JP6457916B2 - 管状埋設物の補修方法 - Google Patents

Description

本発明は、管状埋設物の補修方法に関する。詳しくは、凍結工法に用いられる凍結管等に代表される管内に流体（液体又は気体）を充填して用いる片側開放型の管状埋設物の補修方法に関する。

凍結管と呼ばれる鋼管を地盤中に埋設し、これに冷媒を循環供給して凍結管を氷点以下の温度で冷却し続け、その周囲の地盤を凍らせることによって、強固な凍土を形成する土木工法（以下「凍結工法」と言う）が知られている（特許文献１参照）。凍結管は側面及び底部が非透水性の材料からなる片側開放型の管状埋設物である。

この凍結管のように管内に冷媒等の液体を貯溜した状態で、長期に亘って埋設された状態で使用される管状埋設物は、例えば側壁のいずれかの部分に微細な損傷等が生じて、これを補修する必要が生じた場合、埋設された管を引き抜いて交換することは技術的或いは経済的な制約から極めて困難である場合が多い。このような管状埋設物の補修は一般的には埋設されたままの状態で行われることが求められる。但し、巨大な管状埋設物の微細な損傷の箇所を埋設されたままの状態で特定することも困難であり、損傷箇所を特定してこの部分のみを補修する方法による対応は現実的ではない。

ここで、地下に埋設された管路である下水管の補修方法として、管路の内径と略同径の管状不織布に硬化性樹脂を含浸してなるライニング材を用い、ライニング材を気圧等による反転法によって管路に挿入し、内壁に密着したまま硬化せしめ、該管路を補修するライニング処理が知られている（特許文献２、３参照）。この従来公知のライニング処理を、凍結管のような片側開放型の管状埋設物に適用することが考えられる。

しかし、このような反転法によるライニング処理を、凍結管のような片側開放型の管状埋設物への適用には解決すべき問題が存在する。即ち、一方の端部のみが開放端となっていて、他に内圧を開放することができる気体の経路が存在しない片側開放型の管状埋設物においては、管内（図１（ｂ）のＡの部分）に残存する気体の圧力が、ライニング材に圧入された気体（図１（ａ）及び（ｂ）の気体４０）の圧力と拮抗する時点で、それ以上のライニング材の挿入が不能又は不完全となってしまうという問題である。

特開平９−４１３５６号公報 特開平８−１７４６７３号公報 特開２０１０−６４４４１０号公報

本発明は上記状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、片側開放型の管状埋設物を、ライニング材の挿入によって補修することができる管状埋設物の補修方法を提供することにある。

本発明者らは、ライニング材による管状埋設物の補修において、ライニング材の開放端側の端部を、気体を透過させることができるライニング材接合部を介して設置する工程と、ライニング材が、非開放端に到達した後、このライニング材接合部を気体を遮断することができる封止部とする工程とを行う補修方法とすることで、上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下のものを提供する。

（１） 一方の端部のみが開放端で他方の端部は非開放端である片側開放型の流体の貯留用の管状埋設物の補修方法であって、一方の端部のみが非開放端である非透水性チューブからなるライニング材の開放端側の端部を、前記管状埋設物の開放端周辺の内壁面に、気体が透過可能なライニング材接合部を介して設置するライニング材設置工程と、前記ライニング材接合部から、前記管状埋設物の管内の気体を管外に放出しながら前記ライニング材の内部に気体を圧入していくことにより、該ライニング材を反転法によって前記管内に挿入していくライニング材挿入工程と、前記ライニング材が、前記管状埋設物の非開放端側の端部に到達した後、前記ライニング材接合部を硬化又は圧縮することにより、該ライニング材接合部を、気体を遮断することができる封止部とする、接合部封止工程とを、含んでなる管状埋設物の補修方法。

（１）の発明によれば、反転法によるライニング材の挿入時において、管内に残存する気体の圧力を開放することができる経路が存在しない片側開放型の管状埋設物において、ライニング材を、反転法によって非開放端側の端部にまで到達させることができる。接合部封止工程後のライニング材接合部は十分な接着強度を有し、且つ、管内への液体の再注入後によってライニング材全体に水圧がかかるため、ライニング材と管状埋設物の内壁全体への密着が満遍なく維持される。これにより、片側開放型の管状埋設物を対象としたライニング材による補修を、従来なしえなかった好ましい態様で行うことができる。

（２） 前記ライニング材接合部が硬化性樹脂を含んでなり、該硬化性樹脂を硬化させることによって、前記接合部封止工程を行う（１）に記載の管状埋設物の補修方法。

（２）の発明によれば、従来、一般的にライニング材による補修に接着剤として用いられてきた硬化性樹脂をそのまま利用し、但し、その塗布面を開放端部周辺に限定することで、（１）の発明を実施することができる。材料の変更や追加を伴わないため経済性において有利な態様の実施となる。

