JPH1163366A - 地中埋設管路の内張り方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 地中に埋設された管路１における内張り
すべき管路部分１ａの両端末部に窓３を開削し、又はそ
の管路部分１ａの両端末部をそれに対向する管路部分１
ｃ又は地盤に支持し、前記管路部分１ａ内に内張り材４
を導入すると共に加熱して内張りを施し、内張りした管
路部分１ａが冷却した後、前記窓３付近の管路１を切除
して内張り材４の端末処理を行い、切除した部分の管路
１を復旧することを特徴とする、地中埋設管路の内張り
方法 【効果】 長尺の管路部分について内張りを行っても、
その管路部分に大きな引っ張り歪みが残留することがな
く、内張り作業の後になって管路の溶接部や弱い部分が
破断することがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地中に埋設された
管路に対して補修又は補強の目的で内張りを施すための
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、地中に埋設された管路に対し
て、損傷部の補修や補強の目的で内張りすることが行わ
れている。管路に内張りを施すには、内張りしようとす
る管路部分の両端部を掘り起こして管路を切断し、その
端末から管路部分内に内張り材を挿通し、内圧をかけて
内張り材を管路内面に圧接している。

【０００３】内張り材の構造やその内張り材を管路部分
に挿通する手段としては種々のものが提案されている
が、多くの場合内張り作業において、内張り材を加熱す
る工程が必要とされる。

【０００４】例えば筒状の織物などの繊維層の内面に気
密層を形成して内張り材とし、その内張り材の前記繊維
層に反応硬化型樹脂液を含浸させて管路部分内に挿通
し、その内張り材内に加熱加圧流体を送入して、内張り
材を管路内面に圧接すると共に樹脂液を加熱硬化させ、
内張りする方法がある。

【０００５】また熱可塑性樹脂やそれを筒状繊維層で補
強したパイプを内張り材とし、これを管路内に挿通して
加熱加圧流体を送入し、その加熱加圧流体の熱によって
熱可塑性樹脂を軟化させて内圧により膨らませ、管路内
面に圧接して内張りする方法も知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこれらの
方法においては、内張りした直後又はある程度時間が経
過した後に、突然管路が破断することがある。特に鋼管
を非裏波溶接により溶接した管路系においては、３０ｍ
を超える長尺の管路の場合に、溶接箇所において破断す
ることが少なくなく、一回の作業で内張りすることがで
きる長さに限界があり、作業効率が悪かったのである。

【０００７】かかる現象について検討した結果が、土木
学会第３９回年次学術講演会講演集（１９８４）「熱膨
張、収縮履歴により埋設管に生じる応力について：飯村
正一、西尾宣明」に詳細に述べられている。

【０００８】この学術論文の内容を簡単に説明すると、
次の通りである。すなわち、図３に示すように地下１ｍ
に埋設された約８０ｍの鋼管の管路１に、（１）〜（１
３）のほゞ等間隔の１３箇所に温度計及び歪み計を取り
付け、ａ〜ｇのほゞ等間隔の７箇所に変位計を設置し
た。そして管路の一端からスチームを送入して管体温度
が約６０℃上昇するまで（約６９分間）加熱し、然る後
スチームの送入を停止して１２日間に亙って自然に冷却
し、各測定点における温度、歪み及び変位を測定してい
る。

【０００９】その試験の結果における、ａ〜ｇの各点に
おける温度と変位量との関係を示すグラフを図４に、
（２）、（４）、（６）及び（７）の点における温度と
歪み量との関係を示すグラフを図５に示す。なお前記学
術論文においては、さらに多くのデーターが示されてい
るが、ここでは省略する。

【００１０】而して図４によれば、管路１の中央のｄ点
においては、温度の変化に拘らず殆ど変位を生じていな
い。そして左半部のａ、ｂ、ｃ点においては前記試験の
実施により左方への変位が、右半部のｅ、ｆ、ｇ点にお
いては右方への変位が生じており、ｄ点からの距離が大
きくなるに従って変位の量もほゞ距離に比例して大きく
なっており、管路１はその中央を起点として、前記試験
の実施に伴って伸長していることが理解できる。

【００１１】各測定点における変位の量を見ると、温度
が上昇し始めると変位が生じ、温度が上昇するに従って
その変位の量も大きくなっている。そして約８０℃まで
昇温した後管路１が冷却すると、変位の量は小さくなり
管路１は収縮しているが、その収縮の速度は昇温による
伸長の速度より遅れている。

