拡径装置、拡径方法及び布設替え工法
【課題】 簡易な構造で設備コストを低減させて既設管の拡径を行うようにした。
【解決手段】 地下に埋設されている既設管２Ａを新管に布設替えする拡径装置１は、既設管２Ａと略同軸をなし先端３ａに至るにしたがって先細となるように形成されたクサビ部材３と、クサビ部材３を後方から押す押出しジャッキ４と、押出しジャッキ４の反力を既設管２Ａの内周面にとるグリッパ５と、内部のテーパ面６２ａにクサビ部材３が押し込ませるにしたがって所定の外径まで径方向に拡がる拡径具６とを備えている。クサビ部材３を拡径具６に押し込むと、拡径具６の押圧面６２ｅで既設管２Ａの内側を押圧して拡径する。布設替え区間を拡径装置１によって所定の拡径外径に拡径した後、推進施工によって新管を布設する。
【解決手段】 地下に埋設されている既設管２Ａを新管に布設替えする拡径装置１は、既設管２Ａと略同軸をなし先端３ａに至るにしたがって先細となるように形成されたクサビ部材３と、クサビ部材３を後方から押す押出しジャッキ４と、押出しジャッキ４の反力を既設管２Ａの内周面にとるグリッパ５と、内部のテーパ面６２ａにクサビ部材３が押し込ませるにしたがって所定の外径まで径方向に拡がる拡径具６とを備えている。クサビ部材３を拡径具６に押し込むと、拡径具６の押圧面６２ｅで既設管２Ａの内側を押圧して拡径する。布設替え区間を拡径装置１によって所定の拡径外径に拡径した後、推進施工によって新管を布設する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中に埋設された水道管などの既設管を非開削で新管に布設替えする拡径装置、拡径方法及び布設替え工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地下に埋設された水道管などの既設管を非開削で布設替えする工法では、既設管（旧管）の撤去が不要で且つ既設管と同口径の新管（新しく布設する配管）を布設替えできるように、プラズマ切断を使用して既設管を破壊し拡径する工法がある。この工法は、予め既設管にプラズマトーチを使用して管軸方向及び円周方向に溝を切り込んでから、テーパ状の拡径部を有する拡径装置を使用して管軸方向に挿入して管を拡径破断し、その後に新管を布設するものである（例えば、特許文献１参照）。
しかし、このプラズマトーチによって管に溝を切り込んでから拡径破断する方法は、既設管が脆い鋳鉄管であれば容易に拡径破断できるため極めて有効であるが、靭性のあるダクタイル管や鋼管だとこの切り込み溝の有効性については懸念がある。また、ガス、電話、電気用管路が近接したところでは、火気による影響が予想されることからプラズマ切断の使用をできるだけ避けたいといった現状がある。このため、プラズマ切断を使用せずに既設管を破壊する工法が、例えば特許文献２及び特許文献３に開示されている。
特許文献２は、クサビ形状をなす新管先導装置の周部に破断切開ローラとガイドローラとが適宜数配置されている。そして、この新管先導装置を既設管に押し込むことで、破断切開ローラが押圧力により既設管を切開させて拡径破壊すると同時に、新管先導装置の後方で新管を布設していくものである。
特許文献３は、装置の進行方向前方に、突出部材を径方向外側に押し出して押圧により既設管を破壊する機構を備えている。そして、この装置の後方で破壊した既設管が崩落しないように防護しつつ新管を布設する布設替え装置である。
【特許文献１】特許第３２８８１３５号公報
【特許文献２】特許第３３０１５６２号公報
【特許文献３】特公平５−２９７５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のような特許文献１乃至特許文献３によれば、以下のような問題があった。
特許文献１による施工方法は、プラズマトーチと拡径装置の二台の機械が必要であり、設備にかかるコストが増加するといった問題があった。
特許文献２及び特許文献３は、特許文献１と同様に既設管を破壊してから拡径するものであり、破壊するための装置と拡径装置との二つの装置からなるため、装置が複雑であるうえ特殊な機械となるため、設備コストが高くなるという問題があった。
【０００４】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、簡易な構造で設備コストを低減させて既設管の拡径を行うようにした拡径装置、拡径方法及び布設替え工法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明に係る拡径装置では、地下に埋設されている既設管を新管に布設替えするための拡径装置であって、既設管と略同軸をなし先端に至るにしたがって先細となるように形成されたクサビ部材と、クサビ部材を後方から押す押出し部材と、押出し部材の反力を受ける固定部材と、内部のテーパ面にクサビ部材を押し込ませるにしたがって所定の外径まで径方向に拡がる拡径具と、固定部材と拡径具とを連結する連結部材とを備えていることを特徴としている。
本発明では、クサビ部材を拡径具に押し込むことで、拡径具は既設管の径方向に拡げる作用を発生させ、既設管を内周面から押圧して拡径変形させることができる。このように、既設管を破壊することなく拡径できるため、拡径装置を簡易化でき、さらに小さな押込み力で済むことから、押込み部材やその反力をとる固定部材に必要な能力を小さくできるため、設備コストを低減できる。
【０００６】
また、本発明に係る拡径装置では、クサビ部材と拡径具との間の接触範囲に滑り手段が備えられていることが好ましい。
本発明では、クサビ部材を拡径具に押し込むとき摩擦力を低減でき、大きな押込み力が不要となるため容易に押し込むことができる。
【０００７】
また、本発明に係る拡径装置では、滑り手段は、転がり部材であることが好ましい。
本発明では、クサビ部材は、周部に取り付けた転がり部材が拡径具の内周面を転動することで拡径具に押し込まれる。このときの転がり部材と拡径具との接触面が小さいことから、摩擦力が小さいため小さな押込み力で既設管を拡径することができる。
【０００８】
また、本発明に係る拡径方法では、内部に先細のテーパ面を有していて拡径可能な拡径具を地下に埋設された既設管に配設し、先細のクサビ部材を拡径具の内部に押し込むことで拡径具を拡径させて既設管を拡径する拡径方法であって、既設管の内側から外径方向に拡径具を押圧して所定径を拡径する拡径工程と、拡径具を所定長さで移動させる移動工程とを繰り返して布設替え区間全線にわたって既設管を所定の拡径外径に拡径することを特徴としている。
本発明では、従来のように既設管を破壊することなく押し拡げによって布設替え区間全線にわたって拡径具の所定径で拡径することができる。このように、先細のテーパ面を有する拡径具に先細のクサビ部材を押し込む簡易な構成により拡径でき、また小さな押込み力で済むことから、設備コストを低減できる。
【０００９】
また、本発明に係る拡径方法では、既設管に対し、複数の前記拡径具により段階的に拡径外径の大きな拡径具に交換することで繰り返し布設替え区間の拡径を行って、既設管を所定の外径に拡径することが好ましい。
