JP6755545B2

JP6755545B2 - 管更生工法

Info

Publication number: JP6755545B2
Application number: JP2016123142A
Authority: JP
Inventors: 神山　隆夫; 隆夫神山
Original assignee: Shonan Plastic Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shonan Plastic Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2016-06-22
Filing date: 2016-06-22
Publication date: 2020-09-16
Anticipated expiration: 2036-06-22
Also published as: JP2017227255A; CN107524859A; KR101799688B1; US9797539B1

Description

本発明は、内周面を構成する内面板と、該内面板の周縁に立設された側板並びに端板とをプラスチックによって一体に形成してなるセグメントを、周方向並びに管長方向に連結して既設管内に更生管を敷設する管更生工法に関する。

地中に埋設された下水管等の管路が老朽化した場合、該管路を地中から掘出することなく、その内周面にライニングを施して管路を補修する管ライニング工法が提案され、既に実用に供されている。

大口径の管路を更生する場合には、内周面を構成する内面板と、内面板の周縁に立設された側板並びに端板とをプラスチックによって一体に形成してなるセグメントが用いられる。セグメントは周方向に連結されて管ユニットが組み立てられ、該管ユニットが連結ボルトを介して管長方向に連結されて既設管内に更生管が組み立てられる。

管ユニットの管長方向への連結は、連結ボルトをセグメントの側板に形成された挿通穴を通して他のセグメントに固定されたナットに螺合させることにより行われる。この場合、連結ボルトがセグメントから抜け落ちないようにするために、仮止め部材を用いて連結ボルトをセグメントに仮止めすることが下記特許文献１に提案されている。

特開２０１４−１６９７１１号公報

しかしながら、特許文献１に記載されている仮止め部材は、中央部に連結ボルトを挿入することができる開口部が形成されたシート部材であり、開口部と連結ボルト間に発生する摩擦抵抗により連結ボルトが仮止めされるので、連結ボルトがセグメントから落下するのを確実に防止することができず、セグメントの管長方向の連結が容易でない、という問題があった。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、連結ボルトがセグメントから落下するのを防止でき、セグメントの管長方向への連結を容易にできる管更生工法を提供することをその目的とする。

本発明は、
内面板と、該内面板の両側に立設された側板と、内面板の両端に立設された端板と、側板の内側で内面板の上面に立設された内部板を複数有するセグメントを、周方向と管長方向に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管更生工法であって、
セグメントの内部板に周方向に沿って複数のナットを固定する工程と、
管長方向に延びる連結ボルトをセグメントの側板並びに内部板に形成された挿通穴に挿通する工程と、
前記連結ボルトに、切り欠け部がある円筒状の空洞部を有する弾性変形可能なクリップを取り付ける工程と、
前記ナットが固定されたセグメントと連結ボルトが挿通されたセグメントを位置合わせし連結ボルトをナットに螺合することにより両セグメントを管長方向に連結する工程と、を備え、
前記内部板の挿通穴は、内部板に切り欠きを形成することにより形成されており、前記クリップと同形状のクリップの２つのクリップを内部板の板厚より大きな厚さで内部板の切り欠き幅より小さい幅の結合部で一体に結合させ、該結合部を内部板の切り欠きに嵌め合わせて挿入し、弾性変形により拡大した２つのクリップの空洞部で連結ボルトを挟むことにより、該２つのクリップが連結ボルトに取り付けられることを特徴とする。

本発明によれば、円筒状の空洞部を有する弾性変形可能なクリップで連結ボルトを挟み、クリップを連結ボルトに取り付けるようにしている。従って、クリップと連結ボルト間には、クリップの連結ボルトを挟む力が管長方向に延びて作用し、クリップを確実に連結ボルトに取り付けることができる。また、連結ボルトが重力で挿通方向と逆方向に移動する場合、クリップと連結ボルト間には、クリップの連結ボルトを挟む強い力が作用しているので、連結ボルトはクリップが内部板に当たった段階でその移動が制限され、連結ボルトの抜け落ちを確実に防止することができる。

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連結ボルトを用いて管長方向に連結する状態を示した説明図である。クリップの上面、正面、側面を示す図である。クリップを連結ボルトに取り付ける工程を示した説明図である。クリップを連結ボルトに取り付ける状態を示した斜視図である。（ａ）はクリップを連結ボルトに取り付けた状態を示す上面図、（ｂ）はその側面図である。図４のクリップを２つ結合してなるクリップの上面図、該上面図のＡ−Ａ線に沿った断面図、及びその側面図である。図８に示すクリップを連結ボルトに取り付ける状態を示した斜視図である。（ａ）は図８に示すクリップを連結ボルトに取り付けた状態を示す上面図、（ｂ）はその側面図である。管ユニットを組み立て更生管を既設管内に敷設する状態を説明した説明図である。

