JP2021126830A - 既設管更生用帯状部材及び既設管更生方法 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1〜3の帯状部材においては、合成樹脂からなる本体帯材に金属の帯板からなる補強材が固定されている。特許文献3の帯状部材においては、既設管の内周に沿って螺旋状に巻回されたとき、補強材が塑性変形される。
本発明は、かかる事情に鑑み、所要強度を確保でき、かつエキスパンダー製管にも適した帯状部材及び既設管更生方法を提供することを目的とする。
合成樹脂からなる可撓性の本体帯材と、
前記本体帯材に沿って延びる弾性補強材と
を備え、前記弾性補強材が、前記更生管が前記既設管より小径に作製されたときの製管時曲率まで弾性を保持可能なバネ鋼材によって構成されていることを特徴とする。
「弾性を保持可能」とは、弾性補強材が、製管時曲率まで曲げられたとき完全な塑性変形を来たさないことを言い、曲げの外力が除去されると該外力の付与前の原状態まで弾性復帰し得ることに限らず、原状態の近く又はその途中まで弾性的に戻り得ることを含み、少し永久ひずみが生じてもよい。少なくとも製管後の最終曲率(後記拡径後の曲率など)までは弾性的に戻り得ることが好ましい。
前記原状態は、真っ直ぐな状態(曲率≒0)に限らず、帯状部材が例えば巻取りドラムに巻かれていたために巻き癖が付与された状態(曲率>0)でもよい。
合成樹脂からなる可撓性の本体帯材と、前記本体帯材に沿って延びるバネ鋼材からなる弾性補強材とを含む帯状部材を用意し、
前記弾性補強材の弾性が保持されるように前記帯状部材を螺旋状に巻回して、前記帯状部材の帯幅方向の両側の互いに一周ずれて隣接する縁部分どうしを接合することによって、前記更生管を作製して前記既設管の内周にライニングし、
前記ライニング後の更生管における前記弾性補強材が弾性的に伸び変形可能であることを第1の特徴とする。
前記帯状部材の巻回曲率(製管径)に応じて、該巻回曲率まで曲げても弾性が保持されるような弾性補強材を用いることが好ましい。
当該更生方法によれば、ライニングされた更生管における弾性補強材が弾性によって伸びようとする。これによって、更生管を既設管の内周面に張り付かせることができる。しかも、弾性補強材によって更生管の所要強度を確保できる。
合成樹脂からなる可撓性の本体帯材と、前記本体帯材に沿って延びるバネ鋼材からなる弾性補強材とを含む帯状部材を用意し、
前記弾性補強材の弾性が保持されるように前記帯状部材を螺旋状に巻回して、前記帯状部材の帯幅方向の両側の互いに一周ずれて隣接する縁部分どうしを接合することによって、前記更生管を前記既設管より小径になるよう作製して前記既設管の内部に配置し、
次に、前記更生管における帯状部材の前記縁部分どうしを巻き方向に沿って巻長が拡張される向きへ相対摺動させることによって、前記更生管を拡径させて前記既設管の内周面の全周に密着させ、前記密着後の更生管における前記弾性補強材が弾性的に伸び変形可能であることを第2の特徴とする。
当該更生方法によれば、更生管を既設管より小径に作製する製管工程時に、弾性補強材が塑性変形を来たすのを防止又は抑制できる。したがって、その後の更生管の拡張(拡径)工程において、前記縁部分どうしを支障無く相対摺動させることができる。これによって、エキスパンダー製管を円滑に施工できる。
前記拡張工程においては、前記帯状部材における前記更生管に続く帯部分を前記更生管へ送り込むことによって、前記弱拘束状態になった前記縁部分どうしを巻長が拡張される向きへ相対摺動させることが好ましい。
<第1実施形態>
図1に示すように、更生対象の既設管1は、例えば地中に埋設された下水道管であるが、本発明は、これに限定されず、上水道管、農業用水管、ガス管、水力発電導水管その他の埋設管のほか、トンネルなどが挙げられる。老朽化した既設管1の内周に更生管3がライニングされることによって、既設管1が更生される。
