(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
距離を置いた二ヶ所で切断された埋設管の内部に一方の端部から他方の端部にかけて索体を通し、該索体の一方の端部側に、径方向に張り出す切断刃を有し前記埋設管内へ強制牽引されることで前記埋設管を軸方向に切断可能な切断具と、切断具によって切断された埋設管の内部から径方向外向きへ高圧水を噴出する高圧水噴射装置とをこの順に連結し、前記埋設管の一方の端部をクランプしつつ、前記索体を前記埋設管の他方の端部側へ強制的に牽引して、前記埋設管を全長にわたって軸方向に切断すると共に、前記高圧水噴射装置からの噴出水を周囲土壌に強制浸透させることで埋設管と周囲土壌との密着状態を緩和し、次いで埋設管の一方の端部のクランプを解除し、前記切断埋設管の他方の端部とこの埋設管に延在する前記索体とを一体にクランプすると共に、前記切断埋設管の一方の端部側に新管を接続し、索体とともに前記埋設管を他方の端部側へ軸方向に牽引することにより前記埋設管を地中から引き抜き回収しながら新管の布設替えを行う埋設管の付設替え工法。
【請求項２】
埋設管内を軸方向に移動し得る外径の球体であって、中心軸に牽引索を挿通できる貫通孔を設けた複数個のガイドボールと、前記埋設管内に挿入できる先端を有する錐体の外面に、先端側が前記埋設管内に挿入でき後端が前記埋設管の最大外径より大きく径方向放射状に張り出す複数の刃を有する錐体状の切断具と、高圧水供給パイプから供給される高圧水を切断具によって切断された埋設管の内部から径方向外向きへ噴出する高圧水噴射装置と、前記複数個のガイドボール、錐体状の切断具及び高圧水噴射装置をこの順で一連に連結した連結体を、前記複数個のガイドボールを先頭にして埋設管内に強制的に引き込むための牽引索とを備えた埋設管の付設替え工法用埋設管切断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、埋設管の付設替え工法及び埋設管切断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
老朽化した埋設管を新管に布設替する施工方法として、従来は図１３に示すような工法が知られている。
【０００３】
図１３に示す工法は、老朽化した埋設管１の長さ方向に距離を置いた二ヶ所に、それぞれ地表面２から発進立坑３ａ及び到達立坑３ｂを設け、発進立坑３ａ及び到達立坑３ｂでそれぞれ埋設管１を切断し、次いで、この埋設管１の内径よりも大きい径の円錐状の拡径治具４を発進立坑３ａ側に準備し、先端部にワイヤロープ５を結止し、このワイヤロープ５の他端部を到達立坑３ｂまで適宜の方法で通し、到達立坑３ｂ側でワイヤロープ５を引っ張ることで拡径治具４を埋設管１の内部に強制的に挿入させ、埋設管１を拡径破砕し、このように拡径してできた空洞部６に新管７を適宜の方法で通すことで、布設替えを行う工程よりなるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の管の布設替え方法では、破砕した既設の鉛管１を回収することは難しく、これらを地中に残存したままにせざるを得ない。しかし、鉛管１は環境保護の観点から回収することが望ましい。
【０００５】
そこで本発明は、既設の鉛管を新管に布設替えするときに、地中から鉛管を回収することができる装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１に記載する発明は、距離を置いた二ヶ所で切断された埋設管の内部に一方の端部から他方の端部にかけて索体を通し、該索体の一方の端部側に、径方向に張り出す切断刃を有し前記埋設管内へ強制牽引されることで前記埋設管を軸方向に切断可能な切断具と、切断具によって切断された埋設管の内部から径方向外向きへ高圧水を噴出する高圧水噴射装置とをこの順に連結し、前記埋設管の一方の端部をクランプしつつ、前記索体を前記埋設管の他方の端部側へ強制的に牽引して、前記埋設管を全長にわたって軸方向に切断すると共に、前記高圧水噴射装置からの噴出水を周囲土壌に強制浸透させることで埋設管と周囲土壌との密着状態を緩和し、次いで埋設管の一方の端部のクランプを解除し、前記切断埋設管の他方の端部とこの埋設管に延在する前記索体とを一体にクランプすると共に、前記切断埋設管の一方の端部側に新管を接続し、索体とともに前記埋設管を他方の端部側へ軸方向に牽引することにより前記埋設管を地中から引き抜き回収しながら新管の布設替えを行うものである。
