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技術記事

推進工事にどの管を発注するか

方向性推進についての資料は施工業者向けに書かれています。引込力をどうモデル化するか、掘進線形をどう計画するか。有用ですが、それはあなたの仕事ではありません。あなたの仕事はもっと手前です —— 誰かが何かを引き込む前に、管を、しかも正しく調達しなければならない。

ヤードに並ぶ大口径 PE 管の長尺材 —— 推進横断が供給される形

推進横断は、まったく異なる二通りのやり方で管に荷重をかけます。施工時には、引張を受けながら孔内を引かれ、地面を引きずられ、入坑半径で曲げられます。その後は五十年そこにあって圧力を受け持ちます。管は両方に耐えなければならず、発注内容を決めるのはたいてい施工時のほうです。

A drilled crossing loads the pipe twice. During installation it carries tensile pull, external drilling mud pressure and bending around the entry radius. In service it carries only internal pressure. The installation case usually decides the wall thickness.During the pull — hoursTensile load from the winchExternal mud pressureBending at entry and exitAbrasion against the boreIn service — 50 yearsInternal pressureGround and traffic loadTemperatureThe left column is shorter in time and usually governs the wall thickness you order
二つの荷重ケース、まったく異なる継続時間。左側は半日で終わりますが、発注する肉厚を決めるのはたいていこちらです。

1. SDR を決めるのは引込であって圧力ではない

開削の本管なら、運転圧力から SDR を選んでそれで終わりです。推進横断ではそれは出発点であって答えではありません。管は引込時の引張荷重と泥水の外圧を受け持たねばならず、薄肉はそのどちらにも弱い。

推進横断で各 SDR において支配的になりやすいもの
SDR圧力用途推進への適性理由
SDR 21 以上に薄いPN 8 以下ほとんど不可引張断面が小さい。泥水圧と扁平化に弱い
SDR 17PN 10短く直線的な孔引込が穏やかで線形が素直なら使える
SDR 13.6PN 12.5よくある選択多くの公共横断に妥当な余裕
SDR 11PN 16条件の厳しい孔での標準厚肉、高い許容引込荷重、泥水圧に耐える
SDR 9 以上に厚いPN 20 以上長距離・大深度の横断引込力や深さに余裕がない場合
推進横断が水理計算だけで求まる等級より重い側に着地しがちなのはこのためです。横断を圧力等級で見積もることが、予算の食い違いとして最も多く起きます。

2. PE100-RC が価格差に見合うのはここであって、他ではほぼ見合わない

PE100-RC は、ゆっくりした亀裂進展に対する抵抗が格段に高い PE100 です。砂基礎の開削本管では、その差が価格に見合うことはまれです。推進横断では見合います。管は表面に傷をつける地盤の上を引きずられ、傷こそがゆっくりした亀裂進展の起点だからです。RC グレードが砂基礎なし施工向けに指定されるのは、まさにこの理由です。

3. 機械が来る前に許容引込荷重を把握する

施工業者は線形と泥水と管から想定引込力を計算します。あなたが管側から必要とするのは上限、すなわち管が損傷なく受けられる引張荷重です。これは壁の断面積と許容応力から決まり、その許容応力自体が引込にかかる時間に依存します。ポリエチレンはクリープするからです。

Safe pull ≈ allowable stress × wall cross-sectional area

許容応力は引込時間が長くなるほど下がります —— 十二時間の引込は一時間の引込よりかなり大きく低減されます。厚肉は断面積が大きいということであり、推進横断が低い SDR に向かうもう一つの理由です。

4. 曲げ半径はカタログではなく掘進線形と突き合わせる

PE は曲がり、それが非開削工法に向く理由の大きな部分ですが、無制限ではありません。実務値としては、敷設状態で外径の 20〜25 倍が最小半径、短時間の取り回しではもう少しきつく取れます。したがって DN315 なら、およそ 7 m を超える半径が必要です。

最小曲げ半径の目安
外径≈ 外径 × 20≈ 外径 × 25
DN1102.2 m2.8 m
DN2004.0 m5.0 m
DN3156.3 m7.9 m
DN4509.0 m11.3 m
DN63012.6 m15.8 m
施工業者が計画した線形、とりわけ入坑・出坑半径と突き合わせてください。そこが縦断で最もきついのが普通です。発注前に、この係数を管の供給者に確認してください。

