JP2010064410A - 地中埋設管路ライニング処理の耐震処理方法及び処理構造 - Google Patents

Abstract

【課題】大規模地震にあっても、管路の破損等や地盤の変動によるライニング材の管路からの離隔による下水管機能の低下を防止することを目的とする。
【解決手段】管路の内面に接して、非透水性のプラスチックフィルムを主材とするアウターフィルム管状体と、その内側に密接したエポキシ樹脂を含侵した繊維層・インナープラスチックフィルム複合管状体とで構成されライニング材を、該インナーフィルム層の内部の加圧水により適当な温度及び圧力を引加し、該エポキシ樹脂を硬化させながら、管路内に反転法でライニングして成るチューブ状のライニング構造において、管路の始端近傍と、終端近傍のライニング材の繊維層の肉厚を他の部分より厚くして管路に密着保持するようにしたことを特徴とするライニング構造。
【選択図】図１

Description

本発明は、管路のライニング処理に関し、特に地震に遭遇した場合の安全性を保証するライニング処理に関する。

主として地中に埋設された下水管のような管路が老朽化したときには、これを補修し、補強するために、該管路の内径と略同径の管状不織布に熱硬化性樹脂を含浸して成るライニング材を用い、該ライニング材を該管路に挿入し、内壁に密着したまま硬化せしめ、該管路を補修し、修復するライニング処理が用いられている。

この工法はエポフィット工法と呼ばれ、下水道本管と取り付け管とを一体的に更生及び修繕する技術である。すなわち、本管用ライニング材料を本管反転装置に装着し、既設人孔内にセットする。水圧で本管内に反転挿入し、温水で樹脂を加圧硬化させ、管内をライニングする。この方法は道路を長時間閉鎖せずに、水密性及び強度の高い下水道管暗渠を形成することができる工法である。

その概要を、図４の全体縦断面説明図を参照しつつ説明すれば、既設人孔１１内にライニング材Ｌをロープなどで牽引して挿入する手段もあるが、既設管である下水道本管１２が長い場合には、地上に本管反転装置１３を設けて、ライニング材を送り込む際にライニング材Ｌの内部にサーモホース１４を設けてボイラーより温水や冷却水を注入し得るようにし、ライニング材Ｌの反転ライニングと、ライニング材Ｌを構成している硬化性樹脂の硬化により、ライニング材Ｌを内部より加圧してほぼ既設管の管路の管壁１７を構成している下水道本管１２に密着するように完成させている。なお、１５は左側管路の端部に設けた止水栓、１６は反転部分の先端に設けたストッパーである。

その反転工法の一例は特開昭６２−１２２７３８号公報に記載され、補修すべき管路内に、エポキシ樹脂の如き硬化性樹脂を繊維材料に含浸した管状体を管路の内面に反転しながら挿入し、樹脂を硬化させる方法が知られている。この方法は、反転を阻害しない程度に繊維層の肉厚を定めているため、樹脂を硬化させた際にライニング用チューブが収縮して、管路との間に空隙が大きくなり、地震などで管路に割れ目が生じたときに、ライニング不良を生じやすい。

特開平５−１６２３８号公報に記載のものは、管路に筒状樹脂フィルムを挿入し、一端を封止した未硬化樹脂含浸チューブを流体圧により反転挿入するが、管路が排水管の場合、管路内面との間に隙間を生じやすい。

特開２００３−１６５１３８号公報には外側が気密性のプラスチックフィルムで被覆された、硬化性樹脂含浸吸収材を管ライニング材としたものであるが、ライニング材の強度が不十分で、管の外表面からの浸水の影響が懸念され、しかも管とライニング材の間の空隙が地震等により拡大され、ライニング機能を損傷することが懸念される。

また、反転工法に採用されているエポフィット工法の代表例は、通常ライニング処理される管路の内径とほぼ同一外径の管状の不織布を、該不織布の外径とほぼ同径の管状プラスチックフィルムよりなるインナーフィルムに挿入し、該管状不織布に未硬化のエポキシ樹脂を含浸させたものを用いている。これも管とライニング材の間の空隙が地震等により拡大され、ライニング機能を損傷することが懸念される。
特開昭６２−１２２７３８号公報 特開平５−１６２３８号公報 特開２００３−１６５１３８号公報

