JP3936923B2

JP3936923B2 - 老朽埋設管の更新工法

Info

Publication number: JP3936923B2
Application number: JP2003154044A
Authority: JP
Inventors: 嘉成南埜
Original assignee: 日本技術建設株式会社
Priority date: 2003-05-30
Filing date: 2003-05-30
Publication date: 2007-06-27
Anticipated expiration: 2023-05-30
Also published as: JP2004353366A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に軌道下や道路下等に埋設されて下水や雨水等の流体を流す下水管や排水管等の埋設管（コンクリート管や陶管）が老朽化した際に、老朽化した既設の埋設管を新しい埋設管に取り換える老朽埋設管の更新工法に係り、特に軌道や道路を埋設管の取り換え区間全域に亘って掘削することなく、下水や雨水等を流しながら老朽化した埋設管を新しい埋設管に短期間で経済的に且つ安全に取り換えることができるようにした老朽埋設管の更新工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、軌道下や道路下等には、下水を流す下水管や雨水を流す排水管等の埋設管（ヒューム管等のコンクリート管や陶管）が数多く埋設されている。これらの埋設管は、老朽化によってひび割れを起こしたり、破損したりすることがあった。又、比較的新しい埋設管であっても、鉄道車輌や自動車の走行により発生する振動や荷重等の影響を受けてひび割れを起こしたり、破損したりすることがあった。
【０００３】
このように、ひび割れを起こした埋設管や破損した埋設管をそのままの状態で放置して置くと、様々な問題を引き起すことになる。例えば、埋設管内を流れている下水や雨水がひび割れ個所や破損個所から埋設管の周囲に漏れて埋設管の周囲の地盤が緩んだり、環境汚染を引き起したりすると云う問題が発生する。又、埋設管の周囲の土砂が埋設管の破損個所等から埋設管内に入り込んで埋設管を詰まらせたり、埋設管の周囲に空洞ができて地盤が陥没したりすると云う問題が発生する。
そのため、ひび割れを起こした埋設管や破損した埋設管に於いては、環境汚染や陥没事故等を引き起す前に新しい埋設管に取り替える工事が行われている。
【０００４】
従来、下水や雨水等の流体を流す埋設管（下水管や排水管等）の取り換え工事に於いては、長期間に亘って下水や排水を止められないため、下水や雨水を流しながらひび割れを起こした埋設管や破損した埋設管を新しい埋設管に取り換えられるようにした工法（アイエムリバース工法）を用いて工事が行われている。
【０００５】
即ち、前記工法は、図１８に示す如く、取り換え区間の埋設管３０の上流側及び下流側の埋設管３０内に止水プラグ３１を挿着して取り換え区間の埋設管３０内に下水や雨水が進入するのを防止すると共に、上流側の埋設管３０と下流側の埋設管３０との間にバイパス路３２を形成し、上流側の埋設管３０内の下水や雨水をバイパス路３２により下流側の埋設管３０内に流しながら、取り換え区間にある埋設管３０を先導管３３及び推進装置３４から成る掘削機３５により破砕しつつ埋設管３０が取り除かれた空間内に新しい埋設管（図示省略）を推進埋設するようにしたものである。
尚、図１８に於いて、３６はポンプ、３７は自動バイパスユニット、３８はエンジン駆動式油圧ユニット、３９は油圧バルブユニット、４０はコントロールユニットである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した工法は、下水や雨水を流しながら、埋設管３０のひび割れした個所や破損した個所を新しい埋設管に取り換えることができるため、下水の量が多い場合や雨季の季節であっても、何ら問題なく埋設管３０の取り換え工事を行うことができると云う利点がある。
然し乍ら、従来の工法に於いては、バイパス路３２を新たに設けなければならないため、作業工程が増えて手数が掛かると共に、工事期間が長くなると云う問題があった。又、バイパス路３２を形成するための設備（自動バイパスユニット３７やバイパス管、ポンプ３６、止水プラグ３１等）が必要になり、コスト高になると云う問題もあった。
【０００７】
本発明は、このような問題点に鑑みて為されたものであり、その目的は軌道や道路を埋設管の取り換え区間全域に亘って掘削することなく、下水や雨水等の流体を流しながら、小口径管推進工法により破損した埋設管を取り除きつつ、新しい埋設管を破損した埋設管と略同じ位置に短期間で経済的に且つ安全に布設することができるようにした老朽埋設管の更新工法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１の発明は、更新を要する埋設管の取り換え区間の両側位置に発進立坑及び到達立坑を構築する工程と、取り換え区間の埋設管内の中心位置に下水等の流体を流す金属製の仮設管を配設する工程と、取り換え区間の埋設管と仮設管との間及び埋設管周辺の空隙に充填材を充填して埋設管を補強する工程と、先端に回転可能なカッタヘッドを装着した先導管及びこれを推進させる推進装置から成る掘削機を用いて発進立坑側から少なくとも埋設管及び充填材を破砕しつつその破砕片を発進立坑側へ排出すると共に、カッタヘッド前面の回転中心に取り付けた押圧体によって仮設管の一端部を押して仮設管を到達立坑側へ押し出しつつ仮設管内を流れていた流体を押圧体及び先導管を通して前記破砕片と一緒に発進立坑側へ排出する工程と、先導管の後端に新しい埋設管を接続し、前記掘削機によって埋設管及び充填材の破砕と仮設管の押し出しと流体の排出を行いながら、新しい埋設管を埋設管、充填材及び仮設管が取り除かれた空間に推進埋設する工程とから成ることに特徴がある。
