JP3508128B2

JP3508128B2 - 耐震推進工法およびそれに使用する管継手

Info

Publication number: JP3508128B2
Application number: JP35809299A
Authority: JP
Inventors: 吉彦山本; 哲二下保; 義徳吉田; 弘司藤田
Original assignee: Kurimoto Ltd
Current assignee: Kurimoto Ltd
Priority date: 1999-12-16
Filing date: 1999-12-16
Publication date: 2004-03-22
Anticipated expiration: 2019-12-16
Also published as: JP2001173367A

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パイプ
インパイプ工法および地中を掘削しながら管を順次推進
させて布設す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が慣用化す
るようになり、また、発進立坑から地中を掘削しながら
順次後続管を推進させて管路を布設する推進工法も広く
用いられている。

【０００３】非開削の要求と並んで近年、とくに注目を
集める課題は管路における耐震性である。地震大国であ
る我が国の宿命として、すべての構造物に耐震性が求め
られることは言うまでもないが、とくに阪神淡路大震災
において、地中に埋設した水道用などの配管類が地震の
急激な震動、揺動の直撃を受けて管同士が離脱したり破
壊して管路としての機能を失い、罹災者の苦悩をさらに
深刻化した経験があり、管路の耐震性という課題が重要
な緊急事として強い社会的ニーズの一つに取り上げられ
る。そのため前記のパイプインパイプ工法などの非開削
型の管路布設方法に際しても、布設した管路自体の使用
中の耐震性が問われることは時代の趨勢であると認識さ
れる。

【０００４】前記の二つのニーズを同時に満足するた
め、パイプインパイプ工法などに用いられてきた継手の
一つに、図７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。新管１００の継手部は挿し
口１０１、受口１０２、ゴム輪１０３、ロックリング１
０４、セットボルト１０５によって構成されており、図
８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１００を発進立坑２０１から油圧ジャッ
キ２０４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２０４は後部に反力受け２０５が当
接され、前部には押角２０６を介して新管１００を押圧
するようになっている。また、新管１００の先頭には挿
入抵抗を小さくするための先導ソリ２０７が装着されて
いる。

【０００５】また、推進工法に用いられてきた継手の一
つに、図９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。ダクタイル鋳鉄管３００の継手部
は、挿し口３０１、受口３０２、外装コンクリート３０
３、ロックリング３０５、ゴム輪３０６、割輪３０７、
押輪３０８、継ぎ棒３１０、セットボルト３１１、蛇行
防止用ボルト３１２、フランジ３１３、挿し口突起３１
５で構成されており、一般的な推進工法は図１０に示す
ように、掘削しながら発進立坑２０１から元押しジャッ
キ２０４により推進工法用ダクタイル鋳鉄管３００を圧
入し、到達立坑２０２まで非開削で管路を布設する工法
である。

【０００６】図７、図８のパイプインパイプ工法におけ
る新管１００の接合方法は、まずロックリング１０４お
よびゴム輪１０３を受口内面に装着し、油圧ジャッキ２
０４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１００の上記ロックリング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の
間で推進力が伝達される。図８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
する推進工法も通常行われている。

【０００７】図９、図１０のような地中を掘削しながら
管３００を順次推進させて布設する推進工法による接合
方法は、一方の管には受口３０２が形成され、他方の管
には受口内に挿入される挿し口３０１が形成されてい
る。図９に示すように推進工法に使用する管３００の外
周には受口３０２の最大外径（受口フランジ）と等しく
なるように、外装コンクリート３０３が形成されてお
り、受口部の膨出による推進時の抵抗を低減させてい
る。新管３００の接合方法は、受口３０２の内面に設け
たロックリング溝３０４にロックリング３０５を預け入
れ、受口３０２に挿し口３０１を挿入し、セットボルト
３１１を締め付け、管内面からゴム輪３０６を挿し口３
０２に挿入し、割輪３０７および押輪３０８を取り付
け、継ぎ棒３１０を取り付けた後、押輪のボルト３０９
を締め付ける。最後に蛇行防止用ボルト３１２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３０１の後方寄りに設けられたフラ
ンジ３１３と受口開口部の側端面３１４によって推進力
が伝達される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】推進工が終了した後、
パイプインパイプ工法用ＰII形継手の構成では、図７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
状態であり、推進工法用ＵＳ形継手のような構成では、
図９に示すようにフランジ３１３と受口開口部の側端面
３１４が接触している状態、すなわち、何れも継手が推
進力を伝達するため押し込まれた状態となっているため
に、挿し口が受口に入り込む方向には動かないので、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
能を満たしていないという問題点がある。

【０００９】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１１（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４０１、受口４０２の間へ着脱自在
のスペーサ治具４０３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４０３を取り外し
て所定間隔を形成するものである。

