非開削による地下埋設物移動修整工法としてのスコープ工法

 地盤の不等沈下や液状化現象等による地下埋設物に対する影響は見過ごせない事柄です。特に下水道本管は自然流下を原則として数‰という勾配で布設されており、広域造成・埋立地等その影響を考慮しなくちゃならないところも多いようです。流量・流速がある程度確保できている場合はまだしも、人孔の沈下や管路の弛み(場合によっては隆起、浮き、反り)などによって流れそのものが阻害され悪臭の発生等、直接生活に影響が出る場合もあります。定期的に管内清掃などを行なうことで対応しているところも多いようです。費用対効果の側面も当然考えながら根本的な改善をしなくてはならん場合も出てきます。すなわち、
 布設当初の勾配にできる限り戻す、もしくはある程度の流量・流速が確保できるところまで改善するということです。
 開削して直すなら直せばええんです。直すより、工事費用や以降の維持・管理も含めて別ルートを確保するほうが良いと判断すれば、またそれもええやないの。
 しかしながら、
 「
直したいけれども開削では施工したくない、できない・・・ひょっとして、開削より安価で施工できるかもしれない(こればっかりは、積算してみなわからん!)」。

 そう、こんときにこそ前頭葉の片隅に貼り付けとかないかんのが、「
スコープ工法」なんだなぁ!

もう一丁・・・・・・・

 
ここから先(全部じゃないよー、10行程度)は、さらーっと聞き流してね!
(聞いとるわけじゃないから・・・・読み流して・・・?・・・・読んだら忘れちまって下さい!)
 ま、そのーー・・・・・・・なんというか・・・・・・・「最近の推進技術はすばらしい!」ってえことはどこかで話したと思いますが、中にはたまーに(あくまでも、たまーにってことで)「えいくそっ!」って施工しちゃって、推進最終段階でせり上がっちゃったり、垂れ下がっちゃたりして許容範囲を飛び越えちゃって検査が通らない・・・・・・・どうしよう?とか、
 原因はいろいろあるんだろうけど、推進中に先頭きっとるヤツがヘソ曲げちゃって「このままじゃ、まっすぐいかんやないか!」・・・・・・・どないかせーや!・・・とか。
動機の純・不純は問いません!必要なら是非ご検討を?!・・・・・「スコープ工法

 スコープ工法の最大の特徴
 誘導領域の確保・・・・・排土
 薬液注入工事の施工現場に立ち会った経験のある人は知ってるのではないかと思いますが、監視・管理を注意深くしていないと地盤が盛り上がったり人孔や立坑を圧迫したりしますよね。そーなんです、圧力加えれば物は動こうとするんです、が・・・・・
 中にはムリムリ注入してムリムリ動かそうとして、結果オーライ!ってなこともあるらしいです。んがしかし、注入による圧力は使いようによっては半端じゃないんです。ときには家屋を持ち上げるのにだって使えるのですから(地研開発の
ジャック工法
 
ときおり、ご自分たちでムリムリ注入するだけ注入して、なんともならずに(へんてこりんな方向へ移動しちまったり、管渠に亀裂が走ったり)、なんとかならん?ってなご連絡いただくこともあるんです。
 地研開発も薬液注入の技術を応用・駆使して地下埋設物の移動修整を行うのですが、
移動修整を行うにあたり、その移動させたい部分の土砂を局所的に取り除くところに最大の特徴があります。

 すなはーち、「
誘導領域の確保・・・・・排土工」の存在やね。
 この
誘導領域の確保のための排土工という工程をいかにキッチリやり遂げるかにスコープ工法の真髄があるのです。

