JP2003253987A - 非開削工法及び作業空間形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 広大なスペースを必要とせず、短い工期で供
給管を埋設することができ、しかもその供給管を本支管
の所定位置に接合することが可能な非開削工法を提供す
るとともに、供給管を本支管の所定位置に接合するため
の作業空間を地中に形成することができる装置も提供す
る。 【解決手段】 地中に埋設されている本支管に需要家側
より供給管を装入して接合し流体を連通する非開削工法
において、需要家側から供給管装入穴を本支管との接合
部に向かって掘削し、地表から本支管に向かって掘削し
た小孔から本支管の接合部管壁と供給管装入穴先端部と
が露出するような地中作業空間を形成し、供給管を供給
管装入穴に装入してその先端部を本支管に接合し、本支
管内と供給管内とを連通することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地下に埋設されて
いるガス、上下水道などの本支管に需要者側から装入さ
れた供給管を接合する非開削工法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】道路下の地中に埋設されている本支管か
ら民地内の需要家に例えばガスを供給する供給管が老朽
化した場合、あるいは供給管を新設する場合に、道路を
開削することなく民地側から地中を推進掘削し、そこに
供給管を敷設する非開削工法が検討されている。非開削
工法については、種々の提案がなされており、特開平４
−３３６１９７号には、供給管挿入側に立坑を形成して
おき、そこに複数の推進体同士を屈曲自在に連結し先端
に推進ヘッドを有する推進装置を設置し、立坑から土中
に直管を押し込み、直管内に推進体を挿通させながら、
直管先端部から推進下手側の屈曲予定経路を屈曲推進さ
せることが記載されている。特開平８−２６１３６１号
には、埋設管を非開削で地中に敷設する弧状推進法を改
良した工法が記載されている。この改良工法は、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進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ことが記載さ
れている。特開平１１−１８２７３６号には、可撓性を
有する鞘管内に可撓性を有する掘削ロッドを挿通し、掘
削ロッド及び鞘管を民地側より土中に発進し、掘削しな
がら本支管まで到達させ、その後、掘削ロッドを鞘管か
ら引き抜き、鞘管内にＰＥ管を挿入し、ＰＥ管の先端を
本支管と連結することが記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】特開平４−３３６１９
７号に記載された工法によれば、推進体は直管内を挿通
され、直管にガイドされて推進されるので、推進装置の
蛇行が防止されるが、推進装置を収容できる大きさの立
坑が必要であり、民地側に広大なスペースがないと適用
できないという問題がある。特開平８−２６１３６１号
に示す構造によれば、発進部側に立坑を構築する必要は
ないが、推進管は非回転で拡掘推進されるので、掘削効
率が低下し、工期が長くなるという問題がある。特開平
１１−１８２７３６号に記載された工法によれば、民地
側には立坑が不要となるが、掘削ロッドを誘導するセン
サの誤差や、地質によっては掘削ロッドが蛇行するなど
掘削精度にばらつきがあることから、ＰＥ管の先端を正
確に本支管の所定位置に到達させることが難しいという
問題がある。従って本発明の第一の目的は、広大なスペ
ースを必要とせず、短い工期で供給管を埋設することが
でき、しかもその供給管を本支管の所定位置に接合する
ことが可能な非開削工法を提供することである。また、
本発明の第二の目的は、供給管を本支管の所定位置に接
合するための作業空間を地中に形成することができる装
置を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の非開削工法は、
地中に埋設されている本支管に需要家側より供給管を装
入して接合し流体を連通する非開削工法において、需要
家側から供給管装入穴を本支管との接合部に向かって掘
削し、地表から本支管に向かって掘削した小孔から本支
管の接合部管壁と供給管装入穴先端部とが露出するよう
な地中作業空間を形成し、供給管を供給管装入穴に装入
してその先端部を本支管に接合し、本支管内と供給管内
とを連通することを特徴としている。また本発明の非開
削工法は、地中に埋設されている本支管に需要家側より
供給管を装入して接合し流体を連通する非開削工法にお
いて、需要家側からガイドロッドを本支管との接合部に
向かって推進し、ガイドロッド周囲を本支管から所定距
離はなれた位置まで拡径し、地表から本支管に向かって
掘削した小孔から本支管の接合部管壁と拡径穴先端部と
が露出するような地中作業空間を形成し、供給管を拡径
穴に装入してその先端部を本支管に接合し、本支管を穿
孔して本支管内と供給管内とを連通することを特徴とし
ている。なお、上記本発明における地中作業空間は、地
中作業空間の状況を検出しながら形成されることが好ま
しい。本発明の作業空間形成装置は、噴射ノズルから高
圧流体を噴射させる噴流手段と発生した泥水を排出する
排土手段とを備えた地中に作業空間を形成する装置であ
って、噴流手段は、回転及び昇降が可能で一端側から高
圧流体が内部に供給されるパイプと、パイプ他端側にヒ
ンジで可動的に接合されパイプ内部の高圧流体が連通す
る噴射ノズルとを有し、高圧流体を３次元的に所定方向
に噴射することを特徴としている。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明の非開削工法を、地中に埋
設されている樹脂製のガス本支管に樹脂製の供給管を接
続する場合を例として説明する。図１はその概略工程で
ある。弧状推進工程（ａ）では、本支管の位置を磁気式
センサ等で確認しながら、ガイドロッドを本支管の供給
管との接合予定部分に向かって民地側から弧状に推進し
て近傍に到達させる。拡径工程（ｂ）では、ガイドロッ
ドに沿って拡径ヘッドを作動させて供給管装入用の穴を
形成する。空間形成工程（ｃ）では、地表から本支管に
向けて掘削した比較的小径の立孔（以下小孔という）か
ら、本支管の接合部管壁と拡径穴先端部とが露出するよ
うな空間を形成する。供給管接合工程（ｄ）では、供給
管装入用穴から装入された樹脂製供給管の先端部を、小
孔から配設された芯合わせ装置で本支管に芯合わせして
接合する。本例では、樹脂製供給管の先端に樹脂製継手
をセットし樹脂製継手を本支管に接合するとする。穿孔
工程（ｅ）では、供給管に挿入した穿孔手段により本支
管に穴明けし本支管内部と供給管内部とを連通させる。
その後、ガス漏れが無いことを検査確認し、小孔及び本
支管と供給管の周囲の埋戻しを行なう。以下、主要工程
の詳細を図２〜６により説明する。

