JPH06100076B2 - 推進工法における掘削土砂の排出方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、推進工法における掘削土砂の排出方法に関
するものである。とくに、この発明は推進管内に吸引ホ
ース設置して、先端に開口させ、開口から推進管内の空
気を吸収させて後端がわへ流す空気流を吸引ホース内に
生じさせ、掘削した土砂をこの空気流に乗せて能率よく
推進管から運び出し、運んだ土砂をタンク内で沈降させ
て、土砂を推進管から排出する方法に関するものであ
る。

（従来の技術） 推進工法は、地下に下水管などを埋設する方法の一つで
ある。推進工法は、まず発進立坑を堀り、発進立坑から
先導管を地盤中に進入させ、進入したあとに、予め作ら
れた鋼管又はヒューム管をジャッキの推進力で押し込む
か、又は枠を組んでコンクリート管を構築して行き、こ
うして管を地下に埋設する方法である。埋設された鋼管
又はヒューム管は、推進管と呼ばれる。推進工法では、
工事の大部分が地面下で行われ、地上にはところどころ
発進立坑又は到達立坑が現れるに過ぎないから、交通を
妨害することが少なく、さらに一般に建設公害を起こす
ことが少ないので、都会では下水管の埋設などに広く採
用されている。

推進管として直径が数拾センチメートル以上の大きさの
ものを埋設するときは、これを推進させるために、先導
管によって推進管の先端に位置する地盤を掘削し、掘削
した土砂を推進管から外へ排出することが必要とされ
る。このため、今までは推進管内でトロッコ又はベルト
コンベヤーによる土砂の輸送が行われた。また、掘削し
た土砂を泥漿として排出することも行われたが、この場
合も土砂の排出はトロッコ又はベルトコンベヤーによっ
て行われることが多かった。ところが、トロッコ又はベ
ルトコンベヤーによる輸送には種々の欠点があった。

その欠点は次のとおりである。まず、トロッコを用いる
方法では、トロッコの移動は人が行うことになるが、推
進管内は狭くて見通しが悪いので、作業は危険で困難で
ある上に、立坑からの土砂の引き上げにも手間を要し、
従って土砂の排出を能率よく行うことができず、また推
進管の推進を連続的に行うことができず、結局管の推進
を能率よく行うことができなかった。次に、ベルトコン
ベヤーを用いる方法では、ベルトコンベヤーの設置に費
用がかかる上に、ベルトコンベヤーが管内で大きな場所
を占めるために、管内の往来と作業とが困難となり、ま
た管の推進に伴うベルトコンベヤーの移動にも困難があ
り、結局能率よく土砂を排出し推進工事を進めることが
できなかった。また、泥漿とする方法は、掘削土砂を泥
漿化するために大量の泥液を加えるので、排出すべき土
砂の量が増え、掘削土砂の数倍量の泥漿を排出しなけれ
ばならないこととなり、従って土砂の排出が一層困難と
なった。その上に、排出した泥漿は、これを脱水して廃
棄しなければならないために、廃棄も容易でない、とい
う別の欠点もあった。

特開昭61−126297号公報は、掘削した土砂を泥漿として
吸引ホースの真空吸引力により推進管から排出する方法
を記載している。しかし、この公報では、吸引ホースの
先端が推進管内で開口させられないで、截頭円錐状開口
部に接続されており、しかもその截頭円錐状開口部は推
進管内の空気を吸引できない構造とされているので、こ
の吸引ホースは推進管の空気を吸収できないものとなっ
ている。この吸引ホースは截頭円錐状開口部には付設さ
れた送気管から供給される空気を吸収するようにされて
いる。そのために、吸引ホースを流れる空気流は土砂を
浮遊させるほどの量と力とを持ったものとなり得ない。
従って、この方法では掘削した土砂を能率よく移動させ
ることはできなかった。

（発明が解決しようとする課題） この発明は、上述のような従来法に伴う欠点を改善し、
推進工法において掘削した土砂を、推進管から発進立坑
がわへ能率よく容易に排出する方法を提供しようとして
なされたものである。

