JP2002357083A - 既設管路の補修装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 既設管路の補修作業を能率的に高い精度で行
う。 【解決手段】 既設管路１０の一端に補修装置２０を配
置する。回転切削部２１を後方のモータ２４や遊星歯車
機構２００などを有する回転駆動部２４で回転駆動し
て、既設管路１０の内壁を切削して拡径する。回転切削
部２１を貫通して前方に延びる延長軸３０にワイヤロー
プなどの牽引材６０を連結し、巻き取りリール６６など
の牽引部で牽引して、補修装置２０を既設管路１０内に
進める。筒状本体２６の後方に連結された補修管１２を
拡径された既設管路１０の内部に挿入設置する。切削に
伴って発生する回転反力を反力受軸８０などの反力受け
手段で受け止める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、既設管路の補修装
置および方法に関し、詳しくは、下水道その他の地下埋
設管において、老朽化などに伴い破損や劣化が生じたと
きに既設管路を補修するのに使用される装置と、このよ
うな装置を用いて既設管路を補修する方法とを対象にし
ている。

【０００２】

【従来の技術】下水道やガス配管などの地下に埋設され
た既設管路が、経時変化による劣化や地震などの外力に
よる損傷を受けた場合、補修作業が必要になる。従来、
既設管路の補修方法として、既設管路の内壁を少し削り
取って内径を拡げる拡径作業を行い、拡径された既設管
路の内側に新たな管材を敷設する方法が知られている。
この方法では、既設管路の全体を撤去する必要がなく、
作業が効率的に行える。既設管路で保護された空間に補
修管材を設置するので、補修作業中に地盤が崩れたり補
修管材の設置に大きな抵抗力が加わったりすることが防
げ、補修管材の設置作業が容易であるなどの利点があ
る。

【０００３】本件出願人は、特許第２５８３２０４号
（特開平８−７５０４５号）において、上記した既設管
路の補修あるいは更新を、管路内に作業員が立ち入るこ
となく自動で能率的に実行できる方法および装置を提案
している。この技術では、キャタピラなどで走行する自
走車にモータなどの駆動機が搭載される。自走車の後端
に取り付けられ、外周にローラビットなどの切削刃を備
えた環状切削手段を駆動機で回転駆動する。自走車の走
行に伴って、環状切削手段が既設管路の内壁を切削す
る。環状切削手段の後方には新設管を連結しておき、切
削されて拡径された既設管路の内側に新設管が挿入され
ていく。また、キャタピラ付きの自走車の代わりに、前
方側のマンホールなどからワイヤで既設管路内の環状切
削手段および新設管を牽引して、既設管路の切削および
新設管の敷設を行う技術も提案している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記した先行技術で
は、既設管路内に、環状切削手段を回転駆動する駆動機
あるいは駆動機を搭載した自走車が自由に移動できるだ
けのスペースが必要であり、小径管には適用し難い場合
がある。コンクリートなどで構築された既設管路の内壁
を切削する環状切削手段の駆動機としては、かなり大出
力のモータ等が必要であり、必然的に外形が大きくな
る。そのため、駆動機を配置することが困難なほどの小
径管では、前記した先行技術は適用し難い。

【０００５】別の問題として、環状切削手段を回転させ
て既設管路の内壁を切削すると、切削刃の回転方向と逆
の方向に回転反力が発生する。この回転反力を受け止め
ないと切削が困難である。自走車が傾いたりひっくり返
ったりすることも起こる。環状切削手段を牽引するワイ
ヤが捩れてしまうことにもなる。さらに、環状切削手段
の中心線と既設管路の中心線とを正確に一致させない
と、既設管路の内壁を均等に切削することができず、内
壁を削りすぎて強度的に弱い部分が生じたり、内壁を貫
通したりしてしまうことも起こる。ワイヤによる牽引の
場合には特に、環状切削手段の位置や姿勢が不安定にな
り易い。

【０００６】本発明の課題は、前記した先行技術を改良
し、小径管に対しても十分に対応させ易く、切削時の反
力に伴う問題も解消でき、精度の高い切削作業ができ、
既設管路の補修作業を能率的に行えるようにすることで
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる既設管路
の補修装置は、既設管路の内壁を切削して拡径し、拡径
された既設管路の内側に補修管を設置する装置であっ
て、前記拡径された既設管路の内部を移動し、後端に前
記補修管が連結される筒状本体と、前記筒状本体の前端
に配置され、前記既設管路の内壁を切削して拡径する回
転切削部と、前記筒状本体内で前記回転切削部の後方に
搭載され、回転切削部を回転駆動する回転駆動部と、前
記筒状本体に固定され、前記回転切削部の中心を貫通し
て前方に延びる延長軸と、一端が前記延長軸に連結さ
れ、他端は前記既設管路の外部に引き出される牽引材
と、前記既設管路の外部に設置され、前記牽引材を牽引
する牽引部と、前記回転切削部で前記既設管路の内壁を
切削する際に発生する回転反力を受ける反力受け手段と
を備える。

【０００８】〔既設管路〕各種土木建築において利用さ
れている管路構造が適用される。上下水道、ガス配管
路、電力配管路、通信配管路などがある。一般的には地
下に埋設されるが、地上であっても土木構造や建築物の
内部などに設置され、外部からの補修が困難な管路構造
にも適用できる。管路は、コンクリート管あるいはヒュ
ーム管、セメント管、セラミック管、合成樹脂管など、
切削による拡径が可能な材料で構築されている必要があ
る。鋼管の内面に合成樹脂やアスベスト材料などの内張
り層が形成された複合管にも適用できる。

【０００９】管路の断面形状は、通常は円形であるが、
回転切削部の構造を変更すれば、楕円形や長円形、角形
などの管路に対しても適用することは可能である。直線
状の管路に適用するのが一般的であるが、曲線部分を含
む管路にも適用することができる。本発明の補修装置お
よび補修方法は、作業員が入って補修作業を行うのが困
難な比較的小径の既設管路に有用である。既設管路は、
切削して拡径しても支障がない程度の厚みを有している
必要がある。具体的には、口径１００〜７００ｍｍ、管
路厚み２５〜６０ｍｍ程度の管路に適用することができ
る。

【００１０】補修作業を行う既設管路の両端には、補修
装置および補修管の搬入ができ、牽引作業などができる
開口が必要である。この開口として、作業員の出入り口
となるマンホールや点検口などが利用できる。補修作業
のために新たな開口を一時的に形成することもできる。 〔補修管〕補修装置で拡径された既設管路の内部に挿入
して、既設管路の強度や耐久性を向上できる構造および
材料であればよい。基本的には、前記した既設管路と共
通する材料や構造が採用できる。補修管には、軸方向に
連結する嵌合構造や継ぎ手構造を備えておくのが好まし
い。

【００１１】補修管の外径は、既設管路の拡径する前の
内径よりは大きく、拡径後の内径と同じか少し小さく設
定される。既設管路の拡径後の内径よりも少し小さいほ
うが、補修管の移動作業が容易である。補修管の内径
は、補修管の肉厚が十分に確保できれば、できるだけ大
きいほうが、補修作業後の管路断面積を減らすことがな
い。補修管の内径が既設管の拡径前の内径と同じであれ
ば、補修前後で管路断面積の変化がなくなり、管路の機
能を低下させない点で好ましい。補修管の内面が、既設
管路よりも粗度係数が小さく平滑であったり汚れが付着
し難い材質であったりすれば、管内に流す流体の流下能
力を向上させることができる。既設管路と同じ材質であ
っても、経時的な汚れの付着や損傷がある既設管路の内
面に比べると、平滑で流下能力も向上する。

【００１２】〔筒状本体〕管路内に搬入される補修装置
の本体構造であり、回転切削部などの機構構造を支持あ
るいは収容する。管状本体の外形は、既設管路に搬入し
て内部を移動できる形状であればよい。但し、筒状本体
は、既設管路を拡径してから拡径された部分に挿入され
るので、拡径後の内形状に合わせておけばよい。一般的
には、拡径後の内形状と相似で少し小さな形状に設定し
ておく。管状本体は、鋼管材などの構造強度に優れた材
料で構成される。

