JP5918029B2 - 既設管の更生工法 - Google Patents

Description

本発明は、セグメントを周方向と管長方向に複数個連結して既設管内に更生管を組み立て既設管を更生する既設管の更生工法に関する。

従来、下水道管、上水道管、農業用水管などの既設管が老朽化したとき、セグメントを周方向と管長方向に複数個連結して更生管を組み立て、更生管と既設管の隙間に充填材を充填して更生管と既設管を一体化し複合管を構築する既設管の更生工法が知られている（特許文献１）。

従来、セグメントを用いた既設管の更生工事では、まず、セグメントをマンホールを介して既設管内に搬入する。次に、作業者はマンホールの直下で複数のセグメントを周方向に連結してリング状の管ユニットを組み立てる。そして、作業者は管ユニットを既設管内の所定の位置に据え付け、据え付けた管ユニットに順次次の管ユニットを管長方向に連結して既設管内に更生管を組み立てる。管長方向の連結は、最初の管ユニットを更生すべき既設管の先端に設置し、次の管ユニットを順次後端に向けて連結したり、あるいは逆に後端に設置し、先端に向けて連結するか、あるいは最初の管ユニットを更生すべき既設管のほぼ中央に設置して先端並びに後端の２方向に順次連結して、所定長さの更生管を構築している。

特開２０１１−１２８０３号公報

上記の従来の工法では、作業者は管ユニットと更生管の組み立てを下水が流れている既設管内で行う。また、既設管内に最初に設置された管ユニットに次の管ユニットを順次管長方向に連結して更生管が組み立てられるので、一旦管長方向に連結された管ユニットは既設管内で移動されることはない。従って、管ユニットの据え付け・連結の際には作業者はマンホールの直下から下水の流れている既設管の奥深くに入っていく必要がある。そのため、大雨などによる急激な増水時には、既設管内には大量の雨水が流れ、作業者が危険にさらされるという問題がある。

本発明は上述の問題を解決し、増水時にも作業者が危険にさらされることのない既設管の更生工法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は、
セグメントを周方向に連結してなるリング状の管ユニットを順次管長方向に連結して上流側マンホールと下流側マンホール間の既設管内に更生管を組み立て既設管を更生する既設管の更生工法であって、
更生すべき既設管内を流れる下水を、前記上流側マンホールの上流側に一端が固定された排水管を介して前記下流側マンホールの下流に排水し、
前記上流側マンホール内で、排水管が管ユニット内に位置するように、最初の管ユニットを組み立てて上流側マンホールの既設管開口部付近に設置するとともに、該設置された最初の管ユニットを前記下流側マンホールから既設管内に引き込み、
既設管内に引き込まれた最初の管ユニットの後端部に、前記最初の管ユニットと同様に組み立てられた次の管ユニットを連結して、該連結された管ユニットを前記下流側マンホールから既設管内に引き込み、
前記排水管を介して下水を排水しながら、組み立てられた管ユニットの引き込みとその後端部への管ユニットの連結を繰り返し既設管内に更生管を敷設することを特徴とする。

このような構成では、既設管内を流れる下水は排水管を介して下流に排水される。そのため、作業者は下水が流れない状態で更生管を組み立てることができるとともに、作業者は既設管の上流で管ユニットを組み立てそれに順次次の管ユニットを連結して既設管内に引き込み、既設管内に更生管を敷設することができる。従って、作業者は既設管内に入り込むことなく、更生管を敷設することができるので、大雨等による急激な増水時にも、更生現場からの避難が容易であり、危険にさらされることがない。

