JP2005342915A - 既設管のライニング施工方法及びその施工方法に用いられる製管機 - Google Patents

Abstract

【課題】プロファイルドラムから供給されるプロファイルの曲率（巻き癖）の変化に関わらず、ライニング管を常に安定して製管できるようにする。
【解決手段】既設管２００内において、両側縁部に接合部が形成された長尺のプロファイル１００を螺旋状に巻回し、互いに隣接する接合部同士を相互に接合させることによりライニング管を形成するにあたり、プロファイル１００の曲率が一定となるように、プロファイル１００の予備成形を行う。より具体的には、製管機１の接合機構部３の手前に、複数の成形ローラ４１〜４３からなる予備成形部４（３点曲げ機構）を設けて、接合機構部３に供給するプロファイル１００の曲率が常に一定になるようにする。
【選択図】図２

Description

本発明は、農業用水管、下水道管、上水道管、ガス管等の既設管の内面にライニング管を形成する既設管のライニング施工方法及びその施工方法に用いられる製管機に関する。

農業用水管、下水道管、上水道管、ガス管などの既設管においては、ひび割れや腐食等により既設管が老朽化した際の対策として、既設管の内周面を合成樹脂等にてライニングすることによって既設管を更生する方法が採られている。

下水道管などの既設管の内面にライニング管を施工する方法としては、両側縁部に接合部が形成された長尺のプロファイルを既設管内において螺旋状に製管する方法がある。

例えば、プロファイルを巻いたドラムを地上に設置し、そのドラムからプロファイルを既設管内に配置した自走式の製管機に連続的に供給し、既設管内においてプロファイルを螺旋状に巻回するとともに、互いに隣接する帯状部材の側縁部（接合部）同士を相互に接合させることによりライニング管を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

このようなライニング施工方法によれば、プロファイルの材質が限定されないので、合成樹脂、特にコスト、成形性、強度などの面でライニング管施工に適した硬質塩化ビニル樹脂を用いることができるという利点がある。また、プロファイルとしては、リブ部に金属性の補強部材を組み合わされたものが使用されることが多く、この場合、プロファイルに補強部材を嵌め合わせて一体化した状態でライニング管の製管機に供給している。
特開平１１−２５４５３１号公報

ところで、既設管のライニング用いられるプロファイルはドラムに巻いた状態で長期保存される場合が多く、プロファイル自体に巻き癖がついてしまう。また、ドラム中心部に近い部分では小径で巻き付けられ、外周部では大口径で巻き付けられていることから、プロファイルの巻き癖の曲率が、ドラム中心側のプロファイルとドラム外側のプロファイルとでは異なる。このようなドラム巻きのプロファイルは、ドラムの中心から順次引き出して使用されるので、製管当初は小口径に巻き付けられたプロファイルが引き出され、製管が進むにつれて、ドラム外側に巻き付けられたプロファイルが引き出される。このため、製管過程においてプロファイルの巻き癖の曲率が変化し、製管機に供給されるプロファイルの巻き癖の口径が大きくなっていく。

一方、既設管内に円形断面のライニング管を施工する場合、製管の進捗度に関わらず、通常、一定のサイズ（口径）でライニング管が製管されるため、製管機の接合機構部において互いに隣接するプロファイルの接合部同士を相互に接合する際に、接合機構部に供給されるプロファイルの曲率が変化すると、製管機の接合機構部へのプロファイルの進入角度が変化し、接合を行う２つのプロファイルの接合部つまり既に製管されたプロファイルの接合部と新たに供給されたプロファイルの接合部との相対的な位置関係が徐々に変化する。

そして、ドラム内周径とドラム外周径とに極端に差がある場合では、製管が安定せずに製管当初と製管終了時で製管状態が異なってしまい、製管当初は順調に製管されていたものが、徐々に接合状態が不安定になることもある。また、接合機構部において製管済みのプロファイルの接合部と新たに供給されるプロファイルの接合部に位置ずれが生じると、そのいずれか一方もしくは双方のプロファイルの接合部が破損する可能性もある。

