JPWO2006046477A1 - 更生管及び該更生管を用いた管路施設修復工法 - Google Patents
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Abstract
内周面を構成する内面板と、該内面板の周方向に延びる縁部に立設された側板とをプラスチックによって一体に形成したセグメント部材を周方向に連結して管ユニット10、10’を組み立て、該管ユニットを順次管長方向に結合して既設管路内に更生管を敷設する。既設管21が屈曲している場合、その屈曲部21bで管ユニット同士を、それぞれの管の中心軸X1、X2が傾斜して屈曲するように、結合部材を介して管長方向に結合する。そして、その屈曲部で生じた管ユニット間の隙間を被覆材で被覆する。このような構成では、水密性並びに外力に対して強度のある屈曲した更生管が得られる。
Description
本発明は、内周面を構成する内面板と、該内面板の周方向に延びる縁部に立設された側板並びに管長方向に延びる縁部に立設された端板とをプラスチックによって一体に形成したセグメント部材を周方向に連結して管ユニットを構成し、該管ユニットを順次管長方向に結合して構成される管路施設修復用の更生管、並びにこの更生管を用いて施工される管路施設修復工法に関する。
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該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は、例えば管状樹脂吸着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し、該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、管ライニング材を任意の方法によって加熱してこれ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工法である。
また、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外壁板とをプラスチックによって一体に形成したセグメント部材(ブロック体)を周方向に連結して管ユニット(短管体)を組み立て、該管ユニットを管長方向に連結して成る更生管を用いて管路を修復する工法も知られており(特許文献1)、大口径の管路に対しては、この工法が使用されている。
特開2003−286742号公報
特許文献1に記載されたようなセグメント部材を用いた更生管では、管ユニットを管長方向に結合するとき、管ユニットを直線状の連結ボルトを用いて直線状に更生管を組み立てているので、全体としては、直線状に延びる更生管が敷設される。しかしながら、既設管が屈曲している場合には、連結ボルトが直線状のために、隣接する管ユニットないしそれを構成するセグメント部材をこの屈曲部で連結することが困難となり、また、連結できた場合でも、セグメント部材間に隙間が生じてしまい、管の一体化が不可能となり、水密性及び外力からの強度を確保できない、という問題があった。
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、既設管が屈曲していても水密性並びに外力に対して高い強度で既設管を修復できる更生管並びにこの更生管を用いた管路施設修復工法を提供することを課題とする。
本発明(請求項1)は、
内周面を構成する内面板と、該内面板の周方向に延びる縁部に立設された側板とをプラスチックによって一体に形成したセグメント部材を周方向に連結して管ユニットを構成し、該管ユニットを順次管長方向に結合して構成される管路施設修復用の更生管であって、管ユニット同士を、それぞれの管の中心軸が傾斜して屈曲するように、結合部材を介して管長方向に結合し、屈曲部で生じた管ユニット間の隙間を被覆材で被覆するようにしたことを特徴とする。
内周面を構成する内面板と、該内面板の周方向に延びる縁部に立設された側板とをプラスチックによって一体に形成したセグメント部材を周方向に連結して管ユニットを構成し、該管ユニットを順次管長方向に結合して構成される管路施設修復用の更生管であって、管ユニット同士を、それぞれの管の中心軸が傾斜して屈曲するように、結合部材を介して管長方向に結合し、屈曲部で生じた管ユニット間の隙間を被覆材で被覆するようにしたことを特徴とする。
