JP3863888B2 - ２段階推進工法および連結器 - Google Patents

Description

本発明は、２段階推進工法および連結器に関し、詳しくは、１個所の推進区間の前半区間と後半区間とで異なる形態で埋設管を施工する２段階推進工法と、このような２段階推進工法に用いられて、掘進機と埋設管とを連結する連結器とを対象にしている。

一般的な推進工法の基本的作業は、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、推進区間の全体に施工する。
これとは別に、２重管推進工法と呼ばれる工法が知られている。２重管推進工法では、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と、ヒューム管などからなる小径の内管との２重に埋設管を施工し、到達立坑に近い後半区間には、内管だけを施工する。外管は、前半区間だけに施工され、内管は、前半区間および後半区間の全長に施工されることになる。前半区間では、内管と外管とが２重になった状態で推進埋設されるので、２重管推進工法と呼ばれる。

２重管推進工法は、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を防止するのに有効な工法である。また、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。１種類の埋設管では十分に施工できない長距離の推進工法を可能にする。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には、２重管推進工法に使用する掘進装置に、掘削外径が外管と内管との何れにも対応できるように可変になった回転掘削盤を備えておく技術が示されている。この技術では、後半区間で小径の内管を推進埋設する際に、掘削外径を小さく設定しておくことで、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。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。

特許文献２には、２重管推進工法の後半区間で、内管の外周と地盤との間に滑材を注入することで、内管の推進をスムーズに行い、付加する推進力を軽減する技術が示されている。
特許第２７４６８６６号公報 特許第２７５４１７２号公報

従来の２重管推進工法では、作業に手間を要し、作業能率が劣るという問題がある。
前記したように、推進区間のうち、前半区間で、埋設管列の後端に新たな埋設管を連結する作業では、新たな内管と外管とを２重にした状態で、それぞれを埋設管列の後端に連結することになり、作業の手間がかかる。出発立坑に設置された元押しジャッキで埋設管列に推進力を加える際にも、内外２重の埋設管に同じように推進力を加えるのは難しい。通常は、外管だけに推進力を加えるが、内管の外側で外管だけに確実に推進力を加えるようにするには、技術的にも難しく、面倒な作業が必要である。
さらに、前半区間では、推進抵抗を低減するための滑材注入作業が行い難い。推進抵抗を低減するには、外管の外周と地盤との間に滑材を注入しなければならない。しかし、外管の内側には内管が存在している。内管の内部空間に導入した滑材供給管を、内管を貫通させて外管に接続するには、内管の貫通位置と外管への接続位置とを正確に合わせておく必要がある。非常に手間のかかる技術的に難しい作業である。前半区間で滑材の供給を行わないと、外管は大径であるから、地盤との接触面積が大きく地盤抵抗が大きくなり易い。推進がスムーズに行えなくなったり、過大な推進力を要求されたりすることになる。

これらの問題があるため、２重管推進工法は、施工に手間と技術を要し、作業能率も良くない、コストのかかる推進工法であると思われていた。
本発明の課題は、従来の２重管推進工法が有する問題点を解消し、施工を容易にして、作業能率を向上させ、施工コストを削減することである。

本発明にかかる２段階推進工法は、地盤内において出発立坑から到達立坑に至る推進区間のうち、出発立坑側の前半区間には第１の埋設管と第２の埋設管、到達立坑側の後半区間には第２の埋設管のみをそれぞれ施工する２段階推進工法であって、前記第１埋設管に対応する掘削径と第１埋設管の内径よりも外径が小さな前記第２埋設管に対応する掘削径とに掘削径が可変である掘進機と、前記掘進機の後端に配置され、前記第１埋設管および第２埋設管の何れをも連結できる連結器とを用い、前記掘進機の連結器に、前記第２埋設管は配置せずに前記第１埋設管を連結し、掘進機の掘削径を第１埋設管に対応する掘削径に設定し、前記出発立坑から前記地盤内に推進させて、前記前半区間に第１埋設管を推進埋設する前半推進工程（ａ）と、前記前半推進工程（ａ）の後、前記掘進機の連結器と前記第１埋設管との連結を解除し、前記第２埋設管を、前記出発立坑から地盤内に配置された第１埋設管の内部を通過させて、前記掘進機の連結器に連結される位置から第１埋設管の列後端までに配置する工程（ｂ）と、前記掘進機の掘削径を前記第２埋設管に対応する掘削径に設定し、掘進機の連結器に連結された第２埋設管の列を、前記第１埋設管の列先端から地盤内に推進させ、前記到達立坑に至る後半区間に第２埋設管を推進埋設する後半推進工程（ｃ）とを含む。

