JP4556737B2 - パイプルーフ工法に使用する鋼管の継手構造及びパイプルーフ工法の施工方法 - Google Patents
パイプルーフ工法に使用する鋼管の継手構造及びパイプルーフ工法の施工方法 Download PDFInfo
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パイプルーフ工法の施工にあたっては、まず、推進用の立坑を掘削してその中に掘削及び鋼管推進用の機械を設置する。そして、運搬可能な程度の長さ(立坑に搬入可能な長さで、例えば、6〜10m)に切断した鋼管を立坑内に搬入して順次先行する鋼管と接合して推進していく。この場合、鋼管の軸方向の接合は、現状では溶接による場合がほとんどである。なお、鋼管の周壁の軸方向には、鋼管を平行に設置して連結するために、さらに必要に応じて止水性を付与するために、通常180°の間隔で対向して横連結継手が設けられており、隣接する鋼管と連結するようになっている。なお、この取付角度は適宜変更することができる。
また、上記のディスタントピースを、外管と該外管内に挿入された該外管より長い内管とによって構成し、前記外管の両端部から突出した内管を前記先行管及び後続管の横連結継手に挿入して取付けるようにした。
さらに、上記のディスタントピースを、前記鋼管継手部材に接合された普通鋼材からなる取付板に溶接により接合するようにした。
また、上記の推進抑止手段を、駆動手段を介して両端部が先行管及び後続管に固定され、前記駆動手段を操作することにより前記先行管及び後続管を互いに引寄せて接合するように構成した。
Fjmax>F1+Ac×kf−Ap×kh
但し、
Fjmax:推進機械の最大押圧力
F1:第1の継手管に第2の継手管を嵌合するに必要な押圧力
Ac:地盤中の鋼管の表面積
kf:地盤の単位面積当たりの表面積
Ap:鋼管の断面積
kh:地盤の水平方向反力係数
図1は本発明の実施の形態1に係るパイプルーフ工法に使用する鋼管の継手構造の一例を示す斜視図、図2は図1の要部の縦断面図である。
本実施の形態に係る継手構造を構成する鋼管継手部材Jは高張力鋼材からなり、一方の鋼管1(以下、これを先行管という)の一端に溶接により接合される外側継手管10と、先行管1と同径の他方の鋼管2(以下、これを後続管というが、この後続管に次の後続管が接続された場合は、先行管となる)の一端に溶接により接合され、外側継手管10に嵌入(差込み)されて接合(接続)される内側継手管20とからなっている。
このとき、図3に示すように、内側継手管20の段部26が外側継手管10の凹陥部11の上縁段部13に係止し、各ボルト挿通穴12とねじ穴27の位置が整合する。この状態で、各ボルト挿通穴12に挿通したボルト30をねじ穴27に螺入して、各分割片25を外側継手管10の内壁側に引寄せて固定する。
図4に示すように、先行管1(最初に貫入する先行管の場合を示す)の外周の軸方向には、図4(b)に示すように、開口部4を互いに異なる方向に向けて、横連結継手3a,3b(以下、単に3と記すことがある)が対向して設けられており、また、下端部(後端部)には、外側継手管10が溶接により接合されている。
これら横連結継手3の先行管1及び後続管2への接合、外側継手管10と内側継手管2の先行管1及び後続管2への接合は、あらかじめ工場等において行われる。
本例によれば、施工現場で溶接することなく鋼管継手部材Jに簡単にディスタントピース5を取付けることができる。
本例においても、施工現場で溶接することなく、鋼管継手部材Jに簡単にディスタントピース5を取付けることができる。
本例によれば、鋼管継手部材Jへのディスタントピース5の接合に溶接を必要とするが、普通鋼材どうしの接合なので予熱や後熱などを考慮する必要がなく、簡単な設備で容易に接合することができる。
また、内側継手管20にスリット24を設けて縮径機能を付与した場合を示したが、外側継手管10にスリットを設けて拡径機能を付与し、内側継手管を嵌入したのち縮径させ、ボルト30で固定するようにしてもよい。
