JP2022110186A - 更生管の浮上防止方法及び浮上防止構造 - Google Patents

Abstract

【課題】更生管を構成する帯状部材におけるスチール等の金属製の強度部材を削孔することなく更生管の浮上防止工を施工でき、かつ撤去作業を省略できる浮上防止工を提供する。【解決手段】帯本体１１と強度部材２０とを含む帯状部材１０によって螺旋管状の更生管３を製管後、更生管３の管頂部の管軸方向に間隔を置いて、かつ強度部材２０を避けて、複数の貫通孔３４を形成する。各貫通孔３４に袋体３２を挿入する。袋体３２の内部に硬化剤３３を注入して袋体３２を膨張させることによって、既設管１の管頂部と貫通孔３４との間の管頂間隙部２ａに硬化剤３３及び袋体３２からなる浮上防止体３１を設ける。硬化剤３３の硬化後、裏込め材４の注入を行う。【選択図】図４

Description

本発明は、既設管と更生管との間に裏込め材を注入する際の更生管の浮上を防止する方法及び構造に関し、特に更生管が帯状部材からなる螺旋管によって構成されている場合に適した浮上防止方法及び構造に関する。

老朽化した下水道管等の既設管を更生するために、既設管の内周に更生管をライニングすることは公知である。更生管は、例えば合成樹脂製の帯状部材（プロファイル）を螺旋状に巻回した螺旋管によって構成されている。合成樹脂製の帯本体にスチール製の強度部材を付加して剛性を高めた帯状部材を用い、更生管を単独で所要強度を発現する自立管とすることも知られている。

既設管と更生管との間の管間隙間にはモルタル等の裏込め材が注入される。このとき更生管の変形及び浮上を防止するために、予め更生管内に支保工が設置される（特許文献１等参照）。スチール製の強度部材を含む帯状部材からなる更生管の場合には、裏込め材の注入圧によっては変形しない程度の剛性を有しているため、支保工は専ら更生管の浮上を防止可能であればよい。

特許文献１には、更生管の浮上防止専用の支保工が開示されている。該支保工は、複数本の単管からなる支保材と、底部腹起しを含む。底部腹起しが、更生管の内周の底部に配置される。単管状の支保材は、更生管の管軸方向の一定間隔（例えば２ｍ）置きに鉛直に向けられて配置される。各支保材の下端部は、ジャッキを介して底部腹起しに支持され、上端部は更生管の管頂部を貫通して既設管の管頂部に突き当てられる。

特開２０１９－１８３８８５号公報（００２４、図３）

前掲特許文献１の単管状の支保材を有する支保工を設置する際は、予め更生管の管頂部に支保材を通すための貫通孔を形成する。しかし、更生管を構成する帯状部材はスチール製の強度部材を含んでおり、該強度部材をも削孔する必要があるために時間がかかる。単管状の支保材を小径にすれば、貫通孔の径を小さくできるから、更生管における強度部材が設けられていない部分を選んで削孔することも考えられるが、そうすると支保材の剛性を確保することが困難になる。
また、前掲特許文献１の支保工においては、裏込め材の注入後の撤去作業にも時間がかかる。
本発明は、かかる事情に鑑み、更生管を構成する帯状部材におけるスチール等の金属製の強度部材を削孔することなく更生管の浮上防止工を施工でき、かつ撤去作業を省略できる浮上防止工を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明方法は、合成樹脂からなる帯本体と金属からなる帯状の強度部材とを含む帯状部材を既設管の内周に沿って螺旋状に巻回して前記帯本体の一周違いに対向する縁部分どうしを接合してなる更生管と、前記既設管との間に、裏込め材を注入する際の更生管の浮上を防止する方法であって、
前記更生管の管頂部の管軸方向に間隔を置いて、かつ前記強度部材を避けて、複数の貫通孔を形成し、
各貫通孔に袋体を挿入し、
前記袋体の内部に硬化剤を注入して前記袋体を膨張させることによって、前記既設管の管頂部と前記貫通孔との間の管頂間隙部に前記硬化剤及び袋体からなる浮上防止体を設け、
前記硬化剤の硬化後、前記裏込め材の注入を行うことを特徴とする。

