JP6889039B2 - 帯状部材 - Google Patents

Description

本発明は、螺旋状に巻回されることによって螺旋管に製管される帯状部材に関し、特に埋設管の内周面に沿うライニング管（更生管）とするのに適した帯状部材に関する。

老朽化した下水道管等の埋設管に対して、長尺の樹脂製の帯状部材を用いて更生させる方法が知られている（特許文献１等参照）。この種の方法では、帯状部材を埋設管の内周面に沿って螺旋状に巻回して、ライニング管を形成する。好ましくは巻き癖機によって帯状部材に巻き癖を付与しておくことで、帯状部材が、マンホール内をスムーズに通過して、埋設管内にスムーズに挿し入れられる。
埋設管に強度が残っていない場合などは、帯状部材に鋼製の補強帯材を付設して剛性を高めている。

特許文献１の帯状部材は、平坦な平帯部の幅方向の一端部に雌嵌合部が形成され、平帯部の幅方向の他端部には雄嵌合部が形成されている。帯状部材の延び方向と直交する断面において、雌嵌合部の嵌合溝の中心軸及び雄嵌合部の中心軸は、平帯部の幅方向に対してそれぞれ直交している。帯状部材が螺旋状に巻回されたとき、雄嵌合部が雌嵌合部における一周違い部分と嵌合される。

特開２０１７−５７９２０号公報

前掲公報の断面形状の帯状部材は、巻き癖機を通過後の形状が不安定で安定的に製管することが容易でない。すなわち、巻き癖を付けることで、嵌合溝と雄嵌合部の向きが合わなくなり、嵌合させ難くなる。
本発明は、かかる事情に鑑み、螺旋状に巻回されることによって螺旋管に製管される帯状部材において、安定的に製管可能な帯状部材を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明は、螺旋状に巻回されることによって螺旋管に製管される帯状部材であって、
表側が前記螺旋管の内周側へ向けられ、裏側が前記螺旋管の外周側へ向けられる平帯部と、
前記平帯部の幅方向の一端部に設けられた雌嵌合部と、
前記平帯部の幅方向の他端部から裏側へ突出され、前記製管によって、前記雌嵌合部における一周違い部分と嵌合される雄嵌合部と、
前記平帯部の幅方向に互いに離れて裏側へ突出する複数のリブと、
前記雌嵌合部における平帯部側とは反対側の外端部から裏側へ向かって、かつ前記平帯部から雌嵌合部へ向かう外方向へ傾くように延出され、前記製管によって、前記複数のリブのうち前記嵌合突起に最も近い係止リブにおける一周違い部分と係止される延出係止片と、
を備え、前記雌嵌合部には、該雌嵌合部の表側面に開口して前記雄嵌合部を受入可能な嵌合溝が形成され、
前記雄嵌合部の突出方向に対して、前記嵌合溝の凹み方向が、前記嵌合溝の溝口部から溝底部へ向かうにしたがって前記外方向とは逆の内方向へ傾斜されていることを特徴とする。

当該帯状部材によれば、巻き癖機や製管機によって曲率を付与した際の断面変形によって、嵌合溝の凹み方向と雄嵌合部の突出方向が合うようにできる。これによって、雄嵌合部を嵌合溝に確実に嵌合させることができ、安定的に製管することができる。
前記雄嵌合部の突出方向に沿う中心軸に対する、前記嵌合溝の凹み方向に沿う中心軸の傾斜角度が、５°〜１０°であることが好ましい。
上記曲率が大きい程、傾斜角度を大きくし、上記曲率が小さい程、傾斜角度を小さくするのが好ましい。

前記平帯部の裏側に設けられた補強帯材を、更に備え、
前記複数のリブの１つが、前記雌嵌合部から裏側へ突出されるとともに前記内方向へ傾斜された第１リブであり、
前記補強帯材の幅方向の一端部が、前記第１リブの前記外方向への変形を所定量だけ許容するようにして、前記第１リブと係合されていることが好ましい。
これによって、帯状部材に曲率を付与することで、第１リブが、内方向への傾斜が小さくなるように変形し、これに伴って、雌嵌合部についても凹み方向の傾斜が小さくなるように変形される。第１リブの変形が所定量に達した以降は、補強帯材によって第１リブの変形が阻止又は制限される一方、雌嵌合部及び延出係止片のうち少なくとも延出係止片については更に変形されるようにできる。

