(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘進機で地盤を掘削しながら掘進機とその後方に連結された埋設管を推進させ、掘進機による地盤の掘削個所に泥水を供給し、掘削された土砂を泥水とともに排出する泥水推進工法に用いる送排泥管であって、
泥水排出を果たす内管とその外側で泥水供給を果たす外管とからなる２重管であり、両端に配置され、内管同士および外管同士をそれぞれ水密状態で屈曲可能に連結する屈曲連結部と、両端に配置され、送排泥管同士の間で引張力を伝達する引張力伝達部とを備え、
前記屈曲連結部が、内管および外管の片側端部に配置され、外周が樽曲面状に膨出する凸端部と、内管および外管の反対側端部に配置され、前記凸端部が挿入される円筒内面を有する凹端部と、凹端部の円筒内面に装着され凸端部の外周面に当接して摺動する水密環とを備え、
前記引張力伝達部が、前記外管の凹端部の外周面に設けられた雄ネジ部と、全体が筒状をなし、内周面には前記雄ネジ部にねじ込まれる雌ネジ部を有し、軸方向の一端には外管の凸端部に引っ掛けられる掛止縁を有する掛止ナットとを備える
送排泥管。
【請求項２】
前記送排泥管の外周に設けられ、前記埋設管の内周面に当接し、軸方向に転動する支持ローラをさらに備える
請求項１に記載の送排泥管。
【請求項３】
前記２重管が、前記内管と外管とが着脱自在に結合されている
請求項１または２に記載の送排泥管。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の送排泥管を用いる泥水推進工法に用いる装置であって、
前記送排泥管からなる送排泥管列と、
前記掘進機に配置され、前記送排泥管列の先端を固定し、前記引張力を受ける管固定部と、
前記送排泥管列および前記埋設管列の後方に設置され、送排泥管列の後端側に引張力を加える引張力印加部と
を備える泥水推進工法装置。
【請求項５】
掘進機で地盤を掘削しながら掘進機とその後方に連結された埋設管を推進させ、掘進機による地盤の掘削個所に泥水を供給し、掘削された土砂を泥水とともに排出する泥水推進工法において、
前記泥水の供給および排出を果たす送排泥管が複数本、互いに屈曲可能に連結されてなる送排泥管列を、前記埋設管の内部に通し、先端を掘進機に固定しておく工程(a)と、前記掘進機を後退させる際に、前記送排泥管列の後端側に引張力を加え、送排泥管列に固定された掘進機を引き戻して後退させる工程(b)とを含み、
前記送排泥管として、請求項１〜３の何れかに記載の送排泥管を用い、
前記工程(a)が、前記送排泥管列を前記埋設管に対して軸方向に移動可能に支持しておき、
前記工程(b)が、前記送排泥管列の後端側に加えた引張力を、前記埋設管を介さずに前記掘進機に伝達する
泥水推進工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、泥水推進工法、送排泥管および泥水推進工法装置に関し、詳しくは、掘進機および埋設管を地盤に推進させて埋設管を敷設する推進工法のうち、地盤の掘削個所に泥水を供給し、掘削土砂を泥水とともに排出する泥水推進工法と、この泥水推進工法に用いる送排泥管および泥水推進工法装置とを対象にしている。
【０００２】
【従来の技術】
泥水推進工法は、掘削個所に泥水を供給することで、地盤の掘削が容易になり掘削性を向上できる。泥水の圧力で地下水の浸出を防いだり地盤の崩落を防いだりできる作用もある。掘削土砂は泥水流とともに排出されるので、土砂排出コンベアなどの大掛かりな排土設備が不要で、効率的な土砂排出が可能になる。
このような泥水推進工法は、比較的に小口径の埋設管を敷設する小口径推進工法に適しているとされている。
泥水推進工法に用いる送排泥管としては、送泥管と排泥管とを別々に設けておく技術もあるが、内管と外管とからなる２重管が提案されている。通常、供給泥水を外管と内管との間に通し、土砂を含む排出泥水を内管に通す。２重管型の送排泥管はスペースを取らないため、小口径推進工法に適している。
【０００３】
推進工法では、掘進機の推進方向あるいは推進経路を修正する必要が生じることがある。元押しジャッキによる推力の伝達方向を正確に設定し、掘進機に備えた方向修正ジャッキによる修正を行なったとしても、掘進機が推進する地盤の状況などによっては、掘進機の推進方向と設計経路とのズレが許容範囲を超えてしまうことがある。
この場合、地盤中の掘進機および埋設管列を、少し元の方向に後退させ、推進方向を修正してから、再度、掘進機を推進させる作業が行なわれる。