また、本発明(請求項7)は、
内周面を構成する内面板と、該内面板の周方向に延びる縁部に立設された側板とをプラスチックによって一体に形成したセグメント部材からなる更生管を用いた管路施設修復工法であって、
セグメント部材を順次周方向に連結して外径が修復される管路の内径より小さな管ユニットを組み立て、
管ユニット同士を、それぞれの管の中心軸が傾斜して屈曲するように、結合部材を介して管長方向に結合し、
屈曲部で生じた管ユニット間の隙間を被覆材で被覆し、
更生管を屈曲させて管路に敷設することを特徴とする。
内周面を構成する内面板と、該内面板の周方向に延びる縁部に立設された側板とをプラスチックによって一体に形成したセグメント部材からなる更生管を用いた管路施設修復工法であって、
セグメント部材を順次周方向に連結して外径が修復される管路の内径より小さな管ユニットを組み立て、
管ユニット同士を、それぞれの管の中心軸が傾斜して屈曲するように、結合部材を介して管長方向に結合し、
屈曲部で生じた管ユニット間の隙間を被覆材で被覆し、
更生管を屈曲させて管路に敷設することを特徴とする。
本発明によれば、簡単な構成で更生管を屈曲させることができ、またこの屈曲部で生じる隙間を被覆材で被覆するようにしているので、水密性並びに外力に対して強度のある屈曲した更生管が得られ、また、更生管を屈曲させて敷設することにより既設管の屈曲部を水密性並びに強度を持たせて修復することが可能となる。
1 セグメント部材
10 管ユニット
20 マンホール
21 既設管路
30 結合部材(ボルト)
31 スペーサ
50 被覆材
60、70 連結具
10 管ユニット
20 マンホール
21 既設管路
30 結合部材(ボルト)
31 スペーサ
50 被覆材
60、70 連結具
本発明は、セグメント部材を用いた更生管を屈曲させることができるものであり、またこの更生管を用いて下水管、トンネル、あるいは用水路などで屈曲部を有する既設管ないし管路施設を修復する工法であって、以下に、本発明を実施例に基づき添付図面を参照して詳細に説明する。
なお、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り、更に、前記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。
本発明の更生管は、ブロック形状のセグメント部材を周方向並びに管長方向に連結して組み立てることにより、既設管内に敷設される。更生管の単位組み立て部材となるセグメント部材1は、図1、図2に示すように、内面板101を有しており、内面板101は、円周を複数等分する所定角度、例えば5等分する72度分の円弧状に湾曲した所定幅の板として形成されていて、その下面(図2では上面)が更生管の内周面となり、円弧の周方向が更生管の周方向、幅方向が更生管の管長方向となる。内面板101の周方向の両端部のそれぞれには、セグメント部材1どうしを周方向に連結するための作業を内側から行うための長方形の開口部101aが複数形成されている。
この内面板101の周縁には、内面板101を一巡し内面板を包囲する外壁板が立設されている。この外壁板は、内面板101の長手方向(周方向)に沿った縁部にそれぞれ立設された2つの同じ高さの側板(横板)102,103と、側板102、103と同じ高さで内面板101の短辺方向(管長方向)に沿った縁部にそれぞれ立設された2つの端板104,105から構成されており、側板102,103のそれぞれには、後述する連結部材を管長方向に挿通するための挿通穴102a,103aが周方向に所定間隔で複数(ここでは14個)形成されており、また、端板104,105には、セグメント部材1どうしを周方向に連結するボルトを挿通するための挿通穴104a、105aが複数箇所に形成されている(図4も参照)。
また、側板102,103の内側で内面板101の上面には、側板102、103と同
じ高さで、セグメント部材1全体の機械的強度を補強するための補強板106並びにそれより高さの低い補強板107が立設されており、各補強板106,107には、連結部材を管長方向に挿通するための複数の挿通穴106aと切り欠き部107aが側板102,103の挿通穴102a,103aのそれぞれに対応する位置に形成されている。また、側板102,103の内側面と補強板106,107の両側面には、それぞれの変形を防ぐために側方に張り出した小さな直角三角形の凸板103b,106b,107b(凸板の一部は、図1では図示が不可能なため見ることはできない)が複数箇所に形成され、リブ構造となってセグメント部材1の強度を高めている。
