JPH01269781A - 既設の本管を新しい本管と取り替える方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ｕ産業上の利用分野］ 本願発明は地中に埋設した旧管、たとえば水道管やガス
管などを新管に取り替える方法、特に地表を掘り起さず
に新旧管を取り替える方法に関するものである。

［従来の技術］ 旧管とくに鋳鉄管が埋設後老化して機能を果すのが困難
になったり、需要増大のため能力不足を生じて新管と取
り替える必要があるとき、地上を全面掘削して旧管を掘
り出す工法は費用、労力がかかる上、地上の交通の障害
となるので地表を掘り起さずに新旧本管を取り替えるの
が望ましい。

新管を地中の旧管に挿通するいわゆるパイプインパイプ
方式がこれに該当するが、当然新管の内径は旧管の内径
より小さくなり、ガス、水道の輸送能力の減退をもたら
す。

本願発明の基礎となる従来技術はこの問題を解決する発
明で「既設の本管を新しい本管と取替える方法と装置」
　（特公昭６０−２７８７３８公報第５図〜第６図）に
詳しく開示されている。

この従来技術は旧管より大きい外径の胴部を有する掘削
機の後端に新管を取り付は両者が共に前進して掘削機の
先端が旧管内へ入り込み、これを破砕しつつ空隙をおし
ひろげて旧管を新管と取り替える方法および装置である
。

第５図と第６図に示すこの従来技術の実施例に基いても
う少し具体的に内容を説明する。

掘削機１２ａは旧管１ａ内壁へ入り込んで、この壁体を
破断する前方部分と、新管１１ａを牽引するため締結す
る後方部分とからなる。

前方部分は切削面としての切削刃先１７をふくむ頭部１
８を有し、その前端は旧管の管列を潜って挿通されてき
たケーブル５ａを介してウィンチ６ａに連結している。

第５図に基いてこの作業手順を分課すると以下の通りで
ある。

（Ｉ）掘削機１２ａの後端に新管１１ａを取付け、掘削
機後端と取付けた新管の後端との間でワイヤなどを締結
し、掘削機と新管とを一体化する。

この時、新管内に掘削機駆動用のエアホースや油圧ホー
スなど９ａを挿通し、また掘削機前端にはウィンチ６ａ
のケーブル５ａを接続しておく。

（ＩＩ＞掘削機の先端を先にして新管と共に移動させ、
掘削機内に設置したエアハンマにより掘削機で旧管１ａ
端面を叩打して旧管を破断し、破断した本管内の間隙に
新管１１ａを入り込ませて布設する。

（［１）ライナが用いられる場合には、ライナが所定の
位置に設置された後、新管をライナ内に挿入する。（通
常はライナが用いられることが多い。） このような方法においては掘削機の後端に後続管が取付
けられ、それらが共に一体化して移動するため、第７図
に示すように掘削機の前進力Ｆに対し、単位長さ当りの
摩擦力をｑとすると、後続管の布設長ざＬに比例して周
辺地盤と後続管との間に生じる摩擦抵抗力は増大する。

そのため、後続管の布設距離が長くなるにしたがって掘
削機および後続管の移動速度は低下し、ついには停止し
てしまうという問題点があった。そこでこの問題点を解
決するために従来から幾つかの提案がなされており、そ
の主な公知技術を簡単に列挙すると次のようになる。

（Ｉ＞増大する摩擦抵抗力に打ち勝つため、油圧ジヤツ
キなどを用いて接続管後端面に推力を負荷する。

（特開昭６３−１３９８７号公報） （ＩＩ）発進坑から到達坑までの間において、一定間隔
毎に地表面より旧管までポーリングして旧管路周辺に減
摩材（潤滑材）を注入し、周辺地盤と後続管との間の摩
擦係数を減少させる。

（ＩＩＩ）発進坑において、土中に進入する寸前の後続
管の外面に減摩材を塗布し、周辺地盤と後続管との間の
摩擦係数を減少させる。

（ＩＶ）後続管に数ケ所グラウト孔（裏込孔）を設けて
おき、施工中に管内より減摩材を吐出して周辺地盤と後
続管との間の摩擦係数を減少さける。

（Ｖ）ｒＪｉ断前の旧管１ｂに数ケ所孔１９をあけて、
その孔より減摩材を管路周辺の地盤に浸透させておき、
新管を布設するときの新管と周辺地盤との間の摩擦を軽
減する。

（特開昭６２−４６０７５号公報　第８図Ａ。

Ｂ） （Ｖｌ）掘進部１２ｃの後端に続けて着脱可能に装着さ
れるコンパクトに圧縮して格納した不透水膜２０を新管
１１ｃを被覆するようにトンネル内壁に沿って設ける。

この技術の主たる目的はそのセグメントの継目などから
の漏水を防止することにあるようであるが、同時に摩擦
を軽減し後部推進ジヤツキの推力を低下させることもで
きるとしている。

