コンクリート製推進管及びそのゴム輪製シール部材

【課題】推進管内外側からの止水力:1.0MPa以上を確実に担保したコンクリート製推進管の継手部の構造とする。
【解決手段】コンクリート製推進管先端部の鋼板製挿し口3外周前後の断面逆台形状シール溝6、7にそれぞれシール部材10、20を装着し、各シール部材を推進管の外筒鋼板4からなる受け口5内周面に密着させて挿し口3を挿し込む推進管である。前側のシール部材10は、シール溝6の断面形状に沿った底辺11と、その底辺11の両端から外方中央に向かって後前に傾斜する外側斜辺12a,12bと、その両外側斜辺の上端から内方前後に向かう内側斜辺13a,13bと、その両内側斜辺の下端を結ぶ中辺とからなる断面形状である。このシール部材内のスペースS内に入った水aは、フラップ部15a、15bを受け口内周面に押圧する。この継手部の止水は、シール部材のゴム弾性と前記受け口内周面に押圧する背圧によって担保される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、推進工法に使用されるコンクリート製推進管に関し、特に耐水圧性に優れた推進管、及びその推進管に使用するゴム輪製シール部材に関するものである。
【背景技術】
【0002】
地中に、下水道等のコンクリート製管(ヒューム管)の配管を行う場合、推進工法が一般に用いられるが、先行している上下水道、ガス管、電力・通信ケーブル等の埋設物を避けるため、40〜60mの大深度で推進工法を実施しなければならない場合がある。また、海底や湖底を迂回することなく最短ルートで推進工法を実施することが要求されることもある。さらに、農業用水、雨水貯留用パイプライン等の内圧管として要求されることもある。いずれの場合も、高水圧の地下水及び圧送水の侵入に備えて推進管の継手部には、高い止水性が要求される。
【0003】
この高い止水性を有する推進管としてのシール構造として、例えば、図8に示すように、コンクリート製推進管本体1の先端部に鋼板2により補強された挿し口3を形成すると共に、推進管本体1の外周面に装着した外筒鋼板4を後部に突き出して受け口5を形成し、挿し口3の外周に前後方向に間隔をおいて形成された断面逆台形状シール溝6、7にそれぞれシール部材8、9を装着し、各シール部材8、9を他の同様の推進管の受け口5内周面に密着させて挿し口3を挿し込むようにしたものがある(特許文献1 請求項1、図1参照)。
【0004】
この種の推進管は軸心に対し3度程度の屈曲度をもって接続される場合があり、その屈曲した継手部においては、後側のシール部材9は前側のシール部材8に比べて後側にあることから他の推進管の受け口5外周面に対して大きく離れるため(図5参照)、前側のシール部材8が主にその止水性を担保することとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2002−276285号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記シール構造をもった従来の推進管のその内側の止水力は1.0MPa以上であることが確かめられている(特許文献1段落0024表1、参照)。
しかし、昨今の大地震の発生により、推進管内側からの止水力が1.0MPa以上を確実に担保する要求がなされるとともに、推進管外側からの地下水圧等の外水圧に対しても十分な止水性を要求されるようになった。
【0007】
ところで、上記従来のシール部材は、図8の断面形状から理解できるように、その断面内に空洞部を形成し、その空洞部を介したゴム自身の反発力によって止水を行っており、その止水は、ゴム輪製シール部材の全断面において均等な反発力が作用している場合に最も有効に発揮される。
しかし、高い内外水圧がシール部材にかかると、実際には、その全断面において均等な反発力が発揮されずに漏水が生じている。
【0008】
