JP4714760B2 - 既設配管埋設箇所の配管更生工法と配管更生用引込み新規管 - Google Patents

Description

本発明は、水道配管において、地中に埋設された配管が老朽化などにより再敷設更生が必要となった場合における既設配管埋設箇所の配管更生工法とこれに用いる配管更生用引込み新規管に関するものである。

従来、既設管内に新規管を挿入して更生する埋設管の敷設工法として、特許文献１に示されるパイプインパイプ工法が知られている。この工法は、既設管の一端側に設けた発進立坑から他端側に設けた到達立坑に向けて既設管内に新規管を接続しつつ挿入していくもので、地表を開削することなく地中配管を行えるが、屈曲部への挿入については水平方向の直線に近い僅かな曲がり程度までしか対応することができず、それ以上の屈曲や垂直方向の屈曲には対応できないという問題点があった。

屈曲部への挿入対応としては、例えば特許文献１に示されるように既設管内に順次挿入する新規管を挿口受口で接合しつつ挿入する際、受口内に挿口の挿入深さを制限するディスタンスピースを各継手部に介挿することにより、挿口の挿入深さを浅くした分だけ接合部での曲折角を大きくして管路屈曲部を通過させるようにしたもの、また、特許文献２に示されるように既設管の一端側において新規管を台車上に固定し、新規管同士を接続すると共に台車同士も相互に連結して台車に軸方向推進力を加えて既設管内に新規管を挿入していくものが存在する。

また、耐用年数を経過したり、腐食により老朽化した鋼管、鉄管等の地中埋設配管の内部を洗浄し、既設管内に、より小口径の新しいポリエチレン管等を通して管路の更生に利用する技術は従来から存在したが、いずれも僅かな曲がりには対応できるが角度の大きい曲がりには対応できないものであった。

更に、フレキ管については、例えば特許文献３や４に示されるような山部と谷部が交互に且つ平行に連続する蛇腹状となっており、引張力が加わることが想定されていないため、強力な引張力によって既設管内に新規管を引込み挿入することを前提とする既設管内への新規管引込み工法においては、屈曲性を極端に犠牲にしなければ対応できなかった。
特開平１１−１９３８８２号公報 特開２００３−８３４７０号公報 特開２０００−８１１８２号公報 特開２００２−３９４６５号公報

上記のように、従来の既設管内への新規管引込みによる老朽管更生工法は、曲がり部のある管路、特に、垂直方向に屈曲する管路に対応することができないところから、ベースポートとなる立坑を埋設既設管の最深部まで掘り下げ、更に、最小限の作業スペースを確保するために広範囲を掘削しなければ施工できないという問題点があった。

即ち、図１に示す垂直方向に屈曲する管路に対応できない従来の新規管引込み工法では、例えば、鉄道運行の加圧に対する耐圧深度に埋設された既設管Ｍ内に新規管Ｎを引込むには、通常埋設深度ｎより下垂する下降管ｄと立上がり管ｅにより、直接受圧する鉄道運行区域を回避してコの字型に深く埋設された既設管Ｍの深度ｍを、受圧影響範囲Ｌとして受圧回避深度加圧区域の界面から４５度の角度で両側に拡開してセットバックした部位に深度ｍまでの立坑を開削することになる。

しかし、通常埋設深度ｎより深度ｍの部位には下降管ｄと立上がり管ｅによりコの字型に既設管Ｍが敷設されているのであるから、新規管Ｎの屈曲度を高めることにより下降管ｄと立上がり管ｅに新規管Ｎを引込むことが可能になり、深度ｎより深度ｍまでの掘削が必要なくなる。このことは水平面で既設管Ｍが９０度屈曲して敷設されている場合にも指摘される問題となっている。

更に、既設管Ｍに新規管Ｎを引込む引張力について、新規管Ｎの先端軸心部に引込みワイヤーを単純に連結して引張した場合、引張方向が固定的となって屈曲部において引込み方向と引張力の働く方向に方向差を生じて引張力が側方に逃げて引張エネルギーが無駄になると共に、新規管本体の側腹部に無駄な力が掛かって側腹部を損傷する問題がある。

