JP2004027757A - 既埋設管更新方法 - Google Patents

Abstract

【課題】非開削による新管更新の利点を損なうことなく、地盤改良した後に推進工法により既埋設管を新管に更新できる既埋設管更新方法とする。
【解決手段】既埋設管１の所定の部位に、その既埋設管１内から孔２を明け、この孔２から薬液３を注入して地盤改良する。この後に推進工法によって既埋設管１を新管６に更新する。
この方法によれば、地盤改良のための作業を既埋設管１内から行なうから、地上からの作業がなくなり、非開削による管更新の利点を損なうことがない。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、上下水道管等の既埋設管を非開削で新管に更新する既埋設管更新方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
既埋設管を非開削で新管に更新（いわゆる布設替え）する方法として、既埋設管の外周部を地盤改良し、その後に既埋設管を掘削機により掘削して新管を推進埋設する、いわゆる推進工法により既埋設管を新管に更新埋設する方法が種々開示されている。
【０００３】
例えば、特開平９−２１０２４９号公報には、地上から薬液注入機によって充填材を、既埋設管の内部全長及び外周部全長に注入して外周部全長を地盤改良し、その後に掘削機によって既埋設管を掘削して新管を推進埋設する方法が開示されている。
この方法であれば、既埋設管の内部全長及び外周部全長がほぼ均一で十分なる大きさの支持力を有する状態となっているので、掘削機の掘削反力を既埋設管の内部及び外周部によってほぼ均一に支持し、既埋設管が掘削力によって動くことがなく、効率良く新管を埋設できる。
【０００４】
また、特開平１０−２３１９５５号公報には、サービス管（枝管）が接続された既埋設管を新管に更新する際に、そのサービス管の接続部寄りを切断し、既埋設管の外周部におけるサービス管の接続部周辺に、そのサービス管が接続した宅地枡から充填材を注入して地盤改良し、その後に、掘削機によって既埋設管を掘削して新管を推進埋設する方法が開示されている。
この方法によれば、既埋設管を新管に更新する時にサービス管の破損、サービス管周辺からの地下水浸入、サービス管周辺の地山崩壊を防止できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述した既埋設管の外周部全長、既埋設管の外周部におけるサービス管の接続部周辺を地盤改良した後に推進工法により既埋設管を新管に更新埋設する方法は、地盤改良のために地上からの充填材注入作業が必要である。
このために、前述の充填材注入作業が交通の妨げになったりすることがあり、非開削による管更新の利点が損なわれることがある。
【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みなされたもので、その目的は、非開削による管更新の利点を損なうことなく地盤改良した後に推進工法によって既埋設管を新管に更新できるようにした既埋設管更新方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
第１の発明は、既埋設管更新方法において、
既埋設管１の所定の部位に孔２を、その既埋設管１内から明け、
前記既埋設管１内より、前記孔２を利用して既埋設管１の外周部の地山に薬液３を注入して地盤改良し、
推進工法により既埋設管１を新管６に更新埋設することを特徴とする既埋設管更新方法である。
【０００８】
第１の発明によれば、地盤改良のための薬液注入を既埋設管１内から行なっているので、地上からの作業をすることなしに地盤改良できる。
よって、非開削による管更新の利点を損なうことなく、地盤改良した後に推進工法によって既埋設管を新管に更新できる。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、地盤改良した後に既埋設管１内に充填材４を充填し、この後に推進工法により既埋設管１を新管６に更新埋設するようにした既埋設管更新方法である。
【００１０】
第２の発明によれば、既埋設管１外周部の地盤改良に加えて既埋設管１内に充填材４が充填してあるから、推進工法により既埋設管１を新管６に更新埋設する場合、具体的には掘削機により既埋設管１を掘削する際に、掘削機の先導方向付けをするための地盤圧相当の反力を既埋設管１外周部および充填材４から得ることが可能となり、既埋設管１と新管６の口径の組み合わせを制限することなく、精度のよい施工が期待できる。
【００１１】
