JP3413796B2

JP3413796B2 - 耐震推進工法および管継手

Info

Publication number: JP3413796B2
Application number: JP03598899A
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: 1999-02-15
Filing date: 1999-02-15
Publication date: 2003-06-09
Anticipated expiration: 2019-02-15
Also published as: JP2000234496A

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外装コ
ンクリート管における推進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
施工としては、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て、ダクタイル鋳鉄管を地
中に順次推進させて布設する推進工法が一般的に用いら
れている。

【０００３】上記推進工法に用いられてきた耐震継手と
しては図１２に示すような推進工法用ＵＳ形継手と呼ば
れているものがある。挿し口１０１、受口１０２、外装
コンクリート１０３、ロックリング１０５、ゴム輪１０
６、割輪１０７、押輪１０８、継ぎ棒１１０、セットボ
ルト１１１、蛇行防止用ボルト１１２、フランジ１１
３、挿し口突起１１５で構成されており、一般的な推進
工法は図１３に示すように、発進立坑２０１から元押し
ジャッキ２０３により推進工法用ダクタイル鋳鉄管２０
４を圧入、もしくは先導管２０５により掘削しながら到
達立坑２０２まで非開削で管路を布設する工法である。

【０００４】一方の管には受口１０２が形成され、他方
の管には受口内に挿入される挿し口１０１が形成されて
いる。推進工法に使用する管の外周には受口１０２の外
径と等しくなるように、外装コンクリート１０３が形成
されており、受口部の膨出による推進時の抵坑を低減さ
せている。新管の接合方法は、受口内面に設けたロック
リング溝１０４にロックリング１０５を預け入れ、受口
１０２に挿し口１０１を挿入し、管内面からゴム輪１０
６を挿し口１０２に挿入し、割輪１０７および押輪１０
８を取り付け、押輪のボルト１０９を締め付け、継ぎ棒
１１０を取り付ける。最後にセットボルト１１１、蛇行
防止用ボルト１１２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、挿し口１０１
の後方よりに設けられたフランジ１１３と受口開口部の
側端面１１４により推進力が伝達される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記推
進工法用ＵＳ形継手のような構成では、地震時にある一
定以上の引き抜き力が作用した場合には、蛇行防止用ボ
ルト１１２が破断して、挿し口突起１１５とロックリン
グ１０５の側面が掛かり合うことにより、受口１０２か
ら挿し口１０１の抜け出しを防止することは可能である
が、挿し口１０１が受口１０２に入り込む方向に力が作
用した場合には、推進工が終了した時点では図１２に示
すようにフランジ１１３と受口開口部の側端面１１４が
接触している状態のために挿し口１０１が受口１０２に
入り込む方向には動かない。そのため、継手が両方向に
伸縮する必要の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耐震用の管継手とし
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１４（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、推進工法に用いることができ、口径に関わらずに
耐震管継手として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推
進工法および管継手を提供することを目的とする。

【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、発進立坑からほぼ全長に亘って同径となるように
外装コンクリートを施した管を地中に推進させて非開削
で管路を布設する推進工法であって、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１０
Ｂ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所定の位置まで押し込み、
推進終了後、推進力伝達用カラー３が水和反応すること
で自ら発生した膨張圧によって静的に破砕させ、該破砕
片を継手部の外周空所に落下させて伸縮を可能とする環
状空隙を形成して前記課題を解決した。

【００１０】また、この推進工法に使用する耐震管継手
は、挿し口１の外周面１１に固着した押圧フランジ１２
と受口２の開口部の側端面２２の間を填装する継手カバ
ー３１の内周面３５と挿し口１の外周面１１でできた環
状空隙に納めた推進力伝達用カラー３よりなり、該カラ
ー３が推進終了後に水和反応によって自ら発生した膨張
圧で静的に破砕した破砕片３Ａを落下させて継手伸縮を
可能とする中空の収容部３２を具えた継手カバー３１で
推進力伝達用カラー３の外周を囲繞することによって前
記の課題を解決した。

【００１１】また、外装コンクリート６を管軸に対して
偏心させ前記推進力伝達用カラー３外周の下半部に弧状
のスペースを形成し、該スペースを隔壁３４によって区
切って前記破砕片３Ａを収容する収容部３２と、外装コ
ンクリート６の押し込み部３３を直列に配設したことに
よって前記の課題を解決した。

