(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
管を接続しつつ地下に埋設するための推進工法であって、管の挿し口と受口との間に推進力を伝達可能で埋設後に破砕可能なカラーと、推進力をカラーから受口に伝達する複数の棒体とを介装し、該カラーと棒体を介して推進力を先行の管の受口に伝達しつつ推進するとともに、推進終了後は前記カラーを破砕して挿し口と受口とを収縮可能な接続状態とすることを特徴とする推進工法。
【請求項２】
管の受口内周面と挿し口外周面との隙間をシールするゴムリングと、該ゴムリングを割輪を介して受口内に押し込む押輪と、該押輪を受口側に締め付けるボルト・ナットとを設けた管継手において、前記受口内周面にロックリングを、また挿し口先端部には前記ロックリングに係合して挿し口の逸脱を防止する挿し口突起をそれぞれ設けるとともに、前記挿し口外周部に一対のフランジを設け、該両フランジの間に、推進終了後に破砕可能な推進力伝達用のカラーを介装し、後端部が一方のフランジに当接し前端部が前記受口端部に当接する推進力伝達用の棒体を設けたことを特徴とする管継手。
【請求項３】
カラーが酸化カルシウム（ＣａＯ）を主成分とする石灰系、もしくは３ＣａＯ・３Ａｌ2 Ｏ3 ・ＣａＳＯ4 、ＣａＳＯ4 およびＣａＯを主成分とするカルシウム・サルホ・アルミネート系（ＣＳＡ系）の化合物などを含有する脆性材料で形成されている請求項２に記載の管継手。
【請求項４】
カラーがコンクリート製の環状体として形成され、その適所に酸化カルシウム（ＣａＯ）を主成分とする石灰系、もしくは３ＣａＯ・３Ａｌ2 Ｏ3 ・ＣａＳＯ4 、ＣａＳＯ4 およびＣａＯを主成分とするカルシウム・サルホ・アルミネート系（ＣＳＡ系）の化合物などを含有する静的破砕剤が埋め込まれている請求項２に記載の管継手。
【請求項５】
推進力伝達用の棒体の基部が受口端部に設けた孔に挿入され、該棒体の中間部は前記押輪に設けた通孔に挿通されている請求項２乃至４のいずれかに記載の管継手。
【請求項６】
推進力伝達用の棒体が前記押輪によって支持され、その先端部が受口端面に当接している請求項２乃至４のいずれかに記載の管継手。
【請求項７】
押輪における推進力伝達用の棒体が挿通される部分の肉厚が他の部分よりも厚く形成された請求項２乃至６のいずれかに記載の管継手。
【請求項８】
推進力伝達用の棒体が設けられている部分の外周部に土砂等の流入を防止する円筒状の継手カバーが設けられている請求項２乃至７のいずれかに記載の管継手。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水道、ガス、下水道等に用いる流体輸送用配管を非開削で布設する推進工法及びその耐震推進管継手に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ダクタイル鋳鉄管等の埋設管路施工法として、地面を開削して布設する開削工法が一般的であった。しかしながら、近年は幹線道路のみならず一般道路においても交通量が増加したため、開削工法のために交通を遮断することは困難になってきている。このため、発進立坑と到達立坑だけを開削し、発進立坑側から到達立坑側へダクタイル鋳鉄管を地中に順次推進させて布設する推進工法が広く採用されるようになっている。
【０００３】
上記推進工法に用いられてきた耐震継手としては、図１７に示すような推進工法用ＵＳ形継手と呼ばれるものがある。このＵＳ形継手は、挿し口１０１、受口１０２、外装コンクリート１０３、ロックリング１０５、ゴム輪１０６、割輪１０７、押輪１０８、継ぎ棒１１０、セットボルト１１１、蛇行防止用ボルト１１２、フランジ１１３、挿し口突起１１５等で構成されており、一般的な推進工法は、図１８（ａ），（ｂ）に示すように、発進立坑２０１から元押しジャッキ２０３で推進工法用ダクタイル鋳鉄管２０４を圧入しつつ先導管２０５により掘削しながら到達立坑２０２まで非開削で管路を布設する工法である。
