JP6134883B2 - 水道管の止水装置と止水方法 - Google Patents

Description

本発明は、水道工事のために既設の水道管に止水壁を形成する水道管の止水装置と止水方法に関する。

水道管に元栓を取り付けたり、分岐管を取り付ける工事を行う場合には、その工事区間囲む全ての元栓を閉じる。即ち、元栓を閉じた区域はその工事が終了するまで断水になる。また、工事が終了すると元栓を開いて水道水の供給を再開する。しかしながら、元栓は長期間開閉されていない場合が多く、元栓を開いたときに赤錆が出る。従って、工事区間を含む区域では、給水開始前に数時間も赤錆の混じった水道水を捨てる作業が必要になる。

また、工事開始前に閉じなければならない元栓が多数散在している場合には、例えば、７〜８人の作業員が元栓を閉める作業に携わらなければならない。元栓の位置が工事区間から遠く離れていると、断水になる区域が非常に広くなる。

こうした断水になる区域を縮小するために、水道管の任意の場所に作業孔を開けて、風船を挿入して内部で膨らませ、その部分で水道管に止水壁を生成する方法が知られている（特許文献１参照）。丈夫な風船に高い圧力の空気を供給して、風船で水道管の内部を塞ぐ。風船が水圧で押し流さないように、作業孔から挿入したワイヤーで風船を固定する。この工法は口径１０〜１５ｃｍ程度の水道管に採用することができる。また、水道管中の水道水を凍結させる工法も知られている（特許文献２参照）。

実登５９３０７２０２６号公報 特開２００９−２７０２６３号公報

既知の従来の技術には、次のような解決すべき課題があった。
風船を使用する工法では、工事中は、風船に供給する高圧空気の圧力を一定以上に保持しておかなければならない。万一風船に空気漏れ等が生じたら、大量の漏水が発生する。従って、工事区間から元栓が著しく遠い場合にいずれかの元栓の代用として使用するに止まり、他の元栓と併用することが多く、作業性や赤錆の問題を完全に解決するには至っていない。水道水を凍結させる工法は、水道水が流れている場所ではそのまま採用することができない。この場合も、他の元栓と併用することが多い。これは、特許文献２の図面に記載されたとおりである。

また、従来の風船を用いる工法は口径１０〜１５ｃｍの水道管が限界で、口径３０ｃｍといった大口径の水道管の止水には適さない。水道水を凍結させる工法も、やはり、口径の細い水道管にしか採用できない。
本発明は、工事区間を挟む任意の大口径の水道管に、信頼性の高い堅固な止水壁を形成して、断水区間を最小限にするとともに、元栓の操作を不要にする止水装置を提供することを目的とする。

以下の構成はそれぞれ上記の課題を解決するための手段である。
＜構成１＞
水道管(１２)の外壁に固定される支持装置(１４)と、
支持装置(１４)に支持固定され、一方の開口を水道管(１２)の外壁に密着させ、他方の開口に外パイプ(２４)を接続した止水栓(１８)と、
外パイプ(２４)の内部に挿入された内パイプ(４０)と、
外パイプ(２４)と内パイプ(４０)の間に生じた空間を密閉する蓋栓（３０）と、
前記空間に満たされた水道水を外部に取り出す分岐バルブ(３４)と、
前記分岐バルブ(３４)により取り出された水道水を内パイプ(４０)の内部に受け入れる分岐バルブ(４２)と、
前記内パイプ(４０)の内部に挿入される冷却パイプ(５４)とを備え、
前記止水栓(１８)の前記一方の開口に面した水道管(１２)の外壁に作業孔(２２)が形成されており、
前記内パイプ(４０)の一端が前記作業孔(２２)の近傍に位置決めされ、前記冷却パイプ(５４)の突き出し部（５４Ａ）が前記作業孔(２２)を貫通して前記水道管(１２)の内部に突き出しているとき、前記突き出し部（５４Ａ）を包囲して、前記内パイプ(４０)の一端にクランプ(５２)によりその袋口部分が固定され、前記作業孔(２２)を通過するような形状に折りたたまれており、前記内パイプ(４０)の一端から流入する水道水により、水道管の横断面から見て略円形に膨らむ止水袋(５０)が設けられ、
前記冷却パイプ(５４)は、その内部に、前記外パイプ（２４）の外部に露出した端部から前記止水袋(５０)の内部の水道水を凍結させるための冷媒を受け入れて、前記突き出し部（５４Ａ）まで送る供給路(５６)と、この突き出し部（５４Ａ）から前記冷媒を排出する排出路(５８)を備えたことを特徴とする水道管の止水装置。

＜構成２＞
構成１に記載の水道管の止水装置において、
前記分岐バルブ(３４)を通じて前記外パイプ(２４)と内パイプ(４０)の間に生じた空間から取り出した水道水を受け入れて、この水道水を加圧して前記分岐バルブ(４２)と前記内パイプ(４０)を通じて前記止水袋(５０)の内部に送り込む加圧水ポンプ(６０)を設けたことを特徴とする水道管の止水装置。

＜構成３＞
構成１または２に記載の水道管の止水装置において、
前記支持装置(１４)を固定した部分の前記水道管(１２)を包囲して、冷媒中に前記支持装置(１４)を浸漬して前記水道管(１２)の内部の水道水を凍結させる凍結箱(６４)を備えたことを特徴とする水道管の止水装置。

