(57)【要約】【課題】本発明は研磨材を含んだ高圧水により地中の既設埋設管を切断し、新管に更新する非開削工法を提案する。【解決手段】更新すべき既設埋設管両端に立坑を掘削し、一方の立坑内には高圧水遮蔽管推進用の推進機を配置し、該推進機により高圧水遮蔽管を既設埋設管に外挿するように他方の立坑に向けて推進させ、前記高圧水遮蔽管が外側に位置した既設埋設管部分を、切断手段部と移動手段部を有し、前記切断手段部は研磨材を含んだ高圧水を噴出し、円周方向に回転するノズルを備えたアブレシブノズルヘッドと管継手部検出器を有し、前記移動手段部は伸縮自在な直線機構部を備えた駆動台車を有する切断装置からの研磨材を含んだ高圧水により順次切断して該切断部分を除去し、高圧水遮蔽管先端が他方の立坑に到達し、且つ既設埋設管全長の切断及び除去が完了した状態で、新たな埋設管を前記高圧水遮蔽管内に敷設する。【選択図】            図１
2004270196.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設埋設管を、地中において所望の長さで切断除去して撤去した後、新たな埋設管を敷設する更新工法であって、高圧水遮蔽管を既設埋設管の一端側から既設埋設管に外挿するように推進させ、該高圧水遮蔽管を既設埋設管の切断予定部の外側に位置させた状態で、その内部より研磨材を含んだ高圧水により切断することを特徴とする既設埋設管の更新工法。
【請求項２】
更新すべき既設埋設管両端に立坑を掘削し、一方の立坑内には高圧水遮蔽管推進用の推進機を配置し、該推進機により高圧水遮蔽管を既設埋設管に外挿するように他方の立坑に向けて推進させ、前記高圧水遮蔽管が外側に位置した既設埋設管部分を研磨材を含んだ高圧水により順次切断して該切断部分を除去し、高圧水遮蔽管先端が他方の立坑に到達し、且つ既設埋設管全長の切断及び除去が完了した状態で、新たな埋設管を前記高圧水遮蔽管内に敷設する既設埋設管の更新工法。
【請求項３】
既設埋設管を研磨材を含んだ高圧水により切断する際に用いる切断装置が、切断手段部と移動手段部を有し、前記切断手段部は研磨材を含んだ高圧水を噴出し、円周方向に回転するノズルを備えたアブレシブノズルヘッドと管継手部検出器を有し、前記移動手段部は伸縮自在な直線機構部を備えた駆動台車を有し、前記切断手段部は前記伸縮自在な直線機構部に締結されていることを特徴とする請求項２記載の記載の既設埋設管の更新工法。
【請求項４】
切断装置の管継手部検出器により、更新すべき既設埋設管の全ての継手部の位置を予め検出し、前記検出器からの信号に基づいて切断位置を決定後、前記既設埋設管の外側に高圧水遮蔽管が位置する切断位置について切断することを特徴とする請求項３記載の既設埋設管の更新工法。
【請求項５】
切断位置が管胴部の場合は全円周方向に切断することを特徴とする請求項４記載の既設埋設管の更新工法。
【請求項６】
切断位置がフランジの場合は管軸方向に切断することを特徴とする請求項４記載の既設埋設管の更新工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は既設埋設管を地表面を開削することなく、新管に更新する非開削工法に関し、特に既設埋設管を研磨材を含んだ高圧水により切断するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、経年劣化等の理由により、地中の既設埋設管を更新する必要性が高まり、種々の工法が提案されている。
【０００３】
管路更新工法は開削工法と非開削工法に大別され、従来、経済性と施工性に優れる開削工法が主に用いられてきたが、市民生活に影響を与えない道路交通の確保、振動や騒音などの建設公害の防止、環境保全の理由などから非開削による工法が適用されるケースが増加している。
【０００４】
特許文献１は、既設管の更新装置及び更新方法に関し、埋設された水道管、ガス管その他の埋設管等の旧管に、軸方向の一端から鞘管または新管を被せるように推進させる推進装置と、旧管を所望の位置で切断する切断手段を備えた更新装置を用い、切断した旧管は切断手段で保持して鞘管または新管の外部に排出させ、非開削で既設管を更新する技術が記載されている。
