以下、本発明に係る非開削新設管敷設方法、及び非開削新設管敷設装置について、実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。本実施形態では、本発明の非開削新設管敷設方法、及び非開削新設管敷設装置により、発進立坑と到達立坑との間の地中に埋設されている既設管を、その軸方向に切断して拡径した後、拡径した既設管の内周側に新設管を引き込む工法を用いて、新設管を敷設する新設管敷設工事を行う場合について説明する。
図1は、実施形態に係る非開削新設管敷設装置により、複数のロッドを連結しながら発進立坑側に向けて送り出す様子を概略的に示す説明図である。本実施形態では、図1において、左右方向を、発進立坑1と到達立坑2との間の既設管5の軸AX1方向に沿う方向HZとし、上下方向を、鉛直方向VTとする。図2以降の図面についても、図1に図示した方向に準じる。また、図1及び図2では、図を見易くするため、主要部の一部を正面図で図示し、その他は断面図で図示されている。
はじめに、本実施形態に係る非開削新設管敷設方法について、図1及び図2を用いて簡単に説明する。本実施形態に係る非開削新設管敷設方法は、本実施形態に係る非開削新設管敷設装置10を用いた非掘削導管入替工法である。非開削新設管敷設装置10は、図1及び図2に示すように、ヘッダ11(本発明の新設管引込工具に対応)、長尺状ロッド21(複数のロッド22)、ロッド動作制御装置30(本発明のロッド動作制御手段に対応)、回収ケージ50、及びロッド搬送装置60(本発明のロッド搬送手段に対応)からなる。本実施形態の非開削新設管敷設方法では、発進立坑1と到達立坑2との間の地中に埋設されている既設管5をその軸AX1方向に切断して拡径するヘッダ11を、発進立坑1側に配置する。次いで、ヘッダ11に、発進立坑1で新設管6を接続すると共に、到達立坑2側から直線状のロッド22を直列に複数連結して全長を長くした長尺状ロッド21を接続した状態で、到達立坑2に設置したロッド動作制御装置30により、長尺状ロッド21を到達立坑2側に引張って、ヘッダ11により拡径した既設管5の内周5a側に新設管6を引き込む工法である。
次に、非開削新設管敷設装置10について説明する。まず、非開削新設管敷設装置10を構成するロッド22について、図3及び図4を用いて説明する。図3は、1つのロッドを示す正面図であり、一部を断面で示した説明図である。図4は、図3に示すロッド同士を連結部で接続した様子を示す説明図である。1つのロッド22は、図3に示すように、軸心AX2方向に対し、その一方側(図3中、右側)に雄ネジ側連結部23(本発明の連結部に対応)を、他方側(図3中、左側)に雌ネジ側連結部24(本発明の連結部に対応)が直線状に形成されたロッドである。非開削新設管敷設装置10は、複数(本実施形態では、50本以上)のロッド22を備えている。
具体的には、1つのロッド22は、その軸心AX2を中心とする略丸棒状に形成され、本実施形態では、例えば、1本あたりの長さが約1m、重さが十数kg等もある鋼製のロッド部材である。非開削新設管敷設装置10は、このようなロッド22を複数(本実施形態では、50本以上)有している。ロッド22は、軸心AX2方向一方側(図3中、右側)に雄ネジ側連結部23を、軸心AX2方向他方側(図3中、左側)に雌ネジ側連結部24を、この雄ネジ側連結部23と雌ネジ側連結部24との間に、中間径大部26を、それぞれ有している。
雄ネジ側連結部23には、雄ネジ側フランジ部23Fから先端に向けて窄むテーパ状の雄ネジ23Sが形成されている。また、雌ネジ側連結部24には、別のロッド22の雄ネジ側連結部23の雄ネジ23Sと螺合可能なストレート状の雌ネジ24Sが、雌ネジ側フランジ部24Fの内周に形成されている。隣り合うロッド22,22同士が、図4に示すように、ロッド22の雄ネジ側連結部23の雄ネジ23Sと、このロッド22と隣り合う別のロッド22の雌ネジ側連結部24の雌ネジ24Sとを螺合させることにより、雄ネジ側連結部23と雌ネジ側連結部24との両側連結部25で接続される。このように、複数のロッド22を連結部同士25で直列に連結すると、長尺状ロッド21が構成される。その一方で、隣り合うロッド22,22の両側連結部25で、雄ネジ23Sと雌ネジ24Sとの螺合を解除すると、一方のロッド22の雄ネジ側連結部23と、他方のロッド22の雌ネジ側連結部24との接続が解除されて、隣り合うロッド22,22は、一方のロッド22と、他方のロッド22とに離される。
また、雄ネジ側連結部23の雄ネジ側フランジ部23F、雌ネジ側連結部24の雌ネジ側フランジ部24F、及び中間径大部26は、その外径が同じ大きさに形成されており、雄ネジ側フランジ部23Fと中間径大部26との間と、雌ネジ側フランジ部24Fと中間径大部26との間に位置するロッド外周部27は、雄ネジ側フランジ部23F、雌ネジ側フランジ部24F、及び中間径大部26より径小となっている。
雄ネジ側フランジ部23Fとロッド外周部27との径差分の雄ネジ側段差面23aは、軸心AX2に対し、直交する方向に沿って形成されている。また、雌ネジ側フランジ部24Fとロッド外周部27との径差分の雌ネジ側段差面24aは、軸心AX2に対し、直交する方向に沿って形成されている。また、中間径大部26とロッド外周部27との径差分のロッド外周部段差面26a,26bは、軸心AX2に対し、直交する方向に沿って形成されている。
次に、ロッド動作制御装置30について、図5乃至図7を用いて説明する。図5は、本実施形態に係るロッド動作制御装置とロッド搬送装置とが一体で構成された様子を概略的に示す説明図である。図6は、図5を上から見た平面図である。図7は図6中、A−A矢視断面に相当する図であり、ロッド動作制御装置及びロッド搬送装置を説明する図である。なお、ロッド搬送装置は、その詳細図として、図8乃至図10に図示されており、図6は、図を見易くするため、ロッド搬送装置を簡略化して図示されている。
ロッド動作制御装置30は、図5乃至図7に示すように、本実施形態では、後述するロッド搬送装置60と一体に構成されている。ロッド動作制御装置30は、隣り合うロッド22,22同士の接続またはその接続解除、発進立坑1側への長尺状ロッド21の送出、及びヘッダ11のヘッダ本体部12のロッド接続部13と接続した長尺状ロッド21の到達立坑2側への引張りを行う装置である。このロッド動作制御装置30は、到達立坑2に設置される。
具体的には、ロッド動作制御装置30は、第1クランプ部31、第2クランプ部32、回転部35、ロッド挿通部38、前面板39B、及び電気制御部41(本発明の電気制御手段に対応)等を有する本体部と、この本体部とは別体で、コントローラ42(本発明の操作手段、ロッド動作操作手段に対応)と、油圧駆動部45(本発明の油圧駆動源に対応)とからなる。第1クランプ部31は、既設管5の軸AX1方向に沿うロッド移動方向HZに向きを合わせて配置されたロッド22に対し、ロッド外周部段差面26a、ロッド外周部段差面26b、雄ネジ側連結部23の雄ネジ側段差面23a、及び雌ネジ側連結部24の雌ネジ側段差面24aのうちのいずれかの面と当接した状態で、ロッド外周部27をチャックまたはアンチャックする1対の第1クランプ部材31C,31Cを有している。
第2クランプ部32は、ロッド移動方向HZに向きを合わせて配置されたロッド22に対し、ロッド外周部段差面26a、ロッド外周部段差面26b、雄ネジ側連結部23の雄ネジ側段差面23a、及び雌ネジ側連結部24の雌ネジ側段差面24aのうちのいずれかの面と当接した状態で、ロッド外周部27をチャックまたはアンチャックする1対の第2クランプ部材32C,32Cを有している。第2クランプ部32は、可動体33に取り付けられている。可動体33は、ロッド22の軸心AX2に沿う移動動作として、ロッド移動方向HZに対し、移動範囲SDでリニアガイド34に沿って移動可能に配設されている。
回転部35は、1対のローラ36,36と、このローラ36,36の駆動源となるモータ37とを有している。回転部35は、ロッド移動方向HZに向きを合わせて配置されたロッド22を、一のローラ36と他のローラ36との間に配置して、1対のローラ36,36の回転力をロッド外周部27に伝達することにより、ロッド22をその軸心AX2を中心に回転方向RTに回転させる。
第1クランプ部31と第2クランプ部32との間と、第2クランプ部32と回転部35との間は何れも、ロッド22を内部で挿通可能な円筒状のロッド挿通部38で繋がれている。また、ロッド挿通部38の軸心線上に中心を有する後部側板貫通孔39Hが、前面板39Bに形成されている。ロッド動作制御装置30では、図7に示すように、第1クランプ部31において、1対の第1クランプ部材31C,31Cの間に挟むロッド22の位置と、第2クランプ部32において、1対の第2クランプ部材32C,32Cの間に挟むロッド22の位置と、回転部35において、1対のローラ36,36の間に挟むロッド22の位置と、ロッド挿通部38の中空部に配置されるロッド22の位置と、後部側板貫通孔39Hを挿通するロッド22の位置とが、ロッド移動方向HZに一直線上になっている。
