JP2011132735A - 管継手、継手構造およびマンホールの配管接続口と推進管との接続方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マンホール内側からの施工が容易であり、しかも推進管が屈曲変位した場合であっても優れた止水性を確保することができる管継手、継手構造およびマンホールの配管接続口と推進管との接続方法を提供する。
【解決手段】
マンホール３０の配管接続口３１に推進管４０を接続する継手構造１の管継手２において、カラー１０の軸方向一端側に部分的に内挿された環状の可撓体からなる継手本体２０の内周にリップ部２２を一体的に形成する。このリップ部２２は、リップ部２２の横断面とカラー１０の軸心との交点を中心として、カラー１０の軸心と非平行となるように推進管４０が屈曲変位したときに、前記リップ部における屈曲変位方向両端部に生じる内部応力を略均等にする複数のリップからなる。
これにより、推進管４０を水密的に内嵌するとともに、推進管４０が屈曲変位したときに、リップ部２２の前記屈曲変位方向両端部における応力を略均等にする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、管継手、継手構造およびマンホールの配管接続口と推進管との接続方法に関する。

現在、マンホールの配管接続口と推進管との接続には、例えば、剛性の筒状カラーと前記カラーの内側に設けた筒状可撓体とを備えた管継手が用いられている（特許文献１を参照）。前記特許文献１に記載の管継手は、筒状可撓体が、前記カラーと前記推進管との間の変位を吸収する弾性体から形成されており、前記筒状可撓体の少なくとも一部が前記カラーに固定された構造を有している。

しかしながら、前記特許文献１に記載の管継手によって、マンホールの配管接続口と推進管とを接続する場合、前記筒状可撓体の一端を、マンホールの内側から締結バンドによって推進管の外周に締め付け圧着固定し、さらに、前記カラーの外周を充填材によって固定する必要がある。
したがって、前記特許文献１に記載の管継手を用いる場合、マンホールの内側からの施工が煩雑であるという欠点がある。

特許第３５９７７８９号公報

そこで、カラーの内周に、可撓体からなるリップを軸方向に一列設けた管継手を用い、推進管を当該リップによって水密的に内嵌させることが考えられる。
しかしながら、前記管継手では、例えば、前記推進管に土圧などがかかって、当該推進管の軸心が前記カラーの軸心に対して平行に移動するように、推進管が位置ずれした場合、１つのリップのみでは、この推進管の位置ずれにより、リップにおけるずれ方向両端部に生じる内部応力の偏りを十分に吸収することができなくなる。そのため、リップにおいて、推進管の外周面との密着性が著しく低くなる箇所が生じ、この箇所で漏水が生じやすくなるため、前記管継手は、十分な止水性を確保することができないという欠点がある。

また、カラーの内周に、リップを軸方向に２列設けたリップ部を備えた管継手（図８（ａ）参照）を用いた場合、リップの横断面Ｓとカラー２１０の軸心Ｌ₁との交点Ｐを中心として、推進管４０の軸心Ｌ₂とカラー２１０の軸心Ｌ₁とがなす角度がθとなるように、カラー２１０の軸心Ｌ₁と非平行に推進管４０が屈曲変位した場合、リップの反発力の差に伴って、図８（ｂ）に示されるように、推進管４０がさらに位置ずれし、リップにおける最も径方向内方高さが高い部分の屈曲変位方向端部Ｃと、屈曲変位方向端部Ｄとにおいて、生じる内部応力の差が生じやすく、漏水が生じやすくなる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、マンホール内側からの施工が容易であり、しかも推進管が屈曲変位した場合であっても優れた止水性を確保することができる管継手、継手構造およびマンホールの配管接続口と推進管との接続方法を提供することを目的とする。

本発明の管継手は、マンホールの配管接続口に内挿され、この配管接続口に推進管を接続する管継手であって、筒状のカラーと、前記カラーの軸方向一端側に部分的に内挿された環状の可撓体からなる継手本体と、前記継手本体の内周に一体的に形成され、前記推進管を水密的に内嵌するリップ部とを備え、前記リップ部は、当該リップ部の横断面と前記カラーの軸心との交点を中心として、前記カラーの軸心と非平行になるように前記推進管が屈曲変位したときに、前記リップ部における屈曲変位方向両端部に生じる内部応力を略均等にする複数のリップからなることを特徴としている。