本発明では、段階的に少しずつ拡径外径を大きくし、複数回の拡径作業で所定の拡径外径を確保することで、一度に所定の拡径寸法に拡幅させる場合に比べてクサビ部材を拡径具に押し込む際の押込み力を小さくでき、設備コストを低減できる。また、段階的に拡径するため、拡径前の既設管の部分と拡径直後の既設管の部分との境界部に大きな湾曲又は傾斜部を発生させることがなく、既設管の破壊を防止できる。
【００１０】
また、本発明に係る布設替え工法では、上述の拡径方法によって拡径した既設管の内空に新管を布設するようにしたことを特徴としている。
本発明では、拡径作業で既設管を破壊させないため、従来のように拡径直後に新管を布設することなく布設替え区間全線を予め拡径しておくことができる。そして、拡径作業を終了後に新管の布設のみを施工できる。このため、狭い空間内で拡径と新管布設との両作業を同時に行うような煩雑な作業がなくなり、効率化を図ることができる。
【００１１】
また、本発明に係る布設替え工法では、新管の布設は、推進手段により新管を順次押し込むと共に、新管と既設管との隙間に滑材を注入することが好ましい。
本発明では、滑材により拡径した既設管の内側で新管が滑り易くなり移動できるため、一方向から新管を押し込む推進施工により布設することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の拡径装置及び拡径方法によれば、クサビ部材を拡径具に押し込むだけで拡径できる簡易な機構の拡径装置であることから、従来のように既設管を破壊する装置及び拡径する装置の二種類の装置とする必要がなくなる。さらに、小さな押込み力で済むことから、押込み部材や固定部材に必要な能力を小さくでき、設備コストを削減することができる。
また、本発明の布設替え工法によれば、狭い空間内で拡径と新管布設との両作業を同時に行うような煩雑な作業がなくなり、効率化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の拡径装置、拡径方法及び布設替え工法の第一の実施の形態について、図１乃至図８に基づいて説明する。
図１は本発明の第一の実施の形態による拡径装置を示す側面図、図２は保持部材を示す断面図、図３は拡径具を示す斜視図、図４は図１に示す拡径具のＡ−Ａ線矢視図であって（ａ）は拡径前を示す図、（ｂ）は拡径中を示す図、図５（ａ）、（ｂ）はクサビ部材による拡径手順を示す図、図６は第一の実施の形態による拡径装置を用いた布設替え工法を示す図、図７は第一の実施の形態による新管布設状態を示す図、図８は新管布設時の注入手段を示す図であって、（ａ）はその側面図、（ｂ）は（ａ）に示すＢ−Ｂ線断面図である。
【００１４】
図１に示すように、本第一の実施の形態による拡径装置１は、例えば地下に埋設されている水道管などの既設管２Ａの内部に設置され、老朽化などにより交換を必要とする既設管２Ａ（ダクタイル管）を非開削によりほぼ同径の新管２Ｂ（図７参照）に布設替えするものである。なお、この既設管２Ａは鋼管又は鋳鉄管であってもよい。拡径装置１を使用した布設替え作業は、所定延長の布設替え区間の始点（図１に示す右側）から終点（図１に示す左側）に向けて矢印Ｆ方向に順次移動させながら行う。なお、必要に応じて、この移動における始点側を「前方」とし、終点側を「後方」として以下説明する。
【００１５】
図１に示すように、拡径装置１は、既設管２Ａと略同軸をなし先端３ａに至るにしたがって先細となるように形成されたクサビ部材３と、クサビ部材３を後方から押す押出しジャッキ４と、押出しジャッキ４の反力を受けるグリッパ５（固定部材）と、内部のテーパ面６２ａにクサビ部材３を矢印Ｅ方向に押し込ませるにしたがって所定の外径まで径方向に拡がる拡径具６とから概略構成されている。そして、拡径装置１には、グリッパ５及び拡径具６の後述する基盤部材６１の間を連結して拡径具６を所定位置で固定する連結ロッド７（連結部材）を備えている。
グリッパ５は、既設管２Ａの径方向に伸縮して管内面を押圧するジャッキ（図示省略）を有し、このジャッキを操作することで、管内面への固定や解除が出来るようになっている。
【００１６】
図１に示すクサビ部材３は、断面円形をなし後端面３ｂに押出しジャッキ４を固定させた円筒部３Ａと、前方側で周面に略円錐台形状のテーパ面３ｃを有した先端部３Ｂとからなる。なお、先端部３Ｂの形状は、図４（ａ）の３Ｃで示したように、角部を丸めた略四角錐台形状でもよい。
そして、クサビ部材３は、円筒部３Ａの外周面で保持部材８によって支持されている。この保持部材８は、図２に示すように、断面視でクサビ部材３と既設管２Ａとの間の夫々に所定間隔をもって設けられたリング部材８１が配置されている。このリング部材８１には、その内周８１ａに第一ガイドローラ８２を適宜数備え、外周８１ｂに第二ガイドローラ８３を適宜数備え、夫々が拡径装置１の進行方向に回転する。これにより、クサビ部材３は、第一ガイドローラ８２に沿って押込み移動できるため、既設管２Ａの中心軸に対してずれることなく移動することができる（図１参照）。一方、保持部材８のガイドローラ８３によって、拡径装置１を既設管２Ａの内面に沿わせて移動できる。
なお、保持部材８の第一、第二ガイドローラ８２、８３は必ずしもこれに限定されるものではなく、円筒部３Ａと保持部材８、及び既設管２Ａの内面と保持部材８とが相互に摺動可能になっていればよく、摩擦低減材を介在させることでもよい。
【００１７】
図３に示すように、拡径具６は、連結ロッド７を後端６１ａで接続させるリング状をなす基盤部材６１と、後端６２ｂをヒンジ部６３によって基盤部材６１の前端６１ｂに連結させた押圧部材６２とからなる。ここで、ヒンジ部６３は、別途のヒンジ部材を設けて、基盤部材６１に対して押圧部材６２が回動可能になるようにしてもよいし、基盤部材６１と押圧部材６２が当接する所を枢着可能な形状に夫々加工して枢着させ、基盤部材６１に対して押圧部材６２が回動可能になるようにしてもよい。
【００１８】
図３及び図４に示すように、押圧部材６２は、周方向に４分割されるように割溝６４を形成させたチャック形状をなしている。押圧部材６２の内周面は、後端６２ｂから先端６２ｃに向かうにしたがってクサビ部材３の外径より小さくなるテーパ面６２ａが形成されている。また、押圧部材６２の外周面は、前後方向で略中間位置に折曲点６２ｄがあり、その折曲点６２ｄの前後両側に斜面が形成されている。ここで、折曲点６２ｄより前方側の斜面が既設管２Ａの内面を押圧する押圧面６２ｅとなる。この押圧部材６２は、クサビ部材３が挿入されたとき、ヒンジ部６３（図１参照）を支点にして径方向に拡がり、既設管２Ａを内側から押圧して拡径させる。
押圧部材６２の外径寸法は、クサビ部材３が挿入される前は既設管２Ａの内径よりも小さな径とし、クサビ部材３が挿入されたときには既設管２Ａの内径よりも大きな所定の外径に拡がることが可能な径とする。
【００１９】
図１に示すように、拡径具６は、例えば連結ロッド７の端部７ａに形成されたネジ部を基盤部材６１に螺合させることで脱着可能に接続されている。そして、図５（ｂ）に示す拡径外径Ｄの異なる複数の拡径具６を設けておくことで、後述する拡径方法のように段階的に径の大きな拡径具６に交換しながら施工することがよい。
【００２０】