【０００９】
本発明の請求項２の発明は、取り換え区間の埋設管内の中心位置に金属製の仮設管を配設する工程に於いて、埋設管内に土砂が詰まっている場合に金属製の仮設管を埋設管内へ圧入し、仮設管内に入り込んだ土砂を水圧により排出するようにしたことに特徴がある。
【００１０】
本発明の請求項３の発明は、取り換え区間の埋設管内の中心位置に金属製の仮設管を配設する工程に於いて、金属製の仮設管をその外周面に離型剤を塗布してから埋設管内に配設するようにしたことに特徴がある。
【００１１】
本発明の請求項４の発明は、取り換え区間の埋設管内の中心位置に金属製の仮設管を配設する工程に於いて、内周縁部に凹状の球面部を形成した金属製の補強管を仮設管の一端部内周面に取り付け固定し、この仮設管を埋設管内に配設するようにしたことに特徴がある。
【００１２】
本発明の請求項５の発明は、取り換え区間の埋設管と仮設管との間及び埋設管周辺の空隙に充填材を充填する工程に於いて、埋設管の取り換え区間の両側位置から埋設管と仮設管との間に充填材を充填するようにしたことに特徴がある。
【００１３】
本発明の請求項６の発明は、取り換え区間の埋設管と仮設管との間及び埋設管周辺の空隙に充填材としてモルタル又は浸透性があって強度のでる薬液若しくはモルタルと薬液の両方を充填し、当該充填材を埋設管内で硬化させた後、掘削機によって少なくとも埋設管及び充填材を破砕するようにしたことに特徴がある。
【００１４】
本発明の請求項７の発明は、掘削機によって埋設管及び充填材の破砕と仮設管の押し出しと流体の排出を行う工程に於いて、カッタヘッド前面の回転中心位置に、下水等の流体が通過する複数の通過穴を有し且つ仮設管の外径と同径若しくは仮設管の外径よりも小径に形成された半球状の押圧体を取り付け固定し、この半球状の押圧体で仮設管の一端部を押圧するようにしたことに特徴がある。
【００１５】
本発明の請求項８の発明は、掘削機によって埋設管及び充填材の破砕と仮設管の押し出しと流体の排出を行う工程に於いて、仮設管を押圧体で到達立坑側へ押し出しつつ到達立坑側から埋設管を引き抜くようにしたことに特徴がある。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る老朽埋設管１の更新工法の各工程を示すブロック図であり、Ａは更新を要する埋設管１（老朽化した埋設管１や破損した埋設管１）の取り換え区間の両側位置に発進立坑２及び到達立坑３を構築する工程、Ｂは取り換え区間の埋設管１内の中心位置（軸心位置）に下水や雨水等の流体を流す金属製の仮設管Ｐを配設する工程、Ｃは取り換え区間の埋設管１と仮設管Ｐとの間及び埋設管１周辺の空隙に充填材４を充填して埋設管１を補強する工程、Ｄは発進立坑２及び到達立坑３に掘削機５等の各種機械設備等を設置する工程、Ｅは発進立坑２から掘削機５によって少なくとも埋設管１及び充填材４を破砕しながらその破砕片を発進立坑２側へ排出すると共に、仮設管Ｐを到達立坑３側へ押し出しながら仮設管Ｐ内を流れていた下水等の流体を発進立坑２側へ排出する工程、Ｆは掘削機５によって埋設管１及び充填材４の破砕と仮設管Ｐの押し出しと下水等の流体の排出を行いながら埋設管１及び充填材４等が取り除かれた空間に新しい埋設管１５を推進埋設する工程、Ｇは発進立坑２及び到達立坑３から掘削機５等の各種機械設備等を撤去する工程、Ｈは発進立坑２及び到達立坑３を埋め戻して地盤を元の状態に戻す復旧作業を行う工程である。
【００１７】
図２及び図３は本発明の工法を実施するために使用する掘削機５等の各種機械設備を発進立坑２側及び到達立坑３側に設置した状態を示すものであり、図２及び図３に於いて、１は既設の埋設管、Ｐは仮設管、５は掘削機、６は掘削機５の先導管、７は掘削機５の推進装置、８は充填材充填装置、９は油圧ユニット、１０は発電機、１１はバルブユニット、１２はコントロールユニット、１３はトラッククレーン、１４はダンプカー、１５は新しい埋設管（ヒューム管）、１６は工具箱である。
【００１８】
前記仮設管Ｐは、取り換え区間の埋設管１内の中心位置（軸心位置）に一本だけ配設されており、取り換え区間の埋設管１内に充填材４を充填した際に取り換え区間の上流側に位置する埋設管１内の下水や雨水を取り換え区間の下流側に位置する埋設管１内へ流す役目をするものである。
この仮設管Ｐには、埋設管１の破損によって埋設管１内に多量の土砂が詰まっている場合でも、仮設管Ｐを油圧ジャッキ（図示省略）等で埋設管１内へ圧入できるように金属製の管（この例では鋼管）が使用されている。
又、仮設管Ｐの一端部（仮設管Ｐの発進立坑２側に位置する端部）には、図５及び図６に示す如く、内周縁部に凹状の球面部１７ａを形成した金属製の短い補強管１７（鋼管）が挿着されており、仮設管Ｐの一端部内周面に溶接により取り付け固定されている。この補強管１７は、仮設管Ｐを押し出す際に仮設管Ｐの端部の破損を防止するものである。
更に、仮設管Ｐの外周面には、取り換え区間の埋設管１内に充填材４を充填したときに充填材４と仮設管Ｐとが固着するのを防止する油性や水性等の離型剤が塗布されている。これによって、仮設管Ｐを充填材４の中からスムーズに取り出せることになる。
【００１９】