この発明者は、上述の目的を達成するために、さきに１
つの方法を提案し、その方法を特願昭63−120108号とし
て特許出願した。その方法は公知の推進工法において、
推進管内に吸引ホースを設置し、吸引ホースの先から推
進管内の空気を吸収させてこの空気を後端がわへ流し、
吸引ホース内に独立した空気流を生じさせておいて、掘
削した土砂をこの空気流に乗せて固体状で立坑がわに移
動させ、掘削土砂を過進管から排出するという方法であ
る。

この発明者は、上述の既に提案した方法においては、掘
削した土砂が吸引ホースの先端開口に堆く積まれたり、
掘削した土砂が粘稠な汚泥状のものになったりすると、
土砂の排出が困難となることに気付いた。そこで、その
点を改良する必要が起きた。

（課題を解決するための手段） この発明者は、上述の吸引ホースの途中とくに吸引ホー
スの先端近くに空気の導入口を設け、前述の吸引力によ
って自然に導入口からも空気が吸引ホース内に流れ込む
ようにすると、切削された土砂が吸引ホースの先端の周
りに堆く積まれた場合にも、吸引ホースが詰まることな
く土砂を吸い込むようになることを見出した。さらに、
この発明者は、上記の導入口から加圧空気を圧入する
と、土砂の吸い込みが円滑になるだけでなく、さらに土
砂の移動速度が大きくなることを見出した。また、掘削
土砂は、地盤が粘土質で多量の水分を含み、掘削した土
砂が粘稠な汚泥状を呈する場合にも、上記の導入口を設
けると、このような粘稠な土砂を円滑に輸送できること
を見出した。この発明は、このような知見に基づいて完
成されたものである。

この発明は、発進立坑から先導管を地盤中に進入させ、
進入したあとに推進管を埋設して行く推進工法におい
て、推進管内に吸引ホースを設置して、吸引ホースの先
端を推進管の先端がわで開口させるとともに、吸引ホー
スの後端がわを土砂タンクを経て吸引機に接続し、吸引
機の吸引により吸引ホース内に先端開口から推進管内の
空気を吸引して吸引機へ流す空気流を生じさせ、先導管
で掘削した土砂に吸引ホースの先端開口を向け、土砂を
上記空気流に乗せて発進立坑がわに移動させるととも
に、吸引ホースの他中に設けた空気導入口から補助的に
吸引ホース内に空気を導入して土砂の移動を助け、移動
した土砂を吸引機の前に設けた土砂タンク内に沈降させ
て集めることを特徴とする、推進工法における掘削土砂
の排出方法を要旨とするものである。

（実 施 例） この発明を実施の１例について図面に基づき説明する
と、次のとおりである。第１図は、この発明方法を模型
的に示した地盤の垂直断面図である。第２図は、第１図
における先端がわの一部欠斜視図である。第３図は、第
１図において後端がわに設けられた設備の一部切欠斜視
図である。第４図は、第３図に示した設備の作用を説明
する模型図である。第５図は、他の吸引ホースの一部切
欠側面図である。第６図は、吸引ホースの後端がわに設
けられた他の設備の斜視図である。

第１図及び第２図において、ａは先導管を示し、ｂは推
進管を示し、ｃは発進立坑を示している。先導管ａは、
先端に設けられたカッタービット１で正面地盤を掘削
し、掘削した土砂２をスクリューコンベンヤー３で後方
へ送り、箱４内に堆積させる。堆積した土砂２は、網５
により篩にかけられ、小粒だけが後方へ送られる。推進
管ｂは鉄、コンクリート等で作られ、これが予め作られ
た管であるときは、発進立坑ｃ内に設置されたジャッキ
６の推進力により、先端に向かって推進される。こうし
て、推進管ｂは地盤中に圧入され、次々と地下に埋設さ
れて行く。