【００１３】管状本体の後端には、補修管を連結可能な
構造を備えておく。具体的には、管状本体の後端に補修
管を嵌入可能な凹部を設けておいたり、補修管の端部の
継ぎ手構造と連結可能な継ぎ手構造を備えておいたりす
ることができる。 〔回転切削部〕通常の土木作業装置における回転式の切
削装置と同様の構造が採用できる。具体的には、各種の
トンネル掘削装置と共通する技術が適用できる。回転切
削部には、回転動作を行う本体部分と、本体部分に取り
付けられて、既設管路の材料を切削可能な切削刃とを備
えておく。

【００１４】切削刃は、工具鋼や工具セラミック、工業
用ダイヤモンドなどの硬質材料からなり、既設管路の拡
径形状にあわせて必要な配置形状で、回転切削部の本体
部分に切削刃が取り付けられる。回転切削部の本体部分
を、中空の円盤状に構成し、円盤の外周に切削刃を配置
することができる。この回転切削盤の中央には、後述す
る延長軸を通すことができる。切削刃は、回転切削部の
本体部分に対して回転可能に取り付けられる、いわゆる
ロータリー刃やローラビットであってもよい。勿論、本
体部分に固定的に取り付けられる固定ビットも使用でき
る。

【００１５】切削刃による既設管路の切削個所に、切削
性を改善したり、切削時に発生する切削粉などを排除し
たりする機構を備えておくことができる。具体的には、
切削油あるいは水などを含む切削液を供給すれば、切削
性が良好になる。水や空気を吹き付けて切削粉などを排
除することができる。切削性の改善と切削粉の排除との
両方を効率的かつ経済的に達成する方法として、切削個
所に水を供給し、切削粉などを含む水を吸引排出する方
法が採用できる。この場合、水の供給手段および排出手
段を、補修装置から既設管路の外部までに配置しておく
ことになる。 〔回転駆動部〕回転切削部を、既設管路の切削に適した
回転速度で回転駆動できれば、通常の土木技術や機械技
術における回転駆動機構が採用できる。

【００１６】回転駆動源としては、電気モータが一般的
であるが、油圧モータや空気圧モータなども採用でき
る。回転駆動部には、駆動源の回転速度やトルクを、回
転切削部における切削作業に適した条件に変換する変換
機構を備えておくことができる。具体的には、歯車減速
機などの変速機構が利用される。トルクコンバータやク
ラッチ機構などを備えておくこともできる。駆動力の変
換機構として、遊星歯車機構が採用できる。遊星歯車機
構は、基本的には、回転中心に配置される太陽歯車と、
太陽歯車の外周に噛み合う遊星歯車と、遊星歯車の外周
に噛み合う内歯車とを備えている。これらの歯車の配置
構造や支持構造、入出力の関係によって、入出力の回転
速度を変えたり、回転方向を変えたりすることが、比較
的に狭いスペースで簡単に行える。遊星歯車機構の中央
に、後述する延長軸を補修装置の本体部分に固定する固
定構造を配置することができる。

【００１７】回転駆動部は、回転切削部よりも後方にな
る筒状本体内に配置される。したがって、回転駆動部の
外形は、既設管路の拡径された内径部分に配置される筒
状本体に収容できる程度であればよい。 〔延長軸〕延長軸は、牽引部で牽引材に加えられた牽引
力を補修装置の筒状本体に伝達する。延長軸は、鋼管や
鋼棒材など、十分な剛性や耐久性がある材料で構成され
る。延長軸の一端は、筒状本体あるいは筒状本体と一体
の構造部材に固定される。延長軸の他端は、回転切削部
よりも前方に延び、ここに牽引材が連結される。回転切
削部よりも後方側で筒状本体に固定された延長軸は、回
転切削部の中心を貫通して前方に延びる。

【００１８】回転する回転切削部と固定構造である延長
軸との間には、摺動機構や軸受機構などを設けておくこ
とができる。延長軸の内部には、切削位置へ水などを供
給する通路や回転駆動部への電力供給線などを設置して
おくことができる。 〔牽引材〕補修装置を既設管路内で移動させる牽引力を
延長軸に加えることができれば、通常の土木技術や機械
技術における牽引力の伝達機構が採用できる。補修装置
を中心線方向に確実に牽引したり、既設管路と交差する
マンホール内などを通じて牽引材の引き出しを可能にし
たりするために、牽引材は可撓性あるいは屈曲性を有す
るものが好ましい。牽引材は、任意の方向に撓んだり屈
曲できたりするものであってもよいが、少なくとも１方
向あるいは直交する２方向に屈曲できるだけでもよい。

【００１９】牽引材として、ワイヤロープやリンクチェ
ーン、ローラチェーン、ＰＣ鋼材などが使用できる。牽
引材が、屈曲は可能であるが捩れない構造を備えていれ
ば、回転切削部で発生する回転方向の切削反力を、牽引
材を介して既設管路の外部で受け止めるようにすること
もできる。牽引材には、補修装置に供給する電力線や通
信制御線などを沿わせておいたり内部に収容しておいた
りすることができる。 〔牽引部〕既設管路の外部に設置され、牽引材を牽引す
る。基本的には、通常の土木機器における牽引装置と共
通する技術が適用できる。

【００２０】牽引部には、ウィンチ装置が使用できる。
具体的には、牽引材を巻き取るリール、リールを回転駆
動するモータ、ブレーキ、クラッチなどの機構を備えて
おくことができる。牽引材を前後のチャックで交互に掴
んだり離したりしつつ引き寄せる牽引ジャッキが使用で
きる。具体的には、センタホールジャッキと呼ばれる装
置が利用できる。牽引部には、牽引力の大きさを検知
し、その結果に基づいて作動を制御する制御装置や安全
装置を備えておくこともできる。牽引部は、既設管路の
外であれば、マンホールなどの既設管路につながる構造
物内に設置しておいてもよいし、地表に設置しておくこ
ともできる。牽引部を、地表で走行自在な作業車に搭載
しておけば、機動性が高まる。

【００２１】〔反力受け手段〕回転切削部で既設管路の
内壁を切削すると、切削抵抗が切削刃の回転方向と反対
の方向の回転力として発生する。この回転反力を受け止
めなければ、切削作業は困難である。反力受け手段とし
ては、回転反力を何らかの固定構造で吸収すればよい。
回転切削部に回転反力と反対方向の回転力を加えてもよ
い。補修装置の質量あるいは慣性が、反力受け手段にな
る。回転反力に比べて、補修装置全体の重量が十分に重
ければ、補修装置内部で回転反力が吸収できる。補修装
置と既設管路との間の接触面における摩擦抵抗力で回転
反力を吸収することもできる。但し、補修装置自体で吸
収できる回転反力の大きさは比較的に小さい。

【００２２】反力受け手段として、補修装置から既設管
路の補修部分の外まで延びる構造材を、既設管路の壁な
どの固定構造に支持させておくことが有効である。具体
的には、補修装置の後方に連結した反力受軸を、補修管
の後方まで延ばし、既設管路の内壁に反力受軸を固定し
ておくことができる。反力受軸に取り付けた反力受腕を
既設管路の内壁に支持させてもよい。反力受腕が、既設
管路の内壁に対して補修装置の移動方向には移動可能で
回転方向には不動に支持されていれば、回転方向の反力
は確実に受け止めながら、補修装置の移動にともなって
反力受軸および反力受腕を移動させることができる。

【００２３】〔多段回転切削部〕回転切削部を多段に設
けておくことで、反力受け手段の機能が果たせる。具体
的には、回転切削部を、例えば、互いに逆方向に回転す
る一対の回転切削部で構成する。両方の回転切削部で既
設管路を切削すると、それぞれの回転切削部に回転反力
が加わる。互いの回転方向が逆であれば、回転反力の方
向も逆になり、互いの回転反力が相殺されることにな
る。それぞれの回転切削部が、相手側の回転切削部の反
力受け手段として機能する。両方の回転反力が全く同じ
大きさであれば、回転反力は完全に相殺される。両方の
回転反力に違いがあっても、その差分だけが外部に伝達
されるので、外部に設ける反力受け手段を簡略化でき
る。

【００２４】多段回転切削部は、切削径の異なる回転切
削部を組み合わせることで、切削効率を向上させること
ができる。通常は、小径の回転切削部の後方に大径の回
転切削部を配置する。１段毎の回転切削部における切削
量が少なくなるので、切削効率が向上し、各段における
切削力は小さくて済む。回転切削部を３段以上に組み合
わせることもできる。 〔案内環〕回転切削部の前方で延長軸に配置される。既
設管路の内壁に沿って摺動し、補修装置の姿勢および回
転切削部における切削位置や方向、姿勢を制御すること
ができる。

