JP3281218B2 - 管体の接続工法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、管体を溝孔内に沈設し
て埋設する際などに用いる管体の接続工法とその装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、下水道管などの管体を溝孔内に沈
設して埋設するに際して、溝孔内に一本ごと管体を沈下
させて連結をいわゆる開削方法に代えて、複数本の管体
群を泥水スラリー中に沈下させ、相互を、あるいは人孔
（マンホール）と接続する方法が、特に都市における交
通の停止を最小限に抑えるために汎用されている。

【０００３】これを泥水沈埋工法と称して、その概要に
ついて説明すると、まず、図１に示すように、管体Ｐの
沈埋位置および人孔部の両側に、ガイドウォール１を構
築する。次いで、図示しないが、人孔部Ｍを掘削し、こ
れに人孔２を沈設する。続いて、所定距離を、たとえば
人孔部Ｍ，Ｍ間部を、ベントナイト泥水などの安定液Ｂ
を充填しながらパワーショベルなどによりトレンチ掘削
を行う。

【０００４】その後、地上にて、図２および図３に示す
ように、複数本の管体Ｐ，Ｐ，…に上部支持材３、下部
支持材４を当てがい、これをワイヤー５などにより管体
Ｐにも巻き掛けて一体化し、この一体化連結管体ＰＵ
を、上部支持材３に一体化したカップラー６に位置監視
用のケビン棒７を螺合させた状態で、構造体として組み
立てた門型クレーン足場８を支持体として、チェーンブ
ロック９Ａによりチェーン９Ｂによる支持を順次落とし
下げて、人孔２の接続すべき位置まで沈下させる。この
沈下完了状態が図２に示されている。

【０００５】次いで、人孔部Ｍ，Ｍ間部の泥水の固化を
図る。この固化の完了および１週間程度の養生期間を待
って、人孔２内に作業員が潜入し、固化泥水部分を狸掘
して人孔２と管体Ｐとの間を貫通させ、この貫通路に、
人孔２内から接続用の短管Ｐ’を挿入し、さらに短管
Ｐ’の周囲の空隙にモルタルを充填して、止水を図る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、泥水中での接
続がきわめて困難であることに原因して、根本的な問題
点が残されている。

【０００７】第１に、余分な人孔の設置をしなければな
らないことである。一体化連結管体ＰＵを吊下する門型
クレーン足場８などの設備的な制限や沈埋時に要する作
業人数などから、一度に沈埋できる一体化連結管体ＰＵ
の長さには限界がある。したがって、数回に分けて沈埋
することになることが多く、そのような場合には本来は
必要でない、一体化連結管体ＰＵ，ＰＵ相互を接続する
ためだけの人孔を余分に設置しなければならず、著しく
施工性が損なわれていた。

【０００８】第２に、人孔２と一体化連結管体ＰＵとの
接続作業に手間がかかることである。前述のように、人
孔２と一体化連結管体ＰＵを接続するには、人孔２内に
作業員が潜入し、固化泥水部分を狸掘して人孔２と管体
Ｐとの間を貫通させ、この貫通路に、人孔２内から接続
用の短管Ｐ’を挿入し、さらに短管Ｐ’の周囲の空隙に
モルタルを充填して、止水を図ることを、狭い作業スペ
ースの下で行う必要があり、多大な手間と作業員にとっ
て負担の大きい作業をしなけばならなかった。

【０００９】第３に、漏水の虞があることである。一体
化連結管体ＰＵと人孔２と接続部は、短管Ｐ’を挿入し
て空隙にモルタル等を充填するだけであるので、地震時
においてその接続部からの漏水等が懸念されるところで
ある。

