JP4527872B2 - 管渠内面ライニング用部材及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水道、上水道、ガス管または農業用水管等の管渠内のライニングに使用するライニング用部材とその製造方法に関し、特に、老朽化したこれらの管渠の更生に有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】
下水道、上水道、ガス管または農業用水管等の管渠においては、ひび割れや腐食等による老朽管渠を更生するために管渠内をライニングすることがあり、両縁端部に接合用部を有する長尺の帯状部材を連続的に送り込んで螺旋状に巻回し、相接する接合用部間を嵌合により接合させて形成する螺旋接合管状体で管渠内をライニングしていくことが知られている（例えば、日本ＳＰＲ工法協会発行の「ＳＰＲ工法技術資料」）。
上記螺旋接合管状体においては、螺旋接合が現場で製管機により嵌合式で行なわれるから、ライニング施工作業中や施工後に作用する荷重に対し、螺旋接合部が脱離することのないように機械的な保護乃至は補強を施すことが安全である。
【０００３】
通常、管渠には曲管部が存在し、上記のライニング施工では、製管された螺旋接合管状体がこの曲管部を通過する際に曲げられ、その曲管部の曲率が小さいときは、上記の接合部に大きな曲げモーメントが作用して当該接合部が離脱される畏れがある。
そこで、本出願人においては、「螺旋状に巻回されることにより螺旋管とされてライニングすべき既設管内に挿入される帯状体であって、図７の（イ）に示すように、螺旋状に巻回された際に隣接する帯状体同士が嵌合される接合部を有する帯板状の基板１０’と、螺旋状に巻回された際に外表面側に突出するように該基板を屈曲させて、該基板が巾方向へ伸縮し得るように形成された伸縮部１０５’とを具備させた管渠内面ライニング用部材」を既に提案した（例えば、特開平１１−３４１６５号公報）。
図７の（ロ）は、このライニング用部材の螺旋接合管状体の接合構造を示し、接合部Ｊ’に伸縮部１０５’が隣在されているために、曲管部通過時には伸縮部１０５’が伸縮されて曲げ反力の発生が抑制される結果、曲げ反力による接合部の離脱の防止を図ることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の伸縮部付きライニング用部材では、伸縮部の厚みを基板部の他の部分の厚みと同厚にしており、曲管部の曲率がかなり小さい場合は、曲げ反力が相当に大となり曲げ反力による接合部の脱離が懸念される。
そこで、伸縮部を基板部の他の部分より薄くすることが提案されている。
しかしながら、伸縮部中、垂直な立上り部分は高さｈが高く、垂直荷重に対する断面二次モーメントＩ（Ｉ∝ｂｈ³）が大であって（ｂは巾）、土圧等の垂直荷重に対し有効な補強体として作用するから、接合部を土圧荷重等に対して補強する効果が期待されるところ、上記のように伸縮部付きライニング用部材の伸縮部の伸縮性を高めるために伸縮部全体を薄くすると、土圧等の垂直荷重に対する補強効果が減退される結果、接合部の全体的な保護乃至は補強の有効な向上を図り難い。
【０００５】
本発明の目的は、螺旋状に巻回されることにより螺旋管に形成される帯状体に、螺旋状に巻回された際に隣合う帯状体同士が接合される接合用部と、螺旋状に巻回された際に外表面側に突出するように屈曲させて帯状体を巾方向に伸縮可能とした伸縮部を具備させてなる管渠内面ライニング用部材において、土圧等の垂直荷重に対する伸縮部の剛性を充分に保持させつつその伸縮性を向上させて、螺旋管の接合部を全体的に良好に保護乃至は補強できるようにすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る管渠内面ライニング用部材は、螺旋状に巻回されることにより螺旋接合管状体に形成される帯状体に、螺旋状に巻回された際に隣合う帯状体同士が接合される接合用部と、螺旋状に巻回された際に外表面側に突出するように屈曲させて帯状体を巾方向に伸縮可能とした伸縮部を具備させてなるライニング用部材において、伸縮部は接合用部に隣在され、伸縮部の両側の根本を両側の立上り部より薄くした薄肉部分が設けられたことを特徴とする構成である。