じ高さで、セグメント部材1全体の機械的強度を補強するための補強板106並びにそれより高さの低い補強板107が立設されており、各補強板106,107には、連結部材を管長方向に挿通するための複数の挿通穴106aと切り欠き部107aが側板102,103の挿通穴102a,103aのそれぞれに対応する位置に形成されている。また、側板102,103の内側面と補強板106,107の両側面には、それぞれの変形を防ぐために側方に張り出した小さな直角三角形の凸板103b,106b,107b(凸板の一部は、図1では図示が不可能なため見ることはできない)が複数箇所に形成され、リブ構造となってセグメント部材1の強度を高めている。
内面板101と、側板102,103と、端板104,105と、2枚の補強板106と,2枚の補強板107と、それに各凸板は、透明、半透明あるいは不透明なプラスチックで一体に成形され、扇形の円弧をなしたプラスチックからできた一体のセグメント部材1が形成される。透明なプラスチックとしては、塩化ビニル、ABS、デュラスターポリマー(商品名)等が使用され、半透明プラスチックとしてはPVC、ポリエチレン等が使用され、不透明プラスチックとしてはPVC、ポリエステル、ABS、ポリエチレン、ポリプロピレン等が使用される。
セグメント部材は、任意の更生部材ないし補修部材として機能するので、図1に示したような円弧型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。
このような構成のセグメント部材1は、図3に示したように、各端板104、105の外側面を互いに密着させ、各内面板の内面が均一な面となるようにセグメント部材を順次周方向に連結させて組み立てることにより、図5に示すようなリング状の閉じた所定の短い長さの管体10(以下、管ユニットという)を得ることができる。
なお、図3、図5並びにそれに対応する図においては、セグメント部材はそ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、補強板106、107、凸板などの補強構造、それに連結用の挿通穴などは、煩雑さを避けるために、図示が省略されている。
更生管の敷設は、図12に示すように、マンホール20を介して既設管21内にセグメント部材1を搬入し、図3、図4に示すように、セグメント部材を周方向に順次連結していくことにより行われる。セグメント部材の周方向の連結は、図4に詳細に示すように、各セグメント部材1を各内面板101の内面が同一面となるように、また各側板102の外側面が同一面となり、各側板103の外側面がそれぞれ同一面となるように、位置決めして、各セグメント部材1の端板104と105の外側面を密着させ、内面板101の開口部101aからボルト6を挿通穴104a、105aに挿通させてナット7を螺合させ、両端板104、105を締め付けることにより行われる。なお、図4で、左側のセグメント部材の断面は、図1のB−B線に沿った垂直断面を示しており、右側のセグメント部材の断面も、図1の端板104での対応する線に沿った垂直断面を示している。
ここで、端板104には、凹部104b、104cが、また端板105には、その凹部に嵌合する凸部105b、105cが管長方向に全長に渡って形成されていているので、連結時両セグメント部材を位置決めして密着させる作業が容易になり、また嵌合部に不図示のシール材を塗布しておくことにより、連結部の水密性を高めることができる。また、連結が終了すると、各開口部101aは、蓋(不図示)などにより密閉される。このとき、蓋の内面が各内面板101の内面と連続し均一な内面が形成されるようにする。
このようにして、図5に示したように、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の形状を有するリング状の管ユニット10を組み立てることができる。セグメント部材1は、この管ユニット10を、径方向Rに沿って切断して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ブロック状の部材に相当しており、管ユニット10は、その外径が修復すべき既設管路の内径より小さな値となっている。