【００１０】したがって、本発明の課題は、これらの問
題を一挙に解決して、迅速かつ合理的な工事を遂行でき
るようにすることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の管体の接
続工法は、相互に離間した第１の管体と第２の管体とを
接続装置を用いて接続するに際して、前記接続装置は、
両端部に圧接手段を有し、これら圧接手段間を接離する
伸縮駆動手段を有し、前記伸縮駆動手段により圧接手段
間を離間させるとともに、第１の管体の端部内に一方の
圧接手段を、第２の管体の端部内に他方の圧接手段を位
置させ、かつ各圧接手段により対応する管体の内面を圧
接して固定した状態で、前記伸縮駆動手段により圧接手
段間を接近させて、相互に離間した第１の管体と第２の
管体とを接近させて、管体相互の連結を図ることを特徴
とするものである。

【００１２】第２の管体の接続工法は、水中または泥水
中において、相互に離間した第１の管体と第２の管体と
を接続装置を用いて接続するに際して、前記接続装置
は、両端部に圧接手段を有し、これら圧接手段間を接離
する伸縮駆動手段を有し、第１の管体および第２の管体
の対応する端部の一方に接触を感知する接触式センサー
を、他方にそのセンサーに当接する当接部を設け、前記
伸縮駆動手段により圧接手段間を離間させるとともに、
第１の管体の端部内に一方の圧接手段を、第２の管体の
端部内に他方の圧接手段を位置させ、かつ各圧接手段に
より対応する管体の内面を圧接して固定した状態で、前
記伸縮駆動手段により圧接手段間を接近させて、相互に
離間した第１の管体と第２の管体とを接近させ、前記セ
ンサーと前記当接部との接触を地上にて検知し、その接
触を検知した時点で、前記接近を停止するとともに、管
体相互の連結を図ることを特徴とするものである。

【００１３】これらの態様において、前記圧接手段は、
流体圧により膨縮するパッカーで構成できる。

【００１４】他方、本発明の管体の接続装置は、相互に
離間した第１の管体と第２の管体とを接近させて接続を
図る装置であって、駆動シリンダーと、その本体側に対
して位置決めされた第１パッカーと、シリンダーロッド
に対して位置決めされた第２パッカーとを有し、前記各
パッカーは流体圧の出入りにより膨縮して、対応する管
体の内面に圧接される構成としたことを特徴とするもの
である。

【００１５】この場合、前記駆動シリンダーの本体に、
管体内面に対して足を伸ばして押圧し、駆動シリンダー
と管体の軸心との一致を図る姿勢保持手段が設けられて
いる構成とすることができる。

【００１６】前記姿勢保持手段は、一端が駆動シリンダ
ーの本体に回転自在に連結されたアームと、このアーム
の他端部に自由回転するガイドローラと、前記アームの
他端部を前記本体の軸心から放射方向に弾圧する弾圧手
段とを有する姿勢保持アーム要素が、周方向に間隔を置
いて複数設けられ、かつこれらの姿勢保持アーム要素が
他の軸心方向位置にも複数設けられて、構成されている
態様も提案される。

【００１７】

【作用】本発明に従って、伸縮駆動手段により圧接手段
間を離間させるとともに、第１の管体の端部内に一方の
圧接手段を、第２の管体の端部内に他方の圧接手段を位
置させ、かつ各圧接手段により対応する管体の内面を圧
接して固定した状態で、前記伸縮駆動手段により圧接手
段間を接近させると、相互に離間した第１の管体と第２
の管体とを接近させることができる。その結果、管体相
互を直接的に連結することができる。

【００１８】したがって、従来のように、短管を介して
連結を図ることなく、管体相互を直接的に連結できるこ
とは、人孔に作業員が入って貫通路を狸掘し、その貫通
路内に短管を装入する作業から解放される。また、直接
連結によって、十分なる止水を図ることができる。

【００１９】このように、本発明の思想は、前述の泥水
沈埋工法に適用するときに、特に有効に適用される。

【００２０】他方で、泥水沈埋工法においては、接続装
置による接続が完了したか否か、地上からでは判断でき
難いので、第１の管体および第２の管体の対応する端部
の一方に接触を感知する接触式センサーを、他方にその
センサーに当接する当接部を設け、前記センサーと前記
当接部との接触を地上にて検知し、その接触を検知した
時点で、接続装置による接近を停止するようにするのが
好ましい。

