JP2005030023A - 推進工法、それに使用する耐震推進管継手及び推進力伝達材 - Google Patents

Abstract

【課題】大きな推進力を必要とする推進工法においても、その推進を支障なく行い得るようにする。
【解決手段】挿し口１を先行する管Ｐの受口２にハニカムコアからなる推進力伝達材８を介在して継手部には伸縮代をもって挿入して継合わせつつさや管Ｐ’内に管路を新設する推進工法である。推進力伝達材８はそのハニカムコアの孔方向を推進方向としているため、大きな耐力を有し、既設管更新などのキャスタを介しない推進においても、その推進力により、圧壊することなく、挿し口の先端の伸縮代をその中程に維持して管を推進させ得る。敷設後、地震などの大きな地盤変動が生じれば、その変動による圧縮力により、ハニカムコアからなる推進力伝達材は急激に収縮して、受口に対し挿し口が伸縮して、その地盤変動に円滑に対応する。すなわち、優れた耐震機能を発揮する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、水道、ガス、下水道等に用いる流体輸送用配管を非開削で布設する推進工法及びそれに使用する耐震推進管継手並びに推進力伝達材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ダクタイル鋳鉄管等の流体輸送用配管を埋設する工法としては、地面を開削して布設する開削工法が一般的であったが、近来は幹線道路だけではなく一般道路においても交通量が増加しているので、開削工法のために交通を遮断することは困難となっている。このため、発進立坑と到達立坑だけを開削し、さや管（鞘管）としてヒューム管や鋼管等を推進埋設した後にダクタイル鋳鉄管を挿入するさや管推進工法や、既設管をさや管として、その中に口径の小さい新管を挿入して管路を更新（既設管更新）するパイプインパイプ工法等の推進工法が広く採用されるようになった。
【０００３】
そのパイプインパイプ工法は、図１３に示すように発進坑Ｓと到達坑Ｒとの間に埋設されている既設管Ｐ’内にこれよりも径の小さな新管Ｐを挿入敷設するものであり、発進坑Ｓには油圧ジャッキＪが設置され、この油圧ジャッキＪの後部は反力受けＨに当接し、前部は押角Ｂを介して新管Ｐを押圧するようになっている。新管Ｐは、その先端部の挿し口１を先行の新管Ｐの後端部の受口２に挿入することによって順次接合され、既設管Ｐ’内に押し込まれて行く。なお、先頭の新管Ｐの先端部には挿入抵抗を小さくするための先導ソリＫが取り付けられている。
【０００４】
ところで、近年、管路にも耐震性が要求され、その耐震性を有する管継手構造として、ＰＩＩ形継手、Ｓ形継手、ＮＳ形継手、ＳＩＩ形継手等があり、 それらは受口２に対し挿し口１を所要範囲において伸縮可能（抜き差し可能）としたものである。この耐震性管継手構造は、一般的には、 挿し口１先端の突起等を、受口２内面の所定長さ離れたロックリング等の突起と奥端部とに選択的に当接させて、挿し口１の抜け出し・差し込みの防止を行う（図４に示す実施例参照）。
【０００５】
この種の耐震性の管継手を上述の推進工法に採用する際、上記所要範囲の伸縮代を確保して新管Ｐを敷設するかが問題となり、その伸縮代の確保は、挿し口突起（先端）を受口の突起と奥端部の中程に位置させて推進することである。その問題を解決した技術として、例えば、図１４に示すＮＳ継手構造において、挿し口１の先端に突起３、受口２の内面に芯出しゴム４を介してロックリング５をそれぞれ設け、受口２にシール用ゴム輪６を介在して挿し口１を挿入し、挿し口１外周面のフランジ７と受口２の端面との間に推進力伝達材８を介在した構成である（特許文献１参照）。
【０００６】
この技術は、推進時、推進力伝達材８により、同図に示すように、挿し口１の先端（突起３）を伸縮代Ｌの中程に維持し、地震等の地盤変動時の挿し口１の受口２への挿し込みに対しては、推進力伝達材８が挿し口１の挿し込み方向に収縮する（弾性変形から塑性変形を経て最終的に破壊する）ことにより、挿し口１がその縮み代Ｌ１分、軸方向に移動してその変動を吸収するとともに、それ以上の挿し込みを阻止する。その推進力伝達材８を、同図鎖線に示すように挿し口１の先端と受口２内面の奥端部２ａに介在する技術もある（特許文献２参照）。
【０００７】
その従来の推進力伝達材８は、低発泡ポリスチレン（ＥＰＳ）等から成り、図１２鎖線で示すように、挿し口１の挿し込みによる圧縮力に対して、その変化量（厚みｔの変化）は弾性変形域からなだらかな塑性変形域を経て破壊（圧壊）に至って厚みが固定される。この圧縮特性において、 推進力伝達材８として推進時に許容できる変化量は、 弾性変形の範囲内（同図のａ点まで）であり、従来の低発泡ポリスチレン等からなる推進力伝達材８のそのａ点に至る圧縮強度は３ＭＰａ程である。