推進管ｂ内には吸引ホースｘが設置される。吸引ホース
ｘは、硬質の材料で作られたもの例えば鉄管であっても
よいが、望ましいものは軟質の材料で作られたものであ
る。好ましい吸引ホースは、例えば可撓性の合成樹脂で
作られており、真空掃除機に用いられる吸引用ホースの
ようなものである。ホース壁に硬質材料製の線材が螺旋
状に付設されて補強されており、全体が透明又は半透明
とされたものが好適である。例えば、東拓工業（株）か
らカナダインの商品名で販売されているホースが適して
いる。吸引ホースｘの内径は100〜200ミリメートルが適
当である。吸引ホースｘは400メートルの長さにわたっ
て延ばすことができる。このような吸引ホースｘの設置
は、吸引ホースｘを推進管ｂに挿入し、推進管ｂ内に延
ばしておき、先端開口を固定するとともに、必要に応じ
てところどころを推進管に固定するだけで足りるから、
その設置は容易であり、また移動も容易である。

吸引ホースｘの先端７は、ホースそのままの大きさで開
口している。また、吸引ホースｘの途中、すなわち先端
近くには空気導入口が設けられ、そこに空気導入管８が
付設されている。空気導入管８は吸引ホースｘよりも小
さな内径を持っている。空気導入管８にはバルブが付設
されていて、導入される空気量を調節できるようにされ
ている。空気導入管８の端は、吸引ホースｘの管壁を貫
いて僅かにホース内へ突出してもよいが、また丁度管壁
上で終わっていてもよい。空気導入管８の端は推進管の
中で開放されている。

吸引ホースｘとして内径100−200ミリメートルのものを
使用したときには、空気導入管８としては内径25ミリメ
ートル以下のものを用いることが望ましい。また、空気
導入管８の付設位置は、吸引ホースｘの先端７から200
−1000ミリメートル離れたとこに設けることが望まし
い。空気導入管８に設けられるバルブは、そこを通る空
気量を自在に調節できることが望ましい。吸引ホースｘ
の後端は、吸引機の役目をするブロワーｅに接続され、
ブロワーｅに近い途中に土砂タンクｄが接続されてい
る。従って、ブロワーｅで吸引すると、吸引ホースｘの
中には空気の流れが生成され、空気は先端開口７から土
砂タンクｄを経てブロワーｅに向かい、ここに矢印ｙの
方向に流れる空気流が生成される。

吸引ホースｘの先端開口７は、箱４内に臨み、網５を通
過した土砂２を吸引できるところに位置している。網５
は、吸引ホースｘ内を自由に通過できる小粒土砂だけを
選ぶために付設されている。その小粒はおおよそ吸引ホ
ースｘの内径の３分の２以下、望ましくは半分以下の粒
径をを持ったものである。網５を通過した土砂は、吸引
ホース内を流れる空気流に乗って、土砂タンクｄに向か
って移動せしめられる。こうして、掘削された土砂は推
進管ｂから排出される。

先端開口７から空気が吸い込まれるときに、空気導入管
８を開放しておくと、空気導入管８から空気が自然に吸
い込まれることになる。先端開口７の周りに掘削された
土砂が過剰に堆積されていない間は、空気導入間８から
空気を導入しなくても、先端開口７は土砂を吸い込んで
行く。従って、この間は空導入管８のバルブを閉じてお
く。しかし、先端開口７の周りに堆く土砂が堆積される
と、先端開口７からの土砂の吸い込みが悪くなり、土砂
が吸引パイプ内で詰まるようなことが起こる。このよう
なときに、空気導入管８のバルブを開いて、導入管８か
ら空気を導入すると、先端開口７から土砂が順調に吸い
込まれるようになる。そのほか、吸引ホース内の一部で
土砂が詰まった場合にも、空気導入管から空気を導入す
ると、詰まりが解消される。ここでいう土砂の中に、粘
稠な汚泥状のものが含まれていることは、云うまでもな
い。