〔２段階推進工法の適用範囲〕
基本的には、通常の２重管推進工法が適用されている施工環境や施工条件に適用できる。
具体的には、上下水道管、ガス管、電力配線用配管、情報通信線線用配管、物資搬送用配管および、これらの配管や配線の複合配管など、地盤内に施工されたトンネル空間を利用する用途に適用できる。
〔推進区間〕
基本的には、通常の推進工法あるいは２重管推進工法と同様に設定される。

推進区間は、地盤に垂直方向に掘削された出発立坑と到達立坑との間の区間である。この推進区間の前半区間に、鉄道線路や地上構造物などが存在している状態で、地下に下水道などを施工するときに、２段階推進工法が好ましく適用できる。
鉄道線路などが存在しない通常の地盤の場合でも、長い距離の埋設管を１回の推進区間で施工する場合にも、２段階推進工法が好ましく適用できる。
推進区間の推進経路すなわち埋設管の施工経路は、全長が水平直線である場合のほか、垂直方向に高低差のある傾斜がある場合や、円弧などの曲線である場合、直線と曲線とが混在する場合もある。

推進区間の両端には、出発立坑と到達立坑が施工される。通常、出発立坑は元押しジャッキ等を設置したり、掘進機、埋設管などを搬入したりするので、比較的に大きなスペースを取る。到達立坑は、出発立坑よりも狭いスペースでも良い。掘進機などを撤去する場合にはそれを可能にするスペースが必要である。掘進機の撤去などを行わない場合は、既設の人孔（マンホール）などを利用することもできる。建築物や土木構造物の地下部分を、出発立坑や到達立坑に利用することもできる。
〔埋設管〕
基本的には、通常の推進工法で採用されている埋設管と同様の材料や構造が適用できる。

埋設管の材料には、鋼管、鋼管の内部にリブや補強枠を溶接したもの、コンクリート管、鉄筋コンクリート管、ヒューム管、ＦＲＰ管、合成樹脂管、セラミック管などがある。複数の材料層が積層された複合管も使用できる。これらの管材の中から、第１埋設管および第２埋設管の要求性能に適した管材を組み合わせればよい。
埋設管の径や長さは、材料の違いや施工条件の違いによっても異なる。通常は、内径で規定する口径を８００〜３０００ｍｍの範囲に設定することができる。長さは８００〜５０００ｍの範囲に設定することができる。
第１埋設管は、相対的に径が大きく、耐力に優れた管材を用いる。例えば、鋼管が使用される。第２埋設管は、相対的に径が小さく、下水道などの使用用途に適した管材が使用される。例えば、下水道の場合、ヒューム管などが使用される。第２埋設管の外径は、第１埋設管の内径よりも小さくしておく。第１埋設管の内周と第２埋設管の外周との間の隙間が十分にあるほど、第１埋設管の内部を第２埋設管が通過しやすい。但し、掘進機の掘削径の可変範囲を広くする必要がある。第２埋設管を地盤に推進させる際に、連結器の突出量が多くなり地盤抵抗が増える可能性がある。通常、第１埋設管の内周と第２埋設管の外周との半径方向の隙間を片側で１５〜２００ｍｍに設定することができる。

埋設管の端部には、埋設管同士を前後に連結するための嵌合形状や係合形状などの連結構造を設けておくことができる。連結個所からの土砂や地下水の侵入を阻止する封止性を高める封止構造を設けておくこともできる。
〔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必要がある。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。
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、施工に用いる第１埋設管に対応する掘削径と第２埋設管に対応する掘削径との２段階で掘削径が可変であればよい。

掘進機の後端には、通常、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する。
この埋設管連結用の連結構造を利用して、連結器を連結することができる。勿論、連結器との連結に必要な形状や構造を追加しておくこともできる。
〔連結器〕
掘進機の後端に配置され、第１埋設管および第２埋設管の何れをも連結できる。
同じ掘進機に、径が異なる第１埋設管と第２埋設管とを、同時あるいは別個に連結することができれば、通常の土木装置や機械装置における連結構造を採用できる。通常の掘進機において、埋設管を連結するための構造や、埋設管同士を連結するための構造などを利用することができる。勿論、通常の２重管推進工法において、掘進機に内管および外管を連結するための構造も利用できる。

連結器は、出来るだけ、前後方向あるいは内周側に場所をとらず、外周側にも出張らないものが好ましい。連結および連結解除が容易で、連結個所の封止性に優れたものが望ましい。
連結器の構造として、以下の構造が採用できる。
全体が概略筒状をなし、前記掘進機の後端に嵌入して連結される先端連結部と、前記第１埋設管の先端に嵌入され、連結器の内側から外側の第１埋設管に対して着脱自在に固定される後端連結部と、前記後端連結部の内周側に配置され、前記第２埋設管の先端が嵌入されて連結される連結段部と、前記後端連結部の外周面と先端連結部の外周面とをつなぐテーパ周面とを備える。

