JP4674082B2 - 既設管のライニング施工方法及び製管機 - Google Patents

Description

本発明は、農業用水管、下水道管、上水道管、ガス管等の既設管の内面にライニング管を形成する既設管のライニング施工方法及びその施工方法に用いられる製管機に関する。

農業用水管、下水道管、上水道管、ガス管などの既設管においては、ひび割れや腐食等により既設管が老朽化した際の対策として、既設管の内周面を合成樹脂等にてライニングすることによって既設管を更生する方法が採られている。

下水道管などの既設管の内面にライニング管を施工する方法としては、両側縁部に嵌合部が形成された長尺のプロファイルを既設管内において螺旋状に製管する方法がある。

例えば、プロファイルを巻いたドラムを地上に設置し、そのドラムからプロファイルを既設管内に配置した自走式の製管機に連続的に供給し、既設管内においてプロファイルを螺旋状に巻回するとともに、互いに隣接するプロファイルの側縁部（嵌合部）同士を相互に嵌合することによりライニング管を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

このようなライニング施工方法によれば、プロファイルの材質が限定されないので、合成樹脂、特にコスト、成形性、強度などの面でライニング管施工に適した硬質塩化ビニル樹脂を用いることができるという利点がある。

ところで、既設管のライニング施工方法に用いられる製管機３０１は、例えば図１０に示すように、プロファイル１００の嵌合部（オス・メス嵌合）を嵌合する嵌合ローラ３３０がアウターローラ３３１とインナーローラ３３２によって構成されており、この製管機３０１でライニング管（更生管）を製管する場合、アウターローラ３３１がライニング管の周囲を周回移動するため、アウターローラ３３１が移動するのに必要なクリアランスを設けて製管を行う必要がある。

このため、既設管内面とライニング管外面との間にクリアランスが無い状態でプロファイルを巻回する場合、アウターローラ３３１が通過できるような凹部４００をライニング管に設けながら製管を行う必要がある。このような凹部４００を形成するには、プロファイルを局部的に曲げることが必要になるが、プロファイルが高剛性である場合、そのような局部的な曲げを行うことが難しく、製管が困難となる場合がある。

一方、既設管内面に更生部材をクリアランスが無い状態で施工する方法として、硬質塩化ビニル製の帯板（ストリップ）を既設管の内面に螺旋状に巻き立て、その螺旋状に巻いた帯板の隣同士を嵌合用部材（ジョイナー）を用いて嵌合することにより、既設管内面にスパイラル管を形成する工法（以下、工法Ａという）がある。

また、両側縁部に連結部が形成されたストリップを螺旋状に巻回し、互いに隣り合う側縁部同士を相互に連結してパイプを形成するにあたり、ストリップを形成中のパイプの外部側に送り進め、その送り進められたストリップに作用する力と、形成中のパイプの張力を利用してストリップの隣り合う側縁部同士を相互に結合する工法（以下、工法Ｂという）がある（例えば、特許文献３参照）。
特開平１０−３１５３２８号公報 特開平１１−２５４５３１号公報 特表２００２−５２５５２６号公報

ところで、上記した工法Ａでは、既設管内面に帯板を単に押し付けて貼り付ける工法であるので、既設管が無い場合や、既設管の凹凸が激しい場合など、外側から反力が得られない場合は製管を行うことができない。

一方、工法Ｂでは、ストリップを形成中のパイプの外部側に送り進めてストリップの隣り合う側縁部同士を相互に結合する工法であり、１本のストリップを強制的に供給することにより製管機を回転させる工法であるので、特に大口径で重量が大きいパイプを形成する場合、ストリップの強度不足によって座屈変形する可能性がある。

本発明はそのような実情に鑑みてなされたもので、既設管内でプロファイルを螺旋状に巻回してライニング管を製管する施工方法において、既設管内面にクリアランスの無い状態で製管するにあたり、プロファイルを局部的に曲げる必要がなく、しかも、大口径の既設管であってもライニング管を常に安定して製管することが可能な既設管のライニング施工方法を提供すること、及び、そのような施工方法を実現するのに適した製管機を提供することを目的とする。