当該方法によれば、金属製の強度部材を削孔する必要がない。したがって、浮上防止体の設置作業に要する時間を短縮できる。加えて、強度部材が削られることがないから、更生管の強度を確保でき、品質を高めることができる。
削孔後、更生管の内部から貫通孔に袋体を挿入する。硬化剤の注入前の袋体は柔軟で折り畳み自在、変形自在であるから、貫通孔が小さくても容易に挿入できる。
更生管の製管の前から袋体を帯状部材に設けておく必要はない。したがって、袋体が製管の邪魔になったり製管中に袋体がずれたり落下したりするおそれがない。また、更生管の製管後に、袋体を既設管の管口から管頂間隙部に差し入れる必要もないから、既設管の内周に段差があっても支障がない。
硬化剤の注入工程においては、更生管の管軸方向に間欠的に配置された袋体ごとに硬化剤の注入を行えばよく、例えば更生管の全長にわたる袋体の一端部から該袋体の全域に注入する必要が無いから、大きな注入圧を必要とせず、注入装置を小型化できる。
硬化剤の注入による膨張時の袋体は、貫通孔の周辺の管頂間隙部を埋めるように変形可能である。したがって、例えば更生管を自立管として設計する必要がある程度に既設管が老朽化による損傷で激しく減肉していたり大きな段差や凹凸が出来ていたりしたとしても、浮上防止体をそのような減肉部や段差や凹凸部に確実に密着させることができ、既設管の内周面と浮上防止体との間に隙間が出来るのを確実に防止できる。
裏込め材の注入時には、硬化した硬化剤を含む浮上防止体によって、更生管の浮上を防止できる。浮上防止体は、裏込め後も残置可能であり、撤去作業が不要である。浮上防止体は、既設管と更生管との間の管間隙間に設けられているから、更生管内の流体の流下を阻害しない。

前記更生管における前記縁部分どうしの接合部に前記貫通孔を形成することが好ましい。
通常、前記接合部には金属製の強度部材が設けられることが無い。したがって、該強度部材を確実に避けて削孔することができる。

前記貫通孔の直径を、前記更生管の螺旋ピッチと前記強度部材の幅との差より小さくすることが好ましい。
これによって、更生管において螺旋状に巻かれた強度部材の一周違いに対向する縁どうし間に出来た帯状の強度部材欠乏部分の幅よりも前記貫通孔の直径を小さくできる。したがって、前記強度部材欠乏部分を削孔することによって、強度部材を確実に削孔しないようにできる。

前記注入後、前記貫通孔に蓋を設けることが好ましい。これによって、前記貫通孔を塞ぐことができ、更生管内の流体が前記貫通孔から外部へ漏れたり、地下水などの外部からの流体が前記貫通孔から更生管内に入り込んだりするのを防止できる。

本発明構造は、合成樹脂からなる帯本体と金属からなる帯状の強度部材とを含む帯状部材が既設管の内周に沿って螺旋状に巻回されて前記帯本体の一周違いに対向する縁部分どうしが接合されてなる更生管と、前記既設管との間に注入される裏込め材によって前記更生管が浮上するのを防止する浮上防止構造であって、
前記更生管と前記既設管との管頂部どうし間の管頂間隙部の管軸方向に間隔を置いて設けられた複数の浮上防止体を備え、
前記浮上防止体の各々が、袋体と、前記袋体の内部に充填されて硬化された硬化剤とを含み、
前記袋体の口部が、前記更生管の管頂部における前記強度部材を避けて形成された貫通孔に臨んでいることを特徴とする。
強度部材を避けることによって、強度部材を削孔する必要が無い。削孔によって出来た貫通孔が、袋体内への硬化剤の注入孔となる。硬化された硬化剤を含む浮上防止体によって、裏込め材の注入時における更生管の浮上が防止される。
袋体は、網（ネット）状体によって構成されていてもよく、伸縮性のゴムによって風船状に形成されていてもよい。

