(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の管を接合しつつ推進して地下に埋設するために使用される推進力伝達用カラーであって、前後一対の環状フランジを所定の間隔をおいて対向させた状態で、その円周方向に沿う複数箇所で高張力を有する鋼線を用いて互いに連結するとともに、これら前後一対のフランジの間隔部に、埋設後に自らの膨張圧によって破砕する円筒状の脆性成形体を介装したことを特徴とする推進管の推進力伝達用カラー。
【請求項２】
脆性成形体が静的破砕剤を含有するコンクリートの環状成形体である請求項１に記載の推進管の推進力伝達用カラー。
【請求項３】
高張力を有する鋼線がＰＣ鋼線である請求項１又は２に記載の推進管の推進力伝達用カラー。
【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配管を地下に埋設するための非開削推進工法において、前後の管の間に介装して推進力を伝達するために使用される推進力伝達用カラー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工法として、さや管推進工法及び直押し推進工法がある。さや管推進工法とは、ヒューム管や鋼管内にダクタイル鋳鉄管を挿入する工法であり、直押し推進工法とは、ダクタイル鋳鉄管を非開削で土中に推進する工法である。いずれの工法も開削を必要としないため、広く採用されている。
【０００３】
上記した工法によって管の布設を行う場合、後続管から先行する管に推力（管を挿入する時の力）を伝達して行うため、管と管を接合する継手として、例えば図６に示すような耐震管継手であるＮＳ形管継手を用いると、図中の点線のごとく、先端部に挿し口突起２５が形成された挿し口２２が受口２３の奥端部まで押し込まれた状態となるため、押し込み余裕量Ｌがなくなり、継手が両方向に伸縮する必要がある耐震管としての性能を完全には満たしていないという問題点がある。
【０００４】
地震等によって推進管の継手部に大きな圧縮力が作用した場合に、ある程度収縮できるようにして当該継手部の破損を防止するものとして、所定の間隔で対向させて互いに固定した前後一対の環状板体を有する外装枠体の内部に、埋設後に自らの膨張圧によって破砕する環状の脆性成形体を挟持させ、該脆性成形体の破砕によって両環状板体を互いに接近可能とする推進力伝達用カラーが開発されている（特開２０００−２８２７７９号）。この推進力伝達用カラーを推進方向後側の管の挿し口外周部に嵌着し、前端面を推進方向前側の管の受口端部に当接させて管を推進すると、推進力は後側の管から前側の管の受口端面に伝達されるので、挿し口が受口内にそれ以上押し込まれることなく推進が行われる。推進終了後は当該推進力伝達用カラーが膨張して破砕するので、継手の圧縮シロが確保される。なお、上記脆性成形体としては、例えば膨張剤が混入されたコンクリートが好適に使用される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記新たに開発された推進力伝達用カラーは、推進力を効率よく伝達するとともに、推進終了後には自ら破砕して継手の収縮を可能とするので、耐震管の推進に使用するに適したものであるが、その膨張圧は全方向に均等に作用するため、推進力伝達用カラーの円周方向だけではなく、管軸方向にも膨張圧が軸力として作用する。
【０００６】
一方、ダクタイル管を推進工により布設する場合には、図７に示すように、発進坑Ｓ、到達坑Ｒの内部から曲管により立ち上げて配管することが多い。このため、管路が伸びる方向の軸力が作用すると、この曲管部にも水平方向の力（矢印ｈ）が作用することになり、当該曲管が移動して漏水や破損を生じるおそれがある。このような曲管部の移動の防止を、異形管部で水圧による不平均力を止めるために一般的に採用されているコンクリート防護工によって行うためには、水圧による不平均力の場合に必要な大きさの数倍のコンクリートが必要となり、不経済であるとともに、施工不可能な場所もあるという問題点がある。そこで、本発明は、膨張破砕時に軸方向の膨張が生じず、かつ埋設後に継手の収縮を可能とする推進力伝達用カラー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力伝達用カラーは、複数の管を接合しつつ推進して地下に埋設するために使用される推進力伝達用カラーであって、前後一対の環状フランジを所定の間隔をおいて対向させた状態で、その円周方向に沿う複数箇所で高張力を有する鋼線を用いて互いに連結するとともに、これら前後一対のフランジの間隔部に、埋設後に自らの膨張圧によって破砕する円筒状の脆性成形体を介装したことを特徴としている。
【０００８】
上記脆性成形体は、管の敷設後に自ら破砕して挿し口と受口との間から脱落するもので、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静的破砕剤を埋設したもの等が採用され得る。また、高張力を有する鋼線としては、公知のＰＣ鋼線を採用するのが好ましい。
【０００９】
本発明によれば、推進工事中は推進力伝達用カラー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、管の推進を効率よく行うことができる。また、推進終了後は、当該推進力伝達用カラーの脆性成形体が自ら破砕して、地震等による大きな力により圧縮され、土中に排出されることにより、押し込み余裕量が確保できることになり、耐震継手としての機能を有するものとなる。この場合、脆性成形体の軸方向の膨張は高張力を有する鋼線によって拘束されるので、継手に軸方向の力は作用しない。また、脆性成形体が破砕した後に継手に圧縮方向の力が作用した時は、鋼線が押し潰されるので、継手の圧縮を阻害することはない。