特に、金属等の補強部材を嵌め合わせたプロファイルをドラムに巻いて長期保存した場合、補強部材の塑性変形によりプロファイルの巻き癖が強固（剛性大）となり、以上のような問題は顕著となる。

また、小径ドラムに巻いたプロファイルを用いて大きな直径のライニング管を形成する場合、あるいは、大径ドラムに巻いたプロファイルを用いて小さな直径のライニング管を形成する場合にも、上記したようなプロファイルの接合不良や接合部の破損等の問題が発生する可能性がある。

本発明はそのような実情に鑑みてなされたもので、既設管内においてプロファイルを螺旋状に巻回してライニング管を製管するにあたり、ドラムから供給されるプロファイルの曲率（巻き癖）の変化に関わらず、ライニング管を常に安定して製管することが可能な既設管のライニング施工方法を提供すること、及び、そのような施工方法を実現するのに適した製管機を提供することを目的とする。

本発明の施工方法は、既設管内において、両側縁部に接合部が形成された長尺のプロファイルを螺旋状に巻回し、互いに隣接する接合部同士を相互に接合させることによりライニング管を形成する既設管のライニング施工方法であって、プロファイルを巻回・接合する際に、プロファイルの曲率が一定となるように、プロファイルの予備成形を行うことを特徴としている。

この発明の施工方法によれば、既設管内に断面円形のライニング管を施工するにあたり、ドラムから供給されるプロファイルの曲率（巻き癖）の変化に関係なく、プロファイルを常に一定の半径に曲率成形（予備成形）した状態で巻回・接合することができるので、製管の進捗度に関わらず、製管当初から製管終了時にわたって常に安定した状態でライニング管を製管することができる。また、小径ドラムに巻いたプロファイルを用いて大きな直径のライニング管を形成する場合、あるいは、大径ドラムに巻いたプロファイルを用いて小さな直径のライニング管を形成する場合であっても、ライニング管の製管に適した曲率にプロファイルを予備成形することが可能になるので、ライニング管を良好に製管することができる。

この発明の施工方法において、予備成形後のプロファイルの曲率は、施工を行うライニング管の口径（仕上がり径）に近い曲率であることが好ましい。また、プロファイルのばね効果により、曲率成形後にプロファイルが若干元の状態に戻ろうする性質があることを考慮して、既設管内に施工するライニング管の仕上がり径よりも僅かに小さい曲率となるようにプロファイルの予備成形を行うことが好ましい。

本発明の製管機は、既設管内において、両側縁部に接合部が形成された長尺のプロファイルを螺旋状に巻回し、互いに隣接する接合部同士を相互に接合させることによりライニング管を形成するのに用いられる製管機であって、当該製管機の接合機構部に供給するプロファイルの曲率が一定となるようにプロファイルを予備成形する予備成形部を備えていることを特徴としている。

この発明の製管機に用いる予備成形部の具体的な構成としては、複数のローラを組み合わせた３点曲げ機構を挙げることができる。

この発明の製管機によれば、既設管内に断面円形のライニング管を施工するにあたり、ドラムから供給されるプロファイルの曲率（巻き癖）の変化に関係なく、プロファイルを常に一定の半径に曲率成形（予備成形）した状態で接合機構部に供給することができるので、製管の進捗度に関わらず、製管当初から製管終了時にわたって常に安定した状態でライニング管を順調に製管することができる。また、小径ドラムに巻いたプロファイルを用いて大きな直径のライニング管を形成する場合、あるいは、大径ドラムに巻いたプロファイルを用いて小さな直径のライニング管を形成する場合であっても、ライニング管の製管に適した曲率にプロファイルを予備成形することが可能になるので、ライニング管を良好に製管することができる。

