JP2023175379A - 管渠用の人孔と、管渠の端部の管渠結合構造、管渠用継手要素及び管渠工法 - Google Patents
管渠用の人孔と、管渠の端部の管渠結合構造、管渠用継手要素及び管渠工法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
これらの既設管渠は、長年の経年劣化や地盤沈下、又は交通荷重の増大による老朽化が著しく、管渠の損傷等が原因と思われる漏水事故や道路陥没、臭気問題等が多発している。
標準耐用年数を経過し更生が必要な老朽管は、10年後には8.2万km(総延長の17%)、20年後には19万km(総延長の39%)と、今後急速に増加することがわかっており、持続的な下水道機能確保のため、計画的な維持管理・改築に実施が必要である。
特許文献1には、既設管渠施工時にライナを連結部材に圧着させることが記載されている。ライナの厚みや圧着方法によっては、結合部と連結部材の圧着に差異が生じ得るという問題については認識されていない。
特許文献1に記載された工法には、ライニング材の厚みを減少させると、十分な強度を持ったライナを得ることができず、結合部と連結部材の強度が低下し、浸入水を防ぐことが難しいという問題があった。
本発明の特徴である管渠結合構造は、外側のアウターフィルムと注入材層の表面を覆うライナを、電熱線が埋設された継手要素により、溶着し一体化することで、管口からの浸入水を確実に防ぐことができ、水漏れの虞がない。
このため、請求項1に係る管渠結合構造は、管渠の管口において優れた止水性を備えた管渠結合構造を形成することができるという作用効果を奏する。
このため、ポリエチレン系樹脂を含む管渠結合構造は、耐久性が高く、長期間にわたり管渠の老朽化を防止することができるという作用効果を奏する。
このため、これらの工程を電熱線による溶着により一体化することで、管渠の管口において優れた止水性を備えた管渠結合構造を形成することができるという作用効果を奏する。
このため、本発明の管渠工法は、管渠の内周面に高い止水性及び耐久性を備えた中間層を形成することができる。
図2は、本発明の一実施形態である、電熱線が埋設された継手要素を示す斜視図である。
本発明の一実施形態である、電熱線(6)が埋設された継手要素(2)は、図2に示すように人孔(1)と管渠(10)の結合部の外周に形成されたスリーブ状部(8)からなり、スリーブ状部(8)の厚みは、少なくとも前記管渠の厚み以上であり、スリーブ状部の外周に被覆部(7)を有し、この継手要素(2)は主成分としてポリエチレン系樹脂を含む管渠用継手要素を有している。ポリエチレン系樹脂に含まれる組成物は、前述のとおりである。
図1は、本発明に係る管渠工法の一実施形態において、管渠の内表面及び継手要素の内表面の断面部にアウターフィルムを貼付する工程と構造を示す図である。
本発明の実施形態である管渠用の人孔と管渠の管渠結合構造であって、当該管渠結合構造は、人孔(1)の壁面を被覆する注入材層(3)と、当該注入材層(3)の表面を覆うライナ(4)と、前記結合部に設けられた継手要素(2)であって、電熱線(6)が埋設された継手要素(2)と、電熱線(6)の外部電源の入力端子(11)と、管渠(10)の内表面及び継手要素(2)の内壁面に、外側から、熱可塑性樹脂のアウターフィルム(5)、中間層(12)及びインナーフィルム(13)を含む多層構造が構成され、中間層(12)の一方の面がアウターフィルム(5)によって被覆され、中間層(12)の他方の面によってインナーフィルム(13)が被覆されてなる中間層(12)を含む管渠結合構造を有している。
アウターフィルム(5)は、厚みが0.8mmで調整することが望ましい。
