JPH10196271A - 複合材パイプおよびパイプルーフ工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 止水性に優れ、固い地盤においてもパイプを
離散させることなく、緊密にかつ安全に敷設することが
可能であり、また内部の土をくり貫くにあたっても、水
や土砂が流入することのなく安全に掘削することのでき
る複合材パイプおよびパイプルーフ工法を提供する。 【解決手段】 複合材パイプ１は鋼管２の外周に外周材
料３（例えば、低強度コンクリート）を巻き付け、この
複合材パイプ１の両端は鋼管２が外周材料３よりも突出
している構造である。この複合材パイプ１は間隔をあけ
て地盤に挿入され、この複合材パイプ間を両脇の複合材
パイプの外周材料３の一部を切削しながらパイプ１３が
挿入されることにより、複数のパイプが互いに隣接する
ように地中に配置される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数のパイプを互
いに隣接するように地中に配置して地下構造物を構築す
るパイプルーフ工法に使用されるパイプルーフ用の複合
材パイプおよびその複合材パイプを用いるパイプルーフ
工法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、上方に川もしくは地上建築物等が
ある地盤にトンネルを掘削する場合、あるいは大断面の
トンネルを掘削する場合の補助工法として所謂パイプル
ーフ工法が知られている。このパイプルーフ工法は、多
数の小径パイプを互いの外周面同士が隣接するように、
かつ相互のパイプ同士を連結させて、掘削すべきトンネ
ルの少なくとも上方を覆うように地中に配置し、これら
パイプを地中壁もしくは補強体とする工法である。

【０００３】ところで、従来このパイプルーフ工法に用
いられているパイプは、図１５もしくは図１６に示され
ているように、鋼管にＬ字型やＴ字型のジャンクション
（ジョイント）部を設けるような形状とされている。

【０００４】図１５に示されているＬ字型のジャンクシ
ョン部を設けるアウタージャンクション方式では、パイ
プ１０１の外周面の一方側に雄型ジョイント片１０２を
他方側に雌型ジョイント片１０３をそれぞれ設け、互い
に隣接する一方のパイプの雄型ジョイント片１０２と他
方のパイプ１０１の雌型ジョイント片１０３とを係合さ
せることにより、隣接するパイプ１０１同士を連結する
ように構成されている。この場合、雄型ジョイント片１
０２は、２本のＬ字鋼１０４がその折曲部を外側に向け
て組み合わせられてなり、雌型ジョイント片１０３は同
じ２本のＬ字鋼１０４がその折曲部を内側に向けて組み
合わせられてなるものである。

【０００５】これに対し、図１６に示されているＴ字型
のジャンクション部を設けるインナージャンクション方
式では、雄型ジョイント片１０５がＴ型鋼により構成さ
れる一方、雌型ジョイント片１０６はパイプ１０１内部
に設けられるＣ型鋼により構成されており、これら雄型
ジョイント片１０５と雌型ジョイント片１０６とを係合
させることにより、隣接するパイプ１０１同士を連結す
るように構成されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１５
に示されるアウタージャンクション方式においては、地
中に挿入する際に雄型ジョイント片１０２および雌型ジ
ョイント片１０３が土の抵抗を受けるため大きな挿入抵
抗となり、固い地盤等においては、推進挿入が困難にな
るという問題点がある。また、土の抵抗により、雄型ジ
ョイント片１０２および雌型ジョイント片１０３が変形
してしまうという問題点もある。さらに、雄型ジョイン
ト片１０２および雌型ジョイント片１０３は地中に挿入
する際、パイプ１０１の溶接により、全長にわたって現
場で取り付けられるために、取付工数も多大となるとい
う問題点もある。

【０００７】一方、図１６に示されるインナージャンク
ション方式においては、アウタージャンクション方式よ
りは挿入抵抗は軽減されるものの、雌型ジョイント片１
０６に土が詰まるため、結局推進抵抗が大きくなるとい
う問題点がある。また、雄型ジョイント片１０５および
雌型ジョイント片１０６は、アウタージャンクション方
式と同様に、地中に挿入する際にパイプ１０１の溶接に
より、全長にわたって現場で取り付けられており、特に
雌型ジョイント片１０６がアウタージャンクション方式
より複雑となり、一層取付工数が多大となるという問題
点がある。