この発明の製管機において、予備成形部にて予備成形を行うプロファイルの曲率は、施工を行うライニング管の口径（仕上がり径）に近い曲率とすることが好ましい。また、プロファイルのばね効果により、曲率成形後にプロファイルが若干元の状態に戻ろうする性質があることを考慮して、既設管内に施工するライニング管の仕上がり径よりも僅かに小さい曲率となるようにプロファイルの予備成形を行うことが好ましい。

本発明によれば、既設管を断面円形のプロファイルにてライニングするあたり、ドラムから供給されるプロファイルの曲率（巻き癖）の変化に関係なく、プロファイルを常に一定の半径に曲率成形（予備成形）した状態で巻回・接合することができるので、製管の進捗度に関わらず、製管当初から製管終了時にわたって常に安定した状態でライニング管を製管することができる。従って、本発明は、農業用水管、下水道管、上水道あるいはガス管などの既設管が、ひび割れや腐食等により老朽化した際に、その老朽化した既設管を更生するのに有効に利用することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

まず、本発明に用いるプロファイル及び製管機について説明する。

−プロファイル−
図１はライニング管を形成するプロファイルの構造を示す断面図である。

図１に示すプロファイル１００は、合成樹脂（例えば硬質塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン等）を長尺帯状に成形した帯状部材であって、複数のリブ１０３・・１０３が長手方向に沿って形成されている。また、プロファイル１００の両側縁部には、それぞれ、互いに内外に重なり合って係合する接合凸部１０１と接合凹部１０２が長手方向に沿って形成されており、その接合凸部１０１の近傍に、止水性を確保するためのシール材１０４が設けられている。シール材１０４は、エラストマー等の軟質弾性体をプロファイル１００と同時押し出しすることにより形成される。また、ホットメルト系接着剤や溶剤系接着剤を塗布することによりシール材１０４を形成してもよい。

そして、このような構造のプロファイル１００は、２つのリブ１０３，１０３間に、補強部材１２０を嵌め込んだ状態でプロファイルドラム１１０（図６参照）に巻き付けられ、この状態で施工現場に供給される。なお、補強部材１０５の断面形状は、プロファイル１００を巻回した場合に断面方向の強度が得られやすい断面形状、例えば図１に示すようなＷ字形が好ましいが、その形状は特に限定されず、例えばＶ字形またはＵ字形などであってもよい。また、補強部材１０５の材質は金属材料（例えば鋼）が好ましいが、剛性の高い合成樹脂であってもよい。

−製管機−
図２は本発明の製管機の一例を示す側面図である。

この例の製管機１は、円形断面のライニング管の施工に用いる自走式の製管機であって、成形フレーム２とこの成形フレーム２に設置された接合機構部３を備えている。

成形フレーム２は、図２及び図５に示すように、複数のリンク体２１・・２１を相互に連結してなる環状構造のリンク機構（屈撓自在）２０と、そのリンク機構２０の各リンク体２１に回転自在に支持された案内ローラ２２・・２２によって構成されている。成形フレーム２の周長は、リンク体２１及び案内ローラ２２の連結数を変更することにより調整することが可能であり、製管を行うライニング管の管サイズに合わせることができる。

接合機構部３は、プロファイル１００を外面と内面の両方から挟み込むための外面ローラ３１及び内面ローラ３２と、それら外面ローラ３１及び内面ローラ３２を駆動する油圧モータ３３などによって構成されている。

外面ローラ３１は、図３に示すように、プロファイル１００の各リブ１０３間に嵌合する複数のフランジ３１１・・３１１が外周面に設けられたフィン形状のローラであり、内面ローラ３２は外周面がフラットなローラである。なお、内面ローラ３２の外周面は摩擦抵抗の大きいゴム等で被覆しておくことが好ましい。

