JP4980851B2 - 管体のシール構造 - Google Patents

Description

本発明は、例えば地下に管路を構築する推進工法に使用される管体のシール構造に関する。

周知のように推進工法は、推進機の後端に順次推進管を継ぎ足し、その後端に発進坑等に設置した元押しジャッキにより推進力を与え、推進にしたがって先行の推進管を推し進める工法である。そして、近年における推進工法では、推進距離が１０００ｍを超える長距離推進の施工が行われるようになっている。
このように長距離推進の場合には、推進管が長くなると推進管とその周囲の地山との摩擦力（外周摩擦力）が増大し、その必要推力が元押しジャッキの能力を超えてしまい、元押しジャッキのみでは推進が困難となる。そのため、地中内の推進管の途中に中押管を配置し、中押管に備えた中押しジャッキによって推進力の一部を負担させ、推進管の一部を推進させるようにしている（例えば、特許文献１参照）。すなわち、中押管を使って推進させることで、長距離に及ぶ推進管を部分的に推進させることができるので、長距離推進を可能としたものである。

ところで、一般的に中押管は、Ｓ形管とＴ形管とが組み合わされてなり、そのＳ形管とＴ形管とが中押しジャッキによって中心軸方向（推進方向）に相対移動可能に設けられ、その中押しジャッキの伸縮により中押管の前方に位置する推進管を推進させるものである。そして、Ｔ形管にはその外周面に沿って周方向に設けられたゴム輪からなる複数本のシール部材が設けられ、このシール部材がＳ形管のスキンプレートの内周面に密着し、Ｔ形管とＳ形管のスキンプレートとの間が止水されるようになっている。シール部材は、一般的に、その内周面がＴ形管の外周面に固着され、シール部材の前後端面の位置であってＴ形管の周方向にわたって設けられるリング状の丸鋼が所定間隔をあけて配置され、それら両丸鋼どうしの間に配置された構造となっている。
特開２００１−２００６９１号公報

しかしながら、従来の推進工法では以下のような問題があった。
すなわち、Ｔ形管とＳ形管のスキンプレートとの間を止水するシール部材は、その前後端面（中押管の中心軸線方向の前後）に配置される丸鋼によって位置がずれないように挟持された状態で係止されているが、断面視でシール部材の前後両側面とそれぞれの丸鋼の外周面とが点で接触した状態となっている。そのため、Ｔ形管にＳ形管を嵌合させて組み立てる際に、シール部材がずれたり、捲れたりして止水性が低下し、その箇所から漏水するといった問題があった。
とくに、近年における都市部では、例えば基礎などの地下構造物や配管等の地下埋設物が多数あり、それらを避けて推進するために推進深度も深くなっている。その深度は、例えば３０〜４０ｍを越える深度となり、中押管に加わる地下水圧も大きくなり、このような高圧水下の条件において、止水部分で漏水が生じると、その補修には多大な費用と時間がかかることから、確実で止水性の高い構造が求められており、その点で改良の余地があった。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、シール部材のずれなどを抑制することで、漏水を防止できる止水性に優れた管体のシール構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る管体のシール構造では、一方の管体内に他方の管体を挿入して嵌合させることで互いに接合される、管体のシール構造であって、他方の管体の外周面に周方向に沿って全周にわたって溝部が形成され、溝部にシール部材が係合されてなり、シール部材の管体の接合方向で前後端面をなす両側面と、溝部の溝内側面とが面で接触し、溝部は、管体の外周面に周方向に沿って全周にわたって固定されるとともに、接合方向に所定間隔をもって配置された平鋼どうしの間に形成される空間をなし、平鋼には、その厚さ方向に貫通する開口部が形成され、開口部内で平鋼と管体の外周面とが溶接により固定され、溝部の内面が平滑な面をなし、内面とシール部材とが隙間なく接触していることを特徴としている。
本発明では、シール部材が溝部に係合した状態において、溝部の溝内側面にシール部材の管体の接合方向で前後端面の両側面が面で接触していて隙間がない状態となっているので、溝部に対するシール部材の管体の接合方向への移動が規制され、ずれにくい状態となっている。そのため、管体の止水性が向上され、例えば管体が推進工法による中押管であって、推進深度が深く中押管に地下水によって高水圧がかかる場合や、Ｓ形管（一方の中押管）とＴ形管（他方の中押管）とによる伸縮の繰り返しにも対応することができ、漏水の発生を防ぐことができる。そして、一方の管体に他方の管体を挿入して嵌合させて管体どうしを接合する際に、シール部材が溝部から外れて捲くれたり、ずれたりして漏水するといった不具合を防ぐことができる。

