JP4674171B2

JP4674171B2 - 既設管の更生工法

Info

Publication number: JP4674171B2
Application number: JP2006045587A
Authority: JP
Inventors: 善治野崎; 健夫黒田; 明彦高谷; 恵太久瀬
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2006-02-22
Filing date: 2006-02-22
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2026-02-22
Also published as: JP2007224990A

Description

本発明は、両側縁部に接合部が形成された長尺状の帯状体を、管渠（以下「既設管」と言う。）内面に接合部を螺旋状に接合させながら製管機により製管するとともに、既設管と新たに形成された螺旋管との隙間にモルタルを注入する既設管の更生工法に関し、より詳細には、既設管更生時のモルタル裏込め工法に関する。

従来より、既設管の更生工法として、図３及び図４に示すように、既設管１０内に設置された製管機１１によって、両側縁部に接合部が形成された可撓性を有する帯状のプロファイル１３ａを螺旋状に巻回・接合しつつ螺旋管（更生管）１３を成形して既設管１０内に挿入し、同時に、既設管１０と新設された螺旋管１３との隙間１２に裏込め材であるモルタルを注入充填する既設管の更生工法、いわゆる製管同時裏込め工法が行われている（例えば、特許文献１参照。）。

この場合、既設管１０と螺旋管１３との隙間１２に裏込め材であるモルタルを注入充填する際には、既設管１０内に挿入された螺旋管１３の一端部から既設管１０と螺旋管１１との間の隙間１２に、裏込め材であるモルタルの供給ホース１４の注入ノズル１４ａを挿入してモルタルを注入充填していた。

ところで、このような工法で供給されるモルタルに対しては、下記のような品質が要求されている。

・既設管と新設された螺旋管との隙間の中で、モルタルの自重によってずれ落ちることがない程度の高い粘性を有していること。
このようにモルタルがずれ落ちると、特に製管機が下方向に向いた際にモルタルが落し、隙間が充填されていない更生管となってしまう不具合が生じるためである。

・隙間への注入充填を行うためのポンプで吐出できる程度の粘性であること。
これは、ポンプで吐出できないと隙間の充填ができないためである。

・粘性が安定していること。
これは、モルタルの粘性が低くなったり高くなったりする変動を起こすと、隙間への注入充填を行うためのポンプからの吐出量が安定しなくなるためである。すなわち、モルタルの粘性が低い場合は、隙間の中でモルタルがその自重によってずれ落ちることにより隙間が充填されてない更生管になったり、或いはポンプから吐出されるモルタルの吐出量が多くなるために隙間から溢れ出て管内を汚したり、モルタルが製管機に付着固化して製管機が動かなくなる等の不具合を生じたりするためである。逆に、モルタルの粘性が高くなると、ポンプから吐出されるモルタルの吐出量が少なくなり、隙間が充填されてない更生管になってしまう不具合が発生する。

したがって従来モルタルの供給は、人手での計量制御が容易な２０ｋｇ程度のバッチ単位で混練し、そのバッチ単位で既設管１０内を人力で搬送し、既設管１０内の製管機１１近傍に設置されたポンプ（図示省略）に投入して、供給ホース１４から隙間１２に注入充填していた。
特開２００３−４２３４５号公報

このように、従来は、裏込め材であるモルタルを例えば地上に設置された小型バッチ式混練機（図示省略）で混練し、混練したモルタルを人間が既設管内に入って製管機のところまで搬送していた。これは、例えば地上から配管（ホース）を用いて製管機近傍に設置されたポンプまで圧送しようとしても、モルタルの粘度が高いため、近距離でしか使用できず、遠距離になった場合には送ることができなかったからである。そのため、モルタル裏込め工法は手間と工数がかかるといった問題があった。さらに、管径の小さな管渠では人間が入ることができないので更生させることが困難であった。

また、低粘度モルタルを地上から圧送し、製管機の近傍で粘度を増大させる添加剤と混合して注入を行うことも検討されているが、地上と既設管（埋設管）との高低差が大きい場合、高低差によるヘッド圧で低粘度モルタルと添加剤の混合比率が安定しないため、安定した粘度のモルタルとならず、製管同時裏込め工法において注入充填されるモルタルに要求される品質を満足させることができないといった欠点があった。

