JP2005060936A - 鞘管内導管布設方法およびそのための装置 - Google Patents

鞘管内導管布設方法およびそのための装置 Download PDF

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Kunio Yamate
国男 山手
Yukio Yamamura
幸生 山村
Shinobu Katsumoto
忍 勝本
Koichi Yamate
宏一 山手
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Abstract

【課題】(1)発進側立坑のみの作業で、導管のセットと直管のみならず曲管である鞘管内への導管挿入を可能とするする事。(2)先頭導管にある程度の安定度を保ちつつ回頭自在性を与える事。(3)導管のずれや曲りを許容しつつ、導管の回転を抑制し、安定化させる事。
【解決手段】接合部をまたぐ、フレキシブル性のある複数のタイロッドで結ばれた2箇以上の支持板に遊嵌された導管を、鋼索を係止された横木と自在枢着された押圧板とで押圧し、鞘管内に挿入する。なお、導管と支持板内壁との摩擦力の和をFとし、車輪等を介した鞘管内床面ないしガイドと支持板との摩擦力の和をRとした時、F>Rとする必要がある。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鞘管内導管布設方法およびそのための装置に関し、より詳しくは複数本のタイロッドで結合された2箇以上の支持板で繋いだ複数の導管(上中下水道、ガス等の流体輸送用もしくは電力ケーブル、光ファイバー用)を発進側立坑で後方より押圧して鞘管内に挿入する鞘管内導管布設方法およびそのための装置に関する。
【0002】
【従来技術】
従来、鞘管内導管布設方法および装置としては、▲1▼発進側、到達側の両立坑を開放し、発進側から導管をセットして到達側より引っ張る方法及び装置、▲2▼発進側立坑より油圧シリンダを使用して導管を押圧する方法及び装置、▲3▼鞘管内の底部に平らなコンクリート床を設けて導管に台車を取付けて挿入する方法及び装置、などがあったが、次のような問題点があった。
【0003】
(a)到達側立坑より引っ張る方法では、両立坑に危険防止措置(安全管理)が必要となるため誘導員を配置しなければならず、更に安全機材等の経費の増加を招き、地域環境(対歩行者、付近住民、通行車両)を悪化させていた。(b)到達側立坑より引っ張る方法では導管が糸のように一本の線になるので鞘管のずれや曲りに対応困難であるため、導管が鞘管内壁に強く接触したり、台車や導管支持車輪の脱線、転倒を起す恐れがあった(図14,15,16参照)。(c)従来のような直列配置の油圧シリンダで以て、本発明のように自在枢着された押圧板無しに直接導管後端を押圧する方法では機材が比較的長大になり勝ちであり、それに伴い立坑も大きくする必要があるため経費が増加するだけでなく、導管の鞘管内ステアリングが期待できないため、実用性が乏しかった。(d)コンクリートを床面に打設して台車を導管に取付けて挿入する方法では、鞘管内でのコンクリートの傾きや鞘管接合部における鞘管の折れが生じる事があり、曲線における横力が発生する導管の推進(カーブ推進)では台車の転倒等の恐れもあった(図14,15参照)。
【0004】
また従来、特許出願されている鞘管内導管の布設手段としては、例えば(1)特開平10−47549と(2)特開2001−349177とがあり、(1)は、例えば鞘管内にモノレール懸垂式の複数導管支持孔を有する少なくとも1対の支持板(1対が1単位)で支承された導管を鋼索と滑車を用いてウインチで導管頭部の支持板を引張る手段であり、また(2)は並列油圧シリンダで押し引きする事により、鋼索および滑車を介して増倍したストロークで発進立坑と到達立坑の間に横たわる鞘管内に導管を押圧挿入するものであった。しかしこれらの従来技術では、押圧板には本発明のような自在継手はなく、導管後端部フランジの一部を油圧シリンダ先端部のフックで引掛けて押圧するものであった。これでは立坑を深く掘り下げなければならず油圧装置はコストアップを免れなかったし、(2)では複数本の導管を同時挿入する事は出来なかった。
