JP4478283B2 - 陶管の更新工法及びその装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地中に埋設された陶管を新たな管に更新する陶管の更新工法と、この工法を実施する陶管の更新装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地中には多くの管路が敷設されているが、特に、雨水や地下水を排水するような管路であって敷設年代が極めて古い管路では、多数の陶器の管（陶管）を接続して構成したものがある。この陶管では、長期間にわたって作用した土圧や、上部の交通に伴って作用する交番荷重によって押しつぶされるように変形し、この変形に伴って管路が詰まったり、排水量が減少することがある。このため、陶管からなる管路では、陶管をヒューム管に代表される新たな管に更新することが行われている。
【０００３】
地中に埋設されている陶管を新たな管に更新する場合、陶管に沿って開削する工法が採用されることがある。しかし、この工法では周辺の交通事情に悪影響を与えることがあり、非開削状態で更新し得ることが好ましい。このため、最近では陶管を破砕すると共に破片を地中に押し込んでトンネルを形成し、このトンネル内に新たな管を引き込んで更新する技術が提案されている。
【０００４】
例えば、特公平4-32192号公報，同4-32193号公報に開示された技術は「埋設管交換施工装置」に関し、衝撃式推進機を利用して既設管を破砕しつつ新管を埋設施工するものである。このため、衝撃式推進機の先端に該推進機よりも大径で略円錐形した破砕ヘッドを装着して衝撃破砕体を構成し、この衝撃破砕体を既設管内に挿通された牽引部材を介して油圧ジャッキによって前進させ、この過程で既設管に衝撃を与えて破砕し、衝撃破砕体の後方に連結部材を介して設けた押動部材によって新管を前進させることで、破砕した既設管に代えて新管を敷設するものである。また牽引部材として複数本の鋼棒を接続して構成したものである。
【０００５】
上記各技術は何れも衝撃式推進機を用いることを前提としており、既設管を破砕して破片を地中に散在させるように押し込み、このとき形成される空間に新管を敷設するものである。特に、衝撃式推進機は専ら既設管を破砕することを目的として開発された既に公知の装置であり、上記各技術は、衝撃式推進機を如何にして牽引するか、或いは衝撃式推進機に対し如何にして新管を後続させるかの解決をはかるものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記各技術では、衝撃式推進機によって破砕ヘッドに衝撃を伝え、この破砕ヘッドから既設管に衝撃力を加えることで、既設管を破砕することが前提となる。このため、破砕し得る既設管の径は衝撃式推進機から発生する衝撃力によって規定されるが、この衝撃力の大きさは無制限に大きくし得るものではないため、破砕し得る既設管の径は、該既設管が陶管である場合、直径が250mm程度が限界であり、一般的に利用される径は直径が50mm程度である。即ち、上記技術では、小口径の既設管に適用することが出来るものの、大口径の既設管には適用し得ないという問題がある。
【０００７】
また上記各技術では、既設管に挿通した牽引部材に接続された衝撃式推進機と破砕ヘッドを牽引しつつ、該破砕ヘッドによって衝撃を与えることで破砕するため、牽引部材を挿通することが可能であれば破砕することが出来る。このため、既設管の損傷状態の如何に関わらず、既設管を新管に更新することが出来る。しかし、既設管を衝撃によって破砕する場合、該既設管に対し大きな衝撃力を付与することが必要となり、騒音や振動が発生するという問題が生じる。
【０００８】
上記騒音や振動の問題を解決するためには、既設管に衝撃を与えることなく裂断或いは破砕することが好ましい。しかし、既設管が陶管である場合、長期間にわたって地中に埋設された陶管では、作用する土圧や上部を通行する車両による荷重等の影響を受けて変形しているのが一般的であり、この変形状態は同一の管路内であっても位置によって異なることがある。このため、例えば上記技術に於ける破砕ヘッドのみを牽引することで、陶管を拡径して破砕しようとしても、非常に大きな牽引力が必要になって実際上牽引による破砕は不可能であるという問題があり、結局、衝撃力による破砕に頼らざるを得ないという問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、陶管の口径の大小及び変形状態の如何に関わらず該陶管に衝撃を付与することなく裂断或いは破断して新しい管に更新することが出来る陶管の更新工法と、この工法を実施する陶管の更新装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明に係る陶管の更新工法は、地中に埋設された陶管を新たな管に更新する管の更新工法であって、複数の陶管からなる管