JP3242534B2 - 地中埋設管の保護管配設方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地中にガス導管，水道
管等の埋設管を効率よく敷設することができる地中埋設
管の敷設工法における保護管の配設方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、ガス導管，水道管等を配管すると
きは、これらの配管を保護するために、地表から一定の
深さ以上に埋設管を埋設する必要がある。これら埋設管
の敷設工法には、開削工法と非開削工法とがあるが、こ
のうち開削工法では、まず埋設する配管ルートの路面の
舗装を壊し、単位長さだけ埋設管の径よりも相当広い幅
の溝を掘削して土砂を撤去してから、矢板等による山留
めと水換えを行う土木作業の後、掘削した溝内に管を吊
り降ろし、先に埋設してある管と溶接により接合する配
管作業を行い、その後で、埋戻しを行うように土木作業
工程と配管作業工程とが交互に一連の順序で行われてい
る。なお、開削溝は逆台形状に掘削して山留めを行わな
い場合があるが、この場合、掘削および埋戻し量が著し
く多くなるとともに、工事中の道路占用スペースが増大
して交通障害の原因となる。これら工程のうち、配管作
業工程においては、溶接，検査，防食等の専門技能職の
作業者を要するが、これら作業者が、土木作業工程時に
は遊んでしまい、また土木作業者は、配管作業工程時に
遊びが生じ、極めて非効率な作業となる。このような従
来の開削工法による地中埋設管の敷設工法に対して、土
木作業工程の効率化を目的とした「地中埋設管の土木施
工法」が先行技術として提案されている（特開平４−２
９６８９号公報参照）。この工法は、図１７に示すよう
に、地盤を掘削して土砂を撤去して形成した溝６１内
に、中空空間を有する空間確保材６０を配置しておき、
その空間確保材６０の上に土６２を埋戻して、空間確保
材６０を固定し、その固定した空間確保材６０の中空空
間に埋設管７を引き込み配管してから、空間確保材６０
と埋設管７との間の間隙に充填材を充填するので、土木
作業工程と配管作業工程とを分離して、埋設管敷設作業
の効率アップを図ったものである。前記従来技術によれ
は、土木作業工程と配管作業工程とを独立して行えるた
め作業者に遊びが生じることがなく、管敷設工事の効率
化が可能となる利点がある。しかし、従来と同等もしく
はこれよりも幅広の溝６１を掘削して、空間確保材６０
を設置する必要があるため、掘削土の埋戻し土量が、従
来と同等或いはそれよりも多くなり、また、埋戻し作業
が終了するまで、路面の通行ができなく、さらに開削溝
内に入って作業を行うため、安全性の点で課題があっ
た。本出願の発明者等はこれらの課題を解消し、土木作
業工程と配管作業工程とを分離して行えるようにし、か
つ掘削土量および埋戻し土量を最小限にし、土木作業工
程をさらに効率化すると同時に交通障害を緩和し、しか
も作業者の安全性を向上させることができる地中埋設管
の敷設工法を特願平５−２８９７４５号として出願して
いる。この工法（以下新工法と称する）は、工程の一部
を図１に示すように、配管ルートの路面１に溝掘削機１
０により埋設管深さまで狭幅の溝２を掘削し、続いて路
面１を走行する重機２０のブーム２２に連結された円筒
に内蔵した掘削ヘッド２４と排土コンベア２５とを備え
た配管孔掘削機２３により、前記溝２を通して埋設管敷
設軌道５３に保護管４より大径断面の配管孔３を掘削し
て排土し、続いて掘削された配管孔３内に、埋設管７よ
り大径の保護管４を配設し、単位施工区間の保護管４の
配設が完了した後、保護管４と配管孔３の隙間に裏込め
を行うと共に、溝２の埋戻しおよび転圧を行い、保護管
４内に埋設管７を配管し、埋設管７と保護管４の隙間７
ａにグラウト材５を充填することを特徴とする地中埋設
管の敷設工法である。新工法は前述のように構成されて
いるので以下のような効果が得られるものである。 掘削および埋戻し等の土木作業工程と配管作業工程
とを分離して行えるため、それぞれの作業員に遊びが生
ぜず効率的であるため、工期短縮が図れる。 従来の開削工法に較べて上部を狭幅の溝２としてい
るため、著しく掘削土量を減少でき、かつ埋戻し量も同
じく減少できるため工事量の減少が図れ、そのため経済
的であると共に工期短縮が図れる。 配管作業に関係なく単位施工区間毎に埋戻し路面復
旧したのち、直ちに交通規制を解除できると共に、路面
の掘削開口部の幅が狭いため、工事中の路面１の占有ス
ペースが小さく、工事中の交通障害を軽減できる。 路面１において容易に、かつ正確に掘削した溝２を
ガイドにして、埋設管軌道５３に精度よく配管孔掘削を
行うことができる。 保護管４は土木作業と分離して配管作業を行うため
空間を形成する役割の他に、埋設管７を土圧や腐食環境
から保護する作用効果も期待できる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記新工法における保
護管４は、掘削された配管孔３の孔壁の崩壊を防ぎ、土
木作業と分離して埋設管の配管作業を行う空間を形成さ
せる重要な役割を担うものであり、その配管手段は発進
ピット５１又は中間ピット５２で接続延長される保護管
４の前端部を配管孔掘削機２３の後端部に連結し、配管
孔掘進時に同時に移動するようにして引込むこととして
いた。なお保護管４は、軽量でかつ外圧に対する強度が
高く、しかも接続が容易なもの、例えば薄肉鋼管，ステ
ンレス管，コルゲート管または塩化ビニル管等を用い、
継手は、引込時の耐力を確保するのみでよいため、ボル
ト接合や断続溶接，接着等の簡易な手段で短時間で行う
ようにしていた。しかし、新工法における保護管の配設
手段では、図２に示すように、保護管４が自重で配管孔
３の底面に接触するため、保護管４の配設延長が長くな
るに従って、保護管底面と配管孔３との接触部の摩擦力
や付着力による抵抗が増大し、配管孔掘削機による引込
み移動が困難となる課題があった。本発明は新工法の改
良に係るもので、保護管の配設を容易に行うことを可能
とする手段を提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の構成は以下の通
りである。配管ルートに路面１から埋設管深さまで達す
る狭幅の溝２を掘削し、この溝２を通して路面１から掘
進制御する配管孔掘削機２３により、埋設管敷設軌道５
３に配管孔３を掘削し、配管孔掘削機２３の後端部には
外径が配管孔内径より小さく、かつ埋設管外径より大き
い内径の保護管４を連結し、この保護管４は前記狭幅の
溝２上の路面１を走行する台車１００に溝２を通して吊
下げられ、配管孔３の掘削と共に移動する。また、保護
管４は高さ調整装置１０３や弾性体１０９を介して台車
１００に吊下げることにすると路面高さに変化がある場
合でも円滑に配設を行うことが可能となる。

