JPH063111B2 - 非開削式旧管取り替え工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は埋設されている水道管等を非開削工法にて新管
に更新する工法に関する。

［従来技術及びその問題点］ 例えば敷設された水道管は、経年変化等に伴う漏水対
策、赤水対策、地震対策等の観点から、老朽管を更新す
る事業が行われている。この老朽管（以下旧管と言う）
を更新する工法としては、一般に開削工法、パイプイン
パイプ工法、ＰＩＭ工法及び特開昭５９−１７３４９２
号公報に開示されたパイプ交換方法等が行われている。

これらのうち、開削工法は取替えようとする旧管をすべ
て地上より掘削して堀り上げ、新しい管（以下新管とい
う）と入れ替える工法である。しかし、この工法は周辺
住民の生活の妨げになるばかりでなく交通にも支障を来
し、また掘削土量が多く、工費が増加し工期も長くな
る。このような問題は工事場所が都会であるほど（更新
事業を必要とするのは主に都会である）甚だしい。

また、パイプインパイプ工法は、取り替えようとする旧
管の両端部に立坑を堀り、旧管内へ新管を挿入する工法
である。しかし、この工法は開削工法に比べて掘削場所
及び掘削量は少ないものの、旧管より細い新管しか設置
できないという根本的な問題がある。しかも、新旧両管
の間に隙間を生じるため、旧管が破砕した場合は周囲の
土砂がこの隙間に流入して地表面が沈下するおそれがあ
るが、この隙間を前もってなんらかの材料で充填するこ
とは困難であり、もし実施しようとすれば多額の工費を
必要とする。

ＰＩＭ工法は英国で開発されたものであり、圧搾空気式
の衝撃破砕機を旧管内へ挿入し、旧管を衝撃で破砕して
旧管と同径の新管をケーブルで引き込んで設置するよう
にした工法である（特開昭５７−１２０７８９号公報参
照）。しかし、この工法においては、振動、騒音が激し
く、また取り替える管の口径が４Ｂ前後と小さいものし
か対称にならないという問題がある。

また、特開昭５９−１７３４９２号公報に開示されたパ
イプ交換方法は、先端にパイプ拡開部材を設けたドリル
パイプを旧管内に挿入して旧管を破壊し、その後に新管
を引き込むようにしたものである。しかし、この工法に
使用する拡開部は、ドリルパイプ、拡開部材及び新管が
剛結されているため、各部に無理がかかって破損し易い
という問題がある。また、拡開部材は円錐形であるため
旧管を破損する効率が悪く、さらにドリルパイプ、拡開
部材、新管が剛結されているため、旧管の破損に要する
力と新管の引き込みに要する力とを分離することができ
ず、不経済であるなどの問題がある。

このように従来の工法は何れも問題があり、早期解決が
望まれていた。

本出願人は、このような問題点を解決するための装置を
既に出願〔特願昭６１−３０７９１８（特開昭６３−１
６１２９３号）〕しており、それなりの効果を得ている
（以下、この発明を先願発明という）。先願発明は、本
体の後端に新管を連行させながら、先端側に設けたディ
スクカッターで旧管を破砕しつつ、旧管内に配設された
ロッド等の推進用長尺体を利用して推進する破砕ヘッド
に関するものである。この先願発明により上記問題点は
解決されたが、本発明は先願発明を更に発展させたもの
で、先願発明のように、旧管内に配設されたロッド等の
推進用長尺体を利用して推進する破砕ヘッドを用いて非
開削式で旧管の取り替えを行う場合において、破砕ヘッ
ドの推進力が不足する場合にも、スムースに施行が可能
な工法を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明に係る第１の非開削式旧管取り替え工法は、埋設
された水道管等の旧管を非開削工法で更新する際、旧管
内の全長にわたって推進用長尺体を配設してその前方
（破砕ヘッドの進行方向）端を固定し、旧管を破砕する
破砕ヘッドに新管を連接し、破砕ヘッドを推進用長尺体
に対して自己推進させるとともに、新管の後方に配設し
たジャッキで新管を介して破砕ヘッドに補助推進力を与
えることを特徴とするものである。

