JPS63118494A

JPS63118494A - 高周波励振による既設管入替工法

Info

Publication number: JPS63118494A
Application number: JP26352986A
Authority: JP
Inventors: 有祐和泉; 佐内小杉
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1986-11-05
Filing date: 1986-11-05
Publication date: 1988-05-23

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】〔産業上の利用分野〕この発明は長期間地中に埋設され老巧化した既設管を新
設管に入替えるための高周波励振による既設管入替工法
に関するもので、特に小径管の長距離の入替えに適して
いる。

〔従来の技術および問題点〕

従来の既設管入替工法としては次のような工法が知られ
ている。

■　開削入替工法開削により既設管を取り出し、新たに新設管を敷設し埋
戻す方法である。管路に沿って開削することは交通渋滞
を招くなど地表への影響が大きく好ましくない。

■　パイプ・イン・パイプ工法既設管より１サイズ小さな径の新設管を既設管内に継ぎ
足しながら順次引き込む方法である。発進立坑と到達立
坑を設ける必要があるが、開削入替工法と比べて地表へ
の影響は小さい。ただし、新設管の径が既設管の径より
も小さくなるため流量が小さくなる。

■　牽引工法第５図（ａ）、　（ｂ）に示すように発進立坑Ａと到達
立坑Ｂを設け、既設管１と同径の新設管２を既設管ｌの
一方端に接続（溶接３）し、既設管ｌの他端を牽引する
ことにより、順次既設管１を引き抜くとともに新設管２
と入替える方法である。既設管１が長期間にわたって埋
設されており、既設管１と土との摩擦力が大きく、大き
な引抜き力が必要となる。また、既設管１に過大な引張
力が作用し、既設管１が途中で切れる恐れがあり、長距
離の既設管入替えには適していない。

この発明は上述のような従来技術における問題点の解決
を図ったものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は従来の牽引工法において、既設管１および新
設管２を高周波で管軸直角方向に加振し、管と土との縁
を切り、摩擦抵抗力を低減して小さな引抜き力で既設管
１を新設管２に入替えることを特徴としている。

この発明ではまず新しい管に入替える必要のある既設管
１の両端に発進立坑Ａと到達立坑Ｂを築造する。到達立
坑Ｂ内には、牽引装置等が設置される。そして、既設管
を管軸直角方向に励振し、管と土との摩擦力を低減して
小さな引抜き力で既設管を新設管に入替える。

既設管を励振する方法は、管内に投込式超音波振動子を
設置した後、管内に水を満たし、超音波発振器によりこ
の投　造式超音波振動子を高周波で振動させることに　
より行なう。なお、振動数は超音波の範囲に限らず数百
ｈｚ〜１　ｋｈｚ以上程度の高周波とする。

〔作　　用〕

杭の打込みおよび引抜きにおいて、振動杭打機により杭
を杭の軸方向に加振した場合、杭の周囲の土の粒子に振
動が伝播し、土の粒子の運動がその粒子間の内部摩擦を
減少させるため、振動前に存在していた静摩擦力が大幅
に低減することが知られている。摩擦抵抗の低減効果は
主として振動加速度の大きさに支配され、その関係は第
４図に示すようになることが知られている。すなわち、
振動加速度が太き（なるほど、摩擦抵抗は小さくなり、
振動加速度がＬｏｇを超えると摩擦抵抗の低減効果はほ
ぼ一定になっており、砂質土の場合約１／１０まで減少
している。一般に、既設管の入替対象区間において、既
設管周辺の土は、砂質土であるので、効果的に摩擦力を
低減するのに必要な振動加速度は４〜１０ｇ程度と考え
ることができる。

また、振動杭打機の場合、杭先端の土の抵抗に打ち勝っ
て杭を打ち込むため、大きな起振力で杭を管軸方向に振
動させる必要がある。

この発明では、既設管周辺の土の粒子に振動を与えて、
その粒子間の内部摩擦を低減することを目的として、管
を管軸直角方向に励振し、管表面を板振動の状態で振動
させることを特徴としている。

