JP3365489B2

JP3365489B2 - 耐震推進工法および管継手

Info

Publication number: JP3365489B2
Application number: JP03097999A
Authority: JP
Inventors: 哲二下保; 吉彦山本; 芳樹岡本
Original assignee: Kurimoto Ltd
Current assignee: Kurimoto Ltd
Priority date: 1999-02-09
Filing date: 1999-02-09
Publication date: 2003-01-14
Anticipated expiration: 2019-02-09
Also published as: JP2000226986A

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
などに用いる流体輸送用管路を非開削で布設する二工程
式推進工法またはパイプインパイプ工法およびその耐震
推進管継手に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ダクタイル鋳鉄管などの埋設管路
施工は、地面を開削して布設する開削工法が一般的であ
ったが、昨今では幹線道路に留まらず、一般道路におい
ても交通量が増加したため、開削工法のために交通を遮
断することは困難になってきている。そこで発進立坑と
到達立坑だけを開削し、鞘管としてヒューム管や鋼管な
どを推進した後に、ダクタイル鋳鉄管を挿入する二工程
式推進工法や既設管を鞘管として、その中に口径の小さ
い新管を挿入して管路更新するパイプインパイプ工法な
どの推進工法が一般的に用いられている。一方、阪神大
震災からの教訓などによって管路に非定常的な外力が直
撃したときでも、継手内で伸縮作用が可能であり、外力
を吸収緩和する耐震性が強く求められるようになった。

【０００３】上記パイプインパイプ工法に用いられてき
た耐震継手としては、図１１に示すようなパイプインパ
イプ工法用ＰII形継手と呼ばれものがある。挿し口１０
１、受口１０２、ゴム輪１０３、ロックリング１０４、
セットボルト１０５で構成されており、パイプインパイ
プ工法は、図１２に示すように埋設された既設管２０３
に、これよりも径の小さい新管２０４を発進立坑２０１
から油圧ジャッキ２０５により到達立坑２０２まで挿入
する工法である。該油圧ジャッキ２０５は後部に反力受
け２０６が当接され、前部には押角２０７を介して新管
２０４を押圧するようになっている。また、新管２０４
の先頭には挿入抵坑を小さくするための先導ソリ２０８
が装着されている。

【０００４】新管の接合方法は、まずロックリング１０
４およびゴム輪１０３を受口内面に装着し、油圧ジャッ
キ２０５を作動させて受口１０２に挿し口１０１を挿入
し、セットボルト１０５を締め付け、これによって先行
の新管の後部に次々と新管が接合されていき、この接合
された新管の上記ロックリング１０４の側面と挿し口１
０１に設けたロックリング溝１０６の側端面１０７にて
推進力が伝達される。この図では既設管に新管を挿入し
て更新しているが、管路新設のためにまず鞘管を推進
し、さらに鞘管内にパイプインパイプ工法で新管を挿入
する二工程式推進工法も通常行われている。

【０００５】

【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形継手の構成では、推進工が終了した後は、
図１１に示すようにロックリング１０４の側面と挿し口
１０１に設けたロックリング溝１０６の側端面１０７が
接触した状態、つまり継手が押し込まれた状態となって
いるから、引き抜き代のみは確保されているが、挿し口
が受口に入り込む方向には動かないため、継手が両方向
に伸縮する必要がある耐震管継手としての性能を半ばし
か満たしていないという問題点がある。

【０００６】推進工法に使用する管継手として、縮み
側、伸び側の両方に移動できるように一定の間隔を維持
する従来技術としては、図１３（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示
すような特開平３−３９５９４号がある。この発明の要
旨は推進管の挿し口３０１、受口３０２の間へ着脱自在
のスペーサ治具３０３を介装して推進力を伝え、所定の
位置に推進した後にこのスペーサ治具３０３を取り外し
て所定間隔を形成するものである。

【０００７】しかしこの方式では発進坑内でスペーサ治
具を挿し口−受口間に取り付ける負担と大量のスペーサ
治具を要し、布設完了後、全管路に亘ってすべてのスペ
ーサ治具を取り外さなければならず、具体的には拡径面
圧ジャッキ３０４を収縮させて本体枠３０３を縮径した
後取り外すなど特殊な用具や煩わしい作業を必要とす
る。第一に、管径が少なくともφ８００ｍｍ以上なけれ
ば管内へ作業員が潜入出来ないため、実施上の最大の制
約となる。