＜構成４＞
構成１乃至３のいずれかに記載の水道管の止水装置において、
前記突き出し部５４Ａが前記止水袋(５０)の内側から前記止水袋(５０)を前記水道管(１２)の内壁に押しつける状態で、前記冷却パイプ(５４)を位置決めして、前記冷却パイプ(５４)と前記外パイプ(２４)とを連結固定する連結棒(８０)を備えたことを特徴とする水道管の止水装置。

＜構成５＞
水道管(１２)の外壁に支持装置(１４)を固定する、
一方の開口を水道管(１２)の外壁に密着させた止水栓(１８)を、前記支持装置(１４)に支持固定する、
前記止水栓(１８)の前記一方の開口に面した水道管(１２)の外壁に作業孔(２２)を形成する、前記止水栓(１８)を閉じて水道水の噴出を止める、
前記止水栓(１８)の他方の開口に外パイプ(２４)を接続する、
前記止水栓(１８)を開いて、外パイプ(２４)の内部に挿入された内パイプ(４０)の一端を前記作業孔(２２)の近傍に位置決めする、
前記内パイプ(４０)の内部に、予め冷却パイプ(５４)を挿入しておく、
前記冷却パイプ(５４)は、前記内パイプ(４０)の一端から突き出した突き出し部（５４Ａ）が前記作業孔(２２)を貫通して前記水道管(１２)の内部に突き出すように位置決めされる、
前記突き出し部（５４Ａ）を包囲して、前記内パイプ(４０)の一端にクランプ(５２)によりその袋口部分が固定された止水袋(５０)を、折りたたんでおき、前記作業孔(２２)を通過させる、
前記水道管(１２)から流入し、前記外パイプ(２４)と内パイプ(４０)の間に生じた空間に満たされた水道水を前記内パイプ(４０)の内部に取り込み、
前記内パイプ(４０)の一端から流入する水道水により前記止水袋(５０)を膨らませ、さらにその水道水を加圧して前記止水袋(５０)に送り込んで、前記止水袋(５０)を水道管の横断面から見て略円形に膨らませて、前記水道管(１２)の内部に止水壁を形成し、
前記冷却パイプ(５４)の内部の供給路(５６)から、前記外パイプ（２４）の外部に露出した端部から冷媒を前記突き出し部（５４Ａ）まで送り、前記冷却パイプ(５４)の内部の排出路(５８)からその冷媒を排出して、前記止水袋(５０)の内部の水道水を凍結させ、
凍結箱(６４)により、前記支持装置(１４)を固定した部分の前記水道管(１２)を包囲して、冷媒中に前記支持装置(１４)を浸漬して前記水道管(１２)の内部の水道水を凍結させる、
という工程を含む水道管の止水工法。

＜構成６＞
工事区間を挟んで一方の側に構成５に記載の止水工法で止水壁を形成し、他方の側は、凍結箱(６４)により、水道水の流れの止まった水道管(１２)を包囲して、冷媒中に前記水道管(１２)を浸漬して、内部の水道水を凍結させる、という工程を含む水道管の止水工法。

＜構成７＞
工事区間を挟んで地面を２箇所掘削し、その掘削孔（９３）と掘削孔（９４）の内部に、構成５または６に記載した止水工法で水道水を凍結させて前記水道管(１２)に止水壁を形成し、掘削孔（９３）と掘削孔（９４）の中間に掘削孔（９５）を形成し、掘削孔（９５）のすぐ両側の水道管(１２)は、地面に埋設されたままの状態を維持して、前記止水壁形成後に、掘削孔（９５）中で前記水道管(１２)を切断する、という工程を含む水道管の止水工法。

＜構成８＞
構成１に記載した、水道管(１２)に止水袋(５０)を挿入する前に、外パイプ(２４)及び主バルブ(２０)を通じて前記水道管(１２)の内部に挿入されるものであって、
前記水道管(１２)の内部で前記水道管(１２)の内径に近い環を形成する板ばね（１１０）と、この板ばね（１１０）を前記外パイプ(２４)の外部で支持して、前記板ばね（１１０）を前記水道管(１２)の内部で前記外パイプ(２４)の軸を中心にして回転させる取っ手（１０２）とを備えた前処理機（１００）。

〈構成１の効果〉
水道水で止水袋５０を膨らませるので、高い圧力をかけて、止水袋５０を水道管１２の内壁に密着させることができる。また、作業孔２２を設けた水道管１２の内部から水道水を取り出して、その水道水で止水袋５０を膨らませるので、万一止水袋５０に水漏れが発生しても、水道水を汚すことがない。また、作業中に水道水を汚す要因が無い。止水袋５０の内部に配置した冷却パイプ５４の突き出し部５４Ａにより、止水袋５０の内部の水道水を素早く凍結させることができる。また、冷却パイプ５４の突き出し部５４Ａを芯にして水道水が球状に凍結するので、機械的な強度が高く信頼性の高い止水壁ができる。
〈構成２の効果〉
加圧水ポンプ６０は、高い圧力をかけて、止水袋５０を水道管１２の内壁に密着させることができる。また、そのとき使用する水も水道管１２の内部から取り出したものなので、水道水を汚すことがない。
〈構成３の効果〉
水道水で膨らませた止水袋５０で水道管の内部の水流を止めて、止水袋５０の内外の水道水全体を凍結させるので、信頼性が高い止水壁が形成できる。
〈構成４の効果〉
冷却パイプ５４の突き出し部５４Ａが止水袋５０を水道管１２の内壁に押しつけて固定するので、機械的な強度が高い止水壁ができる。
〈構成６の効果〉
工事区間を挟んで一方の側で本発明の工法を採用し、確実に水道水の流れが止まったところで、他方の側で凍結工法で止水壁を作る。作業孔が一個だけで済み、工事区間を挟んで最小限の区域で水を止めて工事ができる。断水を発生させないで工事をすることも可能になる。
〈構成７の効果〉
掘削孔９５のすぐ両側の水道管１２は、地面に埋設されたままの状態を維持して、止水壁形成後に、掘削孔９５中で前記水道管１２を切断するので、水道管１２が水圧で移動しない。
〈構成８の効果〉
水道管１２の内面を滑らかにして、止水袋５０と水道管１２との密着を高め、高い止水効果を発揮させることができる。

