JPH07506654A - 地下管の取替え方法及び装置 - 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】 地下管の取替え方法及び装置 見回□□□１１ １、λ皿辺匁！ 本発明は、一般的には地下埋設管の取替えに関し、より具体的には破壊可能な管 を、サイズが古い管と同じか又はそれ以上の新しい管と交換するための方法及び 装置に関する。さらに具体的には、本発明は、下水管、水管、ガス輸送管等の既 設の管を、内向きに押しつぶして破壊し、次に、破壊した管の破片又はかけらを 、外に向かって、周囲の土又はその他の外部環境の中へ強制的に移動させて、適 当な穴径のトンネル穴を形成し、最後にそのトンネル穴の中に交換すべきパイプ を引っ張ることにより、既設管を取り替える方法及び装置に関する。

２．１旦退１ 例えば年月の経過、腐食物質の作用、又はその他の有害条件の影響等により、流 体運搬能力又は完全性を損なった地下の管をしばしば修理又は交換することが必 要になることがある。地下パイプの修理又は交換を時々必要とする理由の１つは 、周囲土壌またはその他の環境の中に流体が漏出するのを防止することにある。

このような漏出は、例えば地下の下水管の場合、周囲土壌または地下の飲料水源 を汚染することになるし、例えば地下の送水管の場合、地下の配管内に運搬され た流体を汚染することになる。例えば地下のガス輸送管の場合、このような洩れ は、財産、健康を脅かし、さらには生命の危険にさえ差し迫って、ひどい破壊的 状態に陥れる可能性がある。例えば、地下の天然ガス輸送管が腐食すると、管か ら漏出したガスが、地下の貯蔵器等の構造物、さらには建物等の構造物の中に溜 まると爆発の危険性が生じる。

地下の管の修理または交換を必要とする他の理由は、管の流体運搬能力を回復さ せることにある。例えば、下水管の変質または破損がひどくなった場合、設計通 りの物質量を通すことができないことがしばしばある。突然の豪雨等により、下 水系が氾濫した場合、一時的な流通の停滞を引き起こし、流れは完全に遮られて しまう。

地下の埋設管を修理又は交換する方法の１つとして、既設管に近づくために、地 上から穴を堀る方法がある。

穴を掘った後、古い管の修理を行ない、又は所望により古い管を新しい管と取り 替えることができる。しかし、この方法は、以前に穴を堀った場所に新たに穴を 掘ることになるから２倍の労力を必要とし、時間とコストがかかる問題がある。

また、管が埋設されている深さまで穴を掘ることは、コストの他に、埋設管の地 下環境及び埋設管上方の表面状態に悪影響を及ぼす。また、建物等の表面構造物 があると穴をあけることができないため、この方法を採用することができない場 合もある。

地下の埋設管を完全に掘り出すことなく良好状態に維持するための管修理方法の １つとして、管内の所定箇所にライナーを敷いて管の流体運搬能力を回復させる 方法がある。下水管等を、遠隔のテレビ装置で内部観察し、ライナーが必要かど うかを判断する。これはいわゆる「スリップライニング」と呼ばれるものである が、管内径が当初のサイズよりも小さくなり、管の能力を減するという大きな問 題がある。例えば、管の内径が８インチの場合、ライニングすることにより、内 径は６インチとなる。

地下埋設管を交換するその他の方法として、切削ツールを管に通し、得られたセ グメントをエキスパンディングツール（これも切削ツールでよい）で外向きに押 しやって、新しい管のためのスペースを作り、そのスペースの中に新しい管を、 典型的にはエキスパンディングツール、又はエキスパンディングとカッティング を行なうツールの後から引き込む方法がある。この方法は、鋼製の管のように、 ブロー又は衝撃を加えたときに不規則形状な片又はかけらに破損しない管に対し て特に有用である。この方法を用いて、古い管を、同じ直径又は所望に応じて大 径の管と取り替えることができる。この種技術の一例がショセクらに付与された 米国特許第４，９０３，４０６号に開示されている。この特許は、黒鉄管の如き 管を、管の中を通して引くとき、長手方向の単一径路に沿って切り取るためのカ ッティングホイールを有する管スプリッターを開示している。管を散らばらずた めに、エキスパンダー　（ｅｘｐａｎｄｅｒ）が、分割された管を通して引っ張 られ、新しい管が、エキスパンダーの後を従動して適所に引っ張られる。この種 技術の他の例は、リンドセイに付与された米国特許第３，１８１，３０２号に開 示されている。リンドセイの装置は、既設管を２箇所で長手方向に分割、例えば ２つの半体に分割できるようにしている。これは、ショセクの°４０６特許が１ 箇所で切り取るのと相違する。管、ケーシング、チュービング等を切断したり、 引き裂いたり、分割する装置の他の例は、米国特許第６５２，３６７号：第１， ００１，２０５号：第１，５１９，８８２号；第１，６１８，３６８号；第２， ５０２．７１１号；第２，６３８，１６５号；第２．８３４，１０６号；第２， ９４７，２５３号；第２，９８３，０４２号；及び第３，０２３，０４０号に見 られる。