以下に本発明を、添付図面に示す実施例に基づいて説明する。本発明は、下水管、上水管、トンネル、あるいは農業用水路などの大口径の既設管を更生あるいは修復するのに適している。実施例では、更生管は、管長方向に直交する断面形状が円形として説明されるが、矩形など円形以外の形状の更生管にも本発明を適用できることは勿論である。更に、断面形状が管として閉じた形状でなく、例えば馬蹄形や半円形、凹字形など片側が開いた形状である場合にも管と見なして本発明を適用することができるものである。

この明細書において、管長方向とは図２で管ユニット１０の管の長さ方向に延びる矢印Ｘで示した方向を、周方向とは管ユニット１０の円の周方向をいう。

図１には、更生管用セグメント１（以下、単にセグメントという）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同じ板厚の側板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。

内面板１０１の上面にはセグメント１の機械的強度を補強するために、側板１０２、１０３の内側に、側板１０２、１０３と同じ板厚並びに同様な形状の複数の内部板１０６、１０７が側板１０２、１０３と平行に等間隔に立設される。

セグメント１は、円周を複数等分する所定角度、例えば６等分する６０度の円弧状に湾曲した形状となっているが、既設管の断面形状、あるいはその大きさ、あるいは既設管の補修箇所に応じて、直方体あるいは直角に丸みを付けて折り曲げた形などにすることもできる。

側板１０２、１０３には、セグメント１を管長方向に連結するために、連結ボルト１１及びナット１２（図３、図４）を通すための円形の挿通穴１０２ａ、１０３ａが周方向に等間隔に複数形成される。内部板１０６にも、連結ボルト１１を通すための円形の挿通穴１０６ａが等間隔に複数形成され、内部板１０７には、連結ボルトが挿入でき挿通穴として機能する切り欠き１０７ａが等間隔に複数形成される。これらの挿通穴１０２ａ、１０３ａ、１０６ａ、並びに切り欠き１０７ａは、それぞれ周方向の位置が一致している。

端板１０４、１０５は、側板１０２と側板１０３の間に配置される部材で、端板１０４、１０５には、セグメント１を周方向に連結するボルト等の連結ボルトを通すための円形の挿通穴１０４ａ、１０５ａが複数形成される。

セグメント１はその端板１０５と他のセグメントの端板１０４を当接させ、ボルト６とナット７（図３）を側板１０２と１０３に形成された作業穴１０２ｂ、１０３ｂ（図１）を介して挿入し、ボルト６とナット７を螺合させることにより周方向に連結させることができる。

セグメントを順次周方向に一周分連結させると、図２に示すような管長方向Ｘに垂直に所定幅Ｄを有するリング状の管ユニット１０を組み立てることができる。管ユニット１０は、その外径が更生すべき既設管の内径より少し小さな値となっている。なお、図２では、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が図示されていて、内部板１０６、１０７等の補強構造は、煩雑さを避けるために、図示が省略されている。

このような管ユニット１０は、図３に示したように、順次管長方向に連結される。図３において、管ユニットのセグメント１ａ、１ｂ、１ｃの内部板１０６には、複数の金属製ナット１２がボルト１３を用いて固定されている。ナット１２の管長方向の長さは、側板１０２と内部板１０６の間隔より長く、側板１０２からはみ出てセグメントの他方の側板１０３の厚さと同等あるいはそれ以上となっている。連結ボルト１１は、一端にナット１２と螺合するネジ部１１ａが形成され、他端につば１４ａを有する頭部１４が固定された円柱状の細長いボルトである。

図３には、セグメント１ｃと１ｂは管長方向に連結されており、セグメント１ｂにセグメント１ａを連結する状態が示されている。セグメント１ａをセグメント１ｂに連結する場合、セグメント１ｂの側板１０２からはみ出ているナット１２を、セグメント１ａの側板１０３の穴１０３ａに通過させ、両セグメント１ａ，１ｂの側板１０３、１０２を突き合わせる。

続いて、連結ボルト１１を、セグメント１ａの側板１０２の挿通穴１０２ａ、内部板１０６の挿通穴１０６ａ、内部板１０７の切り欠き１０７ａに通し、ネジ部１１ａをセグメント１ｂに固定されているナット１２にねじ込む。これにより、連結ボルト１１とナット１２が連結される。その後、頭部１４のつば１４ａがセグメント１ａの最左端の内部板１０６に圧接するまで連結ボルト１１をナット１２にねじ込み、両セグメント１ａ、１ｂをボルト締めして管長方向に連結する。

