(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
管の挿し口２、３２を先行する管の受口３、３３に挿入した際、前記受口内面にロックリング１７、３７が設けられ、 前記挿し口外周部には突起５、３５が設けられて、前記挿し口の引き抜き方向には前記突起が前記ロックリングに掛かり合い、前記挿し口の挿し込み方向には挿し口先端が押し込まれる余裕量を確保した耐震管継手となって、挿し口が受口に対し管軸方向に抜けない範囲で所要長さ動き得るように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、
上記挿し口外周面に推力伝達材を設け、この推力伝達材により、前記挿し口を上記抜けない範囲で動き得る所要長さの中程に維持して推進し、地震などによりその推進力よりも大きな押圧力が作用したときには、その押圧力が前記推力伝達材の維持力より勝り、前記挿し口を抜けない範囲で動き得る所要長さの中程の維持が解放されて挿し口が受口にさらに押し込まれるようにすることを特徴とする推進工法。
【請求項２】
管の受口３、３３内面にロックリング１７、３７が設けられ、 挿し口２、３２外周部には突起５、３５が設けられて、前記挿し口を受口に挿入して接続した際、前記挿し口の引き抜き方向には前記突起が前記ロックリングに掛かり合い、前記挿し口の挿し込み方向には挿し口先端が押し込まれる余裕量を確保したものであり、 その挿し口を先行する管の受口に挿入してその挿し口が受口に対し管軸方向に抜けない範囲で所要長さ動き得るように管を接続しつつ地下に埋設するための推進工法における前記挿し口と受口との管継手であって、
上記挿し口外周面に推力伝達材を設け、この推力伝達材により、前記挿し口を上記抜けない範囲で動き得る所要長さの中程に維持して推進し、地震などによりその推進力よりも大きな押圧力が作用したときには、その押圧力が前記推力伝達材の維持力より勝り、前記挿し口を抜けない範囲で動き得る所要長さの中程の維持が解放されて挿し口が受口にさらに押し込まれるようになっていることを特徴とする耐震推進管継手。
【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地下に埋設するための非開削推進工法及びこれに使用するに適した耐震推進管継手に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ダクタイル鋳鉄管等の流体輸送用配管を埋設する一つの工法として、パイプインパイプ工法がある。この工法は、既設の古いパイプ内に新たなパイプを挿入する工法で、開削を必要としないため広く採用されている。
【０００３】
従来採用されてきたパイプインパイプ工法における管継手は、例えば図８に示すようなものである。この継手１００は、ＰII形継手と呼ばれるもので、受口１０１、挿し口１０２、ロックリング１０３、セットボルト１０４、ゴム輪１０５等で構成される。
【０００４】
図９は上記従来のパイプインパイプ工法の概要を表すもので、発進坑Ｓと到達坑Ｒとの間に埋設されている既設管Ｐ'内にこれよりも径の小さな新管Ｐを挿入する。発進坑には油圧ジャッキＪが設置されており、該油圧ジャッキの後部は反力受けＨに当接し、前部は押角Ｂを介して新管Ｐを押圧するようになっている。新管Ｐは、その先端部の挿し口１０２を先行の新管の後端部の受口１０１に挿入することによって順次接合され、既設管内に押し込まれて行く。なお、先頭の新管の先端部には先導ソリＫが取り付けられている。
【０００５】
上記新管Ｐ，…の接合は、次のようにして行われる。まず、ロックリング１０３及びゴム輪１０５を受口内面に装着する。然る後、油圧ジャッキＪを作動させて、受口１０１に挿し口１０２を挿入し、セットボルトを締め付ける。これにより、発進坑に後端部が臨んでいる先行の新管の後部に後続の新管が接合される。後続の新管が接合されたら、油圧ジャッキＪで押圧して、接合された一連の管列を到達坑に向かって進行させる。油圧ジャッキの推進力は、上記ロックリング１０３と、ロックリング溝１０７の端面との当接によって伝達される。なお、図では既設管内に新管を挿入するようになっているが、推進工事のさや管内にパイプインパイプ工法にて新管を挿入する工法も同様に行われている。
【０００６】
次に、図１０は上記と若干異なるＵＦ形ダクタイル管を用いる推進工法を表すもので、この推進工法用ＵＦ形ダクタイル管は、受口２０１、挿し口２０２、ゴム輪２０５、ロックリング２０３、セットボルト２０４、押輪２０８、ボルト２０９、継ぎ棒２１０、外装コンクリート２１１等で構成される。このＵＦ形ダクタイル管の接合に際しては、まず、ロックリング２０３を拡大した状態で受口内面のロックリング溝２０７に装着する。次いで、推進ジャッキにより、受口に挿し口を挿入した後、セットボルト２０４を締め付け、ロックリング２０３をロックリング溝２０７に張り付かせる。その後、内面側よりゴム輪２０５、押輪２０８、継ぎ棒２１０を装着し、ボルト２０９で締め付ける。最後に受口内面のボルト部にモルタルを充填する。
【０００７】