地下管を、所望により、同径又は大径の管と交換するのに使用される他の技術と して、破裂ツール（ｂｕｒｓｔｉｎｇｔｏｏｌ）を管の中を引っ張ったり又は押 し出すことにより、管を内部から破裂させて、得られた管の破片を、エキスパン ディングツール（破裂ツールでもよい）を用いて外に向けて飛ばして新しい管の ためのスペースを作り出し、新しい管を、典型的にはエキスパンディングツール 又はエキスパンディングとカッティングを行なうツールの背後及びそれに沿って 形成されたスペースの中に引っ張り込むものがある。この技術は、コンクリート 、タイル、鋳鉄等のように、ブロー等の衝撃を加えられたとき、通常は不規則形 状の小片又は破片に破壊される材料がら作られた管に対して特に有用である。こ の種の技術を用いたシステムの例は、ストレットフィールドらに付与された米国 特許第４，５０５，３０２号、第４，７２０，２１１号及び第４，７３８゜５６ ５号に開示されている。ストレットフィールド特許の管破裂ツールは、管を外に 向けて破壊するために、つまり管を爆発するために管の内部つまり内径表面と接 触できるようにし、管の破片をツール周囲を外向きに強制的に送り出して新しい 管のためのスペースを作ることができるようにしており、管の破片を外に向かわ せる力の少なくとも一部は、管が外向きの破壊作用又は爆発作用によって破壊す るのと同時に発生する。

トムソンに付与された米国特許第４，５０７，０１９号は、後者のタイプの他の 管交換システムを開示しており、該システムは、マンドレルが古い管の中を移動 するとき、該マンドレルに対して線形運動と回転運動を与える動力系を含んでい る。トムソンの装置において、マンドレルは管の破片を外に向かわせて新管との 交換を行なうものであり、該マンドレルが回転しながら既設管の中を進むとき、 管の内表面をかじる（ｓｃｏｒｅ）ため、タングステンカーバイドの如き硬質金 属材料からなる穴明はボタンを複数個含んでいる。ストレットフィールドの装置 と同様に、トムソンの装置は、既設管の内径に接触し、最初に既設管を外向きに 破砕することにより、つまり既設管を破裂させることによって破壊するものであ る。ストレ・ソトフィールド特許とトムソン特許による開示は、管の破片を半径 方向外向きに飛ばすことによって、破砕ツールの背後に既設管と同径又はそれよ り大径の交換用管を引き込むのに十分な大きさのスペースを作るのである。

既設管を内側から破砕することによって管を交換するシステムは、その他にも、 米国特許第４，６３４，３１３号；第４゜６４８．７４６号；第４，６７４，９ １４号；第４，６９３，４０４号；第４，７３２，２２２号；及び第４，７６７ ．２３６号に開示されている。

既設のバイブラインを新しいものと交換する他の技術は、アケサカに付与された 米国特許第４，８８６，３９６号に開示されている。アケサカは、既設バイブラ インの一方の端部から他方の端部に向けて、シールド型のトンネル掘削機械を前 進させる装置及び方法を開示している。これによって、既設のバイブラインを回 転カッターで掘り出しくｅｘｃａｖａｔｅ）、機械を前進させながら、穴明けし た位置に新しいバイブラインを設置するものである。アケサカのシールド型トン ネル掘削機械は、既設管の直径よりも大径でもよいから、既設管だけでなく、周 囲の土の一部を掘り出してもよい。

空圧による自走式穴掘り装置は、ジエンに付与された米国特許第４．１００，９ ８０号に開示されている。ジエンの装置は、ケーシングの前方端の衝撃ヘッドを 打つために、軸方向に往復動する衝撃プランジャーが筒状ケーシングの中に配備 されており、装置の径路内にあるものを押しつぶすこと、及び／又は排除するこ とによって、装置は土中を前進することができる。

光肌葛１遣 本発明は、既設管を外向きに破裂させるのではなく内向きに破砕するように既設 管を破壊し、又は既設管を内側からカットするか若しくは分割し、又は前述した 従来装置と同じようにトンネル掘削機械の回転切削作用を通じて既設管を掘り出 すことによって、既設管を交換するための簡単かつ有効な手段及び方法である。

本発明の破砕手段は、既設管によって定められるトンネル路（ｐａｔｈｗａｙ） に沿って引かれる破砕ツールを含み、破砕ツールが前記トンネル路を進むとき、 既設管を内向きに破砕する。

本発明はまた、破壊された古い管の破片又はかけらを、管の軸線に関して横方向 つまり半径方向に外に向けて押しやる、押しやり手段（ｅｘｐａｎｄｉｎｇ　ｍ ｅａｎｓ）を具えている。

