(57)【要約】【課題】  既設管の破砕や既設管の周辺地盤の掘削を安定して効率的に行って推進管を推進敷設することが可能で、且つ、破砕物や掘削土を効率的に排出可能な推進管敷設装置及び推進管敷設方法を提供する。【解決手段】  先導体(30)と、先導体(30)及び推進管(4)を後方から推進する推進装置(50)とを備える推進管敷設装置において、先導体(30)は、円筒状の胴体部(31)と、胴体部(31)の先端に配される掘削面盤部(41,41a,41b,41c,41d)と、胴体部(31)内に設置されるエアハンマー装置(34)とを有し、掘削面盤部(41,41a,41b,41c,41d)には、エアハンマー装置(34)のハンマーヘッド部(33)が配されるとともに、ハンマーヘッド部(33)とは別に少なくとも１つの取込開口部(42,42a,42b,42c,42d)が配されていることを特徴とする。【選択図】図３
2018009420.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に埋設されている既設管(3) を破砕するとともに前記既設管(3) の周辺地盤を掘削して推進管(4) を推進敷設する推進管敷設装置にあって、前記推進管(4) に先行して配され、前記既設管(3) の破砕と前記周辺地盤の掘削とを行う先導体(30)と、前記先導体(30)及び前記推進管(4) を後方から推進する推進装置(50)とを備える推進管敷設装置において、
前記先導体(30)は、円筒状の胴体部(31)と、前記胴体部(31)の先端に配される掘削面盤部(41,41a,41b,41c,41d)と、前記胴体部(31)内に設置されるエアハンマー装置(34)とを有し、
前記掘削面盤部(41,41a,41b,41c,41d)に、前記エアハンマー装置(34)から伝達される打撃振動により前記既設管(3) の破砕と前記周辺地盤の掘削とを行うハンマーヘッド部(33)が配されるとともに、前記ハンマーヘッド部(33)とは別に前記既設管(3) の破砕物及び掘削土を前記胴体部(31)内に取り込んで排出する少なくとも１つの取込開口部(42,42a,42b,42c,42d)が配されてなる、
ことを特徴とする推進管敷設装置。
【請求項２】
前記ハンマーヘッド部(33)は、前記先導体(30)の正面視にて、前記胴体部(31)の軸中心位置を含む掘削面中心領域と、前記胴体部(31)の外径を越えて外側に張り出す突出領域とを含む連続した略矩形状又は略小判型形状の領域に配されてなる請求項１記載の推進管敷設装置。
【請求項３】
前記ハンマーヘッド部(33)における前記先導体(30)の回転方向の左右両側に、２つの前記取込開口部(42,42a,42b,42c,42d)が互いに対称的な形状で配されてなる請求項１又は２記載の推進管敷設装置。
【請求項４】
前記先導体(30)の正面視にて、前記取込開口部(42,42a,42b,42c,42d)の合計の開口面積は、前記掘削面盤部(41,41a,41b,41c,41d)の全体の面積の１％以上１５％以下に設定されてなる請求項１〜３のいずれかに記載の推進管敷設装置。
【請求項５】
前記掘削面盤部(41,41a,41b,41c,41d)に、切削チップを溶融して固着することにより形成され、表面に不規則な凹凸を有する正面カッター部(43,43a)が設けられてなる請求項１〜４のいずれかに記載の推進管敷設装置。
【請求項６】
前記正面カッター部(43,43a)は、前記掘削面盤部(41,41a,41b,41c,41d)の中央部から前記掘削面盤部(41,41a,41b,41c,41d)の外周縁部に向けて放射状に連続して延びて配されてなる請求項５記載の推進管敷設装置。
【請求項７】
前記掘削面盤部(41,41a,41b,41c,41d)の外周縁部から前記胴体部(31)の外周側面にかけて、屈曲状に連続して形成された外周カッタービット部(44,44a)が設けられてなる請求項１〜６のいずれかに記載の推進管敷設装置。
【請求項８】
地表面に掘設された発進立坑(1) と到達立坑(2) の間にて、地中に埋設されている既設管(3) を破砕するとともに前記既設管(3) の周辺地盤を掘削して推進管(4) を推進敷設する推進管敷設方法であって、
前記発進立坑(1) 内に、請求項１〜７のいずれかに記載の推進管敷設装置を搬入して設置すること、
前記既設管(3) 内に充填材(62)を充填すること、
前記推進管敷設装置の前記先導体(30)を、前記発進立坑(1) から前記到達立坑(2) に向けて回転させながら前進させることにより、前記先導体(30)の前記ハンマーヘッド部(33)により、前記充填材(62)が充填された前記既設管(3) を破砕するとともに前記既設管(3) の周辺地盤を掘削すること、及び、
前記既設管(3) の破砕物及び掘削土を、前記先導体(30)の前記取込開口部(42,42a,42b,42c,42d)を介して前記先導体(30)の前記胴体部(31)内に取り込んで排出すること、
を含んでなることを特徴とする推進管敷設方法。
【請求項９】
地表から送水ホース(18)を介して前記先導体(30)内に水を送り、前記水を前記先導体(30)から前記先導体(30)の後方に敷設される前記推進管(4) を介して前記発進立坑(1) に向けて流すことにより、前記取込開口部(42,42a,42b,42c,42d)から前記胴体部(31)内に取り込まれた前記破砕物及び前記掘削土を排出することを含んでなる請求項８記載の推進管敷設方法。
【請求項１０】
請求項８又は９記載の推進管敷設方法により敷設した前記推進管(4) をさや管として用い、前記さや管(4) 内に本管(5) を挿入して敷設することにより、前記既設管(3) を前記本管(5) に更新することを特徴とする既設管更新方法。
【請求項１１】
前記本管(5) の挿入前に、前記さや管(4) に対して前記本管(5) を所定の位置で支持することが可能な複数のスペーサバンド(6) を、前記本管(5) の外周面に、前記本管(5) の長さ方向に所定間隔で取り付けること、
前記スペーサバンド(6) が取着された前記本管(5) を前記さや管(4) 内に挿入し、前記本管(5) を複数の前記スペーサバンド(6) で支持することにより、前記本管(5) を前記さや管(4) 内で所定の勾配で敷設すること、及び、
前記さや管(4) と前記本管(5) との間の空間部に中込材(65)を充填し、前記さや管(4) に対する前記本管(5) の位置を固定すること、
を含んでなる請求項１０記載の既設管更新方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中に埋設されている既設管を破砕するとともに既設管の周辺地盤を掘削して推進管を推進敷設する推進管敷設装置及び推進管敷設方法と、その推進管敷設方法により敷設した推進管をさや管として、そのさや管内に本管を挿入して敷設することにより、既設管を本管に更新する既設管更新方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
上下水道やガス等のライフラインとして地中に埋設されている埋設管（既設管）は、経年劣化や老朽化が進むことによってひび割れや破損などが生じるため、耐用年数を越える埋設管は新たな管体（新設管）に取り替えられて更新される。また、震災復旧などのために、破損した埋設管を新たな管体に更新することが必要な場合もある。
【０００３】
既設管を更新する方法として、既設管の埋設箇所を地表から開削せずに、既設管を破砕しながら新設管を推進する改築推進工法が採用されることがある。この改築推進工法では、先端部にカッターヘッドを有する先導体と、先導体に推進力を付与する油圧ジャッキ等の推進手段を備えた推進装置とを有する推進管敷設装置が用いられる。このような改築推進工法に用いられるカッターヘッドを有する先導体や、その先導体を備えた推進管敷設装置については、特開２０１０−１３３１４５号公報（特許文献１）や、特開２０１４−１０９１０３号公報（特許文献２）などに開示されている。
