JP5081047B2 - 鋼管内部密封用装置およびそれを用いた密封方法 - Google Patents

Description

本発明は、鋼管鉄塔等のような鋼管構造物の鋼管内部の接手近傍部分を密封するための装置並びにそれを用いて密封するための方法に関する。

内部になにも充填されていないタイプの鋼管構造物では、長期的な使用において鋼管内部の腐食が避けられない問題として生じてくる。一方、鋼管内部にコンクリートを充填した鋼管構造物は、内部への水の浸入や空気との接触等が生じる虞がないため、腐食の問題から実質的に解放された構造を有していることは知られている（例えば、特許文献１、２参照）。しかしながら、コンクリート充填型の鋼管構造物は、非充填型の鋼管構造物に比べ、重量的に大きく、基礎を相対的に大きく形成しなければならず、また、設置に当たってコンクリート充填のための材料および設備機器を必要とするため、多大な労力と費用を必要とするだけでなく、例えば、山間の送電鉄塔等の場合、施工自体が困難性を伴うものであった。これに加え、既設の鋼管構造物の場合、鋼管内部へのコンクリート充填によって鋼管自体の強度は向上できるものの、鋼管構造物全体としては、重量計算や強度計算をやり直したり、強度不足となる箇所へ補強工事を行う等の付随的かつ煩雑な作業が必要となり、必ずしもコンクリートを充填すればよいというものではなかった。
特開平５−１７９８０７号公報 特開２００３−３２１９４７号公報

本発明は、鋼管内部における錆発生の主要因が鋼管相互の接手部分からの水または水分の浸入であることに着目してなされたもので、既設の鋼管構造物であっても容易に施工でき、かつ、付随的な作業を最少に抑えることができる鋼管内部密封用装置およびそれを用いた密封方法を提供しようとするものである。

本発明による鋼管内部密封用装置は、鋼管構造物の鋼管内部の接手近傍部分を密封するための装置であり、そして、一端をコンプレッサに接続される高圧ホースと、高圧ホースを介して供給される圧縮空気によって膨張されるバルーンと、高圧ホースの他端とバルーンの空気注入口とにそれぞれ装着される着脱自在な１組のコネクタとから構成される。バルーンは、自由状態で膨張させたとき、その太さは使用される鋼管の内径よりも大きいものが用いられる。

このように構成される本発明の鋼管内部密封用装置は、密封用装置を鋼管上端から鋼管内に挿入し、バルーンが接手近傍部分の下方側に位置するように下降させた後、高圧ホースを介して圧縮空気をバルーンに注入することによりバルーンを膨張させて当該位置にバルーンを固定し、膨張したバルーン上方の空間に充填材を注入して充満させ、充填された充填材を固化させることにより、鋼管内部の接手近傍部分を密封する。

本発明による鋼管内部密封用装置はまた、前記バルーンのコネクタがその内部に逆止弁を備え、前記高圧ホースのコネクタがバルーンに圧縮空気を注入した後にバルーンのコネクタとの係合を解除するための切離部材を備えることもできる。コネクタの切り離しのタイミングは、バルーンを膨張させてバルーンを固定した後に行われ、充填材の注入は切り離された高圧ホースのコネクタをは鋼管内から取り出した後に行われる。

また、本発明による鋼管内部密封用装置は、空気注入口をその一端に備えた細胴部と、細胴部の他端側に連続する太胴部とから構成され、自由状態で膨張させたとき、細胴部の太さは施工される鋼管の接手近傍部分における内径よりも小さくかつその長さは施工される鋼管の接手近傍部分の長さよりも長く、太胴部の太さは使用される鋼管の内径よりも大きいバルーンを用いることもできる。

この形体のバルーンを用いる場合、密封用装置を鋼管上端から鋼管内に挿入し、バルーンの太胴部が接手近傍部分の下方側に位置しかつ細胴部が接手近傍部分に対応する位置となるように下降させた後、高圧ホースを介して圧縮空気をバルーンに注入することによりバルーンを膨張させて当該位置にバルーンを固定し、膨張したバルーンの細胴部の外周面および太胴部の上面と鋼管内壁面との間に画定される空間に充填材を注入して充満させ、充填された充填材を固化させることにより鋼管内部の接手近傍部分を密封する。