世界で有数の地震国である我が国の現況は、多くの人命、資産を失っているが、中でも下水道施設に大きな被害をもたらした兵庫県南部地震では、管路施設については埋め戻し上の液状化による管路の浮上・蛇行やマンホールの隆起が多数発生し、過去に経験のないような大きな被害に直面した。以来大地震が発生するたびに、貴重な地震経験・教訓を下水道の地震対策に生かして行くことが求められている。

２００６年８月に（社）日本下水道協会より、「下水道施設の対策指針と解説」が発行され、エポフィット工法協会をはじめ、各下水道管の更生工法協会にあっては、この図書の基準に沿って、耐震設計を考慮した検討が進められている。

管地震対策更生の設計には更生材の厚さの設定があり、更生工法協会においては、更生材の厚さを算出するために、（社）日本下水道協会より、「管渠更生工法における設計・施工管理の手引き」より計算方法を引用して、管径、上被に応じた自立管としての強度を算出しているが、耐震対策としての統一された計算方法は未だ発表されていない。

また、ここにおける管とライニング材の間の空隙が地震等により拡大され、ライニング機能を損傷することが懸念される。

すなわち、ライニング材をいかに選択しても、全体を一様の厚みにする以上、反転工法で製作するため、地震があると、管路とライニング材の剥離が避けられず、不十分であることがわかった。

本発明者らは、この問題を解決するため鋭意検討の結果、エポフィット工法を用いた下水道管渠の更生工法において、特に人孔沈下・浮上防止に着目し、以下の方法を生み出したものである。

すなわち、ライニング材の両端部を他の中間部分よりも厚さを厚くしたものであり、特に繊維層の厚さの厚い管路の内面に接する補強部を設けたことを特徴とする。

これを図１により説明すれば、既設の下水道管の発進側人孔１１よりライニング材Ｌを反転法で設けるが、その際管路の先端部分および後端部分に相当する個所を他の部分よりも厚くした繊維層を有するライニング材を用い、反転工法により管路に該先端部分および後端部分が既設の管路の内壁に密着するように構成して、補強部２１としたことを特徴とする。

この場合、地上に本管反転装置１３を設けて、ライニング材Ｌを送り込む際にライニング材Ｌの内部にサーモホース１４を設けてボイラーより温水や冷却水を注入し得るようにし、ライニング材Ｌの反転ライニングと、ライニング材Ｌを構成し、繊維層に含浸している樹脂を硬化させるが、ライニング材Ｌを内部より加圧してほぼ既設の管路の管壁１７に密着するように完成させる。結局ライニング端部は繊維層を厚くした補強部２１で下水道本管１２に強固に密着している。１７は既設管すなわち下水道本管の管壁の断面と、ライニング材Ｌの厚さ、特に補強部２１が厚く構成されている点特に図２及び図３で説明されるが、注目されたい。

なお、左側管路の端部に止水栓１５を設け、反転部分の先端にストッパー１６を設けたことは図４に示した従来工法と同様である。

また、ライニング構造の端部及び中間部の構造は、インナーフィルム１８、樹脂含浸不織布１９、アウターフィルム２０にて構成されているが、図３の断面図で明らかなように、補強部２１は樹脂含浸繊維層が厚く、これにより管路内面と強固な支持関係を成立させているものであり、地震等によりライニング管路に影響がっても、従来の一様なライニング管路では補強効果が喪失していたが、端部が強固に構成されているために、ライニング層がダメージを受ける恐れが少なくなくなり、管路の機能を保持することができる。

すなわち、このようにすることにより、該補強部２１は本管の管路１２から脱却しがたくなり、地震により、人孔の沈下、浮上があっても、少なくとも本管とライニング材の端部の接触部は隙間がなく構成されるので、下水道管のライニング機能を損傷するおそれが著しく減少する。

これは従来の均一厚さのライニング材を用いたもの極めて少ないことが理論上明らかである。

なお、補強部はライニング材の一部を構成してもよいが、別体のものでもよい。
これに対して、前記従来法によるものは、いずれの方法も地震によるときは管路とライニング材の間に空隙が拡大し、種々の障害たとえばライニングの目的とする管路の補修効果が妨げられる問題がある。

