(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記袋体により前記金属管を囲むことは、前記袋体を前記金属管に被せることと、前記金属管に被せた前記袋体の、前記金属管の周方向に対向する両端部を結合して前記袋体を管状とすることを含む請求項6に記載の製造方法。
第1繊維面と第2繊維面とは互いに同一の材料からなる繊維により形成されており、該繊維は前記コンクリートに含まれる水を透過し且つ前記コンクリートに含まれる骨材を透過しない請求項6又は7に記載の製造方法。
更に、前記金属管及び前記袋体の下方に、前記金属管の外周面に対応する形状を有する曲面を含む受け部材を、前記金属管の外周面と前記受け部材の曲面とが対向し且つ前記金属管の外周面と前記受け部材の曲面との間の距離が対向部全域において略一定となるように配置することを含む請求項6〜8のいずれか一項に記載の製造方法。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
水中で使用される多層管材を製造する方法として、鋼管の外周面にコンクリートを吹き付けて鋼管の外周面をコートする方法や、鋼管の周囲に型枠を配置して鋼管と型枠の間にコンクリートを流し込み、コンクリートの硬化後に型枠を取り除く方法が知られている。
【0005】
しかしながら、吹き付けによる方法は熟練工が長時間作業する必要があるという問題を、型枠を用いる方法はコンクリートの厚みを変えるためには新たな型枠を作成する必要があるという問題をそれぞれ有し、いずれも多層管材の製造コストの増大につながっている。パイプラインの敷設には多数の多層管材が使用されるため、多層管材1つあたりの製造コストを削減すれば、パイプライン敷設のコストを大幅に削減することができる。
【0006】
そこで本発明は、重量調整用のコンクリートを有する低コストの多層管材、及び該多層管材を低コストで製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の第1の態様に従えば、
水中に設置して気体を流通させる多層管材であって、
金属管と
前記金属管の外周面を囲む第1繊維層と、
第1繊維層を囲むコンクリート層と、
前記コンクリート層を囲む第2繊維層とを備える多層管材が提供される。
【0008】
第1の態様の多層管材において、前記コンクリート層は、第1繊維層及び第2繊維層に直接接触していてもよい。
【0009】
第1の態様の多層管材は、前記コンクリート層を貫通して第1繊維層及び第2繊維層を繋ぐ繊維面を備えてもよい。
【0010】
第1の態様の多層管材において、第1繊維層、前記コンクリート層、及び第2繊維層は、前記金属管の両端部を除く領域において前記金属管の周囲に設けられていてもよい。
【0011】
本発明の第2の態様に従えば、
第1の態様の多層管材において第1繊維層及び第2繊維層を構成する袋体であって、
第1繊維層を構成する第1繊維面と、
第2繊維層を構成する第2繊維面であって、第1繊維面に対向して第1繊維面に一体に接続された第2繊維面とを有し、
第1繊維面と第2繊維面との間にコンクリートを注入するための開口が第2繊維面に設けられている袋体が提供される。
【0012】
本発明の第3の態様に従えば、
水中に設置して気体を流通させる多層管材の製造方法であって、
第1繊維面及び第1繊維面に対向して第1繊維面に一体に接続された第2繊維面を有する袋体により、金属管を、第1繊維面と前記金属管の外周面とを対向させて囲むことと、
前記袋体の第1繊維面と第2繊維面との間にコンクリートを充填して前記金属管を囲むコンクリート層を形成することとを含む製造方法が提供される。
【0013】
第3の態様の多層管材の製造方法において、前記袋体により前記金属管を囲むことは、前記袋体を前記金属管に被せることと、前記金属管に被せた前記袋体の、前記金属管の周方向に対向する両端部を結合して前記袋体を管状とすることを含んでもよい。
【0014】
第3の態様の多層管材の製造方法において、第1繊維面と第2繊維面とは互いに同一の材料からなる繊維により形成されていてもよく、該繊維は前記コンクリートに含まれる水を透過し且つ前記コンクリートに含まれる骨材を透過しなくてもよい。
【0015】