【００１０】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４０４を収縮させて本体枠４０３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、このことが実施上
の最大の制約となる。

【００１１】その他、推進工法に使用する管継手のう
ち、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、特開平１０−１４８２
９０号もある。この発明の要旨は挿し口の先端面と受口
の奥端面の間にライナを介装して推進力を伝達し、推進
工終了後、該ライナを取り外して伸縮代を確保するもの
であるが、この方式も前例と同様に布設完了後、全管路
に亘ってすべてのライナを取り外さなければならないと
いう煩わしい作業を必要とする。また、小口径の管（φ
８００ｍｍ以下）になると管内での作業が困難となり実
施上の最大の制約となる点も共通した問題である。

【００１２】本発明は上記のような問題点を解決するた
めに、パイプインパイプ工法および地中を掘削しながら
順次推進させて布設する推進工法など、すべての非開削
式の管路布設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
態で管路を構成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。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明に係る耐震推進工
法は非開削で管路を新設または更新するパイプインパイ
プ工法および地中を掘削しながら管を順次推進させて管
路を布設する推進工法を対象とし、継合する管１０Ａの
挿し口１に固着した押圧フランジ１１と他方の管１０Ｂ
の受口２の開口部の側端面２１との間に分解シート３１
と吸水シート３２とを交互に積層して環状に成形した推
進力伝達用リング３を介装して、該リング３により後続
の管からの推進力を先行する管へ伝達して管路を形成
し、推進完了後、前記推進力伝達用リング３の分解シー
ト３１が吸水シート３２の吸水作用や、直接、周辺の環
境により加水分解および生分解されて圧縮強度を失い、
継手外周面に伸縮を可能とする環状の分解層Ｒ或いは分
解消失し空間を形成することを構成上の特徴とすること
によって前記の課題を解決した。

【００１４】また、該工法に使用する管継手としては、
挿し口１の外周面１２に固着した押圧フランジ１１と受
口２の開口部の側端面２１との間に、推進工程時の推進
力に対抗する圧縮強度を具え、推進工終了後、周囲の土
壌中の水分や微生物と反応して分解し最終的には無害な
分解物となって崩壊或いは消失する材料で成形した分解
シート３１と、周辺の水分を吸収して前記分解反応を助
長する吸水シート３２とを交互に積層して環状に成形し
た推進力伝達用リング３を介装したことを構成上の特徴
とする。

【００１５】具体的には管継手に装着する前記推進力伝
達用リング３の分解シート３１が、微生物系、化学合成
系、天然物利用系の生分解性プラスチックの何れかより
選ばれた材料によって形成されたことが望ましい実施形
態であり、さらに具体的にはポリ乳酸系の生分解性プラ
スチック材によって形成されたことが最も望ましい実施
形態である。

【００１６】一方、前記分解シート３１と交互に積層す
る吸水シート３２は、紙、不織布、綿糸、羊毛、植物系
食品廃棄物を澱粉などで固形化しシート状に成形した構
成が望ましい。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
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推進工法用継手で、挿し口１と受
口２からなり、管の外周面上には受口フランジの最大直
径と同径となるように外装コンクリート６を付加してい
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が一体的に設けられており、こ
の挿し口突起１３は、挿し口１の外周面１２の先端にリ
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１１が一体的に固着されている。この
押圧フランジ１１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１１と補強リブ１５は金属製で溶接などの方法に
より固着されている。

【００１８】受口２の内周面２２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って離脱を阻止する。

【００１９】挿し口１に設けた押圧フランジ１１と受口
開口部の側端面２１に、先行の管へ推進力を伝達する推
進力伝達用リング３が介装されている。本発明の推進力
伝達用リングは推進工法によって地中に管路を布設した
後、周囲の環境によって経時的な変化を受けて推進当初
の圧縮強度を失うことを最大の特徴とする。このように
推進時の推進力を伝達するのに必要な圧縮強度と、埋設
後の速やかな分解崩壊という二要件を充足することが必
須であり、このためには周囲の環境、とくに埋設された
周辺土壌の含有水分や微生物による分解作用を直接受け
る分解シート３１と、この分解反応を助長促進する吸水
シート３２とを交互に積層して相乗作用を誘発する構成
がきわめて合理的である。本発明の実施形態としては生
分解性プラスチック材を用いて成形する態様が最も望ま
しい。この生分解性プラスチックは、土壌中や水中で加
水分解や微生物の生分解作用により徐々に分解・崩壊が
進行し、最終的に無害な分解物となることで近年注目を
集めている材料である。