【０００８】本発明は上記のような問題点を解決するた
めに、二工程式推進工法およびパイプインパイプ工法に
用いることができ、口径に関わらずに耐震性の最大の要
件である十分な伸縮量を確保した状態で管および継手を
挿入することができる耐震管継手およびその推進工法の
提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る耐震推進工
法は、地面より掘削した発進立坑から先行の管の後部に
次々と管を接合して軸線方向に押圧し非開削で管路を新
設または更新する二工程式推進工法およびパイプインパ
イプ工法であって、継合する管１０Ａの挿し口１に外装
した押圧フランジ１２と他方の管１０Ｂの受口２の開口
部の側端面２２との間に推進力伝達用カラー３を介装
し、該カラー３を介して後続の管から先行する管へ推進
力を伝達して軸線方向へ押し込んで共に前進し、継合と
押圧とを繰り返して所定の位置まで各管を押し込んで管
路の全長を形成し、各管の継手内に装着した推進力伝達
用カラー３を透過した水分との水和反応によって自ら発
生した膨張圧によって静的に破砕し、該破砕片を継手部
の外周空所に落下させて継手部内に伸縮を可能とする環
状空間を形成する手順によって前記の課題を解決した。

【００１０】また、この二工程式推進工法およびパイプ
インパイプ工法に使用する耐震管継手としては、挿し口
１の外周面１１に固着した押圧フランジ１２、該押圧フ
ランジ１２の頂面に一端を固定して庇状に突出する継手
カバー３１、該継手カバー３１の内周面と挿し口１の外
周面１１間の環状空間へ内蔵された環状の推進力伝達用
カラー３よりなり、該推進力伝達用カラー３が水和反応
によって自ら発生した膨張圧で静的に破砕する材質と手
段を具えると共に、該破砕片を落下させて継手伸縮を可
能とする膨出部３２を継手カバー３１の一部または全部
に付設することによって前記の課題を解決した。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施例をダクタイル
鋳鉄管を適用したもので図面に基づいて説明する。図１
は本発明における耐震管継手の構造を表す断面図であ
り、継手形式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１と受口２からなる。前記
挿し口１は、ダクタイル鋳鉄管１０Ａの先端部外周面に
挿し口突起１３が一体に設けられており、この挿し口突
起１３は、挿し口１の外周面１１にリング状に成形され
ている。挿し口１の後方寄りの外周面上に押圧フランジ
１２が一体的に設けられている。この押圧フランジ１２
の背面部１４には適当な間隔でバックアップ用の補強リ
ブ１５が設けられており、前記押圧フランジ１２と補強
リブ１５は金属製で溶接などの方法により取り付けられ
ている。

【００１２】受口２の内周面２１には、シール用のゴム
輪４を収めるゴム輪溝４１とロックリング溝５１が設け
られている。前記溝５１には一つ割りの環状体で成形さ
れたロックリング５がロックリング心出し用ゴム５２を
介して挿嵌されており、このロックリング５と挿し口突
起１３が地震などによる大きな引き抜き力が作用した場
合に、掛かり合うことにより離脱を阻止する。

【００１３】挿し口１に設けた押圧フランジ１２と受口
開口部の側端面２２に緩衝材３６を挾着して、先行の管
へ推進力を伝達する推進力伝達用カラー３が介装されて
いる。推進力伝達用カラー３は一体物で成形されてお
り、例えばコンクリートやセラミックなどの高い圧縮強
度を有する材料で環状に作られており、図示例では円周
をほぼ均分して軸線方向へ穿孔した複数の充填孔に静的
破砕剤３３が挿入されているが、後述するように推進力
伝達用カラー３を静的に破砕して、継手伸縮量を確保す
ることができるのであればどのような挿入形状にしても
構わない。また、前記カラー３自体を静的破砕剤を混和
材として配合して製作しておくこともできる。また緩衝
材３６は一体物の樹脂リングで成形されており、例えば
低発砲ポリスチレンで作られる。この緩衝材３６はカー
ブ推進工法時に一般的に用いられ、推進力が一点に集中
することを防ぐ役割を持つ。