屈曲度の高いフレキ管の構造について素材を金属とした場合には、前記した山部と谷部が交互に且つ平行に連続する蛇腹構造のベローズ管が効果的であるが、引張力が加わると伸びて基本構造が破壊してしまう問題があると共に、既設管内に引込む新規管としてステンレス管を使用した場合、既設管と新規管の素材間に電位差による電流が発生して素材を腐食させる問題がある。

本発明は上記した課題に対応しようとするものであり、既設管Ｍ内に引込む新規管として、ステンレス管をフレキ加工し、その外周に伸び防止のブレードを巻覆し、更に、その外周に塩化ビニール合成ゴム系の素材による防食層を形成することにより、防錆塗料では得られないフレキ管の柔軟性を確保しつつ土壌腐食を防止した、フレキ管の一端に前記引込みワイヤーを連結して、既設配管内にフレキ管を引込み通貫させることにより、既設配管埋設箇所の配管を更生させるようにしたものである。

すなわち、ステンレス管をフレキ加工し、その外周に伸び防止のブレードを巻覆することによってベローズ管として屈曲度の高さを維持して角度の大きい曲がりに対応すると共に、外周に伸び防止のブレードを巻覆することによって引込み引張力に対応し、更に、その外周に、例えば塩化ビニール合成ゴム系アウターラップテープのハーフラップ巻きを２層で巻いて防食層１３を形成することにより、金属間絶縁と土壌腐食を防止するようにしたものである。

また、上記のように構成したフレキ管に、摩擦抵抗の少ない素材による筒状のスリーブフィルムに挿通して外周を被覆し、引込み引張時の摺動摩擦抵抗を抑えると共に、フレキ管の一端に連結する引込みワイヤーを、フレキ管の軸心に対して回動且つ揺動可能に取り付けることにより、屈曲部において引込み方向と引張力の働く方向の方向差から引張力が側方に逃げる引張エネルギーの無駄を防止すると共に、新規管本体の側腹部に無駄な力が掛かって側腹部を損傷する問題にも対処するようにした。

上記フレキ管によって構成された新規管は、外周の防食層１３が既設管と新規管を絶縁隔絶し、素材間の電位差による電流の発生を防止すると共に、引込み引張の際の摺動摩擦を減少させるようにした。また、既設配管内に新規管を引込み通貫させた後、既設配管内周と新規管外周の間隙に充填材を圧入するようにして隙間への浸水を防止し既設管と新規管を一体強化するようにした。

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。１は新規管Ｎを構成するフレキ管で、ステンレスの薄板を巻いた素管を両側から圧縮して山部と谷部が交互に且つ平行に連続する蛇腹構造としたベローズ管１１を溶接等により適宜長さに接合し、その外周をベローズの伸びを抑えるためのワイヤーブレード１２を巻覆し、更に、その外周に塩化ビニール合成ゴム系アウターラップテープのハーフラップ巻きを２層で巻いた防食層１３を形成して構成されている。

ワイヤーブレード１２はベローズのしなやかさを損なわないようにステンレス鋼の細線で編みたて構成され、その外周に形成される防食層１３は、塩化ビニール合成ゴム系アウターラップテープのハーフラップ巻きを２層で巻いて構成される。この構成により、フレキ管に働く張力はベローズ管１１に作用することなく、ワイヤーブレード１２によって受けられる。

ワイヤーブレード１２の強度を増し、また、既設管をフレキ管の外装管とすることにより耐震管としての強度を確実なものとすることができ、引込み引張に当たっては防食層１３の外周にテフロン（登録商標）材やポリエチレン等、摩擦抵抗の少ない素材による筒状のフィルムにフレキ管を挿通して被覆することによって、更に円滑な引込みができる。

このように構成されたフレキ管１の端部には嵌合直管部２が接合され、引込み引張のための引込みワイヤーを連結するヘッドカバー３がフレキ管の軸心に対して回動且つ揺動可能に取り付けられるようになっている。即ち、嵌合継手２の先端側には嵌合突条２１が設定され、ヘッドカバー３の基端部３１の内周に突設されるフランジ３２とフリー状態で掛合して回動可能に構成されると共に、掛合時に嵌合突条２１とフランジ３２の間に形成される間隙４によってヘッドカバー３がフレキ管の軸心に対して揺動可能となる。