第３の発明は、既埋設管更新方法において、
既埋設管１の枝管接続部近くの部位に孔２を、その既埋設管１内から明け、
前記既埋設管１内より、前記孔２を利用して既埋設管１の外周部における枝管周辺部の地山に薬液３を注入して地盤改良し、
前記枝管３０の既埋設管１との接続部付近を縁切りした後に、推進工法により既埋設管１を新管６に更新埋設することを特徴とする既埋設管更新方法である。
【００１２】
第３の発明によれば、既埋設管１の外周部における枝管周辺部を地盤改良した後に、枝管３０を縁切りして推進工法により既埋設管１を新管６に更新埋設するので、枝管３０の破損、枝管周辺部からの地下水浸入、枝管周辺部の地山崩壊を防止できる。
【００１３】
しかも、枝管周辺部を地盤改良するのための薬液注入を既埋設管１内から行なっているので、地上からの作業をすることなしに地盤改良できる。
よって、非開削による管更新の利点を損なうことなく、枝管周辺部を地盤改良した後に推進工法によって枝管を有する既埋設管を新管に更新できる。
【００１４】
第４の発明は、既埋設管更新方法において、
既埋設管１の掘削機５で掘削できない既埋設管構成物付近の部位に孔２を、その既埋設管１内から明け、
前記既埋設管１内より、前記孔２を利用して既埋設管１の外周部における前記既埋設管構成物付近の地山に薬液３を注入して地盤改良し、
前記既埋設管１内より前記既埋設管構成物を掘削機で掘削できる程度に切断した後、推進工法により既埋設管１を新管６に更新埋設することを特徴とする既埋設管更新方法である。
【００１５】
第４の発明によれば、掘削機５で掘削できない既埋設管構成物を有する既埋設管１を推進工法によって新管に更新埋設できる。
また、既埋設管構成物付近の地山を地盤改良した後に切断するので、切断によって既埋設管１の強度が低下しても既埋設管１がつぶれることがない。
【００１６】
しかも、既埋設管構成物付近の地盤改良のための薬液注入を既埋設管１内から行なっているので、地上からの作業をすることなしに地盤改良できる。
よって、非開削による管更新の利点を損なうことなく、既埋設管構成物付近の地盤改良した後に推進工法によって掘削機５によって掘削できない既埋設管構成物を有する既埋設管を新管に更新できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態を説明する。この実施の形態は既埋設管外周の地山強度が弱く、既埋設管の掘削、新管の推進埋設に支障をきたす恐れがある場合である。
図１（ａ）に示すように、既埋設管１の所定の部位に、その既埋設管１内から孔２を明ける。この実施の形態では既埋設管全長に亘って長手方向に間隔を置いて孔２を明ける。
【００１８】
図１（ａ）に示すように、既埋設管１内から前述の孔２を利用して既埋設管１の外周部全長の地山に薬液（地盤改良材）３を注入し、既埋設管１の外周部全長を地盤改良する。
この薬液注入作業は１つの孔２又は複数の孔２を明けた後に行なっても良いし、全ての孔２を明けてから行なっても良い。
また、前述の孔明け作業、薬液注入作業は自走式の作業機械、けん引式の作業機械などで行なうが、管径が大きいときは作業者による手作業でも良い。
【００１９】
図１（ｂ）に示すように、既埋設管１の内部に充填材４を充填する。前述の既埋設管１の外周部全長の地盤改良だけで十分であれば、この充填材４の充填は行なわなくとも良い。
図１（ｃ）に示すように、掘削機５で既埋設管１を掘削し、新管６を推進埋設して図１（ｄ）に示すように新管６に更新する。つまり、推進工法により既埋設管を新管に更新埋設する。
【００２０】
次に、前述の第１の実施の形態の具体例を説明する。
図１（ａ）に示すように発進立坑７と到達立坑８を掘削し、その発進立坑７又は到達立坑８から既埋設管１内に自走式の作業機械１０を入れ、この作業機械１０によって孔明け作業と薬液注入作業を行なう。
この自走式の作業機械１０は、車輪１１を備えた機体１２に作業機取付部１３を水平軸回りに回転自在に取付け、この作業機取付部１３に孔明け用のドリル部１４と薬液注入用のノズル部１５を有するロッド１６を取付ける。
前記ロッド１６は伸縮自在で、作業しない時には縮めて既埋設管１の内面と干渉しないようにできると共に、作業時には伸ばして既埋設管１より突出可能である。
【００２１】
前述の自走式の作業機械１０による孔明け、薬液注入の仕方の一例を説明する。
図２（ａ）に示すように、機体１２を走行して所定の位置に停止し、ドリル部１４を上向きとすると共に、ロッド１６を伸ばして孔２を明ける。
ロッド１６を伸ばして図２（ｂ）に示すようにノズル部１５を既埋設管１の外周の地山に貫入する。
