JP2013023846A

JP2013023846A - 推進管の連結部構造

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Publication number: JP2013023846A
Application number: JP2011157634A
Authority: JP
Inventors: Hideki Igawa; 秀樹井川; Zenpei Mioka; 善平三岡
Original assignee: Nippon Hume Corp
Current assignee: Nippon Hume Corp
Priority date: 2011-07-19
Filing date: 2011-07-19
Publication date: 2013-02-04

Abstract

【課題】推進工法による下水道等の管路、特に屈曲した管路の構築に際し、推進管相互間に高推進力が作用するような場合であってもヒューム管等からなる推進管の相互間で推進力を好適に分散し且つ効率よく伝達することができる推進管の連結部構造の提供。
【解決手段】推進工法により互いに連設される前方の推進管の後端面と後方の推進管の前端面との間に推進力伝達部材を介材させてなる推進管の連結部構造において、推進力伝達部材１０は、推進の過程で両推進管の端面に押圧されて変形する伝達主部材１１と、伝達主部材１１の前後両端面側に配置された一対の補強部材１２，１２とを重ね合わせて形成され、両補強部材１２，１２に伝達主部材１１の推進管周方向及び半径方向の変形を推進管端面に伝達させないようにした。
【選択図】図３

Description

本発明は、推進工法による下水道等の管路、特に屈曲した管路の構築に際し、ヒューム管、鋼管、陶管等からなる推進管の相互間で好適に推進力を伝達する推進管の連結部構造に関する。

従来、推進工法による管路の構築では、掘進機の後方に工場で製造されたヒューム管等からなる複数の推進管を順次連結しつつ、後端の推進管をジャッキ等により押圧して掘進の推進力を付与し、それにより複数の推進管を連続配置に地中に圧入するようになっている。

この推進工法には、推進管を直線配置に連設する所謂「直線推進」の他、連設する推進管の軸心方向を互いにずらし、各推進管を屈曲した配置に連設する所謂「曲線推進」が知られている。

推進工法における各推進管の連結部では、コンクリート製推進管の端面を互いに突き合わせて直接接触させるとひび割れ（クラック）を生じるおそれがあり、特に、曲線推進の場合では、前方の推進管に対して後方の推進管の軸心方向をずらして配置するので、連設される前方の推進管の後端面と後方の推進管の前端面とが屈曲半径方向内側の一部でのみ接触し、推進力が作用した際にその接触部一点に応力が集中し、推進管にひび割れが生じ易い。

そこで、従来では、連設される前方の推進管の後端面と後方の推進管の前端面との間に推進力伝達部材を介在させて推進力を分散して伝達するようにしている。

このような推進力伝達部材は、ゴム材のような弾性素材である場合、推進の過程において各推進管に作用させた推進力を除荷した際に、その復元力により前方の推進管の後端面に反力をとって後方の推進管を発進立坑側に向けて押し戻してしまい、発進立坑内における推進管の連結作業の妨げとなるおそれがあり、また、推進力を除荷した後に、再度推進力を作用させて推進工を再開させようとする場合、推進ジャッキによる推進力が推進力伝達部材の圧縮ひずみが除荷する前の圧縮ひずみに至るまで掘進機の推進に寄与しないので前記押し戻された分だけ推進ジャッキのストロークが無駄に使用され効率が悪いという問題があった。

このことから、推進力伝達部材は、当該圧縮力を受けて塑性変形し、それにより前後両推進管相互間で推進力が好適に伝達されることが望ましい。

一方、この推進力伝達部材は、横ひずみと縦ひずみとの比が大きい素材であると、圧縮力を受けて周方向及び半径方向にも変形し、その推進力伝達部材の周方向及び半径方向の変形に伴い推進管端面に引張応力が作用し、コンクリートの引張強度が圧縮強度に比べ大変小さい為に、この引張応力により推進管端面に亀裂等が生じるおそれがあった。

そこで上述の如き問題を鑑み、このような推進力伝達部材には、発泡ポリスチレン等の発泡樹脂をもって形成されたものが使用されている（例えば、特許文献１）。

この発泡ポリスチレン等の発泡樹脂からなる推進力伝達部材は、圧縮応力を受けると一定の圧縮応力度の範囲（１０〜４０Ｎ／平方ミリメートル）において体積を減少させながら、周方向及び半径方向にあまり変形せずに応力が作用する圧縮方向で変形し、それにより推進力伝達部材の推進管端面と接触する部分の面積が増大し、推進力が一点に集中することなく分散されて前後の推進管相互で推進力が好適に伝達されるようになっている。

