JP3698975B2 - さや管推進工法及びそれに使用する管継手 - Google Patents

Description

【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非開削で布設するさや管推進工法及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】
ダクタイル鋳鉄管等の流体輸送用配管を埋設する工法としては、地面を開削して布設する開削工法が一般的であったが、近来は幹線道路だけではなく一般道路においても交通量が増加しているので、開削工法のために交通を遮断することは困難となっている。そこで、発進立坑と到達立坑だけを開削し、さや管としてヒューム管や鋼管等を推進埋設した後にダクタイル鋳鉄管を挿入するさや管推進工法や、既設管をさや管として、その中に口径の小さい新管を挿入して管路を更新するパイプインパイプ工法等の推進工法が広く採用されるようになった。
【０００３】
従来採用されてきたパイプインパイプ工法における耐震管継手は、例えば図１２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、挿し口１０１、受口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】
また、図１３は従来のパイプインパイプ工法の概要を表すもので、この工法は、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を挿入する工法である。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１０１を先行の新管の後端部の受口１０２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挿入抵抗を小さくするための先導ソリ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１０２に挿し口１０１を挿入し、セットボルトを締め付ける。これにより、後端部が発進坑に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１０６の側端面１０７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ことにより管路を更新しているが、まず地下にさや管を推進し、さらにこ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さや管推進工法も同様に行われている。
【０００６】
【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１２に示すようにロックリング１０３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、すなわち継手が押し込まれた状態となっているので、引き抜き代のみは確保されているが、挿し口が受口に嵌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。
【０００７】
推進工法に使用する管継手として、収縮側及び伸長側の両方に移動できるように、挿し口と受口との間に一定の間隔を確保するものとして、特開平３−３９５９４号公報に記載の技術が公知である。この技術は、図１４に示すように、推進管の挿し口３０１と受口３０２との間に着脱自在のスぺーサ治具３０３を介装して推進力を伝え、所定の位置まで推進した後にこのスぺーサ治具３０３を取り外して所定の間隔を形成するものである。
【０００８】
しかしながら、この方法では、発進坑内でスぺーサ治具を挿し口と受口の間に取り付ける手間と大量のスぺーサ治具が必要であり、さらに管路布設後に全管路にわたってすべてのスぺーサ治具を取り外さなければならないという問題点がある。この取り外しは、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ものであるから、特殊な用具や煩雑な作業が必要である。しかも、管径が少なくともφ８００ｍｍ以上なければ管内へ作業員が潜入できないため、これよりも径の小さい管には実施できないという制約がある。
【０００９】
そこで、本発明は、上記のような問題点を解決するために、口径にかか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及び継手を挿入することができるさや管推進工法及びその耐震管継手を提供することを課題としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は次のような構成を採用した。すなわち、本発明にかかる推進工法は、管の挿し口を先行する管の後端部に設けられた受口に挿入した際、その挿し口が受口に対して収縮側と伸長側の両方に移動できる耐震管継手となるように、前記挿し口を受口に挿入して継合わせつつさや管内に管路を新設する推進工法であって、前記管の挿し口外周部に受口端部との間に所定の間隔をおいて対向するフランジを固定して設け、該フランジと受口端部との間に弾性限界内で推進力伝達可能な推進力伝達部材を介装し、該推進力伝達部材を介して推進力を先行する管に伝達しつつ軸線方向に推進するとともに、地震等による大きな押し込み力が作用したときは前記推進力伝達部材を塑性変形により収縮させ、推進終了後には、前記推進力伝達部材によって前記挿し口が受口に対して収縮側と伸長側の両方に移動できる耐震管継手となる接続状態とすることを特徴としている。
