JP4713898B2 - 二重管の固定方法 - Google Patents

Description

本発明は、外管に内管を挿入して二重管とし、外管と内管との間に充填材を充填し固化させて固定するための二重管の固定方法に関する。

従来、例えば老朽化した鋼製の埋設管を更新する際などに、既設管（外管）に新設管（内管）を挿入して、既設管と新設管との間にモルタルなどの充填材を充填し固化させて、既設管と新設管を一体化した二重管とする方法が採られる場合がある（例えば、特許文献１参照。）。

ここで、特許文献１においては、新設管の外面に緩衝材を複数取り付けて、新設管を既設管内に押し込んでいる。つまり、既設管内における新設管の断面方向の位置決めは、緩衝材によって行われており、新設管を押し込んだ後でその位置を調整することはできない。

そこで、図５（ａ）に示すように、内管２２の位置を調整して仮固定する方法として、鋼製ボルト２３を用いることが行われている。すなわち、内管２２にボルト孔２２ａを複数設け、これらのボルト孔２２ａに鋼製ボルト２３を内管２２の内側からねじ込み、鋼製ボルト２３の先端を突出させて外管２１の内面に押し当てて、内管２２の位置を調整する。内管２２の位置を調整した後、図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、この鋼製ボルト２３を、頭部が内管２２の内面から突き出ない鋼製の栓ボルト２４に交換し、ボルト孔２２ａをプラグ溶接して溶接部２５によって封鎖する。そして、鋼製の栓ボルト２４による仮固定の状態のまま、外管２１と内管２２との間に充填材を充填して固化させて、二重管を固定する。

また、鋼製ボルトの代わりに、外管と内管との間に鋼製クサビを差し込んで、内管の位置を調整して仮固定することも行われている。
特開２００３−１２０８５９号公報

しかし、上記のような仮固定の方法では、外管と内管との間に鋼製のボルトやクサビが残ってしまう。これらの鋼製のボルトやクサビは、モルタルなどの充填材よりも弾性係数が大きい。そのため、これらが残置された箇所に応力集中が生じ、その部分の二重管を損傷するおそれがある。

本発明の課題は、内管の位置を調整して仮固定し、外管と内管との間に充填材を充填して固化させることにより二重管を固定した場合に、仮固定した箇所への応力集中を防ぎ、二重管に損傷を生じさせないようにすることである。

以上の課題を解決するため、本発明は、例えば図１に示すように、外管（既設鉄管１）に内管（新設鉄管２）を挿入して、外管と内管との間に充填材９を充填し固化させて二重管を固定する二重管の固定方法であって、前記内管の位置を複数の仮留め調整手段３により調整して仮留めし、前記外管と内管との間に弾性係数が前記充填材９とほぼ同じである仮固定材６を設置して仮固定し、前記仮留め調整手段３を取り外した後、前記仮固定材６を残したまま、前記外管と内管との間に充填材９を充填し固化させて二重管を固定することを特徴とする。

ここで、充填材９は、外管と内管との間に充填することができ、充填後固化して二重管を固定できるものである。例えば、セメント系、樹脂系などのものが挙げられる。この充填材９と弾性係数がほぼ同じである仮固定材６としては、同様にセメント系、樹脂系などのもので、外管と内管との間隔に応じて予め形成されたもの、または外管と内管との間に注入して硬化したものが挙げられる。

仮留め調整手段３としては、外管または内管に取り付けられて、または独立して、内管の位置を調整でき、内管を保持して仮留めできるものである。例えば、外管または内管に取り付けられるものとしては、従来の鋼製のボルトのようなものでもよく、独立するものとしては、従来の鋼製のクサビのようなものでもよい。

このように、二重管を仮固定した後、仮留め調整手段３は取り外され、外管と内管との間には仮固定材６が残される。仮固定材６を残したまま、外管と内管との間に充填材９を充填しても、仮固定材６の弾性係数が充填材９とほぼ同じであるため、仮固定材６が設置された箇所への応力集中を防止することができる。よって、仮固定材６が設置された部分において二重管が損傷するおそれを無くすことができる。

