JP2005105712A - マンホールの更生工法 - Google Patents

Abstract

【課題】 更生材をマンホール内に挿入後比較的速やかにライニング作業を行うことができ、従って更生工事期間が短縮できる、老朽化したマンホールの内周面をライニング更生する更生工法を提供する。
【解決手段】 熱可塑性樹脂製の筒状更生材をマンホール内において加熱拡径しマンホール内周面を内張りライニングして更生するマンホール更生工法において、更生材をマンホール内に挿入する前に、マンホール外で筒状更生材を予備加熱する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、老朽化したマンホールの内周面を更生する工法に関する。

下水道における既設の老朽化したマンホールを、内張りライニング工法で更生する工法としては、内張りに用いる管形状の更生材を、その外径を既設マンホールに挿入可能な程度に細くなるように折り畳んでマンホール内に挿入した後、更生材の内部に加熱・加圧スチームを導入して更生材を元の管形状に復元し、更に拡径してマンホール壁にライニングした後、冷却固化するという方法が実施されていた。

老朽化したマンホールのそのような更生工法として、例えば、防水材として、施工対象のマンホールの内面全面に密着被覆できるような寸法の容筒形状に予め成形されていて、上記マンホールより小口径となるように変形加工された硬質乃至半硬質の熱可塑性合成樹脂製防水材を用い、該防水材を変形加工状態のもとに上記マンホール内に挿入した後、内部より加熱加圧して元の形状に膨脹復元させてマンホール内面に被覆する防水工法において、有効断面積縮小の容筒型防水材のマンホール内への挿入前に、マンホールの底部を構成しているインバート部の上面を、その通水溝にフィットする凹溝部を有する底防水材により被覆する第１工程と、上記底防水材の凹溝部内に、該凹溝部に収まるような寸法、形状の導水管を設置して、下水の通水路を形成する第２工程とを含み、これ等第１工程及び第２工程を経て、上記防水工法の適用でマンホール内全面を容筒型防水材で被覆し、次に容筒型防水材の胴部を残したままで底部の切断除去と、この切断除去部を作業口とする導水管の撤去とを行なった後、容筒型防水材と底防水材とを、後者防水材の周縁部で接着又は溶着手段の適用で一体化することにより、施工性改善とインバート部へのフィット性を向上できるマンホールの防水工法、が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この工法においては、容筒型防水材（本願発明にいう更生材に相当する。）の加熱工程は、該容筒形防水材をマンホール内に挿入した後、加熱媒体により容筒型防水材をその内部から加熱加圧していたため、容筒型防水材内面と外面とに温度差が生じてしまい、容筒型防水材全体が均一な温度になるように平均化するのに手間が掛かった。そのため、加熱工程に時間が掛かり工期が遅れる原因となっている。

また、更生の対象となるマンホールが大きくなるにつれその最深部の深さが深くなり、更生後に更生材に掛かる外水圧が大きくなるため、それに耐え得るだけの厚さがある更生材を用いる必要がある。例えば、いわゆる１号マンホールの場合では、その最深部深さは約４ｍ程度となり、塩化ビニル樹脂製の更生材を用いて内張りライニング更生をする場合では、通常、更生材の厚さを１５ｍｍ〜２０ｍｍとしなければ外水圧に耐えることができない。

そのような厚みが厚い更生材の場合では、その表裏面の温度を均一にするには更に長時間を要し、更生材をマンホール内に挿入後実際にライニングが行われる迄に要する時間が長くなる故に、工期が遅れる大きな原因の一つになっている。
特開平６−１０３６７号公報

本発明は、上記従来の技術が有する課題を解決し、更生材をマンホール内に挿入後比較的速やかにライニング作業を行うことができ、従って更生工事期間が短縮できる、老朽化したマンホールの内周面をライニング更生する更生工法を提供することにある。

請求項１記載のマンホールの更生工法（発明１）は、熱可塑性樹脂製の筒状更生材をマンホール内において加熱拡径しマンホール内周面を内張りライニングして更生するマンホール更生工法において、更生材をマンホール内に挿入する前に、マンホール外で筒状更生材を予備加熱する工程を有する。