（３） 前記ライニング材接合部が貫通孔を有する弾性体からなり、該弾性体を圧縮して前記貫通孔を塞ぐことによって、前記接合部封止工程を行う（１）に記載の管状埋設物の補修方法。

（３）の発明によれば、ライニング材の挿入中における管内に残存する気体の開放と、ライニング材の挿入完了後の接着部の十分な接着強度と密閉性を、より確実に保持することができる。これにより、（１）の発明の効果を、極めて高い確度で発現させることができる。

（４） 前記ライニング材には、非開放端である端部近傍に、前記ライニング材の全長以上の長さを有するライニング材交換用紐が装着されていて、前記ライニング材交換用紐を牽引することにより、前記管内から既設のライニング材を剥離して取り出す工程を、ライニング材設置工程の前に予め行う（１）から（３）のいずれかに記載の管状埋設物の補修方法。

（４）の発明によれば、（１）から（３）の発明を、既に同発明による補修方法を過去に実施した管状埋設物に対しても、更に同補修方法を繰り返し実施することができる。これにより、管状物の外壁に求められる熱伝導性その他の性質を初期段階と同様に保持したまま、長期に亘って使用を継続することができる。この方法は、例えば、多数の凍結管の敷設により凍土壁を構成し、これを長期に亘って保守管理する土木現場において、極めて有効に実施することができる。

（５） 前記管状埋設物が、凍結工法に用いる凍結管である（１）から（４）のいずれかに記載の管状埋設物の補修方法。

（５）の発明によれば、（１）から（４）の発明を、特に既存の埋設管の引き抜きによる交換が困難である凍土工法の現場で実施することができる。凍結管の引き抜きによる交換を行うためには、５０ｔラフタークレーン等の重機が必要となるが、凍土壁の周辺に、このような大型の重機を搬入すること自体が困難である場合が多い。本発明の補修方法によれば、そのような大型の重機を用いた作業を行わなくとも、凍結管の補修が可能である。又、ライニング材の凍結管の内壁への接着範囲が開放端近傍のみに限定されていて、他の部分は管内に貯留される液体の水圧や、封止部で気体の出入りが遮断されていることにより保持される負圧によって、微細な擦動が可能な態様で密着している。このため、−３０℃〜３０℃程度の温度に達する凍結管内においても、ライニング材の材料と凍結管の材料の熱収縮の差に起因する破断を回避することもできる。以上より、（５）の実施態様は、本発明の従来技術に対する有利な効果を、特段に有利な効果として享受することができる実施態様の一つである。又、（５）の発明によれば、大掛かりな機材を必要とすることなく、凍結管の交換と比較して安価且つ短工期で凍結管の補修をすることが可能である。

本発明によれば、片側開放型の管状埋設物においても好ましく用いることができる、ライニング材による管状埋設物の補修方法を提供することができる。

本発明の管状埋設物の補修方法の実施態様の説明に供する図である。 本発明の管状埋設物の補修方法に用いるライニング材の層構成の説明に供する図である。 本発明の管状埋設物の補修方法におけるライニング材の接合手段及び補修後の封止手段の説明に供する図である。 本発明の管状埋設物の補修方法における接合部封止工程の好ましい一実施態様の説明に供する図である。

以下、適宜図面を参照しながら、本発明を凍結管の補修に適用した場合の実施態様について説明する。尚、本発明は以下の実施態様に限定されるものではない。凍結管と同様の片側開放型の構成を有し、液体等の流体を貯溜する態様で用いられるものである限り、様々な管状埋設物の補修に適用することができる補修方法である。

＜管状埋設物の補修方法＞
先ず、本発明の管状埋設物の補修方法（以下、単に「本発明の補修方法」とも言う）は、「一方の端部が開放端で他方の端部は非開放端である、流体貯溜用の管状埋設物（本明細書においてはこのような構成からなるものを「片側開放型の管状埋設物」とも言うものとする）」を補修する方法である。このような片側開放型の管状埋設物は、従来公知のライニング材内部への加圧による反転法によっては、管の非開放端側の底部までライニング材を到達させることが不可能又は極めて困難であった。例えば、特許文献２の図１の下水管は端部１７が存在する管状埋設物として示されているが、この場合、端部１７の反対側には管内に残存する気体の経路となる通気路が存在することが前提となっている。さもなければ、上述の理由により、反転法によってこの管の端部１７にまで、ライニング材を完全に挿入することは不可能である。特許文献２の図１のように、ライニング材を挿入する開放端以外の場所に管内に残存する気体を開放する通気路が存在する構造は、本明細書における「片側開放型の管状埋設物」には含まれないものとする。本発明の補修方法がその補修の対象とする管状埋設物は、本願の図１に記載の凍結管２に代表される「一方の端部のみが開放端となっていて、その他、他方の端部は非開放端である流体を貯溜して用いることができる管状の埋設物（片側開放型の管状埋設物）」である。