【０００５】
非開削工法の場合、地中における既設管切断作業が重要な工程であり、特許文献１では、主に切断刃を備えた切断装置による機械的切断について述べられ、溶断、若しくは高圧の水を旧管に噴射して切断するウォータージェット切断装置を用い得ることが開示されている。
【０００６】
特許文献２は、研磨材を混合させた高圧水（５００〜５０００ｋｇｆ／ｃｍ２）を利用した既設埋設管の更新方法に関し、既設埋設管の径断面上に配置され、噴射ノズルは駆動機のアームに取付けられ径方向円周断面上を移動し、管端部を研削する水圧切削手段を用い、コンクリートと鉄筋による既設埋設管を管端部から逐次、粗砂を混合させた高圧水により研削し、研削量に応じて新管を押圧し管路を新たに形成することが記載されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１３８７９０号公報
【０００８】
【特許文献２】特開平８−８６３８５号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、非開削工法に用いる切断手段として溶断、機械的切断、高圧水による切断が知られている。溶断にはガス切断、プラズマ切断があり、ガス切断はアセチレンと酸素による鉄の燃焼および燃焼熱による溶断で埋設管の外周面のフランジ部の切断も可能で、且つ設備も安価であるが、切断開始時に予熱を必要とし、他の埋設物への影響も大きい。
【００１０】
プラズマ切断は不活性ガス雰囲気中のアークによるプラズマ発生熱を利用した溶断であり、設備は比較的安価で高速切断も可能であるが埋設管が鋳鉄管の場合、その内部に塗布されるモルタル上から切断することができない。更に溶断の場合、いずれの方法であっても地中の可燃ガス爆発の危険性が懸念される。
【００１１】
機械的切断は鋸刃やグラインダー等による切断で、地中の可燃ガス爆発の危険性は低く、設備も簡単であるが、切断条件の制御が難しく、溶断や機械的切断に変わる新たな切断方法が望まれ、特許文献１、２のように高圧水による切断を用いて既設管を更新する技術も提案されている。
【００１２】
しかしながら、特許文献１には高圧水による切断技術に関して具体的開示はなく問題点は明らかにされていない。また、特許文献２は研磨材を含んだ高圧水を既設管の径方向断面に向けて噴射し、既設管を管軸方向に一方の端部から他方に向けて逐次切削除去してゆくため、大量の水、研磨材が必要となり、所要時間も長くなる。更に、既設管を完全に除去するため土圧を維持できない場合には地盤が崩壊することも懸念される。
【００１３】
本発明は、高圧水により鋳鉄管からなる既設埋設管を切断し、新管に更新する埋設管更新工法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋳鉄管からなる既設埋設管を高圧水で切断した場合の問題点を把握すべく種々検討を行い、高圧水により管体部をその内部より円周方向に切断した場合、切断後の高圧水が隣接する埋設管に損傷を与えること、また、その高い切断能力により、継手部のフランジが切断可能なことを見出した。
【００１５】
本発明は以上の知見をもとに更に検討を加えてなされたものであり、すなわち、本発明は、
１．既設埋設管を、地中において所望の長さで切断除去して撤去した後、新たな埋設管を敷設する更新工法であって、高圧水遮蔽管を既設埋設管の一端側から既設埋設管に外挿するように推進させ、該高圧水遮蔽管を既設埋設管の切断予定部の外側に位置させた状態で、その内部より研磨材を含んだ高圧水により切断することを特徴とする既設埋設管の更新工法。
【００１６】
２．更新すべき既設埋設管両端に立坑を掘削し、一方の立坑内には高圧水遮蔽管推進用の推進機を配置し、該推進機により高圧水遮蔽管を既設埋設管に外挿するように他方の立坑に向けて推進させ、前記高圧水遮蔽管が外側に位置した既設埋設管部分を研磨材を含んだ高圧水により順次切断して該切断部分を除去し、高圧水遮蔽管先端が他方の立坑に到達し、且つ既設埋設管全長の切断及び除去が完了した状態で、新たな埋設管を前記高圧水遮蔽管内に敷設する既設埋設管の更新工法。
