JP6908167B1 - 水底敷設管の更新方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】既設の水底敷設管用陸上施設を利用した陸上側からの作業のみで、水底に敷設された既設管を活用したパイプインパイプ工法による安価で迅速な更新を可能にする。【解決手段】水底に敷設された既設管３０を更新する際に、前記既設管３０より細い、フレキシブルで連続した新管５０を陸上で一体的に製造し、前記新管５０を陸上の既設の水底敷設管用陸上施設に設けた投入口まで導く。前記既設管３０内に引込み用ワイヤー４２を投入口から対岸の既設の水底敷設管用陸上施設に設けた到達口まで挿通させ、前記新管５０の先端に挿入用金具６０を取付け、該挿入用金具６０の先端に前記引込み用ワイヤー４２の尾端を接続した後、前記到達口側から前記引込み用ワイヤー４２の先端を引張ることにより、前記新管５０を前記投入口から到達口まで既設管３０内に挿通させる。【選択図】図６

Description

本発明は、水底敷設管の更新方法及び装置に係り、特に、離島に水、石油、ガス等を送る既設海底敷設管（パイプライン）を更新する際に用いるのに好適な、水底敷設管の更新方法及び装置に関する。

離島に本土と同等のインフラ設備を与える一環として、海底送水管が多数敷設されている。高度成長期に敷設され、耐用年数を経過した既設海底送水管を更新する際、新たな海底送水管を敷設するのが一般的であるが、費用が莫大で、且つ、敷設当時と違い、港湾関係者との協議や、養殖場などへの漁業補償を含む周辺漁業組合との協議が難航しがちである。更に、既設管の撤去が必要であり、その費用が必要となるだけでなく、撤去時の珊瑚などの海底資源損傷など環境影響にも配慮する必要がある。そこで、既設管内に、これより小さい口径の新管を挿入する、いわゆるパイプインパイプ（ＰＩＰ）工法が提案され、実用化されている（特許文献１参照）。

なお、ＰＩＰ工法の場合、既設管口径より小さくなるが、水などの供給先の離島住民数は減少傾向が進み、全国的な水道事業においてダウンサイジング（縮径）が取組中のため、特に問題を生じることはない。

従来のＰＩＰ工法の一つは、特許文献１の図５に対応する図８に示される如く、海面上の作業台５に既設管２を引き上げ、新管１を挿入する方法である。又、従来のＰＩＰ工法の他の一つは、特許文献１の図１に対応する図９に示される如く、既設海底配管２を海底面８にて途中で切断し、海面上に浮かべた作業台５から遠隔操作可能な水中挿入装置３にて、作業台５上で接続されている新管１を海底面８に設置した支持ローラー４を介して既設海底配管２の管端部から軸線を合わせて挿入する方法である。

特開平８−１４４４１号公報（図１、図５）

しかしながら、前者の作業台５上で新管１を挿入する方法では、既設管２を海面上の作業台５に引き上げる際に、Ｓ字状に曲がった区間１５が発生するため、一般的に使われている鋼管では挿入抵抗が大きくなり、長距離の既設管２内に新管１を挿入することが容易でない。更に、埋設されている既設海底配管を海底面まで露出する際に、珊瑚などの海底資源の損傷が想定される。

一方、後者の海底面８で新管１を挿入する方法は、Ｓ次状に曲がった区間を通過させないので、挿入抵抗が低減でき、長距離の既設管２内に新管１を挿入することができるが、海中で既設管の切断を行うと、既設管内に海水が入り、既設管の損傷進行（鋼管の場合は錆の進行など）により、ＰＩＰ工法で既設管に期待する防護管強度が低下する。更に、珊瑚などの海洋資源への影響も無視できない。又、海底及び海洋状況により施工困難となる場合が生じ、費用も変動する。

更に、いずれの方法においても、海面上に作業台を浮かべる必要が有るため、海上工事期間が長く、海上交通及び漁業関係者への影響は大きく、港湾関係者、漁業関係者との協議が必要であり、漁業補償が必要であるだけでなく、水深が深い場合は施工が困難である。更に、海面上又は海底での間接工が必要なため、工期がかかりコストもかかり、施工性能が劣る等の問題点を有していた。

本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、既設管を活用するパイプインパイプ工法において、既設の水底敷設管用陸上施設である弁室を利用した陸上側からの作業のみで、水底に敷設された既設管の安価で迅速な更新を可能とすることを課題とする。

