JP3901691B2 - Tube fixing structure and tube fixing method - Google Patents
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Description
この発明は、シールド、あるいは既設管渠内に二次覆工として配管を行う場合に使用される管固定構造及び管固定方法に関するものである。 The present invention relates to a pipe fixing structure and a pipe fixing method used when piping is performed as a secondary lining in a shield or an existing pipe rod.
従来、シールドや既設管路内に二次覆工として新たに配管を行う場合は、まず、その二次覆工を成す管路を既設管路(一次覆工)内の所定位置に固定し、その新設する内挿管路外面と既設管路内面との間隙にモルタル等の中込材を充填、注入して、両管路の一体化を図っている。その中込材注入の際に、内挿管路が浮力によって浮上したり、あるいは注入圧によって移動したりすることを防止するために、その注入前には、前記間隙に支持部材を挿入してその支持部材を介して両管を固定するようにしている。 Conventionally, when a pipe is newly constructed as a secondary lining in a shield or an existing pipeline, first, the pipeline that forms the secondary lining is fixed at a predetermined position in the existing pipeline (primary lining) The gap between the newly installed inner pipe outer surface and the existing inner pipe is filled and injected with mortar or other interstitial material to integrate the two pipes. In order to prevent the inner intubation passage from floating due to buoyancy or moving due to the injection pressure during the injection of the insert material, a support member is inserted into the gap before the injection to support it. Both pipes are fixed via members.
例えば、図5に示すように、内挿管路2外周に曲率のほぼ等しい鋼製バンドBをあてがい、その鋼製バンドBと既設管路1との間に木材製の支持材Cを前記管路1,2に対し径方向に配置し、前記支持材Cと前記バンドB内面との間に楔Dを挟むようにしてコの字型を成すカスガイAを打ち込んで内挿管路2を既設管路1に固定し、内挿管路2が既設管路1に対し移動しないようにしている(例えば、特許文献1参照)。
また、前記支持材C及び中込材の素材に、樹脂発泡体をセメントで固めたものを使用した技術も開示されている(例えば、特許文献2参照)。
Moreover, the technique using what solidified the resin foam with the cement to the said support material C and the raw material of an inside-in material is also disclosed (for example, refer patent document 2).
しかし、上記図5(特許文献1)に記載の支持部材を使用した管固定構造によれば、モルタル注入による浮力、あるいはその他の外力が管路1,2に作用した場合に、管路1,2が僅かに動いて前記カスガイAに挟まれた楔Dが緩み、支持材Cが外れてしまうことがある。支持材Cが外れると、管路2がさらに浮き上がりやすくなり、管路2の継手部分などにおいて、その管路軸心が上下左右方向へ屈曲した状態になることがあるので好ましくない。また、図5に示す構造によれば、図中に示すように、2つの楔D、Dを対向させて打ち込んで使用するため、その2つの楔D,D同士の管路2周方向の重なり度合い(楔Dを打込む方向に沿って、その両者が重なっている長さ)の大小により、両楔D,Dを重ねた状態におけるその管路2半径方向の厚さが異なる。このため、楔Dの打ち込み状態の強弱により、両管路1,2間の間隙4の幅が、その管路2の全周に亘ってばらつきを生じることがある。
However, according to the tube fixing structure using the support member described in FIG. 5 (Patent Document 1), when buoyancy due to mortar injection or other external force acts on the
また、支持材Cは木材製であり、その圧縮弾性係数がモルタルよりも相対的に高いので、地盤や管路全体に外力が作用した場合に、前記モルタル部分は、適度に弾性変形しながら、内挿管路2を既設管路1に広い面積でもって均一な応力で支持しようとするのに対し、支持材Cはあまり弾性変形せずに、その管路1,2への接触部分を介して、外力を局部的に両管路1,2に作用させる。このため、木材製の支持材Cの使用は、管路を傷める原因となり得るので好ましくない。またカスガイAの端面が、内挿管路2外周面に直接接触していることも、管路2への応力集中を生む原因となっている。
In addition, since the support material C is made of wood, and its compression elastic modulus is relatively higher than that of the mortar, when an external force acts on the entire ground or the pipeline, the mortar portion is appropriately elastically deformed, While the
さらに、支持材Cが木材製であるために、モルタル硬化後、その木材が腐食した場合には、その支持材Cの存在した部分がモルタル内に介在する空隙となる。モルタル内部の空隙は、管路への不均一な応力発生の原因となるので好ましくない。 Furthermore, since the support material C is made of wood, when the wood is corroded after the mortar is cured, the portion where the support material C exists becomes a void interposed in the mortar. The void inside the mortar is not preferable because it causes uneven stress on the pipe.