【００２０】現在、実用化が検討され、一部実用に供さ
れつつある生分解性プラスチックは、微生物系、化学合
成系、天然物利用系に大別される。これらの生分解性プ
ラスチックの種類を表１に示す。なおこの分類は生分解
性プラスチック協会編「生分解性プラスチックハンドブ
ック」（（株）エヌ・ティー・エス社発行）による。

【００２１】

【表１】

【００２２】このように生分解性プラスチックには様々
な種類が考えられるが、本発明の目的である推進時には
必要な推進力を伝達する強度を維持し、推進完了後に分
解・崩壊し最終的には無害な分解物となる環状の推進力
伝達用リングを成形可能であれば、どのような種類の生
分解性プラスチックであっても構わないし、とくに限定
する理由もない。しかし、本発明においてはこれらの生
分解性プラスチックの内、代表的な素材であり、最も推
進力伝達用リングとして適していると考えられるポリ乳
酸を適用してみたので、ポリ乳酸についてその合成過程
と分解過程について説明する。

【００２３】ポリ乳酸は脂肪族ポリエステル類の一つと
して挙げられ、脂肪族エステル結合の環境下での易分解
性を利用したものである。合成過程としてデンプンのグ
ルコースを乳酸発酵させることにより得られる乳酸のオ
リゴマーを熱分解し、乳酸の２分子結合体であるラクチ
ドを得る。このラクチドをカチオン開環重合することに
よりポリ乳酸を得ることができる。このポリ乳酸はまず
加水分解によってエステル結合が切断され、分子量が減
少するのに伴い、ガラス転移点および結晶化点が降下
し、球晶を中心とした結晶化が土中で進行する。このこ
とで強度が低下し崩壊が始まる。これによってさらに表
面積が増大することに伴い加水分解が促進されると共に
親水性が増加し、酵素あるいは微生物による分解が誘引
される。そして最終的には土中微生物の代謝により炭酸
ガスと水に分解される。

【００２４】一般にポリ乳酸における初期の加水分解で
は、とくにアルカリ雰囲気中にはその反応が促進される
ことが確認されており、加水分解速度はｐＨに大きく依
存するので、とくにパイプインパイプ工法が終了した
後、鞘管と新管との間隙内に注入されたグラウト材によ
ってアルカリ性の環境となってポリ乳酸の加水分解が促
進され、分解するまでの期間を著しく短縮する特有の二
次作用が有効に発揮される。

【００２５】またポリ乳酸は熱可塑性であるため、一般
的に用いられているポリエチレンやポリスチレン等と同
様の成形方法を用いることで成形可能であり、例えば圧
縮成形、射出成形、押出成形、中空成形等、在来のプラ
スチック材の成形加工に比べても特に障害となる要素は
見当たらない。

【００２６】地中を掘削しながら管を順次推進させて布
設する推進工法では、推進力伝達用リングは推進力を伝
達するために一定の圧縮強度を具えることが必須の要件
である。本発明の実施形態に採択したポリ乳酸製の推進
力伝達用リング３の圧縮強さ試験を実施したところ、圧
縮強さが９００ｋｇｆ／ｃｍ²以上と高く、推進伝達の
機能材として極めて好適であると認められる。

【００２７】一方、吸水シートは分解シートの分解作用
を助長促進する補助的な作用を担うが、早急に無定形の
分解層に変質して管継手に伸縮性を与える重要な役割を
果たす。分解シートと同様、吸水シートの厚さも特に制
限はないが５０μｍ〜５ｍｍ程度が適当であり、材質や
成形性、推進時の強度、埋設後の反応性などを第一義的
に判断して広い範囲から選択することができる。

【００２８】材質は紙、不織布、綿糸、羊毛、植物系食
品廃棄物などを澱粉などのバインダーで固化、成形した
ものが望ましく、吸水時に腐敗したり、有毒ガスが発生
しないことが要件であることは言うまでもない。また、
吸水シートに水分と共存すれば活性化して分解活動が活
発に昂進する微生物をあらかじめ添加しておくことなど
も有効な付加手段の一つに挙げられる。図２（Ａ）
（Ｂ）（Ｃ）は推進力伝達用リング３の側面図（Ａ）、
縦断面図（Ｂ）、斜視図（Ｃ）であり、生分解性プラス
チックからなる分解シート３１と、不織布などからなる
吸水シート３２とが積層構造となって環状体を形成する
状態を示している。

【００２９】図３（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２２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１２に生分解性プ
ラスチックよりなる分解シート３１と吸水シート３２を
積層して成形された推進力伝達用リング３を装着する。図（Ｃ）において挿し口１を受口２に挿入し、継合さ
れる。その後、油圧ジャッキによりパイプインパイプ工
法および鞘管方式推進工法であれば既設管若しくは鞘管
に順次接合と挿入を繰り返すことにより推進され、直押
し推進工法であれば順次接合と掘削を繰り返すことによ
り推進される。