【００２５】案内環の材料は、既設管路の内壁に当接し
て摺動可能な構造材であればよく、鋼などの金属材料、
繊維強化樹脂などの樹脂材料、ゴム材料、セラミック材
料などが使用できる。案内環の外形は、既設管路の内形
状に合わせておくことができる。既設管路に配置された
状態で案内環の中心を既設管路の中心と位置合わせでき
れば、案内環の全周が既設管路の内面に当接する必要は
ない。例えば、既設管路の内面に対して案内環が、周方
向で断続的に接触したり、補修装置および延長軸の重量
を支える案内環の下面側だけが接触したりするものであ
ってもよい。

【００２６】案内環には、補修装置に水を供給したり排
出したり電力を供給したりする配線路を取り付けておく
ことができる。案内環が、既設管路に対して軸方向には
摺動容易であるが、周方向には摺動し難い構造であれ
ば、案内環と既設管路との摩擦抵抗によって、回転切削
部の回転反力を受け止めることができる。 〔作業車〕補修作業に必要な設備装置のうち、地表に設
置される設備装置を搭載する。通常の土木作業におい
て、トラックなどを利用して構成される作業車と同様の
技術が採用できる。

【００２７】作業車には、牽引部を設けておくことがで
きる。補修装置に、水などの切削液を供給するポンプな
どの供給装置や、排出された水などを回収し、切削粉な
どと分離する固液分離装置、補修装置に電力を供給する
電力供給装置などを搭載することもできる。補修作業の
進行状況を表示したり監視したり制御したりする装置を
搭載することもできる。さらに、作業車には、牽引材を
既設管路の内部まで案内するプーリなどの案内機構を搭
載しておくこともできる。 〔流体通路〕（追加技術） 既設管路が、流体を流通させる管路の場合、補修作業の
ために流体の流通が阻害されるのを防止するために、補
修装置を軸方向に貫通する流体通路を備えておくことが
有効である。

【００２８】流体通路は、補修装置の前面側から背面側
までを貫通して流体が流通できる空間が存在していれば
よく、通常の管路や配管、ホースなどが使用される。補
修装置のうち、回転運動を行なう回転切削部や回転駆動
部の動作領域を避けて流体通路を設けておくのが好まし
く、例えば、補修装置の中心線に沿って流体通路が配置
できる。但し、回転運動部分でも、各種の回転シール構
造を設けておけば、流体通路を配置することは可能であ
る。前記した反力受軸を管材で構成すれば、反力受軸の
内部空間を流体通路として利用することができる。

【００２９】〔補修作業〕基本的には、既設管路の切削
および拡径、補修管の設置を含む通常の補修作業と同様
の作業工程が採用できる。前工程：補修作業の前には、
必要に応じて、既設管路の内部に存在し補修作業の支障
になる構造物を撤去したり、既設管路内部の清掃や洗浄
を行ったりする。流体が流れる既設管路では、流体の通
過を遮断しておく。既設管路が下水道の場合、管路の途
中に取り付け管が接続されているので、取り付け管の接
続個所は閉塞しておく。

【００３０】牽引部を搭載した作業車を、既設管路の補
修区間の終点側になるマンホールの地表開口付近に配置
したり、設置する補修管を、補修区間の始点側になるマ
ンホールの地表開口付近に配置したりする作業も行われ
る。 工程(a)：既設管路の一端に、補修装置を配置する。補
修装置は、全体を組み立てた状態あるいは分解した状態
で、既設管路の端部のマンホールなどを利用して搬入す
る。既設管路の端部に、延長軸が配置され、その後方に
回転切削部、筒状本体が配置される。 工程(b)：補修装置の延長軸に連結された牽引材を、既
設管路の他端側に引き出し、牽引部で牽引して、補修装
置を既設管路内に進める。

【００３１】牽引材は、補修装置の延長軸から既設管路
の内部を経て既設管路の外で牽引部に連結される。牽引
材を案内するプーリなどの機構も設置される。水の供給
や排出、電力供給などを行う管路やホース、ケーブルも
敷設する。これらの作業は、補修区間の両端のマンホー
ルなどに作業員が入って行えばよい。既設管路内に牽引
材を通す際など、既設管路内での作業が必要な場合に
は、既設管路内を走行自在な自走車やロボット装置を使
用することができる。牽引材に加わる牽引力は、補修装
置の重量や切削抵抗、施工距離、既設管路の口径などの
条件によって異なるが、５〜２００ｋＮ程度の牽引力を
加えて補修装置を移動させることができる。

【００３２】牽引材の巻き取り速度を変えれば、補修装
置の移動速度を調整できる。回転切削部における切削状
況や牽引抵抗の大きさなどに合わせて、適切な移動速度
を設定すればよい。具体的には、０．０４〜２．５ｍ／
minの範囲で移動速度が設定できる。 工程(c)：補修装置の進行とともに、補修装置の回転駆
動部で回転切削部を回転駆動させて、既設管路の内壁を
切削して拡径する。既設管路の内壁材料や内径、切削量
などの条件に合わせて、回転切削部の回転速度および移
動速度、切削刃の配置形状および材質などを、適切な切
削条件になるように設定する。

【００３３】回転切削部の回転速度は、０〜６００ｒｐ
ｍの範囲に設定できる。切削個所の周速を、１０〜３０
ｍ／min程度に設定する。拡径量は、既設管路および補
修管の口径によって決まる。拡径量が多いほど、外径が
大きく分厚い補修管が設置できるが、既設管路の厚みが
薄くなる。既設管路の厚みが薄くなり過ぎると、地盤か
らの圧力などで既設管路が破損する問題が生じる。管の
材種や劣化度などの条件に合わせて、適切な範囲で拡径
量を設定することができる。 工程(d)：補修装置の進行とともに、補修装置の筒状本
体に連結された補修管を、拡径された既設管路の内部に
設置する。

【００３４】補修装置の後端に連結された補修管は、補
修装置の移動にともなって既設管路に挿入される。補修
装置の進行とともに、補修管列の後端に順次補修管を連
結する作業を行う。補修管の後端にジャッキなどで押圧
力を加えて補修管を推進させることもできる。補修管列
を、補修装置で引っ張ると同時に後端から押圧すること
もできる。 工程(e)：既設管路の内壁の切削に伴って発生する回転
反力を反力受け手段で受け止める。反力受け手段とし
て、多段回転切削部を採用したり、補修装置の内部で反
力を吸収できるようになっていたりする場合には、特別
な作業は不要である。牽引材が回転反力を吸収できる場
合にも、特別な作業は必要ない。

【００３５】補修管の内部に反力受軸を配置して、補修
管の後方側で反力を受け止める場合には、補修管を連結
する際に反力受軸も順次継ぎ足していく。反力受軸に反
力受腕が取り付けられる場合は、反力受軸を継ぎ足す毎
に、反力受腕の取り付け位置を最後部の反力受軸に移す
作業を行う。 後工程：補修区間全体で既設管路の内壁が切削され拡径
されて補修管が設置されれば、補修作業の基本的な作業
工程は終了する。その後、必要に応じて、以下の工程を
行うことができる。補修作業に使用された装置機材を撤
去する作業がある。反力受軸は順次分解してから撤去す
ればよい。

【００３６】補修管と既設管路との一体化を図るため
に、既設管路と補修管との間にコンクリートやモルタル
その他の裏込め材料を充填して硬化させる作業がある。
補修管の内面に樹脂コーティングなどの仕上げ加工を施
す作業がある。補修管の端部とマンホールなどの構造部
材との接合固定したり、継目を埋めたりする作業があ
る。補修作業の前工程で、既設管路に接続された取り付
け管を塞いでおいた場合は、取り付け管の貫通作業を行
う。既設管路やマンホールの内部の設備を撤去していた
場合には、取り付け直しや構築し直しの作業がある。

【００３７】既設管路が、電力線などのケーブル設置用
の場合は、ケーブルの設置作業がある。このようなケー
ブルの設置作業を、補修管の設置と同時に行うこともで
きる。例えば、補修装置の後端にケーブルや管材を連結
しておけば、補修装置の移動とともに既設管路内にケー
ブルなどが敷設される。 〔流体用管路の補修〕（追加技術） 流体用の既設管路を補修する際に、流体の流通を遮断し
たままにすることができない場合がある。例えば、下水
管の場合、長時間にわたって下水の流通を止めると、上
流側の下水管が溢れる心配がある。

