JP4156015B2 - パイプライン埋設方法 - Google Patents

Description

本発明は、水道管やガス管などのパイプラインを地山に埋設するパイプラインの埋設方法に関する。

従来から、水道管やガス管などのパイプラインを地山に埋設する際、予め地山に鞘管を配設し、パイプラインをこの鞘管の内部で推進させることが行われている。かかる方法にあっては、埋設しようとするパイプラインの軸方向の両端に対応する位置に立坑を掘削し、これら立坑を連絡するようにして前記鞘管が配設される。そして、埋設されるパイプラインは、一方の立坑の内部で、所定長さの単管を軸方向の端部同士を順次接続しつつ、他方の立坑へ向けて推進させることで形成される。従来、パイプラインを鞘管の内部で推進させる際、パイプラインの外周面と鞘管の内周面との間の摩擦を軽減するため、半径方向外側に複数の羽根が放射状に延びるインシュレータを各単管の外周面に取り付け、このインシュレータの羽根が鞘管の内周面に対して摺動するようにしてパイプラインを推進させていた。

単管にインシュレータを取り付けた場合でも、単管の接続される数が少ない間は摩擦抵抗も小さいため、比較的円滑にパイプラインを推進させることが可能である。しかし、施工が進み、接続される単管が増加すると、インシュレータと鞘管内面との間に生じる摩擦抵抗が次第に大きくなり、円滑にパイプラインを推進させることが困難となる。

そこで、本発明では接続された単管が多くなった場合でも、円滑にパイプラインを推進させることができるパイプライン埋設方法を提供する。

（１）本発明に係るパイプライン埋設方法は、地山に形成された立坑同士を連絡する鞘管内でパイプラインをこの鞘管の軸方向に推進させてパイプラインを地山に埋設せしめるパイプライン埋設方法であって、
前記パイプラインの外周面にインシュレータを装着すると共に前記パイプラインの内部に前記液体が浸入せぬようその先端開口部を密閉し、また前記パイプラインが内部を通過可能なシール部材を前記鞘管の軸方向に多層となるように取り付けられたシール手段を前記鞘管の前記発進立坑側の端部に設け、
所定量の液体を前記鞘管の内部に注入し、前記パイプラインを前記液体の注入された前記鞘管内にて浮遊させて推進させ、前記インシュレータが外側のシール部材を通過して、外側と内側のシール部材の間に移動し、さらに内側のシール部材を通過するようにしたことを特徴とするものである。

なお、シール部材の層は、層数を増やせば、シール効果は向上する。その一方、シール部材とパイプラインの間に生じる摩擦抵抗が大きくなる。このため、円滑な推進の妨げとなることもある。シール部材の層数は、シール効果と円滑な推進とのバランスを考慮し、適切な数にすればよい。

本発明によれば、推進させるパイプラインが液体により浮遊されているので、パイプラインと鞘管とが直接摺動することを防止できる。このため、液体を浮遊しているパイプラインを推進させるだけでよいので、小さな力で円滑に推進させることができる。したがって、大型の推進装置を立坑に設置する必要がなくなり、施工に要する費用を削減し、並びに工期を短縮することができる。

発進立坑側ではパイプラインを構成する単管が順次鞘管に挿入される。しかも、パイプラインを構成する単管の外周面には、単管と鞘管とが直接接触することとを防止するためにインシュレータが取り付けられることが多い。このため、単に鞘管の内面とパイプラインの外周面とをシールするシール部材を一重に設けても、インシュレータがシール部材を通過すると、パイプラインとシール部材との間に隙間形成され、この隙間から液体が立坑に漏れ出してしまう。

本発明によれば、シール部材を多層に設けることで、鞘管に近い内側のシール部材をインシュレータが通過して、このシール部材から液体が漏れても、その外側のシール部材が液体をシールするので、立坑に液体を漏れ出すことを確実に防止できる。

（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、鞘管に注入された前記液体を排出させる排水口が設けられ、この排水口は、前記液体が前記パイプラインを浮上させ、このパイプラインの外周面に取り付けられたインシュレータの下端が前記鞘管の下端と接触することを防止する一方で、前記パイプラインの外周面に装着されたインシュレータが前記鞘管の天面に圧迫することを防止可能な範囲に前記液体の液位を維持する高さに形成されていることを特徴とするものである。

かかる構成の排水口を設けることにより、パイプラインを浮遊上させ、下端が鞘管に擦れることを防止するだけでなく、上端が鞘管の天面と大きな摩擦で摺動することをも防止できる。このため、鞘管内部においてパイプラインの円滑な推進を確実に行うことができる。

（３）また、上記（１）または（２）に記載のものにおいて、鞘管の内部に注入した液体が前記パイプラインの発進される発進立坑及び前記パイプラインの到達される到達立坑へ漏れ出さぬように前記鞘管の両端を止水していることを特徴とするものである。