図２に示すように、連結ロッド７は、周方向に所定間隔をもって設けられている（本実施の形態では４箇所）。連結ロッド７は、図１に示すようにグリッパ５と拡径具６の基盤部材６１との間を固定させるように連結することで、押出しジャッキ４の押出し力が働いたときに拡径具６とグリッパ５とが離れようとするのを防ぎ、押出し力が効果的に拡径力に変換できるようになっている。そのため、連結ロッド７は、押出しジャッキ４の押出し力によって連結ロッド７にかかる引張力に対して耐えられるような強度としている。なお、図２に示すように、リング部材８１の断面に直交して連結ロッド７が貫通し、この貫通箇所で連結ロッド７とリング部材８１とが固着している。
【００２１】
図６に示すように、布設替え区間の両端部に始点開口部９（図中右側）と終点開口部１１（図中左側）とが設けられている。
終点開口部１０には、牽引装置１１が備えられワイヤー１２などがグリッパ５の終点側端部５ａに固定されている。拡径装置１は、グリッパ５の既設管２Ａへの固定を解除させて牽引装置１１を作動して牽引し、次の拡径箇所に拡径装置１を移動させることができる。そして、この拡径装置１は、終点側にグリッパ５を順次盛り替えながら移動させる。
【００２２】
次に、このような構成の拡径装置１を用いた拡径方法及び布設替え工法について図面に基づいて説明する。
図５（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施の形態では、新管２Ｂ（図７参照）に布設替えするために必要な拡径外径Ｄを確保するために、同ピッチで段階的に拡径外径Ｄが大きくなる複数の拡径具６として、例えば第一〜第六拡径具６Ａ〜６Ｆを用意しておく。このうち、第一拡径具６Ａを最小径とし、第六拡径具６Ｆを最大径とする。
【００２３】
先ず、第一拡径具６Ａを装備した拡径装置１を、図６に示す拡径始点Ｓの位置に設置する。次いで、この位置でグリッパ５を既設管２Ａの内周面に張って固定する。そして、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、押出しジャッキ４を伸長させると、先ずクサビ部材３の先端部３Ｂのテーパ面３ｃと拡径具６の各押圧部材６２の先端部付近のテーパ面６２ａとが接触する。さらに押し込むにしたがって、分割してなる押圧部材６２は夫々がヒンジ部６３を支点に径方向外方に拡がり、押圧面６２ｅが既設管２Ａの中心軸と略平行な筒状になって既設管２Ａが第一拡径具６Ａの所定の拡径外径Ｄに拡径される（拡径工程）。
そして、この時に所定の拡径外径にできる管軸方向長さは、押圧面６２ｅの長さ程度である。なお、押圧部材６２のテーパ面６２ａがクサビ部材３のテーパ面３ｃと接触する部分は、図５に示すように常に押圧部材６２の先端部付近のテーパ面６２ａとなるように夫々のテーパ面６２ａ、３ｃを成型することで、押出しジャッキ４の押出し力は効果的に拡径力に変換される。
なお、クサビ部材３と押圧部材６２とが接触する範囲には、例えばオイルを塗布しておくか、ポリ４フッ化エチレンを加工しておくことで互いに滑り易い状態としておくことが好ましい。
【００２４】
次に、押出しジャッキ４を縮めて、クサビ部材３を第一拡径具６Ａから引き出し、既設管２Ａの内周に固定していたグリッパ５の固定を解除し、牽引装置１１でワイヤー１２を牽引して次の拡径箇所に拡径装置１を押圧面６２ｅの長さ程度移動させると既設管２Ａの拡径前の内径まで第一拡径具６Ａが縮径する（移動工程）。そして、上記と同様の手順で拡径を行う。このような作業（拡径工程、移動工程）を順次繰返しながら終点開口部１０までの布設替え区間の拡径を終了させる（図６参照）。
【００２５】
続いて、第一拡径具６Ａより一段階大きな第二拡径具６Ｂに交換する。そして、拡径装置１を、再度始点開口部９より拡径始点Ｓに設置する。このとき、拡径装置１を始点側へ移動させる方法は、一端終点開口部１０に拡径装置１を引き出して地上から始点開口部９に移動させる方法や、拡径具６の前方側に例えばワイヤーなどを接続して始点開口部９側に引き込む方法などとする。そして、上述と同様の手順により一区間の布設替え区間の拡径を行う。このように第一拡径具６Ａから第六拡径具６Ｆまで順に行うことで少しずつ既設管２Ａを拡径し、第六拡径具６Ｆによる拡径を終了した時点で既設管２Ａの内径を新管２Ｂの外径より大きい所定の拡径外径Ｄを確保することができる。
【００２６】
次に、図７及び図８に基づいて既設管２Ａの拡径後に新管２Ｂを布設する施工について説明する。
図７に示すように、終点開口部１０に推進ジャッキ１３（推進手段）を設置し、一本ずつ順次押し込んで布設する。この際、図８に示すように、拡径された既設管２Ａと新管２Ｂとの間に形成される隙間には、新管２Ｂの前方側に設けられた注入手段１４によって滑材１５が注入される。この注入手段１４は、図８に示すように、新管２Ｂの先頭管の前面を液密に塞ぐ円盤部材１４Ａを有し、なおかつ既設管２Ａと接する周面も液密に止水されている。そして、円盤部材１４Ａの外周部には滑材注入口１４Ｂが所定数設けられ、注入管１４Ｃから各滑材注入口１４Ｂに接続されて新管２Ｂと既設管２Ａとの隙間に滑材１５が送り込まれる。
滑材１５の注入により、新管２Ｂは、沈み込むことなく所定の高さに設置することができ、且つ既設管２Ａの内側で滑り易くなり移動がし易くなる。
【００２７】
なお、滑材注入方法の他の実施例としては、新管２Ｂの先頭管前端付近の管周囲に複数の注入孔２１（図８（ａ）参照）を設けておき、ここに注入管１４ｃを接続して新管２Ｂと既設管２Ａとの隙間に滑材１５を注入できるようにする方法でもよい。新管２Ｂの管周囲に注入孔２１を設ける方法であれば、新管２Ｂの布設延長が延びても、途中の適宜箇所に注入孔２１が設けられた新管２Ｂを介在させることで、新管２Ｂの全長にわたって万遍なく滑材１５を注入することが可能になり、より布設替えがスムーズになる。
【００２８】
上述した本第一の実施の形態による拡径装置によれば、クサビ部材３を拡径具６に押し込むだけで拡径できる簡易な機構の拡径装置１であることから、従来のように既設管２Ａを破壊する装置及び拡径する装置の二種類の装置とする必要がなくなり、設備コストを削減することができる。
また、異なる拡径外径Ｄの拡径具６を使用して、少しずつ段階的に拡径外径Ｄを大きくしてクサビ部材３を拡径具６に挿入することで、既設管２Ａを押圧するときのクサビ部材３の押込み力を小さくでき、一度に大きな押込み力を必要とせずに既設管２Ａを所定の拡径寸法にできる。したがって、押出しジャッキ４やグリッパ５に必要な能力を小さくでき、機械のコスト低減が図れる。そして、段階的に拡径するため、拡径前の既設管２Ａの部分と拡径直後の既設管２Ａの部分との境界部に大きな湾曲又は傾斜部を発生させることがなく、既設管２Ａの破壊を防止できる。
さらに、本第一の実施の形態による布設替え工法によれば、狭い空間内で拡径と新管布設との両作業を同時に行うような煩雑な作業がなくなり、効率化を図ることができる。
【００２９】
次に、本発明の変形例及び第二の実施の形態について、図９及び図１０に基づいて説明するが、上述の第一の実施の形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、第一の実施の形態と異なる構成について説明する。
