JPH0776512B2 - 非開削式旧管取替用装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は水道管等の埋設管について、旧埋設管を非開削
式にて新管に取替えるための装置に関する。

〔従来の技術及びその問題点〕

例えば水道施設は、経年変化に伴う漏水対策、赤水対
策、地震対策等の観点から、歴史の古い事業体等を中心
に老朽管の更新事業が行なわれている。

老朽管（以下旧管という）の取替工法としては、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5
9−173492号公報に開示されたパイプ交換方法などが行
なわれている。

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掘り上げ、新しい管（以下新管と
いう）を入れ替える工法である。しかし、この工法は、
周辺住民の生活での妨げになるばかりでなく交通にも支
障を来たし、また掘削土量が多く、工費が増加し工期も
また長くなる。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、取替えようとする旧管
の両端部に立坑を掘り、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
間に隙間を生ずるため、旧管が破壊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、この隙間を前もつ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
替える管の口径が4B前後と小さいものしか対象にならな
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、各部に無理がかかつ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壊
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、旧管の破壊に要する力と新管の
引込みに要する力とを分離することができず、不経済で
ある等の問題がある。

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。

本発明はこのような従来の問題に鑑み、非開削方式で新
旧管の取替を容易且つ適切に行なうことができる装置を
提供せんとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

このため本発明は、推進用長尺体を挿通させる貫通孔を
長手方向に有する本体と、該本体の先端寄り位置の周方
向複数箇所に回転自在に設けられるデイスクカツタと、
本体の貫通孔内にその軸線方向移動可能に設けられる筒
状のシリンダロツドと、該シリンダロツドを本体に対し
て進退駆動させるための駆動流体供給機構と、本体を推
進用長尺体に係脱可能に係止するため本体に設けられる
係止体と、シリンダロツドを推進用長尺体に係脱可能に
係止するためシリンダロツドに設けられる係止体とを備
えたことをその基本的特徴とする。

〔作用〕

本発明の装置は、本体の後端に新管を連行させながら、
本体を旧管内長手方向に配設されたロツド等の推進用長
尺体を利用して推進させるもので、この推進により先端
側に設けられたデイスクカツタで旧管を破砕しつつ連行
した新管の敷設を行なうものである。

すなわち、本体の貫通孔内に推進用長尺体を貫通せし
め、さらにこれを旧管内長手方向に張設せしめる。そし
て前記シリンダロツドが本体の貫通孔内でその進退方向
前方に位置するときに、シリンダロツド側に設けられた
係止体を該推進用長尺体に係止せしめる。その状態で前
記駆動流体供給機構によつて該シリンダロツド本体に対
して相対的に後退せしめると、シリンダロツドは上述の
ように推進用長尺体に係止せしめられているため、本体
が前方、すなわち旧管方向へ推進することになる。この
時、本体先端側に設けられたデイスクカツタにはその推
進力のtanφ分力が生ずるので、その推進に従つて順次
旧管を破砕し、それと共に本体後端に連行した新管を敷
設する。

また、シリンダロツドが貫通孔内で後方に後退した後、
本体側の係止体を推進用長尺体に係止せしめると共に、
駆動流体供給機構によりシリンダロツドを本体に対して
前進せしめる。この時、本体には、シリンダロツドの進
行方向と反対の方向に推し進められる力が作用するが、
本体側に設けられた前記係止体により推進用長尺体に該
本体は係止されているため、そこで固定されることにな
り、前記シリンダロツドが前進したところで、以後、上
述の作動を繰り返し、新管の敷設を終了する。

〔実施例〕

第１図から第６図までは本発明の一実施例を示すもので
ある。

本発明装置は、長手方向に貫通孔を有する本体（１）
と、該本体の先端側に設けられるデイスクカツタ
（２）、本体の貫通孔内に設けられる筒状のシリンダロ
ツド（３）、該シリンダロツド駆動用の駆動流体供給機
構（４）、本体を推進用長尺体に係止するための係止体
（５）、シリンダロツドを推進用長尺体に係止するため
の係止体（６）を有している。

前記本体（１）は第１図に示すように推進用長尺体（10
0）を貫通させるための貫通孔（10）を長手方向に有し
ている。この本体（１）は、先端を旧管内に挿入してデ
イスクカツタ（２）で旧管を内側から破砕することがで
きるようにし、且つ推進時に新管に大きな地盤反力が加
わらないようにするため、先細り状に構成されている。