更生管の組み立てに使用されるセグメントの構造を示した斜視図である。 セグメントの周方向への連結構造を示す図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 セグメントを周方向に連結して管ユニットを組み立てた状態を示す斜視図である。 管ユニットのセグメントを管長方向に連結する方法を示す説明図である。 管ユニットのセグメントを管長方向に連結する他の方法を示す説明図である。 （ａ）は滑り部材を取り付けた最初の管ユニットの正面図、（ｂ）はその一部側面図である。 （ａ）は排水管設置工程を示す説明図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 管ユニットの組み立て工程を示す説明図である。 管ユニットの引き込み工程を示す説明図である。 （ａ）は更生管の引き込み工程の初期段階を示す説明図、（ｂ）は更生管の引き込み工程の中間段階を示す説明図、（ｃ）は更生管の引き込み工程の最終段階を示す説明図である。 （ａ）は排水管と更生管の関係を示す側面図、（ｂ）は排水管を支持する支持部材を示す側面図、（ｃ）は排水管と更生管の関係を示す側面図、（ｄ）は排水管を支持する支持部材の他の例を示す側面図である。 セグメントからなる更生管を既設管内で組み立てた状態を示す破断斜視図である。 （ａ）は既設管と更生管間に配置される摩擦低減部材を示す平面図、（ｂ）は摩擦低減部材を既設管と更生管の間に配置したときの断面図である。 他の実施例の排水管を更生管内に配置したときの断面図である。

以下、添付した図を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。本発明では、下水道管などの既設管を更生するためのセグメントを周方向並びに管長方向に連結して更生管を既設管内に敷設して既設管が更生される。

図１には、本発明に使用される更生管の組立単位部材となるセグメント１の構造が図示されている。セグメント１は、更生管の内周面を構成する内面板１０１と、該内面板１０１の周方向に延びる両側に垂直に立設された側板１０２、１０３と、内面板１０１の管長方向に延びる両端に垂直に立設された端板１０４、１０５とからなるプラスチックでできた一体成形のブロック状の部材である。セグメント１は、本実施例では、円周を複数等分する所定角度、例えば５等分する７２度の円弧状に湾曲した形状となっている。

セグメント１の機械的強度を補強するために、側板１０２、１０３の内側で内面板１０１の上面に、側板と同様な複数（４個）の内部板１０６、１０７が側板１０２、１０３と平行に立設して設けられる。また、側板１０２、１０３の内側面と内部板１０６、１０７の両側面には、それぞれの変形を防ぐために側方に張り出した凸板１０３ｂ，１０６ｂ，１０７ｂが複数箇所に形成され、リブ構造となってセグメント１の強度を高めている。

各部材１０１〜１０７、並びに各凸板１０３ｂ，１０６ｂ，１０７ｂは、いずれも透明、半透明あるいは不透明な同じプラスチックでできており、公知の成形技術を用いて一体に成形される。

内面板１０１の両端部には、セグメント１を周方向に連結するための開口部１０１ａが複数形成され、また、セグメント１を管長方向に連結するために、側板１０２、１０３及び内部板１０６には円形の穴１０２ａ、１０３ａ及び１０６ａが複数形成され、内部板１０７には切り欠き１０７ａが複数形成される。

セグメントの周方向の連結が、図２に図示されている。セグメント１の開口部１０１ａからボルト６を挿通孔１０４ａ、１０５ａに挿通してナット７を螺合させ、両端板１０４、１０５を締め付けることにより、セグメント１を周方向に連結する。

連結が終了すると、各開口部１０１ａは、蓋（不図示）などにより密閉される。なお、周方向の連結が容易な場合には、特に開口部１０１ａを設ける必要はない。また、小径の既設管に使用されるセグメントの場合には、一組のボルトとナットだけでセグメントを周方向に連結することができる。

セグメント１を順次周方向に一周分連結させると、図３に示すようなリング状の閉じた所定の短い長さの短管体１０（以下、管ユニットという）を組み立てることができる。図３では、煩雑さを避けるために、セグメント１の主要な構造部材である内面板１０１、側板１０２、１０３、端板１０４、１０５のみが図示されている。