このようにして、管ユニットのセグメントを、既に連結されている他の管ユニットのセグメントと管長方向に連結することにより、管ユニットを管長方向に任意の長さに連結することができる。

管ユニットを管長方向に連結するとき、効率を高めるために、管ユニットを構成するセグメントに予め連結ボルトを挿通しておき、この連結ボルトが挿通された管ユニットを、既に連結されている管ユニットに連結することが行われる。しかし、この場合、挿通された連結ボルトがセグメントから抜け落ちる恐れがあるので、本実施例では、連結ボルトの挿通方向と逆方向への移動を制限し連結ボルトがセグメントから抜け落ちるのを防止する。

このような抜け落ち防止部材としてのクリップが図４に符号５０で図示されている。クリップ５０は、管長方向（前後方向）に幅ｔ１を有するアーム部５０ａ、５０ｂを、管長方向に同じ幅ｔ１を持つかあるいは段差又は傾斜のある円弧状のブリッジ部５０ｃで一体に結合したものである。アーム部５０ａ、５０ｂの下方部は内側に湾曲していて、アーム部５０ａ、５０ｂ、ブリッジ部５０ｃの内側面は切り欠き部５０ｄのある管長方向に延びる円筒状の空洞部５０ｅを形成している。この空洞部５０ｅの内径ｄ１は、連結ボルト１１の外径と同径かそれより小さい径となっている。

また、クリップ５０の一方のアーム部５０ｂは上部が内側に折れ曲がり、折り曲げ部５０ｆを形成している。折り曲げ部５０ｆの周方向の幅ｔ４はアーム部５０ａ、５０ｂの外側面間の距離、つまりクリップ５０の周方向の幅ｔ２より小さく、折り曲げ部５０ｆとアーム部５０ａ間には空隙が形成される。この折り曲げ部によりアーム部の上部の内側への移動量が空隙に応じた長さに制限される。クリップ５０の高さｔ３は、セグメントの側板１０２、１０３、内部板１０６、１０７より低くなっている。なお、このような折り曲げ部は、一方のアーム部５０ｂだけでなく、他方のアーム部５０ａにも形成することができる。

アーム部５０ａ、５０ｂ、ブリッジ部５０ｃは、弾性のあるプラスチック、例えばポリエチレン、ポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂、あるいは一部の熱硬化性樹脂で一体に成形され、クリップ５０は、管長方向の奥行きがｔ１、周方向の幅がｔ２、高さがｔ３の弾性変形可能な立体形状となっている。本実施例では、ｔ１は空洞部５０ｅの内径ｄ１とほぼ同じに、ｔ２はｔ１の２〜３倍に、またｔ３はｔ１の約３倍の値に設定される。

クリップ５０はブリッジ部５０ｃがアーム部５０ａ、５０ｂより厚さが同等あるいは薄く、例えば、アーム部５０ａ、５０ｂの上部に手あるいは工具で外力を内向きにかけると、図５の中央に図示したように、ブリッジ部５０ｃは切り欠き部５０ｄ、空洞部５０ｅが広がる方向に弾性変形し、連結ボルト１１を拡大した空洞部５０ｅ内に圧入することが可能になる。

アーム部５０ａ、５０ｂの上部に外力をかけながら、更に、クリップ５０を下方に押し下げると、図５の下方に示したように、連結ボルト１１がクリップ５０の切り欠き部５０ｄを介して空洞部５０ｅに圧入される。この状態で外力を除くと、ブリッジ部５０ｃは元の形に戻ろうとするので、クリップ５０はその空洞部５０ｅで連結ボルト１１を所定の力で挟み、クリップ５０が連結ボルト１１に取り付けられる。

クリップ５０の連結ボルト１１を挟む挟持力は、連結ボルト１１に重力が作用して連結ボルト１１がその挿入方向と逆方向に移動し、連結ボルト１１に取り付けられたクリップ５０がいずれかの内部板に当たった場合は、クリップ５０は連結ボルト１１に対しては移動せず、一方、ナット１２と螺合させるために連結ボルト１１を挿入方向に移動しクリップ５０が内部板に当たった場合には、連結ボルト１１がクリップ５０に対して移動するように、定められる。

図６、図７（ａ）、（ｂ）には、連結ボルト１１をクリップ５０で挟み、クリップ５０を連結ボルト１１に取り付ける状態が示されている。連結ボルト１１が、全ての内部板１０６、１０７に挿通されたとき、例えば、最初の内部板１０６と１０７の間においてクリップ５０を連結ボルト１１に取り付ける。