また、本体（１）の後端側部分にはテーパ部（11a）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）が設けられている。そして、この小径
部部に埋設すべき新管が接続されるようになつている。

前記デイスクカツタ（２）は、その正面図となる第２図
及び第１図Ｉ−Ｉ線断面を示す第３図に示すように、周
方向に複数のコニカルビツト（20）を有し、その回転面
（21）が本体軸線方向に沿うようにして、本体先端寄り
位置の周方向複数箇所に回転自在に（駆動装置はなく、
本体（１）の推進につれてフリーに回転する状態で）設
けられている。

前記筒状のシリンダロツド（３）は本体後部寄りの貫通
孔（10）内に本体軸線方向スライド可能に嵌挿されてい
る。

すなわち、本体（１）内には内筒部（13）が形成され、
この内筒部（13）により、本体先端側が閉じ且つ本体後
端側が開放したシリンダ部（14）（シリンダ室）が形成
されている。前記シリンダロツド（３）はその先端部が
拡径し、この拡径部（30）を前記シリンダ部（14）に嵌
合させるようにして、その先端側部分がシリンダ部（1
4）内にスライド可能に挿入されている。シリンダ部後
端側の本体内面には縮径部（15）が形成され、シリンダ
ロツド（３）の中間部（31）はこの縮径部（15）に嵌合
している。このような構造により、シリンダロツド先端
の拡径部（30）を挾んでシリンダロツド先端側とシリン
ダロツド外面側にはそれぞれ流体封入部（14a）（14b）
が形成されている。

前記シリンダロツド駆動用の駆動流体供給機構（４）
は、前記各流体封入部（14a）（14b）に駆動用流体（通
常、油圧）を供給するためシリンダロツド長手方向に設
けられる供給孔（40a）（40b）及びこの各供給孔に接続
される油圧配管（41a）（41b）とからなつている。

前記係止体（５）は、前記シリンダ部（14）よりも本体
先端寄り位置において、第１図II−II線断面を示す第５
図のように貫通孔（10）を挾んで対向して設けられた１
対の当接部材（50）（50）からなつている。各当接部材
（50）は、ロツドにより構成される推進用長尺体の外面
に当接すべき弧面状の当接部（51）を、本体（１）に揺
動可能に枢着（52）されている。前記当接部（51）の背
部と本体（１）との間には前記当接部（51）を推進用長
尺体（100）に圧設すべきスプリング（53）が介装され
ている。

前記係止体（６）は、第１図及び同図III−III線断面を
示す第６図に示されるように、シリンダロツド（３）後
端側のテーパ状の内周面（32）に沿つて、推進用長尺体
を外囲するようにして配設された複数の楔状の当接部材
（60）と、この当接部材（60）を推進用長尺体に圧設す
るためのスプリング（61）とからなつている。すなわ
ち、前記内周面（32）は本体後端側に拡径するようなテ
ーパ状に構成され、前記各当接部材（60）はその外側面
が前記内周面（32）に当接し、内側面が推進用長尺体
（100）に当接するようにしてスプリングロッド軸方向
スライド可能に配設されている。さらにシリンダロツド
（３）の後端の内側にはスプリング受け（62）が設けら
れ、前記当接部材（60）の端部とスプリング受け（62）
との間にはスプリング（61）が介装され、当接部材（6
0）を本体先端に押圧している。

その他図面において、（70）は本体先端寄り位置におい
て推進用長尺体をガイドするためのガイドローラであ
り、該カイドローラ（70）は第１図IV−IV線断面を示す
第４図に示されるように、貫通孔（10）に面した周方向
３ケ所に設けられている。

また、推進用長尺体（100）には、長手方向で間隔をお
いて係止用の環状突起部（101）が設けられ、突起部（1
01）を形成する段部に前記係止体（５）（６）の当接部
材（50）（60）を係合させ得るようにしている。この突
起部（101）は本体（１）やシリンダロツド（３）を推
進用長尺体（100）に対して後退させないようにのみ係
止させ得るようにしており、このため前記段部の反対側
をテーパ状に形成し、これによつて本体（１）またはシ
リンダロツド（３）が前進する時、係止体（５）（６）
の当接部材（50）または（60）は前記テーパ部を滑るよ
うにして突起部（101）を通過し、また、本体（１）ま
たはシリンダロツド（３）が後退する力を受ける時（す
なわち、シリンダロツド（３）の前進時または本体
（１）の前進時）、前記当接部材（50）または（60）は
突起部（101）の段部に係合され、これらを後退させな
いようにしている。

