JPH08261361A - 埋設管の地中敷設工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 省スペースで経済性良く所要長さの埋設管を
施工効率良く敷設できる埋設管の地中敷設工法を提供す
る。 【構成】 発進部の推進装置によりパイロット管を軌道
制御しながら所定深さまで曲線状に推進してから所要長
さまで水平状に推進した後、発進部側において、先端に
拡掘機構を備えた推進管をパイロット管の外側に嵌挿す
るとともに、可撓性を有する埋設管を推進管の外側に嵌
挿し、拡掘機構によりパイロット管の回りを拡掘しなが
ら推進装置により推進管を非回転で推進し、推進管で押
圧して埋設管を拡掘孔部分に引き込み、所定長さまで埋
設管を引き込んだ後、パイロット管と推進管を埋設管内
を通して発進部側に引き抜いて回収する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は既設構造物の基礎地盤を
改良する集水管等の埋設管を非開削で地中に敷設する工
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】非開削により地中に埋設管を敷設する工
法は数多くあるが、その中で推進方向を制御しながら曲
線状に掘進して埋設管を敷設する工法として、例えば弧
状錐進工法がある。この工法は特公昭５６−２４７５６
号公報、特公昭６０−５９３９８号公報、特公昭６１−
４０８４０号公報および新日鉄技法第３５０号（平成５
年７月８日、新日本製鉄株式会社発行）第７４頁〜第７
９頁に開示されているように、次の施工手順で行なわれ
る。

【０００３】パイロット孔掘削工 発進側に設置した専用掘削機の錐進機により小径のパイ
ロット管を推進し、パイロット管先端の掘削装置により
パイロット孔を円弧状に掘削する。ある距離を掘進する
度に、パイロット管の外側に径の大きなウォッシュオー
バー管を嵌め、ウォッシュオーバー管を回転させながら
掘進して、パイロット管の周辺抵抗を低減させると共に
軌道を確保する。パイロット管が地表面に到達した後、
ウォッシュオーバー管も到達させ、パイロット管を撤去
する。 拡掘・ドリル管入替え工 到達側においてウォッシュオーバー管先端に拡掘・入替
え用ビットを介してウォッシュオーバー管と同径のドリ
ル管を接続し、錐進機側へ回転させながら引き込み、拡
掘をしながらウォッシュオーバー管と入替える。 埋設管引込み工 到達側においてドリル管の末端に拡掘用カッターとリー
マーを取付け、これらと埋設管先端のプリングヘッダー
とをスイベルを介して接続する。この編成でドリル管を
回転させることによって、埋設管は先行のカッターで拡
げられてリーマーで整形された孔内をスイベルにより回
転せずに錐進機側に引込まれ、所定の位置に敷設され
る。

【０００４】前記パイロット孔掘削工において掘削装置
は、パイロット管先端に取付けた水圧モーターと、水圧
モーター先端に取付けたベントハウジングと、ベントハ
ウジング先端に取付けたビットで構成されており、地上
からパイロット管を通して水圧モーターの円筒管状ステ
ーターと螺旋状ローターの間隙に泥水を圧送すると、ベ
ントハウジングを貫通したローター軸に連結されたビッ
トが高速回転する。掘削装置の先端から噴出された泥水
は掘削土砂と混じった状態でパイロット管とパイロット
孔の間隙を通って地上に戻される。

