特許 7290270 管ライニング材による管更生工法及び管ライニング材の接合構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-06-05

(45)【発行日】2023-06-13

(54)【発明の名称】管ライニング材による管更生工法及び管ライニング材の接合構造

(51)【国際特許分類】

   B29C 63/36 20060101AFI20230606BHJP

   F16L 1/00 20060101ALI20230606BHJP

   F16L 55/163 20060101ALI20230606BHJP

【ＦＩ】

B29C63/36

F16L1/00 J

F16L1/00 K

F16L55/163

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019076322

(22)【出願日】2019-04-12

(65)【公開番号】P2020172081

(43)【公開日】2020-10-22

【審査請求日】2022-03-31

(73)【特許権者】

【識別番号】000206211

【氏名又は名称】大成建設株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】513234640

【氏名又は名称】株式会社横島エンジニアリング

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000051

【氏名又は名称】弁理士法人共生国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大橋 章一

(72)【発明者】

【氏名】小笠原 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】浅利 誠也

(72)【発明者】

【氏名】横島 久子

(72)【発明者】

【氏名】森田 克仁

(72)【発明者】

【氏名】花田 賢師

(72)【発明者】

【氏名】木村 哲朗

【審査官】坂本 薫昭

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－００３４７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－３２４５９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５５－０３４９６９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ６３／００－６３／４８，６５／００－６５／８２

Ｆ１６Ｌ １／００－１／２６，５／００－７／０２，

５１／００－５５／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

管状の樹脂吸着材に熱硬化性樹脂を含浸させ、外表面をコーティングフィルムによりコーティングした第１管ライニング材をパイプラインの一端側から中間部分まで反転挿入した後、パイプライン内壁に張り付けて硬化させる段階と、
前記第１管ライニング材のライナーエンドを切断して第１接続用端部を形成する段階と、
管状の樹脂吸着材に熱硬化性樹脂を含浸させ、外表面をコーティングフィルムによりコーティングした第２管ライニング材を前記パイプラインの他端側から反転挿入し、ライナーエンドを前記第１接続用端部に到達させた後、第２管ライニング材を前記パイプライン内壁に張り付けて硬化させる段階と、
前記第２管ライニング材のライナーエンドを切断して前記第１接続用端部と重なり合った状態又は隣接した状態の第２接続用端部を形成する段階と、
前記第１接続用端部と前記第２接続用端部とを内面バンドによって接続する段階と、を備え、
前記パイプライン内壁と硬化後の第１管ライニング材及び第２管ライニング材との間の隙間内に熱硬化性のインターフェイス樹脂を充填することを特徴とする管ライニング材による管更生工法。

【請求項2】

前記第１接続用端部に対し、前記コーティングフィルムを保護する内面保護ライナーを設けることを特徴とする請求項１に記載の管ライニング材による管更生工法。

【請求項3】

前記第１接続用端部と第２接続用端部とが重なり合った状態に対し、重なり合った部分を平坦に切削して前記内面バンドによって接続することを特徴とする請求項１又は２に記載の管ライニング材による管更生工法。

【請求項4】

前記第１接続用端部と第２接続用端部とが隣接した状態に対し、液状の熱硬化性樹脂を含浸させたグラスファイバーを隣接部分に設けて前記内面バンドによって接続することを特徴とする請求項１又は２に記載の管ライニング材による管更生工法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、工業用水、農業用水、下水道等に用いられて老朽化したパイプラインを管ライニング材によって更生する管更生工法及びこの管更生工法に用いる管ライニング材の接続構造に関する。

【背景技術】

【0002】

老朽化したパイプラインを管ライニング材によって更生する場合、パイプラインの施設方向に沿って立坑を掘削し、この立坑を通して管ライニング材をパイプラインの内部に挿入することにより行われている。従来よりなされている管更生工法としては、特許文献１に開示されたものがある。この工法は、管状の樹脂吸着材に液状の熱硬化性樹脂を含浸させた管ライニング材を用いるものである。すなわち、未硬化の管ライニング材をパイプライン内に反転挿入し、管ライニング材の内部に流体圧を作用させて、パイプライン内壁に押し付けた状態とし、この状態で管ライニング材を硬化させるものである。