次に、以上のような本実施例の装置を使用して旧管と新
管の取替えを行なう方法につき説明する。

第７図に示すように、旧管（200）取替箇所を挾んで発
進立坑（300）及び到達立坑（301）を築造し、発進立坑
（300）側に本実施例装置の発進架台（302）を設置す
る。また、到達立坑（301）にＨ形鋼等を用いて製作し
た反力受架台（303）を設置する。そして旧管（200）内
にワイヤ（図示なし）を通し、到達立坑（301）側より
ウインチにて引張る。ワイヤ端部にロツドからなる推進
用長尺体（100）を接続し、該推進用長尺体（100）端部
が到達立坑（301）の反力受架台（303）に取付けられる
まで延長する。

旧管（200）内に推進用長尺体（100）が敷設できた後、
発進立坑（300）の発進架台（302）上にクレーン等によ
り、本装置の本体（１）を設置する。この際、推進用長
尺体（100）を本体（１）の貫通孔（10）内に前もつて
挿入しておく。また、本体（１）の前記小径部（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）内を通して、本体（１）後方から
駆動流体供給機構（４）の供給孔（40a）（40b）に油圧
配管（41a）（41b）をつなぎ、さらに該油圧配管（41
a）（41b）を立坑（300）より延出せしめて地上に載置
された油圧ユニツト（400）に接続する。

以上の準備作業が終了した後、推進用長尺体（100）を
伝つて本実施例装置の本体（１）を推進せしめ、この推
進により、本体（１）先端側に設けられたデイスクカツ
タ（２）で旧管（200）を破砕しつつ連行した新管（20
1）の敷設を行なうことになるが、以下これらの動きを
２つに分け、本体（１）の推進については第８図（ａ）
（ｂ）（ｃ）及び旧管（200）の破砕については第９図
（ａ）（ｂ）（ｃ）により詳述する。

第８図（ａ）に示すように、本体（１）内で、前記シリ
ンダロツド（３）の拡径部（30）がシリンダ部（14）内
の前部にある時に、シリンダロツド（３）を、その後部
にある係止体（６）の当接部材（60）が推進用長尺体
（100）の環状突起部（101）の段部に係止される位置ま
で移動せしめておく。

そして前記油圧ユニット（400）から駆動流体供給機構
（４）の油圧配管（41a）及び供給孔（40a）を介して流
体封入部（14a）へ油圧を掛けると共に、もう一方の流
体封入部（14b）内の圧油を、供給孔（40b）及び油圧配
管（41b）を介して油圧ユニツト（400）側に抜くと、同
図（ｂ）に示すように、推進用長尺体（100）に係止体
（６）によつて係止されたシリンダロツド（３）を基点
に、本体（１）は前進する。この時、デイスクカツタ
（２）によつて前方にある旧管（200）を破砕すると共
に、本体（１）後端に連行した新管（201）を前進方向
に引張る。尚、本体（１）の前進の途中、本体（１）の
貫通孔（10）側内周面に設けられた係止体（５）は、推
進用長尺体（100）の途中にある一の環状突起部（101）
を、そのテーパ部を滑りながら通過する。

次に、油圧ユニット（400）による前述の油圧制御とは
全く逆に、油圧配管（41b）及び供給孔（40b）を介して
流体封入部（14b）へ油圧を掛け、また、もう一方の流
体封入部（14a）内の圧油を供給孔（40a）及び油圧配管
（41a）を介して抜くと、本体（１）に後退する力が作
用することになるが、前記係止体（５）の当接部材（5
0）が推進用長尺体（100）の前記環状突起部（101）の
段部に係止されて本体（１）の動きをストツプするた
め、同図（ｃ）に示すように今度はシリンダロツド
（３）が前進することになる。尚、シリンダロツド
（３）の前進途中、シリンダロツド（３）後部の係止体
（６）は同じく推進用長尺体（100）の途中にある他の
一の環状突起部（101）を、そのテーパ部を滑りながら
通過し、さらにその通過したところで該環状突起部（10
1）の段部に係止されることになる。

以下、上記の動きを繰り返し本体（１）を推進せしめる
が、新管（201）の端面が発進立坑（300）の壁面まで達
した時点で次の新管を接続すると共に、油圧配管（41
a）（41b）も延長し再び推進を開始する。尚、地盤が弱
く反力がかなり加わる場合には本体（１）後部より潤滑
剤（ベントナイト、CMC）等を注入するものとする。

