JP6242219B2 - さや管内配管工法 - Google Patents

Description

この発明は、地中に埋設されたさや管内に、そのさや管よりも小径の管体を配設するさや管内配管工法に関するものである。

上下水道などの液体等輸送施設（以下、管路という。）の敷設工法として、地中に埋設されたさや管内に、より小径の新設管を配管していくさや管内配管工法がある。

さや管内配管工法には、新設管を１本ずつ載せた運搬用台車を、地中に掘削した発進立坑から到達立坑に向かってさや管内を走行させて、新設管を敷設箇所まで運搬する持ち込み配管と呼ばれる工法がある。運搬用台車が所定の位置に到達したら、新設管を運搬用台車から取りおろし、その取りおろした新設管と、既に設置されている先行の新設管との継手接合を終えた後、運搬用台車を発進立坑まで戻して、次なる管体を送り込んでいく作業を繰り返している（例えば、特許文献１参照）。

また、発進立坑内又は発進立坑付近において、さや管内に送り出す新設管同士を順次連結していき、その連結された複数の新設管を、発進立坑側から到達立坑側に向かって、さや管内を推進又はけん引して所定位置に敷設する元押し配管工法もある（例えば、特許文献２参照）。

なお、さや管の構造としては、例えば、シールド工法や推進工法等によって構築されたものが挙げられる。また、新設管としては、例えば、ダクタイル鉄管等の管体が用いられる。また、さや管内における新設管の管体同士の接合は、作業者が新設管の中に入り込んで作業を行う内側接合継手が用いられる場合が多い。

特開平６−２４７２０８号公報 特開昭５８−４６２８９号公報

新設管を１本ずつ敷設場所に送り出す上記持ち込み配管工法では、発進立坑から到達立坑までの距離が長くなると、管体搬入用の運搬用台車の総移動距離が長くなり、全体の作業工程が長くなるという問題がある。また、この工法では、狭いさや管の中での継手接合作業が多くなる点においても、工事に要する期間が長くなるという問題がある。この点、元押し配管工法であれば、工事に要する時間を短縮でき有利である。

ところで、さや管の途中にカーブ区間が介在する場合、元押し配管工法を採用しにくいという事情がある。このような場合、カーブ区間に予め持ち込み配管を行っておき、そのカーブ区間を挟んで両側から元押し配管を行うこともできる（上記特許文献２参照）。

しかし、長距離に亘る元押し配管の先端の管体を、先に持ち込み配管により敷設された管体に接続することは、両管体同士の芯出しとドッキング技術の点で困難が多い。例えば、図６（ａ）の挿入開始時の状態から図６（ｂ）の推進後の状態への変化に示すように、新設管２がさや管１内でローリングして管芯がずれた状態となりやすいからである。この管芯のずれは、例えば、図６（ｃ）の挿入開始時の状態から図６（ｄ）の推進後の状態への変化に示すように、さや管１の管径が大きいほど顕著になるという傾向がある。

このため、特許文献２では、カーブ区間に先に敷設される管体を鋼管として、元押し配管の管体とを溶接により接合しているのが実情である。

そこで、この発明は、さや管内配管工法において、持ち込み配管工法と元押し配管工法とを併用した場合に、管体同士の接続を容易とし工事に要する期間を短くすることを課題とする。

上記の課題を解決するために、この発明は、さや管内に新設管を敷設するに際し、新設管を１本ずつ敷設箇所に運搬する持ち込み配管工法と、連結された状態の複数の新設管を敷設箇所に運搬する元押し配管工法とを併用するさや管内配管工法において、さや管内に持ち込み配管工法により新設管を敷設し、次に、持ち込み配管工法により敷設された新設管の手前まで新たな新設管を元押し配管工法により敷設し、その後、元押し配管工法により敷設された新設管の先頭管を既に設置された持ち込み配管工法による新設管に対して芯合わせを行い、最後に、元押し配管工法による最後管を押圧して前記先頭管と持ち込み配管工法による新設管とをドッキングさせ、前記芯合わせ及びドッキングは、前記先頭管と前記持ち込み配管工法による新設管との間に設けられる接合装置を用い、前記接合装置は、さや管の底に配置されるドッキング用レールと、そのドッキング用レール上を走行するドッキング用台車とを備え、前記先頭管の先端を上げて前記ドッキング用台車を宛がい、前記最後管を押圧して前記先頭管が前記ドッキング用台車とともに前記レール上を走行しながら持ち込み配管工法による新設管にドッキングするものであることを特徴とするさや管内配管工法を採用した。

