JP2006349156A - 非開削による既設管等の布設替え装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 地中に埋設された既設給水管の非開削による敷設替えには、これまで様々な工法が試みられているものの確実性に欠けコストも大きいので、より確実なものにしてコストを下げる。
【解決手段】 作業用ピット３ａ、３ｂ間の既設鉛管２ａ内にしなやかな索に硬度のある金属等の剛性から成る係合部材および形状変化に富むゴムや化学繊維等の係合部材を連続的に装着した牽引索を挿通し逆方向に牽引することによって係合部材を鉛管内部に係合させて牽引力を直接鉛管に伝達する方法、あるいはしなやかで強靭なスリーブを索とし、その索に流体を注入加圧することによりスリーブを膨張させて鉛管内部を強く圧接し牽引力を直接鉛管に伝達する方法により既設鉛管を引き抜き新設管を誘導敷設する。
【選択図】 図３

Description

本発明は給水管や供給管等の地中埋設管の敷設替えを対象とする。

地中に埋設されている水道給水管やガス供給管等は鉛管や鋼管およびその他の製品が使用されているが、これらが老朽化して敷設替えが必要な場合がある。特に、水道給水管は、従来鉛管が一般的に使用されてきたが、近年鉛成分の有害化が環境基準上問題になっており、ステンレス鋼管や塩化ビニール管、ポリエチレン管等に敷設替えが行なわれている。しかしながら、いまだ多数の鉛管が使用されており完全敷設替えが急務となっているにもかかわらず進捗は遅れている。従来の開削工法には、交通障害や騒音公害を引き起こし、また多くの時間やコストを費やす等の欠点のあるのがその理由である。非開削工法も先行技術として開発されているが技術的に完全とはいえなく汎用性はない。たとえば
特開２００３−１８５０５９号公報埋設鉛管内に加熱体とワイヤーを挿通し、鉛管の融点未満の温度に加熱し鉛管内を負圧にして鉛管を縮径し土圧による摩擦抵抗を少なくし挿通したワイヤーをウインチで巻取り鉛管を引抜くと同時に後端に新設管を接続し、これを引込み敷設替えを行う工法。鉛管はカッターで切断しワイヤー及び過熱体を分離し再利用できる。 特開２００２−９８２６１号公報既設鉛管内に機密な材質のバックを同心円状に取付けられた牽引索を挿通し、バックに流体を注入して加圧膨張させバック外面と既設管内面を強く圧接し牽引索と既設管を一体的に係号させ牽引索を牽引することにより既設管を地中から引抜くと共に牽引索の末端にアタッチメントを介して新設管を接続することにより既設管の地中貫通部分に新設管を引き通すことができる敷設替え工法。

本発明は地表を開削することなく、非開削工法にて既設給水管や供給管、あるいはその他これに類似する埋設管を確実に牽引撤去し既設管の敷設されていた元の位置に新設管を誘導敷設することにより、弊害の大きい開削工法を回避することにある。

課題を解決しようとする手段

本発明による既設管の敷設替えは、既設給水管等の引抜き用に係合部材を取付けた高抗張力を有するしなやかな索を使用することにより、古くなって断面形状が変形あるいは曲折している既設管内にも容易に挿通可能となり既設鉛管の定形、不定形な埋設状態を問わず引抜くことができる。また既設鉛管にあっては断面形状が著しい場合は索挿通前に鉛管矯正部材を引き通して鉛管の矯正を行ことにより索の挿通を可能にすることができる。さらに引抜かれた既設鉛管は縦方向に切断することにより引抜き索と分離撤去し再生資源として処理することができる。

発明の効果

既設管内にしなやかな索と既設管を係合させる部材を装着した索を引き込んで牽引し既設管を撤去するとともに新設管を敷設する本発明は、直接牽引力や推力を加えると破断して事実上撤去できない既設鉛管を確実に撤去し既設管が存在した元の位置に新設管を誘導敷設する効果があり、これにより敷設替えに関する低コストの非開削工法が成立し、施工に伴う交通渋滞や騒音を緩和して安全に施工できるところから、敷設替えの財政投資効果を高めて鉛害の無い水道水供給の早期実現に寄与し、国民の健康保全や安全な生活に役立つさらなる効果が期待できる。