尚、推進力伝達部材に作用させ得る圧縮応力度は、推進管のコンクリート強度の半分程度とされており、例えば、５０Ｎ／平方ミリメートルの強度を有する推進管を使用する場合には、推進力伝達部材に２５Ｎ／平方ミリメートルの圧縮応力まで作用させ得ると考えられる。

特開平０７−１５８７４３号公報

しかしながら、上述の如き従来の発泡ポリスチレン等の発泡樹脂からなる推進力伝達部材では、コンクリート強度が１００Ｎ／平方ミリメートルを超える推進管を使用し、推進管相互間に高推進力が作用するような場合を想定しておらず、この様な場合に使用すると上述の一定の圧縮応力度の範囲（１０〜４０Ｎ／平方ミリメートル）を超える圧縮応力が作用することにより体積減少を伴う変形の限界を超えて周方向及び半径方向にも変形し、その推進力伝達部材の変形が推進力伝達部材と推進管端面との摩擦力により推進管端面に伝達され、推進管端面に周方向及び半径方向の引張応力が作用し、推進管端面に亀裂等を生じさせるおそれがあった。

一方、上述の如き高推進力が作用するような場合においては、従来、紙質材或いは木質材からなる推進力伝達部材を使用することができるが、このような材質のものは、変形性能に乏しく、推進管端面に当接する面積を広くとることができず、その為推進力が好適に分散されないおそれがあった。

そこで、本発明は、このような従来の問題に鑑み、推進工法による下水道等の管路、特に屈曲した管路の構築に際し、推進管相互間に高推進力が作用するような場合であってもヒューム管等からなる推進管の相互間で推進力を好適に分散し且つ効率よく伝達することができる推進管の連結部構造の提供を目的としてなされたものである。

上述の如き従来の問題を解決し、所期の目的を達成するための請求項1に記載の発明の特徴は、推進工法により互いに連設される前方の推進管の後端面と後方の推進管の前端面との間に推進力伝達部材を介材させてなる推進管の連結部構造において、前記推進力伝達部材は、推進の過程で前記両推進管の端面に押圧されて変形する伝達主部材と、該伝達主部材の前記端面側に配置された補強部材とを重ね合わせて形成され、前記補強部材に前記伝達主部材の推進管周方向及び半径方向の変形を前記推進管端面に伝達させないようにしたことにある。

請求項２に記載の発明の特徴は、請求項１の構成に加え、前記伝達主部材は、発泡ポリスチレン等の発泡樹脂をもって形成されたことにある。

請求項３に記載の発明の特徴は、請求項２の構成に加え、前記発泡ポリスチレンは、発泡倍率が２〜４倍であることにある。

請求項４に記載の発明の特徴は、請求項１、２又は３の構成に加え、前記伝達主部材は、複数の伝達材を前記前後端面間方向で重ね合わせてなることにある。

請求項５に記載の発明の特徴は、請求項１〜３又は４の構成に加え、前記補強部材は、薄板状の鋼材をもって構成されたことにある。

請求項６に記載の発明の特徴は、請求項１〜３又は４の構成に加え、前記補強部材は、炭素繊維又はアラミド繊維等の高強度繊維からなるシートをもって構成されたことにある。

本発明に係る推進管の連結部構造は、上述したように、推進工法により互いに連設される前方の推進管の後端面と後方の推進管の前端面との間に推進力伝達部材を介材させてなる推進管の連結部構造において、前記推進力伝達部材は、推進の過程で前記両推進管の端面に押圧されて変形する伝達主部材と、該伝達主部材の前記端面側に配置された補強部材とを重ね合わせて形成され、前記補強部材に前記伝達主部材の推進管周方向及び半径方向の変形を前記推進管端面に伝達させないようにしたことにより、前後の推進管相互で高い推進力が作用するような場合であっても、推進管の軸方向で好適に変形し、前後の推進管相互間で推進力を分散して伝達することができ、その一方で、推進力伝達部材が推進管周方向及び半径方向で変形し難いので推進管端面に周方向及び半径方向の引張応力が作用し難く、推進管端面に亀裂等が生じ難い。