路に一方の開口側から牽引ロッドを挿入して他方の開口まで挿通し、この牽引ロッドに更新装置を取り付けて該更新装置を牽引する過程で、外力によって変形した陶管を押し広げて円筒形に近づけ、前記円筒形に近づいた陶管の内面に略直線状の切削溝を形成し、前記内面に切削溝が形成された陶管を更に押し広げることによって裂断又は破断し、更に、前記更新装置に伸縮可能に構成した接続部を介して新たな管を接続し、前記更新装置及び新たな管を牽引するに際し牽引抵抗が増大したとき、前記接続部を伸長させて更新装置のみを牽引し、且つ接続部が伸長限に達した後、該接続部を縮小して新たな管を前進させることで該新たな管を裂断又は破断され且つ押し広げられた陶管の空間に敷設することを特徴とするものである。
【００１１】
上記陶管の更新工法では、複数の陶管からなる管路内に挿通した牽引ロッドによって更新装置を牽引し、この更新装置によって変形した陶管を内部から押し広げて円筒形に近づけ、引き続き、円筒形に近づいた陶管の内面に略直線状の切削溝を形成し、更にこの陶管を押し広げることによって切削溝を起点として円弧状に且つ長尺状の片に裂断し、或いは円弧状の小片に破断することが出来る。
【００１２】
上記の如くして裂断或いは破断された円弧状の片は、地山に圧入されて陶管の径と対応する円筒状の空間（トンネル）を形成することが出来る。従って、前記トンネルに新たな管を敷設することで、陶管をヒューム管等の新たな管に更新することが出来る。
【００１３】
特に、更新装置と新たな管の接続部を伸縮可能に構成し、前記更新装置及び新たな管を牽引するに際し牽引抵抗が増大したとき、前記接続部を伸長させて更新装置のみを牽引し、且つ接続部が伸長限に達した後、該接続部を縮小して新たな管を前進させるように構成されている。
【００１４】
上記の如く、更新装置と新たな管との接続部を伸縮可能に構成することによって、陶管を新たな管に更新する際の更新装置及び新たな管の牽引に大きな抵抗が生じた場合、牽引に伴って接続部を伸長させることで、牽引力を更新装置のみに作用させて該更新装置のみを牽引することが出来る。そして接続部が伸長限に達したとき、更新装置の牽引を停止させて接続部を縮小させることで、接続部に後続させた新たな管を前進させることが出来る。このように、更新装置の牽引と、該更新装置に後続させた新たな管の前進を異なる工程とすることで、大きな牽引力を必要とせずに陶管を新たな管に更新することが出来る。
【００１５】
上記工法に於いて、更新装置と新たな管との接続部から更新装置，新たな管と地山との間に裏込材又は滑材を注入しつつ更新装置及び新たな管を牽引することが好ましい。更新装置及び新たな管を牽引するに際し、更新装置及び新たな管と地山との間に裏込材を注入した場合、地山に形成されている空隙に裏込材を充填して安定した地山とすることが出来る。また滑材を注入した場合には更新装置及び新たな管と地山との間に生じる摩擦を軽減することが出来る。従って、更新装置及び新たな管を牽引する過程で、地山に形成された空隙を発見した場合、或いは予め地山に空隙が形成されていることが判明している場合には、裏込材を注入しつつ牽引することが出来、また牽引途中で摩擦の増加に伴う牽引力の増大が生じた場合には、滑材を注入しつつ牽引することが出来る。
【００１６】
上記工法に於いて、新たな管が推進工法に用いられるヒューム管であることが好ましい。このようなヒューム管では、予め推進工法に適用したときに最適な形状を有するため、地山中を前進させる際に摩擦を小さくして合理的に更新することが出来る。
【００１７】
また本発明に係る陶管の更新装置は、更新すべき陶管の内部に牽引されて該陶管を裂断又は破断して断片を地山に圧入して空間を形成し該空間内に新たな管を敷設する陶管の更新装置であって、牽引方向前方側に配置した矯正手段と該矯正手段の後方に連続した切削手段と該切削手段の後方側に連続した拡径手段と該拡径手段の後方に連続した連結手段とからなり、前記矯正手段は前方側から後方側にかけて少なくとも上下方向の寸法が大きくなるように形成され、前記切削手段は本体の外周を所定数に分割した位置に且つ軸方向に前方側から後方側に向けて中心から先端までの距離が順に大きくなるように複数の切削刃を配設したカッター体を配置して構成され、前記拡径手段はテーパ状の本体の外周を所定角度で分割した位置であって前記切削手段に於けるカッター体の間に且つ軸方向の複数の位置に配置された拡径ローラー群を有して構成され、前記連結手段は新たな管の後方側の端部に当接する当接板と該当接板に力を伝達する連結棒と伸縮可能に構成された伸縮部材と該伸縮部材を伸縮させる駆動部材とを有して構成されるものである。
【００１８】