本発明では鞘管の両端を止水しているので、立坑が液体により浸水することがなく、立坑内に推進手段を設置できる。また、立坑内で作業を行う作業者も安全に作業を行える。

以上、本発明よれば、鞘管の内部においてパイプラインを推進させるに当たり、小さな推進力で円滑に行うことができる。このため、推進手段として大型の装置を設置する必要がなく、コストダウンを図ると共に段取りに要する時間を短縮する。また、鞘管により連絡されるパイプラインの端部に対応する位置に掘削される立坑に鞘管に注入された液体を漏らすことがない。このため、立坑内で作業者が安全に作業を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の一実施形態にかかるパイプライン埋設方法によりパイプライン２を埋設している様子を示している。このパイプライン埋設方法では、埋設しようとするパイプライン２の両端に対応する位置に立坑を掘削し、これら立坑同士を鞘管１で連絡せしめ、パイプライン２をこの鞘管１の内部で推進させることでパイプライン２の埋設が行われる。また、所定長さの単管３…３がその軸方向の端面同士を接続されることで一本の長いパイプライン２は形成される。なお、パイプライン２を推進させる推進装置は図示していないが、推進装置としてはシリンダ装置やウインチ装置等を挙げることができる。また、この推進装置は、発進立坑Ａに設置してパイプラインを到達立坑Ｂに向けて押圧するものには限定されず、到達立坑Ｂに設置して、パイプラインを到達立坑Ｂに引き寄せるタイプのものを使用してもよい。

この図１の右側に掘削された立坑は推進されるパイプライン２の出発点となる発進立坑Ａであり、左側に形成された立坑は推進されるパイプライン２が到達される到達立坑Ｂである。これら立坑Ａ，Ｂ同士は鞘管１によりこれらの側面同士が連絡されている。この鞘管１は、後に埋設されるパイプライン２を地山Ｇの土砂から保護する役割を果たすものであり、パイプライン２をその内部で軸方向に推進させることが可能なように、パイプライン２の外径よりもやや大きな内径を有する管が使用されている。なお、この鞘管１は、所定長さの単管１Ａ…１Ａが複数軸方向に連結されて構成されたものである。

また、地表には水タンクＴが設置されている。この水タンクＴは鞘管１の内部に水Ｗを供給するためのものであり、ホース１５により後述するシール手段２０と接続されている。そして、鞘管１にはその内部に注入された水Ｗが立坑に漏れ出すことを防止するために、発進立坑Ａ側の端部及び到達立坑Ｂ側の端部にシール手段１０，２０がそれぞれ設けられている。発進立坑Ａ側のシール手段２０は、パイプライン２を鞘管１の内部に挿入させることができる特別な構造のものが使用されているが、このシール手段２０については後に詳細を説明する。一方、到達立坑Ｂ側のシール手段１０は、鞘管１端部の開口部を密閉することで内部の水Ｗが立坑へ漏れ出すことを防止している。なお、到達立坑Ｂ側のシール手段１０は、立坑へ水Ｗが漏れ出すことを阻止することができれば、特にその構造に限定はない。

パイプライン２は、図の右側に掘削されている発進立坑Ａにて所定長さの単管３…３がその軸方向に順次接続され、当該発進立坑Ａに設置された図示しない推進装置によって接続された単管３の後端が押圧されて到達立坑Ｂに向けて推進され、先端の単管３が到達立坑Ｂに到達するまでこの作業が繰り返し行われて形成される。この際、鞘管１の内部には水Ｗが注入されているので、発進立坑Ａから鞘管１に挿入されたパイプライン２はこの水Ｗの浮力によって浮遊される。このため、当該埋設方法によれば、パイプライン２を小さな推進力で軸方向に推進させることができる。なお、パイプライン２の先端を構成する単管３の先端開口部は蓋体４により閉塞され、パイプライン２の内部に水Ｗが浸入することを防止されている。これによりパイプライン２は鞘管１内で浮遊される。

また、このパイプライン２を構成する各単管３…３には、その外周面にインシュレータ６…６がその軸方向の両端位置に取り付けられている。このインシュレータ６…６は、リング状に形成され、単管３…３の外周面に取り付けられる装着部７と、この装着部７から半径方向外側にむけて放射状に延びる複数の羽根８…８とから構成されている。このインシュレータ６…６は、パイプライン２を推進させる際に、各単管３…３が鞘管１の内面と擦れて傷つくことを防止して、単管３…３を保護する役割を果たすとともに、鞘管１内面との接触面積を小さくすることで摩擦抵抗の軽減を図っている。