吸引ホースｘの後端がわには土砂タンクと吸引機とが設
置されるが、その設置の一例が第３図に示されている。
第３図において、吸引ホースｘの後端がわは切り換え弁
ｆを経て２股に分かれ、それぞれ別の土砂タンクｄに入
り、次いで切り換え弁ｆ′に入って合流し、分離器ｇを
経てブロワーｅに接続される。土砂タンクｄ内では、吸
引ホースｘからの空気流がタンクｄの下部から入り、タ
ンクｄの側壁に沿って旋回してのち、タンクの上部から
出るようにされている。従って、空気流に乗せられた土
砂は、タンクｄ内で重量により沈降せしめられてタンク
ｄ内に堆積し、空気だけがタンク上部から排出されるよ
うになっている。もっとも、微細な土砂粒子は、タンク
内に堆積しないで、さらに空気流に乗ってタンク上部か
ら排出される場合がある。

そこで、微細な土砂粒子がブロワーｅに入るのを防ぐた
めに、分離器ｇが付設されている。分離器ｇは、サイク
ロンの原理に基づき、微細粒子を空気から分離する作用
をする。その作用は、第４図に示すように、初めの分離
器g₁において、微細粒子の中ではやや粒径の大きい粉塵
が、サイクロンによってまず沈降して除去され、次いで
分離器g₂において空気流を水中に通すことによって、粒
径の小さい粉塵が除かれ、その後にルーツブロワーｅに
よって減圧吸引され、最後に分離器g₃において、さらに
残留粉塵が除去されるとともに消音されて、空気中に放
流される。

切り換え弁ｆとｆ′とは、土砂の排出を連続的に行うた
めに設けられる。すなわち、土砂の排出を連続して行う
ために、２個の土砂タンクｄを並列に設け、一方のタン
ク内に溜まった土砂を取り出すとき、そのタンクへ空気
が流入するのを止め、同時に他のタンクへ空気を流すこ
とを目的として切り換え弁ｆとｆ′とが設けられる。こ
れにより、タンクから土砂を取り出す時にも、土砂の排
出が続けられることとなる。

ブロワーｅは、例えばルーツブロワーを用いる。ルーツ
ブロワーは、複数個の回転葉が噛み合って回転し、空気
流を起こさせる構造の送風機である。この発明では、強
力な空気流を生成させるために、２個のルーツブロワー
を直列に連結して用いることが望ましい。また、ルーツ
ブロワーの中でも３個の回転葉が噛み合っている構造の
ものを用いるのが好ましい。この発明では、ブロワーｅ
として大きな容量のブロワーを用い、大容量で速度の大
きい空気流を吸引ホースｘ内に生成させることが肝要で
ある。

先導管ａで掘削された土砂２は、地盤の種類により様々
な性状を呈する。掘削された土砂が大塊であるときは、
これを粉砕したのち、吸引ホースｘに通すようにする。
また、堀削された土砂が粘着性の大きい粘土質のもので
あるときは、これに小量の水を添加して表面の粘性を低
下させ、吸引ホースの内壁に接着しないうようにする。
この場合、添加する水の量は少量とし、土砂を泥漿化さ
せないように注意する。それは、土砂を汚泥化させない
で輸送する方がホース内での粘着が少なく、高い小さく
て有利だからである。固体状で輸送できる範囲は、土砂
100部に対し、水が30部以下である場合である。しか
し、それ以上の水を加えて、土砂を汚泥状又は泥漿状に
してもよい。

吸引ホースｘは、必要により、例えばフランジ接続又は
スリーブ接続によって容易に延長して行うことができ
る。吸引ホースｘが数拾メートルの長さにわたるとき
は、その途中にエヤーコックを設ける。エヤーコックは
この発明で云う空気導入口に該当している。エヤーコッ
クは、必要なときここから空気を導入して、吸引ホース
ｘの壁面に付着した土砂を取り除くのに使用される。

第１図及び第２図では、空気を加圧しないで導入管８か
ら自然に吸い込まれる態様を示したが、加圧した空気を
導入管８から導入することもできる。この場合には、第
５図に示すように、吸引ホースｘの内部に位置する導入
管の先端部分を矢印ｙの方向へ向けることが望ましい。
このようにすると、導入管８から吹き出す加圧された空
気は、吸引機の方向に向かって流れ、吸引機により、惹
き起こされた空気の流れをさらに助長することとなる。
従って、加圧空気を導入する場合には、吸引ホースｘの
先端開口７から土砂が円滑に吸い込まれることになるだ
けでなく、土砂の移動速度が高められ、能率よく土砂を
排出することができる。