【０００８】また、前述のいずれの方式においても、パ
イプ１０１には突出部（雄型ジョイント片１０２，１０
５および雌型ジョイント片１０３）が設けられているた
め、坑口に設けられるエントランスパッキンによるパイ
プ１０１の挿入部および到達部の止水が困難であり、湧
水の多い地盤では、パイプの敷設が困難であるという問
題点がある。また、ジョイント片に土等か詰まり、薬剤
の充填も困難となるという問題点もある。

【０００９】このようなパイプルーフ工法においては、
内部の土をくり貫くにあたって、外周の土が崩落しない
ようにパイプを緊密に並べることが重要であり、そのた
めパイプの離散を防止するジャンクションが種々考案さ
れてきたが、現実の施工に使用可能なものは、図１５も
しくは図１６に示されるジャンクション方式である。パ
イプには、一般に鋼管が用いられ、一定長の鋼管が挿入
されると、次の鋼管を溶接で接続し、順次到達坑まで挿
入される。しかし、前記ジャンクション方式においては
多くの問題点があるため、軟弱な地盤や水の出ない地盤
等に限られている場合が多い。

【００１０】本発明は、このような問題点を解消するた
めに成されたものであり、止水性に優れ、固い地盤にお
いてもパイプを離散させることなく、緊密にかつ安全に
敷設することが可能であり、また内部の土をくり貫くに
あたっても、水や土砂が流入することがなく安全に掘削
することのできる複合材パイプおよびその複合材パイプ
を用いるパイプルーフ工法を提供することを目的とする
ものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段および作用・効果】第１発
明による複合材パイプおよびパイプルーフ工法は、前記
目的を達成するために、パイプルーフ工法に用いられる
複合材パイプであって、中空部を有する管状体の外周に
切削可能で、かつ一定の強度を有する外周材料を巻き付
けてなることを特徴とするものである。

【００１２】この第１発明においては、あらかじめ中空
部を有する管状体の外周に金属製カッタ等で切削可能で
一定の強度を有する外周材料が巻き付けられており、こ
の外周材料は従来のパイプに設けられているジャンクシ
ョンとして作用する。この外周材料は、前記管状体の内
外側に凹凸物を設けることのない形状とされている。し
たがって、複合材パイプを地中に推進挿入する際に発生
する推進抵抗が大幅に軽減される。このため固い地盤に
おいても、複合材パイプを容易に挿入することが可能で
ある。また、推進抵抗が大幅に軽減され、複合パイプを
挿入するために必要な推力が小さくなるため、方向制御
も容易となり、管を離散させることなく敷設することが
可能となる。さらに、エンドレス状のパッキンを坑口に
容易に取り付けることができ、管挿入部および到達部の
止水を確実に実施することができる。また、あらかじめ
ジャンクションとしての外周材料が巻き付けられている
ため、現場でのジャンクション溶接工程が不要であり、
工期や経済性を大幅に改善することができる。

【００１３】第１発明においては、前記中空部を有する
管状体の両端部が前記外周材料より突出していることが
好ましい。このように管状体が突出していることによ
り、管状体同士を容易に溶接することができ、一定長の
パイプを挿入敷設した後に、到達坑まで順次接続するこ
とができる。

【００１４】次に、第２発明によるパイプルーフ工法
は、複数のパイプを互いに隣接するように地中に敷設し
て地下構造物を構築するパイプルーフ工法であって、中
空部を有する管状体の外周に切削可能で、かつ一定の強
度を有する外周材料を巻き付けてなる複合材パイプを用
いることを特徴とするものである。