（特開昭６２−６０９６号公報　第９図）［発明が解決
しようとする課題］ 前記公知技術はその目的を達成できる反面、以下に）ホ
ベるような問題点が残っているようにも考えられる。

（Ｉ＞については 油圧推進ジヤツキ装置およびその反力支持機構などが必
要となり、経済性が損なわれる。また後続管に推力を負
荷するため、より高強度の後続管が必要となる。

（ｎ）については ポーリングを行なうため、非開削管路更新という本工法
の最大の長所か失われる。またポーリング孔の復旧（舗
装復旧）に多大の労力と時間を要する。

（ＩＩＩ）については 周辺地盤との摩１察によって減摩材が削り取られるため
、長距離にわたっての減摩材の効果が期待できない。

（ＩＶ）については 人が入れないような中小口径の後続管の場合、施工後に
このグラウト孔を復旧（閉塞）することが不可能である
。そのためこの方法を中小口径管に適用することができ
ない。

（Ｖ）については 人が入れないような中小口径の旧管の場合、管内より複
数の孔をあけることは非常に困難であり、また第８図の
ように減摩材を吐出すためには多大の減摩材と種々の器
具・装置を必要とする。

（Ｖｌ）については 不透水膜を格納するために、いかにコンバク１へに格納
するとは言え余分にそのスペースを付加しなければなら
ず、掘削機の外径を大きくするか、掘削機後端の内径を
小さくしてその内外径間にスペースを設けるか、掘削機
後端を延長するか、何れかの設計変更を必要とするが、
何れにしてもそれに伴なう不利を免れ得ないことは論を
俟つまでもないと考えられる。

本願発明は以上に述べた課題を解決するために管径の如
何を問うことなく新管の前進時に容易にその摩擦抵抗を
軽減する方法およびその装置の提供を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本願発明に係る旧管を新管と取り替える方法は前進する
新管の外壁が接触する地盤の表面および／又は破砕され
た旧管の管片内面に減摩材が塗着していることによって
前記課題を解決した。またこの方法の実施にのみ使用す
る装置として地中に埋設されたより大きい外径の胴部を
有する掘削機の後端に新管を取付け、掘削機の先端には
前方の牽引手段と連結するケーブルを結繋し掘削機と前
記牽引手段との間に旧管内を掘削機に先駆して共に前進
しつつその管内周に減摩材を噴出して塗着する塗布殿を
介装したもの、および地中に埋設された旧管より大きい
外径の胴部を有する掘削機の後端に新管を取付け、掘削
機内に内蔵するエアシリンダを作動するための圧気供給
エアホースを機の後尾に装着し、この駆動力によって、
掘削機と新管の両者が共に前進して掘削機の先端が旧管
内へ入り込み、これを破砕しつつ空隙をおしひろげて旧
管を新管と取り替える装置において、該掘削機の後尾に
減摩材を送給する送液管を取付け、該送液管は掘削１；
、ｌ！後部外周に均等間隔を設けて穿孔した減摩材噴出
口に放射状に分岐し、これら分岐枝と前記エアシリンダ
の給気又は排気とを連通したもの、を同時に開示した。

［作用・実施例］ 本願方法を実施する最も簡単な具体例を第１図に示す。

図において埋設されている更新すべき旧管１の管路の両
端に発進坑２．到達坑３を掘削し、この両坑を利用して
塗布機４を旧管内に潜らせる。

塗布機４は圧縮空気で減摩材を周囲の旧管内壁に向けて
放射状に噴出する形式であり、その先端にはケーブル５
を結繋して到達坑３を通じてウィンチ６に通じ、その後
端にはコンプレッサ７や減摩タンク８から発進坑２を通
じて空気管９や送液管１０が取付けられている。すなわ
ちこのように掘削機によって旧管１を破砕しつつ新管と
取り替える前に、塗装機４を旧管内に潜らせその内周に
十分減摩材を塗着しておくことにより破断後の破片の内
面にも減摩材が付着しているから、掘削機が前進すると
破片内面が前進してきた新管外面と接触するので、新管
外面に減摩材が付着することになり、新管外面と破片と
の間に周辺地盤の土砂が進入してきた場合でも、新管外
面付近に減摩材を含んだ層が形成されることになる。

このことが新管を前進ざ甘る場合に摩擦抵抗を軽減し、
周囲地盤から加えられる抵抗の総和を著しく減少する作
用を生じる。

次にこの方法にのみ使用する装置の実施例を述べる。第
２図はその第−例であって新管１１を後尾に連結した掘
削機１２は先端にケーブル５を介して到達坑３を通じウ
ィンチ６によって前方へ牽引され、旧管１を破砕してい
く。このとき掘削機１２とウィンチ６の間に塗布機４を
介在して共に牽引するようにし、減摩タンク８から減摩
材を送る送液管１０、コンプレッサ７から圧気を送る空
気管９をそれぞれ塗布機先端に取付けている。この装置
によって旧管が破砕される直前にその内壁には減摩材が
十分に塗着され目的を達する。