 とりあえず、おおまかな説明を・・・
 実際の施工に際しては、修整対象管の管種・管径・土被り・修整幅に修整方向・修整距離・土質や近接する他埋設物の有無や取付管の有無などを考慮して、設置する排土管の種類・管径・長さ・設置位置及び箇所数、各注入工(事前・修整・事後)における予定注入量の算出などをおこないます。
(わっかるかなー?わーかんねーだろうなー!言ってる私も見ててカッカしてくるわ!)
 とにかく、キッチリ対象管の現況を把握したうえで(小口径の管だって、
アイソニック工法があるから大丈ー夫!)
上方修正の場合
 上方へ移動修正させるには、
 誘導領域(排土域)上部に排土管設置後、同上層部に事前引締注入を施工する。(排土した領域への土砂の落入を防ぐため)
 排土管を通じて高圧ジェット水(〜180kgf)で排土領域の水力切削を行い、切削した土砂を他の排土管から地表面に排出する。
 対象管下方から修整注入を施工し、土砂のボリュームアップとともに対象管を移動修整させる。
 修整完了後、排土管を撤去し、その排土孔を利用して空隙やゆるんでいる部分に事後引締注入を施工する。
 
下方修正の場合
 下方へ移動修正させるには、
 下方修整の場合、排土領域が対象管の下になるので、排土管の設置位置は原則として修整対象管の両脇管底深度あたりにになる。排土管設置後、同上層部に事前引締注入を施工する。
 排土管を通じて高圧ジェット水(〜180kgf)で排土領域の水力切削を行い、切削した土砂を他の排土管から地表面に排出する。
 対象管上方から修整注入を施工し、土砂のボリュームアップとともに対象管を移動修整させる。
 修整完了後、排土管を撤去し、その排土孔を利用して空隙やゆるんでいる部分に事後引締注入を施工する。
施工手順
[1]事前調査・測定及びマーキング
[2]排土管設置
[3]事前引締注入(修整計測)
[4]排土(修整計測)
[5]修整注入(排土・修整計測)
[6]排土管撤去
[7]事後引締注入
[8]コア復旧
上方修正の場合 下方修正の場合
[1]事前調査・測定及びマーキング
 修整対象管渠の現況管底高・地盤高を測定。設計図書との照合及び修整計画を確認し、事前引締注入孔・排土孔・修整注入孔の位置を確定しマーキングする。
[2]排土管設置(左掲写真はφ75鋼管をバイブロにて・・・)
使用する排土管径
(φ75〜200)、管種(鋼管以外にVP管の場合あり)等は土質条件等による。他の埋設物や振動の影響が近隣周辺に対して懸念される場合は、専用圧入機により水力切削・圧入により建て込む。
[3]事前引締注入
 排土対象領域外の地山の乱れや崩落を防止し、排土による影響を限定させるために水ガラス系溶液型瞬結の薬液を排土領域上部に注入する。
[4]排土
 排土管の中にウォータージェット噴射ロッド(φ33.5)を挿入。超高圧ポンプにより圧送される高圧水(〜180kgf)により、計画排土領域の土砂を円盤状に切削し、切削した土砂を近接する他の排土管から順次排出していく。
(註1)
[5]修整注入
 注入ロッドを修整対象管の両側(下方修正の場合は上部)に設置して、水ガラス系懸濁型瞬結の薬液を注入する。施工中は水位測定器を配備して順次監視計測を行う。また、状況によっては排土工と平行して施工される。
[6]排土管撤去
 移動修整完了後、排土管を撤去します。これも同様に、バイプロハンマーが使用できない場合は専用機で引き抜きます。
[7]事後引締注入
 撤去後の排土孔に注入ロッドを挿入設置して、水ガラス系懸濁型瞬結の薬液を充填注入する。事後引締注入は排土工により切削排土した領域に注入・充填することで締め固め安定を目的として施工する。
*左列施工状況写真は上方修整の施工例
註1)排土により形成された空隙は、修整注入により増大した土量をよりたやすく吸収し排土領域内に修整対象管を誘導するとともに留置することになります。また、地表面への影響や他埋設物への変位を吸収防止することにもなります。
 
礫層において、150〜200mm程度の玉石等を排出する必要がある場合φ200の排土管を利用し高圧ジェット水とともに「ある特殊な方法と器具」でもって礫・玉石なんかも排土管から排出して誘導領域を確保します。
 
