JP4355699B2 - 埋設管の再構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、下水道管などの既設管を掘進機で取り壊しながら新設管を設置する埋設管の再構築方法に関する。

掘進機を推進させて、既設の下水道管を取り壊し、新設の下水道管を設置する非開削工法が知られている。掘進機が下水道管を取り壊すと、下水道管と宅地などの排水枡とを接続している取付管も部分的に取り壊される。

そのため、掘進機を推進させる前に、排水枡もしくは下水道管から取付管の内面にライニングを施して、取付管の補強が行われることがある。取付管が補強されると、掘進機が取付管に干渉しても、取付管が完全には崩壊しないから、その取付管がそのまま使用されることがある（例えば、特許文献１を参照。）。
特開２０００−２５７１４１号

しかしながら、ライニングに使用される材料は樹脂で形成されているため、掘進機と取付管が干渉すると、取付管の末端部分、すなわち既設管に近い端部が変形することになる。取付管の変形が大きい場合、下水の許容流量が低下し、詰りの原因となる。また、下水道管への接続が困難となる。したがって、取付管の内面にライニングが施されていても、別途新しい取付管の設置が必要となることがある。

本発明は、前記事情を鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、既設管を新管に置き換えたあとで、それまで使用されていた取付管をそのまま使用することができる埋設管の再構築方法を提供することにある。

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の埋設管の再構築方法は、次のように構成されている。

（１）地中に埋設され、且つ、排水枡に接続された既設管を、掘進機を推進させて破砕し、前記掘進機の後方に形成された掘削トンネルに新設管を設置することで、前記既設管を前記新設管に置き換えるとともに、前記新設管と前記掘削トンネル外に設けられている前記排水枡を接続する埋設管の再構築方法において、前記掘進機を推進させる前に、前記既設管と前記排水枡とを接続する取付管の内面に、前記掘削トンネル外の任意の位置から前記排水枡に向かって延びるように、前記取付管を補強する補強部材を形成しておくことを特徴とする。

本発明によれば、既設管を新管に置き換えたあとで、それまで使用されていた取付管をそのまま使用することができる。

以下、図面を参照しながら第１の技術例〜第３の技術例、及び、一実施形態について詳細に説明する。
（第１の技術例）
図１は第１の技術例に係る埋設管の再構築方法の主要工程を示す工程図である。

本技術例における埋設管の再構築方法は、掘進機の推進により既設の下水道管（以下、既設管）１０を新設の下水道管（以下、新設管）２０に置き換えるものである。なお、掘進機の種類は、特に限定されるものではなく、新設管２０の口径や地盤の性質によって適宜選択される。また、既設管１０には、宅地などの利用者施設に設けられた排水枡１１からの下水を既設管１０に導く陶管製の取付管１２が接続されている。

先ず、図１（ａ）に示すように、排水枡１１から取付管１２にウォータージェットＲ１のホースが導入され、ホースの先端ノズルから噴射される水圧によって取付管１２の所定位置Ａが切断される。取付管１２の所定位置Ａは、本願発明における任意の位置に相当し、地中を推進する掘進機と干渉しない位置、すなわち掘進機によって形成される掘削トンネルＴの外側に決定される。

さらに、図２を参照して、取付管１２の所定位置Ａについて詳細に説明する。
図２は同技術例に係る取付管１２の切断部分と掘削トンネルＴとの関係を示す概略図である。
図２において、取付管１２の所定位置Ａと掘削トンネルＴの軸心Ｌとの距離をＤ１、掘削トンネルＴの半径をＤ２とした場合、取付管１２の所定位置Ａは、Ｄ２＜Ｄ１の関係を満たすように決定される。

なお、本技術例では、取付管１２が排水枡１１からの施工によって切断されているが、本技術はこれに限定されるものではなく、既設管１０からの施工によって切断されてもよい。排水枡１１からの施工であれば、ロボットなどに頼らない作業者による正確な作業が可能となる。また、既設管１０からの施工であれば、地山の開削が不要となるため、地上における交通規制が不要となる。

そして、ウォータージェットＲ１によって取付管１２の所定位置Ａが完全に切断されたら、掘進機による推進が開始され、既設管１０を切削・破砕しながら、図１（ｂ）に示すように、掘進機の後方に次々と新設管２０が設置される。

なお、本技術例では、既設管１０を切削・破砕して取り壊しているが、これに限定されるものではなく、例えば既設管１０を内側から拡径して破砕する方式であってもよい。また、本技術例では、新設管２０として、既設管１０と同じ口径もしくは新設管１０より口径が大きいものが使用される。