推進作業の途中で掘進機を後退させるには、掘進機にワイヤやＰＣ鋼材などを連結して埋設管の内部を通し、出発立坑側からワイヤやＰＣ鋼材を引っ張って、掘進機を後退させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来の推進工法で、推進作業の途中で掘進機を後退させる作業は大変に手間および時間のかかる作業である。
埋設管列が長くなっていると、出発立坑側から掘進機までワイヤやＰＣ鋼材の搬入および設置を行うのは面倒な作業である。特に、作業者が移動し難い小口径推進工法では、極めて困難な作業となる。推進工法の開始時に、掘進機にワイヤやＰＣ鋼材を取り付けておき、埋設管を継ぎ足す毎にワイヤやＰＣ鋼材も継ぎ足したり延ばしたりすれば、埋設管の内部で作業を行う手間は省けるが、スペース的に余裕のない埋設管の内部が、常に、前記ワイヤやＰＣ鋼材で占有されてしまい、他の作業の邪魔になり、必要な器材の設置スペースが無くなってしまう。
【０００５】
本発明の課題は、前記した泥水推進工法において、推進作業の途中で掘進機を後退させる必要が生じたときに、能率的に掘進機の後退作業が実行でき、そのために本来の推進工法に支障を生じたり、埋設管内のスペースが無くなったりすることもないようにすることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる送排泥管は、掘進機で地盤を掘削しながら掘進機とその後方に連結された埋設管を推進させ、掘進機による地盤の掘削個所に泥水を供給し、掘削された土砂を泥水とともに排出する泥水推進工法に用いる送排泥管であって、
泥水排出を果たす内管とその外側で泥水供給を果たす外管とからなる２重管であり、両端に配置され、内管同士および外管同士をそれぞれ水密状態で屈曲可能に連結する屈曲連結部と、両端に配置され、送排泥管同士の間で引張力を伝達する引張力伝達部とを備え、
前記屈曲連結部が、内管および外管の片側端部に配置され、外周が樽曲面状に膨出する凸端部と、内管および外管の反対側端部に配置され、前記凸端部が挿入される円筒内面を有する凹端部と、凹端部の円筒内面に装着され凸端部の外周面に当接して摺動する水密環とを備え、
前記引張力伝達部が、前記外管の凹端部の外周面に設けられた雄ネジ部と、全体が筒状をなし、内周面には前記雄ネジ部にねじ込まれる雌ネジ部を有し、軸方向の一端には外管の凸端部に引っ掛けられる掛止縁を有する掛止ナットとを備える。
【０００７】
〔泥水推進工法〕
基本的には、通常の泥水推進工法と同様の装置、資材を使用して、同様の工程や作業条件が採用できる。
推進工法は、掘進機で地盤を掘削しながら掘進機とその後方に連結された埋設管を推進させる。掘進機の構造や埋設管の材料は特に限定されない。
埋設管としては、ヒューム管や鋼管、ＦＲＰ管、合成樹脂管、セラミック管などが挙げられる。埋設管の口径は、２５０〜１５００ｍｍの範囲のものに適用でき、埋設管の長さは、埋設管の口径や使用する送排泥管の口径などの条件によっても異なるが、通常、２５０ｍ程度まで対応できる。
【０００８】
泥水推進工法では、掘進機による地盤の掘削個所に泥水を供給し、掘削された土砂を泥水とともに排出する。そのために、泥水の供給および排出を果たす送排泥管が用いられ、複数本の送排泥管を軸方向に順次連結して使用する。
泥水推進工法で使用する泥水は、単に泥土を混合した水であってもよいし、粘度調整剤などを配合しておくこともできる。泥水の供給量は、掘削条件や送排泥管の能力によって決められる。
〔送排泥管〕
基本的には通常の泥水推進工法に使用される送排泥管と同様の材料および構造を備えている。
【０００９】
送排泥管の材料は、一般的には鋼管であるが、ＦＲＰ管や合成樹脂管なども使用される。但し、掘進機を後退させる際に加わる引張力に耐える強度を有する必要がある。
送排泥管の口径は、流通させる泥水または土砂を含む泥水の量に合わせて設定される。通常は、口径５０〜２００ｍｍの範囲で設定される。
送排泥管は、一定の長さに製造されたものを順次継ぎ足して、必要な長さの送排泥管列を構成する。通常、１本の送排泥管の長さは、１〜３ｍ程度の範囲に設定される。
【００１０】
送排泥管の両端には、送排泥管同士を水密状態で連結する連結構造を備えておく。連結構造としては、通常の各種配管と同様に、嵌合やねじ込み等による連結構造が採用できる。但し、連結部において、送排泥管同士の間で引張力が伝達できる構造を採用する。伝達できる引張力の大きさは、掘進機および埋設管列の全体を地盤中で後退させるために必要な負荷に設定しておく。連結部分には、Ｏリングやパッキンなどの水密性を確保できる封止部材を装着しておくことが、好ましい。