また、管体の外周面に平鋼を溶接などの手段によって固定することで溝部を形成することができるので、管体のスキンプレートを切削するといった加工が不要となり、製作にかかる手間やコストを低減することができる。また、例えば管体のスキンプレートの製作後にシール部材の寸法（幅寸法や厚さ寸法）の変更があっても対応することができる。

また、平鋼の開口部内で平鋼と管体の外周面とを溶接することができるので、その隅肉溶接部が平鋼どうしの間の溝部内に形成されることがなく、溝部の内面から突出された凹凸がなく平滑な面となることから、溝部内にシール部材を隙間なく確実に係合させることができる。

本発明の管体のシール構造によれば、シール部材が溝部に係合した状態において、溝部の溝内側面にシール部材の管体の接合方向で前後端面をなす両側面が面で接触して隙間がない状態となっているので、溝部に対するシール部材の管体の接合方向への移動が規制されて、ずれにくくなっている。そのため、管体の止水性が向上され、例えば管体が推進工法による推進管或いは中押管であって、推進深度が深く推進管や中押管に高水圧がかかる場合であっても漏水の発生を防ぐことができる。

以下、本発明の実施の形態による管体のシール構造について、図１乃至図４に基づいて説明する。
図１は本発明の実施の形態による中押管を示す図であって、嵌合前のＳ形管とＴ形管とを示す縦断面図、図２は図１に示すＳ形管の第１止水部の図、図３は図１に示すＴ形管の第２止水部の図、図４は図３に示す第２止水部の要部拡大図である。

図１に示すように、本実施の形態による中押管１（管体）は、例えば１０００ｍを超えるような長距離推進を行う推進工法に採用され、従来と同様に推進される推進管（標準推進管）の途中に介在させ、中押管１に備えた中押しジャッキ（図示省略）によって推進力の一部を負担させて推進させる周知の形態のものである。そして、この中押管１には、詳しい構成については後述するがシール構造が備えられている。

中押管１は、Ｓ形管１０（一方の管体）とＳ形管１０内に挿入して嵌合可能とされるＴ形管２０（他方の管体）とが接合される構成をなし、Ｓ形管１０とＴ形管２０との間に複数本の中押しジャッキが組み込まれており、これら中押しジャッキの伸縮によってＳ形管１０がＴ形管２０に対してスライド自在となる構成となっている。ここで、本実施の形態の中押管１として、コンクリート製のヒューム管を採用することができる。
なお、中押管１の推進方向（接合方向）で前進する側を「前方」、「前端」とし、その反対側を「後方」、「後端」として、以下説明する。

図１に示すように、Ｓ形管１０は、Ｔ形管２０の前端部の外側（前端部外周面２０ａ）に嵌合され、それらの中心軸方向（推進方向）にスライド自在となっている。
図２に示すように、Ｓ形管１０は、円筒状のスキンプレート１１と、スキンプレート１１の前端部に同軸に設けられたリング継手部１２とからなる。リング継手部１２は、円筒状をなす外周リング部１２ａと、外周リング部１２ａの前後両端部から全周にわたってＳ形管１０の内空側に立設された先端板１２ｂ、受圧板１２ｃと、これら外周リング部１２ａ、先端板１２ｂ、受圧板１２ｃによって囲われた空間にコンクリートやモルタルなどが充填された充填部１２ｄとからなる。そして、リング継手部１２は、中押管１の前方に位置する標準推進管の後端部内周面に嵌合される。このＳ形管１０と標準推進管との関係では、標準推進管は一方の管体であり、Ｓ形管１０は他方の管体となる。