外面ローラ３１と内面ローラ３２とはギア（図示せず）を介して連結されており、内面ローラ３２を油圧モータ３３にて回転駆動することにより、内面ローラ３２と外面ローラ３１とが互いに逆向きに回転する。これら外面ローラ３１と内面ローラ３２の回転により、製管機１の全体が既設管２００内を周回移動し、プロファイル１００を螺旋状に巻回しながら進行するとともに、その進行過程において互いに隣接するプロファイル１００，１００の接合凸部１０１と接合凹部１０２とを相互に接合することができる。

なお、内面ローラ３２を回転する油圧モータ３３は、油圧ユニット５（図６参照）から供給される油圧油によって駆動される。また、油圧ユニット５は、発電機６（図６参照）から供給される電源によって駆動される。これら油圧ユニット５のホースや発電機６やコードはフレキシブルジョイントなどによって接続し、製管機１の回転の影響を受けないようにすることが好ましい。また、プロファイル１００を既設管２００内に供給するので、コード・ホース類はプロファイル１００と逆の方向（例えば、図６に示すように既設管２００の上流側）から供給することが好ましい。

そして、この例の製管機１においては、接合機構部３に供給するプロファイルの曲率を一定にするための予備成形部（プレ成形部）４を設けている点に特徴がある。

予備成形部４は、図４及び図５に示すように、中央の成形ローラ４１及び前後の成形ローラ４２，４３の３本のローラによって構成される３点曲げ機構であり、その中央の成形ローラ４１の支持軸４１１が、成形フレーム２の案内ローラ２２の支持軸２２１に支持されている。また、前後の２本の成形ローラ４２，４３はそれぞれ支持プレート４４を介して中央の成形ローラ４１の支持軸４１１に支持されている。

これら中央の成形ローラ４１と前後の成形ローラ４２，４３との位置関係は、その前後の成形ローラ４２，４３と中央の成形ローラ４１との間にプロファイル１００が通過したときに、プロファイル１００に一定曲率の曲げ変形（送り曲げ）を与える配置となっている。従って、このような構造の予備成形部４を接合機構部３の前段に設けておくことにより、プロファイルドラム１１０（図６参照）から供給されるプロファイル１００の曲率（巻き癖）の変化にも関わらず、プロファイル１００を常に一定の半径に曲率成形（予備成形）した状態で接合機構部３に供給することができる。

なお、予備成形部４は、支持プレート４４の変更等により、中央の成形ローラ４１と前後の成形ローラ４２，４３との間の距離、及び、中央の成形ローラ４１に対する前後の成形ローラ４２，４３の角度θを調整することによって、プロファイル１００に与える曲げの曲率を任意に設定することが可能である。

また、この例では、プロファイル１００に嵌め込んだ補強部材１０５のばね効果により、曲率成形後にプロファイル１００が若干元の状態に戻ろうする性質があることを考慮して、製管を行うライニング管の仕上がり径よりも僅かに小さい曲率に予備成形できるように、中央の成形ローラ４１と前後の成形ローラ４２，４３との位置関係を調整している。

次に、ライニング管の施工方法の具体的な例を図６及び図７を参照しながら説明する。

−施工前の準備等−
まず、既設管２００には所定スパンごとにマンホールが設けられており、この例では、施工対象領域（更生領域）の上流側マンホール２０１と下流側マンホール２０２を利用して既設管２００内にライニング管を製管する。ライニング管の施工は既設管２００の上流側から下流側に向けて行う。

ライニング管の製管には、図１に示す構造のプロファイル１００を巻いた中出し式のプロファイルドラム１１０（回転台付き）、製管機１、油圧ユニット５及び発電機６などを使用する。これらのうち、プロファイルドラム１１０は上流側マンホール２０１側の地上部に設置し、発電機６は下流側マンホール２０２側の地上部に設置する。また、製管機１及び油圧ユニット５は、上流側マンホール２０１を通じて、更生の対象となる既設管２００内の上流側端部に搬入・設置しておく。なお、製管機１については、製管を行うライニング管の管サイズに合わせて成形フレーム２の周長（リンク体２１及び案内ローラ２２の数）を調整しておく。