第3の態様の多層管材の製造方法は、更に、前記金属管及び前記袋体の下方に、前記金属管の外周面に対応する形状を有する曲面を含む受け部材を、前記金属管の外周面と前記受け部材の曲面とが対向し且つ前記金属管の外周面と前記受け部材の曲面との間の距離が対向部全域において略一定となるように配置することを含んでもよい。
【0016】
本発明の第4の態様に従えば、第3の態様の多層管材の製造方法において用いられる袋体が提供される。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、重量調整用のコンクリートを有する低コストの多層管材を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0019】
<実施形態>
本発明の多層管材及び多層管材の製造方法の実施形態について、海底に設置されて天然ガス輸送用のパイプラインを構成する海底管10、及び海底管10の製造方法を例として説明する。
【0020】
海底管10は、
図1、
図2に示すように、中心軸Xを有する円管である鋼管1(
図1(a)、
図2)と、鋼管1に同軸状に巻き付けられた円筒形の袋体2(
図1(a)、
図2)と、袋体2の内部に充填されたコンクリート3(
図1(b))とを有する。
【0021】
鋼管1の内周面11及び外周面12には腐蝕防止コーティングが施されている。鋼管1の寸法(軸方向長さ、内径、外径、厚さ)は任意であるが、一例として軸方向長さが8〜15m程度、外径が40cm〜80cm程度の規格品を用い得る。
【0022】
袋体2は、鋼管1に巻き付けられる前の状態においては、
図3に示す通り、周方向の一か所に中心軸X方向に延びるスリットSが設けられた略円筒形の袋である。袋体2は、矩形の織布をその短辺が周方向に沿うように湾曲させた内側面21と、内側面21を形成する織布よりも一回り大きい矩形の織布をその短辺が周方向に沿うように湾曲させた外側面22と、中心軸X方向の両端部において内側面21と外側面22とをそれぞれ繋ぐ一対の弧状端面23と、中心軸X方向に延在して内側面21と外側面22とをそれぞれ繋ぎ、中心軸X方向に延びるスリットSを画成する一対の帯状端面24とを、内側面21と外側面22とが対向するように縫製して形成されている。
【0023】
外側面22と帯状端面24との接合部に沿って、一対の帯状のタブ25が取り付けられている。また、外側面22の周方向の中央部(スリットSから180°程度離れた部分)には、中心軸X方向に沿って等間隔で、複数の注入孔26が設けられている。
【0024】
袋体2を構成する織布として、例えばポリエステル繊維やナイロン繊維等の合成繊維の織布を用いることができる。これらの織布は、内部にコンクリートを充填する工程(後述)において水や空気が好適に袋体2の外部に排出されるよう、空気や水は透過し、コンクリートの骨材は透過しない程度の開孔率を有することが望ましい。袋体2を構成する織布として、より具体的には、旭化成ジオテック株式会社のジオエース(登録商標)を用いることができる。
【0025】
図3に示す袋体2は、一対のタブ25が結合されて、一対の帯状端面24同士が接触し、スリットSが消えた状態(即ち、袋体2が円筒状となった状態)で、鋼管1の両端部を除く領域において、鋼管1を周方向に囲んでいる。コンクリート3は、袋体2の内部を満たしている。なお、
図1、
図2において、タブ25は図示を省略している。
【0026】
上記の構成を有する海底管1は、
図1(b)に示す通り、鋼管1と、鋼管1を周方向に囲む袋体2の内側面21と、内側面21を周方向に囲むコンクリート3と、コンクリート3を周方向に囲む袋体2の外側面22とを有する多層管材である。内側面21と外側面22とは、周方向の1か所において、コンクリート3を貫通する一対の帯状端面24により接続されている。
【0027】
袋体2の内側面21は、鋼管1の外周面12に直接接触しており、コンクリート3は袋体2の内側面21及び外側面22に直接接触している。内側面21、外側面22のコンクリート3と接触する表面は、それぞれ、コンクリート3にわずかに埋まっている。なお、鋼管1の外周面12に直接接触するとは、外周面12に腐蝕防止コーティング等のコーティングが施されている場合には、該コーティングを介して外周面12に接触することも含む。
【0028】