また、今日では、上記のように既設管路1内に新たに配管を行う際に、その新たな配管の内径を少しでも大きくして流量等を確保しようとする要請があるので、新設する内挿管路2外面と既設管路1内面との間隙4が少ない場合にも対応できる管固定構造が求められる。特許文献2に記載の構造では、支持部材を挿入するためにある程度の間隙幅を要するので、このような要請に応えることができない。
In addition, today, when a new pipe is installed in the existing
さらに、特許文献2に記載の構造では、中込材及び支持部材に樹脂発泡体をセメントに混ぜて使用するため、比重が軽く強度が不足する場合がある。強度が不足すると、特に、上部に位置する支持部材は、中込材を注入した際にその管路に作用する浮力によって圧縮されて破壊され、両管路同士を固定できなくなる。このため、内挿管路の位置ずれが起こるので好ましくない。一方、前記浮力に対抗するため支持部材の圧縮強度を高めるあまり、その弾性係数が大きくなりすぎると、外力が作用した場合に、その支持部材の介在する箇所のみ拘束されて、内挿管路に局部的に過大な変位量の差異、あるいは偏った応力が発生するという問題がある。
Further, in the structure described in
そこで、この発明は、管路に過大な応力、局部的に偏った応力を発生させにくくするとともに、内挿管路の移動を防止し、既設管路と内挿管路との間隙が小さい場合にも両管を固定できるようにすることを課題とする。 Therefore, the present invention makes it difficult to generate excessive stress or locally biased stress in the pipe line, prevents movement of the internal intubation line, and even when the gap between the existing pipe line and the internal intubation line is small. It is an object to be able to fix both pipes.
上記の課題を解決するために、この発明は、外側の管路と内側の管路との間隙に、中込材と同材料からなる支持部材を挿入して、その支持部材と後に注入する中込材とが一体となって両管を支持するようにするとともに、その支持部材を板状にして前記間隙を埋めるスペーサ機能を持たせたのである。支持部材と中込材とが同材料であるので、両管路をその全周全長に亘って均一な力で支持し、また、支持部材は板状であるので、必要枚数重ねて挿入できる。 In order to solve the above-mentioned problem, the present invention inserts a support member made of the same material as the insert material into the gap between the outer conduit and the inner conduit, and inserts the support member and the insert later. Are integrated to support both pipes, and the support member is plate-shaped to provide a spacer function to fill the gap. Since the supporting member and the insert material are the same material, both pipes are supported with a uniform force over the entire circumference, and the supporting member is plate-like, so that the necessary number of sheets can be inserted.
具体的には、管路内に二次覆工として内挿管路を構成するに際して、その管路の内周面と、その内挿管路の外周面との間隙に支持部材を介在させ、その支持部材を介して前記管路の内側に内挿管路を固定するとともに、前記間隙に中込材を注入する管固定構造において、前記支持部材は前記中込材と一体に挙動して、前記両管路をその全長、全周に亘って前記中込材とともに均等な力で支持する管固定板からなり、その管固定板は、前記間隙全周に亘って配置するとともに、各配置箇所において、管固定板は前記間隙幅に合わせて管路の径方向に重ねて挿入可能としたのである。 Specifically, when the inner intubation path is configured as a secondary lining in the duct, a support member is interposed in the gap between the inner circumferential surface of the duct and the outer circumferential surface of the inner intubation path, and the support In the pipe fixing structure in which the inner insertion pipe is fixed to the inside of the pipe via a member and the intermediate material is injected into the gap, the support member behaves integrally with the intermediate material, and the both pipes are connected to each other. It consists of a tube fixing plate that is supported with equal force along with the intermediate material over its entire length and circumference, and the tube fixing plate is arranged over the entire circumference of the gap. In accordance with the gap width, it can be inserted in the radial direction of the pipe.