アウターフィルム(5)の厚みが薄いと、管渠(10)及び継手要素(2)との密着性が高くなり、層間分離が発生する可能性は低くなる。厚みが増すと、強度は高くなるが、ライナ貼り付け後の全体が厚くなることで、補修後の管渠(10)の内径が縮小し、管内の流下能力が下がる。このため、層間分離が発生せず、強度が高く、尚且つ管渠の内径をなるべく広く確保できる管渠を得るために、アウターフィルム(5)を薄くすることが肝要である。
図1、図3~5及び図7は、本発明の一実施形態に係る管渠用の人孔と、管渠の端部の管渠結合構造を構築するための管渠工法を工程毎に示した図である。
図4は、本発明に係る管渠工法の一実施形態において、人孔の壁面を注入材層で被覆した後、注入材をライナで被覆させる工程を示す図である。
人孔(1)の壁面を注入材で被覆し注入材層(3)を形成後、注入材層(3)をライナ(4)で被覆する。注入材(3)を形成する際、人孔(1)とライナ(4)の間に型枠を設置し、注入材層(3)の形状を固定しても良い。またライナは、注入材層(3)の被覆面側にV字型のアンカーを設けてもよく、前記V字型のアンカーにより、注入材層(3)の耐荷性能を向上する。また前記V字型アンカーを設けることで、注入材層(3)とライナ(4)との密着性が向上し、浸入水を防止できる。
ライナ(4)と結合部に、継手要素(2)を継手要素(2)に埋設された電熱線(6)を外部電源の入力端子(11)からの電力を印加することで、加熱し溶着を行うことで、管渠の結合部に継手要素(2)を接続する。この工法をPML工法と呼ぶ。外部電源の入力端子(11)は電熱線(6)に電力を印加できれば、その他当業者が使用し得るあらゆる外部電源の入力端子が利用可能であることは言うまでもない。また外部電力の入力端子(11)に電力を印加された電熱線(6)の温度は、摂氏240度前後であることが望ましい。
図1は、本発明に係る管渠工法の一実施形態において、管渠に熱可塑性樹脂のアウターフィルム、中間層及びインナーフィルムを含む多層構造を示す、斜視図である。
管渠(10)の内表面と内壁面に、中間層(12)とインナーフィルム(13)を介して熱可塑性樹脂のアウターフィルムを貼付し、その後、管渠内をライニングし、中間層(12)を硬化する。
この工法により、管渠(10)と継手要素(2)を強固に溶着し、管口からの浸入水を防止することが可能となる。
このため、これらの工程を電熱線による溶着により一体化することで、管渠の管口において優れた止水性を備えた管渠結合構造を形成することができる。
JSWAS A-11「下水道鉄筋コンクリート製組立マンホール」の規格値は以下のとおりである。
(1)軸方向耐圧強さが、150kN以上
(2)側方曲げ強さが、ひび割れ6.9kN/m(6.21kN/0.9m)、破壊10.4kN/m(9.36kN/0.9m)以上
これらの物理的強度について確認するため、試験体を用いた各種耐性試験をおこなった。
以下に示す表は、本発明の管渠結合構造、管渠用継手構造及び管渠工法の一実施例であるPML工法から造られた試験体を従来品から20mm減肉した試験区と、試験体の肉厚を20mm減肉した試験体との物理的強度を比較したものである。
(1)軸方向耐圧強さが、150kN以上
(2)側方曲げ強さが、ひび割れ6.9kN/m(6.21kN/0.9m)、破壊10.4kN/m(9.36kN/0.9m)以上の優れた強度を有することが判明した。
2 継手要素
3 注入材層
4 ライナ
5 アウターフィルム
6 電熱線
7 被覆部
8 スリーブ状部
9 汚水桝
10 管渠
11 外部電源の入力端子
12 中間層
13 インナーフィルム
これらの既設管渠は、長年の経年劣化や地盤沈下、又は交通荷重の増大による老朽化が著しく、管渠の損傷等が原因と思われる漏水事故や道路陥没、臭気問題等が多発している。
