JP7145364B2

JP7145364B2 - 地中敷設管の更新方法

Info

Publication number: JP7145364B2
Application number: JP2018115721A
Authority: JP
Inventors: 康孝松尾; 哲司北野; 康平長谷; 愛美横山
Original assignee: 株式会社クボタケミックス; 東邦ガスネットワーク株式会社
Priority date: 2018-06-19
Filing date: 2018-06-19
Publication date: 2022-10-03
Anticipated expiration: 2038-06-19
Also published as: JP2019218981A

Description

この発明は地中敷設管の更新方法に関し、特にたとえば、地中に敷設された既設管を非開削工法によって合成樹脂製の新設管に更新する、地中敷設管の更新方法に関する。

従来の非開削でのガス管の更新方法の一例が非特許文献１に開示される。非特許文献１の工法は、口径が１５０～２００ｍｍのダクタイル鋳鉄管（既設管）を同口径のポリエチレン管（新設管）に非開削にて入れ替える工法である。この工法では、切断拡径器を用いて既設のダクタイル鋳鉄管を軸方向に切断すると共に拡径しながら、ダクタイル鋳鉄管内にポリエチレン管を引き込んで挿入する。

非特許文献１の工法では、口径が１５０～２００ｍｍの新設管を用いるので、長尺の新設管をロール状に巻いて施工現場に搬入することは困難である。このため、所定長さの複数の管部材を施工現場に搬入した後、施工現場にて管部材の管端同士をバット融着して必要長さに延長したものを用いている。

東邦ガス株式会社、「ＳＴＲＥＡＭ工法（ストリーム工法）」、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成３０年６月１１日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.tohogas.co.jp/approach/technologies/technologies-supply/open-cut/open-cut-07/＞

非特許文献１に開示されるような非開削工法においては、既設管内に新設管を引き込むときに新設管の外周面が傷ついてしまい、ガス圧（内圧）に対する長期耐久性に不安が残る等、施工品質に懸念があった。ここで、新設管の傷つきを防止するためには、新設管の管本体の外周面に保護層を予め設けておくことが考えられる。しかしながら、管本体同士が適切に融着されているか判断し難い等の問題点があるため、保護層を有する管部材をそのままバット融着して延長することは難しい。

それゆえに、この発明の主たる目的は、新規な、地中敷設管の更新方法を提供することである。

この発明の他の目的は、施工品質を向上できる、地中敷設管の更新方法を提供することである。

第１の発明は、地中に敷設された既設管を非開削工法によって合成樹脂製の新設管に更新する地中敷設管の更新方法であって、（ａ）ポリオレフィン系樹脂製の管本体の外周面に保護層を有する複数の管部材を用意するステップ、（ｂ）管部材の端部の保護層を剥がし取るステップ、（ｃ）ステップ（ｂ）で保護層を剥がし取った管部材の管端同士をバット融着によって接続するステップ、（ｄ）ステップ（ｃ）で接続した管部材の保護層が剥がし取られている部分に対して保護部材を取り付けて新設管を作製するステップ、および（ｅ）新設管を既設管内に挿入するステップを含み、ステップ（ｄ）では、ステップ（ｂ）で剥がし取った保護層を保護部材として用い、新設管は、既設管と同口径の管であって、ステップ（ｅ）では、切断拡径器を用いて既設管を軸方向に切断すると共に拡径しながら、当該既設管内に新設管を挿入する、地中敷設管の更新方法である。

第１の発明では、先ず、ステップ（ａ）において、施工に必要な長さに応じた本数分の管部材を用意する。この管部材は、ポリオレフィン系樹脂製の管本体の外周面に保護層を有するものである。ステップ（ｂ）では、管部材の端部の保護層を所定長さ分だけ剥がし取る。ステップ（ｃ）では、保護層を剥がし取った管部材の管端同士をバット融着によって接続する。このように、管端部の保護層を除去して管本体を露出させた状態でバッド融着を行うことで、管本体同士が適切にバッド融着されていることを容易に確認可能となる。また、ステップ（ｄ）では、管部材の保護層が剥がし取られている部分に対して、ステップ（ｂ）で剥がし取った保護層を保護部材として取り付けて新設管を作製する。さらに、新設管は、既設管と同口径の管であって、ステップ（ｅ）では、切断拡径器を用いて既設管を軸方向に切断すると共に拡径しながら、新設管を既設管内に挿入する。この際、新設管の外周面が保護層および保護部材で覆われていることで、管本体の傷つきが適切に防止される。