【０００６】図２は弧状推進工程（ａ）を説明するため
の模式図である。この工程は、先端に推進ヘッド４を有
する可撓性ガイドロッド３を、地表から所定軌跡で高精
度（例えば１ｍ±１０ｍｍ）に本支管１の近傍まで推進
させるもので、監視装置６により推進ヘッド４と本支管
１との位置関係を確認しながら、推進機８でガイドロッ
ド３を適宜回転させながら地中に推進させる。監視装置
６としては、例えば推進ヘッド４の内部に設けた電磁波
発信器（不図示）からの信信号を受信した本支管１の内
部に設置した受信機９からの信号を受け、位置情報とし
て処理し画面表示できるようなものを用いるとよい。そ
の解析結果に基づいて推進機８の駆動を制御し、本支管
１の供給管との接合部壁面１１に対し、推進ヘッド４を
法線方向から所定位置まで誘導しようとするものであ
る。

【０００７】図３は拡径工程（ｂ）を説明するための模
式図である。先端に拡径ヘッド５を装着した可撓性を有
する拡径装置をガイドロッド３に装着し、推進機８を駆
動して拡径ヘッド５に推進力及び回転力を付与すること
により、ガイドロッド３に沿って所定の大きさに拡径し
た供給管装入穴２０を形成する。供給管装入穴２０が形
成されると、その部分のガイドロッド３は支持がなくな
る。このため、供給管装入穴２０が長くなるに従いガイ
ドロッド３のたわみが大きくなり、ガイドロッド３に嵌
装された拡径ヘッド５が上向きにずれていく恐れがあ
る。この傾きを小さくするためには、ガイドロッド先端
側ができるだけ強固に土中に固定されていることが好ま
しい。また、ガイドロッドや拡径装置の重みでガイドロ
ッド先端部が沈下して下方にずれないように供給管装入
穴２０の形成は推進ヘッド４の先端部から所定距離ｓ以
上手前で終了するようにする。また、拡径しながらその
内壁を支持するような鞘管７を敷設するようにすると、
供給管装入穴２０の崩れが防止できるので好ましい。な
お、鞘管７の先端は、樹脂製継手を本支管１に芯合わせ
させるために必要な位置調整スペースが確保できるよう
に、本支管側面からは所定距離ｒ離れるように装入す
る。以降、供給管装入穴２０には鞘管７が敷設されてい
るとして説明する。鞘管７の敷設が終了したら、拡径装
置及びガイドロッド３は撤去する。