【0003】

例えば、管径が９００ｍｍ、厚さ（ｔ）が１１ｍｍの管ライニング材は、運搬の都合上、最大長さが２００ｍであった。そのため、管ライニング材を挿入する立坑は２００ｍごとに設けられていた。管ライニング材を２００ｍ以上に長くすれば、立坑の数を減らせるが、管ライニング材の重量が嵩むため運搬上の法的な制限があった。そのため、立坑の間隔を長くするには限界があり、長くできない分、立坑を多く掘削する必要があるとの問題を有していた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１１－２５４５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の目的は、上記の問題点を考慮してなされたものであり、立坑の施工工数を少なくして、実施できる管ライニング材による管更生工法及びこの管更生工法に用いることができる管ライニング材の接続構造を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の管ライニング材による管更生工法は、管状の樹脂吸着材に熱硬化性樹脂を含浸させ、外表面をコーティングフィルムによりコーティングした第１管ライニング材をパイプラインの一端側から中間部分まで反転挿入した後、パイプライン内壁に張り付けて硬化させる段階と、前記第１管ライニング材のライナーエンドを切断して第１接続用端部を形成する段階と、管状の樹脂吸着材に熱硬化性樹脂を含浸させ、外表面をコーティングフィルムによりコーティングした第２管ライニング材を前記パイプラインの他端側から反転挿入し、ライナーエンドを前記第１接続用端部に到達させた後、第２管ライニング材を前記パイプライン内壁に張り付けて硬化させる段階と、前記第２管ライニング材のライナーエンドを切断して前記第１接続用端部と重なり合った状態又は隣接した状態の第２接続用端部を形成する段階と、前記第１接続用端部と前記第２接続用端部とを内面バンドによって接続する段階と、を備えることを特徴とする。

【0007】

本発明の管更生工法では、前記パイプライン内壁と硬化後の第１管ライニング材及び第２管ライニング材との間の隙間内に熱硬化性のインターフェイス樹脂を充填することを特徴とする。

【0008】

又、前記第１接続用端部に対し、前記コーティングフィルムを保護する内面保護ライナーを設けることを特徴とする。

【0009】

又、前記第１接続用端部と第２接続用端部とが重なり合った状態に対し、重なり合った部分を平坦に切削して前記内面バンドによって接続することを特徴とする。

【0010】

又、前記第１接続用端部と第２接続用端部とが隣接した状態に対し、液状の熱硬化性樹脂を含浸させたグラスファイバーを隣接部分に設けて前記内面バンドによって接続することを特徴とする。

【0011】

本発明の管ライニング材の接続構造は、管状の樹脂吸着材に熱硬化性樹脂を含浸させ、外表面をコーティングフィルムによってコーティングした第１管ライニング材及び第２管ライニング材をパイプラインの内部で接続する構造であって、前記第１管ライニング材が前記パイプラインの一端側から中間部分まで反転挿入され、パイプライン内壁に張り付けて硬化された状態でライナーエンドが切断されて第１接続用端部が形成され、前記第２管ライニング材が前記パイプラインの他端側から前記第１接続用端部に到達するまで反転挿入され、パイプライン内壁に張り付けて硬化されライナーエンドが切断されることにより前記第１接続用端部と重なり合った状態又は隣接した状態の第２接続用端部が形成されており、前記第１接続用端部と前記第２接続用端部とが内面バンドによって接続されていることを特徴とする。

【0012】

本発明の接続構造では、前記パイプライン内壁と硬化後の第１管ライニング材及び第２管ライニング材との間の隙間内に熱硬化性のインターフェイス樹脂が充填されていることを特徴とする。

【0013】

又、前記第１接続用端部に対し、前記コーティングフィルムを保護する内面保護ライナーが設けられていることを特徴とする。

【0014】

又、前記第１接続用端部と第２接続用端部とが重なり合った状態に対し、重なり合った部分が平坦に切削されて前記内面バンドによって接続されていることを特徴とする。

【0015】

又、前記第１接続用端部と第２接続用端部とが隣接した状態に対し、液状の熱硬化性樹脂を含浸させたグラスファイバーが隣接部分に設けられて前記内面バンドによって接続されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0016】

本発明では、第１管ライニング材と第２管ライニング材に分割してパイプライン内で第１管ライニング材と第２管ライニング材を接続してパイプラインを更生するため、パイプライン内における管ライニング材の全長を長くすることができ、その分、施工する立坑のピッチを長くでき、立坑の数を少なくすることができる。例えば、立坑を２００ｍごとの施工ではなく、４００ｍごとに施工にできるため、立坑の数を減らすことができる。管ライニング材は従来と同様に最大が２００ｍものを使用でき、パイプラインの更生が可能となる。又、第１管ライニング材と第２管ライニング材の接続部分の強度及び水密性を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】第１管ライニング材を第１立坑に挿入した状態を示す断面図である。

