JP5778455B2 - 鋼管内周の劣化部分を補修する補修機及び当該補修機を用いた補修方法 - Google Patents

Description

この発明は、鋼管内周の劣化部分を補修する補修機及び当該補修機を用いた補修方法に関するものである。

主柱材や斜材等の部材が鋼管で構成された架空送電線用鉄塔では、鉄塔建設から２０〜３０年が経過すると、経年劣化によって、鋼管内周に錆や腐食が生じる。そのため、内周に錆や腐食等が生じた鋼管を取り換えたり、鋼管内周に生じた錆や腐食等の劣化部分を補修する必要が生じる。劣化部分の補修を行う場合には、具体的には例えば、図９に示すようにガラスシートにエポキシ樹脂等の硬化性樹脂が含浸されたライニング材で劣化部分を含む鋼管内面をコーティングし、劣化部分を外気から遮断することで、劣化部分の進行を抑制する。

内周に錆や腐食等が生じた鋼管を取り換える場合の従来技術としては、対象部材にかかる荷重をバイパスさせる治具で保持しながら、対象部材を取り外して新品の部材と取り換える方法が示されている。また、鋼管内周に生じた錆や腐食等の劣化部分を補修する場合の従来技術としては、内周に錆や腐食が生じた対象部材について、鋼管の内周に硅砂を吹き付けて研削を行った後、塗料を吹き付けて塗装する方法が特許文献１で示されている。また、対象部材にモルタルを注入し、錆や腐食等が生じた劣化部分の密封を行う方法が示されている。
特開平１１−１５６２５４

また大径の下水管やケーブル防護管では、クラック(＝ひび)等の補修方法としてライナー工法が採用されている。このライナー工法は、合成樹脂製の補修材を下水管内面に貼り付けることで、クラック等の劣化部分の補修を行うものである。

しかしながら、対象部材を取り外して新品と取り換える方法は、大掛かりな工事となり、コストが掛かる上、荷重のバイパスを行うために大きな耐力を有する機材が必要となったり、荷重がかかっている状態によっては対象部材の取り外しが不可能な場合もある。

また鋼管内周を研削・塗装する方法や対象部材にモルタルを充填する方法は、施工品質を定量的に管理することが難しい。特に、鋼管内周を研削・塗装する方法では素地調整の管理が極めて困難である。

また下水管の補修で採用されているライナー工法は、送電線用鉄塔の鋼管の補修に適用することは難しい。下水管に機材等を挿入する場合は、挿入部分は断面が開放されているが、図６に示すように送電線用鉄塔では部材の両端に接続用プレート等の継手があるため、著しく狭隘な挿入口から挿入可能な構成の補修機である必要がある。また、図７に示すように複数の部材が複雑に結合した仕口(＝しぐち)構造に対しても支障なく挿入可能な構成の補修機である必要がある。

そこで、この発明は、上記従来技術を考慮したものであって、鋼管の内部に導通する、著しく狭隘な挿入口から挿入可能であり、施工品質及び施工後の劣化進度を管理可能な補修機及び当該補修機を用いた補修方法の提供を目的とするものである。

前記目的を達成するため、請求項１の発明では、鋼管の一端の狭隘な挿入口から挿入して、当該鋼管内周の劣化部分を補修する補修機において、当該補修機は少なくとも、内部に空気が充填されると中央部が自身の直径方向に拡張する略筒状の弾性体と、両端部が前記弾性体の両端部に夫々固着され、前記弾性体の外周に、前記弾性体の直径方向への拡張に伴って中央部が直径方向に拡がるように巻き付けられている剥離シートとからなり、前記弾性体の両端部には、前記狭隘な挿入口を通過可能な、断面が楕円形状の金具が夫々設けられ、前記剥離シート上には、一定時間の押圧により接着する硬化性樹脂が含浸されたシート状のライニング材が巻き付けて固定され、内部に空気が充填されることにより前記弾性体が直径方向に拡張すると、前記剥離シートから離れて前記ライニング材が鋼管内周の劣化部分に圧着する補修機とした。

請求項２の発明では、前記弾性体の長手方向に、繊維が線状に複数埋設されている、請求項１に記載の補修機とした。

請求項３の発明では、前記弾性体の両端部に、当該弾性体と同一の構成からなる帯状のシートが直径方向に夫々巻き付けられている、請求項１又は２に記載の補修機とした。

請求項４の発明では、前記ライニング材は、所定以上の圧力が加わると拡張するテープ材又は輪ゴムを用いて前記剥離シート上に固定されている、請求項１〜３のいずれかに記載の補修機とした。

