JP4740176B2 - さや管推進工法における管継手構造 - Google Patents

Description

この発明は、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に使用する耐震推進管継手構造に関するものである。

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、発進立坑と到達立坑だけを開削し、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（ＰＩＰ工法）等の推進工法が広く採用されるようになった。

そのパイプインパイプ工法は、図９に示すように、発進坑Ｓと到達坑Ｒとの間の地中Ｗ内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を挿入敷設するものであり、発進坑Ｓには油圧ジャッキＪが設置され、この油圧ジャッキＪ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１を先行の新管Ｐの後端部の受口２に挿入することによって順次接合され、既設管Ｐ’内に押し込まれて行く。なお、先頭の新管Ｐの先端部には挿入抵抗を小さくするための先導ソリＫ等が取り付けられる。

このパイプインパイプ工法における既設管等もさや管Ｐ’の一つであるため、この明細書（「特許請求の範囲」の記載も含む）においては、図９に示す、上記さや管推進工法、パイプインパイプ工法等のように、さや管Ｐ’の中に新管Ｐを推進挿入して二重管構造とする工法を、特に特定しない限り、総称して「さや管推進工法」と言う。

一方、近年、管路にも耐震性が要求され、その耐震性を有する管継手構造として、例えば、図１０、図１１に示すように、受口２に対し挿し口１を所要範囲において伸縮可能（抜き差し可能）としたものがある。この管継手は、ロックリング５付きの受口２に突起３付きの挿し口１がゴム輪６を介在して挿入され、受口２の端面（フランジ）２ａと押し輪９をＴボルト７が貫通し、その先端のナット７ａのねじ込みにより、押し輪９が受口端面２ａに近づいて、そのゴム輪６が押し込まれて水密性が高められる。また、受口２から出た挿し口１外周面にローラ２４付フランジ２０が嵌められ、このフランジ２０と前記押し輪９の間に間隔保持材８が介在されたものである（特許文献１ 図１０参照）。
特開２００２−２７６２８４号公報

この管継手構造は、推進時、フランジ２０のローラ２４がさや管Ｐ’の内面を転動して管Ｐを案内しつつ、間隔保持材８により、同図に示すように、挿し口１の先端（突起３）を伸縮代Ｌの中程に維持する。地震等の地盤変動時には、挿し口１の引き抜き力に対しては、挿し口１がその突起３がロックリング５に当接する伸び代Ｌ_１分、後退して（引き抜かれて）、その力を吸収すると共に、突起３とロックリング５の係止によってそれ以上の引抜きを阻止し、挿し口１の挿し込み力に対しては、間隔保持材８が収縮又は圧壊することにより、挿し口１がその先端が受口２内面の奥端段部２ｂに突き当たる縮み代Ｌ_２分、軸方向に移動するとともに、その先端と奥端段部２ｂの係止によってそれ以上の縮みを阻止し、その地盤変動を吸収して、継手の破損を防止する。

この管継手構造を用いた推進工法において、押し輪９はＴボルト７に対しその軸方向に移動可能のため、後行きの管Ｐからその先行きの管Ｐへの推進力は、その管Ｐの挿し口１、フランジ２０、間隔保持材８、押し輪９、ゴム輪６及び受口２を介してその前の管（先行管）Ｐに伝えられることとなる。
このため、推進力が大きいと、押し輪９がさらに押し込まれてゴム輪６の圧損などが生じる恐れがある。また、地震等の地盤変動による間隔保持材８の収縮又は圧壊時、押し輪９が少なからず押し込まれてゴム輪６の圧損などが生じる恐れがある。このゴム輪６の損傷は、この継手部の水密性の劣化に繋がり、問題である。

この推進時及び挿し口１の押し込み時のゴム輪の圧損防止手段として、図１０に示すように、Ｔボルト７の先端と間隔保持材８の間に保護リング４を設けるとともに、Ｔボルト７をナット４ａにより受口２端面に圧接固定してその軸方向に移動不能とし、間隔保持材８からの力を、保護リング４、Ｔボルト７、受口２を介して先行管Ｐに伝えて、ゴム輪６に及ぼさないようにした技術がある（特許文献１ 段落００３０、図１０参照）。

しかし、この技術において、Ｔボルト７のねじ切り長さが規格されており、ナット４ａをねじ込めない場合がある。すなわち、規格のＴボルト７に新たにねじ切りを行わなければならず、煩雑である。

また、図１１に示すように、保護リング４を断面コ字状のものとし、この保護リング４を、間隔保持材８と受口端面２ａとの間に、押し輪９を跨ぐとともにその両端の端片を間隔保持材８の端面と受口端面２ａに当てがって、間隔保持材８からの力を、保護リング４、受口２を介し先行管Ｐに伝えて、ゴム輪６に及ぼさないようにした技術がある（特許文献１ 段落００３０、図１１参照）。