本発明は、例えば図１に示すように、上記の二重管の固定方法において、前記仮固定材６は、袋に固化材８を注入したものであり、この固化材８が注入された袋（弾性を有する袋７）を前記外管と内管との間に設置し、固化材８が固化した後、前記仮留め調整手段３を取り外すことを特徴とする。

ここで、袋としては、固化材８を注入するとき、固化材８を注入して外管と内管との間に設置するとき、または注入した固化材８が固化するときに漏れたり、破れたりしないものであればよい。この袋に注入される固化材８としては、充填材と同様にセメント系、樹脂系などのもので硬化するものが挙げられる。セメント系のものとしては、セメントミルク、モルタル、コンクリートなどに必要に応じ混和材を混入したものが考えられ、樹脂系のものとしては、エポキシ樹脂やウレタン樹脂等の合成樹脂をベースに、無機質系材料を複合的に使用したものが考えられる。

このように、固化材８が注入された袋を外管と内管との間に設置し、固化材８が固化することで、外管と内管との間隔、形状に応じて、仮固定材６を容易に形成することができる。

また、本発明は、例えば図１に示すように、上記の二重管の固定方法において、前記袋として弾性のある袋７を用いることを特徴とする。

ここで、弾性のある袋７としては、伸縮性を有し弾力のある、例えばゴム製のものなどが挙げられる。

このように、弾性のある袋７を用いることで、この弾性のある袋７に注入された固化材８が固化するまで、外管及び内管の半径方向に膨らもうとする力が常に働き、外管及び内管を押さえつけた状態となり、二重管を確実に仮固定することができる。

請求項２に記載の発明は、例えば図１に示すように、請求項１に記載の二重管の固定方法において、前記固化材８としてエポキシ樹脂系硬化材を用いることを特徴とする。

このように、固化材８としてエポキシ樹脂系硬化材を用いることにより、セメント系硬化材に比べ、その硬化が早いので、二重管の仮固定の作業時間を短縮することができる。また、モルタルなどのセメント系のものに比べ、仮固定材６の重量を軽くすることができる。

請求項３に記載の発明は、例えば図１に示すように、請求項１または２に記載の二重管の固定方法において、前記仮留め調整手段３は、前記内管の内面に取り付けられ、内管の端部から張り出した張出し部４ａを有するボルト受け材４と、この張出し部４ａに前記外管に向かって突出可能に設けられたボルト５とを備え、このボルト５の先端を前記外管の内面に押し当てて、前記内管を所定の位置に仮留めすることを特徴とする。

このように、ボルト受け材４が内管の端部から張り出した状態で内管の内面に取り付けられ、ボルトが張出し部４ａに外管に向かって突出可能に設けられる。外管の内面を押し当てて仮留めするボルトが、内管の端部から張り出した張出し部４ａに設けられることにより、従来のように、鋼製ボルトを直接内管に取り付けるこがとなく、内管にボルト孔を開ける必要が無くなる。

本発明によれば、外管に内管を挿入して、内管の位置を複数の仮留め調整手段により調整して仮留めし、外管と内管との間に弾性係数が前記充填材とほぼ同じである仮固定材を設置して仮固定する。そして、仮留め調整手段を取り外した後、仮固定材を残したまま、外管と内管との間に充填材を充填し固化させて二重管を固定する。これにより、仮固定材が設置された箇所への応力集中が生じて二重管が損傷する可能性を回避することができる。

また、仮固定材として、袋に固化材を注入したものを用いれば、外管と内管との間に設置することにより、その間隔、形状に応じた仮固定材の形成が容易になる。また、袋として弾性のある袋を用いれば、注入された固化材が固化するまで、外管及び内管を押さえつけ、二重管の仮固定を確実に行うことができる。また、固化材としてエポキシ樹脂系硬化材を用いれば、セメント系硬化材に比べ、その硬化が早いので、二重管の仮固定作業の時間短縮が可能である。