請求項５の発明では、前記剥離シートの表面に、当該剥離シートの剥離および円滑性に優れた潤滑剤が塗布されている請求項１〜４のいずれかに記載の補修機とした。

請求項６の発明では、請求項１〜５のいずれかに記載の補修機を用いた補修方法であって、
前記補修機を鋼管端部の狭隘な挿入口から挿入して鋼管内周の劣化部分付近に配置し、
内部に空気を充填させて前記弾性体を拡張させて、前記ライニング材を鋼管内周の劣化部分に圧着させ、
所定の時間が経過し、前記ライニング材に含浸された硬化性樹脂が硬化すると、前記弾性体の内部に充填された空気を抜き、前記弾性体を縮径させて、鋼管端部の狭隘な挿入口から取り出すことにより、
前記補修機を鋼管内部から撤去させる、補修方法とした。

請求項１〜６の発明によれば、鋼管内部に導通する当該鋼管の端部の挿入口が著しく狭隘であっても、周辺の構造物の状況により挿入部に直線的には挿入できない場合であっても鋼管内部に挿入でき、鋼管内周の劣化部分を補修することができる。

また特に、請求項２の発明によれば、弾性体を、長手方向に、繊維が線状に複数埋設されている構成とすることによって、内部に空気を充填させた場合、弾性体の中央部は長手方向に拡張することなく、自身の直径方向にのみ拡張する。従って、内部に充填させた空気を効率的に使用して、弾性体の中央部を略筒状に拡張させ、ライニング材を鋼管内周の劣化部分に容易に圧着させることができる。

また特に、請求項３の発明によれば、前記弾性体の両端部に、当該弾性体と同一の構成からなる帯状のシートが直径方向に巻き付けられている構成とすることによって、当該シートが巻き付けられている前記弾性体の両端部は、長手方向にも直径方向にも拡張せず、当該両端部に固着されている剥離シートが弾性体の拡張によって外れることがない。

また特に、請求項４の発明によれば、所定以上の圧力が加わると拡張するテープ材又は輪ゴムを用いて、剥離シート上にライニング材を固定する構成とすることにより、鋼管の端部の挿入口に補修機を挿入してから、鋼管内周の劣化部分付近に補修機を配置するまで、ライニング材を剥離シート上に保持させることができる。一方、内部に空気を充填し弾性体が拡張すると、それに伴いテープ材又は輪ゴムも拡張し、ライニング材を剥離シートから剥離させることができる。

また特に、請求項５の発明によれば、剥離シートの表面にシリコン等の潤滑剤を塗布する構成とすることにより、弾性体の拡張に同期して、円滑に剥離シートを展開させることができる。

この発明は、鋼管内周の劣化部分を補修する補修機において、当該補修機は少なくとも、内部に空気が充填されると中央部が自身の直径方向に拡張する略筒状の弾性体と、両端部が前記弾性体の両端部に夫々固着され、前記弾性体の外周に、前記弾性体の直径方向への拡張に伴って中央部が直径方向に拡がるように巻き付けられている剥離シートとからなり、前記弾性体の両端部には、楕円形状の金具が夫々設けられ、前記剥離シート上には、一定時間の押圧により接着する硬化性樹脂が含浸されたライニング材が固定され、内部に空気が充填されることにより前記弾性体が直径方向に拡張すると、前記剥離シートから離れて前記ライニング材が鋼管内周の劣化部分に圧着する構成とすることにより、鋼管内部に導通する、当該鋼管の端部の挿入口が著しく狭隘であっても、周辺の構造物の状況により挿入部に直線的には挿入できない場合であっても挿入でき、鋼管内周の劣化部分を補修することができる。

補修機は、主として弾性体１と剥離シート２とから構成されている。

図１の(a)図及び(b)図は弾性体１の平面図及び側面図である。弾性体１は、円形の筒状体であるが、弾性体１の前端部３及び後端部４に夫々設けられている金具５の断面形状が楕円形であるため、弾性体１の両端部の断面は夫々楕円形状になっている。このように、弾性体１及び金具５の断面を楕円形にすることによって、鋼管の端部の挿入部が狭隘な場合であっても、補修機を鋼管の内部に挿入可能となる。なお弾性体１は、鋼管の端部の狭隘な挿入口から補修機を挿入できるようにするため、内部に空気が充填されていない状態では小さく、内部に空気が充填された状態では中央部が直径方向に大きく拡張する構成であることが望ましい。従って例えば、弾性体１は拡張率の大きい天然ゴム製である。また、弾性体１の膜厚を薄くすると、内部に空気を充填させる際の空気の圧力を低くすることができるが、弾性体１が均等に拡張しなくなるため、弾性体１の膜厚は、例えば約５ミリである。