尚、埋設管１内に配設される仮設管Ｐの径は、取り換え区間の埋設管１の上流側にある下水や雨水を取り換え区間の埋設管１の下流側へ確実且つ良好に流すことができるように設定され、又、仮設管Ｐの強度は、充填材４の中にある仮設管Ｐを押し出すときに仮設管Ｐが変形しないように設定されている。例えば、直径が２５０ｍｍ〜７００ｍｍの埋設管１の場合、管径８０Ａ（外径８９．１ｍｍ）〜１５０Ａ（外径１６５．２ｍｍ）の仮設管Ｐ（鋼管）が埋設管１内に配設される。更に、仮設管Ｐは、発進立坑２内や到達立坑３内から埋設管１内に挿入できる長さに形成されており、埋設管１内に圧入するときに発進立坑２内や到達立坑３内で順次接続されてから埋設管１内に圧入されるようになっている。
【００２０】
前記掘削機５は、発進立坑２から少なくとも埋設管１及び充填材４を破砕しながらその破砕片を発進立坑２側へ排出すると共に、仮設管Ｐを到達立坑３側へ押し出しながら仮設管Ｐ内を流れていた下水や雨水を前記破砕片と一緒に発進立坑２側へ排出し、埋設管１、充填材４及び仮設管Ｐが取り除かれた空間に新しい埋設管１５を推進埋設することができるものであり、埋設管１及び充填材４を破砕、掘削しながら仮設管Ｐを押し出す先導管６と、先導管６や新しい埋設管１５を推進させる推進装置７とから構成されている。
この実施の形態に於いては、掘削機５には、コンパクトな占用スペースで充分な推力、掘削力が得られる小口径管推進工法（アイアンモール工法：ＴＰ７５ＳＣＬやＴＰ９０Ｓ、ＴＰ９５Ｓ）に用いられる掘削機５（特開平５−１４１１８５号公報等に開示された掘削機）が使用されている。例えば、掘削機５には、推進力が１９６０ｋＮ、掘削力が１９．６ｋＮｍの掘削機５が使用されている。
【００２１】
尚、小口径管推進工法とは、発進立坑２から先端に先導管６を装備したヒューム管等の管を油圧ジャッキで地中に押し込んで管路を形成する工法であり、従来の開削工法よりも経済性や安全面に優れていると共に、交通を遮断することなく軌道下や道路下に管を布設することができ、然も、低騒音・無振動で現場周辺の住民への影響を最小限に抑えられる等、優れた利点を有する工法である。
【００２２】
前記掘削機５の先導管６は、図３及び図１３に示す如く、先端にモータ（図示省略）により回転駆動されるカッタヘッド６Ａを装着した筒状の揺動部６Ｂと、揺動部６Ｂに連結され、止水及び掘削土の排出量を制御するピンチ弁（図示省略）を内蔵した筒状のピンチ弁部６Ｃと、ピンチ弁部６Ｃに連結され、発進立坑２内に配設したレーザトランシット（図示省略）からのレーザ光を受けてレーザ光軸に対する位置と姿勢角（方向）を計測するレーザターゲット（図示省略）を内蔵した筒状のレーザターゲット部６Ｄとから構成されている。
又、先導管６は、その内部に揺動部６Ｂ先端からレーザターゲット部６Ｄ後端に亘ってスクリューコンベヤ（図示省略）が挿着されており、カッタヘッド６Ａにより破砕された掘削土や下水等の流体を後方へ排出できるようになっている。更に、先導管６は、揺動部６Ｂとピンチ弁部６Ｃとの間に揺動部６Ｂをピンチ弁部６Ｃに対して揺動操作する揺動シリンダ（図示省略）が介設されており、揺動シリンダの伸縮により揺動部６Ｂをピンチ弁部６Ｃに対して屈曲させ、先導管６の進行方向を曲げたり、ズレを修正したりすることができるようになっている。
【００２３】
そして、先導管６の先端に装着したカッタヘッド６Ａは、図４乃至図６に示す如く、埋設管１等を破砕する回転自在な複数のディスクカッタ６ａと、埋設管１等の破砕片や下水等を取り込む開口６ｂと、仮設管Ｐの一端部を押圧する押圧体６ｃとを備えており、埋設管１及び充填材４を破砕しながらその破砕片を先導管６内のスクリューコンベヤに取り込めると共に、仮設管Ｐを押し出しながら仮設管Ｐ内を流れて来た下水や雨水を先導管６内のスクリューコンベヤに取り込める構成となっている。
前記押圧体６ｃは、図５に示す如く、仮設管Ｐの外径よりも小径で且つ内部が中空の半球状に形成されており、内面側に設けた軸部６ｃ″をカッタヘッド６Ａ前面の中心部（回転中心位置）に溶接することによって凸状の球面が前方を向く姿勢でカッタヘッド６Ａ前面に取り付けられている。この押圧体６ｃの凸状の球面は、その曲率が仮設管Ｐに設けた補強管１７の凹状の曲面部１７ａの曲率と同じに形成されており、押圧体６ｃを補強管１７に押し当てたときに押圧体６ｃが補強管１７に対して自由に向きを変えられるようになっている（図６参照）。
又、押圧体６ｃは、下水や雨水が通過する複数の通過穴６ｃ′を有しており、押圧体６ｃを仮設管Ｐに設けた補強管１７に押し当てたときに仮設管Ｐ内を流れて来た下水や雨水が複数の通過穴６ｃ′を通ってカッタヘッド６Ａの開口６ｂから先導管６内のスクリューコンベヤ内に流れ込むように構成されている。
【００２４】
一方、掘削機５の推進装置７は、図１０に示す如く、先導管６及び新しい埋設管１５を載置して案内する架台１８と、架台１８に前進及び後退可能に設けられ、先導管６の後端及び新しい埋設管１５の後端に当接する押し板１９と、架台１８に支持され、押し板１９を前進及び後退させる油圧シリンダ２０と、押し板１９に設けられ、先導管６内のスクリューコンベヤを回転駆動させる油圧モータ等の駆動部２１等から構成されている。この推進装置７は、全ての部材が発進立坑２の内部で組立及び分解が可能となっており、分解された状態で発進立坑２の内外へ搬入・搬出できるようになっている。
【００２５】