図９は本発明の第二の実施の形態による拡径装置の拡径時を示す図である。
図９に示すように、第二の実施の形態は、拡径具６の押圧部材６２の前後方向の向きを第一の実施の形態とは正反対にして、押圧部材６２の先端６２ｆをグリッパ５の方に向けて押圧部材６２の後端６２ｂと基盤部材６１の後端６１ａとを回動自在に連結するとともに、拡径具６の基盤部材６１とグリッパ５とを連結ロッド７で連結している。
即ち、拡径具６は、基盤部材６１の後端６１ａに押圧部材６２が備えられている。そして、クサビ部材３は第一の実施の形態と同様に押出しジャッキ４により始点側（矢印Ｅ方向）に押出されて拡径具６に挿入する。そして、基盤部材６１の前端６１ｂに牽引ワイヤー１６が連結され、拡径装置１を始点開口部９の方向（矢印Ｇ方向）に移動させることができる。拡径具６はテーパ状の押圧面６２ｅの部分で、既設管２Ａに対して同軸の筒状に拡径する。
この第二の実施の形態でも、複数の拡径具６を用いて順次拡径量を増大させていくことでは、第一の実施の形態と同様である。また、第二の実施の形態では、クサビ部材３の先端部３Ｂを、押圧部材６２の先端６２ｆから後端６２ｂに向かう方向に押出すことで押圧部材６２が拡径される。第一の実施の形態では拡径具６のヒンジ部６３にかかる力が引張力であるのに対し、第二の実施の形態によれば圧縮力となるので、ヒンジ部６３の成型が比較的容易である。
【００３０】
続いて、図１０は第一の実施の形態の変形例による拡径装置を示す図である。
図１０は、クサビ部材３の先端部３Ｂのテーパ面３ｃの所定箇所に、転動可能な転がり部材１７を備えたものである。クサビ部材３が拡径具６に押し込まれるとき、この転がり部材１７が押圧部材６２のテーパ面６２ａを転動するためスムーズに押し込むことができる。このときの転がり部材１７と拡径具６との接触面が小さいことから、摩擦力が小さいため小さな押込み力で既設管２Ａを拡径することができる。また、この場合、クサビ部材３及び拡径具６の接触面に滑材などを塗布することが不要となる。
なお、この変形部分以外の構成は、第一の実施の形態の構成と同じである。また、この変形例は、第二の実施の形態にも適用でき、その場合は、クサビ部材３のテーパ面３ｃに転がり部材１７を取り付ければよい。
【００３１】
以上、本発明による拡径装置、拡径方法及び布設替え工法の第一及び第二の実施の形態及び変形例について説明したが、本発明は上記の第一及び第二の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、第一及び第二の実施の形態では、拡径具６の拡径外径Ｄを６段階に設定しているが、これに限定されることはなく、１段階、２〜５段階、７段階以上の拡径外径Ｄであってもよい。とくに既設管２Ａと新管２Ｂの径方向寸法差が小さい場合には、１段階で拡径処理を終了できる。
また、クサビ部材３を拡径具６に押し込むときには、同一の拡径箇所で押し引きを複数回繰返して拡径するようにしてもよい。
それから、前記全ての実施の形態について、拡径における拡径具６の移動方向を前記実施の形態とは反対方向とすることも可能である。
その他、前記の拡径方法では、拡径量の異なる拡径具６を取り替えて順次拡径していく方法を説明したが、図１１に示すように、拡径量の異なる拡径具６（例えば、６Ａ〜６Ｆ）を備えた拡径装置１を所定距離をおいて順次拡径量が大きくなるように直列に連結させ、矢印Ｆ方向に移動させることで段階的に拡径させていくことでもよい。この場合は、複数の拡径装置１が必要になるが、押出しジャッキ等汎用品を使えるようであれば、装置費用のコストアップにまさる工期短縮によるコストダウンが可能となる。この場合、通常、牽引ワイヤー１２で直列に繋いでいけばよいが、拡径のための油圧装置及び油圧配管等は、基本的には装置台数分必要になる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第一の実施の形態による拡径装置を示す側面図である。
【図２】保持部材を示す断面図である。
【図３】拡径具を示す斜視図である。
【図４】図１に示す拡径具のＡ−Ａ線矢視図であって（ａ）は拡径前を示す図、（ｂ）は拡径中を示す図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）はクサビ部材による拡径手順を示す図である。
【図６】第一の実施の形態による拡径装置を用いた布設替え工法を示す図である。
【図７】第一の実施の形態による新管布設状態を示す図である。
【図８】新管布設時の注入手段を示す図であって、（ａ）はその側面図、（ｂ）は（ａ）に示すＢ−Ｂ線断面図である。
【図９】本発明の第二の実施の形態による拡径装置の拡径時を示す図である。
【図１０】第一の実施の形態の変形例による拡径装置を示す図である。
【図１１】拡径量の異なる拡径具を直列配置させた場合を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１ 拡径装置
２Ａ 既設管
２Ｂ 新管
３ クサビ部材
４ 押出しジャッキ（押出し部材）
５ グリッパ（固定部材）
６ 拡径具
６２ｅ 押圧面
７ 連結ロッド（連結部材）
８ 保持部材
１３ 推進ジャッキ（推進手段）
１４ 注入手段
１５ 滑材
１７ 転がり部材
Ｄ 拡径外径
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中に埋設された水道管などの既設管を非開削で新管に布設替えする拡径装置、拡径方法及び布設替え工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地下に埋設された水道管などの既設管を非開削で布設替えする工法では、既設管（旧管）の撤去が不要で且つ既設管と同口径の新管（新しく布設する配管）を布設替えできるように、プラズマ切断を使用して既設管を破壊し拡径する工法がある。この工法は、予め既設管にプラズマトーチを使用して管軸方向及び円周方向に溝を切り込んでから、テーパ状の拡径部を有する拡径装置を使用して管軸方向に挿入して管を拡径破断し、その後に新管を布設するものである（例えば、特許文献１参照）。
しかし、このプラズマトーチによって管に溝を切り込んでから拡径破断する方法は、既設管が脆い鋳鉄管であれば容易に拡径破断できるため極めて有効であるが、靭性のあるダクタイル管や鋼管だとこの切り込み溝の有効性については懸念がある。また、ガス、電話、電気用管路が近接したところでは、火気による影響が予想されることからプラズマ切断の使用をできるだけ避けたいといった現状がある。このため、プラズマ切断を使用せずに既設管を破壊する工法が、例えば特許文献２及び特許文献３に開示されている。
特許文献２は、クサビ形状をなす新管先導装置の周部に破断切開ローラとガイドローラとが適宜数配置されている。そして、この新管先導装置を既設管に押し込むことで、破断切開ローラが押圧力により既設管を切開させて拡径破壊すると同時に、新管先導装置の後方で新管を布設していくものである。
特許文献３は、装置の進行方向前方に、突出部材を径方向外側に押し出して押圧により既設管を破壊する機構を備えている。そして、この装置の後方で破壊した既設管が崩落しないように防護しつつ新管を布設する布設替え装置である。