破片又はかけらは、適当サイズの押しやり手段を用いて、周囲の土の中に強制的 に押しやられ、古い管と同径又は古い管よりも大径の新しい管を古い管と交換で きる大きさのトンネル穴が形成される。押しやり手段は、望ましくは破砕手段の 後端部に取り付けられて破砕手段の後を進み、既設管のトンネル路の方向に沿っ て地中を引かれる。新しい管は、押しやり手段の後端部に取り付けらね、押しや り手段が地中を引かれていくとき、押しやり手段が形成したトンネル穴（ボア） の中に引き込まれる。

本発明の破砕ツールは、全体的に筒状の本体を有しており、その内径は既設管の 外径よりも大きい。既設管の端部は、破砕ツールの本体の内径の中に収容され、 破砕ツールは次に既設管の外部に沿って引っ張られる。軸方向に伸びる接続ロッ ドはその前端部と後端部に接続手段を有しており、本体内部の中央に配備される 。接続ロッドの前端部の接続手段は、例えばウィンチに接続されたケーブル又は 液圧式穴明は装置等の如く、既設管のトンネル路に沿って地中で本発明の装置を 引っ張る手段に対して、本発明の装置を接続できるようにしている。破砕ツール の本体は、その内部に、長手方向に伸びるブレードが周方向に間隔を存して配備 され、該ブレードは、半径方向の内側端部が中央の接続ロッドに、半径方向の外 側端部が本体の内径表面に繋がれている。各ブレードは、管と接触する先端エツ ジ部が、破砕ツールの前端部の方向に、本体の中央部近傍の中央接続ロッドから 、本体の内径に向けてテーパ状である。破砕ツールは、ブレードとブレードの間 の本体の内面上であって、望ましくは最前部の前方、即ちブレードの管接触エツ ジ部の半径方向の最も外側部の前方に、半径方向内向きに突出する複数のナック ル部が周方向に間隔をあけて配備されることが望ましい。ナックル部は、既設管 を破壊するために、既設管の外向きに突出する任意のフランジ、ベル型その他の 接続部又はジヨイントの外表面と接触できるように十分長く半径方向内向きに突 出することが望ましい。しかし、導管部、即ち既設管のジヨイント間の管部分の 外部表面とは接触しない長さが望ましい。

破砕ツールの本体の先端エツジ部は、断面をブレードと同様なテーパ状に形成す ることにより、先端部・ソジ部を鋭利にし、破砕ツールが地中を通してより良く 切れるようになる。本体の後端部の周囲には、内向きかつ後方に伸びるテーパ部 が配備される。本体の後部テーパ部は、比較的短い長さのスリットが複数個設け られる。スリットは本体の壁を貫通し、後部の終端から軸方向に伸びている。ス リットとスリットの間には、短い長さの本体セグメントが形成され、該セグメン トは、テーパ部を形成するために、望ましくは破砕ツールの周囲に内向きに屈曲 される。

破砕ツールのブレードの後縁部は、各々にタブが複数個設けられ、タブは、破砕 ツールの長軸とほぼ垂直な位置に、ブレードの長手方向に伸びる平らな面の一方 又は他方に向けて交互に屈曲している。

本発明の押しやり手段は、全体がシリンドリカル状の本体と、円錐又は円錐台形 状の先端部つまりノーズ部を有するプラグを含んでいる。ノーズ部はプラグの本 体と一体でもよく、押しやり手段の先端面と拡大面を構成している。円錐又は円 錐台形状でテーノく状のノーズ部の先端の外径は、破砕ツールの本体の内径より も小さくするのが望ましい。プラグのテーパ状ノーズ部の外径は、後端部に向け て拡大しており、後端部での外径は、設置すべき新しい管の外径と同じか又はそ れ以上にすべきである。接続ロッドはプラグの前端位置に配備され、例えばスイ ベルジヨイント手段等を介して、破砕ツールの本体の接続ロッドの後端部の接続 手段に取り付けられる。

プラグの本体の後部には、テール部材が取り付けられ、該部材は、例えばプラグ の本体から長手方向に伸びる筒状スリーブ等から構成してもよい。テール部材は 、新しい管の先端部を取り付けるための手段を有しており、新しい管は、プラグ の拡大円錐部、つまりノーズ部材（こよって形成されたトンネル穴（ボア）の中 に引っ張られる。

プラグの本体の外径は、円錐形のノーズ部の最大径部分とほぼ同じにすることが 望ましく、新しい管が適当位置に入れられる前に、押しやり手段により外向きに 放出された管の破片又はかけらその他の破片物が、内向き各こ崩れるのを防ぐこ とができるようにする。