油圧駆動部45は、エンジンで循環させた作動油を高圧にして、例えば、100(t)等という大きな駆動力を発生させる油圧駆動源であり、第1クランプ部材31及び第2クランプ部材32Cにおけるチャックまたはアンチャック動作CU、可動体33の移動範囲の移動動作SD、モータ37の回転動作RT等を行う。これらのチャックまたはアンチャック動作CU、移動動作SD、及び回転動作RT等を電気的に制御する電気制御部41が、ロッド動作制御装置30の本体部に配設されている。この電気制御部41は、コントローラ42による遠隔操作で作動し、上記チャックまたはアンチャック動作CU、移動動作SD、及び回転動作RTを行う。
次に、回収ケージ50について説明する。回収ケージ50は、互いに離間して平行な位置に配置された第1支持板51A及び第2支持板51Bと、第1支持板51Aと第2支持板51Bとのそれぞれ四隅同士を繋ぐ4つの支持板接続部材52とを有してなる。第1支持板51A及び第2支持板51Bは何れも、ロッド22が挿通可能な図示しない貫通孔を有している。回収ケージ50は、図1及び図2に示すように、第1支持板51Aを到達立坑2の内壁2aに当接させると共に、第2支持板51Bをロッド動作制御装置30の前面板39Bに当接させた状態で設置される。回収ケージ50は、後述するように、長尺状ロッド21を到達立坑2側に引張り、ヘッダ11を既設管5の内周5aに引き込むときに伴い、到達立坑2側に移動しようとする既設管5に作用する力の反力を、ロッド動作制御装置30の自重で支えられた第2支持板51B、及び4つの支持板接続部材52を介して、第1支持板51Aで発生させて既設管5の移動を抑止している。
次に、ロッド搬送装置60について、参照する図1及び図2、図7乃至図10を用いて説明する。ロッド搬送装置60は、ロッド移動方向HZに対し、ロッド動作制御装置30の前面板39Bの反対側に、ロッド動作制御装置30の後面板39Aと一体化して設けられ、ロッド動作制御装置30と共に、到達立坑2に設置されている。このロッド搬送装置60は、本実施形態では、1つのロッド22を着脱自在に保持可能なロッド保持部63を有し、2組の第1組アーム61、第2組アーム62が2組の第1組関節68、第2組関節69でそれぞれ回動可能に連結されている。
このロッド搬送装置60では、第1組アーム61が、ロッド動作制御装置30と隣接した位置に配設された第1組関節68で、時計回り方向CWまたは反時計回り方向CCに回動すると共に、第1組アーム61と第2組関節69で連結する第2組アーム62が、第1組アーム61の回転方向とは逆の反時計回り方向CCまたは時計回り方向CWに回動することにより、ロッド22の向きが変わる。また、ロッドスライド搬送部80が、ロッド22を、第3位置P3に配置されたロッド保持部63と、ロッド動作制御装置30の第2位置P2(本発明のセット位置に対応)(図7及び図20参照)との間で搬送する。また、ロッド動作制御装置30による回転動作RT、移動動作SD、及びチャック/アンチャック動作CUのうち、少なくとも1つの動作と、ロッド搬送装置60による第1組,第2組アーム61,62の回動動作と、が連動して、ロッド33が、第2位置P2まで搬入、または第2位置P2から搬出される。図8は、図7中、ロッド搬送装置を拡大して示す説明図である。図9は、図8に示すロッド搬送装置の斜視図であり、図10は、図8に示すロッド搬送装置の側面図である。
具体的には、第1組アーム61は、図8及び図9に示すように、本実施形態では、側面形状を略逆く字型の剛体で形成された上側アーム61Aと、側面形状を略逆三角形型の剛体で形成された下側アーム61Bとからなる。ロッド動作制御装置30と隣接した位置に配設されたサポート部材65が、側面形状が略く字型の剛体で形成され、ロッド動作制御装置30の後面板39Aに固定させて取り付けられている。
上側アーム61Aは、その一端部とサポート部材65のうちの直線部中央とを接続し、第1上側関節68Aとして回動軸Tを中心に、時計回り方向CWまたは反時計回り方向CCに回動可能に連結されている。サポート部材65の上端部には、油圧シリンダである第1シリンダ71Aが第3連結部75に回動可能に取り付けられ、第1シリンダ71Aから伸縮可能に延びる第1ロッド71Bが、上側アーム61Aの頂部に位置する第1連結部73で、この上側アーム61Aと接続している。
下側アーム61Bは、その一端部とサポート部材65のうちの屈曲部とを接続し、第1下側関節68Bとして回動軸Uを中心に、時計回り方向CWまたは反時計回り方向CCに回動可能に連結されている。この下側アーム61Bと後面板39Aとは、第1ガススプリング78で接続されており、第1ガススプリング78は、図8に示す状態を自然長として、伸縮可能に設けられている。また、下側アーム61Bと上側アーム61Aとは、第2ガススプリング79で接続されており、第2ガススプリング79は、上側アーム61Aと下側アーム61Bとを互いに近づけるための圧縮スプリングである。
次に、第2組アーム62に説明する。第2組アーム62は、図8及び図9に示すように、本実施形態では、第1組接続アーム62Aとロッド保持アーム62Bとを並列配置した複合アームであり、上側アーム61Aと下側アーム61Bとのリンク機構で動作する。すなわち、第1組接続アーム62Aが、上側アーム61Aの他端部と、第2上側関節69Aとして、回動軸Vを中心に反時計回り方向CCまたは時計回り方向CWに回動可能に連結されている。また、ロッド保持アーム62Bが、下側アーム61Bの他端部と、第2下側関節69Bとして、回動軸Wを中心に反時計回り方向CCまたは時計回り方向CWに回動可能に連結されている。
ロッド保持アーム62Bには、前述したロッド保持部63が設けられている。ロッド保持部63は、ロッド22の雄ネジ側連結部23、または雌ネジ側連結部24を挿着可能な挿入口64を有している。第1組アーム61が鉛直方向VT上側に向けた姿勢になったとき、挿入口64は、第1位置P1で鉛直方向VT上側に向いて配置される。
ロッド搬送装置60は、ロッド22をロッド移動方向HZに移動させるロッドスライド搬送部80を有している。具体的には、ロッドスライド搬送部80は、図7乃至図10に示すように、第1クランプ部材81Aと、この第1クランプ部材81Aと一対で用いる第2クランプ部材81Bと、駆動部82と、支持体83と、伸縮可能な第2ロッド72Bを具備した第2シリンダ72A等とからなる。支持体83は、第1クランプ部材81A、第2クランプ部材81B、及び駆動部82を載置する箱状の載置部83Aと、この載置部83Aの下側に延びる板状の第2ロッド接続板83Bとを有する。
第1クランプ部材81Aは、図9に示すように、駆動部82により第2クランプ部材81Bに近接または離間可能に設けられ、第2クランプ部材81B共に、ロッド22のロッド外周部27を把持可能に設けられている。第1クランプ部材81Aと第2クランプ部材81Bの各端面(図9中、左下‐右上方向両側の端面)は、第1クランプ部材81Aと第2クランプ部材81Bとに把持されたロッド22に対し、雄ネジ側連結部23の雄ネジ側段差面23a、雌ネジ側連結部24の雌ネジ側段差面24a、中間径大部26のロッド外周部段差面26aまたはロッド外周部段差面26bのうち、何れかの面と当接可能な位置に配置されている。
第2ロッド72B先端と第2ロッド接続板83Bとが、その下端部に位置する第2連結部74で接続されている。第2シリンダ72Aは、油圧シリンダであり、図7に示すように、ロッド動作制御装置30内の回転部35下方付近に配置され、支持体83が、第2ロッド72Bを伸縮することにより、図示しないガイド部材に沿って、第2ロッド接続板83Bを介してロッド移動方向HZに移動可能となっている。
ロッド搬送装置60では、第1シリンダ71Aの第1ロッド71B及び第2シリンダ72Aの第2ロッド72Bは、その油圧駆動源を、ロッド動作制御装置30と同じ油圧駆動部45で作動するようになっている。また、ロッド動作制御装置30の電気制御部41が、第1ロッド71や第2ロッド72Bの動作を電気的に制御する。ロッド動作制御装置30と同様、ロッド搬送装置60でも、この電気制御部41が、コントローラ42により遠隔操作されて、第1組アーム61と第2組アーム62との回動動作を行っている。