実施例１の水道管の止水装置を示す部分横断面図である。 準備段階の支持装置１４と止水栓１８の横断面図である。 冷却パイプ５４と内パイプ４０の実施例で、（ａ）は冷却パイプ５４の縦断面図、（ｂ）は冷却パイプ５４を挿入した内パイプ４０の側面図である。 止水袋５０の取り付け状態を示し、（ａ）の状態から（ｂ）の状態に止水袋５０を取り付けて、（ｃ）の状態まで止水袋５０を膨らます説明図である。 止水栓１８に外パイプ２４を固定した状態の横断面図である。 内パイプ４０を外パイプ２４に挿入する途中の状態を示す横断面図である。 内パイプ４０を位置決めした状態の横断面図である。 止水袋５０に水道水を供給する状態の横断面図である。 止水袋５０に加圧水を供給する状態の横断面図である。 止水袋５０の内部の水道水を凍結させる場合の横断面図である。 上記の止水装置の一部の側面図である。 凍結箱６４の分解斜視図である。 工事区間Ｍと元栓８８との関係を示す配管図である。 工事区間を挟む水道管１２の部分縦断面図である。 水道管分岐工事方法の説明図である。 水道管分岐工事の際の道路断面図である。 予備処理装置の側面図で、（ａ）は使用前の状態、（ｂ）は使用中の状態を示している。 前処理機１００の使用方法を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態を実施例毎に詳細に説明する。

図１は実施例１の水道管の止水装置を示す部分横断面図である。
図の状態は、水道管の内部を流れる水を止めた状態である。この止水装置１０は、水道管１２の外壁に支持固定される。支持装置１４は、鞍形の一対の金具を備え、水道管１２を挟んでボルト１６で締め付けるものである。図１１に側面図が示されている。止水栓１８を支持固定することができるものであれば、既知のどのような構造のものを使用しても構わない。

この支持装置１４に止水栓１８が支持固定されている。止水栓１８は、一方の開口を水道管１２の外壁に密着させ、他方の開口を外側に向けている。止水栓１８の一方の開口に面した水道管１２の外壁に，作業孔２２が形成される。止水栓１８は、止水作業の前後での作業孔２２からの漏水を最小限にするためのものである。止水栓１８の他方の開口に外パイプ２４が接続されている。外パイプ２４の内部に内パイプ４０を挿入する。

蓋栓３０は、外パイプ２４と内パイプ４０の間に生じた空間を密閉して、この空間からの水漏れを防止するためのものである。内パイプ４０には冷却パイプ５４を挿入する。内パイプ４０と冷却パイプ５４との間に生じた空間を密閉して、この空間からの水漏れを防止するために、蓋栓５９が設けられている。蓋栓３０と蓋栓５９とはほぼ同様の構造をしており、締め付けることにより、パッキングを各部に密着させて、水密構造を得る。この部分の構造は周知のため詳細な説明を省略する。

水道管１２に止水栓１８と外パイプ２４とが連結されているから、作業孔２２を通じて外パイプ２４の内部に水道水が流れ込む。外パイプ２４の側面には分岐バルブ３４が取り付けられている。分岐バルブ３４は、外パイプ２４と内パイプ４０の間に生じた空間に満たされた水道水を外部に取り出すためのものである。

内パイプ４０の側面には分岐バルブ４２が取り付けられている。分岐バルブ４２は、分岐バルブ３４により取り出された水道水を内パイプ４０の内部に受け入れるためのものである。内パイプ４０の内部には冷却パイプ５４が挿入される。分岐バルブ３４や分岐バルブ４２は、水道水を取り出して送り込むためのパイプ構造であればよく、その構造は任意である。

図のように、止水準備が完了した状態では、外パイプ２４に挿入された内パイプ４０の一端が作業孔２２の近傍に位置決めされている。冷却パイプ５４は、内パイプ４０を突き抜けて、作業孔２２を貫通して水道管１２の内部に突き出している。この部分を冷却パイプ５４の突き出し部５４Ａと呼ぶことにする。この突き出し部５４Ａを包囲するように、止水袋５０が設けられている。

止水袋５０は、内パイプ４０の一端にクランプ５２によりその袋口部分が固定されている。止水袋５０は予め、作業孔２２を通過するような形状に折りたたまれている。水道管１２の内部に配置された止水袋５０は、内パイプ４０の一端から流入する水道水により水道管の横断面から見て略円形に膨らむ。そして、図のように、水道管１２の内壁に全周を密着させて、水道管１２中を流れる水を止める。