本発明の施工方法は、既設管内において、両側縁部に嵌合部が形成された長尺のプロファイルを螺旋状に巻回し、互いに隣接する嵌合部同士を相互に嵌合することによりライニング管を形成する既設管のライニング施工方法であって、既に巻回されているプロファイルに対し、その内側から新たに巻回するプロファイルを供給するとともに、その新たに巻回するプロファイルに供給方向とは逆向きの力を作用させながら、この新たなプロファイルを既巻回済みのプロファイルに内側から押し付けることにより、新たなプロファイルの嵌合部を既巻回済みのプロファイルの嵌合部に嵌合することを特徴としている。

本発明の施工方法によれば、既に巻回されているプロファイルに向けて供給するプロファイルに、その供給方向とは逆向きの力（バックテンション）を作用させているので、既に巻回されているプロファイル（形成中のライニング管）を常に絞る状態に維持することができ、プロファイル嵌合のために、既に巻回されているプロファイルを内側から押しても外側に逃げることがなくなる。すなわち、新たに供給するプロファイルにバックテンションをかけることにより、既に巻回されているプロファイル自体がアウターローラの役割を果たすようになるので、アウターローラが不要になる。また、外側から反力が得られない場合や、既設管内面の凹凸が激しい場合であっても、そのような状況に関係なくライニング管を安定して製管することができる。

本発明の製管機は、既設管内において、両側縁部に嵌合部が形成された長尺のプロファイルを螺旋状に巻回し、互いに隣接する嵌合部同士を相互に嵌合することによりライニング管を形成するのに用いられる製管機であって、複数のリンク体を相互に連結してなる環状構造のリンク機構と、前記リンク機構のリンク体に回転自在に支持され、既に巻回されているプロファイルの内側面に接触する複数のリンクローラと、既に巻回されているプロファイルと新たに巻回するプロファイルの嵌合部同士を嵌合する嵌合領域の内側に位置するように、前記リンク機構に設置されたインナーローラと、前記複数のリンクローラ及びインナーローラに同じ向きの回転を与える回転駆動機構と、前記嵌合領域に向けて新たなプロファイルを内側から供給する供給ローラとを備え、前記供給ローラによって、既巻回済みのプロファイルに向けて供給する新たなプロファイルに、供給方向とは逆向きの力を作用させながら、この新たなプロファイルを前記インナーローラにて既巻回済みのプロフ
ァイルに内側から押し付けることにより、新たなプロファイルの嵌合部を既巻回済みのプロファイルの嵌合部に嵌合するように構成されていることを特徴としている。

以上の構造の本発明の製管機によれば、前記した特徴を有する施工方法を実現することができるので、アウタローラを設けることなく、ライニング管を製管することが可能になる。従って、既設管の更生に、本発明の製管機を適用することにより、プロファイルを局部的に曲げることなく、既設管内にライニング管（更生管）をクリアランスない状態で製管することができる。しかも、インナーローラ及びリンクローラの全てを同じ向きに回転しているので、製管機の全体に安定した駆動力をかけることが可能となり、新たに供給・巻回するプロファイルなどに集中的に荷重がかかることを抑制することができる。

本発明の施工方法によれば、既設管内にライニング管を施工するあたり、既に巻回されているプロファイルに向けて供給する新たなプロファイルに、その供給方向とは逆向きの力（バックテンション）を作用させているので、既に巻回されているプロファイル（形成中のライニング管）を常に絞る状態に維持することができる。これによりアウターローラが不要になり、既設管内面にライニング管をクリアランスの無い状態で製管する場合であっても、アウターローラの通過用の凹部をライニング管に設ける必要がなくなる結果、高剛性のプロファイルを用いた製管が可能となる。

本発明の製管装置によれば、既に巻回されているプロファイルに対し、その内側から新たに毎回するプロファイルを供給する供給ローラを設け、その供給ローラによってインナーローラに向けて供給するプロファイルに、供給方向とは逆向きの力を作用させているので、上記した特徴を有する施工方法を容易に実現することができる。しかも、インナーローラ及びリンクローラの全てを同じ向きに回転しているので、製管機の全体に安定した駆動力をかけることが可能となり、新たに供給するプロファイルなどに集中的に荷重がかかることを抑制することができる結果、大口径で重量が大きいライニング管を形成する場合であっても、問題なく製管を行うことができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