しかし、この技術は、保護リング４が押し輪９より外側（管Ｐの径方向）に突出することとなり、その保護リング４とさや管Ｐ’内面との接触を防止するため、フランジ２０のローラ２４はその保護リング４よりさらに外側に突出させることとなる。このように保護リング４及びローラ２４が突出すれば、その分、さや管Ｐ’内面との間隙が必要となり、さや管Ｐ’が一定径であれば、その中に挿し入れる新管Ｐの径は小さくなる。新管Ｐは、輸送量の面からできるだけ径の大きいことが好ましい。

この発明は、保護リング４の外側への突出を招くことなく、上記Ｔボルト７へのナット４ａのねじ込み等以外の構造でもってゴム輪６の圧損を防止することを課題とする。

上記課題を達成するために、この発明は、上記コ字状保護リングのように、間隔保持材からの推進力を受口端面に直接に伝達するとともに、その伝達部材を押し輪に貫通させることとしたのである。
このように、間隔保持材からの推進力を受口端面に直接に伝達すれば、その推進力及び挿し口の押し込みによって、ゴム輪の圧損などが生じる恐れはなく、そのゴム輪の水密性に支障が生じることはない。
また、伝達部材が押し輪を貫通すれば、その伝達部材を押し輪９より外側に突出させる必要もない。

この発明の構成としては、管の挿し口の先端外周面に突起が、管の受口の内面に前記突起が係止するロックリングがそれぞれ設けられ、管の挿し口を先行する管の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における両管の管継手構造において、受口に挿し口がゴム輪を介在して挿入され、その挿し口の先端が受口内面の奥端段部に突き当たってそれ以上の挿し込みが阻止され、逆に、挿し口が引き抜きされると、前記突起がロックリングに係止してそれ以上の抜け出しが阻止されて、挿し口は、その挿し口の先端が受口内面の奥端段部に突き当る点から前記突起がロックリングに係止する点までの所要長さが移動可能であり、ゴム輪は挿し口の外周面に嵌めた押し輪で押され、その押し輪に受口端面に設けたボルトが貫通して、そのボルトの先端部にナットがねじ込まれ、そのナットのねじ込みにより、押し輪が受口端面に近づいてゴム輪を押し、受口の外側の挿し口外周にフランジが設けられ、このフランジと押し輪の間に間隔保持材が介在されて、その間隔保持材により挿し口の先端は前記所要長さの中程に維持され、かつ、その間隔保持材は、推進力を伝達する強さを有するとともに、地震などの大きな圧縮力に対しては収縮又は圧壊して、受口に対する挿し口の挿し込みを許容するものであり、前記間隔保持材の押し輪に対向する端面と受口端面との間に、その間の全周囲に亘り所要間隔をもって、押し輪を貫通する推進力伝達部材を介在した構成を採用することができる。

上記「間隔保持材の押し輪に対向する端面と受口端面との間に、その間の全周囲に亘り所要間隔をもって、押し輪を貫通する推進力伝達部材を介在」とは、各推進力伝達部材を全周囲に等間隔に設けたり、後述の図３、図４、図７、図８で示す実施形態のように、等間隔の複数の推進力伝達部材の一群を全周囲に等間隔に設けたりした介在等を言う。要は、推進力伝達部材により、管の全周囲に均等に推進力が伝達される介在を言う。

この構成において、上記間隔保持材の押し輪に対向する端面には、推進力及び押し込み力の反力が推進力伝達部材から加わるため、その間隔保持材は、従来のように、その端面全周に保護リングを当てがうことが好ましい。このため、推進力伝達部材は、その保護リングと、この保護リングから押し輪を貫通して受口端面に当接する突状部材とからなるものとすることが好ましい。

また、上記推進力伝達部材と間隔保持材は挿し口外周面上をその周方向に滑り、かつ、推進力伝達部材と間隔保持材との間又は間隔保持材とフランジとの間において、前記間隔保持材が周方向に滑るようになっておれば、先行する管に対し後行きの管がその軸周りに回転することができるため、管のローリングの懸念がある長距離推進には有効となる。

この発明は、以上のように、押し輪を貫通した部材によって、間隔保持材からの推進力を受口端面に直接に伝達するようにしたので、その伝達部材を押し輪より外側に突出させる必要もない。このため、この部材の取付けによって、さや管内に挿入する新管の径を小さくする必要もない。