【０００７】
本発明に係る管渠内面ライニング用部材の製造方法は、上記の管渠内面ライニング用部材を押出し成形により製造する方法であり、伸縮部を一様厚さとするように押出金型で押出したのち、押出金型出口の断面積と同一断面積のサイジング金型で伸縮部に薄肉部分を形成することを特徴とする構成である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明に係るライニング用部材の一例を示す横断面図である。
図１において、１０１，１０１は帯状体１０の表面に長手方向に形成したリブ、１０２は帯状体の一縁端側に長手方向に形成した雄型接合用部としての凸条、１０３は帯状体の他縁端側に長手方向に形成した雌型接合用部としての溝型凹条であり、頂部にリブ１０４を備えている。上記凸条１０２とリブ１０１との間隔、リブ１０１，１０１間の間隔、リブ１０１と凹条１０３との間隔は実質的に等しくしてある。
１０５は溝型凹条１０３とリブ１０１との間において帯状体１０を巾方向に伸縮可能に表面外側に向け屈曲させて形成した伸縮部であり、屈曲頂上部１０５ａ及び屈曲根元部１０５ｂ，１０５ｂを屈曲両側立上り部１０５ｃ，１０５ｃよりも薄くし、屈曲両側立上り部１０５ｃ，１５０ｃの厚みを帯状体１０の屈曲部１０５以外の部分の厚みに等しいか、やや厚くしてある。
１０６は帯状体の他縁端部であり、斜め上方に曲げてある。１０７は雄型凸条１０２とリブ１０１との間の帯状体表面に接着した帯条パッキングである。
【０００９】
図２に示すように、ライニング用部材が螺旋状に巻回された際に隣合う当該部材同士が上記の雌雄接合用部１０２と１０３との嵌合により接合されると共に斜め上向き他縁端部１０６が雄型凸条１０２の隣のリブ１０１のコーナに係止されて螺旋接合管状体が保持され、パッキング１０７の圧縮により螺旋接合管状体の管壁が水密化される。
このようにして保形された螺旋接合管状体においては、接合部Ｊに曲げが作用すると、屈曲伸縮部１０５の薄肉部１０５ａ，１０５ｂの適度の曲げ応力集中作用により容易に曲げ変形される結果、曲げ反力を軽減でき、雌雄嵌合式の接合部Ｊの曲げによる脱離をよく防止できる。
また、接合部Ｊに作用する土圧等の垂直荷重に対し、接合部Ｊに隣在している屈曲伸縮部１０５の両側立上り部１０５ｃ，１０５ｃがその厚肉のために高い挫屈剛性を呈し、土圧等に対しても雌雄嵌合式の接合部Ｊの脱離をよく防止できる。
【００１０】
上記に対し、屈曲伸縮部全体を薄くする場合は、曲げ反力を軽減できても、垂直荷重に対する挫屈剛性の低下が余儀なくされ、また、屈曲伸縮部全体を厚くする場合は、垂直荷重に対する挫屈剛性を増すことができても、曲げ反力の増加が余儀なくされる。
而るに、本発明に係るライニング用部材では、調和した曲げ反力の軽減と垂直荷重に対する挫屈剛性の増加とを達成でき、螺旋接合管状体の嵌合接合部をライニング施工中の曲げやライニング施工後での土圧から良好に保護できる。
【００１１】
本発明に係るライニング用部材において、屈曲伸縮部の薄肉部分を薄くし過ぎると、過度の応力集中による切断が懸念され、薄肉部分の厚みは厚肉部分の厚みの１／２以上とすることが好ましい。
本発明に係るライニング用部材は、押出により成形され、急峻な肉厚変動は樹脂流動抵抗を不均一化して成形不良を招来するから、上記屈曲伸縮部における薄肉部と厚肉部との間をなだらかに変化させることが好ましい。