【０００５】水圧モーターによりビットを回転させる一
方、パイロット管を回転させないで錐進機によりパイロ
ット管に推力を加えると、ベントハウジングの前方曲が
り部分が土からの反力を受けて曲げモーメントが発生す
るので、パイロット管先端はベントハウジングの曲がり
の方向に向かう軌道をとる。そのため、ベントハウジン
グの該曲がり部分の向きを変えることによって、パイロ
ット孔の軌道は上下左右いずれの方向にも制御される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この弧状錐進工法は、
立坑を構築せずに任意深さでの敷設が可能であり、工期
の短縮や安全作業の確保が容易である等、多くの利点を
有するものであるが、既設構造物の基礎地盤の改良等の
ための埋設管敷設に適用するような場合には、下記のよ
うな課題がある。 (1) 発進側の地上からパイロット孔掘削を行ない、パイ
ロット管とウォッシュオーバー管を到達側の地上に貫通
させた後、到達側でウォッシュオーバー管に拡掘・入替
え用ビットを取付けて、ドリル管を発進側に引き込み、
その後、到達側でドリル管に拡掘用カッター等を介して
埋設管を接続して、埋設管を発進側に引き込むので、発
進側と到達側のスペースが必要となり、既設構造物の両
側に作業基地を設けるために施工効率が悪く、この点で
は工期の短縮と敷設コストの節減が困難である。 (2) 埋設管に可撓性に乏しい直線鋼管を用いるため、曲
線推進部分の曲率半径を大きく設定する必要があり、地
盤改良の対象区域（既設構造物の下方地盤）以外の部分
における埋設管長さが徒に長くなり経済性が悪い。 (3) 埋設管引込み工においてドリル管を回転させながら
引張力を与えるため、ドリル管には回転トルク（せん断
応力）と引張応力による過大な合成応力が作用すること
になり、そのため埋設管の敷設長さはドリル管の材質強
度によって制限され、長大な敷設ができないことにな
る。 本発明の目的はこのような従来工法の難点を解決し、省
スペースで経済性良く所要長さの埋設管を施工効率良く
敷設できる工法を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の埋設管の地中敷
設工法は、地上の発進部に設けた推進装置によりパイロ
ット管を軌道制御しながら所定深さまで曲線状に推進し
てから所要長さまで水平に直線状に推進した後、前記発
進部側において、先端に拡掘機構を備えた推進管を該パ
イロット管の外側にスライド可能に嵌挿するとともに、
可撓性を有する埋設管を該推進管の外側に嵌挿し、前記
拡掘機構によりパイロット管の回りを拡掘しながら前記
推進装置により推進管を非回転で推進し、埋設管先端部
の反力部材を推進管で押圧して該拡掘孔部分に引き込
み、所定長さまで埋設管を引き込んだ後、パイロット管
と推進管を埋設管を通して発進部側に引き抜いて回収す
るものである。

【０００８】パイロット管の先行敷設は、発進部の推進
装置で加えられる推力とパイロット管先端の掘削ヘッド
によって行なわれる。この掘削ヘッドとしては、前記弧
状錐進工法と同様に水圧モータで駆動される回転ビット
方式、あるいは高圧泥水を噴射するウォータージェット
方式等の公知手段が適宜採用される。曲線部におけるパ
イロット管の軌道制御は、前記弧状錐進工法のベントハ
ウジングと同様に、泥水噴射ノズルを設けた先端部分が
主体部分に対して曲がっているベンド管、あるいは泥水
噴射ノズルを設けた先端部分の片面がテーパー状に形成
されたテーパー管を、パイロット管先端に接続する等と
いった公知の制御手段により行なわれる。直線部におい
てはパイロット管自体を回転させて掘進する。軌道は掘
削ヘッドの直後に位置する孔芯測定器（ジャイロ、傾斜
計等）により地上でモニターされる。

【０００９】推進管は先端に拡掘機構を備えているた
め、推進管それ自体は回転させる必要がない。発進部の
推進装置から推力を受けた推進管は、パイロット管に案
内されて曲線部から直線部へと順次推進される。この推
進と並行して前記拡掘機構によってパイロット管の周囲
を埋設管の外径と同じかそれより若干大きい直径の孔に
拡掘し、埋設管先端部に設けた反力部材を推進管で押圧
して該拡掘孔部分に埋設管を順次引き込む。この拡掘機
構としては前記ウォータージェット方式や回転ビット方
式等が適宜採用される。また、回転ビットの駆動手段と
しては前記水圧モーターの他に電動モーター等も採用で
きる。

【００１０】埋設管としては合成樹脂管や蛇腹鋼管等の
可撓性の高い材質・構造のものが採用され、これによっ
て埋設管は曲線引込み部において曲がり易くなり、曲線
部の曲率半径を可能な限り小さくすることができる。埋
設管は耐圧縮応力が小さいため発進側から推力を加える
と座屈し易い。そのため、埋設管に設けた反力部材に推
進管の前端部を当接させて、推進装置からの推力を該反
力部材に伝達し、この押圧作用によって埋設管を引き込
む。敷設完了後、推進管はパイロット管とともに埋設管
から引き抜かれるので、埋設管の内径は推進管の拡掘機
構より大きいものとする。

【００１１】このように埋設管は推進管前端部で押圧し
て引き込むことを前提とするが、耐圧縮応力内であれ
ば、同時に発進側から補助的に推力を加えることもでき
る。この場合には、発進部の推進装置は推進管と埋設管
の両者に並列に推力を加える必要がある。