所定の位置まで貫入したらノズル部１５から薬液３を噴出して地山に注入する。
ロッド１６を縮めて孔２から抜き出し、機体１２を走行して所定の位置に停止し、図２（ｃ）に示すようにロッド１６を伸ばして孔２を明ける。
前述と同様にして図２（ｄ）に示すようにノズル部１５から薬液３を噴出して地山に注入する。
なお、図示は省略するが前述の作業機取付部１３に伸縮自在なドリルとノズルを回転方向に位置をずらして設け、作業機取付部１３を回転してドリルとノズルを交互に上向きとすると共に、伸縮して前述のように孔明け、薬液注入しても良いし、ドリルで孔２を全て明けてから、ノズルで薬液３を各孔２から注入しても良い。
また、図示は省略するがドリルを備えた作業機械とノズルを備えた作業機械を用いて孔明け、薬液注入を前述のように行なっても良い。
【００２２】
また、図３に示すように既埋設管１の所定の部位に予め孔２を前述のようにして明けておき、ある孔２の上流側、下流側（既埋設管１の長手方向両側）に封止手段、例えば空気注入によって拡径し、空気排出で縮径するバルーン１７を設けて既埋設管１内に封止区画１ａを形成する。
前記一方又は両方のバルーン１７を通して、例えばパイプ１８から封止区画１ａに薬液３を注入し、前記孔２から既埋設管１の外周の地山に注入する。
前記バルーン１７を縮径して次の孔２近くまで移動し、そのバルーン１７を拡径して封止区画１ａを形成して薬液３を注入する。
この工程を繰り返して薬液３を各孔２から既埋設管１の外周の地山に注入しても良い。
【００２３】
また、図４（ａ）に示すように、既埋設管１の全ての所定の部位に孔２を前述のようにして明ける。
図４（ｂ）に示すように、既埋設管１の両端部を閉塞部材１９で閉塞し、一方又は他方の閉塞部材１９から既埋設管１内に薬液３を注入し、その薬液３を孔２から外周の地山に注入するようにしても良い。
図４（ｂ）で、符号１９ａは注入パイプ、１９ｂは空気抜きパイプである。
【００２４】
図１（ｂ）に示すように、発進立坑７、到達立坑８から閉塞部材２０で既埋設管１の両端部を閉塞し、一方の閉塞部材２０のパイプ２１から充填材４を注入して既埋設管１内に充填する。
この時、既埋設管１内の空気が空気抜きパイプ２２から外部に排出される。
【００２５】
発進立坑７側の閉塞部材２０を取り外し、その発進立坑７に掘削機５を設置する。この掘削機５は図示しない推進部と掘削部２３を備え、その掘削部２３は本体２４にカッタを備えた回転部２５を図示しない上下揺動用シリンダ、左右揺動用シリンダで３６０度の方向に揺動可能に取付けたものである。
そして、回転部２５を回転しながら推進部で推進して既埋設管１を掘削する。所定ストローク掘削したら推進部を元の位置に復帰し、図１（ｃ）に示すように新管６を介して掘削部２３を推進することで新管６を図１（ｄ）に示すように既埋設管１の全長に亘って推進埋設する。
【００２６】
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。この実施の形態は既埋設管に枝管が接続してある場合である。
図５（ａ）に示すように既埋設管１の枝管３０が接続された枝管接続部近くの部位（前述の所定の部位）に孔２を明ける。前記枝管３０は家庭枡２６に接続している。
この孔２から薬液３を、既埋設管１の外周部における枝管接続部周辺部に注入して地盤改良する。
この孔明け、薬液注入は前述の第１の実施の形態と同様に行なわれる。
例えば、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように前述の自走式の作業機械１０を用いて既埋設管１における枝管接続部近くの枝管３０の周囲の複数の部位、例えば４カ所に孔２を明けると共に、薬液３を注入して既埋設管１の外周部における枝管周辺部を地盤改良する。
【００２７】
図５（ａ）に示すように各枝管３０の接続部寄りを既埋設管１内から作業機械等を用いて切断などで縁切りする。この縁切り部３１は前述の地盤改良した範囲内であるため、縁切り部３１周囲土砂の流入や崩落を防止でき、また上部の枝管がずれ落ちてくることもない。
枝管３０の縁切り部３１よりも既埋設管１と反対側の基部枝管３０ａには必要に応じて栓３２を設けて、既埋設管１内充填時の充填材４のまわり込みや、掘削機５による掘削時の切羽土水圧が基部枝管３０ａに浸入することを防止する。
なお、宅地枡２６から枝管３０を通って既埋設管１内に流れ込む下水は、図示しない真空吸引装置によって宅地枡２６から吸い上げ、圧送ポンプで工事区間より下流の既埋設管１にバイパスしている。この時、宅地枡２６の出口付近に栓２７を設けて下水が枝管３０に流れないようにしても良い。
