JP2009198009A

JP2009198009A - 浮力を利用した鞘管内への管体挿入装置

Info

Publication number: JP2009198009A
Application number: JP2009130680A
Authority: JP
Inventors: Toshihide Hakoda; 利秀箱田; Minoru Kurashina; 稔蔵品
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd; Nippon Steel Engineering Co Ltd; Nippon Steel Pipeline Co Ltd
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd; Nippon Steel Engineering Co Ltd; Nippon Steel Pipeline Co Ltd
Priority date: 2009-05-29
Filing date: 2009-05-29
Publication date: 2009-09-03

Abstract

【課題】立坑間に埋設した鞘管内に、スペーサーを取り付けた管体を小さな挿入力で挿入するための簡易な装置を提供する。
【解決手段】両立坑１，２間に埋設した鞘管３の両端に止水部を設け、鞘管３内に貯留した液体５の浮力を利用して管体４を挿入するに際して、発進立坑１側の鞘管開口端に間隔をおいて取付けた弾性変形可能なシール材Ａ，Ｂからなる止水部を設けるとともに、シール材Ａ，Ｂ間に排水機構を設ける。レール１６上を走行する走行架台１７に、管体４を把持する管体クランプ１８が固定され、該走行架台にはレール１６を固定、開放する反力ボックス１９が伸縮装置２０を介して連結されており、該伸縮装置の伸縮操作と該反力ボックスの固定、開放操作によって尺取り移動させ、管体４の鞘管３内への挿入を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、地中に埋設された鞘管内に浮力を利用して管体を挿入する装置に関する。
ここで、鞘管とは管体を設置する際の防食被覆の損傷防止や設置後の管体保護のため管体の外側に設ける外管の他、老朽化した既設管を含む。

鞘管内に管体を挿入するには、鞘管内に直接またはローラーを用いて管体を押込み、または引込む方法があるが、鞘管内に注水した液体の浮力を利用して行うと挿入力を小さくできる利点がある。従来の浮力を利用した鞘管内への管体挿入手段としては、例えば「特開平７−１９０２４８」の「地中の鞘管内に本管を挿入する方法」がある。

この方法は図６に示すように、両立坑間に埋設した鞘管31内に本管32（本発明の管体に相当）を挿入するに際して、鞘管31の到達立坑33側の開口端を盲蓋37で密閉した状態にし、発進立坑34側の開口端に設けたパッキン材35（シール材）で止水した鞘管31内に所定水位に達する水36を供給し、本管32を水36に浮かせながら且つ水位を調整することによって本管32の高さ位置を調整しながら鞘管31内に本管32を挿入する方法である。

また、鞘管内に管体を挿入する挿入装置は管体先端に取付けたワイヤロープを用いて到達立坑に設置したウィンチで引込む方式の他、発進立坑に設置した反力体に固定した推進機と管体クランプを用いて尺取状に押込む方式である。
この押込み方式は図７に示すように、管体41を把持するクランプ42と、反力を取る反力架台43と、クランプ42と反力架台43を結び伸縮可能なシリンダー機構44で構成され、管体41のクランプ動作とシリンダー機構44の伸長、収縮動作によって管体41を尺取状に鞘管内に挿入するものが知られている。

特開平７−１９０２４８

通常、管体は合成樹脂等の防食材が塗覆装されているため、鞘管内に挿入する際にこの塗覆装を傷つけないようにする必要がある。また、挿入後の鞘管と管体の間隙にグラウト材を充填する際に適切な間隙を得るため、管体の外面に適宜間隔毎にスペーサーが取付けられる。このスペーサーは図３に示すようにプラスチック製で凹凸状に成形されたものをボルトを用いて管体に取り付けるものが多用されている。

前記従来技術による鞘管内への管体挿入方法は、ストレートな管体ではあまり問題ないが、スペーサー付きの管体の場合は下記のような解決すべき課題があった。
スペーサー付きの管体を鞘管内に挿入する際、スペーサー部が止水パッキン材を押広げてしまうため止水性が損なわれ、鞘管内の液体が発進立坑内に漏出してしまう課題があった。

また、前記従来技術では管体の挿入に伴い変化する鞘管内の液体の水位を排水管のバルブで調整するようにしているため、施工中に鞘管内の液位の監視とバルブ調整が必要となり煩雑であった。
また、鞘管内に管体を挿入する挿入装置において、従来の押込み装置では、管体長さよ
りも長い挿入機構を持つ大型装置以外のものは、クランプ機構を２つ装備し、管体を持ち替えながら挿入するか、アンクランプ時に管体を支持するために、スペーサー通過時にスペーサーをかわすことができるようにするための大掛かりな管体支持機構が必要であった。