掘進機による推進が進行すると、既設管１０に接続された取付管１２が掘進機によって破砕される。しかしながら、本実施形態では、掘進機による推進が開始される前に、取付管１２の所定位置Ａが切断されているため、取付管１２の切断位置Ａより排水枡１１側の部分には、掘進機からの力が及ばない。そのため、取付管１２の切断位置Ａより排水枡１１側の部分は、全く損傷を受けることがなく、断面形状も綺麗な円形に維持される。

そして、計画していた領域に新設管２０が設置されたら、適宜の技術によって新設管２０と取付管１２とが接続され、新設管２０と取付管１２との接続作業が完了する。

（本技術例による作用）
本技術例における埋設管の再構築方法によれば、掘進機による推進が開始される前に、取付管１２における掘進機と干渉しない所定位置Ａが切断されている。そのため、掘進機の推進に伴って、取付管１２が部分的に切削・破砕されても、その影響が取付管１２の切断位置Ａより排水枡１１側に及ぶことがないから、取付管１２の切断位置Ａより排水枡１１側の部分は、全く損傷を受けることがない。その結果、取付管１２の再利用が可能となり、新たな取付管１２を別途取り付ける必要が無くなるから、工事にかかるコストと労力が飛躍的に低減される。また、本技術例のように、新設管２０の口径が既設管１０より大きい場合でも、掘進機の推進による影響が取付管１２の切断位置Ａより排水枡１１側に及ぶことがない。

なお、本技術例では、取付管１２の内面の所定位置Ａに環状の溝部４０を形成することで、当該所定位置Ａに応力集中を発生させているが、本技術はこれに限定されるものではなく、例えば取付管１２の内面の所定位置Ａにリング状の部材を取り付けることで、当該所定位置Ａに応力集中を発生させてもよい。

また、本技術例では、取付管１２として陶管が使用されているが、本技術はこれに限定されるものではなく、例えば塩化ビニル管や鉄筋コンクリート管などであってもよい。

（一実施形態）
図３は本発明の一実施形態に係る埋設管の再構築方法の主要工程を示す工程図、図４は同実施形態に係る取付管１２に形成される補強部材１５と掘削トンネルＴとの関係を示す概略図である。

先ず、図３（ａ）に示すように、排水枡１１から取付管１２の所定位置Ａに至るようにライニング材１５ａが導入される。なお、ライニング材１５ａには、加熱により硬化する性質を持った液状の樹脂が含まれている。

次に、排水枡１１からライニング材１５ａの内側に加圧装置Ｒ２のバルーンが導入される。ライニング材１３ａの内側に導入されたバルーンは、加圧装置Ｒ２からの温風によって膨張し、ライニング材１５ａを取付管１２の内面に対して加圧する。これにより、取付管１２に導入されたライニング材１５ａは、バルーンによる加熱と加圧を受けて硬化し、取付管１２の内面に、取付管１２の所定位置Ａから排水枡１１に向かって延びるように、補強部材１５が形成される。取付管１２の所定位置Ａは、図４に示すように、第１の技術例における取付管１２の所定位置Ａと同等である。

なお、本実施形態では、ライニング材１５ａの硬化に、温風による加熱が使用されているが、これに限定されるものではなく、例えば時間の経過に伴って自然に硬化するような手法が使用されても良い。

また、本実施形態では、排水枡１１からの施工によってライニングが施されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、既設管１０からの施工によってライニングが施されてもよい。排水枡１１からの施工であれば、ロボットなどに頼らない作業者による正確な作業が可能となる。また、既設管１０からの施工であれば、地山の開削が不要となるため、地上における交通規制が不要となる。

そして、取付管１２に内面に補強部材１５が形成されたら、掘進機による推進が開始され、既設管１０を切削・破砕しながら、図３（ｂ）に示すように、掘進機の後方に次々と新設管２０が設置される。

なお、本実施形態では、既設管１０を切削・破砕して取り壊しているが、これに限定されるものではなく、例えば既設管１０を内側から拡径して破砕する方式であってもよい。また、本実施形態では、新設管２０として、既設管１０と同じ口径もしくは新設管１０より口径が大きいものが使用される。