曲線推進に対応させるには、送排泥管として曲線管を使用したり、直線管を屈曲させたりして連結する。送排泥管同士の連結部に屈曲可能な構造を備えておくことが好ましい。このような屈曲連結部の構造としては、通常の屈曲推進工法でも採用されている各種の配管同士を屈曲自在に連結する機構や装置が適用できる。
【００１１】
送排泥管は、泥水を供給する送泥管と、掘削土砂を含む泥水を排出する排泥管とを別個に備えていてもよいが、内管と外管とが同芯状に配置された２重管を用いることが好ましい。
２重管を構成する内管および外管の材料は通常の送排泥管と同様でよい。内管と外管とは互いに間隔をあけて同芯状に配置するために、間隔保持材を介して結合しておく。内管と外管とが着脱自在に結合されていると、内部の清掃や洗浄が行ない易い。必要に応じて、外管のみを使用することなども可能になる。
内管の口径は、内部に流通させる泥水等の量に合わせて設定され、外管の口径は、内管との隙間に流通させる泥水等の量に合わせて設定される。
【００１２】
２重管からなる送排泥管では、内外の何れの流路を送泥管および排泥管に使用してもよいが、通常は、内管を排出用に、外管と内管の隙間を供給用に使用するのが好ましい。
〔２重管の連結構造〕
送排泥管を、内管と外管とからなる２重管で構成する場合、送排泥管同士の連結構造は、内管および外管のそれぞれに、前記したような屈曲可能な連結構造や引張力を伝達できる構造を適用すればよい。具体的には、次の構造が採用できる。
【００１３】
屈曲連結部として、内管および外管の片側端部に配置され、外周が樽曲面状に膨出する凸端部と、内管および外管の反対側端部に配置され、前記凸端部が挿入される円筒内面を有する凹端部と、凹端部の円筒内面に装着され凸端部の外周面に当接して摺動する水密環とを備えることができる。
凸端部および凹端部は、送排泥管と同様の材料で作製される。
凸端部の樽曲面は、外管または内管の屈曲角度に合わせて、その曲率を設定することが好ましい。
水密環は、Ｏリングなどの通常の水密構造における封止部材が使用できる。水密環は、金属やゴム、合成樹脂、繊維材料などで構成できる。
【００１４】
引張力伝達部として、外管の凹端部の外周面に設けられた雄ネジ部と、全体が筒状をなし、内周面には前記雄ネジ部にねじ込まれる雌ネジ部を有し、軸方向の一端には外管の凸端部に引っ掛けられる掛止縁を有する掛止ナットとを備えることができる。
雄ネジ部および雌ネジ部としては、通常の機械装置や配管構造におけるネジ構造が適用できる。軸方向の伝達力が大きなネジ構造が好ましい。例えば、角ネジが採用される。
ネジの形状や、高さ、ピッチなどの条件設定によって、伝達力の大きさや緩み難さなどを調整できる。具体的には、各種の工業規格や技術データを採用することができる。
【００１５】
掛止ナットは、負荷される引張力に耐えることができれば、通常のナット材料と同様の材料が使用される。
掛止縁は、凸端部と当接したときの面積が広いほど、大きな引張力を伝達できる。掛止縁の厚みが大きいほど、耐荷重力が増える。掛止縁は、凸端部に常に当接している必要はなく、引張力を伝達するときだけに凸端部に引っ掛けられるようになっていればよい。掛止縁は全周で凸端部に引っ掛けられてもよいし、必要な引張力が伝達できる範囲で周方向の一部分が凸端部に引っ掛けられてもよい。
〔掘進機〕
基本的には通常の泥水推進工法と同様の構造を有するものが使用される。
【００１６】
掘進機には、掘削ビットなどを備えた回転掘削盤、駆動モータ、圧力室など、通常の泥水推進工法に必要な機構構造を備えておく。方向修正ジャッキや測量機器などを備えておくこともできる。
掘進機には、送排泥管の先端を固定する管固定部を備えておく。管固定部は、掘進機を後退させる際に加わる引張力に耐えて送排泥管を固定しておける強固な構造部材で構成する。
掘進機には、送排泥管から供給された泥水を掘削面に送り込む送泥路と、掘削面から排出される土砂を泥水とともに送排泥管に送り返す排泥路とを備えておく。送泥路および排泥路の構造部材には、掘進機の後退作業に伴なう引張力が加わらないようにしておくことが好ましく、管固定部よりも前方に送泥路および排泥路を設けておけばよい。
【００１７】
掘進機の前部には、後方部分と隔壁で仕切られ、前方が掘削面に面する圧力室を設けておくことができる。圧力室に泥水を圧送することで、地盤からの圧力や浸出水圧に対抗させることができる。掘削された土砂を圧力室で泥水と混合して排出することができる。
〔引張力印加〕
送排泥管列の後端側に、掘進機および埋設管列を後退させ得る引張力が加えられれば、通常の土木装置などにおける引張力の印加手段や装置が採用できる。