第１の発明によれば、管本体同士が適切にバッド融着され、また、施工時に管本体が傷つくことを防止できるので、内圧に対する耐久性を長期間に亘って維持できる地中敷設管を形成でき、地中敷設管の施工品質が向上および安定化する。

また、第１の発明によれば、剥がし取った保護層を保護部材として利用することで、保護部材の作製コストを削減でき、しかも、保護部材を管本体の露出部分に適合したものとすることができる。

さらに、第１の発明によれば、既設管を同口径の新設管に適切に入れ替えることができる。

この発明によれば、管本体同士が適切にバッド融着され、また、施工時に管本体が傷つくことを防止できる。したがって、内圧に対する耐久性を長期間に亘って維持できる地中敷設管を形成でき、地中敷設管の施工品質が向上および安定化する。

この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点は、図面を参照して行う後述の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。

管部材の一例を示す斜視図である。図１の管部材を示す断面図である。この発明の一実施例であるガス用配管の作製方法を模式的に示す図解図である。図３に続く工程を模式的に示す図解図である。図３および図４のガス用配管の作製方法によって作製した新設管を用いて既設ガス管を更新する様子を示す図解図である。

この発明の一実施例であるガス用配管（非開削新設管敷設工法用配管の一例）の作製方法は、ガス管として用いられるポリオレフィン系樹脂製の長尺管を作製する方法である。このガス用配管の作製方法では、詳細は後述するように、所定長さの複数の管部材１２同士を施工現場でバット融着することで、必要長さのガス用配管１０を得る。このガス用配管１０は、非開削工法によって地中に敷設される管であり、この実施例では、図５に示すように、中圧Ｂ用（ガス圧が０．１ＭＰａ～０．３ＭＰａ未満）の既設ガス管であるダクタイル鋳鉄管１００を同口径入れ替えするための新設管（更新管）として用いられる。

先ず、ガス用配管１０を作製するための管部材１２について説明する。図１および図２に示すように、管部材１２は、管本体２０とその外周面全体を被覆する保護層２２とを有する２層構造の直管である。管部材１２の口径は、たとえば５０－２５０ｍｍであり、その管長は、たとえば５０００－５５００ｍｍである。

管本体２０は、ガス管を構成する、つまりガス管としての基本性能を有する内層管であり、中密度ポリエチレンおよび高密度ポリエチレンなどのポリオレフィン系樹脂によって形成される。管本体２０は、押出成形などによって形成される。

保護層２２は、管本体２０を外傷から保護するための外層管であり、ポリオレフィン系樹脂などの合成樹脂によって形成される。この実施例では、材料コストを考慮して低密度ポリエチレンによって保護層２２を形成している。この保護層２２の外周面は、摩擦の少ない材料でコーティングしておいても構わない。保護層２２の外周面を滑らかにしておくことで、施工時に傷を受け難くなるからである。

保護層２２の厚みは、適宜設定可能であるが、１ｍｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましい。本願発明者の施工実験によると、既設管または地盤との擦れによる保護層２２の傷つきの深さは、１ｍｍ未満であり、保護層２２の厚みが１ｍｍ以上であれば、管本体２０の傷つきを適切に防止できることが確認されたからである。また、余裕を持たせる目的で保護層２２の厚みを大きくすると、材料費が嵩む上、保護層２２の厚みが２ｍｍを超えると、後述のように保護層２２を剥がし取る際に、その作業性が悪くなるからである。この実施例では、保護層２２の厚みは１．５ｍｍである。

管本体２０の外周面を保護層２２で被覆する方法としては、たとえば、管本体２０の外側に金型を通して保護層２２となる樹脂を押し出して被覆する方法（押出被覆）を用いるとよい。また、保護層２２となるシート状の保護部材を管本体２０の外周面に合わせて溶接加工する方法、或いは、保護層２２となる管本体２０よりも少し大きい筒状の保護部材内に管本体２０を通した後、その保護部材を熱により収縮させる方法なども用いることができる。このように製造された管部材１２においては、管本体２０と保護層２２とが密着して固定されているものの、これらは別体として構成されるので、管本体２０から保護層２２を容易に剥ぎ取ることができる。また、管本体２０と保護層２２とが別体であることで、仮に保護層２２が傷ついたとしても、その影響はこれらの境界面で食い止められて管本体２０には及び難い。