【０００４】
この継手において、一方の管には受口１０２が形成され、他方の管には受口内に挿入される挿し口１０１が形成されている。推進工法に使用する管の外周部には受口１０２の外径と等しくなるように、外装コンクリート１０３が形成されており、受口部の膨出による推進時の抵抗を低減させるようになっている。管の接合方法は、受口内面に設けたロックリング溝１０４にロックリング１０５を預け入れ、受口１０２に挿し口１０１を挿入し、管内面からゴム輪１０６を挿し口１０２に挿入し、割輪１０７及び押輪１０８を取り付け、押輪のボルト１０９を締め付け、継ぎ棒１１０を取り付ける。最後にセットボルト１１１、蛇行防止用ボルト１１２を締め付け、この手順によって穿孔の新管の後部に次々と新管が接合されていき、挿し口１０１の後方よりに設けられたフランジ１１３と受口開口部の側端面１１４により推進力が伝達される。
【０００５】
上記推進工法用ＵＳ継手のような構成では、地震時にある一定以上の引き抜き力が作用した場合には、蛇行防止用ボルト１１２が破断して、挿し口突起１１５とロックリング１０５の側面が係合して挿し口１０１の抜け出しが防止されるようになるまで伸長することは可能であるが、挿し口１０１が受口１０２に入り込む方向に力が作用した場合には、推進工が終了した時点では図に示すように、フランジ１１３と受口開口部の側端面１１４が接触している状態にあるため、挿し口１０１が受口１０２に入り込む方向には動かない。そのため、継手が両方向に伸縮する必要のある耐震管継手としての性能を半ばしか満たしていないという問題点があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、水道、ガス、下水道等に用いる流体輸送用配管を非開削で布設する推進工法において、地震発生時等に十分な伸縮量を有する状態で管を埋設することのできる推進工法及びその耐震性に富んだ管継手を提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は次のような構成を採用した。すなわち、本発明にかかる推進工法は、管を接続しつつ地下に埋設するための推進工法であって、管の挿し口と受口との間に推進力を伝達可能で埋設後に破砕可能なカラーと、推進力をカラーから受口に伝達する複数の棒体とを介装し、該カラーと棒体を介して推進力を先行の管の受口に伝達しつつ推進するとともに、推進終了後は前記カラーを破砕して挿し口と受口とを収縮可能な接続状態とすることを特徴としている。
【０００８】
また、本発明にかかる管継手は、管の受口内周面と挿し口外周面との隙間をシールするゴムリングと、該ゴムリングを割輪を介して受口内に押し込む押輪と、該押輪を受口側に締め付けるボルト・ナットとを設けた管継手において、前記受口内周面にロックリングを、また挿し口先端部には前記ロックリングに係合して挿し口の逸脱を防止する挿し口突起をそれぞれ設けるとともに、前記挿し口外周部に一対のフランジを設け、該両フランジの間に、推進終了後に破砕可能な推進力伝達用のカラーを介装し、後端部が一方のフランジに当接し前端部が前記受口端部に当接する推進力伝達用の棒体を設けたことを特徴としている。
【０００９】
上記推進力伝達用のカラーとしては、例えば、コンクリート製の環状体の適所に水和反応によって膨張する酸化カルシウム（ＣａＯ）を主成分とする石灰系、もしくは３ＣａＯ・３Ａｌ2 Ｏ3 ・ＣａＳＯ4 、ＣａＳＯ4 およびＣａＯを主成分とするカルシウム・サルホ・アルミネート系（ＣＳＡ系）化合物などを含有する静的破砕剤を埋設したものが考えられる。
【００１０】