前記雌嵌合部の嵌合溝より延出係止片側の表側面が、前記延出係止片へ向かうにしたがって、前記平帯部の幅方向に対して裏側へ傾斜されていることが好ましい。
これによって、帯状部材に曲率を付与した際の断面変形により、雌嵌合部の表側面が平帯部の幅方向に沿うようにできる。
前記平帯部の幅方向に対する前記雌嵌合部の前記表側面の傾斜角度が、１５°〜２２°であることが好ましい。
上記曲率が大きい程、傾斜角度を大きくし、上記曲率が小さい程、傾斜角度を小さくするのが好ましい。例えば、曲率が１／６００ｍｍの場合は、傾斜角度１７°〜２０°が好ましい。

本発明に係る帯状部材によれば、巻き癖機や製管機によって曲率を付与した際の断面変形によって、嵌合溝と雄嵌合部の向きが合うようにできる。これによって、雄嵌合部を嵌合溝に確実に嵌合でき、安定的に製管を行なうことができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る帯状部材の断面図である。 図２は、前記帯状部材を用いて埋設管を更生する様子を示す断面図である。 図３は、図２に示す巻き癖機による巻き癖（曲率）付与工程の中間段階における帯状部材の断面図である。 図４は、図３の円部ＩＶを拡大して示す断面図である。 図５は、前記巻き癖（曲率）付与工程後の帯状部材の断面図である。 図６は、図２に示す製管機による製管工程において帯状部材から螺旋管が製管される様子を示す断面図である。 図７は、更生された既設管の断面図である。 図８は、図７の円部ＶＩＩＩの拡大断面図である。

以下、本発明の一実施形態を図面にしたがって説明する。
図７に示すように、本実施形態は、例えば、老朽化した下水道管等の埋設管１の更生に適用される。埋設管１の内周に沿ってライニング管２がライニングされることによって、埋設管１の内周面が更生されている。ライニング管２は、帯状部材３によって構成されている。帯状部材３が、螺旋状に巻回されるとともに一周違いの縁部どうしが接合されることで、螺旋管すなわちライニング管２となる。

図１に示すように、帯状部材３は、帯本体１０と、補強帯材２０を備え、図１の紙面と直交する方向に長く延びている。
帯本体１０は、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂を押出成形することによって構成され、延び方向の位置によらず一定の断面形状になっている。詳しくは、帯本体１０は、平帯部１１と、嵌合溝１３と、雄嵌合部１４と、複数のリブ１５，１６と、延出係止片１７を含む。
平帯部１１は、滑らかな表側面１１ａと、その反対の裏側を向く裏側面１１ｂとを有し、平坦な帯形状になっている。表側面１１ａが、ライニング管２の内周面となる。裏側面１１ｂが、ライニング管２の外周側へ向けられる。

平帯部１１の幅方向の一端部（図１において左端部）に雌嵌合部１２が設けられている。雌嵌合部１２は、平帯部１１よりも裏側（図１において上側）に引っ込んでおり、平帯部１１と雌嵌合部１２との境には、屈曲部１１ｃが形成されている。
雌嵌合部１２には嵌合溝１３が形成されている。嵌合溝１３の溝口部１３ａが、雌嵌合部１２の表側（図１において下方）に開口されている。嵌合溝１３の溝底部１３ｂは、溝口部１３ａの幅より大きな直径の概略円形断面になっている。ひいては、雌嵌合部１２の断面形状が、概略Ω字状になっている。

帯本体１０には、複数のリブ１５，１６が裏側（図１において上側）へ突出するように設けられている。これらリブ１５，１６は、互いに平帯部１１の幅方向（図１において左右）に離れている。ここでは、雌嵌合部１２に第１リブ１５が設けられ、平帯部１１の幅方向の他側寄りの部分（図１において右寄り部分）に、第２リブ１６が設けられている。

第１リブ１５の中間高さには、補強端係合部１８が形成されている。補強端係合部１８は、第１リブ１５から第２リブ１６へ向けて突出されている。補強端係合部１８の先端部には、係止爪１８ｅが形成されている。

第２リブ１６の先端部（図１において上端部）には、延出端係止部１６ａが形成されている。
第２リブ１６の中間高さには、補強端係合部１６ｂが形成されている。補強端係合部１６ｂは、第２リブ１６から第１リブ１５へ向けて突出されている。

雌嵌合部１２の外端部（平帯部側とは反対側の端部、図１において左端部）に延出係止片１７が連なっている。延出係止片１７は、雌嵌合部１２から裏側へ向かって外方向（平帯部１１から雌嵌合部１２へ向かう方向、図１において左方）へ傾くように延出されている。