【0005】
(1)の実施例では、例えば鞘管がヒューム管である場合、鞘管自体を充分補強した上で懸垂用のモノレールを鞘管天井部に予め敷設しておく必要があり、また前記モノレールを袴座する台車を強固なものにする必要があって、工数を要し、またコンベックス床面にトロッコのように予め1対のレールを敷設しておく方式では、床面自体を補強すると共に接続部でも容易に台車が脱線しないように滑らかな接続部を構成する必要があり、コストと手間が掛るという問題があった。
【0006】
また前記のように油圧シリンダを平行配置する場合には、発進側立坑内にそのためのラジアル乃至長手方向スペースを要し、構造が複雑化すると共に多条掛けの鋼索切断の場合には、回復に相当の時間と経費を要すると共に安全上の問題もあり、長所はありながら、一方でコスト面や安全面での問題点を残していた。
【0007】
また従来の鞘管内導管挿入技術では、主として接続部で折れ曲がり、若干の弾性変形もする導管に対し、曲げモーメント並びに回転モーメントが加わり、場合によっては局部的な応力が加わり、それに伴う歪みが生じる危険があり、また時には前述のとおり鞘管内で台車が転覆する事さえあり(図14,15,16参照)、加えてそのために鞘管や導管に破壊や導管腐食の生じる事もあったので、これらの局部応力、歪みの緩和が望まれていたが、作業条件の悪い地中でこれを実行する事は至難の業であつた。
【0008】
そこで本発明者等は鋭意検討の結果、セルフアラインメント(self alignment)の技術思想を導入して車台を改善して導管行路を安定化すると共に押圧板と横木の間を自在枢着する事によりこれらの問題点の解決に成功した。
【0009】
【発明の目的】
本発明の目的は、
発進側立坑のみで導管のセットと鞘管内への導管挿入を可能とし、導管挿入目的のための到達側立坑の省略を図る事であり、カーブのある鞘管に導管を挿入する場合にも発進側立坑のみで作業を可能とする事であり、また先頭導管にある程度の安定度を保ちつつ回頭自在性を与える事であり、また導管のずれや曲りを許容しつつ、過度な回転を防止し、かつ台車のためのガイドを用いる時は勿論、用いない時もセルフアライニング機構による自己安定化機能により、挿入導管に最適行路を選ぶようにさせる事であり、従って台車すなわち支持板の進行を安定化させ、脱線や転覆を防止する事である。加えて若干ながら前後斜めの動きを許す導管間の自在継手接合部位置を中立点付近に保つ事である。
【0010】
【発明の構成】
本発明により、次のような課題の解決手段が提供される。
【0011】
すなわち本発明により、
丸管ないし多角形管でなる比較的大径の鞘管に、比較的小径の1本以上の導管を発進側立坑より挿入する鞘管内導管布設方法において、導管の端部端外もしくは端部近傍端内で該導管を遊嵌し該導管の軸方向に大略平行な軸を持つ2本以上のタイロッドで互いに結合されている少なくとも1対の内径クリアランス付き支持板Aと同支持板B(および同支持板C,D…)を付設し、導管の後端部を押圧する押圧板を回動・傾斜自在に枢着した横木を導管の略軸方向に押圧する事により、導管を当該鞘管に挿入する事を特徴とする鞘管内導管布設方法(請求項1)、
横木端部付近に係止した複数の鋼索を、被挿入鞘管入口付近に配設された滑車を介してウインチで引張る事により、導管を当該鞘管に挿入する請求項1に記載の鞘管内導管布設方法(請求項2)、
導管に略平行に配設されたフック付き油圧シリンダによって横木を導管の略軸方向に押圧する事により、導管を当該鞘管に挿入する請求項1に記載の記載の鞘管内導管布設方法(請求項3)、
支持板下部に車輪もしくは摺動ソリを付設し、挿入抵抗を減じた請求項1ないし3に記載の鞘管内導管布設方法(請求項4)、
