JP2005344505A - さや管推進工法及びそれに使用する管継手構造 - Google Patents

Abstract

【課題】現場施工が容易で、地震等による地盤変動時の挿し口の伸縮が確実に行われるようにする。
【解決手段】管Ｐの挿し口１を先行する管Ｐの受口２に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。その管継手構造は受口２に対し挿し口１がその軸方向に抜けない範囲で所要長さ動き得る。挿し口１外周に圧接固定のサドル状フランジ２０と受口２端の間に推進力伝達材１４が介在されて、この推進力伝達材１４は、推進力を伝達する強さを有する。このため、推進時には、挿し口１の先端は上記動き得る所要長さの中程に位置して推進される。地震などの大きな圧縮力が働けば、収縮又は圧壊して、受口２に対する挿し口１の伸縮を許容する。フランジ２０は、分割面の締結力により、挿し口外周面に圧接固定され、現場での取付けが容易である。締結力は所定値以上であればよく（上限がなく）、作業性がよい。
【選択図】図１

Description

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さや管推進工法及びそれに使用する耐震推進管継手構造に関するものである。

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。

そのパイプインパイプ工法は、図１８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。

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、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、挿し口１先端の突起を、受口２内面の所定長さ離れたロックリングと奥端部とに当接させるようにして、前記所要範囲の伸縮及び挿し口１の抜け出し・差し込みの防止を行う（図１９、図２０及び実施例参照）。

この種の耐震性の管継手構造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、挿し口突起をロックリング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、特開２０００−１７９８７号公報で開示され、図１９に示すもの、及び特開２００１−２７０９２号公報で開示され、図２０に示すものがある。

前者の技術は、ＮＳ継手構造に係り、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の端面との間に低発泡ポリスチレン等から成る推進力伝達材８を介在した構成である。

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には、推進力伝達材８が収縮又は圧壊することにより、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、それ以上の縮みを阻止して継手の破損を防止する。

後者の技術は、ＳII継手構造に係り、ロックリング５付きの受口２に突起３付きの挿し口１をゴム輪６を介在して挿入した後、そのゴム輪６を押し輪９で押し込み、その押し輪９の内面周方向等間隔位置に爪１０を内装し、その爪１０を押し輪９にねじ込んだボルト１１により押圧可能とした構成である。図中、６ａはバックアップリングである。

この技術は、推進時、同図に示すように、挿し口１の先端（突起３）が伸縮代Ｌの中程を維持するように、ボルト１１をねじ込んで爪１０を挿し口１の外面に喰い込ませて推進力に抗するようにし、地震等の地盤変動時には、爪１０の食い込みがその変動力に抗し得ず（滑って）、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。

前者の管継手構造は、フランジ７に補強リブ７ａを設け、それらを溶接により挿し口１に固着している。その溶接は、現場施工となって煩わしい。

後者の管継手構造は、爪１０の食い込み力が大きいと、地盤変動時、挿し口１の伸縮作用が円滑に行われない場合があり、十分な耐震作用が得られない恐れがある。

この発明は、現場施工性がよく、かつ、推進時、挿し口先端が伸縮代Ｌの中程を維持し、地盤変動時には挿し口の伸縮作用が確実に行われるようにすることを課題とする。

上記課題を達成するために、この発明は、まず、図１９に示した技術を採用して、上記推進力伝達材により、上記伸縮代Ｌを確保することとしたのである。推進力伝達材は、その組成を考慮することにより、収縮・圧壊の度合を正確に設定することができ、爪の食い込みに比べれば、地盤変動時の挿し口伸縮作用の信頼度は高いからである。

つぎに、この発明は、上記推進力伝達材を支持するフランジをその周方向で複数に分割し、その分割面で締結して環状とし、かつ、その締結力により、フランジを挿し口外周面に圧接して、その圧接力により、フランジが推進力に抗して動かないようにしたのである。フランジを分割すれば、現場でのその取付けが容易であり、締結は、推進力に抗する圧接力以上であれば、その圧接力は挿し口が破損されないかぎりにおいて限度がない。このため、その締結力は、推進時にフランジが動かない所要値以上であればよいこととなり（上限がなく）、上限を考慮することなく、その所要値以上の締付けを行えばよいため作業性がよい。図１９に示す技術は、挿し口１の抜け出しは、突起３がロックリング４に当接するまで行われ、挿し口１の挿し込みは、推進力伝達材が収縮又は圧壊して行われるため、フランジ７の固着度合はその挿し口の伸縮作用には影響を与えない。