【０００４】
一般に、カッターヘッドを有する先導体を備えた推進管敷設装置は、カッターヘッドを回転させながら推進装置で先導体を地中に推進させることにより、先導体のカッターヘッドによって既設管を少しずつ破砕する。更に、先導体の後方に新たな推進管を推進装置で推進することにより、カッターヘッドの破砕及び掘削により形成される空間部に推進管が埋設される。
【０００５】
また、先導体のカッターヘッドで既設管を破砕する場合、カッターヘッドによって破砕された既設管の破砕物や、カッターヘッドによって既設管の周辺地盤を掘削することにより生じる掘削土（排土）は、先導体の先端部に設けた開口部から先導体内部に取り込まれ、更に、先導体内や推進管内に配された螺旋状のスクリューによって後方に送られることによって排出される。
【０００６】
一方、改築推進工法において、既設管の破砕と地盤の掘削を行う手段として、上述のような先導体のカッターヘッドではなく、ダウンザホールハンマー方式を利用して掘削ビットに打撃振動を与えるものが知られている。このダウンザホールハンマー方式では、コンプレッサーからエアハンマー装置に圧縮空気を供給し、その圧縮空気でエアハンマー装置のハンマーピストンを往復運動させることによって掘削ビットを打撃し、その掘削ビットの衝撃力で既設管の破砕と地盤の掘削が行われる。このようなダウンザホールハンマー方式を利用するエアハンマー装置と掘削ビット（ハンマーヘッドとも言う）とを備えた地盤削進装置については、例えば特開平１０−２５９６９２号公報（特許文献３）などに開示されている。
【０００７】
特許文献３に記載されている削進装置は、２つの回転手段を備えるとともに推進架台に前後移動可能に設置されたベースと、ベースの一方の回転手段により回転自在に連結される埋設管と、埋設管に内装されるとともにベースの他方の回転手段により回転駆動される排土オーガ、エアハンマー装置、及び掘削ビット（ハンマーヘッド）とを有する。
【０００８】
特許文献３には、掘削ビットにエアハンマー装置の衝撃力を伝達することにより、その掘削ビットの衝撃力で地盤を粉砕削進することが記載されている。また、衝撃力が伝達される掘削ビットには排土孔が形成されており、掘削ビットの衝撃力によって掘削された排土を、掘削ビットの排土孔から埋設管内に導入し、埋設管内に設けた排土オーガで後方移送することによって、後端の埋設管から外部へ排出することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−１３３１４５号公報
【特許文献２】特開２０１４−１０９１０３号公報
【特許文献３】特開平１０−２５９６９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
現在、地中に埋設されている埋設管には、陶管、ヒューム管（鉄筋コンクリート管）、塩化ビニル管などの様々な種類の管体が用いられている。また、埋設管が繋ぎ合わされている場合には、その継手部に金属製のカラーが用いられることもある。
【００１１】
このため、例えば改築推進工法において、埋設管を上述のような先導体のカッターヘッドを用いて埋設管を粉砕して推進管に更新する際に、埋設管がヒューム管である場合や、埋設管の継手部に金属製のカラーが用いられている場合、更に、埋設管の周辺地盤が極めて硬い場合などでは、カッターヘッドによる破砕や掘削に時間を要し、推進速度が遅くなることがあった。また、カッターヘッドのみで破砕や掘削を行うと、カッターヘッドに摩耗や損傷が生じ易くなることから、カッターヘッドの交換回数が多くなったり、高価な超硬のカッターヘッドを使用する必要があったりするため、コストの増大を招くことがあった。
【００１２】
更に、カッターヘッドでヒューム管を破砕する場合、切断された鉄筋がカッターヘッドや、掘削土を搬送するスクリューなどに絡み付くことがあり、その場合、その絡み付いたものを取り除くために改築推進作業を中断しなければならず、作業効率を低下させるという問題もあった。
【００１３】
一方、改築推進工法において、例えば特許文献３のようにダウンザホールハンマー方式を利用してハンマーヘッド（掘削ビット）により埋設管の破砕等を行う場合、上述のようなカッターヘッドを用いる場合に比べると、ヒューム管等を容易に且つ短時間で破砕できるとともに、鉄筋が絡み付くなどの問題が生じることもない。
【００１４】
しかし、ハンマーヘッドによる埋設管の破砕や地盤の掘削を行う場合、通常は、先導体の先端面全面に大きなハンマーヘッドが露呈するように設けられるため、このような大きなハンマーヘッドに必要な打撃（衝撃力）を与えるためには、大型のエアハンマー装置を先導体の内部に設置する必要がある。また、大型のエアハンマー装置を設置する場合、そのエアハンマー装置に空気を送るエアコンプレッサー等の地上設備も大型化する必要がある。このため、工事費用の増大を招くとともに、エアハンマー装置及び地上設備による騒音が大きくなることや、場所によっては地上設備の設置領域が確保できないこと等の問題を生じさせることがあった。
【００１５】
また一般に、ダウンザホールハンマー方式では、ハンマーヘッドで破砕した破砕物や掘削した掘削土は、ハンマーヘッドの表面からハンマーヘッドの外周側縁部にかけて設けられた細い凹溝部を介して、ハンマーヘッドの後方に送られる。このため、破砕物や掘削土をハンマーヘッドから先導体内に送るための流路を大きく確保し難く、破砕物や掘削土を効率良く先導体内に取り込むことが難しかった。
【００１６】
なお、破砕物や掘削土を排出する手段として、例えば特許文献３のようにハンマーヘッド自体に破砕物や掘削土を先導体内に送るための排土孔を形成することもあるが、この場合、ハンマーヘッドの強度を適切に確保するには大きな排土孔を形成することが難しいため、上記の場合と同様に、破砕物や掘削土を先導体内に効率的に取り込むことが困難となる。
【００１７】
更に、上述のように大型のエアハンマー装置が先導体内に設置されると、エアハンマー装置によって先導体内の空間が大きく占有されるため、ハンマーヘッドから先導体内に取り込まれた破砕物や掘削土を後方に搬送するための流路の大きさ（口径）も制限される。従って、改築推進工法にてダウンザホールハンマー方式を利用する場合では、ハンマーヘッドで破砕した破砕物や掘削した掘削土を効率的に排出できないという問題があった。
【００１８】
その上、ダウンザホールハンマー方式のハンマーヘッドを用いて、例えば塩化ビニル管のような軟らかい材質からなる既設管を破砕する場合、既設管が細かく破砕されずに大きく割れてしまうため、その割れた大きな破片を排出できなくなることがある。更に、柔らかい既設管がハンマーヘッドによって曲げられてしまい、先導体の方向制御に影響を与えることもあった。
【００１９】
本発明は上記従来の課題に鑑みてなされたものであって、その具体的な目的は、既設管の種類や地盤の硬さに関わらず、既設管の破砕や既設管の周辺地盤の掘削を安定して効率的に行って推進管を推進敷設することが可能で、且つ、破砕した破砕物や掘削した掘削土を効率的に後方に搬送して排出することが可能な推進管敷設装置及び推進管敷設方法を提供すること、更に、その推進管敷設方法で敷設した推進管を利用して新たな管体を付設することによって既設管を更新する既設管更新方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するために、本発明により提供される推進管敷設装置は、地中に埋設されている既設管を破砕するとともに前記既設管の周辺地盤を掘削して推進管を推進敷設する推進管敷設装置にあって、前記推進管に先行して配され、前記既設管の破砕と前記周辺地盤の掘削とを行う先導体と、前記先導体及び前記推進管を後方から推進する推進装置とを備える推進管敷設装置において、前記先導体は、円筒状の胴体部と、前記胴体部の先端に配される掘削面盤部と、前記胴体部内に設置されるエアハンマー装置とを有し、前記掘削面盤部に、前記エアハンマー装置から伝達される打撃振動により前記既設管の破砕と前記周辺地盤の掘削とを行うハンマーヘッド部が配されるとともに、前記ハンマーヘッド部とは別に前記既設管の破砕物及び掘削土を前記胴体部内に取り込んで排出する少なくとも１つの取込開口部が配されてなることを最も主要な特徴とするものである。
