列は、地盤Ｅに埋めたままにしておく。外管２０は、地盤Ｅから内管３０に加わる土圧や浸出水を遮断して、内管３０を保護する機能も果たすことができる。内管３０の端部を処理する際に、内管３０と外管２０との間隙を、モルタルで埋めたり塞いだりしておくこともできる。
【００４３】
〔本発明にかかる推進工法の具体的実施形態の変形例〕
以下では、本発明にかかる推進工法の具体的実施形態の変形例を、図面を参照しながら説明するが、上に述べた具体的実施形態と異なる点を主として説明する。
図４に示すこの実施形態では、外管２０の内周面に形成された凸部と、内管３０の管列の隣り合う内管の間に挟み込まれた継ぎ環６０の外周面において前記凸部６１と対応する箇所に形成された凹部６２が用いられている。外管２０と内管３０の結合は解除可能である必要があり、地中での結合解除を行うために、前記凸部６１は放射方向に進退可能となっている。
【００４４】
この実施形態においては、前記実施形態のように、継ぎ環が隙間を有しないので、滑材や裏込め材を供給したい場合には、外管に設けたグラウトホールの対応する位置において、内管にもグラウトホールを設けておくとよい。
この実施形態では、外管推進から内管推進に切り替える際に、前記内外管列管の結合が解除される。具体的には、内管３０の継ぎ環６０の外周方向に形成された凸部６１を放射方向で後退させる。
また、外周面に凸部６１の形成された前記継ぎ環６０は、内管推進を行う前に撤去しておいてもよいが、撤去せずに内管３０とともに推進させてもよい。継ぎ環６０を撤去せずに内管３０とともに推進させる場合には、継ぎ環６０の外周面に形成された凸部６１は、内管３０の外径よりも内側に後退させておく。これにより、内管推進工程において、前記凸部６１が地盤Ｅに引っ掛かって抵抗を生じることがなくなる。ただし、このとき、凸部６１を後退させすぎて、凹部が形成されてしまうと、該凹部に土が入り込むことにより抵抗を生じるおそれがあるので、内管３０の外径に対応させて、凹部が形成されないようにするとよい。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、例えば、市街地における下水道管の敷設工事のように、１区間の推進距離が長くなる推進工法に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施形態を表す推進工法の概略を示す全体断面図
【図２】内外管列管の結合箇所の詳細を示す拡大断面図
【図３】変形例における埋設管の軸直交方向での断面図
【図４】変形例における内外管列管の結合箇所の詳細を示す拡大断面図
【符号の説明】
【００４７】
１０    掘進機
２０    外管
３０    内管
４０    元押しジャッキ
５０    回転掘削盤
５２    可動掘削部
６０    継ぎ環
７０    グラウトホール
Ｅ      地盤
Ｈ１    出発立坑
Ｈ２    到達立坑
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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