(おーい!「当HP管理者」、ここんとこもちっと詳しく言うてええのんかー?・・・・・
 「今はまだ、ダメでーす!次回にしなさい、次回に。小出しにするのもひとつの戦略なんですからねー!それよりもっと分かりやすく説明できへんのかしら?」
施工前 施工後
 左掲2枚の写真は人孔の沈下及び下流側(ステップ側)で管のたるみがあり(左)、管路18mと人孔を80mm程度修整を加えた後(右)の人孔内の様子です。


管口修整について
 推進管の修整については、通常の施工においても、最終段階として到達側管口の修整が多くなってきます。修整幅が200mmを超えてくるような場合、管路の修整とともに管口も徐々に修整を加えていくのですが、坑口からの土砂の流入を確実に止めたうえで排土は坑口側から施工することが多くなります。以下、管口修整について視てみることにしましょう。
 坑口を開放するにあたり、土砂及び地下水の流入を防止するために確実に事前引締注入工(この場合止水が最も重要だな!)を施工する。
 誘導領域の確保のため坑口側から排土工を施工する。(作業中、突然の土砂の流入防止のために可動式特殊遮蔽板を設置のうえ作業にあたっておる・・・・・安全対策も万全じゃ!)
 誘導領域の確保にともない、修整注入とジャッキの併用により移動修整を施工する。
 修整完了後、遮蔽板の溶接、事後引締注入工へと作業は進むんです。

 次に、地震災害復旧工事の事例を参考に、注入技術のみに留まらない施工方法による
大幅な移動修整を必要とする管路修整〕と〔人孔の下方修整
について触れます…アチッ!

大幅な移動が必要とされる管路修整について〔震災復旧事例その1〕
 下水道本管の維持・管理の面から施工に着手する事例としては、地盤の隆起・沈降にともなう管渠の変動の割合はそれほど大きいものではありませ。下水道管渠(本管)の勾配は数パーミリ(ミルパーセント)が通常の世界です。従って、100〜200mm程度の本管の変動・変位を修整することが実際の施工では多くなります。
 しかしながら、地震災害による変動・変位は私たちの予想を大幅に上回るものになります。特に、土被りの値が小さい(4m未満)状況の中で移動修整量(特に下方修整)が大きい場合は反力としての上方地盤の支持力にも限界があります。

 以下、φ200塩ビ本管、土被り約3.5m、最大580mmの修整例を取り上げます。
 人孔間距離(修整延長距離)が26.9mで、最大580mmの下方修整が必要!
 上流側より17.5m付近(左図の窪んだトコロ)に取付管があり、その部分は浮かずにジッとしておった…
 しっかしまぁ、考えて見れば約600mm、管3本分も変位していて、本管が破損せずにいたのには大変驚いたー!
 因みに、実線は施工完了後の本管位置です!

 施工手順としての流れは、大概、同様です!
スコープ工法」誰が何と言おうが、最初に申し上げた通りあくまでも、くどいけれど、

      排土(
誘導領域の確保)が命!…命の母「排土」…なのです!

 従って、キチッとした現状の把握の後、「排土管設置」「事前引締注入」を施工し、誘導領域を確保した上で、いざ、修整ー!(ここからが、チョイと違う!)

 まずは、ムリクリ・力づくで、本来あるべき姿を歪められてしまった塩ビ本管の声を聴くコト!!熱による変形や破損がある場合は別だけれど、塩ビ本管は「真っ直ぐに戻りた〜い」と思っているんです。ここでは、そのお手伝いをしてあげる!
 言い換えれば、「
応力開放・解放?」ってヤツ?!
本管自体を特殊な振動機(もちろん地研開発・発)を使って揺さぶってしまうのです。それと同時に、人体の背骨の矯正と同じように、チョイと直接、本管に負荷を掛けてあげるんですね…写真で確認してみましょう!