【００２１】
このような本発明の推進管敷設装置において、前記ハンマーヘッド部は、前記先導体の正面視にて、前記胴体部の軸中心位置を含む掘削面中心領域と、前記胴体部の外径を越えて外側に張り出す突出領域とを含む連続した略矩形状又は略小判型形状の領域に配されていることが好ましい。
また、前記ハンマーヘッド部における前記先導体の回転方向の左右両側に、２つの前記取込開口部が互いに対称的な形状で配されていることが好ましい。
【００２２】
更に、本発明では、前記先導体の正面視にて、前記取込開口部の合計の開口面積が、前記掘削面盤部の全体の面積の１％以上１５％以下に設定されていることが好ましい。
また、前記掘削面盤部に、切削チップを溶融して固着することにより形成され、表面に不規則な凹凸を有する正面カッター部が設けられていることが好ましい。更にこの場合、前記正面カッター部は、前記掘削面盤部の中央部から前記掘削面盤部の外周縁部に向けて放射状に連続して延びて配されていることが好ましい。
【００２３】
更にまた、本発明の先導体には、前記掘削面盤部の外周縁部から前記胴体部の外周側面にかけて、屈曲状に連続して形成された外周カッタービット部が設けられていることがこのましい。
【００２４】
次に、本発明により提供される推進管敷設方法は、地表面に掘設された発進立坑と到達立坑の間にて、地中に埋設されている既設管を破砕するとともに前記既設管の周辺地盤を掘削して推進管を推進敷設する推進管敷設方法であって、前記発進立坑内に、上述した構成を有する本発明の推進管敷設装置を搬入して設置すること、前記既設管内に充填材を充填すること、前記推進管敷設装置の前記先導体を、前記発進立坑から前記到達立坑に向けて回転させながら前進させることにより、前記先導体の前記ハンマーヘッド部により、前記充填材が充填された前記既設管を破砕するとともに前記既設管の周辺地盤を掘削すること、及び、前記既設管の破砕物及び掘削土を、前記先導体の前記取込開口部を介して前記先導体の前記胴体部内に取り込んで排出することを含んでなることを最も主要な特徴とするものである。
【００２５】
また、本発明の推進管敷設方法は、地表から送水ホースを介して前記先導体内に水を送り、前記水を前記先導体から前記先導体の後方に敷設される前記推進管を介して前記発進立坑に向けて流すことにより、前記取込開口部から前記胴体部内に取り込まれた前記破砕物及び前記掘削土を排出することを含むことが好ましい。
【００２６】
次に、本発明により提供される既設管更新方法は、上述した本発明の推進管敷設方法により敷設した前記推進管をさや管として用い、前記さや管内に本管を挿入して敷設することにより、前記既設管を前記本管に更新することを最も主要な特徴とするものである。
【００２７】
また、本発明の既設管更新方法は、前記本管の挿入前に、前記さや管に対して前記本管を所定の位置で支持することが可能な複数のスペーサバンドを、前記本管の外周面に、前記本管の長さ方向に所定間隔で取り付けること、前記スペーサバンドが取着された前記本管を前記さや管内に挿入し、前記本管を複数の前記スペーサバンドで支持することにより、前記本管を前記さや管内で所定の勾配で敷設すること、及び、前記さや管と前記本管との間の空間部に中込材を充填し、前記さや管に対する前記本管の位置を固定することを含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係る推進管敷設装置は、推進管に先行して配される先導体と、その先導体を推進する推進装置とを備える。先導体は、円筒状の胴体部と、胴体部の先端に配される掘削面盤部と、胴体部の内側に設置されるエアハンマー装置とを有する。また、先導体の掘削面盤部の一部には、既設管の破砕と地盤の掘削とを同時に行うハンマーヘッド部が配されている。更に、掘削面盤部のハンマーヘッド部とは別の部分には、既設管の破砕物及び掘削土を先導体の胴体部内に取り込むための少なくとも１つの取込開口部が配されている。
【００２９】
このような本発明の推進管敷設装置によれば、ダウンザホールハンマー方式のハンマーヘッド部を用いて既設管の破砕等を行うため、既設管の種類や地盤の固さに関わらず、破砕及び掘削を容易に行うことができ、また、例えばカッターヘッドを用いる場合に比べて破砕等に要する時間を短縮できる。更に、ヒューム管を破砕する場合にも、鉄筋が絡み付くなどの問題が生じることもない。
【００３０】
また、本発明の先導体の掘削面盤部には、ハンマーヘッド部とは別に取込開口部が設けられている。このように取込開口部をハンマーヘッド部と違う部分に設けることにより、ハンマーヘッド部の強度を気にすることなく、大きな取込開口部を先導体の掘削面盤部に容易に設けることができるため、ハンマーヘッド部で破砕した破砕物や掘削した掘削土を、取込開口部を介して先導体の胴体部内に効率的に取り込んで安定して排出することができる。
【００３１】
このような本発明の推進管敷設装置において、ハンマーヘッド部は、先導体の正面視にて、胴体部の軸中心位置を含む掘削面中心領域と、胴体部の外径を越えて外側に張り出す突出領域とを含む連続した略矩形状又は略小判型形状の領域に配されている。このような掘削面盤部の領域にハンマーヘッド部が設けられている先導体を、推進装置によって先導体を回転させながら推進させることにより、ハンマーヘッド部が掘削面盤部の一部にしか設けられていなくても、円筒状の空間部を形成するように既設管の破砕と地盤の掘削とを円滑に且つ安定して行うことができる。
【００３２】
また本発明において、ハンマーヘッド部における先導体の回転方向の左右両側には、２つの取込開口部が互いに対称的な形状で配されている。これにより、推進装置によって先導体を回転させながら推進させる際に、先導体を正面視にて時計回り方向と反時計回り方向のどちらの方向に回転させても、掘削面盤部に設けた取込開口部を介して、破砕物や掘削土を先導体の胴体部内に安定して取り込むことができる。
【００３３】
更に本発明では、先導体の正面視にて、掘削面盤部に設けた全ての取込開口部の合計の開口面積が、掘削面盤部の全体の面積の１％以上１５％以下に、好ましくは３％以上１３％以下に、より好ましくは６％以上１０％以下に設定される。取込開口部の合計の開口面積が掘削面盤部の全体の面積の１％以上に設定されることにより、取込開口部からの破砕物や掘削土の取り込みを円滑に行うことができる。また、取込開口部の合計の開口面積が掘削面盤部の全体の面積の１５％以下に設定されることにより、掘削面盤部の強度を安定して確保できる。
【００３４】
また、本発明における先導体の掘削面盤部には、切削チップを溶融して固着することにより形成され、表面に不規則な凹凸を有する正面カッター部が設けられている。特にこの場合、正面カッター部は、掘削面盤部の中央部から掘削面盤部の外周縁部に向けて放射状に連続して延びて配されている。このように、ハンマーヘッド部とは別に、正面カッター部が掘削面盤部に放射状に連設けられていることにより、既設管の破砕と地盤の掘削とをより効率的に行うことができる。
【００３５】
更に、本発明における先導体には、掘削面盤部の外周縁部から胴体部の外周側面にかけて、屈曲状に連続して形成された外周カッタービット部が設けられている。これにより、既設周辺の地盤をより効果的に掘削しながら、推進装置によって先導体をより円滑に推進させることができる。
【００３６】
次に、本発明に係る推進管敷設方法では、先ず、地表面に掘設された発進立坑内に、上述した構成を有する本発明の推進管敷設装置を搬入して設置するとともに、既設管内に充填材を充填して固まらせる。この場合、推進管敷設装置の設置と充填材の充填とは、どちらを先に行っても良く、その順番は限定されない。