この工法によれば、元押し配管工法による新設管の先頭管と、持ち込み配管工法による新設管との芯合わせ及びドッキングに、ドッキング用レールとドッキング用台車とを備えた接合装置を用いるので、両者の芯合わせが容易であり、また、ドッキング時に両管体をスムーズに位置合わせできる。このため、持ち込み配管工法と元押し配管工法とを併用することが容易となり、その結果、工事に要する期間を短くすることができる。

この構成において、前記ドッキング用台車は、前記先頭管の円筒状の底面に面接触する円弧状部材を備えたものとすることができる。

ドッキング用台車が、先頭管の円筒状の底面に面接触する円弧状部材を備えていれば、芯合わせ及びドッキングの際に、先頭管がドッキング用台車によって、よりしっかりと保持される。このため、芯合わせの精度が向上する。また、ドッキングの際の各種接合作業においても、管体同士の管径方向、管軸方向への相対位置の誤差を少なくし、その結果、管体同士の接続を容易とすることができる。

これらの各構成からなるさや管内配管工法に用いられる接合装置として、以下のものを採用することができる。その構成は、さや管の底に配置されるドッキング用レールと、そのドッキング用レール上を走行するドッキング用台車とを備え、元押し配管工法による先頭管と持ち込み配管工法による新設管との芯出し及びドッキングの際には、前記先頭管の先端を上げて前記ドッキング用台車を宛がい、前記最後管を押圧して前記先頭管が前記ドッキング用台車とともに前記レール上を走行しながら持ち込み配管工法による新設管にドッキングすることを特徴とする新設管接合装置である。

この発明は、元押し配管工法による新設管の先頭管と、持ち込み配管工法による新設管との芯合わせ及びドッキングに、ドッキング用レールとドッキング用台車とを備えた接合装置を用いるので、両者の芯合わせが容易であり、また、ドッキング時に両管体をスムーズに位置合わせできる。このため、持ち込み配管工法と元押し配管工法とを併用することが容易となり、その結果、工事に要する期間を短くすることができる。

（ａ）〜（ｆ）は、この発明の一実施形態を示す断面図 （ａ）〜（ｃ）は、持ち込み配管工法による新設管と、元押し配管工法による新設管とのドッキング時の詳細を示す断面図 （ａ）〜（ｃ）は、持ち込み配管工法による新設管と、元押し配管工法による新設管とのドッキング時の詳細を示す断面図 （ａ）は元押し配管工法による新設管の敷設状態を示す詳細図、（ｂ）は持ち込み配管工法による新設管の敷設状態を示す詳細図 （ａ）（ｂ）は接合装置を示す詳細図 さや管と新設管との芯ずれの例を示す説明図

この発明の一実施形態を、図面に基づいて説明する。この実施形態は、上下水道などの管路の敷設工法として、地中に埋設されたさや管１内に、より小径の新設管２，１２を配管するさや管内配管工法である。発進立坑７から到達立坑８までを結ぶさや管１内に、持ち込み配管工法と元押し配管工法とを併用して新設管２，１２を敷設する。

この実施形態では、さや管１の構造を、シールド工法や推進工法等によって構築された管体としている。また、新設管２，１２としては、ダクタイル鉄管を用いている。

持ち込み配管工法は、新設管２を１本ずつさや管１内を管軸方向に沿って移動させて、その新設管２をさや管１内の敷設箇所まで運搬する工法である。新設管２は、運搬用台車等に載せられて、さや管１内を走行しながら敷設箇所まで移動する。新設管２が所定の位置に到達したら、ジャッキ等を使用して新設管２を運搬用台車から取りおろし、その取りおろした新設管２と、既に設置されている先行の新設管２との継手接合を終えた後、運搬用台車を発進立坑まで戻して、次なる新設管２を送り込んでいく作業を繰り返す。