支持板内壁と導管との摩擦力の和をFとし、支持板下部の摺動ソリないし車輪を介した鞘管内床面ないしガイドとの摩擦力の和をRとする時、F>Rであるように支持板が導管を遊嵌する請求項1ないし4に記載の鞘管内導管布設方法(請求項5)、
車台および/もしくは車輪懸架装置にセルフアラインメント(Self Alignment)機構を組込み、導管行路を自動最適制御する請求項1ないし5に記載の鞘管内導管布設方法(請求項6)、
鞘管底部にガイドを敷設し、導管が最適行路を辿るようにした請求項1ないし6に記載の鞘管内導管布設方法(請求項7)、
押圧板と横木の間にボールジョイントおよび/もしくはボールベアリングおよび/もしくはローラベアリングを介装し、前記押圧板と横木とを自在枢着した事を特徴とする鞘管内導管布設装置(請求項8)、
ガイドが、少なくとも一方のガイドに脱線防止補助レールを持ち並行する1対のレールである請求項8に記載の鞘管内導管布設装置(請求項9)
および支持板がセルフアラインメント機構を備える車輪付き支持板である請求項9に記載の鞘管内導管布設装置(請求項10)が提供される。
【0012】
以下に実施例により、本発明を詳細に説明する。
【0013】
【実施例】
図1はウインチで鋼索を介して導管を引張るレールを用いた実施例1の側面図、図2は図1の要部平面図、図3は図1のA−A矢視図、図4は図3のC−C矢視図、図5は図1の要部B−B矢視図、図6は油圧シリンダで押圧する実施例2の側面図(ないし平面図)、図7は曲管である鞘管に接合導管を挿入する実施例1または2の平面断面図、図8は支持板のタイロッド接合部拡大断面図、図9は直管である鞘管に接合導管を挿入するレールなし実施例3の平面図ないし側面図、図10は接合導管先端部の軸方向断面図、図11は2番目の接合導管の軸方向矢視断面図、図12は複数導管を同時に鞘管内挿入する実施例3の斜視図、図13はフレシキブル導管接合部の断面図、図14は曲管である鞘管に直管に近い接合導管を挿入する従来技術、図15は車台が転倒に至る従来技術、図16は車輪付き導管が転倒に至る従来技術である。
【0014】
図1乃至16において、
1は鞘管、2は導管、2A,2Bは導管接合部、2Cは内面コート、3は支持板、3Aはタイロッド接合部、3Bは導管支持孔、3Cは導管位置決めボルト、3Dはブラケット、4は車台、4A,4B,4C,4Dは車輪、4Eは鞘管内壁と支持板の接触防止のための車輪、5は押圧板、5Aはハンガー、6はボールジョイント、6Aはダブルナット、6Bはボルト、7は横木、7Aはテーパローラベアリング、8は鋼索、9は鋼索係止部、10は滑車、11はウインチ、12はリール、13はガイド(レール)、13Aはアングルレール、13BはL型平レール、15はパッキング、16は移動溝、16A,16B,16Cはストッパ、Lは移動全ストローク、17はリングストッパ、18はボルト、19はナット、20はタイロッド、30は油圧シリンダ、31はピストンロッド、32はフック、100は発進側立坑である。
【0015】
図1〜7において、
発進側立坑100の床面(鞘管内壁床面とほぼ同レベル)上に敷設されたレール上に、接合された導管2,2を遊嵌するところの、4本のタイロッド20,20,20で繋がれた1対の支持板3,3(支持板A,B)が各支持板3,3下部に枢着された車輪4A,4Bを介して戴置されている。
【0016】
2Bで接合された2本の導管(例えばダクタイル鋳鉄管)の後端部には押圧板5とこれに水平にボールジョイント6を介して自在接合(枢着)された横木7を備え、横木7の両端部には2本の鋼索8,8が略レールと平行して滑車10,10に結ばれており、滑車10,10に方向を変えられた2本の鋼索8,8は両方からウインチ11のリール12に巻き取られようになっている。
【0017】