このようにすれば、支持部材により両管路を圧接する固定において、その両管路の間隙幅に合わせて管固定板を必要枚数挿入することにより圧接度合を調整できるので、前記間隙幅が大きい場合であっても管固定板を管路の径方向に重ねて使用することにより、その間隙幅に合わせた対応が適宜可能である。また、管固定板の採用により支持部材をフラットにしたので、楔のように重ね合わせの度合いによって、その厚さに変化が生じない。このため、支持部材の挿し込み度合いの強弱による管路の偏りを防止し得る。さらに、支持部材が板状であるので厚さのバリエーション設定が容易であり、前記間隙が小さい場合であってもその間隙幅に合わせた薄い管固定板を用いれば容易に対応し得る。 In this way, in fixing by pressing both pipes with the support member, the degree of press contact can be adjusted by inserting the required number of pipe fixing plates in accordance with the gap width between the two pipe lines, so the gap width is large. Even in this case, it is possible to appropriately cope with the gap width by using the pipe fixing plate in the radial direction of the pipe. Further, since the support member is made flat by adopting the tube fixing plate, the thickness does not change depending on the degree of superposition like a wedge. For this reason, the bias of the pipe line due to the strength of the insertion degree of the support member can be prevented. Furthermore, since the support member is plate-shaped, it is easy to set variations in thickness, and even when the gap is small, it can be easily handled by using a thin tube fixing plate that matches the gap width.
上記の管固定構造を成すための方法としては、前記管路の内側に内挿管路を挿入し、その内挿管路は、その一端の挿口を隣接する別の他の管路の受口に嵌めるとともに、挿入した前記他の管路他端の受口外周には、前記管固定板を前記各配置箇所の間隙を埋めるように挿入して前記管路の内側に内挿管路を固定し、その後、前記間隙に中込材を注入するようにする。管固定板の挿入箇所を内側の管の受口外周としたので、適宜連結して配置していく内側の管の常に発進側の端部に位置して、管固定板を挿入しやすい。 As a method for forming the above-described tube fixing structure, an inner intubation path is inserted inside the duct, and the inner intubation path has an insertion port at one end thereof as a receiving port of another adjacent channel. While fitting, on the outer periphery of the other end of the other pipe line inserted, the pipe fixing plate is inserted so as to fill the gaps between the respective arrangement places, and the inner pipe line is fixed inside the pipe line, Thereafter, the interstitial material is injected into the gap. Since the insertion place of the tube fixing plate is the outer periphery of the receiving port of the inner tube, the tube fixing plate can be easily inserted by being always located at the start side end of the inner tube to be appropriately connected and arranged.
なお、前記支持部材を前記中込材と一体に挙動させ、且つ、前記両管路をその全長、全周に亘って前記中込材とともに均等な力で支持するためには、その支持部材たる管固定板と前記中込材とが、同一又はそれに近い同等の弾性係数を有する素材とすればよく、また、でき得る限り、同一又はそれに近い同等の圧縮強度を有する素材であることが望ましい。このようにすれば、所定の外力に対して両管路には偏りなくその全周、全長に等しい力が作用し、また、その等しい力でもって両管路を支持することにより、両管路に生じる挙動もその全周、全長に亘って等しくなって変位量も均等なものとし得る。このとき、前記フラットな管固定板の採用により、両管路相互間の偏りを防止し得るので、前記中込材、管固定板の前記間隙内における肉厚を一定なものに近づけることができる。このため、両管路に作用する力をさらに均等なものにして、一体性をさらに高めることができる。 In order to cause the support member to behave integrally with the insert material and to support the both pipe lines with the insert material over the entire length and the entire circumference with an equal force, the pipe fixing as the support member is performed. The plate and the intermediate material may be made of a material having the same or a similar elastic modulus, and as much as possible, it is desirable that the material has the same or a similar compressive strength. In this way, a force equal to the entire circumference and the entire length acts on both pipes without a bias against a predetermined external force, and both pipes are supported by supporting both pipes with the same force. The same behavior is also obtained over the entire circumference and the entire length, and the amount of displacement can be made uniform. At this time, by adopting the flat pipe fixing plate, it is possible to prevent the deviation between the two pipe lines, so that the thickness of the intermediate material and the pipe fixing plate in the gap can be made close to a constant one. For this reason, the force which acts on both the pipe lines can be made more uniform, and the integrity can be further improved.