本発明は、索に装着した係合部材の抵抗力により既設管を引抜き新設管を敷設する牽引式既設管敷設替え工法であり、しなやかな高抗張力を発揮する索および、索に連続して金属やゴム、化学繊維等の材質からなる係合部材を配置した装置を既設管内に挿通した後、索を反対方向に牽引して係合部材を鉛管内壁に係合させて牽引力を伝達し既設鉛管を移動せしめる方法を採るのを最良の形態とする。

あるいは、しなやかな高抗張力を発揮するスリーブ状の索の内部に流体を注入加圧してスリーブを膨張させ既設管を拘束し、索を牽引することで既設管を移動せしめる方法を採るのを最良の形態とする。

本発明の装置は、架台に索を誘導するための回転シーブを上下に配置した支柱を取付け牽引用の索巻取りドラム及び駆動装置、埋設管と土の初期抵抗を振り切る推進用ジャッキを有し、大きな初期抵抗をジャッキ推力で振り切った後、小さくなった土の抵抗力をドラムの小さな回転力を利用して短時間で引き抜き、速度の遅いジャッキに換えて小さな駆動源により既設管を短時間で引き抜くものであり、速度が遅いが強い力を有するジャッキ推力を利用後、力が弱いが速度の速い駆動装置を併せ持つ装置を使用し、効率よく既設管を引き抜くものであり、小さなピットを使用して引き抜くと同時に、ガス供給管等にあっては既設管を下部シーブに通過させる手前で一定延長を引き抜いて切断することを繰り返し、鉛管にあっては索をドラムに巻き取りつつ、軸方向に切断分離し回収しながら同時に新設管を誘導敷設することを最良の形態とする。

また本発明の装置は、トラッククレーン等のブーム先端に二本構支柱を取付け、その下端に索を誘導するためのシーブを配置し、クレーンフックに吊下げた索巻取りドラムをクレーンにより二本構に添って吊上げ牽引することで既設鉛管を引抜き、同時に軸方向に切断分離し回収しながら同時に新設管を誘導敷設することを最良の形態とする。

本発明の実施例を図面により説明する。図１における（ａ）は着工前、（ｂ）は着工開始時の状況を示す給水管付近の断面図であり、１は本管２ａは既設管、２ｂは新設管、３ａ、３ｂは作業用ピット、これらの分岐栓１１１と宅内栓１１２間の既設管２ａを新設管２ｂに敷設替えするのがこの工事の目的である。着工に当たって、（ｂ）に示すように分岐栓１１１宅内栓１１２を閉じて既設管２ａを作業用ピット３ａ、３ｂの内部で切断する。（ｃ）は敷設替え予定の新設管を示す断面図である。

図２における（ａ）は、既設管２ａに牽引索を引き込む時の状況を示したもので、矢印方向に引かれた索２０に取付ピン２２により連続的に取付けられた係合部材２１はピン２２を軸にして容易に回転可能であり、既設管２ａ内に抵抗無く僅かな張力で挿通できる。（ｂ）は、既設管２ａ内に引き込まれた索２１を反対方向に牽引することにより取付けピン２２を軸にして係合部材２１が既設管２ａ内壁に突き刺さるように抵抗し牽引力を伝達して既設管２ａを移動する状況を示している。

図３における（ａ）は、一端固定の形状変化部材３２を連続的に装着した牽引索２０が既設管２ａ内に引き込まれる状況を示したもので（ｂ）は、逆方向に引かれた時の形状変化部材３２が管軸方向に圧縮されて半径方向に膨らみ既設管２ａとの間に摩擦力が生じる状況を示している。すなわち形状変化部材は圧縮、膨張して既設管の間に摩擦力を生み既設管２ａを拘束して移動させる力を発揮する状況を示している。

