JP4755936B2 - 鞘管内への配管工法 - Google Patents

Description

本発明は、本管挿入側立坑から本管到達側立坑にかけて埋設された鞘管内に中空管体を挿入する鞘管内への配管工法に関する。

適宜間隔をおいて堀削形成された立坑間に、水道管やガス管等を始めとした中空管体を敷設する場合に、かかる敷設領域を地上から開削してこれを埋設する工法では、その地上における交通規制が必要となり、工事もより大掛かりなものとなってしまう。

このため、本管挿入側立坑から本管到達側立坑にかけて中空管体を地中から横方向に挿入していく工法が従来より提案されている。

しかしながら、この中空管体を地中に直接的に埋設すると、地盤との摺接等によって当該中空管体が損傷し、腐食等が激しくなり、長期の使用に供することができなくなる。

従って両立坑間にかけてヒューム管等の鞘管を推進工法やシールド工法等によって予め埋設しておき、次いで、この鞘管内に上記本管挿入側立坑から本管到達側立坑にかけて中空管体を挿入し、最後に、中空管体と鞘管との間にエアモルタル等を充填して一体化させる。従来において、この鞘管内に中空管体を挿入する際には、中空管体の周囲に緩衝体を取り付け、これを鞘管の内壁面を摺接させながら挿入していた。

しかしながら、中空管体の配管延長が長くなるにつれて大きな挿入力が必要となり、そのための装置そのものが大型化してしまうという問題点があった。

また、従来において、緩衝体の代わりに中空管体と鞘管との間にローラーを設ける方法も提案されているが、かかるローラー構成では、中空管体と鞘管との間にローラーを設けることにより、鞘管の径がこれに応じて決定されることになる。その結果、管体周囲に緩衝体を設ける場合と比較して、鞘管の径が大きくなってしまい、ひいては中空管体と鞘管との間に充填すべきエアモルタルの量が増加してしまう。さらに挿入力についても管体周囲に緩衝体を設ける場合ほどではないが、中空管体の配管延長が長くなるにつれて大きな挿入力が必要となり、何ら問題点を解決するものではなかった。

このため、かかる問題点を解決するとともに、より小さな推力で中空管体を鞘管内に挿入する方法が近年において提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この方法は、例えば図９に示すように、両立坑間に埋設した鞘管３１内に中空管体３２を挿入するに際して、鞘管３１の本管到達側立坑３３側の開口端を盲蓋３７で密閉した状態にし、本管挿入側立坑３４側の開口端に設けたシール材３５で止水した鞘管３１内に所定水位に達する水３６を供給する。そして、この中空管体３２を水３６に浮かせながら、本管内にも適量の水を入れて鞘管内の水に対する本管の浮力を調整させながら、中空管体の中心と鞘管の中心とをほぼ一致させた状態で鞘管３１内に挿入する方法である。

この管体挿入機構においては、液体を貯溜した鞘管内に浮力を利用して中空管体を挿入するため挿入力を極力小さくすることが可能となる。

しかしながら、この特許文献１の開示技術では、あくまで鞘管３１において傾斜部と水平部の双方が単体で形成されている場合において有効な工法である。このため、鞘管において傾斜部と水平部の双方が形成されている場合には、中空管体の挿入力を低減させることができないという問題点があった。

因みに、特許文献２には、水平方向へ向けて埋設されている鞘管内部に液体を貯留させ、これに中空管体を挿入していく工法が提案されている。

しかしながら、この特許文献２の開示技術では、水平方向へ埋設されている鞘管のみ対して挿入力を抑制できる工法であり、鞘管に傾斜部が設けられている場合にはその距離が長くなるにつれて挿入力が増加してしまうことから、汎用性に劣るという問題点があった。

即ち、傾斜部と水平部の双方が形成されている鞘管に対して小さな推進力で容易かつ迅速な挿入を実現することが可能な工法を提案する必要性があった。
特許第３２７８２７５号公報 特開２０００−２９１８２７号公報

そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、傾斜部と水平部の双方が形成されている鞘管に対して小さな推進力をもって中空管体を挿入することが可能な鞘管内への配管工法を提供することにある。

