JP3321426B2 - 推進工法及びそれに使用する管継手 - Google Patents

推進工法及びそれに使用する管継手

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JP3321426B2
JP3321426B2 JP02985799A JP2985799A JP3321426B2 JP 3321426 B2 JP3321426 B2 JP 3321426B2 JP 02985799 A JP02985799 A JP 02985799A JP 2985799 A JP2985799 A JP 2985799A JP 3321426 B2 JP3321426 B2 JP 3321426B2
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pipe
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insertion port
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哲二 下保
芳樹 岡本
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Kurimoto Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水道、ガス、下水
道等に用いる流体輸送用配管を地下に埋設するための非
開削推進工法及びこれに使用するに適した耐震性管継手
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ダクタイル鋳鉄管等の流体輸送用配管を
埋設する一つの工法として、パイプインパイプ工法があ
る。この工法は、既設の古いパイプ内に新たなパイプを
挿入する工法で、開削を必要としないため広く採用され
ている。
【0003】従来採用されてきたパイプインパイプ工法
における管継手は、例えば図9に示すようなものであ
る。この継手100は、PII形継手と呼ばれるもの
で、受口101、挿し口102、ロックリング103、
セットボルト104、ゴム輪105等で構成される。
【0004】図10は上記従来のパイプインパイプ工法
の概要を表すもので、発進坑Sと到達坑Rとの間に埋設
されている既設管P’内にこれよりも径の小さな新管P
を挿入する。発進坑には油圧ジャッキJが設置されてお
り、該油圧ジャッキの後部は反力受けHに当接し、前部
は押角Bを介して新管Pを押圧するようになっている。
新管Pは、その先端部の挿し口102を先行の新管の後
端部の受口101に挿入することによって順次接合さ
れ、既設管内に押し込まれて行く。なお、先頭の新管の
先端部には先導ソリKが取り付けられている。
【0005】上記新管P,…の接合は、次のようにして
行われる。まず、ロックリング103及びゴム輪105
を受口内面に装着する。然る後、油圧ジャッキJを作動
させて、受口101に挿し口102を挿入し、セットボ
ルトを締め付ける。これにより、発進坑に後端部が臨ん
でいる先行の新管の後部に後続の新管が接合される。後
続の新管が接合されたら、油圧ジャッキJで押圧して、
接合された一連の管列を到達坑に向かって進行させる。
油圧ジャッキの推進力は、上記ロックリング103と、
ロックリング溝107の端面との当接によって伝達され
る。なお、図では既設管内に新管を挿入するようになっ
ているが、推進工事のさや管内にパイプインパイプ工法
にて新管を挿入する工法も同様に行われている。
【0006】次に、図11は上記と若干異なるUF形ダ
クタイル管を用いる推進工法を表すもので、この推進工
法用UF形ダクタイル管は、受口201、挿し口20
2、ゴム輪205、ロックリング203、セットボルト
204、押輪208、ボルト209、継ぎ棒210、モ
ルタルライニング206、外装コンクリート211等で
構成される。このUF形ダクタイル管の接合に際して
は、まず、ロックリング203を拡大した状態で受口内
面のロックリング溝207に装着する。次いで、推進ジ
ャッキにより、受口に挿し口を挿入した後、セットボル
ト204を締め付け、ロックリング203をロックリン