上記本発明によれば、推進工事中は推進力伝達用のカラーと棒体とを介して推進力を先行の管に伝達することができるので、従来のＳ形管継手のように、受口端面部にゴム輪を押す押輪をボルト・ナットで取り付けたものでも、該押輪やボルト・ナットに干渉しないように推進力を伝達することができる。また、推進終了後は、当該推進力伝達用のカラーを破砕することにより、挿し口と受口との嵌合部に当該カラーがあった分だけ収縮する余裕ができることになり、耐震継手としての機能を十分に具備するものとなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に表わされた本発明の実施の形態に基づいて、本発明をより具体的に説明する。
【００１２】
図１及び図２は、本発明にかかる管継手の構造を表すもので、この管継手Ｊは、水道の耐震継手として通常使用されているＳ形継手であり、挿し口１と受口２からなる。挿し口１の先端部外周面にはリング状の挿し口突起３が一体に設けられている。挿し口１の後方寄りの外周部にはフランジ５が一体に設けられている。６はフランジ５の背面部に適当間隔で設けられたバックアップ用の補強リブである。これらフランジ５と補強リブ６は金属製で、溶接等により挿し口１の外周面上に固着されている。
【００１３】
受口２の内面部にゴム輪装着部１０と、ロックリング溝１２が設けられている。前記ゴム輪装着部１０には、シール用のゴム輪１３が嵌め込まれ、前記ロックリング溝１２には一つ割りで拡がり勝手に作られたロックリング１５が嵌着されている。１４はバックアップリング、１８は外装コンクリート、１９は外装軽量鋼管である。この外装軽量鋼管１９は必要に応じて設けられるもので、これを設けない場合もある。受口２の後端面には前記ゴム輪１３を押圧する割輪２０と、該割輪を押す押輪２１が設けられている。この押輪２１は、円周に沿って所定間隔で取り付けた複数のボルト・ナット２３によって受口２の後端面に取り付けられ、該ボルト・ナットを締め付けることにより、割輪２０を介してシール用のゴム輪１３を押圧するようになっている。
【００１４】
前記挿し口１のフランジ５と、前記押輪２１との間には推進力伝達部材であるカラー２５が介装され、当該カラーの前面部にはリング状の緩衝材２８と前側フランジ２９が設けられている。緩衝材２８は例えば低発泡ポリスチレン等で作られた樹脂製リングであり、カーブ推進工法時に推進力が一点に集中することを防ぐために使用されているものである。この樹脂製リング２８は、図では一体物として図示されているが、分割体として成形し、現場で結合一体化する場合もある。なお、前側フランジ２９は金属リングであり、緩衝材２８の前面に設けられて該緩衝材の前面を補強するとともに、後述のピンからの反力を分散させるものである。
【００１５】
前記押輪２１のボルト・ナット取付け部の間隔部には推進力伝達用の棒体であるピン３０，…を挿通するための通孔２１ａ，…が設けられており、この通孔に金属製のピン（棒体）３０がそれぞれ遊嵌されている。ピン３０の後端部は前記前側フランジ２９の前面に当接し、前端部は前記受口２の端面に設けた取付け孔２ｃに挿入されている。このため、挿し口１からフランジ５を介してカラー２５に伝達された推進力は、前記クッション材２８、前側フランジ２９及びピン３０，…を介して受口２に伝達される。ピン３０の長さは前記ボルト・ナット２３の長さよりも長く、前側フランジ２９が当該ボルト・ナットに接触しないので、推進力が当該ボルト・ナットや押輪２１に伝達されることはない。なお、図示例では推進力伝達用の棒材であるピン３０がボルト・ナット２３と同数だけ設けられており、比較的大径のピンを多数設けることができるようになっているが、場合によってはボルト・ナットの数より多くすることも少なくすることも可能である。
【００１６】
上記推進力伝達用カラー２５は、図４に示すように環状の一体物（分割体でも可）として形成されており、例えばコンクリート、セラミックス等、適度の脆性と剛性を有する材料で作られている。このカラー２５には、その肉厚方向の中間部にその円周方向に沿って適当間隔（Ｌ）で前後に貫通する挿入孔２６が穿孔されており、該挿入孔には静的破砕剤２７が充填されている。挿入孔の直径ｄと孔間隔Ｌとの関係は、例えばＬ＝８ｄ程度とするのが好ましい。