図４における（ａ）は、スリーブ状の索４１を既設管２ａおよび新設管２ｂに引き込まれた状況を示したもので、（ａ）はスリーブ状の索４１に流体４４が注入加圧されスリーブ状索４１が膨張し既設管２ａを圧接して拘束し後方の新設管２ｂと同時に牽引され移動している状況を示している。

次いで図５は、自立式既設管引抜装置による既設管の引抜きを示した実施概要図である。水平方向に既設管２ａを拘束しながら同時に牽引された索は下部シーブ５１で垂直に方向を変えガイドストッパー５８、カッター５９を通過後、上部シーブ６０及び補助シーブ６１により再度方向を変え索巻取りドラム６２によって巻き取られる。この時既設管はカッター５９により軸方向に複数引き割れ索と分離して回収、再生資源として再利用される。

自立式既設管引抜装置はキャスター等の移動可能な脚６４を有する架台５６には索巻取りドラム６２駆動モーター６３を搭載し、上下２本から成る伸縮可能な支柱５５，５７が装着している。支柱には外径が太くなっている鉛管接続部分がカッターに食い込むのを防ぐためのガイドストッパー５８及び既設管軸方向切断カッター５９が取付けられている。また支柱の上下先端にはそれぞれ索の方向変換のためのシーブ５１、６０が取付けられているが下部シーブはシーブホルダー５２を介し支柱下端に取付けられている。シーブは上下二段に取り付けて索を誘導する場合のあり、更にシーブホルダーには既設管引抜開始時の初期抵抗を振切るためのジャッキ５３を搭載しジャッキにはピット側壁に対する反力板５４が連結している。また支柱はジャッキの伸縮を可能にするため架台との装着部を軸に振り子のように動く構造となっているのも特徴である。

図６は、懸垂型ニ本構式既設管引抜装置による既設管の引抜き状況を示した実施概要図である。水平方向に既設管２ａを拘束しながら同時に牽引された索は下部シーブ７１で垂直に方向を変え下部ガイドローラー７４、鉛管カッター７５、上部ガイドローラー７４を通過しクレーンフックに吊下げられている索巻取りドラム７７に巻取られクレーンフックの巻上げにより地中より引抜かれる。この時カッター７５で切断分離された鉛管は回収され再生資源として再利用される。

懸垂型二本構式既設管引抜装置はトラッククレーン等のブーム先端に取付けられた二本構７０に、下端にシーブアジャスター７３を介して索の方向変換のためのシーブ７１、引抜きに対する反力板７２、引抜いた鉛管を切断するカッター７５及びカッターの上下にガイドローラー７４がそれぞれ取付けられている。二本構は水平方向に３６０度回転しシーブアジャスター７３は上下にアジャストするため既設管の埋設方向、深度にも対応できる。索巻取りドラムは該引抜装置から独立しクレーンフックに直接吊下げられておりクレーンの巻上げ、巻下げに自由に対応できる。

図８は、既設管を軸方向に切断するカッターを示したもので、索に拘束されて引き抜かれた既設管２ａがカッター用ガイドパイプ９６内を通過する時カッター丸刃により管軸方向に切断される状況を説明している。

図９は、既設管軸方向切断カッターの平面図を示したもので、カッター刃９１を芯棒９２でスライドカバー９３及びカッターホルダー９５に取付け、更にカッターホルダー９５をガイドパイプ９６に複数個取付け既設管を軸方向切断する形状になっており既設管の口径に合わせて調整ボルト９４をアジャストすることによりカッター刃を前後に調整できる。また一対のカッター刃２個をローラーに替えて使用することもある。また、刃先は回転する丸刃に代えて固定したナイフ状のものを使用することもある。

図１０は既設管の矯正部材を示したもので複数の突起付部材１０１および球体部材１０２を装着したワイヤーロープ１０３を形状変化の著しい既設鉛管内に引き通し形状を矯正する。
本発明は、低コストであるところから給水管敷設替えの財政投資効果を高める一方、施工に伴う交通渋滞や騒音公害を緩和して安全に施工できるので、現在国が指導する水道給水管による鉛害防止の早期実現に向けて新しい低コストの非開削工法として利用される可能性は高い。