内側に破砕した古い管のかけら又は破片が、破砕ツールの内部を、ブレードとブ レードの間を前部から後部まで横切るとき、破砕ツールが既設管に沿って移動す る際に破砕ツールによって切り取られた土その他の破片、又は既設管の内部に蓄 積された土その他の破片と混合される傾向にある。破砕ツールの内径のす・ソク ル部と、ブレードの後縁部のタブは、この混合作用を補助する役割を果たし、破 砕ツールの後端部から排出される物をより均一にすることができる。

本発明を用いて、破砕可能な地下管の在る場所で管を破砕し、管を交換すること ができる。即ち、これらの管は本発明の破砕ツールの作用によって、不規則形状 のかけら又は破片に破砕されることができる。この管は、コンクリート、タイル 、焼成粘土（ＶＣ）、鋳鉄等の材料から作られていてもよく、当該分野で公知の トラス管（プラスチックと、セメント又はコンクリートと、プラスチ・ツクのサ ンドイッチ状のもの）又は汚水管（鋳鉄管に使用されるものほど厚く又は強くな い金属管で、典型的には）１ンマーブロー等の力で壊すことができる）等の管も 含まれる。本発明はＰＶＣの下水管を取り替えるのに使用することもできる。

本発明は、典型的には前述の如き種類の破壊可能な管を交換するのに使用される が、より広い開示に基づいてその他種類の管の交換にも有用である。交換する管 は、所望される多くの特性の点から、典型的にはＰＶＣ管等であるが、その他種 類の管を交換用として用いることができることは勿論である。

既設管の外部に沿って破砕ツールを引っ張るための起動力（ｍｏｔｉｖｅ　ｆｏ ｒｃｅ）は、前述したように、一端部が破砕ツールの前端部に、他端部がトラッ クその他の可動式引張機のウィンチに取り付けられたケーブルから供給される。

起動力を供給する他の手段として、液圧式穴明は機械、例えば、ネジ付ロッドが その一端部から既設管の中に挿入され、既設管（ロッド部は必要に応じて螺合に より追加される）の中を他端に向けて押され、破砕ツールの前端部に取り付けら れ、液圧シリンダーによる増幅された大きな力で既設管の中を引き戻される装置 でもよい。

典型的には、これらの手段を収容できるようにするために、起動力付与手段が配 備される管の端部に穴を掘らねばならない。また、破砕ツールを管の周りに配置 できるようにするために、管の他方の端部にもう１つの穴を掘らねばならない。

それゆえ、本発明の目的は、破壊可能な地下管を交換するためのものであって、 この種の既設管の全体を最初は内向きに破砕して既設管を破壊し、次にそのかけ ら又は破片を外に向けて強制的に送り出すことにより、少なくとも古い管と交換 するのに必要な大きさであって、古い管と同じサイズ又は所望によっては古い管 よりも大径の新しい管を収容するための穴を作ることのできる装置及び方法を提 供することである。

本発明の目的はまた、押しやり手段が破砕手段の後で地中を進むときに、新しい 管を押しやり手段背後に形成されるトンネル穴（ボア）に引っ張り入れることの できる管交換装置及び方法を提供することである。

本発明の他の目的は、破砕手段を回転させずに前述のことを達成できる管交換装 置及び方法を提供することである。

本発明の目的はまた、破砕手段が回転せずに管に沿って引かれるとき、押しやり 手段を新しい管と共に回転させることのできる管交換装置及び方法を提供するこ とである。

本発明の他の目的は、簡単で、使用が容易であり、信頼性が高く、経済的な管交 換装置及び方法を提供することである。

図１Ｆと１隼４１先明 本発明のこれら及びその他の目的及び利点については、本発明の望ましい実施例 の詳細な説明と添付の図面を参照することにより明らかになるであろう。ここで ：図１は、作業場所における本発明の地下管交換装置の望ましい実施例を正面か ら見たときの縦断面を一部破断して示す図であって、破砕ツールが既設管に沿っ て引かれる前であって、交換すべき既設管の端部の適所に破砕ツールが移動する ときの状態を示している。

図２は、破砕ツールと、図１に示される発明の実施例の破砕物押しやりプラグ（ ｅｘｐａｎｄｉｎｇ　ｐｌｕｇ）の前部を斜視した図である。

図３は、図１及び図２に示す破砕ツールと押しやりプラグを使用中のとき、つま り、既設のコンクリート管に沿って引かれ、既設管を破砕し、破片を周囲の土の 中に強制的に送り込み、押しやりプラグによって作られたトンネル穴（ボア）の 中に新たな管が配備される作業を説明するもので、破砕ツールと押しやりプラグ を正面から見たときの部分断面図であり、その部品は一部省略して示している。

図４は、図１乃至図３の破砕ツールを前方から見たときの端面図である。

図５は、既設管のトンネル路に沿って、本発明の拡径プラグによって形成された トンネル穴（ボア）の中に配備された新管を、正面から見たときの部分断面を一 部破断して示す図である。

