JP5993606B2

JP5993606B2 - ライニング加熱装置及び地中管補修方法

Info

Publication number: JP5993606B2
Application number: JP2012103441A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　秀樹; 秀樹佐藤
Original assignee: Kansei Co
Current assignee: Kansei Co
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2012-04-27
Publication date: 2016-09-14
Anticipated expiration: 2032-04-27
Also published as: JP2013230598A

Description

本発明は、地中に埋設された地中管を、掘り起こすことなく補修する地中管補修方法及びこの地中管補修方法に用いるライニング加熱装置に関する。

地中管に亀裂や接続部のずれなどが生じると、地中管内に雨水や地下水が浸入したり、地中管内の下水などが地中に流れ出す。雨水や地下水の浸入は下水等の処理施設の負担を増加させるし、下水などの流出は環境汚染の原因となる。また、雨水や地下水とともに土砂などが地中管内に浸入すれば、地盤沈下などの危険性も考えられる。したがって、適当な時期に地中管に生じている亀裂や接続部のずれなどを調査し、調査結果に基づいて適切な補修を施す必要がある。

補修するにあたって地中管を掘り起こすのは作業負担が大きいので、非開削方式の補修方法が多く用いられている。非開削方式の補修方法としては、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。この補修方法では、まず、未硬化の熱硬化型樹脂含浸チューブ３を地中管４の内部に反転挿入し、反転挿入したチューブ３内に熱風放出機９を導入する。次に、この熱風放出機９を地中管４内で移動させながら、地上に設置したヒーター１２で加熱した熱風を、地上に設置したブロワー１４により熱風放出機９に供給し、熱風放出機９の吹き出し口９ｃからチューブ３に吹き付けてチューブ３を硬化させる。

特開平０７−１９５５２１号公報

ところで、特許文献１記載の補修方法では、チューブ３を地中管４の内部に通すのにチューブ３を反転挿入しているので、反転挿入のための大掛かりな設備が必要となる。しかしながら、補修対象が山奥に埋設された伏び管などの場合には、このような大掛かりな反転挿入設備を補修現場に持ち込むことが困難となる。チューブ３を地中管４の内部に通すのに、チューブ３を地中管４の内部に引き込むなどすれば、大掛かりな反転挿入設備は必要なくなるが、空気の加熱は地上に設置したヒーター１２で行っているため、小型のヒーターを使用すると、熱風放出機９に到達するまでに加熱空気の温度が下がってしまい、
チューブ３を迅速に硬化させることができない。しかしながら、ヒーターが大型化すれば、このような大型のヒーターを含んだ補修設備すべてを補修現場に持ち込み難い場合も多く、しかも、大型のヒーターを用いても、加熱空気供給ラインの途中での温度低下により、熱風放出機９に適度の温度の熱風を供給できるとは限らない。

そこで本発明は、大型の設備を持ち込むことが困難な補修現場でもライニング材に適度な温度の熱風を吹き付けたり接触させたりすることができるライニング加熱装置及び地中管補修方法の提供を目的とする。

この目的を達成するための本発明のライニング加熱装置は、地中管内面を覆うように膨らんだ、未硬化の硬化性樹脂を含浸しているライニング材を加熱するライニング加熱装置であって、前記地中管内を走行するヒータ装置と、このヒータ装置に空気を送る空気供給装置と、を備え、前記ヒータ装置は、前記空気供給装置から送られた前記空気を加熱する空気加熱部と、前記空気加熱部で加熱された前記空気を前記ライニング材の中で放出する放出部と、を有しているものである。空気供給装置としてはヒータ装置に圧縮空気を送るコンプレッサを用いることができる。このような空気供給装置は地上に設置又は配置することができる。ここでは、空気を加熱する装置は、空気加熱部として、地中管内を走行するヒータ装置内に設けられている。したがって、空気加熱部は小型であるが、加熱空気を放出する直前で空気を加熱するため、放出する加熱空気の温度を適切にコントロールすることができる。