管ユニットないしそのセグメントの管長方向の連結は、図４に示したように行われ、その詳細は、特許文献１にも記載されている。まず、ナット１２を一方のセグメント１の側板１０２の穴１０２ａを通過させ、最初の、つまり側板１０２から最も近い位置にある内部板１０６に当接させ、ボルト１３をナット１２にねじ込み、ナット１２を内部板１０６に固定する。そして、他方のセグメント１の側板１０３の穴１０３ａにナット１２を通過させ、両セグメント１を突き合わせる。この状態で、締め付け部材１１を、セグメント１の側板１０２の穴１０２ａ、内部板１０６の穴１０６ａ、内部板１０７の切り欠き１０７ａに通し、ネジ部１１ａを一方のセグメント１に固定されているナット１２にねじ込む。これにより、締め付け部材１１とナット１２が連結される。その後、ナット１４のつば１４ａが最左端の内部板１０６に圧接するまでナット１４をねじ込み、両セグメント１、１を締め付けて固定させる。セグメントの管長方向の連結は、ナット１２を１セグメント当たり複数個固定し、図４に示したように、締め付け部材１１の位置が千鳥状になるように、行われる。図４では、周方向の連結は一組のボルトとナットを介して行われ、図４では、その一つのボルト６が図示されている。

本実施例では、更生すべき既設管の上流に堰を築き、既設管の内部に排水管が設置され、排水管を介して既設管内の水を排水しながら更生管が組み立てられる。その状態が図７以降に図示されている。

図７（ａ）は排水管設置工程を説明する側面図である。本実施例では上流側マンホール４０ａと下流側マンホール４０ｂの間の既設管３０を更生する。まず、更生すべき既設管３０の上流、すなわち上流側マンホール４０ａの上流側の開口部の直後に堰取付支柱４２と、その下端に固定された堰４４を設置する。堰４４は例えば図７（ｂ）に示すような金属製の半円形の板状部材で、その下部の左右方向中央に、開閉可能なシャッター４８を備えた開口部がある。開口部の下流側には短い円形断面の管からなる排水管取付口４３が接続されており、排水管４５の一端をこの取付口４３に取り付け固定する。堰４４を設置する時点ではシャッター４８を閉じて排水管４５には下水が流れない状態としておく。

次に、排水管４５を、図１１（ｂ）に示すようなシャフト４６ａの両端にローラー４６ｂを設けた複数の支持部材４６の上に設置する。排水管４５は例えばサンクションホースのようなある程度固いもので、柔軟性があり、防水性のある素材でできたものを用いる。排水管４５の上流側の端部を堰４４の排水管取付口４３に例えばクリップ止めすることにより接続する。排水管４５の下流側の端部は、下流側マンホール４０ｂのやや下流になるようにする。排水管４５の下流側の端部付近には、図７（ａ）に示すように排水管４５により排水された水が逆流するのを防ぐために、周りに土嚢４７を積んでおく。

続いて、シャッター４８を開くと、既設管内の下水は排水管４５の内部を流れるようになり、排水管４５の断面形状は、図８のように、膨張してほぼ円形となる。こうすることにより、マンホール４０ａと４０ｂ間の既設管３０の内部は排水管４５により排水され作業空間には水が流れない状態となる。以下の工程は、排水管４５を介した排水をしながら行う。

排水管４５が膨張した時、図８に示すように、排水管４５と支持部材４６との相対位置がずれないように、排水管４５と各支持部材４６をワイヤ４５ａなどで拘束するようにする。

次に上流側マンホール４０ａ内にセグメント１を搬入して、図２に示したような方法で、セグメント１を周方向に連結し、最初の管ユニット１０ａを組み立てる。なお、管ユニット１０ａの組み立ては、排水管４５が管ユニット１０ａ内に位置するように、行われる。

続いて、組み立てられた管ユニット１ａを既設管内に設置ないし引き込み、引き込まれた管ユニットに、次の管ユニットを管長方向に連結して更生管を組み立てる。この状態が、図９と図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に図示されている。

まず、図９に示すように、組み立てられた最初の管ユニット１０ａをマンホール側の既設管開口部付近に設置し、最初の管ユニット１０ａにワイヤ４９を接続して、例えば下流側マンホール４０ｂ内、あるいはマンホール４０ｂ上に設置したウィンチ（不図示）に接続し、最初の管ユニット１０ａを既設管の下流側から既設管３０内に引き込む。 続いて、次の管ユニット１０ｂを、最初の管ユニット１０ａと同様に、排水管４５が管ユニット内に位置するように、組み立て、最初の管ユニット１０ａの後端部に連結して管ユニット１０ａ、１０ｂからなる更生管を組み立てる。そして、この連結された管ユニット１０ｂを既設管内に引き込む。このとき、図１１（ｂ）に示すように、支持部材４６のローラー４６ｂが管ユニット１０ａ、１０ｂの内面に着地するように、管ユニットの管長方向の連結と引き込みが行われる。