発Ｂの望ましい実施　の詳細な脱Ｂ まず最初に図１を参照すると、本発明にかかる地下管交換装置の望ましい実施例 を符号（１）で示しており、該装置（１）は作業場所（３）の適当な位置に配置 され、破砕ツール（５）は、交換されるべき既設管（７）の端部近傍の適当位置 に長手方向に移動できるようにしている。図１は、粉砕ツール（５）が既設管（ ７）の上を引かれる直前の状態の本発明の装置を示している。既設管（ｌ）は、 例えば、水管、下水管、ガス輸送管等を挙げることができる。既設管（７）は、 コンクリート、タイル、焼成粘土（ｖｉｔｒｉｆｉｅｄｃｌａｙ）、鋳鉄、トラ ス管又は汚水管材等の脆い材料から作られているものが望ましい。このように、 既設管（７）は、外部から作用ｒる破砕力つまり内側に破裂する力により、不規 則形状の複数のかけら又は破片の中に内向きに破壊できるものが望ましい。下水 ガスのコンクリート下水管の上部に対する腐食効果により、既設管（７）は部分 的に腐食又は損傷を受けているかもしれない。既設管（７）は、導管部（９）の 一端に、別の導管部（９ａ）の自由端部を受ける拡大フランジ部（１１）を有す る管体を複数個含んでいる。本発明の装置は押しやりプラグ（１３）をさらに含 んでおり、該プラグはユニバーサルジヨイント又はスイベルジヨイント（１５） により破砕ツール（５）の後端に接続されている。押しやりプラグ（１３）は、 その前端部に円錐又は円錐台形状に拡大するノーズ部（１７）、該ノーズ部の背 後にシリンドリカル状の本体部（１９）、及びその後端にテール部材（２１）を 含んでいる。テール部材（２１）にはＰｖＣ等からなる新しい管（２３）が取り 付けられ、肢管（２３）は、押しやりプラグ（１３）が形成するトンネル穴（ボ ア）の中に、本発明の装置によって設置される。

交換されるべき管の他端、即ち、破砕ツール（５）に隣接する端部とは反対側の 既設管の端部に公知の液圧式穴明は装置（２５）が配備される。液圧式穴明は装 置（２５）は、掘られたビット（２７）の中に、望ましくは交換すべき管と略同 じ深さ位置に配備される。穴明は装置（２５）は、反力を支えて支持手段となる フレーム（２９）と、端部がネジ付きの複数のロッド（３３）を連続的に係合す るグリッパ−（３１）と、穴明は装置（２５）に圧力流体を供給する液圧ライン 系（３５）を含んでいる。トラック（３７）は、装置（２５）を運転するための 動力を供給し、ロッド（３３）は大きな力で既設管（７）の軸方向に引っ張られ 、また押し込まれる。破砕を始めようとする管（７）の端部にもう１つのピット （３９）が掘られる。ピット（３９）の後部側は、新しい管を収容できるように するため、符号（４１）で示す如く、傾斜を前端部よりも緩やかにしており、新 しい管は地中の適当位置に引き込まれる前に、ピット（３９）の中に入れられる 。傾斜（４１）は緩やかなほど、新しい管に作用する応力は小さくなる。

液圧系（２５）が作動させられると、グリッパ−（３１）は作業者により操作さ れ、ロッド（３３）は１つづつ順番に係合し、所望により、液圧動力を用いて、 ピット（２７）からピット（３９）まで管（７）の中を前進後退する。戻り行程 では、破砕ツール（５）、押しやりプラグ（１３）及び新しい管（２３）が伴わ れる。例えば図５に示す如く、新しい管（２３）が所定場所に設置されると、ト ラック（３７）、液圧系（３５）（２５）及び本発明の装置は、新たな仕事場（ ３）に移動させて、同じ配管又は別の配管の作業をさらに行なうことができる。

前述したように、破砕ツール（５）を管（７）の中で引くために必要な力は、例 えば、トラック（３７）等から作動させるウィンチから供給することもできる。

その他の様々な力供給手段を本発明に適用できることは明らかであろう。

図２を参照すると、破砕ツール（５）と、押しやりプラグ（１３）の前部の円錐 ノーズ部（１７）がより詳細に示されている。本発明の破砕ツール（５）は、は ぼ筒状の本体（４３）を有しており、本体の内径（４５）は既設管（９）（１１ ）の外径よりも大きい。既設管（９）（１１）の端部は、破砕ツールの本体（４ ３）の内径（４５）の中に収容される。次に、破砕ツールは、既設管の外部に沿 って引っ張られる。細長い接続ロッド（４７）は、例えばネジ付ピン又はボック スの如き接続手段（４９）がその前端部に設けられ、例えばスイベルリンクジヨ イントの如き接続手段（５１）がその後端部に設けられており、本体（４３）の 中心部に配備される。接続ロッド（４７）の前端部の接続手段（４９）は、破砕 ツール（５）を既設管のトンネル路に沿って地中を引っ張るために、本発明の装 置を、ロッド（３３）、ケーブル等に接続できるようにしている。