平帯部１１の幅方向の他端部（図１において右端部）には、雄嵌合部１４が裏側（図１において上側）へ突出するように形成されている。
雄嵌合部１４は、平帯部１１から突出された柱部１４ａと、柱部１４ａの先端部に設けられた頭部１４ｂとを有している。頭部１４ｂは、柱部１４ａの幅より大きな直径の概略円形断面になっている。
雄嵌合部１４の突出方向に沿う中心軸Ｌ_１４は、平帯部１１の幅方向に対して略直交している。

図８に示すように、ライニング管２においては、雄嵌合部１４が、雌嵌合部１２の嵌合溝１３における一周違い部分と嵌合されている。詳しくは、柱部１４ａが、溝口部１３ａに嵌め入れられ、頭部１４ｂが溝底部１３ｂに嵌め入れられている。また、第２リブ１６（雄嵌合部１４に最も近いリブ）の延出端係止部１６ａが、延出係止片１７における一周違いの部分の先端部と係止されている。

図１に示すように、帯状部材３の平帯部１１の裏側には、補強帯材２０が設けられている。補強帯材２０は、鋼板によって構成され、帯本体１０より剛性が高い。すなわち、帯本体１０及び補強帯材２０に対してある外力を加えたとき、補強帯材２０の変形量が帯本体１０の変形量より小さい。

補強帯材２０は、断面コ字状（Π字状）の胴部２１と、その両端に連なる一対の肩部２３，２３と、各肩部２３に連なる一対の端板部２５，２６とを有し、概略Ｗ形状の断面をなして、帯本体１０と同方向へ延びている。胴部２１は、平帯部１１の幅方向の中央部から裏側へ突出されている。一対の肩部２３，２３が、平帯部１１の裏側面１１ｂに宛がわれている。端板部２５，２６は、肩部２３から裏側（図１において上側）へ突出されるとともに、互いの間隔が裏側へ向かうにしたがって大きくなるように少し傾けられている。

補強帯材２０の幅方向の一端部（図１において左端部）における端板部２５の先端部２５ｅが、第１リブ１５の補強端係合部１８と係合している。該係合状態において、第１リブ１５の外方向（図１において左方向）への変形が所定量だけ許容されている（図３）。
補強帯材２０の幅方向の他端部（図１において右端部）における端板部２６の先端部２６ｅは、第２リブ１６の補強端係合部１６ｂと係合している。

帯状部材３は、特に、以下の点で特許文献１のものと異なっている。
嵌合溝１３の溝口部１３ａから溝底部１３ｂへ向かう凹み方向は、雄嵌合部１４の柱部１４ａから頭部１４ｂへ向かう突出方向に対して、溝底部１３ｂへ向かうにしたがって内方向（前記外方向とは逆の方向、図１において右方）へ傾斜されている。
雄嵌合部１４の突出方向に沿う中心軸Ｌ_１４に対する、嵌合溝１３の凹み方向に沿う中心軸Ｌ_１３の傾斜角度θ_１３は、好ましくはθ_１３＝５°〜１０°であり、より好ましくはθ_１３＝８°程度である。
第１リブ１５は、先端へ向かうにしたがって内方向（図１において右方）へ傾斜されている。平帯部１１と直交する方向に対する第１リブ１５の傾斜角度θ_１５は、好ましくはθ_１５＝５°〜１０°であり、より好ましくはθ_１５＝８°程度である。
更に、雌嵌合部１２における嵌合溝１３よりも延出係止片１７側の表側面１２ａは、外方向（図１において左方）へ向かうにしたがって平帯部１１の幅方向に対して裏側へ傾斜されている。平帯部１１の幅方向に対する前記表側面１２ａの傾斜角度θ_１２は、好ましくはθ_１２＝１５°〜２２°である。

前記の帯状部材３は、次のようにして作製され、更には製管される。
図示は省略するが、帯本体１０の断面形状に対応する所定形状の金型を作製し、押出成形機にセットする。該押出成形機によって帯本体１０を押出成形して一次巻取ドラムに巻き取る。
次に、帯本体１０を一次巻取ドラムから繰り出して補強帯材２０と嵌め合わせることで、帯状部材３を作製し、該帯状部材３を巻取ドラム４に巻き取る。

図２に示すように、前記巻取ドラム４を更生施工現場に搬送して、発進側マンホール６の上端部近くに設置する。かつ巻取ドラム４の近くに巻き癖機５を設置する。発進側マンホール６の底部には、製管機７を設置する。到達側マンホール６Ｂの近くにはウィンチ８を設置する。
なお、巻き癖機５及び製管機７としては、例えば特開２０１３−２５６０４８号公報等に開示された公知構造を適用できる。

