特開 2022-137758 複合管の補強部材及び既設管の更生方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022137758

(43)【公開日】2022-09-22

(54)【発明の名称】複合管の補強部材及び既設管の更生方法

(51)【国際特許分類】

   E21D 11/04 20060101AFI20220914BHJP

   E03F 7/00 20060101ALI20220914BHJP

   E03F 3/04 20060101ALI20220914BHJP

   E21D 11/38 20060101ALI20220914BHJP

   F16L 1/00 20060101ALI20220914BHJP

   B29C 63/34 20060101ALI20220914BHJP

【ＦＩ】

E21D11/04 Z

E03F7/00

E03F3/04 Z

E21D11/38 Z

F16L1/00 Q

B29C63/34

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021037413

(22)【出願日】2021-03-09

(71)【出願人】

【識別番号】000002174

【氏名又は名称】積水化学工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100085556

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 昇

(74)【代理人】

【識別番号】100115211

【弁理士】

【氏名又は名称】原田 三十義

(74)【代理人】

【識別番号】100153800

【弁理士】

【氏名又は名称】青野 哲巳

(72)【発明者】

【氏名】垣根 伸次

【テーマコード（参考）】

2D063

2D155

4F211

【Ｆターム（参考）】

2D063BA31

2D063BA37

2D063EA07

2D155AA04

2D155KA03

2D155KC06

2D155LA02

2D155LA16

4F211AG08

4F211AH43

4F211SA13

4F211SC03

4F211SD04

4F211SD23

4F211SW50

(57)【要約】      （修正有）

【課題】既設管の更生で構築される複合管の補強効果を高める補強部材と、既設管の更生方法を提供する。
【解決手段】外側の既設管１と内側の更生管２との間に裏込め材３が充填され複合管４が構築されるにあたり既設管１と更生管２の間に介在させる補強部材５は、既設管１側の外板部５１と、更生管２側の内板部５２と、外板部５１と内板部５２の間に設けられ２つの板部５１，５２の間隔を確保するリブ５３と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

外側の既設管と内側の更生管との間に裏込め材が充填され複合管が構築されるにあたり既設管と更生管の間に介在させる補強部材であって、
上記既設管側の第１の板部と、
上記更生管側の第２の板部と、
上記第１の板部と上記第２の板部の間に設けられ２つの上記板部の間隔を確保する離隔部と、を備えたことを特徴とする複合管の補強部材。

【請求項2】

上記第１の板部は、上記既設管の内面形状に対応した形状を有することを特徴とする請求項１に記載の複合管の補強部材。

【請求項3】

上記第１の板部及び上記第２の板部のうちの少なくとも一方には、複数の孔が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の複合管の補強部材。

【請求項4】

上記離隔部は、板状のリブで形成されていることを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載の複合管の補強部材。

【請求項5】

上記板状のリブには、複数の孔が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の複合管の補強部材。

【請求項6】

請求項１～５の何れか１項に記載の補強部材を既設管の内側に敷設する工程と、
帯状部材を螺旋状に巻回して上記既設管の内側に更生管を形成し、上記既設管と上記更生管の間に上記補強部材を介在させるとともに裏込め材を充填するための空間を形成する工程と、
上記既設管と上記更生管の間に裏込め材を充填し複合管を構築する工程と、を備えたことを特徴とする既設管の更生方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、老朽化した下水道管、上水道管、トンネルなどの既設管の更生に用いられる補強部材及び既設管の更生方法に関する。

【背景技術】

【0002】

老朽化した既設管を更生するために、既設管の内側に更生管を設け、既設管と更生管の間に裏込め材を充填し、既設管、更生管及び裏込め材を一体化した複合管を構築する方法が知られている。この方法では、複合管の強度を高めるために、既設管と更生管の間に補強部材を介在させたり、スペーサにより裏込め材の充填間隔を確保し複合管の管厚を厚くしたりすることが行われている。

【0003】

下記特許文献１には、既設管と更生管の間に介在させる補強部材として、鉄筋で構成された骨組体が開示されている。この骨組体は、既設管の周方向に沿って延びる複数の鉄筋と軸方向に沿って延びる複数の鉄筋とを結束した籠状に形成されている。