【図2】第１管ライニング材を第１立坑からパイプラインに反転挿入した状態を示す断面図である。

【図3】第１管ライニング材をパイプライン内壁に張り付けた状態を示す断面図である。

【図4】第１管ライニング材に第１接続用端部を形成した状態の断面図である。

【図5】第２管ライニング材を第２立坑に挿入した状態を示す断面図である。

【図6】第２管ライニング材を第１立坑からパイプラインに反転挿入した状態を示す断面図である。

【図7】第２管ライニング材をパイプライン内壁に張り付けた状態を示す断面図である。

【図8】パイプライン内の第２管ライニング材の状態を示す断面図である。

【図9】第１接続用端部と第２接続用端部とが重なり合った状態で接続した状態の断面図である。

【図10】第１接続用端部と第２接続用端部とが重なり合った状態をハンドレイアップによって接続した状態を示す断面図である。

【図11】第１接続用端部と第２接続用端部とが隣接した状態をハンドレイアップよって接続した状態を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本発明は、図１～図７に示すように、地盤１中に埋設されて老朽化したパイプライン２の更生を管ライニング材によって行うものである。パイプライン２は管径が例えば９００ｍｍであり、このパイプライン２に対して４００ｍピッチで立坑３、４を設ける。すなわち第１立坑３に対し、４００ｍ離れた位置に第２立坑４を設け、これらの立坑３、４の間のパイプライン２を管ライニング材によって更生する。管ライニング材は管径９００ｍｍであり、２つの立坑３、４の間に適用する場合、長さが４００ｍとなる。後述するように、管ライニング材は管状の樹脂吸着材の外表面にポリエチレンフィルム等のコーティングフィルムがコーティングされると共に、樹脂吸着材には液状の不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂が含浸されており、その重量は約５０ｋｇ／ｍ～１００ｋｇ／ｍとなるため、４００ｍの長さの１本の管ライニング材は運搬上の法的な制限がある。
本発明では、パイプライン２の一端側の立坑３からパイプライン２のほぼ中間部分まで更生する第１管ライニング材１０と、他端側の立坑４からパイプライン２のほぼ中間部分まで更生する第２管ライニング材２０ｇとに管ライニング材を分割してパイプライン２を更生するものである。このことにより、長さ（２００ｍ）の管ライニング材１０、２０の運搬は従来どおり可能となる。一方、立坑の施工は、４００ｍの間隔に広げることができる。

【0019】

本発明に用いる第１管ライニング材１０及び第２管ライニング材２０は、いずれもポリエステルフェルトとグラスファイバーとが複合された樹脂吸着材を管径９００ｍｍの管径管状に加工し、外表面をポリエチレン等のコーティングフィルムによって気密的にコーティングし、樹脂吸着材に液状の不飽和ポリエステル等の熱硬化性樹脂を含浸させることにより製造される。製造された管ライニング材１０、２０は４００ｍの半分の長さであり、それぞれの重量は約１５ｔ、それを収納する水槽は約３ｔ、未硬化の管ライニング材１０、２０を冷却するための冷水と氷が約５ｔであり、それぞれの管ライニング材１０、２０を運搬する総重量は約２３ｔとなる。従って、２５ｔのトレーラ５を用いることにより工場から施工現場への運搬を行うことができる（図１、図５参照）。
図１及び図５に示すように、管ライニング材１０、２０はいずれもライナーエンド１１、２１に温水シャワーホース１２、２２が連結された状態でトレーラ５上に折り畳まれて積載され、施工現場に運搬される。以下、パイプライン２の管更生手順を説明する。

【0020】

（第１管ライニング材１０の設置）
図１に示すように、第１立坑３に事前に設置された補助チューブ３０とカラー３１とを通し、第１管ライニング材１０の一端を折り返し、この一端を締め付けバンド等によってカラー３１に取り付ける。そして、給水ホース３２を用いて補助チューブ３０の開口部から折り返された第１管ライニング材１０の外表面に注水する。