本体帯材11は、ポリ塩化ビニル(PVC)などの合成樹脂によって構成され、可撓性を有している。本体帯材11は、平帯部12と、該平帯部12の帯幅方向の両側の凹凸状の嵌合部13,14と、帯幅方向の中間の複数条のリブ15を一体に含む。嵌合部13,14及びリブ15は、平帯部12から外周側(更生管3となったとき外周を向く側、図2において上側)へ突出されている。
なお、本体帯材11の断面形状は適宜改変できる。
図2(c)に示すように、設置済みの更生管3においては、一部の嵌合凸部14aが根元部分から切断されている。
バネ鋼材は、熱処理によってばね性を付与された鋼材でもよく、冷間圧延加工等によってばね性能を高められた鋼材でもよい。
バネ鋼材の弾性領域の最大ひずみは、一般鋼材の弾性領域の最大ひずみ(0.0010)より大きく、好ましくは0.0020以上、より好ましくは0.0100以上である。
図3の実線は、弾性補強材20が後記製管工程(図4)における製管時曲率まで巻回された状態28を示す。弾性補強材20を構成するバネ鋼材は、少なくとも製管時曲率まで弾性を保持可能である。すなわち、製管時曲率まで曲げられた弾性補強材20が曲げの外力から解放されると、弾性によって伸び変形される。
好ましくは、図3の矢印aに示すように、弾性補強材20は、曲げ操作前の原状態27まで弾性復帰する。図3の三点鎖線にて示すように、原状態の弾性補強材20(27)は、ほぼ真っ直ぐな状態(曲率≒0)に限らず、帯状部材10が巻取ドラム6(図4)に巻かれる等していた場合には、ドラム径等に対応する巻き癖が付いた状態であってもよい。
より好ましくは、弾性補強材20は、製管時曲率から拡張後曲率にされた状態において弾性的に伸び変形可能である。すなわち、拡張後曲率の弾性補強材20(29)が外力から解放されると、弾性によって更に伸び変形されることが好ましい。
<製管工程>
図4に示すように、帯状部材20及び元押し式の製管機5を用意する。帯状部材20は、巻取りドラム6に巻かれて巻き癖が付いている。該巻取りドラム6を発進人孔4の近くの地上に設置する。発進人孔4の底部には、製管機5を設置する。
製管機5によって、帯状部材10を既設管1の内径より小径になるように螺旋状に巻回する。このとき、弾性補強材20が製管時曲率まで螺旋状に曲げられる(図3の実線)。製管時曲率の弾性補強材20(28)は、塑性変形されることなく、弾性を保持する。
かつ前記製管機5によって、巻回した帯状部材10の互いに一周ずれて隣接する縁部分10a,10bどうしを嵌合部13,14の凹凸嵌合にて接合する。2条(複数条)の嵌合凹部13a,13b及び嵌合凸部14a,14bによる凹凸嵌合であるために、前記隣接する縁部分10a,10bどうしが、巻き方向へほぼ相対摺動不能な強拘束状態になる。
これによって、既設管1の内径より小径の螺旋管状の更生管3が作製される。
なお、ワイヤ41の先端側の引き取り部分41bは、予め、元押し製管前の巻き出し段階の更生管3の先端3fから引き出して折り返させ、更生管3の内部空間に通して、発進側人孔4内の巻取リール43に巻き付けておく。先端3fには、ワイヤ41の折り返し部41cが設けられる。
更生管3の先端3fを牽引してもよい。
更生管3における発進側の管端は、人孔4内の製管機5と係合されている。
製管工程終了時における弾性補強材20は、弾性を保持している。
その後、図5に示すように、巻取リール43によって引き取り部分41bを巻き取りながら管軸方向に引っ張る。これによって、ワイヤ41の前記埋め込まれていた部分41aが更生管3から順次引き抜かれ、ワイヤ41の折り返し部41cが、到達側から発進側(図5において右側から左側)へ向けて螺旋状の巻き方向に沿って移行される。このとき、図2(c)に示すように、嵌合部13の一部の嵌合凸部14aの根元部分が、前記ワイヤ41の折り返し部41cによって切断される。これによって、更生管3の先端3fから発進側へ向けて順次、縁部分10a,10bどうしの拘束力が弱められて、これら縁部分10a,10bどうしが巻き方向へ相対摺動可能な弱拘束状態になる。