加圧した空気を導入する場合、空気の加圧機は、立坑内
に設置することもできるが、それよりも地上に設置する
ことが望ましい。加圧速度は5kg/cm²以下で充分であ
る。

空気導入口から加圧空気を導入するときは、空気導入口
はこれを開いたままにしておいてもよい。しかし、空気
導入口から自然に空気を導入する場合には、空気導入口
は通常閉じるようにし、吸引ホースの先端開口から土砂
が吸い込まれにくくなった場合など、土砂の流れが異常
になった場合だけ導入口を開くようにする。何れにして
も空気導入口から導入される空気量は、先端開口から導
入される空気量に比べると、少ない。この意味で空気導
入口からの空気の動流は、補助的だと云える。

この発明は、推進管内に吸引ホースを挿入し、吸引ホー
スに先端から推進管内の先端がわ空気を吸収させてこれ
を吸引ホースの後側がわへ流すとともに、吸引ホースの
途中に空気導入口を設けてここから吸引ホース内に補助
的に空気を導入し、これによって強大な空気流を生じさ
せ、この空気流に乗せて掘削した土砂を能率よく輸送す
ることを特徴としている。掘削した土砂の中には、地盤
の性質により汚泥状を呈するものもあり、また掘削の際
に滑剤等を加えたために泥漿状を呈するものもあるが、
この発明方法によればそれらの土砂をすべて輸送するこ
とができる。しかし、掘削した土砂は上述のようにな汚
泥又は泥漿状としないで、固体状として輸送することが
望ましい。なぜならば、汚泥又は泥漿状とした土砂は嵩
が大きい上に、これを廃棄するには脱水した上で廃棄し
なければならないという制約があり、さらに脱水して廃
棄するにしても、産業廃棄物としての取扱いを受けるの
で、普通の土砂のように簡単に廃棄することが許されな
いからである。

第１図では、掘削した土砂を一端土砂タンクｄに入れて
のち、これをダンプカーｈに移し変えて運搬することと
したが、それよりも、第６図に示うようにした方が有利
である。第６図では、ダンプカーｈ上に直接土砂タンク
ｄを取り付けて、吸引ホースｘをダンプカーｈ上の土砂
タンクｄに直接に接続し、掘削した土砂を直接ダンプカ
ーｈ上に乗せている。ダンプカーｈ上の土砂タンクｄ
は、後端下部に吸引ホースｘに接続すべき入口を備え、
前部上方に分離器ｇに接続すべき出口を備えている。土
砂タンクｄの内部は、空気流がタンク壁に沿って旋回す
る間に、土砂だけを沈降させ、空気だけを出口から排出
させるようになっている。タンクｄ内に入れられた土砂
は、必要により、タンクｄの後端の側板ｉを開き、タン
クｄを傾けて放出できるようになっている。

