JPH074854B2 - ライニング工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、下水道，上水道，油送管その他あらゆる既
設配管に適応できるライニング工法に関するものであ
る。

［従来の技術］ 近年、下水道や上水道等の既設管の強度補強や防食対
策，漏水・浸水対策あるいは流量改善などを目的とし
て、既設管内面に合成樹脂をライニングするライニング
工法が脚光を浴びている。

例えば特開昭63-285395号公報に開示された工法は、ま
ず既設管の口径の50〜70％の口径を有する熱可塑性合成
樹脂チューブを扁平加工する。この扁平加工した樹脂チ
ューブを既設管全長にわたり挿入し、樹脂チューブ内で
始端から終端まで加熱ピグを移動させながら、加熱ピグ
と加熱ピグから前方に供給される加熱加圧空気により樹
脂チューブを半径方向に拡張して既設管内に合成樹脂管
を形成する工法である。

また、特開昭64-16632号公報，特開昭64-16633号公報に
開示された工法は、小口径の熱可塑性合成樹脂管を既設
管内に挿入した後、熱可塑性合成樹脂管を外部から加熱
するとともに、内部より加熱加圧して膨張させ、合成樹
脂管を既設管内面に密着させる方法である。

さらに、特開平1-204725号公報には内部全長に亙り多孔
質ホースが挿入された硬質チューブを扁平加工しロール
状に巻いたライニング材を使用した工法が開示されてい
る。この工法は多孔質ホースに供給される蒸気により硬
質チューブを加熱軟化しながら、硬質チューブを既設管
内に挿入し、挿入した硬質チューブを流体圧により膨張
させて既設管内に密着させる方法である。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来のように、既設管径より小口径の熱可塑性合成
樹脂管を加熱・軟化・拡管する工法においては、軟化・
拡管時に合成樹脂管の樹脂温度差による同一圧力下の伸
び率差が大きく、また加熱すると不定形状態となり、自
己膨張力も小さいので外圧で強制的に大幅に伸長・拡管
せねばならない。このため既設管内と樹脂管内の円周方
向、長手方向いずれの部分でも同一圧力下で均一に加熱
する必要がある。しかし、実際は加熱温度のバラツキや
伸長距離が長いので樹脂管にシワが発生したり、管厚に
バラツキを生ずる。

また、特開昭63-285395号公報や特開昭64-16632号公報
等に示すように、内張り材は既設管に挿入する前は硬化
状態の熱可塑性合成樹脂管であるので、施行現地までの
運搬手段の制限，施行占有面積の拡大が生じ、かつ施行
距離が短くなるなどの短所があった。

さらに、特開平1-204725号公報に示すように、軟化状態
の熱可塑性合成樹脂管を既設管内に索引挿入すると合成
樹脂管が長手方向に伸び、偏肉が生じるため長距離施工
が困難である。また、合成樹脂管全体を流体圧で均一に
膨張させてライニング層を形成すると既設管とライニン
グ層間に空気や滞留水の巻き込みが生じるとともに、ラ
イニング層が既設管継手部の段差や裏波溶接部などの突
起物，その他管内堆積異物に接触して部分的に傷や異常
な伸びを生じ、強度が弱くなるという短所があった。

この発明はかかる短所を解決するためになされたもので
あり、確実，かつ容易に既設管内面にライニングするこ
とができるライニング工法を提案することを目的とする
ものである。

［課題を解決するための手段］ この発明に係るライニング工法は、熱可塑性樹脂または
形状記憶樹脂で既設管口径とほぼ同じ大きさの外径に形
成された樹脂パイプを軟化状領域の温度を有する加熱雰
囲気内で軟化して断面積が小さくなるように扁平加工し
て内張り材を形成する。

この内張り材を樹脂パイプの軟化領域の温度の加熱圧力
流体を有する加熱保温槽に軟化状態で保持し、軟化状態
の内張り材を加熱保温槽の内張り材取出口に連結したガ
イドホースを通して、成形筒のＵ字形状の筒に導入して
既設管口径より小さな外形を有するＵ字状に成形し、Ｕ
字状に成形した内張り材を成形筒で冷却してＵ字形状を
固定した内張り材を成形筒で冷却してＵ字形状を固定し
ながら、Ｕ字形の内張り材を索引ロープで連続して既設
管内部に引き込む。その後引き込んだ内張り材の両端を
切断し、内張り材部内に内張り材を形成する樹脂パイプ
の軟化領域の温度の加熱流体を連続供給して内張り材の
形状をＵ字形から円形に回復することを特徴とする。