【００１１】
また、本発明にかかる管継手は、上記管推進工法に使用される管継手であって、挿し口と受口とを嵌合してその挿し口が受口に対して収縮側と伸長側の両方に移動できる耐震管継手となるように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、挿し口先端部に挿し口突起を設けるとともに、受口の内周面に前記挿し口突起と係合して挿し口の逸脱を防止するロックリングを設け、さらに前記挿し口外周部に受口端部に所定の間隔で対向するフランジを固定して設けるとともに、該フランジと受口端部との間に、弾性限界内で推進力伝達可能で、かつ地震等による過大な押し込み力が作用したときは塑性変形による収縮により受口に対する挿し口の押し込みを許容する推進力伝達部材を介装し、その推進力伝達部材によって、前記挿し口が受口に対して収縮側と伸長側の両方に移動できる耐震管継手となるように、前記突起が前記ロックリングに対し位置されていることを特徴としている。なお、引き抜く力に対しては従来どおりであり、挿し口突起とロックリングとが係合するまで引き抜き方向に移動することができる。このため、十分な伸縮量を具備した管路を実現できるのである。
【００１２】
上記挿し口に対するフランジの固定方法としては、接着剤による固着、金属バンド等で締め付ける方法、分割構造のフランジをボルトで締め付ける方法等、種々の方法がある。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に表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。
【００１４】
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。挿し口１は、ダクタイル鋳鉄管の先端部外周面にリング状の挿し口突起３が一体に設けられている。
【００１５】
受口２の内周面２ａには、シール用のゴム輪４を納めるゴム輪溝４ａとロックリング溝５ａが設けられている。このロックリング溝５ａには、一つ割りの環状体として形成されたロックリング５がロックリング芯出し用ゴム６を介して挿嵌されており、地震等による過大な引き抜き力が作用したときには、このロックリング５と前記挿し口突起３とが係合することによって挿し口１の逸脱が防止されるようになっている。
【００１６】
挿し口１の後方寄りの外周面上にはフランジ１０が固定されており、このフランジ１０と受口２の後端面２ｂとの間に推進力伝達部材Ｍが介装されている。さや管推進工法は、直押し推進工法と比較して、格段に低い推進力しか要らないため、溶接以外の容易な方法でフランジを取り付けることが望ましい。以下にフランジの取り付け方法について説明する。図２に示すように、フランジ１０の背面部には複数の補強リブ１２，…が一体に形成され、これら補強リブが接着剤によって挿し口１の外周面に固着されている。フランジの固定法としては、推進力によってフランジがスリップしないような方法であればよく、例えば図示例の接着剤による接着の他に、金属バンド等による締め付け、分割構造のフランジをボルト等で互いに締め付け固定する方法等種々の方法を採用することができる。上記接着剤としては、推進力によってスリップしないように固着することができる強力な接着剤、例えばエポキシ系の樹脂、具体例を挙げれば、大日本インキ化学工業（株）社製の接着剤「ラッカマイドＥＡ−２０７０」（商品名）等を使用することができる。
【００１７】
図３は、上記接着剤による固定法と異なる固定法を表すもので、この形態では、挿し口１の外周面に溝１６を形成し、この溝１６に二つ以上（図では二つ）の円弧状のフランジ部材１５ａ，…に分割したフランジを嵌め込んで固定している。円弧状のフランジ部材１５ａの両端部には張出片１５ｂが突設されており、該張出片をボルト・ナット１８で互いに締着することにより、環状のフランジ１５を形成するとともに、挿し口に固定している。このボルト・ナットにはキャスター１７を取り付けることが可能で、これにキャスターを取り付けておけば、当該キャスターがさや管内面上を転動するので、推進抵抗が小さくてすむ。
【００１８】