【００１５】この第２発明においては、少なくとも前記
複合材パイプを用いて外周面同士が隣接するように、か
つ相互に連結させて掘削すべきトンネルの少なくとも上
方を覆うように地中に複合材パイプ等を挿入するように
して敷設される。前記複合材パイプは、前記管状体の内
外側に凹凸物を設けない外周材料が巻き付けられる形状
とされており、この外周材料は従来のパイプのジャンク
ションとして作用する。したがって、複合材パイプを地
中に推進挿入する際に発生する推進抵抗が大幅に軽減さ
れる。このため固い地盤においても、複合材パイプを容
易に挿入することが可能である。また、推進抵抗が大幅
に軽減され、複合パイプを挿入するために必要な推力が
小さくなるため、方向制御も容易となり、管を離散させ
ることなく敷設することが可能となる。さらに、エンド
レス状のパッキンを坑口に容易に取り付けることがで
き、管挿入部および到達部の止水を確実に実施すること
ができる。

【００１６】第２発明においては、前記複合材パイプを
一定の間隔で地中に敷設し、互いに隣合う複合材パイプ
の間に別の任意のパイプを複合材パイプの外周材料を一
定量切削しながら敷設することが好ましい。すなわち、
一定の間隔で地中に敷設されている複合材パイプ間を両
側の複合材パイプの外周材料の外周の一部を切削して、
別の任意のパイプを挿入しパイプ同士を嵌合させる。し
たがって、前記複合パイプおよび別の任意のパイプに
は、凹凸形状のジャンクション部を設ける必要がないた
め、小さな推力でパイプを緊密に並べることができ、パ
イプの離散を防止することが可能となる。

【００１７】この場合、前記別の任意のパイプは先に敷
設された複合材パイプと同種のパイプとするのが良い。
こうして、複合材パイプの外周材料をジャンクションと
して作用させて複合材パイプ同士を嵌合させることがで
き、これによってパイプの離散を防止することができ
る。

【００１８】第２発明においては、前記複合パイプを一
定量挿入した後、管状体同士を溶接により接続するのが
好ましい。このように複合材パイプが溶接接続されて、
到達坑まで挿入される。この複合材パイプは、あらかじ
め外周材料が装着されているため、現場でのジャンクシ
ョン溶接工程が不要となる。したがって、工期の短縮が
図れるとともに、経済性を大幅に改善することができ
る。

【００１９】第２発明においては、前記中空部を有する
管状体の両端部が前記外周材料より突出している複合材
パイプを一定量挿入した後、管状体同士を溶接により接
続することが好ましい。このように管状体が突出してい
ることにより、管状体同士が容易に溶接接合される。こ
うして、現場での溶接工程の負担を軽減することができ
る。

【００２０】また、第２発明においては、前記管状体同
士を溶接により接続した後、溶接部に外周材料を円筒状
に付着形成して連続したパイプを形成することが好まし
い。

【００２１】さらに、第２発明においては、パイプ挿入
部坑口および到達部坑口からの漏水を防止する止水剤も
しくは裏込め剤を注入することが好ましい。このように
すれば、１本のパイプを挿入した後に、始端と終端の坑
口止水を注入剤等により行えるため、坑口パッキンは挿
入時に、一時的に設置するのみであり、隣接部の管を挿
入する際にパッキン設置の支障となることはない。した
がって、湧水の多い地盤においても、確実にパイプを挿
入することができる。

【００２２】また、第２発明においては、前記パイプ間
からの漏水を防止する止水剤もしくは裏込め剤を始端か
ら終端までのパイプのラップ区間部に注入することが好
ましい。すなわち、隣接するパイプ間に止水剤等を注入
して、土や水が隣接パイプ間から流入しない構造とする
ことができ、内部の土をくり貫くにあたってより安全性
が高まる。特に、湧水の激しい地盤では有効である。ま
た、隣接パイプ間は外周材料により一定間隔で確実に隙
間が保持されているため、止水剤等の注入が容易で隙間
に薬剤等が確実に回り込み、充填の信頼性が高くなる。