【００１４】静的破砕剤３３は、推進完了後に膨張圧を
発生させることで推進力伝達用カラー３を静的に破砕さ
せるために必要であり、一般に膨張コンクリートに使用
されている膨張材と同様の成分であり、この膨張材を過
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３３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、コンクリート構造物や岩石に挿入孔を穿孔
し、その中に入れた状態で膨張し、振動、騒音、飛び石
の発生がなくコンクリートの破砕が可能で、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。図示
例の静的破砕剤３３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・３Ａｌ₂Ｏ₃・
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２種類
がある。石灰系のＣａＯは水和反応する事により、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は時間の経過と共に長大な異
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
一般的な水和反応式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、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。（水和反応式） 3CaO・3Al₂O₃・CaSO₄＋6CaO＋8CaSO₄＋96H₂O→3(CaO・A
l₂O₃・3CaSO₄・32H₂O)

【００１５】引張応力が推進力伝達用カラー３の引張強
度を超えた時に亀裂が発生し、さらに静的破砕剤３３の
膨張が継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３の円周方向、軸方向共に亀裂が多数
入り、前記カラー３の破砕が行われる。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３を破砕する効果を有するために、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。破砕された前記カラー３の破砕片は、後述す
る継手カバー３１の膨出部３２に落下して受け止めら
れ、挿し口１と受口２の間から除去される。このため、
該カラー３によって隔てられていた分だけ継手伸縮量が
確保される。

【００１６】継手カバー３１には、静的に破砕された推
進力伝達用カラー３の破砕片を受け止めるために膨出部
３２が設けられており、この膨出部３２は破砕後の前記
カラー３をすべて納めることができる形状、材質であれ
ば良い。また、膨出部３２は破砕後の該カラー３をすべ
て納めることができるように管軸方向に長くすることも
可能である。また、継手カバー３１はグラウト材が鞘管
内に注入されたとしても、該カラー３が破砕された後に
生ずる間隙および膨出部３２にグラウト材が入り込むこ
となく継手伸縮量を確保する役割も持っており、受口外
周面２３と継手カバー３１の間にはグラウト材の混入を
防止する密封材３７が設けられており、材質にはゴムな
どが考えられる。図２（Ａ）（Ｂ）に継手カバー３１の
詳細図を示す。

【００１７】静的破砕剤３３は推進工完了後ゆっくりと
水和反応が進み、推進力伝達用カラー３を静的に破砕
し、継手伸縮量を確保する。本発明では上述のようにし
て継手伸縮量を確保する方法に加えて、継手カバー３１
に透水板３４を設けることにより、鞘管内に注入された
グラウト材の水分だけを該カラー３に供給することがで
きる構造となっており、グラウト材中の水分が透水板３
４により透過することで、静的破砕剤３３の養生効果を
高め、水和反応を促し、推進工完了後直ちに継手伸縮量
を確保することが可能となっている。透水板３４は透水
性を有し、グラウト材を注入した際に変形しない材質で
あれば良く、例えばセラミックや煉瓦もしくは微少な穴
を空けた樹脂や金属製が考えられる。また、図示例の透
水板３４は、継手カバー３１の上部のみに取り付けられ
ているが、上記の目的を達成する構造であれば、継手カ
バー３１の全周に透水板３４を配置するなど、どのよう
な形状であっても構わない。また、透水板３４を持たな
い継手カバー３１であったとしても推進力伝達用カラー
３は静的に破砕し、その破砕性能に問題が無いことを試
験により確認している。よって透水板３４は推進力伝達
用カラー３の破砕時期のみに作用するため、継手カバー
３１に透水板３４が取り付けられていなくとも構わな
い。

【００１８】図３（Ａ）〜（Ｃ）に本発明の施工方法を
示す。ダクタイル鋳鉄管１０はＸ方向からＹ方向へ油圧
ジャッキにより鞘管６内に挿入され、順次接合と挿入を
繰り返すことにより推進される。鞘管６は、ダクタイル
鋳鉄管１０を布設するために、新たに推進された管もし
くは既設管であり、ヒューム管や鋼管などが考えられ
る。またパイプインパイプ工法用ソリ７は、通常パイプ
インパイプ工法に用いられており、一般的には鋼で作ら
れＵ字バンド７１によりダクタイル鋳鉄管１０に固定さ
れている。このソリ７は鞘管６内でダクタイル鋳鉄管１
０の芯出しを行い、管体に傷を付けることなく所定の位
置までダクタイル鋳鉄管１０を挿入できる形状であれば
どのような形状であっても構わない。この図では受口を
設けたダクタイル鋳鉄管を後続の管として順次接合と挿
入を繰り返して推進しているが、挿し口を設けたダクタ
イル鋳鉄管を後続の管として推進する、つまりＹ方向か
らＸ方向へ推進することも可能である。