本発明に係るライニング用部材は、押出金型から押出した軟化状態の樹脂体をサイジング金型に通して最終の断面形状に冷却賦形することにより製造できる。
【００１２】
本発明に係るライニング用部材の製造方法では、伸縮部を一様厚さとするように押出金型で押出したのち、押出金型出口の断面積と同一断面積のサイジング金型で伸縮部に薄肉部分を形成しており、サイジング金型において、樹脂押出体を長手方向に変形させることなく断面形状を変化させるだけであるから、絞られた樹脂の滞溜なくスムーズにサイジング金型に通過させて外観良好なライニング用部材を製造できる。
また、屈曲伸縮部の肉厚が一様な従来のライニング用部材の製造に使用されている押出金型をそのまま使用でき、サイジング金型のみを変更すればよいから、設備コスト的にも有利である。
【００１３】
図３は本発明に係るライニング用部材の製造方法で好適に製造できるライニング用部材の一例を示す横断面図であり、屈曲伸縮部１０５の頂部中央個所、頂部両脇個所及び両根元個所を絞って薄肉化し、その薄肉化分だけ屈曲伸縮部の他部分の肉を厚肉化してあり、他の構成は図に示した実施例と実質的に同じであって、薄肉個所の厚みも厚肉部分の厚みの１／２以上とすることが好ましい。
図３に示す実施例においても、屈曲伸縮部１０５の薄肉個所における適度の曲げ集中のために曲げ反力を軽減でき、厚肉の両側立ち上り部１０５ｃ，１０５ｃのために垂直荷重に対する挫屈剛性を高めることができるから、図１に示す実施例と同様に曲げ反力の軽減と垂直荷重に対する挫屈剛性の増加とを調和して達成でき、螺旋接合管状体の嵌合式接合部をライニング施工中の曲げやライニング施工後での土圧から良好に保護できる。
【００１４】
本発明に係るライニング用部材において、屈曲伸縮部を軟質の樹脂製とすること、例えば、屈曲伸縮部を軟質塩化ビニル樹脂製とし、他の部分を硬質塩化ビニル樹脂製とすることも可能であるが、金型の複雑化、押出機本体の二機使用、異種樹脂間の界面剥離、特に軟質塩化ビニル樹脂の場合は、可塑剤のブルーム等を勘案すれば、全体を単一樹脂で成形することが妥当である。
この樹脂には、例えば、硬質塩化ビニル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリエステル、これら樹脂をマドリックスとする繊維強化樹脂等を使用できる。
【００１５】
本発明に係るライニング用部材により管渠内面をライニング施工するには、例えば、図４の（イ）（側面図）及（ロ）（正面図）に示すライニング施工装置を使用することができる。
図４において、１は円形リング状のフレームであり、前方フレーム１１と後方フレーム１２とにより構成してある。２は接合機構部であり、ライニング用部材外面のリブを受容する溝やライニング用部材の接合部を受容するための溝を備えた外面ローラ２１と内面ローラ２２とを有し、これらのローラをギャボックス２３を介して油圧モータ２５に連結した構成（２４は回転自在継手）であり、図示のものでは、角度１２０°の３フレーム片の一のフレーム片に２組設けてある。
３は螺旋接合管状体に対するガイドローラであり、外部ガイドローラ３１と内部ガイドローラ３２の対ローラを前記の前後フレーム１１，１２間に回転自在に軸支してあり、図示のものでは、上記の各接合機構部２の下流側（ライニング用部材の送り込み方向を基準として）に３対づつ設けてある。
前記外部ガイドローラ３１，…の少なくとも一部に、前記の外面ローラ２１と同様に溝を設けることもできる。また、ガイドローラ３，…の少なくとも一部を外部ガイドローラ３１または内部ガイドローラ３２のみで構成することも可能である。