また弾性体１の長手方向には、弾性体１の長手方向への拡張を拘束する繊維６が、線状に複数埋設されている。そのため、弾性体１の内部に空気が充填されて弾性体１が拡張しても、弾性体１は長手方向に拡張することなく、弾性体１の直径方向にのみ拡張する。従って、内部に充填させた空気を効率的に使用して、弾性体１を拡張させ、ライニング材７(後述)を鋼管内周の劣化部分に圧着させることができる。

また弾性体１の両端部には、当該弾性体１と同一の構成からなるシート８が巻き付けられている。このシート８は、当該シート８が巻き付けられている箇所の弾性体１の直径方向の拡張を拘束する。そのため、シート８が巻き付けられている弾性体１の両端部は、長手方向にも直径方向にも拡張せず、当該両端部に固着されている剥離シート２が弾性体１の拡張によって外れることがない。

弾性体１の金具５には、アイボルト９が夫々螺着されている。アイボルト９は、補修機を引っ張る等移動させるために器具を引っ掛けたり(図示省略)、ワイヤー１０(図５参照) またはロープ(図示省略)を結びつけたりするために用いる輪つきボルトであり、例えばステンレス製である。また、弾性体１の後端部４にはエアホース１１が接続されている。エアホース１１は弾性体１の内部に導通しており、エアホース１１を介して弾性体１の内部に空気が充填される。

剥離シート２は、ライニング材７を補修機から剥離しやすくするためのものである。また剥離シート２は、図２に示すように弾性体１の両端部に例えばビニールテープ１２で固着され、弾性体１の外周に巻き付けられている。そして弾性体１の中央部が直径方向に拡張すると、剥離シート２もこれに伴って直径方向に展開する。なお、上述したように弾性体１の両端部は弾性体１の内部に空気が充填されても拡張しないため、当該箇所に固着された剥離シート２が弾性体１から外れることがない。また、剥離シート２の表面には剥離および円滑性に優れたシリコン等の潤滑剤が塗布されている。従って、図４に示すように弾性体１の拡張に同期して剥離シート２が円滑に滑り、容易に拡がる。

ライニング材７は、例えばエポキシ樹脂等の硬化性樹脂が含浸されたガラスシートであり、図３に示すように、剥離シート２上に固定される。ライニング材７は、テープ材１３を用いて剥離シート２上に固定されている。テープ材１３は、所定以上の圧力が加わると拡張する、例えば紙テープである。鋼管の端部の挿入口に補修機を挿入してから、鋼管内周の劣化部分付近に補修機を配置するまで、ライニング材７を剥離シート２上に保持させることができる。一方、内部に空気が充填され弾性体１が拡張すると、テープ材１３は拡張し、ライニング材７を剥離シート２から剥離させることができる。なお、本実施例では、ライニング材７を剥離シート２上に固定するため、テープ材１３を用いる構成を示したが、この構成に限定されるものではなく、輪ゴム(図示省略)を用いる構成としても良い。この輪ゴムも、所定以上の圧力が加わると拡張する。またライニング材７は、例えば５０センチ(＝補修機の長手方向の長さ)×鋼管の内周プラス５センチの大きさである。従ってこの場合、鋼管内周の劣化部分が５０センチまでの長さであれば対応でき、また劣化部分の長さが短い場合には、ライニング材７の位置合わせが容易である。そしてライニング材７は、鋼管内周の劣化部分を含めた鋼管の内面の全周に圧着されるため、劣化部分の直径方向に対して誤ってズレた箇所にライニング材７を固着してしまうという工事ミスが生じることがない。更にライニング材７は、例えば０．６〜１．０ミリメートルの厚さのガラスシートを使用して硬化性樹脂を含浸し、鋼管内周に圧着後は通常０．５〜０．６５ミリメートルの厚さになる。

次に、補修機を用いた鋼管内周の劣化部分の補修方法について図５を用いて説明する。鋼管の両端には、例えば図６に示すようにその断面中央部に接続プレート１４が溶接されており、接続プレート１４は他の鋼管等とボルト１５及びナット１６を用いて接続されている。従ってこの場合、鋼管の端部の補修機の挿入部は接続プレート１４の片側部となり、狭い。更に、図７に示すように周辺の構造物の状況により挿入部に直線的には挿入できない場合もある。このように狭隘な挿入部から補修機を挿入し、鋼管内周の劣化部分付近に配設する。具体的には、補修機の前後のアイボルト９にワイヤー１０を夫々接続する。そして補修機の前端部３の金具５のアイボルト９に接続されたワイヤー１０を、補修機の前方から引っ張り、鋼管内部に補修機を移動させる。なお鋼管内に補修機を挿入する際は、弾性体１は内部に空気が充填されていない状態であるが、内部の空気を減圧してから鋼管内に挿入しても良い。内部の空気を減圧すると弾性体１は更に小さくなるため、補修機を鋼管の端部の挿入部から挿入しやすくなる。