まず、本発明に用いるプロファイル及び製管機について説明する。

−プロファイル−
図１にライニング管を形成するプロファイルの一例を示す。

図１に示すプロファイル１００は、合成樹脂（例えば硬質塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン等）を長尺帯状に成形した帯状部材であって、複数のリブ１０３・・１０３が長手方向に沿って形成されている。また、プロファイル１００の両側縁部には、それぞれ、互いに内外に重なり合って係合する嵌合凸部１０１と嵌合凹部１０２が長手方向に沿って形成されている。

そして、このような構造のプロファイル１００は、後述する製管機１等で螺旋状に巻回され、その巻回過程において、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、互いに隣接する２つのプロファイル１００，１００のうち、一方のプロファイル１００の嵌合凹部１０２に、他方のプロファイル１００の嵌合凸部１０１を内側（既に巻回されているプロファイル１００の内側）から嵌め込むことにより、これら互いに隣接するプロファイル１００，１００を相互に接続することができる。

図３にライニング管を形成するプロファイルの他の例を示す。

図３に示すプロファイル１１０は、合成樹脂（例えば硬質塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン等）を長尺帯状に成形した帯状部材であって、複数のリブ１１３・・１１３が長手方向に沿って形成されている。この例のプロファイル１１０は長尺帯状のコネクタ１２０を用いて接続される。

プロファイル１１０の両側縁部にはそれぞれ嵌合凹部１１２が長手方向に沿って形成されている。また、コネクタ１２０には、プロファイル１１０の嵌合凹部１１２に嵌合することが可能な２つの嵌合凸部１２１が長手方向に沿って互いに平行に形成されている。

そして、このような構造のプロファイル１１０は、その両側縁部の嵌合凹部１１２，１１２の片方にコネクタ１２０の嵌合凸部１２１の一方を嵌め込んだ状態で、後述する製管機１等で螺旋状に巻回され、その巻回過程において、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、互いに隣接する２つのプロファイル１１０，１１０のうち、一方のプロファイル１００の嵌合凹部１１２に、他方のプロファイル１１０の嵌合凹部１１２に嵌め込んだコネクタ１２０の嵌合凸部１２１を、内側（既に巻回されているプロファイル１１０の内側）から嵌め込むことにより、これら互いに隣接するプロファイル１１０，１１０を相互に接続することができる。

−製管機−
図５は本発明の製管機の一例を示す側面図である。

この例の製管機１は、円形断面のライニング管の施工に用いる自走式の製管機であって、成形フレーム２とこの成形フレーム２に設置された嵌合機構部３及び供給ローラ４を備えている。

成形フレーム２は、図５及び図６に示すように、複数のリンク体２１・・２１を相互に連結してなる環状構造のリンク機構（屈撓自在）２０と、そのリンク機構２０の各リンク体２１に回転自在に支持されたリンクローラ２２・・２２によって構成されている。成形フレーム２の周長は、リンク体２１及びリンクローラ２２・・２２の連結数を変更することにより調整することが可能であり、製管を行うライニング管の管サイズに合わせることができる。

嵌合機構部３は、製管を行うライニング管の内側に配置されるインナーローラ（嵌合ローラ）３１と、そのインナーローラ３１を回転駆動する油圧モータ３２などによって構成されている。

図７に示すように、インナーローラ３１の回転軸３１ａ及びリンクローラ２２・・２２の各回転軸２２ａにはそれぞれスプロケット５・・５が連結されている。これらスプロケット５・・５には環状のチェーン６が巻き掛けられており、嵌合機構部３の油圧モータ３２の駆動により、インナーローラ３１の回転に加えて、リンクローラ２２・・２２の全てがインナーローラ３１と同じ向きに回転するように構成されている。これらインナーローラ３１及びリンクローラ２２・・２２の回転により、製管機１の全体が既設管２００内を周回移動し、プロファイル１００を螺旋状に巻回しながら進行するとともに、その進行過程において既に巻回されているプロファイル１００の嵌合凹部１０２に、新たに供給されるプロファイル１００の嵌合凸部１０１をインナーローラ３１によって、内側から押し付けることにより、その新たなプロファイル１００の嵌合凸部１０１を既に巻回されているプロファイル１００の嵌合凹部１０２に嵌め込むことができる。