前記貫通孔が、前記更生管における前記縁部分どうしの接合部に形成されていることが好ましい。
これによって、強度部材を確実に避けて削孔することができる。

前記貫通孔の直径が、前記更生管の螺旋ピッチと前記強度部材の幅との差より小さいことが好ましい。
これによって、強度部材を確実に削孔しないようにできる。

前記貫通孔が蓋によって塞がれていることが好ましい。これによって、更生管内の流体が貫通孔から外部へ漏れるのを確実に防止できる。また、地下水などの外部からの流体が前記貫通孔から更生管内に入り込むのを防止できる。

本発明によれば、更生管の浮上防止工の施工に際して、更生管を構成する帯状部材におけるスチール等の金属製の強度部材を削孔する必要を回避でき、裏込め後の浮上防止工の撤去作業を省略することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る浮上防止装置を含む更生済既設管の正面断面図である。 図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿う前記更生済既設管の側面断面図である。 図３（ａ）は、更生管を構成する帯状部材の一例を示す断面図である。図３（ｂ）は、前記更生管の製管に際して前記帯状部材を螺旋状に巻回して一周違いに隣接する縁部分どうしを接合する様子を示す断面図である。 図４（ａ）は、前記更生管の浮上防止工の施工における削孔工程を示す、更生中既設管の管頂部の正面断面図である。図４（ｂ）は、前記浮上防止工の施工における袋体設置工程を示す、前記管頂部の正面断面図である。図４（ｃ）は、前記浮上防止工の施工における硬化剤注入工程を示す、前記管頂部の正面断面図である。図４（ｄ）は、前記浮上防止工の施工における硬化剤の養生工程を示す、前記管頂部の正面断面図である。 図５は、図４（ａ）のＶ－Ｖ線に沿う更生中既設管の側面断面図である。 図６は、図４（ｄ）のＶＩ－ＶＩ線に沿う更生中既設管の側面断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図１に示すように、本実施形態における更生対象の既設管１は、老朽化した下水道管である。なお、既設管１は、下水道管に限られず、上水道管、農業用水管、水力発電導水管、ガス管、トンネル等であってもよい。

図１及び図２に示すように、既設管１の内周に沿って更生管３がライニングされている。更生管３は、帯状部材１０（プロファイル）を螺旋状に巻回してなる螺旋管によって構成されている。

図３（ａ）に示すように、帯状部材１０は、帯本体１１と、強度部材２０とを含む。帯本体１１は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等の合成樹脂からなり、平帯部１２と、第１、第２嵌合部１３，１４と、リブ１５を一体に有している。平坦な平帯部１２の幅方向の一方の縁部分に凹凸断面形状の第１嵌合部１３が形成されている。かつ平帯部１２の幅方向の他方の縁部分には、前記第１嵌合部１３と相補状の凹凸断面形状をなす第２嵌合部１４が形成されている。

図３（ｂ）に示すように、更生管３の製管に際して、帯状部材１０が螺旋状に巻回されて一周違いに隣接する嵌合部１３，１４どうしが凹凸嵌合によって接合される。更生管３には、前記凹凸嵌合された嵌合部１３，１４からなる接合部３ｃが形成されている。接合部３ｃは、更生管３の内周面上に螺旋状の線となって現れている。

図３（ａ）に示すように、帯本体１１の外周側部（更生管の外周を構成する面）には、リブ１５が一体に突出形成されるとともに、強度部材２０が添設されている。強度部材２０は、スチール等の金属によって構成され、概略Ｍ字状の断面形状を有して、帯本体１１より小幅の帯状をなして帯本体１１と平行に延びている。強度部材２０は、帯本体１１の幅方向の中間部だけに被さっており、嵌合部１３，１４には被さっていない。図５に示すように、更生管３においては、帯本体１１と共に強度部材２０が螺旋状に巻かれており、該強度部材２０の一周違いに対向する縁どうし間には、強度部材２０が無い強度部材欠乏部分３ｄが螺旋状に形成されている。嵌合部１３，１４どうしの接合部３ｃが強度部材欠乏部分３ｄに含まれている。強度部材欠乏部分３ｄの幅Ｗ３ｄは、更生管３の螺旋ピッチＰ_３と強度部材２０の幅Ｗ_２０との差と等しい（Ｗ_３ｄ＝Ｐ_３－Ｗ_２０）。

