JP2012102542A - 水路の切替え方法 - Google Patents

Abstract

【課題】断水を行うことなく施工できる水路の切替え方法を提供する。
【解決手段】既設水路（既設の下水道管１０）の水流を新設水路（新設管２０）に切り替える水路の切替え方法において、本管５５と、本管５５から分岐する分岐管５６とを備えたバイパス管（仮設バイパス管５０）を、分岐管５６を上向きにした状態で既設水路１０内に設置して、既設水路１０内の水を本管５５内に迂回して流すようにするバイパス管設置工程と、バイパス管（仮設バイパス管５０）を本管５５の管軸回りに回転することで分岐管５６を新設水路２０側に傾倒させ、分岐管５６を新設水路２０に接続する分岐管接続工程と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図１２

Description

本発明は、水路の切替え方法に関する。

水路の切替え、例えば、下水道管の切替えは、開水路による仮設迂回排水路を設置して実施するケースが多いが、仮設迂回排水路を敷設できない環境や構造である場合には、特許文献１のプラグ装置を用いて迂回排水路を形成することがあった。このプラグ装置は、筒形管の一端に耐圧密閉開閉蓋が設けられ、筒形管の外周に加圧チューブ（外袋）が設けられている。

下水道管の切替えを実施するには、まず前記のプラグ装置を切替え位置の上流側と下流側にそれぞれ設置して、加圧チューブを膨張させて下水道管の内周面に密着させることで、切替え位置の止水性を確保する。このとき、耐圧密閉開閉蓋は閉じた状態であるので、水流は一時的に止められる。そして、各プラグ装置の筒形管間に管を接続して迂回排水路を形成した後に、耐圧密閉開閉蓋を開けて迂回排水路に水を流す。この状態で、新たな流路を施工する。そして、流路が完成したならば、プラグ装置の耐圧密閉開閉蓋は閉じて、迂回排水路を撤去した後、プラグ装置を取り除いて、新たな流路に水を流して作業が完了する。

特開２００７−２６４４号公報

しかしながら、前記プラグ装置を用いた切替え方法では、プラグ装置を設置して迂回排水路を形成するまでの間、一時的に断水を行う必要があるので、流量が多い場合には、施工が困難であったり、下水の流れが悪くなったりする問題があった。

このような観点から、本発明は、断水を行うことなく施工できる水路の切替え方法を提供することを課題とする。

このような課題を解決するために創案された本発明は、既設水路の水流を新設水路に切り替える水路の切替え方法において、本管と本管から分岐する分岐管とを備えたバイパス管を、前記分岐管を上向きにした状態で前記既設水路内に設置して、前記既設水路内の水を前記本管内に迂回して流すようにするバイパス管設置工程と、前記バイパス管を前記本管の管軸回りに回転することで前記分岐管を前記新設水路側に傾倒させ、前記分岐管を前記新設水路に接続する分岐管接続工程と、を備えたことを特徴とする水路の切替え方法である。

分岐管を上向きにした状態とは、分岐管が、バイパス管内を流れる水が分岐管の先端から流出しない範囲の角度よりも上向きの角度になっている状態を示す。このような切替え方法によれば、既存水路の水は、本管または分岐管のいずれかを流れて既設水路または新設水路の下流側に流れるので、切替え工事中に断水となることはない。したがって、流量が多い場合であっても、効率的に施工を行えるとともに、水の流れに影響を与えることもない。

また、本発明は、前記既設水路が水道管にて形成されており、前記バイパス管設置工程の前に、前記水道管の天端部を撤去する工程をさらに備え、前記バイパス管設置工程では、前記バイパス管を、前記天端部を撤去して形成された開口部より前記水道管の内部に挿入することを特徴とする。

このような方法によれば、水路が水道管で形成されている場合であっても、水道管内の水流を確保した状態で、バイパス管の挿入を行えるので、断水を行う必要がない。

さらに、本発明は、前記分岐管接続工程の後に、前記分岐管を開放する工程と、前記本管を閉塞する工程とをさらに備えたことを特徴とする。

このような方法によれば、分岐管を閉塞した状態で、分岐管と新設水路との接続を行えるので、水の漏出を防止でき施工環境が良好であり、施工を行い易い。また、本管を閉塞することで、下流側の既設水路の閉塞作業や撤去作業を早期に始められる。