【特許文献１】特許第３２８８１３５号公報
【特許文献２】特許第３３０１５６２号公報
【特許文献３】特公平５−２９７５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のような特許文献１乃至特許文献３によれば、以下のような問題があった。
特許文献１による施工方法は、プラズマトーチと拡径装置の二台の機械が必要であり、設備にかかるコストが増加するといった問題があった。
特許文献２及び特許文献３は、特許文献１と同様に既設管を破壊してから拡径するものであり、破壊するための装置と拡径装置との二つの装置からなるため、装置が複雑であるうえ特殊な機械となるため、設備コストが高くなるという問題があった。
【０００４】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、簡易な構造で設備コストを低減させて既設管の拡径を行うようにした拡径装置、拡径方法及び布設替え工法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明に係る拡径装置では、地下に埋設されている既設管を新管に布設替えするための拡径装置であって、既設管と略同軸をなし先端に至るにしたがって先細となるように形成されたクサビ部材と、クサビ部材を後方から押す押出し部材と、押出し部材の反力を受ける固定部材と、内部のテーパ面にクサビ部材を押し込ませるにしたがって所定の外径まで径方向に拡がる拡径具と、固定部材と拡径具とを連結する連結部材とを備えていることを特徴としている。
本発明では、クサビ部材を拡径具に押し込むことで、拡径具は既設管の径方向に拡げる作用を発生させ、既設管を内周面から押圧して拡径変形させることができる。このように、既設管を破壊することなく拡径できるため、拡径装置を簡易化でき、さらに小さな押込み力で済むことから、押込み部材やその反力をとる固定部材に必要な能力を小さくできるため、設備コストを低減できる。
【０００６】
また、本発明に係る拡径装置では、クサビ部材と拡径具との間の接触範囲に滑り手段が備えられていることが好ましい。
本発明では、クサビ部材を拡径具に押し込むとき摩擦力を低減でき、大きな押込み力が不要となるため容易に押し込むことができる。
【０００７】
また、本発明に係る拡径装置では、滑り手段は、転がり部材であることが好ましい。
本発明では、クサビ部材は、周部に取り付けた転がり部材が拡径具の内周面を転動することで拡径具に押し込まれる。このときの転がり部材と拡径具との接触面が小さいことから、摩擦力が小さいため小さな押込み力で既設管を拡径することができる。
【０００８】
また、本発明に係る拡径方法では、内部に先細のテーパ面を有していて拡径可能な拡径具を地下に埋設された既設管に配設し、先細のクサビ部材を拡径具の内部に押し込むことで拡径具を拡径させて既設管を拡径する拡径方法であって、既設管の内側から外径方向に拡径具を押圧して所定径を拡径する拡径工程と、拡径具を所定長さで移動させる移動工程とを繰り返して布設替え区間全線にわたって既設管を所定の拡径外径に拡径することを特徴としている。
本発明では、従来のように既設管を破壊することなく押し拡げによって布設替え区間全線にわたって拡径具の所定径で拡径することができる。このように、先細のテーパ面を有する拡径具に先細のクサビ部材を押し込む簡易な構成により拡径でき、また小さな押込み力で済むことから、設備コストを低減できる。
【０００９】
また、本発明に係る拡径方法では、既設管に対し、複数の前記拡径具により段階的に拡径外径の大きな拡径具に交換することで繰り返し布設替え区間の拡径を行って、既設管を所定の外径に拡径することが好ましい。
本発明では、段階的に少しずつ拡径外径を大きくし、複数回の拡径作業で所定の拡径外径を確保することで、一度に所定の拡径寸法に拡幅させる場合に比べてクサビ部材を拡径具に押し込む際の押込み力を小さくでき、設備コストを低減できる。また、段階的に拡径するため、拡径前の既設管の部分と拡径直後の既設管の部分との境界部に大きな湾曲又は傾斜部を発生させることがなく、既設管の破壊を防止できる。
【００１０】
また、本発明に係る布設替え工法では、上述の拡径方法によって拡径した既設管の内空に新管を布設するようにしたことを特徴としている。
本発明では、拡径作業で既設管を破壊させないため、従来のように拡径直後に新管を布設することなく布設替え区間全線を予め拡径しておくことができる。そして、拡径作業を終了後に新管の布設のみを施工できる。このため、狭い空間内で拡径と新管布設との両作業を同時に行うような煩雑な作業がなくなり、効率化を図ることができる。
【００１１】
また、本発明に係る布設替え工法では、新管の布設は、推進手段により新管を順次押し込むと共に、新管と既設管との隙間に滑材を注入することが好ましい。
本発明では、滑材により拡径した既設管の内側で新管が滑り易くなり移動できるため、一方向から新管を押し込む推進施工により布設することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の拡径装置及び拡径方法によれば、クサビ部材を拡径具に押し込むだけで拡径できる簡易な機構の拡径装置であることから、従来のように既設管を破壊する装置及び拡径する装置の二種類の装置とする必要がなくなる。さらに、小さな押込み力で済むことから、押込み部材や固定部材に必要な能力を小さくでき、設備コストを削減することができる。
また、本発明の布設替え工法によれば、狭い空間内で拡径と新管布設との両作業を同時に行うような煩雑な作業がなくなり、効率化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の拡径装置、拡径方法及び布設替え工法の第一の実施の形態について、図１乃至図８に基づいて説明する。
図１は本発明の第一の実施の形態による拡径装置を示す側面図、図２は保持部材を示す断面図、図３は拡径具を示す斜視図、図４は図１に示す拡径具のＡ−Ａ線矢視図であって（ａ）は拡径前を示す図、（ｂ）は拡径中を示す図、図５（ａ）、（ｂ）はクサビ部材による拡径手順を示す図、図６は第一の実施の形態による拡径装置を用いた布設替え工法を示す図、図７は第一の実施の形態による新管布設状態を示す図、図８は新管布設時の注入手段を示す図であって、（ａ）はその側面図、（ｂ）は（ａ）に示すＢ−Ｂ線断面図である。
【００１４】
図１に示すように、本第一の実施の形態による拡径装置１は、例えば地下に埋設されている水道管などの既設管２Ａの内部に設置され、老朽化などにより交換を必要とする既設管２Ａ（ダクタイル管）を非開削によりほぼ同径の新管２Ｂ（図７参照）に布設替えするものである。なお、この既設管２Ａは鋼管又は鋳鉄管であってもよい。拡径装置１を使用した布設替え作業は、所定延長の布設替え区間の始点（図１に示す右側）から終点（図１に示す左側）に向けて矢印Ｆ方向に順次移動させながら行う。なお、必要に応じて、この移動における始点側を「前方」とし、終点側を「後方」として以下説明する。
【００１５】