また本発明において、前記伝達主部材は、発泡ポリスチレン等の発泡樹脂をもって形成されたことにより、圧縮応力を受けて好適に変形して推進管端面と当接する面積を広くとることができ、推進力を好適に分散して伝達することができる。

さらに本発明において、前記発泡ポリスチレンは、発泡倍率が２〜４倍であることにより、曲線推進においても変形性能と推進力伝達性能とを適当に両立させ、推進力伝達部材を介して前後の推進管相互で好適に推進力を伝達することができる。

更にまた、本発明において、前記伝達主部材は、複数の伝達材を前記前後端面間方向で重ね合わせてなることにより、推進力伝達面積を増大させることができる。

また、前記補強部材は、薄板状の鋼材をもって構成されたことにより、伝達主部材の周方向及び半径方向の変形を推進管端面に伝達させないようにすることができる。

更にまた、前記補強部材は、炭素繊維又はアラミド繊維等の高強度繊維からなるシートをもって構成されたことにより、伝達主部材の周方向及び半径方向の変形を推進管端面に伝達させないようにすることができる。

本発明に係る推進管の連結部構造の一例であって、管路の直線状部を示す横断面図である。同上の管路の曲線状部を示す横断面図である。図１中の推進力伝達部材を示す分解斜視図である。図２中の推進力伝達部材の変形状態を説明するための部分拡大横断面図である。

次に、本発明に係る推進管の連結部構造の実施の態様を図１〜図４に示す実施例に基づいて説明する。尚、図中符号１はヒューム管等の推進管である。

推進工法による管路の構築では、掘進機の後方に複数の推進管１，１...を順次連結させつつ、後端の推進管をジャッキ等により押圧して掘進の推進力を付与し、それにより複数の推進管１，１...を連続配置に地中に圧入するようになっている。

この推進工法に使用される推進管１は、円筒形に成形された鉄筋コンクリート製のヒューム管をもって構成され、前方推進管１ａの後端部に固定されて後向きに突出した外周カラー２の内側に後方推進管１ｂの前端部分を挿入することにより前後方向で連結されるようになっている。

図中符号３はゴム製のシール材であって、外周カラー２の内側面に固定されたシール材３が後方推進管１ｂの小径部４の外周部が密着することにより両推進管１ａ，１ｂの連結部が止水されるようになっている。

一方、この推進管の連結部構造においては、連設される前方推進管１ａの後端面５ａと後方推進管１ｂの前端面５ｂとの間に推進力伝達部材１０，１０が介在され、この推進力伝達部材１０，１０を介して推進管１ａ，１ｂ相互で推進力が伝達されるようになっている。

推進力伝達部材１０は、図３に示すように、伝達主部材１１と、伝達主部材１１の前後両側、即ち推進管端面５ａ，５ｂ側にそれぞれ配置された薄板状の補強部材１２，１２とを重ね合わせて円弧状に形成され、先の推進管１ａの後端面５ａの上縁部及び下縁部にそれぞれ固定されている。

伝達主部材１１は、発泡ポリスチレン等の発泡樹脂をもって円弧状に形成され、推進の過程において前後の推進管の端面に補強部材１２，１２を介して押圧されて推進方向で圧縮応力が作用することにより塑性変形するようになっている。

この発泡ポリスチレン等の発泡樹脂は、発泡倍率２〜４倍で成形することが好ましい。尚、ここで発泡倍率とは、発泡前の樹脂材の体積と発泡樹脂の体積との比率を言う。

発泡倍率を２〜４倍としたのは、発泡倍率が大きすぎると、小さい推進力でも、推進力伝達部材の屈曲半径内側部分の体積減少による変形が限界に至り、屈曲半径内側部に発生する圧縮応力度が増大し、逆に推進力伝達部材の屈曲半径外側部分に発生する圧縮応力度は過小となる。この結果として屈曲半径内側部の推進管端面に推進力による圧縮力が一点に集中する傾向となり、推進力による圧縮力を分散させる効果が期待できないことを考慮している。

また、曲線推進の場合、屈曲半径方向の内側と外側とで端面間距離が異なるため、伝達主部材１１に作用する圧縮応力は、伝達主部材１１の屈曲半径内側部では大きく、伝達主部材１１の屈曲半径外側部では小さい。