【０００８】
従来の推進工法において、一般に、フランジ７にキャスタを設けて、管Ｐを低抵抗で挿し込む場合には、 通常、 推進力伝達材８への圧縮力は３ＭＰａを越えないため、 従来のＥＰＳ等のもので充分である。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−２７６２８４号公報
【特許文献２】
特開平１０−１４８２８８号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、 既設管更新において、通常、 その既設管Ｐ’には、近年使用のダクタイル鋳鉄管より素材特性の劣る鋳鉄管が使用されているため、 その内面が荒れており（凹凸が激しく）、また、その管路の継手部には凹部が存在するため、 キャスタがその凹部に嵌まり却って走行し難くなり、 大きな推進力を必要としたり、キャスタを使用できない場合がある。また、キャスタの存在により、 さや管に挿入し得る新管Ｐの外径は小さくなるため、特に、 既設管Ｐ’の更新は、できるだけ流通面積の減少を少なくするために、既設管Ｐ’の内径に近い外径の新管Ｐを挿入する必要がある。このようなこと等から、 キャスタを使用しない場合がある。
【００１１】
このようなキャスタを使用しない場合、 推進時の推進力伝達材８への圧縮力は３ＭＰａを遥かに越えて１０ＭＰａ以上と成る。この場合には、 従来のＥＰＳ等の推進力伝達材８は使用することができない。
【００１２】
この発明は、キャスタを使用しない既設管更新等のように、推進時に大きな圧縮力が働く場合においても、挿し口先端が伸縮代Ｌの中程を維持して推進し得るようにすることを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、この発明は、推進力伝達材８にハニカムコアを採用することとしたのである。ハニカムコアは、図１１（ａ）に示すように、一般に、小さな六角形がたくさん集まった蜂の巣状の芯材をいい、アルミニウム、鉄、プラスチックなどからなり、そのハニカムコアからなる推進力伝達材は、図１２実線で示すように、ＥＰＳ等からなる従来の推進力伝達材に対して、数倍の耐力（圧縮強度）を有するとともに、図１１（ａ）の矢印方向（孔方向）の圧縮力に対し、ある値以上では急激に破壊する性質を有する。すなわち、このハニカムコアは、高い耐力を有し、 かつ推進力伝達材としては優れた圧縮特性を有するものと言える。
【００１４】
この性質は、図１１（ａ）の小さな六角形がたくさん集まった蜂の巣状の心材の態様に限らず、同図（ｂ）〜（ｆ）に示すように、ハニカムコアの変形例とされるものにおいても発揮される。すなわち、筒状の孔が隔壁で区画されたものであれば、その孔８ａの長さ方向には大きな耐力（圧縮強度）を発揮し、その孔の長さ方向の力に対しては図１２の実線に示す厚さ変化曲線（圧縮曲線）を示す。このため、この発明でいう「ハニカムコア」とはそのような構成でもって、そのような性質を有する物全てを言う。また、ハニカムコアの素材としては、上述のアルミニウム等の非鉄金属、ステンレスなどの鉄系金属、紙、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＦＲＰ等の樹脂などの種々の周知のものが考えられ、推進力伝達材として使用し得るものであれば、何れでも良い。さらに、ハニカムコアの耐力は、その材質のみならず、孔の密度によっても調整し得る。
【００１５】
【発明の実施の形態】
この発明の実施形態としては、管の挿し口を先行する管の受口にその挿し口と受口の間に推進力伝達材を介在して挿入し、その推進力伝達材により挿し口の挿し込み方向に挿し口先端が押し込まれる余裕量を確保したものであり、前記推進力伝達材は、前記挿し口からの前記受口への推進力の伝達が可能で、かつその推進力よりも大きな押圧力（圧縮力）が作用したときには挿し口の挿し込み方向に収縮するものであり、その推進力伝達材により、前記挿し口を前記余裕量を確保して推進し、地震などによりその推進力よりも大きな押圧力が作用したときには、前記推進力伝達材が挿し口の挿し込み方向に収縮して挿し口が受口にさらに押し込まれるように、前記挿し口を先行する管の受口に挿入してその挿し口が受口に対し管軸方向に抜けない範囲で所要長さ動き得るように管を接続しつつ地下に埋設するための推進工法における前記挿し口と受口との耐震推進管継手において、前記推進力伝達材をハニカムコアにより形成し、そのハニカムコアの孔方向を前記推進方向とした構成を採用し得る。