作業孔２２を設けた水道管１２の内部から水道水を取り出して、その水道水で止水袋５０を膨らませるので、万一止水袋５０に水漏れが発生しても、水道水を汚すことがない。また、作業中に水道水を汚す要因が無い。

冷却パイプ５４は、外パイプ４０の外部に露出した端部から液体窒素等の冷媒を受け入れて、突き出し部５４Ａまで送る機能を持つ。冷却パイプ５４の内部には、冷媒を突き出し部５４Ａまで送る供給路５６と、この突き出し部５４Ａから冷媒を排出する排出路５８が設けられている。図は２重管構造であるが、管の内部に仕切を設けて供給路５６と排出路５８を設ければよく、その構造は任意である。冷媒は、止水袋５０の内部の水道水を凍結させるためのものである。

水道管１２中の水道水は、止水栓１８と外パイプ２４と分岐バルブ３４と分岐バルブ４２と内パイプ４０を通じて止水袋５０の内部に流れこむ。しかしながら、止水袋５０の内部と外部の水圧が等しいから、止水袋５０を球形になるまで膨らませることはできない。水道水の水圧は一般に０．４メガパスカル程度に設定されている。そこで、加圧水ポンプ６０を用いて０．５〜０．６メガパスカル程度に加圧した水道水を止水袋５０の内部に送り込む。

加圧水ポンプ６０には、分岐バルブ３４から分岐バルブ４２を経由して取り出した水道水を受け入れるとよい。もちろん、分岐バルブ３４から直接水道水を受け入れても良い。加圧水ポンプ６０は、高い圧力をかけて、止水袋５０を水道管１２の内壁に密着させることができる。そのとき使用する水も水道管１２の内部から取り出したものなので、水道水を汚すことがない。加圧水ポンプ６０は受け入れた水道水を加圧して送りだすもので、その構造は任意である。

なお、冷却パイプ５４の突き出し部５４Ａが、止水袋５０の内側から止水袋５０を水道管１２の内壁に押しつけるような状態が最も安定する。止水袋５０は水流により中心から移動することがない。このとき、冷却パイプ５４は水道水の圧力で内パイプ４０から抜けるような力を受ける。そこで、冷却パイプ５４を位置決めして、冷却パイプ５４と外パイプ２４とを連結固定する連結棒８０を備えた。即ち、冷却パイプ５４の側面に固定したアーム７６と外パイプ２４の側面に固定したアーム７８とを、連結棒８０で連結固定する。内パイプ４０も同様の力を受けるため、側面にアーム４３を設ける。このアーム４３は、外パイプ２４の側面に設けた図示しないアームと、図示しない連結棒で連結される。

また、支持装置１４を固定した部分の水道管１２を包囲して、冷媒中に支持装置１４を浸漬して水道管１２の内部の水道水を凍結させる凍結箱６４を設けるとよい。止水袋５０の周辺の水道水は内外から冷却されるので、急速に隙間なく凍結する。こうして、水道水で膨らませた止水袋５０の内外の水道水全体を凍結させるので、信頼性が高い止水壁が形成できる。

以上のように、本発明の止水装置は、水道水で止水袋５０を膨らませるので、高い圧力をかけて、止水袋５０を水道管１２の内壁に密着させることができる。また、止水袋５０の内部に配置した冷却パイプ５４の突き出し部５４Ａにより、止水袋５０の内部の水道水を素早く凍結させることができる。また、冷却パイプ５４の突き出し部５４Ａを芯にして水道水が凍結するので、機械的な強度が高いという効果もある。

図２以下を用いて、本発明の止水工法を順番に説明する。図２は準備段階の支持装置１４と止水栓１８の横断面図である。
まず始めに水道管１２の外壁に支持装置１４を固定する、次に、一方の開口を水道管１２の外壁に密着させた止水栓１８を、支持装置１４に支持固定する。その後、止水栓１８の一方の開口に面した水道管１２の外壁に作業孔２２を形成する。作業孔２２から水道水が噴出するから、止水栓１８を閉じて水道水の噴出を止める。止水栓１８の他方の開口に外パイプ２４を接続する。ロックナット２８を締め付けて両者を固定する。

図３は冷却パイプ５４と内パイプ４０の実施例で、（ａ）は冷却パイプ５４の縦断面図、（ｂ）は冷却パイプ５４を挿入した内パイプ４０の側面図である。
（ａ）に示すように、冷却パイプ５４は２重管構造になっており、内側のパイプの軸部に供給路５６が形成されている。また、内側のパイプと外側のパイプの間に排出路５８が形成されている。図中の円ＡやＢに示すように、供給路５６を通じて冷媒が供給され、排出路５８を通じて冷媒が排出される。

（ｂ）に示すように、冷却パイプ５４は内パイプ４０に挿入されて突き出し部５４Ａの長さを調整してから蓋栓５９で固定される。図の円Ｃに示すように、これで内パイプ４０の上端が塞がれる。図の円Ｄに示すように、分岐バルブ４２から流入した水道水は、内パイプ４０と冷却パイプ５４の間を通って突き出し部５４Ａの外側に送り出される。

