JP3789331B2 - 推進工法及びそれに使用する管継手構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、上水道、ガス、下水道などの管路において、非開削で新しい管路を形成したり、又は老朽化した管路を新管に更新するための推進工法及びその推進工法において使用する管継手構造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。このため、発進坑と到達坑だけを開削し、さや管（鞘管）としてヒューム管や鋼管等を推進埋設した後に本管としての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】
しかし、このパイプインパイプ工法は、さや管を施設した後に新管（本管）をそのさや管内に施設するという二重の推進工程が必要であるため、その施工性が悪い。このため、特開２０００−９６９８０号公報などには、一度の推進工程で施工を完了する技術が開発されている。例えば、図１０、図１１に示すように、まず、鉄筋コンクリート製の外管１内に、受口２ａと挿し口２ｂを具えたダクタイル鋳鉄製内管２を充填層ａを介して外管１に対し管軸方向に移動可能に内装して二重管Ｐを構成する。
【０００４】
つぎに、発進坑Ｓ内において、先行きの二重管Ｐの受口２ａに後行きの二重管Ｐの挿し口２ｂを挿入して内管２、２を接続するとともに、両外管１、１の端面を当接して接合しつつ、推進装置Ｊを作動して後行きの外管１の後端面へ水平押圧力を付加して推進し、その接合と推進を交互に繰り返して、外管１の移動とともに内管２も前記挿入接続状態を維持したまま横方向に一体に連行して、目的管路の到達坑Ｒに至る全長に及んで推進工程を完結する。図中、Ｍは推進力を有する推進マシン、Ｑは支圧壁、ｂはクッション材である。
【０００５】
この推進工法は、推進力を外管１で伝達し、内管２では受け持たないため、受口２ａと挿し口２ｂの接続状態は維持される。このため、図１０に示すように、挿し口２ｂの先端を受口２ａ内の管軸方向中程に位置させた状態で推進させて地盤Ｗに埋設できる。すなわち、受口２ａに対し挿し口２ｂを抜き差しの両方向に移動可能に推進埋設でき、地震時には、その抜き差しによって、その継手部の破損を防止する耐震継手構造においても採用することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の推進工法は、後行きの外管１をクッション材ｂを介在して先行きの外管１後端に当接した時には、先行きの内管２の受口２ａに対する後行きの内管２の挿し口２ｂの挿入接続が完了する。このため、ＮＳ形継手などのスリップオン型の継手構造のものしか採用し得ない。
【０００７】
すなわち、図１に示すＳ形継手などのメカニカル継手においては、内管２の挿し口２ｂを受口２ａの所要位置まで挿入した後、ゴム輪の挿入などの作業を行う必要があり、内管２の接続時には、外管１によりその作業個所が閉じられるため、この種のメカニカルの管継手構造には採用し得ない（実施例参照）。また、スリップオン型でも、内管２、２接続後において、その接続状態を外側から確認検査をしたい場合があり、上記推進工法ではその検査をすることができない。
【０００８】
この発明は、内管挿入接続完了後においても、その内管挿入接続部の作業を行い得るようにすることを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、この発明は、先後の二重管の外管端面間に、内管を挿入接続後に装着可能で、かつ内管の接続部の作業が可能な長さを有する推進力伝達用セグメントを介在することとしたのである。
【００１０】
このようにすれば、セグメントを介在しない状態で、二重管の接合作業を行い、まず、先行きの内管の受口に後行きの内管の挿し口を所要長さ挿し込んで、その接続部の作業の完了後、先行きの外管と後行きの外管の端面間にセグメントを介在して両外管を接続し、二重管の接合を完了する。この後、従来と同様に、後行き二重管の外管を押圧して推進する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