【００１７】
３．既設埋設管を研磨材を含んだ高圧水により切断する際に用いる切断装置が、切断手段部と移動手段部を有し、前記切断手段部は研磨材を含んだ高圧水を噴出し、円周方向に回転するノズルを備えたアブレシブヘッドと管継手部検出器を有し、前記移動手段部は伸縮自在な直線機構部を備えた駆動台車を有し、前記切断手段部は前記伸縮自在な直線機構部に締結されていることを特徴とする２記載の記載の既設埋設管の更新工法。
【００１８】
４．切断装置の管継手部検出器により、更新すべき既設埋設管の全ての継手部の位置を予め検出し、前記検出器からの信号に基づいて切断位置を決定後、前記既設埋設管の外側に高圧水遮蔽管が位置する切断位置について切断することを特徴とする請求項３記載の既設埋設管の更新工法。
【００１９】
５．切断位置が管胴部の場合は、全円周方向に切断することを特徴とする４記載の既設埋設管の更新工法。
【００２０】
６．切断位置がフランジの場合は、管軸方向に切断することを特徴とする４記載の既設埋設管の更新工法。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は既設埋設管を新管に更新する際の途中経過を模式的に説明する図で、（ａ）〜（ｆ）に施工における各段階の状態を示す。
【００２２】
図１において、１は高圧水遮蔽管を推進する推進機を配置する立坑、２は切断装置を搬入する立坑、３は既設埋設管、３１は既設埋設管の継手部、４は推進機、５は切断装置、６は高圧水遮蔽管、７は切断状況確認用検出器、８は切断装置用ケーブル及びホース、９は球状部材、１０は既設管回収装置、１００はウインチ、１０１は走行台車、１０３はバケット機構、１２は新管を示す。
【００２３】
（ａ）：更新すべき既設管３の両端に立坑１、２を掘削し、立坑４には高圧水遮蔽管を推進する推進機４を配置する。尚、既設管３の継手部３１は、一方が他方を覆うようにはめ込んだ後、ボルトなどで結合され、外周面にはフランジが形成され、管内面側には前後の管の突き合わせ線が観察される。
【００２４】
（ｂ）：切断装置５を立坑２から既設管の管内に搬入し、立坑１に向けて走行させ、全ての継手部（突き合わせ線）の位置を予め検出し、検出した結果に基づいて切断位置を決定する。その後、立坑２に向けて後退しながら、所定の切断位置で既設管を切断する。切断する際、隣接する既設管（図では省略）を損傷しないように高圧水遮蔽管６を切断位置の外側に位置させる。
【００２５】
高圧水により既設管が切断されると高圧水が高圧水遮蔽管６に衝突し、高圧水遮蔽管６を振動させるため、該振動を検出することにより切断状況の確認が可能であり、必要に応じて切断状況確認用検出器（振動センサー７）を取付ける。
【００２６】
高圧水遮蔽管６は複数の所定長さの単位管を管軸方向に連結して構成され、単位管を推進機４により推進させ、所望の長さとする。
【００２７】
切断装置５には、高圧水や研磨材を供給するケーブル及びホース８が取付けられ、切断装置の移動が容易なように、ホース８は球状部材９により支持される。
【００２８】
（ｃ）：既設管３を所定の長さで切断した後、切断された部分３ａを、高圧水遮蔽管６内に残存しないように立坑１に搬出する。既設管３の新たな切断位置の外側に高圧水遮蔽管６が位置するように単位管６ａを推進機４により推進し、高圧水遮蔽管６を立坑２に向けて延伸させる。
【００２９】
（ｄ）：既設管３の切断された部分３ｂを排出する際、既設管回収装置１０を用いる場合を示す。既設管回収装置１０は、走行台車１０１、ウインチ１００、バケット機構１０３を備え、走行台車１０１には、立坑１の外部近傍に配置されたウインチ１００からのケーブルが取り付けられている。
【００３０】