【００１９】図４（Ａ）〜（Ｃ）は本発明を実施する時
の手順を示したそれぞれの断面図であり図（Ａ）において挿し口１にあらかじめ継手カバー３
１を取り付けておき、受口２の内周面２１にゴム輪４、
ロックリング５、ロックリング心出し用ゴム５２を装着
する。図（Ｂ）において挿し口１の外周面１１と継手カバー
３１の間に、緩衝材３６で円周上に穿孔した充填孔に静
的破砕剤３３が挿入された推進力伝達用カラー３を挟持
して嵌入する。図（Ｃ）において挿し口１を受口２に挿入し、継合さ
れる。

【００２０】図５（Ａ）（Ｂ）〜図８（Ａ）（Ｂ）は本
発明における推進工終了後より継手伸縮量を確保するに
至るまでの過程を示したそれぞれの断面図である。図５
（Ａ）（Ｂ）は推進工終了後の断面図である。図６
（Ａ）（Ｂ）はグラウトＧの注入工終了後の断面図であ
る。図７（Ａ）（Ｂ）は静的破砕剤３３の膨張により、
推進力伝達用カラー３に亀裂が発生している断面図であ
る。図８（Ａ）（Ｂ）は推進力伝達用カラー３が静的に
破砕し、継手カバー３１の膨出部３２に破砕片３Ａとな
って落下し、継手伸縮量が確保された状態の断面図であ
る。

【００２１】図９は本実施例における確保された継手伸
縮量について示す。推進力伝達用カラー３が静的に破砕
された後、継手が押し込まれる側には押し込み余裕量Ｌ
１が、引き抜かれる側には引き抜き余裕量Ｌ２が確保さ
れた状態となり、（財）国土開発技術センター「地下埋
設管路耐震継手の技術基準」（案）に規定されているよ
うに、管長の１％以上の押し込み代および引き抜き代を
確保することも容易である。引き抜き力が作用した場合
には、最終的には挿し口突起１３とロックリング５が掛
かり合うことにより、引き抜き力に耐える構造となって
いる。また、管の継合および継手伸縮量を確保する手段
は、すべて管外面側から行うため、作業員が管内に潜入
出来ない口径φ８００ｍｍ未満の中小口径においても適
用可能である。

【００２２】図１０は他の実施形態を表すもので、地震
などにより継手部に大きな力が作用した場合、グラウト
材の圧縮強度が高いために押圧フランジ１２によって継
手部が自由に伸縮しない可能性が考えられる。そこで図
示するように押圧フランジ１２の背側面１４にスポンジ
などのクッション材３５を補強リブ１５と連設させるこ
とにより、グラウト材の圧縮強度が高い場合においても
確実に継手部の伸縮が可能となる。

【００２３】

【発明の効果】推進工終了後、推進力伝達用カラーが破
砕されることにより、管を引き抜く方向および押し込む
方向共に継手伸縮量が確保できるため、地震などにより
地盤が大きく変動した場合でも継手部は地盤変動に追従
でき、パイプインパイプ工法または二工程式推進工法に
よって管路を構築したとしても、管路の耐震性を最高レ
ベルにすることが可能である。継手カバーに透水板を設
けることで、注入されたグラウト材の水分だけを推進力
伝達用カラーに供給して、静的破砕剤の養生効果を高め
て水和反応を促し、推進工終了後直ちに継手伸縮量を確
保できることが可能である。また、継手伸縮量を確保す
る手段は、管外面側から行うために、作業員が管内に潜
入出来ない口径φ８００ｍｍ未満の管であっても、推進
工法用耐震管継手として使用でき、管内面の接水部に機
能を付加しないために、現行の管継手の機能を損なうこ
とはない。

【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】継手カバーの縦断面図（Ａ）と同図における右
側面図（Ｂ）である。