【００２３】

【発明の実施の形態】次に、本発明による複合材パイプ
およびパイプルーフ工法の具体的な実施の形態につい
て、図面を参照しつつ説明する。

【００２４】図１には、本発明の一実施例に係る複合材
パイプ１の正面図（ａ），縦断面図（ｂ）および斜視図
（ｃ）がそれぞれ示されている。

【００２５】本実施例の複合材パイプ１は、円筒状の鋼
管２の外周に外周材料３が巻き付けられており、この複
合材パイプ１の両端において鋼管２が外周材料３より突
出されてなる形状とされている。この外周材料３は金属
カッタ等で切削可能であるとともに、一定の強度を有す
るものである。なお、外周材料３として低強度コンクリ
ートを用いるが、これに限るものではないことは勿論で
ある。

【００２６】このような複合材パイプ１を地中に挿入す
るには、図２に示されるように、まず先導管（トンネル
掘削機）４を発進させるための立坑５を形成し、水を多
く含む土壌では、この立坑５の周辺の地盤６に所定区間
にわたって予め薬剤（止水剤）注入を行う。次いで、立
坑５の側壁に先導管４を発進させるための穴を形成し、
この穴から前記先導管４の先端に設けられているカッタ
ヘッド４ａを回転させながら、立坑５内に設置された元
押し装置７により発進架台８に沿って前進させて地盤６
に貫入させる。この後、この先導管４の後端部に複合材
パイプ１を固着し、この複合材パイプ１の後端面を元押
し装置７にて押圧することで先導管４に引き続いて、複
合材パイプ１を地盤内に貫入させる。

【００２７】次に、前記複合材パイプ１を用いて複数の
パイプが互いに隣接するように地中に配置するためのパ
イプルーフ工法の第１実施例について、図３乃至図１０
を参照しつつ工程にしたがって順次に説明する。

【００２８】第１実施例のパイプルーフ工法において
は、まず、図３に１列目１本目の複合材パイプルーフ１
ａが挿入されている状態の縦断面図が示されているよう
に、先導管４の先端のカッタヘッド４ａにより地山を掘
削しながら複合材パイプ１が挿入される。この時、立坑
５壁面の挿入口９の外周には、エントランスパッキン１
０が取り付けられている。

【００２９】この１本目の複合材パイプ１ａがある程度
挿入された後、２本目の複合材パイプ１ｂがセットされ
る（図４）。この２本目の複合材パイプ１ｂの鋼管２ｂ
は、１本目の複合材パイプ１ａの鋼管２ａに対し溶接に
より接続される。これら鋼管２ａおよび鋼管２ｂ同士の
全周溶接接続の後、鋼管接続部の外周に外周材料３例え
ば速乾性の低強度コンクリートが場所打ち形成される。
こうして、複合材パイプ１は図示されない到達口まで継
ぎ足されて地中に挿入される。このように、１列目の複
合材パイプ１の施工後、挿入口９および到達口（図示省
略）からの漏水防止のため、止水剤注入器１１が取り付
けられ止水剤が注入される。この止水剤注入後エントラ
ンスパッキン１０が取り外される（図５）。

【００３０】前記複合材パイプ１の挿入工程（図３乃至
図５）を繰り返して、図６に複合材パイプ１挿入後の立
坑５の正面図が示されるように、２列目，３列目．．．
の複合材パイプ１が一定の間隔１２で地中に敷設され
る。この間隔１２は、１本のパイプ（鋼管）１３の直径
よりも小さくされている。

【００３１】次いで、既設の複合材パイプ１間に１列目
１本目のパイプ１３ａが先導管４の先端のカッタヘッド
４ａで両脇の複合材パイプ１の外周の外周材料３を切削
しながら挿入される（図７）。前記１本目のパイプ１３
ａがある程度挿入された後、２本目のパイプ１３ｂが１
本目のパイプ１３ａと溶接接続される（図８）。こうし
てパイプ１３は、図示されていない到達口まで継ぎ足さ
れながら挿入される。このように１列目のパイプ１３の
施工後、挿入口９および到達口（図示省略）からの漏水
防止のため、止水剤注入器１１が取り付けられ止水剤が
注入される。この止水剤注入後エントランスパッキンが
取り外される（図９）。