【００１７】
上記静的破砕剤２７は、推進完了後にカラーを破砕することができるものである。この静的破砕剤には、酸化カルシウム（ＣａＯ）を主成分とする石灰系のものと、３ＣａＯ・３Ａｌ2 Ｏ3 ・ＣａＳＯ4 、ＣａＳＯ4 およびＣａＯを主成分とするカルシウム・サルホ・アルミネート系（ＣＳＡ系）の２種類がある。
【００１８】
石灰系のＣａＯは、水和反応することにより、微細なコロイド状の水酸化カルシウムＣａ（ＯＨ）2 を生成する。このＣａ（ＯＨ）2 は、時間の経過とともに長大な異方性の六角板状結晶へと成長して行くため、拘束状態のもとでも水和反応に伴って生成する結晶の成長により、相互に押し合う結晶圧となり、拘束壁への膨張圧が発生する。また、ＣＳＡ系の場合においても、以下に示すような一般的な水和反応により、エトリンガイトと呼ばれる針状結晶へと成長して行くため、石灰系と同様に拘束壁への膨張圧が発生する。これらの膨張圧が充填孔に作用し、該孔を中心として周辺部に圧縮応力が発生することで、これと直角方向に引張応力が発生する。
【００１９】
【化１】
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【００２０】
引張応力が推進力伝達用カラーの引張強度を越えた時に亀裂が発生し、さらに静的破砕剤の膨張が持続することで亀裂の伝播が起こる。このため、推進力伝達用カラーの円周方向、軸方向共に多数の亀裂が入り、破砕が行われるのである。このように、上記２種類の主成分は石灰系およびＣＳＡ系の両方共に推進力伝達用カラーを破砕する効果を有するため、どちらの成分であっても構わない。また、本発明の目的を達成するものであれば、これら２種類以外の成分であっても構わない。この破砕による破片は、挿し口１と受口２との間から脱落して除去されるが、破砕された時点で圧縮強度が０になるので、その分だけ継手の収縮が可能となる。
【００２１】
上記推進力伝達用カラー破砕のための水和反応は、例えば推進工事前に静的破砕剤と水とを攪拌して静的破砕剤挿入孔に充填する方法、水と反応させずに推進した後に管周辺の地山の土中に含まれる水分により反応させる方法等によって実現することができる。特に急ぐ場合は、パイプ等でこの部分に注水してもよい。上記静的破砕剤は、一般に膨張コンクリートに使用されている膨張剤と同様の成分であり、この膨張剤を過剰に含有させることにより、コンクリートなどの破砕を促すものである。また、この静的破砕剤は、一般的に建設工事に伴う岩石やコンクリートの破砕に用いられているもので、振動、騒音、飛び石等を生じることなくコンクリート等を破砕することが可能であり、しかも有害成分を含んでいないため、管体への悪影響も考えられない。
【００２２】
上記静的破砕剤の挿入形状については、推進力伝達用カラーを破砕し、継手の伸縮量を確保するという目的を達成することができるものであれば、図示例以外の形状でもよい。また、図示例のように、カラー２５に穿孔した孔に静的破砕剤を充填する方法に限らず、カラー自体を静的破砕剤を混和剤として配合したコンクリートで製作しておくこともできる。この場合も、推進終了後に管周辺地山の土中に含まれた水分により反応させ、継手伸縮量を確保する方法等により破砕することができる。
【００２３】
上記継手を用いる推進工法について説明すれば、次の通りである。まず、図５に示す如く、挿し口１の外周部に推進力伝達用カラー２５、緩衝材２８、前側フランジ２９、押輪２１、割輪２０、ゴム輪１３、バックアップリング１４を預け入れる。一方、受口２のロックリング溝１２にロックリング１５を拡径した状態で装着し、この受口２に上記挿し口１を挿入する。そして、挿し口突起３がロックリング１５を通過した後に受口２の取付け孔２ｃにピン３０を挿入する（図６参照）。しかる後、前側フランジ２９にピン３０の端部が当たるまで挿し口１を受口２に挿入し、ピン３０，…と交互に取り付けられているボルト・ナット２３を締め付ける。