この発明は、上記のように、支持部材を板状にしたので、その厚さを間隙幅の大小に合わせて調整し得るとともに、その管固定板と中込材とが一体に作用して、内挿管路と既設管路とをその全長、全周でもって支持するので、管路にずれや応力集中を発生させにくい。 In the present invention, as described above, since the support member is formed in a plate shape, the thickness thereof can be adjusted according to the size of the gap width, and the tube fixing plate and the insert member are integrally acted to Since the intubation line and the existing pipe line are supported by the entire length and the entire circumference, it is difficult to generate a shift and stress concentration in the pipe line.
一実施形態を図1乃至図4に示し、この実施形態の管固定構造は、図1に示すように、例えば、上下水道管渠や各種トンネルなどの既設管路1内に二次覆工として新たに管路2を設置、固定するために、その新設管路2の外周面12と既設管路1の内周面11との間隙に挿入する管固定板3からなる支持部材を用いた管固定構造である。この支持部材を介して両管路1,2を固定した後、前記間隙4には、中込材5としてエアモルタル等を注入して、両管路1,2の一体化を図るものである。
An embodiment is shown in FIGS. 1 to 4, and the pipe fixing structure of this embodiment is, for example, as a secondary lining in an existing
管路1は、図2(b)に示す断面馬蹄形を成す管体からなり、地中に埋設されて所定の地点間を結ぶように連続的に設けられている。この既設管路1内に設置される内挿管路2は、前記管路1よりもやや小径の同じく断面馬蹄形を成す管体からなり、その一端側を挿口2a、他端側を受口2bとしている。その受口2bは、図4に示すようにやや拡径されて、その内側に別の内挿管路2の挿口2aが嵌め込み可能となっている。この受口2bに別の内挿管路2の挿口2aを差し込むことにより、図4に鎖線で示すように、両管路2,2とが隙間無く密着して接続され、図1に示すように、さらにその長さ方向に別の管路2を次々と接続していく。
The
受口2bの外周面12aと既設管路1の内周面11との間隙4には、支持部材として、この後注入する中込材5と同等の圧縮強度及び、同等の弾性係数を有する発泡ウレタン材料からなる管固定板3が、その間隙4全周に亘って、図1に示すように適宜の間隔で配置され、各配置箇所において、管固定板3は前記間隙4幅(管径方向厚さ)に合わせて、その管路1,2の管径方向に重ねて挿入されている。このため、管固定板3は、前記間隙4において隙間無く前記外周面12aと前記内周面11とに密着して、両管路1,2を動きにくいように固定している。つまり、内挿管路2の一端側は、隣接する別の内挿管路2の受口2bに挿し込まれて固定され、その内挿管路2の他端側は、受口2bが管固定板3を介して既設管路1に固定されている。
In the
前記間隙4に、この管固定板3が挿入された状態において、中込材5が間隙4をすべて埋めるように注入されて介在しているので、両管路1,2は、その管固定板3(支持部材)及び中込材5を介して、その全周全長に亘って支持し得る。
In the state where the
このとき、管固定板3と中込材5とが同等強度、同等弾性係数を有する材料であるので、管路全体にある外力が作用した際に、その管固定板3と中込材5とが一体となって、両管路1,2をその周面全体でもって均一な力で支持し得る。例えば、図3に示す破線から実線のように、管固定板3の介在する箇所において、内挿管路2が既設管路1に対して動いて変位Sが生じれば、その管固定板3の介在しない箇所においても圧縮弾性係数が同等であるので、その作用する外力等の条件が同じである限りにおいて、図3に示す箇所と同じ変位Sとなり得る。このため、管路1,2に局部的に過大な応力が発生したり、あるいは不連続な応力が発生しない。
At this time, since the
なお、管固定板3は、その注入する中込材5自体を硬化させて製作した管固定板3であれば、圧縮強度、圧縮弾性係数が完全に等しくなるので好ましいが、上記機能を阻害しない限りにおいて、管固定板3は、中込材5の圧縮強度、及び圧縮弾性係数に近似する範囲にある同等程度の素材であればよい。管固定板3と中込材5とが同等程度の圧縮強度、同等程度の弾性係数であるとは、両者の挙動が上記のように等しく作用し得る範囲において、その圧縮強度、圧縮弾性係数がほぼ等しいといえる範囲内の素材をいう。
The