図１及び図２に示すように、既設管１と更生管３との間に環状の管間隙間２が形成されている。管間隙間２には、裏込め材４が充填されている。
管間隙間２における管頂間隙部２ａ（既設管１と更生管３との管頂部どうし間の隙間）には、注入時の裏込め材４によって更生管３が浮上するのを防止するための浮上防止工３０が設けられている。図２に示すように、浮上防止工３０は、複数の浮上防止体３１を備えている。複数の浮上防止体３１は、管頂間隙部２ａの管軸方向に互いに間隔を置いて設けられている。隣接する浮上防止体３１どうしの間隔は、例えば０．５ｍ～２ｍ程度である。

各浮上防止体３１は、袋体３２（袋状仕切り）と、硬化剤３３を含む。袋体３２は、織布又は網状体（ネット）によって構成されていてもよく、伸縮可能な風船状ないしはチューブ状に形成されていてもよい。袋体３２の材質としては、ポリ塩化ビニル、強化ナイロン等の合成樹脂であってもよく、伸縮性に富むゴムであってもよい。

袋体３２の内部に硬化剤３３が充填されて硬化されている。硬化した硬化剤３３は、後記浮力によっては破壊しない強度を有している。好ましくは、硬化剤３３として、速硬性のセメント、モルタル、気泡混合処理土などの無機系注入材が挙げられ、好適には住友大阪セメント株式会社製セメント系材料、商品名「セメフォースアンカー」などが挙げられるが、これに限らず、エポキシ系樹脂などの有機系注入材であってもよい。

図２に示すように、更生管３の管頂部には、浮上防止体３１と１対１に対応するように複数の貫通孔３４が形成されている。貫通孔３４は、更生管３の内周面から外周面に貫通している。各浮上防止体３１の袋体３２の口部３２ｃが、対応する貫通孔３４に臨み、ないしは貫通孔３４に入り込んでいる。貫通孔３４は、更生管３の内部から蓋３５（キャップ）によって塞がれている。

各貫通孔３４は、更生管３の管頂部における強度部材２０を避けて設けられている。詳しくは、貫通孔３４は、更生管３における嵌合部１３，１４（縁部分）どうしの接合部３ｃに配置されている。図５に示すように、貫通孔３４の直径φ_３４は、更生管３の螺旋ピッチＰ_３と強度部材２０の幅Ｗ_２０との差より小さく、したがって、強度部材欠乏部分３ｄの幅Ｗ_３ｄより小さい（φ_３４＜（Ｐ_３－Ｗ_２０）＝Ｗ_３ｄ）。
図２に示すように、隣接する貫通孔３４の間隔Ｐ_３４は、例えば０．５ｍ～２ｍ前後である。各貫通孔３４がちょうど接合部３ｃ上に配置されるように、間隔Ｐ_３４を適宜増減させてもよい。

老朽化した既設管１の更生方法を、浮上防止工３０の構築を中心に説明する。
既設管１の内周に沿って螺旋管からなる更生管３をライニングする。
次に、図４（ａ）及び図５に示すように、更生管３の管頂部の管軸方向に間隔を置いて、複数の貫通孔３４を形成（削孔）する。削孔間隔は、帯状部材１０の内周側面（更生管３の内周面）に設けられた印字等を基準に判断する。削孔には、削孔装置５を用いる。詳細な図示は省略するが、削孔装置５は、電源及びモータを含み、モータに削孔工具５ｃが接続されている。該削孔装置５を更生管３内に搬入して、削孔工具５ｃによって、更生管３の内周から外周へ貫通するように削孔する。

削孔に際しては、各貫通孔３４が強度部材２０を避けて配置されるようにする。具体的には、更生管３における嵌合部１３，１４（縁部分）どうしの接合部３ｃに貫通孔３４を形成する。これによって、合成樹脂製の帯本体１１だけに削孔すればよく、スチール製の強度部材２０を削孔する必要が無い。したがって、削孔の負荷を軽減でき、削孔に要する時間を短縮できる。加えて、強度部材２０が削られることがないから、更生管３の強度を確保でき、品質を高めることができる。