［作用］ この発明においては、熱可塑性樹脂または形状記憶樹脂
で既設管口径とほぼ同じ大きさの外径に形成された樹脂
パイプを軟化して断面積が小さくなるように扁平加工し
た内張り材を加熱保温槽内で軟化状態に保持し、この軟
化状態の内張り材を成形筒に導入して既設管口径より小
さな外形を有するＵ字状に成形し、Ｕ字状に成形した内
張り材を冷却してＵ字形状を固定しながら、Ｕ字形の内
張り材を索引ロープで連続して既設管内部に引き込む。
この引き込んだ内張り材の両端を切断後、内張り材内部
に樹脂パイプの軟化領域の温度の加熱流体を連続供給し
て内張り材を軟化させながら形状をＵ字形から円形に回
復することにより、均一な厚さの合成樹脂管を既設管内
に形成する。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例を示す断面図である。図に
おいて、１は内張り材であり、内張り材１は例えば塩化
ビニール，ポリエチレン，ポリプロピレン，ポリブテン
等の熱可塑性合成樹脂からなる。この内張り材１は第２
図に示すように既設管の内径に対して90〜105％の外径
になるように押し出し成形して、既設管路長以上の長さ
の樹脂パイプ1aを形成する。

次に、樹脂パイプ1aを例えば塩化ビニールで形成した場
合は80〜140℃の熱加工温度を有する加熱雰囲気内で軟
化させながら、成型ローラや押出しスリット等の機械的
方法によって第３図に示すように断面積が小さくなるよ
うに扁平にして内張り材１を形成する。この内張り材１
を円形巻きか、折りたたんで状態の最終形成に加工して
から冷却して保管する。

２は加熱保温槽であり、加熱保温槽２の内張り材取出口
３はガイドホース４に連結され、復路管５は復路ホース
６を介してボイラ７に連結されている。

８はガイドホース４の先端には連結された成形筒であ
り、成形筒８は第４図の断面図に示すように入口部が拡
径された加熱筒９と冷却筒10とが隔壁11を隔てて一体化
している。この加熱筒９と冷却筒10内には第５図の斜視
図に示すようにＵ字形状に成形されたＵ筒12が挿入し固
定されている。加熱筒９のガイドホース４との連結側に
あるこのＵ筒12の先端部には、第６図の加熱筒９と冷却
筒10を分離して示した斜視図に示すように、先端が半円
状で後端にいくにしたがってＵ字状に変化する予備成形
底板13が固定されている。また、加熱筒９には加熱流体
を供給する供給管14が取付けられ、第７図の断面図に示
すようにＵ筒12と予備成形底板13で加熱筒９内に加熱室
15を形成している。

一方、冷却筒10には冷媒供給管16と冷媒復路管17が取付
けられている。この冷却筒10の後端には側壁18が設けら
れて、第８図の側面断面図に示すように冷却室19が冷却
筒10内に形成されている。

20は冷却筒10に冷媒を供給する冷却装置である。

次に上記のように構成された装置により第１図に示すよ
うに、例えばマンホール22内に管口が出ている下水道管
や通信ケーブル保護管等の既設管21に合成樹脂管を形成
する場合の動作を説明する。

まず、円形巻き等に加工した内張り材１を加熱保温槽２
に収納し、加熱保温槽２をマンホール22の近傍に設置す
る。この加熱保温槽２に隣接してボイラ７と冷却装置20
も設置する。

次に、加熱保温槽２に連通するガイドホース４をマンホ
ール22内に挿入し、その先端に成形筒８の加熱筒９を連
結する。このとき、内張り材１の先端部を加熱軟化させ
て予め既設管21内に挿入してあった索引ベルト31の端部
と縫製などの手段で内張り材取出口付近で接合してお
く。

一方、ボイラ７の加熱流体圧送口23と加熱筒９の供給管
14とを圧送ホース24とバルブ25により連結し、加熱保温
槽２の復路管５とボイラ７の復路口26とを復路ホース６
で連結する。