このようにして組み立てられた管ユニット10は、図6、図7に示したように、各セグメント部材を順次管長方向に連結することにより、管長方向に敷設される。この管長方向の連結は、図7に示したように、一端がねじ部11aとなり、このねじ部11aと螺合するねじ穴11dを形成したナット部11cが他端となった両端部をロッド11bで一体結合した金属からなる連結部材11を用いて行われる。
図7には、2つの管ユニットのそれぞれのセグメント部材1、1’が図示されており、セグメント部材1ないし1’の断面は、図1のA−A線に沿った垂直断面に相当している。図7において、右側の連結部材11は、すでに一点鎖線で示された他の連結部材のナット部11cに結合されていてセグメント部材1と係止されセグメント部材1に固定されているものとする。この状態で、他のセグメント部材1’をこのセグメント部材1と連結するには、まず、両セグメント部材1,1’を各内面板101の内面が連続して均一な面となるように位置合わせして、両セグメント部材1、1’の側板102と103の外側面を密着させ、セグメント部材1の側板102から突出しているナット部11cを、セグメント部材1’の側板103の挿通穴103aに嵌合させる。続いて、連結部材11’をセグメント部材1’の側板102の挿通穴102aより挿通して、そのねじ部11a’を連結部材11のナット部11cのねじ穴11dにねじ込む。連結部材11’のナット部11c’がセグメント部材1’の補強板106に当接するまでねじ込むと、連結部材11’がセグメント部材1’と係止する。このとき、ナット部11c’がセグメント部材1’の補強板106を締め付けるので、セグメント部材1’と連結部材11’の係止が確実に行われ、連結部材11’がセグメント部材1’に固定されるとともに、両セグメント部材1と1’の連結が行われる。各セグメント部材の連結は、1セグメント当たり例えば4本の連結部材を用いて行われるので、両セグメント部材1、1’は管長方向に強固に連結される。
なお、セグメント部材の側板102には、凸条102cが、また側板103には、これと嵌合する凹条103cが各側板の周方向に全周にわたって形成されているので、周方向の連結と同様に、管長方向の連結時も両セグメント部材を位置合わせして密着させる作業が容易になり、また嵌合部に不図示のシール材を塗布しておくことにより、連結部の水密性を高めることができる。
また、図7においてセグメント部材1が管長方向で最初のセグメント部材であるときには、図示したような連結部材を用いることができないので、何らかの手段でセグメント部材1に固定できるナット部11cと同様の構造の固定部材を連結部材として用いるようにする。
以上のようにして、図12に示すように既設管21内で管ユニット10を管長方向に順次連結することにより更生管40を既設管21内に敷設することができる。
ここで、既設管21が必ずしも直線状に延びるとは限らず、図8に示したように、屈曲する場合がある。このような屈曲した既設管部分では、その屈曲度に合わせて更生管も屈曲させる必要がある。そこで、管ユニット10を、この屈曲部において、図9、図10に示したように、ボルト30とナット32からなる結合部材を介して、以下のように、結合する。
図8において、既設管21は、水平断面図として図示されており、更生管は上部から下方にみたものが図示されている。既設管21は、その直線状部分21aから屈曲部21bで屈曲し、続いて直線状部分21cとなっている。管ユニットは、左から右方向に向けて順次組み立てられているものとする。管ユニット10は、直線状部分21aに沿って、連結部材11により直線状に延びるように順次右方向に連結されて、各管ユニットの管中心軸X1が、直線状部分21aでの既設管の管中心軸と一致(あるいは所定量オフセット)するように、組み立てられる。ここで、既設管21は屈曲部21bで屈曲し、続いて直線状部分21cとなるので、次の管ユニット10’は、その管中心軸X2が、これまでの管中心軸X1より既設管の屈曲度に応じた角度αだけ傾斜して屈曲するように配置される。このとき、管ユニットを構成するセグメント部材の側板102と103の面のなす角度も、図9に示したように、角度αとなる。