【００３７】
充填材が固まった後、推進管敷設装置の推進装置によって、先導体を、発進立坑から到達立坑に向けて、回転させながら既設管に沿って前進させる。これにより、先導体のハンマーヘッド部により、既設管の種類や地盤の硬さに関わらず、充填材が充填された既設管を破砕するとともに既設管の周辺地盤を掘削でき、更に、その破砕及び掘削により形成される円筒状の空間部に推進管を推進させて敷設することができる。特にこの場合、例えば既設管が塩化ビニル管のような軟らかい材質からなるものであっても、既設管には充填材が充填されて固まっているため、既設管が細かく安定して破砕できるとともに、既設管がハンマーヘッドによって曲げられることを防ぎ、先導体を既設管に沿って安定して前進させることができる。更に本発明では、既設管の破砕物や掘削土を、掘削面盤部に設けた取込開口部を介して先導体の胴体部内に効率的に取り込んで安定して排出することができる。
【００３８】
このような本発明の推進管敷設方法において、先導体を回転させながら推進させて既設管の破砕と地盤の掘削とを行う際に、地表から送水ホースを介して先導体内に水を送り、水を先導体から後方の発進立坑に向けて流すことが行われる。これにより、掘削面盤部に設けた取込開口部を介して先導体の胴体部内に取り込まれた破砕物及び掘削土を、先導体から後方の発進立坑に向けて搬送して容易に排出することができる。
【００３９】
次に、本発明により提供される既設管更新方法では、上述した本発明の推進管敷設方法により敷設した推進管をさや管として用いて、そのさや管内に本管を挿入して敷設する。これにより、本管を安定して敷設して、既設管の更新を円滑に行うことができる。
【００４０】
またこの場合、本管の挿入前に、さや管に対して本管を所定の位置で支持することが可能なように調整された複数のスペーサバンドを、本管の外周面に所定の間隔で取り付けて、そのスペーサバンドが取着された本管をさや管内に挿入する。これにより、さや管内に挿入された本管が、複数のスペーサバンドによって、さや管に対して所定の位置で支持されるため、本管をさや管内で所定の勾配で安定して敷設することができる。更にその後、さや管と本管との間の空間部に中込材を充填し、さや管に対する本管の位置を固定する。以上のような工程を行うことによって、地中に埋設された既設管に代えて、本管を、所定の方向に所定の勾配を有するように地中に安定して埋設することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施形態で用いる装置及び設備を模式的に示す模式図である。
【図２】先導体の内部を模式的に示す部分断面図である。
【図３】先導体を模式的に示す正面図である。
【図４】推進装置を模式的に示す側面図である。
【図５】既設管の更新を行う際の工程を示すフロー図である。
【図６】推進装置の設置工程について模式的に説明する模式図である。
【図７】充填材の充填工程について模式的に説明する模式図である。
【図８】先導体の据付工程について模式的に説明する模式図である。
【図９】破砕掘削推進工程について模式的に説明する模式図である。
【図１０】先導体の撤去工程について模式的に説明する模式図である。
【図１１】破砕物及び掘削土の清掃工程について模式的に説明する模式図である。
【図１２】本管挿入工程について模式的に説明する模式図である。
【図１３】中込材の充填工程について模式的に説明する模式図である。
【図１４】本管を示す縦断面図である。
【図１５】推進管、本管、及びスペーサバンドを示す横断面図である。
【図１６】先導体の第１変形例を示す正面図である。
【図１７】先導体の第２変形例を示す正面図である。
【図１８】先導体の第３変形例を示す正面図である。
【図１９】先導体の第４変形例を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下で説明する実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明と実質的に同一な構成を有し、かつ、同様な作用効果を奏しさえすれば、多様な変更が可能である。
【００４３】
例えば以下の実施形態では、推進管として鋼製の管体を用い、本管として、硬質の塩化ビニル製の管体を用いる場合について説明するが、本発明において推進管や本管の材質は特に限定されるものではない。
【００４４】
本実施形態では、既設の下水道管として硬質の塩化ビニル製管体が埋設されており、その下水道管（既設管）を破砕して、新たに硬質の塩化ビニル製管体を本管として埋設することによって下水道管を更新する場合について説明する。
【００４５】
下水道管の更新工事を行う場合、始めに、更新工事を行う区間（更新区間）を挟むようにして、図６等に示すような発進立坑１と到達立坑２とを地表から掘削する。この場合、掘削される発進立坑１及び到達立坑２内に表れる下水道管（既設管３）の一部を破壊して除去し、更に、更新区間の上流側と下流側とを図示しない迂回ホースで接続して、ポンプなどを用いて、更新区間の上流側から流れてくる排水を、迂回ホースを介して地表に迂回させて下流側に送る。なお、既に掘削されている立坑がある場合には、その立坑を発進立坑１や到達立坑２として利用することが可能である。
【００４６】
下水道管の更新工事を行うにあたって、発進立坑１や到達立坑２の周辺に種々の設備が設置される。例えば図１に示したように、発進立坑１内への装置等の搬入の際に用いられるクレーン付きトラック１１や、掘削等により排出される土砂等を運搬するダンプトラック１２などが準備される。また、油圧を発生させて推進装置５０に供給する油圧ユニット１３、推進装置５０に電力を供給する発電機１４、滑材を供給する滑材プラント１５、後述するエアハンマー装置３４に給油を行うラインオイラー１６、エアハンマー装置３４に高圧の空気を供給するコンプレッサー１７、及び、破砕物などの排出を行うために送水ホース１８を介して先導体３０に水を供給する送水ポンプ１９などが発進立坑１の周辺に設置される。
【００４７】
この場合、本実施形態では、後述するように小型のエアハンマー装置３４が先導体３０内に設置されるため、エアハンマー装置３４にオイルや圧縮空気を供給するラインオイラー１６やコンプレッサー１７を小型化でき、設備の設置領域のコンパクト化を図ることが可能となるとともに、発生する騒音も従来よりも抑えることが可能となる。
【００４８】
また本実施形態では、上述した設備の他に、モルタルなどの充填材を混合するミキサー２１（図７等を参照）や、混合した充填材の注入を行うグラウトポンプ２２（図７等を参照）などが発進立坑１の周辺に設置される。更に、本実施形態の発進立坑１内には、先導体３０の後述するターゲット３２にレーザを照射して先導体３０の位置を計測するレーザートランシット２３や、先導体３０から水で流される破砕物や掘削土を一時的に貯留する図示しない釜場などが設置される。
【００４９】
本実施形態において、破砕掘削推進工程に用いる推進管敷設装置は、破砕及び掘削を行う先導体３０と、その先導体３０を推進する推進装置５０とを備える。
本実施形態の先導体３０は、図２及び図３に示すように、円筒状の胴体部３１と、胴体部３１の先端に配される掘削面盤部４１とを有する。また、先導体３０の胴体部３１内には、先端面が掘削面盤部４１に露出するハンマーヘッド部３３と、ハンマーヘッド部３３に打撃振動（衝撃力）を与えるエアハンマー装置３４と、胴体部３１にエアハンマー装置３４を支持し固定する２つの支持固定部３５と、エアハンマー装置３４が後方に下がることを防ぐストッパー部３６と、コンプレッサー１７からの圧縮空気（高圧空気）をエアハンマー装置３４に導入するエアホース３７と、送水ホース１８に接続されて胴体部３１内に排出用の水を案内する案内ホース３８と、案内ホース３８を固定するホース固定部３９と、先導体３０の位置や方向を計測するためにレーザが照射されるターゲット３２とが配されている。
【００５０】