海底管10を用いて天然ガス輸送用の海底パイプラインを海底に敷設する際には、多数の海底管10を作業船の上で連結しながら、順次海中に投入する。海底管10同士の連結は、海底管10同士を同軸状に並べ、鋼管1の両端部の袋体2が設けられていない部分に連結部材を取り付けて行う。海底管10は、鋼管1及びコンクリート3の重量によって海底まで沈み、海底の所望の位置に設置される。
【0029】
海底管10により構成された天然ガス輸送用の海底パイプラインを用いて天然ガスを輸送する際には、鋼管1の内部を流通する天然ガスにより海底管10に浮力が生じる。しかしながら、海底管10は、鋼管1と、その周囲に巻き付けられたコンクリート3とを有するため、この浮力により浮き上がることなく、海底の所望の位置に安定的に保持される。
【0030】
次に、海底管10の製造方法を説明する。
【0031】
海底管10の製造方法は、
図4のフローチャートに示す通り、鋼管1に袋体2を巻き付ける袋体巻き付け工程(S1)と、鋼管1と袋体2の下方に受け部材を配置する受け部材配置工程(S2)と、鋼管1に巻き付けた袋体2の内部にコンクリートを充填するコンクリート充填工程(S3)とを主に有する。
【0032】
[袋体巻き付け工程]
袋体巻き付け工程S1においては、
図5(a)、
図5(b)に示す通り、一対の支持台50によって鋼管1の両端部を支持した後、
図6(a)、
図6(b)に示す通り、鋼管1に袋体2を被せる。
【0033】
袋体2は、鋼管1の両端部を除く領域に、内側面21が鋼管1の外周面12と接するように、鋼管1を周方向に囲んで被せられる。また、袋体2の外側面22に設けられた複数の注入孔26が、鋼管1の上方において中心軸X軸方向に沿って並び、袋体2の一対のタブ25が、鋼管1から垂下して略同じ高さに位置するよう調整する。
【0034】
次いで、
図6(c)に示す通り、ハンドミシン等により一対のタブ25を互いに縫い合わせる。これにより、鋼管1に対する袋体2の巻き付けが完了する。
【0035】
[受け部材配置工程]
受け部材配置工程S2においては、袋体2が巻き付けられた鋼管1の下方に、受け部材60を配置する。
【0036】
受け部材60は、
図7(a)、
図7(b)に示す通り、円管を中心軸に沿って二分割した形状(半管形状)を有し、鋼管1と対向して配置される受け面61と、受け面61に設けられた複数の排水孔62を備える。
【0037】
受け部材60は、軸方向の両端部において不図示の支持金具を介して支持台50に取り付けられ、鋼管1及び袋体2の真下に、半管形状の受け部材60の中心軸が、鋼管1の中心軸Xに一致するように配置される。換言すれば、鋼管1の外周面12と、受け部材60の受け面61とが、同心円状に配置される。したがって、受け面61と外周面12との間の隙間Gの幅は、受け面61と外周面12とが対向する領域全体において同一となる。
【0038】
[コンクリート充填工程]
コンクリート充填工程S3では、鋼管1に巻き付けた袋体3の内部にコンクリート3を充填する。
【0039】
コンクリート充填工程S3においては、まず、
図8(a)、
図8(b)に示す通り、袋体2の注入孔26に、注入金具70を取り付ける。注入金具70は、筒状の金具であり、軸方向の一端部は袋体26の注入孔26に着脱可能に取り付けられるよう構成されており、軸方向の他端部は後述するコンクリート注入用ノズル80が着脱可能に連結できるよう構成されている。
【0040】
次に、注入金具70に、コンクリート混練機とホースで連結されたコンクリート注入ノズル80を嵌合し、注入孔26を介して、袋体2の内部にコンクリート3を圧入する。
【0041】
袋体2の内部に圧入されたコンクリート3は、まず袋体2内において、鋼管1の下方に位置する領域、即ち、鋼管1と受け部材60との間の隙間G内に堆積する。この領域に堆積するコンクリート3は、下方への移動を受け部材60の受け面61に規制されるとともに上方への移動を鋼管1の外周面12に規制されて半円管状に堆積し、隙間G内を均一に満たす。
【0042】
次いでコンクリート3は、袋体2内において、鋼管1の上方に位置する領域に堆積する。この領域に堆積するコンクリート3は、下方への移動を鋼管1の外周面12及び隙間Gに既に堆積したコンクリート3に規制されるとともに、鋼管1から離間する方向への移動を袋体2の外側面22に規制されて、鋼管1の上方に半円管状に堆積する。
