JPH04249687A - 管水路のうち内挿管布設工法における間隙充填固結時の内挿管変形防止工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、管水路工の新設及び補修工事で、トンネルや
既設管の内に薄肉パイプを挿入し、パイプとトンネルと
の間隙を充填材で圧入充填し、固結させる場合の、内挿
管変形防止の方法を、パイプに事前に内圧を与える事に
より充填時の外圧とをバランスさせて防止する方法に関
する。

（従来の技術） 従来の方法は充填時の外力に耐え得る強度を有する厚肉
パイプを使用する事が主体であり、変形防止策としては
内張り材を数多く施したり、充填材料を数回に分けて圧
入する事で対処していたが、パイプは内圧抵抗力に比べ
ると外圧には弱く、パイプの厚みを薄くする肉厚の下限
値は限界に達していた。

（発明が解決しようとする課題） 内挿管布設工法は鞘管構造であり、土圧等の外圧は一次
覆工材で受け持っている。

その為に管水路部となる内管は水密性か第一であり、管
材そのものの強度は内圧に依って左右される。

従って内圧が小さい管路で特に自然流下の場合はほとん
どかからない為、流水抵抗が小さい事、腐蝕に対して強
い事、摩耗しにくい事、管材費が小さい事が要求される
。

依って自然流下の管路についてはＦＲＰＭ管や塩化ビニ
ール管がその性質上優れる為脚光を受け出したのである
が、管径が大きくなる程管材費が大きくなり経済的に合
致しない為特殊な場合を除きコンクリート覆工によって
水路構造とされているのが現状である。

コンクリート覆工の場合は施工ジョイントや発生したク
ラック及びジャンカ部からの漏水が激しく、また下水道
では硫化水素の発生により腐蝕が激しく老朽化が想像以
上に進み各所で問題を起こしており、補修がおいつかな
い状態である。

そこで今般ＦＲＰＭ管が大口径パイプとしてコンクリー
トに変わり耐久性、水密性、可とう性に優れる為検討さ
れる事が多くなってきたが、経済性において鞘管構造の
為内挿管の背面間隙を充填材で中込充填する時点での応
力に対して、真円を保持できる抵抗力を持たせる為に相
応の強度が必要であり、その強度はパイプの肉厚によっ
て決定されているので管材費が高く、不経済だとされる
原因である。

パイプの肉厚を薄くすればコストは大幅に低減できる為
、充填材が固結して荷重が発生しなくなるまでの間、真
円を保持し、変形せず、外圧に耐えられるように、内挿
管を保護する方法で、且つ操作が簡便にできる事が要求
される。

変形防止としては内張り材にて真円保持を施してやれば
よいが、内径が１．０ｍ以上になれば外圧も大きくなり
、内張り数が多く、移動手間が増加し、工期、工費とも
にかさむ事となる。

内径が１．０ｍ以下の場合は、人力作業でもあり、場所
が狭く非能率であり、内径０．７ｍ以下では人力作業が
不可能となる。

（課題を解決するための手段） 解決策として設置、解体移動が手軽で素早くできる方法
として、流体を利用し、内挿管の充填区間１スパン分の
両端にパッカー装置を設置し、流体のうち空気や水を内
挿管内に供給加圧して、あらかじめ想定される外圧に等
しい内圧を与えてやる事で、内圧、外圧のバランスが図
られ、真円が保持され変形防止が可能となる。

大口径のパイプ（１．０ｍ以上）においては流体のうち
水を使用すると大量に必要となり、供給及排水設備や、
その時間が膨大となる為、圧縮空気を利用すればコンパ
クトな設備で、供給が早く、且つ排気も素早くでき、維
持費や設備費、施工性において経済的となる。

１．０ｍ以下のパイプや塩化ビニール製パイプでは、充
填材を中詰注入する際に発生する浮力や、硬化熱を抑え
る為に、水を圧入してやる事により、浮力においては水
の重量が加重されて小さくなり浮力防止策が不用となる
、また、温度差によって冷却効果をも合わせて発現する
事ができる為、塩ビパイプでは、熱線膨張係数の低下及
び、熱変形に対して真円保持効果が得られる。