先導体３０の掘削面盤部４１には、ハンマーヘッド部３３の先端部が露呈して配されている。また、掘削面盤部４１には、ハンマーヘッド部３３の両側に配される２つの取込開口部４２と、掘削面盤部４１の中央部から外周縁部に向けて放射状に配される複数の正面カッター部４３とが形成されている。更に、掘削面盤部４１の外周縁部には、胴体部３１の外周側面にかけて屈曲状に連続して形成される外周カッタービット部４４が設けられている。
【００５１】
このような本実施形態の先導体３０において、ハンマーヘッド部３３の先端部は、前方に露呈する平坦な先端面と、その先端面に突設される複数の半球状のハンマービッド３３ａとを有する。この場合、ハンマービッド３３ａは、サイズが大きな第１ハンマービッドと、サイズが小さな第２ハンマービッドとを有しており、第１ハンマービッドが、ハンマーヘッド部３３の先端面の外周に沿って配され、第２ハンマービッドが、第１ハンマービッドよりも内側の領域に配されている。なお、本発明において、ハンマービッドの配置や大きさなどは特に限定されず、任意に変更することができる。
【００５２】
本実施形態のハンマーヘッド部３３の先端面は、先導体３０の正面視（図３）において、先導体３０の掘削面盤部４１の一部分に配置されており、略円弧状の上辺及び下辺と、互いに平行に配される直線状の左右側辺とを備えた略小判型形状（又は略矩形状）を有する。
【００５３】
この場合、ハンマーヘッド部３３の略小判型形状の先端面は、先導体３０の先端面全体に対して、先導体３０の回転における軸中心位置（胴体部３１の軸中心位置）を含む掘削面中心領域（回転中心領域）と、胴体部３１の外径を越えて外側に張り出す突出領域とを含むように形成されている。これにより、先導体３０が回転しながら前進して破砕掘削作業を行うときに、ハンマーヘッド部３３（略小判型形状の先端面）で、先導体３０の胴体部３１が挿入される領域よりも広い円形状の面積を破砕及び掘削することが可能となる。
【００５４】
この場合、先導体３０の正面視において、ハンマーヘッド部３３の先端面は、破砕掘削作業を効率的に行うとともに、発生する破砕物及び掘削土を効率的に排出できるようにするために、先導体３０の先端面全体の面積に対して、１５％以上４０％以下の面積、特に２０％以上３０％以下の面積を有して配されることが好ましい。
【００５５】
このハンマーヘッド部３３に打撃振動を与えるエアハンマー装置３４は、従来から用いられる一般的なエアハンマー装置と同様に、コンプレッサー１７からの圧縮空気の供給により、エアハンマー装置３４内に設けた図示しないシリンダーのハンマーピストンを往復運動させ、そのハンマーピストンの往復運動により、ハンマーヘッド部３３を打撃して衝撃力を付与する構造を有するものの、比較的小さなサイズで形成されている。
【００５６】
このように小さなエアハンマー装置３４が設置されることにより、先導体３０の胴体部３１内の空間に余裕を持たせることが可能となり、それによって、掘削面盤部４１の取込開口部４２から先導体３０の胴体部３１内に取り込まれた破砕物及び掘削土を、案内ホース３８から流出する水を用いて、後方に向けて円滑に且つ効率的に搬送して排出することが可能となる。
【００５７】
左右の取込開口部４２は、掘削面盤部４１を前方から後方に貫通するように形成されている。２つの取込開口部４２は、先導体３０の正面視において、これらの間にハンマーヘッド部３３を挟むようにして、対称的な形状を有しており、掘削面盤部４１が図３において時計方向に回転しても、或いは反時計方向に回転しても、ハンマーヘッド部３３等で破砕及び掘削した破砕物及び掘削土を、取込開口部４２を介して先導体３０の胴体部３１内に効率的に取り込むことができる。
【００５８】
左右の各取込開口部４２は、ハンマーヘッド部３３の左右側片部と平行に配されるヘッド側直線部と、ヘッド側直線部の一端から延び、胴体部３１の円筒状の外周に沿うように配される円弧部とを有する花びらのような形状に形成されている。
【００５９】
この場合、先導体３０の正面視における２つの取込開口部４２の合計の開口面積は、破砕物及び掘削土の効率的な取り込みと掘削面盤部４１の強度を考慮して、掘削面盤部４１の全体の面積の１％以上１５％以下の割合、好ましくは３％以上１３％以下の割合、より好ましくは６％以上１０％以下の割合となるように設定される。例えば本実施形態の場合、２つの取込開口部４２の合計の開口面積は、掘削面盤部４１の全体の面積の９％程度となるように設定されている。
【００６０】
また本実施形態の先導体３０には、既設管３の破砕と地盤の掘削を行う手段として、ハンマーヘッド部３３の他に、上述のように、複数の正面カッター部４３と、複数の外周カッタービット部４４とが設けられている。各正面カッター部４３は、掘削面盤部４１の中央部から放射状に連続して延びる直線状の形態でそれぞれ独立して形成されている。
【００６１】
この場合、各正面カッター部４３は、複数の切削チップを溶融して固着することにより形成され、表面に不規則な凹凸を連続的に備える。これらの正面カッター部４３は、先導体３０が前進しながら正面視で時計方向又は反時計方向に回転することにより、切削作用で正面カッター部４３が接触する既設管３、既設管３内に充填される後述の充填材、及び既設管３の周辺地盤を細かく破壊することができる。
【００６２】
先導体３０に設ける外周カッタービット部４４は、カッタービットが掘削面盤部４１の外周縁部から胴体部３１の外周側面にかけて屈曲状に連続して取り付けられることによって形成されている。これらの外周カッタービット部４４も、先導体３０が前進しながら正面視で時計方向又は反時計方向に回転することにより、外周カッタービット部４４が接触する地盤を切削作用で掘削することができる。
【００６３】
上述のような先導体３０に推進力を与える推進装置５０は、発進立坑１内に設置され、先導体３０又は推進管４を支持しながら当該先導体３０又は推進管４を押圧することによって、先導体３０等をその軸方向に沿って推進させる装置であり、従来から一般的に用いられる推進装置と同様の構造を有する。
【００６４】
簡単に説明すると、本実施形態の推進装置５０は、図４に示したように、発進立坑１の底面に固定されるスライドベース５１と、スライドベース５１上に前後方向にスライド可能に配されるとともに先導体３０又は推進管４を支持固定する装置本体５２と、装置本体５２を進退可能で先導体３０及び推進管４の推進力を与える油圧シリンダー５３と、先導体３０及び推進管４の回転力を与える油圧モーター５４とを有する。
【００６５】
また、この推進装置５０には、各種操作を行うために操作レバー５５や図示しない操作スイッチなどが設けられている。装置本体５２は、図示しない軸受によって回転可能に支持される回転部５２ａを有しており、この回転部５２ａには、油圧モーター５４の回転が伝達される。油圧シリンダー５３と油圧モーター５４とには、地表に設置した油圧ユニット１３の油圧が供給される。
【００６６】
次に、上述した先導体３０及び推進装置５０を備える推進管敷設装置を用いて、発進立坑１と到達立坑２との間に埋設されている既設管３（下水道管）を破砕するとともに推進管４を順番に推進敷設し、その後、推進管４内に新たな本管５を挿入して固定することによって、既設管３を本管５に更新する方法について、図面を参照しながら説明する。
【００６７】
ここで、図５は、既設管３の更新工事における工程フロー図である。
既設管３の更新工事を行う場合、先ず、図６に示すように、予め掘削された発進立坑１内に、クレーン等を用いて、推進管敷設装置の推進装置５０を搬入し、所定の位置に設置して固定する。
【００６８】
次に、更新区間全体の既設管３の内部に、充填材としてモルタル６２を充填する充填工程を行う。この充填工程では、先ず、既設管３の発進立坑１側の管路端部に図示しない第１閉塞部材を取り付けて当該管路端部を閉塞するとともに、既設管３の到達立坑２側の管路端部も第２閉塞部材を取り付けることにより閉塞する。この場合、第１閉鎖部材と第２閉鎖部材とには、既設管３内の空気を抜くためのエアー抜き管６１が取り付けられる。また、第１閉鎖部材には、モルタル６２の注入口が設けられて、グラウトポンプ２２の注入ホース２２ａが接続される。