【0004】

特許文献１の骨組体を用いた既設管の更生では、既設管内に骨組体を組み立て、骨組体の内側で複数の分割パネルを既設管の周方向及び軸方向に連結して更生管を設けている。その後、既設管と更生管の間に裏込め材を充填し骨組体を埋設している。

【0005】

下記特許文献２には、既設管と更生管の間に介在させる鋼製のスペーサが開示されている。このスペーサは、既設管側の脚部と、更生管側の載置部材を有している。脚部は、既設管の軸方向に沿って延び既設管の周方向に間隔を置いて複数設けられている。載置部材は、板材で形成され、複数の脚部に架け渡されて固定され、既設管の軸方向に間隔を空けて複数配置されている。

【0006】

特許文献２のスペーサを用いた既設管の更生では、既設管内にスペーサを設置し、スペーサの載置部材に載置されるように更生管を設け、既設管と更生管の間に裏込め材を充填しスペーサを埋設している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００３－３１４１９７号公報

【特許文献2】特許第６６７９８００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献１に開示された骨組体は充填の厚みが十分に確保されず、複合管の径方向に作用する力に対する補強効果が弱い。また、既設管内で骨組体を組み立てるとともに、その内側に分割パネルで更生管を形成するため、既設管の通水を止める必要があり、これに伴いバイパス配管を設ける必要がある。

【0009】

特許文献２に開示されたスペーサは、更生管に勾配を付けることを主目的とし、副次的に、スペーサにより厚くなった管厚や、スペーサの鋼材部分を補強に寄与させている。スペーサの内側（更生管側）の一部に配置された鋼板の載置部材は、複合管の径方向に作用する力に対し補強効果を期待できるものの、スペーサのその他の内側部分や外側（既設管側）は補強効果に乏しい。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明は上記課題の少なくとも１つを解決するためになされたものであって、本発明の一態様に係る複合管の補強部材は、
外側の既設管と内側の更生管との間に裏込め材が充填され複合管が構築されるにあたり既設管と更生管の間に介在させる補強部材であって、
上記既設管側の第１の板部と、
上記更生管側の第２の板部と、
上記第１の板部と上記第２の板部の間に設けられ２つの上記板部の間隔を確保する離隔部と、を備えたことを特徴とする。

【0011】

上記構成によれば、更生管側及び既設管側の２つの板部と、離隔部で確保された間隔に基づく管厚とにより、複合管の補強効果を高めることができる。

【0012】

好ましくは、上記第１の板部は、上記既設管の内面形状に対応した形状を有する。
上記構成によれば、補強部材を既設管に安定して敷設することができる。

【0013】

好ましくは、上記第１の板部及び上記第２の板部のうちの少なくとも一方には、複数の孔が形成されている。
上記構成によれば、複数の孔から２つの板部の間に裏込め材を行き渡らせることができる。

【0014】

好ましくは、上記離隔部は、板状のリブで形成されている。
上記構成によれば、第１の板部及び第２の板部が補強され、補強機能を高めることができる。

【0015】

好ましくは、上記板状のリブには、複数の孔が形成されている。
上記構成によれば、２つの板部の間におけるリブで隔たれた空間に裏込め材を行き渡らせることができる。

【0016】

本発明の他の態様は、既設管の更生方法であって、
上記補強部材を既設管の内側に敷設する工程と、
帯状部材を螺旋状に巻回して上記既設管の内側に更生管を形成し、上記既設管と上記更生管の間に上記補強部材を介在させるとともに裏込め材を充填するための空間を形成する工程と、
上記既設管と上記更生管の間に裏込め材を充填し複合管を構築する工程と、を備えたことを特徴とする。
上記構成によれば、補強部材と管厚の確保により補強効果を高めた複合管を構築することができる。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、既設管の更生で構築される複合管の補強効果を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の第１実施形態に係る補強部材を示す斜視図である。

【図2】同補強部材を備えた複合管を管軸と直交方向に切断して示す断面図である。

【図3】図２のIII－III矢視断面図である。

【図4】（Ａ）図３の円部IVＡの拡大図である。（Ｂ）同複合管の更生管を構成する帯状部材の断面図である。

【図5】本発明の第２実施形態に係る補強部材を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を、図１～図４を参照して説明する。この実施形態は、本発明を、老朽化した既設管である下水道用導水トンネルを更生する方法、及びその更生に用いる補強部材に、適用したものである。