【００１２】そして管路１が十分に冷却されて常温に戻
った状態においても、変位の量はゼロに戻ることはな
く、管路１は若干伸長したままである。

【００１３】また図５によれば、加熱の開始に伴って管
路１に圧縮歪みが生じ、温度の上昇に伴って歪みの量は
大きくなる。そして各測定点における歪みの大きさは、
中央の（７）点において最も大きく、端末に近い（２）
点において最も小さいものとなっている。

【００１４】そして約８０℃にまで昇温した後管路１が
冷却すると、圧縮歪みは急速に小さくなり、ゼロを超え
て引っ張り歪みが生じる。そして温度の低下と共に引っ
張り歪みの大きさは大きくなり、一定の値に落ち着く。
温度が常温に戻っても引っ張り歪みは残ったままであ
り、その大きさは加熱時に生じた圧縮歪みの最大値とほ
ゞ同程度である。

【００１５】これらの結果から、次のようなことが推測
される。すなわち、管路１が加熱されるに伴って当該管
路１は鋼材の線膨脹係数に従って伸長しようとするが、
地中に埋設された管路１はその周囲の土砂により拘束さ
れており、自由な伸長が制限されているので、管路１に
は圧縮歪みが生じつつ、その拘束力に抗して周囲の土砂
との間で滑りが生じ、伸長を生じる。

【００１６】管路１の中央部においては、そこから両端
までに至る管路部分が拘束されているので変位が生じに
くく、かつ拘束力が大きいので滑りによる歪みが開放さ
れることがなく大きい圧縮歪みが生じる。

【００１７】それに対し管路１の端末に近い箇所では、
そこから端末までの管路部分が短いので拘束力が小さ
く、管路１と土砂との間に滑りが生じて管路１にはその
端末の方向に向って大きな変位が生じ、それによって圧
縮歪みは開放されるのでその値は小さくなる。

【００１８】而して最高温度まで昇温した後管路１が冷
却すると、当該管路１が収縮することにより蓄積されて
いた圧縮歪みは急速に減少する。そして圧縮歪みがゼロ
になってもさらに管路１はそれまでに伸長していた分が
収縮しようとし、それを周囲の土砂により拘束されてい
るので自由な収縮が制限され、管路１には引っ張り歪み
が生じることとなる。そして拘束力に抗して周囲の土砂
との間で滑りが生じ、管路１には収縮を生じる。

【００１９】このとき管路１の中央部においては、そこ
から両端までに至る管路部分が拘束されているので変位
が生じにくく、かつ拘束力が大きいので滑りによる歪み
が開放されることがなく大きい引っ張りが生じる。

【００２０】一方管路１の端末に近い箇所では、そこか
ら端末までの管路部分が短いので拘束力が小さく、比較
的小さい力で管路１と土砂との間に滑りが生じて、管路
１にはその中央の方向に向って大きな変位が生じ、それ
によって圧縮歪みは開放されるのでその値は大きくなる
ことがない。

【００２１】そして最終的には、管路１の中央部におい
ては大きい、端末付近においては小さい引っ張り歪みが
残留し、その残留歪みにより管路１が常温に戻っても伸
びが解消されることがなく、変位が残るのである。

【００２２】而してかかる状態において、管路１の中央
付近においては大きな引っ張り歪みが残留しており、時
間が経過してもそれが解消されることがないので、鋼管
の溶接部などの強度が弱い部分に前記大きな引っ張り歪
みが集中し、管路１が破断するに至るものであると考え
られる。

【００２３】鋳鉄管などでは短管をフランジで接続して
いるため、そのフランジが地盤内において変位すること
ができないので、管路１が加熱しても伸長することがな
く、そこに生じた圧縮歪みは管路１が冷えることにより
解消され、引っ張り歪みが残留することはない。またヒ
ューム管などでは接続部が比較的自由に動き得るので、
歪みが生じることは少ない。

【００２４】これに対し鋼管を溶接した管路系において
は、鋼管の溶接部は伸縮不能であり、かつ熱による伸縮
に対しては地盤が圧迫することによる摩擦抵抗により拘
束されるだけであるので、内張り作業のために限られた
管路部分を管路系から切り離すと、大きな圧縮歪みがか
かったときに伸長を止めることができず、さらに冷却に
より生じた引っ張り歪みに対しては地盤の拘束力により
収縮が抑制され、最終的に大きな引っ張り歪みが残留す
る。