放出部は、地中管の中心部又は上側部に配置されるように設けられたメインノズルと、地中管の下側に配置されるように設けられたサブノズルと、を有していることが好ましく、メインノズルは、加熱された空気を径方向に放射状に放出するように構成され、サブノズルは、加熱された空気を管路方向に放出するように構成されているのが効果的である。地中管の中心部（地中管の中心よりも多少上下左右にずれた位置も含む）又は上側部に配置されるように設けられたメインノズルは、例えば、加熱空気を径方向に放射状に放出するように構成され、ライニング材を全周にわたって加熱するように加熱空気を放出する。しかしながら、加熱空気は上昇しやすいので、ライニング材の上側が下側よりも強く熱せられる。そこで、ライニング材の下側も十分加熱できるように、地中管の下側に配置されるようにサブノズルを設けておく。サブノズルが、加熱された空気を管路方向に放出するように構成されていれば、高温の加熱空気がライニング材の一点に集中してあたってしまうのを防止できる。

サブノズルは、空気加熱部を通過した加熱空気を加熱する補助加熱部を介して設けられ、空気加熱部で加熱され、かつ、補助加熱部で加熱された空気がサブノズルから放出されるように構成されているのが好ましい。メインノズルから放出された加熱空気によるライニング材の上側と下側との温度差は大きいが、補助加熱部でさらに空気を加熱して放出することにより、この温度差を是正することができる。

サブノズルを、管路方向前方及び管路方向後方に一対配置し、補助加熱部を、サブノズルそれぞれに対応して一対設け、空気加熱部で加熱された空気を、一対の補助加熱部の間に供給し、それぞれの補助加熱部を通過してそれぞれのサブノズルから管路方向前方及び管路方向後方に放出するように構成すれば、高温の加熱空気でライニング材の下側のそれぞれの部分を長い時間加熱することができる。例えば、管路方向前方のサブノズルから加熱空気を管路方向前方に放出し、管路方向後方のサブノズルから加熱空気を管路方向後方に放出する。メインノズルを、管路方向前方及び管路方向後方に一対配置すれば、メインノズルによるライニング材のそれぞれの部分の加熱を長い時間行うことができる。

また、この目的を達成するための本発明の地中管補修方法は、ホース状のライニング材で地中管内面をライニングして補修する地中管補修方法であって、未硬化の硬化性樹脂を含浸したホース状の前記ライニング材を準備する補修材準備工程と、供給された空気を加熱する空気加熱部と、この空気加熱部で加熱された前記空気を放出する放出部と、を備えた、前記地中管内を走行するヒータ装置を準備する補修装置準備工程と、準備した前記ライニング材を前記地中管内に通すとともに、前記ライニング材の端部に接続した収容部材内に、準備した前記ヒータ装置を配置するライニン準備工程と、前記ヒータ装置に空気供給装置から前記空気を供給し、供給された前記空気を前記空気加熱部で加熱することなく放出部から放出し、前記地中管内面を覆うように前記ライニング材を膨らませる拡径工程と、前記ライニング材を膨らませたままで、前記ヒータ装置を前記地中管内で走行させるとともに、前記ヒータ装置に前記空気供給装置から前記空気を供給し、供給された前記空気を前記空気加熱部で加熱して前記放出部から放出し、前記ライニング材の前記硬化性樹脂を硬化させる硬化工程と、を備えたものである。

本発明では、空気加熱セクションが地中管内を走行するので、大掛かりな補修設備を持ち込めないような補修現場でも、ライニング材を適切に加熱することが可能となる。

本発明に係る地中管補修方法を用いて補修する伏び管を示す図である。伏び管の補修に用いるライニング材を示す図である。伏び管の補修に用いるライニング加熱装置を示す図である。伏び管内にライニング材を通し、ライニング材の端部内にライニング加熱装置のヒータ装置を配置した状態を示す図である。伏び管内に引き込んだライニング材によって伏び管を補修する工程を説明する図であり、ライニング材の拡径工程を示す図である。伏び管内に引き込んだライニング材によって伏び管を補修する工程を説明する図であり、ライニング材の硬化工程を示す図である。伏び管内に引き込んだライニング材によって伏び管を補修する工程を説明する図であり、補修作業の完了を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１は本発明に係る地中管補修方法を用いて補修する伏び管を示す図、図２は伏び管の補修に用いるライニング材を示す図である。