前記充填材充填装置８は、更新を要する埋設管１の取り換え区間にある既設の埋設管１を掘削機５で破砕する際に、そのときの衝撃により埋設管１の前方が座屈、粉砕しないよう取り換え区間にある埋設管１内及び埋設管１周辺の空隙に充填材４（この例では、セメントと砂を水で練り合わせたモルタル）を充填して埋設管１とその周辺の地盤を補強するために用いるものである。
即ち、充填材充填装置８は、容器内に投入したセメント、砂及び水を攪拌羽根により練り混ぜて未固化のモルタルを生成するミキサー８ａと、ミキサー８ａにより生成されたモルタルを圧送するポンプ（図示省略）と、モルタルを移送する移送ホース８ｂ等から構成されており、ミキサー８ａにより生成された未固化のモルタルをポンプで圧送して移送ホース８ｂにより埋設管１内に流し込めるようになっている。
【００２６】
次に、老朽化により破損して内部に土砂が詰まっている軌道下の埋設管１（ヒューム管）を上述した仮設管Ｐや掘削機５、充填材充填装置８等を用いて新しい埋設管１５に取り換える場合について説明する。
【００２７】
先ず、更新を要する埋設管１の取り換え区間の両側位置（線路の両脇）に発進立坑２及び到達立坑３を夫々構築する（図７参照）。
即ち、線路脇の路盤をショベルカーや人力により掘り下げて立坑を形成しつつ、所定寸法掘り下げる毎に立坑内に平面形状が円弧状の土留め用のライナープレート（図示省略）を環状に組み立てて行く。この作業を埋設管１が完全に露出するまで繰り返すことにより発進立坑２及び到達立坑３が構築される。このとき、発進立坑２は、埋設管１の取り換え区間の下流側位置に構築し、到達立坑３は、埋設管１の取り換え区間の上流側位置に構築する。
又、発進立坑２及び到達立坑３を構築したら、各立坑２，３の底部に露出する埋設管１を取り除くと共に、発進立坑２の下流側に位置する埋設管１の端部と到達立坑３の上流側に位置する埋設管１の端部に鋼管等の筒状の補強部材２２を挿入して埋設管１の端部を補強する。
【００２８】
尚、発進立坑２及び到達立坑３は、小口径管推進工法（ＴＰ７５ＳＣＬ）に用いる掘削機５を使用しているために小さくすることができ、広い用地を確保できないような場所でも構築することができる。例えば、ＴＰ７５ＳＣＬの場合、発進立坑２の内径は２５００ｍｍで済み、又、到達立坑３の内径は、埋設管１の直径が３５０ｍｍのときには１２００ｍｍ、埋設管１の直径が４００ｍｍ〜５００ｍｍのときには１５００ｍｍで夫々済む。更に、発進立坑２側の作業用スペースＳ１は３ｍ×２０ｍの面積で済み、到達立坑３側の作業用スペースＳ２は２．５ｍ×１２ｍの面積で済む。
【００２９】
又、用地を十分に取れるような場合には、小口径管推進工法のＴＰ９０ＳやＴＰ９５Ｓを使用するようにしても良い。この場合、発進立坑２は、長径が６０００ｍｍで短径が２５００ｍｍの楕円形となる。又、到達立坑３の内径は、埋設管１の直径が７００ｍｍのときには１８００ｍｍとなる。
【００３０】
線路脇の路盤に発進立坑２及び到達立坑３を構築したら、次に取り換え区間にある埋設管１内の中心位置に金属製の仮設管Ｐ（外周面に離型剤が塗布されていると共に、発進立坑２側に位置する端部に金属製の補強管１７が取り付け固定された仮設管Ｐ）を配設すると共に、仮設管Ｐを発進立坑２及び到達立坑３内に夫々配置した閉塞板２３で位置決めして支持する（図８参照）。
即ち、内部に土砂が詰まっている埋設管１内の中心位置に仮設管Ｐを油圧ジャッキ（図示省略）等を用いて圧入して行き、埋設管１内に仮設管Ｐを配設する。このとき、金属製の仮設管Ｐ（鋼管）を使用しているため、内部に土砂が詰まっている埋設管１内に仮設管Ｐを圧入しても、仮設管Ｐが曲がったり、破損したりすると云うことがない。その結果、仮設管Ｐは、埋設管１内に確実且つ良好に圧入されて行き、埋設管１内の中心位置に配設されることになる。
そして、埋設管１内の中心位置に仮設管Ｐを配設したら、発進立坑２及び到達立坑３内に閉塞板２３を配置してこの閉塞板２３で埋設管１の開口端部を閉塞すると共に、閉塞板２３に形成した穴に仮設管Ｐの端部を挿入して仮設管Ｐを閉塞板２３で位置決めして支持する（図８参照）。
尚、仮設管Ｐを埋設管１内に圧入したときに仮設管Ｐ内に埋設管１内の土砂が入り込むが、この土砂はポンプ及び噴射ノズル（何れも図示省略）を用いて水圧により仮設管Ｐ外へ排出する。これによって、仮設管Ｐは、下水や雨水等を流せる状態となる。
【００３１】
取り換え区間にある埋設管１内に仮設管Ｐを配設したら、埋設管１と仮設管Ｐとの間及び埋設管１周辺の空隙に充填材４（モルタル）を充填して埋設管１及びその周辺の地盤を補強する。これは老朽化した埋設管１を掘削機５により破砕、掘削する際に埋設管１の前方が座屈、粉砕しないようにするためである。又、充填材４（モルタル）は、埋設管１内に配設された仮設管Ｐを保持する役目も果たす。
【００３２】
埋設管１と仮設管Ｐとの空間への充填材４（モルタル）の充填は、発進立坑２側及び到達立坑３側に開口している埋設管１の開口端を空気抜き２４付きの閉塞板２３で夫々閉塞し、この状態で地上に設置している充填材充填装置８のミキサー８ａ内の未固化の充填材４（モルタル）をポンプ及び埋設管１の両端に配設した移送ホース８ｂを通じて埋設管１と仮設管Ｐとの間に圧送（充填材４の注入圧：１〜２ｋｇ／ｃｍ²）することにより行われる（図９参照）。