【００１６】
この構成の耐震推進管継手でもって、推進工法により、その受口と挿し口の継合わせを行えば、管の推進時は、推進力伝達材によってその推進力が担保されて支障なく、管の推進が行われる。このとき、推進力伝達材がハニカムコアによるため、上述のように図１２実線で示す厚み圧縮曲線を呈して、大きな耐力を有するため、既設管更新などのキャスタを介しない圧縮力が大きく働く推進などにおいて、その推進力により、収縮することなく、挿し口の先端を伸縮代の中程に維持して管を推進させ得る。敷設後、地震などの大きな地盤変動が生じれば、その変動による圧縮力により、ハニカムコアからなる推進力伝達材が収縮して、受口に対し挿し口が伸縮して、その地盤変動に対応する。すなわち、耐震機能を発揮する。
【００１７】
【実施例】
管継手構造に係る一実施例を図１乃至図４に示し、この実施例は、ダクタイル鋳鉄管ＰのＳ形継手構造であって、挿し口１の先端に突起３、受口２の内面にロックリング５がそれぞれ設けられ、ゴム輪６及びバックアップリング６ａを介在して挿し口１を受口２に挿し込んだ後、押し輪９を割輪９ａを介してゴム輪６に当てがい、植込みボルト１２を押し輪９を通して受口２にねじ込んで締結することにより、ゴム輪６を押し込んでシールしている。
【００１８】
挿し口１外周には環状のフランジ２０が嵌め込まれ、このフランジ２０と植込みボルト１２（受口２端面）の間に保護リング１３を介在して推進力伝達材８が設けられている。この推進力伝達材８は、アルミニウムからなる図１１（ａ）で示す標準六角形タイプのハニカムコアからなり、図３に示すように、ハニカムの孔８ａを厚さｔの方向として円環状にしたものであり、この実施例では周方向二つ割としているが、その分割数は任意であり、施工に支障がなければ、分割しなくてもよい。その厚みｔは、挿し口１の先端の伸縮代に応じて適宜に設定する。推進力伝達材８の両側面には円環状の側板を設けることができ、その側板により、ハニカムコア全周に均等に力が作用する。この場合、保護リング１３を省略しても良い。
【００１９】
因みに、従来のＥＰＳからなる推進力伝達材８は、その圧縮強度の上限が３ＭＰａであるのに対し、この実施例のアルミニウム製ハニカムコアからなる推進力伝達材８は、その約１０倍の約３０ＭＰａあり、その値を超えると、急激に座屈する。
【００２０】
保護リング１３は図１に示すように周縁一部に鍔１３ａが設けられて、この鍔１３ａをボルト１２の上面に当てがうことにより位置決めされる（芯出しされる）。この保護リング１３を介在することにより、ボルト１２からの力が集中せずに推進力伝達材８の当接全面に伝達される。この伝達がされるかぎりにおいて、リング１３は分割でき、また間欠的でもよい。鍔１３ａも省略し得る。
【００２１】
フランジ２０は、図１、図２に示すように断面Ｌ字状で４等分割されてサドルバンド状となっており、その分割片２１の両端に締結片２２、中程にリブ２３がそれぞれ設けられている。隣り合う分割片２１、２１の締結片２２、２２間にボルト・ナット２５が挿通されており、そのボルト・ナット２５を締結することにより、フランジ２０が縮径して挿し口１の外周面に圧接される。この圧接により、推進力に対しフランジ２０が動かなければ、そのままでよいが、この実施例では、フランジ２０の後端全周に溶接突起２４を設けて、推進力によりフランジ２０が確実に動かないようにしている。
【００２２】
この実施例の構成は以上のとおりであり、従来と同様に、継手接合時、挿し口１の挿入量を短めにして胴付寸法Ｌを長めにし、保護リング１３等を挿し口１にあずけておく。この状態で、保護リング１３をボルト１２頭部に当たる位置にずらし、２つ割の推進力伝達材８をリング状にして取付け、さらにフランジ２０を嵌めて締結する。この状態で、ジャッキで推進力を加えると、規定胴付寸法Ｌ１の位置まで挿し口１が挿入され（図４（ａ）の状態）、この状態で推進される。このとき、推進力伝達材８は、弾性変形の範囲内（図１２の実線で示すａ点までの範囲）で収縮する。管Ｐの所要長さの敷設が終了すれば、さや管Ｐ’と新管Ｐの間にモルタル等が打設される。
【００２３】
この施設後、地震等の地盤変動時には、挿し口１の受口２からの引き抜きに対しては、図４（ｂ）に示すように、突起３がロックリング５に当接するまで挿し口１が後退してそれ以上の引き抜きが阻止され、挿し口１の受口２への挿し込みに対しては、図４（ｃ）に示すように、推進力伝達材８が収縮することにより、挿し口１がその縮み代Ｌ１分、挿し口１の先端が受口２の内面奥端部２ａに当接するまで（又はその当接前に推進力伝達材８が破壊してそれ以上の収縮がなされなくなるまで）軸方向に移動してその変動を吸収するとともに、それ以上の挿し込みを阻止する。