この発明の実施形態としては、発進坑で、外管内に、受口、挿し口を具えた内管を充填層を介して前記外管に対し管軸方向に移動可能に内装した二重管の前記外管を水平に地盤内へ圧入し、続けて圧入する後行きの二重管の外管の端面と先行きの二重管の外管の端面とを当接するとともに、後行きの内管の挿し口を先行きの内管の受口に挿入接続して先後の二重管を接合し、その後行き二重管の前記外管の後端面へ水平押圧力を付加して推進し、その接合と推進を交互に繰り返して、外管の移動とともに内管も前記挿入接続状態を維持したまま横方向に一体的に連行されて目的管路の全長に及んで推進工程を完結する非開削で管路を形成する推進工法における、前記二重管の管継手構造において、前記先後の二重管の外管端面間に、内管を挿入接続後に装着可能で、かつ内管の接続部の作業が可能な長さを有する推進力伝達用セグメントを介在し、このセグメントを介し、先行きの二重管に後行きの二重管から推力を伝達するようにした構成を採用する。
【００１２】
この構成において、上記推進力伝達用セグメントと内管の間に、前記セグメントの心出し用リングを介在すれば、セグメントの心出しが行われて、セグメントの外周面を外管外周面と全周に亘って面一とすることができて、円滑な推進を行うことができる。
【００１３】
また、内管同士がＳ形などのメカニカル継手構造で接合されるものにあっては、そのメカニカル継手構造を、上記推進力伝達用セグメントを除いた状態で形成し、その接合完了後に前記セグメントを介在するようにするとよい。
【００１４】
さらに、上記接合された二重管の外管外面に亘り継手カバーを嵌めて、このカバーは、一の内管の受口に対し他の内管の挿し口がその軸方向に抜けない範囲での所要長さの動きでは外管から外れない長さを有するものとすることができる。これにより、内管継手部への土砂などの侵入を防止することができる。
【００１５】
このような各構成の管継手構造は、従来と同時に、発進坑で、外管内に、内管を充填層を介して内装した二重管の前記外管を水平に地盤内へ圧入し、続けて圧入する後行きの二重管の内管の挿し口を先行きの二重管の内管の受口に挿入接続するとともにその接続の種々の作業を完了し、そののち後行きの外管の端面と先行きの外管の端面との間に推進力伝達用セグメントを介在して先後の二重管を接合し、その後行き二重管Ｐの前記外管の後端面へ水平押圧力を付加して推進し、その接合と推進を交互に繰り返して、外管の移動とともに内管も前記挿入接続状態を維持したまま横方向に一体的に連行されて目的管路の全長に及んで推進工程を完結して地盤内に管路を構築する。
【００１６】
【実施例】
一実施例を図１乃至図６に示し、この実施例の継手形式は水道の耐震継手として通常使用されているＳ形継手であり、先行きの内管２の受口２ａ内に、ロックリング３を装填した状態で、後行きの内管２の挿し口２ｂを所要長さ挿入し、その受口２ａと挿し口２ｂ間にゴム輪４を収めた後、割輪５を介して押輪６をボルト・ナット７により受口２ａ端面に締め付けて、両内管２、２を接続する。
【００１７】
上記外管（ＨＰ）１は推進工法用鉄筋コンクリート管であり、その内径がＳ形管（内管）２の外径（最大外径）よりも大きな物を使用する。例えば、Ｓ形管２：φ５００→ＨＰ１：φ７００、Ｓ形管２：φ６００→ＨＰ１：φ８００とする。
【００１８】
両外管１、１間には推進力伝達用セグメント８が介在され、この推進力伝達用セグメント８は円周方向に数個に分割されたコンクリート成型品、ダクタイル鋳鉄製もしくは鋼製セグメントであり、外管１の鉄筋コンクリート管と同等以上の圧縮強度を有するものとする。例えば、図２に示すように、４分割したコンクリート成形品８ａから成り、その分割片８ａは端面が噛み合いで接合され、中程のボルト穴８ｂからボルト９を外管１のタップ穴１ａにねじ込んで外管１に固定する。このセグメント８の幅（図２（ａ）の左右方向の長さｔ）は、上述のゴム輪４の装填作業などが円滑に行い得る長さとする。
【００１９】
また、推進力伝達用セグメント８内側の内管２外周面には、心出しリング１０が介在され、このリング１０は、例えば、図３に示すように、発泡ポリエチレン等の材質から成る２分割のリング状のものとし、この心出しリング１０を内管２に嵌めた後、セグメント８を介在することでその心出しが容易に行い得る。リング１０の取付後にはその分割体１０ａを粘着テープで一体化する。
【００２０】