また、仮留め調整手段として、内管の内面に取り付けられ、内管の端部から張り出した張出し部を有するボルト受け材と、この張出し部に外管に向かって突出可能に設けられたボルトとから構成すれば、外管の内面を押し当てて仮留めするボルトが、内管の端部から張り出した張出し部に設けられるため、内管にボルト孔を開ける必要が無くなる。

以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
図１に示すように、本実施の形態における二重管の固定は、既設鉄管１（外管）と新設鉄管２（内管）とを仮固定し、既設鉄管１と新設鉄管２との隙間に充填材９を充填し固化させることにより行う。

このとき、二重管の仮固定は、新設鉄管２の位置を複数の仮留め調整手段３により調整して仮留めし、既設鉄管１と新設鉄管２との隙間に弾性係数が充填材９とほぼ同じである仮固定材６を設置して行う。そして、充填材９の充填は、この仮固定を解除し、すなわち仮留め調整手段３を取り外した後、仮固定材６を残したまま行う。以下、詳細に説明する。

まず、予め複数の仮留め調整手段３を新設鉄管２に取り付けておく。その取付け位置は、図１（ａ）に示すように、新設鉄管２の内面の前端部付近において、周方向に上下左右４箇所である。図１（ｂ）、（ｃ）に示すように、この仮留め調整手段３は、新設鉄管２の端部から張り出した張出し部４ａを有するボルト受け材４と、この張出し部４ａに既設鉄管１の内面に向かって突出可能に設けられたボルト５とを備えている。

ボルト受け材４は、山形鋼であり、その一面を取付け位置の内管の内面にほぼ垂直にした状態で、端部の一部を溶接して新設鉄管２に取り付ける。また、この新設鉄管２に溶接された面においては、端部付近から前方に向かって、切欠き部４ｃを形成する。また、ボルト受け材４の張出し部４ａのもう一方の面には、ナット４ｂを溶接して固定する。さらに、このナット４ｂのネジ孔に対応する位置にボルト５を挿通する挿通孔を形成する。

新設鉄管２を既設鉄管１に挿入した後、各仮留め調整手段３においてボルト５の先端を既設鉄管１の内面に押し当てて、新設鉄管２の位置を調整して所定の位置に仮留めする。

次に、仮留め調整手段３で仮留めした状態で、仮留め調整手段３の取付位置の近傍で既設鉄管１と新設鉄管２との間に仮固定材６を設置する。この仮固定材６は、弾性のある袋７、例えば市販されているゴム風船に固化材８を注入したものである。

弾性のある袋７を用いることで、この弾性のある袋７に注入された固化材８が固化するまで、既設鉄管１及び新設鉄管２に半径方向に膨らもうとする力が常に働き、外管及び内管を押さえつけた状態となり、新設鉄管２を確実に仮固定することができる。

固化材８としては、エポキシ樹脂系硬化材を用いる。例えば、コンクリートクラック補修材として周知である「ＢＯメジコン＃３００」（ビーオーケミカル株式会社製）を使用する。また、製品としては、パテ状かペースト状のタイプが存在するが、狭い箇所への挿入という条件を考慮しペースト状のタイプを使用する。なお、固化材８として無収縮急結モルタルを使用することも可能である。

ここで、この固化材８は、その弾性係数（ヤング率）が、後述するセメント系の充填材９のそれとほぼ同じものである。そのため、充填材９と一体化、追従することから、新設鉄管２へ仮固定材６を介して集中荷重として応力が働く危険性がなくなり、新設鉄管２へ悪影響を与えることがない。例えば、「ＢＯメジコン＃３００」は圧縮強度が７０Ｎ／ｍｍ^２以上、弾性係数が２．０×１０^４Ｎ／ｍｍ^２以上となっており、後述するセメント系の充填材は圧縮強度が６５．４Ｎ／ｍｍ^２、弾性係数が１．９×１０^４Ｎ／ｍｍ^２となっている。