このとき、埋設管１の両側位置（発進立坑２側及び到達立坑３側）から埋設管１内に充填材４（モルタル）を充填するようにしているため、充填材４（モルタル）を埋設管１内に短時間で充填することができると共に、埋設管１内に空隙を形成することなく、埋設管１内及びその周辺の空隙に充填材４（モルタル）を確実に充填することができる。又、埋設管１の両側位置から埋設管１内に充填材４（モルタル）を充填するようにしているため、埋設管１内に土砂が詰まって埋設管１の途中が閉塞された状態になっていても、埋設管１内及びその周辺の空隙に充填材４（モルタル）を確実に充填することができる。更に、埋設管１内に仮設管Ｐを配設しているため、埋設管１と仮設管Ｐとの空間の容積が小さくなり、充填材４の使用量が少なくて済む。その上、埋設管１内に充填材４（モルタル）を充填しても、埋設管１内に仮設管Ｐを配設しているため、到達立坑３の上流側の埋設管１内を流れて来た下水や雨水が到達立坑３で溢れると云うことがなく、下水や雨水は仮設管Ｐ及び発進立坑２を順次通って発進立坑２の下流側の埋設管１内へ流れて行く。
そして、埋設管１内への充填材４（モルタル）の充填により埋設管１と仮設管Ｐとの空間及び埋設管１周辺の空隙が完全に埋められたら、ポンプによる充填材４（モルタル）の圧送を停止する。
【００３３】
取り換え区間にある埋設管１内に充填材４（モルタル）を充填したら、その次に発進立坑２及び到達立坑３の周囲にトラッククレーン１３やダンプカー１４を配置すると共に、発進立坑２内及び発進立坑２の周囲に掘削機５やこれを駆動制御する油圧ユニット９及びコントロールユニット１２等の各種機械設備を設置し、埋設管１内の充填材４（モルタル）が固化するのを待つ。
【００３４】
埋設管１内の充填材４（モルタル）が完全に硬化したら、小口径管推進工法に用いる掘削機５により埋設管１及び充填材４を破砕しつつその破砕片を発進立坑２側へ排出すると共、カッタヘッド６Ａ前面に取り付けた押圧体６ｃによって仮設管Ｐの一端部を押して仮設管Ｐを到達立坑３側へ押し出しつつ仮設管Ｐ内を流れていた下水や雨水を押圧体６ｃ及び先導管６を通して発進立坑２側へ排出する。
【００３５】
前記工程を行う場合には、先ず先導管６をカッタヘッド６Ａ及び揺動部６Ｂとピンチ弁部６Ｃとレーザターゲット部６Ｄとに３分割して発進させる。
具体的には、カッタヘッド６Ａ前面に取り付けた押圧体６ｃを仮設管Ｐの一端部に取り付け固定した補強管１７に押し当て、この状態でカッタヘッド６Ａ及び揺動部６Ｂをカッタヘッド６Ａを回転させながら推進装置７により推進させる。そうすると、カッタヘッド６Ａ及び揺動部６Ｂは、回転駆動しているカッタヘッド６Ａにより埋設管１及び固化した充填材４（モルタル）を破砕しながら推進される。又、カッタヘッド６Ａに取り付けた押圧体６ｃは、カッタヘッド６Ａ及び揺動部６Ｂの推進に伴って仮設管Ｐの一端部を押圧して仮設管Ｐを到達立坑３側へ押し出して行く（図１０及び図１１参照）。
次に、揺動部６Ｂにピンチ弁部６Ｃを接続し、カッタヘッド６Ａを回転させて埋設管１及び充填材４（モルタル）を破砕しながらカッタヘッド６Ａ及び揺動部６Ｂとピンチ弁部６Ｃとを推進装置７により推進させると共に、押圧体６ｃにより仮設管Ｐの一端部を押圧して仮設管Ｐを到達立坑３側へ押し出して行く（図１２参照）。
その後、ピンチ弁部６Ｃにレーザターゲット部６Ｄを接続し、カッタヘッド６Ａを回転させて埋設管１及び充填材４（モルタル）を破砕しながらカッタヘッド６Ａ及び揺動部６Ｂとピンチ弁部６Ｃとレーザターゲット部６Ｄとを推進装置７により推進させると共に、押圧体６ｃにより仮設管Ｐの一端部を押圧して仮設管Ｐを到達立坑３側へ押し出して行く（図１３参照）。
【００３６】
そして、カッタヘッド６Ａにより破砕された埋設管１及び充填材４（モルタル）は、先導管６内に内蔵されたスクリューコンベヤにより発進立坑２側へ順次排出されて行き、発進立坑２の下流側の埋設管１が詰まらないように発進立坑２から地上へ回収される。
一方、先導管６の推進に伴って押圧体６ｃにより到達立坑３側へ順次押し出された仮設管Ｐは、発進立坑２内で適当な長さに切断されてから地上へ回収される。又、仮設管Ｐ内を流れていた下水や雨水は、押圧体６ｃの通過穴６ｃ′及びカッタヘッド６Ａの開口６ｂを経て先導管６内に内蔵されたスクリューコンベヤに流れ込み、スクリューコンベヤにより発進立坑２側へ排出されて行き、発進立坑２からその下流側にある埋設管１内へ順次流れて行く。
【００３７】
尚、押圧体６ｃは、仮設管Ｐの外径よりも小径に形成されているため、埋設管１内の硬化した充填材４に引っ掛かることなく、仮設管Ｐのみを押圧することができる。その結果、仮設管Ｐは、その外周面に離型剤が塗布されていることとも相俟って、押圧体６ｃによって到達立坑３側へ確実且つ良好に押し出されることになる。
又、押圧体６ｃは、その凸状の球面を仮設管Ｐの端部に設けた補強管１７の凹状の曲面部１７ａに押し当て、この状態で仮設管Ｐの一端部を押圧するようにしているため、先導管６の進行方向が曲げられたり、先導管６のズレが修正されたりした場合でも、仮設管Ｐに設けた補強管１７に確実且つ良好に押し当てられることになる。その結果、押圧体６ｃは、先導管６の向きやズレが修正された場合でも、仮設管Ｐを確実且つ良好に押し出すことができる。
更に、押圧体６ｃは、カッタヘッド６Ａ前面の回転中心位置に取り付け固定されているため、カッタヘッド６Ａが回転しても仮設管Ｐに対して位置が変わることがなく、仮設管Ｐを確実に押圧することができる。
【００３８】
そして、先導管６が一定距離だけ推進されると、先導管６の後端に新しい埋設管１５を接続すると共に、埋設管１５に内蔵されているスクリューコンベヤ２５を先導管６内のスクリューコンベヤ（図示省略）に接続した後、カッタヘッド６Ａを回転させて埋設管１及び充填材４（モルタル）を破砕しながら新しい埋設管１５を推進装置７により推進させて埋設して行く（図１４参照）。このとき、埋設管１等の破砕変と仮設管Ｐ内の下水や雨水は、先導管６内のスクリューコンベヤと新しい埋設管１５内のスクリューコンベヤ２５により発進立坑２側へ排出される。又、仮設管Ｐは、先導管６及び新しい埋設管１５の推進に伴って押圧体６ｃにより到達立坑３側へ押し出される。