また、成形筒８の冷却筒10の冷媒供給管16と冷媒復路管
17をそれぞれ冷媒ホース27,28とバルブ29,30とで冷却装
置20に連結する。

この状態でボイラ７から加熱圧力流体を供給する。加熱
圧力流体は、原則として樹脂パイプ1aの軟化温度が100
℃以上の時は蒸気単独か、上記と熱水との混合流体を使
用し、100℃以下の時は熱水または温水を使用する。こ
の加熱圧力流体を温度が所定の温度範囲になるよう制御
しながら、圧送ホース24,加熱筒9,ガイドホース4,加熱
保温槽2,復路ホース６からなる循環系に連続供給してガ
イドホース４と加熱保温槽２内に存在する内張り材１を
軟化する。このとき軟化した内張り材１は加熱圧力流体
の圧力によって膨張・拡大が抑制された状態になってい
る。

一方、冷却装置20は温度が例えば60℃以下になるように
制御された冷媒を冷媒ホース27,28とバルブ29,30および
冷却筒10からなる循環系に連続供給して、冷却筒10の冷
却室19を硬質達成温度以下に保つ。ここで使用する冷媒
は通常、水が多いが施行状況によってはボンベ等から放
出する液体窒素、液化炭酸ガス等を使用しても良い。

この状態で索引ベルト31を既設管21の先端方向に索引し
て行くと、ガイドホース４内では第９図のガイドホース
部断面図に示すように柔軟化しているが、扁平・潰れた
状態になっている内張り材１は加熱筒９内の予備成形底
板13のに沿って移動し、予備成形底板13の形状にしたが
って平板状態からＵ字形状に変形して行く。内張り材１
がほぼＵ形状に成形された後、形の整ったＵ字形状にす
るため、Ｕ筒12内に導入されて加熱筒９の加熱室15を通
りながら第10図の断面図に示すように成形される。

内張り材１は引き続き同形状を保持したまま、冷却筒10
に導かれ、冷却室19を通るときに冷媒によって硬質状態
温度以下にまで冷却され、Ｕ字形状が硬化・固定されて
Ｕ字形の内張り材１となる。このＵ字形に成形された内
張り材１の外径は、第11図の断面図に示すように既設管
21の内径より小さくなるので、容易に既設管21内に引き
込むことが出来る。

以上の工程を連続して行ないながら既設管21内全長にわ
たって硬化したＵ字形の内張り材１を挿入し、既設管両
管口から出ている部分を切断・除去する。

次にこの挿入した内張り材１を既設管21の内面にライニ
ングする場合について説明する。

まず、既設管21の管口21aにあるＵ字形の内張り材１端
部をバーナーなどで軟化温度以上に上げて、Ｕ形状から
円形に成形させる。この円形に成形した内張り材１の端
部に既設管21の内径よりやや大きい外径を有し先端部が
半球状になつた、例えばシリコンゴムフォームからなる
拡張冶具32を挿入する。拡張治具32には第12図に示すよ
うに、中心軸上を貫通する貫通孔33があり、貫通孔33の
先端は開放、後端は例えばJISK6335の蒸気用ゴムホース
34が接続されている。このゴムホース34の他端部は加熱
装置（不図示）に接続している。

この状態で加熱装置で発生させた例えば80〜140℃の温
度を有する加熱流体を加熱ホースを通じて拡張冶具32に
送り、拡張冶具32の先端から放出すると、拡張冶具32と
内張り材１内面に加熱空間35が形成される。そして加熱
空間35に当たるＵ字形の内張り材１は次第に軟化，膨
張，拡大して既設管21内面に密着してライニング層36と
なる。このときの様子を管断面方向から示すと、第13図
（ａ）から（ｄ）のようになる。

ここで、第13図（ａ）はまだ硬化しているＵ字形の内張
り材１を表し、内張り材１と既設管21との間にはかなり
空間がある。（ｂ）は内張り材１が膨張を開始した状態
を示し、（ｃ）は更に膨張が進んだ状態を示す。この内
張り材１の膨張が進むと、（ｄ）に示すように内張り材
１が既設管21に密着する。この状態で拡張冶具32の後方
から推進流体を供給すると、加熱空間35に送られる加熱
流体の温度による内張り材１の形状回復力と拡張冶具32
の推進力により、既設管21内部の空気や滞留物を排出し
ながら加熱空間35が既設管21内を進行して内張り材１を
順次密着させて既設管21内面にライニング層36を形成し
ていく。ここで、加熱空間35の温度変化を押え、かつ拡
張冶具32の推進力を維持するため逆止弁（不図示）付き
排出孔42が拡張冶具32内に設けられている。