続いて、図10に詳細に示したように、図11Aに示すスペーサ(ワッシャ)31を介して、ボルト30を、スペーサ31の穴31aと、左側のセグメント部材1の側板103に形成された挿通穴103aと、右側のセグメント部材1の側板102の挿通穴102aに挿通し、ボルト30のねじ部30bをナット32に螺合して両管ユニットを結合する。このとき、スペーサ31は、図11Aに示すように、管長方向の厚み勾配が、管中心軸の傾きαと同じ値の勾配になっているので、勾配を有するスペーサの面31cをセグメント部材の側板103の面に合わせ、またスペーサの平坦な面31bをボルト30の頭部30aの面に合わせ、更にボルトに固定されたストッパ30cを側板102に当接させることにより、左側の側板103と右側の側板102の各面がなす角度をαに調節し、両管ユニットを所定距離離して結合することができる。
ここで、スペーサ31は、図11Bに示したように、U字状の穴34aを形成した角材34を一点鎖線で示すように、所定角度で切断することにより、任意の厚さ勾配を有するスペーサとすることができるので、既設管の屈曲度に応じた角度勾配を有するスペーサを用意することができ、管ユニットの傾斜角度αを既設管の屈曲度に合わせることができる。
このようなボルトとナットによる結合は、例えば、図9に示したように、1セグメント当たり、3箇所で行われるが、必要な場合には、それ以上の箇所で行うようにしてもよいし、また、少ない箇所で行うようにしてもよい。また、ボルトが挿通する側板の挿通穴102a、103aは、最初から形成されている穴(図1)を利用できない場合があるので、その場合には、結合箇所に応じて新たに形成するようにする。また、屈曲部で結合される両管ユニットの間隔は、図9に示すように、下部が離間しているのでなく、略接触するまでに近接させることもできる。
このようにして、両管ユニットを既設管の屈曲部において結合した後、直線状部分21cにおいて再び直線状に延びるように管ユニットを順次右方向に連結する。そして、屈曲部で生じた両管ユニット間の隙間を、硬化性樹脂シートでできた被覆材50で被覆する。この状態が図13に示されており、被覆材50は、図13では一部しか現れていないが、両管ユニット10、10’間の全ての隙間を覆うように管ユニットの全周に渡って設けられる。
この被覆材の樹脂シートは、熱硬化性樹脂と硬化剤を含浸させた強化繊維からなる熱硬化型強化プラスチックから構成されており、強化繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維あるいは有機繊維、天然繊維が用いられ、また、硬化剤は熱硬化性樹脂をラジカルにより反応させる作用を有し、例えばベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイドなどの有機過酸化物が用いられ、熱硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ(メタ)アクリレート樹脂などが用いられる。両管ユニットの隙間を、上述したように、被覆材50で被覆して、その後熱処理をすると、熱硬化性樹脂の硬化により樹脂シートが管ユニットと結合され、両管ユニット10、10’の隙間を密封するような形で管ユニットと一体化することができる。樹脂シートが極めて強度が強く、また耐腐食性が大きいことから、屈曲部における更生管の強度並びに耐腐食性を顕著に高めることができる。
なお、既設管21が、図8に示した屈曲度より大きな屈曲度を有する場合には、一つの管ユニットの中心軸を傾斜させて結合するだけでは済まず、更に、続く管ユニットも傾斜させて結合する必要がある。このときも、図10などで示したのと同様な方法で、複数の管ユニットをそれぞれ順次所定の角度だけ傾けて結合することにより、任意の角度で屈曲する既設管に対しても、それに応じて屈曲する更生管を既設管内に敷設することができる。
また、管ユニットの傾斜結合のための結合部材は、上述したように、ボルトとナットなど連結具ではなく、図14A、図14Bに示した連結具60、70を用いることができる。
図14Aに示す結合部材は、屈曲可能な弾性材でできたロッド60cの両端にストッパ60b、60dを固定して設け、その先端が金属のねじ部60a、60eとなった連結具60であり、それぞれねじ部60a、60eをセグメント部材の側板103の挿通穴103aと、側板102の挿通穴102aに挿通し、ナット61、62と螺合させて締め付けることにより、両管ユニットを結合することができる。そのとき、連結具のロッド60cは、既設管の屈曲度に応じて任意に屈曲できるので、管ユニットを屈曲度に応じた所定の傾斜角度で連結することができるとともに、連結具60には、ストッパ60b、60dが設けられているので、両管ユニットを所定距離離して結合することができる。