さらに、先行管1と後続管2の接合に、図1に示すような構造の鋼管継手部材Jを用いた場合を示したが、これに限定するものではなく、他の構造の差込式の鋼管継手部材を用いてもよい。
また、先行管1と後続管2の横連結継手3,3と接続するディスタントピース5を、溶接することなく、又は簡単な溶接設備で鋼管継手部材Jに取付けるようにしたので、取付作業が簡単で作業時間を短縮することができる。
本実施の形態は、実施の形態1に係る鋼管継手部材Jを用いたパイプルーフ工法の施工方法に関するものである。なお、パイプルーフ工法の一般的な施工方法は前述の通りであり、鋼管継手部材Jの接続手順については実施の形態1で説明したので、詳細な説明は省略する。
このような先行管1の移動を抑止する推進抑止手段としては、(A)先行管1と、立坑内に固定された推進機械、立坑内に設置されたアンカー、さらには推進機械を固定する鉄構部材の如き固定部との間をワイヤロープなどの曳索により接続して固定し、あるいは(B)先行管1と後続管2とを例えばレバーブロックなどの駆動手段を介して曳索で接続し、駆動手段を操作して先行管1と後続管2を互いに引寄せて継手部材Jを接続する手段などが考えられる。
鋼管継手部材の嵌合に必要な押圧力を Fi(N)
地盤の水平方向反力係数を kh(N/m2)
鋼管の断面積を Ap(m2)
地盤の単位面積あたり摩擦力を kf(N/m2)
地盤中の鋼管の表面積をAc(m2)
先行管の推進を防ぐための力 Fnf(N)
推進機械(油圧ジャッキ)の押圧力を Fjmax(N)
鋼管継手部材の圧縮耐力 Paj(N)
鋼管の圧縮耐力 Pap(N)
とした場合、鋼管継手部材Jが健全に接続されるための条件は、次の通りである。
a:Fjmax>Fi+Ac×kf−Ap×kh(継手嵌合に必要な力を出せる油圧ジャッキであること)
b:Ac・kf+Ap・kh+Fnf>Fi(推進を留める力が嵌合に必要な力より大きいこと)
c:Paj>Pap>Fi(嵌合時に鋼管が破壊に至らないこと)
d:Paj>Pap>Fnf(先行管を頑強に固定しすぎて鋼管を破壊することのないこと)
Fnf=Fj−Ac×kf−Ap×kh
若し、アンカー(固定部)又はアンカーと先行管を固定するための曳索の強度がFnfを下回り、Fnfに耐えられない場合は、先行管の推進を抑止することができないので、使用する油圧ジャッキの最大押圧力をFjmaxとすると、施工時に最大でFnfmaxの力がかかる可能性がある。
すなわち、
Fnfmax=Fjmax−Ac×kf−Ap×kh
よって、図11のaに示すように、推進抑止手段40は、この力に耐ええることが必要である。
以上のことから、推進機械の油圧ジャッキによる押圧力Fjmaxは、
Fjmax>F1+Ac×kf−Ap×kh ……(1)
となる。
よって、上記(1)式により地盤の反力の助けを受けた上で継手部材Jの嵌合に必要な反力をとることにより、先行管1の推進を阻止して鋼管継手部材Jを嵌合することができる。以下、これを具体的に説明する。
図12(a)において、1は立坑50から地盤51に水平方向に貫入された先行管で、後端部に接合された外側継手管10は、地盤51から立坑50内に露出している。そして、外側継手管10の両側のほぼ水平位置には、対向してねじ穴16が設けられている(図には一方の側だけ示してある。以下同様)。
41は例えば立坑50の底部や立坑50内に設置された推進機械あるいは推進機械を固定する鉄構部材(共に図示せず)に設置された固定部であるアンカーボルト、42は一端が先行管1のねじ穴16に螺入されたアイボルト43に固定され、他端がアンカーボルト41に固定されたワイヤロープの如き曳索で、これらにより先行管1の推進抑止手段40を構成している。
本例は先行管1の後端部に内側継手管2が接合されており、後続管2の先端部には外側接続管1が接続されている。なお、3本以上の鋼管を接続する場合は、最後部の後続管を除き、各後続管2の後端部には内外継手管2が接合されている。