【0020】

（既設管の更生）
図２、図３に示す既設管１は、その内側に更生管２を製管し、既設管１と更生管２の間に裏込め材３を充填し、既設管１、更生管２及び裏込め材３を一体化した複合管４を構築することで更生される。この更生で、図１に示す補強部材５は、既設管１と更生管２の間に介在させて裏込め材３に埋設される。

【0021】

（既設管）
既設管１である下水道用導水トンネルは、コンクリート製で地中に埋設されている。既設管１は、図２に示すように、その断面形状が馬蹄形をなしており、平面の内面を有する底版部１１（管底部）と、底版部１１の両側に立設する側壁部１２，１２と、側壁部１２，１２の上端同士を連ねるアーチ形の頂版部１３とを有している。

【0022】

頂版部１３と側壁部１２，１２は、内部に鋼管１ａを有している。底版部１１は内部に鋼管を有しておらず、無筋コンクリートとなっている。
既設管１は、下水道管、農業用水管、工業用水管、上水道管、発電用導水管、他のトンネルなどであってもよい。

【0023】

（更生管）
更生管２は、図３に示すように、既設管１の内周に沿って帯状部材２０を螺旋状に巻回したものである。帯状部材２０は、図４（Ｂ）に示すように、主帯材２１と補強帯材２２を含む。
主帯材２１は、硬質塩化ビニル等の合成樹脂材で成形され、一定断面を有して、図４（Ｂ）の紙面と直交する方向へ長尺状に延びている。

【0024】

主帯材２１は、平帯部２３と、Ｔリブ２４，２５と、第１嵌合部２６と、第２嵌合部２７と、サブロック片２８とを一体に有している。
平帯部２３の平坦な表側面２３ａは更生管２の内周面を構成し、平帯部２３の裏側面２３ｂは更生管２の外周へ向けられる。Ｔリブ２４，２５は、それぞれ裏側面２３ｂから真っ直ぐ突出し、Ｔ字形状の断面を有している。第１嵌合部２６は、主帯材２１の幅方向（図４（Ｂ）において左右）の一端側で凹溝状に形成されている。第２嵌合部２７は、主帯材２１の幅方向の他端側で凸条状に形成されている。サブロック片２８は、第１嵌合部２６より主帯材２１の幅方向の一端側で斜めに突出している。

【0025】

サブロック片２８と第１嵌合部２６の間には、平坦なシール材接合面２９が形成され、第２嵌合部２７とＴリブ２５の間の裏側面２３ｂには、シール材２３ｃが設けられている。平帯部２３の裏側面２３ｂにおける、Ｔリブ２４とＴリブ２５の間には、補強帯材２２を収容する収容部２３ｄが形成されている。

【0026】

補強帯材２２は、鋼製の帯板を折り曲げ加工して成形され、Ｗ字形の一定断面を有し、主帯材２１と同方向（図４（Ｂ）の紙面と直交する方向）へ延びている。補強帯材２２は、収容部２３ｄに嵌め込まれ、主帯材２１の幅方向（図４（Ｂ）において左右）の両端部がＴリブ２４，２５の先端部に係止されている。

【0027】

図４（Ａ）に示すように、更生管２において、螺旋状に巻回された帯状部材２０の一周違いに隣接する第１嵌合部２６と第２嵌合部２７が嵌合され、サブロック片２８の先端部がＴリブ２５の先端部に係止されるとともに、シール材接合面２９がシール材２３ｃに圧接されている。

【0028】

（裏込め材）
裏込め材３は、モルタル等であり、セメントに軽量骨材、エマルジョン、収縮低減剤などを配合したレジン系モルタルであってもよい。裏込め材３は、既設管１と更生管２の間の空間Ｓに充填され、既設管１及び更生管２に付着して一体化し、止水性を付与する。これにより、複合管４が構築される。裏込め材３は、水中に注入しても分散しないため水を押し出しながら細部まで注入できる。