一実施形態を図１乃至図３に示し、この実施形態は、ダクタイル鋳鉄管ＰのＳII形継手構造であって、従来と同様に、挿し口１の先端に突起３、受口２の内面にロックリング５がそれぞれ設けられ、ゴム輪６及びバックアップリング６ａを介在して挿し口１を受口２に挿し込んだ後、押し輪９をゴム輪６に当てがい、Ｔボルト（締付ボルト）７を受口２端面２ａのフランジ及び押し輪９に貫通し、その先端にナット７ａをねじ込んで締結することにより、ゴム輪６を押し込んでシールしている。
そのナット７ａのねじ込み量によってゴム輪６の押し込み量を調整する。この押し込み量は、同一呼び径の管Ｐであっても、その挿し口１、受口２の寸法公差により異なり、その公差に基づき、適宜に設定する。
押し輪９にはその全周に亘ってその周方向に長い長孔１０が形成されている。

受口２の外側の挿し口１外周には環状のフランジ２０が嵌め込まれ、このフランジ２０は、断面Ｌ字状で４等分などの適宜に分割されてサドルバンド状となっており、その分割片２１の両端に締結片２２、中程にリブ２３がそれぞれ設けられている。隣り合う分割片２１、２１の締結片２２、２２間にはローラ２４が回転自在に設けられているとともに、ボルト・ナット２５が挿通されており、そのボルト・ナット２５を締結することにより、フランジ２０が縮径して挿し口１の外周面に圧接される（特許文献１ 段落００２７等参照）。

フランジ２０と押し輪９の間には間隔保持材８が設けられており、圧縮応力が１〜３０ｋｇｆ／ｃｍ² （≒０．１〜３ＭＰａ）の樹脂発泡体で（樹脂単体の５倍以上の膨張率）、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。この間隔保持材８は円環状であるが、周方向に分割されていてもよく、その際、間欠的でもよい。要は、推進力に抗する強さを有すればよい。

上記間隔保持材８の押し輪９に対向する端面８ａと受口端面２ａとの間に推進力伝達部材３０が介在されている。この推進力伝達部材３０は、図２、図３に示すように、間隔保持材８の端面８ａ全周に亘って当てがわれる上記保護リング４に相当する部材３１を有し、その部材３１からその周囲適宜間隔に受口端面２ａに向かう突状部材３２からなる。
その各突状部材３２の大きさ、突出長さ、間隔等は、上記押し輪９の長孔１０の大きさ、間隔、推進力の伝達度合等を考慮して適宜に決定すればよいが、リング状推進力伝達部材３０の中心に対して対称位置に各突状部材３２が位置するようにして、受口端面２ａの全周に均等に突状部材３２から力が加わるようにすることが好ましい。

また、この推進力伝達部材３０も、フランジ２０と同様に分割したものとして、その分割片の両端を締結することによりリング状とする。その分割数は任意であり、例えば、図３に示すように、２分割、図４に示すように、４分割等とする。両部材３１、３２は鋳造によって一体成形しても良いし、一方の部材３１に他方の部材３２を溶接等によって接合しても良い。

この実施形態の構成は以上のとおりであり、図９に示した推進工法において、従来と同様にして、管Ｐの挿し口１を先行する管Ｐの受口２に挿入して、ＳII形継手を構成する。
その継手部の構成後（組立て後）、又は構成前に予め、挿し口１の外周面にフランジ２０及び間隔保持材８及び推進力伝達部材３０を嵌め、まず、その推進力伝達部材３０の突状部材３２を押し輪９の長孔１０を貫通させて受口端面２ａに当接する。

この状態で、ジャッキＪで推進力を加えると、間隔保持材８が推進力伝達部材３０のリング状部材３１に当接する規定胴付寸法Ｌ_２の位置まで挿し口１が挿入されて図２に示す状態となり、さらなるジャッキＪの推進力によって推進される（特許文献１ 段落００２８〜同００２９ 図７参照）。
このとき、押し輪９と受口２端面の間隔は、推進力に推進力伝達部材３０が抗して一定に維持されるため、ゴム輪６に推進力が加わることが無いため、水密性能に影響はない。

また、この推進は、仮にローリングを生じても、推進力伝達部材３０と間隔保持材８は挿し口１外周面に固定されておらず、かつ、推進力伝達部材３０と間隔保持材８との間又は間隔保持材８とフランジ２０との間において、間隔保持材８が周方向に滑り、管Ｐと先行する管Ｐとが相対的に回転して、いずれかのローラ２４で管Ｐを支持し、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。このとき、推進力伝達部材３０、間隔保持材８と挿し口１外周面の間、推進力伝達部材３０と間隔保持材８との間、間隔保持材８とフランジ２０との間は、その間の界面に適宜に（全部又は選択的に）滑材を塗布することができる。管Ｐの所要長さの敷設が終了すれば、さや管Ｐ’と新管Ｐの間にエアモルタル等が打設される。