上記管の更新装置では、牽引方向前方側に配置した矯正手段が、前方側から後方側にかけて少なくとも上下方向の寸法が大きくなるように形成されるため、目的の陶管が円の偏平な形状に変形したような場合であっても、この陶管の内部に牽引されることで、偏平に変形した陶管を円筒に近づけるように矯正することが出来る。また矯正手段に連続した切削手段が、カッター体に於ける軸心から切削刃の先端までの距離が先頭から順に大きくなるように配設されるため、陶管の内面に切削溝を形成すると共に該切削溝を成長させることが出来る。また切削手段に連続した拡径手段が、テーパ状の本体の周方向及び軸方向の複数の位置に配置された拡径ローラー群を有するため、内面に切削溝が形成された陶管を半径方向に押し広げることが出来、これにより、陶管を裂断或いは破断すると共に裂断され或いは破断された片を地山に圧入させることが出来る。
【００１９】
更に、拡径手段に連続した連結手段が、当接板と連結棒とを有するため、連結棒の一端を連結部に連結すると共に他端を新たな管の後端に当接させた当接板に連結することで、該新たな管を更新装置に連結することが出来る。このため、更新装置と該更新装置に連結された新たな管を牽引することで、陶管を裂断或いは破断して地山に対するトンネルの形成と新たな管の敷設を一工程で行なって陶管を新たな管に更新することが出来る。
【００２０】
特に、連結手段が、伸縮可能に構成された伸縮部材と、該伸縮部材を伸縮させる駆動部材とを有して構成されているため、駆動部材を作動させることのない状態で、更新装置の牽引に伴って、該更新装置に連結した新たな管を前進させて敷設することが出来る。そして、更新装置及び新たな管と地山との間で発生する摩擦が増大して大きな牽引力が必要になったとき、駆動部材を作動させて伸縮部材を伸長させることで、牽引力を新たな管に伝達することなく、更新装置のみを牽引することが出来、これにより全ての牽引力によって更新装置を牽引することが出来る。そして伸縮部材が伸長限に達したとき、駆動部材を作動させて伸縮部材を縮小することで、更新装置に後続させた新たな管を前進させることが出来る。このため、牽引に伴って摩擦抵抗が増大するような場合であっても、更新装置と新たな管を交互に移動させて円滑な牽引を実現することが出来る。
【００２１】
上記管の更新装置に於いて、前記矯正手段が、円筒状の部材の対向する両側面を前方側から後方側にかけて寸法が小さくなる楔状に切断すると共に切断面を当接させて固着して形成した本体と、前記本体の少なくとも上下面に配置されたローラとを有して構成されることが好ましい。
【００２２】
上記の如く構成された矯正手段では、後方側の端部が円筒状で且つ前方側の端部が左右方向を長軸とし上下方向を短軸とする楕円形に近似した形状となる。この形状は、陶管が土圧や上部を通行する車両の荷重の影響を受けたときの変形形状である偏平形状に類似しており、変形の生じている陶管であっても円滑に内部に挿入することが出来る。そして牽引により陶管内を移動するのに伴って、少なくとも上下面に配置されたローラが変形した陶管の内面と接触して押し広げ、これにより、変形した陶管を円筒に近づけることが出来る。
【００２３】
上記陶管の更新装置に於いて、矯正手段，切削手段，拡径手段は互いに屈折可能に接続されていることが好ましい。更新装置をこのように構成することによって、複数の陶管からなる管路が土圧や地下水圧或いは地上を走行する車両の荷重等の影響を受けて屈曲しているような場合であっても、この屈曲に追従することが出来る。このため、更新装置を陶管の内部で牽引する場合、大きな牽引力を必要とせずに、該陶管を裂断或いは破断して新たな管に更新することが出来る。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、上記更新工法及び更新装置の好ましい実施形態であって、鉄道用盛土に敷設された陶管からなる管路をヒューム管に更新する実施例ついて図を用いて説明する。図１は本実施例に係る更新工法の実施手順を示す図であり、目的の管路に牽引ロッドを挿通すると共に管路の一方側に牽引装置を設置すると共に他方側に推進台を設置した状態を説明する図である。図２は管路中に更新装置を挿入して牽引を開始する際の状態を説明する図である。図３は更新装置にヒューム管を連結して牽引する状態を説明する図である。図４は更新装置によって管路を更新している状態を説明する図である。図５は更新装置が管路の末端部近傍に到達した状態を説明する図である。図６は更新装置の構成と該更新装置と陶管との関係を説明する平面図である。図７は図６の側面図である。図８は図７に於けるａ〜ｅ断面図であり更新装置の断面構成を説明する図である。図９は伸縮可能に構成した連結手段の例を説明する図である。
【００２５】
本実施例に係る陶管の更新工法及び更新装置は、鉄道の盛土を横断する方向に埋設されて雨水等を流通させるための複数の陶管からなる管路であって、直径が500mm程度の陶管を同程度の口径を持った新たな管（ヒューム管）に更新する作業を一工程で行うことを可能としたものである。特に、埋設された陶管を衝撃力によって破砕するものではなく、陶管の内面に切削溝を形成して該切削溝を起点として裂断或いは破断するものである。