鉄道線路１は山間部に敷設されていて、この鉄道線路１の下側に、鉄道線路１と直交するように伏び管３が埋設されている。この伏び管３に亀裂などが生じていると、雨水などとともに鉄道線路１の下側の土砂がこの亀裂などから伏び管３内に流れ込み、鉄道線路１の下側に空洞が生じる可能性があるが、空洞が生じれば鉄道線路１の下側が陥没するおそれがあるので、まず伏び管３内を清掃し、カメラを用いて伏び管3内面を調査する。調査により亀裂などが発見されれば、ライニング材５を用いて伏び管３を補修することとなる。

ライニング材５は、伏び管３よりも若干長い両端開口のホース状に形成されていて、未硬化の熱硬化性樹脂（例えばエポキシ樹脂）を含浸した繊維層（例えばフェルト層）７の内外両側にプラスチック製フィルム（例えばポリエチレンフィルム）９、１１を積層した構造を有している。

図３は伏び管３の補修に用いるライニング加熱装置を示す図である。

ライニング加熱装置１３は、ヒータ装置１５と、このヒータ装置１５に圧縮空気を供給するエンジンコンプレッサ１７と、ヒータ装置１５に電力を供給する発電装置１９と、を備えている。ヒータ装置１５は、空気加熱部２１と、この空気加熱部２１で加熱された圧縮空気を放出する放出部２３と、を備え、空気加熱部２１は、前後一対のステンレス製保護環２５と、この保護環２５同士を連結する複数の連結シャフト２７と、一対の保護環２５の間で、保護環２５の中心部に配置されたヒータ部２９と、を有している。ヒータ部２９は、一方の保護環２５の中心部から他方の保護環２５の中心部まで延びる筒状体３１内に電熱線３３を収容したもので、筒状体３１の入り口には、エンジンコンプレッサ１７から延びるエアホース３５（ウレタンチューブ）が接続され、筒状体３１の出口には、放出部２３に延びる排気鋼管３７が接続されている。また、電熱線３３には、発電装置１９から延びる電源コード３９が接続されている。排気鋼管３７の先端側は上下に分岐して上側ライン４１及び下側ライン４３を形成している。なお、図３中符号４５は、それぞれの保護環２５に支持部４７を介して取り付けられた走行車輪であり、伏び管３（より具体的には膨らんだライニング材５）の下方寄りの両側内面上を走行するように設けられている。

放出部２３は、伏び管３の中心部（より具体的には伏び管３の中心よりもやや上側の中心部）に配置されるように設けられた前後一対のメインノズル４９と、伏び管３（より具体的にはライニング材５）の底部５１に近接し、この底部５１に沿って前方及び後方に延びるように設けられた前後一対の放出パイプ５３と、を備え、排気鋼管３７の上側ライン４１は前後一対のメインノズル４９の間に接続され、排気鋼管３７の下側ライン４３は前後一対の放出パイプ５３の間に接続されている。メインノズル４９はそれぞれ、周方向に並んだ複数個の放出口５５を有し、放出パイプ５３はそれぞれ、基部側が電熱線５７を収容して補助加熱部５９を構成し、先端部がサブノズル６１を形成している。電熱線５７には発電装置１９の電源コード３９が接続されている。

エンジンコンプレッサ１７と、空気加熱部２１の筒状体３１の入り口とを接続するエアホース３５には圧力調整器６３と圧力ゲージ６５とが接続されていて、供給されている圧縮空気の圧力を圧力ゲージ６５で測定し、圧力調整器６３で調整できるようになっている。また、発電装置１９は、１００Ｖの発電機６７と、発電機６７に接続された２００Ｖ昇圧用変圧器６９と、を備えている。なお、図３中符号７１は、前側のメインノズル４９及び後側の保護環２３それぞれに接続されたロープ又はワイヤである。