この発明は、以上の実情の下、推進管内側からの止水力が1.0MPa以上を確実に担保するとともに、外水圧に対しても十分な止水性を有するコンクリート製推進管の継手部の構造とすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題を達成するために、この発明は、上記従来のシール部材においては、高い内外水圧がシール部材にかかると、その全断面において均等な反発力が発揮されないことから、ゴム自身の反発力のみならず、シール部材に至ったその水自身の圧力(背圧)を利用して、止水性を高めることとしたのである。
このように、背圧を利用すれば、シール部材に至った水自身によって自身がシール部材を乗り越える(通過する)ことを防止するため、その背圧が高くなればなるほど、止水性は向上する。
【0010】
この発明の構成としては、コンクリート製の推進管本体の挿し口の外周に形成されたシール溝にゴム輪製シール部材を装着し、各シール部材を他の同様の推進管の受け口内周面に密着させて挿し口を挿し込むようにした推進管における、前記シール部材であって、シール溝の底面形状に沿う底辺と、その底辺の両端から外方中央に向かって後側又は前側に傾斜するそれぞれの外側斜辺と、その両外側斜辺の上端から内方前側又は内方後側に向かうそれぞれの内側斜辺と、その両内側斜辺の下端を結ぶ中辺とからなる断面形状とした構成を採用することができる。
【0011】
このような断面形状のシール部材であると、推進管継手部の内側又は外側からシール部材に至った水は、前後何れかの外側斜辺に沿って両内側斜辺と中辺とで囲まれたスペース(空隙)に両外側斜辺の上端間の間隙から流入し、そのスペース内に入り込むことによって、その外側斜辺と内側斜辺で囲まれたフラップ部を外方に押圧してそのフラップ部を推進管内周面に押し付けて止水する。このため、従来のゴムの反発力のみに依存していたシール部材に比べれば、止水性は高いものとなる。
【0012】
この構成において、前方外側斜辺上端に対し後方外側斜辺上端を内方に少し下げると、受け口に挿し口を挿し込む際、前方の外側斜辺が先に受け口内周面に接しているため、前記上端が下がった分、後方の外側斜辺は受け口内周面に接する度合が弱く、その後方フラップ部がめくり上がることが防止される。
また、上記内側斜辺を凸円弧状とすれば、水が間隙内の下方に円滑に導かれて背圧が円滑にかかる。さらに、前後の外側斜辺の対向間における中央の推進管径方向の軸に対して、前後のフラップ部に対応する前後のスペースの形状及び大きさを同一にすれば、その両フラップ部に均等に背圧をかけることができる。
【0013】
なお、挿し口の外周に前後方向に間隔をおいてシール溝が形成され、その両シール溝にシール部材をそれぞれ装着した推進管の場合、前後の何れかのシール溝に、上記構成のゴム輪製シール部材を装着しても良いが、上記のように、屈曲した継手部においては、前側のシール部材8が主にその止水性を担保するため、その前方のシール部材にはこの構成を採用することが好ましい。しかし、この発明のシール部材は、前後の両シール溝に装着したり、後方のシール溝のみに装着したり、シール溝が前後にない場合(一つの場合)にも採用し得ることは勿論である。
【発明の効果】
【0014】
この発明は、シール部材を以上の構成にしたので、内外からの止水性が有効に発揮されるものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】一実施形態の推進管の接合状態の部分断面図
【図2】同断面図の一部拡大図
【図3】(a)は同実施形態のゴム輪製シール部材の一例の断面図、(b)はその寸法説明図
【図4】(a)は同実施形態のゴム輪製シール部材の他例の断面図、(b)は同ゴム輪製シール部材の他例の断面図、(c)は同ゴム輪製シール部材の他例の断面図
【図5】同実施形態の推進管の屈曲接合状態の断面図
【図6】同実施形態の推進管の水圧試験説明用部分断面図
【図7】他の実施形態の推進管の接合状態の部分断面図
【図8】推進管の従来の接合状態の部分断面図
【発明を実施するための形態】
【0016】