本発明の水路の切替え方法によれば、断水を行うことなく切替え工事の施工を行うことができるといった優れた効果を発揮する。

本発明の実施形態に係る水路の切替え方法の土留め壁構築工程と開削工程を示した図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。 新設管設置工程と外殻部構築工程を示した図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。 インバート構築工程を示した図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線における断面図である。 天端部撤去工程を示した図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線における断面図である。 天端部撤去工程を示した図であって、図４の（ａ）のＥ−Ｅ線における断面図である。 配管プラグ設置工程を示した図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ線における断面図である。 配管プラグ設置工程を示した図であって、図６の（ａ）のＧ−Ｇ線における断面図である。 仮設バイパス管設置工程を示した図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＨ−Ｈ線における断面図である。 仮設バイパス管設置工程を示した図であって、図８の（ａ）のＩ−Ｉ線における断面図である。 下側残部撤去工程と仮設接続管設置工程を示した図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＪ−Ｊ線における断面図である。 下側残部撤去工程と仮設接続管設置工程を示した図であって、図１０の（ａ）のＫ−Ｋ線における断面図である。 分岐管接続工程と分岐管バルブ開放工程と本管バルブ閉鎖工程を示した平面図である。 下流側本管撤去工程を示した図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＬ−Ｌ線における断面図である。平面図である。 下流側下水道管閉塞工程を示した図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＭ−Ｍ線における断面図である。 下流側下水道管閉塞工程を示した図であって、図１４の（ａ）のＮ−Ｎ線における断面図である。

以下、本発明を実施するための形態を、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、水路の切替え方法を、地中に埋設された既設の下水道管の途中から新設管に流路を切り替える切替え工事に適用した場合を例に挙げて説明する。

（土留め壁構築工程）
かかる切替え工事を行うに際しては、図１に示すように、既設水路を構成する既設の下水道管１０の切替え位置Ｓを囲うように、土留め壁４０を構築する。切替え位置Ｓは、新設水路を構成する新設管２０（図２以降に図示）の上流端と、下水道管１０から新設管２０へ至る接続流路３０（図１４参照）が設けられる位置を含んでいる。土留め壁４０は、例えばソイルセメント壁などの柱列式地下連続壁にて構成されている。なお、土留め壁４０は、柱列式地下連続壁に限定されるものではなく、他の構造のものとしてもよい。下水道管１０の上方と下方は、土留め壁４０の構築が困難であるので、地盤改良を行っておく。

（開削工程）
次に、土留め壁４０の内側の土砂を掘削して、下水道管１０を露出させる。土砂の掘削は、下水道管１０の下方の所定の深さまで掘り下げて行う。これによって、下水道管１０の一部（切替え位置Ｓへの露出部分１０ａ）が宙に浮くこととなるので、露出部分１０ａの周囲に吊材受杭４３と桁材４４を設けるとともに、下水道管１０を吊り下げる吊材４１を設ける。吊材受杭４３は、露出部分１０ａの幅方向両側位置で軸方向に沿って所定の間隔をあけて打ち込まれる。桁材４４は、下水道管１０の幅方向および軸方向に延在しており、吊材受杭４３，４３の上端に架け渡される。吊材４１は、その両端が下水道管１０の露出部分１０ａの幅方向両側で軸方向に延在する桁材４４，４４にそれぞれ支持されて、その中間部で下水道管１０の下半部を支持する（図１の（ｂ）参照）。吊材４１は、下水道管１０の軸方向に所定の間隔をあけて複数設けられる。

（外殻部構築工程）
次に、図２に示すように、下水道管１０の露出部分を覆うように接続部分の外殻部４５を構築する。外殻部４５は、鉄筋コンクリートにて構成されており、底部４５ａ、壁部４５ｂ、天井部４５ｃを備えてなる（図２の（ｂ）参照）。壁部４５ｂには、下水道管１０を通すための貫通孔４６が形成される。下水道管１０と貫通孔４６との隙間には、水膨張ゴム４７が設けられて、下水道管１０の管周りが止水される。