【0021】

このとき、定められた水頭圧が確保できるように注水口である補助チューブ３０の開口部の高さを調整し、反転圧力を確保する。第１管ライニング材１０は、水頭圧の作用で順次反転される。第１立坑３の底部でパイプライン２の入口に方向を変える。第１管ライニング材１０は、注水量に応じ、水に浮遊しつつ、パイプライン２の内部に運ばれ、反転挿入される。これを継続することにより第１立坑３からパイプライン２０の中間部分まで第１管ライニング材１０が反転挿入される（図２参照）。

【0022】

図２は第１管ライニング材１０がパイプライン２０の中間部分まで反転挿入された以降の状態を示し、ライナーエンド１１で、注水した水が閉止されることにより、補助チューブ３０まで水頭を上げることが可能となり、第１管ライニング材１０の内部が加圧され、第１管ライニング材１０がパイプライン２内壁に押圧されて内壁への張り付け状態となる。
この水位を維持し、ライナーエンド１１に連結されている温水シャワーホース１２で注水した水を温水サクションホース３３によって、循環加熱する。水は、第１管ライニング材１０内の水を排水管３４から水槽３５に導き、ポンプ３６、ボイラ３７によって加熱しながら循環させる。これにより水温が上昇し、およそ７０℃以上になると、第１管ライニング材１０に含浸された熱硬化性樹脂が硬化し、第１立坑３からパイプライン２の中間部分に第１管ライニング材１０の硬化物が張り付け状態で設置される。

【0023】

（第１管ライニング材１０の端部処理）
第１管ライニング材１０の硬化が完了した後、図３に示すように、両端部を切断する。両端部はパイプライン２と垂直な断面となるよう切削仕上げする。この切断・切削加工はパイプライン２の中間部に作業員が入って作業を行なう。

【0024】

図４は第１管ライニング材１０への端部の処理を示す。図２に示すように、パイプライン２の中間部分にはライナーエンド１１が位置しており、このライナーエンド１１を含む領域を垂直断面となるように切断して第１接続用端部１３を形成する。
反転により第１管ライニング材１０の最内面の、第１接続用端部１３の最先端の端部より少なくとも３００ｍｍ以上のポリエチレンからなるコーティングフィルム１４を削り取る。このとき最先端の端部を斜めに切削加工するのがよい。これらの切削加工は、第２管ライニング材２０との接着を良好にすることを目的としている。
次に、コーティングフィルム１４の面を保護するため、コーティングフィルム１４の面の端部に、内面保護ライナー１５を設け、内面保護ライナー１５の端部を固定用バンド１６で押圧し固着させる。この後、図５～図８に示すように、第２管ライニング材２０のライナーエンド２１が内面保護ライナー１５内に挿入される。

【0025】

（第２管ライニング材２０の設置）
硬化後の第１管ライニング材１０への端部処理が終了した後、パイプライン２の他端側の第２立坑４から管径９００ｍｍ、長さ２００ｍの第２管ライニング材２０をパイプライン２に反転挿入する。
図５及び図６は、第２管ライニング材２０のパイプライン２への反転挿入を示し、図１及び図２で示す第１管ライニング材１０の反転挿入と同様に行われる。すなわち、図５に示すように、第２管ライニング材２０を補助チューブ３０及びカラー３１に通し、折り返した一端を締め付けバンド等によってカラー３１に気密的に取り付け、給水ホース３２を用いて補助チューブ３０の開口部から折り返された第２管ライニング材２０の外表面に注水する。

【0026】

第２管ライニング材２０がパイプライン２０の中間部分まで反転挿入されたとき、ライナーエンド２１により反転を停止し、第２管ライニング材２０をパイプライン２の内壁に張り付け、図６に示すようにポンプ３６、ボイラ３７、温水サクションホース３３によって注水した水を循環供給して加温し、含浸している熱硬化性樹脂を硬化させる。第２管ライニング材２０が硬化した後、図７に示すようにパイプライン２と垂直な断面となるよう両端部を切断する。

【0027】

第２管ライニング材２０のランナーエンド２１は、第１管ライニング材１０における第１接続用端部１３（切除前のライナーエンド１１）と重なり、第１管ライニング材１０の内面保護ライナー１５内に挿入された状態となっている（図８参照）。反転挿入により、第２管ライニング材２０の最内面には、ポリエチレンからなるコーティングフィルム２４が露出している。
なお、第１管ライニング材１０及び第２管ライニング材２０のライナーエンド１１、２１には、長さ約１～３ｍのライナー補強材（高強度繊維で補強した材料）が仕込まれていて、管ラインニング材１０、２０の他の部分より強化されている。そして、ライナーエンド２１の先端部には、約０．５ｍ～２．０ｍの未含浸部２７が残されている。