【００６９】
既設管３の両端部に第１及び第２閉塞部材をそれぞれ取り付けた後、地表に設置したミキサー２１にてセメントなどの原料と水とを混合して練り上げることによりモルタル６２を作製し、その作製したモルタル６２をグラウトポンプ２２で圧送することにより、注入ホース２２ａから既設管３の内部にモルタル６２を注入して充填する。
【００７０】
このとき、例えば第２閉鎖部材に取り付けたエアー抜き管６１を観察し、このエアー抜き管６１からモルタル６２が吹き出すことにより、既設管３内にモルタル６２が充填されたことを確認することができる。なお本発明において、既設管３の内部に充填する充填材はモルタル６２に限定されず、その他の材料を用いることが可能である。また、モルタル６２の注入条件などは適宜設定される。
【００７１】
このように既設管３内にモルタル６２を充填することにより、塩化ビニル製の既設管３が補強されて、後述するようにハンマーヘッド部３３及び正面カッター部４３で既設管３を破砕する際に、既設管３が地中で大きく曲げられることを防いで、既設管３を細かく安定して破砕することが可能となる。モルタル６２の充填が確認された後、グラウトポンプ２２を停止させて注入作業を終了させる。なお、本発明において、推進装置５０の搬入・設置工程とモルタル６２の充填工程とはどちらが先に行われても良い。
【００７２】
既設管３内に充填したモルタル６２（充填材）が乾燥して固まった後、第１及び第２閉塞部材を取り外す。続いて、図８に示すように、発進立坑１内に、クレーン等を用いて推進管敷設装置の先導体３０を搬入し、その先導体３０を発進立坑１内に設置した推進装置５０に据え付ける工程を行う。更に、発進立坑１における既設管３の周辺部にドーナツ状のゴムリングを有する坑口６３を取り付ける。この坑口６３を取り付けることにより、発進立坑１内に土砂、滑材、及び圧縮空気が流入することが防止される。
【００７３】
坑口６３を取り付けた後、先導体３０を推進させることにより既設管３の破砕と地盤の掘削とを行う破砕掘削推進工程を行う。この破砕掘削推進工程では、推進装置５０を稼働させて、推進装置５０に据え付けられた先導体３０を胴体部３１の周方向に回転させるとともに所定の速度で前進させる。また、先導体３０内に設置したエアハンマー装置３４を作動させて、ダウンザホールハンマー方式により先導体３０の掘削面盤部４１に設けたハンマーヘッド部３３に打撃振動を与える。更に、地表に設置した送水ポンプ１９から送水ホース１８及び案内ホース３８を介して先導体３０に水を供給する。
【００７４】
これにより、ハンマーヘッド部３３と、先導体３０に設けた正面カッター部４３及び外周カッタービット部４４とにより、既設管３と既設管３内に充填したモルタル６２とを破砕すると同時に、既設管３周辺の地盤を掘削する。このとき、既設管３内にモルタル６２が充填されているため、上述したように既設管３を細かく均一に且つ安定して破砕することができる。また、小さなハンマーヘッド部３３だけでなく、正面カッター部４３及び外周カッタービット部４４を用いているため、破砕及び掘削を効率的に行うことができる。
【００７５】
特に本実施形態のハンマーヘッド部３３は、上述のように先導体３０の掘削面盤部４１における掘削面中心領域と突出領域とを含む略小判型形状の領域に配されているため、先導体３０が回転することにより、円形の切羽面（掘削面）の全面にハンマーヘッド部３３の衝撃力を加えながら、破砕及び掘削をすることができる。
【００７６】
また、ハンマーヘッド部３３が、先導体３０の正面視で先導体３０の胴体部３１の外径を越える突出領域を有することにより、先導体３０で掘り進める円形の切羽面の面積を、先導体３０の胴体部３１における円形横断面の面積や、先導体３０に続く推進管４における円形横断面の面積よりも大きく確保できる。このため、推進装置５０で先導体３０及び推進管４を推進させるときに地盤との間で生じる摩擦抵抗を小さくし、先導体３０及び推進管４の推進に必要な推進装置５０の推進力を低減できる。
【００７７】
更に、本実施形態の先導体３０の掘削面盤部４１には、ハンマーヘッド部３３の左右両側に取込開口部４２が設けられているため、ハンマーヘッド部３３、正面カッター部４３及び外周カッタービット部４４で破砕された破砕物と掘削された掘削土とを、２つの取込開口部４２から先導体３０の胴体部３１内に効率的に取り込むことができ、それによって、先導体３０の掘削面盤部４１による破砕及び掘削の効率を高めることができる。
【００７８】
また、２つの取込開口部４２から先導体３０の胴体部３１内に取り込まれた破砕物と掘削土は、送水ポンプ１９から送水ホース１８及び案内ホース３８を介して先導体３０に供給される水によって、発進立坑１に向けて流され、発進立坑１に設置した釜場に排出される。更に釜場に排出された破砕物や掘削土は、釜場内で分別され、その後、地表に搬出されてそれぞれ適切に処理される。
【００７９】
推進装置５０によって先導体３０を所定の距離で推進させた後、その先導体３０に続く鋼製の推進管４を、推進装置５０に据え付けるとともに先導体３０の後端に接続し、その推進管４を、推進装置５０によって、先導体３０のときと同様に回転させながら前進させる。これによって、図９に示すように、先導体３０の掘削面盤部４１による破砕及び掘削を進めながら、推進管４を地中に埋設するように推進させることができる。以降、推進管４の据え付け工程と、先導体３０及び推進管４の回転及び前進による破砕及び掘削工程を繰り返して行うことにより、発進立坑１から到達立坑２に向けて推進管４を順次推進させて埋設することができる。
【００８０】
また本実施形態では、上述のように先導体３０の掘削面盤部４１による破砕及び掘削と、推進管４の埋設とを進めるとともに、滑材の注入作業や、先導体３０の位置の計測作業が繰り返して行われる。滑材の注入作業は、先導体３０又は推進管４に穿設した図示しない注入孔に、滑材注入ホースを接続し、先導体３０及び推進管４の周辺地盤に注入孔から滑材を注入することにより行われる。
【００８１】
この滑材の注入作業を行うことにより、推進管４の外周面とその周辺地盤との間の摩擦抵抗を低減して、推進管４をより効率的に推進させることができる。また、推進管４の外周面を周辺地盤によって傷付き難くすることができるとともに、推進管４の周辺地盤の緩みを防止することができる。
【００８２】
また、発進立坑１に設置したレーザートランシット２３から、先導体３０に設けたターゲット３２にレーザを照射して先導体３０の位置を繰り返して計測することにより、先導体３０の向きや前進方向を把握して、先導体３０の方向制御を安定して行うことができる。それにより、先導体３０による破砕及び掘削を、所定の向きや所定の勾配で直線的にまっすぐ行うことが可能となるため、複数の推進管４をまっすぐに接続して地中に敷設することができる。なお、本発明では、先導体３０による破砕及び掘削を、必要に応じてカーブするように進めることも可能である。
【００８３】
そして、先導体３０が到達立坑２に到達して抜け出ることにより、更新区間の既設管３が全て破砕されて除去されるとともに、その更新区間の全体に推進管４が真っ直ぐに敷設される。先導体３０が到達立坑２に到達して推進装置５０を停止させた後、到達立坑２から先導体３０を回収して撤去する。このとき、到達立坑２の大きさに応じて、先導体３０をクレーン等でそのまま持ち上げて回収しても良いし、先導体３０を分解して回収しても良い。
【００８４】
また、先導体３０の撤去工程を行うとともに、先導体３０に水を送るために用いた送水ホース１８や、滑材を供給するために用いた滑材注入ホースを発進立坑１側から回収して撤去する。
【００８５】