【００１２】

【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、図２は本発明における耐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の後方よりの外周面上には押圧フラ
ンジ１２が一体に設けられており、この押圧フランジ１
２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が設けられている。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。推進工法に使用する管の特徴として、押圧フ
ランジ１４から受口先端までの全長にかけてほぼ同一直
径となるように外装コンクリート６を巻装して受口膨出
に伴う推進抵坑の低減を図るのが普通である。

【００１３】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
られており、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と前記挿し
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。

【００１４】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３７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３６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３７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３７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。

【００１５】静的破砕剤３６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３６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３６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)

【００１６】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３６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。前記静的破砕剤
３６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を静的に破砕する。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の収容部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。

【００１７】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の収容部
３２と、地震時にある一定以上の押し込み力が作用した
場合に、後述する外装コンクリート６の押し込み代を確
保するために設けられた押し込み部３３とに隔壁３４に
よって隔てられて設けられている。前記隔壁３４は溶接
や接着などの方法で継手カバー３１の内面３５に取り付
けらており、前記カバー３１は収容部３２に破砕された
推進力伝達用カラー３をすべて納めることができる形
状、材質であれば良く、材質には金属や樹脂が考えられ
る。また、前記カバー３１は管体と地山との空隙にグラ
ウト材が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収容部３２、押し込み部３３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
を持つ。図３（Ａ）（Ｂ）に継手カバー３１の詳細図を
示す。

【００１８】推進時に継手部の抵坑を低減するために設
けられる外装コンクリート６は、受口２の外径と等しく
なるように、通常ダクタイル鋳鉄管と同心円状に外装さ
れるが、本発明のように継手カバー３１を設けた継手を
用いる場合、ダクタイル鋳鉄管と同心円状になるように
外装コンクリート６を施すと、断面積が増大し推進力が
過大となり、元押しジャッキや先導体などの推進時に使
用するものや発進立坑が過大な設計となり不経済とな
る。外装コンクリート６を偏心させることで同心円状に
コンクリートを外装するよりも該コンクリート６の外径
を１口径落とすことが可能となり、結果として５〜１０
％推進力を低減できるため経済的である。（低減効果に
ついては、土破り、土質条件、工法の違い、推進長など
の計算条件によって大きく異なるため明確に数字を出す
ことはできない。様々な条件で計算した結果５〜１０％
程度の低減率となる。）また、外装コンクリート６を偏
心させることで、静的に破砕された推進力伝達用カラー
３の破砕片を落下させるスペースを得ることができる。

【００１９】図４（Ａ）〜（Ｄ）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方向へ図示
されていない先導体によって掘削しながら発進立孔から
油圧ジャッキにより土中を掘進し、順次接合と掘削を繰
り返すことにより推進される。この図では受口を設けた
ダクタイル鋳鉄管１０Ｂを後続の管として順次接合と掘
削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１０Ａ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。

【００２０】図５（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）において受口２に継手カバー３１を装着し、
挿し口１の外周面１１に緩衝材３７で円周上に穿孔した
充填孔に静的破砕剤３６が挿入された推進力伝達用カラ
ー３を挟持して装着する。図（Ｃ）において挿し口１を受口２に挿入し、継合さ
れる。

【００２１】図６（Ａ）（Ｂ）〜図９（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６
（Ａ）（Ｂ）は推進工終了後の断面図である。図７
（Ａ）（Ｂ）は余掘り部７へのグラウトＧの注入工終了
後の断面図である。図８（Ａ）（Ｂ）は静的破砕剤３６
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９（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の収容部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。

【００２２】図１０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
Ｌ１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。

【００２３】図１１は他の実施形態を表すもので、特に
小口径のダクタイル鋳鉄管の場合など、ダクタイル鋳鉄
管に対して外装コンクリート６を偏心させなくても推進
力の増加がなく、推進マシンや発進立孔の過大な設計が
必要ない場合には、図示例のように外装コンクリート６
をダクタイル鋳鉄管１０に同心円状に外装することで、
推進施工時に管が回転した場合においても確実に継手伸
縮量を確保する構造であっても使用可能である。