（新設管設置工程）
その後、接続部分の下流側に新設管（下水道管）２０を設置する。新設管２０は、鉄筋コンクリート製のプレキャスト部材にて構成されている。新設管２０は、その上流端部が壁部４５ｂに接続され、外殻部４５の内側に開口するように配置されている。

（第一のインバート構築工程）
次に、図３に示すように、外殻部４５の内側にインバートコンクリートを打設してインバート３１を形成する。インバート３１は、下水道管１０から新設管２０に繋がる接続通路３０を構成するものであり、内周面が上方に向かって開口する逆アーチ状の断面形状を備えた形状となっており、工事完了後にその内周の底面に沿って下水が流れる構造となっている。インバート３１の内周底面は、所定の水勾配で傾斜して形成されている。インバート３１の上流側内周底面は、既設の下水道管１０の内周底面と面一になり、またインバート３１の下流側内周底面は、新設管２０の内周底面と面一になる。図３の（ｂ）に示すように、下水道管１０の底部は、その厚さ分、インバート３１の内周面に埋没する。

（埋戻し工程）
インバート構築工程と並行して、或いは前後して、土留め壁４０と外殻部４５との間に土砂４８を埋め戻す。土砂４８は、下水道管１０の下端部の高さまで埋め戻す。

（下水道管固定工程）
インバートコンクリートの強度が発現した後、図４および図５に示すように、インバート３１の表面と下水道管１０の外表面との間に楔部材３２を設置して、下水道管１０の重量を支持して形状保持するとともに補強する。楔部材３２は、下水道管１０の外周面と同等の曲率の曲面を備えており、下水道管１０の幅方向両側に設けられている。その後、下水道管１０を吊っていた吊材４１（図３の（ｂ）参照）を撤去し、この吊材４１を支持していた桁材４４（図３の（ｂ）参照）を撤去する。さらに、吊材受杭４３をインバート３１の表面位置で切断して、その上部を取り除く（図４の（ｂ）参照）。

（天端部撤去工程）
その後、外殻部４５の内側に位置する下水道管１０の天端部１１（図４の（ｂ）および図５参照）を撤去する。天端部１１は、これを撤去したときに形成される開口部１２が、後記する仮設バイパス管５０を下水道管１０内に挿入可能な大きさとなるようになっている。また、天端部１１を撤去した後の下側残部１３は、下水が溢れない流路を確保できる高さになっている。天端部１１は、ワイヤーソーを用いて下水道管１０を切断することで切り離して、取り除く。

（配管プラグ設置工程）
続いて、図６および図７に示すように、下水を流したままの状態で、開口部１２より上流側と下流側に、配管プラグ５１をそれぞれ設置する。配管プラグ５１は、開口部１２よりも所定距離、下水道管１０の内部（上流側または下流側）に入った位置に設置する。なお、上流側の配管プラグ５１を先行して設置した後に、下流側の配管プラグ５１を設置する。配管プラグ５１は、水流用の孔５２を備えた板材５３と、下水道管１０の天井面を押圧して板材５３を下側に押し付ける押圧部材５４とを有して構成されている。板材５３は、下水道管１０の内周面と同等の曲率半径を有する円弧部と、円弧部の両端を直線状に結ぶ弦部とを外周線とする形状を呈しており、円弧部が下側に向いて配置される。板材５３は、下水道管１０の内径の半径よりも大きい高さを有している。円弧部には、下水道管１０の内周面に接地する接地パッド（図示せず）が設けられている。水流用の孔５２は、板材５３の下端近傍から上端近傍にかけて形成可能最大面積で設けられている。孔５２は、その周縁部が開口部１２側に突出するように形成されており、周縁部が後記する仮設バイパス管５０に嵌合する。