すなわち、地中に埋設された既設管を板振動の状態で励
振すると管周辺の土の粒子に振動が伝わり、その粒子間
の内部摩擦が低減し、管と土との摩擦力が低減する。そ
の時、既設管を管軸方向に引抜くと、振動前の引抜力と
比べて小さな力で管を引抜くことができる。

また、地中で管を振動させた時、地表に伝播する振動の
減衰は、ただし、 ΔＬ　（ｄｂ）　　：距離Ｘ、　　（ｍ）からＸｚ　　
（ｍ）までの間での減衰ｆ　（ｈｚ）　　：振動数 η：地盤の損失係数（０，０１〜０．１）ＶＲ（ｍ／ｓ
）　　：レーリー波の伝播速度（１）式において、同じ
地盤ならば、振動数「が大きいほど、減衰ΔＬの大きい
ことがわかる。

この発明では、既設管を１　ｋｈｚ以上の高周波で励振
するため、振動杭打機（ｆ＃２０ｈｚ）と比べ、はるか
に減衰が大きく、地表への影否が非常に小さい。

〔実　施　例〕

次に、図示した実施例について説明する。

実施例１第１図に示すようにまず新しい管に入替える必要のある
既設管１の両端に発進立坑Ａと到達立坑Ｂを築造する。

到達立坑Ｂ内には牽引装置、既設管１内には励振装置が
設置され、励振装置により既設管ｌを励振しながら牽引
装置により既設管ｌを引抜くことを可能としている。

励振装置は、投込式超音波振動子ｌＯと超音波発振装置
１１などから構成されている。まず既設管１を引抜く前
に、投込式超音波振動子１０を既設管１内に設置した後
、既設管１の両端を盲板１２で密閉し、発進立坑Ａのポ
ンプ１４によりタンク１３からの水を既設管１内に送り
、既設管１内を水で満たす。超音波発振器１１により超
音波振動子１０を図中の上下方向に１　ｋｈｚ以上の高
周波で励振することにより、既設管１内の水を介して既
設管壁が高周波で励振される。

この既設管壁の振動により、前述したように既設管と土
との摩擦力が低減するので、励振と並行して到達立坑Ｂ
内の牽引装置により既設管１を引抜く。

なお、投込式超音波振動子１０は、磁歪型。

電歪型、圧電型などがあり、振動子の数を増やすことに
より、振動加速度を大きくすることができる。また、管
軸方向に設置する投込式超音波振動子１０の数を増やす
ことにより、既設管１の管軸方向の距離減衰を小さくす
ることができる。

牽引装置は、既設管１を把むチャック６、引き治具５お
よび二本の油圧ラム４から構成され（第５図（ａ）参照
）、到達立坑Ｂの壁を反力にとり、油圧ラム４により引
き治具５を押すことによりチャック６を介して既設管１
を引抜く構造となっている。また、油圧ラム４の先端と
引き治具５、引き治具５とチャック６は固定されており
、新設管２の管長分だけ引抜き、既設管ｌを切断した後
、二本の油圧ラム４のストロークを縮めることによりチ
ャック６および引き治具５を戻すことができる。

牽引装置は架台７に載せられ、既設管１の管軸方向と平
行に牽引できるようになっている。

また、牽引装置の二本の油圧ラム４は取付治具８で到達
立坑Ｂの壁面に固定する。

以上の構成により既設管ｌを小さな牽引力で引抜くこと
が可能となる。

なお、管と土との摩擦抵抗力は、既設管ｌの引抜き開始
時が最も大きいが、既設管ｌは一般に砂質土に埋設され
ているため、−度既設管１を少し引抜き、管と土との縁
を切るとその後の引抜き力は小さくなることが知られて
いる。よって励振装置による既設管ｌの励振は、最初の
引抜き開始時に併用すればよく、施工中の全期間、必ず
しも行なう必要はない。

したがって、牽引装置により、油圧ラム４の１ストロ一
ク分だけ既設管１を引抜いた後、管内の水および励振装
置を撤去し、発進立坑Ａ内で既設管２を既設管１後端に
接続して、既設管１を牽引することにより入替えが可能
となる。