本発明は、スペーサー付き管体を鞘管内に容易に挿入する挿入装置を提供することを目的としたものである。
また、本発明は、スペーサー付き管体を鞘管内に挿入する際、鞘管内に貯溜した液体を発進立坑内へ漏出させることなく管体を鞘管内へ挿入するためのシール機構と、鞘管内の液位を簡易に、かつ自動的に管体に適切な浮力を付与させる高さに保持せしめる機構とを備えると有利な、スペーサー付き管体を鞘管内に容易に挿入する挿入装置を提供することを目的としたものである。

第１参考発明は、発進立坑と到達立坑間にわたって埋設された鞘管の両側に止水部を設け、鞘管内に貯留した液体の浮力を利用して鞘管内に中空管体を挿入するもので、発進立坑側の鞘管開口端に、管体に取付けるスペーサーの幅より広い間隔をおいて取付けた弾性変形可能な環状またはＵ字型のシール材Ａとシール材Ｂからなる止水部を設け、且つ、前記シール材Ａとシール材Ｂ間に排水設備を備えたことを特徴とする浮力を利用した鞘管内への管体挿入機構である。
なお、第２参考発明では、前記鞘管内に貯溜した液位を常に適切な液位になるように、到達立坑の鞘管端部の止水部に所定水位でオーバーフローするようにした液槽を設け、鞘管内の液位を自動調整可能としてもよい。

また、本発明は、発進立坑内に設置されたレール上を走行する走行架台に、液体を貯溜した鞘管内に挿入するスペーサー付き管体を把持する管体クランプが固定され、前記走行架台にはレールを固定、解放するレールクランプを備えた反力ボックスが伸縮装置を介して連結されており、走行架台に固定された管体クランプで把持した管体を前記伸縮装置の伸縮操作と反力ボックスのレール固定・解放操作によって尺取り移動させる構成とした、鞘管内に管体を挿入する管体挿入装置である。

（作用）
第１参考発明の浮力を利用した鞘管内への管体挿入機構は、発進立坑側の鞘管開口端に、管体に取付けたスペーサーの幅より広い間隔をおいて弾性変形可能な環状またはＵ字型のシール材Ａとシール材Ｂからなる止水部を設けているため、管体の外周に設けたスペーサー等の異形部材が鞘管の止水部を通過する際には、図２(a)〜(d)に示すように作用して鞘管3内に貯溜した浮力用の液体5が発進立坑に漏れない。
すなわち、管体4の挿入時にスペーサー7が止水部を通過する際、先ずシール材Ａを押し広げて通過し（図２,ａ）、スペーサー7がシール材Ａを通過し、シール材Ａとシール材Ｂの間に位置した状態では、シール材Ｂは止水状態となる（ｂ）。次にスペーサー7がシール材Ｂを通過する際にはシール材Ｂを押し広げるため鞘管3内の液体5が流出するがシール材Ａが止水しているため発進立坑には漏れないで，シール材Ｂとの間に留まる（ｃ）。次にスペーサー7がシール材Ｂを通過した後はシール材Ｂが止水状態となる。この状態でシール材Ａとシール材Ｂの間に溜まった液体5をバルブ10を開いて排出する（ｄ）。

また、到達立坑の鞘管端部の止水部に所定水位でオーバーフローするようにした液槽を設けておけば、管体の挿入によって鞘管内の液位が上昇しようとしてもオーバーフローして常に鞘管内の液位を管体に適切な浮力を付与する所定高さに自動調整して保持できる。
また、管体挿入装置を、レール上を尺取り移動する走行架台に管体を把持するクランプが固定された装置とし、スペーサー付管体の最後端のスペーサーより後部をクランプする
ことにより、スペーサーがクランプ部を通過することがなくなると共に、挿入作業中の持ち替えが必要なくなるため、スペーサーをかわす機構が不要で、長いストロークの挿入機構を必要とせず、且つ、管体を持ち替えるための機構が不要な簡易な挿入装置とすることができる。

以上述べたように本参考発明によれば、液体を貯溜した鞘管内に浮力を利用して管体を挿入するため挿入力を小さくできるため、小荷重の挿入装置が使用でき装置規模を簡略化でき能率よく作業できる。
また、参考発明によれば、発進立坑側の鞘管開口端に、管体に取付けたスペーサーの幅より広い間隔をおいて、弾性変形可能な環状またはＵ字型のシール材Ａとシール材Ｂからなる止水部を設け、シール材Ａとシール材Ｂ間に排水設備を備えているため、管体の外周に設けたスペーサー等の異形部材がこの止水部を通過する際にも、鞘管内に貯溜した浮力用の液体を発進立坑に漏らさないで管体を挿入できる。
さらに、参考発明によれば、到達立坑の鞘管端部の止水部に所定水位でオーバーフローするようにした液槽を設けておけば、管体の挿入によって鞘管内の液位が上昇しようとしてもオーバーフローして、常に鞘管内の液位を管体に適切な浮力を付与する所定高さに自動調整して保持できる。
また、本発明の管体挿入装置によれば、スペーサーがクランプ部を通過することがなくなると共に、挿入作業中の持ち替えが必要なくなるため、スペーサーをかわす機構が不要で、長いストロークの挿入機構を必要とせず、且つ、管体を持ち替えるための機構が不要な簡易な挿入装置とすることができる。