【ウェイト加重&特殊振動機による修整
[1-1]施工前 [1-2]施工前(接写)
 左写真(クリックで拡大)でも判るように600mm程度高いところが存在する!
[2-1]特殊振動機 [2-2]ウェイト
 バイブレーター(特殊振動機)は、管径別、コンプレッサー仕様
 ハンディーウェイトは30kg/枚
 負荷専用支持ロッドは企業秘密?!
[3]ガイドホール設置状況
 修整施工着手前に埋設物探査等終えた上で管芯及び当該土被りも確定し、負荷専用ロッドのガイドとして所要のピッチで設置することになります(1mピッチが標準)
 下記負荷状況では本管内で振動機が稼働中!
[3-1]負荷状況1 [3-2]負荷状況2 [3-3]負荷状況3
[4]施工完了

 言うまでもなく、上記工程の中には(写真掲載はありませんけれども…)、
事前引締注入工】やら、
排土工】やら、
修整計測工】やら、
微調整のための【
修整注入工】やら
事後引締注入工】なんかも当然のように施工しています!

 それと、あまりにも自分たちの都合の良いところばっかし、述べていても何かしら鼻にツ〜ンと来てしまうでしょうから、この施工における難点を明かしておきましょう!
スコープ工法の利点」の一つに、施工時間外での占有箇所の開放というのがあります。非開削工事の利点です。
 しかし、この施工方法を選択する場合、負荷用のロッド及びウェイトは管路修整が完了するまで、解除するわけには参りません!一般道路上のセンター付近に修整対象本管がある場合は、保安上、「昼夜間通行止めないし片側通行」の措置が必要になります(歩行者通路の確保は全く問題ありません!)
 上記掲載の施工例の場合は、写真でも判るとおり、修整対象本管が民地よりにあったために夜間は道路の開放が可能でしてが、安全を優先させて迂回路を確保の上、通行止め状態で施工をしたものです。
人孔の下方修整について〔震災復旧事例その2〕
 ここで、人孔修整を取り上げるわけですが…
「スコープ工法」における人孔修整では、【上方修整】で数多くの施工事例を積み重ねて参りました。地盤の不等沈下にともなうモノであったり、なんたら、かんたら…
ここは、是非、ご推察願います!どうにも原因については書きにくい!タダ単に私の能力の問題かしらん?!
 床盤を特殊な方法で粉砕し、注入によって人孔下部層の土砂の稠密化と膨張圧力を利用して、沈下した人孔を元の位置まで誘導、その後、再沈下防止のための防護注入…
 ここでは、地震災害による施工事例として
人孔の下方修整について写真の掲載と若干のご説明をしたいと思います。
(地震による地盤の液状化・流動により人孔が受ける「浮力」でもって人孔がピョコッと突出してきちゃう!ご承知のように、何も突出したことが問題なのではなく、人孔に付随する流入管路の管底位置が上昇してしまうことが問題です)



[上段3枚]地震災害後の状況

[中段1枚]突出人孔(接写)

[下段2枚]復旧完了後の状況
*それぞれクリックで拡大!

 この事例において、地研開発が携わった工事は、上記掲載の
人孔の下方修整及び、流入3管路(本管2、取付管1)の破損部分の取替え工事です(3管路の補修取替え方法についても是非お伝えしたいところですが…略!)

まずは、簡略的にこの場合の修整方法について述べましょう。
■人孔周囲4箇所に独自に加工を施した
地中アンカー(下方修整時)を設置します。
■人孔内に
揺動機(人孔そのものを振動させます)を設置
■人孔外壁と周囲の土砂との摩擦の軽減を図るとともに、人孔底盤と床盤との間の 土砂を
排土します(最大200kgf/cu程度の水圧を伴うジェッターによって泥水化する)
■人孔躯体上部に
作業架台・反力盤を、また4箇所のアンカーそれぞれに独立した油圧ジャッキ(200kN)を設置して、人孔を揺動しつつ加圧して下方へ修整するものです。