グ溝207に張り付かせる。その後、内面側よりゴム輪
205、押輪208、継ぎ棒210を装着し、ボルト2
09で締め付ける。最後に受口内面のボルト部にモルタ
ルを充填する。
【0007】このUF形ダクタイル管は、上記と同様に
発進坑Sから推進ジャッキJにより、推進工法用ダクタ
イル管を圧入するか、もしくは先導管により掘削しなが
ら到達坑Rまで推進する。この時の推進力は、上記ロッ
クリング203とロックリング溝207との係合を介し
て伝達される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記パイプインパイプ
工法用PII形ダクタイル管の場合は、パイプイン終了
後は、図9に示すように、ロックリング103とロック
リング溝107端面が接触した状態となっているため、
挿し口102が受口101に入り込む方向には移動でき
ない。このため、継手が両方向に伸縮する必要のある耐
震管としての性能を満たしていないという問題点があ
る。なお、地震等により継手に大きな引き抜き力が作用
した場合には、ロックリング103とロックリング溝1
07が係合することにより、離脱阻止力を発揮するもの
で、耐震継手として通常用いられているS形ダクタイル
管、SII形ダクタイル管、並びにNS形ダクタイル管
の半分の引き抜き力に耐えることができる。
【0009】また、上記UF形ダクタイル管の場合は、
推進が終了した時には、ロックリング203はロックリ
ング溝207に納まった状態となっている。この状態で
地震等が発生し、継手に押し込み力や引き抜き力が作用
した場合には、継手部が剛結された離脱防止継手として
機能するため、耐震継手に必要な継手伸縮量は有しな
い。さらに、管内面より接合する継手であるため、管内
に作業員が入れる呼び径、すなわち直径700mm以上
の管しか接合できないという問題点がある。なお、UF
ダクタイル管の適用口径はΦ700〜2600mmであ
る。
【0010】上記の通り、従来の推進工法用ダクタイル
管は、いずれも耐震継手として必要な伸縮量を備えてい
ないので、地震の発生により継手部が破損する恐れが高
かった。そこで、本発明は、耐震継手として十分な伸縮
量を有する状態で管を埋設することを課題としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、まず、耐震継手として十分な伸縮量を有
する状態で管を埋設すべく、管の挿し口を先行する管の
受口に挿入してその挿し口が受口に対し管軸方向に抜け
ない範囲で所要長さ動き得るように管を接続しつつ地下
に埋設するように推進することを前提とし、つぎに、前
記挿し口外周面にカラーを挿し口の反挿入方向に移動不
能に嵌め、このカラーにより、挿し口先端部を上記抜け
ない範囲で動き得る所要長さの中程に維持して推進し、
推進終了後は、前記カラーが前記維持力をなくしてその
維持を解放して挿し口と受口とを伸縮可能な接続状態と
するようにしたのである。すなわち、本発明に係る推進
工法は、管を接続しつつ地下に埋設するための推進工法
であって、管の挿し口と受口との間に推進力伝達可能で
埋設後に破砕可能なカラーを介装し、該カラーを介して
推進力を先行の管に伝達しつつ推進するとともに、推進
終了後は前記カラーを破砕して挿し口と受口とを伸縮可
能な接続状態とする構成を採用し得る。
【0012】また、本発明にかかる管継手は、挿し口と
受口とを嵌合して管を接続する管継手において、受口内
周面と挿し口外周面との間に両者の隙間をシールするゴ
ムリングを設け、受口内周面にロックリングを設けると
ともに、挿し口先端部外周面に前記ロックリングに係合
して挿し口の逸脱を防止する挿し口突起とを設け、さら
に前記挿し口外周部に設けたフランジと受口端部との間
に、推進終了後に破砕可能な推進力伝達用のカラーを介
装した構成を採用し得る。
【0013】上記推進力伝達用のカラーとしては、例え
ば、コンクリート製の環状体の適所に水和反応によって
膨張する酸化カルシウム(CaO)を主成分とする石灰
系、もしくは3CaO・3Al23 ・CaSO4 、C
aSO4 およびCaOを主成分とするカルシウム・サル
ホ・アルミネート系(CSA系)化合物などを含有する
静的破砕剤を埋設したものが考えられる。