このように、管ユニット１０ａと１０ｂからなる更生管の引き込みが終わると、管ユニット１０ｂの後端部に次の管ユニットを連結し、連結が終了すると、その管ユニットの引き込みを行うなど、更生管として組み立てられた管ユニットの引き込みとその後端部への管ユニットの連結を繰り返しながら、更生管３１を徐々に長くしていき（図１０（ａ）、図１０（ｂ））、最初の管ユニット１０ａが下流側マンホール４０ｂの開口部に達したところで（図１０（ｃ））、引き込み工程を終了する。

上記引き込み工程時、排水管４５には下水が流れ、その重量により支持部材４６のローラー４６ｂが、更生管の内面と接触して回転するので、また、各支持部材４６と排水管４５は拘束されていて、排水管４５は取付口４３に固定されているので、組み立てごとに更生管を移動させても、排水管４５は移動することはない。従って、排水管４５を介して下水を排水しながら、更生管として組み立てられた各管ユニットの引き込みを円滑に行うことができる。

以上のようにして、管ユニットの組み立て、管長方向の連結、引き込みを繰り返し図１０（ｃ）の状態になったら、更生管３１からワイヤ４９を取り外し、排水管４５並びに支持部材４６を更生管内から除去すると、図１２に示すように、既設管３０内に更生管３１を組み立てることができる。既設管３０と更生管３１間の隙間にはグラウト材等の充填材３２が充填され、既設管３０と更生管３１が一体化されて複合管が構築される。

このように、作業者４１は、管ユニットの組み立て、並びにその管長方向の連結を既設管の上流のマンホール内だけで行い、また、各管ユニットの引き込みを更生管の下流側で行い更生工事を完了させることができるので、作業者は、既設管内に入って更生工事を行う必要がない。したがって、大雨等による急激な増水時にも更生現場からの避難が容易になり、危険にさらされることがない。

なお、管ユニットを組み立てるごとに、組み立て後の更生管の重量が増大し、更生管３１と既設管３０間の摩擦抵抗が増大するので、図１３に示すような摩擦低減部材を既設管３０に設置しておく。

摩擦低減部材は、例えばスチールなどの金属製の細長いベルト６０から構成され、図１３（ａ）に図示したように、その長さは更生すべき既設管長さＬより長く、また管ユニットが着地できる所定幅Ｗを有している。このようなベルト６０を、一本、あるいは複数本（図１３の例では３本）用意し、既設管３０の底部に配置し、その両端をボルト６０ａなどで、マンホールに固定する。組み立てられた更生管３１は、図１３（ｂ）に示したように、既設管３０の底面に設置されたベルト６０と接触し、摩擦抵抗は、更生管３１が直接既設管３０に接触するときの摩擦抵抗より小さくなる。また、ベルト６０上には、石などの更生管の移動に障害を与えるものがないので、更生管の引き込みを円滑に行うことができる。また、図１２に示すように、既設管３０と更生管３１間にグラウト材を充填するとき、ベルト６０は鉄筋としての機能を果たすので、一体化された既設管と更生管の強度を高めることができる。

ベルト６０は、例えば、図１３（ａ）に示すように、幅狭の３本のベルトではなく、３本のベルトの幅を有する一つのベルトとすることもできる。また、ベルト６０に、グリース等を塗ることにより更に摩擦の低減を図ることもできる。

管ユニットを既設管に引き込む時、最初の管ユニット１０ａは最先端の管ユニットとなるので、一番負荷がかかる管ユニットになる。そこで、図５に示したように、最初の管ユニット１０ａに、滑り板５０を取り付ける。