新設管２同士の接合は、作業者が新設管２の中に入り込んで作業を行う一般的な内側接合継手を用いることができる。通常は、新設管２の挿し口３が到達立坑８側、受口４が発進立坑７側に向くように配置される。また、新設管２は、受台５を用いてさや管１の底に保持されて敷設される（図４（ｂ）参照）。

元押し配管工法は、発進立坑７に取り下ろした新設管１２をさや管１内に順次挿入し、その発進立坑７内又はその発進立坑７付近において、既にさや管１内に挿入された新設管１２と、これから送り出す新設管１２同士を順次接合していく。新設管１２同士の接合方法は、前述の持ち込み配管工法による新設管２と同様である。

その連結された複数の新設管１２を、発進立坑７側から到達立坑８側に向かってさや管１内を推進し、新設管１２を所定位置に敷設する。このとき、新設管１２をさや管１内で移動させるための装置として、走行装置６を用いる。なお、新設管２と同様、通常は、新設管１２の挿し口１３が到達立坑８側、受口１４が発進立坑７側に向くように配置される。

この実施形態では、新設管１２の走行装置６として、新設管１２の外周に固定される複数の円弧状部材６ａと、その円弧状部材６ａの端部に設けられる車輪６ｃとを備えたものを採用している。円弧状部材６ａは、その円弧方向両端に外径方向に立ち上がる立上り部６ｂを備える。円弧状部材６ａの立上り部６ｂと、管周方向に隣り合う他の円弧状部材６ａの立上り部６ｂとの間に車輪６ｃが回転自在に保持されている（図４（ａ）参照）。また、管周方向に隣り合う円弧状部材６ａ同士はボルト等によって相互に連結されて環状となり、新設管１２の外周に動かないように固定される。車輪６ｃは、管周方向に沿って一定の間隔で配置されている。

この走行装置６が、連結された状態の複数の新設管１２の管軸方向に沿って、ある程度の間隔をおいて複数設置されている。最も発進立坑７側に位置する新設管１２を到達立坑８側へ押圧することで、連結された状態の複数の新設管１２は、発進立坑７側から到達立坑８側に向かって、さや管１内を管軸方向に沿って移動する。

以下、さや管内配管工法の手順を説明する。

ここでは、さや管１内に新設管２，１２を敷設するに際し、新設管２を１本ずつ敷設箇所に運搬する持ち込み配管工法を先に行い、その後、連結された状態の複数の新設管１２を敷設箇所に運搬する元押し配管工法を用いる。

図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、さや管１内に、持ち込み配管工法により新設管２を順次敷設していく。ここでは、３本の新設管２を持ち込み配管工法によって敷設しているが、その本数は、発進立坑７から到達立坑８までの距離や、持ち込み配管工法により敷設できる新設管２の本数、距離等に応じて自由に設定できる。

次に、図１（ｄ）（ｅ）に示すように、持ち込み配管工法により敷設された新設管２の手前まで、新たな新設管１２を元押し配管工法により敷設する。元押し配管工法による新設管１２の敷設方法は、前述の通りである。

その後、図１（ｆ）に示すように、元押し配管工法により敷設された新設管１２の先頭管１２ａの挿し口１３を、既に設置された持ち込み配管工法による後端の新設管２の受口４にドッキングする。このドッキングの際の管体同士の芯合わせ及び接合作業には、以下の接合装置２０を用いる。

接合装置２０は、図５に示すように、さや管１の底に配置されるドッキング用レール２１と、そのドッキング用レール２１上を走行するドッキング用台車２２とを備える。

図２（ｂ）に示すように、元押し配管工法による新設管１２の先頭管１２ａと、持ち込み配管工法による新設管２の後端との間に、ドッキング用レール２１とドッキング用台車２２とを配置する。そして、図２（ｃ）のように、先頭管１２ａの先端を上げて、図３（ａ）のように、先頭管１２ａの下面にドッキング用台車２２を宛がう。