巻取ドラム４から帯状部材３を繰り出し、巻き癖機５によって帯状部材３に巻き癖を付与する。好ましくは、巻き癖付与後の帯状部材３が作る螺旋形状の外直径φ_３が、マンホール６及び埋設管１の内直径より小さくなるようにする。これによって、帯状部材３をスムーズにマンホール６内に通すことができ、更には製管機７によって所望直径のライニング管２を確実に製管できる。

図３に示すように、帯状部材３に巻き癖（曲率）が付与されることによって、帯状部材３の断面形状が変形される。具体的には、帯状部材３は、巻き癖機５によって、平帯部１１の表側面１１ａが内周側を向き、裏側面１１ｂが外周側を向くように曲げられる。これによって、図３の二点鎖線から実線に示すように、帯本体１０における、屈曲部１１ｃよりも幅方向の外側（図３において左側）の部分が、屈曲部１１ｃの付近を中心にして外方向へ向かって、図３において反時計回りに回転変位されるように断面変形される。したがって、第１リブ１５の傾きが小さくなり、かつ嵌合溝１３の中心軸Ｌ_１３の傾斜角度θ_１３が小さくなり、雌嵌合部１２の表側面１２ａの傾斜角度θ_１２が小さくなる。

図４に示すように、帯状部材３を曲げていくことで、前記の回転変位量（変形量）が所定量に達したとき、係止爪１８ｅが補強部材２０の端部２５ｅに引っ掛かる。これによって、第１リブ１５の変形が阻止又は制限される。
前記所定の回転変位量は、好ましくは５°〜１０°、より好ましくは８°程度である。これによって、第１リブ１５を、平帯部１１に対してほぼ直立姿勢になるまで変形させて、そこで変形を止めることができる。

図５に示すように、それ以上、帯状部材３の曲率を大きくしても、第１リブ１５は直立姿勢に維持される。一方、図５の三点鎖線から実線に示すように、雌嵌合部１２における第１リブ１５よりも外側（図５において左側）の部分、及び延出係止片１７については、図５において反時計回りに更に回転変位される。第１リブ１５の変形阻止後における、前記雌嵌合部１２及び延出係止片１７の変位可能角度は、例えば７°〜１２°程度である。
これによって、嵌合溝１３が狭まり、中心軸Ｌ_１３が更に回転して雄嵌合部１４の中心軸Ｌ_１４とほぼ平行になる。また、雌嵌合部１２の表側面１２ａの幅方向が、平帯部１１の幅方向とほぼ平行になる。

図２に示すように、前記巻き癖付与後ひいては断面変形後の帯状部材３が、製管機７に導入され、製管機７によって、螺旋状の帯状部材３における一周違いの縁部どうしが接合される。
詳しくは、図６に示すように、帯状部材３における、製管機７に新たに導入された帯部分３ａの雄嵌合部１４が、製管済部分３ｂの雌嵌合部１２と嵌合される。前記巻き癖付与時の断面変形によって、これら嵌合部１２，１４の中心軸Ｌ_１３，Ｌ_１４どうしが互いにほぼ一致するようにできる。したがって、帯部分３ａの雄嵌合部１４を製管済部分３ｂの嵌合溝１３に確実に嵌め込むことができる。
また、図６の二点鎖線にて示すように、帯部分３ａの平帯部１１における雄嵌合部１４側の端部が、製管済部分３ｂにおける雌嵌合部１２と平帯部１１とで作る段差部分１０ｄにぴったりと嵌るようにできる。
更に、帯部分３ａの延出端係止部１６ａが、製管済部分３ｂの延出係止片１７の先端部と係止される。
これによって、螺旋管からなるライニング管２を安定的に製管できる。

図２に示すように、製管済部分３ｂの先端部に牽引ワイヤ８ｗを繋ぎ、ウィンチ８によって製管済部分３ｂを到達側マンホール６Ｂへ向けて牽引する。これによって、製管が進むにしたがって、製管済部分３ｂすなわちライニング管２が埋設管１内に挿し入れられ、埋設管１の内周面に沿ってライニング管２をライニングできる。
その後、図７及び図８に示すように、埋設管１の内周面とライニング管２との間にモルタル等の裏込め材９を充填する。
このようにして、埋設管１が更生される。