以下、図３および図４を参照して、上述のような管部材１２を用いてガス用配管１０を作製する方法について説明する。先ず、図３(Ａ)に示すように、施工現場に複数の管部材１２を搬入する。なお、図３および図４では、簡単のため２つの管部材１２を示しているが、実際には、施工に必要な長さに応じた本数の管部材１２が用意され、隣り合う管部材１２の管端同士が後述の方法で順次バット融着される。次に、図３(Ｂ)に示すように、管部材１２の端部の保護層２２を剥がし取る。保護層２２を剥がし取る際には、たとえば、管端から所定長さの位置において保護層２２を周方向に切断した後、端部側の保護層２２を管軸方向に切断するとよい。ここで、保護層２２を剥がし取る長さは、少なくとも管本体２０の端部が露出して管本体２０同士が適切に融着されていることを確認できる長さであればよく、好ましくは、バット融着機５０の管固定部５２が管本体２０を直接クランプできるようになる長さである。管固定部５２が管本体２０を直接クランプすることで、管部材１２同士を芯合わせするときの精度が増すからである。この実施例では、管部材１２の管端から１５０ｍｍまでの部分の保護層２２を剥がし取るようにしている。また、ここで剥がし取った保護層２２、つまり管軸方向に切込みの入った短円筒状の保護層２２は、後述のように保護部材２４として利用するので保管しておく。

続いて、図３(Ｃ)に示すように、バット融着機５０を用いて、保護層２２を剥がし取った管部材１２の管端同士をバット融着によって接続する。この実施例では、バット融着機５０として４つの管固定部５２を備えるものを使用し、軸方向中央側の２つの管固定部５２によって各管本体２０を直接クランプするようにしている。このように、管部材１２の端部の保護層２２を除去して、管本体２０を露出させた状態でバッド融着を行うことで、管本体２０同士が適切に融着されていることを容易に確認可能となる。

管部材１２（具体的には管本体２０）の管端同士のバット融着が完了すると、図４(Ａ)に示すように、バット融着機５０を取り外す。この際、管部材１２の接続部分が外周面上に盛り上がってビード２６が形成されるので、図４(Ｂ)に示すように、図示しないビードカッタ等を用いてビード２６を除去し、管部材１２の接続部分を平滑化する。このように、ビード２６を除去して管本体２０の外周面から外側に突出する部分を極力なくすことで、後述する保護部材２４が施工時に傷つき難くなり、延いては管本体２０の傷つきがより確実に防止される。

続いて、図４(Ｃ)に示すように、接続した管部材１２の保護層２２が剥がし取られている部分、つまり管本体２０の外周面が露出している部分に対して、上述の図３(Ｂ)の工程で剥がし取った保護層２２を保護部材２４として巻き付ける。ここで、管本体２０の露出部分を覆う保護部材２４を別途作製するには、コストがかかり、また、露出部分に適合した保護部材２４の作製自体も容易ではないところ、剥がし取った保護層２２を保護部材２４として利用することで、保護部材２４の作製コストを削減でき、しかも、保護部材２４を管本体２０の露出部分に適合したものとすることができる。

その後、図４(Ｄ)に示すように、保護部材２４の両端および切込み部分などに粘着テープ２８を取り付けることで、管部材１２に対して保護部材２４を固定する。ただし、管部材１２に対する保護部材２４に固定は、溶接または接着などによって行ってもよい。そして、管部材１２同士の接続作業をガス用配管１０が必要長さに達するまで同様に繰り返し、ガス用配管１０が必要長さに達した場合には、この作製作業を終了する。このように作製されたガス用配管１０は、外周面全体が保護層２２および保護部材２４で覆われているので、施工時における管本体２０の傷つきが適切に防止される。

続いて、図５を参照して、上述のように作製したガス用配管１０を新設管として用いて、地中に敷設された既設ガス管を非開削工法によって更新する地中敷設管の更新方法の一例について説明する。ここでは、中圧Ｂ用の既設ガス管であるダクタイル鋳鉄管１００を同口径入れ替えする工法について説明する。