先頭管１２ａの先端を上げる際には、さや管１の内面と先頭管１２ａの外面との間に、油圧ジャッキ等の管体引き上げ手段を突っ張らせ、その管体引き上げ手段によって先頭管１２ａの先端を上げた際に、先頭管１２ａの下へ向かって前方から後方へとドッキング用台車２２を送り込むとよい。

このとき、油圧ジャッキ等の管体引き上げ手段は、ドッキング用台車２２の差し入れに支障しない位置、すなわち、対のドッキング用レール２１に対して管周方向外側（軌間外）に配置すると便利である。ドッキング用台車２２を差し入れた後、管体引き上げ手段の機能によって新設管１２の高さを徐々に下げていき、新設管１２をドッキング用台車２２上に取り下ろす。

ここで、ドッキング用台車２２は、図５（ａ）に示すように、先頭管１２ａの円筒状の外面（底面）に面接触する管体保持部２２ａとしての円弧状部材を備える。その管体保持部２２ａには、下方に向かって突出する対の車軸保持部２２ｂが固定されており、この車軸保持部２２ｂが、左右の車輪２２ｃ，２２ｃ管を結ぶ車軸２２ｄを回転可能に保持している。図５（ａ）に示す状態で、ドッキング用レール２１とドッキング用台車２２は、さや管１の管軸を通る鉛直線に対して左右対称である。

このため、ドッキング用レール２１上にドッキング用台車２２を走行可能に載せ、管体保持部２２ａ上に新設管１２を載置すれば、新設管１２の軸心は、さや管１の軸心を通る鉛直線上に位置し、芯合わせが成されるようになっている。すなわち、ドッキング用レール２１は、ドッキング用台車２２上に新設管１２を載置することにより、前記芯出しが成される位置に配置しておくとよい。

また、予め、新設管１２とさや管１の管径に合わせて、ドッキング用レール２１及びドッキング用台車２２の高さを設定しておくことにより、新設管１２の軸心とさや管１の軸心とを、完全に一致させることも可能である。

ドッキング用台車２２が、管体保持部２２ａとして、先頭管１２ａの円筒状の底面に面接触する円弧状部材を備えているので、芯合わせ及びドッキングの際に、先頭管１２ａがドッキング用台車２２によって、よりしっかりと保持される。このため、芯合わせの精度が向上する。また、以後のドッキングの際の各種接合作業においても、管体同士の管径方向、管軸方向への相対位置の誤差を少なくし、その結果、管体同士の接続を容易とすることができる。

最後に、図３（ｂ）に示すように、先頭管１２ａの下面にドッキング用台車２２を宛がった状態で、新設管１２の最後管１２ｚを押圧して、連結された複数の新設管１２を到達立坑８側へ進行させる。先頭管１２ａが、ドッキング用台車２２とともにドッキング用レー２１上を走行しながら挿し口１３が受口４に入り込み、新設管１２は、持ち込み配管工法による新設管２にドッキングする。

新設管２，１２の敷設を終えた後、さや管１の内面と新設管２，１２の外面との間に、セメントモルタル等のグラウトが注入され、発進立坑７と到達立坑８間におけるさや管１内への配管を終了する。

このように、元押し配管工法による新設管１２の先頭管１２ａと、持ち込み配管工法による新設管２との芯合わせ及びドッキングに、ドッキング用レール２１とドッキング用台車２２とを備えた接合装置２０を用いるので、両者の芯合わせが容易であり、また、ドッキング時に両管体をスムーズに位置合わせできる。このため、持ち込み配管工法と元押し配管工法とを併用することが容易となり、その結果、工事に要する期間を短くすることができる。すなわち、従来から持ち込み配管工法において、新設管２をさや管１内で運搬するために採用されてきたレールや台車ではなく、持ち込み配管工法によって既に敷設された新設管２と、元押し配管工法による新設管１２（先頭管１２ａ）との接続箇所において、ドッキング用レール２１とドッキング用台車２２とを備えた接合装置２０を採用したことに、この発明の特徴点がある。