【００１２】

【実施例】図１に示した実施例は、埋設管３は既設構造
物（タンク）１９の基礎地盤２０の改良に用いる直径３
００mmのポリエチレン製集水管であり、発進部２１は既
設構造物１９の片側に設定されている。埋設管３は改良
対象の基礎地盤２０内では水平直線状に敷設され、発進
部２１の地上に設置された推進装置２２から基礎地盤２
０に至るまでは曲線状に敷設される。埋設管３は基礎地
盤２０を貫通した一定距離まで敷設されるが、地盤改良
の目的のためには既設構造物１９の反対側の地上にまで
到達させる必要はない。

【００１３】図２に示したように推進装置２２は発進部
２１に建て込んだ反力杭２３に結合され、基台２４は地
表面に対し所定角度に傾斜して設置されている。この基
台２４に沿って推進キャリッジ２５が油圧手段や電動手
段により往復動することによって、直径４３．６mmの鋼
管よりなるパイロット管１と直径７３．０mmの鋼管より
なる推進管２が地中に推進させられ、推進管２に押され
て埋設管３が引き込まれる。パイロット管１、推進管２
および埋設管３は所要本数が順次接合されて地中に送り
込まれる。曲線部の曲率半径は３０ｍに設定されてい
る。

【００１４】図３と図４に示したように、パイロット管
１の外側に嵌められた推進管２の前端部には、ウォータ
ージェット方式の拡掘機構４のケーシング５が一体的に
固着され、該ケーシング５は埋設管３の前端部内に収容
されている。パイロット管１は拡掘機構４の中央孔６に
嵌挿され、パイロット管１と推進管２と埋設管３は同軸
に配置されている。拡掘機構４の前面パネル７には多数
のノズル８が設けられ、地上から泥水を拡掘機構４に送
り込む送泥管９と泥水が混じった掘削排土を地上に搬送
する排泥管１０は、推進管３と平行に埋設管３内に収容
されている。埋設管３の前端部内に固着したリング状の
反力部材１１は、前端の内向き鍔部１２が前面パネル７
の外周縁部に当接している。前記排泥管１０の基端部内
には搬送用ジェットの噴出部１３を設けてある。

【００１５】図５と図６に示した実施例では、推進管２
の前端部にはウォータージェット方式の拡掘機構４のケ
ーシング５が一体的に固着され、該ケーシング５は埋設
管３の前端部に収容されている。パイロット管１は拡掘
機構４の中央孔６に嵌挿され、パイロット管１と推進管
２と埋設管３が同軸に配置されている。泥水ジェットに
よる拡掘性をよくするために拡掘機構４の前面パネル７
は円錐形に形成され、前面パネル７には多数のノズル８
が放射状に設けられている。埋設管３の前端部内に固着
したリング状の反力部材１１は、一定間隔を置いて形成
した扇形突起部１４がケーシング５の中胴部外周に設け
たフック部１５に当接している。送泥管９は埋設管３内
に収容されている。埋設管３は掘削排土の排泥管を兼ね
ており、前記扇形突起部１３，１３の間には掘削排土の
入口用開口部１６が設けられている。

【００１６】図７と図８に示した実施例では、推進管２
の前端部にはウォータージェット方式と回転ビット方式
を併用した拡掘機構４のケーシング５が一体的に固着さ
れ、該ケーシング５は埋設管３の前端部に収容されてい
る。パイロット管１は拡掘機構４の中央孔６に嵌挿さ
れ、パイロット管１と推進管２と埋設管３が同軸に配置
されている。拡掘機構４の円錐形に形成された前面パネ
ル７には多数のノズル８と回転ビット１７が設けられ、
埋設管３の前端部内に固着したリング状の反力部材１１
は、前端の内向き鍔部１２が前面パネル７の外周縁部１
４に当接している。ノズル８への送泥管９と回転ビット
１７への送泥管１８は埋設管３内に収容されており、推
進管２は排泥管を兼ねている。回転ビット１７の駆動手
段を電動モーターとしたときには、電力ケーブルは送泥
管に沿わせる。

【００１７】なお、拡掘機構としてはウォータージェッ
ト方式と回転ビット方式を単独使用することもできる。
併用するか単独使用するかは、地山の硬さや土質、推進
速度等の条件によって決定する。回転ビットやノズルの
個数及び配列も諸条件に応じて決定される。パイロット
管１と推進管２を撤去した後、必要に応じて埋設管３の
先端部周辺には水ガラス等の固化剤が注入され、埋設管
３の先端開口が閉塞される。