【００３９】
以下、この作業を繰り返し行うことによって必要本数の新しい埋設管１５を順次埋設して行き、取り換え区間にある既設の埋設管１を全て新しい埋設管１５に取り換える。このとき、到達立坑３の上流側の埋設管１内を流れて来た下水や雨水が到達立坑３、仮設管Ｐ及び発進立坑２を順次通って発進立坑２の下流側の埋設管１内へ流れて行くため、取り換え区間にある埋設管１を新しい埋設管１５に取り換える際に下水や雨水を流しながら埋設管１の取り換えを行える。
【００４０】
尚、先導管６及び埋設管１５の推進中は、発進立坑２側よりレーザトランシットから測量用レーザビームを飛ばし、先導管６内にあるレーザターゲットに読み取らせ、コントロールユニット１２に映るデータから先導管６の姿勢を確認し、推進力・掘削力を充分に把握した上で添加剤、活材の注入量の決定し、更に、掘削残土をピンチ弁により制御してスクリューコンベヤにより排出するようになっている。今回の場合、老朽埋設管１及び充填材４を破砕、掘削する場合、掘削条件が一定であるため、ピンチ弁の機能は不必要になると思われる。
又、埋設管１内に充填材４（モルタル）を充填して固化させているため、掘削機５による埋設管１の破砕、掘削時に路盤が陥没すると云うことがなく、掘削作業を良好且つ確実に行える。
更に、埋設管１が充填材４（モルタル）の充填によって中実状になっているため、埋設管１をカッタヘッド６Ａで破砕しても大きな破砕片となることがなく、破砕片を先導管６内に確実に取り込むことができ、破砕片の排出処理が確実となる。
そのうえ、埋設管１内に充填材４（モルタル）を充填しているため、掘削条件が一定になって一定のスピードで既設の埋設管１及び充填材４（モルタル）を破砕することができ、日進量も大きくスムーズな施工を行える。
【００４１】
先導管６及び新しい埋設管１５の推進によって先導管６が到達立坑３に到達したら、到達立坑３から先導管６を複数に分割してトラッククレーン１３で回収する（図１５参照）。又、図１６に示すように既設の埋設管１を全て新しい埋設管１５に取り換えたら、埋設管１内に残っているスクリューコンベヤ２５を発進立坑２又は到達立坑３から順次回収し、その後掘削機５等の各種機械設備を撤去すると共に、発進立坑２及び到達立坑３内で新しい埋設管１５と既設の埋設管１を継ぎ管（図示省略）で接続し、最後に発進立坑２及び到達立坑３を埋め戻して線路脇の路盤を元の状態にする。
【００４２】
尚、上記実施の形態に於いては、ライナープレートを用いて平面形状が円形の発進立坑２及び到達立坑３を形成するようにしたが、他の実施の形態に於いては、鋼板製の矢板を用いて平面形状が矩形の発進立坑２及び到達立坑３を形成するようにしても良い。
【００４３】
上記実施の形態に於いては、仮設管Ｐの一端部に金属製の補強管１７を取り付け固定し、仮設管Ｐの一端部を補強管１７で補強するようにしたが、仮設管Ｐの肉厚が厚くて仮設管Ｐの一端部を押圧体６ｃで押圧しても、仮設管Ｐが変形したり、破損したりしない場合には、補強管１７を省略しても良い。この場合、仮設管Ｐの一端部内周縁部に押圧体６ｃの凸状の球面と同じ曲率の凹状の球面部を形成することが好ましい。
【００４４】
上記実施の形態に於いては、埋設管１内に仮設管Ｐを油圧ジャッキ等を用いて圧入するようにしたが、埋設管１内に土砂が詰まっていない場合には、仮設管Ｐを手作業により埋設管１内に挿入するようにしても良い。
【００４５】
上記実施の形態に於いては、充填材４にモルタルを使用するようにしたが、充填材４はモルタルに限定されるものではなく、掘削時に埋設管１の前方が座屈、粉砕しないように埋設管１を補強できるものであれば良い。例えば、モルタルの替わりに充填材４として浸透性があって強度のでる薬液（例えば、ＬＷや電化ＥＳ（何れも商品名）等）を使用するようにしても良い。又、充填材４としてモルタルと薬液の両方を使用するようにしても良い。更に、充填材４としてセメントと砂と砂利を混合して水で練った生コンクリートを使用するようにしても良い。
【００４６】
上記実施の形態に於いては、埋設管１の取り換え区間の両側位置（発進立坑２側及び到達立坑３側）から埋設管１内へ充填材４（モルタル）を充填するようにしたが、他の実施の形態に於いては、埋設管１の取り換え区間の片側位置（発進立坑２側又は到達立坑３側）から埋設管１内へ充填材４（モルタル）を充填するようにしても良い。
【００４７】
上記実施の形態に於いては、埋設管１の取り換え区間の両側位置に発進立坑２及び到達立坑３を構築した後、埋設管１内に充填材４（モルタル）を充填するようにしたが、更新を要する埋設管１の両端が予め開放されているような場合には、埋設管１内に仮設管Ｐを配設して充填材４（モルタル）を充填し、その後埋設管１の取り換え区間の両側位置に発進立坑２及び到達立坑３を構築するようにしても良い。
【００４８】
上記実施の形態に於いては、押圧体６ｃを中空の半球状に形成し、押圧体６ｃの外殻部分に複数の通過穴６ｃ′を形成するようにしたが、他の実施の形態に於いては、図１７に示す如く、押圧体６ｃを中実の半球状に形成すると共に、押圧体６ｃの平面部分にカッタヘッド６Ａ前面の中心位置に溶接により固着される軸部６ｃ″を形成し、押圧体６ｃの軸部６ｃ″を外れた位置に複数の通過穴６ｃ′を形成するようにしても良い。又、上記実施の形態に於いては、押圧体６ｃの外径を仮設管１の外径よりも小径に形成したが、押圧体６ｃの外径を仮設管１の外径と同径に形成するようにしても良い。