なお、この実施形態では、管体保持部２２ａとして円弧状部材を採用し、その形状を、図５（ａ）に示すように、新設管１２の外面の円筒面に沿う、すなわち、管周方向に沿う円筒面を有するものとしているが、この管周方向に沿う円筒面は、この実施形態のように円弧の一端から他端まで連続的であってもよいし、管周方向に沿って断続的であってもよい。また、管体保持部２２ａは、管周方向に沿う円筒面を有する部材には限定されず、ドッキング用レール２１に載せられた状態のドッキング用台車２２上に、新設管１２を載置することにより、その新設管１２のさや管１に対する芯合わせが成される形状であればよい。

また、この実施形態では、ドッキング用レール２１及びその上に載せたドッキング用台車２２が、さや管１の軸心を通る鉛直線上に対してそれぞれ線対称となるように設定したが、ドッキング用レール２１上に載せたドッキング用台車２２に新設管１２を載置することにより芯合わせが成されるものであれば、ドッキング用レール２１及びドッキング用台車２２は線対称の配置には限定されない。

１ さや管
２ 新設管（持ち込み配管工法による新設管）
３，１３ 挿し口
４，１４ 受口
５ 受台
６ 走行装置
６ａ 円弧状部材
６ｂ 立上り部
６ｃ 車輪
７ 発進立坑
８ 到達立坑
１２ 新設管（元押し配管工法による新設管）
１２ａ 先頭管
１２ｚ 最後管
２０ 接合装置
２１ ドッキング用レール
２２ ドッキング用台車
２２ａ 管体保持部
２２ｂ 車軸保持部
２２ｃ 車輪
２２ｄ 車軸

Claims (2)

1. さや管（１）内に新設管（２，１２）を敷設するに際し、新設管（２）を１本ずつ敷設箇所に運搬する持ち込み配管工法と、連結された状態の複数の新設管（１２）を敷設箇所に運搬する元押し配管工法とを併用するさや管内配管工法において、
   さや管（１）内に持ち込み配管工法により新設管（２）を敷設し、次に、持ち込み配管工法により敷設された新設管（２）の手前まで新たな新設管（１２）を元押し配管工法により敷設し、その後、元押し配管工法により敷設された新設管（１２）の先頭管（１２ａ）を既に設置された持ち込み配管工法による新設管（２）に対して芯合わせを行い、最後に、元押し配管工法による最後管（１２ｚ）を押圧して前記先頭管（１２ａ）と持ち込み配管工法による新設管（２）とをドッキングさせ、
   前記芯合わせ及びドッキングは、前記先頭管（１２ａ）と前記持ち込み配管工法による新設管（２）との間に設けられる接合装置（２０）を用い、前記接合装置（２０）は、さや管（１）の底に配置されるドッキング用レール（２１）と、そのドッキング用レール（２１）上を走行するとともに前記持ち込み配管工法において新設管（２）をさや管（１）内に運搬するために採用される運搬用台車とは別のドッキング用台車（２２）とを備え、元押し配管工法により敷設された前記先頭管（１２ａ）の先端を上げて前記ドッキング用台車（２２）を宛がい、前記最後管（１２ｚ）を押圧して前記先頭管（１２ａ）が前記ドッキング用台車（２２）とともに前記レール（２１）上を走行しながら持ち込み配管工法による新設管（２）にドッキングするものであることを特徴とするさや管内配管工法。
2. 持ち込み配管工法により敷設された新設管（２）と元押し配管工法により敷設された新設管（１２）とのドッキングは、元押し配管工法により敷設された前記先頭管（１２ａ）が、前記ドッキング用台車（２２）とともに前記ドッキング用レール（２１）上を走行しながら新設管（２，１２）の挿し口（１３）が受口（４）に入り込むことで行われ、前記ドッキング用台車（２２）は、前記先頭管（１２ａ）の円筒状の底面に面接触する円弧状部材（２２ａ）を備えることを特徴とする請求項１に記載のさや管内配管工法。

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