本発明は、水底に敷設された既設管を更新する際に、陸上の既設の水底敷設管用陸上施設である、バルブ類が設置された弁室を利用して、前記既設管より細い、フレキシブルで連続した新管を陸上で一体的に製造し、前記新管挿通前に前記弁室内のバルブ類を片付け、前記新管を前記弁室に設けた投入口まで導き、前記新管を前記投入口から対岸の前記弁室に設けた到達口まで前記既設管内に挿通させ、前記弁室内にバルブ類を再び設置することを特徴とする水底敷設管の更新方法により、前記課題を解決するものである。

本発明は、又、水底に敷設された既設管を更新するための水底敷設管の更新装置において、陸上の既設の水底敷設管用陸上施設である、バルブ類が設置された弁室と、陸上で一体的に製造された、前記既設管より細い、フレキシブルで連続した新管を、前記弁室に設けた投入口まで導く手段と、前記新管を前記投入口から対岸の前記弁室に設けた到達口まで前記既設管内に挿通させる手段と、を備え、前記バルブ類が、前記新管挿通前に前記弁室から片付けられ、前記新管挿通後に前記弁室内に再び設置されることを特徴とする水底敷設管の更新装置を提供するものである。

ここで、前記既設管内に引込み用ワイヤーを前記投入口から到達口まで挿通させ、前記新管の先端に挿入用金具を取付け、該挿入用金具の先端に前記引込み用ワイヤーの尾端を接続した後、前記到達口側から前記引込み用ワイヤーの先端を引張ることにより、前記新管を前記投入口から到達口まで前記既設管内に挿通させることができる。

又、前記既設管内に前記引込み用ワイヤーを挿通させる際にロケット状治具を用いることができる。

又、前記新管を工場で一体的に製造した後、コイル状に巻いて現場まで運搬し、支持ローラーを介して前記投入口まで導くことができる。

又、前記新管挿入後、少なくとも両端部の前記既設管と前記新管の間にグラウト材を充てんすることができる。

又、前記新管の外周を補強することができる。

本発明によれば、既設の水底敷設管用陸上施設である弁室を利用した陸上側からの作業のみで、水底に敷設された既設管を活用したパイプインパイプ工法による安価で迅速な更新が可能になる。

本発明の実施形態の手順を示す流れ図 本発明の実施形態で用いる新管の例を示す斜視図 本発明の実施形態において新管を運搬船から陸上の投入側弁室に導いている状態を示す断面図 同じくピグを用いて引込み用ワイヤーを挿通させている状態を示す断面図 同じく新管先端と引込み用ワイヤー尾端の接続部を示す拡大図 同じく新管先端部を既設管内に引き込んで、投入側から到達側まで引張っている状態を示す断面図 同じく敷設終了後の投入側弁室の接続状態を示す断面図 特許文献１の図５に記載された、従来のＰＩＰ工法の一例を実施して既設海底管内に新管を挿入している状態を示す断面図 特許文献１の図１に記載された、従来のＰＩＰ工法の他の例を示す断面図

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態及び実施例に記載した内容により限定されるものではない。また、以下に記載した実施形態及び実施例における構成要件には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。更に、以下に記載した実施形態及び実施例で開示した構成要素は適宜組み合わせてもよいし、適宜選択して用いてもよい。

以下、図１を参照しながら本発明の実施形態の手順を説明する。

まず、ステップ１００で、既設管３０より細い、フレキシブルで連続した新管５０（例えば直径１００ｍｍ〜１５０ｍｍ）を、陸上の工場等で一体的に製造する。

新管５０は、図２に例示する如く、例えばポリエチレン製の樹脂管５０Ａと、その外周にらせん状に巻回された、補強用の例えばアラミド製やステンレス製又は布製の補強テープ５０Ｂで構成されている。この新管５０は、既設管３０内を通す上で十分な可撓性と強度、耐摩耗性、耐久性を有し、曲がり部などの挿入抵抗を低下させることができ、長距離（例えば最長７ｋｍ程度）の既設管３０内への新管５０の挿入が可能となる。