【0043】
袋体2内にコンクリート3を圧入する際、コンクリート3に含まれる水分、及び袋体2内に存在する不要な空気は、織布により形成された袋体2を透過して、外部に放出される。袋体2の外側面22を透過して受け部材60の受け面61に流出した水は、受け部材60の排水孔62を介して受け部材60の下方の地面に排出される。
【0044】
上記のコンクリート圧入作業は、複数の注入孔26に対して、順次行う。このように、複数の注入孔26を用いて順次コンクリート3の充填を行うことにより、比較的高粘度であるコンクリート3を、袋体3の軸方向の全域に良好に充填することができる。
【0045】
このようにして袋体2の内部に注入されたコンクリート3は、袋体2内の全域に広がり、鋼管1及び袋体2の内側面21を周方向に囲む円筒状となる。また、袋体2の内側面21は、袋体2の内部に充填されたコンクリート3により、鋼管1の外周面12に圧接される。これにより、袋体2の鋼管1に対する回転移動及び軸方向への移動が防止される。
【0046】
袋体2内へのコンクリート3の充填が完了したら、袋体2から注入金具70を取り外し、コンクリート3を硬化させる。硬化前のコンクリート3が袋体2内に充填された状態において、コンクリート3は、その一部が袋体2を構成する織布の繊維の隙間にも侵入しているため、硬化したコンクリート3と袋体2との対向する面は、互いに対して一部が埋まった状態で強固に密着している。コンクリート3が硬化した後に、受け部材60を取り除けば、
図1に示す海底管10が得られる。
【0047】
本実施形態の海底管10、及び海底管10の製造方法の効果は次の通りである。
【0048】
本実施形態の海底管10は、
図1(b)に示す通り、コンクリート3の外周面が袋体2の外側面22により覆われている。したがって、外部からの衝撃やコンクリート3の収縮によりコンクリート3にひび割れや欠けが生じることが防止されている。換言すれば、袋体2の外側面22が、コンクリート3の補強材の役割を果たしている。
【0049】
本実施形態の海底管10の製造方法によれば、鋼管1に袋体2を巻き付け、袋体2の内部にコンクリート3を充填するだけで、鋼管1を重量調整用のコンクリートで囲むことができる。したがって、製造工程は簡易であり、製造コストが安い。また、袋体2の寸法を変更するだけで、鋼管1を囲むコンクリート3の厚みを容易に変更することができる。
【0050】
本実施形態の海底管10の製造方法では、袋体2の内部にコンクリート3を充填する際に、鋼管1及び袋体2の下方に、受け部材60を配置している。したがって、袋体2内に注入された硬化前のコンクリートを良好に成形して、鋼管1を周方向に囲む円管形状に硬化させることができる。
【0051】
本実施形態の海底管10、及び海底管10の製造方法では、外側面22が中心軸Xに沿った周面となるよう縫製された袋体2を鋼管1の周囲に配置し、その内部にコンクリート3を充填しているため、海底管10の外周の断面形状が真円に近い略円形である。このような断面形状を有する海底管10は、輸送し易く、また複数の海底管10を同軸状に連結する際に扱い易い。
【0052】
<変形例>
上記実施形態の海底管10、及び海底管10の製造方法について、次の変形態様を採用することもできる。
【0053】
上記実施形態の海底管10においては、袋体2及びコンクリート3は、鋼管1の両端部を除く大部分の領域において鋼管1を周方向に囲んでいるが、袋体2及びコンクリート3が鋼管1を囲む領域は任意である。例えば、袋体2及びコンクリート3は、鋼管1の中心軸X方向の中央近傍のみにおいて鋼管1を囲んでいてもよい。
【0054】
また、鋼管1を囲む袋体2の数は1つには限られない。上記実施形態の袋体2よりも軸方向の寸法が短い袋体2を、鋼管1の軸方向に沿って複数設け、各袋体2の中にコンクリート3が充填された構造としてもよい。
【0055】
上記実施形態の海底管10の製造方法の袋体巻き付け工程S1において、鋼管1に巻きつける袋体は、上記実施形態の袋体2に限られない。例えば、袋体2と同様の材料により形成された、
図9の袋体9を用いることもできる。
【0056】