掘進機の後端には、通常、埋設管を連結するための嵌入構造を有するので、連結器の先端連結部を掘進機の後端に嵌入できるようにしておけば、複雑な構造を追加する必要がない。先端連結部のうち掘進機と対面する外周面に封止リングなどの封止機構を備えておくことができる。掘進機に固定する係合機構やねじ込み機構、締結機構を備えておくこともできる。掘進機の軸心と連結器の軸心を合わせる芯合わせ機構を備えておくこともできる。
後端連結部は、通常の掘進機後端に設けられる埋設管の連結構造とは異なり、後端連結部を第１埋設管の先端に嵌入して連結する。後端連結部には、連結器の内側から外側の第１埋設管に対して着脱自在に固定する固定機構を備えておく。これによって、第１埋設管と連結器との連結を強固にできる。固定機構が、連結器の内側から操作するものであれば、地盤内で連結器と第１埋設管との連結を解除する作業が容易である。固定機構として、ボルト締結や係脱金具などが採用できる。バネなどの付勢力を利用して、固定あるいは固定解除の動作を容易にできるようにすることもできる。電磁力や油圧力などを利用して、遠隔操作で連結解除を行うこともできる。

連結段部は、基本的には、通常の掘進機における埋設管の連結構造が採用できる。後端連結部の構造や動作の邪魔にならない内周側に設けておくことが望ましい。連結段部への第２埋設管の連結は、連結器が地盤内に推進された状態で第１埋設管の内部で行うことになるので、このような環境で、第２埋設管の連結が行い易い場所あるいは構造で設けておくことが望ましい。
テーパ周面は、外径の異なる後端連結部の外周面と先端連結部の外周面とをつなぐ。連結器が地盤を推進される際に、掘進機の外周面あるいは先端連結部の外周面から、テーパ周面を経て、後端連結部およびその後方の部材へと、地盤がスムーズに当接して移行していくので、推進時の抵抗が低減できる。テーパ周面で地盤を外周側に押し除けて圧密する機能も発揮できる。テーパ周面の水平線に対する傾斜角度が小さいほど、地盤からの抵抗を低減できる。但し、連結器の長さを短くするには、テーパ周面の傾斜角度は大きくするほうが良い。

〔前半推進工程（ａ）〕
基本的には、埋設管として第１埋設管を用いて、２重管推進工法ではない通常の推進工法と同様の作業を行う。
掘進機に装着した連結器に、第２埋設管は配置せずに第１埋設管を連結する。掘進機の掘削径を第１埋設管に対応する掘削径に設定する。出発立坑から、掘進機および連結器、第１埋設管を、地盤内に推進させる。前半区間の終点となる所定の距離まで、第１埋設管を推進埋設する。
掘進機の後端に連結器の先端を嵌入して連結し、連結器の後端を第１埋設管の先端に嵌入して連結することができる。このようにすれば、連結器の前後の連結部分で、連結器の外周形状が、掘進機の外周あるいは第１埋設管の外周に張り出すことがない。連結器が地盤からの大きな抵抗を発生させることがない。掘進機の後端に設けられる通常の埋設管を連結するための構造がそのまま利用できる。掘進機の構造を大きく変える必要がない。連結器の後端に、第１埋設管と第２埋設管とを内外周に分離して連結することができる。両方の埋設管の連結が何れも行い易くなる。

第１埋設管の推進埋設を行うときに、第１埋設管の内部に導入された滑材供給管から、第１埋設管と地盤との間に滑材を供給することができる。第１埋設管には、滑材を外周面に吐出する滑材供給口を設けておくことができる。滑材供給管や滑材供給口、滑材供給口に滑材供給管を接続するための分岐管構造などは、通常の推進工法における滑材供給構造と共通する構造が採用できる。滑材の供給方法も、通常の推進工法と同様に行える。
〔第２埋設管の配置工程（ｂ）〕
前半推進工程（ａ）の後、掘進機の連結器と第１埋設管との連結を解除する。第２埋設管を、出発立坑から地盤内に配置された第１埋設管の内部を通過させて、掘進機の連結器に連結される位置から第１埋設管の列後端までに配置する。

連結器と第１埋設管との連結解除は、地盤内で、第１埋設管の内部空間から作業が行えるようにしておく。出発立坑や地上から遠隔操作で連結解除を行えるようにしておくこともできる。
第２埋設管は、地上から出発立坑に搬入し、出発立坑内で開口する第１埋設管の後端から第１埋設管の内部に移送する。前後に配置される第２埋設管同士は、通常の埋設管の連結手段で連結しておく。第２埋設管の列先頭では、第２埋設管の先端を連結器の後端に連結する。連結器に連結されている第１埋設管の内周面よりも中心側で、連結器に第２埋設管を連結することになる。