【００４９】
上記実施の形態に於いては、先導管６を推進させるときに仮設管Ｐをカッタヘッド６Ａに設けた押圧体６ｃで到達立坑３側へ押し出すようにしているが、他の実施の形態に於いては、仮設管Ｐを押圧体６ｃで到達立坑３側へ押し出しつつ到達立坑３側に配設した油圧ジャッキ（図示省略）等で仮設管Ｐを到達立坑３側へ引き抜くようにしても良い。
【００５０】
上記実施の形態に於いては、既設の埋設管１と新しい埋設管１５の径が同じであり、埋設管１と同じ位置に新しい埋設管１５を布設するようにしたが、他の実施の形態に於いては、既設の埋設管１と同じ位置に既設の埋設管１よりも大きい径の新しい埋設管１５を布設するようにしても良い。
【００５１】
【発明の効果】
上述の通り、本発明の請求項１の発明は、埋設管の取り換え区間の両側位置に発進立坑及び到達立坑を構築すると共に、取り換え区間の埋設管内に下水や雨水が流れる金属製の仮設管を配設し、埋設管と仮設管との間及び埋設管周辺の空隙に充填材を充填して既設の埋設管を補強した後、発進立坑から掘削機によって埋設管及び充填材を破砕しながらその破砕片を発進立坑側へ排出すると共に、仮設管を到達立坑側へ押し出しながら仮設管内を流れていた下水や雨水を発進立坑側へ排出し、埋設管、充填材及び仮設管が取り除かれた空間に新しい埋設管を推進埋設するようにしているため、軌道や道路を埋設管の取り換え区間全域に亘って掘削したり、或いは交通を遮断したりすることなく、下水や雨水を流しながら新しい埋設管を破損した埋設管と略同じ位置に短期間で経済的に且つ安全に布設することができる。
本発明の請求項２の発明は、金属製の仮設管を埋設管内に圧入するようにしているため、埋設管内に土砂が多量に詰まっている場合でも、仮設管を埋設管内に確実に配設することができる。又、仮設管内に入り込んだ土砂を水圧により排出するようにしているため、仮設管は上流側から流れて来た下水や雨水を下流側へ確実且つ良好に流すことができる。
本発明の請求項３の発明は、金属製の仮設管をその外周面に離型剤を塗布してから埋設管内に配設するようにしているため、埋設管と仮設管との間に充填材が充填されても、仮設管を充填材の中から簡単且つ容易に押し出すことができる。本発明の請求項４の発明は、仮設管の端部に金属製の補強管を取り付け固定し、この仮設管を埋設管内に配設するようにしているため、仮設管を破損させることなく、押圧体によって押し出すことができる。
本発明の請求項５の発明は、埋設管の取り換え区間の両側位置から埋設管と仮設管との間及び埋設管周辺の空隙に充填材を充填するようにしているため、充填材を埋設管内に短時間で充填することができると共に、埋設管内及びその周辺に空隙を形成することなく、埋設管内及びその周辺の空隙に充填材を確実に充填することができる。又、埋設管の両側位置から埋設管内に充填材を充填するようにしているため、埋設管内に土砂が詰まって埋設管の途中が閉塞された状態になっていても、埋設管内及びその周辺の空隙に充填材を確実に充填することができる。
本発明の請求項６の発明は、取り換え区間の埋設管と仮設管との間及び埋設管周辺の空隙に充填材としてモルタル又は薬液若しくはモルタルと薬液の両方を充填し、当該充填材を硬化させた後、掘削機によって埋設管、充填材及び仮設管を破砕するようにしているため、既設の埋設管の破砕作業をより一層安全に良好且つ確実に行える。
本発明の請求項７の発明は、カッタヘッド前面の回転中心位置に、下水や雨水が通過する通過穴を有し且つ仮設管の外径と同径若しくは仮設管の外径よりも小径に形成された押圧体を取り付け、この押圧体で仮設管の一端部を押圧するようにしているため、押圧体が埋設管内の硬化した充填材に引っ掛かることなく、仮設管のみを押圧することができる。その結果、仮設管は、押圧体によって到達立坑側へ確実且つ良好に押し出されることになる。
又、押圧体が半球状に形成され、この半球状の押圧体で仮設管の一端部を押圧するようにしているため、先導管の進行方向が曲げられたり、先導管のズレが修正されたりした場合でも、押圧体は仮設管の一端部に確実且つ良好に押し当てられることになる。その結果、押圧体は、先導管の向きやズレが修正された場合でも、仮設管を到達立坑側へ確実且つ良好に押し出すことができる。
本発明の請求項８の発明は、仮設管を押圧体で到達立坑側へ押し出しつつ到達立坑側から仮設管を引き抜くようにしているため、仮設管を充填材の中から到達立坑側へ簡単且つ容易に取り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る老朽埋設管の更新工法の各工程を示すブロック図である。
【図２】本発明の工法を実施するために使用する各種機械設備を発進立坑側に設置した状態を示し、（Ａ）は発進立坑周囲の平面図、（Ｂ）は発進立坑周囲の縦断面図である。
【図３】本発明の工法を実施するために使用する各種機械設備を到達立坑側に設置した状態を示し、（Ａ）は到達立坑周囲の平面図、（Ｂ）は到達立坑周囲の縦断面図である。
【図４】先導管のカッタヘッドの正面図である。
【図５】カッタヘッド前面に設けた押圧体と仮設管の要部の拡大縦断面図である。
【図６】カッタヘッド前面に設けた押圧体を埋設管内に配設した仮設管の端部に押し当てた状態の一部を破断した部分側面図である。
【図７】更新を要する埋設管の取り換え区間の両側位置に発進立坑及び到達立坑を構築した状態を示す説明図である。
【図８】取り換え区間の埋設管内の中心位置に仮設管を配設する工程を示す説明図である。