前記ワイヤ41の巻取りによる拘束弱化工程と併行して、前記製管機5(拡張製管機)によって、帯状部材10における、更生管3に続く帯部分19を更生管3へ送り込んで更生管3に組み込む。これによって、更生管3における強拘束状態のままの管部3aが捩じられる。すなわち、管部3aの全体が一体的に回転されながら到達側(図5において右側)へ押し込まれる。更生管3における弱拘束状態となった管部においては、縁部分10a,10bどうしが、巻き方向に沿って巻長が拡張される向きへ相対摺動される。これによって、管部3aから到達側(図5において右側)へ向かって拡径するコーン状管部3cが形成される。
図1に示すように、発進側の端部3eまで拘束弱化工程及び拡張工程を行なうことによって、更生管3の全域が、拡径(拡張)された管部3bとなって、既設管1の内周面の全周に密着される。これによって、既設管1の内周に更生管3がライニングされる。
このようにして、更生管3を円滑にエキスパンド製管できる。
ちなみに、一般鋼材の場合、その引張弾性率Eは197000MPa、弾性領域の最大引張応力σは200MPa、弾性領域の最大ひずみは0.0010である。このため、製管時に400mmφまで曲げると塑性変形を来たす。
しかも、弾性補強材20によって更生管3の所要強度を確保できる。
弾性補強材20は、平帯部12と平行である必要はない。
図7に示すように、第2実施形態の帯状部材10Bにおいては、弾性補強材20の帯幅方向が、平帯部12の幅方向に対して少し(例えば±10°程度以内)傾けられている。
弾性補強材20は、本体帯材11の内部に埋め込まれている必要はない。
図8に示すように、第3実施形態の帯状部材10Cにおいては、平帯部12の内周側面(更生管3における内周面となる面、同図において下面)に弾性補強材20が設けられている。
弾性補強材20と本体帯材11との固定手段としては、接着、溶着等が挙げられる。
第13実施形態においては、弾性補強材20を中立弱軸L10から確実に離して配置できる。
弾性補強材は、平帯部12に設けられている必要はない。
図9及び図10に示すように、第4実施形態の帯状部材10Dにおいては、T字断面をなす各リブ15のフランジ15fの先端面(図9において上面)にバネ鋼材からなる弾性補強材21が固定されている。弾性補強材21は、細幅の帯板状に形成され、フランジ15fの長さ方向(図9の紙面直交方向)の全長にわたって延びている。弾性補強材21の幅方向は、フランジ15fの幅方向ひいては帯状部材10Dの幅方向へ向けられている。弾性補強材21の幅寸法は、帯状部材10Dの幅寸法より十分小さく、更にフランジ15fの幅寸法より少し小さい。
弾性補強材21とフランジ15fとの固定手段は、接着剤でもよく溶着でもよい。
フランジ15fは、帯状部材10Dの中立弱軸L10から外れている。したがって、弾性補強材21は、中立弱軸L10から外れて配置されている。
弾性補強材21とフランジ15fとの固定手段は、接着又は溶着だけに限らない。
図11に示すように、第5実施形態の帯状部材10Eにおいては、リブ15のフランジ15fの内部に弾性補強材21が埋め込まれている。帯状部材10Eは、インサート押出成形によって製造される。
図12に示すように、第6実施形態の帯状部材10Fにおいては、弾性補強材21に樹脂カバー60が被さっている。弾性補強材21が樹脂カバー60とフランジ15fに挟まれている。樹脂カバー60の両側部には一対の凸部62が形成されている。各凸部62が、フランジ15fの凹部15bに嵌め込まれている。一対の凸部62の間に弾性補強材21が配置されている。弾性補強材21は、樹脂カバー60及びフランジ15fにそれぞれ接着又は溶着されている。