本発明はかかる問題点を解決すべく創案されたもので、その目的は、人手による搬送を解消し、ホースによる圧送を可能とすることで、工数の削減と手間の簡略化を図るとともに、地上と既設管との高低差が大きい場合であっても安定したモルタルの注入を行うことができる既設管の更生工法を提供することにある。

上記の目的を達成するため本発明は、両側縁部に接合部が形成された長尺状の帯状体を、管渠内面に接合部を螺旋状に接合させながら製管機により製管するとともに、管渠と新たに形成された螺旋管との隙間に高粘度モルタルを注入する工法において、低粘度モルタルを地上から配管を通じて管渠内に設置された混練部を有するポンプに供給するとともに、粘度を増加させる添加剤を前記混練部に供給することにより高粘度モルタルとし、前記混練部を有するポンプにより前記隙間に高粘度モルタルを注入する既設管の更生工法であって、前記低粘度モルタルを供給する配管において、混練部の前段に流量カウンタと遮断装置を設置し、前記混練部に低粘度モルタル及び添加剤を設定量供給した後、その低粘度モルタルの供給を遮断装置で遮断し、混練部で低粘度モルタル及び添加剤を混合して高粘度モルタルとし、前記混練部を有するポンプにより前記隙間にこの高粘度モルタルを注入することを特徴とする。この場合に、前記添加剤を地上から添加剤用配管を通じて供給し、この添加剤用配管において、混練部の前段に添加剤用流量カウンタと添加剤用遮断装置を設置し、前記混練部に低粘度モルタル及び添加剤を設定量供給した後、その添加剤の供給を添加剤用遮断装置で遮断し、混練部で低粘度モルタル及び添加剤を混合して高粘度モルタルとし、前記混練部を有するポンプにより前記隙間にこの高粘度モルタルを注入するようにしてもよい。

本発明の既設管の更生工法によれば、混練部に低粘度モルタル及び添加剤を設定量供給した後、その供給を遮断装置で遮断するので、混練部で常に低粘度モルタルと添加剤を一定比率で混合することができ、粘度の安定した高粘度モルタルを作ることができる。したがって、地上から製管機までの高低差が大きくなった場合でも、高粘度モルタルを隙間に一定量確実に注入することができる。また、人手による搬送が不要となることから、工数の削減と手間を簡略化することができる。

また本発明は、流量カウンタが設定値となると遮断装置を起動させ、低粘度モルタルの混練部への供給を自動的に遮断し、混練を開始するともに、次回に低粘度モルタルを混練部へ供給するための流量カウンタ原点を設定するシステムを有することを特徴としている。この場合に、前記添加剤用流量カウンタが設定値となると添加剤用遮断装置を起動させ、添加剤の混練部への供給を自動的に遮断し、混練を開始するともに、次回に添加剤を混練部へ供給するための流量カウンタ原点を設定するようにしてもよい。

本発明の既設管の更生工法によれば、さらに人手を少なくすることが出来る。また、低粘度モルタル及び添加剤の混練部への供給を自動的に遮断するので、人間が入ることのできないような管径の小さな管渠の更生も可能になる。この場合において、供給を自動的に遮断することは、例えば流量カウンタから出力される信号を取り出すことにより行うことができる。

さらに本発明は、前記遮断装置がピンチバルブやスクイズオフ工具であることを特徴としており、遮断装置をピンチバルブやホースを押しつぶすスクイズオフ工具を用いることにより、特に低粘度モルタルの遮断装置でのセメントの硬化に伴う遮断不良を防ぎトラブルを避けることが可能となる。

なお、本発明の既設管の更生工法において、前記低粘度モルタルのフロー値が２００ｍｍ以上であり、前記添加剤を添加した後の高粘度モルタルのフロー値が２００ｍｍ未満であることが好ましい。ここでフロー値は、低粘度モルタルは突き固め及び落下運動を行わないことを除いて、高粘度モルタルは落下運動を行わないことを除いて、ＪＩＳＲ５２０１に準拠して測定を行った。

