JP5145977B2 - 立坑形成方法及び該立坑形成方法を用いたパイプラインの敷設方法 - Google Patents

Description

本発明は、地中に埋設されたガス管、水道管などのパイプライン等の地中埋設物を補修するための作業スペースとなる立坑を形成する方法及び該立坑形成方法を用いたパイプラインの敷設方法に関する。

地中に埋設されたガス管や水道管などの既設管は、長期間埋設された状態が維持されることにより、劣化、腐食あるいは、外的要因により損傷が生じることがある。このため、既設管は、補修又は更新（本明細書においては補修、更新を含めて「補修」ということがある。）を行うことが必要となる。
そして、既設管の補修方法として、例えば、特許文献１に開示されているように既設管の内部に既設管よりも径の小さな新しいパイプ（新設管）を挿入してパイプラインを敷設する工法が知られている。

このような工法の施工に際しては、既設管からなる既設パイプラインの軸方向一定の間隔毎に立坑を設け、この立坑内において既設管を切断して、立坑を押込み口として新設管の挿入作業を行なう。
このような立坑の施工方法を具体的に説明すると、既設管の軸線方向に既設管を挟むようにして土留め壁となる矢板を打設し、覆工板を設置した後、矢板に挟まれた地盤を掘削する。
なお、立坑の土留め壁としては、矢板に代えて薄鋼板を波付加工したライナープレートを使用する場合もある。
特開２００３−１２０８５９号公報

特許文献１に開示された工法及びこの工法に限らず地中埋設物の補修に際しては補修対象となるパイプライン等が埋設されている領域に作業スペースとなる立坑を設ける必要があるが、この立坑施工に関連して以下に示すような課題がある。

立坑を施工するにあたっては、補修対象物である既設管を挟むように矢板等によって土留め壁を形成するので、少なくとも既設管の両側に人が作業できる程度の作業スペースを確保する必要がある。
一方、市街地においては補修対象としている既設管（以下、「当該既設管」という。）の直近には他の既設管（ガス管、水道管等）やケーブル類（以下、「他の既設管等」という。）が存在することが多い。そして、このような他の既設管等は当該既設管の鉛直方向真上に重なるように設けられることはなく、平面視で重ならないような位置に埋設される。

このような状況下において、前述したように、当該既設管の両側に作業スペースを確保して立坑を掘削するとすれば、他の既設管等が掘削の範囲内に入ってしまう場合がある。
この場合には、立坑掘削範囲内に入った既設管を一時的に移設したり、あるいは移設しなくとも吊防護したりすることが必要となる。移設する場合には、その認可などが必要となりそれ故に工期が長期間延びることも考えられる。また、吊防護する場合でもその作業に手間と時間を要し、それに加えて吊防護した他の既設管等が既設管の補修工事の邪魔になる。
このような課題は補修対象物がパイプラインの場合に限らず地中に埋設された種々の構造物に共通する。

本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、当該既設管等の補修対象物の近傍に他の既設管等が埋設されている場合においても、工期の長期化や作業性の悪化を招くことのない立坑掘削を可能とし、効率的な補修ができるようにするための立坑形成方法及び該立坑形成方法を用いたパイプラインの敷設方法を提供することを目的としている。

（１）本発明に係る立坑形成方法は、地中に埋設された補修対象物を補修するための作業スペースとなる立坑を形成する立坑形成方法であって、前記補修対象物の一部を立坑の土留め壁として機能させるように立坑を形成することを特徴とするものである。
本発明において補修とは、補修対象物を修理すること、補修対象物を更新することの両方を含む。

（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、補修対象物がパイプラインであり、該パイプラインの外周面の一部を立坑の土留め壁として機能させることを特徴とするものである。