図４は伏び管３内にライニング材５を通し、ライニング材５の端部内にライニング材加熱装置１３のヒータ装置１５を配置した状態を示す図である。

ライニング材５及びライニング加熱装置１３又はヒータ装置１５を準備したら（補修材準備工程及び補修装置準備工程）、ライニング材５の一端部を筒状の発進部材７３の外周にバンド７５で固定し、発進部材７３の先端が伏び管３の端部と一致し、あるいは伏び管３の端部に近づくまで、他端部側から伏び管３内にライニング材５を引き込んで通す。そして、発進部材７３内にヒータ装置１５を収容し、発進部材７３の後端部を発進用蓋７７で閉塞する。発進用蓋７７には、ホース口７９、ロープ口８１、コード口８３及び温度記録口８５が設けられているので、エアホース３５、後側のロープ（ワイヤ）７１、電源コード３９がそれぞれ、ホース口７９、ロープ口８１、コード口８３を通って外部に延びるようにしておく。ロープ口８１から外部に延びるロープ（ワイヤ）７１は後方のウインチ８７に接続する。ここでは、エンジンコンプレッサ１７や発電装置１９は、ウィンチ８７とともに伏び管３の外側に配置又は設置されている。また、温度記録口８５に温度記録計８９を接続し、伏び管３（より具体的にはライニング材５）の一端側の内部温度を記録するとともに、温度記録計８９をライニング材５の一端側底部にも接続し、このライニング材５の一端側底部の温度を記録する。

また、ライニング材５の他端部をエルボ管状の到達部材９１の水平部９３外周にバンド９５で固定する。到達部材９１の垂直部９７の上端開口を閉塞する到達用蓋９９には、ロープ口１０１及び温度記録口１０３が設けられているので、前側のロープ（ワイヤ）７１がロープ口１０１を通って外部に延びるようにしておく。ロープ口１０１から外部に延びるロープ（ワイヤ）７１は、伏び管３の外側に配置された前方のウインチ８７に接続する（ライニング準備工程）。そして、温度記録口１０３に温度記録計１０５を接続し、伏び管３の他端側の内部温度を記録するとともに、温度記録計１０５をライニング材５の他端側底部に接続し、このライニング材５の他端側底部の温度を記録する。

図５乃至図７は伏び管３内に引き込んだライニング材５によって伏び管３を補修する工程を説明する図である。

まず、ヒータ装置１５を発進部材７３内に収容した状態で、エンジンコンプレッサ１７を作動させ、エアホース３５を介してヒータ部２９内に圧縮空気を送り込む。このとき、発電装置１９は作動させないでおく。ヒータ部２９内に送り込まれた圧縮空気は、ヒータ部２９で加熱されることなく、放出部２３に送られる。放出部２３に送られた圧縮空気は、メインノズル４９の放出口５５からライニング材５（より直接的には発信部材７３）内に放出されるとともに、サブノズル６１からも、補助加熱部５９で加熱されることなく、ライニング材５（より直接的には発信部材７３）内に放出される。放出部２３から放出される圧縮空気によって、ライニング材５は、伏び管３の内面を覆うように又は伏び管３の内面に押し付けられるように膨らむ（図５参照、拡径工程）。

ライニング材５が伏び管３の内面を覆うように又は伏び管３の内面に押し付けられるように膨らんだら、発電装置１９を作動させ、ライニング材５内の圧力を維持しつつ、あるいはライニング材５内の圧力を制御しつつ、放出部２３から放出される圧縮空気を空気加熱部２１（ヒータ部２９）及び補助加熱部５９で加熱しておく。ライニング材５内の圧力の維持又は制御は、ライニング材５が伏び管３の内面を覆うように又は伏び管３の内面に押し付けられるように膨らんでから、一旦、ライニング材５内の排気を行い、その後、加熱圧縮空気の供給によりライニング材５内を徐々に昇圧したり、加熱圧縮空気の供給に対応してライニング材５内を排気するなどして行われる。ライニング材５内の排気は、例えば到達用蓋９９に接続したバルブ付排気管（図示せず）を介して行われる。そして、ロープ７１をウィンチ８７で巻き取ったりウィンチ８７から繰り出したりして、ヒータ装置１５を伏び管３（ライニング材５）内で管路方向に走行させ、到達部材９１まで移動させる。このヒータ装置１５の移動過程で、空気加熱部２１（ヒータ部２９）で加熱された圧縮空気がメインノズル４９の放出口５５から放射状に放出されて、ライニング材５の内面を全周にわたって加熱する。また、空気加熱部２１での加熱に加えて補助加熱部５９で加熱された圧縮空気が、サブノズル６１から、ライニング材５の底部５１に沿って管路方向前方及び後方に放出され、ライニング材５の底部５１側が十分加熱される。このように、ライニング材５は全体的にムラ無く加熱されて硬化し、しわや波打ちの無いライニング層を形成することとなる（図６参照、硬化工程）。