低粘度モルタルとしては、
原料として、セメント（普通ポルトランドセメント，早強ポルトランドセメント，超早強ポルトランドセメント，中庸熱ポルトランドセメント等のポルトランドセメントや高炉セメント，シリカセメント等の混合セメント）と水を必須成分として、他に
・混和材（フライアッシュ，高炉スラグ，シロカヒューム等）
・膨張材（ＣａＯ，３ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・ＣａＳＯ₄，６ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・ＳＯ₃等）
・膨張剤（アルミ粉，珪素粉など）
・減水剤（リグニンスルホン酸系，ナフタレンスルホン酸系，メラミンスルホン酸系，ポリカルボン酸系，アミノスルホン酸系等）
・分離低減剤（メチルセルロース系，ポリビニルアルコール系，ヒドロキシルアルコール系，ポリアクリル酸ソーダ系，ポリアクリルアミド系）
・骨材（珪砂，川砂，砕石粉等）
・ポリマーディスパーション（アクリル系，酢酸ビニル系，エチレン酢酸ビニル系，ＳＢＲ系など）
を適宜配合してフロー値２００mm以上となるように構成される。

低粘度モルタルの一例としては、例えば普通ポルトランドセメント１００重量部，３ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・ＣａＳＯ₄１．５重量部，アルミ粉０．００２３重量部，ポリカルボン酸系減水剤１重量部，水４７重量部の組み合わせが挙げられ、フロー値は３３０mmの流動性の高い低粘度モルタルとなっている。

添加剤としては、分散剤を利用して粘度系鉱物を水に分散したものが使用される。粘土系鉱物としては、ベントナイト，メタカオリン，アタパルジャイト等の粘土系鉱物が使用できる。

分散剤としては、
・トリポリリン酸ナトリウム，テトラポリリン酸ナトリウム，ピロリン酸ナトリウム等の等の無機リン酸塩
・脂肪族化合物や環式化合物のカルボン酸塩
・硫酸化油，アルキル硫酸塩，アルキルエーテル硫酸塩，アルキルエステル硫酸塩等の脂肪族硫酸エステルやアルキルアリールエーテル硫酸等の環式化合物硫酸エステル塩
・アルキルスルホン酸塩，スルホコハク酸塩等の脂肪族スルホン酸塩やアルキルアリル及びアルキルナフタレンスルホン酸塩等の環式化合物スルホン酸塩
・アルキルリン酸塩，エーテルリン酸塩等の脂肪族リン酸エステル塩やアルキルアリールエーテルリン酸塩等のリン酸エステル塩
等の分散剤が使用できる。

添加剤は低粘度モルタルと同様，フロー値２００ｍｍ以上となるものに配合設計される。

添加剤としての組み合わせの一例は、例えばメタカオリン３５重量部，ピロリン酸ナトリウム０．７重量部，水１００重量部とした組み合わせが挙げられ、フロー値は３６０mmの低粘度のものとなっている。

また、添加剤としての別の一例は、アタパルジャイト４０重量部，トリポリリン酸ナトリウム０．３重量部，水１００重量部とした組み合わせが挙げられ、フロー値は３３０mmの低粘度のものとなっている。

このように、低粘度モルタルとすることにより、一般的なセメントミキサーでの混練及びアジテーターでの一時保管が可能となり、かつ、ホースでの安定した一定量の長距離輸送（圧送）が可能となる。また、添加剤も分散剤を利用して粘土系鉱物を水に分散した低粘度のものであり、ホースでの安定した一定量の長距離圧送が可能となる。これにより、低粘度のモルタルと添加剤とを地上からホースで既設管内の製管機近傍まで圧送し、既設管と螺旋管との隙間に注入する直前に一定比率で混合することにより、地上から製管機までの高低差が大きくなった場合でも、増粘されたモルタルを隙間に一定量確実に注入することができる。