推進力伝達用セグメント８の外周面には、金属、樹脂などから成る継手カバー１１が嵌められており、このカバー１１は推進工後にＳ形管２継手部への土砂および水の流入を防止する。また、継手カバー１１はＳ形管２の接合時および推進力伝達用セグメント８の装着時には、作業の邪魔にならない位置にあり、作業終了後継手部の所定の位置に移動させる。このカバー１１には推進時に軸方向の移動を防ぐための止めピン１２が円周上数ヶ所に取付けられている。また、土中からの浸入水を防ぐための止水材１３を設けており、この止水材１３は、鉄筋コンクリート管１で一般的に使用されているゴム製のシール材を用いる。例えば、水道用の止水ゴムでも良い。
【００２１】
外管１と内管２との間には充填層ａが形成され、この充填層ａはエアモルタルやセメントミルクなどのセメント系で圧縮強度が低いもの、もしくは発泡ポリスチレン、硬質ウレタンフォームなどの樹脂発泡体を充填する。この充填層ａは、Ｓ形管２の自重を支持可能で、一方、地震により大きな力が作用した時には、圧縮変形し、Ｓ形管２が外管１に対してその筒軸方向に伸縮可能（移動可能）であればどのような材質でも良い。これらの耐震推進管は工場で厳密に心出しを行った上で製作する。
【００２２】
この実施例の管継手構造は以上の構成であり、発進坑Ｓにおいて、推進マシンＭを先頭にして二重管Ｐを順々に接続して推進する。その先行き二重管Ｐと後行き二重管Ｐの接続は、まず、図４（ａ）に示すように、先行きの二重管Ｐの内管（Ｓ形管）２の受口２ａに後行きの二重管Ｐの内管の挿し口２ｂを預け入れ、予め挿し口２ｂに嵌合していたゴム輪４などを挿し口２ｂと受口２ａ間に装填して心出しリング１０を嵌める（同図（ｂ））。
【００２３】
つぎに、同図（ｃ）に示すように、推進力伝達用セグメント８を心出しリング１０外面に嵌め、つづいて継手カバー１１を移動させて継手部を被ってピン１２で止める。この状態で後行きの二重管Ｐを押して先行きの二重管Ｐとともに推進し、その推進が終了すれば、つぎの二重管Ｐを接合する。この二重管Ｐの接合と推進を繰り返して到達坑Ｒまでの管路を形成する。
【００２４】
この管路は、図５に示すように継手部が押し込まれる側および引き抜かれる側共に余裕量を有しており、すなわち、受口２ａに対し挿し口２ｂがその軸方向に抜けない範囲で所要長さ動き得るように、挿し口２ｂがその動き得る所要長さの中程にあり、同図（ａ）のごとく、引き抜き力（矢印方向）が作用した場合には、（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「管長の１％以上」の引き抜き代を有し、最終的には挿し口突起３ａとロックリング３が掛かり合うことにより、引き抜き力に耐える。このとき、この継手が規定量抜け出した時でも、Ｓ形管２の継手部は継手カバー１１および心出しリング１０により守られており、土砂や水の浸入は考えられない。
【００２５】
この推進時、図６に示すように、外管１の端面とセグメント８の間にはクッション材１４を介在して、推進時の応力集中などによる両者１、８の欠損を防止するようにしてもよい。クッション材１４は一体物又は２分割などのリング状とし、木製、樹脂発泡材製などが考えられる。
【００２６】
推進力伝達用セグメント８は、図７に示すように分割体８ａ相互を当て板１５を介してボルト・ナット１６止めした構成とし得る。当て板１５はセグメント８の成形時に埋設などで一体に成形する。この実施例のセグメント８は、外管１にボルト締めしても、しなくてもよい。また、ダクタイル鋳鉄製の場合には、例えば、図９に示す形状の分割片８ａとし、図８に示すように、その分割片８ａをボルト・ナット１６止めして環状とするとともに、ボルト９により外管１に固定する。
【００２７】
この実施例は、以上の構成により、以下の作用・効果（１）〜（５）を発揮する。
（１）推進力は、外管１および推進力伝達用セグメント８により伝達され、充填層ａより内側のＳ形ダクタイル管２は推進力を受け持たないので、Ｓ形管２の胴付間隔を保持した状態で推進可能であり、耐震継手の条件である押し込み側の伸縮量を確保できる。
（２）地震などにより大きな力が管体に作用した場合には、充填層ａに充填されたエアモルタル等の部材と内管であるＳ形ダクタイル管２とが滑り、又は圧縮され、Ｓ形管２が有する耐震性（押し込み側、引き抜き側の伸縮性）を発揮する。また圧縮強度の低いエアモルタル等を充填することで、Ｓ形管２の屈曲性も発揮できる。