押圧部材５４は、板材５３の弦部から上方に延在して設けられた一対の棒状部材にて構成されている。押圧部材５４は、伸縮可能に構成されており、縮退した状態で下水道管１０の内部に搬送される。押圧部材５４は、設置位置で伸長することで、下水道管１０の天井面を押圧することとなり、その結果、板材５３が下方に押されて下水道管１０の底面部に押圧され、配管プラグ５１の板材５３の円弧部と下水道管１０の内周面との止水性が確保される。なお、押圧部材５４の上端部には、天井面に当接する円弧部を有する押圧部材を、一対の棒状部材の上端部同士に架け渡すように設けてもよい。

（仮設バイパス管設置工程）
次に、図８および図９に示すように、下水を下水道管１０から迂回させる仮設バイパス管５０を、上流側の配管プラグ５１および下流側の配管プラグ５１にそれぞれ回転可能に接続する。仮設バイパス管５０は、本管５５と、本管５５から分岐する分岐管５６とを備えている。なお、本実施形態では、バイパス管を仮設としているが、バイパス管をそのまま本設とする場合もある。この仮設バイパス管５０が特許請求の範囲の「バイパス管」に相当し、仮設バイパス管設置工程が特許請求の範囲の「バイパス管設置工程」に相当する。

本管５５は、配管プラグ５１の水流用の孔５２と略同径に形成されており、その両端部は、孔５２に嵌合する。本管５５と配管プラグ５１との接続部分には、たとえば、スイベル機構やベアリング機構などが採用され、止水性を保ちながら回転可能に接続される。本管５５の両端部には、シール材（図示せず）が設けられており、本管５５と配管プラグ５１との接続部を止水する。本管５５は、二本の管５５ａ，５５ｂ（以下、「上流側本管５５ａ」と「下流側本管５５ｂ」と称する）を直列接続して構成されている。上流側本管５５ａには、分岐管５６が接続されている。上流側本管５５ａと下流側本管５５ｂとの間には、本管５５の流路を開閉する本管バルブ５７が設けられている。下流側本管５５ｂは、本管バルブ５７に着脱可能に接続されている。

分岐管５６は、上流側本管５５ａの外周面から斜めに延出して形成されている。分岐管５６の傾斜角度は、新たに接続される新設管２０の設置位置に応じて決定されている。分岐管５６は、本管５５の下流側に向かうに連れて本管５５から徐々に離間するように設けられるのが好ましい。これは、本管５５から分岐管５６に下水が流れる際の屈曲角度が小さくなり抵抗も小さくなるので、下水が円滑に流れることができるためである。分岐管５６の先端部には分岐管５６の流路を開閉する分岐管バルブ５８が設けられており、その先端側（下流側）には、新設管２０側に接続される接続管部５９が設けられている。本管バルブ５７と分岐管バルブ５８は、たとえば、バタフライ弁や仕切り弁を円筒部材の内部に回転可能に設けて構成されている。

仮設バイパス管５０は、分岐管５６を上向きにした状態で配管プラグ５１，５１間に接続される。上向きの状態とは、仮設バイパス管１０内を流れる水が分岐管５６の先端から流出しない範囲の角度よりも分岐管５６が上向きの角度になっている状態を示す。また、分岐管５６が下側残部１３に干渉しないことも条件とする。このとき、本管５５に設けられた本管バルブ５７は開放状態とし、分岐管５６に設けられた分岐管バルブ５８は閉鎖状態としておく。これによって、仮設バイパス管５０の接続までは、下水は下水道管１０の開口部１２の下側の下側残部１３の内側を流れ、接続後は、仮設バイパス管５０の本管５５の内部を流れる（図９の（ｂ）参照）。

（下側残部撤去工程）
その後、図１０および図１１に示すように、下水道管１０の下側残部１３（図８および図９参照）を撤去する。このとき、下水は、仮設バイパス管５０の本管５５の内部を流れているので、断水されない。下側残部１３は、ワイヤーソーを用いて下水道管１０本体から切断することで切り離して取り除く。この状態で、分岐管５６は、下水道管１０の外部に露出した状態となっている。

（仮設接続管接続工程）
下側残部撤去工程と並行してあるいは前後して、仮設接続管６０を新設管２０の開口端部に接続する。仮設接続管６０は、新設管２０の開口端部と、仮設バイパス管５０の分岐管５６とを接続する管である。仮設接続管６０の一端は、新設管２０の開口端部に接続固定する。仮設接続管６０の他端は、後の工程で仮設バイパス管５０を回転させたときに分岐管５６の先端部が開口する位置に対向して開口させておく。