【００２１】本発明の管体の接続装置においては、後述
の実施例で説明するように、動作するが、流体圧の出入
りにより膨縮するパッカーを用いているので、管体の内
面全体に圧接力が作用し、その摩擦力により、強固に管
体を内面からグリップできる。さらに、駆動にシリンダ
ーを用いているので、大きな引き寄せ力を働かせること
ができる。

【００２２】その他の構成についての作用については、
実施例とともに説明する。

【００２３】

【実施例】以下本発明を図面を参照しながら実施例によ
りさらに詳説する。 （接続装置） まず、図５および図６を参照しながら接続装置Ｍ例につ
いて説明する。１０は駆動シリンダーであり、その本体
１１の後端にフランジ１２が一体化され、このフランジ
１２の後方に、中空筒１３が設けられている。中空筒１
３はその本体の両端に規制鍔１３Ａ，１３Ｂを有し、規
制鍔１３Ａとフランジ１２とは複数本の連結ロッド１４
により一体化されている。

【００２４】駆動シリンダー１０のロッド１５の先端に
は、前述の中空筒１３と実質的に同一の中空筒１６が一
体化されている。図面上、この中空筒１６はその両端の
規制鍔１６Ａ，１６Ｂのみが図示されており、本体は図
示されていない。

【００２５】前記中空筒１３および中空筒１６の周囲に
は、タイヤ状に、本発明の圧接手段を構成する第１パッ
カー１７および第２パッカー１８がそれぞれ内周面が固
定して設けられている。パッカー１７，１８は、後述す
る流体圧、たとえば水圧により膨縮するものであり、こ
のために、第１パッカー１７に対して注水管１９Ａおよ
び排水管１９Ｂが、第２パッカー１８に対して注水管２
０Ａおよび排水管２０Ｂが接続されている。パッカー１
７，１８はたとえばゴム製などの膨縮可能な材料からな
り、管体の内面に圧接されたとき、辷りを防止するため
に、周方向のリブ１７ａ，１８ａが軸方向に間隔を置い
て複数形成されている。

【００２６】駆動シリンダー１０は流体圧、実施例では
油圧により駆動される。この油圧の往管２１Ａおよび戻
り管２１Ｂは、固定側の第１パッカー１７の内部を通し
て配管されている。移動側の第２パッカー１８の注水管
２０Ａおよび排水管２０Ｂについても、第１パッカー１
７の内部を通して配管されている。この場合、第２パッ
カー１８は移動するので、注水管２０Ａおよび排水管２
０Ｂはコイルスプリング状に軸方向に伸縮可能とされて
いる。２２は途中を保持する保持部材である。

【００２７】他方、駆動シリンダー１０の本体１１に、
管体内面に対して足を伸ばして押圧し、駆動シリンダー
１０と管体の軸心との一致を図る姿勢保持手段が設けら
れている。実施例では、姿勢保持手段は、一端が駆動シ
リンダー１０の本体１１にピン２３により回転自在に連
結されたアーム２４と、このアーム２４の他端部に自由
回転するガイドローラ２５と、アーム２４の他端部を本
体１１の軸心から放射方向に弾圧するガイドロッド２６
ａの周囲にコイルスプリング２６ｂが設けられた弾圧手
段２６とを有する姿勢保持アーム要素を有する。この姿
勢保持アーム要素は、周方向に間隔を置いて複数設けら
れ、実施例では図面上から明確ではないが、周方向の１
２０度の間隔を置いて３個設けられ、さらに、その姿勢
保持アーム要素が他の軸心方向位置にも複数、実施例で
は他の１個所においても設けられており、結果として、
合計６個の姿勢保持アーム要素が設けられている。

【００２８】２７はロッド１５の伸長時において曲りを
防止するシリンダー的構造の案内ロッドである。この案
内ロッドは省略が可能であり、また、必要により周方向
に間隔を置いて複数設けることができる。