推進力伝達部材３０は、押し輪９を貫通して推進力を押し輪９に伝えることなく受口端面２ａに伝達する構成であれば、何れでも良く、例えば、図５〜図７に示すように、推進力伝達部材３０の突状部材３２をねじ棒で構成し、そのねじ棒３２をリング状部材３１にねじ込み、ナット３２ａによって締結固定する等とし得る。この場合も、同様に分割したものとし、その分割片の両端を締結することによりリング状として、例えば、図７に示すように２分割、図８に示すように、４分割等とその分割数も任意である。

上記実施形態は、ＳII形継手の場合であったが、この発明は、Ｓ形継手等のゴム輪６が、挿し口１の外周面に嵌めた押し輪９で押され、その押し輪９に受口端面に設けたボルト７が貫通して、そのボルト７の先端部にナット７ａがねじ込まれ、そのナット７ａのねじ込みにより、押し輪９が受口端面２ａに近づいてゴム輪６を押す態様の各種の管継手に採用し得ることは勿論である。

一実施形態の概略斜視図 図１のＸ−Ｘ線断面図 同実施形態の推進力伝達部材の斜視図 他例の推進力伝達部材の斜視図 他の実施形態の概略斜視図 図５のＸ−Ｘ線断面図 同実施形態の推進力伝達部材の斜視図 他例の推進力伝達部材の斜視図 さや管推進工法の概略図 従来例の要部断面図 従来の他例の要部断面図

符号の説明

Ｐ’ さや管（既設管）
Ｐ 新管
１ 挿し口
２ 受口
２ａ 受口端面
３ 突起
５ ロックリング
６ 止水ゴム輪
７ Ｔボルト
８ 間隔保持材
８ａ 間隔保持材端面
２０ フランジ
２４ ローラ
３０ 推進力伝達部材
３１ 推進力伝達部材のリング状部材
３２ 推進力伝達部材の突状部材

Claims (2)

1. 管（Ｐ）の挿し口（１）の先端外周面に突起（３）が、管（Ｐ）の受口（２）の内面に前記突起（３）が係止するロックリング（５）がそれぞれ設けられ、前記管（Ｐ）の挿し口（１）を先行する管（Ｐ）の受口（２）に挿入して継合わせつつさや管（Ｐ’）内に管路を新設する推進工法における前記両管（Ｐ、Ｐ）の管継手構造において、
   上記受口（２）に挿し口（１）がゴム輪（６）を介在して挿入され、その挿し口（１）の先端が受口（２）内面の奥端段部（２ｂ）に突き当たってそれ以上の挿し込みが阻止され、逆に、挿し口（１）が引き抜きされると、前記突起（３）がロックリング（５）に係止してそれ以上の抜け出しが阻止されて、挿し口（１）は、その挿し口（１）の先端が受口（２）内面の奥端段部（２ｂ）に突き当る点から前記突起（３）がロックリング（５）に係止する点までの所要長さ（Ｌ）が移動可能であり、
   上記ゴム輪（６）は上記挿し口（１）の外周面に嵌めた押し輪（９）で押され、その押し輪（９）に上記受口（２）端面に設けたボルト（７）が貫通して、そのボルト（７）の先端部にナット（７ａ）がねじ込まれ、そのナット（７ａ）のねじ込みにより、前記押し輪（９）が前記受口端面（２ａ）に近づいて前記ゴム輪（６）を押し、
   上記受口（２）から出た挿し口（１）外周面にフランジ（２０）が設けられ、このフランジ（２０）と上記押し輪（９）の間に間隔保持材（８）が介在されて、その間隔保持材（８）によって上記挿し口（１）の先端は上記所要長さ（Ｌ）の中程に位置されており、
   上記間隔保持材（８）は、推進力を伝達する強さを有するとともに、地震などの大きな圧縮力に対しては収縮又は圧壊して、受口（２）に対する挿し口（１）の挿し込みを許容するものであり、
   上記間隔保持材（８）の上記押し輪（９）に対向する端面（８ａ）と受口（２）の端面（２ａ）との間に、その間の全周囲に亘り所要間隔をもって、前記押し輪（９）を貫通する推進力伝達部材（３０）を介在し、この推進力伝達部材（３０）により、推進力が押し輪（９）に加わらないようにし、
   かつ、上記推進力伝達部材（３０）と間隔保持材（８）は挿し口（１）外周面上をその周方向に滑り、かつ、推進力伝達部材（３０）と間隔保持材（８）との間又は間隔保持材（８）とフランジ（２０）との間において、前記間隔保持材（８）が周方向に滑るようになっていることを特徴とする管継手構造。
2. 上記推進力伝達部材（３０）を、上記間隔保持材（８）の押し輪（９）に対向する端面（８ａ）全周に亘り当てがった保護リング（３１）と、この保護リング（３１）から上記押し輪（９）を貫通して受口端面（２ａ）に当接する突状部材（３２）とからなるものとしたことを特徴とする請求項１に記載の管継手構造。

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