【図３】施工方法を示す断面図（Ａ）と同図におけるＡ
−Ａ断面の矢視図（Ｂ）とＢ−Ｂ断面の矢視図（Ｃ）で
ある。

【図４】（Ａ）〜（Ｃ）によって本発明の管継手の接合
手順を示すそれぞれの断面図である。

【図５】推進工終了後の断面図（Ａ）とＡ−Ａ断面の矢
視図（Ｂ）である。

【図６】グラウトＧの注入工終了後の断面図（Ａ）とＡ
−Ａ断面の矢視図（Ｂ）である。

【図７】静的破砕剤の膨張により、推進力伝達用カラー
に亀裂が発生している断面図（Ａ）とＡ−Ａ断面の矢視
図（Ｂ）である。

【図８】推進力伝達用カラーが静的に破砕し、継手カバ
ーの膨出部に破片となって落下し、継手伸縮量が確保さ
れた状態の断面図（Ａ）とＡ−Ａ断面の矢視図（Ｂ）で
ある。

【図９】本実施例における確保された継手伸縮量を示す
断面図である。

【図１０】本発明の他の実施形態を示す断面図である。

【図１１】従来技術の一部正面断面図である。

【図１２】パイプインパイプ工法を示す正面断面図であ
る。

【図１３】別の従来技術を示す一部正面断面図（Ａ）と
要部の側面図（Ｂ）および正面図（Ｃ）である。

【符号の説明】

１挿し口２受口３推進力伝達用カラー１０ダクタイル鋳鉄管１１外周面１２押圧フランジ２２側端面３１継手カバー３２膨出部３３静的破砕剤３４透水板３５クッション材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平３−39594（ＪＰ，Ａ) 特開平10−148290（ＪＰ，Ａ) 特開平10−148289（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 9/06 311 F16L 1/024 F16L 27/12

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】地面より掘削した発進立坑から先行の管
の後部に次々と管を接合して軸線方向に押圧し非開削で
管路を新設または更新する二工程式推進工法およびパイ
プインパイプ工法において、継合する管１０Ａの挿し口
１に外装した押圧フランジ１２と他方の管１０Ｂの受口
２の開口部の側端面２２との間に推進力伝達用カラー３
を介装し、該カラー３を介して後続の管から先行する管
へ推進力を伝達して軸線方向へ押し込んで共に前進し、
継合と押圧とを繰り返して所定の位置まで各管を押し込
んで管路の全長を形成し、各管の継手内に装着した推進
力伝達用カラー３を透過した水分との水和反応によって
自ら発生した膨張圧によって静的に破砕し、該破砕片を
継手部の外周空所に落下させて継手部内に伸縮を可能と
する環状空間を形成することを特徴とする耐震推進工
法。
【請求項２】二工程式推進工法およびパイプインパイ
プ工法用の管継手において、挿し口１の外周面１１に固
着した押圧フランジ１２、該押圧フランジ１２の頂面に
一端を固定して庇状に突出する継手カバー３１、該継手
カバー３１の内周面と挿し口１の外周面１１間の環状空
間へ内蔵された環状の推進力伝達用カラー３よりなり、
該推進力伝達用カラー３が水和反応によって自ら発生し
た膨張圧で静的に破砕する材質と手段を具えると共に、
該破砕片を落下させて継手伸縮を可能とする膨出部３２
を継手カバー３１の一部または全部に設けることを特徴
とする耐震推進工法用の管継手。
【請求項３】請求項２において、推進力伝達用カラー
３が推進力に対抗する圧縮強度を具えたコンクリート材
と、該コンクリート材を水和反応によって静的に破砕す
る静的破砕剤３３を組合わせて形成することを特徴とす
る耐震推進工法用の管継手。
【請求項４】請求項３において、推進力伝達用カラー
３の円周をほぼ均分して複数の充填孔を軸線方向へ穿孔
して、酸化カルシウム（ＣａＯ）を主成分とする石灰
系、もしくは３ＣａＯ・３Ａｌ₂Ｏ₃・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）などを含有する静的破砕
剤３３を充填し、継手カバー３１の一部または全周に亘
って水分だけを透過できる透水板３４で形成したことを
特徴とする耐震推進工法用の管継手。
【請求項５】請求項３において、推進力伝達用カラー
３のコンクリート材自体に酸化カルシウム（ＣａＯ）を
主成分とする石灰系、もしくは３ＣａＯ・３Ａｌ₂Ｏ₃・
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）などを含
有する静的破砕剤３３を添加混和して環状に成形したこ
とを特徴とする耐震推進工法用の管継手。
【請求項６】請求項２乃至５の何れかにおいて、挿し
口１の押圧フランジ１２の側面、および押圧方向と逆側
の挿し口外周面１１にかけて環状のクッション材３５を
周設したことを特徴とする耐震推進工法用の管継手。