【００１８】

【発明の効果】本発明の敷設工法では、地上の発進部に
設けた推進装置によってパイロット管を地表面から所定
深さまで軌道制御しながら曲線状に推進してから所要長
さまで直線状に推進し、このパイロット管に案内させな
がら推進管と埋設管を拡掘推進するため、発進部側には
発進用立坑を構築する必要がない。

【００１９】パイロット管は地上に到達するものではな
く、推進管は発進部側よりパイロット管の外側に嵌挿さ
れ、埋設管は発進部側から推進管の外側に嵌挿され、埋
設管を推進管により所定長さまで引き込んだ後、パイロ
ット管と推進管が埋設管を通して発進部側に引き抜かれ
るので、従来の弧状錐進工法のように地上に発進部と到
達部の両作業用地を確保する必要がなくなり、省スペー
スにより埋設管の敷設工事を行なうことができる。

【００２０】推進管先端の拡掘機構によってパイロット
管の回りを拡掘しながら推進し、埋設管先端部の反力部
材を推進管で押圧することによって可撓性を有する埋設
管を拡掘部分に順次引き込むので、曲線部分の曲率半径
を小さく設定することができ、これによって地盤改良等
の対象区域外における埋設管の敷設長を必要最小限に抑
制でき、地盤改良等のコスト節減と工期短縮が可能であ
る。また、埋設管の引き込みに当たり、埋設管先端部に
設けた反力部材を推進管で押圧すると同時に発進側から
推進管と並列に推力を埋設管に加えるようにすることに
よって、推進管に作用させる荷重を軽減できるとともに
埋設管先端部への押圧力を低減できる。

【００２１】推進管それ自体は非回転で拡掘推進される
ものであり、推進管には推進装置による軸力と一定方向
の曲げ応力が発生するだけであって応力的に無理がない
から、引張応力と回転トルクによる過大な合成応力がド
リル管に作用する前記弧状錐進工法とは異なり、敷設長
を推進管の材質強度によって制約されることがなく、一
回当たりの敷設長を長く設定して、地盤改良等を施工効
率良く実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の敷設工法の一実施例を示す模式図であ
る。

【図２】本発明の敷設工法に使用される推進装置の概略
的な縦断面図である。

【図３】本発明の敷設工法に使用される拡掘機構の概略
的な縦断面図である。

【図４】図３に示した拡掘機構の概略的な正面図であ
る。

【図５】本発明の敷設工法に使用される別の拡掘機構の
概略的な縦断面図である。

【図６】図５に示した拡掘機構の概略的な正面図であ
る。

【図７】本発明の敷設工法に使用される他の拡掘機構の
概略的な縦断面図である。

【図８】図７に示した拡掘機構の概略的な正面図であ
る。

【符号の説明】

１ パイロット管 ２ 推進管 ３ 埋設管 ４ 拡掘機構 ５ 拡掘機構のケーシング ６ 拡掘機構の中央孔 ７ 拡掘機構の前面パネル ８ ウォータージェット用ノズル ９ 送泥管 １０ 排泥管 １１ 埋設管の反力部材 １２ 反力部材の内向き鍔部 １３ 排土搬出用ジェットの噴出部 １４ 反力部材の扇形突起部 １５ 拡掘機構の推力伝達用フック部 １６ 掘削排土の入口用開口部 １７ 拡掘機構の回転ビット １８ 回転ビットへの送泥管 １９ 既設構造物 ２０ 改良対象の基礎地盤 ２１ 発進部 ２２ 推進装置 ２３ 反力杭 ２４ 推進装置の基台 ２５ 推進キャリッジ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地上の発進部に設けた推進装置によりパ
   イロット管を軌道制御しながら所定深さまで曲線状に推
   進してから所要長さまで水平状に推進した後、前記発進
   部側において、先端に拡掘機構を備えた推進管を該パイ
   ロット管の外側にスライド可能に嵌挿するとともに、可
   撓性を有する埋設管を該推進管の外側に嵌挿し、前記拡
   掘機構によりパイロット管の回りを拡掘しながら前記推
   進装置により推進管を非回転で推進し、埋設管先端部の
   反力部材を推進管で押圧して該拡掘孔部分に引き込み、
   所定長さまで埋設管を引き込んだ後、パイロット管と推
   進管を埋設管内を通して発進部側に引き抜いて回収する
   ことを特徴とする埋設管の地中敷設工法。
2. 【請求項２】 埋設管の引き込みは、埋設管先端部に設
   けた反力部材を推進管で押圧するとともに発進部側から
   推進装置で同時に埋設管に推力を加えるようにしたこと
   を特徴とする請求項１記載の埋設管の地中敷設工法。