第２埋設管を連結器の後端に嵌入して連結することができる。このようにすれば、通常の推進工法で、埋設管を掘進機の後端に連結するのと同じ構造や作業で、第２埋設管を連結器と連結することができる。第２埋設管の先端に特別な連結構造を追加する必要がない。
〔後半推進工程（ｃ）〕
掘進機の掘削径を第２埋設管に対応する掘削径に設定する。掘進機の連結器に連結された第２埋設管の列を、第１埋設管の列先端から地盤内に推進させる。到達立坑に至る後半区間に第２埋設管を推進埋設する。第１埋設管の内部にも、第２埋設管が配置される。

基本的には、通常の２重管推進工法において、内管を推進埋設する後半区間の推進作業と同様の技術が適用される。
この工程では、第２埋設管と地盤との間に滑材を供給することができる。具体的には、前記した前半推進工程での滑材供給と共通する技術が適用できる。但し、推進しない第１埋設管の列には滑材を供給する必要はない。
この工程が終了すると、第２埋設管は、出発立坑から到達立坑までの全推進区間に施工される。第１埋設管は、出発立坑から推進区間の途中までの前半区間のみに施工される。前半区間では、第１埋設管の列の内部に第２埋設管の列が配置される。

〔その他の工程〕
第１埋設管および第２埋設管の施工が完了した後は、通常の推進工法あるいは２重管推進工法と同様の後処理工程を行うことができる。
例えば、第２埋設管同士の連結個所に封止処理を行うことができる。第２埋設管の列内面に、コーティング層を塗工形成することができる。シートなどで内貼り施工を行うこともできる。第２埋設管および第１埋設管が、出発立坑および到達立坑に開口する個所をモルタルで埋めたり開口枠を取り付けたりすることができる。第２埋設管の内部に照明を設置したり、電力配線や通信配線を敷設したりすることができる。

本発明にかかる２段階推進工法は、前半推進工程では、推進区間のうち前半区間に、第１埋設管だけを掘進機および連結器の後端に連結して推進埋設する。通常の１種類の埋設管を用いた推進工法と同じ作業が行えることになる。埋設管列の後端への新たな埋設管を連結する作業、元押しジャッキによる推進力の付加、滑材の供給作業なども、通常の推進工法と変わりなく、容易かつ能率的に作業ができる。
後半区間を施工する前に、第２埋設管を、第１埋設管列の内部を通して連結器の後端に連結される位置から第１埋設管列の後端まで配置する作業は、地盤からの抵抗を全く受けない第１埋設管列の内部での作業であるから、何ら問題なく能率的に行える。

その後に、後半推進工程として、後半区間に第２埋設管を推進埋設する作業は、従来における２重管推進工法と同様に、地盤からの抵抗が大幅に低減された状態でスムーズかつ能率的に行える。
その結果、従来の２重管推進工法が備えていた利点を損なうことなく、２重管推進工法の欠点を解消し、経済的に作業能率および作業品質を格段に向上させることができる。

図１〜７に示す実施形態は、鉄道線路の下を潜って下水道などを施工する場合の実施形態を模式的に示している。
〔推進工法の全容〕
図７に示すように、鉄道線路Ｒの両側で、地盤Ｅに出発立坑Ｈ1と到達立坑Ｈ2を掘削施工して、出発立坑Ｈ1から到達立坑Ｈ2に至る推進区間の地盤Ｅ内に埋設管１０、２０を施工する。
推進区間のうち、出発立坑Ｈ1に近い前半区間には、鋼管からなる第１埋設管１０の列と、第１埋設管１０の内部に配置されたヒューム管からなる第２埋設管２０の列とが２重に施工される。第２埋設管２０の外径は、第１埋設管１０の内径よりも小さい。到達立坑Ｈ2に近い後半区間には、第２埋設管２０の列のみが施工される。推進区間の全長にわたる第２埋設管２０列の内部を、下水道などに利用する。

図では、第２埋設管２０のみを施工する後半区間の長さを省略して示しており、実際には、前半区間に比べて後半区間のほうが、かなり長くなる。
鉄道線路Ｒを横断する前半区間では、耐力に優れた第１埋設管１０が第２埋設管２０の外周を覆っているので、鉄道線路Ｒの下方で地盤変動や崩落などの問題が起こるのを有効に防止できる。
〔前半区間の施工〕
図１に示すように、出発立坑Ｈ1の内側壁から地盤Ｅの内部に向かって、掘進機３０と掘進機３０の後端に連結器４０を介して連結された第１埋設管１０の列を、推進埋設する。