削孔装置５の削孔工具５ｃの直径は、更生管３の螺旋ピッチＰ_３と強度部材２０の幅Ｗ_２０との差すなわち強度部材欠乏部分３ｄの幅Ｗ_３ｄより小さくする。これによって、貫通孔３４の直径φ_３４を強度部材欠乏部分３ｄの幅Ｗ_３ｄより小さくでき、貫通孔３４を強度部材欠乏部分３ｄ内に収めることができ、強度部材２０を削孔する必要を確実に回避できる。

図４（ｂ）に示すように、削孔後、袋体３２を、更生管３の内部から貫通孔３４に挿入して管頂間隙部２ａに差し入れる。袋体３２は柔軟で折り畳み自在、変形自在であるから、貫通孔３４が小さくても容易に挿入できる。好ましくは、袋体３２の略全体を管頂間隙部２ａに差し入れるとともに、口部３２ｃは、貫通孔３４から更生管３内に出しておく。
このようにして、更生管３の製管後、管頂間隙部２ａに袋体３２を設置できる。更生管３の製管の前から袋体３２を帯状部材１０や既設管１に設けておく必要はない。したがって、袋体が製管の邪魔になったり製管中に袋体がずれたり落下したりするおそれがない。また、更生管３の製管後に、袋体３２を既設管１の管口から管頂間隙部２ａに差し入れる必要もないから、既設管１の内周に段差があっても支障がない。

続いて、図４（ｃ）に示すように、更生管３内に注入装置６を搬入する。詳細な図示は省略するが、注入装置６は、硬化剤３３のタンク及び注入ポンプを含み、注入ポンプにノズル６ｃが連なっている。該ノズル６ｃを袋体３２の口部３２ｃに接続する。そして、前記注入ポンプを駆動して、ノズル６ｃから硬化剤３３を吐出することで、袋体３２の内部に硬化剤３３を注入して袋体３２を膨張させる。これによって、図４（ｄ）及び図６に示すように、硬化剤３３及び袋体３２からなる浮上防止体３１が、貫通孔３４の周辺の管頂間隙部２ａに装填される。このとき、浮上防止体３１は、貫通孔３４の真上及びその周辺の既設管１の内周の形状、並びに貫通孔３４の周辺の更生管３の外周の形状に倣って変形可能である。したがって、例えば更生管３を自立管として設計する必要がある程度に既設管１が老朽化による損傷で激しく減肉していたり大きな段差や凹凸が出来ていたりしたとしても、浮上防止体３１を、そのような減肉部や段差や凹凸部に確実に密着するまで膨張変形させることができ、既設管１の内周面と浮上防止体３１との間に隙間ができるのを確実に防止できる。さらに、浮上防止体３１は、貫通孔３４の周辺における更生管３の外周の凹部に嵌り込む。
浮上防止体３１は更生管３の全長にわたって連続されておらず、更生管３の管軸方向に間欠的に配置された浮上防止体３１ごとに硬化剤３３の注入を行えばよいから、大きな注入圧を必要とせず、注入装置６を小型化できる。
硬化剤３３の注入後、貫通孔３４を蓋３５で塞ぎ、硬化剤３３の硬化を待つ。このようにして、浮上防止工３０が構築される。

図１及び図２に示すように、硬化剤３３の硬化後、管間隙間２に裏込め材４の注入を行う。このとき、更生管３は裏込め材４から浮力を受ける。これに対し、管頂間隙部２ａには浮上防止工３０が設けられており、該浮上防止工３０の硬化した硬化剤３３が突っ張り材となることによって、更生管３が浮き上がるのを防止することができる。
既設管１の内周面に大きな減肉部や段差や凹凸が出来ていたとしても、各浮上防止体３１が、そのような減肉部や段差や凹凸部と確実に密着されるようにして管頂間隙部２ａに装填されているため、更生管３の浮き上がりを確実に防止することができる。
裏込め材４は、隣接する浮上防止体３１どうしの間にも充填される。各浮上防止体３１が裏込め材４内に埋設される。