このようにして、拡張冶具32を既設管21の先端部まで進
行させることにより、既設管21の内面全体にライニング
層36を形成することができる。

なお、第14図に示すように拡張冶具32の先端に、例えば
四ふっ化エチレン樹脂などの耐熱材料からなる柔軟拡張
冶具37を設けることにより、内張り材１との柔軟拡張冶
具37の接触面積を大きく取って、加熱空間35を小さくし
て内張り材１の拡大外力を大きくし、ライニング速度を
上げることもできる。

また、短い距離の既設管21に施工する場合には拡張冶具
32を使用せずに、直接Ｕ字形の内張り材１内面に加熱圧
力流体を放出・供給して、内張り材１の形状を回復させ
ることにより、既設管21内にライニング層36を形成する
ことができる。

また、上記実施例においては、成形筒８の加熱筒９と冷
却筒10内に設けたＵ筒12で内張り材１をＵ字形状に成形
した場合について説明したが、成形筒８内に成形ローラ
を設けて内張り材１を成形しても良い。

第15図は成形筒８内に成形ローラを設けた場合の例を示
す。図に示すように、成形筒８の入口部に半円筒状の予
備成形底板38を固定し、この予備成形底板38上に第１成
形ローラ39を設け、第１成形ローラ39の後段に第１成形
ローラ39より曲率半径の大きな第２成形ローラ40を設け
る。そして、第16図に示すように、まず第１成形ローラ
39で軟化状態の内張り材１の中心部を予備成形底板38に
軽く付けて部分成形する。次に、第17図に示すように第
２成形ローラ40で、より内張り材１と予備成形底板38の
接触面積が大きくしなるように押し付けて、内張り材１
をＵ字形状に備えて行く。このようにしてＵ字形状に成
形された内張り材１を冷却筒10で冷却して硬化・固定さ
せ、この内張り材１を既設管21内に挿入する。

また、上記実施例においては、内張り材１を成形筒８で
Ｕ字形状に成形した場合について説明したが、第19図に
示すように内張り材１を複数のローラにより星形に成形
して断面積を小さくしても良い。

なお、上記各実施例は内張り材１を熱可塑性樹脂で形成
した場合について説明したが、樹脂パイプを、例えばポ
リスチレンと結晶化ポリブタジエンのブロック共重体
（旭化成工業製），トランスポリイソプレン（クラレ
製）あるいはポリウレタン樹脂（三菱重工業製）等の形
状記憶樹脂で形成した場合も上記実施例と同様な作用を
奏することができる。

形状記憶樹脂を使用した内張り材１は第２図に示すよう
に形状記憶樹脂を形状記憶温度、例えば120℃以上の加
熱雰囲気内でパイプ状に押出成形加工して、既設管の内
径に対して例えば98〜120％の外径を有する形状を記憶
させて樹脂パイプ1aを形成する。次に、樹脂パイプ1aを
形状回復温度例えば90℃以上から形状記憶温度以下のゴ
ム状領域の温度を有する加熱雰囲気内で軟化させなが
ら、成型ローヤや押出しスリット等の機械的方法によっ
て第３図に示すように断面積が小さくなるように扁平に
して内張り材１を形成する。この内張り材１を円形巻き
か、折りたたんだ状態の最終形成に加工してから形状回
復温度以下に冷却して保管する。この内張り材１を上記
実施例と同様に既設管内に挿入し、形状を回復させるこ
とにより、均一な厚さの合成樹脂管を形成することがで
きる。

［発明の効果］ この発明は以上説明したように、熱可塑性樹脂または形
状記憶樹脂で既設管口径とほぼ同じ大きさの外径に形成
された樹脂パイプを軟化して断面積が小さくなるように
扁平加工した内張り材を加熱保温槽内で軟化状態に保持
し、この軟化状態の内張り材を成形筒に導入して既設管
口径より小さな外形を有するＵ字状に成形し、Ｕ字状に
成形した内張り材を冷却してＵ字形状を固定しながら、
Ｕ字形の内張り材を索引ロープで連続して既設管内部に
引き込むようにしたので、内張り材を既設管内に索引・
挿入するときの長手方向の伸びが殆ど無くなり、長距離
施工に際しても挿入時の扁肉発生を防止することができ
る。