掘進機による推進が進行すると、既設管１０に接続された取付管１２が掘進機によって破砕される。しかしながら、本実施形態では、掘進機による推進が開始される前に、取付管１２の内面に対して、取付管１２の所定位置Ａから排水枡１１に向かって延びるように、補強部材１５が形成されている。そのため、掘進機が推進すると、取付管１２は掘進機からの影響を受けて、強度差がある所定位置Ａで切断される。その結果、取付管１２の排水枡１１側の部分に掘進機からの力が及ばなくなるから、取付管１２の切断位置Ａより排水枡１１側の部分は、全く損傷を受けることがなく、断面形状も綺麗な円形に維持される。

そして、計画していた領域に新設管２０が設置されたら、適宜の技術によって新設管２０と取付管１２とが接続され、新設管２０と取付管１２との接続作業が完了する。

（本実施形態による作用）
本実施形態に埋設管の再構築方法によれば、掘進機による推進が開始される前に、取付管１２の内面に対して、所定位置Ａから排水枡１１に向かって延びるように、補強部材１５が形成されている。そのため、掘進機の推進によって取付管１２が切削・破砕されても、取付管１２の所定位置Ａより排水枡１１側は、補強部材１５により補強されているから、殆んど損傷を受けることがない。その結果、取付管１２の再利用が可能となり、新たな取付管１２を別途取り付ける必要が無くなるから、工事にかかるコストと労力が飛躍的に低減される。また、本実施形態のように、新設管２０の口径が既設管１０より大きい場合でも、掘進機の推進による影響が取付管１２の切断位置Ａより排水枡１１側に及ぶことがない。

（第２の技術例）
図５は第２の技術例に係る埋設管の再構築方法の主要工程を示す工程図、図６は同技術例に係る取付管１２に形成される溝部４０と掘削トンネルＴとの関係を示す概略図である。
先ず、図５（ａ）に示すように、排水枡１１から取付管１２にウォータージェットＲ１のホースが導入され、ホースの先端ノズルから噴射する水圧によって、取付管１２の内面の所定位置Ａに環状の溝部４０が形成される。取付管１２の所定位置Ａは、図６に示すように、第１の技術例における取付管１２の所定位置Ａと同等である。

なお、本技術例では、排水枡１１からの施工によって取付管１２に溝部４０が形成されているが、本技術はこれに限定されるものではなく、既設管１０からの施工によって溝部４０が形成されてもよい。排水枡１１からの施工であれば、ロボットなどに頼らない作業者による正確な作業が可能となる。また、既設管１０からの施工であれば、地山の開削が不要となるため、地上における交通規制が不要となる。

そして、ウォータージェットＲ１によって取付管１２の内面の所定位置Ａに環状の溝部４０が形成されたら、掘進機による推進が開始され、既設管１０を切削・破砕しながら、図５（ｂ）に示すように、掘進機の後方に次々と新設管２０が設置される。

なお、本技術例では、既設管１０を切削・破砕して取り壊しているが、これに限定されるものではなく、例えば既設管１０を内側から拡径して破砕する方式であってもよい。また、本技術例では、新設管２０として、既設管１０と同じ口径もしくは新設管１０より口径が大きいものが使用される。

掘進機による推進が進行すると、既設管１０に接続された取付管１２が掘進機によって破砕される。しかしながら、本技術例では、掘進機による推進が開始される前に、取付管１２の内面の所定位置Ａに環状の溝部４０形成されている。そのため、掘進機の推進によって取付管１２に力が働くと、応力集中によって取付管１２が溝部４０で切断される。その結果、取付管１２の排水枡１１側の部分に掘進機からの力が及ばなくなるから、取付管１２の切断位置Ａより排水枡１１側の部分は、全く損傷を受けることがなく、断面形状も綺麗な円形に維持される。

そして、計画していた領域に新設管２０が設置されたら、適宜の技術によって新設管２０と取付管１２とが接続され、新設管２０と取付管１２との接続作業が完了する。

（本技術例による作用）
本技術例における埋設管の再構築方法によれば、掘進機による推進が開始される前に、取付管１２の内面の所定位置Ａに、環状の溝部４０が形成されている。そのため、掘進機の推進によって取付管１２が切削・破砕されても、取付管１２は、溝部４０に作用する応力集中によって所定位置Ａで切断されるから、取付管１２の所定位置Ａより排水枡１１側は、殆んど損傷を受けることがない。その結果、取付管１２の再利用が可能となり、新たな取付管１２を別途取り付ける必要が無くなるから、工事にかかるコストと労力が飛躍的に低減される。また、本技術例のように、新設管２０の口径が既設管１０より大きい場合でも、掘進機の推進による影響が取付管１２の切断位置Ａより排水枡１１側に及ぶことがない。