このＵＦ形ダクタイル管は、上記と同様に発進坑Ｓから推進ジャッキＪにより、推進工法用ダクタイル管を圧入するか、もしくは先導管により掘削しながら到達坑Ｒまで推進する。この時の推進力は、上記ロックリング２０３とロックリング溝２０７との係合を介して伝達される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記パイプインパイプ工法用ＰII形ダクタイル管の場合は、パイプイン終了後は、図８に示すように、ロックリング１０３とロックリング溝１０７端面が接触した状態となっているため、挿し口１０２が受口１０１に入り込む方向には移動できない。このため、継手が両方向に伸縮する必要のある耐震管としての性能を満たしていないという問題点がある。なお、地震等により継手に大きな引き抜き力が作用した場合には、ロックリング１０３とロックリング溝１０７が係合することにより、離脱阻止力を発揮するもので、耐震継手として通常用いられているＳ形ダクタイル管、ＳII形ダクタイル管、並びにＮＳ形ダクタイル管の半分の引き抜き力に耐えることができる。
【０００９】
また、上記ＵＦ形ダクタイル管の場合は、推進が終了した時には、ロックリング２０３はロックリング溝２０７に納まった状態となっている。この状態で地震等が発生し、継手に押し込み力や引き抜き力が作用した場合には、継手部が剛結された離脱防止継手として機能するため、耐震継手に必要な継手伸縮量は有しない。さらに、管内面より接合する継手であるため、管内に作業員が入れる呼び径、すなわち直径７００ｍｍ以上の管しか接合できないという問題点がある。なお、ＵＦ形ダクタイル管の適用口径はΦ７００〜２６００ｍｍである。
【００１０】
上記の通り、従来の推進工法用ダクタイル管は、いずれも耐震継手として必要な伸縮量を備えていないので、地震の発生により継手部が破損するおそれが高かった。
【００１１】
そこで、本発明は、耐震継手として十分な伸縮量を有する状態で管を埋設することを課題としている。
【００１２】
【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、挿し口外周面に推力伝達材を設け、この推力伝達材により、前記挿し口を受口内で抜けない範囲で動き得る所要長さの中程に維持して推進し、地震などによりその推進力よりも大きな押圧力が作用したときには、その押圧力が前記推力伝達材の維持力より勝り、前記挿し口を抜けない範囲で動き得る所要長さの中程の維持が解放されて挿し口が受口にさらに押し込まれるようにしたのである。
【００１３】
すなわち、本発明は、管を接続しつつ地下に埋設する際、管の挿し口と受口との間に推進力伝達可能で、かつ推進力よりも大きな押圧力が作用したときには挿し口をさらに押し込み可能な推力伝達材を介装し、その推力伝達材を介して推進力を先行の管に伝達しつつ推進する構成を採用したのである。
【００１４】
【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。
【００１５】
図１は、本発明にかかる管継手の構造を表す断面図であって、この管継手１は、水道の耐震継手として通常使用されているＮＳ形継手であり、挿し口２と受口３からなる。挿し口２は、ダクタイル管４の先端部外周面に挿し口突起５が一体に設けられている。地震などにより大きな引き抜き力が管継手に作用した場合には、この挿し口突起５と後述のロックリング１７が掛かり合うことにより、受口から挿し口の抜け出しを防止する。また、この挿し口突起５は挿し口２の外周部全体にリング状に設けられている。挿し口２の後方寄りの位置にはフランジ７が一体に設けられている。８，…は、フランジ７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７と補強リブ８は、金属製で溶接等により挿し口２の外周面上に固着されている。
【００１６】
受口３は、ダクタイル管４の後部を概略漏斗状に拡径してなり、その内面部にゴム輪装着用の溝１０と、ロックリング溝１２が設けられている。受口３の後端部には、内向フランジ１３が形成され、その端面は軸方向と直角な平面１３ａとして形成されている。前記溝１０には、シール用のゴム輪１５が嵌め込まれており、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１７がロックリング芯出し用のゴムリング１８を介して嵌着されている。１９は内装材、２０は外装コンクリートである。
【００１７】
前記挿し口２のフランジ７と、受口３の内向フランジ１３との間には推力伝達材２５が介装されている。この推力伝達材２５は、図２に示すように、環状の一体物として形成されている。この推力伝達材は、塑性領域が広く、発泡倍率を変えることにより弾性限界応力が変化する低発泡ポリスチレンのリングとして形成されている。材質としては、目的とする推力伝達力と収縮性を備えた他の樹脂材でもよく、形状としては図示例の如く適度の肉厚と幅を有するリング状とするのが実用的である。
【００１８】