次に、ヘッダ11について、図11及び図12を用いて説明する。図11は、ヘッダを示す正面図であり、図11に示すヘッダを下から見た平面図を、図12に示す。ヘッダ11は、発進立坑1と到達立坑2との間の地中に埋設されている既設管5をその軸AX1方向に切断し、拡径するヘッダ本体部12を有し、このヘッダ本体部12に、長尺状ロッド21(ロッド22)と接続可能なロッド接続部13と、新設管6と接続可能な新設管接続部18が形成されている。
具体的には、ヘッダ11は、図1、図2及び図11に示すように、ヘッダ本体部12の前部に、到達立坑2側に合わせて配置されるロッド接続部13を、ヘッダ本体部12の後部側に、発進立坑1側に合わせて配置される拡径部17を、それぞれ有している。ヘッダ本体部12には、図11及び図12に示すように、その長手方向(図11及び図12中、左右方向)に、本実施形態では、3つの第1カッタ14A、第2カッタ14B、第3カッタ14Cが、この順に第1カッタ軸部15A、第2カッタ軸部15B、及び第3カッタ軸部15Cで、それぞれ回転可能に軸支されている。第1カッタ14Aは、その一部で円弧部分を、ヘッダ本体部12に形成された第1カッタ溝部16Aを通じてヘッダ本体部12外側に配置できる位置に、配設されている。また、第2カッタ14Bは、その一部で円弧部分を、ヘッダ本体部12に形成された第2カッタ溝部16Bを通じてヘッダ本体部12外側に配置できる位置に、配設されている。また、第3カッタ14Cは、その一部で円弧部分を、ヘッダ本体部12に形成された第3カッタ溝部16Cを通じてヘッダ本体部12外側に配置できる位置に、配設されている。
長尺状ロッド21のうち、発進立坑1側最先端に位置する最先端ロッド22Hに取り付けられた図示しないロッド固定具が、ロッド接続部13と、接続またはその解除を自在に係合できるようになっている。また、新設管6の先端部分に取り付けられた図示しない新設管ロッド固定具が、拡径部17後部側の新設管接続部18と、接続またはその解除を自在に係合できるようになっている。拡径部17は、第1カッタ14A、第2カッタ14B、及び第3カッタ14Cを、既設管5の軸AX1に沿う方向HZに移動させることにより、既設管5を切断させその周方向に拡径させる。なお、図11等に示したヘッダ11は、その機能を説明するために単に例示した構成に過ぎず、ヘッダ(新設管引込工具)の構成、機能は、本実施形態に限定されるものではなく、種々変更可能である。
次に、本実施形態に係る非開削新設管敷設方法について、詳細に説明する。既設管5を新設管6に入れ替える工事では、前述したように、非開削新設管敷設装置10を用いて、ロッド動作制御装置30により、長尺状ロッド21を到達立坑2側に引張って、ヘッダ11により拡径した既設管5の内周5a側に新設管6を引き込む。また、本実施形態に係る非開削新設管敷設方法では、ロッド搬送装置60が、地上GLからのロッド22の受取り、または地上GLへのロッド22の引渡しを行う第1位置P1(図13及び図14参照)と、ロッド動作制御装置30内でロッド22が搬入または搬出される第2位置P2(本発明のセット位置に対応)との間で、ロッド22に回転を伴って、ロッド保持部63で保持したロッド22を搬送する。次述する拡径準備工程を実施した後、本実施形態に係る非開削新設管敷設方法のロッド搬入工程と、ロッド搬出工程とがこの順に行われる。
拡径準備工程ではまず、発進立坑1と到達立坑2とを掘った後、既設管5を発進立坑1側と到達立坑2側の両側で切断しておく。次いで、ロッド搬送装置60と一体となったロッド動作制御装置30と、回収ケージ50とを到達立坑2内に運び入れて、到達立坑2の内壁2aに沿う位置に回収ケージ50を、内壁2aと対向する壁側にロッド搬送装置60が設置されるよう、回収ケージ50に隣接する位置にロッド動作制御装置30を設置する。このとき、回収ケージ50の第1支持板51Aが、内壁2aに当接できる程度に近接させておき、ロッド動作制御装置30の前面板39Bと回収ケージ50の第2支持板51Bとが当接した状態にしておく。次いで、発進立坑1と到達立坑2との1区間内において、発進立坑1と到達立坑2との間で埋設されている既設管5の距離に応じて必要とする長尺状ロッド21の全長として、直列に連結するロッド22の接続数が、本実施形態では、接続数50本であり、これら50本以上のロッド22を、到達立坑2のすぐ近くにある地上GLの保管場所3に置く。
次に、ロッド搬入工程について、図1及び、図13乃至図20を用いて詳細に説明する。ロッド搬入工程は、50本のロッド22を、その一時的な保管場所3として地上GLに置き、50本のロッド22のうち、本実施形態では、保管場所3から到達立坑2内に搬送された1本のロッド22を、到達立坑2内で回転させ、既設管5の軸AX1方向に沿うロッド移動方向HZに向きを合わせて、ロッド動作制御装置30で引張り可能なセット位置まで自動搬送する。ロッド22の搬送とロッド22の回転は、第1組,第2組アーム61,62が第1組,第2組関節68,69でそれぞれ回動可能に接続され、本実施形態では、1本のロッド22を着脱自在に保持可能なロッド保持部63を有したロッド搬送装置60を、到達立坑2内に設置して行う。図13は、実施形態に係る非開削新設管敷設方法を説明する図であり、ロッド搬入工程では、地上からロッドをロッド保持部で受取る様子を、ロッド搬出工程では、ロッド保持部で保持されたロッドを地上へ引渡す様子を模式的に示す第1工程図である。図14は、ロッド搬入工程では、図13に示す様子の次工程の様子を、ロッド搬出工程では、図13に示す様子の前工程の様子を、模式的に示す第2工程図である。
具体的には、ロッド搬入工程では、ロッド22が保管場所3から搬送されて到達立坑2内に入ったときの姿勢である到達立坑内搬入姿勢PSが、ロッド22の軸心AX2が鉛直方向VTに沿う姿勢、またはほぼ鉛直方向VTに沿う姿勢になっている。つまり、作業者は、コントローラ42によりロッド搬送装置60を地上GLから遠隔操作して、第1組アーム61を鉛直方向VT上側に向けた姿勢にしておき、ロッド保持部63の挿入口64を、第1位置P1で鉛直方向VT上側に向いて配置しておく。このときには、第1ロッド71Bは第1シリンダ71A内に入って短く縮んだ状態にある。
次いで、作業者が、地上GLの保管場所3に置いてある50本以上のロッド22から1本を取り出し、ロッド搬送治具7を使ってロッド22を吊り下げ、ロッド22の雄ネジ側連結部23を挿入口64に挿入してロッド22をロッド保持部63に保持させる。次いで、作業者は、図14に示すように、ロッド保持部63に保持させたロッド22からロッド搬送治具7を外す。あるいは、作業者が、ロッド22を直に手で持ってロッド保持部63に保持させても良い。
図15は、ロッド搬入工程では、図14に示す様子の次工程の様子を、ロッド搬出工程では、図14に示す様子の前工程の様子を、模式的に示す第3工程図であり、回転中のロッドが直立に近い姿勢となっているときの様子を説明する図である。図16は、ロッド搬入工程では、図15に示す様子の次工程の様子を、ロッド搬出工程では、図15に示す様子の前工程の様子を、模式的に示す第4工程図であり、回転中のロッドが斜め45°に近い姿勢となっているときの様子を説明する図である。図17は、ロッド搬入工程では、図16に示す様子の次工程の様子を、ロッド搬出工程では、図16に示す様子の前工程の様子を、模式的に示す第5工程図であり、回転中のロッドがロッド移動方向に近い姿勢となっているときの様子を説明する図である。図18は、ロッド搬入工程では、図17に示す様子の次工程の様子を、ロッド搬出工程では、図17に示す様子の前工程の様子を、模式的に示す第6工程図であり、ロッドがロッド移動方向に平行な姿勢となっているときの様子を説明する図である。図19は、図18中、主要部を説明する図であり、ロッドスライド搬送部が第3位置に位置する状態を示す図である。図20は、図18中、主要部を説明する図であり、ロッドスライド搬送部が第2位置側に位置する状態を示す図である。
次に、作業者は、コントローラ42によりロッド搬送装置60を地上GLから遠隔操作して、第1シリンダ71A内から第1ロッド71Bを伸ばし、第1関節68(第1上側関節68Aと第1下側関節68B)を支点に、第1組アーム61(上側アーム61A、下側アーム61B)を、時計回り方向CW(図1及び図2から見た場合)に回動させる。これと同時に、第2組アーム62(第1組接続アーム62A、ロッド保持アーム62B)が、第2関節69(第2上側関節69A、第2下側関節69B)を支点に反時計回り方向CCに回動して、図15に示すように、到達立坑2内で、ロッド保持部63に保持したロッド22を反時計回り方向CCに回転させる。そして、図16及び図17に示すように、第1関節68を支点に第1組アーム61を時計回り方向CWに、第2関節69を支点に第2組アーム62を反時計回り方向CCに回動し続ける。