さらに、図４は挿し口１の外周面にサドル形状のフランジ２０をボルト・ナット２１によって固定した例を表すもので、端部に張出片２０ｂ，２０ｂと中央部にリブ２０ｃが一体に形成された二つ割り（二つ以上の分割でもよい）のフランジ部材２０ａ，２０ａを突き合わせて環状に固定している。この場合も、ボルト・ナット２１にキャスター２３を取り付けることにより、推進抵抗を小さくすることができる。
【００１９】
さらに、図５はフランジ２５を三つ以上のリングピース２５ａ，…に分割してボルト２６，…で互いに締結（挿し口外周面に固定）するようにしている。この場合も、各リングピースを固定するボルトに、搬送ローラ（キャスタ）２７を取り付けることも可能である。このようにしておくと、仮にローリングを生じてもいずれかのローラで管を支持でき、推進力が過大になることを防止できるため、ローリングの懸念がある長距離推進には有効である。上記複数のリングピースを同じ形状・寸法としておけば、成形用の金型が少なくてすみ、部品管理も簡単であるので好ましい。なお、図６はＮＳ形より大口径に用いられる耐震管継手であるＳ形に適用した例を表すものである。
【００２０】
フランジの固定法としては、推進力を伝達できるものであればよいので、上記の固定法のほか、種々の方法を採用することができる。例えば、図７、図８は特殊押輪３０を用いる例を示している。図示例の特殊押輪３０は、金属製リング部材３１と爪３２と、断面楔状の中間ピース３３と、ボルト３４とで構成される。この特殊押輪３０を挿し口１の外周部に嵌め込んでボルト３４を締め付けることにより特殊押輪３０が挿し口１に固定される。この特殊押輪３０に挿し口を介して押し込み方向の力（矢印Ｘ）が作用すると、楔状の中間ピース３３の働きにより爪３２が楔効果によって挿し口外周面に押し付けられるので、挿し口と押輪が一層強力に固定される。したがって、この特殊押輪３０をフランジとして推進力伝達部材Ｍを保持することができる。
【００２１】
上述したように、挿し口１の後方寄り外周部に固定したフランジと受口２の後端面２ａとの間に推進力伝達部材Ｍが介装されるが、この推進力伝達部材Ｍは、新管挿入時には先行する管に推進力を伝達する役割を果し、推進工終了後は継手の伸縮を可能とするものでなければならない。この推進力伝達部材Ｍとしては、以下に示すようなものが適用可能である。なお、以下の説明では、接着剤で固定したフランジ１０を例にとって説明するが、他のフランジでも同様である。
【００２２】
上記推進力伝達部材Ｍとしては、例えば図９、図１０に示す推進力伝達部材５０は、環状の一体物として形成されている。図１０はさや管内の状況を示すもので、５１はエアモルタルである。この推進力伝達部材５０は、圧縮応力が１〜２０ｋｇｆ／ｃｍ² （≒０．１〜２ＭＰａ）の樹脂発泡体で、発泡倍率を変えることにより弾性限界応力が変化するものである。これらの材質の例を示すと、ポリスチレン、ポリウレタン等が代表的である。当然ではあるが、目的とする推進力の伝達と収縮性とを備えた他の樹脂材またはダンボール等の硬質紙でも構わない。また、液体や気体を封入した樹脂容器等も有効な手段となり得る。形状としては、図示例の如く、適度の肉厚と幅を有するリング状とするのが実用的であるが、前述した推進力の伝達と収縮性を兼ね備えていれば、この形状にこだわる必要はない。
【００２３】
上記推進力伝達部材５０についてさらに詳細に説明すると、この推進力伝達部材は、施工中における推進力程度の圧縮力では、弾性変形するため、推進力は伝達するが、歪み量は残留しない。また、弾性限界応力以上の圧縮力が作用した場合は、塑性領域内においては歪み量が増大する。その後、一定以上の圧縮力が作用した場合には、所定の厚みを残した状態で歪みの進行は停止する。これらの弾性限界応力、塑性領域の範囲、歪みが進行した状態での最終的な厚みは、推進力伝達部材が発泡材である場合は、その発泡倍率によって調節可能である。発泡倍率の設定方法として、以下の条件が考えられる。
【００２４】
作用する押圧力が推進力程度では、弾性限界応力以内の応力値であるため、弾性限界応力σ₁ が次の関係となるように発泡倍率を設定する（推進力を正常に伝達するためには、推進力伝達部材が塑性変形しないようにする）。
σ₁ ＞（Ｆ／Ａ）＝σ_max
ここに、Ｆ：推進力、 Ａ：推進力伝達部の面積、 σ_max ：推進力伝達部材に発生する応力である。
【００２５】
一方、地震等により継手部に大きな押し込み力が作用した場合は、推進力伝達部材は塑性領域にあるため、推進力伝達部材の歪み量は増大する。この地震発生時に生ずる押し込み力を、耐震継手の離脱阻止力である０．３ｄ（ｔｆ）（ｄ：呼び径）と同じとすると、図１１に示すように、地震等により押し込み力が作用した場合は、押し込み余裕量Ｌ＋Ｌ₁ の推進力伝達部材が圧縮されて長さＬ₁ となる。この時、Ｌを管長の１％となるように設定すれば、押し込み余裕量を確保できたことになる。図１１における（ａ）は大きな引き抜き力が作用した場合を、また（ｂ）は大きな押し込み力が作用した場合をそれぞれ表している。なお、この推進力伝達部材を介装していることにより、カーブ推進時における応力集中が防げることは言うまでもない。