更に、水によっては排出できずに、敷設した推進管４内に残存している破砕物や掘削土を取り除くために、図１１に示すように、到達立坑２側から排土機（スクレーバー）６４を導入して発進立坑１に向けて移動させる。これによって、推進管４内に残存する破砕物や掘削土をきれいに除去して排出することができる。その後、発進立坑１に到達した排土機６４を回収するとともに、破砕物や掘削土を分別して適切に処理する。また同時に、発進立坑１内に設置されている推進装置５０をクレーン等で持ち上げて撤去する。
【００８６】
推進装置５０を撤去して推進管４の敷設状態等を確認した後、その敷設した推進管４を、本管５に対するさや管として用いて、さや管内に複数の本管５を挿入して敷設する工程に移行する。
【００８７】
本実施形態において、本管５には、推進管（さや管）４よりも口径が小さく、図１４に示すような形状を備える硬質の塩化ビニル管が採用される。この本管５は、一定の内径を有する本管本体部５ａと、内径を長手方向に沿って漸増させる拡幅部５ｂと、拡幅部５ｂから延出し、本管本体部５ａの外径と同じ大きさの内径を有する接続部５ｃとを有する。この本管５の接続部５ｃに、後続する本管５の本管本体部５ａを挿入することにより、複数の本管５を連続して繋げることができる。
【００８８】
このような本管５を推進管（さや管）４に挿入する前に、本管５の本管本体部５ａに、本管５を推進管４内の所定の位置で保持することを可能にする鋼製のスペーサバンド（支持固定バンド）６が取り付けられる。このスペーサバンド６は、図１５に示すように、本管５の外周面に接触して本管５を保持する円環状の帯板部６ａと、帯板部６ａの切れ目部から外側に舌片状に延設される一対の取付片部６ｂと、一対の取付片部６ｂを締め付ける締め付けボルト６ｃと、帯板部６ａから径方向に沿うように外側に向けて延設され、さや管の内周面に接触する４本の脚部６ｄとを有する。
【００８９】
このような形態を有する複数のスペーサバンド６を、直線的に繋げられる本管５の外周面に、本管５の長手方向に所定間隔（例えば２ｍ間隔）で取り付けるとともに、各スペーサバンド６の脚部６ｄの長さを、当該スペーサバンド６の設置個所に応じて加工調整することにより、直線的に繋げられる複数の本管５を、さや管４に対して所定の勾配で支持して敷設することができる。
【００９０】
さや管４内に複数の本管５を挿入して敷設する場合、先ず、さや管４内に挿入する本管５の本管本体部５ａに、１つ又は複数のスペーサバンド６を取り付ける工程を行う。続いて、スペーサバンド６が取り付けられた本管５を、図１２に示すように、発進立坑１内に搬入し、推進管４（さや管）の発進立坑１側の端部から挿入する。このようなスペーサバンド６が取り付けられた本管５の挿入工程を、１本ずつ行いながら複数の本管５を接続することにより、本管５を発進立坑１から到達立坑２まで連通するように敷設する。
【００９１】
本管５を推進管４内に挿入して敷設した後、図１３に示すように、本管５と推進管４との間に、長手方向に沿ってドーナツ状の断面形状で延びる空間部に、中込材としてモルタル６５を充填する充填工程を行う。
【００９２】
この中込材の充填工程では、上述した充填材の充填工程の場合と同様に、先ず、発進立坑１側の管路端部に図示しない第１閉塞部材を取り付けて閉塞するとともに、到達立坑２側の管路端部も第２閉塞部材を取り付けることにより閉塞する。また、第１閉鎖部材と第２閉鎖部材とには、空気を抜くための図示しないエアー抜き管が取り付けるとともに、第１閉鎖部材に、モルタル６５の図示しない注入口が設けられて、グラウトポンプ２２の注入ホース２２ａが接続される。
【００９３】
第１及び第２閉塞部材を取り付けた後、地表に設置したミキサー２１でセメントなどの原料と水とを混合して練り上げることによりモルタル６５を作製し、その作製したモルタル６５をグラウトポンプ２２で圧送することにより、注入ホース２２ａから、本管５と推進管４との間の空間部にモルタル６５を注入して充填する。なお本発明において、中込材はモルタル６５に限定されず、その他の材料を用いることが可能である。また、モルタル６５の注入条件などは適宜設定される。
【００９４】
このように本管５と推進管４との間の空間部にモルタル６５を充填することにより、推進管４内に所定の勾配で支持されている本管５を固定でき、それによって、本管５の傾斜勾配を安定して維持することができる。また、推進管４が補強されるため、推進管４が周辺地盤から応力を受けて折れ曲がることを防止できる。
【００９５】
中込材（モルタル６５）の充填終了後、設置した機材等を搬出するとともに清掃を行うことにより、本管５の敷設工程が終了する。上述のようにして推進管４内に本管５を挿入して敷設することにより、本管５の敷設作業を容易に且つ安定して行うことができるとともに、本管５を、所定の方向に所定の勾配で安定して敷設することができる。
【００９６】
図５に示したフローに従って以上のような工程を行うことにより、地中に埋設されていた既設管３を本管５に取り替えて、下水道管を新しい本管５に円滑に更新することができる。特に本実施形態では、既設管３が塩化ビニル製であっても、図２及び図３に示したハンマーヘッド部３３等を有する先導体３０を用いるとともに、既設管３内に充填材を充填した後に先導体３０による破砕及び掘削を行うため、既設管３を細かく安定して破砕することができる。
【００９７】
また、先導体３０により破砕した破砕物や掘削した掘削土を、先導体３０の掘削面盤部４１に設けた２つの取込開口部４２を介して先導体３０の胴体部３１内に効率的に取り込んで安定して排出することができる。このため、先導体３０を従来よりも速い速度で既設管３に沿って前進させることが可能となり、工事期間の短縮や、それに伴うコストダウンを図ることができる。
【００９８】
なお、上述した実施形態では、図２及び図３に示した先導体３０を用いて既設管３の更新工事を行う場合について説明しているが、本発明では、図３に示した掘削面盤部４１を有する先導体３０の代わりに、図１６〜図１９に示したような掘削面盤部４１ａ〜４１ｄを有する先導体を用いて既設管３の更新工事を行うことも可能である。
【００９９】
例えば図１６に示した第１変形例に係る先導体の掘削面盤部４１ａには、ハンマーヘッド部３３と、２つの取込開口部４２ａと、正面カッター部４３ａと、複数の外周カッタービット部４４ａとが設けられている。この場合、ハンマーヘッド部３３は、上述したハンマーヘッド部３３と実質的に同様に形成されている。
【０１００】
第１変形例の取込開口部４２ａは、掘削面盤部４１ａを前方から後方に貫通するように形成されている。また、２つの取込開口部４２ａは、ハンマーヘッド部３３を挟んで対称的な形状を有する。この場合、各取込開口部４２ａは、前述した実施形態の取込開口部４２と形状が少し異なって形成されており、第１変形例の取込開口部４２ａは、先導体の正面視において、略扇状を呈する形状に形成されている。更に、左右の取込開口部４２ａの合計の開口面積は、掘削面盤部４１ａの全体の面積の６．４％の割合となるように設定されている。
【０１０１】
第１変形例の正面カッター部４３ａは、切削チップを溶融して固着することにより形成されており、表面に不規則な凹凸を連続的に備える。また、この正面カッター部４３ａは、ハンマーヘッド部３３に隣接して配されるカッター中央部と、そのカッター中央部から放射状に連続して延びる４本のカッター直線部とを有しており、正面カッター部４３ａの全体が一体的に形成されている。
【０１０２】
第１変形例の外周カッタービット部４４ａは、カッタービットが掘削面盤部４１ａの外周縁部から胴体部の外周側面にかけて屈曲状に連続して取り付けられることによって形成されている。この第１変形例において、各外周カッタービット部４４ａは、前述した実施形態の外周カッタービット部４４よりも外部に露呈する面積を大きくして設けられている。
【０１０３】