【0014】上記本発明によれば、推進工事中は推進力
伝達用のカラーを介して推進力を先行の管に伝達するこ
とができるので、管の推進を効果的に行うことができ
る。また、推進終了後は、当該推進力伝達用のカラーを
破砕することにより、挿し口と受口との嵌合部に当該カ
ラーがあった分だけ伸縮する余裕ができることになり、
耐震継手としての機能を有するものとなる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、図面に表わされた本発明の
実施の形態に基づいて、本発明をより具体的に説明す
る。
【0016】図1は、本発明にかかる管継手の構造を表
す断面図であって、この管継手1は、水道の耐震継手と
して通常使用されているNS形継手であり、挿し口2と
受口3からなる。挿し口2は、ダクタイル管4の先端部
外周面に挿し口突起5が一体に設けられている。地震な
どにより大きな引き抜き力が管継手に作用した場合に
は、この挿し口突起5と後述のロックリング17が掛か
り合うことにより、受口から挿し口の抜け出しを防止す
る。また、この挿し口突起5は、挿し口2の外周部全体
にリング状に設けられている。挿し口2の後方寄りの位
置にはフランジ7が一体に設けられている。8,…は、
フランジ7の背面部に適当間隔で設けられたバックアッ
プ用の補強リブである。これらフランジ7と補強リブ8
は、金属製で溶接等により挿し口2の外周面上に固着さ
れている。
【0017】受口3は、ダクタイル管4の後部を概略漏
斗状に拡径してなり、その内面部にゴム輪装着用の溝1
0と、ロックリング溝12が設けられている。受口3の
後端部には、内向フランジ13が形成され、その端面は
軸方向と直角な平面13aとして形成されている。前記
溝10には、シール用のゴム輪15が嵌め込まれてお
り、前記ロックリング溝12には一つ割りで拡がり勝手
に作られたロックリング17がロックリング心出し用の
ゴムリング18を介して嵌着されている。19は内装
材、20は外装コンクリートである。
【0018】前記挿し口2のフランジ7と、受口3の内
向フランジ13との間には推進力伝達用カラー25が介
装されている。この推進力伝達用カラー25は、図2に
示すように環状の一体物として形成されており、例えば
コンクリート、セラミックス等、適度の脆性と剛性を有
する材料で作られている。このカラー25には、その肉
厚方向の中間部にその円周方向に沿って適当間隔(L)
で前後に貫通する挿入孔26が穿孔されており、該挿入
孔には静的破砕剤27が充填されている。挿入孔の直径
dと孔間隔Lとの関係は、例えばL=8d程度とするの
が好ましい。
【0019】上記静的破砕剤27は、推進完了後にカラ
ーを破砕することができるものである。この静的破砕剤
には、酸化カルシウム(CaO)を主成分とする石灰系
のものと、3CaO・3Al23 ・CaSO4 、Ca
SO4 およびCaOを主成分とするカルシウム・サルホ
・アルミネート系(CSA系)の2種類がある。石灰系
のCaOは、水和反応することにより、微細なコロイド
状の水酸化カルシウムCa(OH)2 を生成する。この
Ca(OH)2 は、時間の経過とともに長大な異方性の
六角板状結晶へと成長して行くため、拘束状態のもとで
も水和反応に伴って生成する結晶の成長により、相互に
押し合う結晶圧となり、拘束壁への膨張圧が発生する。
また、CSA系の場合においても、以下に示すような一
般的な水和反応により、エトリンガイトと呼ばれる針状
結晶へと成長して行くため、石灰系と同様に拘束壁への
膨張圧が発生する。これらの膨張圧が充填孔に作用し、
該孔を中心として周辺部に圧縮応力が発生することで、
これと直角方向に引張応力が発生する。
【0020】
【化1】
【0021】引張応力が推進力伝達用カラーの引張強度
を越えた時に亀裂が発生し、さらに静的破砕剤の膨張が
持続することで亀裂の伝播が起こる。このため、推進力
伝達用カラーの円周方向、軸方向共に多数の亀裂が入
り、破砕が行われるのである。このように、上記2種類
の主成分は石灰系およびCSA系の両方共に推進力伝達
用カラーを破砕する効果を有するため、どちらの成分で
あっても構わない。また、本発明の目的を達成するもの
であれば、これら2種類以外の成分であっても構わな