既設管３の切断された部分３ｂは、走行台車１０１に取りつけたケーブルをウインチ１００により巻き取り、走行台車１０１を移動させ、高圧水遮蔽管内部から立坑１内に搬出される。既設管３の切断された部分３ｂは、バケット機構１０３で保持する。エアーバッグ１０２や先端が鉤状のアーム１０４を走行台車１０１に取付け、切断された部分３ｂを取り出すことも可能である。
【００３１】
図３に既設管回収装置１０の構成を示す。図３（ａ）はバケット機構１０３を取付けた場合，図３（ｂ）はアーム１０４を取付けた場合、図３（ｃ）はエアーバッグ１０２を取付けた場合を示す。バケット機構１０３にはフランジ部を管軸方向に切断した場合の細かい切断片等を収集するため，キャッチバー１０３ｂ，バケット１０３ａに電動シリンダ１０３ｃ，１０３ｄを取付け、可動させ、切断片を挟んで保持することが可能である。
【００３２】
（ｅ）：更新すべき既設管３が撤去され、高圧水遮蔽管６が立坑１から立坑２に達した段階を示す。
【００３３】
（ｆ）：高圧水遮蔽管６内に新管１２を敷設する段階を示し、既設管回収装置１０の走行台車１０１（図示しない）を新管１２内に搬入し、立坑１の外部近傍に配置されたウインチ１００（図示しない）によりケーブルを巻き取り高圧水遮蔽管６内に新管を取り込む。新管１２の端部に冶具などでケーブルを取付け、ウインチ１００（図示しない）によりケーブルを巻き取り、新管１２を取り込むことも可能である。
【００３４】
以上の説明は既設管の切断除去に応じて、高圧水遮蔽管を延伸させるものであるが、高圧水遮蔽管を立坑１から立坑２にまで挿通させた後、既設管を所定の切断位置で立坑１から立坑２に向けて順次切断除去することも可能である。
【００３５】
図６、７は、既設管の切断手順を一実施例を示し、図６は管胴部を円周方向に切断する場合、図７は更に、既設管継手部のフランジを分割して除去するため管軸方向に切断する場合を示す。フランジが除去されると高圧水遮蔽管と既設埋設管の間隔が広くなり、高圧水遮蔽管の推進がより容易となる。
【００３６】
円周方向に切断する場合は、図６に示すように切断装置を更新すべき既設管全長に亘って走行させ、予め取りこんだ継手位置（突き合わせ線）を基に切断位置を決定する。振動センサーによる切断確認を省略しプリセットされた条件で切断することも可能である。
【００３７】
更に、フランジを切断する場合は、フランジが継手部（突き合わせ線）の一方側にのみ形成されることから、継手部（突き合わせ線）に対するフランジの位置を確認後、フランジを切断する。この際、搬出しやすいように径断面が３分割されるように管軸方向に切断することが好ましい。管軸方向に切断された部分が分割されるようにフランジ前後を円周方向に切断するがその時期は特に規定しない。
【００３８】
図２は本発明に係る切断装置の一実施形態を示すもので、５は切断装置全体、５１は切断機構部、５２は移動機構部、１３はアブレシブノズル、１４はアブレシブノズルヘッド、１５は粉体ロータリージョイント、１６は高圧水スイベルジョイント、１７は減速機、１８はノズル回転用モータ、１９は伸縮自在な直線機構、２０は駆動台車、２１は高圧水ホース、２２はアブレシブホース、２３は補助車輪、２４は継手部検出器を示す。
【００３９】
切断機構部５１において、アブレシブノズル１３が取付けられたアブレシブノズルヘッド１４は、ノズル回転用モータ１８と減速機１７により所望の速度で既設管３の全円周方向に回転する。
【００４０】
本装置は回転するアブレシブノズルヘッド１４に高圧水と研磨材を供給するため、粉体ロータリージョイント１５と高圧水スイベルジョイント１６を用いることを特徴とし、高圧水は切断装置５の外部から高圧水ホース２１により高圧水スイベルジョイント１６、粉体ロータリージョイント１５を経てアブレシブルノズルヘッド１４に供給される。研磨材はアブレシブホース２２により粉体ロータリージョイント１５に供給される。
【００４１】
既設管３を円周方向に切断する際は、粉体ロータリージョイント１５の内部にあるコア部（図２では省略）、アブレシブノズルヘッド１４、高圧水スイベルジョイント１６が回転する。
【００４２】