（第３の技術例）
図７は第３の技術例に係る埋設管の再構築方法の主要工程を示す工程図、図８は同技術例に係る取付管１２の破砕部分と掘削トンネルＴとの関係を示す概略図である。
先ず、図７（ａ）に示すように、既設管１０に破砕ロボットＲ３が導入され、破砕ロボットＲ３の破砕ヘッドによって取付管１２が、既設管１０との接合部から取付管１２の所定位置Ａまで破砕される。取付管１２の所定位置Ａは、図８に示すように、第１の技術例における取付管１２の所定位置Ａと同等である。

なお、本技術例では、取付管１２が排水枡１１からの施工によって破砕されているが、本技術はこれに限定されるものではなく、既設管１０からの施工によって破砕されてもよい。排水枡１１からの施工であれば、作業者による正確な作業が可能となる。また、既設管１０からの破砕であれば、地山の開削が不要となるため、地上における交通規制が不要となる。

そして、破砕ロボットＲ３によって取付管１２が、既設管１０との接合部から取付管１２の所定位置Ａまで完全に破砕されたら、掘進機による推進が開始され、既設管１０を切削・破砕しながら、図７（ｂ）に示すように、掘進機の後方に次々と新設管２０が設置される。

なお、本技術例では、既設管１０を切削・破砕して取り壊しているが、これに限定されるものではなく、例えば既設管１０を内側から拡径して破砕する方式であってもよい。また、本技術例では、新設管２０として、既設管１０と同じ口径もしくは新設管１０より口径が大きいものが使用される。

掘進機が推進していくと、掘進機は取付管１２の近傍を通過することになる。しかしながら、本技術例では、掘進機による推進が開始される前に、取付管１２が、既設管１０との接合部から所定位置Ａまで破砕されているため、取付管１２には掘進機からの力が及ばない。そのため、取付管１２の切断位置Ａより排水枡１１側の部分は、全く損傷を受けることがなく、断面形状も綺麗な円形に維持される。

そして、計画していた領域に新設管２０が設置されたら、適宜の技術によって新設管２０と取付管１２とが接続され、新設管２０と取付管１２との接続作業が完了する。

（本技術例による作用）
本技術例における埋設管の再構築方法によれば、掘進機による推進が開始される前に、取付管１２が、既設管１０との接合部から所定位置Ａまで破砕されている。そのため、掘進機が取付管１２の近傍を通過しても、取付管１２は、殆んど損傷を受けることがない。その結果、取付管１２の再利用が可能となり、新たな取付管１２を別途取り付ける必要が無くなるから、工事にかかるコストと労力が飛躍的に低減される。また、本技術例のように、新設管２０の口径が既設管１０より大きい場合でも、掘進機の推進による影響が取付管１２に及ぶことがない。

本発明は、前記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、前記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

第１の技術例に係る埋設管の再構築方法の主要工程を示す工程図。 同技術例に係る取付管の切断部分と掘削トンネルとの関係を示す概略図。 本発明の一実施形態に係る埋設管の再構築方法の主要工程を示す工程図。 同実施形態に係る取付管に形成される補強部材と掘削トンネルとの関係を示す概略図。 第２の技術例に係る埋設管の再構築方法の主要工程を示す工程図。 同技術例に係る取付管に形成される溝部と掘削トンネルとの関係を示す概略図。 第３の技術例に係る埋設管の再構築方法の主要工程を示す工程図。 同技術例に係る取付管の破砕部分と掘削トンネルとの関係を示す概略図。

符号の説明

１０…既設管、１１…排水枡、１２…取付管、１５…補強部材、２０…新設管、Ａ…所定位置（任意の位置）、Ｔ…掘削トンネル。

Claims (1)

1. 地中に埋設され、且つ、排水枡に接続された既設管を、掘進機を推進させて破砕し、前記掘進機の後方に形成された掘削トンネルに新設管を設置することで、前記既設管を前記新設管に置き換えるとともに、前記新設管と前記掘削トンネル外に設けられている前記排水枡を接続する埋設管の再構築方法において、
   前記掘進機を推進させる前に、
   前記既設管と前記排水枡とを接続する取付管の内面に、前記掘削トンネル外の任意の位置から前記排水枡に向かって延びるように、前記取付管を補強する補強部材を形成しておくことを特徴とする埋設管の再構築方法。

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