第1組アーム61が、図8、図9、及び図18に示すように、ロッド移動方向HZに平行な姿勢になったところで、第1ロッド71Bの伸長を停止して回動を終了する。このとき、第2組アーム62では、ロッド保持部63も、ロッド移動方向HZに平行な姿勢となり、挿入口64側が、ロッド動作制御装置30の後面板39Aと対向する位置に配置される。また、ロッドスライド搬送部80では、ロッド保持部63に保持されて回転移動したロッド22が第1クランプ部材81Aと第2クランプ部材81Bとの間に配置できるよう、第1クランプ部材81Aが第2クランプ部材81Bと離間側に位置している。また、第1組アーム61がロッド移動方向HZと平行な姿勢になったときに、ロッド保持部63が、既設管5の軸AX1の延長線上に位置する第3位置P3(図19参照)に配置されている。
次いで、ロッドスライド搬送部80では、第2シリンダ72A内から第2ロッド72Bが伸長した状態にある。この状態で、駆動部82を作動させることにより、第1クランプ部材81Aと第2クランプ部材81Bとが、第3位置P3に配置されていたロッド22に対し、雄ネジ側連結部23と中間径大部26との間のロッド外周部27を把持して、このロッド22をチャックする。この後、作業者が、コントローラ42により地上GLから遠隔操作して第2ロッド72Bを第2シリンダ72A内に入れて短く縮めることにより、支持体83を、第3位置P3からロッド動作制御装置30内の第2位置P2に向けて移動させる。
これにより、第1クランプ部材81Aの端面と第2クランプ部材81Bの端面とが、第1クランプ部材81Aと第2クランプ部材81Bとによってチャックされたロッド22に対し、中間径大部26のロッド外周部段差面26aにそれぞれ当接しながら、支持体83の移動により、第3位置P3に配置されていたロッド22がロッド保持部63から解放される。そして、このロッド22は、図7及び図20に示すように、ロッド動作制御装置30の第2クランプ部32において、1対の第2クランプ部材32C,32Cでチャックできる第2位置P2まで搬送される。
次に、ロッド動作制御装置30の動作について、はじめにロッド送出作業を説明した後、ロッド引張り作業を説明する。既設管5に代えて新設管6を埋設する管入れ替え工事を実施するとき、大別して、ロッド送出作業とロッド引張り作業とが行われ、ロッド搬入工程は、ロッド送出作業を行うのにあたり実施され、ロッド搬出工程は、ロッド送出作業の終了後に行うロッド引張り作業を行うのにあたり実施される。
ロッド送出作業について説明する。ロッド送出作業は、図1に示すように、まずヘッダ11を発進立坑1に配置して新設管6と接続しておいた後、到達立坑1内から複数(本実施形態では、50本)のロッド22を順次連結して送出することで、全長を長くしつつある長尺状ロッド21を、発進立坑1内にあるヘッダ11と接続可能な位置まで到達させる作業である。このロッド送出作業で連結させるロッド22の接続数は、発進立坑1と到達立坑2との1区間内で埋設されている既設管5の距離に対応した数であり、この既設管5の距離をロッド1本当たりの長さで除した商に相当する必要連結数である。
ロッド動作制御装置30では、長尺状ロッド21のうち最も発進立坑側1に位置する1本目の最先端ロッド22H(ロッド22)が、第2クランプ部32において、1対の第2クランプ部材32C,32Cでチャックできる第2位置P2まで搬送されており、第2クランプ部32の1対の第2クランプ部材32C,32Cが、この最先端ロッド22Hのロッド外周部27をチャックする。
次いで、この最先端ロッド22Hと接続する隣接ロッド22S(ロッド22)として、保管場所3から新たに取り出したロッド22が、ロッド搬送装置60のロッド保持部63に保持された状態で、前述したように、ロッド搬送装置60の第1組,第2組アーム61,アーム62の回動動作(図13から図18に至るまでの回動動作)と、ロッドスライド搬送部80とスライド動作(図19から図20に至るまでのスライド動作)により、ロッド移動方向HZに向きを合わせて、ロッド動作制御装置30の第2位置P2に搬送させる。このとき、隣接ロッド22Sの雌ネジ側連結部24の雌ネジ24Sが最先端ロッド22Hの雄ネジ側連結部23の雄ネジ23Sと螺合可能な位置まで、隣接ロッド22Sを最先端ロッド22Hに近接させておく。
次いで、最先端ロッド22Hが、第2クランプ部32の1対の第2クランプ部材32C,32Cによりチャックされたまま、回転部35において、1対のローラ36,36を一方向に回転させ、隣接ロッド22Sをその軸心AX2を中心に回転させる。これにより、隣接ロッド22Sが最先端ロッド22Hと相対的に回転して、最先端ロッド22Hの雄ネジ側連結部23の雄ネジ23Sと隣接ロッド22Sの雌ネジ側連結部24の雌ネジ24Sとが螺合して、最先端ロッド22Hと隣接ロッド22Sとが両側連結部25で接続される。このとき、複数連結されたロッド22のうち、第1クランプ部31より発進立坑1側に位置する部分が存在する場合には、第1クランプ部31において、1対の第1クランプ部材31C,31Cが、既に連結された複数のロッド22をチャックした状態で、両側連結部25の接続が行われる。
次いで、可動体33をリニアガイド34の発進立坑1側に向けて移動させる。これにより、1対の第2クランプ部材32C,32Cの両端面が、第2クランプ部材32C,32Cによりチャックされた最先端ロッド22Hに対し、中間径大部26のロッド外周部段差面26aにそれぞれ当接しながら、隣接ロッド22Sと接続した最先端ロッド22Hが、可動体33の移動により、第1クランプ部31において、1対の第1クランプ部材31C,31Cでチャックできる位置まで、ロッド挿通部38を通じて搬送される(図1参照)。複数連結されたロッド22を、可動体33の移動により、第1クランプ部31において、1対の第1クランプ部材31C,31Cでチャックできる位置まで搬送するとき、複数連結されたロッド22のうち、第1クランプ部31より発進立坑1側に位置する部分が発進立坑1側へ送出できるよう、第1クランプ部31では、1対の第1クランプ部材31C,31Cはアンチャック状態になっている。このような一連の動作は、最先端ロッド22Hが発進立坑1側に配置されたヘッダ11のヘッダ本体部12のロッド接続部13と接続できる位置に到達するまで、50本全てのロッド22について、繰り返し行われる。
すなわち、本実施形態に係る非開削新設管敷設方法では、50本のロッド22を段階的に順次連結して、長尺状ロッド21を、引張り開始時の状態にある所望距離(50本のロッド22が直列に連結したときの全長)にするまでには、所望距離の長尺状ロッド21の最後端となる最後端ロッド22Tを、最後に第2位置P2から送り出し、最初に送り出した最先端ロッド22Hが、発進立坑1側に配置したヘッダ11と接続可能な位置に到達するまで、ロッド搬入工程を繰り返し行う。
次に、ロッド引張り作業について説明する。ロッド引張り作業は、ロッド動作制御装置30で長尺状ロッド21を到達立坑2側に引張ることにより、長尺状ロッド21のうち最初に送出した最先端ロッド22Hと接続したヘッダ11を、到達立坑2側に移動させて、既設管5を切断し拡径しながら、新設管6を拡径した既設管5の内周5a側に引き込む作業である。
具体的には、第1クランプ部31では、1対の第1クランプ部材31C,31Cをアンチャック状態にしておき、ロッド22Sをフリーにしておく。そして、1対の第2クランプ部材32C,32Cの両端面が、長尺状ロッド21のうち最も到達立坑2側に位置する最後端ロッド22T(ロッド22)と隣接する隣接ロッド22Sに対し、第2クランプ部材32C,32Cで雌ネジ側連結部24と中間径大部26との間のロッド外周部27をチャックし、中間径大部26のロッド外周部段差面26bにそれぞれ当接しながら、可動体33をリニアガイド34の到達立坑2側に向けて移動させる。これにより、一旦、長尺状ロッド21を到達立坑1側に引っ張ることで、可動体33が到達立坑2側に移動した分、ヘッダ11が、既設管5に対し、発進立坑1側端部の内周5aから到達立坑1側に引き込まれる。そして、既設管5が、ヘッダ11の第1乃至第3カッタ14A,14B,14Cによって軸AX1(ロッド移動方向HZ)に切断され、切断された既設管5を拡径部17で拡径されて、ヘッダ11の新設管接続部18に接続された新設管6の先頭部が、既設管5の内周5aに引き込まれる。その一方で、最後端ロッド22Tは、回転部35の1対のローラ36,36の間まで送出される。