基本的には、通常の１種類の埋設管を用いる推進工法と同じ装置や設備、作業方法が採用される。
＜掘進機＞
掘進機３０は、基本的には、通常の推進工法用の掘進機と同様の構造を備えている。
全体が概略円筒状をなす掘進機３０の外径は、第２埋設管２０の外径に合わせて設定されている。第１埋設管１０の外径よりも小さな外径である。掘進機３０の先端に備えた回転掘削盤３２は、通常の掘削ビットや掘削刃に加えて、可動掘削ビット３４を備えている。可動掘削ビット３４は、回転掘削盤３２の外周縁に沿って複数個所に配置され、放射方向に進退する。図示を省略したが、可動掘削ビット３４は、回転掘削盤３２に内蔵された油圧アクチュエータによって進退する。図１は、可動掘削ビット３４を掘進機３０の外径よりも外側まで移動させた状態である。可動掘削ビット３４の外径で決まる掘削径が、第１埋設管１０の外径に対応している。

図示を省略しているが、掘進機３０には、回転掘削盤３２を回転駆動するモータや減速機、回転掘削盤３２で掘削された土砂を排出する排土機構、掘進機３０の位置を計測する測量装置、掘進機３０の掘進方向を変更する変向ジャッキなど、通常の掘進機３０と同様の機構や装置が搭載されている。
＜連結器＞
図２に詳しく示すように、掘進機３０の筒状をなす後端には連結器４０が嵌入連結される。連結器４０は、全体が鋼材で形成され概略円筒状をなす。
連結器４０の先端側には、先端連結部４６を有する。先端連結部４６の外径は、掘進機３０の筒状後端の内径に対応している。先端連結部４６の外周面には、前後２個所に環状の封止リング４７が装着されている。封止リング４７の外周端が掘進機３０の後端内面に当接することで、両者間の密封性を確保している。

連結器４０の後端側には、後端連結部４２を有する。後端連結部４２の外径は、第１埋設管１０の列のうち、先頭の第１埋設管１０の先端に一体的に溶接された連結環部１２の内径に合わせている。後端連結部４２を第１埋設管１０の連結環部１２の内部に嵌入することで、後端連結部１２の外周面と連結環部１２の内周面とが当接して、互いに連結される。
後端連結部４２の内周側には、第２埋設管２０の先端形状に対応する嵌合段部４４を有する。この嵌合段部４４に、第２埋設管２０を嵌入連結できるようになっている。
嵌合段部４４の後端側の前後２個所に、連結器４０を貫通するネジ孔４３、４３が設けられている。ネジ孔４３は連結器４０の周方向で所定角度毎に等分に配置されている。ネジ孔４３にはボルト７０がねじこまれる。ボルト７０の先端は、第１埋設管１０の連結環部１２に設けられたネジ穴１４にねじ込まれる。これによって、連結器４０と第１埋設管１０とが強固に連結固定される。連結環部１２のネジ穴１４は、連結環部１２の外周面に溶接された薄い鋼板からなる塞ぎ板１５で塞がれている。塞ぎ板１５は、ボルト７０を取り外したあとでも、ネジ穴１４から土砂や地下水が侵入することを阻止する。

連結器４０のうち、嵌合段部４４よりも前方側にも、周方向に所定角度毎の位置で、内面側から外面側へとボルト７２がねじ込まれている。このボルト７２の先端は、連結環部１２に設けられたネジ孔１６にねじ込まれている。ネジ孔１６は、連結環部１２の外周面に開口して露出している。
ボルト７２の取付位置よりも前方側で、連結器４０の外周面と連結環部１２の内周面との間にＯリング４５が装着されている。Ｏリング４５は、連結器４０側に設けられた周溝に装着されて、連結環部１２の内面に押圧されるようになっている。これによって、連結環部１２の先端側から、土砂や地下水が侵入することを防止する。

連結器４０の外周面で、Ｏリング４５よりも前方側は、先端連結部４２の外周面につながるテーパ周面４９になっている。このテーパ周面４９は、第２埋設管２０を推進埋設する際の地盤抵抗を低減する機能がある。
以上に説明した構造を有する連結器４０によって、掘進機３０に第１埋設管１０の列が連結されている。
＜滑材供給＞
図１に示すように、地上から出発立坑Ｈ1の内部を経て第１埋設管１０の列の内部へと、滑材供給管６０が導入される。滑材供給管６０は、前後の複数個所で分岐して、分岐したそれぞれの先端が、第１埋設管１０の管壁に設置された滑材供給口６２に接続される。第１埋設管１０の内側には第２埋設管２０が存在しないので、滑材供給管６０から滑材供給口６２への配管取付は容易に行える。