この一実施形態は、出願人が商品名:MAX(Mole Assist eXpert)推進管と称している下水道用鋼・コンクリート合成管であって、上記従来と同様に、図1に示すように、コンクリート製推進管本体1の先端部に鋼板2により補強された挿し口3を形成すると共に、推進管本体1の外周面に装着した外筒鋼板4を後部に突き出して受け口5を形成し、挿し口3の外周に前後方向に間隔をおいて形成された断面逆台形状シール溝6、7にそれぞれシール部材10、20を装着したものである。図中、1aは端面鋼板である。
この推進管を用いた管路の構築は、発進立坑からセミシールドマシン等によって土砂を掘削して土中に横方向の孔を形成しつつ、その掘削孔へのこの推進管の推進と、先行の推進管の受け口5に後行の推進管の挿し口3を、各シール部材10、20を先行の推進管の受け口5内周面に密着させて挿入する接続とを繰り返して管路を敷設する。
【0017】
この発明は、その前側シール部材10の構成を工夫したものであり、このシール部材10は、図1〜図3に示すように、シール溝6の底面形状に沿う断面ほぼ逆台形状底辺11と、その底辺11の両端から外側中央に向かって後方又は前方に傾斜するそれぞれの外側斜辺12a、12bと、その両斜辺12a、12bの上端から内方前側又は内方後側に向かう凸円弧状内側斜辺13a、13bと、その両斜辺13a、13bの下端を結ぶ富士山状中辺14とからなる断面形状のゴム輪からなる。
【0018】
上記底辺11は、上記両外側斜辺12a、12bの上端間の間隙t中央の推進管径方向の中心軸cに対し、前方(図3(a)において左方)側が直線から凸弧状に上方に傾斜し、後方(同図において右方)側が直線から真っ直ぐ上方に傾斜して左右が対称になっていない。これは、シール溝6のほぼ逆台形底面形状がそのようになっているからであり、この底辺11はそのシール溝6の底面形状に合わせることが好ましい。因みに、前記中心軸cはシール溝6の幅方向中央軸とはその幅方向一方にずれている(図2参照)。
【0019】
上記外側斜辺12a、12bと内側斜辺13a、13bで囲まれた部分は、受け口5内周面に対して接離可能なほぼ対称のフラップ部15a、15bとなっており(両フラップ部15a、15bは中心軸cに対して対称であり)、その前方フラップ部15a(前方外側斜辺12a)の上端に対して後方フラップ部15b(後方外側斜辺12b)の上端が少し内方(図3(b)において下方)に下がっている。このため、受け口5に挿し口3を挿し込む際、前方フラップ部15a(前方外側斜辺12a)の上端が先に受け口5内周面に接しているため、後方フラップ部15b(後方外側斜辺12b)の上端が下がった分、その後方の後方フラップ部15bは受け口5内周面に接する度合が弱く、その後方フラップ部15bがめくり上がることが防止される。
【0020】
上記両フラップ部15a、15bの間に間隙tも含めて両内側斜辺13a、13bと中辺14とで囲まれたスペース(空洞)Sが形成されている。このスペースSは、中辺14が富士山状にその中央部が立ち上がってその中辺14の片側と内側斜辺13a又は13bで囲まれた部分が沿孤状となって、上記中心軸cに対して左右が同一形状・大きさの対称となっている。すなわち、スペースSは中心線cを境にして左右のフラップ部15a、15bに対応する左右の空洞16a、16bに分かれており、その空洞16a、16bは、中心軸c、凸円弧状内側斜辺13a、13b、富士山状中辺14の片側とで囲まれた円弧状断面形状となっている。この左右の空洞16a、16bが同一形状・大きさであることから、このスペースSに入り込んだ水aは左右のフラップ部15a、15bに対して同一の背圧を与えることとなる。
【0021】
後側のシール部材20は、図4に示すように、上記シール溝7の断面形状に沿う底辺21と、その底辺21の両端から外側中央に向かって後方又は前方に傾斜するそれぞれの凸円弧状外側斜辺22a、22bと、その両斜辺22a、22bの上端から内方前側又は後側に向かう凸円弧状内側斜辺23a、23bと、その両斜辺22a、23a又は22b、23bに囲まれる部分中に断面円形の空洞26a、26bを有する断面形状とからなる。