通常は、推進作業を開始する出発立坑内に、引張力の印加装置を設置しておくことになる。チェーンやワイヤなどを介して、地表からウィンチなどで引張力を伝達することもできる。
【００１８】
引張力の印加装置には、送排泥管の後端側を把持したり係止したりして引張方向に力を伝達できる機構を備えておく。引張方向と逆の方向には力が伝達されなくても構わない。送排泥管の後端側には、地表の泥水タンクから泥水が供給される泥水供給路、および、地表の排出泥水処理装置などに連結される泥水排出路が接続されるので、泥水供給路および泥水排出路の邪魔にならないようにして、送排泥管に引張力を加えることが好ましい。
引張力の印加装置として、油圧や水圧で駆動されるジャッキ装置が使用できる。掘進機および埋設管列の後端に推進力を加える元押しジャッキを、推進作業とは逆方向に作動させて、送排泥管に引張力を加えることもできる。
【００１９】
〔送排泥管の支持〕
送排泥管列は、先端を掘進機に支持させ、後端を引張力印加装置に支持させておければ、途中の埋設管には支持されていなくてもよい。
通常、埋設管の材料は、推進作業の際に加わる圧縮方向の外力には強いが、引張方向の耐力はあまり持たないものが多い。したがって、後退作業時に加わる引張力を、埋設管には伝達しないようにすることで、引張力による埋設管の損傷を防止することができる。
送排泥管を埋設管に対して軸方向に移動可能に支持させておけば、送排泥管に引張力が加わっても、埋設管には伝達されない。送排泥管の重量を埋設管で支えれば、長距離の推進工法を行う際でも、送排泥管列の途中が垂れたり過大な曲げ応力が発生したりすることがない。
【００２０】
具体的には、送排泥管の下部を埋設管の内底面に対して軸方向に摺動可能に支持しておくことができる。送排泥管と埋設管の間に、軸方向に転動自在なローラやコロ、ボールベアリングなどを配置しておくことができる。送排泥管の下部に摩擦係数の小さな滑り板やソリ部材を備えておくこともできる。
送排泥管は、埋設管に対して軸方向には自由に移動できるが、断面方向には一定の位置あるいは範囲に収まるように配置されていることが好ましい。通常、送排泥管は、埋設管の底部中央に配置しておく。送排泥管を、埋設管の弧状をなす内底面に沿って摺動可能に支持させると、送排泥管の自重によって、自動的に埋設管の内底面の中央に配置されることになる。
【００２１】
埋設管の内部に、送排泥管の断面方向への移動を規制するガイド部材を設けておくこともできる。
〔泥水推進工法〕
基本的には、通常の泥水推進工法と同様の作業工程が採用される。
立坑の構築、元押しジャッキ装置の設置、掘進機および埋設管列の搬入と地盤への推進作業などは、通常の推進工法と同じでよい。
送排泥管の設置も通常の泥水推進工法と同様に行なう。但し、送排泥管の先端を掘進機の管固定部に固定する。送排泥管の後端は、引張力印加装置に支持させておいてもよいし、掘進機の後退作業以外のときは、引張力印加装置とは離れていても構わない。
【００２２】
掘進機の回転掘削盤などを作動させて、掘進機で地盤を掘削しながら、掘進機および埋設管列に元押しジャッキ装置などで推進力を加え、掘進機および埋設管列を地盤内に推進させる。掘進機による掘削個所には送排泥管から泥水が供給され、掘削された土砂は泥水とともに排出される。排出された土砂を含む泥水は、地表などに設置された処理装置で、土砂と泥水とが分離されたり、排土処理が行なわれたりする。
〔掘進機の後退作業〕
推進作業が設計経路通りに正確に行なわれれば、掘進機を後退させる必要がない場合もある。しかし、通常の作業条件では、推進作業の進行につれて、推進経路が設計経路からずれていき、推進方向および推進経路の修正が必要になる。
【００２３】
そこで、掘進機および埋設管列を推進方向とは逆の方向に後退させて、掘進機の姿勢や推進方向を修正する作業が実施される。
掘進機を後退させる際に、送排泥管列の後端側に引張力を加え、送排泥管列に固定された掘進機を引き戻して後退させる。
掘進機の後退作業が必要になった段階で、引張力印加装置に送排泥管の後端側を取り付けたりして引張力が付加できるようにすればよい。推進作業に使用した元押しジャッキに送排泥管を固定して、推進方向とは逆方向にジャッキを作動させることもできる。
【００２４】
掘進機の後退に要する引張力の大きさは、地盤状況や推進距離などの条件によっても異なるが、通常は、２００、０００〜１、０００、０００Ｎの範囲になる。したがって、送排泥管の引張力伝達部や掘進機の管固定部は、上記範囲内で実際に加わる引張力に対する耐力が必要である。
掘進機の後退距離は、前記した掘進機の姿勢や推進方向の修正が可能な距離でよく、通常は、１００ｍまでの範囲で後退させればよい。