また、本発明に係る第１の非開削式旧管取り替え工法
は、埋設された水道管等の旧管を非開削工法で更新する
際、旧管内の全長にわたって推進用長尺体を配設し、推
進用長尺体の前方端をジャッキに固定し後方端を非固定
とし、旧管を破砕する破砕ヘッドに新管を連接し、破砕
ヘッドを推進用長尺体に対して自己推進させるととも
に、前記ジャッキで推進用長尺体を牽引して破砕ヘッド
に補助推進力を与えることを特徴とするものである。

［作用］ 本願第１の発明の非開削式旧管取り替え工法において
は、旧管内の全長にわたって推進用長尺体を配設してそ
の両端を固定し、旧管を破砕する破砕ヘッドに新管を連
接し、破砕ヘッドを推進用長尺体に対して自己推進させ
る。ここに「推進用長尺体に対して自己推進させる」と
は、例えば実施例に説明される破砕ヘッドのように、推
進用長尺体を係止体等により把持しシリンダを駆動する
こと等により「自分自身を推進用長尺体に対して相対的
に推進させる」ことをいう。本発明においては、これに
加えて新管の後方に配設したジャッキで新管を介して破
砕ヘッドに補助推進力を与えているので、旧管の継手部
等において破砕抵抗が大きくなって大きな推進力が必要
な場合でも、破砕ヘッドをスムースに前進させることが
できる。

また、本願第２の発明の非開削式旧管取り替え工法にお
いては、旧管の継手部において破砕ヘッドの推進力が不
足するときには、第一の非開削式旧管取り替え工法で新
管をジャッキて押したのに替えて、ジャッキで推進用長
尺体を牽引して推進力を付加するようにしているので、
本発明の第１の非開削式旧管取り替え工法と同様に、破
砕ヘッドをスムースに前進させることができる。なお、
本願第１の発明においては、推進用長尺体の後方端は固
定しても固定しなくてもよいが、第２の発明において
は、推進用長尺体自身がジャッキで牽引されるので、後
方端は非固定としなければならない。

［実施例］ 以下、本発明を実施例に基づいて説明する。第１図は本
発明の非開削式旧管取り替え工法の第一の実施例を示す
説明図である。この工法においては、水道管等の旧管２
００の更新する箇所を挟んで、その一端に発進立抗３０
０を、また他端に到達立抗３０１を設ける。そして、発
進立坑３００内に旧管破砕ヘッド１を旧管２００の軸方
向に推進させる推進架台３０２及び反力板３０４を設置
する。また、到達立坑３０１内にＨ形鋼等を用いて制作
した反力受け架台３０３を設ける。そして、旧管２００
の内部にワイヤーを通し、このワイヤーの一方の側に環
状突起部１０１が所定間隔に設けてある推進用長尺体１
００を接続し、他方の側をウインチで牽引する。ワイヤ
ーに先導されて推進用長尺体１００が、発進立坑３００
と到達立坑３０１との間の更新する旧管２００の内部に
挿通される。旧管２００の内部を挿通された推進用長尺
体１００の先端部は、前記反力受け架台３０３に固着さ
れる。

旧管２００の内部に推進用長尺体１００を挿通させた
後、発進立坑３００内の発進架台３０２の上部に、破砕
ヘッド１をクレーン等により配設する。

破砕ヘッド１の中心部には、長手方向に貫通孔が設けら
れており、破砕ヘッド１を発進架台３０２の上部に配設
する際、破砕ヘッド１の貫通孔内に前もって推進用長尺
体１００を挿入しておく。また、破砕ヘッド１の小径部
１２には敷設すべき新管２０１をネジ締め等により固定
する。その後、新管２０１の内部を通して、破砕ヘッド
１を前進させるためのシリンダロッドの加圧流体供給通
路に油圧配管４１ａ，４１ｂをつなぎ、この油圧配管４
１ａ，４１ｂを発進立坑３００より延出させて、地上に
配置した加圧流体供給機構４００に接続する。

その後、破砕ヘッド１の工法に接続した新管２０１の後
端と反力板３０４間にジャッキ５００をセットする。セ
ットするジャッキ５００は、一般的な流体圧シリンダを
用いればよく、また加圧流体も前記加圧流体供給機構４
００から供給してもよい。なお、ジャッキ５００をセッ
トするとき、必要に応じて間隔調整用のダミー材２０２
を介在させる。