請求項２（発明２）は、更生材を予備加熱する方法が、耐熱性を有し上方に開口された有底の耐圧容器本体に、圧力流体の圧入管と排出管とを設けられた蓋が脱着可能に緊結され、圧入管の、耐圧容器の外側部に流量調節弁が設けられ、圧入管の下端部が、耐圧容器の底面に到達して横向きに開口され、排出管の、耐圧容器の外側部に圧力調節弁が設けられ、排出管の下端部が、蓋の直下に開口され、圧力流体を加熱媒体とし、上記更生材を該耐圧容器に収納し、該耐圧容器内に加熱媒体を充填して更生材を加熱する方法であることを特徴とする発明１のマンホールの更生工法である。

請求項３（発明３）は、更生材が有底筒状に形成されていることを特徴とする発明１又は２のいずれかのマンホールの更生工法である。

請求項４（発明４）は、更生材が底のない筒状に形成されていることを特徴とする発明１又は２のいずれかのマンホールの更生工法である。

本発明の更生工法は、主として老朽化した下水道用マンホールに適用されることが好ましい。即ち、本発明の更生工事においては、マンホール内において、高温の水蒸気など高温高圧流体により更生材を加熱する工程があり、そのためにマンホール内が一時的に高温状態となり、更に高温水蒸気などを排出する際にマンホール内が、一時的であっても、過湿状態となるので、例えば電力線や通信線或いはガス管等の埋設配管路におけるマンホールでは、その雰囲気温度が高温となることで、例えば絶縁不良等の思わぬトラブルが発生する可能性があるからである。

本発明に用いられる更生材は、加熱して内部から加圧すると拡径する合成樹脂製の筒状体であれば特に制限されない。即ち、例えば、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＳ（ポリスチレン）等の熱可塑性合成樹脂管が挙げられる。又、別の例としては、例えばＰＶＣ管を押し出し成型し、そのＴｇ〜Ｔｇ＋４０℃の温度範囲で縮径して直径を細く変形させて冷却した、又は軸方向に沿って凹状に嵌入させ断面凹状に変形させて冷却した、外径が細くなるように変形した管等が挙げられる。この管は、Ｔｇ以上に加熱することで形状が円形に復元する又は直径が元の太さに復元する、いわゆる形状記憶性を有する管である。

筒状更生材は、上記各種樹脂を押し出し成形し、５倍〜２０倍に発泡して架橋した発泡体等であっても構わない。この場合の発泡体は、１００℃以上の耐熱性を有し、従来のＰＥフォームやＥＶＡ（エチレンビニルアセテート共重合樹脂）と比較して、耐熱収縮率が小さくかつ剛性が高いものであることが好ましい。即ち、熱収縮率が２０％以上であると、更生後温水が流れた際に、収縮するという問題点が発生する可能性があり、また、剛性が４０Ｎ・ｍｍ²／ｍｍ³以下であると、更生後内側に撓むという問題点が発生する可能がある。さらに、発泡体を更生材とすれば、軽量となるので、ライニング作業が容易となる。

更生材は、マンホール内周面と、モルタル等の裏込め材を介してライニングされる。従って更生後のマンホールの内径は、裏込め材の厚さと更生材の厚さとを加算した寸法だけ元のマンホールの内径よりも小さくなる。それゆえ、更生材の外径は、ライニング時に該当マンホールの内径にほぼ近い寸法かそれ以上の寸法に拡径するものが良い。形状記憶性を有する管はその目的に良く適用可能である。

更生材の肉厚さは、更生されるマンホールの深さにより適宜決められる。例えば一例として、上記ＰＶＣ製形状記憶管で１号マンホール（外径９００ｍｍ、マンホール軸方向の側壁長さ４ｍ）を内張りライニング更生する場合では、更生材の厚さは１５ｍｍ以上とされる。

円筒状更生材は、マンホール内に挿入する前に変形されて、その外径が更生されるマンホールの直径よりも細くなるようにされる。従って、更生工事のために、筒状更生材をマンホールの入口からマンホール内部に挿入することが容易となる。変形後の形状としては、例えば一例として、断面円形状の管を、断面凹形状となるように管壁をその管軸に沿って凹入した形状等が挙げられる。