掘進機の後退が完了したあとは、引張力印加装置と送排泥管との接合を解除したり、引張力が伝達されないようにしたりすればよい。方向修正ジャッキなどを使って掘削機の推進方向や姿勢を変えたあと、通常の推進作業を再開する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１に示す泥水推進工法は、地表から地盤Ｅに掘り下げられた立坑Ｈの内側壁から水平方向に地盤Ｅに向けて掘進機１０および埋設管２０を推進させ、掘進機１０で地盤Ｅの土砂を掘削しながら、埋設管２０を地盤Ｅに埋設していく。
〔掘進機〕
掘進機１０は、全体が円筒状をなす。先端には、掘削ビットなどが植え付けられた回転掘削盤１２を備える。回転掘削盤１２は、後方に配置された駆動モータ１４で回転駆動される。回転掘削盤１２の背面は、隔壁１１で仕切られた圧力室１３になっている。この圧力室１３に泥水を圧送して、土圧に対抗させ、掘削面の崩壊を防いだり、浸出水を阻止したりする。回転掘削盤１２で掘削された土砂は、圧力室１３で泥水と混合され、泥水とともに排出される。
【００２６】
掘進機１０の後方側には、管固定隔壁１６を備える。管固定隔壁１６は、掘進機１０の外郭構造に対して溶接などで強固に接合され、補強リブなども設けて、耐変形性を確保している。管固定隔壁１６には、固定送排泥管４０が嵌挿され、固定ナット４２などで結合固定されている。
固定送排泥管４０は、後に詳しく説明する送排泥管３０と同様の２重管からなる。固定送排泥管４０の先端側には、分岐送泥管４６および分岐排泥管４４が接続されている。分岐送泥管４６および分岐排泥管４４は圧力室１３に開口している。固定送排泥管４０の後端は、送排泥管３０と連結される。
【００２７】
掘進機１０の後方には、ヒューム管などからなる埋設管２０が配置される。埋設管２０が順次並んで埋設管列を構成する。最後尾の埋設管２０は、立坑Ｈに臨んでいる。
〔送排泥構造〕
送排泥管３０は、鋼製の２重管であり、複数本が順次連結されて埋設管２０の内部を通り、最後尾は立坑Ｈに臨む。
送排泥管３０は、支持ローラ１１０を介して埋設管２０の内底面に支持され、埋設管２０に対して送排泥管３０は軸方向にほとんど抵抗なく移動できる。
【００２８】
送排泥管３０の後端は、立坑Ｈ内に配置された固定送排泥管５０に連結されている。固定送排泥管５０も２重管である。固定送排泥管５０は、支持盤５４に固定ナット５４などで結合固定されている。
支持盤５２は、立坑Ｈ内に設置された引張ジャッキ６０の作動軸に取り付けられている。引張ジャッキ６０は、立坑Ｈの固定側壁６２に設置されている。引張ジャッキ６０の作動軸を縮めることで、支持盤５４を介して固定送排泥管５０に引張力を加えることができる。
固定送排泥管５０の後端には、送泥ホース５８および排泥ホース５６が連結されている。送泥ホース５８および排泥ホース５６は、地表に設置された泥水供給装置や泥水処理装置に接続されている。
【００２９】
〔送排泥管の詳細構造〕
図２に示すように、送排泥管３０は、何れも鋼管からなる内管３２と外管３４とで構成される２重管である。送排泥管３０の具体例として、φ９９ｍｍ（外径）、厚み４ｍｍの鋼製の外管３４と、φ６０．５ｍｍ（外径）、厚み２．３ｍｍの鋼製の内管３２とを組み合わせ、全長を約１．２ｍに設定できる。この送排泥管３０は、例えば、口径４００ｍｍの埋設管２０に使用できる。
内管３２と外管３４とは、半径方向に配置された間隔保持板３６、３７によって、同芯状に間隔をあけて配置されている。図３にも示すように、間隔保持板３６、３７は、その面方向を送排泥管３０の軸方向と平行にして配置されており、外管３４と内管３２との空間を流体が自由に通過できるようになっている。
【００３０】
後述するように、外管３４と内管３２とは、軸方向に抜き差し自在に組みたてられてあり、必要に応じて、外管３４と内管３２とを分離できるようになっている。
＜凸端部＞
送排泥管３０の使用時に、掘進機１０側に配置される端部において、外管３４の端部には、外周側に張り出す凸端部７０が設けられている。凸端部７０の外周面は、軸方向の中央が高く両側に向かって低くなる樽曲面状をなしている。内管３２の端部にも、外管３４と同じように、外周面が樽曲面状をなす凸端部７４が設けられている。
【００３１】
＜掛止ナット＞
外管３４の凸端部７０の外周には、掛止ナット１００が配置されている。
掛止ナット１００は、鋼材などで作製され、全体が筒状をなす。掛止ナット１００の内面には、角形の山および谷で構成される角ネジからなる雌ネジ１０２を有する。
掛止ナット１００のうち、送排泥管３０の中央側になる端部には、中心側に延びた環状の掛止縁１０６を有する。掛止縁１０６の内周縁は、外管３４の凸端部７０の外径よりも中心側で、外管３４よりも外側に配置されている。