次いでステップ１１０で、新管５０をコイル状に巻いて、図３に例示する如く、例えば運搬船５２やトラックなどで投入側地表１６上の現場、例えば投入側弁室１８の近くまで運搬する。この際、新管５０はコイル状に巻いて、例えば運搬船５２に配設した縦型のドラム５４又は水平なターンテーブルを用いて容易に運搬できる。運搬船５２としては、例えば数ｋｍ〜数十ｋｍ程度の長尺管を積める特殊敷設船を用いることができる。長尺管の長さは短くなるが、もちろん海上でなく陸上でトラック等で運搬することも可能である。

一方ステップ１００及び１１０と平行して、ステップ１２０で図４に示す如く、既設管３０内に引込み用ワイヤー４２を挿通させる。具体的には、ロケット状治具、例えば配管洗浄用のピグ４０の後ろに引込み用ワイヤー４２、例えば炭素繊維などで強化された軽量強化繊維ワイヤーなどの先端を取付け、例えば空気コンプレッサー２４を用いて空気圧により到達側にピグ４０を押し込むことにより引込み用ワイヤー４２を既設管３０内に引き込む。可能であればピグ４０を前方から吸引したり引張ることもできる。

この際用いる陸上側設備としては、既設海底送水管用の投入側及び到達側の弁室１８、１９のバルブ類を片付けて用いることができる。従って、新たに弁室などの陸上側設備を設ける場合に比べて、安価で且つ迅速に作業できる。

次いでステップ１３０に進み、新管５０を、図３に例示した如く、陸上の投入側弁室１８内に設けた投入口まで導く。新管５０の敷設に際しては、投入側弁室１８付近に運搬船５２を係留して、支持ローラー５６を介して新管５０を投入側弁室１８に送り込む。

そしてステップ１４０に進み、新管５０の先端に、図５に示す如く、端部フランジ管５８を介して、挿入用金具６０を取付け、その先端に引込み用ワイヤー４２の尾端を接続する。

挿入用金具６０は、例えば端部フランジ管５８と接合ボルト６４で接続するためのフランジ部６２、既設管３０内の進行を容易とするための円錐状本体６６、及び、該円錐状本体６６の先端部（図の左端部）に配設された、引込み用ワイヤー４２の尾端を接続するための先端金具６８を有する。

そしてステップ１５０に進み、挿入用金具６０の先端に引込み用ワイヤー４２の尾端を接続する。

次いでステップ１６０に進み、図６に示す如く、対岸（例えば離島側等）の到達側地表１７に設けた、例えばウインチ７０により引込み用ワイヤー４２の先端を引張って新管５０を投入側弁室１８内に設けた投入口まで導き、新管５０を該投入口から到達側弁室１９内に設けた到達口まで既設管３０内に挿通させる。

次いでステップ１７０に進み、少なくとも両端部の既設管３０と新管５０の間にグラウト材（例えば気泡が混入されたコンクリートであるエアミルク、又は、エアミルクに砂を混入したエアモルタル）を充てんする。これにより、空隙部内への地下水や海水等の流入を防ぐことができる。なお、充てんする際はエア抜きノズルをセットすることで、エア溜まりが生じないように充てんすることができる。

次いでステップ１８０に進み、図７（投入側の例）に示す如く、投入側弁室１８内にバルブ類、例えば仕切弁７２、空気弁７４及び片落ち管７６などを設置し、これらを介して新管５０を陸上側既設管１４に接続して工事が完了する。ここで、空気弁７４は新管５０内のエア抜きを行うためのものである。又、片落ち管７６は、既設管３０よりも小径となった新管５０と、既設管３０と同径の陸上側既設管１４との口径を合わせるためのものである。

本実施形態によれば、弁室等の既設の陸上施設を活用して陸上からの工事が可能となり、海洋・海底工事が大幅に削減され、海洋気候に左右されずに施工できる。従って、港湾関係者、漁業関係者との協議を削減し、海洋資源への影響も低減できる。又、既設管を撤去する必要が無く、その撤去費用や、撤去時の環境影響評価が不要となる。更に、既設管を新管の防護管として利用できる。又、新管の管接続及び敷設機械などの現場作業ヤードが不要になり、既設管の弁室等の撤去も不要となる。更に、海中での既設管切断がないので、管内に海水などが浸入することなく施工できる等の優れた効果を有する。

本実施形態においては、引込み用ワイヤー４２を用いて挿入用金具６０をウインチ７０で引張るようにしているので、長距離であっても円滑に引張ることができる。なお、引張手段はウインチ７０に限定されない。又、距離が短い場合には、前方から引張ることなく、後方から押し込むことも可能である。