図２及び図３は、パイプライン２の先端を構成する単管３が発進立坑Ａから鞘管１に挿入した状態の詳細を示している。

発進立坑Ａの側面には地山Ｇが崩れることを防止している防護壁４０が発進立坑Ａの側壁の全周に亘り設置されている。この防護壁４０には、鞘管１が配される位置に円上の開口部が形成されており、この開口部から鞘管１の端部が発進立坑Ａの内側に若干突出している。この鞘管１の端面にはシール手段２０が装着されており、発進立坑Ａに鞘管１の内部に注入されている水Ｗが漏れ出すことを防止している。

このシール手段２０は、鞘管１の端面に取り付けるドーナツ状の装着部２２と、この装着部２２から鞘管１の軸方向を発進立坑Ａ内側に向けて延びる円筒状の胴部２５とが一体に構成されたもので、鞘管１に注入された水Ｗを止水しつつ、パイプライン２を構成する単管３…３を鞘管１の内部へ案内している。装着部２２には、複数のボルト孔がその全周にほぼ均等に配されるように形成されており、各ボルト孔にボルトが通され、これらボルトによってシール手段２０が鞘管１の端面に取り付けられている。

一方、胴部２５は鞘管１と連通された円筒体からなり、その径が装着部２２の内径部とほぼ同寸に形成されている。この胴部２５の鞘管１側は鞘管１と連通されている一方、発進立坑Ａ側は開放されており、パイプライン２を構成する単管３…３はこの開口部から挿入され鞘管１内部に案内される。この胴部２５の内周面には、挿入されるパイプライン２の単管３…３の外周面との間をシールするシール部材としてのゴムパッキン２７，２９が取り付けられている。ゴムパッキン２７，２９は、胴部２５の端面部と軸方向のほぼ中央部との２カ所で軸方向に層を成して設けられている。各ゴムパッキン２７，２９は、ドーナツ状にそれぞれ形成されており、これらの外周部が胴部２５の内周面部にボルト締めされて取り付けられている。一方、ゴムパッキン２７，２９の内周部は、締めしろが形成されるようその径が内部に挿入される単管３…３の外径よりやや小さめに形成されている。

また、胴部２５にはその下端から高さＨの位置に、胴部２５の内外を連通する矩形状の排水口３２が形成されている。この排水口３２は、鞘管１の内部に注入された水Ｗの水位が所定の水位以上になることを防止するために、鞘管１内の水Ｗを外部に排出するものである。鞘管１に注入される水Ｗが多く水位が高すぎると、パイプライン２が鞘管１内部において上側部分を推進される。このような場合、各単管３…３に装着されたインシュレータ６…６が鞘管１上部の内周面と擦れてしまい、円滑な推進の妨げとなってしまう。また、施工が進み、鞘管１内で接続される単管３…３が多くなり、パイプライン２が長くなるに連れ、鞘管１の内容積に対するパイプライン２の占める割合が大きくなる。すると、鞘管１内部にて水位が上昇し、パイプライン２が上側に押し上げられ、インシュレータ６…６の上端が鞘管１の内周面の上部と接触してしまう。排水口３２はかかる不具合を防止すべく、鞘管１に注入された水Ｗの水位が所定以上に上がることを防止している。

なお、排水口３２を形成する位置が低すぎると、パイプライン２を十分に浮上させることができず、インシュレータ６…６の下端が鞘管１の下面部に摺動するようにして推進される。かかる場合にも、摩擦抵抗が大きくなり、円滑にパイプライン２を推進させることができない。このため、当該排水口３２は、中心よりやや高めの位置に設けるとよい。これにより、インシュレータ６…６の上端または下端いずれをも鞘管１の内周面に摺動させることなく円滑にパイプライン２を推進させることができる。

さらに、胴部２５の発進立坑Ａ側には、挿入されるパイプライン２の単管３…３を円滑に挿入させることができるように、単管３…３の下面を支持する案内ローラ３５，３５が２つ取り付けられている。胴部２５の下部からは、案内ローラ３５，３５の取り付けられる円弧状の板材３６が軸方向外側に張り出している。各案内ローラ３５，３５はこの板材３６の周方向の両端部にて、その上端が胴部２５の中心軸に向けて延びるように取り付けられている。この２つの案内ローラ３５，３５により、単管３…３はシール手段２０から円滑に鞘管１内に挿入される。

なお、胴部２５の上部には、外周面から上部に突出するブラケット３７が設けられており、当該シール手段２０をフックで吊り下げて移動させることができるようになっている。

かかる構成を有するシール手段２０を鞘管１の端部に取り付けたことにより、図４に示すように、鞘管１に注入された水Ｗを発進立坑Ａに漏らすことなく単管３…３を順次鞘管１内に挿入できる。この図４は、パイプライン２の先端を構成する単管３がシール手段２０から鞘管１に挿入されている様子を示している。