標準耐用年数を経過し更生が必要な老朽管は、10年後には8.2万km(総延長の17%)、20年後には19万km(総延長の39%)と、今後急速に増加することがわかっており、持続的な下水道機能確保のため、計画的な維持管理・改築に実施が必要である。
特許文献1には、既設管渠施工時にライナを連結部材に圧着させることが記載されている。ライナの厚みや圧着方法によっては、結合部と連結部材の圧着に差異が生じ得るという問題については認識されていない。
特許文献1に記載された工法には、ライニング材の厚みを減少させると、十分な強度を持ったライナを得ることができず、結合部と連結部材の強度が低下し、浸入水を防ぐことが難しいという問題があった。
本発明の特徴である管渠結合構造は、外側のアウターフィルムと注入材層の表面を覆うライナを、電熱線が埋設された継手要素により、溶着し一体化することで、管口からの浸入水を確実に防ぐことができ、水漏れの虞がない。
このため、請求項1に係る管渠結合構造は、管渠の管口において優れた止水性を備えた管渠結合構造を形成することができるという作用効果を奏する。
このため、ポリエチレン系樹脂を含む管渠結合構造は、耐久性が高く、長期間にわたり管渠の老朽化を防止することができるという作用効果を奏する。
このため、これらの工程を電熱線による溶着により一体化することで、管渠の管口において優れた止水性を備えた管渠結合構造を形成することができるという作用効果を奏する。
このため、本発明の管渠工法は、管渠の内周面に高い止水性及び耐久性を備えた中間層を形成することができる。
図2は、本発明の一実施形態である、電熱線が埋設された継手要素を示す斜視図である。
本発明の一実施形態である、電熱線(6)が埋設された継手要素(2)は、図2に示すように人孔(1)と管渠(10)の結合部の外周に形成されたスリーブ状部(8)からなり、スリーブ状部(8)の厚みは、少なくとも前記管渠の厚み以上であり、スリーブ状部の外周に被覆部(7)を有し、この継手要素(2)は主成分としてポリエチレン系樹脂を含む管渠用継手要素を有している。ポリエチレン系樹脂に含まれる組成物は、前述のとおりである。
図1は、本発明に係る管渠工法の一実施形態において、管渠の内表面及び継手要素の内表面の断面部にアウターフィルムを貼付する工程と構造を示す図である。
本発明の実施形態である管渠用の人孔と管渠の管渠結合構造であって、当該管渠結合構造は、人孔(1)の壁面を被覆する注入材層(3)と、当該注入材層(3)の表面を覆うライナ(4)と、前記結合部に設けられた継手要素(2)であって、電熱線(6)が埋設された継手要素(2)と、電熱線(6)の外部電源の入力端子(11)と、管渠(10)の内表面及び継手要素(2)の内壁面に、外側から、熱可塑性樹脂のアウターフィルム(5)、中間層(12)及びインナーフィルム(13)を含む多層構造が構成され、中間層(12)の一方の面がアウターフィルム(5)によって被覆され、中間層(12)の他方の面によってインナーフィルム(13)が被覆されてなる中間層(12)を含む管渠結合構造を有している。
アウターフィルム(5)は、厚みが0.8mmで調整することが望ましい。
アウターフィルム(5)の厚みが薄いと、管渠(10)及び継手要素(2)との密着性が高くなり、層間分離が発生する可能性は低くなる。厚みが増すと、強度は高くなるが、ライナ貼り付け後の全体が厚くなることで、補修後の管渠(10)の内径が縮小し、管内の流下能力が下がる。このため、層間分離が発生せず、強度が高く、尚且つ管渠の内径をなるべく広く確保できる管渠を得るために、アウターフィルム(5)を薄くすることが肝要である。
図1、図3~5及び図7は、本発明の一実施形態に係る管渠用の人孔と、管渠の端部の管渠結合構造を構築するための管渠工法を工程毎に示した図である。
