JP2005325593A - 既設管更生用セグメント部材及びそのセグメント部材を用いた更生管 - Google Patents

既設管更生用セグメント部材及びそのセグメント部材を用いた更生管 Download PDF

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Abstract

【課題】セグメント部材を組み立ててなる更生管の強度を向上させることができるセグメント部材及びそのセグメント部材からなる更生管を提供する。
【解決手段】セグメント部材の周方向に沿った内面板の両側縁にそれぞれ側板102、103を立設し、更生管の幅方向に沿った内面板の両端縁にそれぞれ端板104、105を立設し、その外周部を樹脂シート20からなる更生板で被覆するととともに、内面板101の内周面も同様な樹脂シート21で被覆する。このセグメント部材を周方向並びに管長方向に連結し、各セグメント部材に充填材を注入して更生管を組み立てる。このような構成では、更生管は、既設管と向かう外周面及び内周面が、強固な樹脂シートの更生板で被覆されているので、外部からの衝撃にも強く耐腐食性も大きく、単なる補修管として機能するだけでなく、自立管としても機能させることができる。
【選択図】図3

Description

本発明は、下水管などの既設管を更生するために既設管内に敷設される既設管更生用のセグメント部材及びそのセグメント部材を用いて組み立てられる更生管に関するものである。
下水管などの既設管を更生するために、セグメント部材を既設管の周方向及び管長方向に順次連結して更生管として組み立て、この更生管の外周と既設管の内壁面の隙間にグラウト材などの充填材を充填し硬化させて複合管を構築する既設管の更生方法が下記の特許文献1、2などにより知られている。
この更生管の単位部材となるセグメント部材は、内面板、側板、端板で画成された透明なプラスチックで一体成形したブロックとして形成されており、適当に補強板、リブを設けてセグメント部材の強度を高めている。
特開2003−214098号公報 特開2003−286742号公報
従来のセグメント部材の構成では、更生管として組み立てたときの各セグメント部材の既設管に向かう外周面は、むきだしになっており、既設管と更生管の間にグラウト材などの充填材が充填されるにしても、既設管の破損が激しい場合には、充填材に直接外部から衝撃が加わることがあり、充填材の強度が弱いことから更生管の損傷も激しくなるという問題があった。
本発明の課題は、このような問題を解決し、セグメント部材を組み立ててなる更生管の強度を向上させることができるセグメント部材及びそのセグメント部材からなる更生管を提供することにある。
本発明は、
既設管を更生するためのセグメント部材であって、
平坦なあるいは所定の曲率で湾曲した内周面を有する内面板と、内面板の周方向に沿った各側縁部に既設管に向かって立設される2つの側板と、内面板の管長方向に沿った各端縁部に既設管に向かって立設される2つの端板とをプラスチックで一体に形成し、既設管に対向する外周部及び/又は内面板の内周面を更生板で被覆することを特徴とする。
また、本発明の更生管は、
平坦なあるいは所定の曲率で湾曲した内周面を有する内面板と、内面板の周方向に沿った各側縁部に既設管に向かって立設される2つの側板と、内面板の管長方向に沿った各端縁部に既設管に向かって立設される2つの端板とをプラスチックで一体に形成し、既設管に対向する外周部及び/又は内面板の内周面を更生板で被覆してなるセグメント部材を、周方向並びに管長方向に連結し、各セグメント部材に充填材を充填してなることを特徴とする。
このような構成では、更生管は、既設管と向かう外周面(外周部)と、その反対側の内周面が、強固な更生板で被覆されたセグメント部材を用いて組み立てられるので、外部からの衝撃にも強く耐腐食性も大きいことから、単なる補修管として機能するだけでなく、自立管としても機能し、それ自体で下水管などとして用いることができる。また、セグメント部材の内部を樹脂モルタルあるいはセメントモルタルなどの充填材で充填することにより、セグメント部材の強度を更に向上させることができる。
以下、添付した図を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、ここでは円管として構成される更生管における実施例を説明するが、管長方向に直交する断面形状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。また、本発明により更生される既設管は、下水道などの地中に埋設された流路やマンホール、あるいは地上のトンネルなどの種々の構造物を含むものである。
本発明の更生管は、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。更生管の外径は、既設管の内径より所定量小さい値であり、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に示すように、内面板101、側板102,103、端板104,105、及びそれぞれ2枚の補強板106,107を透明、半透明あるいは不透明なプラスチックで一体成形したブロックとして形成されている。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。
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おり、その下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。
側板102,103は、内面板101の周方向に沿う両側縁のそれぞれに沿ってその全長に渡って形成され、内面板101の上面の両側縁部に所定高さで管長方向と直交する方向に外側に向けて立設されている。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)形成されている。
端板104,105は、内面板101の周方向の両端で内面板の幅方向(管長方向)に沿う両端縁のそれぞれに沿ってその全長に渡って形成されており、内面板101の上面の両端縁部に各側板102、103と同じ高さで径方向に外側に向けて立設されている。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。
補強板106,107は、セグメント部材1全体の機械的強度を補強するものであり、側板102,103の内側で内面板101の上面に外側に向かって所定高さで立設されている。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(側板102の凸板は不図示)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。