（３）本発明におけるパイプライン敷設方法は、埋設された既設管を含む領域に立坑を形成し、この立坑内において前記既設管を切除し、切除した部位から、前記既設管よりも小径の単管からなる新設管を前記既設管の内部に順次搬入してパイプラインを敷設するパイプラインの敷設方法において、前記既設管の側面の一部を前記立坑の土留め壁として機能させるようにして立坑を形成する立坑形成工程と、立坑形成工程を経ることによって露出した既設管を部分的に切除して開口部を形成する既設管切除工程と、前記開口部から新設管を挿入する新設管挿入工程とを備えていることを特徴とするものである。

（４）また、上記（３）に記載のものにおいて、既設管切除工程においては、既設管の下部を残すようにして既設管を切除し、残された既設管の下部を新設管挿入工程において新設管の挿入架台として利用することを特徴とするものである。

本発明によれば、補修対象物の一部を立坑の土留め壁として機能させるように立坑を形成するようにしたので、立坑の土留め壁の形成する作業が一部省略できることに加え、土留め壁を形成するための作業スペースを少なくでき、その結果、立坑形成のための掘削土量を少なくでき工費を低減できる。
また、地中に他の埋設物がある場合においては、それらを避けるように立坑を形成することが可能となり、他の埋設物の移設などの作業が不要となるので、効率的な補修作業が可能となる。

また、本発明のパイプラインの敷設方法によれば、仮に既設管の近傍に他のケーブル類や他のパイプラインが埋設されていたとしても、これらケーブル類やパイプラインの移設を行うことなく立坑を限られたスペースで形成することが可能となる。このため、市街地など、地下にケーブル類やパイプラインが密集する地域においても老朽化した既設管と同一の位置に新たなパイプラインを敷設したり、更新したりすることが容易かつ短期間に行うことができる。

以下においては、地中に埋設されたパイプラインを補修対象物とした実施の形態を説明する。
図１は、本実施の形態に係るパイプラインの敷設方法に適用する立坑の完成状態を説明する説明図である。
本実施の形態に係る立坑１は、図１に示されるように、立坑１の土留め壁３を上部から下部に向かってライナープレート５及びＨ形鋼７で形成し、既設管９の側面９ａを立坑１の土留め壁の一部として利用したものである。そして、さらに既設管９の下部９ｂを、新設管２３（図６参照）を挿入するための挿入架台として利用している。

図２〜図６は、図１に示した立坑１を形成する過程を、従来技術と対比して図示したものである。英大文字で示す図が本実施の形態に係る工法（以下、「本件工法」という。）を示し、英小文字で示す図が従来工法を示している。また、各図において、英文字の（Ａ）〜（Ｄ）、（ａ）〜（ｄ）の順に工程が進む様子を示している。以下、図２〜図６に基づいて本実施の形態を詳細に説明する。

１．立坑掘削計画工程
図２（Ａ）（ａ）は立坑１の掘削前の状態を示している。本実施の形態の既設管９は、道路に埋設された水道管であり、既設管９の上方に電話線を挿入した電話線管１１と電線を挿入した電線管１３が埋設されている。
本件工法では図２（Ａ）の二点鎖線で示すように、電話線管１１および電線管１３を避けるように立坑１の掘削が計画される。このような掘削計画が可能になるのは、既設管９の図中右側面９ａを立坑１の土留め壁として利用するようにしたためである。

他方、従来工法においては、図２（ａ）に示すように、既設管９の両側に土留め壁３を形成する必要があるため、既設管９の両側に作業スペースを確保する必要がある。この例では作業スペースとして既設管９の両側に長さＬ（例えば、６００ｍｍ）だけのスペースを確保する計画になっている。この場合、電話線管１１及び電線管１３が立坑掘削領域内に入ってしまうため、後述するようにこれら電話線管１１及び電線管１３の移設が必要になる。