【０００８】図４は空間形成工程（ｃ）を説明するため
の模式図である。空間形成工程は基本的には、地表から
本支管に向かって立孔状空間を形成する第１の空間形成
工程と、立孔状空間から本支管の接合部管壁１１と鞘管
先端部とを臨む空間を形成する第２の空間形成工程とに
分かれる。第２の空間形成工程は前記拡径工程が終了し
た後に行うことが望ましいが、第１の空間形成工程は、
弧状推進工程の前に行ってもよいし、弧状推進工程後で
拡径工程の前に行ってもよい。また拡径工程後に、第１
の空間形成工程と第２の空間形成工程を一体的に行うよ
うにしてもよく、立孔掘削方法等に合わせて適宜選択す
ればよい。以下、第１の空間形成工程は弧状推進工程
（ａ）に先立って行い、第２の空間形成工程は拡径工程
（ｂ）の後に行うとして説明する。

【０００９】図４（ａ）は第１の空間形成工程を説明す
るための模式図である。埋設されている本支管１の位置
を、敷設図面や本支管１に挿入したセンサからの信号等
で見当をつけ、本支管１上の地表からオーガ（不図示）
を用い接合部管壁１１が中心にくるように狙って小孔１
０を掘削する。深さは、オーガが本支管１に当たらない
ような位置までとする。第１の空間形成工程としてはこ
こまでとしてもよいが、さらに本支管１の接合部管壁１
１が露出するような第１の空間３０を形成するまで行う
ことが好ましく、引続き、後述する作業空間形成装置５
０を小孔１０に装入し（図７参照）、高圧流体例えば高
圧水を小孔１０の底部に噴出して拡大する。発生する泥
水はポンプで排出されるので、拡大された空間に小孔１
０から撮像手段例えばカメラ１６を装入すれば、内部の
様子を目視で観察することができる。後述するように小
孔１０からは継手の芯合わせ装置を装入するので、小孔
１０の下方には本支管１の接合部管壁１１が露出してい
なければならないが、露出しているか否かを確認するこ
とにより、必要に応じて小孔１０を明け直すことができ
る。小孔１０の直径は、作業空間形成装置５０や継手芯
合わせ装置が装入できればよく、例えば１００〜２００
ｍｍ程度でもよく、道路に掘削する場合でも大きな交通
障害とはならない。

【００１０】図４（ｂ）は第２の空間形成工程を説明す
るための模式図である。弧状推進工程、拡径工程終了
後、第２の空間形成工程を実施する。本支管１近傍に到
達した時の推進ヘッド４の位置及び方向は、先端が第１
の空間３０に出ていればカメラを介して目視で確認する
ことができるし、出ていなくても内蔵する電磁波発信器
からの信号で確認することができる。即ち、鞘管７の到
達方向を知ることができるので、小孔１０に装入した作
業空間形成装置５０から、鞘管７先端方向に高圧水を噴
出し、鞘管７の先端全面が露出するように第１の空間３
０を拡大する。空間拡大に際しては、適宜空間拡大操作
を中断してカメラ１６を装入し確認するようにしてもよ
いし、作業空間形成装置５０に距離センサを装着し、距
離を測定しながら行うようにしてもよい。これにより、
地表には小面積の小孔を開口させるだけで、下方の地中
に継手接続作業に十分な大きさの空間を形成することが
できる。

【００１１】図５は供給管接合工程（ｄ）を説明するた
めの模式図である。本支管１、供給管２及び継手１２は
熱可塑性樹脂（例えばポリエチレン）で形成されてお
り、継手１２と本支管１、及び継手１２と供給管２は熱
融着或いは接着剤で接合できる。本例では、継手１２を
回転して本支管１に熱融着する例について説明する。供
給管２の先端にセットした継手１２の外周部に回転融着
装置１４を装着し、供給管２をサポート部材１５で支持
しながら鞘管７内に送り込むとともに、芯合せ装置１３
を小孔１０から装着する。カメラ１６で確認しながら回
転融着装置１４を芯合せ装置１３で保持し、継手１２を
本支管１に芯合わせして接合部管壁１１に密着させ、回
転融着装置１４で継手１２を回転することにより本支管
１に融着させる。