図４は止水袋５０の取り付け状態を示し、（ａ）の状態から（ｂ）の状態に止水袋５０を取り付けて、（ｃ）の状態まで止水袋５０を膨らます説明図である。
（ａ）に示すように、内パイプ４０からは冷却パイプ５４の突き出し部５４Ａが、丁度水道管１２の内径相当分だけ突きだしている。（ｂ）に示すように、止水袋５０の袋口がクランプ５２により内パイプ４０の一端に固定されている。作業孔２２（図２）を通過させるため、止水袋５０は突き出し部５４Ａに巻き付けられるように畳まれている。

分岐バルブ４２を通じて内パイプ４０に水道水が供給されると、止水袋５０の内部に水道水が満たされて図の（ｃ）に示すように、止水袋５０が水道管の横断面から見て略円形に膨らむ。止水袋５０の外周が水道管１２（図１）に密着すればよいから、水道管の横断面から見て略円形であればよく、全体としてみたときには、例えば、紡錘形でも槌形に近いものでも構わない。止水作業開始前に、図４（ｂ）の状態にセットしておく。

図５は止水栓１８に外パイプ２４を固定した状態の横断面図である。図６は内パイプ４０を外パイプ２４に挿入する途中の状態を示す横断面図である。
図５に示すように、止水栓１８の主バルブ２０を閉じて、水道管１２から作業孔２２を通じて水道水が噴出しないようにしてある。ロックナット２８を締め付けて、外パイプ２４を止水栓１８に固定する。蓋栓３０はゆるめておく。図６に示すように、蓋栓３０の貫通孔を通じて内パイプ４０の一端を止水袋５０とともに外パイプ２４に挿入する。

図７は、内パイプ４０を位置決めした状態の横断面図である。
主バルブ２０を回し止水栓１８を開いて、内パイプ４０の一端を作業孔２２の近傍に位置決めする、冷却パイプ５４の突き出し部５４Ａ（図４）が作業孔２２を貫通して水道管１２の内部に突き出すように位置決めされる。突き出し部５４Ａを包囲した止水袋５０も作業孔２２を通過して位置決めされる。

図８は、止水袋５０に水道水を供給する状態の横断面図である。
水道管１２中には、まだ水道水が流れている。水道管１２から流入し、外パイプ２４と内パイプ４０の間に生じた空間に満たされた水道水を、外パイプ２４に取り付けた分岐バルブ３４を通じて取り出す。このために、分岐バルブ３４のコック３８を閉じてコック３６を開く。内パイプ４０に取り付けた分岐バルブ４２のコック４４とコック４６とは共に開放しておく。コック３６とコック４６とは接続管６６で接続しておく。コック４４には接続管６８を接続しておき、分岐バルブ４２に流入した水道水の一部が、加圧水ポンプ６０側に流れ込むようにしておく。

即ち、分岐バルブ３４により取り出された水道水を内パイプ４０に取り付けた分岐バルブ４２を通じて内パイプ４０の内部に取り込み、内パイプ４０の一端から流入する水道水により止水袋５０を膨らませる。なお、止水袋５０の内部に流入した水道水の水圧によって冷却パイプ５４が内パイプ４０の内部から押し出されてしまうのを防ぐために、連結棒８０で冷却パイプ５４を固定している。

図９は、止水袋５０に加圧水を供給する状態の横断面図である。
止水袋５０がある程度膨らんで、加圧水ポンプ６０にも必要量の水道水が貯まったら、コック４６を閉じてハンドル６１を操作し、水道水を加圧して止水袋５０に送り込む。これにより、止水袋５０を膨らませて、水道管１２の内部に止水壁を形成する。なお、そのままでは止水袋５０の内部の水圧を一定以上に維持しなければならず、止水袋５０と水道管１２との密着を、水漏れが生じないように維持するのは容易でない。そこで、さらに次の操作をする。

図１０は、止水袋５０の内部の水道水を凍結させる場合の横断面図である。
加圧水ポンプ６０から加圧した水道水を送り込んだ状態で、冷却パイプ５４に冷媒タンク６２を接続する。冷媒タンク６２は液体窒素等の冷媒を供給するボンベである。冷媒タンク６２から接続管７０を通じて冷却パイプ５４の供給路５６（図３）に冷媒を供給する。この供給路５６から冷媒を突き出し部５４Ａまで送り、冷却パイプ５４の排出路５８（図３）からその冷媒を排出する。これにより、止水袋５０の内部の水道水を凍結させる。

水道水が凍結するときには体積が若干膨張するから、止水袋５０と水道管１２の内壁とがより強く密着する。また、体積膨張による余分な力は、止水袋５０の水道管１２に密着していない部分に分散されるから、水道管１２に過度の力が及ぶことはない。止水袋５０無しで水道管１２の内部に直接突き出し部５４Ａを置いて冷媒を供給しても、水道水が流れている限りこれを凍結させることはできない。他の場所にある元栓を閉めて水道水の流れを止めてからならば、この部分の水道水を凍結することができるが、それでは、元栓の開閉による赤錆の発生を防止することができない。

本発明では、水道管１２の内部に配置した止水袋５０に満たした水道水を凍結させるので、元栓の操作は不要である。しかも、止水袋５０に満たす水は水道水なので、作業中に水漏れ等があっても、水道水を汚染することがない。さらに、止水袋５０で水道管１２中の水道水の流れを止めてから、次のようにしてその周辺の水道水を凍結させることができる。