本発明においては、更生材をマンホール内に挿入する前に、予め、マンホール外で更生材を予備加熱する。予備加熱は、更生材の表裏面及び管壁内部がどの部分においてもほぼ同一の温度となるように行われる。その温度は、通常、更生材を更生する樹脂の破断伸び率が最大になる温度＋５℃以下とされることが望ましい。この温度は、加熱された更生材を加熱炉から取り出し、マンホール内に挿入し、更生材の内部に高温水蒸気等を圧入して拡径する迄に、温度が低下してしまうことを防止するために必要な温度である。上記以上の温度になると、加熱された更生材をマンホール内に挿入する際に、更生材が破損してしまう恐れがある。従って、更生材の温度は上記温度以下とされるが、加熱炉から取り出してマンホール内に配置され高温水蒸気が吹き込まれるまでの所要時間は、この温度が低下しないためにも、早ければ早いほど良い。

更生材を予備加熱する方法は、専用の加熱用容器を、施工現場に持ち込んでそれで行う。即ち、専用加熱用容器は、上方に開口された有底の耐熱性耐圧容器に、圧力流体の圧入管と排出管とを設けられた蓋が脱着可能に緊結され、圧入管の耐圧容器の外側部に流量調節弁が設けられ、圧入管の下端部が耐圧容器の底面に到達して横向きに開口され、排出管の耐圧容器の外側部に圧力調節弁が設けられ、排出管の下端部が蓋の直下に開口された容器である。

耐圧容器及び蓋は、高圧、高温に耐える材料で更生され、例えば一例として、鉄、アルミニウム、ステンレススチール等金属類が用いられる。また、容器と蓋とは脱着可能に緊結されれば良く、例えば容器上端部に外向きにフランジを設け、このフランジと蓋とをボルトとナット等で螺結する方法や、フランジと蓋とを輪状巻締め帯で締め付ける方法や、蓋と容器本体との接合部にそれぞれ雄ねじと雌ねじとが設けられ蓋と本体とが互いに螺合するようにされる方法等が挙げられる。なお、蓋の一端を容器本体上端に蝶番等で取り付けて開閉可能とされていても良い。

耐圧容器のサイズは、使用する更生材の全部が収納可能な大きさとされる。更生材はこの容器内に収納され、蓋を緊結された後、容器内に別に準備される高温水蒸気発生器からの水蒸気を、流量調節弁を経由して所定量づつ圧入される。圧入管は容器の底面近傍に開口されているので、水蒸気は耐圧容器の下方から上方に向かって流れ、この間に収納された更生材の内外面を均一に加熱しながら排出管を通って容器からから排出される。この時、容器内圧力が高くなり過ぎないように、又、容器内が所定の温度となるように、排出管に設けられた圧力調節弁で耐圧容器の内圧を調節する。

所定の圧力になるようにして高温水蒸気を供給し続け、この状態を１０〜４５分、通常は２０〜４０分程度維持すると、更生材は表裏及び管壁内部の全ての箇所が均一な温度となる。維持時間は、夏季は短く冬季は長くなることは言うまでもない。この状態となってから蓋を取り外し、速やかに更生材をマンホール内に挿入する。

加熱された更生材をマンホール内に挿入する方法は、例えば、耐圧容器内に収納されている更生材の、マンホール内に配置した時に上方になる箇所を、ワイヤーの一端に設けた支承具等で支持し、ワイヤーをクレーンなどで巻き上げて更生材を容器から取り出し、クレーンの首を振って、更生材をマンホール内に降ろして挿入する方法などが挙げられる。別の方法として、下方が開閉自在とされた耐熱性を有する網袋で更生材全体をくるんで網袋の下方を仮に縛り、耐圧容器内で加熱した後、網袋の上端部を支持して人孔内に挿入し、その後網袋の下部を解いて網袋のみを取り出す方法がとられても良い。

更生材をマンホール内の所定の位置に配置したら、更生材を内側から拡径するための加圧高温流体を供給するための管を更生材の中に挿入し、加熱され未だ所定の高温状態を維持している更生材を、直ちに内側から加熱する。この時、更生材は軟化温度以下となっているが、新たに内側から加熱されることで、その内側の表面温度が直ちに軟化温度を超える。外側の温度も未だ冷えずに高温を保っているので、内面が消音すると直ぐに追随して高温になり、更生材全体の温度が、均一に軟化温度以上となる。従って、加圧高温流体に圧力により、更生材は拡径する。