【００２８】
次に、枝管３０の縁切りと栓３２を設ける手順の一例を説明する。
図７（ａ）に示すように、既埋設管１内に自走式の作業機械４０を入れる。
この作業機械４０は、車輪４１を備えた機体４２に伸縮式のカッタ４３を軸方向（既埋設管１の長手方向）及び周方向（既埋設管１の周方向）に移動可能に取付けたものである。前記カッタ４３は回転駆動される回転刃４４を備えている。機体４２を軸方向に走行すると共に、カッタ４３を周方向に移動（つまり、回転）してカッタ４３の回転刃４４を枝管３０の接続部に位置合せする。
この時の位置（軸方向、周方向の位置）を計測して記録する。
【００２９】
図７（ｂ）に示すように、カッタ４３の回転刃４４を伸び作動して枝管３０内に挿入し、その回転刃４４を掘削機５による掘削軌跡（掘削径）ａよりも外側に位置させる。
カッタ４３を軸方向に往復移動すると共に、周方向に往復移動して回転刃４４で枝管３０を切断して図７（ｃ）に示すように縁切りする。
カッタ４３の回転刃４４を縮め、栓３２を基部枝管３０ａに押し込んで図７（ｄ）に示すように取付ける。
なお、枝管３０をウォータージェットを用いて切断して縁切りしても良い。また、栓３２の取付けは他の作業機械で行なっても良い。また、縁切り前に栓３２を設けても良い。
【００３０】
図５（ｂ）に示すように、既埋設管１内に充填材４を前述の第１の実施の形態と同様にして充填する。このとき充填材４の充填が必要なければ、第１の実施の形態と同様省略しても良い。
図５（ｃ）に示すように、掘削機５で既埋設管１と枝管３０の縁切り部３１よりも既埋設管１側の残部枝管３０ｂを掘削し、新管６を前述の第１の実施の形態と同様にして図５（ｄ）に示すように推進埋設する。
【００３１】
図５（ｄ）に示すように新管６に更新完了したら、その新管６と枝管３０（基部枝管３０ａ）を接続する。
前記新管６と枝管３０の接続の仕方の一例を説明する。
図５（ｄ）に示すように、自走式の作業機械５０を新管６に沿って走行可能とする。
この作業機械５０は、車輪５１を備えた機体５２に伸縮式のカッタ５３を周方向に回転自在に取付けたもので、そのカッタ５３に大径切刃５４を取付けてある。
【００３２】
図５（ｄ）と図８（ａ）に示すように機体５２を走行すると共に、カッタ５３を周方向に回転して大径切刃５４を軸方向及び周方向に位置決めして枝管３０と対向した位置とする。この位置決めは前述の記録した軸方向位置、周方向位置に基づいて行なう。このとき、より位置決め精度を上げるため、例えば空洞探査に用いる電磁波レーダー等、他の位置決め手段を併用しても良い。
図８（ｂ）に示すようにカッタ５３の大径切刃５４を伸び作動して大径切刃５４で新管６に孔６ａを明ける。
カッタ５３に小径切刃５５を取付け替えして図８（ｃ）に示すように小径切刃５５で枝管３０内の土砂等の残存物を除去し、栓３２も除去し、新管６との接続部付近を整える。
図８（ｄ）に示すように枝管再接続用治具５６を取り付けた作業機械５７により、新管６の孔６ａと基部枝管３０ａとに亘って枝管接続用治具５６を挿入し、硬化樹脂等の接続部材５８を注入して図６（ｅ）に示すように離れてしまっていた新管６の孔６ａと基部枝管３０ａとを再接続して枝管３０の機能を復旧する。
【００３３】
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。この実施の形態は既埋設管が掘削機で掘削（切削）できない既埋設管構成物を有する場合、例えば既埋設管が鋼製カラーで接続されている場合である。
図９（ａ）に示すように、既埋設管１の鋼製カラー６０寄りの部位（前述の所定の部位）に孔２を明ける。
この孔２から薬液３を注入して既埋設管１の外周部における鋼製カラー６０周辺部を地盤改良する。
この孔明けと薬液注入は前述の第１の実施の形態と同様に行なわれる。
例えば、図１０（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示すように、前述の自走式の作業機械１０を用いて既埋設管１における鋼製カラー６０を境として軸方向両側寄り部位に孔２を明けると共に、薬液３を注入して既埋設管１の外周部における鋼製カラー６０周辺部を地盤改良する。
【００３４】
前記鋼製カラー６０及び既埋設管１における鋼製カラー６０で接続された部分、つまり鋼製カラー部の周方向複数位置を軸方向に亘って切断するなどして掘削機で掘削、好ましくは掘削・排出できる程度に切れ目を入れる。
例えば、図１１に示すように自走式の作業機械６１で切断する。