【０００５】作用について説明する。本発明に係る保護
管配設手段は、配管孔の上方の埋設管敷設方向に設けら
れた狭幅の溝２上の両側の路面１を走行する台車１００
に配管孔掘削機２３後端に連結された保護管４を吊下
げ、配管孔内壁と保護管との接触を無くすか又は接触圧
Ｐを軽減して摩擦力や付着力（粘着力）による移動抵抗
力を軽減させるものである。即ち、図３に示すように保
護管４の外径よりも大径に掘削された配管孔３内に保護
管４を挿入移動するにあたって、保護管４を配管孔３の
壁に接触しないような位置（配管孔の中心）に台車１０
０に吊下げ保持する。この結果保護管４の移動抵抗は、
台車１００の車輪抵抗のみの軽微なものとなり、配管孔
掘削機の掘進を容易に行うことができる。また、保護管
４を高さ調整機構１０３を介して台車１００に吊下げる
ようにすれば路面高が変化した場合、随時高さ調整機構
１０３で保護管を配管孔３内の中心位置に調整すること
ができる。

【０００６】なお図８に示すように、保護管４をスプリ
ング等の弾性体１０９を介して台車１００に吊下げる
と、路面高が頻繁に変化するような場合、その都度前記
のように高さ調整することなく移動抵抗力を軽減するこ
とができる。図９〜図１５はその作用を説明するための
説明図である。図９および図１０は、平均的路面高さｈ
₀ における保護管４で、バネ定数ｋのスプリングからな
る弾性体１０９を介して配管孔３の中心位置に保持さ
れ、配管孔３の上下内壁とはΔの間隔を有する。図１１
および図１２は、低路面高ｈ₁ における保護管４で、同
様なスプリングを介して保持されているが、配管孔の孔
底部に接触し、接触圧Ｐ₁ を生じる（但し、Δｈ₁ ＞
Δ）。図１３および図１４は、高路面高ｈ₂ における保
護管４で、配管孔３の上壁に接触し、接触圧Ｐ₂ を生じ
る（但し、Δｈ₂ ＞Δ）。図１５は平均的路面高さに対
し、上下に路面高さが変化した場合の保護管４と配管孔
３の内壁に生じる接触圧Ｐの関係を示したものである。