本発明による浮力を利用した管体挿入機構・装置の実施例の縦断側面図である。（a）〜(d)は、発進側止水部における管体の挿入状況の工程図である。スペーサーの一例の斜視図である。オーバーフロー液槽の実施例の縦断側面図である。レールクランプの実施例の縦断側面図である。第１従来例として、浮力を利用した鞘管内への管体挿入方法を説明するための縦断側面図である。第２従来例として、鞘管内への管体挿入装置例を示す側面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
図１は、本発明による浮力を利用した鞘管内への管体挿入装置の実施例を示す縦断側面図であって、発進立坑1から到達立坑2間に亘って地中に埋設した鋼管やヒューム管等の鞘管3の両管端に止水部を設け、鞘管3内には管体4に適切な浮力を付与する液位の液体5を貯溜した状態で、発進立坑1側から先端を閉塞した中空のガス管や水道管等のスペーサー付き管体４を挿入し、鞘管3内の液体の浮力を利用し、挿入力を軽減して鞘管3内に管体4を挿入するものである。

鞘管3内に貯溜する浮力用の液体5としては水、海水、泥水等が用いられる。
図２（ａ）〜（ｄ）は、本発明が対象とするスペーサー付き管体４の例を示す。スペーサー7は図２に側面図で、また図３に斜視図で示すように、管体外表面からの突出高さ約5cm、幅約30cmのプラスチック製の成形品等が主に用いられ約3〜6ｍ毎に管体4にボルト8を用いて取付られる。
図1，図2に示すように発進立坑1側の鞘管3の止水部は、鞘管3の端部内側に環状のシール材Ａとシール材Ｂを管軸方向にスペーサー7の幅以上の間隔を隔てて設けることで構成
されている。本発明で用いるシール材Ａ,Ｂの材質はゴムや合成樹脂製の板状材や中空チューブ等で製作される。シール材Ａ, Ｂは管体4のスペーサ7部分が通過した後、復元して管体外表面を押圧可能なように管体の突出高さ以上に弾性変形可能なものとする必要がある。シール材は、あまり高弾性（硬い）にすると挿入時の抵抗が増大するため止水性を確保できるもので、できるだけ低弾性（軟らかいもの）にした方がよい。

シール材Ａとシール材Ｂの間の下部には管体4のスペーサー部7がシール材Ｂを通過する際に鞘管3内から流出した液体を貯留した後、排水するための排水孔9が設けられ、バルブ10を介してホース11が取付けられている。なお、排水口、バルブ、ホースの代わりに排水ポンプを用いることも可能である。
到達立坑2側の鞘管3の管端には盲蓋12による止水部を設け、この盲蓋12の下部に鞘管3内に連通する注排水管13を接続している。この注排水管は架台14に搭載された液槽15に接続されており、液槽15は一定の液位以上になるとオーバーフローして液体5が外部に流出するようにされている。なお、液槽15を搭載した架台14を昇降可能にすると液位の高さを設定するのが容易となる。

この液槽15により管体4の挿入によって鞘管3内の液位が上昇しようとしても設定高さでオーバーフローして、常に鞘管3内の液位を所定高さに自動調整して保持するため管体4に適切な浮力を付与することができる。
なお、図４に示すように鞘管3の盲蓋12に直接液槽15を設け、盲蓋12の所定液位高さに排水孔15aを開けてオーバーフローするようにしてもよい。
オーバーフローさせる液位は管体4の寸法諸元および使用する液体5の比重により決められ、中空管体の液中重量が零になる浮力が得られる液位にすると最も挿入力を小さくできるが、必ずしも中空管体の液中重量が零になる浮力にしないで若干浮力の過不足があってもよい。

管体の挿入装置は図１に示すように、発進立坑1に管軸方向に敷かれたレール16上を走行する走行架台17の上部に管体4を把持する公知の管体クランプ18を固定し、走行架台の前部には図５に示すようなレールと固定、開放可能とするレールクランプを備えた反力ボックス19が油圧シリンダー等の伸縮装置20を介して連結されている。

図５はレールクランプの例を示すものであって、反力ボックス19に固定された部材に取付けたジャッキ21でレール16の側部を挟み込んでレール16と反力ボックス19を固定、開放可能としたものである。なお、レールクランプに、カムやラチェット機構を用いることにより、レールクランプの固定・開放の操作を簡略化することも可能である。