本発明によれば、地上から製管機までの高低差が大きくなった場合でも、高粘度モルタルを隙間に一定量確実に注入することができる。また、人手による搬送が不要となることから、工数の削減と手間を簡略化することができる。さらに、人間が入ることのできないような管径の小さな管渠の更生も可能になる。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。

本実施形態の既設管の更生工法は、両側縁部に接合部が形成された長尺状の帯状のプロファイルを、既設管の内面に接合部を螺旋状に接合させながら製管機により製管するとともに、既設管と新たに形成された螺旋管との隙間に高粘度モルタルを注入する既設管の更生工法、いわゆる製管同時裏込め工法に適用される。

すなわち、流動性の高い低粘度モルタル（以下「Ａ液」とも言う。）を地上から配管を通じて管渠内に設置された混練部を有するポンプに供給するとともに、モルタルの粘度を増加させる添加剤（以下「Ｂ液」とも言う。）を別途地上から添加剤用配管を通じて混練部を有するポンプに供給することにより高粘度モルタルとし、この低粘度モルタルを供給する配管・添加剤を供給する配管において、混練部の前段に流量カウンタと遮断装置をそれぞれ設置し、混練部に低粘度モルタル及び添加剤を設定量供給した後、その低粘度モルタル及び添加剤の供給を遮断装置で遮断し、混練部で低粘度モルタル及び添加剤を混合して粘度の安定した高粘度モルタルとし、混練部を有するポンプにより前記隙間にこの高粘度モルタルを注入するものである。

さらに、流量カウンタを所望の値に設定し、低粘度モルタル及び添加剤の流量が設定値となると、遮断装置を起動させ、低粘度モルタル及び添加剤の混練部への供給を自動的に遮断し、混練部で混練を開始させて高粘度モルタルにするとともに、次回に低粘度モルタル及び添加剤を混練部へ供給するための流量カウンタ原点を設定するシステムを有するものである。

また、遮蔽装置をピンチバルブやホースを押しつぶすスクイズオフ工具を用いることにより、セメントの硬化に伴う遮蔽不良を防ぎトラブルを避けることを可能にしている。

Ａ液は、原料としてセメント（普通ポルトランドセメント，早強ポルトランドセメント，超早強ポルトランドセメント，中庸熱ポルトランドセメント等のポルトランドセメントや高炉セメント，シリカセメント等の混合セメント）と水を必須成分として、他に
・混和材（フライアッシュ，高炉スラグ，シロカヒューム等）
・膨張材（ＣａＯ，３ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・ＣａＳＯ₄，６ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・ＳＯ₃等）
・膨張剤（アルミ粉，珪素粉など）
・減水剤（リグニンスルホン酸系，ナフタレンスルホン酸系，メラミンスルホン酸系，ポリカルボン酸系，アミノスルホン酸系等）
・分離低減剤（メチルセルロース系，ポリビニルアルコール系，ヒドロキシルアルコール系，ポリアクリル酸ソーダ系，ポリアクリルアミド系）
・骨材（珪砂，川砂，砕石粉等）
・ポリマーディスパーション（アクリル系，酢酸ビニル系，エチレン酢酸ビニル系，ＳＢＲ系など）
が必要に応じて含まれている。これらを混練したＡ液は、流動性の高いフロー値２００ｍｍ以上の低粘度モルタルとなっている。

B液は、粘土系鉱物（ベントナイト，メタカオリン，アタパルジャイト等），分散剤（無機リン酸塩系，環式化合物硫酸エステル塩系等）水とを含んでおり、こちらもフロー値２００ｍｍ以上の添加剤となっている。

図１は、本実施形態の更生工法を実施するための各装置の配置関係を示している。

図中の符号１０は既設管、１１は製管機、１３は螺旋管、１３ａはプロファイル、１４は供給ノズル、１４ａは注入ノズルであり、これらの構成は図３及び図４に示した従来のものと同様であるので、同符号を付している。また、図中の符号１５はプロファイル供給機である。