その後、裏込め材４が硬化されるまで養生を行う。浮上防止体３１は、裏込め材４の充填後も管頂間隙部２ａに残置可能であり、撤去作業が不要である。したがって、更生施工時間を確実に短縮でき、施工効率を一層向上させることができる。
このようにして、老朽化した既設管１が更生される。
浮上防止体３１は、管頂間隙部２ａに設けられているから、更生管３内の流体の流下を阻害することがない。
さらに、貫通孔３４を蓋３５によって塞いでおくことで、更生管３内の流体が貫通孔３４から外部へ漏れたり、地下水などの外部からの流体が貫通孔３４から更生管３内に入り込んだりするのを防止できる。

本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の改変をなすことができる。
例えば、貫通孔３４は、更生管３における強度部材２０を避けて削孔すればよく、必ずしも接合部３ｃに削孔するのに限らず、強度部材の配置によっては、帯本体１１の幅方向の中間部に削孔してもよい。
螺旋状に巻回された帯状部材の隣接する縁の嵌合部１３，１４どうしが直接接合されるのに限らず、連結部材（ジョイナー）を介して前記隣接する縁どうしが接合されてもよい。

本発明は、例えば、老朽化した下水道管の更生施工に適用可能である。

１ 既設管
２ 管間隙間
２ａ 管頂間隙部
３ 更生管
３ｃ 接合部
３ｄ 強度部材欠乏部分
４ 裏込め材
５ 削孔装置
５ｃ 削孔工具
６ 注入装置
６ｃ ノズル
１０ 帯状部材
１１ 帯本体
１２ 平帯部
１３ 第１嵌合部
１４ 第２嵌合部
１５ リブ
２０ 強度部材
３０ 浮上防止工
３１ 浮上防止体
３２ 袋体
３２ｃ 口部
３３ 硬化剤
３４ 貫通孔
３５ 蓋

Claims (8)

1. 合成樹脂からなる帯本体と金属からなる帯状の強度部材とを含む帯状部材を既設管の内周に沿って螺旋状に巻回して前記帯本体の一周違いに対向する縁部分どうしを接合してなる更生管と、前記既設管との間に、裏込め材を注入する際の更生管の浮上を防止する方法であって、
   前記更生管の管頂部の管軸方向に間隔を置いて、かつ前記強度部材を避けて、複数の貫通孔を形成し、
   各貫通孔に袋体を挿入し、
   前記袋体の内部に硬化剤を注入して前記袋体を膨張させることによって、前記既設管の管頂部と前記貫通孔との間の管頂間隙部に前記硬化剤及び袋体からなる浮上防止体を設け、
   前記硬化剤の硬化後、前記裏込め材の注入を行うことを特徴とする更生管の浮上防止方法。
2. 前記更生管における前記縁部分どうしの接合部に前記貫通孔を形成することを特徴とする請求項１に記載の浮上防止方法。
3. 前記貫通孔の直径を、前記更生管の螺旋ピッチと前記強度部材の幅との差より小さくすることを特徴とする請求項１又は２に記載の浮上防止方法。
4. 前記注入後、前記貫通孔に蓋を設けることを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載の浮上防止方法。
5. 合成樹脂からなる帯本体と金属からなる帯状の強度部材とを含む帯状部材が既設管の内周に沿って螺旋状に巻回されて前記帯本体の一周違いに対向する縁部分どうしが接合されてなる更生管と、前記既設管との間に注入される裏込め材によって前記更生管が浮上するのを防止する浮上防止構造であって、
   前記更生管と前記既設管との管頂部どうし間の管頂間隙部の管軸方向に間隔を置いて設けられた複数の浮上防止体を備え、
   前記浮上防止体の各々が、袋体と、前記袋体の内部に充填されて硬化された硬化剤とを含み、
   前記袋体の口部が、前記更生管の管頂部における前記強度部材を避けて形成された貫通孔に臨んでいることを特徴とする更生管の浮上防止構造。
6. 前記貫通孔が、前記更生管における前記縁部分どうしの接合部に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の浮上防止構造。
7. 前記貫通孔の直径が、前記更生管の螺旋ピッチと前記強度部材の幅との差より小さいことを特徴とする請求項５又は６に記載の浮上防止構造。
8. 前記貫通孔が蓋によって塞がれていることを特徴とする請求項５～７の何れか１項に記載の浮上防止構造。

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