移動機構部５２において、駆動台車２１は前後進可能で、切断機構部５１と移動機構部５２は駆動台車２０に取付けられた伸縮自在な直線機構部１９によって結合されている。伸縮自在な直線機構部１９は、アブレシブノスルヘッド１４を管軸方向に滑らかに移動させ、フランジを管軸方向に切断する。伸縮自在な直線機構部１９として電動シリンダ、油圧シリンダ等が適用可能である。
【００４３】
尚、切断作業を安定に行うため切断機構部には補助車輪２３を取付けることが好ましい。また、切断機構部には継手部検出器２４が取り付けられ、継手部位置を取りこんだり、切断状況の確認を行う。継手部検出器２４はＣＣＤカメラが軽量で、外乱も受けにくいため好ましい。
【００４４】
移動機構部５２の後方には複数の腕を管内の径方向に管壁まで伸ばし、切断の際のアブレシブウォータージェットの反力を吸収するエアーシリンダ２５を取りつける。
【００４５】
図４、５は、切断装置５のホース類を保持する球状部材の構造を模式的に説明する図で図４は外観図、図５は断面図である。２４は球状部材、２１は高圧水供給ホース、２２はアブレシブホース（研磨材供給ホース）を示す。
【００４６】
球状部材９に切断装置５の駆動用電源ケーブルを高圧水供給ホース２１、研磨材供給ホース２２と共に支持させることも可能で、複数個設置すると切断装置５の移動がより容易となり好ましい。
【００４７】
本発明は、対象とする既設埋設管の材質を特定せず、鋳鉄管、鉄筋コンクリート管等に適用可能である。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によれば、隣接する埋設管を損傷せずに高圧水切断により既設管の切断が可能なため、非開削工法により安全に既設埋設管が新管に更新され、産業上極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る更新工法による経過を模式的に示す図で（ａ）〜（ｆ）は各段階における状態を示す。
【図２】本発明の一実施形態に係る切断装置の構成を模式的に示す図
【図３】既設管回収装置の構成を模式的に示す図で（ａ）はバケット機構、（ｂ）は鉤つきアーム、（ｃ）はエアーバッグを取付けた場合を示す図。
【図４】切断装置のホース類の保持に用いる球状部材の外観を示す図
【図５】図４に示す球状部材の断面を示す図
【図６】本発明の一実施形態に係る更新工法において円周切断する際の手順を示す図
【図７】本発明の一実施形態に係る更新工法において円周切断とフランジ切断する際の手順を示す図
【符号の説明】
１、２    立坑
３        既設埋設管
３ａ，３ｂ      既設埋設管の切断された部分
３１      既設埋設管の継手部
４        推進機
５        切断装置
５１      切断機構部
５２      移動機構部
６        高圧水遮蔽管
６ａ      高圧水遮蔽管の単位管
７        切断状況確認用検出器（振動センサー）
８        切断装置用ホース
９        球状部材
１０      既設管回収装置
１００    ウインチ
１０１    走行台車
１０２    エアバッグ
１０３    バケット機構
１０３ａ  バケット
１０３ｂ  キャッチバー
１０３ｃ、１０３ｄ  電動シリンダ
１０４    鉤つきアーム
１２      新管
１３      アブレシブノズル
１４      アブレシブノズルヘッド
１５      粉体ロータリージョイント
１６      高圧水スイベルジョイント
１７      減速機
１８      ノズル回転用モータ
１９      電動シリンダ
２０      駆動台車
２１      高圧水ホース
２２      アブレシブホース
２３      補助車輪
２４      継手部検出器
２５      エアーシリンダ
【図１】
2004270196.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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