（分岐管接続工程）
次に、図１２に示すように、仮設バイパス管５０を回転させて、分岐管５６を仮設接続管６０（新設管側）に傾倒させる。具体的には、仮設バイパス管５０を、分岐管５６が仮設接続管６０に近づく方向に、本管５５の管軸周りに約９０度回転させる。これによって、仮設接続管６０の開口端と分岐管５６の接続管部５９の開口端が互いに対向する。その後、仮設接続管６０の開口端と分岐管５６の開口端を覆うようにソケット部材６１を設けて接続する。接続部分には、シール材を充填する等して止水加工を行う。

（分岐管バルブ開放工程）
そして、分岐管５６の先端部に設けられた分岐管バルブ５８を開放する。これによって、本管５５内を流れていた下水の一部が、分岐管５６、仮設接続管６０を介して新設管２０に流れる。この状態で、下水は断水されていない。

（本管バルブ閉鎖工程）
分岐管バルブ５８が開放された後に、本管５５に設けられた本管バルブ５７を閉塞する。これによって、上流側から流れてくる下水の全部が、分岐管５６、仮設接続管６０を介して新設管２０に流れ、流路が新設管２０に切り替わる。

（下流側本管撤去工程）
その後、図１３に示すように、閉鎖された本管バルブ５７よりも下流側に位置する下流側本管５５ｂを撤去する。

（下流側下水道管閉塞工程）
その後、下水道管１０の下流側の配管プラグ５１を撤去して回収した後に、下水道管１０の開口部（外殻部４５の内側に向かって開口する開口部）にコンクリートを打設して閉塞する。

（第二のインバート構築工程）
その後、下流側の下水道管１０を覆うように、インバートコンクリートを打設する。ここで構築されるインバート３１は、下水道管１０の上流側の開口部から、新設管２０の開口部にかけて、曲面状に形成された壁面３３を有しており、下水を新設管２０に向けて誘導する。ここで、下水道管１０から新設管２０に繋がる接続流路３０の側面および底面を構成するインバート３１が完成する。

（仮設管撤去工程）
そして、図１４および図１５に示すように、仮設バイパス管５０の上流側本管５５ａおよび分岐管５６を撤去するとともに、仮設接続管６０を撤去する。その後、下水道管１０の上流側の配管プラグ５１を撤去して回収する。これによって、下水は、インバート３１によって形成された接続流路３０を流れて、新設管２０へと流される。

その後、使用しなくなった下流側の下水道管１０を撤去して埋め戻しを行って、下水道管１０の切替え工事が完了する。

以上説明したように、本実施形態に係る下水道管の切替え方法によれば、下水は、常に下水道管１０の下側残部１３、仮設バイパス管５０の本管５５または分岐管５６を流れて、既設の下水道管１０または新設管２０の下流側に流れることとなるので、切替え工事中に下水が堰き止められて断水となることはない。

具体的には、仮設バイパス管５０を分岐管５６が上向きの状態で設置して、本管５５の内部に流路を切り替えた後に、仮設バイパス管５０を回転させて、分岐管５６を新設管２０側に接続するので、下水道管１０の下側残部１３が残っている状態で、仮設バイパス管を接続できる。つまり、下水の流路を仮設バイパス管５０の内部に切り替える時点では、下側残部１３が残っており、下水は下水道管１０から外部に漏出することはなく下流側に流れるので、断水の必要はない。また、このとき、分岐管５６は上向きであるので、開口部１２から突出可能であり、下水道管１０に干渉することはない。さらに、分岐管５６を上方に突出させることで、本管５５の径を大きく確保できる。これによって、施工中の流量低下を最小限に抑えることができる。

その後、下側残部１３を撤去した後に、仮設バイパス管５０を回転させて、分岐管５６を新設管２０側の仮設接続管６０に対向させているので、その後の接続作業を容易に行える。また、このとき、仮設接続管６０は、下水道管１０から離れた位置に設置できるので、仮設接続管６０と下水道管１０が干渉することはない。これによって、下側残部１３を撤去する前から仮設接続管６０の設置を行えるので、工期短縮が図れる。