［ライニング材］
図２は、本発明の補修方法に用いるライニング材１の構成を示す正面図、斜視図、及びその層構成を示す断面図である。ライニング材１は、一方の端部のみが非開放端である非透水性チューブからなる補修材である。基本的な層構成は、特許文献２及び３に開示されている従来公知のライニング材と概ね同様である。繊維素材からなる管状の繊維基材１１と、繊維基材１１を包囲しているゴム又はプラスチック材製の不浸透性フィルム１３とからなる層構成を有する。但し、従来のライニング材が繊維基材１１の略全面に熱硬化性樹脂等からなる硬化性樹脂を含浸させていたのに対し、本発明の補修方法に用いるライニング材１においては、繊維基材１１の開放端側の近傍部のみに、硬化性樹脂が含浸されてなるライニング材接合部１２が形成される。

ライニング材接合部１２は、例えば、従来のライニング材において繊維基材の略全面に形成される接着層と同様、熱硬化性樹脂等の硬化性樹脂を繊維基材に含浸させた構成により形成することができる。このような構成からなるライニング材接合部１２は、硬化性樹脂が未硬化の状態においては気体を透過させることができる。そしてこのように未硬化の硬化性樹脂からなり気体透過可能なライニング材接合部１２は、本発明の補修方法の下流工程である接合部封止工程において硬化を完了させることにより、気体及び液体を遮断することができる封止部１２Ａとなる。

ここで「硬化性樹脂」とは、液状又は流動可能な状態で繊維基材１１に含浸させることができ、又、一定の温度条件或いは圧力条件で硬化して、ライニング材接合部１２に必要な接着強度を備えさせることができる、すべての樹脂を包むものとする。好ましい一例として、エポキシ系の熱硬化型接着剤等を挙げることができる。

ライニング材接合部１２は、本発明の補修方法において凍結管２の内部に発生する程度の内圧で十分に気体を透過させることができる程度の微細な貫通孔が形成されている弾性体からなるものであってもよい。この弾性体の両面には接着剤等が塗布され、それぞれの面を凍結管２の内壁面とライニング材１の繊維基材１１の面に接着することによって、ライニング材１を凍結管２に接合することができる。又、このような弾性体によって形成されるライニング材接合部１２は、本発明の補修方法の下流工程である接合部封止工程において、例えば、図３及び図４に示す可変径型の金属バンド３によって、適度の圧力をかけて圧縮することにより、上記の貫通孔を塞いで、ライニング材接合部１２を、気体を遮断することができる封止部１２Ａとすることができる。このような貫通孔を有する弾性体の材料としては、例えば、通気性のあるスポンジ類、通期性のあるゴム類、不織布等を好ましい例として挙げることができる。

尚、図２は、本発明の補修方法において、反転されて凍結管２の内部に挿入された状態におけるライニング材１の層構成を示している。この状態において、繊維基材１１の内側表面は、不浸透性フィルム１３の外側表面に付着している。不浸透性フィルム１３は、気体及び液体に対して不浸透性である。反転法による挿入は、層構成の裏表がこの状態とは反対になっている状態のライニング材１を図１に示すように反転させながら、繊維基材１１の側の面が凍結管２の内壁に密着するようにして凍結管２の管内に挿入していく。

又、ライニング材１には、その非開放端である端部近傍に、ライニング材１の全長以上の長さ、即ち、少なくとも、挿入完了後の状態においてライニング材１の開放端まで届く長さを有するライニング材交換用紐１４が装着されていることが好ましい。本発明の補修方法に用いるライニング材１は、補修後の態様において、既述の通り、凍結管２の開放端近傍のみにおいて、封止部１２Ａを介して凍結管２の内壁面に接着されている。よって、ライニング材交換用紐１４を牽引することにより、ライニング材１を容易に凍結管の底部から引き上げることが可能であり、引き上げ後、この封止部１２Ａの部分のみにおいて接着を断ち切ることにより、新規のライニング材１を挿入する前に、既設のライニング材１を、容易に凍結管２の管内から排除することができる。

［ライニング材設置工程］
本発明の補修方法においては、先ず、ライニング材１の開放端側の端部が、凍結管２の開放端周辺の内壁面に、気体を透過させることができるライニング材接合部１２を介して設置するライニング材設置工程を行う。