また通常、鋼管の端部の挿入部から補修機を挿入する前に、鋼管の内面のいずれの箇所に腐食等の劣化部分があるのかをカメラ等を用いて確認する。この時、補修機の移動箇所となる鋼管の内面に粉塵や鳥の営巣等が確認された場合はブロワーやブラシ等で清掃する。

そして、補修機の弾性体１の内部にエアホース１１を介して鋼管の外部から例えば、コンプレッサーを用いて鋼管径φ89.1×3.2の場合は０．３Ｍ(Pa)の圧力で空気を充填する（鋼管径や弾性体１の構造により充填する圧力は異なる）。その結果、弾性体１の中央部は自己の直径方向に拡張し、剥離シート２は弾性体１の拡張に同期して円滑に滑り、容易に拡がる。また弾性体１の拡張に伴い、所定以上の圧力が加わったテープ材１３は拡張し、ライニング材７は鋼管内周の劣化部分に圧着される。この状態で一定時間が経過し、ライニング材７に含浸されている硬化性樹脂が、鋼管内周の劣化部分から剥がれない程度硬化すると(例えば、摂氏２３℃の温度下で約３時間)、弾性体１の内部に充填された空気を、エアホース１１を介して排気し、弾性体１を拡張前の元の大きさにする。これによりライニング材７のみが鋼管の内周に付着し、剥離シート２はライニング材７から離れ、弾性体１と共に縮径する。その後、補修機の後端部４の金具５に設けたアイボルト９を介してワイヤー１０を引っ張り、鋼管端部の狭隘な挿入口から取り出すことにより、鋼管の内部から補修機を撤去する。なお、テープ材１３は鋼管の内周に付着したライニング材７の外周と鋼管の内周との間に残る。

上記のような補修機を送電用鉄塔等の鋼管内周の劣化部分の補修に用いる構成とすることによって、鋼管内部に導通する当該鋼管の端部の挿入口が著しく狭隘な場合であっても、周辺の構造物の状況により挿入部に直線的には挿入できない場合であっても、鋼管内部に挿入でき、鋼管内周の劣化部分を補修することができる。また補修機は、主として弾性体１と剥離シート２とから構成されているため軽量であり、送電線用鉄塔等の塔上での取り扱いや持ち運びが容易である。また補修を行う前に、鋼管内周の劣化部分のケレン作業等の素地調整を行う必要がない。また、上記のように鋼管内周の劣化部分をライニング材７等で被覆する補修を行うことによって、当該箇所に生じた腐食等の劣化の進行を遅らせることができる。また、上記のような補修機を用いる補修方法では、塗装作業に比べ作業員の技量によるところが少なく、同じ仕上がりを得ることができる。また、補修機の弾性体１の内部に空気を充填するために用いるコンプレッサーや、鋼管内部の清掃に使用するブロワー等の使用機器は、小型のもので足りるため、山岳地や市街地にある送電線用鉄塔等の補修にも対応可能である。また、ガラスシートに硬化性樹脂を含浸させたライニング材７を用いる構成とすることによって、塗装作業に比べ補修作業中に硬化性樹脂がほとんど飛散しない。

なお、本実施例では、１つの補修機に対し１つの弾性体１を用いる構成を示したが、この構成に限定されるものではなく、図８に示すように１つの補修機に対し複数の弾性体１を用いる構成としても良い。このような構成とすれば、弾性体１として拡張率が小さいゴム等を用いることができ、便宜である。

またライニング材７として、透明度が高いものを使用しても良い。ライニング材７の透明度を確保することにより、補修完了後に鋼管内周の劣化部分に適切にライニングが施されたか否かについて、カメラ等を介した目視で確認することができ、便宜である。

更に、透明度が高いライニング材７に色紙等の透明度を測る色見本または水分や酸素に反応するシートを混入させる、あるいはライニング材７を固定するテープ材１３を色見本として使用しても良い。色見本を混入させる、あるいはテープ材１３を色見本として使用すれば、後日、カメラ等を介して目視すると、この色見本が鮮明に見えるか否かによって施工されたライニング材７の厚さを推定することができたり、施工品質や劣化進行速度の管理ができ、便宜である。