【００１２】図６は穿孔工程（ｅ）を説明するための模
式図である。供給管２の内部に穿孔装置を送り込み、そ
の先端に取付けた穿孔カッター１７が継手１２を貫通し
て本支管１に当接したことを確認した後、手元のハンド
ル１８を操作して穿孔カッター１７を回転させ、本支管
１に孔をあけて供給管２と連通させる。供給管２と本支
管１が連通されると、気密検査を行ない、漏れがないこ
とを確認した後、小孔１０と本支管１及び供給管２の周
囲を埋め戻す。鞘管７は引き抜いてもよいしそのままと
してもよい。そのままにしておく場合、鞘管７内部にも
埋め戻し部材を充填することが好ましい。また、供給管
接合工程（ｄ）の後にも気密検査をするようにしてもよ
い。

【００１３】上述した説明では、供給管装入穴２０は、
弧状推進工程と拡径工程とで形成されるとしたが、弧状
推進工程で直径が７０〜１００ｍｍ程度のガイドロッド
３を推進することはできるので、供給管２の口径が小さ
い場合には、ガイドロッド３を引き抜いて形成される穴
を供給管装入穴として用いることができ、拡径工程を省
略することができる。また、空間形成工程は、本支管の
埋設深さや、土質或いは配管サイズなど条件によって、
前述した形態だけでなく、さらに種々の形態をとること
ができる。即ち、第１の空間形成工程ではオーガによる
立孔形成のみとし、第２の空間形成工程の中で高圧水を
用いて本支管の接合部管壁１１の露出と鞘管７先端の露
出を一気に行うようにすることもできる。また、第１の
空間形成工程における小孔形成に、オーガなど機械的掘
削手段を用いず、最初から高圧水など流体噴出手段を用
いることもでき、この場合も、第１の空間形成工程と第
２の空間形成工程を分けて行うことも、一度に行うこと
もできる。

【００１４】次に、本発明の作業空間形成装置５０を、
オーガで掘削された小孔１０から空間を拡大していく場
合を例に、図７〜９により説明する。図７は、作業空間
形成装置５０を小孔１０に装着した時の図である。地表
に配置したベース部５１には、小孔１０に装入するよう
にパイプ５３がセットでき、これをパイプ軸回りに回転
したり軸方向に上下移動させることができる回転・昇降
手段５２が取付けられている。パイプ５３の上端はホー
スを介して高圧ポンプ５４に接続されており、水タンク
５５から吸引した高圧水が内部に導入される。パイプ５
３の下部には噴射ノズル５６が取付けられ、パイプ５３
内を通過した高圧水を、噴射ノズル５６の先端から噴出
させることができる。噴射ノズル５６は、その一端がパ
イプ５３下端部とヒンジで接合され、本体部がリンク５
７を用いた揺動機構５８に連結されており、垂直方向に
設計で決まった所定角度θ、例えば９０°の範囲で、自
由な角度に固定したり、揺動させたりすることができ
る。噴射ノズル５６にはレーザ距離計（図示せず）が装
着され、噴射ノズル５６の噴射方向に対向する面、例え
ば土壌又は本支管までの距離を計測することができる。
また、泥水吸引ホース５９が、一端が小孔の下部に達す
るようにパイプ５３に並列して配設され、他端は真空ポ
ンプ６０を介して泥溜タンク６１に開放されており、一
端から吸引した泥水を泥溜タンク６１に溜めることがで
きる。

【００１５】図８により、第１の空間３０を形成する動
作について説明する。噴射ノズル５６を垂直に又はわず
かに傾けて高圧水を下方に噴出させ、パイプ５３を適宜
回転させながら送り込んで行くと、下方の土壌が掘り返
されて行く。切り崩された土壌は水と混じって泥水とな
り、泥水吸引ホース５９から吸引され泥溜タンク６１に
蓄積される。適宜高圧水の噴出を中断し、小孔からカメ
ラを装入し、本支管１の少なくとも側面部が露出された
か否かをモニター画面で確認するとよい。

【００１６】次に、図９により、第１の空間を拡大する
動作について説明する。噴射ノズル５６を鞘管７方向に
向け、所定角度上下に揺動させながら高圧水を噴射す
る。噴射ノズルの動作は、パイプ５３を所定角度軸心回
りに揺動したり上下に移動することで、３次元的に位置
と速度を制御することができ、土質に合わせて、また高
圧水の噴射量、噴出圧力などに合わせて適宜動作を設定
するとよい。この場合も、第１の空間を形成した時と同
様に、適宜高圧水の噴出を中断し、小孔からカメラを装
入し、本支管１の接合部管壁１１及び鞘管７の先端部が
露出されたか否かをモニター画面で確認するとよい。