なお、図5ないし図12で明らかなように導管2は支持板の導管支持孔3Bにクリアランスを以て遊嵌されているので、1対の支持板3,3との間に生じる摩擦力f+f…+fn+…=Fは車輪4A,4Bのレールとのコロガリ摩擦抵抗r+r…+r+…=Rよりも一般に大きいから、すなわち、F>Rであるからウインチ11により1対の鋼索8,8と横木7とボールジョイント6および(スラスト)テーパローラベアリング7Aを介して後端部を押す力が4本のタイロッドを伝わって前後の支持板3,3を前進させ、結果的に接合された2本の導管は鞘管1内に挿入される。なお、この場合前方導管にも更にもう1箇の支持板3(T)を配設して、予め真中の支持板3(M)とタイロッドで結んでおくと作業がやり易いが、レール敷設が間に合わない時には、単に車台(または車輪)もしくは摺動ソリを以て最先導管を支承させておけば足りる。なお、横木7はボールジョイント6を介して押圧板5の少し大き目の中心孔(図示せず)の皿状受圧面(図示せず)にこれを貫通するボルト6Bとダブルナット6Aで緩く枢着されている。
【0018】
つまりTotalのF>Rの条件が保たれれば良い。この時、タイロッドは弾性収縮して支持板間の位置決めに寄与し、若干の摩擦抵抗の変動があっても、また鞘管や導管の曲折に会っても、最適行路を自ら選んで導管挿入が行われる。
【0019】
また横木7は馬車の牽引用のそれに似ているが、作用効果も同様であり、更に中央部にはボールジョイント6と(スラスト)テーパベアリング7Aとでフレキシブルに押圧板5を支承するので、鋼索8,8の弾性伸びと合わさって図2のように導管2,2が傾斜して、横木と直交しなくてもスムーズに押圧力を伝える。
この時ウインチ11のリール12は左右2分割として独立駆動とする事により、1対の鋼索間に張力差を与えて導管をステアリングする事も出来る。なお、滑車10,10は図2のように鞘管端部に固着しても良いが、地上にウインチ11を設置するなどしても良く、位置は特に限定されない。なお滑車は更に増設しても良い。
【0020】
レール13,13はこの実施例では一方が三角形山形断面のアングルであり、他方は平レールであるが、共に容易に脱線しないで支持板3,3ひいては導管2,2の挿入方向位置決めを確保するため、脱線防止用のフランジを持った脱線防止レールとなっている。なお、片方を平レールとして若干の巾方向移動を許しているのは、アングルレール2本では浮き上り脱線の危険があるので、これを避けるためである。
【0021】
また図3,図4で見出せる押圧板5の頂部ハンガー5Aは、押圧板5と横木7でなるユニットを導管上に吊下するためのものであるが、有効な手段である。横木のテーパローラベアリング7Aは、横木7と押圧板5との傾きが一定以上に大きくなった時に押圧板5のフランジ部と接するようにしてある。これは小径のローラまたはボールを多数並べたスラストベアリングであっても良い事は勿論である。
【0022】
またタイロッド接合部3Aは単にタイロッド20を支持板3にやや隙間クリアランスを以て接合するのみで良いが、図8のように支持板3側に少しタイロッド径よりもやや大き目の孔を開け、断面ローマ数字2型の、糸捲き型ゴムまたはエラストマー(弾性プラスチック)製緩衝材をかませ、更に金属製ワッシャ(スプリングワッシャでも良い)を介してナット等で係止するのが良い。
【0023】
またタイロッド20,20は各支持板で一旦切った方が、長いタイロッドで一度に2以上の支持板を繋ぐよりも緩衝効果が優れるメリットがある。
【0024】
次に図9,10,11,12はレールを用いず、支持板13の下に直接または台車4を介して鞘管1のコンベックス床面に接する車輪4C,4Dでタイロッド支持板及び導管を支承する実施例2及び3を示している。
【0025】
図10は導管先端部を進行方向より見た図であり、図11は導管中、後部を進行方向から見た断面図である。これらの場合鞘管1内で導管2とする支持板3の重量を支承するのは重い車輪4C,4Dであり他の車輪4Eは導管や支持板が鞘管1の内壁1Aと接触し、摩擦を生じるのを防ぐための位置決め用軽量車輪である。この車輪4E、4E…は特にコイルスプリングとオイルダンパー(オレオサスペンション)とし、常に鞘管1の内壁1Aと接して均等に加圧するようにする事も出来る。