【００３２】
したがって、掛止ナット１００は、送排泥管３０の軸方向に自由に移動できるとともに、送排泥管３０の先端側から抜け出すことはできず、送排泥管３０に付属した形で取り扱われることになる。
掛止ナット１００の外周面には、軸方向に延びる溝からなり、周方向に間隔をあけて複数個所に配置された回動溝１０４を有する。回動溝１０４に回し工具を引っ掛けて回動させれば、掛止ナット１００を強く締め付けたり、容易に緩めたりすることができる。
＜凹端部＞
凸端部７０，７４とは反対側になる送排泥管３０の端部において、外管３４には、凹端部材８０が取り付けられている。
【００３３】
凹端部材８０は、外管３４と同様の鋼材からなり、外管３４への取付側から外周側に拡がったあと水平方向に延びる筒状をなしている。凹端部材８０の先端外周面には、掛止ナット１００の雌ネジ１０２にねじ込まれる雄ネジ８２を有する。勿論、雄ネジ８２も角ネジである。凹端部材８０の内側には円筒面状をなす内周筒面８４を有する。内周筒面８４の途中には周溝８５が形成されている。周溝８５にはＯリング８６が装着されている。
凹端部材８０の外管３４に近い側に、前記した間隔保持板３６が配置されている。間隔保持板３６は内管３２の外周面に溶接などで固定されている。送排泥管３０の軸方向で、間隔保持板３６の一端辺が、凹端部材８０の内周面に形成された段部に当接している。間隔保持板３６の他端辺には、支持環３８が固定されている。支持環３８の外側で凹端部材８０の内周にＣ型止め輪などからなる弾力変形できる止め輪３９が装着されて、間隔保持板３６および支持環３８を、凹端部材８０に固定している。間隔保持板３６が凹端部材８０および外管３４に対して軸方向に固定されることで、内管３２が外管３４に対して軸方向に固定されることになる。
【００３４】
内管３２の端部にも、凹端部材９０が取り付けられている。内管３２の凹端部材９０も、外管３４の凹端部材８０と同様に、内周筒面９２、周溝９５およびＯリング９４を備えている。但し、雄ネジは備えていない。
前記凸端部７０に近い側の間隔保持板３７は、内管３２の外周面に溶接などで固定されているが、外管３４に対しては固定されていない。したがって、凹端部材８０側で、前記止め輪３９を外すと、外管３４の内部から、間隔保持板３６、支持環３８、内管３２および間隔保持板３７が一体となって抜き出され、内管３２と外管３４とを分離することができる。これによって、内管３２および外管３４の点検補修や取り替えが容易になる。
【００３５】
＜支持ロール＞
図３に詳しく示すように、送排泥管３０の下部には支持ロール１１０を備える。
支持ロール１１０は、送排泥管３０の断面形状において左右に配置され、埋設管２０の内底面に当接している。支持ロール１１０は、両端を支持材１１２、１１２に回転可能に軸支され、支持材１１２、１１２は送排泥管３０に固定されている。
送排泥管３０の下部にハ字形に配置された左右の支持ロール１１０、１１０が、埋設管２０の中央が低くなった内底面に当接しているので、送排泥管３０は、埋設管２０の内底面の中央に自動的に配置される。送排泥管３０を埋設管２０に固定していなくても、埋設管２０の内部で送排泥管３０が大きく曲がったり動いたりすることが防げる。
【００３６】
送排泥管３０に引張力を加えたときには、送排泥管３０が固定された掘進機１０には引張力が伝達されるが、埋設管２０には引張力が伝達されない。これによって、埋設管２０に過大な引張力が加わって、埋設管２０が損傷することを防止できる。
＜棚部材＞
図３に示すように、送排泥管３０の両側には、鋼板などで構成され、断面がＬ字形をなし、送排泥管３０の軸方向に延びて配置された棚部材１２０が取り付けられている。
【００３７】
棚部材１２０の上には、掘進機１０への電源供給ケーブルや通信ケーブルなどを載せておくことができる。掘進機１０を後退させる際に、送排泥管３０や支持ローラ１１０にケーブルなどが引っ掛かって、引張力が有効に掘進機１０に伝達されなかったり、ケーブルなどが引張力で損傷したりすることが防止できる。
〔送排泥管の連結〕
送排泥管３０は、内管３２同士および外管３４同士を屈曲可能に連結することができる。
図４に示すように、一方の送排泥管３０の凹端部材８０、９０に、他方の送排泥管３０の凸端部７０、７４が挿入される。
【００３８】
一方の外管３４に備えた凹端部材８０の内周筒面８４に、他方の外管３４に備えた凸端部７０の樽曲面が対面する。凹端部材８０のＯリング８６が凸端部７０の樽曲面に当接することで、両者を水密状態で連結する。