【００２６】
陶管を切削する際には該陶管が略円形であることが必要である。地中に埋設された陶管は、土圧等の影響を受けて変形していることが想定される。このため、本実施例の更新工法及び更新装置では、陶管を切削するに先立って、変形した陶管を矯正して円筒形に近づけることで、円滑に且つ確実に切削溝を形成して新たな管への更新を実現している。
【００２７】
尚、本発明に於ける陶管からなる管路は、は必ずしも鉄道の盛土に埋設されたものである必要はなく、道路に沿って埋設された雨水や地下水、或いは下水を流通させる管路であっても良い。要するに如何なる管路であったとしても、該管路を構成する管が陶管であれば適用することが可能である。また管路の長さについては何ら限定するものではなく、牽引装置による牽引力の範囲内で適宜設定される。従って、牽引装置の牽引能力を大きくすることによって、更新すべき管路を長くすることが可能である。
【００２８】
先ず、図１〜図５により陶管の更新工法について説明する。図１（ａ）に示すように、複数の陶管１からなる管路２が埋設された盛土３の法面３ａに矢板４等によって土留めし、この法面３ａを掘削して発進坑５と到着坑６を構築する。このとき、法面３ａの掘削に伴って各坑５，６に陶管１が露出するが、この陶管１は撤去される。
【００２９】
次ぎに、同図（ｂ）に示すように、発進坑５に推進台７が設置され、到着坑６に牽引装置８が設置される。前記推進台７及び牽引装置８は、夫々中心軸が管路２の中心軸と一致して設置される。また管路２の内部には到着坑６側と発進坑５へ貫通して牽引ロッド９が挿通されている。この牽引ロッド９は、後述する牽引装置８の油圧シリンダー８ａのストロークに対応して予め設定された長さを有しており、複数の牽引ロッド９がカプラー９ａを介して接続されることで、管路２の長さに関わらず、該管路２を貫通して両坑５，６に到達する。
【００３０】
推進台７は、後述する（図２，図３参照）更新装置Ａやヒューム管11を載置し、更新装置Ａが牽引されたときに該更新装置Ａやヒューム管11の移動方向を案内する機能を有するものである。このため、更新装置Ａやヒューム管11の長さよりも充分に長い形鋼を用いたガイドレール状に構成されている。
【００３１】
牽引装置８は、更新装置Ａ及び更新装置Ａとヒューム管11を管路２内で牽引する機能を有するものであり、この機能を有するものであれば構成を限定するものではない。
【００３２】
本実施例の牽引装置８（図１（ｂ），図５参照）は、互いに平行に配置された一対の油圧シリンダー８ａと、油圧シリンダー８ａの一方の端部を連結すると共に中央に陶管１の端部に固定し且つ牽引ロッド９を通す固定金具を装着するプラテン８ｂと、一対の油圧シリンダー８ａのロッドを連結すると共に中央に牽引ロッド９を通して牽引力を伝達する伝達部材８ｃとを有して構成されている。
【００３３】
この牽引装置８は、牽引ロッド９の移動経路が陶管１の軸心と略一致し得るようにレベル調整して到着坑６に設置される。このため、複数のアウトリガー８ｄが設けられている。また牽引時の反力を支持するために、土留め壁を構成する矢板４を反力壁とし、該矢板４と当接する複数の反力支持部材８ｅが設けられている。
【００３４】
次ぎに、更新装置Ａを推進台７に載置して組み立て、図２に示すように、更新装置Ａの前端に牽引ロッド９を接続し、その後、牽引装置８を作動させて更新装置Ａを管路２内に牽引する。更新装置Ａを陶管１内で移動させるのに伴って、陶管１を長手方向の円弧状の片に裂断し、或いは円弧状の小片に破断すると共に該片を押し広げることで、地山（盛土３）に圧入し、この圧入に伴ってトンネル12を形成することが可能である。
【００３５】
図３（ａ）に示すように、更新装置Ａの主要部分が管路２内に牽引され、後端側が推進台７に載置されているとき、牽引装置８の作動を停止させ、更新装置Ａの後端側に牽引ロッド９と同様の連結ロッド13を連結し、更に、注入管14にホース15を接続する。この状態で推進台７にヒューム管11を載置して前端を更新装置Ａの後端に接近させると共に連結ロッド13，ホース15を挿通する。またヒューム管11の後端に当接板となる押し輪16を当接させると共に、該押し輪16にカプラー13ａによって連結ロッド13を固定することで更新装置Ａにヒューム管11を連結する。このようにして更新装置Ａにヒューム管11を後続させると共に連結ロッド13によって連結した後、牽引装置８を作動させ、同図（ｂ）に示すように、更新装置Ａとヒューム管11を管路２内に牽引する。
【００３６】
上記の如くして１本のヒューム管11を牽引した後、該ヒューム管11の後端に当接させた押し輪16を取り外す。そして、推進台７に新たなヒューム管11を載置し、該ヒューム管11の内部に新たな連結ロッド13を挿通させて既に牽引されたヒューム管11に対応した連結ロッド13に連結すると共にホース15を挿通し、その後、推進台７上にある新たなヒューム管11の後端に押し輪16を当接させて連結ロッド13を固定することで、既に盛土３に牽引されているヒューム管11に新たなヒューム管11を連結する。そして牽引装置８を作動させることで、更新装置Ａ及び該更新装置Ａに後続させた２本のヒューム管11を牽引する。