この発明方法は、水道管、暗渠、下水道などの敷設に利
用することができる。また、この発明方法はシールド工
法に適用できるものである。

（発明の効果） この発明によれば、推進工法における推進管内に吸引ホ
ースを設置して、吸引ホースの先端を推進管が先端がわ
で開口させるとともに、吸引ホースの後端がわを土砂タ
ンクを経て吸引機に接続し、吸引機の吸引により、吸引
ホース内に先端開口から推進管内の空気を吸収して吸引
機へ流す空気流を生じさせるから、吸引ホース内に強大
な空気流を容易に生じさせることができる。その状態に
おいて先導管で掘削した土砂に吸引ホースの先端開口を
向けるから、土砂の断片を上記空気流に乗せて発進立坑
がわへ移動させて土砂タンク内へ運ぶことができる。こ
の場合、吸引ホースが先端で開口しているだけのとき
は、開口の周りに掘削された土砂が多量に堆積し、開口
が土砂で覆われてしまうようになると、土砂が開口から
吸い込まれなくなるが、この発明では吸引ホースの途中
に空気導入口を設けておき、空気導入口から補助的に吸
引ホース内に導入するから、土砂の吸い込みがこれによ
り助けられて、そのようなときにも土砂の吸い込みを円
滑に行うことができる。さらに、空気導入口から加圧さ
れた空気を導入することにより、土砂の吸い込みを円滑
にするだけでなく、土砂の移動速度を早め、土砂の排出
を能率よく行うことができ、さらに長い距離にわたって
土砂を運ぶことができる。だから、一挙に地上の土砂タ
ンクまで運ぶことができる。また、吸引ホースを通して
土砂を運ぶので、土砂が吸引ホースの外への飛散するこ
とが防がれ、推進管内を綺麗に保って作業環境を良くす
ることができる。また、吸引ホースは小さな断面積のも
ので足りるから、推進管内における人の往来が容易とな
り、従って、作業がし易くなる。また、土砂の粒経を吸
引ホースの内経の３分の２以下としたのち、吸引ホース
内に入れることにすれば、土砂が吸引ホース内を閉塞す
るおそれがなく、従って容易かつ確実に土砂を排出する
ことができる。さらに、吸引ホースの先端開口から推進
管内の空気を吸収して後端がわへ流すから、推進管内の
換気が自然に行われることとなり、換気のために格別の
装置と作業とが必要とされない。その上に、推進管内に
は吸引ホース以外に重量物が置かれていないから、ジャ
ッキによる推進が容易となる。また、吸引ホースは継ぎ
足しが容易であるから、管の推進に伴う吸引ホースの移
動接続が容易となり、従って推進工法を円滑に進めてい
くことができる。とくに、切削された土砂を固体状とし
て吸引ホースに吸い込ませるときは、そのまま埋め立て
用に使用することができ、廃棄が容易である。この発明
は、このような数多くの利点をもたらすものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明方法を模型的に示した地盤の垂直断
面図である。第２図は、第１図における先端がわの一部
切欠斜視図である。第３図は、第１図において後端がわ
に設けられた設備の一部切欠斜視図である。第４図は、
第３図に示した設備の作用を説明する模型図である。第
５図は、他の吸引ホースの一部切欠側面図である。第６
図は、吸引ホースの後端がわに設けられた他の設備の斜
視図である。 図において、ａは先導管、ｂは推進管、ｃは発進立坑、
ｄは土砂タンク、ｅはブロワー、ｘは吸引ホースであ
る。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発進立坑から先導管を地盤中に進入させ、
   進入したあとに推進管を埋設して行く推進工法におい
   て、推進管内に吸引ホースを設置して、吸引ホースの先
   端を推進管の先端がわで開口させるとともに、吸引ホー
   スの後端がわを土砂タンクを経て吸引機に接続し、吸引
   機の吸引により吸引ホース内に先端開口から推進管内の
   空気を吸収して吸引機へ流す空気流を生じさせ、先導管
   で掘削した土砂に吸引ホースの先端開口を向け、土砂を
   上記空気流に乗せて発進立坑がわに移動させるととも
   に、吸引ホースの途中に設けた空気導入口から補助的に
   吸引ホース内に空気を導入して土砂の移動を助け、移動
   した土砂を吸引機の前に設けた土砂タンク内に沈降させ
   て集めることを特徴とする、推進工法における掘削土砂
   の排出方法。
2. 【請求項２】土砂タンクを複数個並列に付設し、土砂タ
   ンク内へ入る直前の吸引ホースを切り換え弁により複数
   本に分岐して各土砂タンクに接続し、各土砂タンクから
   出た吸引ホースをさらに別の切り換え弁に接続して合流
   させ、その後分離機を経て吸引機に接続して、空気を吸
   引するようにしたことを特徴とする、特許請求の範囲第
   １項に記載の掘削土砂の排出方法。
3. 【請求項３】各土砂タンクと吸引ホースとの間を着脱自
   在にし、土砂が収容された土砂タンクをダンプカーに乗
   せて運搬可能としたことを特徴とする、特許請求の範囲
   第２項に記載の掘削土砂の排出方法。
4. 【請求項４】土砂タンクをダンプカーに作りつけにした
   ことを特徴とする、特許請求の範囲第３項に記載の掘削
   土砂の排出方法。