従って、伝達主部材１１の屈曲半径内側部に作用する圧縮応力が過大とならず、且つ伝達主部材１１の屈曲半径外側部に圧縮応力が作用し好適に推進力を伝達するためには、伝達主部材１１に推進管軸方向である程度の厚みを持たせる必要がある。

一方、このような厚みは、外周カラー２の軸方向長さ等により自ずと制限される為、伝達主部材１１の厚みを上記制限された範囲の厚みとした上で、推力伝達部材１０を介して前後の推進管１ａ，１ｂ相互で好適に推進力を伝達するには、変形性能と推進力伝達性能とを適当に両立した状態とすることが望ましく、そのことから伝達主部材１１（発砲ポリスチレン等の発泡樹脂）の発泡倍率を２〜４倍とすることが望ましい。

一方、補強部材１２は、円弧状に形成され、伝達主部材１１の推進管側端面を覆うように重ねて貼着されている。

この補強部材１２は、厚さ０．２５ｍｍ〜１ｍｍの薄板状鋼材をもって構成され、その厚み方向で曲げ変形可能、且つ推進管周方向及び半径方向の伸びに対して高い耐力を有し、変形し難いものとなっている。

この補強部材１２は、図４に示すように、曲線推進の際の屈曲方向外側部において推進力伝達部材１０に対し推進管１ｂの端面５ｂが一部でのみ当接するような場合であっても、薄板状としたことにより伝達主部材１１端面の変形挙動に追従して変形できるようになっている。

このように構成された推進力伝達部材１０は、補強部材１２を伝達主部材１１の両端面に重ねて貼着させたことにより、伝達主部材１１に一定以上の圧縮応力（例えば５０Ｎ／平方ミリメートル以上の圧縮応力）が作用し、体積減少を伴う変形の限界を超え、伝達主部材１１が推進管周方向及び半径方向で変形する場合、補強部材１２により当該伝達主部材１１の周方向及び半径方向の変形を推進管端面５ａ，５ｂに伝達させないようにし、よって、推進管端面５ａ，５ｂにも周方向及び半径方向の引張応力が生じ難く、当該引張応力による亀裂の発生を防止することができる。

尚、上述の実施例では、補強部材１２を薄板状の鋼材をもって構成した例について説明したが、補強部材１２は、炭素繊維やアラミド繊維等の高強度繊維からなるシートをもって構成するようにしてもよい。

また、上述の実施例では、推進管をヒューム管により構成した例について説明したが、推進管は、鋼管、陶管等をもって構成してもよい。

また、伝達主部材１１は、発泡ポリスチレン等の発泡樹脂からなる複数の伝達材を推進方向に重ね合わせて形成してもよい。

更に上述の実施例では、円弧状の推進力伝達部材を上下縁にそれぞれ配置した例について説明したが、複数の円弧状の推進力伝達部材を周方向に間隔を置いて前後推進管の端面間に介在させるようにしてもよく、推進力伝達部材を円環状に形成し、推進管端面の全周に亘って介在させるようにしてもよい。

１推進管
２外周カラー
３シール材
４小径部
５端面
１０推進力伝達部材
１１伝達主部材
１２補強部材

Claims

推進工法により互いに連設される前方の推進管の後端面と後方の推進管の前端面との間に推進力伝達部材を介材させてなる推進管の連結部構造において、
前記推進力伝達部材は、推進の過程で前記両推進管の端面に押圧されて変形する伝達主部材と、該伝達主部材の前記端面側に配置された補強部材とを重ね合わせて形成され、前記補強部材に前記伝達主部材の推進管周方向及び半径方向の変形を前記推進管端面に伝達させないようにしたことを特徴としてなる推進管の連結部構造。
前記伝達主部材は、発泡ポリスチレン等の発泡樹脂をもって形成された請求項１に記載の推進管の連結部構造。
前記発泡ポリスチレンは、発泡倍率が２〜４倍である請求項２に記載の推進管の連結部構造。
前記伝達主部材は、複数の伝達材を前記前後端面間方向で重ね合わせてなる請求項１、２又は３に記載の推進管の連結部構造。
前記補強部材は、薄板状の鋼材をもって構成された請求項１〜３又は４に記載の推進管の連結部構造。
前記補強部材は、炭素繊維又はアラミド繊維等の高強度繊維からなるシートをもって構成された請求項１〜３又は４に記載の推進管の連結部構造。