【００２４】

【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、地震等により地
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、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事が可能である。外装コンク
リートを偏心させることで、同心円状にコンクリートを
外装するよりも該コンクリートの外径を１口径落とすこ
とができる。これによって５〜１０％推進力を低減でき
るため経済的であると共に、静的に破砕された推進力伝
達用カラー３の破砕片を落下させるスペースを得ること
ができる。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φ
８００ｍｍ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】本発明の管継手の縦断面図である。

【図２】図１における管継手のＰ−Ｐ断面の矢視図
（Ａ）とＱ−Ｑ断面の矢視図（Ｂ）とＲ−Ｒ断面の矢視
図（Ｃ）である。

【図３】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４】施工方法を示す断面図（Ａ）と同図におけるＰ
−Ｐ断面の矢視図（Ｂ）とＱ−Ｑ断面の矢視図（Ｃ）と
Ｒ−Ｒ断面の矢視図（Ｄ）である。

【図５】（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６】推進工終了後の断面図（Ａ）とＰ−Ｐ断面の矢
視図（Ｂ）である。

【図７】グラウトＧの注入工終了後の断面図（Ａ）とＰ
−Ｐ断面の矢視図（Ｂ）である。

【図８】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Ｐ−Ｐ断面の矢視
図（Ｂ）である。

【図９】推進力伝達用カラーが静的に破砕し、継手カバ
ーの収容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Ｐ−Ｐ断面の矢視図（Ｂ）で
ある。

【図１０】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１１】本発明の他の実施形態を示す縦断面図（Ａ）
と同図におけるＰ−Ｐ断面の矢視図（Ｂ）とＱ−Ｑ断面
の矢視図（Ｃ）とＲ−Ｒ断面の矢視図（Ｄ）である。

【図１２】従来技術の一部正面断面図である。

【図１３】推進工法を示す正面断面図（Ａ）と推進工法
完了後を示す正面断面図（Ｂ）である。

【図１４】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６外装コンクリート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収容部３３押し込み部３４隔壁３６静的破砕剤

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) 特開2000−80889（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F21D 9/06 311 F16L 1/024

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】発進立坑からほぼ全長に亘って同径とな
るように外装コンクリートを施した管を地中に推進させ
て非開削で管路を布設する推進工法において、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所定の位置まで押
し込み、推進終了後、推進力伝達用カラー３が水和反応
することで自ら発生した膨張圧によって静的に破砕さ
せ、該破砕片を継手部の外周空所に落下させて伸縮を可
能とする環状空隙を形成することを特徴とした耐震推進
工法。
【請求項２】推進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と受口２の開
口部の側端面２２の間を填装する継手カバー３１の内周
面３５と挿し口１の外周面１１でできた環状空隙に納め
た推進力伝達用カラー３よりなり、該カラー３が推進終
了後に水和反応によって自ら発生した膨張圧で静的に破
砕した破砕片３Ａを落下させて継手伸縮を可能とする中
空の収容部３２を具えた継手カバー３１で推進力伝達用
カラー３の外周を囲繞することを特徴とした耐震推進工
法用の管継手。
【請求項３】請求項２において、外装コンクリート６
を管軸に対して偏心させ前記推進力伝達用カラー３外周
の下半部に弧状のスペースを形成し、該スペースを隔壁
３４によって区切って前記破砕片３Ａを収容する収容部
３２と、外装コンクリート６の押し込み部３３を直列に
配設したことを特徴とした耐震推進工法用の管継手。
【請求項４】請求項２において、外装コンクリート６
Ａを管軸と同心として推進力伝達用カラー３を囲繞し前
記外装コンクリート６とほぼ同径の環状スペースを設
け、該スペースを継手カバー３１Ａと隔壁３４Ａによっ
て区切って収容部３２Ａ、押し込み部３３Ａを形成する
ことを特徴とした耐震推進工法用の管継手。
【請求項５】請求項３または４において、推進力伝達
用カラー３が推進力に対坑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３６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６】請求項２乃至５の何れかにおいて、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・Ｃａ
ＳＯ₄、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３６を充填したことを特徴とする耐震推進
工法用の管継手。
【請求項７】請求項２乃至５の何れかにおいて、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（ＣＳ
Ａ系）などを含有する静的破砕剤３６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。