【００２９】（接続方法） 上記の接続装置Ｍを用いて、次記のように、たとえば、
泥水沈埋工法において接続が図られる。

【００３０】すなわち、従来例と基本的に同様に、ガイ
ドウォール１を構築したのち、ベントナイトなどの安定
液を充填しながらパワーショベル等でトレンチ掘削が行
われる。

【００３１】次いで、図７に示すように、第１人孔２を
組立て、接続管３０と一体化した状態で、適宜の吊持部
材を介してトラッククレーンなどで吊り上げてトレンチ
の基端部に沈埋する。第１人孔２には、前述の一体化連
結管体ＰＵを接続するための接続管３０を予め取り付け
てあり、さらにその接続管３０の先端下部には、一体化
連結管体ＰＵの基端部を仮受けするための円弧状の仮受
け部材３１が、先端部に突出するように取り付けてあ
る。

【００３２】また、接続管３０の先端上部には後述する
一体化連結管体ＰＵに取り付けてある接触式センサーと
しての接続確認用リミットスイッチ３８に対応する位置
に当接板３２が設けてある。

【００３３】複数本の管体Ｐ，Ｐ…を連結してなる一体
化連結管体ＰＵを、先行沈埋してある人孔２の仮受け部
材３１に載置するように沈埋の準備を行う。このため
に、図８および図９に示すように、地上部において予
め、一体化連結管体ＰＵの内部に、前述の接続装置Ｍを
一体化連結管体ＰＵの開口部と、接続装置Ｍの第２パッ
カー１８の先端が面一になるようにセットしておく。

【００３４】さらに、一体化連結管体ＰＵの基端部上部
には、リミットスイッチ３８を所定の位置に設置するた
めの位置決め部材３３を取り付けておく。その位置決め
部材３３にはガイドロッド３４がその上部が安定液面上
に突出するように立設してある。リミットスイッチ３８
は、ガイドパイプ３５の先端側部に固定してあり、前記
ガイドロッド３４にガイドパイプ３５を差し込み、位置
決め部材３３に配置される。

【００３５】一方、一体化連結管体ＰＵの先端部には、
隣接する他の一体化連結管体ＰＵを接続するための仮受
け部材３１が取り付けてある。

【００３６】かくして沈埋を開始する。人孔２を移動し
ないように固定しておく。たとえば図１０に示すよう
に、人孔２を吊下するゲビン棒７Ａの支持部材である受
け定板３９をアンカーピン４０などでガイドウォール１
に固定し、接続時に移動しないように固定しておく。

【００３７】接続に際しては、先ず第１パッカー１７を
注水により膨張させ、一体化連結管体ＰＵ内に密着させ
て固定する。次いで、駆動シリンダー１０のロッド１５
を伸長して第２パッカー１８を人孔２の接続管内の所定
位置まで挿入し、注水により膨張させて密着固定する。
その後、ロッド１５を収縮し、第１パッカー１７と一緒
に一体化連結管体ＰＵを接続管３０側に引き寄せて、接
続管３０の接続メス部３０ａと一体化連結管体ＰＵの接
続オス部Ｐａを嵌合接続する。

【００３８】このようにして管体の接続が完了すると、
一体化連結管体ＰＵに取り付けたリミットスイッチ３８
が接続管３０の当接板３２に接触し地上で接続完了の確
認ができる。図６に示すように、リミットスイッチ３８
と当接板３２とが当接すると、その信号が監視装置６０
に与えられ、これによって、送水ポンプ６１からの水の
供給が停止され、排水系に変更されることにより、第１
および第２パッカー１７，１８の収縮が図られる。リミ
ットスイッチ３８は、接続完了の確認をしたのちガイド
パイプ３５を引き上げ地上に回収する。

【００３９】パッカー１７、１８に注入する流体として
は、水、オイル、エアなどが使用できるが、安定液より
比重の小さいものの場合、パッカー１７、１８の形状を
維持する圧力制御が難しいため、安定液と比重が同程度
である水を使用するのが好ましい。