この発明は、以上のように、推進力伝達材で挿し口の伸縮代を維持するようにするとともに、その推進力伝達材を分割フランジの圧接力で支持するようにしたので、現場施工が容易で、かつ、地震等による地盤変動時の挿し口の伸縮が確実に行われるものとし得る。

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挿入して継合わせつつさや管内に管路を新設する推進工法における、前記受口に挿し口が挿入されて、受口に対し挿し口がその軸方向に抜けない範囲で所要長さ動き得る管継手構造において、前記挿し口の先端は前記動き得る所要長さの中程にあり、前記受口の外側の挿し口外周には環状フランジが嵌められ、このフランジと受口端の間に推進力伝達材が介在されて、この推進力伝達材は、推進力を伝達する強さを有するとともに、地震などの大きな圧縮力に対しては収縮又は圧壊して、受口に対する挿し口の挿し込みを許容するものであり、前記フランジは、その周方向で複数に分割されて、その分割面を締結することにより環状とされ、かつその締結により、挿し口外周面に前記推進力では動き得ないように圧接されている構成を採用し得る。

この構成の管継手構造でもって、推進工法において、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。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、推進力伝達材が収縮又は圧壊して、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。

この構成において、上記フランジの内面にスタッド又はエッジを形成し、上記締結により、そのスタッド又はエッジが挿し口外周面に喰い込み、その喰い込み力と上記圧接力によって上記推進力では動き得ないようにすることができる。スタッドなどの喰い込みは十分な固着力を得ることができる。さらに、フランジを、直接又は間接的に、挿し口外周面に溶接する、挿し口外周面に接着する、又は挿し口外周面の溝に嵌め込み、そして、それらの接合力を前記推進力では動き得ない力の補助力とすることができる。

因みに、締結力などによるフランジの挿し口への固着力が強く、地震等の地盤変動時、推進力伝達材の収縮又は圧壊後、それ以上の挿し口の縮みが阻止されれば、さらなる挿し口の挿し込み（縮み）による継手の破損を阻止し得る。

管継手構造に係る一実施例を図１乃至図６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。

受口２の外側の挿し口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１４が設けられている。この推進力伝達材１４は円環状であるが、周方向に分割されていてもよく、その際、間欠的でもよい。要は、推進力に抗する強さを有すればよい。

この推進力伝達材１４は、圧縮応力が１〜３０ｋｇｆ／ｃｍ² （≒０．１〜３ＭＰａ）の高強度の樹脂発泡体で（樹脂単体の５倍以上の膨張率）、発泡倍率を変えることにより弾性限界応力が変化するものである。これらの材質の例を示すと、ポリスチレン、ポリウレタン等が代表的である。当然ではあるが、目的とする推進力の伝達と収縮性とを備えた他の樹脂材またはダンボール等の硬質紙、発泡金属などでも構わない。また、液体や気体を封入した樹脂容器等も有効な手段となり得る。

推進力伝達材１４についてさらに詳細に説明すると、この推進力伝達材１４は、施工中における推進力程度の圧縮力では、弾性変形するため、推進力は伝達するが、歪み量は残留せず、推進力が除かれれば（推進が終了すれば）、復元する。一方、弾性限界応力以上の圧縮力が作用した場合は、塑性領域内においては歪み量が増大し、一定以上の圧縮力が作用した場合には、所定の厚みを残した状態で歪みの進行は停止する。これらの弾性限界応力、塑性領域の範囲、歪みが進行した状態及び圧壊した状態での最終的な厚みは、推進力伝達材１４が発泡材である場合は、その発泡倍率によって調節可能である。発泡倍率の設定方法として、以下の条件が考えられる。