本発明を適用した鞘管内への配管工法は、上述した課題を解決するために、本管挿入側立坑から本管到達側立坑にかけて斜下へ傾斜させた傾斜部と水平方向へ延伸された水平部とが少なくとも形成されるように埋設された鞘管内に中空管体を挿入する鞘管内への配管工法において、少なくとも上記水平部において上記鞘管の内周面上部に空気遮断機構を取り付ける工程と、上記鞘管に液体を貯留する液体貯留工程と、上記鞘管内において上記空気遮断機構が端部に取り付けられている領域に空気を注入することにより、当該領域の管軸方向の片端から外側に貯留された液体より液面が低位置にある空気層を形成させる空気層形成工程と、上記中空管体を、上記貯留させた液体の浮力を利用して浮かせながら上記鞘管内に挿入する管体挿入工程とを有し、上記管体挿入工程では、上記中空管体を、上記形成させた空気層を介して上記鞘管の内周面と離間させた状態で挿入することを特徴とする。

本発明を適用した鞘管内への配管工法は、上述した課題を解決するために、本管挿入側立坑から本管到達側立坑にかけて斜下へ傾斜させた傾斜部が少なくとも形成されるように埋設された鞘管内に中空管体を挿入する鞘管内への配管工法において、少なくとも上記傾斜部において上記鞘管の内周面上部に空気遮断機構を取り付ける工程と、上記鞘管に液体を貯留する液体貯留工程と、上記鞘管鞘において上記空気遮断機構が端部に取り付けられている領域に空気を注入することにより、当該領域の管軸方向の片端から外側に貯留された液体より液面が低位置にある空気層を形成させる空気層形成工程と、上記中空管体を、上記貯留させた液体の浮力を利用して浮かせながら上記鞘管内に挿入する管体挿入工程とを有し、上記管体挿入工程では、上記中空管体を、上記形成させた空気層を介して上記鞘管の内周面と離間させた状態で挿入することを特徴とする。

本発明を適用した管体挿入装置を利用した工法では、鞘管に液体を貯留し、少なくとも水平部に空気層を形成させ、中空管体を、上記貯留させた液体の浮力を利用して浮かせながら鞘管内に挿入する。これにより、中空管体を、上記形成させた空気層を介して鞘管の内周面と離間させた状態で挿入することができ、その挿入に伴う推進力を大幅に低減させることが可能となる。特に本発明では、鞘管において傾斜部と水平部とが形成されている場合等のように、鞘管の傾斜角度が異なる部分が存在する場合において、中空管体の推進力を大幅に低減でき、また、複雑な形状を採用している鞘管内にも中空管体を埋設することができる点において特に有用であり、より汎用性の高い工法といえる。

また、本発明では、中空管体の推進力を低減させることによる施工コスト削減に加えて、本管挿入側立坑のみならず、本管到達側立坑も浅くした場合でも施工が可能で、より施工コストを低減させることもできる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。

図１は、本発明による浮力を利用した鞘管内への管体挿入装置１の実施例を示す縦断側面図である。この管体挿入装置１は、本管挿入側立坑１１から本管到達側立坑１２間に亘って地中に埋設した鋼管やヒューム管等の鞘管１３と、この鞘管１３に挿入すべき中空管体１４とを備えている。

鞘管１３は、本管挿入側立坑１１から本管到達側立坑１２へ向けて下向きに傾斜させた傾斜部１７と、この傾斜部１７から本管到達側立坑１２にかけて水平方向に延伸された水平部１８とを少なくとも有している。

鞘管１３内には、中空管体１４に適切な浮力を付与すべく、少なくとも水平部１８において液体１５を一杯に満たした状態で貯留させる。この鞘管１３は、本管挿入側立坑１１並びに本管到達側立坑１２内に突出させた状態で固定されていてもよい。

中空管体１４は、断面が略円形状の中空のガス管や水道管等で構成される。この中空管体１４は、鞘管１３内に挿入された場合には、その内部において一杯に貯留された液体１５の浮力により、上方へ押し上げられることになる。

液体１５は、例えば、水、海水、泥水等を想定しているが、これに限定されるものではなく、液体状であればいかなるものを適用してもよい。

また、この鞘管１３内には、空気が注入された空気層１９が形成されている。この空気層１９の端部には、空気の漏洩を防止するための空気遮断機構２０が予め取り付けられている。

図２は、空気遮断機構２０の拡大構成を示す図である。この図２に示すように、空気遮断機構２０は、ゴムや樹脂で構成されたいわゆる弾性材料で構成されている。この空気遮断機構２０の一端は、鞘管１３の内周面に沿った曲率となるように折り曲げられ、他端は、中空管体１４の外周に沿った曲率となるように折り曲げられている。空気層から空気が漏洩しないように当該内周面に封止されている。この封止の具体的な手段としては、例えば、空気遮断機構２０を鞘管１３の内周面に図示しないアンカーボルトや密着性をよくするためにアンカーボルトと接着材とを併用する等して接合するようにしてもよい。