この時、所定の直径を有するフレキシブルな素材例えばゴム引きテント地等からなる加圧袋等を、拡径用加圧袋としてに更生管内に挿入し、その加圧袋を上記加圧高温流体で膨張させて更生材を拡径しても良い。

加圧高温流体としては特に限定されず、例えば一例として、高圧水蒸気、熱水、熱風等が挙げられる。しかしながら、熱伝導により更生材を加熱することから、高圧水蒸気が最も良く汎用される。

以上の通り、本発明では、更生材をマンホール内に挿入する前に、マンホール外で筒状更生材を予備加熱するので、更生材をマンホール内に挿入してから加熱する場合と比較して、更生材が均一な温度となるまでの時間が早く、従って、更生材をマンホール内に挿入後比較的速やかにライニング作業を行うことができ、更生工事期間が短縮された老朽化したマンホールの内周面をライニング更生する更生工法となるのである。

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の更生材を予備加熱するために用いられる耐熱性耐圧容器の一例の縦断面図である。図２は、更生材が拡径されマンホール内周面がライニングされた状態の一例を示す縦断面図である。

本例における耐熱耐圧容器１は、上方に開口したＳＵＳ（ステンレススチ−ル）製容器本体２と、開口部に外向きに設けられたＳＵＳ製フランジ２１と、圧力流体の圧入管４（ＳＵＳ製）とその排出管５（ＳＵＳ製）とを備えたＳＵＳ製蓋３とから構成されている。圧入管４とその排出管５とは、蓋３の中心から対称位置に配置されることが好ましい。

本体２と蓋３とは、耐熱パッキン２２を介して、本体２、パッキン２２、蓋３を貫通する貫通孔にボルト６１が挿通されてナット６２で緊結されている。貫通孔は、蓋周辺部に開口されていても構わない。また、図示しないが、例えば複数のボルトを本体フランジ部にに回動可能に吊持し、蓋に切欠を設けてその切欠部にボルトを回動してナットを螺合し、緊結するようにされていても良い。

蓋３に取り付けられた圧力流体圧入管４には、蓋３の外側に、手動又は自動のニードル弁等の流量調節弁４１が設けられ、必要に応じて流量計（図示せず）等が取り付けられる場合もある。又、圧力流入管４の下端部は、蓋３を容器本体２と緊結したときに、容器本体２の底面近傍にで、容器本体２の中央部に向って横向きに開口されている。

排出管５は、蓋３の外側に、圧力調節弁５１が取り付けられている。圧力調節弁５１は通常のばね式調圧弁で良い。この圧力調節弁５１は、耐圧容器１の内部圧力を所定に保ち、内部温度を一定にする役割を果たすと共に、内部圧力過昇防止の安全弁としての機能を有する。又、排出管５の下端部は、蓋３の近傍で開口されている。従って、上記圧入管４の下端部から容器１内に圧入された圧力流体は、容器１内を上昇して排出口５から排出される。

蓋３には、圧力計（図示せず）が取り付けられていても良い。こうすれば、圧力調節弁５１による圧力が容易に確認される上、異常高圧が発生して場合にそれを簡単に発見できる。

本事例で用いた更生管７は、外径がマンホールＭの入口を通過する寸法のＰＶＣ管とした。この更生材７は耐圧容器２に収納され、蓋３が緊結されたら、別に準備した水蒸気発生装置から所定圧力の高温水蒸気を導き、圧入管４から、流量調節弁４１でその圧入流量を調節しながら耐圧容器１内に圧入する。同時に排出管５に設けられている圧力調節弁５１で、容器１内圧力が所定の圧力になるようにように調節し、容器１内温度が一定になるようにする。

