JPS63161293A - 非開削式旧管取替用装置 - 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】 〔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
方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Ｃ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５９−１７３４９２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）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
を来たし、また掘削出量が多く、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部会であるほ
ど（更新事業を必要とするのは主に部会である）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ィスクカッタと、
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
状のシリンダロッドと、該シリンダロッドを本体に対し
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、シリンダロッ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ッ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ッド等の推進用長
尺体を利用して推進させるもので、この推進により先端
側に設けられたディスクカッタモ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
前記シリンダロッ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、シリンダロッ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って該シリンダロッドを本体に対
して相対的に後退せしめると、シリンダロッドは上述の
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ィスクカッタにはその推
進力のｔａｎ〆分力が生ずるので、その推進に従って順
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、シリンダロッドが貫通孔内で後方に後退した後は
、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ッドを本体に対し
て前進せしめる。この時、本体には、シリンダロッドの
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、前記シリンダロッ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ィスクカッタ（２）、
本体の貫通孔内に設けられる筒状のシリンダロッド（３
）、該シリンダロッ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）、
シリンダロッ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（ｒ
ｏｏ）を貫通させるための貫通孔θ０）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
ディスクカッタ（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（ｌｌａ）
を介して拡径部αυが設けられ、この拡径部０１）の後
端に小径部翰が設けられている。そして、この小径部に
埋設すべき新管が接続されるようになっている。

前記ディスクカッタ（２）は、その正面図となる第２図
及び第１図１−Ｉ線断面を示す第３図に示すように、局
方向に複数のコニカルビット（イ）を有し、その回転面
Ｃυ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ッド（３）は本体後部寄りの貫通
孔（１０１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０３）により、本体先端側が閉じ且つ本体後
端側か開放したシリンダ部α（イ）（シリンダ室）が形
成されている。前記シリンダロッド（３）はその先端部
が拡径し、この拡径部■を前記シリンダ部α→に嵌合さ
せるようにして、その先端側部分がシリンダ部（１４）
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、シリンダロッド
（３）の中間部（３１）はこの縮径部（旧に嵌合してい
る。このような構造により、シリンダロッド先端の拡径
部（至）を挾んでシリンダロッド先端側とシリンダロッ
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。

前記シリンダロッ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ッド長手方
向に設けられる供給孔（４Ｏａ）（４０ｂ）　　及びこ
の各供給孔に接続される油圧配管（４１ａ）　ｃ４１ｂ
）とからなっている。

前記係止体（５）は、前記シリンダ部（Ｉ４）よりも本
体先端寄り位置において、第１図■−■線断面を示す第
５図のように貫通孔αωを挾んで対向して設けられた１
対の当接部材（５０）　（ｓｏ）からなっている。各当
接部材（５０）は、ロッ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）を有し、
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（１１との間には前記当接
部（５１）を推進用長尺体（１００）に圧接すべきスプ
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■−■線断面を示
す第６図に示されるように、シリンダロッド（３）後端
側のテーパ状の内周面（３２）に沿って、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
接するためのスプリング（６１）とからなっている。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０００）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
ダロッド（３）の後端の内側にはスプリング受け（６２
）が設けられ、前配当接部材（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（６０）を本体先端に押圧している。

その地図面において、（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、該ガイドローラ（７０）は第１図■−■線断面を示
す第４図に示されるように、貫通孔ａυ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（１０１）を形成する段部に前記係止体（５）　（６
）の当接部材（５０）（６ｏ）を係合させ得るようにし
ている。この突起部（１ｏｔ）は本体（１）やシリンダ
ロッド（３）を推進用長尺体（１ｏｏ）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、これによって
本体（１）またはシリンダロッド（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、まな、本体（１）またはシリンダロッド（３）が
後退する力を受ける時（すなわち、シリンダロッド（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（３０
２）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）側よりウィンチにて引張る。ワイヤ端
部にロッ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（１ｏｏ）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）を不休（１）の貫通孔
ｕＯ内に前もって挿入しておく。また、本体（１）の前
記小径部ｆｉ３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）・（４ｏ
ｂ）に油圧配管（４ｔａ）　（４ｔｈ）をつなぎ、さら
に核油圧配管（４１ａ）　（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ット（４０
０）に接続する。

以上の準備作業が終了した後、推進用長尺体（ｒｏｏ　
）を伝っ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ィスク
カッタ（２）で旧管（２００）を破砕しつつ連行した新
管（２０１）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（Ｌ）　（ｂ）（ｃ）により詳述する。

第８図（＆）に示すように、本体（１）内で、前記シリ
ンダロッド（３）の拡径部（至）がシリンダ部Ｉ内の前
部にある時に、シリンダロッド（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（１
００）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（４ｏｏ）から駆動流体供給機
構（４）の油圧配管（４１ａ）及び供給孔（４ｏａ）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（４
ｏｂ）及び油圧配管（４ｔｈ）を介して油圧ユニット（
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）によって係止されたシ
リンダロッド（３）を基点に、本体（１）は前進する。

この時、ディスクカッタ（２）によって前方にある旧管
（２００）を破砕すると共に、本体（１）後端に連行し
た新管（２０１）をその前進方向に引張る。尚、本体（
１）の前進の途中、本体（１）の貫通孔ａ〔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−の環状突起部（Ｌｏｔ）を、そのテーパ部
を滑りながら通過する。

次に、油圧ユニツ）　（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
（４Ｏａ）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（５０）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）の動きをストップするため、同図（Ｃ）に示
すように今度はシリンダロッド（３）が前進することに
なる。尚、シリンダロッド（３）の前進途中、シリンダ
ロッド（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−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（１ｏｔ）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
（４ｔａ）　（４ｔｈ）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。

次にディスクカッタ（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
ィスクカッタ（２）に旧管（２００）が接触し、これに
より該ディスクカッタ（２）に回転力が生じる（本体（
１）の推進力がディスクカッタ（２）の回転トルクに変
わる）。

このディスクカッタ（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ｔａｎ　１１
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、次々にビット（イ
）によっ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（１ｉａ）及び拡径部αυ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Ｑｏｏ）はロッドだけではなく、
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）（６１についてはチャック等の単なるひっかけ
機能を有するものばかりではなく、推進用長尺体（ロッ
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α
υ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って推進し、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っ
て旧管を押し広げるだけではなく、ディスクカッタによ
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って自由に進行する。

■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、且つ水面下でも施工が可能である
。

■アタッチメントの交換によっ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線断
面図、第５図は第１図Ｂ−ｎ線断面図、第６図は第１図
■−■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）はディスクカッタ、（３）
はシリンダロッド、（４）は駆動流体供給機構、（５）
（６）は係止体、ａｏは貫通孔、（ｔｏｏ）は推進用長
尺体、（２００）は旧管、（２０１）は新管を各示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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。