【図９】取り換え区間の埋設管と仮設管との間に充填材を充填する工程を示す説明図である。
【図１０】先導管（カッタヘッド及び揺動部）の推進工程を示す説明図である。
【図１１】先導管（カッタヘッド及び揺動部）の推進工程を示す要部の拡大縦断面図である。
【図１２】先導管（カッタヘッド、揺動部及びピンチ弁部）の推進工程を示す説明図である。
【図１３】先導管（カッタヘッド、揺動部、ピンチ弁部及びレーザターゲット部）の推進工程を示す説明図である。
【図１４】先導管及び新しい埋設管の推進工程を示す説明図である。
【図１５】先導管を分割して回収する状態を示す説明図である。
【図１６】埋設管の取り換え区間に新しい埋設管を布設した状態を示す縦断面図である。
【図１７】カッタヘッド前面に設けた押圧体の他の例を示す拡大縦断面図である。
【図１８】従来の老朽埋設管の更新工法を示す説明図である。
【符号の説明】
１は既設の埋設管、２は発進立坑、３は到達立坑、４は充填材（モルタル）、５は掘削機、６は先導管、６Ａはカッタヘッド、６ｃは押圧体、６ｃ′は押圧体の通過穴、７は推進装置、１５は新しい埋設管、１７は補強管、１７ａは補強管の凹状の球面部、Ｐは仮設管。

Claims

更新を要する埋設管（１）の取り換え区間の両側位置に発進立坑（２）及び到達立坑（３）を構築する工程と、取り換え区間の埋設管（１）内の中心位置に下水等の流体を流す金属製の仮設管（Ｐ）を配設する工程と、取り換え区間の埋設管（１）と仮設管（Ｐ）との間及び埋設管（１）周辺の空隙に充填材（４）を充填して埋設管（１）を補強する工程と、先端に回転可能なカッタヘッド（６Ａ）を装着した先導管（６）及びこれを推進させる推進装置（７）から成る掘削機（５）を用いて発進立坑（２）側から少なくとも埋設管（１）及び充填材（４）を破砕しつつその破砕片を発進立坑（２）側へ排出すると共に、カッタヘッド（６Ａ）前面の回転中心に取り付けた押圧体（６ｃ）によって仮設管（Ｐ）の一端部を押して仮設管（Ｐ）を到達立坑（３）側へ押し出しつつ仮設管（Ｐ）内を流れていた流体を押圧体（６ｃ）及び先導管（６）を通して前記破砕片と一緒に発進立坑（２）側へ排出する工程と、先導管（６）の後端に新しい埋設管（１５）を接続し、前記掘削機（５）によって埋設管（１）及び充填材（４）の破砕と仮設管（Ｐ）の押し出しと流体の排出を行いながら、新しい埋設管（１５）を埋設管（１）、充填材（４）及び仮設管（Ｐ）が取り除かれた空間に推進埋設する工程とから成ることを特徴とする老朽埋設管の更新工法。
取り換え区間の埋設管（１）内の中心位置に金属製の仮設管（Ｐ）を配設する工程に於いて、埋設管（１）内に土砂が詰まっている場合に金属製の仮設管（Ｐ）を埋設管（１）内へ圧入し、仮設管（Ｐ）内に入り込んだ土砂を水圧により排出するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の老朽埋設管の更新工法。
取り換え区間の埋設管（１）内の中心位置に金属製の仮設管（Ｐ）を配設する工程に於いて、金属製の仮設管（Ｐ）をその外周面に離型剤を塗布してから埋設管（１）内に配設するようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の老朽埋設管の更新工法。
取り換え区間の埋設管（１）内の中心位置に金属製の仮設管（Ｐ）を配設する工程に於いて、内周縁部に凹状の球面部（１７ａ）を形成した金属製の補強管（１７）を仮設管（Ｐ）の一端部内周面に取り付け固定し、この仮設管（Ｐ）を埋設管（１）内に配設するようにしたことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の老朽埋設管の更新工法。
取り換え区間の埋設管（１）と仮設管（Ｐ）との間及び埋設管（１）周辺の空隙に充填材（４）を充填する工程に於いて、埋設管（１）の取り換え区間の両側位置から埋設管（１）と仮設管（Ｐ）との間に充填材（４）を充填するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の老朽埋設管の更新工法。
取り換え区間の埋設管（１）と仮設管（Ｐ）との間及び埋設管（１）周辺の空隙に充填材（４）としてモルタル又は浸透性があって強度のでる薬液若しくはモルタルと薬液の両方を充填し、当該充填材（４）を埋設管（１）内で硬化させた後、掘削機（５）によって少なくとも埋設管（１）及び充填材（４）を破砕するようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項５に記載の老朽埋設管の更新工法。
掘削機（５）によって埋設管（１）及び充填材（４）の破砕と仮設管（Ｐ）の押し出しと流体の排出を行う工程に於いて、カッタヘッド（６Ａ）前面の回転中心位置に、下水等の流体が通過する複数の通過穴（６ｃ′）を有し且つ仮設管（Ｐ）の外径と同径若しくは仮設管（Ｐ）の外径よりも小径に形成された半球状の押圧体（６ｃ）を取り付け固定し、この半球状の押圧体（６ｃ）で仮設管（Ｐ）の一端部を押圧するようにしたことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４に記載の老朽埋設管の更新工法。
掘削機（５）によって埋設管（１）及び充填材（４）の破砕と仮設管（Ｐ）の押し出しと流体の排出を行う工程に於いて、仮設管（Ｐ）を押圧体（６ｃ）で到達立坑（３）側へ押し出しつつ到達立坑（３）側から埋設管（１）を引き抜くようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項７に記載の老朽埋設管の更新工法。