【００３７】
新たなヒューム管11を盛土３内に牽引した後、該ヒューム管11に更に新たなヒューム管11を連結して牽引する作業を繰り返すことで、盛土３に埋設された陶管１を更新装置Ａによって裂断或いは破断し、破片を盛土３に圧入してトンネル12を形成すると共に該トンネル12にヒューム管11を牽引してに更新することが可能である。尚、新たなヒューム管11の盛土３内への牽引に伴って、牽引装置８では、牽引ロッド９を取り外すことが行なわれる。
【００３８】
地中に埋設された管路では、該管路の埋設部位が盛土であるか道路の地下であるかに関わらず、地盤沈下等に起因して周辺に空隙が形成されることがある。このような場合、図４に示すように、更新装置Ａ及びヒューム管11を牽引する際に、図示しない裏込材供給装置からホース15を注入管14に裏込材を供給すると共に該注入管14から盛土３に注入することで、管路２の周囲に形成された空隙を裏込材によって充填することが可能である。
【００３９】
また更新装置Ａ及びヒューム管11の牽引に際し、盛土３との間の摩擦抵抗が増大して過大な牽引力が必要になったような場合、図示しない滑材供給装置からホース15を介して注入管14に供給すると共に該注入管14から更新装置Ａ及びヒューム管11と盛土３との間に滑材を注入することで、更新装置Ａ及びヒューム管11と盛土３との間で発生する摩擦抵抗を軽減することが可能である。
【００４０】
上記の如くして牽引装置８によって更新装置Ａ及びヒューム管11を牽引し、図５に示すように、更新装置Ａが到着坑６に到着したとき、該更新装置Ａを一度に、或いは前方側から順に解体しつつ回収する。そして更新装置Ａに後続させた先頭のヒューム管11の前端が到着坑６に臨んだとき、複数の陶管１からなる管路２が複数のヒューム管11からなる管路２に更新されたこととなる。
【００４１】
次ぎに、更新装置Ａの構成について図６〜図９により具体的に説明する。更新装置Ａは牽引装置８による牽引に伴って、図８（ａ）に示すように、変形した陶管１を円筒形に近づける矯正手段となる矯正部21と、同図（ｂ）に示すように、陶管１の内周面に複数の切削溝１ａを形成する切削手段となる切削部22と、同図（ｃ），（ｄ）に示すように、切削溝１ａが形成された陶管１を直径方向に押し広げて裂断或いは破断すると共に裂断或いは破断された片１ｂを盛土３に圧入する拡径手段となる拡径部23と、新たな管であるヒューム管11を連結する連結手段となる連結部24を有して構成されている。
【００４２】
矯正部21は土圧の影響や地上を通行する車両の影響により想定される陶管１に生じた変形を矯正する機能を有するものであり、本体21ａと、本体21ａの少なくとも上下方向の面に配置されたローラ21ｂ〜21ｄとを有して構成されている。
【００４３】
特に、陶管１に生じる変形は、該陶管１が上方から押しつぶされたような形状となって生じることが多い。このため、本体21ａの形状は、後端側が略円形であり、前端側が長軸を左右方向とし且つ上下方向を短軸とした楕円形に類似した形状に形成されている。このような形状は、円筒状の部材の対向する両側面を前方側から後方側にかけて寸法が小さくなる楔状に切断し、上下面に力を付与して切断面を当接させ、更に、当接させた切断面を溶接等の手段で固着することで形成することが可能である。
【００４４】
本体21ａに設けるローラは、変形した陶管を円筒形に近づけるように矯正するものであり、上下方向に配置することで略前記機能を満足させることが可能である。このため、本実施例では、本体21ａの上下の傾斜面に２組のローラ21ｂ，21ｃを配置し、後端部の略平行な部分には上下面及び両側面に４組のローラ21ｄを配置している。
【００４５】
上記の如く構成された矯正部21では、陶管１が変形している場合、管路２の内部を牽引されるのに伴ってローラ21ｂ〜21ｄが選択的に陶管１の内面に接触し、変形している陶管１を押し広げるようにして矯正することが可能である。
【００４６】
切削部22の本体22ａには、外周の所定位置（本実施例では４分割した位置であって夫々が斜め方向に約４５度の位置）にカッター25が設けられている。カッター25は板状の鋸歯によって構成されており、このカッター25を本体22ａに対しプレート22ｂによって装着することで構成されている。カッター25は中心からの距離が前方側から後方側にかけて順に大きくなるように本体22ａに取り付けられている。
【００４７】
従って、陶管１内で牽引されたとき、カッター25は、切刃１枚当たりの負担を大きくすることなく、前方側から後方側にかけて順に深く切削することが可能であり、陶管１の内面に無理なく切削溝１ａを形成することが可能である。特に、陶管１を切削したときに発生する切粉は粉末状であり、且つ切刃１枚当たりの切削深さが略一定とすることが可能であることから、切粉の排除を容易に行なうことが可能である。