本発明の管継手では、継手本体の内周に一体的に形成されたリップ部を有しているので、推進管が前記継手本体内に挿入されることにより、前記リップ部によって推進管が水密的に内嵌される。
したがって、本発明の管継手によれば、マンホールの配管接続口と推進管との接続に際して、マンホール内側から容易に施工することができる。
また、本発明の管継手では、前記リップ部が、リップ部の横断面と前記カラーの軸心との交点を中心として、前記カラーの軸心と非平行になるように前記推進管が屈曲変位したときに、前記リップ部における屈曲変位方向両端部に生じる内部応力が略均等にされる。これにより、前記推進管の径方向への移動を抑制することができるので、漏水を防ぐことができる。
したがって、本発明の管継手によれば、優れた止水性を確保することができる。

本発明の管継手においては、前記リップ部が、前記継手本体の内周側に形成した第１のリップと、この第１のリップの軸方向両端側にそれぞれ形成された１または複数列の第２のリップとを含む軸方向に３列以上のリップよりなり、前記第１のリップが、前記第２のリップよりも径方向高さが高く形成されていることにより、前記推進管が屈曲変位した場合に、前記第１のリップに加えて、第２のリップによっても当該推進管を支持することができる。
かかる構成を採用した管継手によれば、前記推進管の径方向に移動しないように当該推進管を固定することができるので、前記推進管が屈曲変位した場合における止水性を有効に確保することができる。

本発明の管継手では、前記第１および第２のリップは、前記推進管の挿入方向前方に向けて形成されていることが好ましい。
これにより、推進管が継手本体内に挿入されることにより、各リップが前記推進管の進行方向に沿って容易に傾斜変形する。したがって、かかる構成を採用した管継手によれば、前記リップ部と推進管との間に生じる摩擦を低減することができるので、施工が容易になる。

また、本発明の管継手では、前記継手本体の前記推進管を挿入する側の外周面には、前記カラーの外径よりも大径としたフランジ部が形成されていることが好ましい。
この場合、かかるフランジ部によって、継手本体の前記推進管を挿入する側に向かって、前記カラーが過度に移動しないように固定されるので、推進管の挿入に伴って継手本体が過度にカラーの内側に入り込むのを防ぐことができる。

本発明の継手構造は、前述した管継手によって、マンホールの配管接続口に推進管を接続する継手構造であって、
前記管継手が、前記配管接続口に内挿され、かつ前記推進管を水密的に内嵌しており、
前記配管接続口の内周面と前記管継手のカラーの外周面との間が、充填材によってシールされていることを特徴としている。
本発明の継手構造は、本発明の管継手が用いられているので、上述の管継手と同様の作用効果が奏される。

本発明のマンホールの配管接続口と推進管との接続方法は、下記工程（ａ）〜（ｃ）を含むことを特徴としている。
（ａ）前記推進管の一端部を前記配管接続口内に配置する工程、
（ｂ）前述した管継手を前記配管接続口に内挿し、かつ当該管継手に前記推進管を水密的に内嵌させる工程、および
（ｃ）前記配管接続口の内周面と前記管継手のカラーの外周面との間に充填材を充填する工程
本発明のマンホールの配管接続口と推進管との接続方法は、本発明の管継手を用いるので、上述の管継手と同様の作用効果が奏される。

本発明の管継手、継手構造およびマンホールの配管接続口と推進管との接続方法によれば、マンホール内側からの施工が容易であり、しかも推進管が屈曲変位した場合であっても優れた止水性を確保することができる。

本発明の一実施の形態に係る継手構造の構成を示す一部断面側面図である。 本発明の一実施の形態に係る管継手の構成を示す一部断面側面図である。 推進工法の概略を説明する要部断面図である。 推進工法におけるマンホールへの推進管の導入工程の概略を示す要部断面図である。 本発明の一実施の形態に係るマンホールの配管接続口と推進管との接続方法の概略を説明する要部断面図である。 本発明の変形例に係る継手構造の構成を示す一部断面側面図である。 本実施の形態に係る継手構造において推進管が屈曲変位したときの応力分布を示す概略説明図である。 比較例に係る管継手を用いた継手構造において推進管が屈曲変位したときの応力分布を示す概略説明図である。

［管継手および継手構造］
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の管継手および継手構造それぞれの一実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る継手構造の構成を示す一部断面側面図である。図２は、本発明の一実施の形態に係る管継手の構成を示す一部断面側面図である。

本実施の形態の継手構造１は、図１に示されるように、マンホール３０の配管接続口３１内に配置された管継手２の継手本体２０のリップ部２１によって、推進管４０が水密的に内嵌されているとともに、配管接続口３１の内周面３１ａと、管継手２のカラー１０の外周面１０ａとの間が、充填材６０によって水密的にシールされたものである。
この継手構造１では、管継手２の外周側に、環状の漏出防止材５０が取り付けられている。これにより、マンホール３０外側への充填材６０の漏出を防止している。