２．立坑掘削工程
立坑１の掘削計画が立てられると、地盤を掘削して覆工板を設置する（図示なし）。覆工板が設置されると、例えば昼間は覆工板による仮設道路によって通行可能な状態にし、夜間は覆工板を外して立坑１の掘削作業を行なう。
本件工法では、立坑１の土留め壁３としてライナープレート５とＨ形鋼７を用いる（図１参照）。ライナープレート５を用いる場合には、所定の深さまで掘削したらライナープレート５を設置し、また所定の深さまで掘削したらライナープレート５を設置するという作業を繰り返しながら、立坑１を順次形成する。そして、ライナープレート５を設置するに際しては、骨材としてＨ形鋼７を適宜用いるようにする。

本件工法によれば、図３（Ｂ）に示すように、電話線管１１及び電線管１３を避けて地盤の掘削が可能であるため、これらの移設を考えることなく掘削と土留め壁３の設置を順次進めることができる。そして、図中右側の土留め壁３は、既設管９の高さとほぼ同位置までライナープレート５によって構築し、対向する壁面は既設管９のほぼ下面位置まで構築する。

他方、従来工法の場合には、図３（ｂ）に示すように、立坑掘削領域内に電話線管１１および電線管１３が存在するため、これらの管の埋設位置まで掘削したときに、立坑１の掘削を一端中止して電話線管１１及び電線管１３の移設作業を行なう必要がある。このため、従来工法では工期が長期化する。
この点、本件工法では、このような必要がないので工事を中断することなく、連続して進めることができ、作業効率が従来工法に比較して格段に優れている。

３．既設管切断工程
次に、本件工法においては、図４（Ｃ−１）に示すように、既設管９の約半分を斜めに切除する。図５（Ｃ−２）は図４（Ｃ−１）の矢印Ａに示す方向から見た斜視図である。図４（Ｃ−１）、図５（Ｃ−２）に示すように、既設管９の切除によって開口部１５が形成され、この開口部１５は新設管２３（図６参照）を挿入する挿入口となる。
なお、既設管９の切除に関し、既設管９の軸方向については、図５（Ｃ−２）に示すように、立坑の壁面から若干突出する突出部１７が形成されるように切除する。このようにすることで、突出部１７が立坑の壁面部が崩落することを効果的に阻止する。
既設管９の切除が完了すると、立坑１の底面に砕石１９を敷き詰め、その上にコンクリート２１を打設して整地する。

一方、従来工法では、電話線管１１及び電線管１３の移設が完了すると、地盤の掘削と土留め壁３の構築を既設管９の少し下方の位置まで進める。そして、図４（ｃ−１）および図４（ｃ−１）の矢印Ａ方向から見た状態を示す図５（ｃ−２）に示すように、既設管９における立坑１内の部分を全周に亘って切断して除去する。その結果、既設管９は図５（ｃ−２）に示すように、立坑１内において分断された状態になる。
既設管９の分断後、立坑１の底面に砕石１９を敷き詰め、その上にコンクリート２１を打設して整地する。

４．新設管搬入・挿入工程
次に、本件工法においては、図６（Ｄ）に示すように、新設管２３を立坑１内に搬入し、さらに既設管９の開口部１５から新設管２３を既設管９における切除されずに残存している下部９ｂ上に載置する。このように、本件工法においては、既設管９の下部９ｂを切除せずに残存させているので、この部分が新設管２３の挿入架台として機能する。
載置した新設管２３には図６（Ｄ）に示すように着脱可能な走行ローラ２５を取り付けて既設管９の内部へと挿入する。同様にして複数の新設管２３を順次搬入、挿入してこれを溶接接合してパイプラインを形成する。

他方、従来工法においては、図６（ｄ）に示すように分断された既設管９の間に挿入架台２７を設置する。この点、本実施の形態の工法においては、前述したように、既設管９の下部９ｂを残存させているので、この残存している既設管９の下部９ｂを挿入架台として利用するため、新たに挿入架台を設置する作業は不要である。
挿入架台２７が設置されると、本件工法で説明したのと同様に、新設管２３を立坑１内に搬入し、挿入架台２７に載置し、さらに走行ローラ２５を取り付けて既設管９の内部へと挿入してパイプラインを形成する。