一方の内管３４に備えた凹端部材９０の内周筒面９２に、他方の内管３２に備えた凸端部７４の樽曲面が対面する。凹端部材９０のＯリング９４が凸端部７４の樽曲面に当接することで、両者を水密状態で連結する。
掛止ナット１００の雌ネジ１０２を、相手側の送排泥管３０に備えた凹端部材８０の雌ネジ８２にねじ込むことで、掛止ナット１００を凹端部材８０に締め付け固定する。掛止ナット１００の掛止縁１０６の内側面が凹端部材８０の先端面に当接する。
【００３９】
この状態で、両側の送排泥管３０が連結される。但し、凹端部材８０と掛止ナット１００の掛止縁１０６で挟まれる軸方向の空間に、外管３４の凸端部７０が配置されているので、凸端部７０が、凹端部材８０の内側面と掛止縁１０６とに当接するまでの範囲で、凸端部７０は軸方向に相対的に移動できる。言い換えると、送排泥管３０同士も軸方向にある程度の範囲で相対的に移動することが可能である。
送排泥管３０同士が軸方向に相対移動しても、外管３４については、Ｏリング８６が弾力的に凸端部７０に当接するので、連結個所の水密性は維持される。内管３２についても、Ｏリング９４と凸端部７４との弾力的当接で水密性を維持できる。
【００４０】
推進作業を実施するときには、先に推進させた埋設管２０の後端で、送排泥管３０の後端の凹端部材８０、９０に、新たな送排泥管３０の凸端部７０，７４を挿入し、掛止ナット１００を凹端部材８０の外周にねじ込む作業を行えば、送排泥管３０を順次連結していくことができる。
なお、掘進機１０の固定送排泥管４０の後端には、送排泥管３０の凹端部材８０，９０と同じ連結構造を備えている。立坑Ｈに配置される固定送排泥管５０の先端には、送排泥管３０の凸端部７０、７４および掛止ナット１００と同じ連結構造を備えている。これによって、送排泥管３０を容易に連結できるようにしている。
【００４１】
〔送排泥管の連結解除〕
図４の連結状態から、連結解除を行なうには、掛止ナット１００を緩めて、相手側の凹端部材８０との結合を解く。
その後、凸端部７０、７４を、Ｏリング８６、９４と摺動させて軸方向に引き抜けば、送排泥管３０同士の連結は解除される。
推進作業が完了して、埋設管２０の内部から送排泥管３０を撤去する際には、掛止ナット１００を外して、送排泥管３０を引き抜けばよい。
〔引張力の伝達〕
図４の連結状態で、掘進機１０を後退させるときには、後方側の送排泥管３０から前方側の送排泥管３０に引張力が加わる。図の「後退」と表記された白矢印方向に引張力が加わる。
【００４２】
凸端部７０が引き抜き方向に移動すると、凸端部７０の側端面が、掛止ナット１００の掛止縁１０６の内側面に当接する。その結果、凸端部７０から掛止ナット１００を介して、相手側の送排泥管３０の凹端部材８０へと引張力が伝達されることになる。
掛止ナット１００と凹端部材８０とは、角ネジからなる雌ネジ１０６と雄ネジ８２とで結合されているので、大きな引張力が加わっても、ネジが緩んだり、ネジ山が損傷したりすることがない。掘進機１０および埋設管列の全重量と地盤Ｅとの摩擦抵抗による大きな抵抗力に抗して、全体を後退させることができる。
【００４３】
〔送排泥管の屈曲〕
図５に示すように、前後の送排泥管３０，３０を角度θだけ屈曲させても、連結状態を維持でき、水密性も確保される。
このような送排泥管３０の屈曲は、曲線推進工法を行なう場合に発生する。曲線推進工法では、掘進機１０が曲線経路に沿って推進されると、その後に続く埋設管２０も順次曲線経路に沿って推進され、前後の埋設管２０同士が一定の角度を有する屈曲状態になる。曲線推進工法で、掘進機１０を後退させるときには、掘進機１０および埋設管列を曲線経路に沿って後退させる。
【００４４】
後方側に配置された送排泥管３０を前方側の送排泥管３０に対して屈曲させると、外管３４においては、Ｏリング８６と凸端部７０との当接個所では、Ｏリング８６に対する凸端部７０の樽曲面の当接位置が変わるだけで、Ｏリング８６による水密機能は維持される。
同様にして、内管３２においても、Ｏリング９４に対する凸端部７４の樽曲面の当接位置が変わるだけで、Ｏリング９４の水密機能は維持される。
さらに、屈曲状態でも、掛止ナット１００の掛止縁１０６は、外管３４の凸端部７０に掛止されるので、屈曲状態のままで引張力を伝達することもできる。
【００４５】
〔推進作業〕
推進作業については、通常の泥水推進工法と同様に行なわれる。
立坑Ｈ内に、掘進機１０を搬入し、立坑Ｈの内側壁に配置し、掘進機１０の回転掘削盤１２を回転駆動させながら、元押しジャッキで推進力を加えれば、掘進機１０は、立坑Ｈの内側壁から地盤Ｅの内部へと水平方向に推進される。