作用する押圧力が推進力程度では、弾性限界応力以内の応力値であるため、弾性限界応力σ₁ が次の関係となるように発泡倍率を設定する（推進力を正常に伝達するためには、推進時には推進力伝達材１４が塑性変形しないようにする）。

σ₁ ＞（Ｆ／Ａ）＝σ_max
ここに、Ｆ：推進力、Ａ：推進力伝達部の面積、σ_max：推進力伝達材１４に発生する応力である。

一方、地震等により継手部に大きな押し込み力が作用した場合は、推進力伝達材１４は塑性領域にあるため、推進力伝達材１４の歪み量は増大する。この地震発生時に生ずる押し込み力を、耐震継手の離脱阻止力である０．３ｄ（ｔｆ）（ｄ：呼び径）と同じとすると、地震等により押し込み力が作用した場合は、押し込み余裕量Ｔ＋Ｌ₁ の推進力伝達材１４が圧縮されて長さＴとなる。この時、Ｌ₁ を管長の１％となるように設定すれば、押し込み余裕量を確保できたことになる。図９における（ａ）は大きな引き抜き力が作用した場合を、また同（ｂ）は大きな押し込み力が作用した場合をそれぞれ表している。その引き抜き時、挿し口１の移動につれて推進力伝達材１４も移動する場合もあり、逆に、フランジ２０と推進力伝達材１４が滑って動かない場合がある。なお、この推進力伝達材１４を介装していることにより、カーブ推進時で、その弾性に基づく緩衝作用により応力集中を防げることは言うまでもない。

保護リング１３は図６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１４の当接全面に伝達される。この伝達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。

フランジ２０は、図３、図４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間にはローラ２４が回転自在に設けられているとともに、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。フランジ２０のその圧接面には図４（ａ）、（ｂ）に示すように、スタッド２６が設けられており、その形状は、三角錐状などの角錐状、円錐状、角柱、円柱などが考えられるが、喰い込み性から錐状が好ましい。スタッド２６の個数は特に限定しないが、多すぎると喰い込む力が分散してしまい効果が低い。一方、少なすぎても固定力が低くなるため、概ね１〜１００ｃｍ² に一個の割合で配置するのが効果的である。スタッド２６の長さは特に限定しない。スタッド２６に代えて、図５に示すようにフランジ２０の内面の円周方向にエッジ２７を配置してもよい。エッジ２７の長さはフランジ２０内周長以下で、連続していても数箇所に分断されていてもよく、内面に少なくとも一列以上配置する。また、エッジ２７の配列は管軸に直行する方向に拘る必要はなく、同図（ｄ）に示すようにエッジ２７が交差していても構わない。スタッド２６とエッジ２７は併用し得る。

この実施例の構成は以上のとおりであり、図１８に示した推進工法において、受口２に挿し口１を挿入して管Ｐ、Ｐを接合する場合には、まず、図７（ａ）に示すように、継手接合時、挿し口１の挿入量を短めにし、胴付寸法Ｌを長めにしておく。また、保護リング１３等を挿し口１にあずけておく。この状態で、通常通りの手順で継手接合をおこなう（同図（ｂ））。

つぎに、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１４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（同図（ｃ）から（ｄ））。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（同図（ｄ））、この状態（図８）で推進される。この推進は、仮にローリングを生じてもいずれかのローラ２４で管Ｐを支持でき、推進力が過大になることを防止できるため、ローリングの懸念がある長距離推進には有効である。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ａが打設される（図９参照）。

上記実施例はＳ形継手の場合であったが、この発明は、図１０、図１１に示すように、ＳII形継手の場合でも採用でき、その際、保護リング１３は、図１１に示すように受口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１３ａとそのリング１３ａ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１３ａと１３ｂを一体ものとしてもよい。このコ字状保護リング１３は上述のＳ形継手でも採用し得る。また、図１２に示すように、ＮＳ形継手でも、図１３に示すように、ＰII形継手などの各種の離脱防止機能付伸縮継手に採用し得る。