一方、図14Bに示す結合部材は、伸縮可能なばね70cを有し、その一端にストッパ70bとねじ部70aを設け、また他端にストッパ70dとねじ部70eを設けた連結具70であり、それぞれねじ部70a、70eをセグメント部材の側板103の挿通穴103aと、側板102の挿通穴102aに挿通し、ナット71、72と螺合させて締め付けることにより、両管ユニットを結合させることができる。このとき、連結具のばね70cは、既設管の屈曲度に応じて任意の角度で屈曲でき、また伸縮可能であるので、管ユニットを屈曲度に応じた所定の傾斜角度で連結することができる。また、間隔保持部材(スペーサ)73を両側板102、103間に介在させることにより、両管ユニットを所定距離離して結合することができる。
なお、このような連結具60、70を用いた結合も、セグメント部材当たり、3箇所程度行われるが、これを同一の連結具ではなく、混在させることができる。例えば、1セグメント当たり、3箇所で結合するとすれば、1箇所は、図14Aに示す連結具を用いて、また他の2箇所は、図10に示す連結具を用いて結合を行うなどである。
Claims (10)
- 内周面を構成する内面板と、該内面板の周方向に延びる縁部に立設された側板とをプラスチックによって一体に形成したセグメント部材を周方向に連結して管ユニットを構成し、該管ユニットを順次管長方向に結合して構成される管路施設修復用の更生管であって、管ユニット同士を、それぞれの管の中心軸が傾斜して屈曲するように、結合部材を介して管長方向に結合し、屈曲部で生じた管ユニット間の隙間を被覆材で被覆するようにしたことを特徴とする更生管。
- 前記結合部材が、側板に形成された挿通穴に挿通される直線状の連結具であり、管ユニットが該連結具により厚み勾配を有するスペーサを介して他の管ユニットと連結され、両管ユニットがスペーサの厚み勾配に応じた角度で傾斜して結合されることを特徴とする請求項1に記載の更生管。
- 前記スペーサの厚み勾配を変えることにより、傾斜角度が可変にされることを特徴とする請求項2に記載の更生管。
- 前記結合部材が、側板に形成された挿通穴に挿通される屈曲可能な連結具であり、管ユニット同士を、屈曲させて結合したとき、連結具がその屈曲度に応じて屈曲することを特徴とする請求項1に記載の更生管。
- 前記結合部材が、側板に形成された挿通穴に挿通される伸縮可能な連結具であり、管ユニット同士を、屈曲させて結合したとき、連結具がその屈曲度に応じて伸縮することを特徴とする請求項1に記載の更生管。
- 前記被覆材が、硬化性樹脂を含浸した樹脂シートであり、管ユニット間の隙間を被覆したあと硬化されることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の更生管。
- 内周面を構成する内面板と、該内面板の周方向に延びる縁部に立設された側板とをプラスチックによって一体に形成したセグメント部材からなる更生管を用いた管路施設修復工法であって、
セグメント部材を順次周方向に連結して外径が修復される管路の内径より小さな管ユニットを組み立て、
管ユニット同士を、それぞれの管の中心軸が傾斜して屈曲するように、結合部材を介して管長方向に結合し、
屈曲部で生じた管ユニット間の隙間を被覆材で被覆し、
更生管を屈曲させて管路に敷設することを特徴とする管路施設修復工法。 - 前記結合部材が、側板に形成された挿通穴に挿通される直線状の連結具であり、管ユニットが該連結具により厚み勾配を有するスペーサを介して他の管ユニットと連結され、両管ユニットがスペーサの厚み勾配に応じた角度で傾斜して結合されることを特徴とする請求項7に記載の管路施設修復工法。
- 前記結合部材が、側板に形成された挿通穴に挿通される屈曲あるいは伸縮可能な連結具であり、管ユニット同士を、屈曲させて結合したとき、連結具がその屈曲度に応じて屈曲あるいは伸縮することを特徴とする請求項7又は8に記載の管路施設修復工法。
- 前記被覆材が、硬化性樹脂を含浸した樹脂シートであり、管ユニット間の隙間を被覆したあと硬化されることを特徴とする請求項7から9のいずれか1項に記載の管路施設修復工法。
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