製管機１１を挟んでプロファイル供給機１５と反対側に、モルタル混練／供給ポンプ２１と製管機１１を油圧駆動するための油圧ユニット３１，Ａ液遮断装置４１、Ａ液流量カウンタ４２、Ｂ液遮断装置４３、Ｂ液流量カウンタ４４が配置されている。

地上には、油圧ユニット３１に電力を供給するための発電機３２、Ａ液を混練するモルタルミキサー（通常のセメントミキサー）３３、混練したＡ液を一時保管するアジテーター３４、混練部２３に圧送するためのＡ液ポンプ３５、Ｂ液を混練して一時保管するＢ液タンク３６、混練部２３に圧送するためのＢ液ポンプ３７が配置されており、Ａ液ポンプ３５と混練部２３がＡ液用ホース３８で接続され、Ｂ液ポンプ３７と混練部２３がＢ液用ホース３９で接続されている。

すなわち、地上において、モルタルミキサー３３により上記組成からなるＡ液を混練し、フロー値２００ｍｍ以上の流動性の高い低粘度モルタルとしてアジテーター３４に一時保管する。そして、Ａ液ポンプ３５により混練したＡ液をＡ液用ホース３８を通じ、Ａ液遮断装置４１及びＡ液流量カウンタ４２を介して混練部２３に圧送する。これと同時に、Ｂ液タンク３６により上記組成からなるＢ液を混練して一時保管し、Ｂ液ポンプ３７により混練したＢ液をＢ液用ホース３９を通じ、Ｂ液遮断装置４３及びＢ液流量カウンタ４４を介して混練部２３に圧送する。

このように遮断装置４１、４３と流量カウンタ４２、４４により、Ａ液及びＢ液の供給量が制御できる。したがって、Ａ液とＢ液が一定比率で混練され、Ａ液であるモルタルをフロー値２００ｍｍ未満に増粘させることにより高粘度モルタルとし、その高粘度モルタルを、供給ホース１４の注入ノズル１４ａから既設管１０と螺旋管１３との隙間１２（図３参照）に注入する。

さらに流量カウンタ４２、４４より出力される信号を取り出し、所定の値になればエアー等を作動させて、遮断装置４１、４３を起動させることにより、混練部２３へのＡ液及びＢ液の供給を自動で制御することが可能となる。そして、流量カウンタ４２、４４は、混練が開始すると、次回にＡ液及びＢ液を混練部２３へ供給するための流量カウンタ原点を設定するようになされている。

また、遮断装置４１、４３をピンチバルブやホースを押しつぶすスクイズオフ工具を用いることにより、セメントの硬化に伴う遮断不良を防ぎトラブルを避けることが可能となる。

なお、上記実施形態では、発電機３２、モルタルミキサー３３、アジテーター３４、Ａ液ポンプ３５、Ｂ液タンク３６、Ｂ液ポンプ３７を地上に配置しているが、場合によっては既設管１０内の油圧ユニット３１の前方側（図１中左側）に配置し、台車等に搭載して製管機１１と共に移動できるようにしてもよい。

次にモルタルを注入する方法を、図２を参照しながら説明する。

混練機５１へ供給するＡ液及びＢ液の供給量を流量カウンタ４２、４４により計測しながら、Ａ液及びＢ液を供給し、所定の量が供給されれば遮断装置４１、４３によりＡ液，Ｂ液の供給を止める。

なお、混練機５１の下部には、制御盤（図示省略）が設けられており、この制御盤において、混練機５１のＯＮ、ＯＦＦ機能、積算カウンタ、流量カウンタ４２、４４、遮断装置４１、４３へ出力する信号線が連結されることにより、混練機５１の制御が行われている。そして、地上に設置された各装置とこの制御盤とを信号線で連結することにより、設定カウンタまでＡ液、Ｂ液が供給されると、Ａ液ポンプ３５、Ｂ液ポンプ３７を停止するように制御されている。

