JP6144072B2 - 管更生工法 - Google Patents

Description

本発明は、内周面を構成する内面板と、該内面板の周縁に立設された側板並びに端板とをプラスチックによって一体に形成してなるセグメントを、周方向並びに管長方向に連結して既設管内に更生管を敷設する管更生工法に関する。

地中に埋設された下水管等の管路が老朽化した場合、該管路を地中から掘出することなく、その内周面にライニングを施して管路を補修する管ライニング工法が提案され、既に実用に供されている。

上記管ライニング工法では、例えば管状樹脂吸収材に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸せしめて構成される管ライニング材を流体圧によって管路内に反転させながら挿入する。反転挿入後、管ライニング材を流体圧によって管路の内周壁に押圧したまま、任意の方法によって加熱し、管ライニング材に含浸された熱硬化性樹脂を硬化させることによって、管路内にプラスチックパイプを形成して管路を補修する。

また、内周面を構成する内面板と、内面板の周縁に立設された側板並びに端板とをプラスチックによって一体に形成してなるセグメントを用いて大口径の管路を更生する工法も知られている（特許文献１）。この工法では、セグメントを周方向に連結して管ユニットを組み立て、該管ユニットを連結部材を介して管長方向に連結し管路内に更生管を組み立てている。既設管内に更生管を組み立てた後、既設管と更生管の間の空間にグラウトなどの充填材を充填して硬化させ複合管が構築される。

特開２０１１−１２８０３号公報

特許文献１に記載されている工法では、セグメントが順次マンホールに搬入されてマンホール内でセグメントが周方向に連結され管ユニットが組み立てられる。組み立てられた管ユニットの各セグメントには複数のナットが固定され、この管ユニットに他の管ユニットが管長方向に当接される。この状態で、一つの管ユニットの各セグメントは、他の管ユニットのセグメントと互いに当接した状態になっているので、他の管ユニットのセグメントに形成された挿通穴からボルトを挿通して、ボルトとナットを螺合させ、各セグメントをボルト締めすることにより、管ユニットを順次管長方向に連結している。

しかしながら、セグメントにボルトを挿通しセグメントをボルト締めする作業は、暗所の既設管内で作業者により行われるので、セグメントの管長方向の連結は、効率的でなく時間と人手を要する作業となっていた。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、セグメントの管長方向の連結を容易にし、全体の管更生作業を省力化することができる管更生工法を提供することをその目的とする。

本発明は、
内面板と、該内面板の周方向に延びる両側に立設された側板と、側板の内側で内面板の上面に立設された内部板を複数有するセグメントを、周方向と管長方向に連結して既設管内に更生管を組み立て既設管を更生する管更生工法であって、
セグメントの管長方向の連結が、
セグメントの周方向に沿って複数のナットを固定する工程と、
ボルトとして構成された管長方向に延びる連結部材をセグメントの側板、内部板に形成された挿通穴に挿通し、挿通された連結部材がセグメントから抜け落ちないように、仮止め部材を用いて該連結部材をセグメントに仮止めする工程を含み、
連結部材がナットと螺合できるように、ナットが固定されたセグメントと連結部材が仮止めされたセグメントを位置合わせして当接させ、連結部材をナットに螺合して両セグメントを締め付けることによりセグメントが管長方向に連結され、
前記仮止め部材が、中央部に連結部材を挿入することができる開口部が形成されたシート部材であり、開口部と連結部材間に発生する摩擦抵抗により連結部材が仮止めされ、あるいは前記仮止め部材は、中央部に連結部材を挿入することができる開口部が形成された２つの側部シートとこの側部シートと一体になった上部シートからなり、上部シートの管長方向の長さが、セグメントの２つの内部板間の距離にほぼ等しくかつ該２つの内部板間に挿入されるような長さになっており、開口部と連結部材間に発生する摩擦抵抗により連結部材が仮止めされることを特徴とする。