容器１内圧力は、所望するの温度により適宜変更される。即ち、例えば圧力流体が高圧水蒸気である場合、その圧力とその時の温度とには相関関係があり、例えば、更生材に、ＨＩ・ＡＧ樹脂（ハイインパクト・アクリルグラフト塩化ビニル樹脂）（最大破断伸び率を示す温度９０℃）を用いた場合、容器内圧力と更生材の樹脂表面温度との間には、表１の関係がある。但し、樹脂表面温度は、当該圧力を３０分間維持した後の温度である。

更生材７が所定の温度に均一に加熱されたら、耐圧容器１の蓋２を開け、直ちに更生材７の一端部をクランプしてマンホールＭ内に挿入し、所定の位置に配置する。配置後直ちに、加熱拡径用の水蒸気管を更生材内に挿入し、水蒸気で加熱を開始する。耐圧容器の開口からマンホール内での水蒸気による加熱までの所要時間は、短ければ短いほど良い。

更生管７が加熱され、その表面温度が軟化温度を超えると、水蒸気圧により、更生管７は拡径していく。この時、更生材７は既に加熱されているので、水蒸気加熱により、更生材の表面温度は極短時間で所定の温度になり、しかも表裏共にほぼ同じ温度となる。更生管７が形状記憶管であれば、この時にその断面形状が元の円形に復元する。更生材７が所定の直径まで拡径したら、水蒸気を停止し、替わりに水等冷却剤を圧入して更生材を冷却しその形状を固定する。なお、必要に応じて、更生管７外面とマンホールＭ内周面との間にモルタル等の裏込め材８を充填する。

なお、更生されるマンホールＭの底面に施されたインバートが損壊していて、これも同時に補修更生する場合には、更生管７は有底袋状としてマンホールＭ内に挿入されれば良い、この場合、マンホールＭに挿入する前の予備加熱は、熱媒が更生材７の片面にした接触しないので、更生材７の均一加熱に多少の時間が掛かるが、マンホールＭ内に挿入後は、短時間でライニング工事が完了する。また、下水管取付け部は、ライニング完了後に該当箇所を開口し、通常の方法で補修されれば良い。

更生されるマンホールＭの底面に施されたインバートが損壊していない場合は、更生管７は筒状としてマンホールＭ内に挿入されれば良い、この場合、マンホールＭ内周壁に更生材７をライニングした後、更生材７下部とインバート面との境界をエポキシ樹脂等セメント等で補修する。

本発明の、更生材を予め加熱してからライニング場所に配置して用いる方法は、事例以外に、大口径の管路を内張りライニング更生する場合や、カルバート等を用いた異径管を内張りライニング更生する場合などに好適に適用することが出来る。

本発明の更生材を予備加熱するために用いられる耐熱性耐圧容器の一例の縦断面図である。 更生材が拡径されマンホール内周面がライニングされた状態の一例を示す縦断面図である。

符号の説明

１ 耐圧容器
２ 容器本体
２１ フランジ
２２ 耐熱パッキン
３ 蓋
４ 圧入管
４１ 流量調節弁
５ 排出管
５１ 圧力調節弁
６１、６２ ボルトとナット
７ 更生材
８ 裏込め材
Ｍ マンホール

Claims (4)

1. 熱可塑性樹脂製の筒状更生材をマンホール内において加熱拡径しマンホール内周面を内張りライニングして更生するマンホール更生工法において、更生材をマンホール内に挿入する前に、マンホール外で筒状更生材を予備加熱する工程を有することを特徴とするマンホールの更生工法。
2. 更生材を予備加熱する方法が、耐熱性を有し上方に開口された有底の耐圧容器本体に、圧力流体の圧入管と排出管とを設けられた蓋が脱着可能に緊結され、圧入管の、耐圧容器の外側部に流量調節弁が設けられ、圧入管の下端部が、耐圧容器の底面に到達して横向きに開口され、排出管の、耐圧容器の外側部に圧力調節弁が設けられ、排出管の下端部が、蓋の直下に開口され、圧力流体を加熱媒体とし、上記更生材を該耐圧容器に収納し、該耐圧容器内に加熱媒体を充填して更生材を加熱することを特徴とする請求項１記載のマンホールの更生工法。
3. 更生材が有底筒状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２のいずれか記載のマンホールの更生工法。
4. 更生材が底のない筒状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２のいずれか記載のマンホールの更生工法。
   

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