【０００７】
このような構成によれば、索体に結止された切断具で埋設管を軸方向に切断する際、高圧水を周囲土壌に強制浸透させることによって周囲土壌を軟泥化させ、あるいは埋設管と密着している土壌との界面に直接的に噴出水を介在させることによって、埋設管と周囲の地盤との密着状態を緩和し、そのうえで埋設管の回収作業を開始するので、埋設管の地中からの引き抜きが容易にできる。
【０００８】
また、引きぬかれる埋設管の一端側に新管を接続し、埋設管の引き抜きと同時に新管を地中に引き込んでいくので、埋設管の回収作業を行いながら、新管の布設替えの作業を同時に行うことができるので、あらためて新管を布設する作業を省くことができ、迅速かつ、効率的な作業を行うことが可能となる。
【０００９】
請求項２の埋設管切断装置は、埋設管内を軸方向に移動し得る外径の球体であって、中心軸に牽引索を挿通できる貫通孔を設けた複数個のガイドボールと、前記埋設管内に挿入できる先端を有する錐体の外面に、先端側が前記埋設管内に挿入でき後端が前記埋設管の最大外径より大きく径方向放射状に張り出す複数の刃を有する錐体状の切断具と、高圧水供給パイプから供給される高圧水を切断具によって切断された埋設管の内部から径方向外向きへ噴出する高圧水噴射装置と、前記複数個のガイドボール、錐体状の切断具及び高圧水噴射装置をこの順で一連に連結した連結体を、前記複数個のガイドボールを先頭にして埋設管内に強制的に引き込むための牽引索とを備えたものである。
【００１０】
高圧水噴射装置から噴出された高圧水が、切断された埋設管の切断部から周囲土壌へと浸透し、この高圧水により密着状態が緩和され、後の埋設管引き抜き時の抵抗を軽減する。また、ガイドボールにより切断具が曲管部分に差し掛かってもカーブ内側に変位することなく中心に保持され、確実に埋設管を切断することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１に示すように、更新すべき既設の埋設管１に沿った長さ方向に距離をおいた２ヶ所の位置に、それぞれ地表面２から発進立坑３ａ及び到達立坑３ｂが掘削され、埋設管１は、発進立坑３ａの内側の端面２３ａ及び到達立坑３ｂの内側の端面２３ｂよりも立坑内へ突き出された状態で切断されている。
【００１２】
そして、上記埋設管１内にはワイヤロープ５が適宜の方法で通されている。
９は埋設管１を軸方向に切断するための錐体状の切断具であり、８はこの切断具９を埋設管１の軸心部に沿うよう案内するためのガイドボールである。
【００１３】
ガイドボール８…８は、埋設管１の内面に対し摩擦抵抗の小さい材質製、例えは硬質プラスチック製あるいはアルミ軽合金、鋼鉄、ステンレス等の金属製とされ、埋設管１内を軸方向に移動し得る外径の球体とされている。そして、中心軸部にワイヤーロープ５を引き通すための貫通孔８ａが穿設されている。
【００１４】
また、切断具９は図２及び図３に示すように、埋設管１内に挿入できる径の支持体９ａの外面に、先端側が前記埋設管１内に挿入でき後端側が埋設管１の最大外径よりも大きく径方向へ張りだし、軸方向へ強制的に移動させることにより前記埋設管１を軸方向に切断可能な縦断刃１３が十字状に４枚形成されている。
【００１５】
そして、図示例の場合、ワイヤロープ５はこれらガイドボール８及び切断具９の中心部を軸方向に貫通されている。
１４は、切断された埋設管１の内部から周囲土壌１５へ高圧水を噴射注入する高圧水噴射装置を示し、砲弾型のノズルヘッド１４ｂの外面に径方向外方への噴射軸を有する噴出口１４ｃが設けられ、前記ノズルヘッド１４ｂの後端に高圧水供給パイプ１４ａを連結した構成とされ、高圧水が径方向へ噴出されるようにされている。
【００１６】
なお、上記高圧水供給パイプ１４ａは、曲管内に挿通できるよう可撓性の耐圧パイプとされ、またこの高圧水供給パイプ１４ａには、図外の高圧ポンプから高圧水が供給されるようにされている。
【００１７】