（作用） 管水路工において自然流下の下水道管路や、老朽管１８
の補修として流水抵抗の小さいＦＲＰ管や塩ビパイプを
、内挿管１、として管路補強をする場合に、布設した内
挿管１の隙き間を充填し固結安定するまでの期間におい
て、充填区間１５の両端部にパッカー装置２を設置し、
圧縮空気４又は圧力水１６にて加圧しておく。

圧力は事前に充填材６を中詰注入する時の最大圧力と充
填材料の重量を加算して設定し、圧力計７にて加圧状態
をよく確認しておく。

充填材中詰注入中においては注入管に取り付けられた圧
力計７にて注入圧力を常時管理し、急激な圧力変化が起
こらないように注意しながら充填を完了させる。

充填材６が凝結開始し、固結強度が発現するまでの期間
は、内挿管１内の加圧を続けるが一般的に一晩（１２時
間程度）養生時間を経過すれば確実に強度発現される為
、翌日解放する事が可能である。

充填材の注入圧力は一般に使用されるエアーモルタル（
空気量５０％程度）では、最大で、０．５ｋｇ／ｃｍ２
程度あれば充分であるが、充填区間が５０ｍ以上になれ
ば、充填材料を押し拡げる力が大きくなる為、残間隙が
少なくなる程圧力上昇が強くなり、１．０ｋｇ／ｃｍ２
程度になる事もある。その場合においても、同等程度の
内圧を与えてやる事により、真円のパイプは３６０゜全
域に対して均等に圧力が働き真円状態を保持し続ける為
、注入圧力や充填材自重による偏圧力に対して有効に荷
重分散する事ができるので、かなり大きな外力にも耐え
得る事が可能である。

また内圧を与える時点において内挿管の、継手構造の水
密性が同時にチェック可能となる利点もある。

塩ビパイプやＦＲＰ管の場合は持続性の熱に対しては弱
く、塩ビパイプでは６０℃、ＦＲＰ管では管種によって
７０℃が可能限界値である。

それに対して充填材の硬化熱は最高１００℃以上に達し
、７０℃以上が１０時間程度持続する。

加熱されると強度か弱くなる為、流体として空気でなく
水１６を使用すれば、温度差により冷却効果が得られ、
そのうえ熱線膨張係数か低下する為に塩ビパイプにおい
ては、充填一区間が５０ｍ以上施工可能となり、高価な
伸縮継手も不要となる。

上記のように充填区間の両端にパッカー装置２を設置し
、圧縮空気４や圧力水１６にて内挿管１内に内圧を与え
るという簡単な作業にて、充填材６の外力６′に対抗し
て真円保持を図る事ができ、あわせて冷却効果、浮力防
止効果、継手水密性の確認ができる為、従来では変形し
てしまう程の薄肉のパイプが、内挿管として使用可能と
なり、また熱に弱いパイプでも安全となり、施工性に優
れる事となる。

（実施例） 実施例について図面を参照して説明すると、第１図にお
いて、下水道シールドの一次覆工材５施工完了後に、管
水路工として内挿管１を充填固結一区間１５において接
合固定し、両端部にパッカー装置２をセットする。

事前に充填材６注入用として、充填材注入管９と空気抜
きパイプ１０を設置し、内挿管１布設終了後、間仕切壁
１１を設置する。

パッカー装置２に設置されている放出弁１３を両端共閉
じ、圧縮空気４の供給管３に設置されているストップ弁
８を解放し、コンプレッサーにて発生した圧縮空気４を
、圧力計７にてチェックしながら加圧供給し、内圧４′
を与えておく。

予定圧力まで上昇したら、ストップ弁８を閉し、充填材
６をグラウトポンプより圧送し、充填材注入管９に設置
されているストップ弁８を開放し、中詰注入を行なう。

この際充填材６が内挿管１と、一次覆工材５との隙き関
に中詰され充填材６の自重や、充填材６が押し拡げられ
る時点での圧力が外圧６′となって内挿管１に負担をか
ける。

外圧６′を受けた内挿管１は、許容応力以上になったら
変形しようとするが、内圧４′によって対抗し外圧６′
と、内圧４′とがバランス状態になれば、内挿管１の変
形は防止され、真円が保持されるのである。