以上のような作業が終了した後、推進用長尺体１００を
介して破砕ヘッド１を旧管２００の長手方向に沿って、
所定距離づつ間欠的に推進させる。この推進により、破
砕ヘッド１の先端側に設けたディスクカッタ２で旧管２
００を破砕しつつ、破砕ヘッド１の後端側に持続した新
管２０１の敷設を行うのである。

第２図は、上述した先頭部分にディスクカッター２を有
する破砕ヘッド１と、破砕ヘッド１を前進させるための
シリンダロッド３の縦断面図である。破砕ヘッド１は、
中心部に推進用長尺体１００を挿通させる貫通孔１０が
設けられている。また、先端部分１ａは旧管２００内に
スムーズに挿入しやすくするため、かつ推進時に新管２
０１に大きな地盤反力がかからないように、弾丸状の形
状をしており、前記貫通孔１０やディスクカッター２の
収納部分等を除いて、衝撃に強い鋼製中実部材を使用し
ている。

また、破砕ヘッド１の後端側部分には、テーパー部１１
ａを介して拡径部１１が設けられ この拡径部１１の後
端に小径部１２が設けられ、この小径部１２新たに埋設
すべき新管２０１が接続される。

前記ディスクカッター２は、破砕ヘッド１の外周面に沿
って複数取付けられている。そして、それぞれのディス
クカッター２は破砕ヘッド１の軸線方向に回転自在（駆
動装置は無い）に取り付けられているとともに、その外
周面には複数のコニカルビット２０が配置されている。

前記筒状のシリンダロッド３は、破砕ヘッド１の先端部
分１ａから後方に向かって延設されている外筒部１ｂと
内筒部１ｃ（この内筒の内部に推進用長尺体１００が挿
通されている）の間に嵌装されており、破砕ヘッド１の
軸線方向にスライド可能となっている。そして、破砕ベ
ンド１の外筒部１ｂの後方部分には、内径が他の部分よ
りも小さい細径部１３が形成されているので、シリンダ
ロッド３の大部分の外径は、この細径部１３の内径と同
じになっているが、その先端部のみは他の部分よりも外
形が大きく、外形が前記破砕ヘッド１の外筒部１ｂの内
径と同じ大きさの拡径部３０となっている。したがっ
て、破砕ヘッド１の外筒部１ｂ、内筒部１ｃおよびシリ
ンダロッド３により、シリンダ前室４ａとシリンダ後室
４ｂが形成される。

シリンダロッド３には、シリンダ前室４ａに加圧用の流
体（通常油圧）を供給する第一の加圧流体供給路４０ａ
と、シリンダ後室４ｂに加圧用の流体（通常油圧）を供
給する第二の加圧流体供給路４０ｂとが設けられてお
り、そのそれぞれに油圧配管４１ａおよび４１ｂが接続
さている。

破砕ヘッド１の先端部分１ａの中間部には１対の係止体
５が貫通孔１０を挟んで設けられている。この係止体５
は推進用長尺体１００の環状突起部１０１の段部に当接
する当接部５１を有する当接部材５０と、この当接部材
５０が回動可能に軸支されている回動支軸５２、および
当接部材５０の当接部５１を推進用長尺体１００の環状
突起部１０１の段部に圧接させるためのスプリング５３
とから構成されている。

また、シリンダロッド３の後端部にも係止体６が配備さ
れている。この係止体６は、シリンダロッド３のテーパ
ー状内周面３２と推進用長尺体１００の間に嵌まり込
み、円周方向に沿って分割された軸方向に摺動可能な複
数のくさび部材とから構成されている。

次に、上述した破砕ヘッド１を用いて、旧管２００を破
砕しつつ新管２０１を敷設する方法を説明する。旧管２
００内に挿通させた推進用長尺体１００に、貫通孔１０
を介して破砕ヘッド１を外装させる。そして、破砕ヘッ
ド１の先端が一部旧管２００の内側に入るとともに、シ
リンダロッド３の先端部がシリンダ室４ａの最先端に位
置し、かつシリンダロッド３の後端に設けた係止体６が
推進用長尺体１００の環状突起部１０１の段部に当接し
ている状態に調整しておく。