5. コンテナではなく現場に合う定尺を発注する

横断は一本につながった列として引き込まれ、事前に地上で溶接されます。その列の継手はすべてバット融着であり、機械が待っているあいだに施工し、冷却し、確認しなければなりません。長い定尺が少ない本数なら継手も少なくて済みますが、その列をどこかに並べる必要もあり、400 m の並べ場所が常にあるとは限りません。

  • DN110 までのコイル管は、小規模横断から継手を丸ごとなくします —— 定尺が既定でも一度は尋ねる価値があります。
  • 12 m 定尺が標準です。6 m は狭い現場に向きますが、継手が二倍になります。
  • 定尺を決める前に、列をどう並べるかを確認してください。制約のある現場では、その答えが発注内容を変えることがあります。
  • 一直線に並べられない場合は、区間ごとに溶接して引込中につないでいくこともできます —— 遅くなりますし、その場の判断ではなく計画が要ります。
溶接前に工場の機械で管端を面取りするヘルメット姿の作業者
列の継手はすべて、推進機を待たせながら現場で作られます。定尺の長さが物流と同じくらい工程の問題である理由がこれです。

発注書に書くべきこと

  1. 1

    管だけでなく横断そのものを伝える

    延長、口径、地盤の種類、そして河川・道路・鉄道のどれの下を通るか。推進横断だと知っている供給者なら、開削なら問題ないが孔内では際どい等級について指摘します。

  2. 2

    グレードを明示する

    PE100 と PE100-RC は価格の異なる別製品です。PE100 としか書かれていない見積もりは PE100 になります。

  3. 3

    許容引込荷重を書面でもらう

    その口径、その SDR、想定引込時間ちょうどについて。施工業者がそれを必要としますし、管を作った側から出るべき数字です。

  4. 4

    表示が引込に耐えるか確認する

    孔内を引かれた管は表面の印字を失います。あとから列をどう識別するのかを尋ね、納品書類は保管してください。敷設後の管はもう読めません。

口径と等級ごとの在庫。横断では定尺と継手を同送し、二便目を待たずに列を溶接できるようにします。

引込のあと

引き込まれたポリエチレンは引張を受けており、やがて戻ります。接続と発進・到達坑の埋戻しの前に、列が落ち着く時間を取ってください。さもないと、その戻りが接続部の継手を引っ張ります。短い引込で数時間、長ければそれ以上が目安であり、これは引渡しの場で気づくことではなく施工計画書に書いておくことです。

出典と規格

よくあるご質問

なぜ推進横断は圧力が要求するより厚い肉厚が要るのですか。
施工が、供用中には決してない形で管に荷重をかけるからです。引張を受け、泥水の外圧にさらされ、入坑半径で曲げられます。肉厚が引張断面と扁平化への抵抗をもたらすため、水理計算だけなら SDR 17 で足りるところ、横断では SDR 13.6 や SDR 11 に落ち着くことがよくあります。
PE100-RC が必要ですか、それとも通常の PE100 で足りますか。
短く素直な孔の多くには通常の PE100 で足ります。PE100-RC が価格差に見合うのは、岩盤や互層の上を引きずる場合、長距離の引込、そして二度と掘り返せない横断です。その利点はゆっくりした亀裂進展への抵抗であり、引込でついた傷こそがその起点です。
最小曲げ半径はどれくらいですか。
敷設状態で外径の 20〜25 倍が一般的です。DN315 ならおよそ 6.3〜7.9 m。計画された孔の入坑・出坑半径と突き合わせてください。そこが最もきついのが普通です。グレードと SDR ごとの係数は供給者に確認してください。
引込で管が傷んでいないとどう確認しますか。
許容引込荷重より低く設定した弱リンクか荷重制限装置を使い、引きすぎがその日に目に見えて壊れるようにします。そのうえで、列が落ち着いてから耐圧試験を行います。引きすぎは切断より伸びとして現れ、伸びた管はざっと見ただけの検査を通過してしまいます。
溶接した定尺の代わりにコイル管を引き込めますか。
DN110 までなら多くの場合可能で、列から継手を丸ごとなくせます。小規模横断では時間とリスクの実質的な節約になります。それを超えるとコイルは実用的でなく、列は引込前に地上でバット融着されます。
接続の前にどれくらい寝かせるべきですか。
短い引込で数時間、長ければそれ以上です。管は到達時に引張を受けており、落ち着くにつれて戻ります。すぐ接続して埋め戻せば、その戻りが接続部の継手を引っ張ることになります。引渡しの場での判断ではなく、施工計画書に属する事項です。

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