【００３２】前記パイプ１３の挿入工程（図７乃至図
９）を繰り返して、既設の複合材パイプ１間すべてにパ
イプ１３が挿入される（図１０）。このようにトンネル
計画断面全周に複合材パイプ１およびパイプ１３が施工
された後、複合材パイプ１とパイプ１３のラップ部１４
に止水剤または裏込め剤が注入される。こうして、複合
材パイプ１およびパイプ１３で囲まれている内部を掘削
することができる。

【００３３】このように、複合材パイプ１の外周材料３
（例えば、低強度コンクリート）は、ジャンクションと
し作用している。したがって、地中に推進挿入される複
合材パイプ１に凹凸物を設ける必要がなく、複合材パイ
プ１を地中に推進挿入する際に発生する推進抵抗が大幅
に軽減される。このため固い地盤においても、複合材パ
イプ１を容易に挿入することが可能である。また、推進
抵抗が大幅に軽減され、複合材パイプ１を挿入するため
に必要な推力が小さくなるため、方向制御も容易とな
り、パイプ同士を離散させることなく緊密に敷設するこ
とが可能となる。さらに、エントランスパッキン１０を
坑口に容易に取り付けることができ、挿入口９および到
達部の止水を確実に実施することができる。また、あら
かじめジャンクションとしての外周材料３（例えば、低
強度コンクリート）が鋼管２に巻き付けられているた
め、現場でのジャンクション溶接工程が不要であり、工
期および経済性を大幅に改善することができる。

【００３４】第２実施例のパイプルーフ工法において
は、図１１に示されているように、１列目の複合材パイ
プ１が第１実施例と同様に継ぎ足されながら挿入口（図
示省略）から到達口（図示省略）まで挿入され、坑口に
止水剤が注入される。次いで、先に敷設された複合材パ
イプ１と同種の複合材パイプ１がこの１列目の複合材パ
イプ１の外周材料３を切削しながら、１列目の複合材パ
イプ１に隣接するように挿入される。この工程を繰り返
し、３列目，４列目．．の複合材パイプ１が挿入され、
トンネル計画断面の全周に複合材パイプ１が施工され、
複合材パイプ接続部（ジャンクション部）１５に止水剤
注入器１１が取り付けられ止水剤が注入される。こうし
て、複合材パイプ１で囲まれている内部を掘削すること
ができる。

【００３５】前記各実施例においては、複合材パイプ１
の鋼管２の断面形状は円形とされているが、この断面形
状は円形に限られず、例えば図１２に示されるように小
判型断面形状等でもよい。このように小判型断面形状に
することにより、嵌合ラップ深さを大きく確保でき、よ
り一層緊密な接合が可能となる。また、この鋼管２は通
常の金属製パイプに限られず、例えば鉄筋を溶接等で接
続してパイプ状に構成したもの（図１３）であってもよ
い。

【００３６】前記各実施例においては、複合材パイプ１
の断面形状はほぼ円形が望ましいが、円形に限られず、
例えば掘削推進の利便性を犠牲にして図１４に正面図が
示されるように楕円断面等でもよい。このようにすれ
ば、パイプ同士の嵌合ラップ深さを大きく確保でき、よ
り一層緊密なパイプ同士の接合が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施例に係る複合材パイプ
の正面図（ａ），縦断面図（ｂ）および斜視図（ｃ）で
ある。