滑り板５０は、例えばプラスチック材料あるいは金属製の長方形の薄板である。滑り板５０の管長方向の長さは最初の管ユニット１０ａの管長方向の長さよりやや長く、一方の端部が最初の管ユニット１０ａの先端から突出し、他方の端部が管ユニット１０ａの後端部と一致するように、最初の管ユニット１０ａの側板１０２、１０３、内部板１０６、１０７の周縁部に接着剤を用いて固定されている。滑り板５０の突出分５０ａは、管ユニット１０ａの内側に向かって湾曲している。このような滑り板５０は、例えば一つのセグメントに２か所設けておく。また、滑り板５０が設けられるセグメント部分の管長方向の連結は、図５に示したように、締め付け部材１１とナット１２を隣接した穴にそれぞれ通すことにより並列して行う。このように、滑り板を設けたり、あるいは管長方向の連結位置を隣接させることにより、最初の管ユニット１０ａにかかる負荷を軽減することができる。

また、図５に示したように、ねじ穴が形成された６角柱状の頭部２０ａを一端に、他端にねじ部２０ｂを設けた金属製の長ボルト２０を用いて管ユニットを一本の連続した連結部材として連結することもできる。頭部２０ａのねじ部２０ｂと反対側には、ねじ部２０ｂと螺合するねじ穴が形成されているので、一つの長ボルトのねじ穴に他の長ボルトのねじ部をねじ込むことにより、２つの長ボルトを一本の棒状に連結することができる。そこで、最初の管ユニットのセグメント１の側板１０２と内部板１０６の穴に、長ボルト２０の頭部２０ａに相当するナット２１を挿通し、これにボルト２２をねじ込み、ナット２１を側板１０２と内部板１０６間に固定する。続いて、長ボルト２０をセグメントの各穴あるいは切り欠け部に通して、そのねじ部２０ｂを、頭部２０ａが内部板１０６に当接するまで、ナット２１のねじ穴にねじ込む。これにより、長ボルト２０がセグメントに固定されるので、以下、同様に、他の長ボルト２０を、他のセグメントの各穴あるいは切り欠け部に通して、そのねじ部２０ｂを、頭部２０ａが内部板１０６に当接するまで、固定された長ボルトの頭部のねじ穴にねじ込む。これにより２つのセグメントを管長方向に連結することができ、同様な方法で複数のセグメントを一本の連結棒を用いた形で管長方向に連結することができる。このように長ボルトを用いて連結する個所が図６（ａ）に丸穴２３で図示されている。

また、ボルト２２には、リング２２ａが形成されており、そのリング２２ａに更生管牽引用のワイヤ４９を連結することができる。また、長ボルト２０を用いた連結は、例えば一つのセグメント当たり２か所で行われるので、各リング２２ａにワイヤ４９を連結することにより、更生管引き込み時の更生管にかかる負荷を、長ボルトを用いた連結で負担することができる。従って、更生管牽引時の更生管の破損、あるいは損傷を低減させることができる。この様な実施例では、最初の管ユニット１０ａは、更生管の一部としては不適なので、更生管の引き込みが完了したとき、切断して破棄するようにする。

また、排水管４５を支持する支持部材４６のシャフト４６ａは、図１１（ｂ）に示したように、直線状に延びているので、支持部材４６で支持された排水管４５の高さが高くなる。したがって、排水効率が低下する。そのため、図１１（ｄ）に示したように、管ユニットの内面に沿って湾曲したシャフト５１ａの両端にローラー５１ｂを回転可能に取り付けた支持部材５１により排水管を支持する。このような構成では、排水管４５は断面全体が堰４４の最高水位Ａよりも下に位置するようになるので、排水効率を高めることができる。

また、図１４に示したように、排水管をその外面７０ａが、例えばポリエステルなどの不織布からなり、内面７０ｂが水密性のプラスチックからなる排水管７０とすると、排水管７０が直接更生管３１の内面に接触しても、摩擦抵抗は少ないので、更生管を円滑に引き込むことができるとともに、排水管を支持する支持部材が不要になるという利点がある。