なお、スプロケット５・・５及びチェーン６は、インナーローラ３１に向けて供給するプロファイル１００との干渉を考慮すると、供給ローラ４とは反対側に設けておくことが好ましい。

また、以上のインナーローラ３１を回転する油圧モータ３２は、油圧ユニット７（図８参照）から供給される油圧油によって駆動される。さらに、油圧ユニット７は、発電機８（図８参照）から供給される電源によって駆動される。これら油圧ユニット７のホースや発電機８やコードはフレキシブルジョイントなどによって接続し、製管機１の回転の影響を受けないようにすることが好ましい。また、プロファイル１００を既設管２００内に供給するので、コード・ホース類はプロファイル１００と逆の方向（例えば、図８に示すように既設管２００の上流側）から供給することが好ましい。

そして、この例の製管機１においては、嵌合機構部３にプロファイル１００を供給する供給ローラ４を、嵌合機構部３の回転方向の上流側で、成形フレーム２の内側に配置している。供給ローラ４は、嵌合機構部３のインナーローラ３１（嵌合領域）に向けて供給するプロファイル１００を、その内面と外面の両方から挟み込む一対のピンチローラ（ブレーキ付き）４１，４２によって構成されており、それらピンチローラ４１，４２の制動力によって、嵌合機構部３のインナーローラ３１に向けて供給するプロファイル１００に、その供給方向とは逆向きの力（バックテンション）を作用させることができる。従って、このような供給ローラ４を設けることにより、既に巻回されているプロファイル１００（形成中のライニング管）を常に絞る状態に維持することが可能になる。

以上の構造の供給ローラ４は、支持プレート４０を介して成形フレーム２（リンク体２１）に保持されており、嵌合機構部３のインナーローラ３１に対する位置関係を一定に保ったままの状態で回転する。なお、供給ローラ４は、インナーローラ３１に向けて供給するプロファイル１００に対して供給方向と逆向きの力を与える構造のものであればよく、摩擦によるブレーキにて各ピンチローラ４１，４２の回転を規制する構造のほか、油圧モータ等のアクチュエータにより、各ピンチローラ４１，４２をプロファイル１００の供給方向とは逆向きに回転する構造であってもよい。

次に、ライニング管の施工方法の具体的な例を図８及び図９を参照しながら説明する。

−施工前の準備等−
まず、既設管２００には所定スパンごとにマンホールが設けられており、この例では、施工対象領域（更生領域）の上流側マンホール２０１と下流側マンホール２０２を利用して既設管２００内にライニング管を製管する。ライニング管の施工は既設管２００の上流側から下流側に向けて行う。

ライニング管の製管には、図１に示す構造のプロファイル１００を巻いた中出し式のプロファイルドラム１３０（回転台付き）、製管機１、油圧ユニット７及び発電機８などを使用する。これらのうち、プロファイルドラム１３０は上流側マンホール２０１側の地上部に設置し、発電機８は下流側マンホール２０２側の地上部に設置する。また、製管機１及び油圧ユニット７は、上流側マンホール２０１を通じて、更生の対象となる既設管２００内の上流側端部に搬入・設置しておく。なお、製管機１については、製管を行うライニング管の管サイズに合わせて成形フレーム２の周長（リンク体２１及びリンクローラ２２の数）を調整しておく。

−開始用ライニング管の作製・セット−
地上に配置のプロファイルドラム１３０からプロファイル１００を引き出して上流側マンホール２０１内に引き込み、そのプロファイル１００の先端部分を製管機１の供給ロー
ラ４の一対のピンチローラ４１，４２の間を通した後に、プロファイル１００の先端部分を嵌合機構部３のインナーローラ３１と既設管２００内面との間に挟み込んだ状態で、製管機１の全体を手動で回転させてプロファイル１００を数回（３回程度）巻回し、開始用ライニング管１０を作製する。作製した開始用ライニング管１０は既設管２００の上流側端部に固定するか、もしくは、適当な重さの錘等を管端部に設置することにより、開始用ライニング管１０の回転や位置ずれ等が生じないようにしておく。