【００２４】
このようにして、地中を掘削しながら順次管を挿入していく。図７はこの推進時における管継手の断面を表すもので、挿し口１の先端部と受口２の奥端面２ａとの間に間隔Ｌ1 が保たれ、挿し口突起３とロックリング１５との間に間隔Ｌ2 が保たれた状態で、推進力が後続の管の挿し口１からフランジ５、カラー２５、緩衝材２８、前側フランジ２９、ピン３０を介して先行の管の受口２に伝達される。
【００２５】
管が布設され、一定の時間が経過すると、推進力を伝達したカラー２５が静的に破砕され、フランジ５と受口２の端部との間からこぼれ落ちるので、フランジ５と緩衝材２８との間がほぼ空間状態となり、前記カラー２５の長さ分だけ挿し口１を押し込むことができるようになる。
【００２６】
布設後に地震が発生して強力な圧縮力が管継手に作用した時は、カラー２５がなくなった分だけピン３０の先端部がフランジ５側に移動可能となっているので、図８に示すように、挿し口１の先端部が受口２の奥端面２ａに当たるまで押し込まれる。すなわち、この管継手は図７のＬ1 だけ収縮代があることになる。
【００２７】
一方、地震等により引き抜き力が管継手に作用した時は、図９に示すように、挿し口突起３がロックリング１５と係合するまで引き抜かれ（距離Ｌ2 ）、両者の係合によって挿し口の離脱が防止される。このため、（財）国土開発技術センター「地下埋設管路耐震継手の技術基準」（案）に規定されているように、管長の１％以上の引き抜き代を備えたものとすることができ、押し込み代も管長の１％以上とすることができるのである。
【００２８】
次に、図１０、図１１は上記と若干異なる実施形態を表すもので、この形態においては、前記前側フランジ２９と受口端部との間、すなわち割輪２０、押輪２１、ボルト・ナット２３、ピン３０等が設けられている空間部の外周部を継手カバー４０で覆っている。他の点は上記実施形態と同様であり、同じ部分には同じ記号を付している。この実施形態では、押輪２１、ボルト・ナット２３、ピン３０等の配設部が継手カバー４０で覆われていることにより、推進時に土砂等の流入が防止されるとともに、管の外周面が円滑な状態に保たれるので、推進力の増加を防止することができる。なお、継手カバー４０としては、上記目的を達成できるものであればどのような材質のものでもよく、例えば樹脂や金属等で製作することができる。
【００２９】
図１２、図１３は、さらに異なる実施形態を表すもので、上記推進力伝達用の棒体（ピン）３０が受口２に設けた穴に挿入されておらず、押輪２１によって保持され、前端部が受口２の後端面に当接している。他の部分は上記と同じである。この方法によると、受口２の端面に加工を施す必要がないので、経済的である。
【００３０】
図１４、図１５はさらに異なる実施形態を表すもので、この実施形態では、押輪２１の形状が上記他の実施形態と相違している。すなわち、この実施形態における押輪２１’は、推進力伝達用の棒体（ピン）３０が挿通される孔の部分の肉厚が厚くなっている。このようにしておくと、押輪２１の強度が向上するため、棒体（ピン）３０の径を大きくすることが可能となり、また、止水性能の安全性をさらに高めることができる。なお、上記各実施形態は、それぞれを単独で実施することも、他の実施形態と組み合わせて実施することも可能であることは言うまでもない。
【００３１】
図１６は、推進力伝達用カラー２５に挿入する静的破砕剤の異なる形態を表す。この形態では、静的破砕剤２７が推進力伝達用カラーの肉厚部の外周面側と内周面側にかけて斜めに挿入されている。このため、破砕されたコンクリート破片が確実に脱落することになり、より確実に継手伸縮量を確保できる。