【００３８】流体の流通を継続させながら補修作業を行
う方法として、以下の方法が適用できる。前記工程(a)
の前に、既設管路の補修区間の前後で流体の通過を遮断
する工程(-a)を行なう。この工程自体は、通常の補修作
業でも行なわれる。流体の通過遮断を果たす装置とし
て、圧力空気で膨張する円盤状の膨張遮断具を使用する
と、既設管路の任意の位置で、迅速に流体を遮断でき
る。管路の径がある程度まで違っていたり変形したりし
ていても対応できる利点もある。補修装置の設置工程
(a)では、補修区間内に補修装置を配置し、遮断個所よ
りも外側の既設管路同士を前記補修装置の流体通路を含
む流体通路で連結する。

【００３９】補修装置の前面側に開口する流体通路の端
部にホースや管材を連結し、このホースや管材を、前方
で既設管路を遮断している部材を貫通して外側の流体が
自由に流通できる区間に接続すればよい。補修装置の背
面側でも、ホースや管材で、補修装置の流体通路を、流
体の遮断個所よりも外側まで連通させればよい。補修装
置の流体通路およびその前後のホースや管材に十分な勾
配があれば、流体は自然流下させるだけでもよいが、通
常は、流体を流すホースや管材の途中に、ポンプを設置
して、流体を強制的に流通させることが好ましい。ポン
プは、補修装置の内部に設けておいてもよいし、既設管
路やマンホールの内部に設置してもよい。ポンプを地表
に設置して、地表まで流体通路を延ばしておくこともで
きる。

【００４０】補修装置は、補修区間の間を牽引移動させ
るので、補修装置の前後に連結された流体を流通させる
ホースや管材は、補修装置の移動距離を考慮して、十分
な長さの余裕を持たせておくことが好ましい。定尺の管
材の場合は、補修装置の移動につれて、管材を継ぎ足し
たり、抜き取ったりすることもできる。流体の流通経路
を構成する部材は、補修区間の全長にわたって固定して
設置しておき、このような流体の流通部材に対して補修
装置を摺動させることもできる。例えば流体用配管の外
周に補修装置を嵌挿させて軸方向に摺動できるようにし
ておくことができる。

【００４１】

【発明の実施形態】図１〜４に示す実施形態は、地下に
埋設施工された下水道管の補修を行う技術である。 〔既設管路〕地盤Ｅの下には、ヒューム管などからなる
既設管１０が、ほぼ水平方向に延びて埋設されている。
下水道の敷設経路は、水平直線状の場合だけでなく、曲
線部分や傾斜部分などが含まれている場合もある。既設
管１０には、一定間隔毎にマンホールＭ₁、Ｍ₂が設置さ
れている。マンホールＭ₁、Ｍ₂は、コンクリートなどで
構築された垂直方向の立坑であり、地表に開口してい
る。

【００４２】既設管１０の老朽化や損傷による漏水や地
下水の浸入を阻止することを目的として、既設管１０の
内側に補修管１２を施工する。補修管１２は、既設管１
０と同様のヒューム管などからなり、外径が既設管１０
よりも少し小さく設計されている。 〔補修装置〕補修装置２０は、全体が概略筒状をなし、
片側のマンホールＭ₂から既設管１０の内部に搬入され
る。図２に詳しく示すように、補修装置２０は、既設管
１０の内径Ｄ₁よりも大きな外径を有している。したが
って、マンホールＭ₂に配置された補修装置２０は、既
設管１０の内壁を切削して既設管１０の内径を拡径して
から、拡径された内径Ｄ₂の部分に順次挿入されて移動
する。

【００４３】補修装置２０は、鋼管材などで構築され円
筒状の外郭構造を構成する筒状本体２６を有する。 〔筒状本体および回転切削部〕筒状本体２６の先端に
は、中空円盤状をなし、既設管１０の中心線を回転中心
にして回転する回転切削盤２１を備えている。回転切削
盤２１の外周には切削刃２２、２３を有する。図３(b)
にも示すように、切削刃２２、２３は、回転切削盤２１
の直径方向を回転軸にして回転可能なロータリービット
２２と、回転切削盤２１に固定されたブロック状の超硬
ビット２３とが、周方向に交互に配置されている。ロー
タリービット２２で効率的に既設管１０の内壁を切削し
た後、超硬ビット２３で内面を仕上げる。回転切削盤２
１の切削径は、既設管１０の内径Ｄ ₁よりも大きく、補
修管１２の外径よりも大きな内径Ｄ₂に設定されてい
る。

【００４４】〔回転駆動機構〕回転切削盤２１は、筒状
本体２６の内部に収容された中空保持体２８の先端に支
持されている。中空保持体２８は、筒状本体２６の後方
側に収容されたモータ２４で回転駆動される。モータ２
４は、筒状本体２６を仕切る隔壁に取り付け固定されて
おり、モータ２４の駆動軸の回転が、遊星歯車機構２０
０を介して、中空保持体２８に伝達され、回転切削盤２
１を回転駆動する。 〔遊星歯車機構〕図３(a)に示すように、遊星歯車機構
２００は、モータ２４の駆動軸２０２に太陽歯車２０４
が取り付けられ、中空保持体２８の後端に設けられた内
歯車２０８と中心の太陽歯車２０４との間に複数個の遊
星歯車２０６が配置されている。遊星歯車２０６の支持
軸２０５は、モータ２４と一体になって筒状本体２６の
隔壁に取り付けられている。

【００４５】遊星歯車機構２００の動作は、モータ２４
の駆動軸２０２の回転が、遊星歯車２０６を介して内歯
車２０８に伝達される。駆動軸２０２の回転方向と内歯
車２０８の回転方向は逆になる。内歯車２０８の回転速
度は、駆動軸２０２の回転速度を、太陽歯車２０４と内
歯車２０８との歯数比で決まる減速比で減速した値にな
る。 〔延長軸〕図２に示すように、遊星歯車機構２００の前
方で中空保持体２８の内部空間には延長軸３０が配置さ
れている。延長軸３０の後端は、遊星歯車２０６の支持
軸２０５を支持する支持板２０９に固定されている。

【００４６】延長軸３０は、中空保持体２８および回転
切削盤２１の中央を貫通して前方に延びている。延長軸
３０と中空保持体２８との対向面には、軸受機構やシー
ル機構が装着され、筒状本体２６に固定された延長軸３
０と、モータ２４で回転駆動される中空保持体２８と
が、滑らかに摺動回転するとともに、遊星歯車機構２０
０の収容空間に外部から水や塵埃などの異物が侵入しな
いようにしている。 〔案内環〕延長軸３０の先端側には、円盤状の案内環４
０が取り付けられている。案内環４０は、外周面が滑ら
かに仕上げられ、既設管１０の内径Ｄ₁よりも少し小さ
な外径を有している。補修装置２０が既設管１０の内部
を移動するときには、後方の筒状本体２６と案内環４０
とが既設管１０の内壁に当接して補修装置２０を支持す
る。その結果、補修装置２０の中心軸を既設管１０の中
心軸に一致させた状態で安定した姿勢に維持できる。既
設管１０の内壁を切削したときに、回転切削盤２１に加
わる切削抵抗あるいは反力とそのモーメント力は、筒状
本体２６と案内環４０との間で支持されるので、切削時
に補修装置２０の中心と既設管１０の中心がずれたり、
補修装置２０の姿勢が傾いたりすることが防げる。

【００４７】〔牽引材〕延長軸３０の先端には、牽引材
となるワイヤロープ６０の一端が固定される。ワイヤロ
ープ６０を牽引することで、延長軸３０から補修装置２
０の全体を既設管１０の軸方向に移動させることができ
る。 〔給水・排水機構〕案内環４０の先端面には、給水ホー
ス５２が連結されている。給水ホース５２に供給された
水は、案内環４０から延長軸３０の内部を通る給水路５
３を通過して、中空保持体２８の外周面に開口する給水
口５５から、回転切削盤２１の裏側空間に吐出される。
吐出された水は、切削刃２２、２３で切削された既設管
１０の内壁材料を洗い流す。上記した給水経路のうち、
回転する中空保持体２８と固定された延長軸３０との摺
動個所では、Ｏリングなどの水封機構を設けて、中空保
持体２８が回転しながら給水を受けられるとともに、摺
動個所からの水漏れを防止している。