【００４０】また、上述したように一体化連結管体ＰＵ
を安定液中で移動させながら接続するので、一体化連結
管体ＰＵを吊下している小型門型クレーンや門型足場に
車輪などが設けてあり、一体化連結管体ＰＵの動きに追
従移動できるようになっている。

【００４１】排水により両側のパッカー１７、１８を縮
めたのち、第１パッカー１７の端部に連結してある回収
用ロープ４１を引き上げ、本体１１を地上に回収する。

【００４２】第２の一体化連結管体ＰＵを接続するに際
しては、その第２の一体化連結管体ＰＵに回収した接続
装置Ｍおよび仮受け部材３１をセットしたのち、第２の
一体化連結管体ＰＵをその基端部が第１の一体化連結管
体ＰＵの仮受け部材３１に載置されるように沈埋する。
第１の一体化連結管体ＰＵを移動しないように固定した
状態で、前記と同様にして接続装置Ｍにより第１の一体
化連結管体ＰＵと第２の一体化連結管体ＰＵの接続を行
う。

【００４３】第２の人孔の沈埋および接続に際しては、
基端側と先端側にそれぞれ接続管３０が取り付けてある
第２の人孔２を、基端側の接続管３０内に接続装置Ｍに
セットして第２の一体化連結管体ＰＵの仮受け部材３１
に載置されるように沈埋し、接続装置Ｍにより接続す
る。

【００４４】その後、ロッキングボックスの建て込み・
固化を行う。すなわち、第１スパンの管体の設置を終了
したのち、所定位置にロッキングボックス５０などを建
て込み安定液を隔壁し安定液に固化剤を混入・混合する
か、あるいは置換するかして第１スパンを固化する。

【００４５】このようにロッキングボックス５０などに
より安定液を隔壁する場合、例えば、第１スパンでは固
化作業をし、同時に第２スパンでは掘削作業をするとい
うような並行作業が可能となる。またこの場合、一体化
連結管体ＰＵおよび人孔２はすべて接続装置Ｍにより接
続できるため、従来のような狸掘による接続作業は不要
である。

【００４６】なお、１スパン毎の施工も可能であるが、
その場合スパン間の接続については、従来のようにスパ
ン間に人孔を設置して狸掘により接続しなければならな
い。

【００４７】上記のようにして埋設および固化作業を繰
り返して順次管体を埋設していく。

【００４８】一方、上記例では、複数の単管Ｐ，Ｐ…か
らなる一体化連結管体ＰＵによる施工例を説明したが、
単管Ｐが大きく重量のある場合には、単管Ｐを一本づつ
沈埋することも可能である。

【００４９】また、パッカー１７、１８の周囲形状を変
更することによって、管体の断面形状としては円形だけ
でなく矩形のものにも対応できる。

【００５０】さらに、上記例においては、接続装置Ｍを
予め一体化連結管体ＰＵに設けて、その一体化連結管体
ＰＵを人孔２に移動させるようにしてあるが、接続装置
Ｍを予め人孔２側に設けて、その一体化連結管体ＰＵ側
に第２パッカー１８を伸ばした後、ロッド１５の収縮に
より、一体化連結管体ＰＵを人孔２に移動させるように
してもよい。

【００５１】本発明における管体Ｐとしては、全体が管
のほか、上記例のように、接続管３０と人孔２が一体化
されたものも含む。

【００５２】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、余分な
人孔を設置する必要がなく、施工性が大幅に向上する、
人孔と一体化連結管体の連通作業が不要となる、人孔と
一体化連結管体または一体化連結管体同士が直接連結さ
れているため、漏水の心配がないなどの利点がもたらさ
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】管路の敷設態様の概要平面図である。