図１１は上記の止水装置の一部の側面図である。図１２は凍結箱６４の分解斜視図である。
図１０と図１１に示したように、水道管１２と支持装置１４全体を凍結箱６４で包囲する。図１２に示すように、凍結箱６４は、例えば、発泡スチロールを容器状に成形したもので、上部から冷媒を供給して、凹部８２にその冷媒を収容する。蓋６５ｂを凍結箱６４の両側上面に配置し、蓋６５ａを被せて全体をバンド６３で固定する。凍結箱６４の中に、支持装置１４を固定した部分の水道管１２を収容し、上部開口６５ｃから液体窒素等の冷媒を流し込む。冷媒中に支持装置１４を浸漬して水道管１２の内部の水道水を凍結させる、

加圧水ポンプ６０だけでも止水壁ができるが、例えば、直径３０ｃｍといった大口径の水道管では、止水壁が壊れると大変な漏水事故になる。凍結による止水壁はわずかな水漏れでも急速に止水壁の破壊に繋がる。従って、止水袋５０の周辺の水道水を凍結させて、強固を止水壁を形成する。これで、きわめて信頼性の高い止水壁ができる。

図１３は、工事区間Ｍと元栓８８との関係を示す配管図である。図１４は、工事区間を挟む水道管１２の部分縦断面図である。
図１３に示すように、例えば、図のような工事区間Ｍがあって、ここの部分の水道管を切断して分岐管を接続する工事を考える。従来は、この工事区間Ｍに水道水を供給する全ての水道管の元栓８８を閉めてから工事を開始していた。即ち、この例では、工事のために８個の元栓８８を開閉しなければならない。この区間は工事中断水になる。マンホール等を開いてこれだけの数の元栓を開閉するには、大勢の作業員が必要になる。また、元栓の開閉により赤錆が発生する。

一方、本発明によれば、元栓を操作することなく水道管の任意の部分で水道水を凍結させて止水壁を形成することができる。工事区間Ｍのすぐ両側でこの止水工法を採用すれば、断水により影響を受ける区域を最小限にすることができる。水道管１２の内部には、ウオーターハンマーと呼ばれる不規則な急峻な水圧が加わることがある。空気圧や水圧で膨らませた袋で水道管の内部を塞ぐ工法では、大径の水道管の場合、袋が変形したり移動したりして水流を完全に止めることができない。本発明の工法では、冷却パイプ５４の突き出し部５４Ａが支柱になって、止水袋５０を支え、止水袋５０の内部と外部を凍結させるので、機械的に強固な漏れのない止水壁が比較的短時間で完成する。

なお、水道水の流れが完全に止まっているから、水道管の内部の一定範囲の水全体を確実に凍結させることができる。従って、図１４に示すように、工事区間を挟んで一方の凍結部９０は、本発明の止水工法で止水壁を形成し、他方の凍結部９２は、外部からの冷却による凍結工法で止水壁をつくることもできる。即ち、凍結部９２側は、凍結箱６４（図１２）により、水道水の流れの止まった水道管１２を包囲して、冷媒中に水道管１２を浸漬して、内部の水道水を凍結させるという工法を採用できる。凍結部９２側は作業孔２２（図６）を形成する必要がないから、作業性もよい。

図１５は、水道管分岐工事方法の説明図である。
例えば、図のように、水道管の埋設された道路で、工事区間Ｍ（図１４）を挟んで止水壁を形成するために、地面を２箇所掘削する。そして、掘削孔９３と掘削孔９４に、例えば、図１４で説明したとおりの方法で、凍結部９０と凍結部９２を形成する。掘削孔９３と掘削孔９４の中間には掘削孔９５を形成する。掘削孔９５のすぐ両側の水道管１２は、地面に埋設されたままの状態を維持する。止水壁形成後に、掘削孔９５中で水道管１２を切断して、分岐管９６を取り付ける。分岐工事でなく、この部分の水道管の修復工事でも同様の工法を採用できる。

図１６は水道管分岐工事の際の道路断面図である。
図のように、凍結部９０と凍結部９２で水道管１２に止水壁を形成すると、止水壁に対して矢印９８方向に高い水圧が加わる。切断部９７で水道管１２を切断すると、切断後の水道管１２が矢印９８方向に移動して、分岐管９６（図１５）を挿入できなくなる恐れがある。図１５と図１６に示したように、掘削孔９５のすぐ両側の水道管１２は、地面に埋設されたままの状態を維持しておくので、水道管１２の移動が阻止される。また、止水壁形成作業用と分岐工事等の作業用の掘削孔を必要最小限だけ形成すればよく、道路交通に与える影響も少ない。さらに、広域断水を回避できるので、水道利用者に配慮することなく、交通量の少ない夜間等に工事をすることが可能になる。

図１７は、予備処理装置の側面図である。（ａ）は使用前の状態、（ｂ）は使用中の状態を示している。
鋼鉄製の水道管の内面には、錆によって硬い突起が発生する。この突起は止水壁形成の妨げになる。即ち、突起により止水壁と水道管の内壁との間に隙間ができると、水漏れが生じて止水壁全体を完全に凍結をさせることができない。そこで、この装置の主要部を使用して、予め水道管の内面に生じた突起を削り取る。