図１６に示した掘削面盤部４１ａを有する第１変形例の先導体を用いて、既設管を破砕するとともに既設管の周辺地盤を掘削する場合も、前述の実施形態の場合と同様に、ハンマーヘッド部３３、正面カッター部４３ａ及び外周カッタービット部４４ａにより、破砕及び掘削を効率的に行うことができる。また、先導体で掘り進める円形の切羽面の面積を、先導体の胴体部及び推進管の円形横断面の面積よりも大きくし、先導体及び推進管と周辺地盤との間に生じる摩擦抵抗を小さくすることができる。更に、先導体の掘削面盤部４１ａに２つの取込開口部４２ａが設けられているため、破砕物や掘削土を、取込開口部４２ａを介して先導体の胴体部内に効率的に取り込むことができ、それによって、先導体の掘削面盤部４１ａによる破砕及び掘削の効率を高めることができる。
【０１０４】
次に、図１７に示した第２変形例に係る先導体の掘削面盤部４１ｂには、ハンマーヘッド部３３と、２つの取込開口部４２ｂと、正面カッター部４３ａと、複数の外周カッタービット部４４ａとが設けられている。この場合、第２変形例で設ける取込開口部４２ｂの大きさが、上述した第１変形例の取込開口部４２ａとは異なるものの、ハンマーヘッド部３３、正面カッター部４３ａ、及び外周カッタービット部４４ａは、第１変形例の場合と同様に形成されている。
【０１０５】
この第２変形例において、２つの取込開口部４２ｂは、ハンマーヘッド部３３を挟んで対称的な略扇状の形状を有する。また、左右の取込開口部４２ｂの合計の開口面積が、掘削面盤部４１ｂの全体の面積の１４．７％の割合となるように、２つの取込開口部４２ｂは、前述の実施形態や第１変形例の場合よりも大きく形成されている。
【０１０６】
このような２つの取込開口部４２ｂが設けられた掘削面盤部４１ｂを有する先導体は、既設管を破砕しながら既設管の周辺地盤を掘削する際に、より大量の破砕物や掘削土を、取込開口部４２ｂを介して先導体の胴体部内に効率的に取り込むことができる。このため、この第２変形例に係る先導体は、比較的軟らかい地盤の掘削を行う場合に好適に使用される。
【０１０７】
次に、図１８に第３変形例に係る先導体の掘削面盤部４１ｃを示し、図１９に第４変形例に係る先導体の掘削面盤部４１ｄを示す。
【０１０８】
第３変形例に係る掘削面盤部４１ｃと、第４変形例に係る掘削面盤部４１ｄとには、それぞれ、ハンマーヘッド部３３と、２つの取込開口部４２ｃ，４２ｄと、正面カッター部４３ａと、複数の外周カッタービット部４４ａとが設けられている。この場合、第３変形例及び第４変形例で設ける取込開口部４２ｃ，４２ｄの大きさが、それぞれ、上述した第１変形例の取込開口部４２ａよりも小さくされているものの、ハンマーヘッド部３３、正面カッター部４３ａ、及び外周カッタービット部４４ａは、第１変形例の場合と同様に形成されている。
【０１０９】
第３変形例においては、２つの取込開口部４２ｃが、ハンマーヘッド部３３を挟んで対称的な円弧状の形状を有する。また、左右の取込開口部４２ｃは、これらの合計の開口面積が掘削面盤部４１ｃの全体の面積の３．１％の割合となるように形成されている。一方、第４変形例において、２つの取込開口部４２ｄは、ハンマーヘッド部３３を挟んで対称的な形状を有するとともに、これらの合計の開口面積が掘削面盤部４１ｄの全体の面積の１．６％の割合となるように形成されている。
【０１１０】
これらの第３変形例及び第４変形例に係る掘削面盤部４１ｃ，４１ｄを有する各先導体は、取込開口部４２ｃ，４２ｄの大きさが、前述の実施形態や第１変形例の場合よりも小さいため、掘削面盤部４１ｃ，４１ｄの強度を安定して確保することができる。従って、第３変形例及び第４変形例に係る先導体は、比較的硬い地盤の掘削を行う場合に好適に使用される。
【符号の説明】
【０１１１】
１                発進立坑
２                到達立坑
３                既設管
４                推進管（さや管）
５                本管
５ａ              本管本体部
５ｂ              拡幅部
５ｃ              接続部
６                スペーサバンド（支持固定バンド）
６ａ              帯板部
６ｂ              取付片部
６ｃ              締め付けボルト
６ｄ              脚部
１１                クレーン付きトラック
１２                ダンプトラック
１３                油圧ユニット
１４                発電機
１５                滑材プラント
１６                ラインオイラー
１７                コンプレッサー
１８                送水ホース
１９                送水ポンプ
２１                ミキサー
２２                グラウトポンプ
２２ａ              注入ホース
２３                レーザートランシット
３０                先導体
３１                胴体部
３２                ターゲット
３３                ハンマーヘッド部
３３ａ              ハンマービッド
３４                エアハンマー装置
３５                支持固定部
３６                ストッパー部
３７                エアホース
３８                案内ホース
３９                ホース固定部
４１                掘削面盤部
４１ａ〜４１ｄ      掘削面盤部
４２                取込開口部
４２ａ〜４２ｄ      取込開口部
４３，４３ａ        正面カッター部
４４，４４ａ        外周カッタービット部
５０                推進装置
５１                スライドベース
５２                装置本体
５２ａ              回転部
５３                油圧シリンダー
５４                油圧モーター
５５                操作レバー
６１                エアー抜き管
６２                モルタル
６３                坑口
６４                排土機（スクレーバー）
６５                モルタル
【図１】
2018009420.tif 000003
【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】
2018009420.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2018009420.tif 000017
【図１６】
2018009420.tif 000018
【図１７】
2018009420.tif 000019
【図１８】
2018009420.tif 000020
【図１９】
2018009420.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成28年7月20日(2016.7.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８２】
また、発進立坑１に設置したレーザートランシット２３から、先導体３０に設けたターゲット３２にレーザを照射して先導体３０の位置を繰り返して計測することにより、先導体３０の向きや前進方向を把握して、先導体３０の方向制御を安定して行うことができる。それにより、先導体３０による破砕及び掘削を、所定の向きや所定の勾配で直線的にまっすぐ行うことが可能となるため、複数の推進管４をまっすぐに接続して地中に敷設することができる。