この密封用装置の場合においてもまた、前記バルーンのコネクタがその内部に逆止弁を備え、前記高圧ホースのコネクタがバルーンに圧縮空気を注入した後にバルーンのコネクタとの係合を解除するための切離部材を備えることもできる。コネクタの切り離しのタイミングは、充填材を注入充填した後に行われ、高圧ホースが鋼管内から取り出される。

本発明によれば、鋼管内面の接手近傍部分に充填材を貼り付けることができるため、鋼管内部における錆発生の主要因である鋼管相互の接手部分からの水または水分の浸入を効果的に防止できる。また、鋼管自体になんらの加工を行うことなしに施工できるため、既設の鋼管構造物にも簡便に適用できる。さらに、局部的な充填材の貼り付けであるため、重量計算や強度計算のやり直しを必要とせず、しかも、型枠を使用せずに施工できるため、山間の送電鉄塔等のような資材搬入が困難な場所に設置された既設の鋼管構造物についても簡便に適用できる。

一方、充填材の注入充填後に高圧ホースをバルーンから切り離して取り出せるということは、複数の鋼管が複数の接手によって上下方向にそれぞれ連結されている場合、最下方の接手近傍部分から順次に充填材を貼り付けて行くことができることを意味しており、作業効率のアップを企図することができる。

また、細胴部を備えたバルーンを用いることにより、充填材にその中を貫通する開口が形成されるため、鋼管内部の接手近傍部分を密封した後も種々の検査・補修用装置を通過させることができる。

本発明の実施例による鋼管内部の密封用装置およびそれを用いた密封方法について図面を参照して説明する。

本発明の実施例による密封用装置は、図１に示すように、一端をコンプレッサ（図示なし）に接続される高圧ホース１と、高圧ホース１を介して供給される圧縮空気によって膨張されるバルーン２と、高圧ホース１の他端とバルーン２の上端部の空気注入口とにそれぞれ装着される着脱自在な１組のコネクタ３とから構成される。

バルーン２は、自由状態で膨張させたとき、バルーン２の太さＤｂは、後述する充填材を注入したときに、バルーン２が所定の位置に固定された状態で維持できるように、施工される鋼管４の内径Ｄｐよりも十分に大きな寸法形状に形成される。バルーン２は、鋼管４内を移動させるとき、鋼管４の内壁４０や鋼管４を相互に接続するための接手４１等にバルーン２が不用意に引っかかって移動できなくなるのを防止すると共に、それによりバルーン２が破損されてしまうのを防止するために、図２に点線で示すように、膨張前の状態のバルーン２をその内部に格納するためのカバーケース２０を備える。カバーケース２０は、破断可能なシート材料等により筒状または袋状に形成されており、後述するバルーン２の膨張時に破かれる。

コネクタ３は、図２に示すように、高圧ホース１の他端に装着されるコネクタ３Ａとバルーン２の空気注入口に装着されるコネクタ３Ｂとから構成される。バルーン２のコネクタ３Ｂは、総体的に中空円筒状のスリーブ形状を有し、その一端にバルーン２が連結される。コネクタ３Ｂはその内部に逆止弁３１を備えており、高圧ホース１からバルーン２へ注入された圧縮空気が抜け出るのを防止する。高圧ホース１のコネクタ３Ａは、その一端に高圧ホース１が連結される総体的に中空円筒状のスリーブ３２と、スリーブ３２の外周面上にスリーブ３２の軸方向へ摺動自在に装着されるスライダ３３と、スリーブ３２の周壁に半径方向へ延びるように設けられた凹所に移動自在に受容されるボール３４と、スライダ３３をボール３４へ押し付ける方向へ付勢するバネ３５と、必要に応じてスライダ３３をボール３４から離間する方向へ移動させるための電磁ソレノイド３６とから構成される。スリーブ３２はその他端側からコネクタ３Ｂの他端側をその内部に摺動自在に受容し、その内部には挿入されたコネクタ３Ｂの挿入側端部と係合してその移動を停止させるためのストッパ３７と、挿入されたコネクタ３Ｂとの間の気密を保持するためのＯリング３８とを備えている。スライダ３３は、バネ３５と当接する側に対向する側の端部から内方に向かって漸次に縮径するテーパ面３３１をその内部に有し、テーパ面３３１は常態においてボール３４と接合している。コネクタ３Ａおよび３Ｂ間の係合は、コネクタ３Ａのテーパ面３３１とボール３４の外周面との間とボール３４の外周面とコネクタ３Ｂの外周面との間にそれぞれ発生される摩擦力により遂行される。