【００１０】
【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。
【００１１】
図１は、本発明にかかる推進力伝達用カラーを例示するもので、この推進力伝達用カラー（「カラー」と略称する）１は、環状の板体からなる１対のフランジ２，２を所定の間隔で対向させ、両者を高張力を有する鋼線３，…で互いに連結してなる。フランジ２は、後述の脆性成形体（推進力伝達材）の軸方向の膨張力に耐えるだけの断面を有しているもので、例えばＳＳ鋼、ＳＵＳ鋼等の金属で作られている。また、鋼線３としては、例えばＰＣ鋼線が考えられる。また、この場合、プレストレスは導入してもしなくてもよい。本実施形態でも鋼線３としてＰＣ鋼線を用いるので、以下「ＰＣ鋼線３」と呼ぶこともある。
【００１２】
フランジ２の外面には、所定間隔で円形の凹部５，…が形成されている。この凹部５の中心部には鋼線３が挿入される通孔２ａが設けられている。図示例では、凹部が４５度間隔で計８カ所に形成されているが、これに限定されず、フランジ径等の条件に応じてこれよりも多くすることも少なくすることも可能である。フランジの凹部５には円盤状のアンカーヘッド７が嵌め込まれ、これにＰＣ鋼線３の端部が固定されている。図２はこの鋼線固定部の詳細を表すもので、フランジ２の凹部５に、中心部に通孔７ａが形成されたアンカーヘッド７が嵌め込まれ、フランジ２とアンカーヘッド７の通孔２ａ，７ａに鋼線３の端部が挿入されている。アンカーヘッド７の通孔７ａは外に開く漏斗状に形成され、断面楔状のチャック８が鋼線３と通孔７ａの内面との間に挿入されている。鋼線３はこのチャック８によって固定される。
【００１３】
この推進力伝達用カラーは、次のようにして製作することができる。まず、両側のフランジ２，２を所定の間隔で対向させて保持し、鋼線３，…をそれぞれの凹部５に嵌合したアンカーヘッド７に装着しておく。この状態で、両フランジの間に膨張剤を含む成形材料例えばコンクリートを打設し、数日間養生する。所定日数経過後（例えば材齢７日以降）に鋼線３を引っ張り、張力を付与した状態で端部をアンカーヘッド７，７に固定する。これにより、鋼線３にプレストレスが導入される。両フランジ２，２の間に打設されたコンクリートは、固化して筒状の脆性成形体１０となり、前記鋼線３はこの脆性成形体１０に挿通された状態となる。
【００１４】
上記のようにして、予めプレストレスが付与されたＰＣ鋼線３，…で両側のフランジ２，２が引っ張られた状態でその間隔部に脆性成形体１０が挟持された推進力伝達用カラー１が得られるのである。なお、鋼線３にプレストレスが付与されていなくても、フランジの軸方向の移動を拘束できる場合は、プレストレスを付与しなくてもよいが、プレストレスを付与しておいた方が、脆性成形体１０の破砕時に破砕片が両フランジ間で押圧されて土中に排出されやすくなるので好ましい。ＰＣ鋼線は、負荷される荷重により伸びが生じるが、その伸びも考慮した上で、その直径と本数を決定する。
【００１５】
脆性成形体１０は、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成形材料に適量の静的破砕剤を混和したもので作られている。上記静的破砕剤は、推進完了後に脆性成形体自体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。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、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、石灰系と同様に膨張圧が発生する。
【００１６】
【化１】
0003817619.tif 000002
【００１７】
引張応力が脆性成形体１０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、脆性成形体１０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。
【００１８】
この破砕による破片は、直押し推進工法の場合、地震による圧縮側の力により、土中に排出される。このため、その分だけ継手の縮み代が確保できる。また、一対の環状フランジ２，２が縮み方向に付勢された鋼線３によって互いに引き寄せられようとする力が作用するため、破砕片がさらに土中に排出されやすくなる効果もある。鋼線３は、圧縮力に対する抵抗が小さいため、圧縮力が作用した時には、阻害することなく、図３に示すように両環状板体が殆ど密着するまで接近できる。このため縮み代が確保できるのである。
【００１９】
上記脆性成形体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。
【００２０】
なお、上記実施形態では静的破砕剤をコンクリートに混和して成形したが、コンクリートで成形した円筒状の成形体の適所に脆性破砕剤の棒状または塊状のものを挿入しておいてもよい。その挿入形状については、脆性成形体を破砕し、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、どのような形状でもよい。
【００２１】