そして、ワイヤーロープ５の発進立坑３ａ側端部にガイドボール８、切断具９及び高圧水噴射装置１４がこの順で連結されており、切断具９の後方におけるワイヤロープ５の外周にはストッパ１０が固定され、到達立坑３ｂよりワイヤロープ５を牽引することによりストッパ１０が、ガイドボール８及び切断具９を後押しするようにされている。また、ストッパ１０より発進立坑３ａ側のワイヤーロープ５端に高圧水噴射装置１４が連結固定されている。
【００１８】
発進立坑３ａ内には、この内側の端面２３ａにかかり合い可能なクランプ装置である固定治具１２が設置されている。発進立坑３ａ側において、埋設管１の端部はあらかじめ切断具９によって切り込まれたうえで、すなわち切断具９が埋設管１の端部からこの埋設管１の中へわずかに入り込んだ状態で固定治具１２によりクランプされ、発進立坑３ａ側におけるワイヤロープ５、及び高圧水供給パイプ１４ａはこのクランプされている状態の埋設管１の内部を軸心方向に自由に移動することができる状態に維持されている。
【００１９】
ワイヤロープ５は発進立坑３ａ側のリール２４から繰り出され、到達立坑３ｂ側におけるワイヤロープ５端部は、引き込み装置であるウインチ１１に巻き取られている。
【００２０】
図１に示した固定治具１２は、図７及び図８に示すように、上下に設けられている２つの押さえ台１５及びこの２つの押さえ台１５どうしの間に設けられている２つの挟み込み部１６とボルト１７及びナット１８とからなり、前記２つの挟み込み部１６の内側には、噛み込み歯１９が設けられている。
【００２１】
ボルト１７は上下の押さえ台１５、１５間にわたって通されており、ナット１８を締めることにより、上下の押さえ台１５及び挟み込み部１６の間隔が狭くなり、挟み込み部１６の間に配置されている埋設管１を噛み込み歯１９で押しつぶした状態でクランプしながら、埋設管１が固定治具１２から抜けないように維持することが出来るようにされている。
【００２２】
固定治具１２によって、押しつぶした状態でクランプされている埋設管１の内部で、ワイヤロープ５、及び高圧水供給パイプ１４ａを埋設管１の軸心方向に自由に移動することができる状態に維持するには、例えば、このクランプ位置で埋設管１よりも硬い素材のパイプ２０を用い、その内部にワイヤロープ５と高圧水供給パイプ１４ａを通したうえで固定治具１２でクランプを行うようにする。つまり、図７及び図８に示すように、上下の挟み込み部１６がパイプ２０を挟む位置でナット１８を締め終える。すると、上下の挟み込み部１６によって埋設管１はクランプされている状態であるが、埋設管１の内側のパイプ２０内に通されているワイヤロープ５や高圧水供給パイプ１４ａの動きは、固定治具１２によって拘束されないようにすることが可能である。
【００２３】
上記のような構成において、既設埋設管の布設替えは、次のようにして行う。
図１に示すように、到達立坑３ｂ側に設けられているウインチ１１を作動させ、ワイヤロープ５を巻き取ることで、埋設管１の内部にガイドボール８、切断具９、ストッパ１０及び高圧水噴射装置１４を引き込む。図２及び図３に示した縦断刃１３の最大突出部によって規定される錐体状の切断具９の最大外径は、埋設管１の最大外径よりも大きく形成されているので、錐体状の切断具９が埋設管１内に引き込まれる際に、埋設管１を縦断刃１３によって拡径するようにして軸方向に切断することができる。このとき、図３に示すように、切断具９には４枚の縦断刃１３が形成されているので、埋設管１を周方向に４つ割に切断していく。
【００２４】
そして、この切断具９に続いて高圧水噴射装置１４が位置しているので、切断された埋設管１の内側から高圧水が噴射され、この噴射水は埋設管１の切断面から埋設管１外周と周囲土壌１５との界面に浸透し、周囲土壌１５を軟泥化し、あるいは埋設管１の外周と周囲土壌１５との接触界面に直接高圧噴射された水を介在させることによって埋設管１と周囲の土壌１５との間の密着状態を緩和する。
【００２５】
このとき、埋設管１における発進立坑３ａ側の端部をクランプしている固定治具１２が発進立坑３ａにおける内側の端面２３ａにかかり合うので、埋設管１が切断具９との接触摩擦によってウインチ１１の引き込み方向に動くことを防止することができる。
【００２６】
このようにしてウインチ１１を作動させながらワイヤロープ５を巻き取りつつ、埋設管１を軸方向に切断し、かつ水噴射装置１４より高圧水を周囲へ噴射させて切断具９と水噴射装置１４を到達立坑３ｂまで到達させる。
【００２７】