図５に示すように、この更新方法では、先ず、ダクタイル鋳鉄管１００の更新区間の一方端部側に発進立坑１０２を掘削し、また、他端部側に到達立坑１０４を掘削して、発進立坑１０２および到達立坑１０４内でダクタイル鋳鉄管１００の両端をそれぞれ開口させる。

発進立坑１０２および到達立坑１０４の近辺には、施工に必要な各種の装置、器具および部材などを用意しておく。たとえば、始点である発進立坑１０２側には、複数の管部材１２、バット融着機５０（図３参照）および切断拡径器１１２などを搬入する。一方、終点である到達立坑１０４側には、引込装置１１８および油圧ユニット（図示せず）などを設置する。

また、発進立坑１０２には、ガス用配管１０をダクタイル鋳鉄管１００内に円滑に導くためのガイドローラを設置する。この実施例では、ガイドローラは、発進立坑１０２のダクタイル鋳鉄管１００と反対側の上縁部に設けられる支持ローラ１０６と、発進立坑１０２内に設けられる押えローラ１０８とを含む。支持ローラ１０６は、ガス用配管１０を下方から支持することで、発進立坑１０２の上縁部との接触によるガス用配管１０の傷つきおよび引込み抵抗の増加を防止する。また、押えローラ１０８は、ガス用配管１０を上方から押さえ、ダクタイル鋳鉄管１００に対してガス用配管１０を芯合わせした状態で水平に引き込めるようにすることで、ダクタイル鋳鉄管１００の端縁部との接触によるガス用配管１０の傷つきの抑制および引込み時の応力緩和を行う。ここで、押えローラ１０８の設置位置は、ダクタイル鋳鉄管１００の端縁近傍よりも、ダクタイル鋳鉄管１００の端縁から１～２ｍ程度離れた位置とすることが好ましい。これにより、押えローラ１０８の押し下げによるガス用配管１０の湾曲が急激なものとならず、ガス用配管１０をダクタイル鋳鉄管１００内により円滑に導くことができるからであり、延いては発進立坑１０２の大きさを小さくすることができるからである。

施工準備が整うと、次に、発進立坑１０２側の地上において、図３および図４に示した上述の方法により、複数の管部材１２同士をバット融着して必要長さのガス用配管１０を作製する。

必要長さのガス用配管１０を作製すると、続いて、ガス用配管１０をダクタイル鋳鉄管１００内に挿入する。この実施例では、切断拡径器１１２を用いてダクタイル鋳鉄管１００を軸方向に切断すると共に拡径しながら、ダクタイル鋳鉄管１００内にガス用配管１０を引き込んで挿入する。切断拡径器１１２としては、公知のものを適宜用いるとよい。たとえば、切断拡径器１１２は、複数の円板状のカッタ体を有するブレード１１４と、弾丸状に形成されるエキスパンダ１１６とを備える。このエキスパンダ１１６の外径は、ダクタイル鋳鉄管１００を破壊しない範囲内で、ダクタイル鋳鉄管１００をなるべく大きく拡径できる大きさに設定するとよい。ダクタイル鋳鉄管１００が破壊されると、ガス用配管１０の引込みに悪影響を及ぼすからであり、ダクタイル鋳鉄管１００の拡径が小さ過ぎると、ガス用配管１０の外周面に傷がつき易くなるからである。

ダクタイル鋳鉄管１００内にガス用配管１０を引き込む際には、先ず、ダクタイル鋳鉄管１００内にロッドを挿入し、引込装置１１８にロッド１１０の到達立坑１０４側の端部を接続する。一方、ロッド１１０の発進立坑１０２側の端部には、切断拡径器１１２を接続し、この切断拡径器１１２にガス用配管１０の先端部を接続する。また、ガス用配管１０は、支持ローラ１０６および押えローラ１０８を通過するように配置する。そして、引込装置１１８を駆動してロッド１１０を到達立坑１０４側に引き込むことで、切断拡径器１１２を到達立坑１０４側に移動させてダクタイル鋳鉄管１００を切断拡径しながら、ダクタイル鋳鉄管１００内にガス用配管１０を引き込んでいく。この際、ガス用配管１０は、外周面全体が保護層２２および保護部材２４で覆われているので、ダクタイル鋳鉄管１００との接触によって傷つくのは保護層２２および保護部材２４のみであり、管本体２０にまで傷が及ぶことが適切に防止される。