本発明によれば、セグメントを管長方向に連結する連結部材が、セグメントから抜け落ちないように、仮止め部材を用いてセグメントに仮止めされ、ナットが固定されたセグメントと位置合わせして当接される。従って、仮止めされている連結部材を押し込んでナットと螺合させるだけで、ナットが固定されたセグメントと連結部材が仮止めされたセグメントを管長方向に連結することができる。従って、従来のように、既設管内の暗所でセグメントの挿通穴を探し連結部材を挿通穴に挿入してセグメントを連結するのに比較して、管長方向の連結作業に要する時間と労力を顕著に短縮することができ、全体の管更生作業を省力化することができる。

更生管の組み立てに使用されるセグメントの構造を示した斜視図である。 （ａ）はセグメントの周方向への連結構造を示す断面図、（ｂ）はその正面図である。 セグメントを周方向に連結して管ユニットを組み立てた状態を示す斜視図である。 管ユニットのセグメントを連結部材を用いて管長方向に連結する状態を示した説明図である。 （ａ）〜（ｅ）は管ユニットのセグメントを連結部材を用いて管長方向に連結する状態を更に詳細に示した説明図である。 仮止め部材を用いて連結部材を仮止めする状態を示した斜視図である。 他の仮止め部材を用いて連結部材を仮止めする状態を示した斜視図である。 管ユニットを組み立て更生管を既設管内に敷設する状態を説明した説明図である。 管ユニットを組み立て更生管を既設管内に敷設したときの斜視図である。

以下に本発明を、添付図面に示す実施例に基づいて説明する。本発明は、下水管、上水管、トンネル、あるいは農業用水路などの大口径の既設管を更生あるいは修復するのに適している。各実施例では、更生管は、管長方向に直交する断面形状が円形として説明されるが、矩形など円形以外の形状の更生管にも本発明を適用できることは勿論である。更に、断面形状が管として閉じた形状でなく、例えば馬蹄形や半円形、凹字形など片側が開いた形状である場合にも管と見なして本発明を適用することができるものである。

この明細書において、管長方向とは図３で管ユニット１０の管の長さ方向に延びる矢印Ｘで示した方向を、径方向とは、管ユニット１０の中心軸に向かう放射状の矢印Ｒで示した方向を、周方向とは管ユニット１０の円の周方向をいう。

図１には、既設管を更生する更生管の組立単位部材となる更生管用セグメント１（以下、単にセグメントという）の構造が図示されている。セグメント１は、更生管の内周面を構成する内面板１０１と、該内面板１０１の周方向に延びる両側に垂直に立設された同形状の側板１０２、１０３と、内面板１０１の管長方向に延びる両端に垂直に立設された同形状の端板１０４、１０５とからなるプラスチックでできた一体成形のブロック状の部材である。

セグメント１は、本実施例では、円周を複数等分する所定角度、例えば６等分する６０度の円弧状に湾曲した形状となっている。ただし、セグメントは円弧形ないし扇形に限定されず、既設管の断面形状、あるいはその大きさ、あるいは既設管の補修箇所に応じて、直方体あるいは直角に丸みを付けて折り曲げた形などにすることもできる。

内面板１０１の上面にはセグメント１の機械的強度を補強するために、側板１０２、１０３の内側に、側板と同様な形状の複数、この実施例では４個の内部板１０６、１０７が側板１０２、１０３と平行に等間隔に立設される。セグメント１の強度が十分な場合には、内部板１０６、１０７の一方または両方を省くこともできる。

側板１０２、１０３には、セグメント１を管長方向に連結するボルトとして構成された連結部材を通すための円形の挿通穴１０２ａ、１０３ａが周方向に等間隔に複数形成される。側板１０２の挿通穴１０２ａと側板１０３の挿通穴１０３ａは、周方向の位置が一致している。

側板１０２、１０３の周方向端部には、セグメント１を周方向に連結する作業に利用するための開口部１０２ｂ、１０３ｂが形成される。セグメントを周方向に接続する際には、開口部１０２ｂ、１０３ｂを介してボルト・ナットなどの連結部材をセットしたり締め付けたりする。