なお、図１では管路６が直線状である場合を示しているが、図６に示すように、管路６が湾曲している場合においても、切断具９の進行方向手前に設けられているガイドボール８が切断具９を埋設管１の中央部に案内しながら、すなわちガイドボール８が切断具９を埋設管１に対して確実に芯出ししながら管路６を通過していくので、切断具９は埋設管１の中央部に位置することができ、埋設管１を軸方向に４つ割に切断しながら管路６に沿って通過することが可能である。
【００２８】
したがって、図６に示す仮想線のように、切断具９がワイヤロープ５の引き込み力によって姿勢が変位し、切断刃１３も変位することによって埋設管１における湾曲部の内側のみを切断しながら進み、埋設管１における湾曲部の外側の部分が切断されていないという状態が発生することを防止することができる。
【００２９】
このようにして、切断具９を到達立坑３ｂまで引き込んで埋設管１を全長にわたって軸方向に切断する。
次に、図９に示すように、発進立坑３ａ側において埋設管１をクランプしていた固定治具１２を取り外し、この固定治具１２によって、到達立坑３ｂに突き出している埋設管１とこの埋設管１内部に延在しているワイヤロープ５とを共締めし、一体に固定する。
【００３０】
ワイヤロープ５の発進立坑３ａ側の端部にアタッチメント２１を取り付け、このアタッチメント２１の発進立坑３ａ側の端面に新管７の先端部を取り付ける。
次に、ウインチ１１を作動させ、ワイヤロープ５を巻き取る。
【００３１】
このとき切断具９によって軸方向に全長にわたって切断された埋設管１は、ワイヤロープ５と共締めしている固定治具１２の牽引作用によって、到達立坑３ｂ内に引き出されて回収される。また、この固定治具１２は、ウインチ１１に接近した時点でクランプを解除され、再びウインチ１１から離れた到達立坑３ｂの内面近くで切断埋設管１及びワイヤロープ５のクランプを行う。
【００３２】
再度、ウインチ１１を作動させてワイヤロープ５を巻き取り、これを繰り返しながら埋設管１の回収を行う。かつ、これと同時に、ワイヤロープ５の発進立坑３ａ側の端部にアタッチメント２１を介して取り付けられている新管７を管路６に引き込んで布設することができる。
【００３３】
なお、上記アタッチメント２１は、図１０に示すように、新管７内に挿入される中子２１ａと、その一端に設けられたアイボルト２１ｂとを有し、新管７と中子２１ａとを径方向に貫通するボルトナット２１ｃで、新管７を中子２１ａに固定し、アイボルト２１ｂに結止したワイヤーロープ５を牽引することにより、切断された埋設管１の後端に続いて新管７を牽引するようにされている。
【００３４】
このとき、埋設管１が全長にわたって軸方向に切断されているため、縮径方向に管壁が変位可能なことと、周囲土壌１５に高圧水が噴射され埋設管１とその周囲の土壌１５との密着状態が緩和されていることから、引き抜き抵抗が小さくなり、容易に埋設管１を地中より引き抜き回収できる。
【００３５】
従って、図１１に示すような駆動ハンドル３０ａからの回転駆動力を増力して伝達する歯車装置３０とこの歯車装置３０により回転駆動される駆動ロール３０ｂを有し、この駆動ロール３０ｂに対して切断埋設管１とワイヤーロープ５とを従動ローラ３１ａを介して押さえつけるクランプ機構３１を備えた手動型のウインチ１１ａであっても引き抜きが可能となり、設備が簡略化できる。
【００３６】
上記の実施の形態において、埋設管１の径が小さい場合は、埋設管１を周方向４つ割に切断すると、例えば埋設管１が鉛管の場合、埋設管１を地中から引き抜く際、高圧水噴射により周囲土壌１５との密着状態を緩和したとしても、埋設管１の切断分割片が引き抜き力に耐えきれずに切断する場合が生じ、埋設管１の全てを確実に引き抜くことができない場合が生じ得る。
【００３７】
このように更新すべき埋設管１の径が小さい場合には、図４及び図５に示すような、２枚の縦断刃１３が形成されている切断具９を用い、埋設管１を周方向２つ割に切断する。
【００３８】
このようにすることによって、埋設管１を地中から引き抜く時に、埋設管１の切断分割片の横断面積を大きくして引き抜き力に耐え得るようにし、高圧水噴射による周囲土壌１５との密着状態の緩和とにより、安全確実に埋設管１を地中よりの引き抜き、回収が出来る。
【００３９】