鞘管１３の内周面に予め穿設した図示しないねじ孔に空気遮断機構２０をボルト接合するようにしてもよい。

この管体挿入装置１は、コンプレッサー２３と、排水ポンプ２９をさらに備えている。コンプレッサー２３は空気層１９に空気を注入する。また排水ポンプ２９は、中空管体１４の挿入に伴う液位の上昇分や、配管終了時において、鞘管１３内部に貯留させた液体を吸い上げる。

上述の構成からなる管体挿入装置１において、実際に中空管体１４を鞘管１３内に挿入する方法につき、以下において説明をする。

先ず、鞘管１３を両立坑間にかけて埋設する。この鞘管１３の埋設方法としては、公知の推進工法やシールド工法等を適用するようにしてもよい。かかる場合には、推進するシールド機に後続して鞘管１３を順次継ぎ足しながら推し進めていくことになる。本発明においては、下向きに傾斜させた傾斜部１７と、水平方向に延伸させた水平部１８とが形成されるように鞘管１３を埋設していくことになる。

この鞘管１３の埋設を終了させた後、空気層１９の形成を試みる領域の端部に、空気遮断機構２０を取り付ける。

次に、この本管挿入側立坑１１から本管到達側立坑１２に至るまで埋設された鞘管１３につき、図示しない水管を接続する。

次に、中空管体１４を鞘管１３に挿入し、この鞘管１３内に水管を介して液体１５を注入し、これらを貯留させた状態としておく。そして、コンプレッサー２３を利用して、端部に空気遮断機構２０が取り付けられている領域に対して空気を注入する。その結果、空気層１９が形成されることになる。

次に、このような空気層１９の形成を終了させた後に、この鞘管１３内部に向けて中空管体１４の挿入を継続して実行していく。この中空管体１４を挿入する際には、例えば特開２０００−２９１８２７号公報に示すようなレール３０と走行架台５１を用いるようにしてもよい。また、この中空管体１４の鞘管１３内への挿入に関しては、本管挿入側立坑１１側から中空管体１４を押し進めるようにしてもよいし、図１に示すように、本管挿入側立坑１１において中空管体１４の後端にワイヤ２６を取り付け、そのワイヤ２６の端部にレッカー２７を連結し、当該レッカー２７を略鉛直方向へ引き上げることにより、中空管体１４を挿入するようにしてもよい。

この鞘管１３内に挿入された中空管体１４は、その内部に貯留されている液体１５に対する浮力を受ける。特に、この鞘管１３内部には液体１５が一杯に満たされているため、これに挿入される中空管体１４は、この液体１５に浸漬され、浮力を受けることになる。その結果、中空管体１４は、その重量より浮力が上回れば上方に押し上げられることになる。

図３は、この中空管体１４の先端を水平部１８まで挿入させた状態を示している。この図３に示すように、中空管体１４は浮力により上方に押し上げられる結果、その先端が空気層１９に到達することになる。しかしながら、この空気層１９の存在により、中空管体１４は、鞘管１３の内周面に直接接触することがなくなる。

図４(a)は、この浮力により押し上げられて空気層１９へ到達した中空管体１４の側面構成を、また図４(b)は、その断面構成を示している。

中空管体１４は、その下側が液体１５に接触し、またその上側は、空気層１９或いは空気遮断機構２０に接触している状態となる。このため、中空管体１４は、ほぼ全面に亘って液体または気体のみに接触している状態にあり、鞘管１３の内周面と接触することはない。このため、中空管体１４の挿入時における摩擦係数を大幅に低減させることが可能となる。空気遮断機構２０は、上述の如く弾性部材で構成されており、またこれは空気層１９によって支えられるものであるため、これが中空管体１４に接触しても摩擦係数が大幅に増加することはない。なお、この図４(b)に示す空気層の高さｘは、中空管体の仕様（径や肉厚等）によって浮力計算を行い、７０〜４１０ｍｍの範囲で設定することが望ましい。

このように本発明では、鞘管１３に対して、より小さな推進力をもって中空管体１４を挿入することが可能となる。この推進力は、空気層１９を設けない従来の工法において３ｔ程度も必要であるのに対して、本発明では、１ｔ程度の推進力まで低減させることができる。

このようにして、中空管体１４が鞘管１３の全長に亘って挿入された結果、当該中空管体１４の先端が本管到達側立坑１２に到達した場合には、排水ポンプ２９を利用して、鞘管１３内の液体１５を排出する。