コネクタ３Ａおよび３Ｂが係合していないとき、図３の（Ａ）に示すように、スライダ３３はバネ３５によりボール３４に押し付けられた状態で停止している。コネクタ３Ｂがコネクタ３Ａのスリーブ３２内に挿入されると、図３の（Ｂ）に示すように、コネクタ３Ｂがボール３４をスリーブ３２の半径方向外方へ移動させると共に回転させることにより、スライダ３３をバネ３５の付勢方向と逆の方向へ移動させる。挿入されたコネクタ３Ｂを抜き取る方向への力が加わったとき、図３の（Ｃ）に示すように、ボール３４の回転はスライダ３３をボール３４に押し付ける方向への力に変換されるため、コネクタ３Ａおよび３Ｂ間の係合はより緊密なものとなる。挿入されたコネクタ３Ｂを抜き取るとき、図３の（Ｄ）に示すように、電磁ソレノイド３６を作動させてスライダ３３をバネ３５の付勢方向と逆の方向へ移動させることにより、コネクタ３Ｂの外周面とボール３４とテーパ面３３１との間の接触関係を解除するため、コネクタ３Ｂはいずれの向きにも自由に移動できる。

上述の如く構成される本発明の密封用装置を用いて鋼管構造物の鋼管内部の接手近傍部分を密封する方法について以下説明する。

本密封用装置は、図４の（Ａ）に示すように、コネクタ３により高圧ホース１にバルーン２を連結させ鋼管構造物の鋼管４内に挿入されて下降される。このとき、バルーン２はカバーケース２０の内部に格納された状態で鋼管構造物の鋼管４内に挿入される。密封しようとする鋼管４の接手４１の近傍部分Ｒの下方側にカバーケース２０が位置したとき、下降を停止し、コンプレッサ（図示なし）を作動させ、高圧ホース１を介してバルーン２に圧縮空気を注入する。この圧縮空気の注入により、バルーン２は、図４の（Ｂ）に示すように、カバーケース２０を破って露呈し、次いで、図４の（Ｃ）に示すように、接手４１の近傍部分Ｒの下方側において鋼管４の内部を封鎖し、その位置にバルーン２が固定されるまで圧縮空気を注入する。バルーン２が膨張して固定されると、図４の（Ｄ）に示すように、電磁ソレノイド３６を作動させてコネクタ３Ａをコネクタ３Ｂから切り離し、高圧ホース１を鋼管４から抜き出した後、図４の（Ｅ）に示すように、慣用の圧送機（図示なし）により鋼管４の上端から充填材Ｍを注入し、接手近傍部分Ｒの内部に充填材Ｍを充填することにより接手部位からの雨水等の侵入を阻止する。

図５は、本発明の別の実施例による密封用装置を示す図で、バルーン２の形状が異なることを除き、基本的に、前記実施例と同様に構成される。

バルーン２は、空気注入口をその一端に有する細胴部２１と、細胴部２１の他端側に連続する太胴部２２とを有する。バルーン２は、自由状態で膨張させたとき、バルーン２の細胴部２１の太さＤｓは、施工される鋼管４の接手４１近傍部分Ｒにおける内径Ｄｒよりも小さく、かつ、その長さＬｓは施工される鋼管の接手近傍部分Ｒの長さＬｒよりも長く、一方、太胴部２２の太さＤｆは使用される鋼管４の内径Ｄｐよりも大きい。太胴部２２の長さＬｆは、その太さＤｆと共に、後述する充填材を注入したときに、バルーン２を所定の位置に固定することができるように選定される。ここにおいて、細胴部２１の太さＤｓは、本出願人が特開２００４−２８６１１４号で提案したような鋼管内面を検査・補修するための装置が密封作業完了後も通過できるように、可能な限り太く形成されるのが望ましい。