破砕ツールの本体（４３）の内部には、軸方向に伸びるブレード（５３）が本体 （４３）の周方向に間隔を存して複数個配備されており、該ブレードは半径方向 の内側エツジ部が中央の接続ロッド（４７）に、半径方向の外側エツジ部が本体 （４３）の内径面（４５）に接続されている。各ブレードは、管に当接する先端 エツジ部（５５）を具えており、該エツジ部は本体（４３）の中央部近傍の中央 接続ロッド（４７）から本体の内径（４５）に向けて、破砕ツール（５）の前端 部の方にテーパ状である。破砕ツールはまた、半径方向内向きに伸びるナックル 部（５７）が、周方向に間隔をあけて本体の内径（４５）のブレード（５３）と ブレード（５３）の間に配備され、望ましくは管に当接するブレードのエツジ部 （５５）の最前部、つまりエツジ部（５５）の半径方向の最も外側部よりも前方 に配備される。ナックル部（５７）は、既設管の外向きに伸びるフランジ、ベル 状等の拡大接続部又はジョイン）　（１１）の任意の外側表面と接触してそれら を最初に破壊させることができる程に長く、半径方向の内側に向けて突出するの が望ましいが、その突出長さは、既設管の導管部、つまりジヨイントとジヨイン トの間の管体の外側表面とは接触しない長さにするのが望ましい。

破砕ツールの本体の先端エツジ部（５９）は、横断面形状がブレード（５３）と 似たテーパ状に形成することにより、先端エツジ部を鋭利にし、破砕ツール（５ ）が地中を通るときもっと良く切れるようになる。本体（４３）の後端部の周囲 には、内向きかつ後方に伸びるテーパ部が形成される。本体（４３）の後部テー パ部は、比較的短い長さのスリット（６１）が複数個設けられる。スリットは本 体（４３）の壁を貫通し、後端から軸方向に伸びている。スリットとスリットの 間には、短い長さのセグメント（６３）が形成さね、該セグメントは、テーパ部 を形成するために、望ましくは破砕ツール（５）の周囲に内向きに屈曲される。

破砕ツール（５）のブレード（５３）の後部エツジには、各々にタブ（６５）（ 図４参照）が複数個設けられ、タブは、ブレード（５３）の長手方向に伸びる平 らな面の一方又は他方に、破砕ツールの長軸とほぼ直交する位置に、交互に屈曲 して配備される。

本発明の破砕ツールは、はぼ全体を鋼等から作るのが望ましい。

押しやりプラグ（１３）は、全体がシリンドリカル状の本体（１９）と、円錐又 は円錐台形状の先端部っまりノーズ部（１７）を有している。ノーズ部はプラグ （１３）の本体（１９）と一体でもよく、押しやり手段の先端面と拡大面を構成 している。円錐又は円錐台形状でテーパ状のノーズ部（１７）の先端の外径は、 破砕ツールの本体の内径（４５）よりも小さくするのが望ましい。プラグのテー パ状ノーズ部の外径は、後方に向けて拡大しており、後端部での外径は、設置す べき新しい管（２３）の外径と同じが又はそれ以上にすべきである。接続ロッド （６７）は、例えばスイベルジヨイント手段等を介して、破砕ツールの本体の接 続ロッド（４７）の後端部の接続手段（５１）にプラグを取り付けるためのもの で、プラグ（１３）の前端位置に配備される。

プラグの本体（１９）の後部には、テール部材（６９）が取り付けられ、該部材 は、例えばプラグの本体（１９）から長手方向に伸びる筒状スリーブ等がら構成 してもよい。テール部材は、新しい管（２３）の先端部に入れ予成に嵌まる中空 部と、例えば横方向に伸びるボルト（７１）の如く、新しい管（２３）をテール 部材（６９）に固定するための手段を含むのが望ましい。押しやり手段（１３） により外向きに飛ばされた管の破片又はかけら（７３）（図３参照）その他の破 片が、新しい管（２３）が適当位置に入れられる前に内向きに崩れるのを防ぐた めに、プラグ（１３）の本体（１９）の外径は、円錐形のノーズ部（１７）の最 大径部分とほぼ同じとするのが望ましい。

牽引（ｐｕｌｌｉｎｇ）手段（２５）を作動させて破砕ツール（５）を既設管の トンネル路に沿って引くと、ナックル部（５７）はベル型ジヨイント（１１）に 連続的に接触して破壊し、ブレード（５３）は導管部（９）の外径表面に接触し 、管を全体的に内向きに押しつぶして管を破壊する。破砕ツール（５）の管に沿 う移動は、破砕ツールを実質的に回転させることなく行なうことができる。押し やりプラグは、破砕ツールの後端部に回転可能に接続してもよく、新しい管を取 り付けた押しやりプラグを、新しい管の設置前又は設置中に回転させることがで きる。