図13に示すように、第7実施形態の帯状部材10Gにおいては、フランジ15fの先端面に幅広の溝部15dが形成されている。溝部15dに弾性補強材21が嵌め込まれている。好ましくは、弾性補強材21とフランジ15fとが接着又は融着されている。
図14に示すように、第8実施形態の帯状部材10Hにおいては、前記帯状部材10Gと同様に、フランジ15fの溝部15dに弾性補強材21が嵌め込まれている。さらに、弾性補強材21の外面上に樹脂カバー60が被せられている。樹脂カバー60は、弾性補強材21よりも幅広である。樹脂カバー60の幅方向の両端部が、弾性補強材21よりも延び出て、フランジ15fの両側部に被せられている。樹脂カバー60と弾性補強材21とフランジ15fとが互いに接着又は融着によって接合されている。
図15に示すように、第9実施形態の帯状部材10Iにおいては、フランジ15fの溝部15dの幅方向の両側に一対の凹部15bが形成されている。溝部15dに弾性補強材21が嵌め込まれ、該弾性補強材21の外面上に樹脂カバー60が被せられている。樹脂カバー60の両側部には一対の凸部62が形成されており、各凸部62が、対応する凹部15bに嵌め込まれている。好ましくは、樹脂カバー60と弾性補強材21とフランジ15fとが互いに接着又は融着によって接合されている。
弾性補強材の配置は、既述形態に限られない。
図16に示すように、第10実施形態の帯状部材10Jにおいては、各T字リブ15のウエブ15wの両側面にバネ鋼材からなる弾性補強材22が設けられている。弾性補強材22は、細長い帯状に形成されている。該弾性補強材22が、帯幅方向をリブ15の高さ方向(図16において上下方向)へ向けて、帯状部材10の長さ方向(図16の紙面直交方向)の全長にわたって延びている。弾性補強材22は、接着又は溶着によってリブ15に固定されている。
詳しくは、嵌合部13により近い側(図16において、より右側)の弾性補強材22のリブ先端側端部22eは、遠い側(図16において、より左側)の弾性補強材22のリブ先端側端部22eよりもリブ先端側(更生管の外周側、図16において上側)に突出されている。
ここで、断面重心とは、弾性補強材22の長さ方向と直交する断面形状における重心を言う。
帯状部材10Jによれば、弾性補強材22を中立弱軸L10上又はその近くに配置することで、弾性補強材22のひずみが低減される。
図17に示すように、第11実施形態の帯状部材10Kにおいては、複数の弾性補強材22どうしの幅寸法(図17において上下方向の寸法)が、互いに異なり、かつ、これら弾性補強材22のリブ先端側の端部22eの高さが、不規則に配置されている。
嵌合部13に相対的に近い側のリブ15における弾性補強材22の断面重心G20が、遠い側の断面重心G20よりもリブ先端側(図17において上側)に配置されている点は、帯状部材10Jと同様である。
図18に示すように、第12実施形態の帯状部材10Lにおいては、弾性補強材22が、T字リブ15のウエブ15wの内部に埋設されている。帯状部材10Lは、インサート押出成形によって形成される。
嵌合部13に相対的に近い側のリブ15の弾性補強材22が、遠い側よりもリブ先端側(図18において上側)に配置され、各弾性補強材22が中立弱軸L10上又はその近くに配置されている点は、帯状部材10Jと同様である。
図19に示すように、第13実施形態の帯状部材10Mにおいては、各リブ15に弾性補強材22が埋設されるとともに、これら弾性補強材22どうしの幅寸法(図19において上下方向の寸法)が、互いに異なり、かつリブ先端側の端部22eの高さが、不規則に配置されている。
嵌合部13に相対的に近い側のリブ15における弾性補強材22の断面重心G20が、遠い側の断面重心G20よりもリブ先端側(図17において上側)に配置されている点は、帯状部材10Jと同様である。
弾性補強材の形状は、帯状に限られない。
図20に示すように、第13実施形態の帯状部材10Nにおいては、弾性補強材23が円形断面の棒状(線状)に形成されている。弾性補強材23は、帯状部材10Nの帯長方向に沿って延びている。複数の弾性補強材23が、帯状部材10Nの幅方向(図20の左右方向)に離れて並行に配置されている。