【０００７】図１５に示すように、路面高さの変化量Δ
ｈが配管孔壁と保護管の間隙Δ以内であれば、接触圧Ｐ
は零のままであるが、Δｈ＞Δになれば変化量に応じて
Ａ線に対応した接触圧Ｐが生じる。この接触圧Ｐは弾性
体（スプリング）のバネ定数ｋが小さい程小さくなる。
なお、弾性体を介さない場合は、Δｈ＞Δになった場
合、Ｂ線で示すように急激に接触圧Ｐが増大する。この
場合路面高さが低くなる場合は、保護管の自重に相当す
る接触圧が生じることになる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図１は本
発明に係る地中埋設管の保護管の配設状況を示す。 まず、計画配管ルートの発進点に発進ピット５１を
設けておく、この発進ピット５１は、配管ルートの曲が
り部や、保護管４内に埋設管７を配管する際に引込みま
たは押込み可能な距離（数百米）毎に設ける必要があ
り、ピット内で埋設管７の接続および延長を行うことが
できる長さおよび幅とする。 次に、計画配管ルート路面舗装部に、アスファルト
カッター等により溝幅の間隔に２条の切削スリットを入
れ、路面舗装を剥す。なお溝幅は、配管孔掘削機２３と
ブーム２２と排土コンベア２５とが通過可能な幅にする
必要があり、約３０ｃｍ程度とする。 次いで、舗装を剥した路面１をトレンチカッター等
の溝掘削機１０により埋設管上端深さ（約１．５〜２．
０ｍ）まで掘削し、配管ルートに沿って狭幅（約３０ｃ
ｍ幅）の溝２を形成する。

【０００９】 次に、溝掘削機１０の後方から、前記
配管孔掘削機２３により埋設管敷設軌道５３に沿って、
保護管４よりも大径の配管孔３を掘削する。配管孔掘削
機２３は、路面１を走行するキャタピラ式重機２０のブ
ーム２２に連結された円筒（掘削機２３の本体）内に内
蔵した掘削ヘッド２４により保護管４を配設可能な配管
孔３を掘削する。掘削ヘッド２４を内蔵した円筒は前述
の溝２を通過可能な複数の節点を有するブーム２２に連
結され水平姿勢に制御維持され、また、掘削土砂を地上
に排土する排土コンベア２５を備えている。配管孔の掘
削は配管孔掘削機２３を、発進ピット５１において掘削
ヘッド２４を所定の位置（埋設管深さ）に位置決めし、
運転を開始するとともに、重機２０を前進させて行う。
重機２０の移動に伴って配管孔３が形成され、掘削ヘッ
ド２４により掘削された土砂は、排土コンベア２５によ
り地上に排出されてダンプカー等に積込まれる。

【００１０】 配管孔３を掘削と同時に形成された孔
壁の崩壊を防ぐために保護管４を配設する。前記保護管
４は、地中に埋設管配管用の空間を形成するために配設
するものであり、軽量でかつ外圧に対する強度が高く、
しかも接続が容易なもの、例えば薄肉鋼管，ステンレス
管，コルゲート管または塩化ビニル管等を使用して、発
進ピット５１または中間ピット５２において接続して延
長する。保護管４の接続は、引込時の耐力を確保するの
みでよいため、ボルト接合や断続溶接，接着等の簡易な
手段で短時間で行うようにしてもよい。また、保護管４
の配設は、配管孔掘削後に直ちに行う方がよいため、配
管孔掘削機２３の円筒の後方に保護管４の前端を連結し
て配管孔掘削時の重機２０の移動と同時に引込むように
する。

【００１１】ピットで接続延長される保護管４は数本毎
に図３に示すように、溝上の路面１を走行する台車１０
０に高さ調整装置１０３を介し、溝２を通して垂下され
た吊材１０４で配管孔３の中心に保護管４の中心を合致
するような位置に吊下げられる。保護管４の吊下げ位置
間隔はあまり大きくすると、保護管の撓みが生じ、また
吊荷重が大きくなるため、保護管のサイズ，自重，材質
等を考慮して決める。

【００１２】台車１００は車体フレーム１０１の４コー
ナーに回転自在に車輪１０２を軸支した４輪式の単純な
ものでよいが、走行直交方向の車輪間隔Ｌを溝２の幅よ
り十分広くして車輪１０２の荷重で溝２の崩壊が生じな
いようにする必要がある。また、保護管４の配設延長が
数百米以上の長距離になる場合は、保護管４の移動を円
滑にし、配管孔掘削移動装置の負担を軽減するため、数
台毎に自走機構を備えたものを配置してもよい。この自
走機構は、エンジン駆動又はバッテリー駆動モーターを
減速し、車輪に駆動力を伝達するようにした一般的な駆
動装置を用いればよいが、配管孔掘削の移動速度と同等
の速度にする必要がある。配管孔掘削作業に合わせた自
走機構のＯＮ／ＯＦＦ、速度制御を手動又は自動で行
う。なお望ましくは、トルクコンバーターを付け、適宜
設定の駆動力で走行できるようにするか、同調機構を備
える。