管継手２は、図２に示されるように、筒状のカラー１０と、カラー１０の軸方向一端部側に部分的に内挿された継手本体２０と、継手本体２０の内周に一体的に形成されたリップ部２２とを備えている。

カラー１０は、鋼材からなる。このカラー１０の外周側には、水膨潤性ゴムからなる環状シール部１１が一体的に形成されており、水を吸収して膨脹することによって、漏水を抑制する。

継手本体２０は、エチレン−プロピレン−ジエンゴム製の環状の可撓体からなる。
この継手本体２０の軸方向一端側は、推進管４０を挿入する挿入口２１となっている。そして、継手本体２０の挿入口２１側の内周には、リップ部２２を一体的に形成している。また、この継手本体２０は、挿入口２１側の外周面に、カラー１０の外径よりも大径としたフランジ部２７を有している。

リップ部２２は、軸方向に４列に形成されたリップ２３，２４，２５，２６からなる。
これらリップ２３，２４，２５，２６のうち、リップ２４の径方向内方高さは、リップ２４の軸方向両端側のリップ２３，２５，２６よりも高くなっている。これにより、リップ２４と推進管４０の外周面とが、他のリップ２３，２５，２６よりも高い接触圧力で密着して、止水することができる。
かかるリップ部２２では、継手構造１において、推進管４０が屈曲変位したときに、リップ部２２における径方向内方高さが最も高いリップ２４とともに、リップ２３，２５，２６のいずれかによっても当該推進管が支持されるようになる。これにより、推進管４０は、径方向に移動しないように固定されるので、推進管４０が屈曲変位した場合における止水性が確保される。
なお、本明細書において、推進管４０の屈曲変位とは、リップ部２２の径方向内方高さが最も高いリップ２４を通る横断面Ｓとカラー１０の軸心Ｌ₁との交点Ｐを中心として、推進管４０の軸心とカラー１０の軸心とが角度θをなし、カラー１０の軸心と非平行になるように推進管４０が変位することをいう（図７（ｂ）参照）。

また、リップ２３，２４，２５，２６は、推進管４０の挿入方向前方に向けて形成されている。そのため、推進管４０が継手本体２０内に挿入されたときに、各リップ２３，２４，２５，２６が、推進管４０の進行方向に沿って容易に傾斜変形する。これにより、リップ部２２と推進管４０との間に生じる摩擦を低減することができる。したがって、推進管４０を継手本体２０内に容易に挿入することができるので、容易に施工することができる。

フランジ部２７は、推進管４０を挿入する側に向かって、カラー１０が過度に移動しないように固定している。これにより、推進管４０の挿入に伴って継手本体２０が過度にカラー１０の内側に入り込むのを防ぐことができる。
また、フランジ部２７は、継手構造１において、漏出防止材５０をマンホール３０の外側に向かって移動しないように固定している。

［マンホールの配管接続口と推進管との接続方法］
以下、添付図面を参照して、管継手２を用いた本発明の一実施の形態に係るマンホールの配管接続口と推進管との接続方法を詳細に説明するとともに、管継手２の施工上の利点を説明する。本実施の形態に係る接続方法は、推進工法におけるマンホールの配管接続口と推進管との接続に採用することができる。

この推進工法は、図３に示すように、まずマンホール予定位置に、鉛直方向に延びた立坑１００を予め掘削し、その後、マンホール３０となる筒状ブロックを立坑１００の上方から吊り下げて次々と入れて設置する。そして、最下端のブロックには、推進管４０を遊挿するための例えば円形状にくり抜かれた配管接続口３１がその左右に空けられ、図４に示すようにその配管接続口３１に推進管４０を接続する。
この場合、立坑１００を地盤に形成するために、仮土留め部材として鋼管ケーシング３５を用いる鋼管圧入工法を採用することができる。この鋼管圧入工法とは、円筒状の鋼管からなるケーシング３５を圧入機によって地中に圧入してこれを設置し、その内部の土砂を図３に示すようにバックホー１０１等で掘削する方法である。ケーシング３５には、例えば呼び径１２００ｍｍの鋼管が使用され、立坑１００の底部１００ａはコンクリートを打設によって底部コンクリート層とされる。

つぎに、管継手２を用いて、マンホール３０の配管接続口３１に推進管４０を接続する本発明の一実施の形態に係る接続方法を説明する。図５は、本発明の一実施の形態に係るマンホールの配管接続口と推進管との接続方法の概略を説明する要部断面図である。

まず、マンホール３０外側より推進してきた推進管４０をマンホール３０の配管接続口３１に挿入する（図５（ａ）および（ｂ）参照）。これにより、推進管４０が配管接続口３１内に配置される。