図１に示すように、拡径装置１は、既設管２Ａと略同軸をなし先端３ａに至るにしたがって先細となるように形成されたクサビ部材３と、クサビ部材３を後方から押す押出しジャッキ４と、押出しジャッキ４の反力を受けるグリッパ５（固定部材）と、内部のテーパ面６２ａにクサビ部材３を矢印Ｅ方向に押し込ませるにしたがって所定の外径まで径方向に拡がる拡径具６とから概略構成されている。そして、拡径装置１には、グリッパ５及び拡径具６の後述する基盤部材６１の間を連結して拡径具６を所定位置で固定する連結ロッド７（連結部材）を備えている。
グリッパ５は、既設管２Ａの径方向に伸縮して管内面を押圧するジャッキ（図示省略）を有し、このジャッキを操作することで、管内面への固定や解除が出来るようになっている。
【００１６】
図１に示すクサビ部材３は、断面円形をなし後端面３ｂに押出しジャッキ４を固定させた円筒部３Ａと、前方側で周面に略円錐台形状のテーパ面３ｃを有した先端部３Ｂとからなる。なお、先端部３Ｂの形状は、図４（ａ）の３Ｃで示したように、角部を丸めた略四角錐台形状でもよい。
そして、クサビ部材３は、円筒部３Ａの外周面で保持部材８によって支持されている。この保持部材８は、図２に示すように、断面視でクサビ部材３と既設管２Ａとの間の夫々に所定間隔をもって設けられたリング部材８１が配置されている。このリング部材８１には、その内周８１ａに第一ガイドローラ８２を適宜数備え、外周８１ｂに第二ガイドローラ８３を適宜数備え、夫々が拡径装置１の進行方向に回転する。これにより、クサビ部材３は、第一ガイドローラ８２に沿って押込み移動できるため、既設管２Ａの中心軸に対してずれることなく移動することができる（図１参照）。一方、保持部材８のガイドローラ８３によって、拡径装置１を既設管２Ａの内面に沿わせて移動できる。
なお、保持部材８の第一、第二ガイドローラ８２、８３は必ずしもこれに限定されるものではなく、円筒部３Ａと保持部材８、及び既設管２Ａの内面と保持部材８とが相互に摺動可能になっていればよく、摩擦低減材を介在させることでもよい。
【００１７】
図３に示すように、拡径具６は、連結ロッド７を後端６１ａで接続させるリング状をなす基盤部材６１と、後端６２ｂをヒンジ部６３によって基盤部材６１の前端６１ｂに連結させた押圧部材６２とからなる。ここで、ヒンジ部６３は、別途のヒンジ部材を設けて、基盤部材６１に対して押圧部材６２が回動可能になるようにしてもよいし、基盤部材６１と押圧部材６２が当接する所を枢着可能な形状に夫々加工して枢着させ、基盤部材６１に対して押圧部材６２が回動可能になるようにしてもよい。
【００１８】
図３及び図４に示すように、押圧部材６２は、周方向に４分割されるように割溝６４を形成させたチャック形状をなしている。押圧部材６２の内周面は、後端６２ｂから先端６２ｃに向かうにしたがってクサビ部材３の外径より小さくなるテーパ面６２ａが形成されている。また、押圧部材６２の外周面は、前後方向で略中間位置に折曲点６２ｄがあり、その折曲点６２ｄの前後両側に斜面が形成されている。ここで、折曲点６２ｄより前方側の斜面が既設管２Ａの内面を押圧する押圧面６２ｅとなる。この押圧部材６２は、クサビ部材３が挿入されたとき、ヒンジ部６３（図１参照）を支点にして径方向に拡がり、既設管２Ａを内側から押圧して拡径させる。
押圧部材６２の外径寸法は、クサビ部材３が挿入される前は既設管２Ａの内径よりも小さな径とし、クサビ部材３が挿入されたときには既設管２Ａの内径よりも大きな所定の外径に拡がることが可能な径とする。
【００１９】
図１に示すように、拡径具６は、例えば連結ロッド７の端部７ａに形成されたネジ部を基盤部材６１に螺合させることで脱着可能に接続されている。そして、図５（ｂ）に示す拡径外径Ｄの異なる複数の拡径具６を設けておくことで、後述する拡径方法のように段階的に径の大きな拡径具６に交換しながら施工することがよい。
【００２０】
図２に示すように、連結ロッド７は、周方向に所定間隔をもって設けられている（本実施の形態では４箇所）。連結ロッド７は、図１に示すようにグリッパ５と拡径具６の基盤部材６１との間を固定させるように連結することで、押出しジャッキ４の押出し力が働いたときに拡径具６とグリッパ５とが離れようとするのを防ぎ、押出し力が効果的に拡径力に変換できるようになっている。そのため、連結ロッド７は、押出しジャッキ４の押出し力によって連結ロッド７にかかる引張力に対して耐えられるような強度としている。なお、図２に示すように、リング部材８１の断面に直交して連結ロッド７が貫通し、この貫通箇所で連結ロッド７とリング部材８１とが固着している。
【００２１】
図６に示すように、布設替え区間の両端部に始点開口部９（図中右側）と終点開口部１１（図中左側）とが設けられている。
終点開口部１０には、牽引装置１１が備えられワイヤー１２などがグリッパ５の終点側端部５ａに固定されている。拡径装置１は、グリッパ５の既設管２Ａへの固定を解除させて牽引装置１１を作動して牽引し、次の拡径箇所に拡径装置１を移動させることができる。そして、この拡径装置１は、終点側にグリッパ５を順次盛り替えながら移動させる。
【００２２】
次に、このような構成の拡径装置１を用いた拡径方法及び布設替え工法について図面に基づいて説明する。
図５（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施の形態では、新管２Ｂ（図７参照）に布設替えするために必要な拡径外径Ｄを確保するために、同ピッチで段階的に拡径外径Ｄが大きくなる複数の拡径具６として、例えば第一〜第六拡径具６Ａ〜６Ｆを用意しておく。このうち、第一拡径具６Ａを最小径とし、第六拡径具６Ｆを最大径とする。
【００２３】
先ず、第一拡径具６Ａを装備した拡径装置１を、図６に示す拡径始点Ｓの位置に設置する。次いで、この位置でグリッパ５を既設管２Ａの内周面に張って固定する。そして、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、押出しジャッキ４を伸長させると、先ずクサビ部材３の先端部３Ｂのテーパ面３ｃと拡径具６の各押圧部材６２の先端部付近のテーパ面６２ａとが接触する。さらに押し込むにしたがって、分割してなる押圧部材６２は夫々がヒンジ部６３を支点に径方向外方に拡がり、押圧面６２ｅが既設管２Ａの中心軸と略平行な筒状になって既設管２Ａが第一拡径具６Ａの所定の拡径外径Ｄに拡径される（拡径工程）。
そして、この時に所定の拡径外径にできる管軸方向長さは、押圧面６２ｅの長さ程度である。なお、押圧部材６２のテーパ面６２ａがクサビ部材３のテーパ面３ｃと接触する部分は、図５に示すように常に押圧部材６２の先端部付近のテーパ面６２ａとなるように夫々のテーパ面６２ａ、３ｃを成型することで、押出しジャッキ４の押出し力は効果的に拡径力に変換される。
なお、クサビ部材３と押圧部材６２とが接触する範囲には、例えばオイルを塗布しておくか、ポリ４フッ化エチレンを加工しておくことで互いに滑り易い状態としておくことが好ましい。
【００２４】
次に、押出しジャッキ４を縮めて、クサビ部材３を第一拡径具６Ａから引き出し、既設管２Ａの内周に固定していたグリッパ５の固定を解除し、牽引装置１１でワイヤー１２を牽引して次の拡径箇所に拡径装置１を押圧面６２ｅの長さ程度移動させると既設管２Ａの拡径前の内径まで第一拡径具６Ａが縮径する（移動工程）。そして、上記と同様の手順で拡径を行う。このような作業（拡径工程、移動工程）を順次繰返しながら終点開口部１０までの布設替え区間の拡径を終了させる（図６参照）。