【００１３】保護管の吊下げ高さを調整する高さ調整装
置１０３は、各種のものが使用できるが、代表例として
は図３に示すような中空ジャッキ（センターホールジャ
ッキ）を利用したものがある。すなわち台車１００に中
空ジャッキを固定し、吊材１０４の上端部にネジ部を設
け、台車に設けた貫通孔および中空ジャッキ内を通し
て、吊材１０４のネジ部を上方に貫通させ、ナット１０
６を前記ネジ部に螺合すると共に中空ジャッキのピスト
ン杆に係合させ、ピストン杆の昇降またはナット１０６
を回転させて高さを調整するものである。また最も簡単
なものとしては、吊材１０４の上端にネジ部１０５を設
け、台車に設けた貫通孔を通してネジ部を上方に貫通さ
せナット１０６を回転させて高さを調整するものがあ
る。

【００１４】保護管４を台車１００に吊下げる吊材１０
４は、図４に示すような１本の鉄棒または鋼棒を用い、
この鉄棒または鋼棒の上端に前述のようにネジ部１０５
を設けたナット１０６で、台車に直接又は高さ調整装置
を介して取付け、下端部１０７はＵ字状に形成して保護
管４の上端に固着した係止部材１０８に係止し、保護管
の配設が完了したら路面１から狭い溝２を通して簡単に
取外し可能としたものを用いればよい。なお、図５に示
すように２本の吊材１０４（鉄棒または鋼棒）を用い、
保護管４の上端部の２点を吊るようにすると、移動時の
振れをなくすことができる。この２点吊は自走機構を備
えた台車に使用すると保護管の移動時に推力を加えるう
えで有益である。

【００１５】図６，図７は保護管４の上端部に固着する
係止部材１０８の他の例を示す。この例は、係止部材１
０８に切込み（係止溝）を設け、この切込みに吊材下端
部１０７の環状係止端を装着する。吊材１０４として
は、この他ワイヤロープを用い、保護管４に巻付け固定
することにしてもよい。この場合は、保護管に特別の係
止部材を設ける必要もない。

【００１６】図８は弾性体１０９を介して保護管４を吊
下げた実施例である。コイルスプリング等の弾性体１０
９を台車本体フレーム上１０１に配置し、このスプリン
グに支承部材を介してナット１０６により圧縮力を加え
るように吊材１０４を取付けて保護管を吊下げると、作
用項で説明したように路面高さが変化した場合でもその
都度高さ調整を行う必要がない。また、台車１００が走
行する路面１に凹凸がある場合や、軟弱な路面ではＬ型
鋼や溝型鋼等の簡易レールを配置して台車の走行を円滑
にした方が望ましい。

【００１７】 所定区間（後述する単位施工区間）に
保護管４の配設が終了したら、保護管４と配管孔３との
間の隙間に砂等の裏込め材３０を充填する。この裏込め
材３０の充填は、路面１を移動しながら、溝２を通して
行うことができるので、容易に、かつ確実に行うことが
できる。前記裏込め材３０の充填が終わった部分から、
溝２内に埋戻しを行う。埋戻し土３１としては、掘削土
や山土，砂が用いられ、所定の層厚毎に締固め機３２に
より転圧しながら締め固めを行い、路面を仮復旧する。 埋設管７の配管作業は、保護管４の配設が完了すれ
ば、土木作業の工程に関係なくいつでも行うことができ
る。

【００１８】配管作業は、パイプインパイプ工法として
公知の手段を用いて行えばよい。即ち、発進ピット５１
に埋設管７を吊り下ろして溶接接合し、次いでその埋設
管７を推進するか、または中間ピット５２から保護管４
内に引き込む。 所定長の埋設管７の配管が完了したら、保護管４と
埋設管７との間の隙間に、モルタル，エアモルタル，砂
等のグラウト材５を充填し、作業を完了する。なお、グ
ラウト材５の充填作業を容易にするために、あらかじめ
埋設管７に沿わせて充填管を取付けておく方が好まし
い。図１６は全ての作業が完了した地中埋設管の断面図
である。