い。この破砕による破片は、パイプインパイプ工法の場
合は、さや管(外管)と推進管(内管)との間に隙間が
あるので、この空隙部に脱落し、挿し口2と受口3との
間から除去される。このため、当該カラー25によって
隔てられていた分だけ継手が収縮可能となる。また、推
進工法の場合には、推進力伝達用カラー25の圧縮強度
が0に近くなるので、その分だけ継手の収縮が可能とな
る。
【0022】上記推進力伝達用カラー破砕のための水和
反応は、例えば推進工事前に静的破砕剤と水とを攪拌し
て静的破砕剤挿入孔に充填する方法、水と反応させずに
推進した後に管周辺の地山の土中に含まれる水分により
反応させる方法等によって実現することができる。特に
急ぐ場合は、パイプ等でこの部分に注水してもよい。上
記静的破砕剤は、一般に膨張コンクリートに使用されて
いる膨張剤と同様の成分であり、この膨張剤を過剰に含
有させることにより、コンクリートなどの破砕を促すも
のである。また、この静的破砕剤は、一般的に建設工事
に伴う岩石やコンクリートの破砕に用いられているもの
で、振動、騒音、飛び石等を生じることなくコンクリー
ト等を破砕することが可能であり、しかも有害成分を含
んでいないため、管体への悪影響も考えられない。
【0023】上記静的破砕剤の挿入形状については、推
進力伝達用カラーを破砕し、継手の伸縮量を確保すると
いう目的を達成することができるものであれば、図示例
以外の形状でもよい。また、図示例のように、カラー2
5に穿孔した孔に静的破砕剤を充填する方法に限らず、
カラー自体を静的破砕剤を混和剤として配合したコンク
リートで製作しておくこともできる。この場合も、推進
終了後に管周辺地山の土中に含まれた水分により反応さ
せ、継手伸縮量を確保する方法等により破砕することが
できる。
【0024】上記継手1の施工方法について説明すれ
ば、次の通りである。まず、図3(a)に示す如く、挿
し口2の外周部に推進力伝達用カラー25を預け入れ
る。一方、受口3の所定箇所にゴム輪15、ロックリン
グ17を装着し、この受口3に上記挿し口2を挿入す
る。しかる後、挿し口2が受口3に挿入された管を油圧
ジャッキにより、パイプインパイプ工法であればさや管
内に順次挿入し、推進工法であれば先頭管で掘削しなが
ら順次管を挿入する。図3(b)の状態であれば、挿し
口2のフランジ7と受口3の内向フランジ13とでカラ
ー25が挟圧された状態となり、油圧ジャッキによる推
進力は、推進力伝達用カラー25を介して先行の管に伝
達される。
【0025】上記静的破砕剤は、推進終了後に膨張して
推進力伝達用カラー25を破砕するように設定されてい
るので、その膨張により図3(c)に示すように、カラ
ー25に亀裂が入って破砕される結果、当該カラーの圧
縮強度がほぼ0となり、当該カラーの前後幅の分だけ継
手の伸縮量が確保される。なお、さや管内に管を挿入し
た場合は、前述の如くさや管と挿入した管の内周面との
間に空隙があるため、亀裂の入った推進力伝達用カラー
は破片となって脱落する。図3(d)は、推進力伝達用
カラーが脱落して継手の押し込み量L1’が確保された
状態を示す。
【0026】図4は、本発明の継手の伸縮量を表すもの
で、継手1が押し込まれる方向にはL1又はL1’の余
裕があり、引き抜かれる方向にはL2の余裕がある。継
手に引き抜き力が作用した場合は、ロックリング17が
突起5に係合して脱落が防止される。これらの関係は、
L1’≧L1=L2となっている。このため、例えば管
長の1%の引き抜き代と管長の1%という規定の押込み
代を確保することも容易である。
【0027】次に、図5は上記と異なる実施の形態を表
すもので、本例では推進力伝達用カラー25を管製造時
に同時に成形している。ダクタイル鋳鉄管の外面は平滑
ではないため、この場合は、管外面よりコンクリートの
カラーが離脱しにくくなる可能性がある。そこで、カラ
ーを装着する管外面に予め樹脂塗料等の平滑剤28を塗
布しておきその上からカラーのコンクリートを打ち込む
のが好ましい。これにより、管の外面が平滑化され、カ
ラー破砕時に破片が管外面から容易に離脱するようにな
り、継手伸縮量が確保される。上記樹脂塗料としては、
例えばエポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、フッ素樹脂等
を使用することができる。
【0028】図6は、さらに異なる実施の形態を表すも
ので、この継手では、ロックリング37がゴム輪15よ
りも受口の後端側に設けられたロックリング溝32に嵌
合しており、これが係合する挿し口突起35がロックリ
ングとゴム輪との中間部に形成されている。ロックリン
グ37は、セットボルト38によって固定されている。
なお、ゴム輪15は、ゴム輪溝30に嵌合している。他
の部分については概ね図1の形態と同様である。
【0029】この形態では、ゴム輪15がロックリング
37よりも奥側に配置されているので、推進力伝達用カ
ラー25が破砕した時にその破片が当該ゴム輪の摺接部
に入り込みにくく、シール性が損なわれない。
【0030】図7は更に異なる実施の形態を表すもの
で、この継手では、受口3の端面と推進力伝達用カラー
25との間に混入防止リング40が介装されている。こ
の混入防止リング40は、推進力伝達用カラー25が破
砕した時に、その破片が受口内部に侵入することを防止
するものである。なお、この混入防止リング40は、推
進力伝達用カラーの破片が受口内部に入り込みにくい材
質で作るのが好ましく、例えばゴム製リングや樹脂製リ
ング等が適している。
【0031】図8は、推進力伝達用カラーに挿入する静
的破砕剤の異なる形態を表す。この形態では、静的破砕
剤27が推進力伝達用カラーの肉厚部の外周面側と内周
面側にかけて斜めに挿入されている。このため、破砕さ
れたコンクリート破片が確実に脱落することになり、よ
り確実に継手伸縮量を確保できる。
【0032】なお、以上の形態では、推進力伝達用カラ
ーを静的破砕剤で破砕するようになっているが、この推
進力伝達用カラーは、推進時に十分な推進力を伝達する
ことができ、推進終了後は破砕して継手の伸縮量を確保
することができるものであればよいので、上記図示例の
ものに限らず、他の適当な材質もしくは構造のものと
し、適当な破砕手段を設けておけばよい。例えば、推進
力伝達用カラーの位置までガス管(エアホース等)を配
策しておき、推進終了後に圧縮ガス(エア)等でカラー
を吹き飛ばすような方法も考えられる。
【0033】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、推進工法に使用する管継手に、推進力を伝達
可能で、推進終了後は破砕して継手部から除去される推
進力伝達用カラーが介装されているので、埋設後に十分
な伸縮量が確保されることになり、耐震継手としてきわ
めて有効なものとなった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の管継手の断面図である。
【図2】その推進力伝達用カラーの断面図(a)及び正
面図(b)である。
【図3】継手の接合法の説明図である。
【図4】カラー破砕後の継手の断面図である。
【図5】異なる実施の形態を表す継手の断面図である。
【図6】更に異なる実施の形態を表す継手の断面図であ
る。
【図7】更に異なる実施の形態を表す継手の断面図であ
る。
【図8】上記と異なるカラーの断面図(a)及び正面図
(b)である。
【図9】従来のPII形管継手の断面図である。
【図10】推進工法の説明図である。
【図11】従来のUF形管継手の断面図である。
【符号の説明】
1 管継手 2 挿し口 3 受口 5 突起 7 フランジ 17 ロックリング 18 ゴム輪 25 推進力伝達用カラー 27 静的破砕剤
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E21D 9/06 311 F16L 1/024 F16L 21/08

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 管の挿し口を先行する管の受口に挿入し
    てその挿し口が受口に対し管軸方向に抜けない範囲で所
    要長さ動き得るように管を接続しつつ地下に埋設するた
    めの推進工法であって、 上記挿し口外にカラーを挿し口の反挿入方向に移動
    不能に嵌め、このカラーにより、挿し口先端部を上記抜
    けない範囲で動き得る所要長さの中程に維持して推進