【００４８】案内環４０の先端面には、排水ホース５４
も取り付けられている。排水ホース５４は、案内環４０
を貫通して後方に延び、回転切削盤２１の近くに開口５
６している。前記した給水ホース５２からの給水によっ
て、既設管１０の切削粉や切削片を洗い流し、切削粉な
どを含む水を、排水口５６から排水ホース５４に吸い込
んで排出する。これによって、切削個所に切削粉などが
残留せず、後述する補修管１２の挿入作業および既設管
１０との間の隙間を埋める作業などが行い易くなる。ま
た、切削刃２２、２３に切削粉が付着したりして切れ味
を損なうことも防げる。

【００４９】〔補修管〕筒状本体２６の後方には、補修
管１２が接続される。筒状本体２６の外径に対して補修
管１２の外径は、ほぼ同じか少し小さく設定されてい
る。切削されて拡径された既設管１０の内径Ｄ₂と補修
管１２の外径との間には少し隙間が開いている。補修装
置２０が既設管１０の内部を移動するにつれて、補修装
置２０の後方に連結された補修管１２は既設管１０の内
部に引き込まれていく。 〔反力受け機構〕図２に示すように、補修管１２の内部
で、筒状本体２６の後端壁に、反力受軸８０が連結され
る。図１に示すように、反力受軸８０は、補修管１２の
連結とともに順次連結され、反力受軸８０の後端はマン
ホールＭ₂に延びている。補修管１２の内部に配置され
た反力受軸８０には、キャスタ付き支持脚８２が取り付
けられ、反力受軸８０の重量を補修管１２の内壁で支持
するようになっている。キャスタ付き支持脚８２は、補
修管１２の軸方向には滑らかに回転摺動できるようにな
っている。

【００５０】図４(b)に示すように、マンホールＭ₂の中
で、キャスタ付き支持脚８２の後端には、軸方向と直交
する水平方向で左右に延びる反力受腕８４、８４が取り
付けられる。反力受腕８４の先端は、マンホールＭ₂の
側壁に水平方向に延びるＣ形鋼材からなるガイドレール
８５に支持されている。反力受腕８４は、ガイドレール
８５に沿って水平移動はできるが、ガイドレール８５と
交差する方向への移動はできず、反力受軸８０の軸周り
の回転が阻止される。補修装置２０の回転切削盤２１で
既設管１０の内壁を切削したときに、切削抵抗による反
力が、補修装置２０の回転切削盤２１をその回転方向と
逆の方向に回転させようとする。この反力は、回転切削
盤２１を支持する筒状本体２６から反力受軸８０から反
力受腕８４に伝達される。反力受腕８４はマンホールＭ
₂の側壁で回転できないように支持されているので、前
記反力は最終的にはマンホールＭ₂の側壁で吸収される
ことになる。

【００５１】回転切削盤２１に加わる回転方向の反力
は、筒状本体２６および補修管１２と既設管１０の内壁
との摩擦抵抗などによっても一部は吸収される。但し、
既設管１０内を移動する筒状本体２６や補修管１２では
大きな反力を吸収することはできない。反力受軸８０お
よび反力受腕８４を介してマンホールＭ₂の側壁で支持
すれば、大きな反力を確実に吸収することができる。図
１に示すように、マンホールＭ₂内で、補修管１２の後
端には、裏当板８６が取り付けられ、この裏当板８６に
ジャッキ装置などで推力を加えることで、既設管１０内
での補修管１２の移動をスムーズに行うことができる。

【００５２】反力受軸８０は、既設管１０の内部で、何
らかの事故や不具合で補修装置２０の前進が困難になっ
たときに、補修管１２および補修装置２０の引き出すの
に利用することができる。既設管１０の内径が狭い前方
側からは補修装置２０を引き出すことができないが、拡
径された後方側で反力受軸８０に引張力を加えれば、比
較的スムーズに補修装置２０の全体を回収することがで
きる。 〔牽引部〕図１に示すように、補修装置２０の延長軸３
０先端に連結されたワイヤロープ６０は、既設管１０の
内部を延びて、前方のマンホールＭ₁から地表に引き出
される。地表には、ワイヤロープ６０の牽引リール６６
を搭載した作業車７０が配置されている。

【００５３】マンホールＭ₁と既設管１０との間でワイ
ヤロープ６０が屈曲する個所には、案内プーリ６３が配
置される。既設管１０の内部では、ワイヤロープ６０が
既設管１０の中心軸に沿って真っ直ぐに延び、牽引力が
補修装置２０を確実に既設管１０の中心線に沿って移動
させるようになる。案内プーリ６３は、マンホールＭ₁
内を上方に延びる保持軸６２に回転可能に軸支されてい
る。保持軸６２は、作業車７０の牽引リール６６に連結
されている。牽引リール６６の回転駆動力を、保持軸６
２を介して案内プーリ６３に伝達することができる。こ
れによって、ワイヤロープ６０の牽引がスムーズにな
る。保持軸６２は、マンホールＭ₁の途中で水平方向に
延びてマンホールＭ₁の側壁に当接する保持腕６４で支
持されている。これによって、大きな牽引力を加えて
も、保持軸６２が大きく傾いたり変形したりすることが
防げる。

【００５４】〔作業車〕案内環４０に接続された給水ホ
ース５２および排水ホース５４も、既設管１０からマン
ホールＭ₁を経て地表に延びている。作業車７０には、
水循環ユニット７２が搭載されていて、給水ホース５２
および排水ホース５４が接続されている。図示を省略す
るが、水循環ユニット７２には、給水ホース５２に水を
圧送するポンプや排水ホース５４から水を吸引する吸引
装置、排水から切削粉などの固体を分離する固液分離装
置などが設置されている。

【００５５】作業車７０には、牽引リール６６を駆動し
てワイヤロープ６０の巻き取り動作なども制御する制御
装置も備えている。図示を省略しているが、補修装置２
０のモータ２４を駆動したり、回転切削盤２１の作動を
制御したりする電力ケーブルおよび制御ケーブルが、ワ
イヤロープ６０や各ホース５２，５４と同様に、補修装
置２０から既設管１０およびマンホールＭ₁を経て地表
の作業車７０まで引かれている。補修装置２０の作動を
作業車７０で制御したり、補修装置２０の作動状態を各
種センサで検知したりすることができる。 〔補修作業〕図１に示すように、両端にマンホール
Ｍ₁、Ｍ₂が配置された１区間の既設管１０を補修する作
業を行う。

【００５６】図７に示すブロック工程図にしたがって、
補修作業を実施する。 （１）〜（２）：補修作業は、取り付け管流入部閉塞工
から始める。下水道として使用されている既設管１０に
は、各家庭などから取り付け管を経て、下水が流れ込ん
でいる。このような取り付け管を閉塞しておく。 （３）：既設管１０の内部を洗浄する。既設管１０の内
部に、洗浄ホースを持ち込んだり、洗浄機構を備えた自
走車を送り込んだりして、既設管１０の内部に溜まった
塵埃などの異物を取り除いたり、内壁に付着した汚れを
取り除いたりする。

【００５７】（４）：マンホールＭ₁、Ｍ₂の底部に施工
されたインバード部を撤去する。図４(a)に示すよう
に、マンホールＭ₁、Ｍ₂の底部には、半円形の底面を有
し、コンクリートなどで構築されたインバート部１４を
有する。インバート部１４は、既設管１０とマンホール
Ｍ₁、Ｍ₂との間で底面形状を同じにして、下水などが滑
らかに流れ、マンホールＭ₁、Ｍ₂の底面に滞留物がたま
ったりしないようにするための構造である。補修作業を
実施する際には、既設管１０を切削したり補修管１２を
挿入したりする作業で、インバート部１４の存在が邪魔
になるので、一時的に撤去する。

【００５８】（５）：到達側のマンホールＭ₁から既設
管１０を経て出発側のマンホールＭ₂まで、電力供給用
のケーブルや給水ホース５２、排水ホース５４、ワイヤ
ロープ６０などの線材を敷設する。マンホールＭ₁の近
くの地表には作業車７０が配置される。 （６）：マンホールＭ₁、Ｍ₂の内部に必要な機材を搬入
し、各機材を作業に使用できる状態に設置する。具体的
には、マンホールＭ₂への補修装置２０の搬入、既設管
１０の端部への補修装置２０の設置、ワイヤロープ６０
の連結などがある。さらに、マンホールＭ₁における保
持軸６２および保持腕６４、案内プーリ６３の設置など
がある。