Ｓ形管１０の前端外周面１０ａ（外周リング部１２ａの外周面に相当）には、周方向に沿って第１止水部１０Ａが設けられている。第１止水部１０Ａは、前端外周面１０ａに周方向に沿って形成された複数（図２では３箇所）の嵌合溝部１３（溝部）と、嵌合溝部１３のそれぞれに係合されたゴム輪からなるシール部材１４（１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ）と、嵌合溝部１３、１３どうしの間に設けられた滑剤注入孔１５とから構成されている。
第１止水部１０Ａは、前端外周面１０ａがＳ形管１０の前方に位置する標準推進管のスキンプレートの後端部に嵌合された状態で、そのスキンプレートと前端外周面１０ａとの間を液密にシールするものである。

嵌合溝部１３は、前端外周面１０ａの全周にわたって切り欠いた状態で形成され、その断面形状がシール部材１４の下端部（後述する内周面１４ａ、側面１４ｂ、１４ｃから構成される断面形状）と略同形状に形成されている。具体的には、嵌合溝部１３は、溝内底面１３ａと、溝内側面１３ｂ、１３ｃとを有し、後述するように複数の断面形状をなすシール部材１４の各断面形状に一致するように形成されている。

シール部材１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃは、リング状に形成され、それぞれ断面形状が異なったものとなっている。そして、シール部材１４には、天然ゴムや合成ゴムのゴム製等の材料のものを採用することができる。シール部材１４は、内周面１４ａが溝内底面１３ａに接着剤などによって固着され、推進方向で前後端面をなす両側面１４ｂ、１４ｃが溝内側面１３ｂ、１３ｃに面で接触していて隙間のない状態で嵌合溝部１３に係合している。そして、シール部材１４は、Ｓ形管１０の前端に連結される標準推進管のスキンプレートの内周面に密着し、そのスキンプレートとＳ形管１０の前端外周面１０ａとの間を液密にシールするものである。なお、シール部材１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃの断面形状は、滑剤注入孔１５から注入される滑剤が中押管１の外側に流れ易く、地山中の地下水が中押管１内に流入し難い形状となっている。

滑剤注入孔１５は、外周リング部１２の厚さ方向に挿通されてなり、外周リング部１２の周方向に所定の間隔をおいて配置されている。この滑剤注入孔１５は、中押管１を用いて推進工法を実施する場合に、中押管１の外周面へ滑剤を注入することで、推進管の外周面における推進抵抗を小さくするためのものである。

図３及び図４に示すように、Ｔ形管２０は、円筒状のスキンプレート２１と、スキンプレート２１の内周面に沿って所定の厚みをもって形成された筒状壁部２２と、スキンプレート２１の後端部に同軸に設けられたリング継手部２３（図１参照）とからなる。スキンプレート２１の外径は、Ｓ形管１０のスキンプレート１１（図２参照）の内径より小径となっている。筒状壁部２２は、コンクリートなどからなる。そして、リング継手部２３は、中押管１の後方に位置する標準推進管の前端部外周面に嵌合される。そして、中押管１内に備えられる図示しない中押しジャッキは、図２に示すＳ形管１０のリング継手部１２の受圧板１２ｃと、Ｔ形管２０の筒状壁部２２の前端受圧板２２ａとの間に設けられている。

Ｔ形管２０の前端外周面２０ａには、周方向に沿って第２止水部２０Ａが設けられている。第２止水部２０Ａは、前端外周面２０ａに周方向に沿って形成された複数（図３では３箇所）の嵌合溝部２４（溝部）と、嵌合溝部２４のそれぞれに係合されたゴム輪からなるシール部材２５（２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ）と、嵌合溝部２４、２４どうしの間に設けられた滑剤注入孔２６とから構成されている。
第２止水部２０Ａは、前端外周面２０ａがＳ形管１０のスキンプレート１１の後端部に嵌合された状態で、Ｓ形管１０のスキンプレート１１と前端外周面２０ａとの間を液密にシールするものである。