滑材供給口６２から地盤Ｅとの隙間に供給された滑材が、第１埋設管１０が推進されるときに地盤Ｅから加わる摩擦抵抗を低減する。推進がスムーズに行われ、付加すべき推進力を小さくでき、推進時間を短くできる。
＜推進作業＞
図１に示すように、出発立坑Ｈ1に、元押しジャッキ５０が設置される。元押しジャッキ５０の作動軸５２の先端が、当接板５４を介して、第１埋設管１０の列後端に当接する。
この状態で、掘進機３０の回転掘削盤３０を回転させて地盤Ｅを掘削しながら、元押しジャッキ５０の作動軸５２を前方に進出させて、掘進機３０および第１埋設管１０の列を前方に推進させる。

第１埋設管１０の１本分の推進作業が終了すれば、出発立坑Ｈ1内で、第１埋設管１０の列の後端に新たな第１埋設管１０を連結し、再び、前記した推進作業を行う。なお、図１では、図面スペースの関係で、出発立坑Ｈ1の奥行を実際よりも狭く表示している。実際には、元押しジャッキ５０と第１埋設管１０の列後端との間には、新たな第１埋設管１０を挿入配置できるだけの余裕を設けておく。
以上に説明した第１埋設管１０の推進作業は、通常の推進工法の場合と基本的に大きな違いはない。
第１埋設管１０が、鉄道線路Ｒの下方領域の全体に推進埋設されれば、前方区間の施工は終了する。

〔第２埋設管の配置〕
図３、４に示すようにして、第２埋設管２０を配置する。
具体的には、第１埋設管１０の推進作業が終了したあと、元押しジャッキ５０の作動軸５２は後退させる。当接板５４は撤去する。第１埋設管１０の列内部の滑材供給管６０を撤去し、滑材供給口６２を塞ぐ。
＜連結解除＞
図４に詳しく示すように、連結器４０の内部で、ボルト７０を取り外す。連結器４０のネジ孔４３および連結環部１２のネジ孔１４は、外周面が塞ぎ板１５で塞がれているので、ボルト７０がなくても、土砂や地下水が流入してくる心配はない。

もう一つのボルト７２を緩めて、ボルト７２の先端が連結環部１２のネジ孔１６よりも内周側に配置されるようにする。これによって、ボルト７２による、連結環部１２と連結器４０との固定が解除される。
ボルト７２は、連結器４０の内周に頭部が突き出した状態になる。この状態では、連結環部１２のネジ孔１６から地下水などが侵入しようとしても、ボルト７２よりも内側への侵入は確実に阻止できる。但し、ボルト７２が不安定な状態でねじ込まれていることになるので、ボルト７２の位置を固定するために、半割りリング７４、７４を装着する。
半割りリング７４、７４は、鋼材などからなり、円筒を二つ割りにした構造を有する。ボルト７２と連結器４０の内周面との間に、半割りリング７４、７４を装着し、ボルト７２を少し締めこんで固定しておけば、振動や衝撃が加わっても、ボルト７２がみだりに抜き落ちてしまったり、連結器４０の外周面に突き出してしまったりすることが防止される。

なお、図４には、第２埋設管２０が存在する状態を示しているが、実際の連結解除作業は、第２埋設管２０が存在しない状態で行うので、広い第１埋設管１０の内部で余裕を持って楽に作業を行うことができる。
＜第２埋設管の挿入＞
地上から出発立坑Ｈ1に、第２埋設管２０を搬入し、第１埋設管１０の内部に挿入する。第２埋設管２０は、第１埋設管１０の列の先頭から最後尾までに配置する。第１埋設管１０の列の最後尾から第２埋設管２０の最後尾が突き出す状態まで、第２埋設管２０を配置する。前後の第２埋設管２０同士は、出発立坑Ｈ1の内部で、互いの連結部分が第１埋設管１０に入る前に、通常の埋設管同士の連結手段によって連結しておく。

図４に詳しく示すように、第２埋設管２０の先端は、連結器４０の嵌合段部４４に嵌入することで連結される。このとき、第２埋設管２０の外周面が、第１埋設管１０の内周面に装着された封止ブラシ１８に当接する。
封止ブラシ１８は、図２に詳しく示すように、先頭の第１埋設管１０の内周面で前後２個所に装着されている。封止ブラシ１８には、環状をなす本体部分の先端に、中心に向かって斜め前向きに突き出す複数枚の弾性封止片１９を有している。弾性封止片１９はゴム板などからなる。封止ブラシ１８および弾性封止片１９は、第１埋設管１０の内周面の全周にわたって密接する状態で配置されている。