人孔の揺動&ジャッキによる下方修整
[1]人孔揺動機一式 [2]油圧ジャッキ
[1]内径φ1800の特殊人孔専用揺動機
6分割組立て式になっています
起振動機を2基装備!
[2]は操作盤で4基独立
[3]施工前状況 [4]作業架台設置
[3]人孔近接にガス・水道があるためにライナープレートを所定の深度まで設置して影響がないように監視しながらの修整
(次項「上方修整」参照!)
[5]アンカー設置 [6]揺動機設置
[5]アンカー設置にあたっては、φ100のガイド管を所定の深度に設置、アンカー設置後に撤去
修整完了後、アンカー先端部のみ切離してロッド部分は撤去
[7]排土状況
[7]この工程では、誘導領域(空隙)の確保というのではなく、人孔外壁周囲及び底部の砂・砂礫等の固結を開放・流動化させることが目的。状況に応じてベントナイト系泥水等を使用します
[8]ジャッキ設置 [9]修整状況
[9]175mmの下方修整!
独立した4基のジャッキの操作により人孔の
傾斜も修整
[10]修整完了
[10]修整完了後、再度の浮上・沈下を防止するために懸濁型注入剤にて「浮上・沈下防止注入」を施工

この「下方修整」に関しては、揺動機は使用するものの地中アンカーを設置することなく、言い換えればジャッキを使用することなくウェイトの加重によって施工する方法もあります。
 人孔周囲の
土質条件(「再生改良土を使用してる」とか、「床盤コンクリートの有無」とか)よっては
施工環境(「シートパイルの残存」とか、「埋設物・障害物の有無」)等々、あらゆる条件を加味して施工方法を選択していきます!


参考までに…
 この
【人孔揺動機&ジャッキ併用】による施工方法での「上方修整」の施工例を掲載しておきましょう!
 この場合、
地中アンカーの設置は不要です。
[1] [2] [1]は1号人孔専用揺動機
5分割組立て式

[2]は上方修整専用作業架台・反力盤
ジャッキは2基装備
[3] [4] 人孔外壁より若干大きめに舗装部及び砕石を除去後、人孔斜壁部分まで掘削・排土
[5] [6] [5]揺動機設置状況
[6]左右に33.5mmの牽引用ロッド
これをジャッキに直結し、人孔に密着固定させた
揺動機とともに引上げる
[7] [8] [7]作業架台・反力盤を設置後、ロッド・ジャッキを固定設置
[8]人孔外壁周囲の排土
[9] [10] 60mmの上方修整完了
修整完了後、懸濁型注入剤にて
「浮上・沈下防止注入」を施工して完了
 

とりあえず、「まとめ」ってぇーことで・・・・・・

 埋設管などの移動修整を開削することなく行うことができる画期的な工法としてスコープ工法があります。その特徴を簡潔に述べれば、

 低振動・低騒音での施工が可能で、近接する埋設管の移設・切り回しが特別な場合を除いて不要であり、道路施設・周辺家屋への影響も考慮して開発された工法です。
 少ない占有面積での施工が可能ですし、なんと言っても施工後の再沈下が起こりにくいのも特徴のひとつといっていいでしょう。
 適応性の観点から言っても、ヒューム管・推進管・鋼管・塩ビ管・掘進機及び人孔やボックスカルバートに至るまで修整可能です。管径を選びませんし、局所的な修整からスパン長に制限を設けません。新設・既設を問わず、上下(左右)への移動修整が可能です。

 【HP制作者】より・・・・・
 
(「う〜ん・・・・・・、いかん。脳ミソが爆発しそうや!何度読み直しても表現が硬い固い。分かり難い!辛抱してここまで読んでいただいた方には申し訳ありません。現状ではこんくらいが能力の限界!営為努力しますんで今回はこの辺で・・・・・こらー!「HP管理者」!智慧を出さんかい、、智慧を!」)

 【HP管理者】より・・・・・
 
(「今、現場で施工中ですから、もうちっと待ちなさい!チャンと協力してあげるから。それまで一人で頑張んなさい・・・いい子だから!」
 それはそうと、
ここまでご覧になって頂いた方でご質問等がある方は気軽にご連絡ください。最優先でご返答差し上げます。


 以上

開発・施工[スコープ工法]