上記推力伝達材についてさらに詳細に説明すると、この推力伝達材２５は、施工中における推進力程度の圧縮力では、弾性変形するため、推進力は伝達するが、歪み量は残留しない。また、弾性限界応力以上の圧縮力が作用した場合は、塑性領域内においては歪み量が増大する。その後、一定以上の圧縮力が作用した場合には、所定の厚みを残した状態で歪みの進行は停止する。これらの弾性限界応力、塑性領域の範囲、歪みが進行した状態での最終的な厚みは、推力伝達材が発泡材である場合は、その発泡倍率によって調節可能である。発泡倍率の設定方法として、以下の条件が考えられる。
【００１９】
作用する押圧力が推進力程度では、弾性限界応力以内の応力値であるため、弾性限界応力σ1 が次の関係となるように発泡倍率を設定する（推進力を正常に伝達するためには、推力伝達材が塑性変形しないようにする）。
σ1 ＞（Ｆ／Ａ）＝σmax ここに、Ｆ：推力、Ａ：推力伝達部の面積、σmax ：推力伝達材に発生する応力である。
【００２０】
次に、地震等により継手部に大きな押し込み力が作用した場合は、推力伝達材は塑性領域にあるため、推力伝達材の歪み量は増大する。この地震時に生ずる押し込み力を、耐震継手の離脱阻止力である０．３ｄ（ｔｆ）（ｄ：呼び径）と同じとすると、図４に示すように、地震等により押し込み力が作用した場合は、押し込み余裕量Ｌ＋Ｌ1 の推力伝達材が圧縮されて長さＬ1 となる。この時、Ｌを管長の１％となるように設定すれば、押し込み余裕量を確保できたことになる。なお、この推力伝達材を介装していることにより、推力伝達材本来の使用目的であるカーブ推進時における応力集中が防げることは言うまでもない。
【００２１】
図６、図７は、上記推力伝達材の材質として、低発泡ポリスチレンを使用する場合の応力−歪み曲線をあらわす。所定の圧縮力で歪みが増加し、この圧縮方向の歪みにより、押し込み余裕量が確保できるのである。この低発泡ポリスチレンは、ポリスチレンにプロパン等の発泡剤を添加したものを主原料とするもので、塑性領域が広く、発泡倍率を変えることにより、弾性限界応力が変わる性質を有している。図７は発泡倍率と応力及び歪みの関係をあらわすもので、種類の異なるＡ，Ｂ２種の発泡ポリスチレンの発泡倍率とその機械的性質との関係が示されている。
【００２２】
上記継手１の施工方法について説明すれば、次の通りである。まず、図３（ａ）に示す如く、挿し口２の外周部に推進力伝達材２５を預け入れる。一方、同図（ｂ）に示すように、受口３の所定箇所にゴム輪１５、ロックリング１７を装着し、この受口３に上記挿し口２を挿入する。しかる後、挿し口２が受口３に挿入された管を油圧ジャッキにより、パイプインパイプ工法であればさや管内に順次挿入し、推進工法であれば先頭管で掘削しながら順次管を挿入する。この状態では、図３（ｃ）に示すように、挿し口２のフランジ７と受口３の内向フランジ１３とで推力伝達材２５が挟圧された状態となり、油圧ジャッキによる推進力は、当該推力伝達材２５を介して先行の管に伝達される。推進終了後は、推力伝達材をそのままの状態で放置する。
【００２３】
図５は、上記と異なる実施の形態を表すもので、この継手では、受口３３のロックリング３７がゴム輪１５よりも受口の後端側に設けられたロックリング溝３４に嵌合しており、これが係合する挿し口３２の突起３５がロックリングとゴム輪との中間部に形成されている。ロックリング３７は、セットボルト３８によって固定されている。なお、ゴム輪１５は、ゴム輪溝３６に嵌合している。他の部分については概ね前図の形態と同様である。
【００２４】
なお、上記の通り、推力伝達材２５は、推進時において必要な推力を伝達でき、かつ、継手の伸縮量を確保することができるものであればよく、その形状、材質、寸法は上記図示例のものに限定されるものではない。例えば、上記発泡樹脂の代わりに、多孔質の陶器、金属燒結体、金属網体等を利用することも考えられる。
【００２５】
【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、管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有効なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる耐震推進管継手の一実施形態の断面図
【図２】同推力伝達材を示し、 （ａ）は断面図、（ｂ）は正面図
【図３】同実施形態の接合作用説明図
【図４】同実施形態の作用図を示し、 （ａ）は正常状態、（ｂ）は大きな押圧力が作用した状態
【図５】他の実施形態の断面図
【図６】低発泡ポリスチレンの応力−歪み曲線を表すグラフ
【図７】種々の材質における応力歪み曲線を表すグラフ
【図８】従来の管継手の断面図
【図９】推進工法の説明図
【図１０】従来の他の管継手の断面図
【符号の説明】
１  管継手
２  挿し口
３  受口
５  突起
７  フランジ
１５ゴム輪
１７ロックリング
２５推力伝達材
【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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