袋体9は、平面視が矩形の袋であり、矩形の下面91と、下面91と四辺において縫い合わされた矩形の上面92と、袋体9の各長辺に沿って設けられたタブ93と、上面92の短辺方向の中央部に、長辺方向に沿って等間隔で設けられた複数の注入孔94とを有する。
【0057】
袋体9も、袋体2と同様に鋼管1に巻き付けられる。具体的には、袋体9は、鋼管1の両端部を除く領域に、下面91が鋼管1の外周面12と接するように、鋼管1を周方向に囲んで被せられる。また、袋体9の上面92に設けられた複数の注入孔94が、鋼管1の上方において中心軸X方向に沿って並び、袋体9の一対のタブ93が、鋼管1から垂下して略同じ高さに位置するよう調整する。
【0058】
その後、タブ93同士を縫い合わせ、注入孔94を介してコンクリート3を注入する。これにより、袋体2を用いて製造した上記実施形態の海底管10と同様の海底管を得ることができるが、下面91にはだぶつき(しわ)が生じ、当該だぶついた部分はコンクリート3内に潜り込む。これは袋体9を鋼管1に巻き付けた状態において、下面91の短辺方向の長さが鋼管1の外周面12の周方向の長さに比べて余剰を有するためである。このようなだぶつきがあっても、コンクリート3を重石として機能させる上で問題はなく、陸上で海底管の搬送や連結等を行う上でも問題はない。
【0059】
袋体巻き付け工程S1において使用する袋体2、9等の袋体は、内部が複数の室に区画されていてもよい。このように、袋体の内部を複数の室に区切り、各室に対応する注入孔から各室内にコンクリートを注入することにより、袋体の内部により均等にコンクリートを充填することができる。
【0060】
また、袋体巻き付け工程S1において使用する袋体2、9等の袋体は、水及び空気を透過しない材質により形成されていてもよい。この場合は、水及び空気を逃がすための小孔を袋体に設ければよい。
【0061】
上記実施形態の海底管10の製造方法の袋体巻き付け工程S1において、袋体2のタブ25同士を縫合した後に、袋体2を軸方向に沿って鋼管1に被せても良く、タブ25を有さず、予め管状に縫製された袋体を、軸方向に沿って鋼管1に被せてもよい。
【0062】
袋体2、9は、タブ25を有さなくてもよい。この場合は例えば、周方向に隙間を介して対向する外側面22同士又は上面92同士に渡って帯状の織布をあてがい、該織布を外側面22又は上面92に縫合することにより、袋体2、9を筒状とすることができる。また、縫合ではなく、接着剤により接合してもよい。
【0063】
袋体2、9等の袋体の注入孔には、あらかじめ注入金具70等の、コンクリート注入ノズル80と嵌合可能な金具が着脱可能に取り付けられていてもよい。
【0064】
上記実施形態の海底管10の製造方法の受け部材配置構成S2においては、半管形状を有する受け部材60を使用していたが、その他の形状を有する受け部材を使用することもできる。受け部材は、鋼管1の外周面12と対応する形状の受け面を有する任意の受け部材を使用できる。鋼管1の外周面12と対応する形状とは、鋼管1に対向して、鋼管1との間に、対向部の全域において略一定の幅の隙間を画成できる形状をいい、例えば、軸方向に直交する断面が双曲線である曲面や、軸方向に直交する断面が半円を複数の線分(例えば5つ程度以上の線分)で近似して得られる形状である受け面を意味する。
【0065】
上記実施形態の海底管10の製造方法は、受け部材配置工程S2を含まなくても良い。
【0066】
上記実施形態の海底管10の製造方法のコンクリート充填工程S3においては、袋体2の内部にコンクリートを注入する際に、バイブレーターにより袋体2に振動を与えてもよい。これにより、コンクリートを袋体2の内部により均一に充填することができる。
【0067】
上記実施形態の海底管10及び海底管10の製造方法において、鋼管1に変えて、鋳鉄管、銅管、ステンレス管等の任意の金属管を用いてもよい。
【0068】
上記では、多層管材及び多層管材の製造方法を、天然ガスの輸送に用いられる海底管10及び海底管10の製造方法を例として説明したが、多層管材は海底管10には限られず、水中に設置して気体を流通させる任意の多層管材であってよい。例えば、河川や湖沼に沈めて、精製ガスの輸送に用いられる多層管材であってよい。
【0069】
本発明の特徴を維持する限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。