フレキ管１に対するヘッドカバー３の着合は、図５に示すように円錐を２つ割りにしたカバー片３ａ、３ｂの着合部に相互に嵌め合いとなる挿嵌片３３が形成され、フレキ管１の両側からカバー片を合わせることによって挿嵌片３３の突出片３３ａが対峙する挿嵌片３３の嵌着部３３ｂに嵌着して嵌め合い着合されるので、ビス穴３４によってビス止め固定する。

既設管Ｍが９０度屈曲して敷設されている場合について、上記のようなフレキ管１によって構成した新規管Ｎを既設管Ｍ内に引込む工法を、図２に基づいて次に説明する。既設管Ｍは鉄道運行等の加圧を回避するため、通常埋設深度ｎに埋設された既設管Ｍａは受圧影響範囲Ｌとして受圧回避深度加圧区域の界面から４５度の角度で両側に拡開してセットバックした部位から下垂する下降管ｄと立上がり管ｅによりコの字型に深度ｍまで９０度屈曲して深く埋設された既設管Ｍｂに曲折敷設されている。

先ず、既設管Ｍが埋設されている対象地盤について、既設管Ｍａが下降管ｄによって下垂する部位に、既設管Ｍａと下降管ｄに加工作業スペースを加えた発進立坑５ａを、既設管Ｍｂが立上がり管ｅによって上昇する部位に、既設管Ｍａと立上がり管ｅに加工作業スペースを加えた到達立坑５ｂを開削する。

開削部に露出した既設管Ｍａと下降管ｄ及び立上がり管ｅの露出端部を切除して、発進立坑５ａの下降管ｄ切除口から深く埋設された既設管Ｍｂを経て、到達立坑５ｂの立上がり管ｅ切除口への更生区間通貫作業ベースを設定する。

既設管Ｍの内部には錆コブ等が径年発錆しているので、ピグ・クリーニング等の適宜手段によりこれらを除去すると共に、更生既設管Ｍの区間内部を洗浄し引込みワイヤー６を更生区間に通貫させる。そこで前記フレキ管１の先端に着合されたヘッドカバー３先端のシャックル３５に引込みワイヤー６を連結し、到達立坑５ｂ側からワイヤー６を引張し、フレキ管１を新規管Ｎとして更生既設管Ｍ内に引込み通貫させるものである。

引張は巻取り機等、適宜の手段によって行われるが、曲管部においては新規管Ｎに対しては側方の屈曲側から引張力が働き、引込み管の側腹に曲角部が当接することになるが、本発明においてはフレキ管嵌合継手２の嵌合突条２１とカバーフランジ３２の間に形成される間隙４によってヘッドカバー３がフレキ管の軸心に対して揺動可能となっており、嵌合突条２１とフランジ３２が回動構造となっているので、引込み管首が常に引張力の働く方向に向き円滑な引込み引張を行うことができる。

新規管Ｎが更生既設管Ｍ内に貫通した段階で、既設管Ｍの鉄製部と新規管Ｎのステンレス製部が完全に絶縁されているかを確認する通電試験を行い、絶縁を確認した後、既設管Ｍの内周と防食層１３との隙間にモルタル等の充填材を充填して浸水防止等を行い、この更生区間における更生施工を完了する。

以上は垂直方向の曲管部を持つ更生区間における更生施工であり、既設管Ｍｂの埋設深度ｍまで立坑を掘り下げることなく、既設管Ｍａの埋設深度ｎまでの掘削で施工できたものであるが、十字路や屈曲道路にそって埋設された水平方向の既設管についても、従来の曲角僅かな曲がり程度のフレキ管の場合には、曲部箇所毎に立坑を掘削しなければならなかった。