（３）継手が規定量だけ抜け出したとしても、継手カバー１１および心出しリング１０により、Ｓ形管継手部と管周辺土砂とは接触せず、継手部であっても他の管体と同様に高い防食効果が得られる。
（４）Ｓ形管２に推進力を伝達するための機能を付与していないため、管体に溶接等の加工を施す必要がなく、経済的に製作できる。
（５）外管１に推進工法用管として一般的に用いられている鉄筋コンクリート管を使用しているため、先頭管と推進マシンＭとの取り合いの為のアタッチメントが不要である。また推進マシンＭを限定しないため、工期が限定されず経済的である。
【００２８】
この実施例はＳ形継手の場合であったが、メカニカルなＳII形継手のみならずＮＳ形などの種々の離脱防止機能付伸縮継手に採用でき、また、離脱防止機能付伸縮継手に限らず、Ａ形、Ｋ形、Ｔ形などの、受口２ａに対し挿し口２ｂがその軸方向に抜けない範囲で所要長さ動き得る伸縮継手、ＵＦ形、ＫＦ形などの固定継手の管路の推進工法でも採用し得る。
【００２９】
【発明の効果】
この発明は、以上のようにして、内管接続後においても外管の外側からその内管接続部の作業を行い得るようにしたので、二重管の推進工法において、メカニカル継手の管路でも採用し得るなどの効果を発揮する。また、外側から作業ができることにより、口径φ８００以下の中小口径においても適用し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】管継手構造の一実施例の要部断面図
【図２】同実施例の推進力伝達用セグメントを示し、（ａ）は左側面図、（ｂ）は正面図
【図３】同実施例の心出しリングを示し、（ａ）は左側面図、（ｂ）は正面図
【図４】同実施例による推進工法の作用図
【図５】同実施例による埋設後の作用図
【図６】他の実施例の要部断面図
【図７】推進力伝達用セグメントの他例を示し、（ａ）は左側面図、（ｂ）は正面図
【図８】他の実施例の要部断面図
【図９】同実施例の推進力伝達用セグメントを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は切断正面図
【図１０】従来例の要部断面図
【図１１】二重管による推進工法の説明図
【符号の説明】
１ 外管（鉄筋コンクリート管）
２ 内管（Ｓ形管）
２ａ 内管受口
２ｂ 内管挿し口
３ ロックリング
３ａ 挿し口突起
４ ゴム輪
８ 推進力伝達用セグメント
１０ 心出しリング
１１ 継手カバー
Ｍ 推進マシン
Ｐ 二重管（推進管）
ａ 充填層

Claims (1)

1. 発進坑（Ｓ）で、外管（１）内に、受口（２ａ）、挿し口（２ｂ）を具えた内管（２）を充填層（ａ）を介して前記外管（１）に対し管軸方向に移動可能に内装した二重管（Ｐ）の前記外管（１）を水平に地盤（Ｗ）内へ圧入し、続けて圧入する後行きの二重管（Ｐ）の外管（１）の端面と先行きの二重管（Ｐ）の外管（１）の端面とを推進力伝達用セグメント（８）を介在して当接するとともに、後行きの内管（２）の挿し口（２ｂ）を先行きの内管（２）の受口（２ａ）に挿入接続して先後の二重管（Ｐ、Ｐ）を接合し、その後行き二重管（Ｐ）の前記外管（１）の後端面へ水平押圧力を付加して推進し、その接合と推進を交互に繰り返して、外管（１）の移動とともに内管（２）も前記挿入接続状態を維持したまま横方向に一体的に連行されて目的管路の全長に及んで推進工程を完結する非開削で管路を形成する推進工法において、
   上記二重管（Ｐ）は、工場において、上記外管（１）内に上記充填層（ａ）を介して内管（２）を内装したものであり、かつ、前記内管（２、２）同士がメカニカル継手構造で接合されるものであるとともに、上記推進力伝達用セグメント（８）は外管（１）の全周に亘って分割されたものであり、
   上記先後の二重管（Ｐ、Ｐ）の接合の際、後行きの内管（２）の挿し口（２ｂ）を先行きの内管（２）の受口（２ａ）に、前記先後の二重管（Ｐ、Ｐ）の外管（１、１）端面に空隙が生じるように挿入するとともにその空隙でもって前記メカニカル継手構造で接合し、その後、前記先後の二重管（Ｐ、Ｐ）の外管（１、１）端面間に、上記分割された推進力伝達用セグメント（８）を分割状態から一体にして介在し、このセグメント（８）を介し、先行きの二重管（Ｐ）に後行きの二重管（Ｐ）から推力を伝達するようにしたことを特徴とする推進工法。

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