４は製管機Ｂを管渠Ａ内に支持するための支持ローラであり、前方フレーム１１にローラ軸支持板４１を取付け、そのローラ軸支持板４１に支持ローラ４０を片持軸支し、ローラ軸支持板４１から突出させたロ−ラ軸端部に圧縮バネ４２を装着し、螺合式バネ押え４３の螺合調節でこの圧縮バネ圧を調整しローラ４０とローラ軸支持板４１との接触摩擦力を調整することによって、製管機Ｂの回転に対し所定の制動力を作用させるようにしてある。この支持ローラ４はフレーム１に周方向に等間隔で取付けてあり（図示の実施例では、フレーム角１２０°に対し支持ローラを２箇あて）、ローラ軸支持板４１を前方フレーム１１に回動可能にピン支し、前方フレーム１１とローラ軸支持板４１との間にクッシヨンバネ４４を介在させて管渠内面の段差に対応できるようにしてある。
上記圧縮バネ４２及び螺合式バネ押え４３等からなる制動力調整手段は少なくとも一本の支持ローラに付設すればよい。
【００１６】
上記のライニング施工装置を用いて本発明に係るライニング用部材で管渠内をライニングするには、図５に示すように製管機Ｂを管渠Ａ内に納め、到達側マンホール上の油圧ポンプｐにより油圧ホースｐ’を介して製管機Ｂの接合機構部２の外面ローラ２１及び内面ローラ２２を駆動し、出発側マンホール上のドラムから供給されてくるライニング用部材Ｄを接合機構部２の外面ローラ２１及び内面ローラ２２で螺旋状に送ると共に最初の接合機構部の外面ローラと内面ローラとで既に形成されたライニング用部材の螺旋接合管状体の縁端の雌型溝形凹条に最初の接合機構部に送り込まれてくるライニング用部材の一方の縁端の雄型凸条に嵌合接合し、ライニング用部材の螺旋方向送り力で製管機Ｂを回転前進させ、製管機Ｂで製管された螺旋接合管状体Ｅを製管機Ｂの回転前進に伴い管渠内面にライニングさせていく。
このライニング途中に曲管部が存在し、螺旋接合管状体の接合部が曲管部通過の際に曲げられても、ライニング用部材の屈曲伸縮部の前記した曲げ反力軽減作用により接合部を脱離なく安定に保持できる。
【００１７】
上記ライニングにおいて、接合機構部２の外面ローラ２１と内面ローラ２２による螺旋方向送り力をｗ、その送り角（管状体の周方向線となす角）をθ、製管機内の螺旋接合管状体の半径をｒとすれば、前記油圧モ−タ２５による製管機Ｂの駆動トルクｍは、
【数１】
ｍ＝ｒｗcosθ （１）
で与えられる。
上記支持ローラ４による圧縮バネ４２の圧縮力調整に基づく回転制動力をｍ’とすると、上記製管機Ｂが回転する条件として
【数２】
ｍ＞ｍ’ （２）
が成立する。
【００１８】
図５において、管渠Ａ内面にライニングされた螺旋接合管状体Ｅは、前記製管機の回転駆動トルクに対し固定であり（ライニングされたライニング用部材螺旋接合管状体が長くなれば、管渠との摩擦で固定される。ライニング用部材螺旋接合管状体が短い初期段階では、ライニング用部材螺旋接合管状体を治具で固定してもよい）、ライニング中の螺旋接合管状体に式（３）で示す管軸方向圧縮力Ｆ
【数３】
Ｆ＝ｗsinθ （３）
が作用する。
この軸方向圧縮力が大きくなると、上記ライニング用部材の屈曲伸縮部が圧潰される畏れがあるので、ライニング施工条件の如何によっては、図６に示すように、ライニング用部材の雄型凸条１０２側の縁端部を延長し、その縁端１０ａを屈曲伸縮部１０５の根元１０５ｂの内側面１０５ｂ’に当接させて、上記の管軸方向圧縮力Ｆによる屈曲伸縮部１０５の圧潰変形の防止を図ることが好ましく、内側面１０５ｂ’は段面とすることが望ましい。
【００１９】
図５において、製管機Ｂとライニングされた螺旋接合管状体Ｅとの間の管状体部分ｅに前記の回転制動力ｍ’が作用し、管状体部分ｅのライニング用部材の接合界面に発生する剪断力τは、テーパ管状体部分ｅの半径をｒ’、巻回角をβとすると、
【数４】
τ≒ｍ’cosβ／ｒ’ （４）