図4は、本発明に係る管渠工法の一実施形態において、人孔の壁面を注入材層で被覆した後、注入材をライナで被覆させる工程を示す図である。
人孔(1)の壁面を注入材で被覆し注入材層(3)を形成後、注入材層(3)をライナ(4)で被覆する。注入材(3)を形成する際、人孔(1)とライナ(4)の間に型枠を設置し、注入材層(3)の形状を固定しても良い。またライナは、注入材層(3)の被覆面側にV字型のアンカーを設けてもよく、前記V字型のアンカーにより、注入材層(3)の耐荷性能を向上する。また前記V字型アンカーを設けることで、注入材層(3)とライナ(4)との密着性が向上し、浸入水を防止できる。
ライナ(4)と結合部に、継手要素(2)を継手要素(2)に埋設された電熱線(6)を外部電源の入力端子(11)からの電力を印加することで、加熱し溶着を行うことで、管渠の結合部に継手要素(2)を接続する。この工法をPML工法と呼ぶ。外部電源の入力端子(11)は電熱線(6)に電力を印加できれば、その他当業者が使用し得るあらゆる外部電源の入力端子が利用可能であることは言うまでもない。また外部電力の入力端子(11)に電力を印加された電熱線(6)の温度は、摂氏240度前後であることが望ましい。
図1は、本発明に係る管渠工法の一実施形態において、管渠に熱可塑性樹脂のアウターフィルム、中間層及びインナーフィルムを含む多層構造を示す、斜視図である。
管渠(10)の内表面と内壁面に、中間層(12)とインナーフィルム(13)を介して熱可塑性樹脂のアウターフィルムを貼付し、その後、管渠内をライニングし、中間層(12)を硬化する。
この工法により、管渠(10)と継手要素(2)を強固に溶着し、管口からの浸入水を防止することが可能となる。
このため、これらの工程を電熱線による溶着により一体化することで、管渠の管口において優れた止水性を備えた管渠結合構造を形成することができる。
JSWAS A-11「下水道鉄筋コンクリート製組立マンホール」の規格値は以下のとおりである。
(1)軸方向耐圧強さが、150kN以上
(2)側方曲げ強さが、ひび割れ6.9kN/m(6.21kN/0.9m)、破壊10.4kN/m(9.36kN/0.9m)以上
これらの物理的強度について確認するため、試験体を用いた各種耐性試験をおこなった。
以下に示す表は、本発明の管渠結合構造、管渠用継手構造及び管渠工法の一実施例であるPML工法から造られた試験体を従来品から20mm減肉した試験区と、試験体の肉厚を20mm減肉した試験体との物理的強度を比較したものである。
(1)軸方向耐圧強さが、150kN以上
(2)側方曲げ強さが、ひび割れ6.9kN/m(6.21kN/0.9m)、破壊10.4kN/m(9.36kN/0.9m)以上の優れた強度を有することが判明した。
2 継手要素
3 注入材層
4 ライナ
5 アウターフィルム
6 電熱線
7 被覆部
8 スリーブ状部
9 汚水桝
10 管渠
11 外部電源の入力端子
12 中間層
13 インナーフィルム
Claims (14)
- 管渠用の人孔と、管渠の端部の管口の結合構造であって、当該結合構造は、
前記人孔の壁面を被覆する注入材層と、
前記注入材層の表面を覆うライナと、
前記結合構造に用いられるに設けられた継手要素であって、電熱線が埋設された前記継手要素と、
前記電熱線の外部電源の入力端子と、
前記管渠の内表面及び前記継手要素の内壁面に、表面側から、熱可塑性樹脂のアウターフィルム、中間層及びインナーフィルムを含む多層構造が構成され、
前記中間層の一方の面が前記アウターフィルムによって被覆され、
前記中間層の他方の面によってインナーフィルムが被覆されてなる、
ことを特徴とする管渠結合構造。 - 前記継手要素は、前記人孔と、前記管渠の結合部の外周に形成されたスリーブ状部と、