【図２】図２は、本実施例の複合材パイプを地中に挿入
する説明図である。

【図３】図３は、第１実施例のパイプルーフ工法の複合
材パイプ挿入の説明図（１）である。

【図４】図４は、第１実施例のパイプルーフ工法の複合
材パイプ挿入の説明図（２）である。

【図５】図５は、第１実施例のパイプルーフ工法の複合
材パイプ挿入の説明図（３）である。

【図６】図６は、第１実施例の複合材パイプ挿入後の立
坑正面図である。

【図７】図７は、第１実施例のパイプルーフ工法のパイ
プ挿入の説明図（１）である。

【図８】図８は、第１実施例のパイプルーフ工法のパイ
プ挿入の説明図（２）である。

【図９】図９は、第１実施例のパイプルーフ工法のパイ
プ挿入の説明図（３）である。

【図１０】図１０は、第１実施例の複合材パイプおよび
パイプ挿入後の立坑正面図である。

【図１１】図１１は、第２実施例のパイプルーフ工法の
説明図である。

【図１２】図１２は、別実施例の複合材パイプの正面図
（ａ）および複合材パイプとパイプとの嵌合状態図
（ｂ）である。

【図１３】図１３は、別実施例の鋼管（金属製パイプ）
の斜視図である。

【図１４】図１４は、別実施例の複合材パイプの正面図
（ａ）および複合材パイプとパイプとの嵌合状態図
（ｂ）である。

【図１５】図１５は、従来のパイプルーフ工法に用いら
れるパイプの正面図（アウタージャンクション方式）で
ある。

【図１６】図１６は、従来のパイプルーフ工法に用いら
れるパイプの正面図（インナージャンクション方式）で
ある。

【符号の説明】

１ 複合材パイプ ２ 鋼管（管状体） ３ 外周材料（低強度コンクリート） ６ 地盤 ９ 挿入口 １０ エントランスパッキン １１ 止水剤注入器

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パイプルーフ工法に用いられる複合材パ
   イプであって、中空部を有する管状体の外周に、切削可
   能でかつ一定の強度を有する外周材料を巻き付けてなる
   ことを特徴とする複合材パイプ。
2. 【請求項２】 前記中空部を有する管状体の両端部が前
   記外周材料より突出していることを特徴とする請求項１
   に記載の複合材パイプ。
3. 【請求項３】 複数のパイプを互いに隣接するように地
   中に敷設して地下構造物を構築するパイプルーフ工法で
   あって、中空部を有する管状体の外周に、切削可能でか
   つ一定の強度を有する外周材料を巻き付けてなる複合材
   パイプを用いることを特徴とするパイプルーフ工法。
4. 【請求項４】 前記複合材パイプを一定の間隔で地中に
   敷設し、互いに隣合う複合材パイプの間に別の任意のパ
   イプを複合材パイプの外周材料を一定量切削しながら敷
   設することを特徴とする請求項３に記載のパイプルーフ
   工法。
5. 【請求項５】 前記別の任意のパイプが先に敷設された
   複合材パイプと同種の複合材パイプであることを特徴と
   する請求項４に記載のパイプルーフ工法。
6. 【請求項６】 前記複合材パイプを一定量挿入した後、
   管状体同士を溶接により接続することを特徴とする請求
   項３乃至５のうちのいずれかに記載のパイプルーフ工
   法。
7. 【請求項７】 中空部を有する管状体の両端部が前記外
   周材料より突出している複合材パイプを用い、これら複
   合材パイプを一定量挿入した後、管状体同士を溶接によ
   り接続することを特徴とする請求項３乃至５のうちのい
   ずれかに記載のパイプルーフ工法。
8. 【請求項８】 前記管状体同士を溶接により接続した
   後、溶接部に外周材料を円筒状に付着形成して連続した
   パイプを形成することを特徴とする請求項７に記載のパ
   イプルーフ工法。
9. 【請求項９】 パイプ挿入部坑口および到達部坑口から
   の漏水を防止する止水剤もしくは裏込め剤を注入するこ
   とを特徴とする請求項３乃至８のうちのいずれかに記載
   のパイプルーフ工法。
10. 【請求項１０】 前記パイプ間からの漏水を防止する止
    水剤もしくは裏込め剤を始端から終端までのパイプのラ
    ップ区間部に注入することを特徴とする請求項９に記載
    のパイプルーフ工法。