本実施例では、更生すべき既設管３０内に設置した排水管４５を介して排水を行いながら、セグメント１を周方向に連結して管ユニット１０を作成する工程、管ユニット１０を管長方向に連結して更生管３１を組み立てる工程、組み立てられた更生管３１を引き込む工程、を繰り返して所定長さの更生管３１を敷設するから、作業者４１が上記の各工程を行うための作業空間には下水が流れない。そのため、大雨等による急激な増水時にも作業者４１が危険にさらされることがない。

本実施例では、組み立て済みの更生管３１の後端に新たな管ユニット１０を管長方向に連結することにより更生管３１の管長方向の長さを延長しながら下流方向に引き込んでいくから、作業者４１は管ユニットの組み立てと管ユニットの管長方向の連結を既設管３０の奥に入り込むことなく、上流側マンホール４０ａの内部にとどまったまま行うことができる。そのため、万一堰４４を超えて水が作業空間に流れ込むようなことがあっても、作業者４１は迅速に上流側マンホール４０ａの外へ避難することができる。

本実施例では、既設管と更生管の間に摩擦低減部材を設けているので、また、更生管と排水管との間にも、摩擦低減手段を設けているので、更生管、つまり各管ユニットの引き込みを円滑に行うことができる。

１ セグメント
１０ 管ユニット
１０ａ 最初の管ユニット
１０ｂ ２番目の管ユニット
１１ 締め付け部材
２０ 長ボルト
３０ 既設管
３１ 更生管
３２ 充填剤
４０ マンホール
４０ａ 上流側マンホール
４０ｂ 下流側マンホール
４１ 作業者
４２ 堰取付支柱
４３ 排水管取付口
４４ 堰
４５ 排水管
４６、５１ 支持部材
４６ａ、５１ａ シャフト
４６ｂ、５１ｂ ローラー
４７ 土嚢
４８ シャッター
４９ ワイヤ
５０ 滑り板
５０ａ 突出部
６０ ベルト

Claims (9)

1. セグメントを周方向に連結してなるリング状の管ユニットを順次管長方向に連結して上流側マンホールと下流側マンホール間の既設管内に更生管を組み立て既設管を更生する既設管の更生工法であって、
   更生すべき既設管内を流れる下水を、前記上流側マンホールの上流側に一端が固定された排水管を介して前記下流側マンホールの下流に排水し、
   前記上流側マンホール内で、排水管が管ユニット内に位置するように、最初の管ユニットを組み立てて上流側マンホールの既設管開口部付近に設置するとともに、該設置された最初の管ユニットを前記下流側マンホールから既設管内に引き込み、
   既設管内に引き込まれた最初の管ユニットの後端部に、前記最初の管ユニットと同様に組み立てられた次の管ユニットを連結して、該連結された管ユニットを前記下流側マンホールから既設管内に引き込み、
   前記排水管を介して下水を排水しながら、組み立てられた管ユニットの引き込みとその後端部への管ユニットの連結を繰り返し既設管内に更生管を敷設することを特徴とする既設管の更生工法。
2. 組み立てられた管ユニットを引き込む際に、既設管と管ユニット間に摩擦低減部材を設け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。
3. 前記摩擦低減部材が、更生すべき既設管の管長方向の全長に渡って延びる金属製のベルトであることを特徴とする請求項２に記載の既設管の更生工法。
4. 組み立てられた管ユニットを引き込む際に、管ユニットと排水管の間に摩擦低減手段を設けることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の既設管の更生工法。
5. 前記排水管は、その外面が不織布からなり、内面が水密性のプラスチックからなる排水管であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の既設管の更生工法。
6. 前記摩擦低減手段は、ローラーを両端に備えた支持部材を有し、前記排水管が支持部材により支持され、組み立てられた管ユニットを引き込む際に、管ユニットが排水管に対して移動したとき、前記ローラーが管ユニット内面に接触してその接触摩擦により回転することを特徴とする請求項４に記載の既設管の更生工法。
7. 前記支持部材は、管ユニットの内面に沿って湾曲していることを特徴とする請求項６に記載の既設管の更生工法。
8. 前記最初の管ユニットに滑り板を設けることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の既設管の更生工法。
9. 更生すべき既設管の上流に堰を築き、該堰と排水管を接続して排水することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の既設管の更生工法。

Images