また、分岐管５６の径と本管５５の径が同等であるので、仮設バイパス管５０を回転させて、分岐管５６を開通させて本管５５を閉塞した後であっても、仮設バイパス管５０内の流量が減ることはなく、円滑に下水を流すことができる。

以上のように、本実施形態に係る下水道管の切替え方法によれば、全ての工程において、断水を行う必要がないので、下水流量が多い場合であっても、効率的に施工を行えるとともに、円滑に下水を流すことができ、流れに影響を与えることもない。さらに、下水道管１０内は常に通水されているので、下水の堰き止めによる悪臭など増加も発生しないので、施工環境の悪化を防止できる。

また、仮設バイパス管５０の管径は、従来のプラグ装置を用いた場合の迂回流路よりも太くすることができるので、従来比で多くの流量を確保することができる。さらに、仮設バイパス管５０は、既設の下水道管１０の下面近傍に接続されるので、上流側の下水道管１０の下部に下水が堰き止められることがない。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。たとえば、本実施形態では、地中に埋設された下水道管の切替え工事を例に挙げて説明したが、水路はこれに限定されるものではない。下水以外の水路であってもよい。水路の種類も暗渠であってもよいし、開渠であってもよい。

また、本実施形態では、分岐管５６に分岐管バルブ５８を設けて、新設管２０と接続してから分岐バルブ５８を開放するようにしているが、このような構成に限定されるものではない。たとえば、新設管２０側が開渠になっており、分岐管を傾斜させるだけで新設管との接続が完了する場合などは、分岐管バルブを設けなくてもよい。

さらには、本実施形態では、本管５５に本管バルブ５７を設けて、本管５５を閉塞した後に、下流側の下水道管１０を閉塞して撤去しているが、下流側の下水道管を撤去せずにそのまま使用を継続する場合には、閉塞する必要がないので、本管バルブを設けなくてもよい。

また、本実施形態に係る仮設バイパス管５０は、分岐管５６が本管５５に対して斜めに交差して突出しているが、これに限定するものではなく、分岐管５６の本管５５に対する角度は、新設管２０の設置位置に応じて決定されればよく、直角であってもよいし、上流側から見て手前に折り返す角度であってもよい。但し、下水の流れの抵抗を考慮すると、本実施形態の形状が好ましい。

１０ 下水道管（既設水路）
１１ 天端部
１２ 開口部
１３ 下側残部
２０ 新設管（新設水路）
３０ 接続流路
３１ インバート
４５ 外殻部
４５ａ 底部
４５ｂ 壁部
４５ｃ 天井部
５０ 仮設バイパス管（バイパス管）
５１ 配管プラグ
５２ （水流用の）孔
５５ 本管
５６ 分岐管
５７ 本管バルブ
５８ 分岐管バルブ
Ｓ 切替え位置

Claims (3)

1. 既設水路の水流を新設水路に切り替える水路の切替え方法において、
   本管と本管から分岐する分岐管とを備えたバイパス管を、前記分岐管を上向きにした状態で前記既設水路内に設置して、前記既設水路内の水を前記本管内に迂回して流すようにするバイパス管設置工程と、
   前記バイパス管を前記本管の管軸回りに回転することで前記分岐管を前記新設水路側に傾倒させ、前記分岐管を前記新設水路に接続する分岐管接続工程と、
   を備えた
   ことを特徴とする水路の切替え方法。
2. 前記既設水路が水道管にて形成されており、
   前記バイパス管設置工程の前に、前記水道管の天端部を撤去する工程をさらに備え、
   前記バイパス管設置工程では、前記バイパス管を、前記天端部を撤去して形成された開口部より前記水道管の内部に挿入する
   ことを特徴とする請求項１に記載の水路の切替え方法。
3. 前記分岐管接続工程の後に、前記分岐管を開放する工程と、前記本管を閉塞する工程とをさらに備えた
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水路の切替え方法。

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