【００１９】

【発明の効果】本発明は、配管孔掘削機により掘削され
た配管孔３に外径が配管孔３の内径より小さく、かつ埋
設管外径より大きい内径の保護管４に配管孔掘削機の後
端部に連結し、この保護管は狭幅の溝２上の路面を走行
する台車に溝２を通して吊下げられ、配管孔３の掘削と
ともに移動するようにしているので、保護管の移動時の
配管孔内壁との摩擦や付着の抵抗を軽減させることがで
きるため、保護管の配設延長が長くなっても容易に配設
可能である。また、保護管を高さ調整機構を介して台車
に吊下げることにより路面高さが変化しても高さ調整に
より保護管を配管孔中心位置に調整できる。さらに、保
護管を弾性体を介して台車に吊下げることにより路面高
さが頻繁に変化する場合でもその都度吊下げ高さを調整
することなく、移動抵抗力を軽減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施している状態の全体を示す説明図
である。

【図２】従来の保護管の配設状態を示す縦断正面図であ
る。

【図３】本発明における高さ調整装置を使用して、保護
管を吊下支持している状態を示す縦断正面図である。

【図４】図３に示す部分の縦断側面図である。

【図５】吊材と係止材の他の例を示す一部縦断側面図で
ある。

【図６】吊材と係止材のさらに他の例を示す一部縦断側
面図である。

【図７】図６に示す部分の縦断正面図である。

【図８】弾性体（コイルばね）を介して保護管を吊下支
持している状態を示す一部縦断正面図である。

【図９】弾性体を介して保護管を配管孔に、保護管の中
心が配管孔の中心に一致するように吊下支持した状態を
示す概略縦断側面図である。

【図１０】図９のＡ−Ａ線断面図である。

【図１１】弾性体を介して保護管の配管孔内に、保護管
の下部が配管孔の下部に接触しているように吊下支持し
た状態を示す概略縦断側面図である。

【図１２】図１１のＢ−Ｂ線断面図である。

【図１３】弾性体を介して保護管を配管孔内に、保護管
の上部が配管孔の上部に接触しているように吊下支持し
た状態を示す概略縦断側面図である。

【図１４】図１３のＣ−Ｃ線断面図である。

【図１５】弾性体を介して吊下支持した場合と弾性体を
使用しないで吊下支持した場合の保護管接触圧の説明図
である。

【図１６】保護管で保護された本発明の地中埋設管の敷
設状態を示す縦断正面図である。

【図１７】従来の地中埋設管の敷設状態を示す縦断正面
図である。

【符号の説明】 １ 路面 １ｂ 切削スリット ２ 溝 ３ 配管孔 ３ａ 隙間 ４ 保護管 ５ グラウト材 ７ 埋設管 ７ａ 隙間 １０ 溝掘削機 ２０ 重機 ２２ ブーム ２３ 配管孔掘削機 ２４ 掘削ヘッド ２５ 排土コンベア ２６ スクリューコンベア ２７ 油圧モーター ３０ 裏込め材 ３１ 埋戻し土 ３２ 締固め機 ４０ 覆工板ユニット ４１ 上面板 ４２ 側板フレーム ４３ 補剛材 ５１ 発進ピット ５２ 中間ビット ５３ 埋設管敷設軌道 １００ 台車 １０１ 車体フレーム １０２ 車輪 １０３ 高さ調整装置 １０４ 吊材 １０５ ネジ １０６ ナット １０７ 吊材下端部 １０８ 係止部材 １０９ 弾性体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 望月 孝 神奈川県相模原市西橋本５−９−１ 新 日本製鐵株式会社 鉄構海洋事業部内 (56)参考文献 特開 昭62−156443（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−175359（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16L 1/024 E02F 5/10

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 配管ルートに路面１から埋設管深さまで
   達する狭幅の溝２を掘削し、この溝２を通して路面１か
   ら掘進制御する配管孔掘削機２３により、埋設管敷設軌
   道５３に配管孔３を掘削し、配管孔掘削機２３の後端部
   には外径が配管孔内径より小さく、かつ埋設管外径より
   大きい内径の保護管４を連結し、この保護管４は前記狭
   幅の溝２上の路面１を走行する台車１００に溝２を通し
   て吊下げられ、配管孔３の掘削と共に移動するようにし
   たことを特徴とする地中埋設管の保護管配設方法。
2. 【請求項２】 保護管４は高さ調整装置１０３を介して
   台車１００に吊下げられていることを特徴とする請求項
   １の地中埋設管の保護管配設方法。
3. 【請求項３】 保護管４は弾性体１０９を介して台車１
   ００に吊下げられていることを特徴とする請求項１およ
   び請求項２の地中埋設管の保護管配設方法。