−製管機によるライニング管の製管−
以上の開始用ライニング管の作製・セットが完了した後に、製管機１の嵌合機構部３を駆動（油圧モータ３２の駆動）する。この嵌合機構部３の駆動により、嵌合機構部３のインナーローラ３１及び複数のリンクローラ２２・・２２が開始用ライニング管１０の内周面に沿って回転移動して製管機１の全体が公転するとともに、供給ローラ４から嵌合機構部３のインナーローラ３１に向けて新たなプロファイル１００が供給され、その供給された新たなプロファイル１００の嵌合凸部１０１がインナーローラ３１によって開始用ライニング管１０の嵌合凹部１０２に内側から押し付けられて、新たなプロファイル１００の嵌合凸部１０１が開始用ライニング管１０の嵌合凹部１０２に嵌合する（図２（Ｂ）参照）。さらに、製管機１の公転によりインナーローラ３１が開始用ライニング管１０の内周を約１周回転移動した時点で、先に巻回されたプロファイル１００の嵌合凹部１０２に、新たに供給されるプロファイル１００の嵌合凸部１０１がインナーローラ３１によって嵌合され、ライニング管１１が順次製管されていく。

このような製管過程において、供給ローラ４を構成するピンチローラ４１，４２の制動力によって、嵌合機構部３のインナーローラ３１に向けて供給するプロファイル１００に、その供給方向とは逆向きの力（バックテンション）を作用させているので、既に巻回されているプロファイル１００（形成中のライニング管）を常に絞る状態に維持することができ、これにより、新たにプロファイル１００の嵌合のために、既に巻回されているプロファイル１００を内側から押しても外側に逃げることがなくなる。すなわち、供給ローラ４によって新たに供給するプロファイル１００にバックテンションをかけることにより、既に巻回されているプロファイル自体が、例えば図１０に示すようなアウターローラ３３１の役割を果たすことができる。

このように、この例では、製管機１にアウターローラを設けなくても、製管当初から製管終了時にわたって、常に安定した状態でライニング管１１を順調に製管することができるので、既設管２００内面にライニング管１１をクリアランスの無い状態で製管することができる。また、アウターローラを通過させるための凹部等を形成中のライニング管１１に設ける必要がないので、プロファイル１００が高剛性であってもライニング管の製管が可能になる。さらに、外側から反力が得られない場合や、既設管２００内面の凹凸が激しい場合であっても、そのような状況に関係なくライニング管を安定して製管することができる。

しかも、油圧モータ３２、スプロケット５及びチェーン６等によって構成される回転駆動機構によって、リンクローラ２２・・２２の全てをインナーローラ３１と同じ向きに回転させて、製管機１の全体に駆動力をかける構造であるので、新たに供給するプロファイル１００などに集中的に荷重がかかることを抑制することができ、大口径で重量が大きいライニング管を形成する場合であっても、問題なく製管を行うことができる。

なお、以上の製管工程において、製管機１の嵌合機構部３の周回数が多くなるにつれて、既設管２００内に供給されるプロファイル１００は捩れた状態になるが、地上に設置のプロファイルドラム１３０（回転台付き）を連続的もしくは断続的に回転させることにより、プロファイル１００の捩れを解消することができる。
−製管の完了・製管機器類の撤去−
既設管２００の全長にわたってライニング管１１の製管が終了した後、ライニング管１１の管端部のプロファイル１００を切断し、次いで、製管機１及び油圧ユニットなどの機器類を撤去する。

−裏込め材について−
以上のライニング施工方法において、ライニング管１１の外周面（プロファイル１００の外周面）と既設管２００との間隙（プロファイル１００のリブ１０３間の間隙も含む）にモルタル等の裏込め材を注入してもよいし、注入しなくてもよい。裏込め材を注入する場合、例えば、嵌合直前のプロファイル１００の表面にモルタルを塗布するという方法を採用すればよい。