補修すべき既設管の断面形状が円管であるとしたとき、セグメント部材1は、図2(A)に示したように、既設管の曲率に応じた曲率を有する外周円と内周円を同心とした円管を管長方向Pに垂直に所定幅Dで輪切りに切断し、それを径方向Rに沿って管長方向に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部材に相当している。
補強板の数、あるいは凸板の数は、要求されるセグメント部材の強度に応じて増減させることができ、強度がある場合には、その一部あるいは全部を省くことができる。また、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、図2(A)に示したような円弧型ないし扇型に限定されず、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、図2(B)に示したように、直方体のセグメント部材2、あるいは直角に丸みを付けて折り曲げた形のセグメント部材3などにすることもできる。
セグメント部材1、2、3は、いずれも、図2(A)、(B)に示すように、短い管として組み立てたとき管の内周面となる平坦なあるいは既設管の内壁面に応じた所定の曲率で湾曲した内周面を有する矩形状の内面板101、201、301と、内面板の周方向Sに沿った各側縁部(側辺部)に外側(既設管側)に向けて立設した2つの側板102、103;202、203;302、303と、内面板の管長方向に沿った各端縁部(端辺部)に外側に向けて立設した2つの端板104、105;204、205;304、305とをプラスチックで一体に形成した部材であり、必要に応じて強度を高めるための補強板あるいはリブ構造が内部に一体に設けられたものである。内面板、各側板並びに各端板、それに必要に応じて設けられた補強板をそれぞれ一体に形成したセグメント部材は、組み立てられる管を管長方向Pに垂直に所定幅Dで輪切りに切断し、それを径方向R(図2(B)の場合には、水平方向Hあるいは垂直方向V)に沿って管長方向に切断して周方向に所定の長さを持つように分割したときに得られるブロック状部材に相当しており、セグメント部材1、2、3の各側板102、103;202、203;302、303の外側面は、ブロック状部材の管長方向に垂直に延びる切断面と同じ面で同じ形状となっており、各端板104、105;204、205;304、305の外側面は、ブロック状部材の管長方向に延びる切断面と同じ面で同じ形状となっており、内面板101、201、202の内周面は、ブロック状部材の管内周面に対応する面と同じ面で同じ形状となっている。
このような構成の各セグメント部材の各端板の外側面を互いに密着させ、各内面板の内周面がそれぞれ均一な面となるように、また各側板の外側面がそれぞれ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すると、図2(A)、(B)に示したように、各内面板の内周面が均一で各側板の外側面が揃った周方向に閉じた所定の短い長さの管が組み立てられ、また、各セグメント部材の各側板の外側面を互いに密着させ、各内面板の内周面が均一な面となるようにセグメント部材を管長方向に順次連結するとともに、管長方向に連結したセグメント部材に、セグメント部材を、上述したように、周方向に順次連結することにより、均一で隙間のない内壁面を有する更生管を組み立てることができる。
このようなセグメント部材では、セグメント部材の既設管に対向する外周部がむきだしになっているので、更生管として組み立てたときの各セグメント部材には、充填材が充填されるにしても、既設管の破損が激しい場合、あるいは既設管が大口径管である場合には、充填材に直接外部から衝撃が加わり、更生管が損傷を受けることになる。そこで、本発明では、更生板をセグメント部材に一体化して取り付けるようにする。以下に、セグメント部材を、図1、図2(A)に示すような円弧型のセグメント部材1について説明するが、図2(B)に示すような、直方体あるいは湾曲したセグメント部材2、3にも適用できるものである。
本実施例では、図3に示すように、セグメント部材1の外周部全面を樹脂シート20からなる更生板で被覆し、また内面板101の内周面全体を、好ましくは樹脂シート20と同じ材質の樹脂シート21からなる更生板で被覆し、各樹脂シート20、21をセグメント部材1と一体化させる。
樹脂シート20、21は、例えば、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る。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。
セグメント部材の外周部全体と同じ大きさの樹脂シート20を、図3に示すように、セグメント部材1の各側板102、103並びに各端板104、105の上部に被せるようにして密着させ、また、セグメント部材の内周面全体と同じ大きさの樹脂シート21を、内面板101の内周面に密着させ、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20、21がセグメント部材1と結合され、セグメント部材1を密封するような形でセグメント部材と一体化される。樹脂シート20、21が極めて強度が強く、また耐腐食性が大きいことから、セグメント部材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、樹脂シート20、21の両方を用いてセグメント部材を被覆しているが、セグメント部材の強度が大きい場合には、セグメント部材の外周部を樹脂シート20で被覆するだけにしたり、あるいはセグメント部材の内周面を樹脂シート21で被覆するだけとし、セグメント部材に設ける樹脂シートをいずれか一方だけにすることもできる。
このような樹脂シート20、21で被覆したセグメント部材を用いた更生管の組み立ては、以下のようにして行われる。
まず、予め樹脂シート20、21で被覆されたセグメント部材1を既設管内に搬入し、図4に示すように、周方向に順次連結していく。なお、樹脂シート21には、内面板101の開口部101aに対応する部分に同じ形状の開口部を形成しておく。
この周方向の連結は、図5に詳細に示すように、各セグメント部材1を各内面板101の外周面と内周面側の樹脂シート20、21がそれぞれ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、樹脂シート21の開口部並びに内面板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う。なお、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、内面板101の各開口部と樹脂シート21の開口部は、蓋8などにより密閉される。このとき、蓋の内周面が各内面板の内周面と連続し均一な内周面が形成されるようにする。なお、周方向に連結した後、樹脂シート21を内面板101の内周面に被覆することもできる。この場合には、樹脂シートにボルトとナットを入れるための開口部は設ける必要はない。