【００３２】
なお、以上の形態では、推進力伝達用カラー２５を静的破砕剤で破砕するようになっているが、この推進力伝達用カラーは、推進時に十分な推進力を伝達することができ、推進終了後は破砕して継手の伸縮量を確保することができるものであればよいので、上記図示例のものに限らず、他の適当な材質もしくは構造のものとし、適当な破砕手段を設けておけばよい。例えば、推進力伝達用カラーの位置までガス管（エアホース等）を配策しておき、推進終了後に圧縮ガス（エア）等でカラーを吹き飛ばすような方法も考えられる。
【００３３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、推進工法に使用する管継手に、推進力を伝達可能で、推進終了後は破砕して継手部から除去される推進力伝達用カラーが介装されているので、埋設後に十分な伸縮量が確保されることになり、耐震継手としてきわめて効果的なものとなった。また、前記推進力伝達用カラーの推進力を複数の棒体（ピン）を介して受口端部に伝達するので、前記カラーと受口端部との間に押輪やボルト・ナット等のある構造の継手でも挿し口に押し込み力を作用させずに推進力を受口にうまく伝達することができるのみならず、Ｓ形継手の場合に止水性能に支障をきたすことなく推進を行うことができるようになった。さらに、継手の伸縮量を確保するための機構は管外面側に設けられるため、作業員が管内に入ることができない例えば口径８００ｍｍ未満の管であっても、推進工法用耐震継手として使用できる。また、管内面の接水部に機能を付加しないので、現行の管継手の機能を損なうことはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る管継手部側面図（ａ）及びそのＡ−Ａ矢視図（ｂ）である。
【図２】図１（ｂ）におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図３】図１（ｂ）におけるＣ−Ｃ断面図である。
【図４】カラーの断面図（ａ）及び正面図（ｂ）である。
【図５】管の継合せ方法の説明図である。
【図６】管の継合せ方法の説明図である。
【図７】推進時の状態を表す断面図である。
【図８】地震による圧縮力が作用した状態を表す断面図である。
【図９】地震による引き抜き力が作用した状態を表す断面図である。
【図１０】上記と異なる実施形態を表す側面図（ａ）及びＡ−Ａ矢視図（ｂ）である。
【図１１】図１０（ｂ）におけるＢ−Ｂ断面図（ａ）及びＣ−Ｃ断面図（ｂ）である。
【図１２】さらに異なる実施形態を表す側面図（ａ）及びＡ−Ａ矢視図（ｂ）である。
【図１３】図１２（ｂ）におけるＢ−Ｂ断面図（ａ）及びＣ−Ｃ断面図（ｂ）である。
【図１４】さらに異なる実施形態を表す側面図（ａ）及びＡ−Ａ矢視図（ｂ）である。
【図１５】図１５（ｂ）におけるＢ−Ｂ断面図（ａ）及びＣ−Ｃ断面図（ｂ）である。
【図１６】上記と異なるカラーを表す断面図（ａ）及び正面図（ｂ）である。
【図１７】従来のＵＳ形管継手の断面図である。
【図１８】推進工法の説明図である。
【符号の説明】
１    挿し口
２    受口
３    挿し口突起
５    フランジ
１３    ゴム輪
１５    ロックリング
２０    割輪
２１    押輪
２３    ボルト・ナット
２５    推進力伝達用カラー
２７    静的破砕剤
２８    緩衝材
２９    前側フランジ
３０    ピン（棒体）
４０    継手カバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0003684372.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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