本発明は、大規模地震にあっても、管路の破損等や地盤の変動によるライニング材の管路からの離隔による下水管機能の低下を防止することを目的とするもので、請求項１の発明は、管路の内面に接して、非透水性のプラスチックフィルムを主材とするアウターフィルム管状体と、その内側に密接した硬化性樹脂を含侵した繊維層・インナープラスチックフィルム複合管状体とで構成されライニング材を、該インナーフィルム層の内部の加圧水により適当な温度及び圧力を引加し、該硬化性樹脂を硬化させながら、管路内に反転法でライニングして成るチューブ状のライニング構造において、管路の始端近傍と、終端近傍のライニング材における繊維層の肉厚を他の部分よりも厚くして管路に密着保持するようにしたことを特徴とするライニング構造である。（請求項１）
また、このライニング構造は、端部を含め一体のものでもよいが、端部は別体のものでもよい。（請求項２）
そのいずれを採用するかは、適用する管路により適宜選択される。

また、繊維層が炭素繊維を主材とする繊維層もしくは、これとチョップドストランドマットを積層した複合繊維層に樹脂含浸したものであることを特徴とする請求項１または２記載のライニング構造である。（請求項３）
さらに、繊維層が炭素繊維を分散したチョップドストランドマットに樹脂含浸して成ることを特徴とする請求項１または２記載のライニング構造である。（請求項４）
また、硬化性樹脂としては任意のものが適用できるが、エポキシ樹脂が一番慣用されている。（請求項５）

いずれにしても従来のライニングと異なり横行する管路のライニング始端とライニング終端がライニング材の他の部分と異なり、厚肉に構成されており、特に、ライニングの両端では繊維層の厚さを厚くし、強度を高め、ライニング材の少なくとも両端が管に密着することにより、単に全体を一様の厚さで管にライニングして密着させたものよりも強度が大きいライニング端部の存在は実質的に、地震に遭遇しても管路からのライニングの剥離現象は起こす恐れが少ないとの知見を得た。

本発明において繊維材料として炭素繊維を用いる場合は、耐酸、耐アルカリ性に富み、強度も従来の樹脂含浸フェルトよりも優れている。

また、繊維材料としてチョップドストランドマットを用いる場合は繊維の方向性がなく、各方向への強度を発揮することができる。

いずれも、補修された管路の機械的強度の増進に寄与することができる。
なお、アウターフィルムには、非透水性のポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、アクリル樹脂などを、２００μｍ〜１０００μｍのものを使用できる。

インナーフィルムも非透水性のポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ナイロン、アクリル樹脂などの２００μｍ〜１０００μｍのものを使用できる。

しかも、この中を通す汚水の汚物が付着しがたい効果がある。
しかし、両端の補強部は一定の長さにおいて、繊維層の層厚を厚くし、管路に接触支持する構造としながら、他の中間部は、従来通り薄い繊維層とすることにより、反転工法によるライニング工法を妨げずに実施できる。

図１に示すように、人孔１１より下方の横行路の下水道本管１２の既設管１７のが次の人孔１１の間に設けられ、ライニング材Ｌは点線で示す本管反転装置１３に装着し、既設人孔１１内にセットされる。１４はサーモホースで、ライニング管の材料を水圧で本管内に反転挿入し、温水で加圧硬化させ管内をライニングする。人孔１１の左側には止水栓１４、右側のライニング材の先端にはストッパー１６が設けられている。

ライニング材の管路の端部の構造は、図２の部分断面図に示されているように、既設管１７の内部に、補強部２１が密着した状態で設けられているが、ライニング材Ｌは、インナーフィルム１８、樹脂含浸不織布１９、アウターフィルム２０からなるが、図３及び図４からわかるように、端部の補強部は、繊維層が特に他の中間部分よりも厚く構成され、管路内面に密着して形成されているために、他の中間部のライニング材が薄くても、万一の場合も機能を損傷せず、排水路として機能するものである。

図３は、図２の（イ）の個所の断面図（イ）及び図２の（ロ）の個所の断面図（ロ）を示している。すなわち、（イ）に示すものは、ライニングの中間部であり、管路１７に接するライニング材Ｌが通常の厚さのインナーフィルム２０、樹脂含浸不織布１９等からなる繊維層、及びアウターフィルム１８よりなる通常の厚みのものが示されている。また、（ロ）に示すものは、ライニングの端部であり、管路１７に接するライニング材Ｌが通常の厚さのインナーフィルム２０より厚さの厚い樹脂含浸不織布１９等からなる繊維層、及び通常の厚さのアウターフィルム１８よりなるものが示されている。

上記のように構成されたライニング構造においては、ライニング管路の端部が厚い樹脂含浸不織布１９等からなる繊維層で補強されているので、たとえ、地震があってもライニング材Ｌが管路から外れる恐れが少なくなり、ライニング材全体を下水道本管に密着しその機能を維持することが、理論的にも、理解できるところである。