【0028】

（接続部分の処理）
第２管ライニング材２０のライナーエンド２１を切断することにより第２接続用端部２３を形成する。この第２接続用端部２３の内面を平らに仕上げ、内面バンドが良好に取り付けられるように接続部分６の内面仕上げを行なう。接続の方法は、大別すると図９、図１０に示す重ね合わせタイプと図１１に示す隣接タイプとに区分される。重ね合わせタイプは、第１接続用端部１３と第２接続用端部２３とが重なり合った状態であり、隣接タイプは第１接続用端部１３と第２接続用端部２３とが隣接した状態である。

【0029】

図９により重ね合わせタイプを説明する。
第１管ラインニング材１０の第１接続用端部１３に重なり合い硬化した第２管ライニング材２０の第２接続用端部２３を切削して、内面が平らになるよう仕上げる。内面が平らに仕上がると、重なり合っている第１接続用端部１３及び第２接続用端部２３の接続部分６に内面バンド４１を固着する。
内面バンド４１は、幅が２００ｍｍ～６００ｍｍの管状平板ゴムパッキン４２と、管状平板ゴムパッキン４２を押し拡げる板厚２．０ｍｍ～６．０ｍｍで幅３０ｍｍ～１００ｍｍの管状ステンレスバンド４３とからなる。管状ステンレスバンド４３は、管状平板ゴムパッキン４２の両端部に対応して一対が設けられている。そして、管状ステンレスバンド４３が、管状平板ゴムパッキン４２を接続部分６の内面に押圧させる。押し拡げた管状ステンレスバンド４３の圧力によって、管状平板ゴムパッキン４３を第１接続用端部１３及び第２接続用端部２３の接続部分に内側から押し付けて固定することにより接続部分６に内面バンド４１が固着される。

【0030】

図１０は他の重ね合わせタイプを示す。
第２管ライニング材２０を切断し、第２接続用端部２３の内面が平らになった後、コーティングフィルム１４、２４が剥がされた部分にグラスファイバー（ガラスマット）と、ビニールエステル、エポキシ、ポリエステル等の液状熱硬化性樹脂を用い、ハンドレイアップ部４４でラミネート仕上げし、接続強度を向上させる。ラミネート仕上げが完了することにより接続部分６に管状平板ゴムパッキン４２及び管状ステンレス板４３からなる内面バンド４１を設置する。

【0031】

図１１により隣接タイプを説明する。
第１管ライニング材１０の第１接続用端部１３と第２管ライニング材２０の第２接続用端部２３との間に５０ｍｍ～３００ｍｍの間隔が設けられるように第２管ライニング材２０を切断する。これらの接続用端部１３、２３の端部は、斜めに仕上げると効果的である。この間隔はグラスファイバー（ガラスマット）と液状の熱硬化性樹脂を用いたハンドレイアップ部４４でラミネート仕上げをし内面を平らに加工する。ラミネート仕上げをした面に管状平板ゴムパッキン４２及び管状ステンレス板４３からなる内面バンド４１を固着して接続部分６の処理が完了する。

【0032】

以上に加えて、本発明では、図９～図１１に示すように、管ライニング材１０、２０の熱収縮により発生したパイプライン２の内壁と硬化した第１管ライニング材１０及び第２管ライニング材２０との間の隙間に液状の熱硬化性のインターフェイス樹脂４６を充填することにより隙間を埋める処理を行う。隙間があることにより硬化した管ライニング材１０、２０が熱による寸法変化を発生し、接続部分６に大きな応力が作用して破断する危険性がある。このため、インターフェイス樹脂４６を第１管ライニング材１０及び第２管ライニング材２０の接続部分６から少なくとも１５ｍ以上の長さで充填することが好ましい。

【0033】

以上のように、本発明では、第１管ライニング材１０と第２管ライニング材２０とに分割してパイプライン２を更生するため、管ライニング材１０，２０の運搬が可能となり、管径が大きく長い場合であってもパイプライン２の更生が可能となる。又、第１管ライニング材１０と第２管ライニング材２０の接続部分６の強度及び水密性を確保することができる。

【符号の説明】

【0034】

２ パイプライン
３ 第１立坑
４ 第２立坑
１０ 第１管ライニング材
１１、２１ ライナーエンド
１４、２４ コーティングフィルム
２０ 第２管ライニング材
４１ 内面バンド

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】