【００５９】（７）：補修装置２０の回転切削盤２１を
回転させ、切削刃２２、２３で既設管１０の内壁を環状
に切削する。それと同時に、作業車７０の牽引リール６
６でワイヤロープ６０を巻き取り、ワイヤロープ６０の
先端に連結された補修装置２０を既設管１０の内部へ推
進させる。給水ホース５２からの給水と排水ホース５４
での吸引排水も行う。マンホールＭ₂側から、回転切削
盤２１が通過した個所が、既設管１０の内径Ｄ₁が拡径
Ｄ₂される。拡径された内径Ｄ₂の空間に、補修装置２０
および補修管１２が挿入されるので、スムーズに前進す
ることができる。

【００６０】補修装置２０の前進に伴って、補修装置２
０の後端には順次補修管１２と反力受軸８０が連結され
る。図４(b)に示すように、補修管１２は、マンホール
Ｍ₂の底面に設置された鋼材レール８３の上に載せるこ
とで、補修装置２０の軸心と補修管１２の軸心を一致さ
せた状態で連結する。反力受軸８０は、後端に取り付け
られた反力受腕８４で、ガイドレール８５に摺動可能で
あるとともに回転不能に支持されているので、補修装置
２０の前進に伴って、反力受腕８４がガイドレール８５
に沿って前進しながら、回転切削盤２１に生じる回転反
力を確実に受け止めることができる。

【００６１】補修装置２０の前方側では、ワイヤロープ
６０から延長軸３０を介して補修装置２０の全体を前進
させる推進力が与えられる。延長軸３０の途中で案内環
４０が既設管１０の内壁と摺動しながら移動するので、
補修装置２０は、既設管１０の中心から外れたり姿勢が
傾いたりすることなく、既設管１０の中心と同心姿勢で
既設管１０の中心線に沿って正確に移動することができ
る。補修装置２０が、到達側のマンホールＭ₁まで移動
し、拡径された既設管１０の全体に補修管１２が挿入さ
れれば、補修装置２０の作業は終了する。補修装置２０
その他の機材装置は撤去される。補修管１２の内部に配
置されていた反力受軸８０も撤去する。ワイヤロープ６
０とともにマンホールＭ₁内の保持軸６２なども撤去さ
れる。

【００６２】（８）：既設管１０の内側に配置された補
修管１２と既設管１０の内壁との間にコンクリートやモ
ルタルなどを充填して硬化させる裏込め作業を行う。 （９）：補修作業の開始時に閉塞しておいた取り付け管
流入部を再び開口させる。具体的には、補修管１２の内
部に自走車を走行させて、自走車に搭載された削孔ドリ
ルで補修管１２に、取り付け管と連通する孔を空けるこ
とができる。取り付け管側からドリルなどで補修管１２
に孔をあけるようにしてもよい。 （１０）〜（１１）：補修作業の開始時に撤去したイン
バート部１４を再構築すれば、既設管１０の補修は完了
し、下水道として使用することができる。

【００６３】〔多段回転切削部〕図５、６に示す実施形
態の補修装置２０は、回転切削部が多段式になってい
る。基本的な構造は、前記実施形態と共通するので、相
違点を主にして説明する。図５に示すように、径の違う
回転切削盤２１ａ、２１ｂが前後に並んでいる。既設管
１０は、小径の回転切削盤２１ｂで切削されたあと、大
径の回転切削盤２１ａで切削されることになる。大径の
回転切削盤２１ａは、中空保持体２８ａの先端に支持さ
れ、中空保持体２８ａは、モータ２４から遊星歯車機構
２００を介して回転駆動されるようになっており、この
部分の構成は前記実施形態と共通している。図６(a)に
示すように、遊星歯車機構２００における回転力の伝達
機構も、前記実施形態と同様である。

【００６４】小径の回転切削盤２１ｂは、中空保持体２
８ｂに支持されている。この中空保持体２８ｂは、大径
側の中空保持体２８ａの内部に嵌挿されて後方に延びて
いる。大径側の遊星歯車機構２００の前方に小径側の遊
星歯車機構２１０が収容されて小径側の中空保持体２８
ｂに回転力を伝達するようになっている。図６(b)に示
すように、遊星歯車機構２１０は、大径側の遊星歯車機
構２００の遊星歯車支持軸２０５が延長されて、駆動歯
車２１２が取り付けられている。したがって、モータ２
４の回転力は遊星歯車支持軸２０５を介して駆動歯車２
１２に伝達される。遊星歯車支持軸２０５は筒状本体２
６に軸支されているので、駆動歯車２１２も定位置で回
転する。中空保持体２８ｂに設けられた内歯車２１８
と、駆動歯車２１２とが、遊星歯車２１６を介して噛み
合わされている。遊星歯車２１６の支持軸２１４は、筒
状本体２６に一体固定されている。

【００６５】その結果、遊星歯車支持軸２０５の回転
が、中空保持体２８ｂに伝達されて、中空保持体２８ｂ
および回転切削盤２１ｂを回転駆動する。このとき、図
６(a)と図６(b)とを対比すると判るように、大径側の中
空保持体２８ａと小径側の中空保持体２８ｂとの回転方
向が逆になっている。このことにより、一対の回転切削
盤２１ａ、２１ｂで切削作業を行ったときに発生する回
転方向の切削反力は、互いに逆方向に作用して相殺され
てしまう。モータ２４の出力が変わったりして切削反力
が変化したとしても、一対の回転切削盤２１ａ、２１ｂ
の関係は変わらないので、回転反力が外部に伝達された
り、切削性能に影響を与えることはない。

【００６６】なお、中空保持体２８ａ、２８ｂの摺動部
分や隣接個所には、軸受機構やシール機構を装着して、
互いの運動をスムーズにしたり、外部からの異物の侵入
を確実に阻止できたりするようになっている。上記実施
形態では、小径側の回転切削盤２１ｂと大径側の回転切
削盤２１ａとで、切削刃２２の材質や配置構造を変えた
り、回転速度を変えたりすることで、既設管１０の内周
近くとそれよりも外周を切削するときで、それぞれに最
適な切削条件を設定することができる。その結果、既設
管１０の拡径作業を効率化したり、仕上がりを良好にし
たりすることができる。

【００６７】〔チェーンを用いた牽引材〕図５の実施形
態では、牽引材６０として、ブロック片６１が順次連結
されたチェーン６０を用いている。ブロック片６１同士
はピン状の継手で連結されており、継手の回転可能な方
向のみにチェーン６０が屈曲することになる。図の場
合、垂直面内のみでチェーン６０が屈曲する。既設管１
０内を水平方向に延びるチェーン６０は、図示を省略す
るが、前記実施形態と同様の案内プーリ６３で方向転換
されて、垂直方向に引き出され、作業車７０のリール６
６で巻き取られる。案内プーリ６３やリール６６を、ス
プロケット状の噛み合い機構を有するものにすれば、チ
ェーン６０の牽引をより確実にできる。

【００６８】〔下水の継続流通〕（追加の実施形態） 図８に示す実施形態は、補修区間の前後における下水Ｗ
の流通を継続しながら、既設管の切削拡径と補修管の敷
設を含む補修作業を行なう。 ＜下水の遮断＞マンホールＭ₂の上流側の既設管１０
で、膨張遮断具９０を用いて、下水Ｗを遮断する。膨張
遮断具９０は、全体が円盤状をなし、外周にタイヤ状の
膨張袋を備えている。既設管１０の内部に膨張遮断具９
０を配置したあと、膨張袋に圧縮空気を送ると、膨張袋
が外周側に膨張して、既設管１０の内面に圧接する。こ
れによって、既設管１０のおける下水Ｗの流通は遮断さ
れる。

【００６９】膨張遮断具９０には、下水ホース９１が接
続され、下水ホース９１の先端は、膨張遮断具９０の上
流側に開口して、下水Ｗを吸い上げるようになってい
る。下水ホース９１は、マンホールＭ₂を通って、地表
に設置されたポンプ９２の吸込側に連結されている。ポ
ンプ９２と吐出側にも下水ホース９１が連結され、再び
マンホールＭ₂に延ばされ、補修作業を行う既設管１０
の内部まで延ばされている。補修区間の反対側でも、マ
ンホールＭ₁の下流側の既設管１０で、膨張遮断具９０
を用いて、下水Ｗを遮断しておく。膨張遮断具９０に
は、下水ホース９１が接続され、下水ホース９１の先端
は、膨張遮断具９０の下流側に開口して、下水Ｗを吐出
できるようになっている。