セグメント部材1が、図2(A)に示したように、リング環となるまで、あるいは既設管の形状に応じて所定数のセグメント部材を周方向に連結したら、図6に示すように、連結された周方向の各セグメント部材1に対して他のセグメント部材1を管長方向に連結し、更生管を組み立てる。
管長方向の連結は、図6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6で、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の外周面と内周面側の樹脂シート20、21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。
この管長方向の連結は、各セグメント部材の各端板を揃えて行う方法と、オフセットさせて(ずらして)行う方法がある。前者の方法では、連結すべきセグメント部材は、その端板がすでに組み立てられているセグメント部材の端板と揃うように位置決めされて、また後者の方法では、その端板が、すでに組み立てられているセグメント部材の端板からずらして、例えば該セグメント部材の側板の周方向に沿ったほぼ中央に位置するように位置決めされて、セグメント部材に連結される。各端板を揃えて連結する場合には、各セグメント部材の端板は、管長方向に連続して延びる線を形成し、後者のようにオフセットさせる場合には、その線は管長方向にセグメント部材一つ置きに揃うようになる。
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6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。
セグメント部材を周方向に連結するごとに、あるいは管長方向に連結するごとに、あるいは所定個数を連結したあと、あるいは全てのセグメント部材を連結した後、強度を高めるために各セグメント部材1内に充填材を注入する。この注入は、側板には、連結部材用の挿通穴が形成されているので、この挿通穴を介して行う。この注入のために、セグメント部材の別の箇所に注入穴を設けるようにしてもよい。互いのセグメント部材は、連結部材用の挿通穴を通じて連通しているので、充填材を各セグメント部材に均一に充填することができる。
充填材としては、例えば不飽和ポリエステル樹脂などのラジカル重合型熱硬化性樹脂に、例えば水酸化アルミニウム、炭酸カルシウムシリカ、ガラスパウダー、珪砂などの無機系骨材あるいはポリマービーズ等の有機系骨材を混ぜた樹脂モルタル、あるいはセメントモルタルなどが用いられる。
以上は、セグメント部材を既設管の管長方向の片側のみに順次連結したが(片側連結)、管長方向の両側に順次連結させる(両側連結)こともできる。この場合には、セグメント部材を両側から組み立てることができるので、敷設時間を短縮することができる。
以上のようにして、図7に示すように既設管4内でセグメント部材1どうしを、周方向並びに管長方向に順次連結して更生管6として組み立て、更生管6を敷設することができる。敷設が完了したら、既設管4と更生管6との間の隙間に、グラウト材を充填し、硬化させて複合管として既設管と一体化させる。なお、図7では連結されたセグメント部材1は、単なるブロック状の形として簡略化して示してあり、連結部材11の挿通位置が一点鎖線で図示されている。なお、図7では、各セグメント部材は、管長方向に各端板を揃えて連結されているが、端板の位置をずらせて(オフセットさせて)連結させることもできる。
なお、樹脂シート20は、図8(A)に示したように、上述した方法でセグメント部材1の外周面に密着させた後、硬化させるほかに、図7(B)、(C)に示したように、セグメント部材1に凹溝1aを管長方向に形成し、予め熱硬化させた湾曲した樹脂シート23、24を、その凹溝に沿って挿入して、一体化するようにしてもよい。
また、充填材注入後のセグメント部材は強度があるので、図1に示した補強板やリブ構造を省略し、単なる箱型の形状にすることもできる。
セグメント部材の樹脂シートは、図7に示すごとく、外周面の各樹脂シート20が、均一な面となって隙間のない外周面を形成するように、また内周面の各樹脂シート21が均一な面となって隙間のない内周面を形成するように、セグメント部材に一体的に設けられる。従って、更生管6は、既設管4と対向する外周面全体が、強固な樹脂シート20で被覆されるようになり、既設管から更生管に加わる衝撃を吸収して更生管の強度を高めるとともに、更生管6の内周面全体に同様な樹脂シート21が被覆されているので、万一外周側の樹脂シート20並びにセグメント部材1が破損しても、内周面の樹脂シート21によって外部からの衝撃に持ちこたえることができ、更生管は、単なる補修管として機能するだけでなく、自立管としても機能し、それ自体で下水管などとして用いることができる。
また、更生管を管長方向に組み立てるとき使用される連結部材11、11’は、更生管が管長方向に組み立てられたとき一本の長い連続した鉄筋部材となって更生管の管長方向全体に渡って延びるので、管長方向全体に長く延びる鉄筋が周方向に多数配筋された更生管が得られ、強度の高い自立管を敷設することができる。
セグメント部材の概略構成を一部を省略し、一部を断面にして示した斜視図である。 (A)は円弧型のセグメント部材を周方向に連結して短い管を組み立てたときの状態を示した斜視図、(B)は、直方体のセグメント部材と湾曲したセグメント部材を周方向に連結して短い管を組み立てたときの状態を示した斜視図である。 セグメント部材に樹脂シートを取り付ける状態を示した斜視図である。 樹脂シートを貼り付けたセグメント部材を周方向並びに管長方向に組み立てる状態を示した斜視図である。 セグメント部材どうしを周方向に連結した状態を示す縦断側面図である。 セグメント部材どうしを連結部材により管長方向に連結した状態を示す径方向断面図である。 既設管内でセグメント部材を連結して更生管を組み立てた状態を示す一部破断斜視図である。 (A)は樹脂シートを貼り付けて固定した状態のセグメント部材の側面図、(B)、(C)は外周面の樹脂シートを差し込んで固定した状態のセグメント部材の側面図である。
符号の説明
1、1’、2、3 セグメント部材
3 更生管
4 既設管
11、11’ 連結部材
101 内面板
102,103 側板
104,105 端板
106,107 補強板