ここで、以上の例では、図１及び図２に示す構造のプロファイル１００を用いて既設管２００内にライニング管１１を製管しているが、これに替えて、図３及び図４に示す構造のプロファイル１１０を用いて既設管２００内にライニング管を製管してもよい。また、図１〜図４に示すプロファイルに限られることなく、既に巻回されているプロファイルの嵌合部に、新たに供給されるプロファイルの嵌合部を内側から押し付けるだけで嵌合することが可能な構造であれば、他の構造のプロファイルを用いてライニング管の製管を行ってもよい。

本発明は、農業用水管、下水道管、上水道あるいはガス管などの既設管が、ひび割れや腐食等により老朽化した際に、その老朽化した既設管を更生するのに有効に利用することができる。

本発明のライニング施工方法に用いるプロファイルの一例を示す断面図である。 同じくプロファイルの一例を示す断面図である。 本発明のライニング施工方法に用いるプロファイルの他の例を示す断面図である。 同じくプロファイルの他の例を示す断面図である。 本発明の製管機の一例を示す正面図である。 図５の製管機を使用状態で示す斜視図である。 インナーローラとリンクローラとの連結構造を示す図である。 本発明のライニング施工方法の一例を示す図である。 本発明のライニング施工方法の一例を示す図である。 従来のライニング施工方法及び製管機の一例を示す図である。

符号の説明

１ 製管機
２ 成形フレーム
２０ リンク機構
２１ リンク体
２２ リンクローラ
３ 嵌合機構部
３１ インナーローラ
３２ 油圧モータ
４ 供給ローラ
４１，４２ ピンチローラ
４０ 支持プレート
５ スプロケット
６ チェーン
７ 油圧ユニット
８ 発電機
１０ 開始用ライニング管
１１ ライニング管
１００ プロファイル
１０１ 嵌合凸部
１０２ 嵌合凹部
２００ 既設管
２０１，２０２ マンホール

Claims (2)

1. 既設管内において、両側縁部に嵌合部が形成された長尺のプロファイルを螺旋状に巻回し、互いに隣接する嵌合部同士を相互に嵌合することによりライニング管を形成する既設管のライニング施工方法であって、
   既に巻回されているプロファイルに対し、その内側から新たに巻回するプロファイルを供給するとともに、プロファイルの内面と外面を挟み込むピンチローラの回転を規制する、又は、ピンチローラをプロファイルの供給方向とは逆向きに回転させることにより、その新たに巻回するプロファイルに供給方向とは逆向きの力を作用させながら、この新たなプロファイルを既巻回済みのプロファイルに内側から押し付けることにより、新たなプロファイルの嵌合部を既巻回済みのプロファイルの嵌合部に嵌合することを特徴とする既設管のライニング施工方法。
2. 既設管内において、両側縁部に嵌合部が形成された長尺のプロファイルを螺旋状に巻回し、互いに隣接する嵌合部同士を相互に嵌合することによりライニング管を形成するのに用いられる製管機であって、
   複数のリンク体を相互に連結してなる環状構造のリンク機構と、前記リンク機構のリンク体に回転自在に支持され、既に巻回されているプロファイルの内側面に接触する複数のリンクローラと、既に巻回されているプロファイルと新たに巻回するプロファイルの嵌合部同士を嵌合する嵌合領域の内側に位置するように、前記リンク機構に設置されたインナーローラと、前記複数のリンクローラ及びインナーローラに同じ向きの回転を与える回転駆動機構と、前記嵌合領域に向けて新たなプロファイルを内側から供給する供給ローラとを備え、
   前記供給ローラによって、既巻回済みのプロファイルに向けて供給する新たなプロファイルに、供給方向とは逆向きの力を作用させながら、この新たなプロファイルを前記インナーローラにて既巻回済みのプロファイルに内側から押し付けることにより、新たなプロファイルの嵌合部を既巻回済みのプロファイルの嵌合部に嵌合するように構成されていることを特徴とする製管機。

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