バルーン２は、前記実施例と同様に、鋼管４内の移動時に鋼管４の内壁４０や鋼管４を相互に接続するための接手４１等にバルーン２が不用意に引っかかって移動できなくなったり、破損されてしまうのを防止するために、膨張前の状態の細胴部２１および太胴部２２をその内部に格納するためのカバーケース２０を備えている。このカバーケース２０は、破断可能なシート材料により筒状または袋状に形成され、後述するバルーン２の膨張時に、膨張する細胴部２１および太胴部２２によって破かれる。

上述の如く構成される本実施例による密封用装置を用いて鋼管構造物の鋼管内部の接手近傍部分を密封する方法について以下説明する。

本実施例の密封用装置は、図６の（Ａ）に示すように、コネクタ３により高圧ホース１にバルーン２を連結させ鋼管構造物の鋼管４内に挿入されて下降される。このとき、細胴部２１および太胴部２２をカバーケース２０の内部に格納した状態で鋼管構造物の鋼管４内に挿入される。密封しようとする鋼管４の接手４１の近傍部分Ｒ付近にカバーケース２０が所定の距離まで近づいたとき、下降を停止し、コンプレッサ（図示なし）を作動させ、高圧ホース１を介してバルーン２に圧縮空気を注入する。この圧縮空気の注入により、バルーン２は、図６の（Ｂ）に示すように、細胴部２１および太胴部２２がカバーケース２０から飛び出して下方へと垂下し、次いで、図６の（Ｃ）に示すように、接手４１の近傍部分Ｒの下方側において太胴部２２が鋼管４の内部を封鎖して固定されるまで圧縮空気が注入される。太胴部２２が膨張して固定されたとき、細胴部２１とそれを取り囲む接手近傍部分Ｒの内壁との間には所定の空間Ｓが形成される。空間Ｓには、図６の（Ｄ）に示すように、慣用の圧送機（図示なし）により鋼管４の上端から充填材Ｍが注入され、接手近傍部分Ｒの内壁を内側から充填材Ｍで覆い被すことにより接手部位からの雨水等の侵入を阻止する。空間Ｓに充填材Ｍが充満されると、図６の（Ｅ）に示すように、鋼管の上方側に位置する次の接手近傍部分Ｒの密封作業のために、電磁ソレノイド３６を作動させてコネクタ３Ａをコネクタ３Ｂから切り離し、高圧ホース１を鋼管４から抜き出した後、新たなバルーン２を連結させて上述と同様にして別の接手近傍部分Ｒの密封作業を行う。

上述した２つの実施例の説明において、鋼管内への高圧ホース１およびバルーン２の挿入位置や充填材Ｍの注入位置を、鋼管の上端から行うよう説明したが、鋼管の途中の周壁（施工する接手位置よりも上方）に開口を設け、その開口から行うこともできることは容易に理解されよう。また、高圧ホース１とバルーン２とを連結するコネクタ３を、ボールとテーパ面の摩擦係合を利用した結合手段として説明したが、内圧を保持して係脱自在に結合できるその他の機構、例えば、消防ホースのための連結機構を利用することもできる。

本発明の実施例による密封用装置の寸法関係を説明するための概要図である。 本発明の実施例による密封用装置に用いられるコネクタの例を示す図である。 図２に示すコネクタの係脱関係を説明するための模式的な図である。 図１に示す密封用装置を用いて鋼管構造物の鋼管内部の接手近傍部分を密封する方法を説明するための模式的な図である。 本発明の別の実施例による密封用装置の寸法関係を説明するための、図１と同様な図である。 図５に示す密封用装置を用いて鋼管構造物の鋼管内部の接手近傍部分を密封する方法を説明するための、図４と同様な図である。