そして、マンホール３０内側から配管接続口３１内に、管継手２を配置し、この管継手２のリップ部２２によって、推進管４０を内嵌させる（図５（ｃ）参照）。
これにより、管継手２の継手本体２０のリップ部２２と推進管４０の外周面４０ａとが密着するので、高い止水性を確保することができる。

その後、漏出防止材５０を管継手２の外周側に取り付け、ついで、マンホール３０の配管接続口３１の内周面３１ａと管継手２の外周面との間に充填材６０を充填する（図５（ｄ）参照）。これにより、マンホール３０の配管接続口３１と推進管４０とを確実に接続することができる。
このとき、漏出防止材５０は、そのマンホール外側の一端部５０ａがフランジ部２７の側面２７ａと接触することによって、マンホール外側に向けて移動しないように固定される。

［変形例］
本発明においては、カラー１０には、ＳＵＳ３０４などのステンレス鋼材、溶接構造用圧延鋼材、一般構造用圧延鋼材などの鋼材を用いることができる。また、カラー１０には、鋼材に代えて、強度を保つことができる範囲で、繊維強化プラスチックなどを用いてもよい。
水膨潤性ゴムには、スチレンブタジエンゴム、イソプレンゴムなどを用いることができる。
継手本体２０を構成する可撓体の材料には、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、スチレンブタジエンゴムなどのエラストマーなどを用いることができる。

また、本発明においては、漏出防止材５０として、例えば、ポリウレタンフォームからなる環状のスポンジなどを用いることができる。本発明においては、図１に示される漏出防止材５０に代えて、図６に示される断面形状が中空状の漏出防止材５５を用いてもよい。
充填材６０には、モルタルなどを用いることができる。

［管継手の作用効果の検証］
つぎに、添付の図面に基づいて、本実施の形態に係る管継手の作用効果を詳細に説明する。
継手構造において推進管が屈曲変位した場合について、本実施の形態に係る継手構造１（図７参照）と、本実施の形態のものより少ない２条のリップ２２１，２２２からなるリップ部を有する継手本体２２０を備えた管継手２０２を用いた継手構造２０１（図８参照）とを比較する。なお、継手構造２０１では、リップ２２２は、径方向内方高さがリップ２２１に比べて高くなるように形成されている。

本実施の形態に係る継手構造１では、推進管４０の軸心Ｌ₂が管継手２の軸心Ｌ₁と同軸上にあるように、推進管４０が配置されているときには、リップ部２２の上端Ａ側および下端Ｂ側における応力分布Ｓ_A，Ｓ_Bは、軸心Ｌ₁（Ｌ₂）に対して線対称な分布形状となっており、リップ部２２の上端Ａ側と下端Ｂ側とで内部応力の偏りがない（図７（ａ）参照）。そして、径方向内方高さが最も高いリップ２４に生じる内部応力は、周方向にわたって均等になっている（図７（ａ）参照）。

そして、推進管４０のマンホール３０外側端部が、図７（ｂ）において上方に傾き、リップ部２２のリップ２４を通る横断面Ｓとカラー１０の軸心Ｌ₁との交点Ｐを中心として、カラー１０の軸心Ｌ₁と推進管４０の軸心Ｌ₂とが角度θをなしてカラーの軸心Ｌ₁に非平行になるように推進管４０が屈曲変位したときには、リップ部２２における屈曲変位方向（図７（ｂ）中、矢印方向）上方側（図中、Ａ側）にかかる全応力は、屈曲変位方向下方側（図中、Ｂ側）にかかる全応力に比べて大きくなる。しかしながら、リップ部２２における屈曲変位方向上方側にかかる全応力は、リップ２３，２４，２５，２６に分散されるので、リップ２４の屈曲変位方向端部２４ａに生じる内部応力ΔＳ_Aと、このリップ２４の屈曲変位方向端部２４ｂに生じる内部応力ΔＳ_Bとは、略均等となっている。これにより、推進管４０が径方向にさらに移動するのを防ぐことができる。
したがって、本実施の形態に係る管継手２によれば、継手構造１において推進管４０が屈曲変位した場合であっても止水性を確保することができる。
なお、屈曲変位方向端部２４ａ，２４ｂは、リップ部２２の径方向内方高さが最も高い部分であるリップ２４を通る横断面Ｓと、横断面Ｓの中心を通る当該横断面Ｓの法線（カラー１０の軸心Ｌ₁）と推進管４０の軸心Ｌ₂とを含む縦断面との交差線の両端部である。