この排水によって、鞘管１３の内周面の上部まで押し上げられていた中空管体１４が徐々に降下していくことになる。そして、中空管体１４が鞘管１３底面に対して浮かない程度にまで、排水を行う。この排水が完了すると、中空管体１４は鞘管１３の下部内周面に載置された状態となる。

次に、この鞘管１３の内周面と中空管体１４の外周面との間の隙間においてエアモルタルを充填し、一体化する。これにより、本管挿入側立坑１１から本管到達側立坑１２にかけて貫通する中空管体１４を埋設することが可能となる。

即ち、本発明を適用した管体挿入装置１を利用した工法では、鞘管１３に液体１５を貯留し、少なくとも水平部１８に空気層１９を形成させ、中空管体１４を、上記貯留させた液体１５の浮力を利用して浮かせながら鞘管１３内に挿入する。これにより、中空管体１４を、上記形成させた空気層１９を介して鞘管１３の内周面と離間させた状態で挿入することができ、その挿入に伴う推進力を大幅に低減させることが可能となる。特に本発明では、鞘管１３において傾斜部１７と水平部１８とが形成されている場合等のように、鞘管１３の傾斜角度が異なる部分が存在する場合において、中空管体１４の推進力の低減をより安価に行うことができる点において特に有用である。即ち、複雑な形状を採用している鞘管１３内にも中空管体１４を埋設することができることから、本発明は、より汎用性の高い工法といえる。

図５は、本管挿入側立坑１１から本管到達側立坑１２へ向けて下向きに傾斜させた傾斜部１７ａと、この傾斜部１７から水平方向に延伸された水平部１８と、この水平部１８から本管到達側立坑１２にかけて上向きに傾斜させた傾斜部１７ｂとを有する鞘管１３に対して、中空管体１４を挿入する例を示している。かかる場合において空気層１９を形成させる場合には、コンプレッサー２３に接続されたホース３２を水平部１８まで挿入する。そして、コンプレッサー２３からの空気を、このホース３２を介して水平部１８へと送り込むことになる。

このような傾斜部１７ａ、１７ｂの中央に水平部１８が形成されている場合には、特にこの水平部１８において鞘管１３の内周面と中空管体１４との接触による摩擦を防止する必要が出てくる。このため本発明では、この水平部１８に対して空気層１９を形成させることにより、鞘管１３の内周面と中空管体１４との接触を防止し、中空管体１４の挿入力を低減させている。

なお本発明は、水平部１８に対して空気層１９を形成する場合に限定されるものではない。例えば図６〜８に示すように鞘管１３の傾斜部１７に対して空気層１９を形成するようにしてもよい。

図６は、傾斜部１７のみで構成されている鞘管１３に中空管体１４を挿入する例を示している。空気遮断機構２０は、予め間隔をおいて鞘管１３の内周面に形成されている。即ち、空気層１９となるべき領域が空気遮断機構２０により複数箇所に分断された状態で存在することになる。

かかる状態において、コンプレッサー２３から本管到達側立坑１２に最も近接する空気層１９となるべき領域に対し空気を注入すると、当該領域が空気で満たされ、さらに溢れ出た空気は、本管到達側立坑１２から離間する空気層１９へと順次注入され、全ての空気層１９が空気で満たされることになる。

このような鞘管１３に中空管体１４を挿入すると、この傾斜部１７の上面に形成された空気層１９の存在により、中空管体１４の外周が鞘管１３の内周面に接触することがなくなり、挿入力を低減させることができる。特に図６に示すように本管挿入側立坑１１への鞘管１３の開口端にシール材６０を設けて止水を行いつつ、内部を液体１５で満たした鞘管１３内に中空管体１４を挿入すると、特に傾斜部１７の内周面と中空管体１４とが接触してしまう場合もでてくるが、かかるケースにおいて、傾斜部１７に空気層１９を形成させた構成は特に有用である。

図７は、鞘管１３を傾斜部１７と水平部１８で構成した場合において、傾斜部１７と水平部１８双方に空気層１９を形成した例を示している。かかる場合も同様に挿入力を低減させることが可能となる。コンプレッサー２３からの空気は、この水平部１９に形成可能な空気層１９に対してのみ注入することにより、傾斜部１７に形成させた空気層１９も上述と同様に空気で満たすことが可能となる。