なお、各シール部材10、20の材質は、水道用ゴムJIS K 6353に規定するIV類に適合するものを使用した。
【0022】
このシール部材10、20も従来と同様に、推進管の挿し口3の各シール溝6、7に嵌めて、他の推進管の受け口5に挿し込んで接合する。
この接合状態は、直線状の接続は図1の通りであり、屈曲状の接続は図5の通りとなる。このとき、前方のシール部材10はその前後のフラップ部15a、15bが立ち上がって受け口5内周面に圧接し続けるため、止水効果の低下もない。
また、図1、図5の接続状態において、その接続部に、図2矢印に示すように、推進管の内側から、又は推進管の外側から、その継手部内に水aが入り込むと、その浸入は、フラップ部15a、15bと受け口5内周面との間を通ってスペースS内に至ることとなる。このスペースS内に水aが浸入すると、その水aの浸入圧(背圧)により、フラップ部15a、15bは受け口5内周面に押付けられることとなって、矢印方向の水aの浸入を阻止することとなる。すなわち、シール部材10のゴム弾性による反発力のみならず、シール部材10に至った水自身の圧力(背圧)を利用して、止水性を高める。この止水効果は、水aの浸入圧(背圧)が高くなればなるほど、スペースS内に入り込む水圧が高くなって止水性は向上する。
【0023】
この構成のシール部材10を下記表1に示す各寸法(mm)、及び後側シール部材20を図4(a)で示す寸法によって製造し、図1に示す呼び径:800mmのMAX推進管に嵌め、図6の供試管を水平に接合した、社団法人日本下水道協会の試験基準に準拠した外部封水水平水密試験及び同内部封水水平水密試験において止水性が1.05MPa以上をそれぞれ確実に担保することができた。
例えば、その外部封水水平水圧試験は、図6に示すように、供試管を水平に接合し、図1の継手部の外周部に封水装置30等を装着し、1.05MPaの水圧を加え3分間その圧力をそれぞれ保持し、継手部の内部への漏水の有無を確認した。
また、供試管を図5に示すように屈曲させて接合した曲げ水密試験、及び複合水密試験も同様にして行なったところ、前者の止水性:1.05MPa以上、後者の止水性:1.0MPa以上を確実に担保することができた。これらの曲げ水密試験、複合水密試験も従来と同様な上記社団法人日本下水道協会の試験基準に準拠した。
【0024】
【表1】

【0025】
後側のシール部材20には、図4(b)、図4(c)に示す断面形状のものを採用し得る。その図4(a)〜(c)における各部分(底辺21等)の寸法は、一例を示すものである。図中、26は空洞である。
また、後側シール部材20においても、前側シール部材10と同様の断面形状、すなわち、シール溝7の底面形状に沿う底辺と、その底辺の両端から外方中央に向かって後側又は前側に傾斜するそれぞれの外側斜辺と、その両外側斜辺の上端から内方前側又は内方後側に向かうそれぞれの内側斜辺と、その両内側斜辺の下端を結ぶ中辺とからなる断面形状とし、その両内側斜辺と中辺とで囲まれたスペースに両外側斜辺の上端間の間隙から水aが流入して、その流入水aでもって、外側斜辺と外側斜辺で囲まれたフラップ部を外方に押圧可能としたものとし得る。
さらに、図4(b)、(c)のシール部材10における底辺21の鋸刃形状は、図3の前側シール部材10の底辺11や図4(a)の底辺21にも採用することができる。
【0026】
上記実施形態は、コンクリート製推進管本体1の外周面全部に外筒鋼板4を装着した推進管であったが、図7に示す、受け口5のみを鋼板4’によって構成し、その挿し口はコンクリート製のみとした標準的な推進管等においても、その挿し口3のシール溝6、7に上記シール部材10、20を装填してその作用効果を得ることができる。
このように、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【0027】
1 推進管本体
2 鋼板
3 挿し口
4 外筒鋼板
5 受け口
6 第1シール溝
7 第2シール溝
10 前側シール部材
11 前側シール部材の底辺
12a、12b 前側シール部材の外側斜辺
13a、13b 前側シール部材の内側斜辺
