JP4916336B2 - 牽引推進工法用管の継手構造 - Google Patents

Description

本発明は、牽引推進工法用管の継手構造に関する。

牽引推進工法は、地中に敷設すべき管路を構成する管体を牽引することで、この管路を水平方向に敷設するものである（特許文献１）。この牽引推進工法は、水平ボーリングの技術と、切削地盤の崩壊を防止するためのベントナイト安定液を使用する技術とを用いることで、非開削で地中に管路を敷設することができるものであり、その実績を積みつつある。現在では、主にガス用ポリエチレン管の敷設に用いられる例が多い。

ところが、上下水道用の管路では、使用されている管種が、継手部が受挿構造すなわち互いに接合される一方の管の端部に形成された受口の内部に他方の管の端部に形成された挿口が挿入された構造を有したダクタイル鋳鉄管やヒューム管であり、このような管を用いた管路についての牽引推進工法の施行例は、ほとんど見当たらない。しかし今後は、工法の普及とともに、上下水道用の管路での牽引推進工法に適用することができる管のニーズが高まると想定される。

一方、受挿構造を有する管継手として、挿口の先端の外周に形成された突部が受口に収容されたロックリングよりも受口の奥側に離れて位置するとともに、地震発生時に挿口が受口から有る程度抜け出したときに挿口突部がロックリングに受口奥側から当たることで、受口挿口間の伸縮機能と離脱防止機能とを兼備した、耐震管継手が知られている。

このような耐震管継手にて接続された管路を牽引推進工法により敷設する場合には、挿口の突部を受口の奥側から受口のロックリングに当てることで、受口から挿口への牽引推進力の伝達を行わざるを得ない。しかし、そうすると、挿口の突部が受口のロックリングに当たった状態で管路が敷設されることになり、それでは、受口からの挿口のある程度の抜け出しを許容する伸縮機能が発揮されなくなり、所要の耐震性能が得られなくなる。
実開平５−３０２９７号公報

そこで本発明は、耐震機能を有した管路を牽引推進工法で敷設するのに適した管の継手構造を得ることを目的とする。

この目的を達成するため本発明の牽引推進工法用管の継手構造は、互いに接合される一方の管の端部に形成された受口の内部に、他方の管の端部に形成された挿口が挿入され、
挿口の先端の外周に形成された突部が受口に収容されたロックリングに受口奥側から当たることが可能とされ、
受口の外側における挿口の外周にフランジが設けられ、
挿口の突部がロックリングよりも受口の奥側に離れて位置した状態で、受口と挿口のフランジとが、管周方向に複数の連結ボルトによって、受口から挿口へ牽引力を伝達可能に連結されており、
連結ボルトは受口に固定されてフランジに挿通され、
連結ボルトの先端に、フランジよりも受口から遠い位置において、ナットが固定され、
フランジとナットとの間における挿口の外周に弾性体が設けられているものである。

このような構成によれば、受口が形成された一方の管に牽引力を作用させると、この牽引力は、受口から、連結ボルトおよびフランジを介して他方の管の挿口に伝達され、それによって、受挿構造を有したたとえば上下水道用の管路を牽引推進工法によって敷設することができる。しかも、受口と挿口とが連結ボルトを介して連結された状態で牽引推進されるため、挿口の突部が受口のロックリングに当たらない状態で推進し管路を敷設することができ、このため、離脱防止機能のみならず伸縮機能をも有して耐震機能を有した管路を、牽引推進工法によって敷設することができる。

図１において、１１は互いに接合される一方のダクタイル鋳鉄製の管、１２は他方のダクタイル鋳鉄製の管である。一方の管１１の端部には受口１３が一体に形成され、他方の管１２の端部には、受口１３の内部に挿入される挿口１４が形成されている。

受口１３の内周には、その開口端側から順に、シール材収容溝１５と、ロックリング収容溝１６と、管軸方向の内周面１７と、管径方向の奥端面１８とが形成されている。シール材収容溝１６にはゴム製の環状のシール材１９が収容されており、このシール材１９は、挿口１４を受口１３の内部に挿入したときに、シール材収容溝１６の溝底面と挿口１４の外周面２０との間で圧縮され、それによって所要のシール性能を発揮可能である。ロックリング収容溝１６には、環状で周方向一つ割りの金属製のロックリング２１が収容されている。ロックリング２１の外周面と収容溝１６の溝底面との間には、挿口１４が受口１３に挿入される以前の段階においてロックリング２１を収容溝１６すなわち受口１３に対して同心状に保持するためのゴム製のロックリング保持部材２２が設けられている。