次に、この推進力伝達用カラー１の使用法について説明する。図４はこのカラー１を装着した管継手を例示するもので、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ＮＳ形継手であり、挿し口２２と受口２３とで構成される。挿し口２２はダクタイル管２４の先端部外周面に挿し口突起２５が一体に設けられている。地震等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２５と後述のロックリング３７とが係合することによって挿し口２２と受口２３との離脱が防止される。
【００２２】
上記挿し口突起２５は、挿し口２２の外周部全体にリング状に設けられている。挿し口２２の後方寄りの位置にはフランジ２７が一体に設けられている。２８，…は、フランジ２７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２７と補強リブ２８は、金属製で溶接等により挿し口２２の外周面上に固着されている。
【００２３】
受口２３は、ダクタイル管２４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３０と、ロックリング溝３２が設けられている。受口２３の後端部には、内向フランジ３３が形成され、その端面は軸方向と直角な平面３３ａとして形成されている。前記溝３０には、シール用のゴム輪３５が嵌め込まれており、前記ロックリング溝３２には一つ割りで拡がり勝手に作られたロックリング３７がロックリング芯出し用のゴムリング３８を介して嵌着されている。４０は外装コンクリートである。前記挿し口２２のフランジ２７と、受口２３の内向フランジ３３との間には本発明の推進力伝達用カラー１が介装される。
【００２４】
上記継手Ｊの施工方法について説明すれば、次の通りである。まず、図５（ａ）に示す如く、挿し口２２の外周部に推進力伝達用カラー１を預け入れる。一方、受口２３の所定箇所にゴム輪３５、ロックリング３７を装着し、この受口２３に上記挿し口２２を挿入する。しかる後、挿し口２２が受口２３に挿入された管を油圧ジャッキにより、さや管推進工法であればさや管内に順次挿入し、直押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。図５（ｂ）の状態であれば、挿し口２２のフランジ２７と受口２３の内向フランジ３３とで推進力伝達用カラー１が挟圧された状態となり、油圧ジャッキによる推進力は、当該カラー１を介して先行の管の受口に伝達される。
【００２５】
上記静的破砕剤は、推進終了後に膨張して脆性成形体１０を破砕するように設定されているので、その膨張により図５（ｃ）に示すように、脆性成形体１０自体に亀裂が入って破砕される結果、当該脆性成形体１０の圧縮強度がほぼ０となり、両側の環状板体２，２の間隔分に近い距離だけ継手の伸縮量が確保される。この場合、両環状板体に圧縮力が作用しても、両者の間隔部には屈曲した鋼線３が残留するので、その分は押し込み余裕量から除外される。なお、さや管内に管を挿入した場合は、前述の如くさや管と挿入した管の内周面との間に空隙があるため、亀裂の入った脆性成形体１０は破片となって脱落する。図５（ｄ）は、脆性成形体１０が脱落して継手の押し込み量Ｌ１’（残留鋼線３の厚みを無視している）が確保された状態を示す。
【００２６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の推進力伝達用カラーは、推進工法に使用する管継手に介装して推進力を伝達することができ、推進終了後はその脆性成形体が自ら破砕して継手部から除去されるものであるから、管路に耐震継手として十分な押し込み余裕量を確保することが可能となった。脆性成形体を挟持する両フランジは、高張力を有する鋼線で連結されているので、脆性成形体の膨張圧が両フランジに作用しても軸方向の移動は生じない。
【００２７】
しかも、このカラーは、壊れやすい脆性成形体が両フランジによって保護されているので、運搬中や推進工事中の取扱いで端部等の欠損が生じにくく、圧縮強度の低下によるトラブルを起こすおそれがない。また、材齢とともに破砕が進行して、推進時に荷重負担面に欠損部が生じても、両面に板材があてがわれているので、推進力を均等に伝達することができる。さらに、フランジの間隔部の外周部には脆性成形体１０を覆うものはないので、破砕した破片の大部分は土中に排出される結果、継手伸縮量が十分に確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の推進力伝達用カラーの縦断面図（ａ）、正面図（ｂ）及びＸ−Ｘ断面図（ｃ）である。
【図２】その要部の断面図（ａ）及び正面図（ｂ）である。
【図３】脆性成形体の圧縮状態の断面図である。
【図４】カラーを介装した継手の断面図である。
【図５】カラーの作用を表す断面図である。
【図６】従来のＮＳ形管継手の断面図である。
【図７】推進工法における配管例の説明図である。
【符号の説明】
１    推進力伝達用カラー
２    フランジ
３    鋼線
５    凹部
７    アンカーヘッド
１０    脆性成形体
２２    挿し口
２３    受口
【図１】
0003817619.tif 000003
【図２】
0003817619.tif 000004
【図３】
0003817619.tif 000005
【図４】
0003817619.tif 000006
【図５】
0003817619.tif 000007
【図６】
0003817619.tif 000008
【図７】
0003817619.tif 000009