なお上記実施例においては、ガラスシートに硬化性樹脂が含浸されたライニング材７を用いる構成を示したが、この構成に限定されるものではなく、一定時間の押圧により固化する硬化性樹脂を含浸させたライニング材７であれば良い。また上記実施例においては、補修機を送電線用鉄塔の鋼管で用いる構成を示したが、この構成に限定されるものではなく、当該補修機は狭隘な挿入口を有する鋼管であれば、適用可能である。

また上記実施例においては、弾性体１は、円形の筒状体であるが、弾性体１の前端部３及び後端部４に夫々設けられている金具５の断面形状が楕円形であるため、弾性体１の両端部の断面が楕円形状になっている構成を示したが、この構成に限定されるものではなく、弾性体１の両端部の断面形状そのものが楕円形状になっている構成としても良い。

なお上記実施例においては、弾性体１の内部に空気を充填する構成を示したが、この構成に限定されるものではなく、弾性体１の内部に液体を充填しても良い。冬季では温度の高い液体を充填することで、硬化性樹脂の硬化時間が短縮され、夏季では低温の液体を充填することで可使時間の確保ができ、便宜である。

この発明に係る補修機の弾性体の構成を示すもので、(a)は平面図、(b)は側面図である。 この発明に係る補修機の剥離シートの弾性体への巻き付け方を示す説明斜視図である。 この発明に係る補修機のライニング材の剥離シートへの巻き付け方を示す説明斜視図である。 この発明に係る補修機の弾性体の拡張に伴い、剥離シート及びライニング材が展開する状態を示す説明図である。 この発明に係る補修機を用いた鋼管内周の劣化部分の補修方法を示す説明断面図である。 この発明に係る補修機を挿入する鋼管の端部の挿入部を例示的に示す説明図である。 この発明に係る補修機を挿入する鋼管の端部の挿入部周辺が構造物の状況により直線的には挿入できない場合を例示的に示す説明図である。 この発明に係る補修機の別の構成を示す正面図である。 ガラスシートに硬化性樹脂が含浸されたライニング材で、劣化部分を含む鋼管内面をコーティングした状態を示す説明図である。

１：弾性体、２：剥離シート、３：前端部、４：後端部、５：金具、
６：繊維、７：ライニング材、８：シート、９：アイボルト、１０：ワイヤー、１１：エアホース、１２：ビニールテープ、１３：テープ材、１４：接続プレート、１５：ボルト、１６：ナット

Claims (6)

1. 鋼管の一端の狭隘な挿入口から挿入して、当該鋼管内周の劣化部分を補修する補修機において、
   当該補修機は少なくとも、
   内部に空気が充填されると中央部が自身の直径方向に拡張する略筒状の弾性体と、
   両端部が前記弾性体の両端部に夫々固着され、前記弾性体の外周に、前記弾性体の直径方向への拡張に伴って中央部が直径方向に拡がるように巻き付けられている剥離シートとからなり、
   前記弾性体の両端部には、前記狭隘な挿入口を通過可能な、断面が楕円形状の金具が夫々設けられ、
   前記剥離シート上には、一定時間の押圧により接着する硬化性樹脂が含浸されたシート状のライニング材が巻き付けて固定され、
   内部に空気が充填されることにより前記弾性体が直径方向に拡張すると、前記剥離シートから離れて前記ライニング材が鋼管内周の劣化部分に圧着することを特徴とする、補修機。
2. 前記弾性体の長手方向に、繊維が線状に複数埋設されていることを特徴とする、請求項１に記載の補修機。
3. 前記弾性体の両端部に、当該弾性体と同一の構成からなる帯状のシートが直径方向に夫々巻き付けられていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の補修機。
4. 前記ライニング材は、所定以上の圧力が加わると拡張するテープ材又は輪ゴムを用いて前記剥離シート上に固定されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の補修機。
5. 前記剥離シートの表面に、当該剥離シートの剥離および円滑性に優れた潤滑剤が塗布されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の補修機。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の補修機を用いた補修方法であって、
   前記補修機を鋼管端部の狭隘な挿入口から挿入して鋼管内周の劣化部分付近に配置し、
   内部に空気を充填させて前記弾性体を拡張させて、前記ライニング材を鋼管内周の劣化部分に圧着させ、
   所定の時間が経過し、前記ライニング材に含浸された硬化性樹脂が硬化すると、前記弾性体の内部に充填された空気を抜き、前記弾性体を縮径させて、鋼管端部の狭隘な挿入口から取り出すことにより、
   前記補修機を鋼管内部から撤去させることを特徴とする、補修方法。

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