【００４８】
カッター25の構成は特に限定するものではなく、特別に製作するのに比較して安価な規格品であるバンドソーやマシンソーを利用することが可能である。しかし、陶管１を切削するのに最適な切刃の形状やカッター25の厚さ等の寸法を設定して製作しても良いことは当然である。
【００４９】
拡径部23は、テーパ状の本体23ａの外周であってカッター25の間に軸方向に予め設定された間隔で複数の拡径ローラー23ｂ〜23ｆが回転可能に配置されている。各拡径ローラ23ｂ〜23ｆは、同一断面に於ける円周方向に互いに直交する方向に夫々配置された４つのローラによって構成されると共に、各ローラの頂点を結ぶ円は、本体23ａのテーパに応じて前方側（切削部22側）から後方側（連結部24側）にかけて順に直径が大きくなるように構成されている。
【００５０】
上記構成によって、既に内面に切削溝１ａが形成された陶管１を押し広げて裂断或いは破断することが可能である。特に、最後端に配置された拡径ローラ23ｆは目的のトンネル７の内径と等しい直径を有して構成されている。
【００５１】
各拡径ローラ23ｂ〜23ｆを構成する４つのローラは、本体23ａに取り付けた軸に回転可能に支持されている。各ローラは外周面に於ける厚さ方向の中央が陶管１の内面に対応した曲面状に形成されると共に両端側がテーパ状に形成されている。そして４つのローラはテーパ状部が互いに接触して回転すると共に曲面状部が陶管１の内面と当接し得るように構成されており、この構成によって、陶管１を押し広げる際に個々のローラに作用する力を互いに打ち消し合うことが可能である。
【００５２】
拡径部23の本体23ａに連結部24が構成されている。この連結部24は伸縮可能に構成されており、通常は縮小された状態で牽引され、摩擦抵抗等に起因する牽引装置８の負荷が過大になったとき、伸長して更新装置Ａの牽引を行い、その後縮小してヒューム管11の牽引を行なうように、二段階の牽引操作を行なうことで、大きな牽引力を必要とすることなく、更新装置Ａ及びヒューム管11の牽引を尺取虫風に行なうことが可能である。
【００５３】
このため、連結部24は、拡径部23の本体23ａの後端に固定した内筒24ａと、内筒24ａを摺動可能に嵌挿し且つ連結ロッド13を取り付ける外筒24ｂと、ロッド26ａの先端を内筒24ａに接続すると共に外筒24ｂに取り付けられた油圧シリンダー26とを有して構成されている。従って、油圧シリンダー26を作動させてロッド26ａを伸長，縮小させることで、内筒24ａと外筒24ｂを摺動させて連結部24を伸縮させることが可能である。
【００５４】
上記の如く構成された連結部24では、図９に示すように、更新装置Ａに複数本のヒューム管11を後続させて牽引する際に、更新装置Ａ及びヒューム管11と盛土３との間に発生する摩擦抵抗の値が大きくなって、牽引装置８の牽引能力を超えるような場合、同図（ｂ）に示すように、牽引装置８による牽引と同時に油圧シリンダー26を作動させてロッド26ａを伸長させることで、ヒューム管11を管路２に内部に停止させた状態で、更新装置Ａのみを前進させることが可能である。
【００５５】
このとき、ヒューム管11と盛土３の間で発生した摩擦抵抗を反力受けとして油圧シリンダー26の力を発揮させることが可能である。このため、更新装置Ａを牽引する際の力を、牽引装置８による牽引力と、油圧シリンダー26による推力との和として作用させることが可能となり、更新装置Ａを大きな力で牽引することが可能となる。
【００５６】
また油圧シリンダー26のロッド26ａがストローク限に達したとき、牽引装置８による牽引を停止させた状態で油圧シリンダー26を作動させてロッド26ａを縮小することで、油圧シリンダー26の力を連結ロッド13を介して押し輪16に伝達し、該押し輪16によって連続したヒューム管11の後端を押し込むことで、ヒューム管11を前進させることが可能である。尚、このときの反力は、更新装置Ａから牽引ロッド９を介して牽引装置８に伝達され、更に、到着坑６の矢板４に伝達されて支持される。
【００５７】
更新装置Ａに於いて、矯正部21，切削部22，拡径部23は互いに屈曲可能に接続されている。このため、前記各部21〜23は、ボールジョイント等の可撓性を持った継手27を介して接続されており、互いに独立して管路２の屈曲に追従し得るように構成されている。
【００５８】
従って、複数の陶管１からなる管路２に作用する土圧や地盤沈下に起因して、該管路２が屈曲しているような場合、各部21〜23が互いに管路２の屈曲状態に追従して円滑な牽引を実現することが可能である。
【００５９】
上記の如く構成された更新装置Ａを用いて陶管１からなる管路２をヒューム管11に更新する場合、予め陶管１の内部に挿通された牽引ロッド９を更新装置Ａの矯正部21の本体21ａに接続すると共に、連結部24にヒューム管11を後続させ、連結ロッド13及び押し輪16を介して連結する。