次に第３図はその第二例であって掘削機１２はその前進
を駆動するために機内にエアハンマを内蔵してあり、こ
れを作動するために機の後尾に圧気源（コンプレッサ、
図示せず）と連結するエアホース１３が取付けられてい
る。

一方これとは別に発進坑側の減摩タンク（図示せず）と
連結する送液管１０が掘進償１２の後尾に取付けられ、
この後尾付近に数ケ所放射状に穿設した減摩材噴出口１
４へ分岐枝１６で繋がっている。送給されてきた減摩材
は分岐枝１６において連通する圧気によって吸い出され
て噴出口から周囲に向けて散霧し、破砕された直後の旧
管管片１５の内壁やその間に露出する地盤Ｇの表面に減
摩材を塗着し、その直後に牽引されて続く新管１１の外
壁と接することにより目的を達する。この実施例の変形
としてはエアホース１３からの送気を利用する代りに掘
削機１２の作動後の排気を利用してもよい。また施工距
離が短かいなどで多量の減摩材を必要としない場合、第
４図に示すように掘削機後部に管状の減摩材タンク８を
設けて、第３図における送液管１０を省略しても良い。

［発明の効果］ 本願発明に係る方法および装置は以上に述べたような構
成と作用を有するから、新管が地中を前進するときに周
辺地盤から受ける摩擦抵抗が大きく減じられるため、発
進坑から到達坑までの１スパンの距離を従来よりも長く
することができるので、工事の施工性・経済性が向上す
る。また１スパンの距離が長くなるため、発進坑、到達
坑の立坑数が減少するので、交通障害となることも少な
くなる。

この効果は管の口径や更新すべき管路の長さに拘らず得
られるものでおり、かつ特に大がかりな装置の改変を前
提とするものではない。

また摩擦抵抗が大きく減じられるため、管の強度は従来
よりも低くて良い。そのため薄肉管や低扱管などの安価
な管を使用できる。

装置の第一実施例特有の効果としては、旧管の破砕とそ
の内壁への減摩材の塗着とを一工程で行なえるため施工
性が向上できる。

また第二実施例特有の効果としては、掘削機の前進速度
に応じて、自動的に減摩材の噴出量が変化する。すなわ
ち送気圧縮空気の量によって掘削機の前進速度が変化す
るが、減摩材の噴出量も送気圧縮空気の量によって左右
されるため、掘削機の前進速度に比例的に連動して減摩
材が噴出される。その他減摩材を吐出させるだめの装置
（ポンプなど）が不要であることや掘削機の寸法をほと
んど変更しないので、従来有している機能、能力を損わ
ないことなどが挙げられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願方法の実施例を示す正面断面図。 第２図は装置の第一実施例、第３図と第４図は第二実施
例を示す正面断面図、第５図と第６図とは従来技術を示
す正面断面図、第７図は従来技術の課題を説明する正面
断面図、第８図Ａ、Ｂは別の従来技術を示す側面断面図
（Ａ）と正面断面図（Ｂ）、第９図はざらに別の従来技
術を示す正面断面図。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）地中に埋設された既設の本管（以下「旧管」とい
   う）より大きい外径の胴部を有する掘削機の後端に新し
   い本管または新しい本管の保護スリーブとして役立つラ
   イナ（以下「新管」という）を取付け、両者が共に前進
   して掘削機の先端が旧管内へ入り込み、これを破砕しつ
   つ空隙をおしひろげて旧管を新管と取り替える方法にお
   いて、前進する新管の外周が接触する地盤の表面および
   ／又は破砕された旧管の管片内周に減摩材が塗着してい
   ることを特徴とする旧管を新管と取り替える方法。
2. （２）地中に埋設された旧管より大きい外径の胴部を有
   する掘削機の後端に新管を取付け、掘削機の先端には前
   方の牽引手段と連結するケーブルを結繋し両者が共に前
   進して掘削機の先端が旧管内へ入り込み、これを破砕し
   つつ空隙をおしひろげて旧管を新管と取り替える装置に
   おいて、掘削機と前記牽引手段との間に旧管内を掘削機
   に先駆して共に前進しつつその管内周に減摩材を噴出し
   て塗着する塗布機を介装したことを特徴とする旧管を新
   管と取り替える装置。
3. （３）地中に埋設された旧管より大きい外径の胴部を有
   する掘削機の後端に新管を取付け、掘削機内に内蔵する
   エアシリンダを作動するための圧気供給エアホースを機
   の後尾に装着し、この駆動力によって掘削機と新管の両
   者が共に前進して掘削機の先端が旧管内へ入り込み、こ
   れを破砕しつつ空隙をおしひろげて旧管を新管と取り替
   える装置において、該掘削機の後尾に減摩材を送給する
   送液管を取付け、該送液管は掘削機後部外周に均等間隔
   を設けて穿孔した減摩材噴出口に放射状に分岐し、これ
   ら分岐枝と前記エアシリンダの給気又は排気とを連通し
   たことを特徴とする旧管を新管と取り替える装置。