又、本実施形態においては、ロケット状治具として配管洗浄用ピグ４０を用いているので、引込み用ワイヤー４２を挿通させる際に、既設管３０内を洗浄しつつ残液を抜き取ることができる。なお、ロケット状治具はピグ４０に限定されない。

前記実施形態においては、新管５０として補強テープ５０Ｂが巻回されたポリエチレン製の樹脂管５０Ａを用いていたが、既設管３０内を通すに十分な強度と屈曲性を有するものであれば新管５０の種類はこれに限定されない。

又、前記実施形態においては、本発明が海底送水管に適用されていたが、本発明の適用対象はこれに限定されず、運河や川の底を通る水底敷設管一般に同様に適用できる。水底敷設管の種類も送水管に限定されず、油やガスを送るものであってもよい。陸上施設も弁室に限定されない。

１４…陸上側既設管
１６…投入側地表
１７…到達側地表
１８…投入側弁室
１９…到達側弁室
２４…空気コンプレッサー
３０…（海底）既設管
４０…ピグ（ロケット状治具）
４２…引込み用ワイヤー
５０…新管
５０Ａ…樹脂管
５０Ｂ…補強テープ
５２…運搬船
５４…ドラム
５６…支持ローラー
５８…端部フランジ管
６０…挿入用金具
６６…円錐状本体
６８…先端金具
７０…ウインチ
７２…仕切弁
７４…空気弁
７６…片落ち管

Claims (10)

1. 水底に敷設された既設管を更新する際に、
   陸上の既設の水底敷設管用陸上施設である、バルブ類が設置された弁室を利用して、
   前記既設管より細い、フレキシブルで連続した新管を陸上で一体的に製造し、
   前記新管挿通前に前記弁室内のバルブ類を片付け、
   前記新管を前記弁室に設けた投入口まで導き、
   前記新管を前記投入口から対岸の前記弁室に設けた到達口まで前記既設管内に挿通させ、
   前記弁室内にバルブ類を再び設置することを特徴とする水底敷設管の更新方法。
2. 前記既設管内に引込み用ワイヤーを前記投入口から到達口まで挿通させ、
   前記新管の先端に挿入用金具を取付け、
   該挿入用金具の先端に前記引込み用ワイヤーの尾端を接続した後、
   前記到達口側から前記引込み用ワイヤーの先端を引張ることにより、前記新管を前記投入口から到達口まで前記既設管内に挿通させることを特徴とする請求項１に記載の水底敷設管の更新方法。
3. 前記既設管内に前記引込み用ワイヤーを挿通させる際にロケット状治具を用いることを特徴とする請求項２に記載の水底敷設管の更新方法。
4. 前記新管を工場で一体的に製造した後、コイル状に巻いて現場まで運搬し、支持ローラーを介して前記投入口まで導くことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の水底敷設管の更新方法。
5. 前記新管挿入後、少なくとも両端部の前記既設管と前記新管の間にグラウト材を充てんすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の水底敷設管の更新方法。
6. 前記新管の外周を補強することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の水底敷設管の更新方法。
7. 水底に敷設された既設管を更新するための水底敷設管の更新装置において、
   陸上の既設の水底敷設管用陸上施設である、バルブ類が設置された弁室と、
   陸上で一体的に製造された、前記既設管より細い、フレキシブルで連続した新管を、前記弁室に設けた投入口まで導く手段と、
   前記新管を前記投入口から対岸の前記弁室に設けた到達口まで前記既設管内に挿通させる手段と、を備え、
   前記バルブ類が、前記新管挿通前に前記弁室から片付けられ、前記新管挿通後に前記弁室内に再び設置されることを特徴とする水底敷設管の更新装置。
8. 前記既設管内に前記投入口から到達口まで挿通される引込み用ワイヤーと、
   前記新管の先端に取付けられる挿入用金具と、
   該挿入用金具の先端に尾端が取付けられた前記引込み用ワイヤーの先端を前記到達口側から引張って、前記新管を前記投入口から到達口まで前記既設管内に挿通させるための引張手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項７に記載の水底敷設管の更新装置。
9. 前記既設管内に前記引込み用ワイヤーを挿通させるためのロケット状治具を備えたことを特徴とする請求項８に記載の水底敷設管の更新装置。
10. 前記新管を前記投入口まで導くための支持ローラーを備えたことを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の水底敷設管の更新装置。

Images