図５に示したように、クリップ５０の上部に手あるいは工具で外力を内向きにかけ、弾性変形により切り欠き部５０ｄ、空洞部５０ｅを拡大して連結ボルト１１を空洞部５０ｅに圧入する。この状態で外力を除くと、クリップ５０は元の形に戻ろうとするので、クリップ５０は空洞部５０ｅで連結ボルト１１を所定の力で挟み、クリップ５０が連結ボルト１１に取り付けられる。

例えば、セグメント１を傾け連結ボルト１１に図７（ａ）、（ｂ）に実線で示す矢印方向に重力が作用すると、連結ボルト１１が挿入方向と逆方向に移動しクリップ５０が内部板１０６に当たる。このとき、クリップ５０はその連結ボルト１１を挟む力により連結ボルト１１に対しては移動しないので、連結ボルト１１の逆方向移動が制限される。これにより、連結ボルト１１に重力が作用しても連結ボルト１１はセグメント１から抜け落ちることはない。

一方、連結ボルト１１をナット１２に螺合させセグメント１を管長方向に連結する場合は、連結ボルト１１に点線で示した方向に所定の力が作用し連結ボルト１１は管長方向に移動してクリップ５０が内部板１０７に当たる。しかし、クリップ５０が内部板１０７に当たって停止しても、連結ボルト１１はクリップ５０の連結ボルト１１を挟む力に抗して移動することができるので、連結ボルト１１を所定の力で押し続けることにより連結ボルト１１を内部板１０６に固定されたナット１２に螺合させることができる。

このような構成において、既設管内に更生管を敷設する工程を説明する。まず、図１１に示すように、マンホール２０を介してセグメント１を搬入し、図２に示すように、マンホール２０内でセグメント１を周方向に順次連結して管ユニット１０を組み立てる。なお、セグメント１をマンホール２０に搬入する前、あるいはその後にセグメント１の内部板に周方向に沿って複数のナット１２を固定しておく。

続いて、管ユニット１０を連結ボルト１１を用いて管長方向に連結する。この連結に際して、図７（ａ）、（ｂ）に示したように、連結ボルト１１をセグメントの側板１０２、内部板１０６の挿通穴１０２ａ、１０６ａ、並びに内部板１０７の切り欠き１０７ａに挿通しておき、図５に示したように、クリップ５０の空洞部５０ｅで内部板１０６、１０７間の連結ボルト１１を挟み、クリップ５０を連結ボルト１１に取り付け、連結ボルト１１がセグメント１から抜け落ちることを防止する。この連結ボルト１１のセグメントへの挿通並びにクリップ５０の連結ボルト１１への取り付けは、セグメント１がマンホールに搬入される前、あるいはマンホール２０内で管ユニット１０を組み立てる前に行う。例えば、セグメント１を製造した後、連結ボルト１１をセグメント１の挿通穴１０２a、１０６aなどに挿通し、クリップ５０を取り付けてセグメント１を収納箱に収納しておき、現場に搬送することができる。このとき、セグメント１を収納箱に収納する作業中、あるいは現場への搬送中に連結ボルト１１がセグメント１から抜け落ちるのを防止することができ、セグメントの連結作業を効率化できる。

続いて、図３に示したように、連結ボルト１１が挿通されたセグメントとナット１２が固定されたセグメントとの位置合わせを行って連結ボルト１１をナット１２に螺合することにより両セグメントを管長方向に連結する。連結ボルト１１をナット１２に螺合させるために連結ボルト１１を管長方向に移動させるとき、クリップ５０が内部板１０７に当たったとしても、連結ボルト１１はクリップ５０に対して移動することができるので、連結ボルト１１のナット１２への螺合は円滑に行われる。

このようにして、管ユニット１１を順次管長方向に連結し、既設管２１内に更生管４０を敷設したあと、更生管４０と既設管２１間の隙間にグラウト材などの充填材（不図示）を充填し、充填材を固化させる。この固化により既設管、充填材並びに更生管からなる複合管を構築することができる。

本実施例では、管長方向に延びる円筒状の空洞部を有する弾性変形可能な立体形状のクリップで連結ボルトを挟み、クリップを連結ボルトに取り付けるようにしている。従って、クリップと連結ボルト間には、クリップの連結ボルトを挟む力が管長方向に延びて作用し、クリップを確実に連結ボルトに取り付けることができる。また、連結ボルトがセグメントから抜け落ちようとする場合、クリップと連結ボルト間には、クリップの連結ボルトを挟む強い力が作用しているので、連結ボルトはクリップが内部板に当たった段階でその移動が制限され、連結ボルトの抜け落ちを確実に防止することができる。