本発明によれば、水平方向の曲角９０度の屈曲範囲であれば、曲管部を含む更生区間を適宜設定することができるので、立坑の掘削箇所を最小限に止めることができる。このようにして、各更生区間それぞれの既設配管内にフレキ管を引込み通貫させて更生し、立坑開削部内に露出している更生管の端部同士を更生加工して接合、埋め戻して施工を完了する。

本発明は以上のように構成したので、これまで既設管の曲折箇所毎に立坑を掘削し、垂直方向に曲折する埋設管の場合には最深埋設部まで掘り下げなければならなかった立坑について、掘削箇所を最小限に止め、最浅埋設部までの掘り下げによりフレキ管を引込みを可能にすると共に、引込み引張作業を円滑にして作業能率を大幅に上げることができたものである。

垂直方向に９０度屈曲して既設管が埋設されている場合について、従来の工法によって施工する場合の立坑の配置及び掘削範囲を示す対象地盤の縦断面側面図 本発明による既設配管埋設箇所の配管更生工法の実施例を示すもので、図１と同一条件の対象地盤において本発明による工法を施工する場合の立坑の配置及び掘削範囲を示す対象地盤の縦断面側面図 同じく、本発明によるフレキ管の構造を示すもので、上半分を要部切欠断面とし、下半分を外表部を示す側面図とした構造説明図 同じく、フレキ管端部直管部の細部構造を示す図７のＡ部の拡大断面図 同じく、フレキ管の先端に着合して引込みワイヤーを連結するヘッドカバーの縦断面側面図 同じく、嵌め合い構造を示すヘッドカバーの平面図 同じく、フレキ管先端の引込みワイヤー連結部の縦断面側面図

符号の説明

１ フレキ管
１１ フレキ管本体を構成するベローズ管
１２ フレキ管本体のワイヤーブレード
１３ フレキ管本体の防食フィルム
２ フレキ管端部の嵌合直管部
２１ フレキ管端部の嵌合突条
３ ヘッドカバー
３ａ ヘッドカバーのカバー片
３ｂ ヘッドカバーのカバー片
３１ ヘッドカバーの基端部
３２ ヘッドカバー基端部のフランジ
３３ カバー片着合部の挿嵌片
３３ａ カバー片着合部挿嵌片の突出片
３３ｂ カバー片着合部挿嵌片の嵌着部
３４ カバー片着合部挿嵌片のビス穴
３５ ヘッドカバー先端のシャックル
４ 嵌合突条とフランジの掛合部に形成される間隙
５ａ 発進立坑
５ｂ 到達立坑
６ 引込みワイヤー
Ｌ 受圧影響範囲
Ｍ 既設管
Ｍａ 通常埋設深度に埋設された既設管
Ｍｂ 受圧回避深度に埋設された既設管
Ｎ 引込み新規管
ｄ 既設下降管
ｅ 既設立上がり管
ｎ 通常埋設深度
ｍ 受圧回避深度

Claims (2)

1. 既設配管埋設箇所の所定間隔を区切る対をなす一方の立坑から他方の立坑を掘削して、区切られた配管の両端をカットし内部を洗浄して対をなす一方の立坑から他方の立坑に引込みワイヤーを通貫させ、
   ステンレス管をフレキ加工し、その外周に伸び防止のブレードを巻覆し、更に、その外周に塩化ビニール合成ゴム系の素材による防食層を形成したフレキ管を、摩擦抵抗の少ない素材による筒状のスリーブフィルムに挿通して被覆して新規管とし、
   その一端に、前記引込みワイヤーを連結して、既設配管内に前記新規管を引込み通貫させると共に、既設配管内周と新規管外周の間隙に充填材を圧入することにより、既設配管埋設箇所の配管を更生させる
   ことを特徴とする既設配管埋設箇所の配管更生工法
2. ステンレス管をフレキ加工し、その外周に伸び防止のブレードを巻覆し、更に、その外周に塩化ビニール合成ゴム系の素材による防食層を形成したフレキ管を、摩擦抵抗の少ない素材による筒状のスリーブフィルムに挿通して被覆して構成したことを特徴とする既設配管埋設箇所の既設配管に引込み通貫して既設配管箇所の更生を行うための
   配管更生用引込み新規管

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