端板１０４、１０５は、側板１０２と側板１０３の間に配置される部材で、内面板１０１の外面からの高さは側板１０２、１０３よりもやや低くなっている。端板１０４、１０５には、セグメント１を周方向に連結するボルトなどの連結部材を通すための円形の挿通穴１０４ａ、１０５ａが複数形成される。

内部板１０６は、側板１０２、１０３と外形がほぼ同一の薄板部材で、その下部にはセグメント１を管長方向に連結する連結部材を通すための円形の挿通穴１０６ａが等間隔に複数形成される。挿通穴１０６ａの周方向の位置は側板１０２、１０３の挿通穴１０２ａ、１０３ａの周方向の位置と一致している。

内部板１０７は、側板１０２、１０３と外形がほぼ一致する薄板部材で、複数の切り欠きが形成される。切り欠きの下部は連結部材が挿入できる半円形の挿通穴１０７ａとして機能し、その周方向の位置は、側板１０２、１０３、内部板１０６の挿通穴１０２ａ、１０３ａ、１０６ａの周方向の位置と一致している。

内面板１０１、側板１０２、１０３、端板１０４、１０５、内部板１０６、１０７は、いずれも透明、半透明あるいは不透明な同じプラスチックでできており、公知の成形技術を用いて一体に成形される。

図２（ａ）、（ｂ）は、セグメント１の周方向の連結方法を説明する図である。２個のセグメント１、１を一方のセグメントの端板１０５と他方のセグメントの端板１０４が当接するように保持し、セグメントの側板１０２の開口部１０２ｂからボルト６を挿通穴１０４ａ、１０５ａに挿通してナット７を螺合させ、両端板１０４、１０５を締め付けることにより、２個のセグメント１、１は周方向に連結される。

このようなボルト止めは、側板１０２とこれと隣接する内部板１０６の間、および、側板１０３とこれと隣接する内部板１０６の間の２箇所で行われる。この２箇所での連結では、連結強度が不十分な場合には、内部板１０６、１０７の間で、セグメントの上方から連結部材を他の挿通孔１０４ａ、１０５ａにセットし、周方向の連結を強化する。

セグメント１を順次周方向に一周分連結させると、図３に示すようなリング状の閉じた所定の短い長さの短管体１０（以下、管ユニットという）を組み立てることができる。管ユニット１０は、円管を管長方向Ｘに垂直に所定幅Ｄで輪切りに切断したときに得られる形状となっており、その外径が更生すべき既設管の内径より少し小さな値となっている。セグメント１は、この管ユニット１０を、径方向Ｒに沿った切断面で周方向に複数個に分割（好ましくは等分）したときに得られる部材に相当する。

なお、図３では、セグメント１の主要な構造部材である内面板１０１、側板１０２、１０３、端板１０４、１０５が図示されていて、内部板１０６、１０７などの補強構造は、煩雑さを避けるために、図示が省略されている。

このような管ユニット１０は、各セグメントが、図４、図５に示したように、管長方向に延びる連結部材（締め付け部材）１１とナット１２を用いて他の管ユニットのセグメントと連結され、管長方向に延ばされる。

連結部材１１は、図６に示したように、一端にナット１２と螺合するネジ部１１ａが形成され、他端につば１４ａを有する６角形部１４が固定された金属製のボルトとして構成される。連結部材１１の他端を除く部分は、セグメントの各挿通穴１０２ａ、１０３ａ、１０６ａ、１０７ａを通過できる円形のロッドとなっている。また、挿通穴１０２ａ、１０３ａの径は、挿通穴１０６ａ、１０７ａの径より大きく、連結部材１１のつば１４ａは、挿通穴１０２ａ、１０３ａは通過できるが、挿通穴１０６ａ、１０７ａはできないようになっている。

セグメントを管長方向に連結する際には、セグメントの周方向に沿って複数のナット１２を固定する。ナット１２の固定は、図５（ａ）に示したように、ナット１２を一方のセグメント１ａの側板１０２の挿通穴１０２ａに挿入し、最初の、つまり側板１０２から最も近い位置にある内部板１０６に当接させ、他方から内部板１０６の挿通穴１０６ａにネジ部１３ａとつば１３ｂを有するボルト１３を挿入してナット１２にねじ込み、図５（ｂ）に示したように、ナット１２をセグメント１ａに固定する。