ヒータ装置１５が到達部材９１の水平部９３に到達し、ライニング材５が一様に硬化したら、発電装置１９を停止させ、加熱されていない圧縮空気をライニング材５内に供給してライニング材５を冷却する。ここでも、圧縮空気の供給に対応してライニング材５内の排気を行う。また、ライニング材５の冷却は、ヒータ装置１５を伏び管３内で走行させて行うこともできる。ライニング材５の冷却が完了したら、エンジンコンプレッサ１７を停止させ、発進部材７３及び到達部材９１をヒータ装置１５とともにライニング材５から取り外し、ライニング材５の端部処理を行って伏び管３の補修を完了する（図７参照）。

本発明は、例えば、大掛かりな設備を持ち込むことが困難な補修現場での地中管の補修作業に適用することができる。

３伏び管（地中管）
５ライニング材
１３ライニング加熱装置
１５ヒータ装置
１７エンジンコンプレッサ（空気供給装置）
２１空気加熱部
２３放出部

Claims

地中管内面を覆うように膨らんだ、未硬化の硬化性樹脂を含浸しているライニング材を加熱するライニング加熱装置であって、
前記地中管内を走行するヒータ装置と、このヒータ装置に空気を送る空気供給装置と、を備え
前記ヒータ装置は、前記空気供給装置から送られた前記空気を加熱する空気加熱部と、前記空気加熱部で加熱された前記空気を前記ライニング材の中で放出する放出部と、を有し、
前記放出部は、前記地中管の中心部又は上側部に配置されるように設けられたメインノズルと、前記地中管の下側に配置されるように設けられたサブノズルと、を有していて、
前記メインノズルは、加熱された前記空気を径方向に放射状に放出するように構成され、前記サブノズルは、加熱された前記空気を管路方向に放出するように構成されている、ことを特徴とするライニング加熱装置。
前記サブノズルは、前記空気加熱部を通過した前記空気を加熱する補助加熱部を介して設けられていて、前記空気加熱部で加熱され、かつ、前記補助加熱部で加熱された前記空気が前記サブノズルから放出される、ことを特徴とする請求項１記載のライニング加熱装置。
前記サブノズルは、管路方向前方及び管路方向後方に一対配置され、前記補助加熱部は、前記サブノズルそれぞれに対応して一対設けられていて、前記空気加熱部で加熱された前記空気は、一対の前記補助加熱部の間に供給され、それぞれの前記補助加熱部を通過してそれぞれの前記サブノズルから管路方向前方及び管路方向後方に放出される、ことを特徴とする請求項２記載のライニング加熱装置。
前記メインノズルは、管路方向前方及び管路方向後方に一対配置されている、ことを特徴とする請求項１、２又は３記載のライニング加熱装置。
ホース状のライニング材で地中管内面をライニングして補修する地中管補修方法であって、
未硬化の硬化性樹脂を含浸したホース状の前記ライニング材を準備する補修材準備工程と、
供給された空気を加熱する空気加熱部と、この空気加熱部で加熱された前記空気を放出する放出部と、を備えた、前記地中管内を走行するヒータ装置を準備する補修装置準備工程と、
準備した前記ライニング材を前記地中管内に通すとともに、前記ライニング材の端部に接続した収容部材内に、準備した前記ヒータ装置を配置するライニング準備工程と、
前記ヒータ装置に空気供給装置から前記空気を供給し、供給された前記空気を前記空気加熱部で加熱することなく前記放出部から放出し、前記地中管内面を覆うように前記ライニング材を膨らませる拡径工程と、
前記ライニング材を膨らませたままで、前記ヒータ装置を前記地中管内で走行させるとともに、前記ヒータ装置に前記空気供給装置から前記空気を供給し、供給された前記空気を前記空気加熱部で加熱して前記放出部から放出し、前記ライニング材の前記硬化性樹脂を硬化させる硬化工程と、を備えたことを特徴とする地中管補修方法。