−開始用ライニング管の作製・セット−
地上に配置のプロファイルドラム１１０からプロファイル１００を引き出して上流側マンホール２０１内に引き込み、そのプロファイル１００の先端部分を製管機１の接合機構部３の外面ローラ３１と内面ローラ３２との間に挟み込んだ状態で、接合機構部３を手動で回転させてプロファイル１００を数回（３回程度）巻回し、開始用ライニング管１０を作製する。作製した開始用ライニング管１０は既設管２００の上流側端部に固定するか、もしくは、適当な重さの錘等を管端部に設置することにより、開始用ライニング管１０の回転や位置ずれ等が生じないようにしておく。

−製管機によるライニング管の製管−
以上の開始用ライニング管の作製・セットが完了した後に、製管機１の接合機構部３を駆動（油圧モータ３３の駆動）する。この接合機構部３の駆動により、外面ローラ３１と内面ローラ３２との狭着力によって、開始用ライニング管１０に連なって、新たに供給されるプロファイル１００が、相接する接合凸部１０１と接合凹部１０２との接合により、開始用ライニング管１０に接合される。これと同時に、製管機１の全体が既設管２００の周方向に公転するとともに、既設管２００の管軸方向に前進し、この製管機１の動きにともなって、プロファイル１００が螺旋状に巻回され、その新たなプロファイル１００が順次接合されてライニング管１１が施工されてゆく。

このような製管過程において、プロファイルドラム１１０に巻かれたプロファイル１００は、プロファイルドラム１１０の中心から順次引き出して使用していくので、製管当初は小口径に巻き付けられたプロファイル１００が引き出され、製管が進むにつれて、ドラム外側に巻き付けられたプロファイル１００が引き出される。このため、製管過程においてプロファイル１００の巻き癖の曲率が変化し、製管機１に向けて供給されるプロファイル１００の巻き癖の口径が大きくなっていくが、この例では、製管機１の接合機構部３の手前に予備成形部４を設けているので、プロファイルドラム１１０から供給されるプロファイル１００の曲率（巻き癖）の変化に関係なく、プロファイル１００を常に一定の半径に曲率成形（予備成形）した状態で接合機構部３に供給することができる。従って、製管当初から製管終了時にわたって、常に安定した状態でライニング管１１を順調に製管することができる。

また、以上の製管工程において、製管機１の接合機構部３の周回数が多くなるにつれて、既設管２００内に供給されるプロファイル１００は捩れた状態になるが、地上に設置のプロファイルドラム１１０（回転台付き）を連続的もしくは断続的に回転させることにより、プロファイル１００の捩れを解消することができる。
−製管の完了・製管機器類の撤去−
既設管２００の全長にわたってライニング管１１の製管が終了した後、ライニング管１１の管端部のプロファイル１００を切断し、次いで、製管機１及び油圧ユニットなどの機器類を撤去する。

−裏込め工程−
ライニング管１１の外周面（プロファイル１００の外周面）と既設管２００との間隙（プロファイル１００のリブ１０３間の間隙も含む）にセメントミルク等の裏込め材を注入する。なお、裏込め材を注入する際に、ライニング管１１に座屈破壊等が生じる可能性がある場合には、ライニング管１１内に支保工等を設けて補強を行っておく。

ここで、以上の例では、接合機構部３を油圧にて駆動しているが、本発明はこれに限られることなく、空気圧モータもしくは電動モータなどによって接合機構部を駆動するように構成してもよい。また、接合機構部の駆動を手動操作にて行うようにしてもよい。

以上の例では、予備成形部４として３本の成形ローラ４１〜４３からなる３点曲げ機構を用いているが、これに限られることなく、例えば図８に示すように、予備成形部４の手前に２本の成形ローラ１４１，１４２を設け、これら２本の成形ローラ１４１，１４２と接合機構部３の入口部の規制プレート１３０（もしくは外面ローラ３３）とによって３点曲げ機構を構成するようにしてもよい。