【0029】

（補強部材）
図１に示す補強部材５は、複合管４の嵩上げと補強をするためのものであって、図２、図３に示すように、既設管１と更生管２に挟まれるように、既設管１の底版部１１の内面に敷設される。補強部材５は、既設管１側の外板部５１（第１の板部）と、更生管２側の内板部５２（第２の板部）と、外板部５１と内板部５２の間のリブ５３（離隔部）とを有している。

【0030】

外板部５１は、鋼板により構成され矩形状をなしており、第１方向に延びる辺と、第１方向と直交方向に延びる辺とを有し、本実施形態では、第１方向より第２方向に長く形成されている。外板部５１の板面は底版部１１の内面形状に対応して形成され、本実施形態では平面である。

【0031】

内板部５２は、鋼板により外板部５１と同形状、同寸法に形成され、外板部５１とは一定間隔で対向しており、平面視において外板部５１と同位置にある。内板部５２には、裏込め材３が流通可能な孔５２ａが複数形成されている。内板部５２をパンチングメタルで構成してもよい。尚、内板部５２のように外板部５１にも、裏込め材３が流通可能な孔を複数形成してもよい。

【0032】

リブ５３は、外板部５１と内板部５２の間隔を確保する機能を有するものであり、鋼板により構成され細長い矩形状をなしており、第１方向（外板部５１及び内板部５２の短手方向）に延びて、板面を第２方向（外板部５１及び内板部５２の長手方向）に向けた状態で、外板部５１と内板部５２を連ねている。リブ５３は、外板部５１及び内板部５２と溶接等により固定されている。リブ５３により、外板部５１と内板部５２は補強されている。

【0033】

リブ５３は、複数（本実施形態では５つ）設けられ、外板部５１及び内板部５２の第２方向の両端から等間隔に配置されている。各リブ５３には、裏込め材３が流通可能な孔５３ａが複数形成されている。

【0034】

複数の補強部材５は、図示しない連結手段により、第１方向に直列に連結したり、第２方向に並列に連結したりすることができる。連結手段は、連結される２つの補強部材５の一方又は双方に設けたり、別個に設けたりすることができる。例えば、補強部材５の端部に設けたフック同士を係着させてもよい。補強部材５を既設管１内に搬入可能な大きさに形成し、既設管１への敷設時に補強部材５を連結すれば、さまざまな大きさの既設管１の更生に対応させることができる。

【0035】

（既設管の更生方法）
次に、補強部材５を用いて老朽化した既設管１を更生する方法について説明する。
先ず、通水状態の既設管１における底版部１１の内面に補強部材５を敷設する。
補強部材５の第１方向（短手方向）を既設管１の管軸方向に合わせるとともに、第２方向（長手方向）を底版部１１内面の幅方向に向け、外板部５１を底版部１１の内面に載置する。これにより、リブ５３の延び方向が管軸方向に沿うことになり、通水を妨げない。また、外板部５１は底版部１１の内面に対応して平面をなしているため、補強部材５は安定して載置される。

【0036】

ここで用いられる補強部材５は、図２に示すように、第２方向（長手方向）の長さが底版部１１内面の幅と同じかやや小さく形成されている。補強部材５は、図３に示すように、既設管１の更生区間に応じて、管軸方向に直列に複数連結される。

【0037】

続いて、既設管１内で補強部材５上に更生管２を製管する。
帯状部材２０は、巻き癖を付与されて既設管１内に導入され、図３に示すように、螺旋管状の更生管２に製管される。その過程で帯状部材２０では、図４（Ａ）に示すように、一周違いに隣接する、第１嵌合部２６と第２嵌合部２７、サブロック片２８とＴリブ２５、及びシール材接合面２９とシール材２３ｃが、それぞれ接合される。

【0038】

更生管２の製管により、図２、図３に示すように既設管１と更生管２の間に、裏込め材３を充填するための空間Ｓが形成され、補強部材５が介在している。更生管２には、浮上防止のため重しを入れたり、浮上防止と変形防止のため支保工を設置したりすることができる。

【0039】

続いて、更生区間の両端部における既設管１と更生管２の間の空間Ｓの管口を閉塞した後、空間Ｓに裏込め材３を注入し充填する。裏込め材３は、補強部材５の内板部５２に複数形成された孔５２ａ、及びリブ５３に複数形成された孔５３ａを通って、補強部材５の内部まで行き渡らせることができる。よって、裏込め材３を空間Ｓの細部まで充填することができる。