図１７に示した前処理機１００は、図１０に示した外パイプ２４と主バルブ２０を通じて水道管１２の内部に下端が挿入される。前処理機１００の上端には、前処理機１００全体を支持し操作するための取っ手１０２が設けられている。また、前処理機１００の下部には、ぜんまい等に使用される板ばね材からなる二枚の帯状の板ばね１１０が配置されている。

二枚の板ばね１１０は、前処理機１００の下部に、蝶番１０４と蝶番１０６を介して取り付けられている。円Ａの部分の拡大図を右上に示した。二枚の板ばね１１０は、その最下端で蝶番１０８を介して連結されている。円Ｂの部分の拡大図をその右下に示した。

板ばね１１０に力を加えない状態では、（ａ）に示すように二枚の板ばね１１０が伸びて平行になっている。これらに上下方向から圧縮する力を加えると、図の（ｂ）に示すように、板ばね１１０が丁度水道管１２の内径に近い径を持つ環を形成する。蝶番１０４と蝶番１０６と蝶番１０８とはこのような変形を許容するように機能する。

図１８は前処理機１００の使用方法を示す説明図である。
前処理機１００の板ばね１１０の部分を、水道管１２の内部で、図１７で説明した要領で環状にする。そして、取っ手１０２を掴んで矢印Ｃ方向に回転させる。なお、図１８に示すように、前処理機１００の先端が水道管１２に達しない状態では、板ばね１１０が水道管１２の作業孔２２の縁に押しつけられる。ここで前処理機１００を回転すると、図示しないドリルを用いて作業孔２２を穿孔したときに発生したバリを削り取ることができる。

また、板ばね１１０を押しつぶす力を少しずつ増やしながら前処理機１００を回転させると、当初は水道管１２の上下内面に板ばね１１０が強く押しつけられ、その後、左右の内面へ押しつけられる圧力が次第に高まる。こうして、水道管１２の内面全体の錆が削り取らる。このとき、水道管１２の内部の水道水を主バルブ２０と分岐バルブ３４を通じて外部に噴出させておけば、削り取った錆は全て外部に押し出されるので、水道管１２の下流に錆が流れることがない。

即ち、水道管１２に固定した支持装置１４や止水栓１８や外パイプ２４を利用して、前処理機１００を、外パイプ２４及び主バルブ２０を通じて水道管１２の内部に挿入し、あらかじめ水道管１２の内面を滑らかにする。これにより、止水袋５０と水道管１２との密着を高め、高い止水効果を発揮させることができる。

１０ 止水装置
１２ 水道管
１４ 支持装置
１６ ボルト
１８ 止水栓
２０ 主バルブ
２２ 作業孔
２４ 外パイプ
２８ ロックナット
３０ 蓋ナット
３２ パッキング
３４ 分岐バルブ
３６ コック
３８ コック
４０ 内パイプ
４２ 分岐バルブ
４３ アーム
４４ コック
４６ コック
４８ 蓋栓
５０ 止水袋
５２ クランプ
５４ 冷却パイプ
５６ 供給路
５８ 排出路
５９ 蓋栓
６０ 加圧水ポンプ
６１ ハンドル
６２ 冷媒タンク
６３ バンド
６４ 凍結箱
６５ａ 蓋
６５ｂ 蓋
６５ｃ 開口
６６ 接続管
６８ 接続管
７０ 接続管
７２ 接続管
７６ アーム
７８ アーム
８０ 連結棒
８２ 凹部
８４ 導入口
８６ 水道配管
８８ 元栓
９０ 凍結部
９２ 凍結部
９３ 掘削孔
９４ 掘削孔
９５ 掘削孔
９６ 分岐管
９７ 切断部
９８ 矢印
１００ 前処理機
１０２ 取っ手
１０４ 蝶番
１０６ 蝶番
１０８ 蝶番
１１０ 板ばね

Claims (8)