一方、継手構造２０１では、推進管４０の軸心Ｌ₂が管継手２０２の軸心Ｌ₁と同軸上にあるときには、リップ部２２０の上端Ｃ側および下端Ｄ側における応力分布Ｓ_C，Ｓ_Dは、軸心Ｌ₁に対して線対称な分布形状となっている。そして、径方向内方高さが最も高いリップ２２２に生じる内部応力は、周方向にわたって均等になっている（図８（ａ）参照）。

ところが、推進管４０のマンホール３０外側部分が、図８（ｂ）において上方に傾き、リップ部２２２における径方向内方高さが最も高い部分での横断面Ｓとカラー２１０の軸心Ｌ₁との交点Ｐを中心として、カラー２１０の軸心Ｌ₁と推進管４０の軸心Ｌ₂とが角度θをなして、カラー２１０の軸心Ｌ₁に非平行になるように推進管４０が屈曲変位したときには、管継手２０２のリップ部のリップ２２１，２２２では、十分に応力を分散させることができない。そのため、リップ２２２の最先端部の屈曲変位方向端部２２２ａに生じる内部応力ΔＳ_Cと、リップ２２２の最先端部の屈曲変位方向端部２２２ｂに生じる内部応力ΔＳ_Dとに差が生じる。このとき、屈曲変位方向端部２２２ａ，２２２ｂ間での内部応力の偏りに伴って、推進管４０が、カラー２１０の軸心Ｌ₁と推進管４０の軸心Ｌ₂とを含む縦断面上でさらに位置ずれ（Ｌ₃参照）する（図８（ｃ））。
これにより、屈曲変位方向端部２２２ａと推進管４０の外周面４０ａとの密着性と、屈曲変位方向端部２２２ｂと推進管４０の外周面４０ａとの密着性との間に差が生じ、漏水を招きやすくなる。
したがって、管継手２０２では、継手構造２０１において推進管４０が屈曲変位した場合には、止水性を十分に確保することができない。

以上のように、本実施の形態に係る管継手２は、推進管４０が屈曲変位した場合であっても、管継手２０２に比べて高い止水性を確保することができる点で優れている。

１ 継手構造、２ 管継手、１０ カラー、１０ａ 外周面、２０ 継手本体、２２ リップ部、２３，２５，２６ リップ（第２のリップ）、２４ リップ（第１のリップ）、２４ａ 屈曲変位方向端部、２４ｂ 屈曲変位方向端部、３０ マンホール、３１ 配管接続口、３１ａ 内周面、４０ 推進管、５０ 漏出防止材、６０ 充填材、Ｐ 交点、Ｓ 横断面

Claims (6)

1. マンホールの配管接続口に内挿され、この配管接続口に推進管を接続する管継手であって、
   筒状のカラーと、
   前記カラーの軸方向一端側に部分的に内挿された環状の可撓体からなる継手本体と、
   前記継手本体の内周に一体的に形成され、前記推進管を水密的に内嵌するリップ部と
   を備え、
   前記リップ部は、
   当該リップ部の横断面と前記カラーの軸心との交点を中心として、前記カラーの軸心と非平行になるように前記推進管が屈曲変位したときに、前記リップ部における屈曲変位方向両端部に生じる内部応力を略均等にする複数のリップからなることを特徴とする管継手。
2. 前記リップ部は、
   前記継手本体の内周側に形成した第１のリップと、
   この第１のリップの軸方向両端側にそれぞれ形成された１または複数列の第２のリップと
   を含む軸方向に３列以上のリップよりなり、
   前記第１のリップは、前記第２のリップよりも径方向高さが高く形成されている請求項１に記載の管継手。
3. 前記第１および第２のリップは、前記推進管の挿入方向前方に向けて形成されている請求項２に記載の管継手。
4. 前記継手本体の前記推進管を挿入する側の外周面には、前記カラーの外径よりも大径としたフランジ部が形成されている請求項１〜３のいずれかに記載の管継手。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の管継手によって、マンホールの配管接続口に推進管を接続する継手構造であって、
   前記管継手が、前記配管接続口に内挿され、かつ前記推進管を水密的に内嵌しており、
   前記配管接続口の内周面と前記管継手のカラーの外周面との間が、充填材によってシールされていることを特徴とする継手構造。
6. 下記工程（ａ）〜（ｃ）を含むマンホールの配管接続口と推進管との接続方法。
   （ａ）前記推進管の一端部を前記配管接続口内に配置する工程、
   （ｂ）請求項１〜４のいずれかに記載の管継手を前記配管接続口に内挿し、かつ当該管継手に前記推進管を水密的に内嵌させる工程、および
   （ｃ）前記配管接続口の内周面と前記管継手のカラーの外周面との間に充填材を充填する工程

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