ダクタイル鋳鉄管１００の更新区間全長に亘ってガス用配管１０が挿入されると、この入れ替え作業が完了する。なお、ダクタイル鋳鉄管１００は、ガス用配管１０の周囲を覆うように残されるので、施工後の他工事からガス用配管１０を保護する。

以上のように、この実施例によれば、管本体２０同士が適切にバッド融着され、また、施工時に管本体２０が傷つくことを防止できるガス用配管１０を作製できる。したがって、このガス用配管１０を用いて形成されたガス管は、ガス圧（内圧）に対する耐久性を長期間に亘って維持でき、施工品質が向上および安定化する。

特に、ガス用配管１０は、保護層２２によって管本体２０の傷つきを適切に防止できるので、施工時に新設管の外周面が傷つき易い、既設ガス管の同口径入れ替えにも好適に用いることができる。また、施工品質が向上および安定化するため、ガス用配管１０は、低圧管（ガス圧が０．１ＭＰａ未満）だけでなく、中圧Ｂ管にも好適に用いることができる。

なお、上述の実施例では、施工現場で管部材１２の端部の保護層２２を剥がし取る作業を行っているが、この作業を工場などの別の場所で行い、端部の保護層２２が剥がし取られた管部材１２と取り外した保護層２２（保護部材２４）とを個別に施工現場に搬入してもよい。また、必ずしも剥がし取った保護層２２を保護部材２４として用いる必要はなく、別途用意した保護部材２４を用いることもできる。

また、上述の実施例では、バッド融着時に生じたビード２６を除去するようにしたが、ビード２６は必ずしも除去する必要はない。ビード２６を除去しない場合、ビード２６部分を含む管本体２０の露出部分の全体を保護部材２４で覆うようにしてもよいし、ビード２６部分を露出させるようにして保護部材２４を取り付けるようにしてもよい。さらに、上述の実施例では、ガス用配管１０を用いてダクタイル鋳鉄管１００を同口径入れ替えするようにしたが、ガス用配管１０によって更新される既設ガス管は、ねずみ鋳鉄管および鋼管などであってもよい。また、ガス用配管１０によって更新される既設ガス管は、ガス用配管１０よりも大口径のものであってもよいし、小口径のものであってもよい。さらに、ガス用配管１０は、既設ガス管を更新するだけでなく、既設ガス管がない場所にガス管を新たに非開削工法で埋設する場合にも用いることができる。

さらにまた、上述の実施例では、非開削新設管敷設工法用配管としてガス用配管を例示したが、この発明に係る作製方法または更新方法における非開削新設管敷設工法用配管（地中敷設管）は、ガス用に限定されず、水道、圧力下水および消火用等の他の流体を運搬する用途に用いられるものであってもよい。

なお、上で挙げた寸法などの具体的数値は、いずれも単なる一例であり、必要に応じて適宜変更可能である。

１０ …ガス用配管（非開削新設管敷設工法用配管,新設管）
２０ …管本体
２２ …保護層
２４ …保護部材
１００ …ダクタイル鋳鉄管（既設管）
１１２ …切断拡径器

Claims

地中に敷設された既設管を非開削工法によって合成樹脂製の新設管に更新する地中敷設管の更新方法であって、
（ａ）ポリオレフィン系樹脂製の管本体の外周面に保護層を有する複数の管部材を用意するステップ、
（ｂ）前記管部材の端部の前記保護層を剥がし取るステップ、
（ｃ）前記ステップ（ｂ）で前記保護層を剥がし取った前記管部材の管端同士をバット融着によって接続するステップ、
（ｄ）前記ステップ（ｃ）で接続した前記管部材の前記保護層が剥がし取られている部分に対して保護部材を取り付けて前記新設管を作製するステップ、および
（ｅ）前記新設管を前記既設管内に挿入するステップを含み、
前記ステップ（ｄ）では、前記ステップ（ｂ）で剥がし取った前記保護層を前記保護部材として用い、
前記新設管は、前記既設管と同口径の管であって、
前記ステップ（ｅ）では、切断拡径器を用いて前記既設管を軸方向に切断すると共に拡径しながら、当該既設管内に前記新設管を挿入する、地中敷設管の更新方法。