1. 水道管(１２)の外壁に固定される支持装置(１４)と、
   支持装置(１４)に支持固定され、一方の開口を水道管(１２)の外壁に密着させ、他方の開口に外パイプ(２４)を接続した止水栓(１８)と、
   外パイプ(２４)の内部に挿入された内パイプ(４０)と、
   外パイプ(２４)と内パイプ(４０)の間に生じた空間を密閉する蓋栓（３０）と、
   前記空間に満たされた水道水を外部に取り出す分岐バルブ(３４)と、
   前記分岐バルブ(３４)により取り出された水道水を内パイプ(４０)の内部に受け入れる分岐バルブ(４２)と、
   前記内パイプ(４０)の内部に挿入される冷却パイプ(５４)とを備え、
   前記止水栓(１８)の前記一方の開口に面した水道管(１２)の外壁に作業孔(２２)が形成されており、
   前記内パイプ(４０)の一端が前記作業孔(２２)の近傍に位置決めされ、前記冷却パイプ(５４)の突き出し部（５４Ａ）が前記作業孔(２２)を貫通して前記水道管(１２)の内部に突き出しているとき、前記突き出し部（５４Ａ）を包囲して、前記内パイプ(４０)の一端にクランプ(５２)によりその袋口部分が固定され、前記作業孔(２２)を通過するような形状に折りたたまれており、前記内パイプ(４０)の一端から流入する水道水により、水道管の横断面から見て略円形に膨らむ止水袋(５０)が設けられ、
   前記冷却パイプ(５４)は、その内部に、前記外パイプ（２４）の外部に露出した端部から前記止水袋(５０)の内部の水道水を凍結させるための冷媒を受け入れて、前記突き出し部（５４Ａ）まで送る供給路(５６)と、この突き出し部（５４Ａ）から前記冷媒を排出する排出路(５８)を備えたことを特徴とする水道管の止水装置。
2. 請求項１に記載の水道管の止水装置において、
   前記分岐バルブ(３４)を通じて前記外パイプ(２４)と内パイプ(４０)の間に生じた空間から取り出した水道水を受け入れて、この水道水を加圧して前記分岐バルブ(４２)と前記内パイプ(４０)を通じて前記止水袋(５０)の内部に送り込む加圧水ポンプ(６０)を設けたことを特徴とする水道管の止水装置。
3. 請求項１または２に記載の水道管の止水装置において、
   前記支持装置(１４)を固定した部分の前記水道管(１２)を包囲して、冷媒中に前記支持装置(１４)を浸漬して前記水道管(１２)の内部の水道水を凍結させる凍結箱(６４)を備えたことを特徴とする水道管の止水装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の水道管の止水装置において、
   前記突き出し部５４Ａが前記止水袋(５０)の内側から前記止水袋(５０)を前記水道管(１２)の内壁に押しつける状態で、前記冷却パイプ(５４)を位置決めして、前記冷却パイプ(５４)と前記外パイプ(２４)とを連結固定する連結棒(８０)を備えたことを特徴とする水道管の止水装置。
5. 水道管(１２)の外壁に支持装置(１４)を固定する、
   一方の開口を水道管(１２)の外壁に密着させた止水栓(１８)を、前記支持装置(１４)に支持固定する、
   前記止水栓(１８)の前記一方の開口に面した水道管(１２)の外壁に作業孔(２２)を形成する、前記止水栓(１８)を閉じて水道水の噴出を止める、
   前記止水栓(１８)の他方の開口に外パイプ(２４)を接続する、
   前記止水栓(１８)を開いて、外パイプ(２４)の内部に挿入された内パイプ(４０)の一端を前記作業孔(２２)の近傍に位置決めする、
   前記内パイプ(４０)の内部に、予め冷却パイプ(５４)を挿入しておく、
   前記冷却パイプ(５４)は、前記内パイプ(４０)の一端から突き出した突き出し部（５４Ａ）が前記作業孔(２２)を貫通して前記水道管(１２)の内部に突き出すように位置決めされる、
   前記突き出し部（５４Ａ）を包囲して、前記内パイプ(４０)の一端にクランプ(５２)によりその袋口部分が固定された止水袋(５０)を、折りたたんでおき、前記作業孔(２２)を通過させる、
   前記水道管(１２)から流入し、前記外パイプ(２４)と内パイプ(４０)の間に生じた空間に満たされた水道水を前記内パイプ(４０)の内部に取り込み、
   前記内パイプ(４０)の一端から流入する水道水により前記止水袋(５０)を膨らませ、さらにその水道水を加圧して前記止水袋(５０)に送り込んで、前記止水袋(５０)を水道管の横断面から見て略円形に膨らませて、前記水道管(１２)の内部に止水壁を形成し、
   前記冷却パイプ(５４)の内部の供給路(５６)から、前記外パイプ（２４）の外部に露出した端部から冷媒を前記突き出し部（５４Ａ）まで送り、前記冷却パイプ(５４)の内部の排出路(５８)からその冷媒を排出して、前記止水袋(５０)の内部の水道水を凍結させ、
   凍結箱(６４)により、前記支持装置(１４)を固定した部分の前記水道管(１２)を包囲して、冷媒中に前記支持装置(１４)を浸漬して前記水道管(１２)の内部の水道水を凍結させる、
   という工程を含む水道管の止水工法。
6. 工事区間を挟んで一方の側に請求項５に記載の止水工法で止水壁を形成し、他方の側は、凍結箱(６４)により、水道水の流れの止まった水道管(１２)を包囲して、冷媒中に前記水道管(１２)を浸漬して、内部の水道水を凍結させる、という工程を含む水道管の止水工法。
7. 工事区間を挟んで地面を２箇所掘削し、その掘削孔（９３）と掘削孔（９４）の内部に、請求項５または６に記載した止水工法で水道水を凍結させて前記水道管(１２)に止水壁を形成し、掘削孔（９３）と掘削孔（９４）の中間に掘削孔（９５）を形成し、掘削孔（９５）のすぐ両側の水道管(１２)は、地面に埋設されたままの状態を維持して、前記止水壁形成後に、掘削孔（９５）中で前記水道管(１２)を切断する、という工程を含む水道管の止水工法。
8. 請求項１に記載した、水道管(１２)に止水袋(５０)を挿入する前に、外パイプ(２４)及び主バルブ(２０)を通じて前記水道管(１２)の内部に挿入されるものであって、
   前記水道管(１２)の内部で前記水道管(１２)の内径に近い環を形成する板ばね（１１０）と、この板ばね（１１０）を前記外パイプ(２４)の外部で支持して、前記板ばね（１１０）を前記水道管(１２)の内部で前記外パイプ(２４)の軸を中心にして回転させる取っ手（１０２）とを備えた前処理機（１００）。

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