【図２】従来例の概要断面図である。

【図３】その側面図である。

【図４】接続状態の説明図である。

【図５】接続装置の詳細図である。

【図６】接続作業完了状態の要部概要図である。

【図７】人孔部分の正面図である。

【図８】地上での組み上げ前の状態の説明図である。

【図９】組み上げ状態の説明図である。

【図１０】接続状態の全体図である。

【図１１】ロッキングボックスによる隔壁態様の説明図
である。

【符号の説明】

１…ガイドウォール、２…人孔、３…上部支持材、４…
下部支持材、８…門型クレーン足場、１０…駆動シリン
ダー、１１…本体、１３，１６…中空筒、１５…（シリ
ンダー）ロッド、１７…第１パッカー、１８…第２パッ
カー、３０…接続管、３１…仮受け部材、４０…回収用
ロープ、５０…ロッキングボックス、Ｐ…管体、ＰＵ…
一体化連結管体。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16L 1/024 E02B 9/06 E02F 5/10 F16L 1/038

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】相互に離間した第１の管体と第２の管体と
   を接続装置を用いて接続するに際して、 前記接続装置は、両端部に圧接手段を有し、これら圧接
   手段間を接離する伸縮駆動手段を有し、 前記伸縮駆動手段により圧接手段間を離間させるととも
   に、第１の管体の端部内に一方の圧接手段を、第２の管
   体の端部内に他方の圧接手段を位置させ、かつ各圧接手
   段により対応する管体の内面を圧接して固定した状態
   で、前記伸縮駆動手段により圧接手段間を接近させて、
   相互に離間した第１の管体と第２の管体とを接近させ
   て、管体相互の連結を図ることを特徴とする管体の接続
   工法。
2. 【請求項２】水中または泥水中において、相互に離間し
   た第１の管体と第２の管体とを接続装置を用いて接続す
   るに際して、 前記接続装置は、両端部に圧接手段を有し、これら圧接
   手段間を接離する伸縮駆動手段を有し、 第１の管体および第２の管体の対応する端部の一方に接
   触を感知する接触式センサーを、他方にそのセンサーに
   当接する当接部を設け、 前記伸縮駆動手段により圧接手段間を離間させるととも
   に、第１の管体の端部内に一方の圧接手段を、第２の管
   体の端部内に他方の圧接手段を位置させ、かつ各圧接手
   段により対応する管体の内面を圧接して固定した状態
   で、前記伸縮駆動手段により圧接手段間を接近させて、
   相互に離間した第１の管体と第２の管体とを接近させ、 前記センサーと前記当接部との接触を地上にて検知し、
   その接触を検知した時点で、前記接近を停止するととも
   に、管体相互の連結を図ることを特徴とする管体の接続
   工法。
3. 【請求項３】前記圧接手段は、流体圧により膨縮するパ
   ッカーである請求項１または２記載の管体の接続工法。
4. 【請求項４】相互に離間した第１の管体と第２の管体と
   を接近させて接続を図る装置であって、 駆動シリンダーと、その本体側に対して位置決めされた
   第１パッカーと、シリンダーロッドに対して位置決めさ
   れた第２パッカーとを有し、 前記各パッカーは流体圧の出入りにより膨縮して、対応
   する管体の内面に圧接される構成としたことを特徴とす
   る管体の接続装置。
5. 【請求項５】前記駆動シリンダーの本体に、管体内面に
   対して足を伸ばして押圧し、駆動シリンダーと管体の軸
   心との一致を図る姿勢保持手段が設けられている請求項
   ４記載の管体の接続装置。
6. 【請求項６】前記姿勢保持手段は、一端が駆動シリンダ
   ーの本体に回転自在に連結されたアームと、このアーム
   の他端部に自由回転するガイドローラと、前記アームの
   他端部を前記本体の軸心から放射方向に弾圧する弾圧手
   段とを有する姿勢保持アーム要素が、周方向に間隔を置
   いて複数設けられ、かつこれらの姿勢保持アーム要素が
   他の軸心方向位置にも複数設けられて、構成されている
   請求項５記載の管体の接続装置。