フランジ２０の分割数は、図１４に示すような３等分割などと、等分割を任意に選択することができる。また、フランジ２０は、溶接、接着剤の介在などによって挿し口１に固着することができ、これらは、推進力に対する十分な抗力を得る上で有利となる。また、図１５に示すように、フランジ２０の後側全周にリブ２８を溶接したり、図１６に示すようにリブ２８を間欠的に溶接したり、図１７に示すように締り勝っての一つ割リング２９を挿し口１の溝３０に嵌めて、挿し口１の挿し込み時のフランジ２０の移動を確実に阻止するようにもし得る。このように、フランジ２０を直接又は間接的に接着・溶接又は溝に嵌めることもできる。

管継手構造の一実施例の要部正面図 同実施例の要部断面図 同実施例の切断左側面図 同実施例のフランジの分割片を示し、（ａ）は左側面、（ｂ）は正面図、（ｃ）は右側面図 （ａ）〜（ｄ）はフランジ分割片の内面の各態様図 同実施例の保護リングを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図 同実施例による推進工法の一例作用図 同推進工法の作用図であり、（ａ）は切断正面図、（ｂ）は切断左側面図 一実施例の伸縮作用図 管継手構造の他の実施例の要部断面図 管継手構造の他の実施例の要部断面図 同他の実施例の要部断面図 同他の実施例の要部断面図 同他の実施例の切断側面図 同他の実施例の要部正面図 同他の実施例の要部正面図 同他の実施例の要部正面図 さや管推進工法の説明図 従来の管継手構造の要部断面図 同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 推進力伝達材支持フランジ
８、１４ 推進力伝達材
９ 押し輪
１３ 保護リング
２４ 転動ローラ
２５ フランジ締結ボルト・ナット
２６ スタッド
２７ エッジ
３０ 溝
Ｐ 新管
Ｐ’ さや管（既設管）

Claims (7)

1. 管Ｐの挿し口１を先行する管Ｐの受口２に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における、前記受口２に挿し口１が挿入されて、受口２に対し挿し口１がその軸方向に抜けない範囲で所要長さ動き得る管継手構造であって、
   上記挿し口１の先端は上記動き得る所要長さの中程にあり、上記受口２の外側の挿し口１外周には環状フランジ２０が嵌められ、このフランジ２０と受口２端間に推進力伝達材１４が介在されて、この推進力伝達材１４は、推進力を伝達する強さを有するとともに、地震などの大きな圧縮力に対しては収縮又は圧壊して、受口２に対する挿し口１の挿し込みを許容するものであり、
   上記フランジ２０は、その周方向で複数に分割されて、その分割面を締結することにより環状とされ、かつその締結により、挿し口１外周面に上記推進力では動き得ないように圧接されていることを特徴とする管継手構造。
2. 上記フランジ２０の内面にスタッド２６又はエッジ２７が形成されて、上記締結により、そのスタッド２６又はエッジ２７が挿し口１外周面に喰い込み、その喰い込み力と上記圧接力によって上記推進力では動き得ないようになっていることを特徴とする請求項１に記載の管継手構造。
3. 上記フランジ２０を、直接又は間接的に、上記挿し口１外周面に溶接する、挿し口１外周面に接着する、又は挿し口１外周面の溝３０に嵌め込み、それらの接合力を上記推進力では動き得ない力の補助力としたことを特徴とする請求項１に記載の管継手構造。
4. 上記受口２と推進力伝達材１４の対向する両端面の間にその推進力伝達材１４の保護リング１３を介在したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の管継手構造。
5. 上記保護リング１３は、上記挿し口１の軸心に向く断面コ字状のものとして、その断面コ字状の両端フランジ片がそれぞれ推進力伝達材１４又は受口２端面に当接することを特徴とする請求項４に記載の管継手構造。
6. 上記保護リング１３は、上記挿し口１の軸心に向く断面コ字状部材１３ｂと、推進力伝達材１４端面に当接する板状リング部材１３ａからなり、その断面コ字状部材１３ｂの両端フランジ片がそれぞれ板状リング部材１３ａ又は受口２端面に当接することを特徴とする請求項４に記載の管継手構造。
7. 管Ｐの挿し口１を先行する管Ｐの受口２に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って、上記管Ｐの挿し口１を受口２に挿入した継合わせを、請求項１乃至６のいずれかに記載の管継手構造としたことを特徴とするさや管推進工法。

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