掘進機１０の後方に埋設管２０を配置して、前記同様に後端側に元押しジャッキで推進力を加えれば、掘進機１０につづいて埋設管２０が地盤Ｅ中へと推進される。
【００４６】
掘進機１０および埋設管２０列の後部では、固定送排泥管４０あるいは先に連結された送排泥管３０の後端に、新たな送排泥管３０を配置し、掛止ナット１００で連結する。送排泥管３０を継ぎ足してから、その外周で埋設管２０列の後端に新たな埋設管２０を連結してもよいし、新たな埋設管２０を継ぎ足したあとで新たな送排泥管３０を継ぎ足してもよく、埋設管２０と送排泥管３０とをセットにして継ぎ足すこともできる。送排泥管３０と埋設管２０とは、送排泥管３０に備えた支持ロール１１０で、スムーズに挿入移動させることができる。
送排泥管３０列の後端には、立坑Ｈ内の固定送排泥管５０が連結される。送泥ホース５８から供給された泥水が、送排泥管３０の外管３４と内管３２との間を流通して、掘進機１０の固定送排泥管４０から分岐送泥管４６を経て、圧力室１３に圧送される。
【００４７】
圧力室１３で掘削土砂が混合された泥水は、分岐排泥管４４から固定送排泥管４０および送排泥管３０の内管３２の中を流通し、立坑Ｈの固定送排泥管５０から排泥ホース５６を経て排出される。
元押しジャッキで加える推進力は、埋設管２０列から掘進機１０に伝達すればよく、送排泥管３０には推進力を加える必要はない。送排泥管３０列は、先端が掘進機１０に固定されているので、掘進機１０とともに移動する。
上記した推進作業を繰り返しながら、レーザ測量や地表からの磁気探査などを行なって、掘進機１０および埋設管２０の推進位置や方向を測定する。
【００４８】
その結果にもとづいて、推進経路の設計経路からのずれが大きくなれば、推進方向の修正を行なうために、掘進機１０および埋設管２０列の後退作業を行う。
〔後退作業〕
図１に示すように、送排泥管３０列の後端の固定送排泥管５０を支持盤５２に固定し、引張ジャッキ６０を作動させる。
引張ジャッキ６０から送排泥管３０列に引張力が伝達される。送排泥管３０同士の間では掛止ナット１００を介して引張力が伝達される。送排泥管３０列の先端から固定送排泥管４０、管固定隔壁１６を経て、掘進機１０に引張力が伝達される。
【００４９】
掘進機１０および埋設管２０列は、推進方向とは逆の立坑Ｈの方向へと地盤Ｅ内を後退移動する。掘進機１０および埋設管２０列を後退させるには、掘進機１０および埋設管２０列の自重と地盤Ｅの摩擦抵抗に見合う引張力を加える必要がある。埋設管２０列には、掘進機１０からの圧縮方向の力のみが加わるので、過大な引張応力が発生して埋設管２０が損傷する心配はない。
掘進機１０および埋設管２０列が、所定の距離を後退すれば、引張ジャッキ６０の作動を止め、後退作業を終了する。
掘進機１０の方向修正ジャッキを伸縮させたり、掘進機１０の姿勢を変えたりして、掘進機１０の推進方向が正しい推進経路に戻るように調整したあと、再び前記した推進作業を開始する。
【００５０】
【発明の効果】
本発明の送排泥管を用いた泥水推進工法は、地盤中の掘進機を後退させる際に、泥水の供給および排出を果たす送排泥管列に引張力を加えて、送排泥管列に固定された掘進機を引き戻して後退させる。送排泥管は、もともと泥水の供給排出のために埋設管の内部に設けられる構造であるから、それ以外に余分の構造や機構装置を埋設管内に設置する必要がない。その結果、埋設管内のスペースを圧迫せずに、掘進機の後退作業を行うことができる。
掘進機の後退作業の度に、ワイヤやＰＣ鋼材などの引張力伝達部材を埋設管内に設置する作業を行う手間もかからず、推進作業を中断して直ちに後退作業を行なうことが可能になる。後退作業の終了後に、再び推進作業を開始するのも迅速に行なえる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態を表す泥水推進工法を示す概略断面図
【図２】  送排泥管の拡大断面図
【図３】  埋設管内での配置状態を示す断面図
【図４】  送排泥管の連結状態を示す断面図
【図５】  送排泥管の連結部を屈曲した状態を示す断面図
【符号の説明】
１０    掘進機
１２    回転掘削盤
１３    圧力室
１６    管固定隔壁
２０    埋設管
３０    送排泥管
３２    内管
３４    外管
４４    分岐排泥管
４６    分岐送泥管
５２    支持盤
５６    排泥ホース
５８    送泥ホース
６０    引張ジャッキ
１００  掛止ナット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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