本発明の実施例における着工前から新設管敷設完了の状況を示す給水管付近断面図である。 ピンを有する金具を取付けた索の引込および牽引状況を示す概要図である。 形状変化に富む部材を取付けた索の引込および牽引状況を示す概要図である。 スリーブ状の索の引込および牽引状況を示す概要図である。 自立式既設管引抜装置を用いた牽引工法を示す概要図である。 懸垂型二本構式既設管引抜装置を用いた牽引工法を示す概要図である。 懸垂型二本構式既設管引抜装置の概要を示す正面図である。 鉛管切断カッターの概要を示す平面図である。 鉛管切断カッターの概要を示す断面図である。 鉛管矯正部材の形状を示す概要図である。

符号の説明

１ 水道、ガス管等の既設本管
１１１ 分岐栓
１１２ 宅内栓
２ａ 既設管
２ｂ 新設管
３ａ 本管側作業ピット
３ｂ 宅内側作業ピット
２０ 牽引索
２１ 金属係合部材
２２ 取付けピン
３１ カシメ
３２ 形状変化係合部材
４１ スリーブ状牽引索
４２ スリーブ閉塞材
４３ バルブ
４４ 流体材
５１ 下部シーブ
５２ シーブホルダー
５３ ジャッキ
５４ 反力板
５５ 下部支柱
５６ 架台
５７ 上部支柱
５８ ガイドストッパー
５９ 鉛管カッター
６０ 上部シーブ
６１ 補助シーブ
６２ 索巻取りドラム
６３ 減速機付モーター
６４ キャスター付脚
７０ 二本構支柱
７１ シーブ
７２ 反力板
７３ シーブアジャスター
７４ ガイドローラー
７５ 鉛管カッター
７６ カッター固定板
７７ 索巻上げドラム
７８ 回転盤
９１ カッター丸刃
９２ 心棒
９３ スライドカバー
９４ 調整ボルト
９５ ホルダー
９６ ガイドパイプ
１０１ 突起付矯正部材
１０２ 球形矯正部材
１０３ 矯正索

Claims (6)

1. 給水管や供給管等の非開削既設管敷設替えに供す、請求項２から請求項６までのいずれかの装置を用いる牽引式既設管敷設替え工法、および、上下にシーブを取付けた一本あるいは二本の支柱と埋設管引抜用の駆動源であるジャッキ及びウインチを搭載した自立式の装置、又はトラッククレーン等のブームに取付けた二本構の下端にシーブを取付けクレーンの巻上げにより埋設管を引き抜く二本構式の装置を使用する牽引式既設管敷設替え工法。
2. 給水管や供給管等の非開削埋設管引き抜きのため、しなやかな索にピンを有する金具を取付けて、この索を既設管内に引き通し、逆方向に牽引することにより金具をしてピンを軸に回転させて索と既設管を係合させ、既設埋設管の引き抜きを可能にする装置。
3. 給水管や供給管等の非開削埋設管引き抜きのため、周縁に形状変化に富むゴムや化学繊維等の部材を配置するしなやかな索を既設管内に引き通し、逆方向に牽引することで部材に対し軸方向に応力を付加して形状変化させ既設管に対する索への拘束力を発生させ、既設管を移動させる、既設管等の敷設替えに供する形状変化部材装着索装置。
4. 給水管や供給管等の非開削埋設管引き抜きのため、しなやかで強靭なスリーブ状の部材を索とし、その索に対し、内部に流体を注入加圧することによりスリーブを膨張させて既設管との間に摩擦力を発生させて既設管を索に拘束して引抜を可能とする一重あるいは二重構造の引き抜き索装置。
5. 地中に埋設された鉛管を索を用いて引き抜きつつ鉛管を管軸方向に複数列に引き割き鉛管のみを索から分離回収して再生利用可能とする鉛管切断装置。
6. 既設給水管や供給管引き抜きに際し、既設管形状や断面変形を矯正するための筒状にして球面状、あるは突起あるいは溝等を有する矯正金具装置

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