挿口１４の先端の外周には、突部２３が形成されている。また、挿口１４の先端面と突部２３の外周面とにわたるテーパ面２４が形成されている。挿口１４を受口１３に挿入する際には、テーパ面２４の作用によって、シール材１９や、ロックリング２１および保持部材２２を押し広げることが可能であり、それによって突部２３がシール材１９やロックリング２１の位置を受口１３の奥側に向けて通過可能である。

図示のように、収容溝１６に収容されたロックリング２１から受口１３の奥端面１８までの距離は、管軸方向に沿った挿口１４の突部２３の長さよりも大きくなるように形成されている。

受口１３の端部には、管軸方向の連結ボルト２６が植え込み固定されている。この連結ボルト２６は、受口１３が形成された管１１の周方向に沿って複数が設けられている。

受口１３の外側における挿口１４の外周には、金属製の第１のフランジ２７が、溶接によって固定されている。２８は、その溶接部である。また、第１のフランジ２７よりも受口１３から遠い位置における挿口１４の部分には、金属製の第２のフランジ２９が、管軸方向に相対移動可能すなわちスライド可能な状態で外ばめされている。第２のフランジ２９は、たとえば周方向二つ割りに形成されることで、挿口１４を受口１３に挿入した後に挿口１４の外周に装着することが可能とされているのが好適である。あるいは、周方向に連続した環状体として構成されるとともに、第１のフランジ２７を挿口１４に固定する前に挿口１４にあらかじめ装着することが可能とされているものでも好都合である。

連結ボルト２６は、第１のフランジ２７と第２のフランジ２９とに挿通した状態で設けられている。そして連結ボルト２６の先端には、第２のフランジよりも受口１３から遠い位置において、ダブルナット３０がねじ合わせ固定されている。

第１のフランジ２７と第２のフランジ２９との間における挿口１４の外周には、ゴム製の弾性体３１が、管軸方向に所定長さを有した状態で設けられている。この弾性体３１は、第２のフランジ２９と同様に、周方向二つ割りや、周方向に連続した環状体として形成することができる。連結ボルト２６は、第１のフランジ２７と第２のフランジ２９との間において、弾性体３１に挿通した状態で設けられている。

挿口１４の部分を除く管１１、１２の外周には、ポリエチレン被覆３３が形成されている。受口１３と挿口１４とが接合された管継手の部分における、一方の管１１の外周から、他方の管１２の外周にわたる部分には、樹脂製の熱収縮チューブ３４が、熱収縮した状態で設けられている。すなわち、熱収縮チューブ３４によって管継手の部分の外周を覆っている。熱収縮チューブ３４の一端は管１１におけるポリエチレン被覆３３の外周に密接しており、その他端は、管１２におけるポリエチレン被覆３３の外周に密接している。

このように熱収縮チューブ３４に覆われることで、受口１３の外側における挿口１４の外周には閉じた空間が形成されることになるが、この空間には、ウレタン材などの充填材３５が充填されている。

このような構成において、継手の接合に際しては、連結ボルト２６が植え込まれるとともにシール材１９とロックリング２１とが収容された受口１３の内部に挿口１４を挿入して、その突部２３をロックリング２１と奥端面１８との間に位置させる。このとき、連結ボルト２６は、挿口１４の第１のフランジ２７にも通される。また、連結ボルト２６を弾性体３１と第２のフランジ２９とにも通し、さらにダブルナット３０をねじ合わせて固定する。このとき、弾性体３１は第１のフランジ２７に接触させ、第２のフランジ２９は弾性体３１に接触させ、ダブルナット３０は第２のフランジ２９に接触させておく。また、管継手の部分に熱収縮チューブ３４を被せ、このチューブ３４に熱収縮を行わせるとともにその内部に充填材３５を充填する。

これにより、継手の接合作業が完了する。図１は、そのときの状態を示す。地中に管路を敷設する際には、このように継手が接合された状態の受口１３から挿口１４に向けて牽引力を作用させる。すなわち、受口１３から挿口１４へ引張力を作用させて、管１１、１２どうしを地中に推進させる。

すると、受口１３からの牽引力は、連結ボルト２６から、ダブルナット３０、第２のフランジ２９、弾性体３１、第１のフランジ２７を介して、挿口１４に伝達される。これによって、挿口１４が受口１３に接続され、かつ突部２３がロックリング２１と奥端面１８との間に位置されたままの状態で、管１１、１２の推進が行われる。このため、推進の完了後においても、突部２３の位置は変わらず、下記のように所要の耐震機能を発揮することができる。

