JP3756876B2 - Propulsion method and earthquake-resistant propulsion pipe fittings used in it - Google Patents
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Description
【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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a non-open-cut propulsion method for embedding underground fluid transport pipes used for water supply, gas, sewerage, and the like, and an earthquake-resistant propulsion pipe fitting suitable for use therein.
[0002]
[Prior art]
There is a pipe-in-pipe method as one method of burying fluid transport pipes such as ductile cast iron pipes. This method is a method of inserting a new pipe into an existing old pipe and is widely used because it does not require excavation.
[0003]
The pipe joint in the pipe-in-pipe method that has been conventionally employed is, for example, as shown in FIG. The
[0004]
FIG. 9 shows an outline of the conventional pipe-in-pipe method, and a new pipe P having a smaller diameter is inserted into an existing pipe P ′ buried between the start pit S and the arrival pit R. . A hydraulic jack J is installed in the starting pit, the rear portion of the hydraulic jack abuts against the reaction force receiver H, and the front portion presses the new pipe P via the push angle B. The new pipe P is sequentially joined by inserting the
[0005]
The new pipes P,... Are joined as follows. First, the
[0006]
Next, FIG. 10 shows a propulsion method using a UF type ductile pipe slightly different from the above, and this UF type ductile pipe for propulsion method includes a
[0007]
The UF type ductile pipe is pushed from the starting pit S to the reaching pit R while being pushed in by the propulsion jack J from the start pit S or by excavating with the leading pipe. The propulsive force at this time is transmitted through the engagement between the
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In the case of the PII type ductile pipe for the pipe-in-pipe method, since the
[0009]
In the case of the UF type ductile tube, the
[0010]
As described above, since none of the conventional ductile pipes for the propulsion method is provided with the amount of expansion and contraction necessary for an earthquake-resistant joint, there is a high possibility that the joint portion is damaged due to the occurrence of an earthquake.
[0011]
Then, this invention makes it a subject to embed a pipe | tube in the state which has sufficient expansion-contraction amount as an earthquake-resistant joint.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a thrust transmission material on the outer peripheral surface of the insertion port, and this thrust transmission material maintains the middle of the required length that allows the insertion port to move within a range that does not come off in the receiving port. When a pressing force greater than the propulsive force is applied due to an earthquake or the like, the pressing force is greater than the maintaining force of the thrust transmission material, and the middle of the required length that can move within the range that does not pass through the insertion slot It was released so that the insertion slot was pushed further into the receptacle.
[0013]
That is, in the present invention, when the pipe is connected and buried in the basement, a propulsive force can be transmitted between the pipe insertion port and the receiving port, and when the pressing force larger than the propulsive force is applied, the insertion port is further provided. A configuration is adopted in which a thrust transmission material that can be pushed in is interposed and propulsion is transmitted to the preceding pipe through the thrust transmission material.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described more specifically based on the embodiments of the present invention shown in the drawings.
[0015]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a pipe joint according to the present invention. This pipe joint 1 is an NS type joint that is usually used as a seismic joint for waterworks. Become. The
[0016]
The receiving
[0017]
A
[0018]
The thrust transmission material will be described in more detail. Since the
[0019]
When the applied pressing force is about the driving force, it is a stress value within the elastic limit stress, so the foaming ratio is set so that the elastic limit stress σ 1 has the following relationship (in order to transmit the driving force normally) , Prevent the thrust transmission material from plastic deformation).
σ 1 > (F / A) = σ max where F: thrust, A: area of the thrust transmission portion, and σ max : stress generated in the thrust transmission material.
[0020]
Next, when a large pushing force is applied to the joint due to an earthquake or the like, the thrust transmission material is in the plastic region, so the amount of distortion of the thrust transmission material increases. Assuming that the pushing force generated during this earthquake is the same as 0.3d (tf) (d: nominal diameter), which is the seismic joint disconnection prevention force, as shown in FIG. Then, the thrust transmission material of the pushing margin amount L + L 1 is compressed to the length L 1 . At this time, if L is set to be 1% of the tube length, the push-in margin can be secured. Needless to say, by interposing this thrust transmission material, it is possible to prevent stress concentration at the time of curve propulsion, which is the original purpose of use of the thrust transmission material.