符号の説明

１ 高圧ホース
２ バルーン ２０ カバーケース
２１ 細胴部 ２２ 太胴部
３ コネクタ ３１ 逆止弁
３Ａ （高圧ホースの）コネクタ ３Ｂ （バルーンの）コネクタ
４ 鋼管 ４１ 接手
Ｄｂ （バルーンの）太さ
Ｄｆ （太胴部の）太さ Ｄｐ （鋼管の）内径
Ｄｒ （接手近傍部分の）内径 Ｄｓ （細胴部の）太さ
Ｒ 接手近傍部分
Ｌｆ （太胴部の）長さ Ｌｒ （接手近傍部分の）長さ
Ｌｓ （細胴部の）長さ
Ｓ （細胴部と接手近傍部分の間の）空間
Ｍ 充填材

Claims (7)

1. 鋼管構造物の鋼管内部の接手近傍部分を密封するための装置であって、
   一端をコンプレッサに接続される高圧ホースと、前記高圧ホースを介して供給される圧縮空気によって膨張されるバルーンと、前記高圧ホースの他端とバルーンの空気注入口とにそれぞれ装着される着脱自在な１組のコネクタとから構成され、
   前記バルーンは、自由状態で膨張させたとき、その太さは使用される鋼管の内径よりも大きい、密封用装置。
2. 前記バルーンは、空気注入口をその一端に備えた細胴部と、該細胴部の他端側に連続する太胴部とから構成され、自由状態で膨張させたとき、前記細胴部の太さは施工される鋼管の接手近傍部分における内径よりも小さくかつその長さは施工される鋼管の接手近傍部分の長さよりも長く、前記太胴部の太さは使用される鋼管の内径よりも大きい、請求項１記載の密封用装置。
3. 前記バルーンのコネクタはその内部に逆止弁を備え、前記高圧ホースのコネクタはバルーンに圧縮空気を注入した後にバルーンのコネクタとの係合を解除するための切離部材を備える、請求項１または２に記載の密封用装置。
4. 請求項１記載の密封用装置を用いて鋼管構造物の鋼管内部の接手近傍部分を密封するための方法であって、
   密封用装置を鋼管上端から鋼管内に挿入し、バルーンが接手近傍部分の下方側に位置するように下降させた後、高圧ホースを介して圧縮空気をバルーンに注入することによりバルーンを膨張させて当該位置にバルーンを固定し、膨張したバルーン上方の空間に充填材を注入して充満させ、充填された充填材を固化させる、密封方法。
5. 前記バルーンのコネクタはその内部に逆止弁を備え、前記高圧ホースのコネクタはバルーンに圧縮空気を注入した後にバルーンのコネクタとの係合を解除するための切離部材を備え、前記バルーンを膨張させてバルーンを固定した後、高圧ホースのコネクタをバルーンのコネクタから離脱させて高圧ホースを鋼管内から取り出す、請求項４に記載の密封方法。
6. 請求項２記載の密封用装置を用いて鋼管構造物の鋼管内部の接手近傍部分を密封するための方法であって、
   密封用装置を鋼管上端から鋼管内に挿入し、バルーンの太胴部が接手近傍部分の下方側に位置しかつ細胴部が接手近傍部分に対応する位置となるように下降させた後、高圧ホースを介して圧縮空気をバルーンに注入することによりバルーンを膨張させて当該位置にバルーンを固定し、膨張したバルーンの細胴部の外周面および太胴部の上面と鋼管内壁面との間に画定される空間に充填材を注入して充満させ、充填された充填材を固化させる、密封方法。
7. 前記バルーンのコネクタはその内部に逆止弁を備え、前記高圧ホースのコネクタはバルーンに圧縮空気を注入した後にバルーンのコネクタとの係合を解除するための切離部材を備え、前記充填材を注入充填した後、高圧ホースのコネクタをバルーンのコネクタから離脱させて高圧ホースを鋼管内から取り出す、請求項６に記載の密封方法。

Images