【００２５】
続いて、第一拡径具６Ａより一段階大きな第二拡径具６Ｂに交換する。そして、拡径装置１を、再度始点開口部９より拡径始点Ｓに設置する。このとき、拡径装置１を始点側へ移動させる方法は、一端終点開口部１０に拡径装置１を引き出して地上から始点開口部９に移動させる方法や、拡径具６の前方側に例えばワイヤーなどを接続して始点開口部９側に引き込む方法などとする。そして、上述と同様の手順により一区間の布設替え区間の拡径を行う。このように第一拡径具６Ａから第六拡径具６Ｆまで順に行うことで少しずつ既設管２Ａを拡径し、第六拡径具６Ｆによる拡径を終了した時点で既設管２Ａの内径を新管２Ｂの外径より大きい所定の拡径外径Ｄを確保することができる。
【００２６】
次に、図７及び図８に基づいて既設管２Ａの拡径後に新管２Ｂを布設する施工について説明する。
図７に示すように、終点開口部１０に推進ジャッキ１３（推進手段）を設置し、一本ずつ順次押し込んで布設する。この際、図８に示すように、拡径された既設管２Ａと新管２Ｂとの間に形成される隙間には、新管２Ｂの前方側に設けられた注入手段１４によって滑材１５が注入される。この注入手段１４は、図８に示すように、新管２Ｂの先頭管の前面を液密に塞ぐ円盤部材１４Ａを有し、なおかつ既設管２Ａと接する周面も液密に止水されている。そして、円盤部材１４Ａの外周部には滑材注入口１４Ｂが所定数設けられ、注入管１４Ｃから各滑材注入口１４Ｂに接続されて新管２Ｂと既設管２Ａとの隙間に滑材１５が送り込まれる。
滑材１５の注入により、新管２Ｂは、沈み込むことなく所定の高さに設置することができ、且つ既設管２Ａの内側で滑り易くなり移動がし易くなる。
【００２７】
なお、滑材注入方法の他の実施例としては、新管２Ｂの先頭管前端付近の管周囲に複数の注入孔２１（図８（ａ）参照）を設けておき、ここに注入管１４ｃを接続して新管２Ｂと既設管２Ａとの隙間に滑材１５を注入できるようにする方法でもよい。新管２Ｂの管周囲に注入孔２１を設ける方法であれば、新管２Ｂの布設延長が延びても、途中の適宜箇所に注入孔２１が設けられた新管２Ｂを介在させることで、新管２Ｂの全長にわたって万遍なく滑材１５を注入することが可能になり、より布設替えがスムーズになる。
【００２８】
上述した本第一の実施の形態による拡径装置によれば、クサビ部材３を拡径具６に押し込むだけで拡径できる簡易な機構の拡径装置１であることから、従来のように既設管２Ａを破壊する装置及び拡径する装置の二種類の装置とする必要がなくなり、設備コストを削減することができる。
また、異なる拡径外径Ｄの拡径具６を使用して、少しずつ段階的に拡径外径Ｄを大きくしてクサビ部材３を拡径具６に挿入することで、既設管２Ａを押圧するときのクサビ部材３の押込み力を小さくでき、一度に大きな押込み力を必要とせずに既設管２Ａを所定の拡径寸法にできる。したがって、押出しジャッキ４やグリッパ５に必要な能力を小さくでき、機械のコスト低減が図れる。そして、段階的に拡径するため、拡径前の既設管２Ａの部分と拡径直後の既設管２Ａの部分との境界部に大きな湾曲又は傾斜部を発生させることがなく、既設管２Ａの破壊を防止できる。
さらに、本第一の実施の形態による布設替え工法によれば、狭い空間内で拡径と新管布設との両作業を同時に行うような煩雑な作業がなくなり、効率化を図ることができる。
【００２９】
次に、本発明の変形例及び第二の実施の形態について、図９及び図１０に基づいて説明するが、上述の第一の実施の形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、第一の実施の形態と異なる構成について説明する。
図９は本発明の第二の実施の形態による拡径装置の拡径時を示す図である。
図９に示すように、第二の実施の形態は、拡径具６の押圧部材６２の前後方向の向きを第一の実施の形態とは正反対にして、押圧部材６２の先端６２ｆをグリッパ５の方に向けて押圧部材６２の後端６２ｂと基盤部材６１の後端６１ａとを回動自在に連結するとともに、拡径具６の基盤部材６１とグリッパ５とを連結ロッド７で連結している。
即ち、拡径具６は、基盤部材６１の後端６１ａに押圧部材６２が備えられている。そして、クサビ部材３は第一の実施の形態と同様に押出しジャッキ４により始点側（矢印Ｅ方向）に押出されて拡径具６に挿入する。そして、基盤部材６１の前端６１ｂに牽引ワイヤー１６が連結され、拡径装置１を始点開口部９の方向（矢印Ｇ方向）に移動させることができる。拡径具６はテーパ状の押圧面６２ｅの部分で、既設管２Ａに対して同軸の筒状に拡径する。
この第二の実施の形態でも、複数の拡径具６を用いて順次拡径量を増大させていくことでは、第一の実施の形態と同様である。また、第二の実施の形態では、クサビ部材３の先端部３Ｂを、押圧部材６２の先端６２ｆから後端６２ｂに向かう方向に押出すことで押圧部材６２が拡径される。第一の実施の形態では拡径具６のヒンジ部６３にかかる力が引張力であるのに対し、第二の実施の形態によれば圧縮力となるので、ヒンジ部６３の成型が比較的容易である。
【００３０】
続いて、図１０は第一の実施の形態の変形例による拡径装置を示す図である。
図１０は、クサビ部材３の先端部３Ｂのテーパ面３ｃの所定箇所に、転動可能な転がり部材１７を備えたものである。クサビ部材３が拡径具６に押し込まれるとき、この転がり部材１７が押圧部材６２のテーパ面６２ａを転動するためスムーズに押し込むことができる。このときの転がり部材１７と拡径具６との接触面が小さいことから、摩擦力が小さいため小さな押込み力で既設管２Ａを拡径することができる。また、この場合、クサビ部材３及び拡径具６の接触面に滑材などを塗布することが不要となる。
なお、この変形部分以外の構成は、第一の実施の形態の構成と同じである。また、この変形例は、第二の実施の形態にも適用でき、その場合は、クサビ部材３のテーパ面３ｃに転がり部材１７を取り付ければよい。
【００３１】
以上、本発明による拡径装置、拡径方法及び布設替え工法の第一及び第二の実施の形態及び変形例について説明したが、本発明は上記の第一及び第二の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、第一及び第二の実施の形態では、拡径具６の拡径外径Ｄを６段階に設定しているが、これに限定されることはなく、１段階、２〜５段階、７段階以上の拡径外径Ｄであってもよい。とくに既設管２Ａと新管２Ｂの径方向寸法差が小さい場合には、１段階で拡径処理を終了できる。
また、クサビ部材３を拡径具６に押し込むときには、同一の拡径箇所で押し引きを複数回繰返して拡径するようにしてもよい。
それから、前記全ての実施の形態について、拡径における拡径具６の移動方向を前記実施の形態とは反対方向とすることも可能である。