本発明の破砕ツールと同様に、押しやりプラグはほぼ全体を鋼等から作ることが 望ましい。

内側に破砕した古い管の破片（７３）が、破砕ツール（５）の内部（４５）のブ レード（５３）とブレード（５３）の間を前部から後部まで横切るとき、破砕ツ ールが既設管に沿って移動する際に破砕ツールにカットされた土その他の破片、 又は既設管の内部に蓄積された土その他の破片と混合される傾向にある。破砕ツ ールの内径（４５）のナックル部（５７）と、ブレード（５３）の後縁部のタブ （６５）は、この混合作用を補助する役割を果たし、破砕ツールの後端部からの 放出物をより均一にすることができる。放出物の均一性は、それらを押しやる作 用を補助する役割をもたらすかもしれない。破砕ツール（５）から放出される物 は、その大部分が管のかけら、泥、破片等であるので、多くの場合、例えば図３ に示す如く、破砕ツール、押しやりプラグの底部に重力により落下する傾向にあ る。従って、押しやりプラグ（１３）が通過するとき、プラグ（１３）の周囲に 一様に広がることはない。このように、破片その他のかけら（７３）は、新しい 管を設置するときにその管の周囲に一様に広がらない。破砕ツールから放出され た物は、最初は多かれ少なかれ、押しやりプラグの一方側に集中する傾向にある から、放出物が非均−であると、例えば押しやりプラグとの接触面の摩擦が増大 して押しやりプラグの通過を妨害する傾向にある。

本発明を用いて、破砕可能な地下管の在る場所で管を破砕し、管を交換すること ができる。即ち、これらの管は本発明の破砕ツールの作用により、不規則形状の かけら又は破片に破砕することができる。この管は、コンクリート、タイル、焼 成粘土（ＶＣ）、鋳鉄等の材料から作られていてもよく、当該分野で公知のトラ ス管又は汚水管等の管も含まれる。本発明はＰｖＣの下水管を取り替えるのに使 用することができる。

さらに、本発明は、通常の条件では破砕されないダクタイル管を、破砕によるか けらその他の破片等を穴の中に残さずに新しい管と交換できるるようにするため 、地下から引っ張るのに使用することができる。後者の場合、破砕ツール（５） は既設管（７）の端部と単に接触し、既設管の他端に配備されたウィンチ又は液 圧式穴明は装置（２５）から加えられた引張力により、管はその軸に沿って牽引 手段の位置のトンネル穴（ボア）から強制的に出される。

本発明は典型的には、破砕可能な種類の管を取り替えるのに使用されるが、より 広い開示に基づいてその他種類の管の交換にも有用である。交換する管は、その 強度、耐久性、耐腐食性、接続の容易性（接合による等）、相対的可撓性、その 他所型の特性の点から、典型的にはＰｖＣ管等であるが、その他種類の管を交換 用として用いることができることは勿論である。

図３は、本発明の使用状態にある破砕ツール（５）と押しやりプラグ（１３）を 示している。この図から明らかなように、破砕ツール（５）のブレード（５３） は、既設管（７）と接触しそれを内向きに破壊する。かけら又は破片（７３）は 破砕ツール（５）の内側に維持され、それらが破砕ツールの本体（４３）を通り 抜けるとき、破砕ツール（５）から出て、重力により、破砕ツールと押しやりプ ラグの間の短いスペースのトンネル穴（ボア）の底部に落下する傾向にある。

図示の押しやりプラグは破砕ツールの背後を、地中を通して引っ張られる。この とき、かけら等は、プラグによって外に向けて強制的に送り出され、新しい管（ ２３）を収容できる大きさのトンネル穴が形成される。

図５は、押しやりプラグ（１３）により形成された穴の適当な位置に新しい管（ ２３）が配置された状態を示している。

新しい管（２３）により、古い管が当初有している流体運搬能力を回復し、管の 完全な流体運搬能力を回復する。必要に応じて、新しい管は、テール部材（６９ ）にプラグ（１３）を取り付けられるかどうかという単純な事情により、古い管 よりも内径の小さな新管を用いることもできることは理解されるべきである。

破砕ツールは、その内径が既設管の外径（フランジ、ベル状その他の隆起部を含 む）よりも大きい限りにおいて、内径は実質的に任意のサイズであってよい。こ れは、管の破片が後部から強制排出されるまで、破片が破砕ツールの内側に確実 に維持させるためである。一般的に、内径８インチ、外径約１０インチの下水管 は、ベル状の隆起部が約１２インチであろう。この場合、内径的１３−１７２乃 至１４インチの破砕ツールを必要とする。

発明の望ましい実施例を説明したが、前述の実施例は例示的なものであって、限 定するためのものではない。

当該分野の専門家であれば、発明の精神から逸脱することなく、本明細書に開示 された具体的装置に変形をなし得るであろう。従って、発明の範囲は添付の請求 の範囲の構成を通じて決められるべきである。

