推進工法体系　�T　推進工法技術編

第１編　推進工法総論

１．推進工法とは

都市を中心とする生活圏には、下水道、水道、ガス、電力、通信等のライフラインがあり、その多くは地中に管きょとして埋設されている。これらの管きょの埋設方法には、地面を筋堀してその底面に既製の管を配管し埋め戻す開削工法と、地表を開削することなく地中を掘削貫通する非開削工法とがある。

非開削工法には、前方の地山を掘削機で掘進し、セグメントを坑内で組み立て内面を覆工等で仕上げるシールド工法と既製の管を地中に押し込む推進工法がある。

推進工法は、計画管きょラインの両端に発進立坑と到達立坑を設け、推進設備を備えた発進立坑から油圧ジャッキにより掘進機を地中に押し出し、掘進機の後続に既製の管を順次継ぎ足し、管列を推進することで掘進機を到達立坑に到達させ、発進立坑と到達立坑の間に管きょを構築する工法である。

このように、推進工法は開削工法に比べ路面を堀割ることが少なくなるため、工事占用面積の減少、騒音、振動、粉じん等の工事公害の低減、交通や市民生活への影響の抑止等、都市環境対策に優れている。

推進工法に関する文献によると、19世紀末にアメリカ北太平洋鉄道下でコンクリート管が埋設されている。又、20世紀初頭の第１次世界大戦中にヨーロッパ戦線、日露戦争等で坑道戦に用いられた記録がある。

日本における推進工法の歴史は、1948年に軌道下を内径600mmの鋳鉄管をさや管として施工したのが始まりである。 　当初の推進工法は特殊工法としてガス、水道、通信ケーブル等さや管の軌道や道路の横断布設を対象としていたが、1963年12月の生活環境施設整備緊急措置法の制定による第１次５箇年計画以降、推進工法も下水道時代を迎える。

さらに、需要の拡大に伴いシールド工法等の技術を取り入れて、安全性の高い工法へと進展し、泥水式推進工法や土圧式推進工法といった機械式推進工法が開発され、現在の密閉式の推進工法の原点となった。

さらに、大都市から地方中小都市へあるいは幹線から準幹線や枝線へと下水道整備の拡大に伴い、社会的要求に応じ、多種の工法が開発されている。 　現在は、長距離や、複数急曲線施工の確立、資器材等の改良、制御、計測の自動化といった多用化を計り下水道整備に大きく寄与している。

２．推進工法の定義

管きょ埋設工法としての推進工法は他の工法には見られない独自の設備を用いており、既成の管を１カ所の立坑より連続して埋設することができる。ここでは、推進工法の定義と基本的な推進設備機構を記述する。

2.1　推進工法の定義

推進工法は、「発進・到達立坑間において工場で製造された推進管の先端に掘進機・先導体又は刃口を取り付け、ジャッキ推進力等によって管を地中に圧入して管きょを埋設する工法である。」と定義され、次のような場合に用いられる。

2.2　推進工法の機構

推進工法の機械構成は、図1−1に示すように(1)立坑、(2)支圧壁、(3)推進台、(4)元押ジャッキ、(5)押輪、(6)ストラット、(7)押角、(8)推進管、(9)掘進機（又は刃口）からなっており、長距離推進の場合はさらに(10)の中押装置が設置される。

近年の大中口径管推進工法では、ストラットを不要とする押輪・押角一体型のロングストロークの元押ジャッキ装置が使用されている。小口径推進工法においては、押輪・元押ジャッキ・押角が推進台と一体となった推進装置が標準装備されている。

図1−1　推進機構

３．推進工法の分類

推進工法は、図1−2に示すように呼び径800以上の大中口径管推進工法、呼び径700以下の小口径管推進工法、取付管推進工法および改築推進工法に分類される。

大中口径管推進工法は、切羽が開放状態になっているか否かで開放型と密閉型に分類され、さらに密閉型は、切羽の安定方法、土砂の搬出方法等によって泥水式推進工法、土圧式推進工法および泥濃式推進工法に分類される。

小口径管推進工法は、使用する推進管種により、高耐荷力方式、低耐荷力方式および鋼製さや管方式に分類される。

図1−2　推進工法の分類

3.1　大中口径管推進工法

大中口径管推進工法には、切羽地山が自立している場合に用いられる開放型と、地下水圧と土圧に対抗して掘進するため各種の機能を備えた密閉型がある。また、中押工法を併用することにより推進距離を延ばすことができる。

1.　開放型

開放型は、刃口推進工法と呼称され、管列の先端に刃口を装着し、開放状態の切羽を一般に人力で掘削する。したがって、切羽地山の自立が必要条件である。

本工法は、密閉型に比べると設備が簡易であり、主として短距離の施工に適している。元押および中押併用の場合の推進延長の目安を表1−1に示す。

表1−1　開放型推進工法の推進延長の目安

(m)