ただし、端部を厚くする程度は、勿論反転工法を阻害しない程度とすることは必要である。

上記本発明の実施形態に対して、ライニング材Ｌが均一厚さの従来法によるものは、比較的小さな外力によっても端部が下水道本管から剥離し、ライニング構造を維持できなくなり、めくれ、丸まり、破断など現象がおき易いことが実験的にも判明した。

因みに通常の従来のライニング構造例はインナーフィルムの厚さ５００μｍ、アウターフィルムの厚さ２５０μｍであって、繊維層の厚さは管径、深さ、用途により４ｍｍ〜１５ｍｍの厚みで成形され、端部の強度を計算すると新管と同等以上で自立管としての強度を持っている。これに対して本発明の実施例では中間部分は上記従来のものと同じであるが、端部の補強部の９００ｍｍ程度の長さの部分は、インナーフィルムの厚さ、アウターフィルムの厚さは、従来例と同じであって、繊維層がフィルムの厚さの１．５倍以上の厚さで非常に強度が大きく、これが管路内面に接して、ライニング材を保持するために、管路の周辺の異常に対応してその排水機能を保持し得るものである。（ライニング材の単位当たりの強度は、曲げ強さ８０ＭＰa、引張り強さ７０ＭＰaが工法保障値である。）
したがって、端部の繊維層の厚さは、中間部分より厚く、上記工法保障値を満足すれば、その厚さに限定はないが、反転法を用いて、端部までライニングする場合は、補強部の厚さに限界がある。この場合は、補強部を別体のものとして構成すればよい。

通常はインナーフィルムの厚さもしくはアウターフィルムの厚さに対して、１．３〜１．７倍のものが多く実施可能である。

なお、ライニング構造を端部の補強部を含めて構成してもよいが、実際には、管路太さ、外形、劣化状態など種々異なる条件に対応して、中間部分のみライニング構造として、端部は別体に制作された補強部を前記ライニングの両端に接するように配置する構造であっても同様な効果を達成することができる。

本発明のラインニング構造を得るための実施状態縦断面説明図。 本発明におけるライニング材の補強構造の状態を示す一縦断面説明図。 図２の（イ）(ロ)に対応する部分の断面図。 従来のラインニング構造を得るための実施状態縦断面説明図。 従来のライニング構造における端部の状態を示す一縦断面説明図。 図５の（ハ）に対応する部分の断面図。

符号の説明

１１：人孔
１２：下水道本管
１３：本管反転装置
１４：サーモホース
１５：止水栓
１６：ストッパー
１７：既設管の管壁
１８：インナーフィルム
１９：樹脂含浸不織布
２０：アウターフィルム
２１：補強部

Claims (5)

1. 管路の内面に接して、非透水性のプラスチックフィルムを主材とするアウターフィルム管状体と、その内側に密接した硬化性樹脂を含侵した繊維層・インナープラスチックフィルム複合管状体とで構成されライニング材を、該インナーフィルム層の内部の加圧水により適当な温度及び圧力を引加し、該硬化性樹脂を硬化させながら、管路内に反転法でライニングして成るチューブ状のライニング構造において、
   管路の始端近傍と、終端近傍のライニング材の繊維層の肉厚を他の部分より厚くしてなる強化層を管路に密着保持するようにしたことを特徴とするライニング構造。
2. 管路の内面に接して、非透水性のプラスチックフィルムを主材とするアウターフィルム管状体と、その内側に密接した硬化性樹脂を含侵した繊維層・インナープラスチックフィルム複合管状体とで構成されライニング材を、該インナーフィルム層の内部の加圧水により適当な温度及び圧力を引加し、該硬化性樹脂を硬化させながら、管路内に反転法でライニングして成るチューブ状のライニング構造において、
   管路の始端近傍と、終端近傍のライニング材の繊維層の肉厚を他の部分より厚くしてなる別体の強化層を管路に密着保持するようにしたことを特徴とするライニング構造。
3. 繊維層が炭素繊維を主材とする繊維層もしくは、これとチョップドストランドマットに樹脂含浸したものを積層した複合繊維層に硬化性樹脂を含浸したものであることを特徴とする請求項１または２記載のライニング構造。
4. 繊維層が炭素繊維を分散したチョップドストランドマットに硬化性樹脂を含浸して成ることを特徴とする請求項１または２記載のライニング構造。
5. 硬化性樹脂がエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１,２,３もしくは４のいずれかに記載のライニング構造。