    し、推進終了後は、前記カラーが前記維持力をなくして
    その維持解放て挿し口と受口とを伸縮可能な接続状
    態とすることを特徴とする推進工法。
  2. 【請求項2】 上記カラーが埋設後に破砕して、上記維
    解放て挿し口と受口とを伸縮可能な接続状態とす
    る請求項1に記載の推進工法。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載の推進工法において、受
    口内周面と挿し口外周面との間に両者の隙間をシールす
    るゴムリングを設け、受口内周面にロックリングを設け
    るとともに、挿し口先端部外周面に前記ロックリングに
    係合して挿し口の逸脱を防止する挿し口突起とを設け、
    さらに前記挿し口外周部に設けたフランジと受口端部と
    の間に上記カラーを介装して、前記フランジにより、前
    記カラーを反挿入方向に移動不能にした推進工法。
  4. 【請求項4】 上記カラーが、酸化カルシウム(Ca
    O)を主成分とする石灰系、もしくは3CaO・3Al
    2 3 ・CaSO4 、CaSO4 およびCaOを主成分
    とするカルシウム・サルホ・アルミネート系(CSA
    系)の化合物などを含有する脆性材料で形成されている
    請求項2又は3に記載の推進工法。
  5. 【請求項5】 上記カラーが、コンクリート製の環状体
    として形成され、その適所に酸化カルシウム(CaO)
    を主成分とする石灰系、もしくは3CaO・3Al2
    3 ・CaSO4 、CaSO4 およびCaOを主成分とす
    るカルシウム・サルホ・アルミネート系(CSA系)の
    化合物などを含有する静的破砕剤が埋め込まれている請
    求項2又は3に記載の推進工法。
  6. 【請求項6】 管の挿し口を先行する管の受口に挿入し
    てその挿し口が受口に対し管軸方向に抜けない範囲で所
    要長さ動き得るように管を接続しつつ地下に埋設するた
    めの推進工法における前記挿し口と受口との管継手であ
    って、 上記挿し口外にカラーを挿し口の反挿入方向に移動
    不能に嵌め、このカラ ーにより、挿し口先端部を上記抜
    けない範囲で動き得る所要長さの中程に維持して推進
    し、推進終了後は、前記カラーが前記維持力をなくして
    その維持解放て挿し口と受口とを伸縮可能な接続状
    態とすることを特徴とする管継手。
  7. 【請求項7】 上記カラーは埋設後に破砕して、上記維
    解放て挿し口と受口とを伸縮可能な接続状態とす
    る請求項6に記載の管継手。
  8. 【請求項8】 請求項7に記載の管継手において、受口
    内周面と挿し口外周面との間に両者の隙間をシールする
    ゴムリングを設け、受口内周面にロックリングを設ける
    とともに、挿し口先端部外周面に前記ロックリングに係
    合して挿し口の逸脱を防止する挿し口突起とを設け、さ
    らに前記挿し口外周部に設けたフランジと受口端部との
    間に上記カラーを介装して、前記フランジにより、前記
    カラーを反挿入方向に移動不能にしたことを特徴とする
    管継手。
  9. 【請求項9】 上記カラーが、酸化カルシウム(Ca
    O)を主成分とする石灰系、もしくは3CaO・3Al
    2 3 ・CaSO4 、CaSO4 およびCaOを主成分
    とするカルシウム・サルホ・アルミネート系(CSA
    系)の化合物などを含有する脆性材料で形成されている
    請求項7又は8に記載の管継手。
  10. 【請求項10】 上記カラーが、コンクリート製の環状
    体として形成され、その適所に酸化カルシウム(Ca
    O)を主成分とする石灰系、もしくは3CaO・3Al
    2 3 ・CaSO4 、CaSO4 およびCaOを主成分
    とするカルシウム・サルホ・アルミネート系(CSA
    系)の化合物などを含有する静的破砕剤が埋め込まれて
    いる請求項7又は8に記載の管継手。
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