図８は、傾斜部１７ａ、１７ｂの中央に水平部１８が形成されている鞘管１３において、傾斜部１７ａ及び水平部１８に空気層１９を形成した例を示している。かかる場合も同様に挿入力を低減させることが可能となる。コンプレッサー２３からの空気は、このホース３２を介して水平部１８へと送り込むことになる。

なお本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、例えば空気層１９を細かく複数に分割して構成するようにしてもよいことは勿論である。

本発明を適用した鞘管内への配管工法を実現するための構成につき説明するための図である。 空気遮断機構の拡大構成を示す図である。 この中空管体の先端を水平部まで挿入させた状態を示す図である。 (a)は、浮力により押し上げられて空気層へ到達した中空管体の側面構成図であり、(b)は、その断面構成図である。 傾斜部の中央に水平部が形成されている鞘管に対して中空管体の挿入する例を示す図である。 傾斜部のみで構成されている鞘管に中空管体を挿入する例を示す図である。 鞘管を傾斜部と水平部で構成した場合において、傾斜部と水平部双方に空気層を形成する例を示す図である。 傾斜部の中央に水平部が形成されている鞘管において、傾斜部及び水平部に空気層を形成した例を示す図である。 小さな推力で中空管体を鞘管内へより正確に挿入する従来例につき示す図である。

符号の説明

１,２ 管体挿入装置
１１ 本管挿入側立坑
１２ 本管到達側立坑
１３ 鞘管
１４ 中空管体
１５ 液体
１７ 傾斜部
１８ 水平部
１９ 空気層
２０ 空気遮断機構

Claims (5)

1. 本管挿入側立坑から本管到達側立坑にかけて斜下へ傾斜させた傾斜部と水平方向へ延伸された水平部とが少なくとも形成されるように埋設された鞘管内に中空管体を挿入する鞘管内への配管工法において、
   少なくとも上記水平部において上記鞘管の内周面上部に空気遮断機構を取り付ける工程と、
   上記鞘管に液体を貯留する液体貯留工程と、
   上記鞘管内において上記空気遮断機構が端部に取り付けられている領域に空気を注入することにより、当該領域の管軸方向の片端から外側に貯留された液体より液面が低位置にある空気層を形成させる空気層形成工程と、
   上記中空管体を、上記貯留させた液体の浮力を利用して浮かせながら上記鞘管内に挿入する管体挿入工程とを有し、
   上記管体挿入工程では、上記中空管体を、上記形成させた空気層を介して上記鞘管の内周面と離間させた状態で挿入すること
   を特徴とする鞘管内への配管工法。
2. 上記空気層形成工程では、さらに上記傾斜部に空気層を形成させること
   を特徴とする請求項１記載の鞘管内への配管工法。
3. 本管挿入側立坑から本管到達側立坑にかけて斜下へ傾斜させた傾斜部が少なくとも形成されるように埋設された鞘管内に中空管体を挿入する鞘管内への配管工法において、
   少なくとも上記傾斜部において上記鞘管の内周面上部に空気遮断機構を取り付ける工程と、
   上記鞘管に液体を貯留する液体貯留工程と、
   上記鞘管内において上記空気遮断機構が端部に取り付けられている領域に空気を注入することにより、当該領域の管軸方向の片端から外側に貯留された液体より液面が低位置にある空気層を形成させる空気層形成工程と、
   上記中空管体を、上記貯留させた液体の浮力を利用して浮かせながら上記鞘管内に挿入する管体挿入工程とを有し、
   上記管体挿入工程では、上記中空管体を、上記形成させた空気層を介して上記鞘管の内周面と離間させた状態で挿入すること
   を特徴とする鞘管内への配管工法。
4. 上記空気遮断機構を取り付ける工程では、空気層となるべき領域が上記傾斜部において管軸方向に間隔をあけて複数設けられるように空気遮断機構を取り付け、
   上記空気層形成工程では、上記傾斜部の下方に位置する上記空気層となるべき領域に空気を注入することにより、これより上方に位置する上記空気層となるべき領域を空気で満たし、上記空気層を複数箇所に亘り形成させること
   を特徴とする請求項１〜３のうち何れか１項記載の鞘管内への配管工法。
5. 本管挿入側立坑から本管到達側立坑にかけて斜下へ傾斜させた傾斜部と水平方向へ延伸された水平部と、さらに上記水平部から斜上へ傾斜させた傾斜部とが少なくとも形成されるように埋設された鞘管に対して上記中空管体を挿入すること
   を特徴とする請求項１〜４のうち何れか１項記載の鞘管内への配管工法。

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