次にデイスクカツタ（２）による旧管（200）の破砕方
法につき説明する。

本体（１）が前進すると、第９図（ａ）に示すようにデ
イスクカツタ（２）に旧管（200）が接触し、これによ
り該デイスクカツタ（２）に回転力が生じる（本体
（１）の推進力がデイスクカツタ（２）の回転トルクに
変わる）。

このデイスクカツタ（２）の回転は、同図（ｂ）に示す
ように旧管（200）を管内面より押し上げるように破砕
する（すなわち、本体（１）の推進力のtanφ分力が生
じ、旧管（200）を押し上げる）。

その破片は同図（ｃ）に示すように、次々にビツト（2
0）によつて土中に押し付けられる（小破片は本体
（１）後部のテーパ部（11a）及び拡径部（11）が土中
に押し付ける）。

以上の旧管（200）の破砕と新管（201）の敷設が終了
し、該本体（１）が到達立坑（301）に達した後、立坑
上部よりユニツクにてワイヤで吊り本体（１）を搬出す
る。その後、推進用長尺体（100）を撤去すると共に、
発進立坑（300）より発進架台（302）を、また到達立坑
（301）より反力受架台（303）を撤去する。

尚、上記推進用長尺体（100）はロツドだけではなく、
しかるべき強度を有するワイヤ等でも良い。また、係止
体（５）（６）についてはチヤツク等の単なるひつかけ
機能を有するものばかりではなく、推進用長尺体（ロツ
ドやワイヤ）を握りしめる機能を有するものでも良い。
この場合、推進用長尺体には環状突起部（101）を設け
る必要がなくなる。

さらに、取替対象となる旧管としては、鋳鉄管、ヒユー
ム管、塩ビ管等、破砕可能な管であればどれでも良く、
また新管としては、鋼管、ポリエチ管、鋳鉄管等どれで
も良い（当然のことではあるが、接続機構は管種に適し
た方法によれば良い）。もし、旧管の径よりも大きい新
管を敷設しようとするならば、その径に応じた拡径部
（11）を有する本体（１）を選ぶ必要がある。

〔発明の効果〕

埋設管の取替えに際し、本発明の非開削式旧管取替用装
置を使用すれば、以下のような効果を得ることができ
る。

駆動流体の供給によつて推進し、且つ旧管破砕の際に
も、その推進力の分力を利用して破砕するため、振動及
び騒音の発生が少ない。

旧管破砕の際、本体の推進による単なる楔効果によつ
て旧管を押し広げるだけではなく、デイスクカツタによ
る切断とその回転力による押し上げがあるので、効率が
良い。

自走式のため旧管に沿つて自由に進行する。

駆動流体供給量制御で速度が可変である。

施工中に、推進抵抗力が駆動流体圧力から推定でき
る。

短時間で施工でき、かつ水面下でも施工が可能であ
る。

アタツチメントの交換によつて数サイズの口径の管に
適用可能である。

立坑の占有面積が少なくて済む。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る非開削式旧管取替用装
置の側断面図、第２図は本実施例装置の正面図、第３図
は第１図Ｉ−Ｉ線断面図、第４図は第１図IV−IV線断面
図、第５図は第１図II−II線断面図、第６図は第１図II
I−III線断面図、第７図は旧管取替時の本実施例装置の
使用状況を示す概略図、第８図（ａ）（ｂ）（ｃ）は本
実施例装置の推進方法を示す説明図、第９図（ａ）
（ｂ）（ｃ）は本実施例装置の旧管破砕方法を示す説明
図である。 図中、（１）は本体、（２）はデイスクカツタ、（３）
はシリンダロツド、（４）は駆動流体供給機構、（５）
（６）は係止体、（10）は貫通孔、（100）は推進用長
尺体、（200）は旧管、（201）は新管を各示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横山 博文 東京都千代田区丸の内１丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 松田 孝行 神奈川県川崎市川崎区南渡田町１番１号 鋼管機械工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−29998（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】推進用長尺体を挿通させる貫通孔を長手方
   向に有する本体と、該本体の先端寄り位置の周方向複数
   箇所に回転自在に設けられるデイスクカツタと、本体の
   貫通孔内にその軸線方向移動可能に設けられる筒状のシ
   リンダロツドと、該シリンダロツドを本体に対して進退
   駆動させるための駆動流体供給機構と、本体を推進用長
   尺体に係脱可能に係止するため本体に設けられる係止体
   と、シリンダロツドを推進用長尺体に係脱可能に係止す
   るためシリンダロツドに設けられる係止体とを備えた非
   開削式旧管取替用装置。