実施例２実施例１では、既設管１引抜き開始時のみ励振している
が、実施例２では、第２図に示すように、既設管１内に
水を満たしておくための盲板１２のかわりに可動シール
１６を用いている。

したがって、可動シール１６を移動することにより、新
設管２を接続した後も、既設管１および新設管２に水を
満たし、励振装置により既設管１および新設管２を励振
することができる。

なお、可動シール１６は、例えば第２図（ｂ）。

（Ｃ）に示すように外周にチューブ１７のついたシール
板で、チューブ１７をエアー注入孔１８よりエアー等で
膨張させることによりシールし、移動する時は、エアー
等を抜いてチューブ１７を縮少する。

実施例３第３図に、実施例３における発進立坑Ａ部分を示す。こ
れまでの実施例では、既設管１を到達立坑Ｂ内の牽引装
置により引抜くことだけしか行なってないが、この実施
例では発進立坑Ａ内に、圧入装置として油圧ラム１９を
設置し、既設管１を到達立坑Ｂ内の牽引装置により引抜
くのと同時に、新設管２を圧入装置により圧入する。こ
の場合、牽引のみの場合と比べて管に発生する軸方向応
力が半減するため、牽引のみの場合と比べて、２倍の距
離の入替えを行なうことができる。図中２０は押し治具
、２１は油圧ラム取付治具である。

〔発明の効果〕

■　既設管および接続した新設管を、投込式超音波振動
子により励振するこことにより、土の摩擦抵抗力を大幅
に低減し、小さな引抜き力で既設管の入替えを行なうこ
とができる。

■　また、小さな引抜き力で入替えが行えるため、管の
破断の恐れが少なく、その分裂距離の入替えが可能であ
る。

■　発進立坑と到達立坑を築造するだけなので、開削入
替工法と比べ、地表への影響が小さい。

■　既設管と同径の新設管に入替えることができ、輸送
量の確保が保証される。また小口径管の場合にも適用で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例１の正面図、第２図（ａ）、
　（ｂ）、　（Ｃ）はそれぞれ実施例２の正面図、可動
シールの正面図およびそのＩ−１断面図、第３図は実施
例３の発進立坑側の正面図、第４図は振動加速度と土の
摩擦力の低減効果との関係を示すグラフ、第５図（ａ）
、　（ｂ）はそれぞれ従来例の平面図および正面図であ
る。Ａ−・−発進立坑、Ｂ・−・・・到達立坑、■・−−−
−一・既設管、２−・−・−新設管、３・−・・・・溶
接、４・・−−−−一油圧ラム、５・−・・・−・引き
治具、６−・−チャック、７−・−・−・架台、８−・
−・・取付治具、９・−・・・−架台、１０−・−投込
式超音波振動子、１１−一−−・〜超音波発振器、１２
−−−−−−・盲板、１３−・−・−・タンク、１４・
−・−ポンプ、１５−−−−−−−ホース、１６−・−
・可動シール、１７−−−−−−−チユーブ、１８−・
−エアー注入孔、１９−−−−−−一油圧ラム、２０−
−−−−−一・押し治具、２１−−−−−−・取付治具
、２２−−−−−−一中継ケーブル。第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）既設管入替位置の後端および前端にそれぞれ発進
立坑および到達立坑を設け、発進立坑で既設管後端に順
次新設管を接続し、到達立坑より既設管を引抜いて行く
既設管入替工法において、前記既設管内または既設管お
よび既設管に接続された新設管内に投込式超音波振動子
を設置して前記管内に水を満し、前記投込式超音波振動
子を超音波発振器により高周波で振動させて、前記既設
管または既設管および新設管を励振することにより、周
辺の土との摩擦抵抗を低減させて既設管を引抜き、順次
既設管を新設管と入替えて行くことを特徴とする高周波
励振による既設管入替工法。
（２）投込式超音波振動子を１ｋｈｚ以上の高周波で振
動させる特許請求の範囲第１項記載の高周波励振による
既設管入替工法。
（３）既設管を引抜く際、同時に既設管に接続した新設
管後端を圧入装置により発進立坑より圧入する特許請求
の範囲第１項または第２項記載の高周波励振による既設
管入替工法。