そして、前記加圧流体供給機構４００の油圧配管４１
ａ、およびシリンダロッド３に設けた第一の加圧流体供
給路４０ａを通して、シリンダ前室４ａに油圧を供給す
る。一方、加圧流体供給機構４００の油圧配管４１ｂ、
およびシリンダロッド３に設けた第二の加圧流体供給路
４０ｂを通して、シリンダ後室４ｂから油圧が排出され
るようにする。このようにすると、シリンダロッド３は
係止体６が推進用長尺体１００の環状突起部１０１の段
部に当接しているので後退せず、破砕ヘッド１が推進用
長尺体１００に沿って前進する。このとき、ディスクカ
ッター２により、前方にある旧管２００が破砕されると
ともに、破砕ヘッド１の後端に連行した新管２０１を、
旧管２００が敷設されていた場所へと引き込む。なお、
破砕ヘッド１前進の途中、破砕ヘッド１の貫通孔１０の
内周面側に設けられた係止体５は、推進用長尺体１００
の環状突起部１０１のうちの直前の環状突起部１０１を
滑りながら通過する。

次に、加圧流体供給機構４００による前述の油圧制御と
は逆に、油圧配管４１ｂ、およびシリンダロッド３に設
けた第二の加圧流体供給路４０ｂを通して、シリンダ後
室４ｂに油圧を供給するとともに、油圧配管４１ａ、お
よびシリンダロッド３に設けた第一の加圧流体供給路４
０ａを通して、シリンダ前室４ａの油圧を排出するよう
にする。このようにすると、破砕ヘッド１を後退させよ
うとする力が作用するが、前記係止体５の当接部材５１
が推進用長尺体１００の環状突起部１０１の段部に係止
されるので、逆にシリンダロッド３を前進させる力が発
生し、シリンダロッド３は前進する。なお、シリンダロ
ッド３が前進する途中、シリンダロッド３の後部にある
係止体６は、その係止体６を構成する複数のくさびが、
シリンダロッド３のテーパー状内周面３２に沿って軸方
向に滑ることができるようになっているので、推進用長
尺体１００の環状突起部１０１のうちの直前の環状突起
部１０１を滑りながら通過する。

以下、上記の動作を繰り返すことにより、新管２０１は
徐々に元旧管敷設部に引き込まれていく。そして、新管
２０１が全部引き込まれる前に、新たな新管２０１を前
の新管２０１の後端に接続する。

本発明に係る非開削式旧管取り替え工法においては、こ
のように、破砕ヘッド１とシリンダロッド３とを尺取虫
式に交互に前進させて、破砕ヘッド１自身を推進用長尺
体に対して相対的に推進させ、破砕ヘッド１に取り付け
たディスクカター２により、旧管２００を破砕するとと
もに、新管２０１を以前旧管２００が埋設されていた場
所に引き込む。

なお、第２図中、符号６１は係止体６をシリンダロッド
３の後端のテーパー状内周面３２に押し付けるためのス
プリング、符号６２は係止体６およびスプリング６１を
テーパー状内周面３２に収納するための蓋、符号７０は
破砕ヘッド１を推進用長尺体１００に倣わせるための倣
いローラーである。

ところで、破砕ヘッド１で旧管２００を破砕しながら進
む過程において、水道管等の場合には第３図に示すよう
に、径の大きな継手部２０５が存在する。このような継
手部２０５は、旧管２００の管体部に比較して径が大き
いとともに、肉厚も厚くなるので、この部分を破砕しな
がら推進するための推進力は当然他の部分よりもおおき
な推進力を要求されることになる。例えば、旧管２００
の外径が１５０ｍｍの場合、管体部では５〜７ｔｏｎの
推進力で破砕可能であるが、継手部２０５においては１
３〜３０ｔｏｎの推進力が必要となる。このような大き
い推進力を旧管破砕ヘッド１のみで得ようとすると、シ
リンダ室の大きさがあまり大きくできないことから、油
圧を１００ｋｇ／ｃｍ^２以上もの高圧にしなければなら
ず、破砕ヘッド１の構造からして、そのような高圧に耐
えるものを作成することは不可能である。

したがって、この発明においては、継手部２０５を破砕
するときには、新管２０１と反力板３０４との間に挿入
したジャッキ５００を破砕ヘッド１の推進に同期させて
作動させ、破砕ヘッド１の推進力を補強するようにして
いる。