本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の改変をなすことができる。
例えば、ライニング管２（螺旋管）の製管方法として、実施形態の牽引式に代えて、元押し式、自走式等を採用してもよい（特開２０１４−６５１７０号、特開２０１６−４３５５５号等参照）。
補強帯材２０の端板部２５，２６は肩部２３から延びていなくてもよく、胴部２１の両腕部の途中から延びていてもよい。
巻き癖機５を省いてもよい。製管機７によって帯状部材３を巻回する際に、帯本体１０が所望断面（図５）に変形されるようにしてもよい。
リブ１５，１６の数は、２つに限られず３つ以上でもよい。
更生対象の埋設管１は、下水道管に限られず、上水道管、農業用水管、ガス管等であってもよい。

本発明は、例えば下水道管の更生に適用できる。

１ 埋設管
２ ライニング管（螺旋管）
３ 帯状部材
５ 巻き癖機
７ 製管機
１０ 帯本体
１１ 平帯部１１
１２ 雌嵌合部１２
１２ａ 表側面
１３ 嵌合溝
１３ａ 溝口部
１３ｂ 溝底部
１４ 雄嵌合部
１５ 第１リブ（リブ）
１６ 第２リブ（リブ）
１６ａ 延出端係止部１６ａ
１６ｂ 補強端係合部１６ｂ
１７ 延出係止片
２０ 補強帯材
２５ｅ 補強部材の一端部
Ｌ_１３ 中心軸
Ｌ_１４ 中心軸

Claims (5)

1. 螺旋状に巻回されることによって螺旋管に製管される帯状部材であって、
   表側が前記螺旋管の内周側へ向けられ、裏側が前記螺旋管の外周側へ向けられる平帯部と、
   前記平帯部の幅方向の一端部に設けられた雌嵌合部と、
   前記平帯部の幅方向の他端部から裏側へ突出され、前記製管によって、前記雌嵌合部における一周違い部分と嵌合される雄嵌合部と、
   前記平帯部の幅方向に互いに離れて裏側へ突出する複数のリブと、
   前記雌嵌合部における平帯部側とは反対側の外端部から裏側へ向かって、かつ前記平帯部から雌嵌合部へ向かう外方向へ傾くように延出され、前記製管によって、前記複数のリブのうち前記嵌合突起に最も近い係止リブにおける一周違い部分と係止される延出係止片と、
   を備え、前記雌嵌合部には、該雌嵌合部の表側面に開口して前記雄嵌合部を受入可能な嵌合溝が形成され、
   前記雄嵌合部の突出方向が、前記幅方向に対して直交しており、
   前記雄嵌合部の突出方向に対して、前記嵌合溝の凹み方向が、前記製管のための曲率付与前は前記嵌合溝の溝口部から溝底部へ向かうにしたがって前記外方向とは逆の内方向へ傾斜されており、前記曲率付与による断面変形によって、前記嵌合溝の凹み方向が、前記雄嵌合部の突出方向と合うように、前記雌嵌合部が前記平帯部に対して回転変位されることを特徴とする帯状部材。
2. 前記曲率付与前の前記雄嵌合部の突出方向に沿う中心軸に対する、前記嵌合溝の凹み方向に沿う中心軸の傾斜角度が、５°〜１０°であることを特徴とする請求項１に記載の帯状部材。
3. 前記平帯部と前記雌嵌合部と前記雄嵌合部と前記複数のリブと前記延出係止片を一体に含む樹脂製の帯本体と、前記平帯部の裏側に設けられた鋼製の補強帯材を備え、
   前記補強帯材が、前記平帯部の裏側面に宛がわれた一対の肩部と、これら肩部の間に設けられた断面コ字状の胴部と、各肩部における前記胴部とは反対側の端部に設けられた端板部とを有し、前記胴部が、前記リブよりも裏側へ突出されており、
   前記複数のリブの１つが、前記雌嵌合部から裏側へ突出されるとともに前記内方向へ傾斜された第１リブであり、
   前記曲率付与前の前記補強帯材の幅方向の一端部の前記端板部が、前記第１リブの前記外方向への変形を所定量だけ許容するようにして、前記第１リブと係合されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の帯状部材。
4. 前記曲率付与前の前記雌嵌合部の嵌合溝より延出係止片側の表側面が、前記延出係止片へ向かうにしたがって、前記平帯部の幅方向に対して裏側へ傾斜されていることを特徴とする請求項３に記載の帯状部材。
5. 前記平帯部の幅方向に対する前記雌嵌合部の前記表側面の前記曲率付与前の傾斜角度が、１５°〜２２°であることを特徴とする請求項４に記載の帯状部材。

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