【0040】

裏込め材３は、既設管１、更生管２及び補強部材５と付着し硬化する。これにより、既設管１、更生管２、裏込め材３及び補強部材５が一体化した複合管４が構築され、既設管１を更生することができる。

【0041】

（第１実施形態の効果）
上記実施形態によれば、既設管１は、複合管４として管厚を増すことにより補強され、無筋コンクリートであった既設管１の底版部１１を含む複合管４の管底部では、補強部材５により補強効果が高められている。例えば、複合管４の径方向に作用する力に対し、既設管１側の外板部５１と更生管２側の内板部５２とにより、補強効果がより高められている。
また、既設管１の通水を止めることなく、補強部材５と管厚の確保により補強効果を高めた複合管４を構築することができる。そのため、バイパス配管を設けなくてよい。

【0042】

次に、本発明の他の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態については、上記実施形態と異なる構成だけを説明することとし、同様な構成部分には同一符号を付してその説明を省略する。

【0043】

［第２実施形態］
図５（Ａ）は、本発明の第２実施形態を示す。この実施形態は、管底部の内面形状が曲面である既設管に補強部材を敷設可能にしたものである。

【0044】

既設管（図示しないが、説明の便宜上符号１Ｂを付す）の管底部の内面形状は、管軸に対し管径方向外方向に湾曲する曲面となっている。補強部材５Ｂの外板部５１Ｂの形状は、既設管１Ｂの管底部の曲面に対応して湾曲している。内板部５２Ｂの形状は、外板部５１Ｂより小さい曲率で湾曲している。そのため、外板部５１Ｂと内板部５２Ｂの間隔は、第２方向の中央より両端部が狭く形成されている。ひいては、リブ５３Ｂの高さも異なり、中央部で高く、両端に向かうにつれ低く形成されている。両端の最も低いリブ５３Ｂ以外のリブ５３Ｂに孔５３ａが形成されている。両端のリブ５３Ｂに孔５３ａを形成してもよい。

【0045】

第２実施形態によれば、内面形状が曲面である既設管１Ｂの管底部に、補強部材５Ｂを安定して敷設することができる。よって、例えば、断面形状が円形、卵形である既設管の更生に適用することができる。

【0046】

［変形例］
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において各種の変形例を採用することができる。
補強部材を既設管の管底部以外の部位にも敷設してもよい。
裏込め材が流通可能な孔を内板部に形成せず、外板部にのみ形成してもよい。
上記実施形態の補強部材の形状は、既設管の管軸方向に向けられる第１方向より第２方向を長く形成したが、第２方向を短く形成してもよく、同じに形成してもよい。
上記実施形態では、外板部と内板部の間隔を確保する離隔部を、板状のリブで形成したが、板状のリブに代え、直方体状のブロックを第１方向に断続的に配置し固定してもよい。この場合、離隔部に裏込め材を流通させるための孔の形成は不要である。
既設管の断面形状は、馬蹄形、円形、卵形だけでなく、矩形等その他の形状であってもよい。

【産業上の利用可能性】

【0047】

本発明は、老朽化した下水道管、農業用水管、上水道管、トンネルなどの既設管の更生に用いられる補強部材及び既設管の更生方法に適用することができる。

【符号の説明】

【0048】

１，１Ｂ 既設管
１ａ 鋼管
２ 更生管
３ 裏込め材
４ 複合管
５，５Ｂ 補強部材
１１ 底版部（管底部）
１２ 側壁部
１３ 頂版部
２０ 帯状部材
２１ 主帯材
２２ 補強帯材
２３ 平帯部
２３ａ 表側面
２３ｂ 裏側面
２３ｃ シール材
２３ｄ 収容部
２４，２５ Ｔリブ
２６ 第１嵌合部
２７ 第２嵌合部
２８ サブロック片
２９ シール材接合面
５１，５１Ｂ 外板部（第１の板部）
５２，５２Ｂ 内板部（第２の板部）
５２ａ 孔
５３，５３Ｂ リブ（離隔部）
５３ａ 孔
Ｓ 既設管と更生管の間の空間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】