次に本発明の非開削式旧管取り替え工法の第二の実施例
を第４図により説明する。この実施例の場合、破砕ヘッ
ド１で旧管２００を破砕しながら新管２０１を敷設する
方法は、第一の実施例と同じであるが、旧管２００の継
手部２０５を破砕しながら推進する部分のみが異なるの
で、その部分に限定して説明する。第４図に示すよう
に、第二の実施例の場合は、発進立坑３００には発進架
台３０２のみを設ける。そして、到達立坑３０１に牽引
架台３０５を設けるとともに、反力板３０４を設ける。
また、牽引架台３０５上にはジャッキ６００を配置す
る。このジャッキ６００のラム６０１、シリンダ６０２
および反力板３０４には、推進用長尺体１００が通り抜
けることのできる貫通孔が設けられており、最初に推進
用長尺体１００を旧管２００内に挿通させるときには、
これらの貫通孔を利用して挿通させる。また、ジャッキ
６００のシリンダ６０２には、推進用長尺体１００を掴
む掴み機構（図示せず）が内蔵されている。そして、破
砕ヘッダ１が旧管２００の管体部を破砕中には、上記掴
み機構は推進用長尺体１００を掴んでいないが、破砕ヘ
ッダ１が旧管２００の継手部にさしかかると、掴み機構
で推進長尺体１００を掴み、シリンダ６０２に油圧が供
給され、シリンダ６０２が牽引架台３０５上をすべって
移動することにより、推進用長尺体１００が引っ張ら
れ、旧管２００の継手部２０５を破砕するための推進力
が付加される。

本発明の工法により取り替える旧管としては、鋳鉄管、
ヒューム管、塩ビ管等、破砕可能な管であれば何れでも
よく、また、新管としては鋼管、ポリエチレン管、鋳鉄
管等の何れでもよく、その接続機構は管種に適した方法
によればよい。

また、旧管の径より大径の新管を敷設するときには、破
砕ヘッドは敷設すべき新管の系に応じた拡径部を有する
にする必要がある。

［発明の効果］ この発明により次のような効果がある。

（１）更新すべき旧管内に挿通した推進用長尺体に沿っ
て、破砕ヘッドが前進するので、旧管より外れた方向に
推進することが無くなる。

（２）更新すべき旧管に強度の大きい箇所があっても、
これを難なく破砕することが出来るのでこの工法に使用
する旧管破砕装置を小型にすることができる。

（３）振動が無く、騒音も小さいので住宅地においても
使用可能である。

（４）長距離の敷設あるいは大径管の敷設も施工可能と
なる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の非開削式旧管取り替え工法の第一の実
施例を示す説明図、第２図は本発明の非開削式旧管取り
替え工法に使用する破砕ヘッドおよびシリンダロッドの
縦断面図、第３図は埋設されている水道管等の一般的な
管継手部を示す縦断面図、第４図は本発明の非開削式旧
管取り替え工法の第二の実施例を示す説明図である。 １…破砕ヘッド、２…ディスクカッター、 ３…シリンダロッド、４ａ…シリンダ前室、 ４ｂ…シリンダ後室、５、６…係止体、 １００…推進用長尺体、１０１…環状突起部、 ２００…旧管、２０１…新管、３００…発進立抗、 ３０１…到達立抗、３０２…発進架台、 ３０３…反力受架台、３０４…反力板、 ３０５…牽引架台、４００…加圧流体供給機構、 ５００，６００…ジャッキ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】埋設された水道管等の旧管を非開削工法で
   更新する際、 旧管内の全長にわたって推進用長尺体を配設してその前
   方端を固定し、旧管を破砕する破砕ヘッドに新管を連接
   し、破砕ヘッドを推進用長尺体に対して自己推進させる
   とともに、新管の後方に配設したジャッキで新管を介し
   て破砕ヘッドに補助推進力を与えることを特徴とする非
   開削式旧管取り替え工法。
2. 【請求項２】埋設された水道管等の旧管を非開削工法で
   更新する際、 旧管内の全長にわたって推進用長尺体を配設し、推進用
   長尺体の前方端をジャッキに固定し後方端を非固定と
   し、旧管を破砕する破砕ヘッドに新管を連設し、破砕ヘ
   ッドを推進用長尺体に対して自己推進させるとともに、
   前記ジャッキで推進用長尺体を牽引して破砕ヘッドに補
   助推進力を与えることを特徴とする非開削式旧管取り替
   え工法。