また、このような仮固定材６は、自在に整形可能であるため、必要な寸法が配置位置により異なる場合に、微調整が可能である。また、性状が低粘度（液状）のため、狭いクリアランス内への挿入が可能である。

また、固化した固化材８は十分な強度を有することから、鉄管という重量物を支えることができる。例えば、「ＢＯメジコン＃３００」は圧縮強度については７０Ｎ／ｍｍ^２以上あることから鉄管を仮固定するには十分な強度を有している。すなわち、鉄管重量を３．０ｔとした場合、２．１×２．１＝４．４ｃｍ^２の受圧面積があれば十分鉄管の重量を支持することが可能である（荷重換算すると７０Ｎ／ｍｍ^２＝６８６ｋｇ／ｃｍ^２となることから６８６ｋｇ／ｃｍ^２×４．４ｃｍ^２＝３，０１８ｋｇとなる。）。また、耐熱性を有することから、仮固定材６の設置箇所付近で溶接作業を行うことができる。また、腐食、劣化せず高い耐久性を有することから、使用期間が長期に及ぶ永久構造物に適している。

また、固化材８はモルタル系の硬化材のように硬化に時間を要することなく、作業工程に支障をきたすことがない。例えば、「ＢＯメジコン＃３００」の硬化時間は、養生温度２０℃の場合で１６時間となっていることから、作業工程の中で前日の夕方に仮固定材６を作成、挿入すれば翌日には十分作業が可能であり、作業工程を遅延させることはない。

次に、袋の中の固化材８が固化した後、軸方向に新設鉄管２を接続する。新設鉄管２の接続は、ボルト５をボルト受け材４から取り外して、接続する新設鉄管２の後端部を、既に仮固定された新設鉄管２の前端部に裏当て材１０でガイドして突き合せる。そして、ボルト受け材４の張出し部４ａと、接続する新設鉄管２の後端部との間にクサビなど差し込んで、接続される新設鉄管２をその位置の調整を行うとともにその後端部を固定する。

新設鉄管２の仮固定と接続を順次繰り返し、全ての新設鉄管２を仮固定した後で、各新設鉄管２の端部どうしを溶接接合する。このとき、切欠き部４ｃがあるので、その部分の溶接が容易である。そして、ボルト受け材４を新設鉄管２との溶接箇所を切断して取り外す。

そして、既設鉄管１と新設鉄管２との隙間に、仮固定材６を残したまま、充填材９を充填する。ここで、充填材９としては、「太平洋ユーロックスセメント（スラリー型）」（太平洋マテリアル株式会社製）を用いたセメントミルクを使用する。石灰系膨張材を基材とした無収縮性混和材とセメントを配合したもので、高流動性、小間隙充填を有しており、３〜３０ｍｍの狭い間隙への充填が可能である。図１（ｃ）に示すように、この充填材９が固化すれば、二重管の固定作業が完了となる。

次に、図２〜４に基づいて、新設鉄管の据付手順の実施例を説明する。図２に示す実施例は、水圧鉄管路の取替工事において、既設の全巻き固定台３０にかかる区間を、その全巻き固定台３０を現状のまま使用し、既設鉄管１の内部に新設鉄管Ａ〜Ｄ（内管）を挿入して二重管として更新するものである。

まず、図３（ａ）に示すように、新設鉄管Ｃを、下流側からクレーンなどにより吊り込み、上流側からチルホールなどを用いて引き上げながら、据付架台３１上から既設鉄管１内に挿入して、配置されるべき位置よりも上流側に仮置きする。

次に、図３（ｂ）に示すように、新設鉄管Ｄを、下流側から吊り込み、上流側から引き上げながら、既設鉄管１内に挿入して、所定の位置に配置する。新設鉄管Ｄの前端部付近に取り付けられた複数の仮留め調整手段３により、新設鉄管Ｄをその位置を調整して仮留めし、仮固定材６を設置して仮固定する。新設鉄管Ｄの仮留めは、通り芯と管位置の確認を行い、仮留め調整手段３によって管の真円度を見ながら調整する。仮固定後は、仮留め調整手段３を取り外しておく。