この管固定構造を成すための両管路1,2の固定方法について説明すると、既設管路1内の所定位置に、二次覆工する内挿管路2を、その受口2bを発進側に向けた状態で、図1に示す矢印の方向に公知の方法にて挿入する。その挿入した内挿管路2は、その一端の挿口2aを、既に同じ既設管路1内に固定されている別の内挿管路2の受口2bに嵌めるとともに、その挿入した内挿管路2他端の受口2b外周には、前記管固定板3をそれぞれの配置箇所において、その間隙4を埋める厚さになるまで複数枚挿入して、前記既設管路1の内側に内挿管路2を動かないよう固定する。配置箇所は、受口2bの上部、下部及び側方の適宜の箇所に適宜の間隔で挿入すればよいが、均等に支持して管路の偏りを少なくするために、管路1,2の軸心を挟んで左右対称に配置することが望ましい。
The fixing method of both the
この内挿管路2の挿入、接続、及び管固定板3による固定を繰り返して、内挿管路2がその長さ方向に連続的に所定距離接続された後、既設管路1と二次覆工の内挿管路2との間隙4にエアモルタルを注入し、内挿管路2を既設管路1に一体化して固定する。
After the insertion, connection, and fixing by the
なお、既設管路1と内挿管路2との間隙4幅が管固定板3の厚みよりも大きい場合には、管固定板3を適宜重ねて使用してもよい。また、逆に間隙4幅が小さい箇所に管固定板3を使用したい場合には、その間隙4に挿入し得る程度の厚さの薄いものを用意すれば対応できる。さらに、必要であれば、厚さの異なる管固定板3を組み合わせて使用してもよい。厚さの異なる管固定板3を組み合わせて使用すれば、例えば、所定幅の間隙4にある厚さの管固定板3を挿入した際に、その管固定板3と両管路1,2との間になお僅かな隙間が生じた場合には、その僅かな隙間に対応する薄い管固定板3を挿入すれば、管固定板3を介して固定する両管路1,2の圧接度合いを高めることができる。
In addition, when the gap |
この管固定板3を上記のごとく使用した場合、内挿管路2の上方に位置する管固定板3は、前記エアモルタル注入の際に、内挿管路2が浮力によって浮上することを防止するいわゆる浮力防止材として作用する。その浮力防止材としての性能の実験結果を、以下の表1に示す。
When the
表1に示すように、中込材5としてエアミルクを使用し、2r=1650の馬蹄形管4mを使用した場合についてのものであり、浮上防止材(管固定板3)を発泡ウレタン製として、その圧縮弾性係数を1750N/mm2としている。この条件において、中込材5を注入した際に、その内挿管路2に発生する浮力による管の変位Sは、表中に示すように、0.025mmとなっている。この数値は、木材製(圧縮弾性係数8000N/mm2)の同じく浮上防止材を使用した場合の変位Sの数値0.006mmと比較すると変位量が若干大きくなっているが、その変位量は僅かな数値であり、浮力防止材として有効に機能していることがわかる。
As shown in Table 1, when air milk is used as the
このように、管固定板3として、圧縮弾性係数が小さい発泡ウレタン製の物を使用することにより、管固定板3は外力に対しては、木材を使用した場合よりも大きく圧縮され得るようになり、その圧縮度合いは、硬化後の中込材5と同等となる。圧縮度合いが同等になることにより、両者が一体に挙動し、そして、木材製の支持部材を使用した場合に生じていた内挿管路2の局部的な変位量の差異、すなわち、内挿管路2が管固定板3と接している部分の変位量と、中込材5と直接接している部分の変異量との差異が解消する。
As described above, by using a urethane foam material having a small compression elastic modulus as the
一方、その管固定板3は、上記のごとく、中込材5と一体に挙動する弾性を有し、且つ、表1のごとく、中込材5の注入時の浮力にも破壊されず耐え得る強度を有しているので、内挿管路2が移動しない。その浮力に伴う内挿管路2の変位量、すなわち管固定板3の圧縮量は、0.025mmと微小な値であり、管固定板3の素材である発泡ウレタンは、上記のごとく著大な管路の変位を発生させない適度な弾性を有しているといえる。
On the other hand, the
このため、上記素材によれば、内挿管路2が既設管路1内で不用意に大きく移動することによる管路の損傷も防止し得ることがわかる。また、その内挿管路2が既設管路1内において、上記のごとく微小に浮上しようとする動きに対しても、管固定板3と中込材5とが一体に挙動して、内挿管路2は、その管路2の軸方向に亘る全体が追随して浮上するので、管路2の局部的な変形や接続部での屈曲を防ぐことができる。
For this reason, according to the said raw material, it turns out that the damage of the pipe line by the
なお、浮力防止材に作用する応力は、上記実験結果では1.1N/mm2となっており、その素材に求められる強度としては、この事例では、例えば、安全率を2とした場合には、2.2N/mm2程度あれば充分である。 The stress acting on the buoyancy prevention material is 1.1 N / mm 2 in the above experimental results, and the strength required for the material is, for example, when the safety factor is 2 in this case. 2.2 N / mm 2 is sufficient.