【0026】
また、先述の車輪4C(先端部)は特に導管先端部ステアリングも受け持つため、適当なトーイン角を与える事が好ましい。キャンバーについては床面がConvexである限りはラジアル方向(図11の4D)で充分であるが、更にキャンバー、インバースキャンバーも必要に応じて与える事が出来る。通常は図10の如く先端部にトーイン、中、後部には図11の如きラジアル方向キャンバーないし鉛直キャンバーを与えるのが望ましい。
【0027】
これらにより、自動車のステアリング機構のようなSelf Alignment効果が生まれ、車輪をスプリングやゴム等で弾性的に支持する場合もトーイン、キャンバー、キャスター(キングピン角)の初期段階等により自重を利用したSelf Alignment機能を期待する事が出来る。この効果は特に何らかの原因で鞘管内にイレギュラーな凹凸が生じている時などの自己姿勢回復に有効である。
これらの支持車輪4C,4Dの配置(アラインメント)は枢着部を含む懸架装置(サスペンション)または車台の一方または両方で固定的ないし弾性的に行う事が出来る。弾性的配置では、センタリング作用を付与する事も容易である。
【0028】
図12は複数の各サイズ導管例えば上、中、下水道、ガス、油、電力用、電信用ケーブル等の導管を同時に布設乃至取替える場合に用いる本発明実施例3の斜視図である。この場合も原理的には導管1本の場合と同様である。
【0029】
なお、図13に導管フレキシブル接合部断面(JISG5526−5527)を示すが、よく用いられるこのような一般的なフレキシブル接合部を用いた場合でも、本発明では長い接合導管に生じる曲り歪みが分散されるので導管接合部の一つだけが移動溝の片側に行き着くような動きが少なくてすみ、殆ど中立点NP付近からの僅かなズレで済むので、その後の地震または水害等の外乱にも故障が少なくて済む。
【0030】
【発明の作用】
本発明では従来技術のようにタイロッドで繋がれた1対の支持板間に単に張力を与える代わりに、逆に後方の支持板を軸方向に押圧する事によりタイロッドに圧縮力を与え、先頭側支持板に押圧力を与えるようにする。この時、導管先端部は一応の位置決め方向性を保ち乍ら、鞘管内の内径壁面に追随する。従って予め1対の導管同志の接合部に与えた前後略同ストロークの軸方向クリアランスを維持する事が容易に可能となる。
【0031】
すなわち本発明では、導管挿入の前段階で予め精密に位置決めされた導管同志の軸方向クリアランス中央位置におけるオーバーラップを、1対の支持板間の弾性体であるタイロッドで以て、鞘管内の導管挿入後も保証するのである。
【0032】
従って、鞘管内に導管を挿入完了後、その侭の位置で導管接合部は+−1/2Lの全ストロークのクリアランスを保ち、その後の長期に亘る耐震性を保証出来るという格別の作用を発揮する事が出来る。
【0033】
この作用は地震発生時のライフライン維持の見地から一般化している耐震継手を持つ導管の鞘管内布設において、極めて有効で望ましい作用であると云う事が出来る。
【0034】
【発明の効果】
本発明を実施する事により、前記目的のすべてが達成される。すなわち発進側立坑のみで複数導管のセットと鞘管内への複数導管の挿入が可能となり、従って到達側立坑の省略が出来、さらにこれはカーブのある鞘管にも適用可能であり、導管のずれや曲りを許容しつつ、過度な回転を防止し、かつガイドの有無に拘らず導管のセルフアライニングを可能とし、支持板の進行を安定化する事が出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】ウインチで鋼索を介して導管を引張るレールを用いた実施例1の側面図。
【図2】図1の要部平面図。
【図3】図1のA−A矢視図。
【図4】図3のC−C矢視図。