呼び径	800〜900	1.000〜1.650	1.800〜3.000
元押	〜50	〜60	〜70
中押1段		〜85	〜100
中押2段		〜115	〜135
中押3段		〜145	〜170
中押4段		〜175	〜205

2.密閉型

密閉型には、泥水式、土圧式および泥濃式推進工法があり、掘削時の切羽安定と土砂搬出の方式と機能が異なっている。

密閉型の各工法は、適用土質の範囲が広いが各々の最適な範囲が異なるため、施工条件および土質条件に応じた選択ができる。

各工法は、刃口推進工法に比べると推進設備の規模は大きいが、土砂搬出等の施工性にすぐれるため長距離推進に適している。

密閉型の各工法の切羽安定方式と土砂搬出方式を表1−2に、元押および中押工法併用の場合の推進延長の目安を表1−3に示す。

表1−2　密閉型推進工法の切羽安定方式と土砂搬出方式

工法分類		切羽安定方式	土砂搬出方式
密閉型	泥水式	泥水圧	流体輸送
	土圧式	土圧	トロバケット 圧送
	泥濃式	高濃度泥水圧	吸引

表1−3　密閉型推進工法の推進延長の目安

工法分類		呼び径	元押	中押1段	中押2段	中押3段	中押4段
密閉型	泥水式 土圧式	800〜900	150〜200
		1.000〜1200	170〜260	230〜350	290〜440	350〜520	400〜600
		1.350〜1.650	190〜350	270〜440	350〜530	430〜620	500〜700
		1.800〜2.200	210〜370	310〜480	410〜590	510〜700	600〜800
		2.400〜3.000	210〜370	310〜510	410〜640	510〜770	600〜900
	泥濃式	800〜900 1.000〜1.100 1.200〜1.500 1.650〜2.000	150〜300 200〜400 200〜450 300〜600

3.2　小口径管推進工法

小口径管推進工法は、小口径管先導体に小口径推進管又は誘導管を接続し、発進立坑から遠隔操作により推進管を埋設する工法である。

本工法は、使用する推進管種により、高耐荷力方式、低耐荷力方式、鋼製さや管方式の３方式に大別され、さらに掘削および排土方式、管の埋設方法により細分類される。

工法の分類を表1−4に示す。

1.高耐荷力方式

高耐荷力方式は、高耐荷力管（鉄筋コンクリート管、ダクタイル鋳鉄管、複合管等）に総ての推進力を伝達して推進する方式であり、適用土質の範囲が広く、比較的長い距離に適している。

2.低耐荷力方式

低耐荷力方式は、低耐荷力管（硬質塩化ビニル管等）を用い、先導体の推進に必要な推進力の先端抵抗力を推進力伝達ロッドに作用させ、低耐荷力管には、土との周面抵抗力のみを負担させ推進する方式であり、適用土質の範囲が限定され、比較的短い距離に適している。

3.鋼製さや管方式

鋼製さや管方式は、鋼製管に総ての推進力を伝達して推進し、これをさや管として用いて鋼製管内に硬質塩化ビニル管等の本管を埋設する方式であり、適用土質の範囲が広いが、推進精度の関係から比較的短い距離に適している。

表1−4　小口径管推進工法の分類

3.4　改築推進工法

改築推進工法は、構造的又は機能的に低下した下水管きょを推進工法により破砕・排除しつつ新管を埋設する工法である。一般的に下水管きょの改築工事は条件により採用される工法が異なる。改築推進工法も設計・施工条件によって選択される工法が異なる。

４．下水道管きょ埋設の現況と工法の比較

下水道管きょ埋設の施工は過密な都市において多くの問題を発生している。これらの問題を解決するために、埋設現地の種々の条件に適した埋設工法を適用することが望まれる。これを有効に用いるには、各下水道管きょ埋設工法の特長と現地の状況の把握が必要である。

以下では、都市部の一般的な現況と、管きょ埋設工法の比較を示した。

4.1　下水道管きょ埋設の現況

都市には人口や経済文化拠点が集中し、過密な都市構造が形成されているため、上水道、ガス、電話、電気等の公共公益管きょは地下に輻湊して埋設されている。建設の遅れている下水道管きょは自然流下方式を採用することを原則としていることから、先行埋設物を避けて深く埋設することを余儀なくされている。このような状況下で、開削工法を用いる場合は、交通障害、地盤沈下、騒音、振動公害等の問題があることから、安全、公害対策の面ですぐれている都市トンネルが多用されるようになった。推進工法は都市トンネル工法の中でもその施工の簡便さや経済性に優れるとして注目されている。

4.2　下水道管きょ埋設工法の比較

下水道管きょ埋設工法としては、開削工法、都市トンネル（シールド工法、推進工法等）があげられる。推進工法と他の管きょ埋設工法を経済性と施工性について比較すると次のようになる