ナット１２のセグメント１ａへの固定は、図３に示したように、セグメントを周方向に連結した後に行ってもよく、あるいは最初にセグメントにナット１２を固定してから、セグメントを周方向に連結して管ユニット１０を構成するようにしてもよい。

また、ナット１２が固定されたセグメント１ａに連結されるセグメント１ｂには、図５、図６に示したように、連結部材１１が挿通され、挿通された連結部材１１がセグメント１ｂから抜け落ちないように、仮止め部材５０を用いてセグメント１ｂに仮止めされる。

仮止め部材５０は、図６に示したように、上部シート５１とその両端に上部シートと直交する側部シート５２、５３を一体に形成した可撓性、復元性のある柔軟なプラスチック（例えば、ＰＥＴ、ポリプロピレンなど）でできたシート部材である。上部シート５１の管長方向の長さｄは、内部板１０６、１０７間の距離Ｄとほぼ同じに、また、側部シート５２、５３の高さｈは、内部板１０６、１０７の高さＨとほぼ同じになっている。

側部シート５２、５３の中央部には、連結部材１１の径より若干小さい径の開口部５２ａ、５３ａが形成される。また、側部シート５２、５３には、連結部材１１を開口部５２ａ、５３ａに押し込んで開口部５２ａ、５３ａに挿入させることができるように、開口部５２ａ、５３ａの中心から径方向に延びる切り目５２ｂ、５３ｂが一つあるいは複数形成される。また、側部シート５２、５３には、開口部５２ａ、５３ａから垂直下方に延びる切り欠け５２ｃ、５３ｃが形成される。切り欠け５２ｃ、５３ｃは、連結部材１１を垂直方向に通過させて開口部５２ａ、５３ａ内に導くことができるような形状になっている。

このような構成で、図５（ｃ）に示したように、連結部材１１を、セグメント１ｂの側板１０２、内部板１０６、１０７の挿通穴１０２ａ、１０６ａ、１０７ａに挿入し、連結部材１１のネジ部１１ａの先端が側板１０３の近くになるまで、管長方向に移動させる。

この状態で、図６に示したように、仮止め部材５０を、内部板１０６、１０７間にある連結部材１１に向けて下降させる。連結部材１１が仮止め部材５０の切り欠け５２ｃ、５３ｃを通過して開口部５２ａ、５３ａに嵌るところまで、仮止め部材５０を下降させると、仮止め部材５０は内部板１０６、１０７間に挟まれ、管長方向には移動できなくなる。また、連結部材１１の径は、開口部５２ａ、５３ａの径より大きいので、切り目５２ｂ、５３ｂのあるシート部分が管長方向に移動し、開口部５２ａ、５３ａが拡径して、該シート部分が連結部材１１の周表面と摩擦接触するようになる。この摩擦接触による摩擦抵抗は、開口部５２ａ、５３ａの径、切り目５２ｂ、５３ｂの数を変えることにより変化させることができる。従って、連結部材１１の自重により連結部材１１が開口部５２ａ、５３ａから離脱しセグメントから抜け落ちないような摩擦抵抗が連結部材１１と仮止め部材５０間に発生するように、開口部５２ａ、５３ａの径及び／又は切り目５２ｂ、５３ｂの数を設定しておく。

なお、仮止め部材による連結部材の仮止めは、図６に示したように、連結部材１１をセグメントに挿入した後、仮止め部材５０を内部板１０６、１０７間に挿入するのではなく、最初に仮止め部材５０を内部板１０６、１０７間に挿入しておき、その後、連結部材１１を仮止め部材５０の開口部５２ａ、５３ａに挿入し連結部材１１をセグメントに仮止めするようにしてもよい。

また、図５、図６では、仮止め部材５０は内部板１０６、１０７間に配置するようにしているが、図４に示したように、側板１０３と内部板１０６間、内部板１０７、１０７間に配置し、その位置で連結部材を仮止めするようにしてもよい。