嵌合溝部２４は、Ｔ形管２０の外周面に周方向に沿って全周にわたって環状に固定されるとともに、互いに推進方向に所定間隔（シール部材２５の幅寸法に相当）をもって配置された平鋼２７、２７どうしの間に形成される空間に相当し、その空間の断面形状がシール部材２５の下端部（後述する内周面２５ａ、側面２５ｂ、２５ｃから構成される断面形状）と略同形状に形成されている。具体的に嵌合溝部２４は、溝内底面２４ａと、溝内側面２４ｂ、２４ｃとを有し、後述するように複数の断面形状をなすシール部材２５の各断面形状に一致するように形成されている。

平鋼２７には、その厚み方向に貫通する開口部２７ａ（図４参照）が形成され、この開口部２７ａ内で平鋼２７とＴ形管２０の外周面（前端外周部２０ａ）とが溶接手段によって一体に溶着された構造となっている。つまり、その溶接による溶接部が平鋼２７の開口部２７ａ内に形成されることになり、嵌合溝部２４に隅肉溶接部が形成されることはない。なお、平鋼２７をＴ形管２０の外周面に固定することで嵌合溝部２４を形成することができるので、スキンプレート２１を切削するといった加工が不要となり、製作にかかる手間やコストを低減することができる構成をなし、また、Ｔ形管２０のスキンプレート２１の製作後にシール部材２５の寸法（幅寸法や厚さ寸法）の変更があっても対応することができる構成となっている。

シール部材２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃは、リング状に形成され、それぞれ断面形状が異なったものとなっている。そして、シール部材２５には、天然ゴムや合成ゴムのゴム製等の材料のものを採用することができる。シール部材２５は、内周面２５ａが溝内底面２４ａに接着剤などによって固着され、推進方向で前後端面をなす両側面２５ｂ、２５ｃが溝内側面２４ｂ、２４ｃに面で接触していて隙間のない状態で嵌合溝部２４に係合している。そして、シール部材２５は、Ｓ形管１０のスキンプレート１１の内周面に密着し、そのスキンプレート１１とＴ形管２０の前端外周面２０ａとの間を液密にシールするものである。なお、シール部材２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃの断面形状は、滑剤注入孔２６から注入される滑剤が中押管１の外側に流れ易く、地山中の地下水が中押管１内に流入し難い形状となっている。

次に、このように構成される中押管１の止水作用について図１乃至図３などを使用して説明する。
先ず、本中押管１を備えた状態における推進方法は、従来の推進工法と同様であり、推進側の標準推進管の後端部と、後方側の標準推進管の前端部との間に、予め中押管１を介在させておき、中押しジャッキと元押しジャッキとを交互に伸縮動作させて、推進管を徐々に押し込んでいくことで推進させる。具体的に中押管１の動作は、元押ジャッキにより推進を行う際は、中押ジャッキを収縮させておき、元押ジャッキによって中押管１より後方の標準推進管とＴ形管２０とを元押しジャッキのストローク長分だけ推進させる。次いで、元押しジャッキを収縮させて、この空間に次の標準推進管を差し込み、中押管１より後方の標準推進管を反力受け側として中押ジャッキを駆動させ、Ｓ形管１０とその前方に接続された標準推進管を前進させるようにする。なお、推進工程では、適宜、推進管及び中押管１の内側から地山へ滑剤を注入し、推進時の摩擦を低減させるようにする。

本中押管１の止水作用は、嵌合溝部１３、２４の溝内側面１３ｂ、１３ｃにシール部材１４、２５の前後端面をなす両側面１４ｂ、１４ｃ、２５ｂ、２５ｃが面で接触して隙間がない状態となっているので、嵌合溝部１３、２４に対するシール部材１４、２５の推進方向への移動が規制され、ずれにくい状態となっている。そのため、中押管１の止水性が向上され、推進深度が深く中押管１に地下水によって高水圧がかかる場合や、Ｓ形管１０とＴ形管２０とによる伸縮の繰り返しにも対応することができ、漏水の発生を防ぐことができる。
そして、Ｓ形管１０の内側にＴ形管２０を挿入して嵌合させて中押管１を組み立てる際に、シール部材１４、２５が嵌合溝部１３、２４から外れて捲くれたり、ずれたりして漏水するといった不具合を防ぐことができる。