また、既設管内に挿入した内張り材内部に樹脂パイプの
軟化状領域の温度を有する加熱流体を連続供給して内張
り材を軟化させながら、わずかな直径方向伸長距離によ
って形状をＵ字形から円形に回復するから、均一な厚さ
の合成樹脂管を既設管内に形成することができ、既設管
内に均一な強度で、かつ断面積損失の少ない合成樹脂管
をライニングすることができる。

また、Ｕ字形状の内張り材を軟化させながら順次形状を
Ｕ字形から円形に回復させて既設管内に合成樹脂管を形
成するから、曲管内面の内側に生じるしわや外側に生じ
る空気，滞留水巻き込みも少なく、かつ既設管継手部の
段差等による部分的な伸びも小さくてすみ、良好な合成
樹脂管を形成することができる。

また、形成された合成樹脂管は既設管に密着した自立型
合成樹脂管となるので、既設管への接着を期待する必要
がなく、このため既設管は中級あるいは高級な下地処理
は不要になり、既設管内に密着した有害な突起物や滞留
物を排除する程度で良く、既設管の前処理を簡略化する
ことができる。

さらに、内張り材を成形筒内で簡単にＵ字形に成形する
ことができるとともに、成形されたＵ字形状の内張り材
を円形に復帰させるだけで合成樹脂管を形成することが
できるから、熱硬化性樹脂を加熱硬化・冷却する場合の
ように長い時間を必要とせず、短時間で容易に施工を行
なうことができる。

また、元の外径が既設管内径とほぼ同じ大きさの内張り
材を円形に復帰させるだけで良いから、円形に復帰させ
る加熱加圧流体の圧力はあまり大きくなくてすみ、施工
時の安全性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す断面図、第２図は上記
実施例の内張り材を形成する樹脂パイプを示す斜視図、
第３図は内張り材を示す斜視図、第４図は成形筒を示す
断面図、第５図はＵ筒を示す斜視図、第６図は成形筒の
加熱筒と冷却筒を分離して示した斜視図、第７図は加熱
筒の断面図、第８図は冷却筒の断面図、第９図は第１図
のＡ−Ａ断面図、第10図は第１図のＢ−Ｂ断面図、第11
図は第１図のＣ−Ｃ断面図、第12図は既設管内における
施工状態を示す断面図、第13図（ａ），（ｂ），
（ｃ），（ｄ）は各々施工時における内張り材の形状変
化を示す断面図、第14図は拡張治具の他の例を示す断面
図、第15図は他の実施例に係る成形筒の一部を示す断面
図、第16図，第17図，第18図は各々第15図に示した実施
例による内張り材の成形状態を示す断面図、第19図は内
張り材の他の成形状態を示す断面図である。 1:内張り材、2:加熱保温槽、7:ボイラ、8:成形筒、9:加
熱筒、10:冷却筒、12:U筒、13:予備成形底板、20:冷却
装置、21:既設管、32:拡張冶具、33:貫通孔、34:蒸気用
ゴムホース、37:柔軟拡張冶具、38:予備成形底板、39:
第１成形ローラ、40:第２成形ローラ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱可塑性樹脂または形状記憶樹脂で既設管
   口径とほぼ同じ大きさの外径に形成された樹脂パイプを
   軟化領域の温度を有する加熱雰囲気内で軟化して断面積
   が小さくなるように扁平加工した内張り材を形成し、 上記内張り材を樹脂パイプの軟化状領域の温度の加熱圧
   力流体を有する加熱保温槽に軟化状態で保持し、 上記軟化状態の内張り材を加熱保温槽の内張り材取出口
   に連結したガイドホースを通して、成形筒のＵ字形状の
   筒に導入して既設管口径より小さな外形を有するＵ字状
   に成形し、 Ｕ字状に成形した内張り材を成形筒で冷却してＵ字形状
   を固定しながら、Ｕ字形の内張り材を索引ロープで連続
   して既設管内部に引き込み、 引き込んだ内張り材の両端を切断後、内張り材内部に樹
   脂パイプの軟化領域の温度の加熱流体を連続供給して内
   張り材の形状をＵ字形から円形に回復することを特徴と
   するライニング工法。