この作業機械６１は車輪６２を備えた機体６３に高圧水噴出部６４を周方向に回転自在に設けた、いわゆるウォータージェット切断機と呼ばれるもので、その高圧水噴出部６４から高圧水を噴出しながら軸方向に走行して切断する。
この作業を高圧水噴出部６４を所定角度回転した毎に行なって周方向に間隔を置いた複数位置を軸方向に切断し、切れ目６５を入れる。
なお、ウォータージェットに限らず回転カッタ、プラズマトーチなどで切断しても良い。
【００３５】
図９（ｂ）に示すように、既埋設管１内に充填材４を前述の第１の実施の形態と同様にして充填する。
図９（ｃ）に示すように、第１の実施の形態と同様に掘削機５で既埋設管１を掘削して新管６を図９（ｄ）に示すように既埋設管１の全長に亘って推進埋設する。
【００３６】
前述のように、掘削機５で既埋設管１を掘削する際に、その掘削機５では掘削（切削）できない鋼製カラー６０があらかじめ掘削、好ましくは掘削・排出可能となるように複数に切断されているので、既埋設管１を掘削することによって鋼製カラー６０は小片に分離するから、既埋設管１の掘削、新管６の推進ができる。
【００３７】
また、既埋設管１の外周部における鋼製カラー６０周辺部が地盤改良してあるから、その鋼製カラー６０を前述のように切断することで強度が低下しても既埋設管１がつぶれることがない。
なお、前述の実施の形態では既埋設管１の外周部における鋼製カラー周辺の上方だけを地盤改良したが、全周に亘って地盤改良しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す新管更新方法の工程順説明図である。
【図２】孔明け、薬液注入作業を工程順に示す説明図である。
【図３】薬液注入作業の第２の実施の形態を示す説明図である。
【図４】薬液注入作業の第３の実施の形態を示す説明図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態を示す新管更新方法の工程順説明図である。
【図６】孔明け、薬液注入作業を工程順に示す説明図である。
【図７】枝管切断及び栓取付け作業を工程順に示す説明図である。
【図８】新管と枝管の接続作業を工程順に示す説明図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態を示す新管更新方法の工程順説明図である。
【図１０】孔明け、薬液注入作業を工程順に示す説明図である。
【図１１】鋼製カラー部の切断作業説明図である。
【符号の説明】
１…既埋設管、１ａ…封止区画、２…孔、３…薬液、４…充填材、５…掘削機、６…新管、７…発進立坑、８…到達立坑、１０…自走式の作業機械、１４…ドリル部、１５…ノズル部、１７…バルーン、２６…宅地枡、３０…枝管、３１…縁切り部、３２…栓、４０…作業機械、４４…回転刃、５０…作業機械、５４…大径刃、５５…小径刃、５８…接続部材、６０…鋼製カラー、６１…作業機械、６４…高圧水噴出部、６５…切れ目。

Claims (4)

1. 既埋設管更新方法において、
   既埋設管（１）の所定の部位に孔（２）を、その既埋設管（１）内から明け、前記既埋設管（１）内より、前記孔（２）を利用して既埋設管（１）の外周部の地山に薬液（３）を注入して地盤改良し、
   推進工法により既埋設管（１）を新管（６）に更新埋設することを特徴とする既埋設管更新方法。
2. 地盤改良した後に、既埋設管（１）内に充填材（４）を充填し、この後に推進工法により既埋設管（１）を新管（６）に更新埋設するようにした請求項１記載の既埋設管更新方法。
3. 既埋設管更新方法において、
   既埋設管（１）の枝管接続部近くの部位に孔（２）を、その既埋設管（１）内から明け、
   前記既埋設管（１）内より、前記孔（２）を利用して既埋設管（１）の外周部における枝管周辺部の地山に薬液（３）を注入して地盤改良し、
   前記枝管（３０）の既埋設管（１）との接続部付近を縁切りした後に、推進工法により既埋設管（１）を新管（６）に更新埋設することを特徴とする既埋設管更新方法。
4. 既埋設管更新方法において、
   既埋設管（１）の掘削機（５）で掘削できない既埋設管構成物付近の部位に孔（２）を、その既埋設管（１）内から明け、
   前記既埋設管（１）内より、前記孔（２）を利用して既埋設管（１）の外周部における前記既埋設管構成物付近の地山に薬液（３）を注入して地盤改良し、
   前記既埋設管（１）内より前記既埋設管構成物を掘削機で掘削できる程度に切断した後、推進工法により既埋設管（１）を新管（６）に更新埋設することを特徴とする既埋設管更新方法。

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