次いで、可動体33が到達立坑2側に移動した後、第1クランプ部31の第1クランプ部材31C,31Cをチャック状態にし、隣接ロッド22Sを把持しておく。また、第2クランプ部32では、1対の第2クランプ部材32C,32Cをチャック状態にして、隣接ロッド22Sを把持する。そして、回転部35において、1対のローラ36,36を他方向に回転させ、最後端ロッド22Tをその軸心AX2を中心に回転させる。これにより、最先端ロッド22Hが隣接ロッド22Sと相対的に回転して、最先端ロッド22Hの雌ネジ側連結部24の雌ネジ24Sと隣接ロッド22Sの雄ネジ側連結部23の雄ネジ23Sとが螺合を解除して、最後端ロッド22Tと隣接ロッド22Sとが互いに離間される。このとき、複数連結されたロッド22のうち、第1クランプ部31より発進立坑1側に位置する部分が存在する場合には、第1クランプ部31において、1対の第1クランプ部材31C,31Cが、まだ連結された状態にある複数のロッド22をチャックした状態で、最後端ロッド22Tと隣接ロッド22Sとの接続解除が行われる。隣接ロッド22Sと接続解除された最後端ロッド22Tは、ロッド動作制御装置30の第2位置P2に位置している。
次に、作業者が、コントローラ42により地上GLから遠隔操作して第2ロッド72Bを第2シリンダ72A内から伸長することにより、ロッド移動方向HZに対し、支持体83をスライド動作(図20から図19に至るまでのスライド動作)により、第2位置P2からロッド動作制御装置30外の第3位置P3に向けて移動させる。
具体的には、駆動部82を作動させることにより、第1クランプ部材81Aと第2クランプ部材81Bとが、第2位置P2に配置された最後端ロッド22Tに対し、雌ネジ側連結部24と中間径大部26との間のロッド外周部27を把持して、このロッド22をチャックする。この後、作業者が、コントローラ42により地上GLから遠隔操作して第2ロッド72Bを第2シリンダ72A内から伸長させることにより、支持体83を、第2位置P2からロッド動作制御装置30外の第3位置P3に向けて移動させる。
これにより、最後端ロッド22Tを第3位置P3に移動させる前には、ロッド搬送装置60では、図18に示すように、第1組アーム61がロッド移動方向HZと平行な姿勢でなっており、ロッド保持部63もロッド移動方向HZに平行な姿勢で、既設管5の軸AX1の延長線上に位置する第3位置P3(図19参照)に配置されている。そのため、第1クランプ部材81Aの端面と第2クランプ部材81Bの端面とが、第1クランプ部材81Aと第2クランプ部材81Bとによってチャックされたロッド22に対し、中間径大部26のロッド外周部段差面26bにそれぞれ当接しながら、支持体83の移動により、最後端ロッド22Tの雄ネジ側連結部23が、支持体83のスライド動作により、挿入口64を通じてロッド保持部63に挿着される。また、ロッドスライド搬送部80では、ロッド保持部63に保持されて回転移動したロッド22が第1クランプ部材81Aと第2クランプ部材81Bとの間で移動できるよう、第1クランプ部材81Aが第2クランプ部材81Bと離間側に位置している。
最後端ロッド22Tが第2位置P2からロッド動作制御装置30外の第3位置P3に移動すると同時に、先の隣接ロッド22Sが、長尺状ロッド21のうち最も到達立坑2側に位置する新たな最後端ロッド22Tとなり、これまで上述した動作を繰り返し、ロッド動作制御装置30内の第2位置P2からロッド動作制御装置30外の第3位置P3に移動させる。このような一連の動作は、必要連結数である50本のロッド22全てがロッド動作制御装置30から離れて第3位置P3に移動されるまで、すなわち最先端ロッド22Hが第3位置P3に向けて移動されるまで、繰り返し行われる。
次に、ロッド搬出工程について、図1、図2、及び図13乃至図20を用いて詳細に説明する。ロッド搬出工程は、ロッド動作制御装置30による長尺状ロッド21の引張りにより、本実施形態では、到達立坑2まで到達し連結解除した状態のロッド22を1つ、到達立坑2内で回転させて向きを変え、保管場所3に搬出可能な第1位置P1まで自動搬送する。ロッド22の搬送とロッド22の回転は、第1組,第2組アーム61,62が第1組,第2組関節68,69でそれぞれ回動可能に接続され、本実施形態では、1本のロッド22を着脱自在に保持可能なロッド保持部63を有したロッド搬送装置60を、到達立坑2内に設置して行う。
ロッド搬入工程と同様、ロッド搬出工程も、ロッド搬送装置を地上GLで遠隔操作して行う。具体的には、作業者は、コントローラ42によりロッド搬送装置60を地上GLから遠隔操作して、第1シリンダ71A内に第1ロッド71Bを縮めて、第1関節68(第1上側関節68Aと第1下側関節68B)を支点に、第1組アーム61(上側アーム61A、下側アーム61B)を、図18から図17をこの順で見て容易に理解できるように、反時計回り方向CC(図1及び図2から見た場合)に回動させる。これと同時に、第2組アーム62(第1組接続アーム62A、ロッド保持アーム62B)が、第2関節69(第2上側関節69A、第2下側関節69B)を支点に時計回り方向CWに回動して、到達立坑2内で、ロッド保持部63に保持したロッド22を時計回り方向CWに回転させる。そして、図16及び図15をこの順で見て容易に理解できるように、第1関節68を支点に第1組アーム61を反時計回り方向CCに、第2関節69を支点に第2組アーム62を時計回り方向CWに回動し続ける。
本実施形態に係る非開削新設管敷設方法では、ロッド搬出工程で、ロッドが到達立坑内から保管場所に向けて搬送されるときの姿勢である到達立坑内搬出姿勢PSが、ロッド22の軸心AX2が鉛直方向VTに沿う姿勢、またはほぼ鉛直方向VTに沿う姿勢になっている。
具体的には、第1組アーム61が、図14に示すように、鉛直方向VTにほぼ平行な姿勢になったところで、第1ロッド71Bの短縮を停止して回動を終了する。すなわち、作業者は、コントローラ42によりロッド搬送装置60を地上GLから遠隔操作して、第1組アーム61を鉛直方向VT上側に向けた姿勢にしておき、ロッド保持部63の挿入口64を、第1位置P1で鉛直方向VT上側に向いて配置しておく。このときには、第1ロッド71Bは第1シリンダ71A内に入って短く縮んでいる。
次いで、作業者が、ロッド搬送治具7を使って、ロッド保持部63で保持されたロッド22を吊り上げて保管場所3まで移送し、地上GLの保管場所3まで回収する。あるいは、作業者が、ロッド22を手で持って保管場所3まで回収しても良い。このような一連の動作は、必要連結数である50本のロッド22全てがロッド動作制御装置30から離れて保管場所3まで回収されるまで、すなわち最先端ロッド22Hが保管場所3に回収されるまで、繰り返し行われる。
すなわち、本実施形態に係る非開削新設管敷設方法では、ロッド動作制御装置30により長尺状ロッド21を到達立坑2側に段階的に引張り、その都度、長尺状ロッド21からその最後端に位置する最後端ロッド22T(ロッド22)を、隣接する隣接ロッド22S(ロッド22)との連結を解除した後、ロッド動作制御装置30から順次移動させるときには、所望距離(50本のロッド22が直列に連結したときの全長)の長尺状ロッド21で、その最後端ロッド22Tの移動から、最先端ロッド22Hのロッドを移動させるまで、ロッド搬出工程を繰り返し行う。
前述した構成を有する本実施形態に係る非開削新設管敷設方法、及び非開削新設管敷設装置の作用・効果について説明する。
(1)発進立坑1と到達立坑2との間の地中に新設管6を敷設するのにあたり、ヘッダ11を、発進立坑1側に配置し、ヘッダ11に、発進立坑1で新設管6を接続すると共に、到達立坑2側から直線状のロッド22を直列に複数(本実施形態では、50本)連結して全長を長くした長尺状ロッド21を接続した状態で、到達立坑2に設置したロッド動作制御装置30により、長尺状ロッド21を到達立坑2側に引張り、新設管6を地中に引き込む非開削新設管敷設方法において、複数のロッドのうち、少なくとも1つのロッドを、到達立坑内で回転させ、発進立坑1と到達立坑2との間の地中に埋設されている既設管5の軸AX1方向に沿うロッド移動方向HZに向きを合わせて、ロッド動作制御装置30で引張り可能なセット位置(第2位置P2)まで自動搬送するロッド搬入工程と、引張りにより到達立坑2まで到達し連結解除した状態のロッド22を、少なくとも1つ(本実施形態では、1本)到達立坑2内で回転させて向きを変え、保管場所3に搬出可能な第1位置P1まで自動搬送するロッド搬出工程と、を備えること、を特徴とするので、既設管5に代えて新設管6を埋設する新設管敷設工事を実施するとき、大別して、ロッド送出作業とロッド引張り作業とが行われ、ロッド搬入工程は、ロッド送出作業を行うのにあたり実施され、ロッド搬出工程は、ロッド送出作業の終了後に行うロッド引張り作業を行うのにあたり実施される。