【００７０】さらに、補修区間の途中には、公共汚水マ
スｍと既設管１０とを連結する取付管ｍ₀が存在する。
この取付管ｍ₀も補修作業中は遮断される。そこで、公
共汚水マスｍに流れ込む下水についても、遮断したまま
にせずに流通させながら補修作業を行う。公共汚水マス
ｍに下水ホース９１を配置し、地表のポンプ９２の吸込
側と連結している。ポンプ９２の吐出側に連結された下
水ホース９１は、マンホールＭ₁に延び、下流側の膨張
遮断具９０に連結されて、その外側の既設管１０に開口
されている。

【００７１】＜補修装置＞補修区間の既設管１０には、
補修装置１２０が設置される。補修装置１２０には、回
転切削盤１２１を備えている。回転切削盤１２１の前方
には延長軸１３０を介して案内環１４０が配置されてい
る。案内環１４０の前端にはワイヤロープ６０が連結さ
れている。ワイヤロープ６０は、軸方向に延び、案内プ
ーリ６３で方向転換させられ、マンホールＭ₁を経て、
地表の牽引リール６６に巻き取られる。補修装置１２０
の後端には、反力受軸８０が連結されている。反力受軸
８０は、マンホールＭ₂の底面に強固に設置された反力
受盤８７に対して、軸方向に摺動可能で回動は不能に支
持されている。

【００７２】このような補修装置１２０の基本構造は、
前記実施形態などと共通する技術が採用されている。補
修装置１２０には、延長軸１３０の外周面から、補修装
置１２０の後端面へと貫通する空間すなわち下水通路９
６が設けられている。下水通路９６の後端には上流側の
下水ホース９１が接続され、下水通路９６の前端には下
流側の下水ホース９１が接続されている。したがって、
上流側の膨張遮断具９０からポンプ９２、補修装置１２
０を経て下流側の膨張遮断具９０までを、下水ｗが流通
できるようになっている。また、公共汚水マスｍに流れ
込む下水も、ポンプ９２で膨張遮断具９０の下流側に放
出されることになる。

【００７３】＜補修作業＞補修作業の具体的な手順は、
前記した各実施例と共通している。簡単に説明すると、
回転切削盤１２１で既設管１０を切削して拡径をする。
切削反力は、反力受軸８０を経て反力受盤８７で吸収さ
れる。ワイヤロープ６０で補修装置１２０を牽引して、
既設管１０内を前進させる。補修装置１２０の後方に
は、順次、補修管１２が継ぎ足されて、既設管１０内に
敷設される。補修作業を行なっている間、ポンプ９２を
稼動させれば、上流側から下流側へと継続して下水を流
すことができる。補修作業に長い時間がかかっても、上
流側の既設管１０が溢れるようなことはない。また、公
共下水マスｍに流れ込む下水も継続的に排出されるの
で、各住宅から下水が放出されていても何ら支障は生じ
ない。

【００７４】なお、補修作業の進行につれて、補修装置
１２０は軸方向に移動するので、補修装置１２０よりも
後方側では下水ホース９１を順次延ばしていく必要があ
る。そのため、補修作業の開始時には、マンホールＭ₂
側で下水ホース９１を余らせておく。補修作業の進行に
合わせて下水ホース９１を継ぎ足していくようにしても
よい。補修装置１２０の前方側では下水ホース９１が余
ってくるので、地表側に引き上げていけば、既設管１０
の内部に下水ホース９１が溜まってしまうことが防げ
る。補修管１２列の後端で、新たな補修管１２を継ぎ足
す際には、下水ホース９１を途中で連結解除して、新た
な補修管１２が配置されてから、下水ホース９１を連結
し直したり継ぎ足したりすればよい。そのため、下水ホ
ース９１の途中には連結自在な継手金具を配置しておく
ことが望ましい。

【００７５】補修作業が完了した後、補修装置１２０と
ともに下水ホース９１を撤去し、最後に膨張遮断具９０
を取り外せば、補修後の補修管１２内に下水を流通させ
ることができる。この方法では、下水を流通させるため
に必要な下水ホースなどを、補修区間の全長にわたって
地表に敷設しておかなくてもよいので、地表の交通等を
邪魔することがない。 ＜補修装置の詳細構造＞図９は、図８の実施形態で使用
した、下水通路９６を備えた補修装置１２０の詳細構造
を示す。

【００７６】全体が円筒状をなす補修装置１２０には、
筒状本体１２６の前部内周に中空保持体１２８が回動自
在に配置されている。筒状本体１２６に取り付けられた
モータ１２４の回転力が、ギア機構１２７を介して中空
保持体１２８に伝達される。中空保持体１２８の先端に
は、回転切削盤１２１が取り付けられ、回転切削盤１２
１には全周にわたって切削刃１２２が設けられている。
筒状本体１２６の先端には、モータ１２４の回転軸を介
して、中空保持体１２８の内周に回転自在に挿入された
延長軸１３０が固定されている。延長軸１３０の先端に
は案内環１４０が取り付けられている。案内環１４０の
先端にワイヤロープ６０が連結される。

【００７７】補修装置１２０の固定構造である筒状本体
１２６および延長軸１３０と、回転構造である中空保持
体１２８および回転切削盤１２１とが対面する個所に
は、ベアリングや摺動材などを配置して、スムーズに運
動できるようにしている。延長軸１３０の内部および筒
状本体１２６の内部には、下水通路９６が設けられてい
る。下水通路９６の前後には下水ホース９１が連結され
ている。下水通路９６のうち、延長軸１３０と筒状本体
１２６との間をつなぐ個所や、延長軸１３０および筒状
本体１２６の外側に延びて下水ホース９１に連結する個
所などには、配管部材９７が配置されている。下水通路
９６は、回転駆動される中空保持体１２８や回転切削盤
１２１の動作の邪魔にならないようにして、補修装置１
２０の前端から後端までを貫通して下水が流通できるよ
うになっている。

【００７８】なお、延長軸１３０には、切削刃１２２に
切削用の水を供給する給水路１５３が設けられている。
給水路１５３は、回転シール部を経て中空保持体１２８
および回転切削盤１２１に連通し、切削刃１２２に給水
できるようになっている。切削用の給水を切削粉などと
ともに排出する排水ホース１５４が、案内環１４０に取
り付けられている。排水ホース１５４の先端の排水口１
５６は、切削刃１２２の近傍に開口している。筒状本体
１２６の後端には、反力受軸８０が固定されている。図
示を省略しているが、筒状本体１２６の後端には、補修
管１２が連結できるようになっている。

【００７９】〔流体通路と反力受との兼用〕図１０、１
１に示す実施形態では、補修作業中に下水ｗを流す流体
通路の構造が、切削反力を吸収する反力受の機能も果た
す。図１０に示すように、補修装置１２０の基本的な構
造は、前記した下水通路９６を有する補修装置１２０と
共通している。筒状本体１２６の前部に回転自在な中空
保持体１２８を有し、中空保持体１２８には回転切削盤
１２１が設けられている。中空保持体１２８の中央を嵌
挿して筒状本体１２６に固定された延長軸１３０の先端
には案内環１４０が取り付けられている。補修装置１２
０は、ワイヤロープ６０で牽引される。

【００８０】補修装置１２０の中心に、鋼管などの剛性
材料からなる下水流通管１８０が挿通されている。図１
１に示すように、下水流通管１８０は、外周面に軸方向
に延びる噛合溝１８２を有する。補修装置１２０の延長
軸１３０および筒状本体１２６の中心の下水流通管１８
０が挿通される貫通穴すなわち下水通路９６の内面に
は、軸方向に延びる噛合突条１３２が設けられていて、
下水流通管１８０の噛合溝１８２と噛み合っている。し
たがって、補修装置１２０と下水流通管１８０とは、軸
方向には摺動移動できるが、周方向には不動になってい
る。下水流通管１８０は補修装置１２０の前方に延び、
マンホールＭ₂の底面に固定された反力受盤８７に支持
されている。反力受盤８７よりも前方には、下水流通管
１８０に連結された下水ホース９１が、既設管１０を遮
断している膨張遮断具９０を貫通して、遮断個所よりも
下流側に開口している。