以上のように、本実施の形態によれば、補修の対象となる既設管９の近傍に電話線管１１や電線管１３のような他の既設管が埋設されているような場合であっても、これら他の埋設管を避けるように立坑１の掘削が可能となり、それ故に従来工法では必要となる他の埋設管の移設等の作業が不要となり、作業の効率化が図れる。
また、本実施の形態においては、既設管９の下部９ｂを残存させて挿入架台として利用するようにしたので、新たに挿入架台を製作する必要がなく、この点においても作業の効率化を図ることができる。

なお、上記の実施の形態においては、電話線管１１や電線管１３のような他の既設管が埋設されている場合について説明したが、このような他の既設管がない場合であっても本件工法を適用できることは言うまでもない。そして、本件工法を適用することで、図２〜図６に示すように従来工法に比較して掘削土量が格段に少なくなり、工事の効率がアップし、工費を低減できる。
そして、このような効果は、補修対象物がパイプラインの場合に限らず地中に埋設された種々の構造物を補修対象とする場合についても得られるものである。

また、上記の実施の形態においては、既設管９の側面９ａを立坑１の土留め壁として利用し、かつ既設管９の下部９ｂを挿入架台として利用する例を示したが、本発明においては、既設管９の切除をする際に土留め壁の部分のみを残すようにするものを排除するものではない。
なお、既設管９を切除する範囲としては、少なくとも新設管２３を挿入できることが必要であり、開口部の径が新設管２３の径よりも大きくなるようにする。また、立坑の掘削土量を少なくする観点からは、立坑の土留め壁３を既設管９の軸心近くに設定するのが好ましく、この場合、既設管９の上部側の切断位置は既設管の軸心真上近傍となる。

本発明の一実施の形態に係るパイプラインの敷設方法に利用する立坑の完成状態の説明図である。 本発明の一実施の形態に係るパイプラインの敷設方法における立坑掘削計画工程の説明図である（その１）。 本発明の一実施の形態に係るパイプラインの敷設方法における立坑掘削工程の説明図である（その２）。 本発明の一実施の形態に係るパイプラインの敷設方法における既設管切断工程の説明図である（その３）。 本発明の一実施の形態に係るパイプラインの敷設方法における既設管切断工程の斜視図である（その４）。 本発明の一実施の形態に係るパイプラインの敷設方法における新設管搬入・挿入工程の説明図である（その５）。

符号の説明

１ 立坑
３ 土留め壁
５ ライナープレート
７ Ｈ形鋼
９ 既設管
９ａ 既設管の側面
９ｂ 既設管の下部
１１ 電話線管
１３ 電線管
１５ 開口部
１７ 突出部
１９ 砕石
２１ コンクリート
２３ 新設管
２５ 走行ローラ
２７ 挿入架台

Claims (3)

1. 地中に埋設されたパイプラインを補修するための作業スペースとなる立坑を形成する立坑形成方法であって、
   前記パイプラインの外周面の一部を立坑の土留め壁として機能させることを特徴とする立坑形成方法。
2. 埋設された既設管を含む領域に立坑を形成し、この立坑内において前記既設管を切除し、切除した部位から、前記既設管よりも小径の単管からなる新設管を前記既設管の内部に順次搬入してパイプラインを敷設するパイプラインの敷設方法において、
   前記既設管の側面の一部を前記立坑の土留め壁として機能させるようにして立坑を形成する立坑形成工程と、立坑形成工程を経ることによって露出した既設管を部分的に切除して開口部を形成する既設管切除工程と、前記開口部から新設管を挿入する新設管挿入工程とを備えていることを特徴とするパイプラインの敷設方法。
3. 既設管切除工程においては、既設管の下部を残すようにして既設管を切除し、残された既設管の下部を新設管挿入工程において新設管の挿入架台として利用することを特徴とする請求項２に記載のパイプラインの敷設方法。

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