また、仮止めは、図７に示したように、一枚のシート部材からなる仮止め部材６０とすることもできる。仮止め部材６０は、仮止め部材５０と同じ材質でできており、仮止め部材の側部シート５２、５３と同様な形状で、その高さｈは、内部板１０６、１０７の高さＨとほぼ同じになっている。仮止め部材６０の中央部には、仮止め部材５０の開口部５２ａ、５３ａと同じ形状、同じサイズの開口部６０ａが形成され、開口部６０ａの中心から切り目５２ｂ、５３ｂと同様な切り目６０ｂが一つあるいは複数形成される。また、仮止め部材６０には、切り欠け５２ｃ、５３ｃと同様な垂直に延びる切り欠け６０ｃが形成される。また、仮止め部材６０の上端部６０ｄは直角に折り曲げられており、その部分を内部板１０６の上部に接着したり、あるいは接着テープで該上部に取りつけて、仮止め部材６０を内部板１０６に固定することができる。

仮止め部材６０は、仮止め部材５０の一つの側部シート５２あるいは５３と同じ構成と機能を有し、同じ効果を奏する。仮止め部材６０は、一つ内部板１０６だけでなく、他の内部板、あるいは側板にも、取り付け、更に仮止め効果を高めることができる。

このようにして連結部材１１をセグメント１ｂに仮止めした後、図５（ｃ）に示したように、連結部材１１がセグメント１ａに固定されたナット１２と螺合できるように、セグメント１ａ、１ｂを位置合わせする。そして、図５（ｄ）に示したように、セグメント１ｂの側板１０３の穴１０３ａにナット１２を挿入し、両セグメント１ａ、１ｂを突き合わせる。

連結部材１１は仮止め部材との間に発生する摩擦抵抗（接触抵抗）により仮止めされているが、工具などを用いれば、あるいは人力によりこの摩擦抵抗に抗して連結部材１１を、ナット１２の先端に接触するまで管長方向に移動させることができる。この状態で、図５（ｅ）に示したように、電動工具などを用いて連結部材１１のネジ部１１ａを、ナット１２に螺合させ、連結部材１１のつば１４ａがセグメント１ｂの最左端の内部板１０６に圧接するまでねじ込み、両セグメント１ａ、１ｂを締め付けて固定する。

仮止め部材５０で仮止めされた各連結部材１１を、各ナットにねじ込んでセグメントを管長方向に連結した状態が図４に示されている。このとき、ナット１２は、要求される強度に応じて、セグメントの側板１０２に設けられた挿通穴１０２ａの一つ置き、あるいは複数個置きに固定され、各ナット位置でセグメントの管長方向の連結が行われる。図４に示した例では、セグメントにおけるナット位置は、該セグメントと隣接するセグメントのナット位置と周方向にみてずらして管長方向に連結され、中央に位置するセグメント１ａにおけるナット１２の位置は、このセグメントに隣接するセグメント１ｂ、１ｃにおけるナット１２の位置と、周方向にみて側板１０２の穴１０２ａの間隔だけずれている。このような連結により、更生管の強度を増大させることができる。

このように構成されたセグメント１を用いた既設管の更生は、以下のようにして行われる。

まず、図８に示すように、マンホール２０を介してセグメント１を搬入し、図２、図３に示すように、マンホール内でセグメント１を周方向に順次連結して管ユニット１０を組み立てる。ナット１２のセグメント１への固定は、マンホール２０に搬入する前、あるいはその後でもよく、あるいは、マンホール内で管ユニット１０を組み立てた後に行ってもよい。

各セグメントには、連結される他のセグメントに固定されているナット位置に応じた位置に、仮止め部材５０、６０を用いて連結部材１１が仮止めされる。この仮止めは、セグメントの工場出荷前に、あるいは更生工事現場の地上で、あるいはマンホール内で管ユニットを組み立てる前又はその後に行うことができ、上述したように、連結部材をセグメントに挿通してから行うか、あるいは最初に仮止め部材を配置してから連結部材を仮止め部材に挿通することにより行う。