また、Ｔ形管２０では、平鋼２７の開口部２７ａ内で平鋼２７と前端外周面２０ａとを溶接することができるので、その隅肉溶接部が平鋼２７、２７どうしの間の嵌合溝部２４内に形成されることがなく、嵌合溝部２４の内面から突出された凹凸がなく平滑な面となることから、嵌合溝部２４内にシール部材２５を隙間なく確実に係合させることができる。

上述のように本実施の形態による管体のシール構造では、シール部材１４、２５が嵌合溝部１３、２４に係合した状態において、嵌合溝部１３、２４の溝内側面１３ｂ、１３ｃ、２４ｂ、２４ｃにシール部材１４、２５の前後端面をなす両側面１４ｂ、１４ｃ、２５ｂ、２５ｃが面で接触していて隙間がない状態となっているので、嵌合溝部１３、２４に対するシール部材１４、２５の推進方向（接合方向）への移動が規制されて、ずれにくくなっている。そのため、中押管１の止水性が向上され、推進深度が深く中押管１に高水圧がかかる場合であっても漏水の発生を防ぐことができる。

以上、本発明による管体のシール構造の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施の形態ではＳ形管１０とＴ型管２０とからなる中押管１を採用しているが、管体として中押管に限定されることはなく、例えば推進工法で使用される標準推進管であってもよい。また、例えば鋼管杭どうしの接合部に本シール構造を適用することもできる。要は、一方の管体内に他方の管体を挿入して嵌合させることで互いに接合される管体であればよいのである。

そして、実施の形態ではシール部材１４、２５の素材は所望の止水性能が得られるものであれば種々のものを採用可能である。そして、シール部材１４、２５、嵌合溝部１３、２４の設置数は実施の形態のように３箇所であることに限定されることはなく、中押管１にかかる水圧などの施工条件等により適宜設定することができる。
また、シール部材１４、２５の断面形状は制限されることはないが、嵌合溝部１３、２４に係合されたときの前後端面をなす両側面１４ｂ、１４ｃ、２５ｂ、２５ｃを有し、その両側面１４ｂ、１４ｃ、２５ｂ、２５ｃが嵌合溝部１３、２４の溝内側面１３ｂに接触する形状となっていればよい。

さらに、本実施の形態ではＳ形管１０の前端外周面１０ａの嵌合溝部１３をリング継手部１２の外周面を周方向に切り欠いて形成し、Ｔ形管２０の前端外周面１０ａの嵌合溝部２４を平鋼２７をスキンプレート２１に溶接することで形成しているが、このような形態に限定されることはなく、Ｓ形管１０及びＴ形管２０の両嵌合溝部１３、２４を平鋼２７によって形成させるようにしてもよい。

本発明の実施の形態による中押管を示す図であって、嵌合前のＳ形管とＴ形管とを示す縦断面図である。 図１に示すＳ形管の第１止水部の図である。 図１に示すＴ形管の第２止水部の図である。 図３に示す第２止水部の要部拡大図である。

符号の説明

１ 中押管（管体）
１０ Ｓ形管（一方の管体）
１０ａ 前端外周面
１３ 嵌合溝部（溝部）
１４、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ シール部材
２０ Ｔ形管（他方の管体）
２０ａ 前端外周面
２４ 嵌合溝部（溝部）
２５、２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ シール部材
２７ 平鋼
２７ａ 開口部

Claims (1)

1. 一方の管体内に他方の管体を挿入して嵌合させることで互いに接合される、管体のシール構造であって、
   前記他方の管体の外周面に周方向に沿って全周にわたって溝部が形成され、該溝部にシール部材が係合されてなり、
   前記シール部材の前記管体の接合方向で前後端面をなす両側面と、前記溝部の溝内側面とが面で接触し、
   前記溝部は、前記管体の外周面に周方向に沿って全周にわたって固定されるとともに、前記接合方向に所定間隔をもって配置された平鋼どうしの間に形成される空間をなし、
   前記平鋼には、その厚さ方向に貫通する開口部が形成され、該開口部内で前記平鋼と前記管体の外周面とが溶接により固定され、
   前記溝部の内面が平滑な面をなし、該内面と前記シール部材とが隙間なく接触していることを特徴とする管体のシール構造。

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