【００２６】
【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、挿し口外周部に受口端部との間に所定の間隔をおいて対向するフランジを固定して設け、該フランジと受口端部との間に推進力伝達可能でかつ推進終了後は前記推進力伝達部材を収縮させることにより挿し口と受口とを収縮可能とするものであり、耐震性を有する管継手を備えた管路を比較的簡単な構造と工法で実現することが可能となった。
【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】そのフランジ固定部の断面図（ａ）及びＡ矢視図（ｂ）である。
【図３】フランジの異なる固定法を表す断面図（ａ）及びＡ矢視図（ｂ）である。
【図４】フランジの異なる固定法を表す断面図（ａ）及びＡ矢視図（ｂ）である。
【図５】三つ以上の分割構造としたフランジの例を表す正面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。
【図６】三つ以上の分割構造とした大口径用のフランジの例を表す正面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。
【図７】フランジの異なる実施形態を表す正面図である。
【図８】図７のＡ−Ａ断面図である。
【図９】推進力伝達部材として収縮可能な材料を用いる場合の断面図である。
【図１０】伸縮可能な推進力伝達部材を設けた継手の断面図（ａ）及びＢ矢視図（ｂ）である。
【図１１】伸縮可能な推進力伝達部材を設けた継手の伸縮量を表す断面図である。
【図１２】従来のパイプインパイプ工法用耐震継手を例示する断面図である。
【図１３】従来のパイプインパイプ工法を表す説明図である。
【図１４】従来の伸縮可能な継手を表す断面図（ａ）、Ｃ矢視図（ｂ）及びＤ矢視図（ｃ）である。
【符号の説明】
１ 挿し口
２ 受口
３ 挿し口突起
５ ロックリング
１０，１５，２０，２５，３０ フランジ
１２ 補強リブ
Ｍ 推進力伝達部材

Claims (6)

1. 管の挿し口を先行する管の後端部に設けられた受口に挿入した際、その挿し口が受口に対して収縮側と伸長側の両方に移動できる耐震管継手となるように、前記挿し口を受口に挿入して継合わせつつさや管内に管路を新設する推進工法であって、
   前記管の挿し口外周部に受口端部との間に所定の間隔をおいて対向するフランジを固定して設け、該フランジと受口端部との間に弾性限界内で推進力伝達可能な推進力伝達部材を介装し、該推進力伝達部材を介して推進力を先行する管に伝達しつつ軸線方向に推進するとともに、地震等による大きな押し込み力が作用したときは前記推進力伝達部材を塑性変形により収縮させ、推進終了後には、前記推進力伝達部材によって前記挿し口が受口に対して収縮側と伸長側の両方に移動できる耐震管継手となる接続状態とすることを特徴とするさや管推進工法。
2. 請求項１に記載のさや管推進工法に使用される管継手であって、挿し口と受口とを嵌合してその挿し口が受口に対して収縮側と伸長側の両方に移動できる耐震管継手となるように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、挿し口先端部に挿し口突起を設けるとともに、受口の内周面に前記挿し口突起と係合して挿し口の逸脱を防止するロックリングを設け、さらに前記挿し口外周部に受口端部に所定の間隔で対向するフランジを固定して設けるとともに、該フランジと受口端部との間に、弾性限界内で推進力伝達可能で、かつ地震等による過大な押し込み力が作用したときは塑性変形による収縮により受口に対する挿し口の押し込みを許容する推進力伝達部材を介装し、その推進力伝達部材によって、前記挿し口が受口に対して収縮側と伸長側の両方に移動できる耐震管継手となるように、前記挿し口突起が前記ロックリングに対し位置されていることを特徴とする管継手。
3. 上記挿し口の外周面に円周方向の溝が形成され、環状の上記フランジが当該溝に嵌合して固定されている請求項２に記載の管継手。
4. 上記フランジが、上記受口端部に対向する端面を有する環状体と、該環状体の背面部に一体に設けられた補強リブとを有するサドル状に形成されている請求項２又は３に記載の管継手。
5. 上記フランジが複数の円弧状部材の結合体として環状に形成され、当該円弧状部材の端部同士をボルトで互いに締め付けることにより上記挿し口に固定されている請求項２ないし４のいずれかに記載の管継手。
6. 上記フランジが、内周側に中空部が形成されたリング部材と、該リング部材の中空部に保持され挿し口外周面に当接する爪と、該爪を挿し口側に押圧する楔状中間ピースと、該中間ピースを爪側に押圧するボルトとを備え、上記挿し口に外嵌した状態で前記ボルトを締め付けることにより固定される請求項２に記載の管継手。

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