【００２５】そして残留する引っ張り歪みの大きさは、
切り離された管路部分の端末からの距離が長くなるに従
って大きくなるので、長い管路部分について内張りを施
すと、その内張り作業における熱により大きな引っ張り
歪みが残留し、その歪みにより管路が破断する。従って
上述のような鋼管を溶接した管路系においては、一回の
作業で内張りできる長さに限界が生じるのである。

【００２６】本発明はかかる事情に鑑みなされたもので
あって、前述の鋼管を溶接した管路系においても、十分
に長い管路部分について一回の作業で内張りすることの
できる方法を提供することを目的とするものである。

【００２７】

【課題を解決するための手段】而して第一の発明は、地
中に埋設された管路における内張りすべき管路部分の両
端末部に、当該管路部分内に内張り材を導入するに足り
る窓を開削し、当該窓から前記管路部分内に内張り材を
導入すると共に加熱して内張りを施し、内張りした管路
部分が冷却した後、前記窓付近の管路を切除して内張り
材の端末処理を行い、切除した部分の管路を復旧するこ
とを特徴とするものである。

【００２８】この発明においては、前記窓の両側の管路
間に補強材を介在せしめて、加熱時の圧縮応力により管
路が座屈するのを防止するのが好ましい。

【００２９】また第二の発明は、地中に埋設された管路
における内張りすべき管路部分の両端末部を切断し、当
該管路部分の端末部をそれに対向する管路部分又は地盤
に対して支持し、その端末から前記管路部分内に内張り
材を導入すると共に加熱して内張りを施し、内張りした
管路部分が冷却した後、前記管路部分の端末において内
張り材の端末処理を行い、管路を復旧することを特徴と
するものである。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づいて説明する。図１は第一の発明の実施の一形態を
示すものであって、１は管路であり、管路系における今
回内張りしようとする管路部分１ａの両端に作業孔２を
開削して、作業部分１ｂを露出せしめている。

【００３１】そして作業孔２内の作業部分１ｂに、窓３
が開削されている。この窓３は管路部分１ａ内に内張り
材４を導入するに足りる程度の大きさとし、できるだけ
小さいものであることが好ましい。

【００３２】この作業部分１ｂは、窓３が開削されるた
めに強度が低下し、後の加熱工程において圧縮歪みがか
かったときに座屈する恐れがあるので、図面に示すよう
に窓３の両側に固定具５を取り付け、その固定具５間に
補強材６を介装し、加熱時の圧縮応力により管路が座屈
するのを防止するのが好ましい。

【００３３】図２は第二の発明の実施の形態を示すもの
であって、作業孔２内に露出している管路１の作業部分
１ｂを切断し、内張りすべき管路部分１ａの端末部を、
支持部材７を介して対向する管路部分１ｃに対して支持
している。なお管路部分１ａの端末部は、適宜の支持手
段でそれに対向する作業孔２の壁面の地盤に支持するこ
ともできる。

【００３４】而して図１又は図２の状態において、窓３
又は切断された管路部分１ａの端末から、内張りすべき
管路部分１ａ内に内張り材４を導入する。導入の方法と
しては、従来知られた方法を採ることができ、例えば管
路部分１ａに挿通した紐などで引き込んでも良く、また
柔軟な内張り材４を流体圧力で裏返しながら管路部分１
ａに挿通することもできる。

【００３５】そして管路部分１ａに挿通された内張り材
４内に、加圧水蒸気、加熱加圧空気、温水などの加熱加
圧流体を送入し、内張り材４を加熱すると共に加圧し、
内張り材４の形態に応じて熱と圧力の作用により、当該
内張り材４を管路部分１ａの内面に圧接して内張りを施
す。

【００３６】内張りした管路部分１ａを冷却した後、第
一の発明においては作業孔２内の作業部分１ｂを切断
し、第二の発明においては支持部材７を除去して、管路
部分１ａの端末において内張り材４の端末処理を行い、
作業孔２内の管路の切除部分を接続して、管路系を復旧
して内張りを終了する。

【００３７】

【作用】本発明においては、第一の発明においては内張
りすべき管路部分１ａとそれに対向する管路部分１ｃと
が連続しており、また第二の発明では管路部分１ａがそ
れに対向する管路部分１ｃ又は地盤に対して支持されて
いるので、内張り作業において管路部分１ａが加熱され
て圧縮歪みがかかっても、その管路部分１ａの端末部が
伸長方向に変位することができない。