そして、図３（ｃ）に示すように、既に引き込んである新設鉄管Ｃを引き下げて、所定の位置に配置する。この配置は、新設鉄管Ｃの後端部が新設鉄管Ｄに設けられた裏当て板にガイドされて行われる。新設鉄管Ｃも同様に仮固定を行う。

次に、図３（ｄ）に示すように、新設鉄管Ｂを上流側から吊り込み、引き下げながら、据付架台３１上から既設鉄管１内に挿入して、所定の位置に配置する。新設鉄管２Ｂも同様に仮固定する。その後、図４（ａ）に示すように、同様にして新設鉄管２Ａも所定の位置に配置して、新設鉄管２ＡからＤの仮固定が完了する。

そして、図４（ｂ）に示すように、前後に配置された新設鉄管２ＡとＢ、ＢとＣ、およびＣとＤの端部どうしを全周にわたって溶接接合する。符号１１は、溶接部を表す。

溶接部１１の非破壊検査などを終えた後、図４（ｃ）に示すように、既設鉄管１の前後両端部に、既設鉄管１と新設鉄管２の隙間を閉塞し充填材９の流出を防止する閉塞材１２を設置して、既設鉄管１と新設鉄管２の隙間に充填材９を充填する。この際、新設鉄管２が移動、変形しないように無圧注入とする。また、事前に通水試験を行い漏水箇所がないか確認を行う。新設鉄管２の内面の塗装を完了した後、架台などを撤去して、新設鉄管２の据付が完了する。

なお、以上の実施の形態においては、本発明を水圧鉄管の取替工事に適用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、構造物の壁貫通部における埋込配管の更新や補強にも適用可能である。
また、仮留め調整手段、仮固定材の取付位置、取付数なども、仮留め、仮固定に必要とされる機能を満たす限りおいて任意であり、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。

本発明を適用した一実施の形態の二重管の固定方法における構成を示す図で、（ａ）は横断面図であり、（ｂ）は仮留め調整手段及び仮固定材が設置される部分の拡大横断面図であり、（ｃ）はその部分の拡大縦断面図である。 実施例における全巻き固定台の断面図である。 実施例における二重管の据付手順の前半を説明する図である。 同じく、二重管の据付手順の後半を説明する図である。 従来の二重管の固定方法における構成を示す図である。

符号の説明

１ 既設鉄管（外管）
２ 新設鉄管（内管）
３ 仮留め調整手段
４ ボルト受け材
４ａ 張出し部
５ ボルト
６ 仮固定材
７ 弾性のある袋
８ 固化材
９ 充填材
１０ 裏当て材
１１ 溶接部
１２ 閉塞材
３０ 全巻き固定台

Claims (3)

1. 外管に内管を挿入して、外管と内管との間に充填材を充填し固化させて二重管を固定する二重管の固定方法であって、
   前記内管の位置を複数の仮留め調整手段により調整して仮留めし、前記外管と内管との間に弾性係数が前記充填材とほぼ同じである仮固定材を設置して仮固定し、
   前記仮留め調整手段を取り外した後、前記仮固定材を残したまま、前記外管と内管との間に充填材を充填し固化させて二重管を固定する工程を含み、
   前記仮固定材は、弾性のある袋に固化材を注入したものであり、
   この固化材が注入された前記弾性のある袋を前記外管と内管との間に内管の外側から設置し、固化材が固化した後、前記仮留め調整手段を取り外すことを特徴とする二重管の固定方法。
2. 前記固化材としてエポキシ樹脂系硬化材を用いることを特徴とする請求項１に記載の二重管の固定方法。
3. 前記仮留め調整手段は、前記内管の内面に取り付けられ、内管の端部から張り出した張出し部を有するボルト受け材と、この張出し部に前記外管に向かって突出可能に設けられたボルトとを備え、
   このボルトの先端を前記外管の内面に押し当てて、前記内管を所定の位置に仮留めすることを特徴とする請求項１または２に記載の二重管の固定方法。

Images