【００３０】図４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。推進力伝達用リング３のうち、分解
シート３１が加水分解や微生物の代謝により生分解され
た後、吸水シート３２だけが残った分解層Ｒに変質する
ことにより、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
適用可能であり、従来技術のように管径による実施の可
否という制約が完全に消滅した。

【００３１】固着方法として溶接以外に、接着剤によっ
て全周が好ましいが部分的に固着する方法や、図５
（Ａ）（Ｂ）に示すようなサドル形状のような半円形の
部材７を互いに対向させてボルト８とナット８ａで締結
固定した概略環状体としたもの、図６（Ａ）（Ｂ）に示
すような挿し口１に凹周溝１ａを切り、該溝に２つ以上
に分割した押圧フランジ１１ａを嵌め込んで装着し、該
フランジの端部８ｂをボルト８とナット８ａで締結固定
するものなどが考えられる。また、パイプインパイプ工
法および鞘管方式推進工法であれば前記したフランジや
サドルにそりや図示するようなキャスター９を設けて推
進抵抗を大幅に減少させることができる。

【００３２】

【発明の効果】推進工終了後、推進力伝達用リングが加
水分解や微生物の代謝により一定期間後に生分解される
ことで、挿し口と受口の間に無定形の分解層或いは空間
が形成されるから、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、管路の耐震性を最高レベルにすることが可能であ
る。とくに吸水シートの吸水作用によって分解シートの
分解速度を高め早急に自由な継手伸縮量を確保する技術
的特徴が顕著な効果である。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、人員による管内作
業が出来ない口径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】本発明の要部（推進力伝達用リング）の側面図
（Ａ）と同図における縦断面図（Ｂ）および斜視図(Ｃ)
である。

【図３】（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４】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５】他の実施例を示す正面図（Ａ）とＡ−Ａ断面の
矢視図（Ｂ）である。

【図６】さらに他の実施例を示す一部断面正面図（Ａ）
とＡ−Ａ断面の矢視図（Ｂ）である。

【図７】従来技術の一部正面断面図である。

【図８】パイプインパイプ工法を示す正面断面図であ
る。

【図９】別の従来技術の一部正面断面図である。

【図１０】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１１】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推進力伝達用リング４ゴム輪５ロックリング６外装コンクリート１０ダクタイル鋳鉄管１１押圧フランジ１２外周面２１側端面２２内周面３１分解シート３２吸水シートＲ分解層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤田弘司大阪府大阪市西区北堀江１丁目12番19号株式会社栗本鐵工所内 (56)参考文献特開2000−337084（ＪＰ，Ａ) 特開平10−148290（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 9/06

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】非開削で管路を新設または更新するパイ
プインパイプ工法および地中を掘削しながら管を順次推
進させて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に固着した押圧フランジ１１と他方の
管１０Ｂの受口２の開口部の側端面２１との間に分解シ
ート３１と吸水シート３２とを交互に積層して環状に成
形した推進力伝達用リング３を介装して、該リング３に
より後続の管からの推進力を先行する管へ伝達して管路
を形成し、推進完了後、前記推進力伝達用リング３の分
解シート３１が吸水シート３２の吸水作用や、直接、周
辺の環境による加水分解および生分解作用を受けて圧縮
強度を失い、継手外周面に伸縮を可能とする環状の分解
層Ｒを形成することを特徴とする耐震推進工法。
【請求項２】パイプインパイプ工法および地中を掘削
しながら管を順次推進させて布設する推進工法用の管継
手において、挿し口１の外周面１２に固着した押圧フラ
ンジ１１と受口２の開口部の側端面２１との間に、推進
工程時の推進力に対抗する圧縮強度を具え、推進工終了
後、周囲の土壌中の水分や微生物と反応して分解し最終
的には無害な分解物となって崩壊或いは消失する材料を
成形した分解シート３１と、周辺の水分を吸収して前記
分解作用を助長する吸水シート３２とを交互に積層して
環状に成形した推進力伝達用リング３を介装したことを
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、前記推進力伝達用リ
ング３の分解シート３１が微生物系、化学合成系、天然
物利用系の生分解性プラスチックの何れかより選ばれた
材料によって形成された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、推進力伝達用リング
３の分解シート３１がポリ乳酸系の生分解性プラスチッ
ク材によって形成され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２において、前記推進力伝達用リ
ング３の吸水シート３２が、紙、不織布、綿糸、羊毛、
植物系食品廃棄物を澱粉などで固形化しシート状に成形
したことを特徴とする耐震推進工法用の管継手。