【図5】図1の要部B−B矢視図。
【図6】油圧シリンダで押圧する実施例2の側面図(ないし平面図)。
【図7】曲管である鞘管に接合導管を挿入する実施例1または2の平面断面図。
【図8】支持板のタイロッド接合部拡大断面図。
【図9】直管である鞘管に接合導管を挿入するレールなし実施例3の平面図ないし側面図。
【図10】接合導管先端部の軸方向断面図。
【図11】2番目の接合導管の軸方向矢視断面図。
【図12】複数導管を同時に鞘管に挿入する実施例3の斜視図。
【図13】フレシキブル導管接合部の断面図。
【図14】曲管である鞘管に直管に近い接合導管を挿入する従来技術。
【図15】車台が転倒に至る従来技術。
【図16】車輪付き導管が転倒に至る従来技術。
【符号の説明】
1 鞘管
2 導管
2A,2B 導管接合部
2C 内面コート
3 支持板
3A タイロッド接合部
3B 導管支持孔
3C 導管位置決めボルト
3D ブラケット
4 車台
4A,4B,4C,4D 車輪
4E 車輪鞘管内壁と支持板の接触防止のための車輪
5 押圧板
5A ハンガー
6 ボールジョイント
6A ダブルナット
6B ボルト
7 横木
7A テーパローラベアリング
8 鋼索
9 鋼索係止部
10 滑車
11 ウインチ
12 リール
13 ガイド(レール)
13A アングルレール
13B L型平レール
15 パッキング
16 移動溝
16A,16B,16C ストッパ
17 リングストッパ
18 ボルト
19 ナット
20 タイロッド
30 油圧シリンダ
31 ピストンロッド
32 フック
100 発進側立坑
L 全ストローク

Claims (10)

  1. 丸管ないし多角形管でなる比較的大径の鞘管に、比較的小径の1本以上の導管を発進側立坑より挿入する鞘管内導管布設方法において、導管の端部端外もしくは端部近傍端内で該導管を遊嵌し該導管の軸方向に大略平行な軸を持つ2本以上のタイロッドで互いに結合されている少なくとも1対の内径クリアランス付き支持板Aと同支持板B(および同支持板C、D…)を付設し、導管の後端部を押圧する押圧板を回動・傾斜自在に枢着した横木を導管の略軸方向に押圧する事により、導管を当該鞘管に挿入する事を特徴とする鞘管内導管布設方法。
  2. 横木端部付近に係止した複数の鋼索を、被挿入鞘管入口付近に配設された滑車を介してウインチで引張る事により、導管を当該鞘管に挿入する請求項1に記載の鞘管内導管布設方法。
  3. 導管に略平行に配設されたフック付き油圧シリンダによって横木を導管の略軸方向に押圧する事により、導管を当該鞘管に挿入する請求項1に記載の記載の鞘管内導管布設方法。
  4. 支持板下部に車輪もしくは摺動ソリを付設し、挿入抵抗を減じた請求項1ないし3に記載の鞘管内導管布設方法。
  5. 支持板内壁と導管との摩擦力の和をFとし、支持板下部の摺動ソリないし車輪を介した鞘管内床面ないしガイドとの摩擦力の和をRとする時、F>Rであるように支持板が導管を遊嵌する請求項1ないし4に記載の鞘管内導管布設方法。
  6. 車台および/もしくは車輪懸架装置にセルフアラインメント(Self Alignment)機構を組込み、導管行路を自動最適制御する請求項1ないし5に記載の鞘管内導管布設方法。
  7. 鞘管底部にガイドを敷設し、導管が最適行路を辿るようにした請求項1ないし6に記載の鞘管内導管布設方法。
  8. 押圧板と横木の間にボールジョイントおよび/もしくはボールベアリングおよび/もしくはローラベアリングを介装し、前記押圧板と横木とを自在枢着した事を特徴とする鞘管内導管布設装置。
  9. ガイドが、少なくとも一方のガイドに脱線防止補助レールを持ち並行する1対のレールである請求項8に記載の鞘管内導管布設装置。
  10. 支持板がセルフアラインメント機構を備える車輪付き支持板である請求項9に記載の鞘管内導管布設装置。
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