【００６０】
次いで、牽引装置８を駆動して牽引ロッド９を牽引すると、この牽引に伴って更新装置Ａが陶管１の内部を移動し、この移動過程で、矯正部21に設けたローラ21ｂ〜21ｄが選択的に陶管１の内面に当接し、この陶管１が変形している場合には、ローラ21ｂ〜21ｄの頂点に従って円筒に近い形状に矯正される。また切削部22では、カッター25が陶管１の内面を徐々に深くなるように切削し、陶管１の内面にカッター25の取付状態に対応した深さを持った切削溝１ａが形成される。
【００６１】
更新装置Ａの引き続く移動に伴って、陶管１は拡径部23に配置された拡径ローラ23ｂ〜23ｆによって押し広げられ、このとき付与された力によって切削溝１ａを起点として長尺状に裂断し、或いは小片に破断される。裂断或いは破断によって生じた片１ｂは、拡径部23の後端部に配置された拡径ローラ23ｆによって夫々盛土３に圧入される。これにより盛土３には片１ｂが圧入したトンネル12が形成される。トンネル12の形成と同時に連結部24に連結されたヒューム管11が該トンネル12内に牽引される。
【００６２】
その後、牽引装置８によって単位長さの牽引ロッド９が牽引されると、該牽引ロッド９はカプラー９ａから取り外される。また推進台７には新たなヒューム管11が載置され、該ヒューム管11の後端に押し輪16を当接させると共に該押し輪16を連結ロッド13に固定し、再度、牽引装置８を駆動して更新装置Ａ及びヒューム管11を牽引する。そして前記作業を繰り返すことで、発進坑５から到着坑６の間に複数のヒューム管11からなる新たな管路２が敷設され、これにより、陶管１の管路を更新することが可能である。
【００６３】
前述の実施例に於いて、切削部22，拡径部23は夫々円周を４等分して構成されている。しかし、この分割数に限定するものではなく、陶管１の直径等の条件に応じて適宜増減することが可能である。また円周を分割する場合、必ずしも等分する必要はなく、非等分に分割することも可能である。
【００６４】
前述の実施例では、切削部22を鋸刃からなるカッター25を装着して構成したが、切削工具としては前記カッター25に限定するものではなく、予め設定された厚さを持ったブローチに斜め方向の切削刃を形成して構成しても良い。この場合、個々の切刃によって発生した切粉が、該切刃の傾斜に沿って移動し、良好な排除状態を実現することが可能となる。
【００６５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明に係る陶管の更新工法では、埋設された陶管を矯正手段によって円筒に近い形状に矯正し、その後、切削手段によって陶管の内面に切削溝を形成し、更に、拡径手段によって陶管を押し広げることで、切削溝を起点として長尺状の片に裂断し、或いは小片に破断し、この裂断，破断と同時に新たな管を牽引して管路を構成することが出来る。このため、既設管の口径に関わらず、更新作業を一工程で実施することが可能となり、工期の短縮をはかることが出来る。特に、陶管の円周を予め設定された所定角度で分割して複数の片を形成することによって、この片を容易に地山に圧入することが出来る。
【００６６】
また本発明に係る陶管の更新装置では、更新すべき陶管に変形が生じている場合であっても、この変形を矯正手段によって円筒に近づけるように矯正することが出来、且つ矯正した陶管の内面に切削手段によって切削溝を形成することが出来る。このため、拡径手段に配置した拡径ローラによって陶管を押し広げることで、陶管を切削溝を起点として裂断し、或いは破断することが出来、更に、裂断或いは破断によって生じた片を地山に圧入することが出来る。従って、地山に圧入した片で囲まれたトンネル状の空間を形成することが出来、更に、トンネル状空間の形成と同時に新たな管を牽引することが出来る。
【００６７】
また矯正手段が、円筒状の部材の対向する両側面を前方側から後方側にかけて寸法が小さくなる楔状に切断し、該切断面を当接させて溶接等により固着して形成した本体と、該本体の少なくとも上下面に配置されたローラを有するので、陶管が大きく変形しているような場合であっても、円滑に陶管の内部に牽引されてローラを接触させ、これにより、変形した陶管を円筒に近づけることが出来る。
【００６８】
また拡径手段の後方に接続した連結手段を伸縮可能に構成したので、更新装置及びヒューム管の牽引に際し、地山との間で発生する摩擦抵抗が大きくなって牽引力が過大になるような場合には、連結部を境界として更新装置のみの牽引と、ヒューム管の牽引とに分割して作業を行なうことが可能となり、牽引装置の牽引力を大きくすることなく、円滑に陶管の更新を行なうことが出来る。
【００６９】
また矯正手段，切削手段，拡径手段を夫々屈曲可能に接続したので、更新すべき管路が地盤沈下等に起因して屈曲しているような場合であっても、この屈曲に追従することが出来る。