上記のような、既設埋設管の回収方法を用いることにより、地中の埋設管１を非開削工法により撤去、回収することができる。
また、新たに布設する新管７がアタッチメント２１に取り付けられていることにより、既設の埋設管１の回収作業と新管７の布設替えの作業とを同時に行うことが可能である。
【００４０】
この場合アタッチント２１として、図１２に示すように、新管７を内部に収めた鞘管３２を同心状態に保持する構造のものを使用し、ワイヤロープ５による牽引によって鞘管３１に収納された状態で新管７を既設埋設管の引抜きと同時に敷設することもできる。
【００４１】
なお、このアタッチメント２１は、ワイヤーロープ５を結止するアイボルト２１ｂとこのアイボルト２１ｂを軸周囲に回転自在に受容するスイベル部２１ｄを有し、このスイベル部２１ｄに連結された金属製鞘部２１ｅを備え、この鞘部２１ｅに新管７内面に挿入され径方向貫通ボルト２１ｆなどで新管７と係合する中子２１ａと、中子２１ａ基部のテーパ部２１ｇにより径方向拡大可能とされ、鞘管３２に内面から係合するコレット２１ｈより構成され、ワイヤーロープ５を引っ張ることで鞘管３２に収納した状態で新管７を敷設できるようにされている。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、クランプ装置によって埋設管の一方の端部をクランプさせ、引き込み装置を作動させて索体に設けられている切断部を埋設管内に引き込む際に、このクランプ装置を一方の立坑の内面にかかり合わせることで、埋設管を切断する時に発生する押圧力によって埋設管が他方の立坑に引き込まれることがなく、より確実に埋設管を軸方向に切断することが可能である。このように、埋設管を軸方向に切断すると共に周囲に高圧水を噴射することによって埋設管とこの埋設管の周囲の地盤との密着状態を緩和し、そのうえで埋設管の回収作業を開始するので、小さい牽引力で埋設管を地中に残さないように回収することが可能である。
【００４３】
また、引き抜かれる埋設管の後部側に新管を接続することによって、既設埋設管の回収作業を行いながら、新管の布設替えの作業を同時に行うことが可能であるので、あらためて新管を布設する作業を省くことができ、迅速かつ、効率的な作業を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく既設埋設管の回収方法を示す断面図である。
【図２】図１における切断具の拡大図である。
【図３】図１における埋設管の切断状況を示す断面図である。
【図４】図２に示す切断具に替えて、図１において用いることができる切断具の拡大図である。
【図５】図４に示す切断具を図１において用いた際の、埋設管の切断状況を示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態において、管路が湾曲している場合を示す平面断面図である。
【図７】図１における固定治具の詳細を示す図である。
【図８】図７におけるＡ−Ａ断面図である。
【図９】本発明に基づく新管の布設替え作業を示す図である。
【図１０】本発明に基づく新管の布設替え作業に使用されるアタッチメントの側面図である。
【図１１】本発明に基づく新管の布設替え作業に使用される手動ウインチの側面図である。
【図１２】本発明に基づく新管の布設替え作業に使用されるアタッチメントの他の構成例の側面図である。
【図１３】従来の既設埋設管の布設替え方法を示す図である。
【符号の説明】
１      埋設管
３ａ    発進立坑
３ｂ    到達立坑
５      ワイヤロープ
８      ガイドボール
９      切断具
１１      ウインチ
１２      固定治具
１４      水噴射装置
【図１】
0004565783.tif 000002
【図２】
0004565783.tif 000003
【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】
0004565783.tif 000009
【図９】
0004565783.tif 000010
【図１０】
0004565783.tif 000011
【図１１】
0004565783.tif 000012
【図１２】
0004565783.tif 000013
【図１３】
0004565783.tif 000014