【００３８】従って管路部分１ａの全ての箇所において
同程度の圧縮歪みがかかるが、管路１が伸長することが
なく、全ての箇所において地盤による拘束力の大小に拘
らず変位が生じることがない。

【００３９】而して加熱工程が終了して管路部分１ａが
冷却されるときには、圧縮歪みが解消されて減少する
が、先の加熱時において伸長していないため、常温に戻
ったときに圧縮歪みがゼロとなるだけであって、それを
超えて引っ張り歪みが作用することがない。

【００４０】図５における破線による曲線Ａは、本発明
における温度と歪みとの関係を示すものである。すなわ
ち加熱時には温度の上昇に伴って圧縮歪みが増大し、従
来例における圧縮歪みよりも大きい値にまで増大する。
そして温度の低下に伴って圧縮歪みは減少し、最終的に
は歪みはほゞゼロとなり、大きな引っ張り歪みが残留す
ることがない。

【００４１】また管路部分１ａの伸縮が生じないので、
図４においては、全ての位置において曲線は変位ゼロの
基準線に一致して描かれることとなる。従って管路部分
１ａの端末部においても中央部においても歪みの大きさ
が変ることがなく、図５における曲線Ａは全ての位置で
ほゞ同様の曲線を描く。また管路部分１ａの長さによっ
て歪みの大きさが左右されることもない。

【００４２】

【発明の効果】従って本発明によれば、内張り工程にお
いて加熱したときに、管路部分１ａの変位を阻止されて
いるので熱により管路部分１ａが伸長することがない。
そして加熱に続いて冷却されたときには、加熱により生
じていた圧縮応力が解消されるだけであって、管路部分
１ａが収縮することがなく、管路部分１ａに引っ張り応
力が残留することがない。

【００４３】また加熱冷却による圧縮応力の増減は、温
度のみによって影響を受け、管路部分１ａにおける位置
や地盤による拘束力の大小によって左右されることがな
いので、管路部分１ａの長さによって歪みの大きさや伸
縮の有無が影響されることがない。

【００４４】従って長尺の管路部分について内張りを行
っても、その管路部分に大きな引っ張り歪みが残留する
ことがなく、内張り作業の後になって管路の溶接部や弱
い部分が破断することがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第一の発明の実施の状態を示す側面図

【図２】 第二の発明の実施の状態を示す側面図

【図３】 従来の方法における管路への影響を試験する
状態を示す側面図

【図４】 管路の温度変化に伴う伸縮の状態を示すグラ
フ

【図５】 管路の温度変化に伴う歪みの状態を示すグラ
フ １ 管路 １ａ 内張りすべき管路部分 １ｃ 対向する管路部分 ３ 窓 ４ 内張り材 ６ 補強材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 逆井 柳二 埼玉県浦和市大門2794−48 (72)発明者 寺田 肇 東京都板橋区大山西町37−10 (72)発明者 斉藤 均 大阪府豊中市上新田１丁目24番Ｅ−604 (72)発明者 槇本 太司 滋賀県大津市坂本２−14−７

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地中に埋設された管路（１）における内
   張りすべき管路部分（１ａ）の両端末部に、当該管路部
   分（１ａ）内に内張り材（４）を導入するに足りる窓
   （３）を開削し、当該窓（３）から前記管路部分（１
   ａ）内に内張り材（４）を導入すると共に加熱して内張
   りを施し、内張りした管路部分（１ａ）が冷却した後、
   前記窓（３）付近の管路（１）を切除して内張り材
   （４）の端末処理を行い、切除した部分の管路（１）を
   復旧することを特徴とする、地中埋設管路の内張り方法
2. 【請求項２】 前記窓（３）の両側の管路間に補強材
   （６）を介在せしめたことを特徴とする、請求項１に記
   載の地中埋設管路の内張り方法
3. 【請求項３】 地中に埋設された管路（１）における内
   張りすべき管路部分（１ａ）の両端末部を切断し、当該
   管路部分（１ａ）の端末部をそれに対向する管路部分
   （１ｃ）又は地盤に対して支持し、その端末から前記管
   路部分（１ａ）内に内張り材（４）を導入すると共に加
   熱して内張りを施し、内張りした管路部分（１ａ）が冷
   却した後、前記管路部分（１ａ）の端末において内張り
   材（４）の端末処理を行い、管路（１）を復旧すること
   を特徴とする、地中埋設管路の内張り方法