ロッド搬入工程は、ロッド送出作業で、ロッド22をロッド動作制御装置30のセット位置である第2位置P2に移動させるのを、必要連結数50本のロッド22について、全て自動搬送で行う。そのため、作業者の作業負担が、例えば、1本あたりの長さが約1m、重さが十数kg等もあるロッドを、50本等という必要連結数全てについて、到達立坑内の保管場所に置いてあるロッドを1本ずつ持ち上げてロッド動作制御装置のセット位置まで手作業で移動させた従来の非開削新設管敷設方法に比して、低減できる。また、作業者が、ロッド22をロッド動作制御装置30のセット位置に載置するのに、本実施形態のように、地上GLからの遠隔操作により、到達立坑2内に入ることなく、地上GLにいたまま行うことができるようになり、スペースが狭い到達立坑2内に入る必要がないことから、作業者の作業性が格段と向上し、作業者の安全性も、より一層高く確保することができる。
ロッド送出作業の終了後、ロッド引張り作業では、新設管6と接続した状態のヘッダ11と接続した長尺状ロッド21を、到達立坑2に設置したロッド動作制御装置30により、発進立坑1側から到達立坑2側に引張る。そして、この長尺状ロッド21のうち、最も到達立坑2に位置する最後端ロッド22T(ロッド22)を、その最後端ロッド22Tと隣接する隣接ロッド22S(ロッド22)との接続を解除して、最も到達立坑2に位置していた最後端ロッド22Tを、ロッド動作制御装置30から取り除き、保管場所3に戻す。ロッド動作制御装置30から離れ保管場所3に移動させるロッド22は、ロッド搬出工程で搬送される。ロッド搬出工程は、ロッド引張り作業を行っている間、ロッド動作制御装置30から離れロッド22を保管場所3に向けて移動させるのを、必要連結数50本のロッド22について、全て自動搬送で行う。そのため、作業者の作業負担が、必要連結数50本全てのロッド22について、ロッド動作制御装置から移動させるロッドを1本ずつ持ち上げて到達立坑内の保管場所まで手作業で移動させた従来の非開削新設管敷設方法に比して、低減できる。また、作業者が、ロッド22をロッド動作制御装置30から移動させるのに、本実施形態のように、地上GLからの遠隔操作により、到達立坑2内に入ることなく、地上GLにいたまま行うことができるようになり、スペースが狭い到達立坑2内に入る必要がないことから、作業者の作業性が格段と向上し、作業者の安全性も、より一層高く確保することができる。
また、ロッド搬入工程及びロッド搬出工程は、ロッド22を搬送状態に適した姿勢にするのに、作業者が入っていない到達立坑2内で、簡単なロッド22の回転動作を行ってロッド22の向きを変えるため、ロッド搬入工程及びロッド搬出工程でロッド22を搬送している間、ロッド22が作業者に接触する虞がなく、作業者の作業性と安全性がより高く確保できる。
従って、新設管6と共に、直線状のロッド22を複数連結して全長を長くした長尺状ロッド21と接続するヘッダ11を、長尺状ロッド21により到達立坑2側に引張り、発進立坑1と到達立坑2との間の地中に新設管6を敷設する場合において、ロッド22をその連結位置まで搬入すると共に、連結解除したロッド22をその解除位置から搬出するのを、回転動作を含む簡単な動作で、作業性が良く行うことができる、という優れた効果を奏する。
(2)ロッド22の搬送とロッドの回転は、第1組,第2組アーム61,62が第1組,第2組関節68,69でそれぞれ回動可能に接続され、少なくとも1つ(本実施形態では、1本)のロッド22を着脱自在に保持可能なロッド保持部63を有したロッド搬送装置60を、到達立坑2内に設置して行うことを特徴とするので、ロッド搬入工程及びロッド搬出工程では、ロッド保持部63で保持したロッド22の向きが、第1組,第2組関節68,69を回転軸に第1組,第2組アーム61,62を4箇所で回転させる簡単な動作により、容易にかつ自在に変えることができる。また、ロッド搬送装置60をロッド動作制御装置30と共に配置し、双方の装置30,60を連動させれば、ロッド動作制御装置30上方の空間の一部が、図15乃至図18に示すように、第1組,第2組アーム61,62の可動範囲として利用することができる。そのため、ロッド搬送装置60が、到達立坑2内でロッド動作制御装置30以外に設置されても、到達立坑2の空間が比較的小さく収めることができる。
(3)ロッド搬入工程、及びロッド搬出工程は、ロッド搬送装置30を地上GLで遠隔操作して行うことを特徴とするので、作業者は、スペースが狭く作業環境が地上GLよりも好ましくない到達立坑2内に入らなくても良くなる。特に、前述したように、ロッド22,22同士の接続とその解除、発進立坑1への送り出し、及び長尺状ロッド21の到達立坑2への引張り等の各作業を自動で行うのに必要なロッド動作制御装置30の操作と共に、ロッド搬入工程及びロッド搬出工程でロッドの自動搬送を行う操作を、いっしょに地上GLで遠隔操作して行えば、作業者は、全く到達立坑2内に入る必要がなく、新設管敷設工事をスムーズに実施することができる。
(4)複数のロッド22を段階的に順次連結して、長尺状ロッド21を、引張り開始時の状態にある距離として、発進立坑1と到達立坑2との間に敷設する新設管6の距離である新設管敷設距離にするまでには、新設管敷設距離の長尺状ロッド21の最後端となる最後端ロッド22Tを、最後に第2位置P2から送り出し、最初に送り出した最先端ロッド22Hが、発進立坑1側に配置したヘッダ11と接続可能な位置に到達するまで、ロッド搬入工程を繰り返し行うこと、を特徴とするので、地上GLの保管場所3から供給される複数のロッド22の中から、所望距離の長尺状ロッド21に要する必要連結数50本のロッド22を、到達立坑2内で順次連結するにあたり、最先端ロッド22Hと最後端ロッド22Tとが一列状に連結完了するまでの一連の作業が、自動化して行うことができる。
(5)ロッド動作制御装置30により長尺状ロッド21を到達立坑2側に段階的に引張り、その都度、長尺状ロッド21からその最後端に位置する最後端ロッド22Tを、隣接する隣接ロッド22Sとの連結を解除した後、ロッド動作制御装置30から順次移動させるときには、発進立坑1と到達立坑2との間に敷設する新設管6の距離である新設管敷設距離に連結された長尺状ロッド21で、その最後端ロッド22Tの移動から、最先端ロッド22Hを移動させるまで、ロッド搬出工程を繰り返し行うこと、を特徴とするので、必要連結数50本のロッド22を一列状に連結した所望距離の長尺状ロッド21を、到達立坑2内で順次連結の解除を行うのにあたり、最後端ロッド22Tから最先端ロッド22Hまでの必要連結数50本のロッド22全てを、ロッド動作制御装置30から離し保管場所3に向けて第1位置P1まで移動させるまでの一連の作業が、自動化して行うことができる。
(6)ロッド搬入工程で、ロッド22が、保管場所3から搬送されて到達立坑2内に入ったときの姿勢である到達立坑内搬入姿勢PSと、ロッド搬出工程で、ロッド22が、到達立坑2内から保管場所3に向けて搬送されるときの姿勢である到達立坑内搬出姿勢PSとが、ロッド22の軸心AX2がほぼ鉛直方向VTに沿う姿勢になっていること、を特徴とするので、ロッド22の向きを、到達立坑内搬入姿勢PSからロッド移動方向HZに変える場合、またはロッド移動方向HZから到達立坑内搬出姿勢PSに変える場合に、到達立坑2内に設置されたロッド動作制御装置30上方の空間の一部が、ロッド22の向きを変えるのに必要な空間、すなわちロッド22の回転範囲に利用することができる。これにより、ロッド搬入工程及びロッド搬出工程でロッド22が自動搬送されるようになっても、作業者が到達立坑2内で作業するスペースが不要となる分、掘削する到達立坑2が、従来の非開削新設管敷設方法で掘削していた到達立坑に比して、同程度の大きさ、または小さくすることが可能になる。
(7)雄ネジ側連結部23と雌ネジ側連結部24が両端に形成された直線状のロッド22を複数有し、隣り合うロッド22,22の両側連結部25の接続またはその接続解除が可能で、複数のロッド22を両側連結部25で直列に連結してなる長尺状ロッド21と、発進立坑1と到達立坑2との間の地中に敷設する新設管6、及び長尺状ロッド21が接続可能に形成されたヘッダ11と、発進立坑1側への長尺状ロッド21の送出、及びヘッダ11と接続した長尺状ロッド21の到達立坑2側への引張りを行うロッド動作制御装置30と、を備え、該ロッド動作制御装置30を到達立坑2に設置した非開削新設管敷設装置10において、少なくとも1つ(本実施形態では、1本)のロッド22を着脱自在に保持可能なロッド保持部63を有し、第1組,第2組アーム61,62が第1組,第2組関節68,69でそれぞれ回動可能に連結されたロッド搬送装置60を、到達立坑2に備えていること、を特徴とするので、本実施形態のように、発進立坑1と到達立坑2との間の地中に埋設されている既設管5をその軸AX1方向に切断し拡径して、既設管5の内周5a側に新設管6を敷設する新設管敷設工事を行うのにあたり、複数のロッド22が、一時的な保管場所3として、本実施形態のように、地上GLに置かれる場合、保管場所3に置いた複数のロッド22の中から取り出されるロッド22を、到達立坑2内のロッド搬送装置60に供給して長尺状ロッド21を構成するときに、ロッド22をロッド動作制御装置30まで搬送するのに、作業者が到達立坑2内に入ってロッド22を手作業で持ち上げる必要がなく、ロッド搬送装置60により、ロッド22が搬送できる。