で与えられる。
而るに、ライニング用部材の螺旋接合を遊嵌状態で行なえばその接合界面を相互にすべらせ得る剪断力ｆを極めて小さくでき、かくして式（５）
【数５】
τ＞ｆ （５）
を成立させれば、製管機直後の螺旋接合管状体ｅをライニング用部材の螺旋接合界面の相互すべりを逃がす方向に変形させつつライニングさせていくことができ、そのすべりを逃がす螺旋接合管状体ｅの変形が拡径変形に他ならないから、回転前進中の製管機Ｂから螺旋接合管状体を拡径させつつ管渠内面によく接触させてライニングさせていくことができる。従って、充分な流路断面積を確保できる。
この場合、螺旋接合管状体の接合部が遊嵌状態となり接合力が弱くなるが、本発明に係るライニング用部材を使用すれば、接合部における曲げ反力の軽減と垂直荷重に対する挫屈剛性の増加とを調和して達成でき、接合部の強度が多少低くなっても、接合部をライニング施工中の曲げやライニング施工後での土圧から良好に保護でき、接合部の脱離をよく防止できる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明に係る管渠内面ライニング用部材においては、螺旋状に巻回して形成した螺旋接合管状体の接合部を、ライニング中の曲管部通過時に受ける曲げ及びライニング施工後での土圧等の垂直荷重から共に良好に保護でき、一方のみの偏った保護を排除して調和した保護を図り得る。
【００２１】
また、本発明に係る管渠内面ライニング用部材の製造方法によれば、サイジング金型のみを変更し押出金型をもとのままで使用できるから、本発明に係る管渠内面ライニング用部材を低設備コストで経済的に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の管渠内面ライニング用部材の一実施例を示す図面である。
【図２】図１に示すライニング用部材の螺旋接合管状体を示す図面である。
【図３】本発明の管渠内面ライニング用部材の上記とは別の実施例を示す図面である。
【図４】本発明に係るライニング用部材のライニング施工に使用するライニング施工装置の一例を示す図面である。
【図５】本発明に係るライニング用部材のライニング施工の説明に使用した図面である。
【図６】本発明の管渠内面ライニング用部材の上記とは別の実施例を示す図面である。
【図７】従来の管渠内面ライニング用部材を示す図面である。
【符号の説明】
１０ 帯状体
１０２ 雄型接合用部
１０３ 雌型接合用部
１０５ 屈曲伸縮部
１０５ａ 薄肉部
１０５ｂ 薄肉部
１０５ｃ 厚肉部

Claims (2)

1. 螺旋状に巻回されることにより螺旋接合管状体に形成される帯状体に、螺旋状に巻回された際に隣合う帯状体同士が接合される接合用部と、螺旋状に巻回された際に外表面側に突出するように屈曲させて帯状体を巾方向に伸縮可能とした伸縮部を具備させてなるライニング用部材において、伸縮部は接合用部に隣在され、伸縮部の両側の根本を両側の立上り部より薄くした薄肉部分が設けられたことを特徴とする管渠内面ライニング用部材。
2. 螺旋状に巻回されることにより螺旋接合管状体に形成される帯状体に、螺旋状に巻回された際に隣合う帯状体同士が接合される接合用部と、螺旋状に巻回された際に外表面側に突出するように屈曲させて帯状体を巾方向に伸縮可能とした伸縮部を具備させてなり、伸縮部に薄肉部分を設けた管渠内面ライニング用部材を押出し成形により製造する方法であり、伸縮部を一様厚さとするように押出金型で押出したのち、押出金型出口の断面積と同一断面積のサイジング金型で伸縮部に薄肉部分を形成することを特徴とする管渠内面ライニング用部材の製造方法。

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