各弾性補強材23は、対応するリブ15に埋まっている。弾性補強材23は、中立弱軸L10上又はその近くに配置されている。嵌合部13に近い側の弾性補強材23が、遠い側の弾性補強材23よりもリブ先端側(更生管の外周側、図20において上側)に配置されている。さらに、嵌合部13に近い側の弾性補強材23の断面重心G20が、遠い側の弾性補強材22の断面重心G20よりもリブ先端側(図20において上側)に配置されている。
図21に例示するように、帯状部材の断面形状は、種々の態様を適用できる。図21(a)〜(c)の帯状部材10P,10Q,10Rにおいては、弾性補強材20が、平帯部12の内周側面に貼り付けられているが、弾性補強材が平帯部12の内部に埋め込まれていてもよく(図2(a)、図7参照)、弾性補強材がリブ15に設けられていてもよい(図9〜図20参照)。帯状部材10P〜10Rが、幅方向へ伸縮可能な伸縮部16を有していてもよい。
例えば、弾性補強材は、平帯状、棒状に限らず、波形断面の帯状などであってもよい。
拡径(拡張)後の更生管の断面形状は、円でなくてもよく、楕円や四角でもよい。
3 更生管
5 製管機
6 巻取りドラム
10 既設管更生用帯状部材
10B〜10R 既設管更生用帯状部材
10a,10b 縁部分
11 本体帯材
12 平帯部
13,14 嵌合部
15 リブ
20 弾性補強材
21〜23 弾性補強材
27 原状態の弾性補強材
28 製管時曲率状態の弾性補強材
29 拡径後曲率状態の弾性補強材
L10 中立弱軸
Claims (4)
- 既設管の内周に沿って螺旋状に巻回されて、帯幅方向の両側の互いに一周ずれて隣接する縁部分どうしが接合されることによって、螺旋管状の更生管となる既設管更生用帯状部材であって、
合成樹脂からなる可撓性の本体帯材と、
前記本体帯材に沿って延びる弾性補強材と
を備え、前記弾性補強材が、前記更生管が前記既設管より小径に作製されたときの製管時曲率まで弾性を保持可能なバネ鋼材によって構成されていることを特徴とする既設管更生用帯状部材。 - 前記弾性補強材が、前記作製後の更生管が前記既設管の内周面の全周に密着されるまで拡径された状態において弾性的に伸び変形可能なバネ鋼材によって構成されていることを特徴とする請求項1に記載の既設管更生用帯状部材。
- 既設管を螺旋管状の更生管によって更生する方法であって、
合成樹脂からなる可撓性の本体帯材と、前記本体帯材に沿って延びるバネ鋼材からなる弾性補強材とを含む帯状部材を用意し、
前記弾性補強材の弾性が保持されるように前記帯状部材を螺旋状に巻回して、前記帯状部材の帯幅方向の両側の互いに一周ずれて隣接する縁部分どうしを接合することによって、前記更生管を作製して前記既設管の内周にライニングし、
前記ライニング後の更生管における前記弾性補強材が弾性的に伸び変形可能であることを特徴とする既設管更生方法。 - 既設管を螺旋管状の更生管によって更生する方法であって、
合成樹脂からなる可撓性の本体帯材と、前記本体帯材に沿って延びるバネ鋼材からなる弾性補強材とを含む帯状部材を用意し、
前記弾性補強材の弾性が保持されるように前記帯状部材を螺旋状に巻回して、前記帯状部材の帯幅方向の両側の互いに一周ずれて隣接する縁部分どうしを接合することによって、前記更生管を前記既設管より小径になるよう作製して前記既設管の内部に配置し、
次に、前記更生管における帯状部材の前記縁部分どうしを巻き方向に沿って巻長が拡張される向きへ相対摺動させることによって、前記更生管を拡径させて前記既設管の内周面の全周に密着させ、前記密着後の更生管における前記弾性補強材が弾性的に伸び変形可能であることを特徴とする既設管更生方法。
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