この前記スリーブ状部の厚みは、少なくとも前記管渠の厚み以上とされ、
前記スリーブ状部の外周は被覆部が設けられてなることを特徴とする、請求項1に記載の管渠結合構造。 - 前記中間層は、ガラス繊維と合成樹脂組成物からなる群から選択される1種以上からなる、請求項1に記載の管渠結合構造。
- 前記注入材層は、少なくともモルタルを含むことを特徴とする、請求項1に記載の管渠結合構造。
- 前記注入材層の表面を被覆するライナは、主成分としてポリエチレン系樹脂を含むことを特徴とする、請求項1に記載の管渠結合構造。
- 前記電熱線が埋設された継手要素は、主成分としてポリエチレン系樹脂を含むことを特徴とする請求項1乃至5に記載の管渠結合構造。
- 前記継手要素は、前記人孔と前記管渠の端部の結合部の外周に形成されたスリーブ状部と、
この前記スリーブ状部の厚みは、少なくとも前記管渠の厚み以上とされるとともに、
この前記スリーブ状部の外周には、被覆部が設けられてなることを特徴とする、管渠用継手要素。 - 前記電熱線が埋設された継手要素は、主成分としてポリエチレン系樹脂を含むことを特徴とする請求項7に記載の管渠用継手要素。
- 管渠用の人孔と、管渠の端部の管口の管渠結合構造を構築するための管渠工法であって、
前記管渠結合構造は、
前記人孔の壁面を被覆する注入材層と、
該注入材層の表面を被覆するライナと、
前記結合構造に設けられた、継手要素であって電熱線が埋設された継手要素と、
前記管渠の内表面及び前記継手要素の内表面に、表面側から、熱可塑性樹脂のアウターフィルム、中間層及びインナーフィルムを含む多層構造が構成され、
前記中間層の一方の面が前記アウターフィルムによって被覆され、
前記中間層の他方の面によってインナーフィルムが被覆されてなり、
前記管渠工法が、
(A)前記管渠に設けられた汚水枡を取り除く工程と、
(B)前記工程(A)の後、前記人孔の壁面を注入材層で被覆する工程と、
(C)前記工程(B)の後、前記注入材層をライナで被覆する工程と、
(D)前記工程(C)の後、前記ライナ及び前記結合部に継手要素を該継手要素に埋設された電熱線を外部電源からの電力を印加することで、加熱し溶着する工程と、
(E)前記工程(D)の後、溶接した継手要素及び該継手要素と結合した管渠の内壁をライニングするとともに、前記管渠の内表面及び前記継手要素の内壁面に前記中間層及びインナーフィルムを介して熱可塑性樹脂のアウターフィルムを貼付してなる、工程と、
(F)前記工程(E)の後、管渠の管内をライニングし、次いで、前記継手要素に埋設された電熱線を加熱し、前記継手要素の内壁面に設けられたアウターフィルムと中間層をライニングする工程と、
(G)前記工程(F)の後、ライナ硬化後に前記管渠及び前記継手要素の内壁を被覆するインナーフィルムを取り除く工程と、を含む管渠工法。 - 前記継手要素は、前記人孔と前記管渠の結合部の外周に形成されたスリーブ状部と、
この前記スリーブ状部の厚みは、少なくとも前記管渠の厚み以上とされ、かつ、
前記スリーブ状部の外周は被覆部が設けられてなることを特徴とする、請求項9に記載の管渠工法。 - 前記中間層は、ガラス繊維と合成樹脂組成物からなる群から選択される1種以上からなる、請求項9に記載の管渠工法。
- 前記人孔の壁面を被覆する注入材層は、少なくともモルタルを含むことを特徴とする、
請求項9に記載の管渠工法。 - 前記注入材層の表面を被覆するライナは、主成分としてポリエチレン系樹脂を含むことを特徴とする、請求項9に記載の管渠工法。
- 前記電熱線が埋設された継手要素は、主成分としてポリエチレン系樹脂を含むことを特徴とする請求項9乃至13に記載の管渠工法。
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