なお、クリップ５０は、管長方向に見て最初の内部板１０６、１０７間で連結ボルト１１に取り付けられているが、内部板１０７、１０７間あるいは後の内部板１０７、１０６間に取り付けるようにしてもよい。

また、クリップをダブルにして連結ボルトに取り付けるようにすることもできる。この実施例が図８〜図１０に図示されている。

図８において、クリップ６１はクリップ５０と同じ形状、同じ材質で、そのアーム部６１ａ、６１ｂ、ブリッジ部６１ｃ、切り欠き部６１ｄ、空洞部６１ｅ、折り曲げ部６１ｆは、クリップ５０のものと同形状である。また、クリップ６２もクリップ５０と同じ形状、同じ材質で、そのアーム部６２ａ、６２ｂ、ブリッジ部６２ｃ、切り欠き部６２ｄ、空洞部６２ｅ、折り曲げ部６２ｆも、クリップ５０のものと同じである。クリップ６１と６２は、内部板１０７の板厚ｄ２より大きな厚さｔ５を有しかつ内部板の切り欠き幅ｄ３より小さい幅ｔ６を有する、ブリッジ部６１ｃ、６２ｃ間を結合するための結合部６３で一体に結合される。

このように、ダブルとなったクリップ６１、６２は、図９、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、結合部６３を内部板１０７の切り欠き１０７ａに嵌め合わせて挿入し、空洞部６１ｅ、６２ｅで連結ボルト１１を挟むことにより連結ボルト１１に取り付けられる。

このように、クリップをダブルにすると、クリップの連結ボルトを挟む力がほぼ２倍になると、連結ボルト１１の移動量が、結合部６３の管長方向の板厚ｔ５と内部板１０７の板厚ｄ２の差の約半分の値に制限され、連結ボルト１１を内部板１０７に仮留めしたような効果が得られ、連結ボルト１１の抜け落ち防止効果が更に向上する。

なお、本発明は、管路を更生する工法だけでなく、シールド工法においてシールド後の内巻の二次覆工を施す工法にも適用することができる。

１セグメント
１０管ユニット
１１連結ボルト
１２ナット
２０マンホール
２１既設管
４０更生管
５０、６１、６２クリップ
１０１内面板
１０２、１０３側板
１０４、１０５端板
１０６、１０７内部板

Claims

内面板と、該内面板の両側に立設された側板と、内面板の両端に立設された端板と、側板の内側で内面板の上面に立設された内部板を複数有するセグメントを、周方向と管長方向に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管更生工法であって、
セグメントの内部板に周方向に沿って複数のナットを固定する工程と、
管長方向に延びる連結ボルトをセグメントの側板並びに内部板に形成された挿通穴に挿通する工程と、
前記連結ボルトに、切り欠け部がある円筒状の空洞部を有する弾性変形可能なクリップを取り付ける工程と、
前記ナットが固定されたセグメントと連結ボルトが挿通されたセグメントを位置合わせし連結ボルトをナットに螺合することにより両セグメントを管長方向に連結する工程と、を備え、
前記内部板の挿通穴は、内部板に切り欠きを形成することにより形成されており、前記クリップと同形状のクリップの２つのクリップを内部板の板厚より大きな厚さで内部板の切り欠き幅より小さい幅の結合部で一体に結合させ、該結合部を内部板の切り欠きに嵌め合わせて挿入し、弾性変形により拡大した２つのクリップの空洞部で連結ボルトを挟むことにより、該２つのクリップが連結ボルトに取り付けられることを特徴とする管更生工法。
前記クリップは、２つのアーム部を円弧状のブリッジ部で一体に結合させて構成されており、両アーム部の下部が内側に湾曲し、両アーム部の湾曲した内側面とブリッジ部の内側面により切り欠きが形成された円筒状の空洞部が形成されることを特徴とする請求項１に記載の管更生工法。
前記円弧状のブリッジ部は、前記２つのアーム部より厚さが薄いことを特徴とする請求項２に記載の管更生工法。
前記２つのアーム部の上部を内側に押圧することによりクリップが弾性変形して前記空洞部が拡大することを特徴とする請求項２又は３に記載の管更生工法。
前記クリップの一方及び／又は他方のアーム部の上部は内側に折り曲げられて折り曲げ部が形成され、該折り曲げ部によりアーム部の上部の内側への移動量が制限されることを特徴とする請求項４に記載の管更生工法。