[0021]
6 and 7 show stress-strain curves in the case where low foam polystyrene is used as the material of the thrust transmission material. The strain increases with a predetermined compression force, and the amount of indentation can be secured by the strain in the compression direction. This low-expanded polystyrene is mainly composed of polystyrene obtained by adding a foaming agent such as propane, has a wide plastic region, and has the property of changing the elastic limit stress by changing the expansion ratio. FIG. 7 shows the relationship between the expansion ratio and the stress and strain, and shows the relationship between the expansion ratio of different types of A and B types of expanded polystyrene and their mechanical properties.
[0022]
The construction method of the joint 1 will be described as follows. First, as shown in FIG. 3A, the propulsive
[0023]
FIG. 5 shows an embodiment different from the above. In this joint, the
[0024]
As described above, the
[0025]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, a sufficient amount of expansion and contraction is ensured after pipe embedment, which is extremely effective as a seismic joint.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an embodiment of an earthquake-resistant propulsion pipe joint according to the present invention. FIG. 2 shows the thrust transmission material, (a) is a cross-sectional view, and (b) is a front view. FIG. 4 is an operation diagram of the embodiment, (a) is a normal state, (b) is a state where a large pressing force is applied. FIG. 5 is a cross-sectional view of another embodiment. ] Graph showing stress-strain curve of low-expanded polystyrene [Fig. 7] Graph showing stress-strain curve of various materials [Fig. 8] Cross-sectional view of conventional pipe joint [Fig. 9] Explanatory drawing of propulsion method [Fig. 10] Sectional view of other conventional pipe fittings [Explanation of symbols]
1
Claims (2)
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。When the tube insertion ports 2 and 32 are inserted into the preceding tube receiving ports 3 and 33, lock rings 17 and 37 are provided on the inner surface of the receiving port, and protrusions 5 and 35 are provided on the outer periphery of the insertion port. Thus, the projection is engaged with the lock ring in the pulling-out direction of the insertion port, and a seismic pipe joint that secures a margin for the insertion port tip to be pushed in the insertion direction of the insertion port. It is a propulsion method for burying in the basement while connecting the pipe so that it can move the required length within the range that does not come out in the pipe axis direction with respect to the receiving port,
A thrust transmission material is provided on the outer peripheral surface of the insertion port, and the thrust transmission material is used to propel the insertion port while maintaining the middle of the required length that can move within the above-mentioned range. When a large pressing force is applied, the pressing force is greater than the maintenance force of the thrust transmission member, and the middle maintenance of the required length that can move within the range that does not escape the insertion port is released, and the insertion port becomes a receiving port. A propulsion method characterized by being pushed further.
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。Lock rings 17 and 37 are provided on the inner surfaces of the tube receiving ports 3 and 33, and protrusions 5 and 35 are provided on the outer peripheral portions of the insertion ports 2 and 32. When the insertion port is inserted into the receiving port and connected, The protrusion engages with the lock ring in the direction of pulling out the insertion slot, and a margin is secured in which the tip of the insertion slot is pushed in the insertion direction of the insertion slot. The insertion port and the receiving port in the propulsion method for burying in the basement while being connected to the tube so that the insertion port can move the required length within a range that does not come out in the tube axis direction with respect to the receiving port. Pipe fittings,
A thrust transmission material is provided on the outer peripheral surface of the insertion port, and the thrust transmission material is used to propel the insertion port while maintaining the middle of the required length that can move within the above-mentioned range. When a large pressing force is applied, the pressing force is greater than the maintenance force of the thrust transmission member, and the middle maintenance of the required length that can move within the range that does not escape the insertion port is released, and the insertion port becomes a receiving port. A seismic propulsion pipe fitting that is further pushed in.
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