充填材６は空気抜きパイプ１０より流出する事により、
間隙全域が中詰充填された事が確認され、その上に充填
材注入管９に設置されている圧力計７により注入管理を
行い、パッカー装置２に設置されている圧力計７との圧
力バランスを管理しながら、充填材６の注入圧力が最終
０．５ｋｇ／ｃｍ２以上に上昇した事を確認の上、注入
管のストップ８弁を閉し充填終了とする。

第２図において、老朽管１８の補強として内挿管１を挿
入固定した場合で、特に内挿管工の内径が０．８ｍ以下
の場合は圧縮空気４のかわりに水１６を使用して内圧１
６′を与える。

この場合パッカー装置２に設置されている空気抜き弁１
７は解放し放出弁１３は閉じておく。

パッカー装置２に設置されているストップ弁８を開き、
圧力水１６を供給加圧し圧力計７にて管理しなから内圧
１６′を与える。

水が空気抜き弁１７より流出したら閉塞し所定の内圧１
６′まで上昇させる。

充填材６を中詰注入し空気抜きパイプ１０より充填材６
が流出したら閉塞し、充填材注入管９に設置されている
圧力計７にて０．５ｋｇ／ｃｍ２以上に上昇した事を確
認の上、ストップ弁８を閉じ充填終了とする。

圧力水１６使用の場合は、内圧１６′においては圧力水
１６の自重と、加圧力により浮力や注入圧力に対抗でき
、内挿管１の真円と流水勾配が守られる。

充填材６が固化後は放出弁１３と空気抜き弁１７を解放
して内圧を解除し、パッカー装置２を移動させて次の工
程に移る事が出来る。

（発明の効果） 本発明は、以上説明したように構成されているので、以
下に記載されるような効果を奏する管水路工でのシール
ドトンネルや老朽管及び老朽水路トンネルの補修におい
て、内水圧が小さい場合　布設するパイプは真円を保っ
ているだけの強度を有すればよく、パイプとトンネル等
の間隙を充填材で固結するまでの間、外力に対して真円
が保持できる事か必要であり、更に簡便な機構で、早く
施工できる事が要求されていた。

このパッカー装置により内圧を与える事で外力とバラン
ス状態となり、構造が単純で、加圧機構においても空気
や、水、というコストが安価で、大量に供給し、且つ廃
棄する事が可能である為、施工が早くなるという経済的
メリットと、薄肉パイプが使用可能となり、材料コスト
が低下できる上に、パイプの有する水密性、耐久性が十
分発揮される事となる。

老朽管の補強においては、道路下の埋設が多い為に内挿
管布設での作業立坑が大きなネックとなっていたが、長
距離施工が可能となる事で管挿入固定費及び立坑築造費
が少なくてすみ、施工費及び工期において格段の減少と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は内挿管布設状況で下水道シールドでの主として
大口径パイプ施工における作業一スパンの縦断面図、第
２図は老朽管補強としての内挿管布設状況の一スパンの
縦断面図である。 １…内挿管　２…パッカー装置 ３…給気管　４…圧縮空気 ４…圧縮空気による内圧 ５…一次覆工材 ６…充填材 ６…充填材によって働く外力 ７…圧力計　８…ストップ弁 ９…充填材注入管 １０…空気抜きパイプ １１…間仕切壁　１２…地山 １３…放出弁　１４…施工済区間 １５…充填固結区間 １６…圧力水 １６…圧力水による内圧 １７…空気抜き弁 １８…老朽管 特許出願人　株式会社大阪機材工業所 代表取締役　中村明善

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内挿管１の両端に設置したパッカー装置２
   の内部に、給気管３を用いて圧縮空気４を圧力源として
   供給加圧し、事前に内圧４′を与えておき、トンネルの
   一次覆工材５と内挿管１の外面との間隙に充填材６を圧
   送し、充填後固結するまでの外力６′に対して内挿管１
   の変形を、内圧４によって外力６′とをバランスさせる
   事により防止する方法
2. 【請求項２】請求項１記載の圧力源を圧縮空気４ではな
   く、圧力水１６を使用して供給加圧し、事前に内圧１６
   ′と更に圧力水１６の重量を加重させて充填材６による
   外力６′のうち、変形防止だけでなく、浮力防止の効果
   をも発現させ、更に、充填材６の発生する硬化熱の冷却
   効果を付加する方法