すなわち、図１に示した状態で推進工事が完了し、管路の敷設が行われるが、この状態での敷設後に地震が発生し、受口挿口間に挿口１４が受口１３に入り込もうとする力が作用した場合には、ダブルナット３０および連結ボルト２６はその力にもとづく挿口１４の管軸方向への移動を阻止するものではないため、挿口１４は、突部２３が奥端面１８に当たるまでの範囲で、支障なく受口１３の内部に入り込むことができる。

地震発生時に挿口１４が受口１３から抜け出そうとする力が作用した場合において、たとえば挿口１４に作用する抜け出し力は、第１のフランジ２７から弾性体３１および第２のフランジ２９を介してダブルナット３０に伝達され、このダブルナット３０から連結ボルト２６を介して受口１３に伝達される。これによって、受口１３からの挿口１４の抜け出しが防止される。

受口挿口間に上記よりも大きな抜け出し力が作用した場合には、図２に示すように、その力によって連結ボルト２６が破断する。管の周方向に沿ったすべての連結ボルト２６が破断すると、挿口１４が受口１３から抜け出す方向に移動し、図示のように挿口１４の突部２３が受口１３のロックリング２１に当たることで、それ以上の挿口１４の抜け出しが阻止される。すなわち、この場合は、一定の範囲で受口１３からの挿口１４の抜け出しにもとづく伸長が許容されたうえで、最終的にはその離脱が防止される。よって、継手部に伸縮性能と離脱防止性能とが付与された耐震継手が構成されることになる。

上記のほかに、受口挿口間に大きな抜け出し力が作用した場合に、挿口１４への第１のフランジ２７の溶接部２８が破断するようにしてもよい。連結ボルト２６と溶接部２８との両者を破断可能としておけば、抜け出し力の加わり状態に応じた適宜の箇所を破断させることができて、継手に無理な力が加わることを防止できる。

なお、連結ボルト２６や溶接部２８の強度すなわち連結ボルト２６や溶接部２８による離脱阻止力は、挿口１４の突部２３が受口１３のロックリング２１に当たることによる離脱阻止力よりも小さく設定されており、それによって上記のように挙動することが可能である。

管路を敷設するための牽引推進時には、地中に形成した切削穴を安定液で満たした状態での推進が可能であるため、図示のように管１１、１２の外装はポリエチレン被覆３３および熱収縮チューブ３４によるものだけで足りる。このため、従来の推進工法管のように、推進抵抗を低減させる目的で管胴部の外径を受口の外径にそろえるために、管胴部にコンクリート外装を形成する必要がないという利点がある。

牽引推進工法によって管路を敷設する場合において、その管路は真直であるとは限らず、屈曲している場合がある。その場合は、図３に示すように継手部を構成する受口１３と挿口１４とが屈曲した状態で牽引推進が行われる。このとき、挿口１４に固定された第１のフランジ２７と、受口側に連結固定されているダブルナット３０との間に弾性体３１が設けられているため、継手部が屈曲している状態でも、それに応じて弾性体３１が弾性変形するため、受口挿口間には管の周方向にわたって均等に荷重が負荷されることになる。このため、片当たりなどの偏荷重が作用することがなく、管の強度を有効に活用しながら牽引推進工事を行うことができる。なお、図３においては、簡単のために、ポリエチレン被覆と熱収縮チューブと充填材との図示を省略している。

なお、弾性体３１は、上記のようなゴム製のものに代えて、硬質ウレタン樹脂などの他の材料にて形成することもできる。また、ばねなどの他の機械要素にて構成することもできる。

本発明の実施の形態の牽引推進工法用管の継手構造を示す図である。 図１の継手に大きな抜け出し力が作用したときの状況を示す図である。 図１の継手を備えた管を屈曲路に沿って牽引推進させたときの状況を示す図である。

符号の説明

１１ 一方の管
１２ 他方の管
１３ 受口
１４ 挿口
２１ ロックリング
２３ 突部
２６ 連結ボルト
２７ 第１のフランジ

Claims (1)

1. 互いに接合される一方の管の端部に形成された受口の内部に、他方の管の端部に形成された挿口が挿入され、
   挿口の先端の外周に形成された突部が受口に収容されたロックリングに受口奥側から当たることが可能とされ、
   受口の外側における挿口の外周にフランジが設けられ、
   挿口の突部がロックリングよりも受口の奥側に離れて位置した状態で、受口と挿口のフランジとが、管周方向に複数の連結ボルトによって、受口から挿口へ牽引力を伝達可能に連結されており、
   連結ボルトは受口に固定されてフランジに挿通され、
   連結ボルトの先端に、フランジよりも受口から遠い位置において、ナットが固定され、
   フランジとナットとの間における挿口の外周に弾性体が設けられていることを特徴とする牽引推進工法用管の継手構造。

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