この実施形態では、馬蹄形の管路1,2を使用したが、この実施形態には限定されず、管路の断面形状は自由である。例えば、円形管路であってもよいし、四辺形等のボックス管であってもその効果が期待できる。また、中込材5の素材は、この実施形態のエアモルタルのように、既設管路1に内挿管路2を弾性力をもって支持し得る限りにおいて、ある程度の弾性係数を有し、その弾性力は過大な変位量を発生させない程度であることが望ましいが、その素材は、特にこのエアモルタルに限定されるものではなく、エアミルクなどのほか、発泡ウレタン等の発泡性材料も使用できる。特に、発泡ウレタンのように、発泡倍率を適宜調整できるものであれば、なお好ましい。
In this embodiment, the horseshoe-shaped
さらに、管固定板3の配置箇所、配置間隔(管体の長さ方向に対する位置、間隔)は自由であり、内挿管路2の受口2b以外の箇所に設けてもよく、また、その管固定板3の管軸方向、又は管外周方向の断面形状を楔型とすることにより、間隙4に挿入しやすくした構成としてもよい。
Furthermore, the arrangement location and arrangement interval (position and interval with respect to the length direction of the tube body) of the
1 既設管路
2 内挿管路
2a 挿口
2b 受口
3 管固定板
4 間隙
5 中込材
11 内周面
12,12a 外周面
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前記支持部材は、前記注入する中込材5自体を硬化させて製作した管固定板3からなり、前記管路1の内側に内挿管路2を挿入し、その内挿管路2は、その一端の挿口2aを隣接する別の内挿管路2の受口2bに嵌めるとともに、その他端の受口2b外周には前記管固定板3を前記管路1の内周面との間隙4全周に亘って配置するとともに、前記管固定板3を前記各配置箇所の間隙4幅に合わせて管路1,2の径方向に重ねて挿入して前記管路1の内側に内挿管路2を固定し、その後、前記間隙4に中込材5を注入する管固定方法。 When the inner intubation path 2 is constructed as a secondary lining in the duct 1, a support member is interposed in the gap 4 between the inner peripheral surface of the duct 1 and the outer peripheral surface of the inner intubation path 2. A pipe fixing method for forming a pipe fixing structure for fixing the inner insertion pipe 2 inside the pipe 1 via a member and injecting the interstitial material 5 into the gap 4 ,
The support member is composed of a tube fixing plate 3 made by curing the filling material 5 itself to be injected, and an inner intubation channel 2 is inserted into the inner side of the channel 1, and the inner intubation channel 2 is formed at one end thereof. The insertion port 2a is fitted into the receiving port 2b of another adjacent inner intubation channel 2, and the tube fixing plate 3 is placed on the outer periphery of the receiving port 2b at the other end around the gap 4 with the inner peripheral surface of the channel 1 The pipe fixing plate 3 is inserted in the radial direction of the pipes 1 and 2 in accordance with the width of the gap 4 at each arrangement place, and the inner insertion pipe 2 is fixed inside the pipe 1. Then, a tube fixing method in which the interstitial material 5 is injected into the gap 4.
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