【００８１】下水流通管１８０は、補修装置１２０の上
流側にも延び、補修管１２の内部に配置された支持台車
１８４に支持されている。支持台車１８４は下部に設け
た車輪で補修管１２の内部を移動可能になっている。支
持台車１８２の上流側には、下水流通管１８０と連通す
る下水ホース９１が延び、マンホールＭ₁から地表のポ
ンプに連結され、さらにマンホールＭ₁を経て、既設管
１０を遮断している膨張遮断具９０を貫通し、遮断個所
よりも上流側に開口している。したがって、補修区間よ
りも上流側で下水ホース９１に吸い上げられた下水ｗ
が、下水ホース９１から下水流通管１８０を流通し、補
修装置１２０の下水通路９６を通過し、さらに下水ホー
ス９１から補修区間の下流側で既設管１０に放水され
る。補修装置１２０が牽引移動されると、下水流通管１
８０に対して摺動するので、下水流通管１８０は、反力
受盤８７に固定されたままでよい。

【００８２】補修装置１２０に切削加工の反力が加わる
と、補修装置１２０の延長軸１３０などが回転しようと
する。図１１に示すように、延長軸１３０に噛み合って
いる下水流通管１８０に反力が伝達される。下水流通管
１８０は反力受盤８７に回動不能に支持されているの
で、下水流通管１８０に伝達された反力は反力受盤８７
で吸収支持される。上記実施形態では、下水流通管１８
０が反力受軸としても機能するので、補修作業を行う既
設管１０の内部に搬入あるいは設置される設備機器が少
なくて済む。反力受軸と下水ホースとの両方を設置する
余裕のない小口径管にも、容易に対応させることができ
る。下水流通管１８０を、既設管１０の軸方向に沿って
設置しておけば、下水流通管１８０に沿って摺動する補
修装置１２０の移動経路および姿勢が正確に案内され、
切削加工の精度が向上するという利点もある。下水流通
管１８０で補修装置１２０の中心線が決まれば、ワイヤ
ロープ６０を補修装置１２０の中心線上に取り付けて牽
引しなくてもよくなる。例えば、ワイヤロープ６０を、
下水流通管１８０よりも外周で延長軸１３０または案内
環１４０に取り付けておけばよい。

【００８３】

【発明の効果】本発明にかかる既設管路の補修装置で
は、既設管路内を移動しながら内壁を切削して拡径する
回転切削部に対して、回転切削部を駆動する回転駆動部
が、移動方向の後方側に配置されているので、既設管路
のうち拡径されてスペースが拡がった場所に回転駆動部
を配置した状態で作業が行える。したがって、従来の補
修技術では対応できなかったような小径管に対しても、
補修装置を搬入して補修作業を行うことが可能になる。
補修装置を移動させる牽引材を、筒状本体と一体で回転
切削部の中心を貫通して前方に延びる延長軸に連結して
いるので、回転切削部の前方から補修装置の移動力を加
えることができる。回転切削部で切削作業をしながら補
修装置を移動させるときに、補修装置の後方側から押し
て移動させた場合に比べて、補修装置の前方側から引っ
張った場合のほうが、補修装置の進行方向のずれが少な
い。これは、牽引材からの引っ張り力は、補修装置のず
れを修正して中心線に戻す方向に作用するためである。

【００８４】回転切削部で発生する回転反力を受け止め
る反力受け手段を備えているので、切削作業が効率的に
行える。切削反力によって補修装置の進行方向がずれた
り姿勢が傾いたりして切削が不正確になることも防止で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態を表す施工装置の全体配置
構造図

【図２】 既設管路内の詳細断面図

【図３】 回転駆動部の模式的構造図(a)および回転切
削部の正面図(b)

【図４】 到達坑(a)および発進坑(b)の垂直断面図

【図５】 別の実施形態を表す既設管路内の詳細断面図

【図６】 回転伝達機構の模式的構造図

【図７】 全体の作業手順を示すブロック工程図

【図８】 別の実施形態を表す全体配置構造図

【図９】 補修装置部分の詳細構造断面図

【図１０】 別の実施形態を表す全体配置構造図

【図１１】 補修装置の流体通路の詳細構造を示す拡大
断面図

【符号の説明】

１０ 既設管 １２ 補修管 ２０、１２０ 補修装置 ２１、１２１ 回転切削盤 ２２、１２２ 切削刃 ２４、１２４ モータ ２６、１２６ 筒状本体 ２８、１２８ 中空保持体 ３０、１３０ 延長軸 ４０、１４０ 案内環 ６０ 牽引材 ８０ 反力受軸 ８４ 反力受腕 ９０ 膨張遮断具 ９１ 下水ホース ９６ 流体通路 １８０ 下水流通管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森長 英二 神戸市東灘区森北町１丁目３−３ (72)発明者 柴野 健悦 大阪府河内長野市三日市町1146−２ Ｆターム(参考） 2D054 AA02 AA05 AB01 AB05 AC18 AD37 BA06 BA25 BB08 EA05

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】既設管路の内壁を切削して拡径し、拡径さ
   れた既設管路の内側に補修管を設置する装置であって、 前記拡径された既設管路の内部を移動し、後端に前記補
   修管が連結される筒状本体と、 前記筒状本体の前端に配置され、前記既設管路の内壁を
   切削して拡径する回転切削部と、 前記筒状本体内で前記回転切削部の後方に搭載され、回
   転切削部を回転駆動する回転駆動部と、 前記筒状本体に固定され、前記回転切削部の中心を貫通
   して前方に延びる延長軸と、 一端が前記延長軸に連結され、他端は前記既設管路の外
   部に引き出される牽引材と、 前記既設管路の外部に設置され、前記牽引材を牽引する
   牽引部と前記回転切削部で前記既設管路の内壁を切削す
   る際に発生する回転反力を受ける反力受け手段とを備え
   る既設管路の補修装置。
2. 【請求項２】前記反力受け手段が、前記補修管の内側で
   前記筒状本体の後方に連結され、補修管の後方に延びる
   反力受軸と、補修管の後方で反力受軸に連結され、既設
   管路の内壁に対して補修装置の移動方向に移動可能で回
   転方向に不動に支持される反力受腕とを備える請求項１
   に記載の既設管路の補修装置。
3. 【請求項３】前記回転切削部が、互いに逆方向に回転す
   る一対の回転切削部からなり、 前記反力受け手段が、互いの回転反力を受ける相手側の
   回転切削部である請求項１または２に記載の既設管路の
   補修装置。
4. 【請求項４】前記回転切削部の前方で前記延長軸に配置
   され、前記既設管路の内壁に沿って摺動する案内環をさ
   らに備える請求項１〜３の何れかに記載の既設管路の補
   修装置。
5. 【請求項５】前記回転切削部が、先端に切削刃が取り付
   けられる中空状の回転盤を有し、 前記回転駆動部が、前記筒状本体の中心線上に配置され
   た駆動モータと、前記回転盤を支持して一体回転する中
   空保持体と、駆動モータの回転を中空保持体に伝達する
   遊星歯車機構とを有し、 前記延長軸が、前記中空状の回転盤および中空保持体の
   中心を貫通している請求項１〜４の何れかに記載の既設
   管路の補修装置。
6. 【請求項６】補修装置を軸方向に貫通する流体通路をさ
   らに備える請求項１〜５の何れかに記載の既設管路の補
   修装置。
7. 【請求項７】請求項１〜６の何れかに記載の補修装置を
   用いて既設管路を補修する方法であって、 補修する既設管路の一端に、前記補修装置を配置する工
   程(a)と、 前記補修装置の延長軸に連結された牽引材を、前記既設
   管路の他端側に引き出し、牽引部で牽引して、補修装置
   を既設管路内に進める工程(b)と、 前記補修装置の進行とともに、補修装置の回転駆動部で
   回転切削部を回転駆動させて、既設管路の内壁を切削し
   て拡径する工程(c)と、 前記補修装置の進行とともに、補修装置の筒状本体に連
   結された補修管を、拡径された既設管路の内部に設置す
   る工程(d)と、 前記既設管路の内壁の切削に伴って発生する回転反力を
   前記反力受け手段で受け止める工程(e)とを含む既設管
   路の補修方法。
8. 【請求項８】請求項６に記載の補修装置を用いて流体用
   の既設管路を補修する方法であって、 前記工程(a)の前に、前記既設管路の補修区間の前後で
   流体の通過を遮断する工程(-a)をさらに含み、 前記工程(a)が、前記補修区間内に前記補修装置を配置
   し、前記遮断個所よりも外側の既設管路同士を前記補修
   装置内の流体通路を含む流体通路で連結する請求項７に
   記載の既設管路の補修方法。