国際調査報告

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. １．地下に既に配備されている破壊可能な管を、サイズが既設管と同じか又は既 設管よりも大きな新管と取り替える装置であって： 破砕ツールは筒状の本体を具え、該本体は、先端部と、後端部と、内径が既設管 の外径よりも大きい中空部を有しており、既設管の端部は本体の先端部から中空 部の中に入るようにしており； 破砕ツールの本体が既設管の外表面に沿って強制移動させられるとき、既設管の 外表面と接触して、既設管を全体的に内向きに破砕するための破砕手段が破砕ツ ール本体の中空部の中に配備され； 既設管と同じ大きさ、又は既設管よりも大なるサイズの交換用管を収容できるよ うにするために、破砕された管の破片を周囲の土の中へ外に向けて強制的に押し やる手段が本体の後端部に取り付けられ、既設管が破砕前に占めていたトンネル 穴を拡大し；既設管の外部表面に沿って破砕ツールの本体を強制的に移動させる 手段を具えている。
2. ２．押しやり手段は、破砕ツールが既設管の外部表面に沿って強制移動されると き、トンネル穴を通して引っ張られる請求項１の装置。
3. ３．押しやり手段には、新しい管の端部を押しやり手段に取り付ける取付手段が 配備され、新しい管は、押しやり手段が引っ張られるときに、拡大したトンネル 穴の中を引かれる請求項２の装置。
4. ４．破砕ツールの中空部は壁を有し、破砕ツールは筒状本体の中央軸に沿って配 備された接続ロッドを含んでおり、破砕手段は、接続ロッドと中空壁の間にて、 長手方向に伸びるブレードが周方向に間隔をあけて複数個配備されている請求項 １の装置。
5. ５．破砕手段は、本体の中空壁にて、半径方向に伸びるナックル部が周方向に間 隔をあけて複数個配備されている請求項４の装置。
6. ６．ナックル部の半径方向内向きの突出長さは、既設管の盛り上がったフランジ 取付具に接触するが、既設管のフランジとフランジの間の部分の外表面には接触 しない長さである請求項５の装置。
7. ７．ナックル部は、周方向にブレードと交互になるように配備されている請求項 ５の装置。
8. ８．ブレードは、各々が、テーパ状で、先端が管と接触するエッジ部を有してい る請求項４の装置。
9. ９．テーパ状のブレードは、筒状本体の中央部近傍の接続ロッドから中空壁まで 、本体から前方に向けてテーパ状である請求項８の装置。
10. １０．本体の先端は、比較的鋭くテーパ状のエッジを有している請求項１の装置 。
11. １１．筒状本体の後端は、内向きかつ後方に向けてテーパ状である請求項１の装 置。
12. １２．押しやり手段はスイベル接続により本体の後端に回転可能に取り付けられ ている請求項１の装置。
13. １３．接続ロッドは先端と後端を有し、その先端には、破砕ツールをロッドスト リングの一端に接続するためのネジ付接続手段を具えており、ロッドストリング の他端は、破砕ツールの本体を既設管の外部表面に沿って強制移動させる手段に 接続されている請求項４の装置。
14. １４．ロッドストリングの他端は液圧式穴明け装置に接続されている請求項１３ の装置。
15. １５．接続ロッドは先端と後端を有し、その先端には、破砕ツールをウインチに 接続する手段を具えている請求項４の装置。
16. １６．押しやり手段は、円錐台形状に面が拡大するノーズ部と、該ノーズ部の後 方に配備された円筒形本体部を有しており、円筒形本体部の外径はノーズ部の最 大外径以上の大きさであり、ノーズ部と円筒形本体部の外径は新しい管の外径以 上の大きさである請求項１の装置。
17. １７．地下に既に配備されている破砕可能な既設管を、既設管と同じ大きさか又 は既設管よりも大なる新管と取り替える方法であって： 破砕ツールの中空部に破砕ツールの先端から既設管の端部を配置し； 既設管の外表面を、破砕ツールの中空部の中に配備された破砕手段と接触させ、 破砕ツールが既設管の外部表面に沿って強制移動させられるとき、既設管を全体 的に内向きに破砕して破片とし； 破砕された管の破片を外に向けて周囲の土の中に強制的に移動させ、破砕された 管が破砕前に占めていたトンネル穴を、既設管と同じ大きさか又は既設管よりも 大なるサイズの取替え用管を収容するのに十分な大きさに拡大し、 破砕ツールを既設管の外部表面に沿って強制移動させることにより構成される。
18. １８．破砕ツールが既設管の外部表面に沿って強制移動させられるときに、破片 は外向きかつ後方側に移動させられ、そのときにトンネル穴が拡大する請求項１ ７の方法。
19. １９．トンネル穴が拡大するときに、後部側で、拡大したトンネル穴の中に新し い管を引っ張り込むステップを有している請求項１８の方法。