Claims (10)

  1. 既設管を更生するためのセグメント部材であって、
    平坦なあるいは所定の曲率で湾曲した内周面を有する内面板と、内面板の周方向に沿った各側縁部に既設管に向かって立設される2つの側板と、内面板の管長方向に沿った各端縁部に既設管に向かって立設される2つの端板とをプラスチックで一体に形成し、既設管に対向する外周部及び/又は内面板の内周面を更生板で被覆することを特徴とする既設管更生用セグメント部材。
  2. 前記更生板が、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ることを特徴とする請求項1に記載の既設管更生用セグメント部材。
  3. 前記樹脂シートが、セグメント部材の外周部及び/又は内面板の内周面に密着されてから硬化され、セグメント部材に固定されることを特徴とする請求項2に記載の既設管更生用セグメント部材。
  4. 硬化された樹脂シートが、セグメント部材の外周部に被覆され固定されることを特徴とする請求項2に記載の既設管更生用セグメント部材。
  5. セグメント部材内部に充填材が注入されることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の既設管更生用セグメント部材。
  6. 平坦なあるいは所定の曲率で湾曲した内周面を有する内面板と、内面板の周方向に沿った各側縁部に既設管に向かって立設される2つの側板と、内面板の管長方向に沿った各端縁部に既設管に向かって立設される2つの端板とをプラスチックで一体に形成し、既設管に対向する外周部及び/又は内面板の内周面を更生板で被覆してなるセグメント部材を、周方向並びに管長方向に連結し、各セグメント部材に充填材を充填してなる更生管。
  7. 前記更生板が、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ることを特徴とする請求項6に記載の更生管。
  8. 前記樹脂シートが、セグメント部材の外周部及び/又は内面板の内周面に密着されてから硬化され、セグメント部材に固定されることを特徴とする請求項7に記載の更生管。
  9. 硬化された樹脂シートが、セグメント部材の外周部に被覆され固定されることを特徴とする請求項7に記載の更生管。
  10. 前記セグメント部材の外周部と内面板の内周面の更生板は、セグメント部材が更生管として組み立てたられたとき、外周部の各更生板が、均一な面となって隙間のない外周面を形成するように、また内周面の各更生板が均一な面となって隙間のない内周面を形成するように、セグメント部材に設けられることを特徴とする請求項6から9のいずれか1項に記載の更生管。
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