ライニング材の端部の凍結管の開放端への設置を、気体を透過させることができるライニング材接合部１２を介した構成とすることにより、ライニング材１の反転法による挿入時に、管内（図１（ｂ）のＡの部分）に残存する気体を、このライニング材接合部１２を透過させて管外へ逃がすことができる。これにより、ライニング材に圧入された気体４０の圧力によって、ライニング材１を凍結管２の非開放端側の端部にまで到達させることができる。

［ライニング材挿入工程］
ライニング材１は、図１（ａ）〜（ｃ）に示す通り、凍結管２の開放端側から凍結管２の管内へ導入される。この工程では、ライニング材１の開放端側の先端部を凍結管２の開放端近傍に設置した状態で、エアコンプレッサー４等で、気体４０をライニング材へ注入する。これにより、ライニング材１は裏表が反転しながら凍結管２の管内へ挿入されていく。このとき上記反転により繊維基材１１の内側表面がライニング材１の外側表面になり、凍結管２の内側表面に密着する。同時に、不浸透性フィルム１３がライニング材の内面側の表面となって、ライニング材１の外部への液体の浸透を遮断する。このような反転を行ないながら、ライニング材１の非開放端である先端部が、凍結管２の非開放端側の端部に達するまでこの挿入処理を継続する。

［接合部封止工程］
上記の挿入処理により、ライニング材１が、凍結管２の上記端部に到達した後、ライニング材接合部１２を硬化又は圧縮することにより、当該ライニング材接合部を、気体を遮断することができる封止部１２Ａとする。この気体を遮断可能な封止部１２Ａを形成する処理は、ライニング材接合部１２が硬化性樹脂によって構成されている場合、及び、貫通孔を有する弾性体で構成されている場合、いずれの場合においても、それぞれの材料物性に応じて、加熱や圧縮等の各方法によって適宜行うことができる。

特にライニング材接合部１２が、図４に示すように貫通孔を有する弾性体で構成されている場合、例えば、図３及び図４に示す可変径型の金属バンド３によって、ライニング材１を凍結管２の内壁に向けて押圧して圧縮することにより、上記の貫通孔を塞いで、ライニング材接合部１２を、気体を遮断することができる封止部１２Ａとすることができる。

以上、説明した本発明の管状埋設物の補修方法によれば、従来、片側開放型の管状埋設物への十分に好ましい態様での適用が困難であった、ライニング材による補修を、当該管状埋設物の隅々にまでライニング材を満遍なく密着させうる極めて好ましい態様で実施することができるようになった。

１ ライニング材
１１ 繊維基材
１２ ライニング材接合部
１２Ａ 封止部
１３ 不浸透性フィルム
１４ ライニング材交換用紐
２ 凍結管
３ 金属バンド
４ エアコンプレッサー
４０ 気体

Claims (5)

1. 一方の端部のみが開放端で他方の端部は非開放端である片側開放型の流体貯溜用の管状埋設物の補修方法であって、
   一方の端部のみが非開放端である非透水性チューブからなるライニング材の開放端側の端部を、前記管状埋設物の開放端周辺の内壁面に、気体が透過可能なライニング材接合部を介して設置するライニング材設置工程と、
   前記ライニング材接合部から、前記管状埋設物の管内の気体を管外に放出しながら前記ライニング材の内部に気体を圧入していくことにより、該ライニング材を反転法によって前記管内に挿入していくライニング材挿入工程と、
   前記ライニング材が、前記管状埋設物の非開放端側の端部に到達した後、前記ライニング材接合部を硬化又は圧縮することにより、該ライニング材接合部を、気体を遮断することができる封止部とする、接合部封止工程とを、含んでなる管状埋設物の補修方法。
2. 前記ライニング材接合部が硬化性樹脂を含んでなり、
   該硬化性樹脂を硬化させることによって、
   前記接合部封止工程を行う請求項１に記載の管状埋設物の補修方法。
3. 前記ライニング材接合部が貫通孔を有する弾性体によって形成されていて、
   該弾性体を圧縮して前記貫通孔を塞ぐことによって、
   前記接合部封止工程を行う請求項１に記載の管状埋設物の補修方法。
4. 既設のライニング材は、一方の端部のみが非開放端である非透水性チューブからなり、前記管状埋設物の開放端近傍のみにおいて内壁面に接着されていて、非開放端である端部近傍に、既設のライニング材の全長以上の長さを有するライニング材交換用紐が装着されていて、
   前記ライニング材交換用紐を牽引することにより、前記管内から既設の前記ライニング材を剥離して取り出す工程を、ライニング材設置工程の前に予め行う請求項１から３のいずれかに記載の管状埋設物の補修方法。
5. 前記管状埋設物が、凍結工法に用いる凍結管である請求項１から４のいずれかに記載の管状埋設物の補修方法。

Images