図４に示すように、第２埋設管２０が第１埋設管１０の封止ブラシ１８の位置まで進出すると、第２埋設管２０の外周面で封止ブラシ１８の弾性封止片１９を外周側に押し除ける。弾性封止片１９の反発力で、全周の弾性封止片１９同士および弾性封止片１９と第２埋設管２０の外周面との間が良好に封止される。
第２埋設管２０の挿入作業は、地盤Ｅからは隔離された第１埋設管１０の列内部で行うので、第２埋設管２０の移動には大きな抵抗は働かない。元押しジャッキ５０で大きな力を作用させなくても、人力で押したり、簡単なウィンチ装置で引き動かしたりするだけでも、挿入作業は可能になる。勿論、元押しジャッキ５０を利用して、順次、第２埋設管２０を前方側に押し込んでいくこともできる。この場合、元押しジャッキ５０で加える押し込み力は、推進作業よりも格段に小さな力でよい。

〔後半区間の施工〕
基本的には、従来の２重管推進工法における内管すなわち第２埋設管２０の推進作業と同じ作業手順が適用できる。
図５に示すように、掘進機３０の可動掘削ビット３４を中心側に退出させておく。掘削径は、掘進機３０および第２埋設管２０の外径に相当する。
第２埋設管２０の列後端に、当接板５４を介して、元押しジャッキ５０の作動軸５２先端を押し当てる。出発立坑Ｈ1に導入された滑材供給管６０を、第２埋設管２０の列内部空間に敷設する。第１埋設管１０の列よりも前方で、第２埋設管２０の周壁に設けられた滑材供給口６２に、滑材供給管６０を接続する。

掘進機３０の回転掘削盤３２で地盤Ｅを掘削しながら、元押しジャッキ５０で加えた推進力によって、掘進機３０および第２埋設管２０の列を推進させる。第２埋設管２０の外周面と地盤Ｅとの間に滑材を供給して、地盤Ｅからの抵抗を低減させる。
１本の第２埋設管２０が推進されたあと、出発立坑Ｈ1内で新たな第２埋設管２０を、既に推進された第２埋設管２０の列後尾に順次連結していく。
図６に詳しく示すように、静止した第１埋設管１０の中央を第２埋設管２０が推進されるときには、第２埋設管２０が第１埋設管１０の内周面に設けられた封止ブラシ１８の弾性封止片１９を引きずる方向に当接しながら摺動するので、常に良好な封止状態を維持したままで、第２埋設管２０が推進される。

連結管４０は、第１埋設管１０の連結環部１２から抜け出す。第１埋設管１０の端部やネジ孔１６、１４から、内部に土砂や地下水が侵入しても、前記した封止ブラシ１８による封止機能によって、封止ブラシ１８の位置よりも奥には、土砂や地下水は容易に侵入できない。地盤Ｅ側からの地下水圧は、弾性封止片１９を第２埋設管２０の外周面に押し付けるように作用するので、余計に封止機能が高まる。封止ブラシ１８は前後２個所に設けられているので、両方の封止ブラシ１８を通過することは実質的に起こり得ない。
連結器４０の先端側では、ボルト７２がねじ込まれたままなので、ボルト７２の個所から連結器４０の内周側に土砂や地下水が侵入することもない。Ｏリング４５は、もはや第１埋設管１０との間の封止には機能しないが、取り付けたままであっても、大きな支障は生じない。連結器４０の先端側のテーパ周面４９は、掘進機３０の掘削径に対応して掘削された地盤Ｅのトンネルをテーパ周面４９で滑らかに外周側に押し除けるので、連結器４０に、掘削径よりも少し外径の大きな部分が存在しても、推進作業には大きな支障は生じない。連結器４０のテーパ周面で地盤Ｅのトンネルを押し拡げることで、後続する第２埋設管２０に加わる周囲の地盤Ｅからの抵抗や土圧力を軽減できる利点もある。

第２埋設管２０の列のうち、第１埋設管１０の内部に配置された範囲では、地盤Ｅからの抵抗を全く受けないので、第２埋設管２０の列が長くなっても、地盤Ｅからの抵抗が作用するのは、第１埋設管１０で覆われていない後半区間だけである。第２埋設管２０の推進はスムーズに行われ、元押しジャッキ５０で付加する推進力も小さくて済む。第２埋設管２０を長距離にわたって推進させることも容易である。
〔推進工法の終了〕
図７に示すように、第２埋設管２０が、出発立坑Ｈ1から到達立坑Ｈ2までに配置されれば、推進作業は終了する。その後の作業は、通常の推進工法の場合と同様に行える。