続いて混練機５１の撹拌電動モーター５２を起動させ、撹拌羽根５３によりＡ液，Ｂ液の混合を行い高粘度モルタルとする。Ａ液，Ｂ液の混合が終わると、高粘度モルタルを吐出ゲート５４から、スネークポンプ５５のホッパー５６に投下する。ここでＡ液とＢ液の供給比率はＡ液：Ｂ液＝４〜１５：１（体積比）である。投下は手動で行ってもよい。

スネークポンプ５５は、電動モーター５７によって駆動される螺旋状のスクリュー５８により高粘度モルタルを前方へ一方向に圧送するように構成されている。

そして、以上のスネークポンプ５５の吐出口５９に供給ホース14を接続することにより、この供給ホース１４の先端の注入ノズル１４ａから、フロー値２００mm未満の高粘度モルタルをを既設管１０と螺旋管１３との隙間１２（図３参照）に注入することができる。

本発明の実施形態の更生方法を実施するための各装置の配置関係を示す説明図である。モルタル混練／供給ポンプの説明図である。製管同時裏込め工法による既設管の更生工法の説明図であり、製管機を正面より見た図である。製管同時裏込め工法による既設管の更生工法の説明図であり、製管機部分を示す一部破断した状態の斜視図である。

符号の説明

１０既設管（管渠）
１１製管機
１２隙間
１３螺旋管（更生管）
１３ａプロファイル
１４供給ホース
１４ａ注入ノズル
１５プロファイル供給機
１６台車
２１モルタル混練／供給ポンプ
２２定量供給部
３１油圧ユニット
３２発電機
３３モルタルミキサー
３４アジテーター
３５Ａ液ポンプ
３６Ｂ液タンク
３７Ｂ液ポンプ
３８Ａ液用ホース
３９Ｂ液用ホース
４１Ａ液遮断装置
４２Ａ液流量カウンタ
４３Ｂ液遮断装置
４４Ｂ液流量カウンタ

Claims

両側縁部に接合部が形成された長尺状の帯状体を、管渠内面に接合部を螺旋状に接合させながら製管機により製管するとともに、管渠と新たに形成された螺旋管との隙間に高粘度モルタルを注入する工法において、低粘度モルタルを地上から配管を通じて管渠内に設置された混練部を有するポンプに供給するとともに、粘度を増加させる添加剤を前記混練部に供給することにより高粘度モルタルとし、前記混練部を有するポンプにより前記隙間に高粘度モルタルを注入する既設管の更生工法であって、
前記低粘度モルタルを供給する配管において、混練部の前段に流量カウンタと遮断装置を設置し、前記混練部に低粘度モルタル及び添加剤を設定量供給した後、その低粘度モルタルの供給を遮断装置で遮断し、混練部で低粘度モルタル及び添加剤を混合して高粘度モルタルとし、前記混練部を有するポンプにより前記隙間にこの高粘度モルタルを注入することを特徴とする既設管の更生工法。
前記流量カウンタが設定値となると遮断装置を起動させ、低粘度モルタルの混練部への供給を自動的に遮断し、混練を開始するともに、次回に低粘度モルタルを混練部へ供給するための流量カウンタ原点を設定するシステムを有することを特徴とする請求項１に記載の既設管の更生工法。
前記添加剤を地上から添加剤用配管を通じて前記混練部に供給し、この添加剤用配管において、混練部の前段に添加剤用流量カウンタと添加剤用遮断装置を設置し、前記混練部に低粘度モルタル及び添加剤を設定量供給した後、その添加剤の供給を添加剤用遮断装置で遮断し、混練部で低粘度モルタル及び添加剤を混合して高粘度モルタルとし、前記混練部を有するポンプにより前記隙間にこの高粘度モルタルを注入することを特徴とする請求項１又は２に記載の既設管の更生工法。
前記添加剤用流量カウンタが設定値となると添加剤用遮断装置を起動させ、添加剤の混練部への供給を自動的に遮断し、混練を開始するともに、次回に添加剤を混練部へ供給するための流量カウンタ原点を設定するシステムを有することを特徴とする請求項３に記載の既設管の更生工法。
前記遮断装置がピンチバルブであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の既設管の更生工法。
前記遮断装置がスクイズオフ工具であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の既設管の更生工法。