【００２４】
上記実施例はＳ形継手の場合であったが、この発明は、図５、図６に示すような継手の場合でも採用できる。また、図７に示すＮＳ形継手、図８に示すＰＩＩ形継手などでも採用できる。さらに、図９に示すように、保護リング１３は、受口２の端面に当接する断面コ字状とし得る。このとき、同図に示すように、環状のリング１３ｃとそのリング１３ｃから受口２端面に延びて周方向等間隔にあるコ字状片１３ｂとから構成したり、その両者１３ｃと１３ｂを一体ものとしてもよい。また、いずれの継手においても、例えば、 図１０に示すように、挿し口１の先端と受口２内面の奥端部２ａに推進力伝達材８を介在するようにもし得る。これらの態様は、図示したもの限らず、推進力伝達材８を使用する各種の継手に採用できることは勿論である。さらに、特許文献１に示すキャスタを使用した推進工法にも採用し得ることは言うまでもない。
【００２５】
【発明の効果】
この発明は、以上のように、推進力伝達材にハニカムコアを採用したので、大きな耐力を有する推進力伝達材とすることができ、大きな推進力が必要な推進工法においても充分に満足のいけるものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】管継手構造の一実施例の要部正面図
【図２】同実施例の要部切断側面図
【図３】同実施例の推進力伝達材を示し、（ａ）は左側面図、（ｂ）は切断正面図
【図４】同実施例による地殻変動吸収作用図
【図５】管継手構造の他の実施例の要部断面図
【図６】同他の実施例の要部断面図
【図７】同他の実施例の要部断面図
【図８】同他の実施例の要部断面図
【図９】同他の実施例の要部断面図
【図１０】同他の実施例の要部断面図
【図１１】ハニカムコアの各例の斜視図
【図１２】推進力伝達材の圧縮力と厚み変化量の関係図
【図１３】推進工法の説明図
【図１４】従来の管継手構造の要部断面図
【符号の説明】
１ 挿し口
２ 受口
３ 挿し口突起
５ ロックリング
６ シール用ゴム輪
７、２０ 推進力伝達材支持用サドルバンド式フランジ
８ 推進力伝達材
８ａ ハニカム孔
９ 押し輪
１３ 保護リング
２５ フランジ締結ボルト・ナット
Ｐ 新管
Ｐ’ さや管（既設管）

Claims (3)

1. 管Ｐの挿し口１を先行する管Ｐの受口２にその挿し口１と受口２の間に推進力伝達材８を介在して挿入し、その推進力伝達材８により挿し口１の挿し込み方向に挿し口１先端が押し込まれる余裕量を確保した耐震管継手となって、前記推進力伝達材８は、前記挿し口１からの前記受口２への推進力の伝達が可能で、かつその推進力よりも大きな押圧力が作用したときには挿し口１の挿し込み方向に収縮するものであり、その推進力伝達材８により、前記挿し口１を前記余裕量を確保して推進し、地震などによりその推進力よりも大きな押圧力が作用したときには、前記推進力伝達材８が挿し口１の挿し込み方向に収縮して挿し口１が受口２にさらに押し込まれるように、挿し口１が受口２に対し管軸方向に抜けない範囲で所要長さ動き得るように管Ｐを接続しつつ地下に埋設する推進工法において、
   上記推進力伝達材８をハニカムコアにより形成し、そのハニカムコア８の孔方向を上記推進方向としたことを特徴とする推進工法。
2. 管Ｐの挿し口１を先行する管Ｐの受口２にその挿し口１と受口２の間に推進力伝達材８を介在して挿入し、その推進力伝達材８により挿し口１の挿し込み方向に挿し口１先端が押し込まれる余裕量を確保したものであり、前記推進力伝達材８は、前記挿し口１からの前記受口２への推進力の伝達が可能で、かつその推進力よりも大きな押圧力が作用したときには挿し口１の挿し込み方向に収縮するものであり、その推進力伝達材８により、前記挿し口１を前記余裕量を確保して推進し、地震などによりその推進力よりも大きな押圧力が作用したときには、前記推進力伝達材８が挿し口１の挿し込み方向に収縮して挿し口１が受口２にさらに押し込まれるように、前記挿し口１を先行する管Ｐの受口２に挿入してその挿し口１が受口２に対し管軸方向に抜けない範囲で所要長さ動き得るように管Ｐを接続しつつ地下に埋設するための推進工法における前記挿し口１と受口２との耐震推進管継手であって、
   上記推進力伝達材８をハニカムコアにより形成し、そのハニカムコア８の孔方向を上記推進方向としたことを特徴とする耐震推進管継手。
3. 請求項１に記載の推進力伝達材。

Images