【００１７】以上、高圧流体を３次元的に所定方向に噴
射するための噴流手段として、回転及び昇降が可能なパ
イプ５３の下方に、１個の噴射ノズル５６を上下方向に
スイングできるように連結した構成で説明したが、その
他にも、回転及び昇降が可能なパイプの下方に、上下方
向角度が異なる複数の噴射ノズルを固定的に設け、各噴
射ノズルには固有のバルブを連結した構成とし、噴射ノ
ズルを選択的に開閉するようにすることもできる。ま
た、昇降可能なパイプの下方に、上下方向角度及び円周
方向角度が異なる多数の噴射ノズルを固定的に設け、各
噴射ノズルには固有のバルブを連結した構成とし、噴射
ノズルを選択的に開閉することで、パイプ５３を回転さ
せなくてもよいようにすることもできる。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、地表か
ら、本支管と供給管との接続箇所に向けて明ける立孔は
小径でよく、掘削面が道路であっても、交通の障害程度
を低くすることができる。また、空間形成状態を観察し
ながら高圧水の噴射向きを制御することができるので、
本支管との接合予定箇所に対する小孔の掘削位置や供給
管装入穴の掘削位置が多少ずれていても、これに対応し
た芯合わせ作業用空間を形成することができ、確実に本
支管に供給管を接合することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の非開削工程の主要工程を示す図

【図２】弧状推進工程を示す模式図

【図３】拡径工程を示す模式図

【図４】空間形成工程を示す模式図

【図５】供給管接合工程を示す模式図

【図６】穿孔工程を示す模式図

【図７】本発明の作業空間形成装置の一例を示す図

【図８】作業空間形成装置で第1の空間を形成する状況
を示す図

【図９】作業空間形成装置で第1の空間を拡大する状況
を示す図

【符号の説明】

１：本支管、 ２：供給管、 ３：ガイドロッド、
４：推進ヘッド、５：拡径ヘッド、 ６：監視装置、
７：鞘管、 ８：推進機、９：受信器、 １０：小孔、
１１：本支管の接合部管壁、１２：樹脂製継手、 １
３：芯合せ装置、 １４：回転融着装置、１６：カメ
ラ、 ２０：供給管装入穴、 ３０：第1の空間、５
０：作業空間形成装置、 ５１：ベース部、 ５２：回
転・昇降手段、５３：パイプ、 ５４：高圧水ポンプ、
５６：噴射ノズル、 ５７：リンク、５８：揺動機
構、 ５９：泥水吸引ホース

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2D054 AA04 AC18 BA28 EA07 EA09 GA19 GA42 GA49 GA65 GA84 GA92 GA97

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地中に埋設されている本支管に需要家側
   より供給管を装入して接合し流体を連通する非開削工法
   において、 需要家側から供給管装入穴を本支管との接合部に向かっ
   て掘削し、地表から本支管に向かって掘削した小孔から
   本支管の接合部管壁と供給管装入穴先端部とが露出する
   ような地中作業空間を形成し、供給管を供給管装入穴に
   装入してその先端部を本支管に接合し、本支管内と供給
   管内とを連通することを特徴とする非開削工法。
2. 【請求項２】 地中に埋設されている本支管に需要家側
   より供給管を装入して接合し流体を連通する非開削工法
   において、 需要家側からガイドロッドを本支管との接合部に向かっ
   て推進し、ガイドロッド周囲を本支管から所定距離はな
   れた位置まで拡径し、地表から本支管に向かって掘削し
   た小孔から本支管の接合部管壁と拡径穴先端部とが露出
   するような地中作業空間を形成し、供給管を拡径穴に装
   入してその先端部を本支管に接合し、本支管を穿孔して
   本支管内と供給管内とを連通することを特徴とする非開
   削工法。
3. 【請求項３】 前記地中作業空間は、地中作業空間の状
   況を検出しながら形成される請求項１又は２記載の非開
   削工法。
4. 【請求項４】 噴射ノズルから高圧流体を噴射させる噴
   流手段と発生した泥水を排出する排土手段とを備えた地
   中に作業空間を形成する装置であって、 噴流手段は、回転及び昇降が可能で一端側から高圧流体
   が内部に供給されるパイプと、パイプ他端側にヒンジで
   可動的に接合されパイプ内部の高圧流体が連通する噴射
   ノズルとを有し、高圧流体を３次元的に所定方向に噴射
   することを特徴とする作業空間形成装置。