また、ロッド搬送装置60により、長尺状ロッド21を到達立坑2方向に引張って、既設管5を拡径しながら新設管6を引き込むときに、長尺状ロッド21を構成する複数のロッド22のうち、到達立坑2側でロッド同士22,22の連結を解除したロッド22は、ロッド動作制御装置30から保管場所3に向けて移動される。このとき、ロッド22を保管場所3に向けて搬送するのに、作業者が到達立坑2内に入ってロッド22を手作業で持ち上げる必要がなく、ロッド搬送装置60により、ロッド22が搬送できる。
そのため、作業者の作業負担が、例えば、1本あたりの長さが約1m、重さが十数kg等もあるロッド22を、発進立坑1と到達立坑2との1区間内で埋設された既設管5の距離に対応する必要連結数50本全てについて、到達立坑内で手作業によりロッドを1本ずつ持ち上げて、ロッドの保管場所とロッド動作制御装置との間を移動させた従来の非開削新設管敷設方法に比して、軽減できる。特に、ロッド22の保管場所3が地上GLにある場合には、作業者が、スペースが狭い到達立坑2内に入らずに保管場所3とロッド動作制御装置30との間でロッド22を移動させることもできることから、作業者の作業性と管入れ替え工事の作業効率が格段と向上すると共に、作業者の安全性がより高く確保できる。
また、ロッド22の到達立坑2内への搬入や、ロッド22の到達立坑2内からの搬出では、ロッド搬送装置60において、第1組,第2組関節68,69を回動軸T,U,V,Wに第1組,第2組アーム61,62を4箇所で回転させる簡単な動作により、ロッド保持部63で保持したロッド22の向きが、スペースが限られた到達立坑2内で、容易かつ自在に変えることができる。
従って、新設管6と共に、直線状のロッド22を複数連結して全長を長くした長尺状ロッド21と接続するヘッダ11を、長尺状ロッド21により到達立坑2側に引張り、発進立坑1と到達立坑2との間の地中に新設管6を敷設する場合において、ロッド22をその連結位置まで搬入すると共に、連結解除したロッドをその解除位置から搬出するのを、回転動作を含む簡単な機構で、作業性が良く行うことができる、という優れた効果を奏する。
(8)ロッド搬送装置60が、地上GLの保管場所3からのロッド22の受取り、または保管場所3へのロッド22の引渡しを行う第1位置P1と、ロッド動作制御装置30内でロッド22が搬入または搬出される第2位置P2との間で、ロッド22に回転を伴って、ロッド保持部63で保持したロッド22を搬送すること、を特徴とするので、本実施形態のように、第1位置P1のロッド22の向きと第2位置P2のロッド22の向きとが異なる場合や、第1位置P1と第2位置P2との間で高低差がある場合に、到達立坑2内のスペースが比較的狭いところでも、ロッド22を第1位置P1と第2位置P2との間で移動させることができる。しかも、ロッド搬送装置60は、ロッド22の搬送を、容易かつ自在に変えるのに、より簡単な機構と動作で構成することができる。
(9)ロッド動作制御装置30は、軸AX1方向に沿うロッド移動方向HZに向きを合わせて第2位置P2に配置されたロッド22に対し、その軸心AX2を中心とする回転動作RT、軸心AX2に沿う移動動作SD、及びロッド22のチャック/アンチャック動作CUを行うこと、ロッド動作制御装置30による回転動作RT、移動動作SD、及びチャック/アンチャック動作CUのうち、少なくとも1つの動作と、ロッド搬送装置60による第1組,第2組アーム61,62の回動動作と、が連動して、ロッド22が、第2位置P2まで搬入、または第2位置P2から搬出されること、を特徴とするので、複数のロッド22を到達立坑2内で順次連結して長尺状ロッド21を構成するにあたり、保管場所3に置いた複数のロッド22の中から取り出したロッド22を、到達立坑2内のロッド動作制御装置30に順次供給し、発進立坑1と到達立坑2との1区間内で埋設された既設管5の距離に対応する必要連結数50本全てのロッド22を、一列状に連結完了するまでの一連の作業が、自動化して行うことができる。
その一方で、既設管5を拡径しながら新設管6を引き込んで敷設するにあたり、必要連結数50本のロッド22を一列状に連結した長尺状ロッド21が、新設管6と共にヘッダ本体部12に接続され、ロッド動作制御装置30が、この長尺状ロッド21を到達立坑2に引張る。同時に、ロッド動作制御装置30が、最後端ロッド22Tから最先端ロッド22Hまでの必要連結数50本全てのロッド22について、到達立坑2内でロッド同士22,22の連結の解除を順次行い、ロッド動作制御装置30から離し保管場所に向けた第1位置P1に移動させるまでの一連の作業が、自動化して行うことができる。また、最先端ロッド22H(ロッド22)の雄ネジ側連結部23と隣接ロッド22S(ロッド22)の雌ネジ側連結部24とを自動で螺合して接続することができる。また、最後端ロッド22T(ロッド22)の雌ネジ側連結部24と隣接ロッド22S(ロッド22)の雄ネジ側連結部23とを自動で螺合解除して離間させることができる。
(10)ロッド動作制御装置30の回転動作RT、移動動作SD、及びチャック/アンチャック動作CUを電気的に制御する電気制御部41と、電気制御部41を操作するコントローラ42と、を備え、ロッド搬送装置60が、電気制御部41により電気的に制御されること、電気制御部41がコントローラ42により遠隔操作されて、第1組,第2組アーム61,62が回動動作すること、を特徴とするので、ロッド動作制御装置30は、回転動作RT、移動動作SD、及びチャック/アンチャック動作CUを複合させた動作で、ロッド送出作業及びロッド引張り作業において、ロッド同士22,22の接続とその解除、発進立坑1への送り出し、及び長尺状ロッド21の到達立坑2への引張り等の各作業を自動で行う。そのため、ロッド動作制御装置30による回転動作RT、移動動作SD、及びチャック/アンチャック動作CUと、ロッド搬送装置60による第1組,第2組アーム61,62の回動動作とが連動可能となることで、非開削新設管敷設装置10の操作性が向上し作業性も向上する。
特に、前述したように、ロッド動作制御装置30による回転動作RT、移動動作SD、及びチャック/アンチャック動作CUを自動で行うのに必要なロッド動作制御装置30の操作と共に、ロッド搬送装置60による第1組,第2組アーム61,62の回動動作を行う操作を、地上GLで同じコントローラ42で遠隔操作して行えば、作業者は、全く到達立坑2内に入る必要がなく、地上GLにいたまま遠隔操作を行うことで、新設管敷設工事をスムーズに実施することができる。また、作業者が、スペースが狭く作業環境が地上GLよりも好ましくない到達立坑2内に入らずに、ロッド送出作業及びロッド引張り作業を行うことができる。よって、作業者の作業性が、到達立坑内でロッドを手作業で移動させながら、上記各作業を行うロッド動作制御装置の操作を行っていた従来の非開削新設管敷設装置に比して、格段に改善されると共に、作業効率も向上する。さらに、ロッド動作制御装置30に設けた電気制御部41とコントローラ42とが、ロッド搬送装置60の動作に用いられるため、非開削新設管敷設装置10全体がコンパクト化でき、安価に抑えることもできる。
(11)ロッド動作制御装置30は、油圧駆動部45で駆動し、ロッド搬送装置60が、ロッド動作制御装置30と同じ油圧駆動部45で作動すること、を特徴とするので、ロッド搬送装置60の駆動源を新たに設ける必要がない分、非開削新設管敷設装置10全体がコンパクト化でき、安価に抑えることもできる。特に、既設管5を拡径しながら新設管6を引き込んで敷設するときには、ロッド動作制御装置30は、例えば、100(t)という非常に大きな力で、長尺状ロッド21を到達立坑2に引張るが、ロッド搬送装置60において、例えば、1本あたりの長さが約1m、重さが十数kg等のロッド22を搬送するのに必要な力は、1(t)等に満たない小さな力で足りる。そのため、ロッド動作制御装置の駆動のためだけに設けていた従来の非開削新設管敷設装置に、ロッド搬送装置60を付加して設ける場合でも、ロッド動作制御手段の駆動源がほとんどそのまま、あるいは小さな改良で使用できることから、非開削新設管敷設装置10全体が大型化せず、非開削新設管敷設装置10のコストアップが抑制できる。