図４（ａ）は、先端をなす単管３が軸方向にある程度挿入され、その後端に次の単管３が軸方向に接続された状態を示している。また、先端をなす単管３の後部に装着されたインシュレータ６が、シール手段２０に未だ挿入されておらず、シール手段２０の外側に位置している。この状態では、鞘管１に注入された水Ｗは内側に取り付けられたゴムパッキン２７により概ねシールされている。

そして、単管３，３同士が接続されたパイプライン２は発進立坑Ａにて到達立坑Ｂ（図４の左方）へ向けて押圧され、シール手段２０から鞘管１へさらに挿入される。すると、先端をなす単管３の後部に装着されたインシュレータ６が、外側のゴムパッキン２９の内周面を押しのけ、内側のゴムパッキン２７と外側のゴムパッキン２９との間に移動される（図４（ｂ）に示す状態）。この段階では、内側のゴムパッキン２７が胴部２５と単管３の外周面との間をシールしており、鞘管１に注入された水Ｗは内側のゴムパッキン２７より内側にとどまっている。

さらに、パイプライン２を押圧し、シール手段２０から鞘管１に挿入させると、インシュレータ６が内側のゴムパッキン２７の内周部を押しのけ、図４（ｃ）に示すように、内側のゴムパッキン２７より鞘管１側へ移動される。インシュレータ６がゴムパッキン２７を通過する際、ゴムパッキン２７の内周部と、単管３の外周面との間には隙間が形成される。このため、鞘管１に注入された水Ｗは内側のゴムパッキン２７から漏れ出し、内側のゴムパッキン２７と外側のゴムパッキン２９と間に形成された空間部に排出されてしまう。しかし、この排出された水Ｗは外側のゴムパッキン２９によりシールされ、シール手段２０から発進立坑Ａに漏れることが確実に阻止される。これにより、発進立坑Ａに設置された推進装置や発進立坑Ａの中で作業を行っている作業者が鞘管１に注入された水Ｗの漏洩によって作業を阻害されることがなく、安全に作業を行うことができる。

以上、ゴムパッキンを鞘管の軸方向の２カ所に取り付け、シール部材が２層となるように形成したものについて説明したが、２層に形成することには限定されず、３層以上の多層に形成しても構わない。シール部材の層が多くなるにつれ、シール手段から挿入されるパイプラインとの間に生ずる摩擦抵抗は大きくなるが、鞘管に注入された水が外部に漏れ出すことを確実に阻止することができる。また、シール部材としては、ゴムパッキンの他に樹脂製のシール材等を使用しても構わない。

さらに、鞘管に注入する液体としては、水以外に不凍液やその他の液体を使用しても構わない。この液体は、施工現場の環境や埋設使用とするパイプラインの種類に応じて適切な液体を選定すればよい。

本発明の一実施形態にかかるパイプライン埋設方法によりパイプラインを埋設している様子を示す説明図。 パイプラインの先端を構成する単管が発進立坑にてシール手段から鞘管に挿入された状態を示す図。 図２の単管を後端側からみた図。 単管に装着されたインシュレータがシール手段のゴムパッキンを通過する様子を示す図。

符号の説明

１ 鞘管
２ パイプライン
３ 単管
６ インシュレータ
１０，２０ シール手段
２７，２９ ゴムパッキン（シール部材）

Claims (3)

1. 地山に形成された立坑同士を連絡する鞘管内でパイプラインをこの鞘管の軸方向に推進させてパイプラインを地山に埋設せしめるパイプライン埋設方法であって、
   前記パイプラインの外周面にインシュレータを装着すると共に前記パイプラインの内部に前記液体が浸入せぬようその先端開口部を密閉し、また前記パイプラインが内部を通過可能なシール部材を前記鞘管の軸方向に多層となるように取り付けられたシール手段を前記鞘管の前記発進立坑側の端部に設け、
   所定量の液体を前記鞘管の内部に注入し、前記パイプラインを前記液体の注入された前記鞘管内にて浮遊させて推進させ、前記インシュレータが外側のシール部材を通過して、外側と内側のシール部材の間に移動し、さらに内側のシール部材を通過するようにしたことを特徴とするパイプライン埋設方法。
2. 前記鞘管に注入された前記液体を排出させる排水口が設けられ、この排水口は、前記液体が前記パイプラインを浮上させ、このパイプラインの外周面に取り付けられたインシュレータの下端が前記鞘管の下端と接触することを防止する一方で、前記パイプラインの外周面に装着されたインシュレータが前記鞘管の天面に圧迫することを防止可能な範囲に前記液体の液位を維持する高さに形成されていることを特徴とする請求項１に記載のパイプライン埋設方法。
3. 鞘管の内部に注入した液体が前記パイプラインの発進される発進立坑及び前記パイプラインの到達される到達立坑へ漏れ出さぬように前記鞘管の両端を止水していることを特徴とする請求項１または２に記載のパイプライン埋設方法。

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