この挿入装置は管体クランプ18でスペーサー7のない管体4の後端付近の管体外周を把持した状態で、反力ボックス19のレールクランプ21を作動してレール16に固定し、伸長した伸縮装置20を収縮させてレール16上の走行架台17を移動させ管体クランプ18で把持した管体4を鞘管3内に挿入する。伸縮装置20が１ストローク分移動したらレールクランプ21を開放して伸縮装置20を伸長して反力ボックス19を前方に移動した後、前記と同様の操作を繰返し尺取り移動し管体4を鞘管3内に挿入していく。なお、反力ボックス19を前方に移動する際に走行架台17が動かないように、ブレーキ機構を備えた方がよい。

この挿入装置は尺取り移動する際に管体クランプ18の把持状態を変えないため、管体のスペーサー部7の干渉がない。

以下、本発明に係る浮力を利用した管体挿入機構および挿入装置の具体的な実施例について、図１を参照して説明する。
鞘管3は内径1200mm、外形1400mmのヒューム管を公知の推進工法によって、発進立坑1と到達立坑2間の地中8m深さに埋設されている。
鞘管3内に挿入される管体4は外径610mm、板厚15.1mmの鋼管で外面は防食塗装されており、6m毎に管体外面からの高さ50mm、幅300mmのプラスチック製スペーサー7が取り付けられている。

鞘管3の発進立坑1側端部の内側に設けられている止水部は、シール材Ａとシール材Ｂがスペーサー7幅より広い500mmの間隔を隔てて設けられている。環状シール材Ａ，Ｂは厚さ10mmの環状ゴム板を用いその幅は鞘管3と管体4の隙間より広くされており外周端を鞘管3にフランジにて固定し、内周端は管体4の外周面に管体挿入方向に曲げられて弾性的に押当て摺接しており、管体4のスペーサー7が通過可能な変形性を有する。
シール材Ａとシール材Ｂの間には、鞘管3の底部に約40mm径の排水孔9が明けられバルブ10を介してホース11が取付けられている。
到達立坑2には架台14に搭載された液槽15が設けられ、鞘管端部の給排水用の孔とホース13で接続されており、液槽15内は所定高さでオーバーフローするようにされている。

この実施例では浮力用の液体5として水を使用しており、前記管体4の諸元から水中重量が零となる液位は管体4の中心より約130mm上部となるため、管体4の中心を鞘管3の中心と合わせるよう、鞘管3下部の内壁より約730mmの液位高さでオーバーフローするようにしている。
管体挿入装置は発進立坑1に設置したレール16上にブレーキ付き走行装置をセットし、この走行装置上に管体外周を締付け・開放可能な公知の管体クランプ18を固定して構成される。管体クランプ18は中心が鞘管3の中心に合致する高さになるようにし、挿入するようにしている。管体クランプ18はスペーサー7部分以外の管体外周面を把持すればよいため、クランプ開放時の隙間を小さくできる。
なお、使用する液体5の量を少なくするために液位を低くし、シール材Ａ，Ｂの管体4を通過させる穴と管体クランプ18の高さを液位に合わせることも可能である。

レールクランプ18を備えた反力ボックス19と走行架台17は、油圧ジャッキ等の伸縮装置20で連結されている。本発明では浮力を利用して管体4の挿入力を低減しているため、伸縮装置20は小荷重のものが使用できる。
上記の実施例によれば、内径φ1200mmの鞘管内に外径φ610mm、長さ6mの管体を、極めて小さい管体挿入力（約300kg）で能率よく作業でき、作業時に発進立坑1に鞘管3内の液体5が漏れることはなかった。

A シール材
B シール材
1 発進立坑
2 到達立坑
3 鞘管
4 管体
5 液体
7 スペーサー
8 ボルト
9 排水口
10 バルブ
11 ホース
12 盲蓋
13 注排水管
14 架台
15 液槽
16 レール
17 走行架台
18 クランプ
19 反力ボックス
20 伸縮装置
21 レールクランプ
31 鞘管
32 本管
33 到達立坑
34 発進立坑
35 パッキン材
36 水
37 盲蓋
41 管体
42 クランプ
43 反力架台
44 シリンダー機構

Claims

発進立坑内に設置されたレール上を走行する走行架台に、液体を貯溜した鞘管内に挿入するスペーサー付き管体を把持する管体クランプが固定され、前記走行架台にはレールを固定、解放するレールクランプを備えた反力ボックスが伸縮装置を介して連結されており、走行架台に固定された管体クランプで把持した管体を前記伸縮装置の伸縮操作と反力ボックスのレール固定・解放操作によって尺取り移動させ鞘管内に挿入することを特徴とする浮力を利用した鞘管内への管体挿入装置。