その他、前記の拡径方法では、拡径量の異なる拡径具６を取り替えて順次拡径していく方法を説明したが、図１１に示すように、拡径量の異なる拡径具６（例えば、６Ａ〜６Ｆ）を備えた拡径装置１を所定距離をおいて順次拡径量が大きくなるように直列に連結させ、矢印Ｆ方向に移動させることで段階的に拡径させていくことでもよい。この場合は、複数の拡径装置１が必要になるが、押出しジャッキ等汎用品を使えるようであれば、装置費用のコストアップにまさる工期短縮によるコストダウンが可能となる。この場合、通常、牽引ワイヤー１２で直列に繋いでいけばよいが、拡径のための油圧装置及び油圧配管等は、基本的には装置台数分必要になる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第一の実施の形態による拡径装置を示す側面図である。
【図２】保持部材を示す断面図である。
【図３】拡径具を示す斜視図である。
【図４】図１に示す拡径具のＡ−Ａ線矢視図であって（ａ）は拡径前を示す図、（ｂ）は拡径中を示す図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）はクサビ部材による拡径手順を示す図である。
【図６】第一の実施の形態による拡径装置を用いた布設替え工法を示す図である。
【図７】第一の実施の形態による新管布設状態を示す図である。
【図８】新管布設時の注入手段を示す図であって、（ａ）はその側面図、（ｂ）は（ａ）に示すＢ−Ｂ線断面図である。
【図９】本発明の第二の実施の形態による拡径装置の拡径時を示す図である。
【図１０】第一の実施の形態の変形例による拡径装置を示す図である。
【図１１】拡径量の異なる拡径具を直列配置させた場合を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１ 拡径装置
２Ａ 既設管
２Ｂ 新管
３ クサビ部材
４ 押出しジャッキ（押出し部材）
５ グリッパ（固定部材）
６ 拡径具
６２ｅ 押圧面
７ 連結ロッド（連結部材）
８ 保持部材
１３ 推進ジャッキ（推進手段）
１４ 注入手段
１５ 滑材
１７ 転がり部材
Ｄ 拡径外径
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地下に埋設されている既設管を新管に布設替えするための拡径装置であって、
前記既設管と略同軸をなし先端に至るにしたがって先細となるように形成されたクサビ部材と、
前記クサビ部材を後方から押す押出し部材と、
前記押出し部材の反力を受ける固定部材と、
内部のテーパ面に前記クサビ部材を押し込ませるにしたがって所定の外径まで径方向に拡がる拡径具と、
前記固定部材と前記拡径具とを連結する連結部材と、
を備えていることを特徴とする拡径装置。
【請求項２】
前記クサビ部材と前記拡径具との間の接触範囲に滑り手段が備えられていることを特徴とする請求項１に記載の拡径装置。
【請求項３】
前記滑り手段は、転がり部材であることを特徴とする請求項２に記載の拡径装置。
【請求項４】
内部に先細のテーパ面を有していて拡径可能な拡径具を地下に埋設された既設管に配設し、先細のクサビ部材を前記拡径具の内部に押し込むことで前記拡径具を拡径させて前記既設管を拡径する拡径方法であって、
前記既設管の内側から外径方向に前記拡径具を押圧して所定径を拡径する拡径工程と、
前記拡径具を所定長さで移動させる移動工程と、
を繰り返して布設替え区間全線にわたって前記既設管を所定の拡径外径に拡径することを特徴とする拡径方法。
【請求項５】
前記既設管に対し、複数の前記拡径具により段階的に前記拡径外径の大きな前記拡径具に交換することで繰り返し前記布設替え区間の拡径を行って、前記既設管を所定の外径に拡径するようにしたことを特徴とする請求項４に記載の拡径方法。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の拡径方法によって拡径した前記既設管の内空に新管を布設するようにしたことを特徴とする布設替え工法。
【請求項７】
前記新管の布設は、推進手段により前記新管を順次押し込むと共に、前記新管と前記既設管との隙間に滑材を注入するようにしたことを特徴とする請求項６に記載の布設替え工法。
【請求項１】
地下に埋設されている既設管を新管に布設替えするための拡径装置であって、
前記既設管と略同軸をなし先端に至るにしたがって先細となるように形成されたクサビ部材と、
前記クサビ部材を後方から押す押出し部材と、
前記押出し部材の反力を受ける固定部材と、
内部のテーパ面に前記クサビ部材を押し込ませるにしたがって所定の外径まで径方向に拡がる拡径具と、
前記固定部材と前記拡径具とを連結する連結部材と、
を備えていることを特徴とする拡径装置。
【請求項２】
前記クサビ部材と前記拡径具との間の接触範囲に滑り手段が備えられていることを特徴とする請求項１に記載の拡径装置。
【請求項３】
前記滑り手段は、転がり部材であることを特徴とする請求項２に記載の拡径装置。
【請求項４】
内部に先細のテーパ面を有していて拡径可能な拡径具を地下に埋設された既設管に配設し、先細のクサビ部材を前記拡径具の内部に押し込むことで前記拡径具を拡径させて前記既設管を拡径する拡径方法であって、
前記既設管の内側から外径方向に前記拡径具を押圧して所定径を拡径する拡径工程と、
前記拡径具を所定長さで移動させる移動工程と、
を繰り返して布設替え区間全線にわたって前記既設管を所定の拡径外径に拡径することを特徴とする拡径方法。
【請求項５】
前記既設管に対し、複数の前記拡径具により段階的に前記拡径外径の大きな前記拡径具に交換することで繰り返し前記布設替え区間の拡径を行って、前記既設管を所定の外径に拡径するようにしたことを特徴とする請求項４に記載の拡径方法。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の拡径方法によって拡径した前記既設管の内空に新管を布設するようにしたことを特徴とする布設替え工法。
【請求項７】
前記新管の布設は、推進手段により前記新管を順次押し込むと共に、前記新管と前記既設管との隙間に滑材を注入するようにしたことを特徴とする請求項６に記載の布設替え工法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００７−３９９３４（Ｐ２００７−３９９３４Ａ）
【公開日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２２３９２２（Ｐ２００５−２２３９２２）
【出願日】平成１７年８月２日（２００５．８．２）
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
【出願人】（５９１０４３５８１）東京都 (107)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月１５日（２００７．２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月２日（２００５．８．２）
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
【出願人】（５９１０４３５８１）東京都 (107)
【Ｆターム（参考）】
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