(12)アームと関節とは、それぞれ2組ずつ有し、第1組アーム61が、ロッド動作制御装置30と隣接した位置に配設された第1組関節68で、時計回り方向CWまたは反時計回り方向CCに回動すると共に、第1組アーム61と第2組関節69で連結する第2組アーム62が、第1組アーム61の回転方向とは逆の反時計回り方向CCまたは時計回り方向CWに回動することにより、ロッド22の向きが変わること、ロッド保持部63が、第2組アーム62に設けられていること、を特徴とするので、ロッド保持部63で保持したロッド22を、第1組アーム61と第2組アーム62との回動により搬送し、ロッド22の向きを変えるときに、第1組アーム61と第2組アーム62との動作に伴う移動範囲が、より小さく抑制することができる。特に、第1組アーム61と第2組アーム62との動作に伴う移動範囲が、アームの可動範囲として、到達立坑2内に設置したロッド動作制御装置30上方にある空間の一部に利用されれば、ロッド動作制御装置30以外に、ロッド搬送装置60が到達立坑2に設置されても、到達立坑2のスペースの大型化が抑制できる。
(13)ロッド搬送装置60は、ロッド22を、発進立坑1と到達立坑2との間の地中に埋設されている既設管5の軸AX1方向に沿うロッド移動方向HZに移動させるロッドスライド搬送部80を有し、第1組アーム61がロッド移動方向HZと平行な姿勢になったときに、ロッド保持部63が、既設管5の軸AX1の延長線上に位置する第3位置P3に配置され、ロッドスライド搬送部80が、ロッド22を、第3位置P3に配置されたロッド保持部63と、ロッド動作制御装置30に対し、ロッド22が搬入または搬出される第2位置P2との間で搬送すること、を特徴とするので、ロッド動作制御装置30が長尺状ロッド21を構成し発進立坑1に向けて送出するにあたり、第2位置P2に配置されているロッド22の雌ネジ側連結部24と、このロッド22より先に第2位置P2に配置されたロッド22の雄ネジ側連結部23とが、互いに隣接して接続されている間、第1組アーム61及び第2組アーム62が、次に第2位置P2に配置するロッド22を、第3位置P3に搬送して待機させることができる。そのため、上述したロッド22,22の両側連結部25の接続が完了したら、ロッドスライド搬送部80が、第3位置P3に待機する次のロッド22を、第2位置P2に、タイムロスなくスムーズに搬送し配置することができる。よって、到達立坑2内のロッド動作制御装置30に順次供給し、発進立坑1と到達立坑2との1区間内で埋設された既設管5の距離に対応する必要連結数50本全てのロッド22を、一列状に連結完了するまでの一連の作業が、効率良く行うことができる。
また、ロッド動作制御装置30が、ヘッダ11と接続した長尺状ロッド21を到達立坑2側に引張り、既設管5を拡径しながら新設管6を引き込んで敷設するにあたり、第2位置P2に配置されているロッド22の(最後端ロッド22T)と、この最後端ロッド22Tの次に第2位置P2まで移動して配置されるロッド(隣接ロッド22S)との両側連結部25の接続を解除している間、ロッドスライド搬送部80が、最後端ロッド22Tより先に第2位置P2に配置され、両側連結部25の接続を解除した接続解除後のロッド22を、第3位置P3に搬送してこの第3位置P3で、第2アーム組62のロッド保持部63に保持させることができる。そのため、ロッド動作制御装置30が、上述したように、最後端ロッド22Tと隣接ロッド22Sとの接続解除を行うと同時に、またはタイムラグなくスムーズに、ロッドスライド搬送部80により、第2位置P2から搬送され第3位置P3に配置された接続解除後のロッド22が、第1組アーム61及び第2組アーム62によって、タイムロスなくスムーズに保管場所3に向けて搬出することができる。よって、必要連結数50本全てのロッド22がロッド動作制御装置30から離れて保管場所3に移動されるまでの一連の作業が、効率良く行うことができる。
(14)ロッド保持部63は、ロッド22の雄ネジ側連結部23(または雌ネジ側連結部24)を挿着可能な挿入口64を有し、第1組アーム61が鉛直方向VT上側に向けた姿勢になったとき、挿入口64が、ロッド22の保管場所3からロッド22の受取り、または保管場所3へのロッド22の引渡しを行う第1位置P1で鉛直方向VT上側に向いて配置されること、を特徴とするので、ロッド22を到達立坑2に搬入するときに、ロッド22の向きが鉛直方向VTからロッド移動方向HZに変える場合、またはロッド22を到達立坑2から搬出するときに、ロッド移動方向HZから鉛直方向VTに変える場合に、到達立坑2内に設置されたロッド動作制御装置30の空間の一部または全部が、ロッド22の向きを変えるのに必要な空間、すなわちロッド22の回転範囲として、有効に利用することができる。これにより、本実施形態のように、地上GLに設置された保管場所3と、到達立坑2内に設置されたロッド動作制御装置30との間でロッド22を移動させるのに、ロッド搬送装置60が、ロッド動作制御装置30と共に到達立坑2内に設置されても、作業者が到達立坑2内で作業するスペースが不要となる分、掘削する到達立坑2が、従来の非開削新設管敷設装置を設置するのに掘削していた到達立坑の大きさに比して、同程度の大きさ、または小さくすることが可能になる。また、地上GLから搬送されたロッド22を、挿入口64から挿入してロッド保持部63に保持させることが容易できると共に、ロッド保持部63に保持されたロッド22が挿入口64から地上GLに向けて取り出すことが容易になる。
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できる。
(1)例えば、実施形態では、発進立坑1と到達立坑2との間の地中に埋設されている既設管5を、その軸AX方向に切断して拡径した後、拡径した既設管5の内周5a側に新設管6を引き込んで敷設する工法を用いて、新設管6を敷設する新設管敷設工事について説明した。しかしながら、本発明の非開削新設管敷設方法及び非開削新設管敷設装置は、次に挙げる工法で新設管敷設工事を行う場合にも適用することができる。
(a)発進立坑と到達立坑との間の地中に埋設されている既設管が、そのまま埋設されている状態で、既設管より径小の新設管を、既設管の内周側に引き込んで敷設する工法
(b)既設管が埋設されておらず、地中で発進立坑と到達立坑とを結ぶトンネル状の穴を形成しこの穴を通じて、新設管を発進立坑側から到達立坑に引き込んで敷設する工法
実施形態では、新設管引込工具を、既設管5を切断する第1,第2,第3カッタ14A,14B,14Cを有したヘッダ11としたが、上記(a)の工法で行う場合には、新設管引込工具は、既設管を切断するカッタを具備せず、既設管内に収容可能で、かつ接続された長尺状ロッドを到達立坑側に引っ張ることで、新設管を既設管内に引き込める構造で構成されていれば良い。また、上記(b)の工法で行う場合には、新設管引込工具は、既設管を切断するカッタを具備せず、穿孔されたトンネル状の穴に収容可能で、かつ接続された長尺状ロッドを到達立坑側に引っ張ることで、新設管をトンネル状の穴内に引き込める構造で構成されていれば良い。図21に、変形例に係る新設管引込工具を示す。具体的には、例えば、新設管引込工具111は、図21に示すように、複数の切り刃114を有し、軸心(図21中、左右方向)を中心に回転可能なヘッダ本体部112と、ロッド22と接続可能なロッド接続部113と、新設管6と接続可能な新設管接続部118とからなる。この新設管引込工具111は、ロッド22の引き込みとヘッダ本体部112の回転により、予め穿孔された穴を切り刃114で拡径しながら、新設管6を引き込む。
(2)実施形態では、非開削新設管敷設装置10は、ロッド動作制御装置30とロッド搬送装置60とが一体化された構成されているが、ロッド搬送装置(ロッド搬送手段)は、管入れ替え装置の新規製造時に設けていても良いし、ロッド搬送装置(ロッド搬送手段)を有さない既設の管入れ替え装置に後付で設けられても良い。
(3)実施形態では、コントローラ42により電気制御部41を遠隔操作したが、コントローラ42と電気制御部41との操作信号のやり取りは、有線または無線のどちらでも良い。
(4)実施形態では、ロッド動作制御装置30と保管場所3との間でロッド22を移動させるのに、保管場所3からのロッド22の受取りと、保管場所3へのロッド22の引渡しとを、作業者が手作業で行い、ロッド搬送装置60がロッド22を搬送した。しかながら、ロッド搬送装置(ロッド搬送手段)は、作業者による手作業の介在の有無に関係なく、ロッド動作制御装置(ロッド動作制御手段)とロッドの保管場所との間で、ロッドを搬送できれば良く、ロッド搬送装置(ロッド搬送手段)が、保管場所からのロッドの受取りと、保管場所へのロッドの引渡しとをも含めて、ロッドを搬送可能に構成されていても良い。また、このロッドの保管場所は、地上または到達立坑内のどちらでも良い。