本例も先行管1の後端部に内側継手管20を接合したもので、先行管1の外周に内側継手管20に近接して、図13(b)に示すバンド45が両取付腕46をほぼ水平にして着脱可能に装着されており、後続管2の外周にも外側継手管10に近接して同様にバンド45が装着されている。
そして、レバーブロックなどの駆動手段49に取付けられた曳索42の他端を、両側のバンド45の取付腕46にそれぞれ取付けたものである。
本例は、例えば、立坑50の制約などにより、アンカーボルト41等の固定部を所定の角度で設置できないような場合に実施して、特に有効である。なお、図13、図14の例で使用するバンド45は、図12の例において、アイボルト43に代えて先行管1に装着してもよい。
Claims (9)
- 外周に横連結継手が設けられた先行管及び後続管と、前記先行管に接合される外側継手管又は内側継手管(以下、第1の継手管という)及び前記後続管に接合される内側継手管又は外側継手管(以下、第2の継手管という)によって構成した鋼管継手部材とを有し、前記第1の継手管に第2の継手管を嵌合し、前記先行管と後続管に設けた横連結継手の間において、前記鋼管継手部材にディスタントピースを取付けることを特徴とするパイプルーフ工法に使用する鋼管の継手構造。
- 前記ディスタントピースを、ボルトにより前記鋼管継手部材に取付けることを特徴とする請求項1記載のパイプルーフ工法に使用する鋼管の継手構造。
- 前記ディスタントピースを、外管と該外管内に挿入された該外管より長い内管とによって構成し、前記外管の両端部から突出した内管を前記先行管及び後続管の横連結継手に挿入して取付けることを特徴とする請求項1記載のパイプルーフ工法に使用する鋼管の継手構造。
- 前記ディスタントピースを、前記鋼管継手部材に接合された普通鋼材からなる取付板に溶接により接合することを特徴とする請求項1又は2記載のパイプルーフ工法に使用する鋼管の継手構造。
- 外周に横連結継手が設けられ後端部に外側継手管又は内側継手管(以下第1の継手管という)が接合されて地盤中に貫入された先行管と、外周に横連結継手が設けられ前端部に前記先行管の第1の継手管に嵌合して接合する内側継手管又は外側継手管(以下第2の継手管という)が設けられた後続管とを有し、前記先行管に後続管を接合するにあたり、前記先行管の推進を抑止する推進抑止手段を設け、該推進抑止手段により前記先行管の推進を抑止しつつ前記先行管に後続管を接合することを特徴とするパイプルーフ工法の施工方法。
- 前記推進抑止手段を、一端が先行管又はこれに接合された前記第1の継手管に取付けられ、他端が立坑内の固定部に取付けられた曳索によって構成したことを特徴とする請求項5記載のパイプルーフ工法の施工方法。
- 前記推進抑止手段を、駆動手段を介して両端部が先行管及び後続管に固定され、前記駆動手段を操作することにより前記先行管及び後続管を互いに引寄せて接合するように構成したことを特徴とする請求項5記載のパイプルーフ工法の施工方法。
- 前記地盤中に貫入された先行管に接合された前記第1の継手管に前記後続管に接合された前記第2の継手管を嵌合するための推進機械の押圧力を次のように設定したことを特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載のパイプルーフ工法の施工方法。
Fjmax>F1+Ac×kf−Ap×kh
Fjmax:推進機械の最大押圧力
F1:第1の継手管に第2の継手管を嵌合するに必要な押圧力
Ac:地盤中の鋼管の表面積
kf:地盤の単位面積当りの表面積
Ap:鋼管の断面積
kh:地盤の水平方向反力係数 - 前記先行管の第1の継手管と後続管の第2の継手管を接合したのち、該第1の継手管と第2の継手管にディスタントピースを取付けたことを特徴とする請求項5〜8のいずれかに記載のパイプルーフ工法の施工方法。
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