14 前側シール部材の中辺
15a、15b 前側シール部材のフラップ部
t 前側シール部材の間隙
20 後側シール部材
S 水流入スペース(空隙)

【特許請求の範囲】
【請求項1】
コンクリート製の推進管本体(1)の挿し口(3)の外周に形成されたシール溝(6)にゴム輪製シール部材(10)を装着し、各シール部材(10)を他の同様の推進管の受け口(5)内周面に密着させて前記挿し口(3)を挿し込むようにした推進管における、前記シール部材(10)であって、
上記シール溝(6)の底面形状に沿う底辺(11)と、その底辺(11)の両端から外方中央に向かって後側又は前側に傾斜するそれぞれの外側斜辺(12a、12b)と、その両外側斜辺(12a、12b)の上端から内方前側又は内方後側に向かうそれぞれの内側斜辺(13a、13b)と、その両内側斜辺(13a、13b)の下端を結ぶ中辺(14)とからなる断面形状とし、
上記両内側斜辺(13a、13b)と上記中辺(14)とで囲まれたスペース(S)に上記両外側斜辺(12a、12b)の上端間の間隙(t)から水(a)が流入して、その流入水(a)でもって、前記外側斜辺(12a、12b)と内側斜辺(13a、13b)で囲まれたフラップ部(15a、15b)を外方に押圧可能としたことを特徴とするコンクリート製推進管用ゴム輪製シール部材。
【請求項2】
上記前方外側斜辺(12a)の上端に対して後方外側斜辺(12b)の上端を内方に下げたことを特徴とする請求項1に記載のコンクリート製推進管用ゴム輪製シール部材。
【請求項3】
上記前後の外側斜辺(12a、12b)の対向間における中央の推進管径方向の軸(c)に対して、前後のフラップ部(15a、15b)に対応する前後のスペース(16a、16b)の形状及び大きさを同一にしたことを特徴とする請求項1又は2に記載のコンクリート製推進管用ゴム輪製シール部材。
【請求項4】
コンクリート製の推進管本体(1)の挿し口(3)の外周に形成されたシール溝(6)にゴム輪製シール部材(10)を装着し、前記シール部材(10)を他の同様の推進管の受け口(5)内周面に密着させて前記挿し口(3)を挿し込むようにしたコンクリート製推進管において、
上記シール部材(10)を、上記シール溝(6)の底面形状に沿った底辺(11)と、その底辺(11)の両端から外側中央に向かって後側又は前側に傾斜するそれぞれの外側斜辺(12a、12b)と、その両斜辺(12a、12b)の上端から内方前側又は内方後側に向かう内側斜辺(13a、13b)と、その両内側斜辺(13a、13b)の下端を結ぶ中辺(14)とからなる断面形状とし、
上記両内側斜辺(13a、13b)と上記中辺(14)とで囲まれたスペース(S)に上記両外側斜辺(12a、12b)の上端間の間隙(t)から水(a)が流入して、その流入水(a)でもって、前記外側斜辺(12a、12b)と内側斜辺(13a、13b)で囲まれたフラップ部(15a、15b)を外方に押圧可能としたことを特徴とするコンクリート製推進管。
【請求項5】
上記前方外側斜辺(12a)の上端に対して後方外側斜辺(12b)の上端を内方に下げたことを特徴とする請求項4に記載のコンクリート製推進管。
【請求項6】
上記前後の外側斜辺(12a、12b)の対向間における中央の推進管径方向の軸(c)に対して、前後のフラップ部(15a、15b)に対応する前後のスペース(16a、16b)の形状及び大きさを同一にしたことを特徴とする請求項4又は5に記載のコンクリート製推進管。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【公開番号】特開2013−47421(P2013−47421A)
【公開日】平成25年3月7日(2013.3.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−186152(P2011−186152)
【出願日】平成23年8月29日(2011.8.29)
【出願人】(390000332)栗本コンクリート工業株式会社 (29)
【Fターム(参考)】