掘進機３０および連結器４０は、第２埋設管２０の列先頭から取り外し、到達立坑Ｈから地上に撤去すればよい。出発立坑Ｈ1では、元押しジャッキ５０などの推進作業用の設備類を撤去する。
第２埋設管２０の列内部では、滑材供給管６０の撤去や滑材供給口６２を塞ぐ作業が行われる。第２埋設管２０の内面にコーティング層を施工することができる。出発立坑Ｈ1および到達立坑Ｈ2の内側壁と、第１埋設管１０および第２埋設管２０の端部との間を、モルタルを打設して塞ぐ処理を行うこともできる。
このようにして施工が完了した地下の埋設管構造は、下水道などに利用することができる。鉄道線路Ｒの下方領域では、耐力に優れた鋼管からなる第１埋設管１０が、ヒューム管からなる第２埋設管２０の外周を囲んで保護している状態になっている。鉄道線路Ｒの構造物から加わる圧力や列車通過によって変動する地盤の圧力などが作用しても、第２埋設管２０が損傷したり水漏れを起こしたりすることが防げる。

本発明の２段階推進工法は、例えば、鉄道線路の下を潜る下水道の施工などに有効に適用できる。鉄道線路に悪影響を与えることなく、鉄道線路から悪影響を受けることもなく、簡単かつ能率的に埋設管の施工を行うことができる。

本発明の実施形態となる前半区間の施工状態を示す断面図 前図における要部の詳細断面図 第２埋設管の配置作業の施工状態を示す断面図 前図における要部の詳細断面図 後半区間の施工状態を示す断面図 前図における要部の詳細断面図 推進工法の終了状態を示す断面図

符号の説明

１０ 第１埋設管
１２ 連結環部
１８ 封止ブラシ
２０ 第２埋設管
３０ 掘進機
３２ 回転掘削盤
３４ 可動掘削ビット
４０ 連結器
４２ 後端連結部
４４ 嵌合段部
４６ 先端連結部
４９ テーパ周面
５０ 元押しジャッキ
６０ 滑材供給管
６２ 滑材供給口
Ｅ 地盤
Ｒ 鉄道線路

Claims (4)

1. 地盤内において出発立坑から到達立坑に至る推進区間のうち、出発立坑側の前半区間には第１の埋設管と第２の埋設管、到達立坑側の後半区間には第２の埋設管のみをそれぞれ施工する２段階推進工法であって、
   前記第１埋設管に対応する掘削径と第１埋設管の内径よりも外径が小さな前記第２埋設管に対応する掘削径とに掘削径が可変である掘進機と、前記掘進機の後端に配置され、前記第１埋設管および第２埋設管の何れをも連結できる連結器とを用い、
   前記掘進機の連結器に、前記第２埋設管は配置せずに前記第１埋設管を連結し、掘進機の掘削径を第１埋設管に対応する掘削径に設定し、前記出発立坑から前記地盤内に推進させて、前記前半区間に第１埋設管を推進埋設する前半推進工程（ａ）と、
   前記前半推進工程（ａ）の後、前記掘進機の連結器と前記第１埋設管との連結を解除し、前記第２埋設管を、前記出発立坑から地盤内に配置された第１埋設管の内部を通過させて、前記掘進機の連結器に連結される位置から第１埋設管の列後端までに配置する工程（ｂ）と、
   前記掘進機の掘削径を前記第２埋設管に対応する掘削径に設定し、掘進機の連結器に連結された第２埋設管の列を、前記第１埋設管の列先端から地盤内に推進させ、前記到達立坑に至る後半区間に第２埋設管を推進埋設する後半推進工程（ｃ）と
   を含む２段階推進工法。
2. 前記前半推進工程（ａ）が、前記掘進機の後端に前記連結器の先端を嵌入して連結し、連結器の後端を前記第１埋設管の先端に嵌入して連結する工程（ａ−１）を含み、
   前記後半推進工程（ｂ）が、前記第２埋設管を前記連結器の後端に嵌入して連結する工程（ｂ−１）を含む
   請求項１に記載の２段階推進工法。
3. 前記前半推進工程（ａ）が、前記第１埋設管の内部に導入された滑材供給管から、第１埋設管と地盤との間に滑材を供給する工程（ａ−２）を含み、
   前記後半推進工程（ｃ）が、前記第１埋設管の施工個所よりも前方側で、前記第２埋設管の内部に導入された滑材供給管から、第２埋設管と地盤との間に滑材を供給する工程（ｃ−１）を含む
   請求項１または２に記載の２段階推進工法。
4. 請求項２〜３の何れかに記載の２段階推進工法に用いる連結器であって、
   全体が概略筒状をなし、
   前記掘進機の後端に嵌入して連結される先端連結部と、
   前記第１埋設管の先端に嵌入され、連結器の内側から外側の第１埋設管に対して着脱自在に固定される後端連結部と、
   前記後端連結部の内周側に配置され、前記第２埋設管の先端が嵌入されて連結される連結段部と、
   前記後端連結部の外周面と先端連結部の外周面とをつなぐテーパ周面と
   を備える２段階推進工法用の連結器。
   

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