さらに、他の例として、図９（Ａ）及び（Ｂ）に示すような上下一対のプレス型７を接合機構部３の手前に配置し、接合機構部３に供給するプロファイル１００の曲率を連続プレス成形によって一定の曲率にする方法、あるいは、図１０に示すような円弧状のスリット８１を有する曲げ金型８を接合機構部３の手前に配置し、接合機構部３に供給するプロファイル１００を曲げ金型８のスリット８１を通過させることにより、一定の曲率に予備成形（賦形）するという方法を採用してもよい。

また、プロファイルの補強部材として剛性の高い合成樹脂（熱可塑性樹脂）を用いる場合や、プロファイル単体（補強部材無）でライニング管を形成する場合、図１１に示すような加熱成形型（ヒータ内蔵）９を接合機構部３の手前に配置し、接合機構部３に供給するプロファイル１００を加熱変形（予備成形）させることにより、プロファイル１００の曲率を一定にするという方法を採用してもよい。この場合、成形型の前段にヒータ等の加熱手段を配置しておき、プロファイル１００を予め加熱した状態で成形型に送り込んで予備成形を行うという方法も考えられる。

本発明は、本発明は、農業用水管、下水道管、上水道あるいはガス管などの既設管が、ひび割れや腐食等により老朽化した際に、その老朽化した既設管を更生するのに有効に利用することができる。

本発明のライニング施工方法に用いるプロファイルの断面図である。 本発明の製管機の一例を示す側面図である。 図２の製管機の接合機構部の要部構造を示す断面図である。 本発明の製管機に用いる予備成形部の一例を示す図である。 本発明の製管機に用いる予備成形部の一例を示す平面図である。 本発明のライニング施工方法の一例を模式的に示す図である。 本発明のライニング施工方法の一例を模式的に示す図である。 予備成形部の他の例を模式的に示す図である。 予備成形部の別の例を模式的に示す図である。 予備成形部の更に別の例を模式的に示す図である。 予備成形部の更に別の例を模式的に示す図である。

符号の説明

１ 製管機
２ 成形フレーム
２０ リンク機構
２１ リンク体
２２ 案内ローラ
３ 接合機構部
３１ 外面ローラ
３１１ フランジ
３２ 内面ローラ
３３ 油圧モーら
４ 予備成形部
４１〜４３ 成形ローラ
４４ 支持プレート
５ 油圧ユニット
６ 発電機
７ プレス型
８ 曲げ型
１０ 開始用ライニング管
１００ プロファイル
１０１ 接合凸部
１０２ 接合凹部
１０３ リブ
１０４ シール材
１０５ 補強部材
１１０ プロファイルドラム
２００ 既設管
２０１，２０２ マンホール

Claims (5)

1. 既設管内において、両側縁部に接合部が形成された長尺のプロファイルを螺旋状に巻回し、互いに隣接する接合部同士を相互に接合させることによりライニング管を形成する既設管のライニング施工方法であって、プロファイルを巻回・接合する際に、プロファイルの曲率が一定となるように、プロファイルの予備成形を行うことを特徴とする既設管のライニング施工方法。
2. 前記プロファイルの曲率が、施工を行うライニング管の口径に相当する曲率となるように予備成形を行うことを特徴とする請求項１記載の既設管のライニング施工方法。
3. 既設管内において、両側縁部に接合部が形成された長尺のプロファイルを螺旋状に巻回し、互いに隣接する接合部同士を相互に接合させることによりライニング管を形成するのに用いられる製管機であって、当該製管機の接合機構部に供給するプロファイルの曲率が一定となるようにプロファイルを予備成形する予備成形部を備えていることを特徴とする製管機。
4. 前記予備成形部は、施工を行うライニング管の口径に相当する曲率にプロファイルを予備成形するように構成されていることを特徴とする請求項３記載の製管機。
5. 前記予備成形部が複数のローラを組み合わせた３点曲げ機構であることを特徴とする請求項３記載の製管機。
   
   

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