連結部材１１が仮止めされた管ユニット１０は順次既設管２１に運ばれ、すでに既設管内に配置されている管ユニット１０と連結される。この連結は、図４、図５で説明したようにして行われる。

このようにして、管ユニットを順次管長方向に連結し、図８、図９に示したように、既設管２１内に更生管４０を敷設する。なお、図８、図９においては、連結部材１１などは省略されており、セグメントが簡略化して図示されている。なお、仮止め部材は、更生管を敷設した後取り除く必要はなく、そのままにしておくことができる。

続いて、図９に示したように、更生管４０と既設管２１間の隙間Ｓにグラウト材などの充填材３０を充填し、充填材を固化させる。充填材３０は、例えば内面板１０１に穴をあけその開口部から注入する。この充填を行うことにより、既設管２１と更生管４０が充填材３０により堅固に結合され、既設管、充填材並びに更生管からなる複合管を構築することができる。

１ セグメント
１０ 管ユニット
１１ 連結部材
１２ ナット
１３ ボルト
２０ マンホール
２１ 既設管
３０ 充填材
４０ 更生管
５０、６０ 仮止め部材
１０１ 内面板
１０２、１０３ 側板
１０４、１０５ 端板
１０６、１０７ 内部板

Claims (4)

1. 内面板と、該内面板の周方向に延びる両側に立設された側板と、側板の内側で内面板の上面に立設された内部板を複数有するセグメントを、周方向と管長方向に連結して既設管内に更生管を組み立て既設管を更生する管更生工法であって、
   セグメントの管長方向の連結が、
   セグメントの周方向に沿って複数のナットを固定する工程と、
   ボルトとして構成された管長方向に延びる連結部材をセグメントの側板、内部板に形成された挿通穴に挿通し、挿通された連結部材がセグメントから抜け落ちないように、仮止め部材を用いて該連結部材をセグメントに仮止めする工程を含み、
   連結部材がナットと螺合できるように、ナットが固定されたセグメントと連結部材が仮止めされたセグメントを位置合わせして当接させ、連結部材をナットに螺合して両セグメントを締め付けることによりセグメントが管長方向に連結され、
   前記仮止め部材が、中央部に連結部材を挿入することができる開口部が形成されたシート部材であり、開口部と連結部材間に発生する摩擦抵抗により連結部材が仮止めされることを特徴とする管更生工法。
2. 内面板と、該内面板の周方向に延びる両側に立設された側板と、側板の内側で内面板の上面に立設された内部板を複数有するセグメントを、周方向と管長方向に連結して既設管内に更生管を組み立て既設管を更生する管更生工法であって、
   セグメントの管長方向の連結が、
   セグメントの周方向に沿って複数のナットを固定する工程と、
   ボルトとして構成された管長方向に延びる連結部材をセグメントの側板、内部板に形成された挿通穴に挿通し、挿通された連結部材がセグメントから抜け落ちないように、仮止め部材を用いて該連結部材をセグメントに仮止めする工程を含み、
   連結部材がナットと螺合できるように、ナットが固定されたセグメントと連結部材が仮止めされたセグメントを位置合わせして当接させ、連結部材をナットに螺合して両セグメントを締め付けることによりセグメントが管長方向に連結され、
   前記仮止め部材は、中央部に連結部材を挿入することができる開口部が形成された２つの側部シートとこの側部シートと一体になった上部シートからなり、上部シートの管長方向の長さが、セグメントの２つの内部板間の距離にほぼ等しくかつ該２つの内部板間に挿入されるような長さになっており、開口部と連結部材間に発生する摩擦抵抗により連結部材が仮止めされることを特徴とする管更生工法。
3. 前記シート部材はその上端部がセグメントの内部板の上部に固定されることを特徴とする請求項１に記載の管更生工法。
4. 連結部材を仮止め部材の開口部に押し込んで開口部に挿入することができるように、仮止め部材には、開口部から径方向に延びる切り目が形成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の管更生工法。

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