【００７０】
更に、陶管を裂断し或いは破断する際に、該陶管に衝撃力を付与することなく、内面に切削溝を形成し、この切削溝を起点とする裂断或いは破断させるため、衝撃音や振動を発生することなく円滑に陶管を新たな管に更新することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施例に係る更新工法の実施手順を示す図であり、目的の管路に牽引ロッドを挿通すると共に管路の一方側に牽引装置を設置すると共に他方側に推進台を設置した状態を説明する図である。
【図２】 管路中に更新装置を挿入して牽引を開始する際の状態を説明する図である。
【図３】 更新装置にヒューム管を連結して牽引する状態を説明する図である。
【図４】 更新装置によって管路を更新している状態を説明する図である。
【図５】 更新装置が管路の末端部近傍に到達した状態を説明する図である。
【図６】 更新装置の構成と該更新装置と陶管との関係を説明する平面図である。
【図７】 図６の側面図である。
【図８】 図７に於けるａ〜ｅ断面図であり更新装置の断面構成を説明する図である。
【図９】 伸縮可能に構成した連結手段の例を説明する図である。
【符号の説明】
Ａ 更新装置
１ 陶管
１ａ 切削溝
１ｂ 片
２ 管路
３ 盛土
３ａ 法面
４ 矢板
５ 発進坑
６ 到着坑
７ 推進台
８ 牽引装置
８ａ 油圧シリンダー
８ｂ プラテン
８ｃ 伝達部材
８ｄ アウトリガー
８ｅ 反力支持部材
９ 牽引ロッド
９ａ カプラー
11 ヒューム管
12 トンネル
13 連結ロッド
13ａ カプラー
14 注入管
15 ホース
16 押し輪
21 矯正部
21ａ 本体
21ｂ〜21ｄ ローラ
22 切削部
22ａ 本体
22ｂ プレート
23 拡径部
23ａ 本体
23ｂ〜23ｆ 拡径ローラ
24 連結部
24ａ 内筒
24ｂ 外筒
25 カッター
26 油圧シリンダー
26ａ ロッド
27 継手

Claims (6)

1. 地中に埋設された陶管を新たな管に更新する管の更新工法であって、複数の陶管からなる管路に一方の開口側から牽引ロッドを挿入して他方の開口まで挿通し、この牽引ロッドに更新装置を取り付けて該更新装置を牽引する過程で、外力によって変形した陶管を押し広げて円筒形に近づけ、前記円筒形に近づいた陶管の内面に略直線状の切削溝を形成し、前記内面に切削溝が形成された陶管を更に押し広げることによって裂断又は破断し、更に、前記更新装置に伸縮可能に構成した接続部を介して新たな管を接続し、前記更新装置及び新たな管を牽引するに際し牽引抵抗が増大したとき、前記接続部を伸長させて更新装置のみを牽引し、且つ接続部が伸長限に達した後、該接続部を縮小して新たな管を前進させることで該新たな管を裂断又は破断され且つ押し広げられた陶管の空間に敷設することを特徴とする陶管の更新工法。
2. 前記更新装置と新たな管との接続部から更新装置，新たな管と地山との間に裏込材又は滑材を注入しつつ更新装置及び新たな管を牽引することを特徴とする請求項１に記載した陶管の更新工法。
3. 前記新たな管が推進工法に用いられるヒューム管であることを特徴とする請求項１又は２に記載した陶管の更新工法。
4. 更新すべき陶管の内部に牽引されて該陶管を裂断又は破断して断片を地山に圧入して空間を形成し該空間内に新たな管を敷設する陶管の更新装置であって、牽引方向前方側に配置した矯正手段と該矯正手段の後方に連続した切削手段と該切削手段の後方側に連続した拡径手段と該拡径手段の後方に連続した連結手段とからなり、前記矯正手段は前方側から後方側にかけて少なくとも上下方向の寸法が大きくなるように形成され、前記切削手段は本体の外周を所定数に分割した位置に且つ軸方向に前方側から後方側に向けて中心から先端までの距離が順に大きくなるように複数の切削刃を配設したカッター体を配置して構成され、前記拡径手段はテーパ状の本体の外周を所定角度で分割した位置であって前記切削手段に於けるカッター体の間に且つ軸方向の複数の位置に配置された拡径ローラー群を有して構成され、前記連結手段は新たな管の後方側の端部に当接する当接板と該当接板に力を伝達する連結棒と伸縮可能に構成された伸縮部材と該伸縮部材を伸縮させる駆動部材とを有して構成されることを特徴とする陶管の更新装置。
5. 前記矯正手段が、円筒状の部材の対向する両側面を前方側から後方側にかけて寸法が小さくなる楔状に切断すると共に切断面を当接させて固着して形成した本体と、前記本体の少なくとも上下面に配置されたローラとを有して構成されたものであることを特徴とする請求項４に記載した陶管の更新装置。
6. 前記矯正手段，切削手段，拡径手段は互いに屈折可能に接続されていることを特徴とする請求項４又は５に記載した陶管の更新装置。

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