(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
補修対象の既設管内に既製の新管を導入することで前記既設管の補修が行われる既設管補修工法において、
前記既設管内への前記新管の導入前に、厚さ方向に伸縮性を有し、水膨張性繊維を含む不織布又は織物を含む中間筒状体を、前記水膨張性繊維が少なくとも完全に膨張していない状態で既設管内に導入する中間筒状体導入工程と、
該導入された中間筒状体が少なくとも完全に膨張する前に該中間筒状体内に前記新管を挿入する新管挿入工程と、
を含むことを特徴とする既設管補修工法。
【請求項２】
前記中間筒状体は、常態では前記既設管と前記新管の間隙の幅を超えない厚さを有し、膨張時には前記幅以上の厚さを有することを特徴とする請求項１に記載の既設管補修工法。
【請求項３】
前記中間筒状体は、外側が非膨張性不織布又は織物で構成され、内側が前記水膨張性繊維を含む不織布又は織物で構成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の既設管補修工法。
【請求項４】
前記水膨張性繊維を含む不織布又は織物は、水膨張性繊維と非膨張性繊維を混合して形成されたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の既設管補修工法。
【請求項５】
前記中間筒状体の外周面に水溶性膜を設けたことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の既設管補修工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既設管補修工法、特に補修対象の既設管内に既製の新たな管状体である新管を挿入することによって当該既設管の補修を行う既設管補修工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、下水管渠などの地中に埋設される管については、設置からの年数の経過による様々な変形、例えば、クラックの発生、ズレによる段差の発生、径の変化などが生じることは不可避であり、そのため、下水管の流下力が低下したり、管内への地下水の浸入による下水処理量が増えたりする問題が起こっている。また、特に変形等が生じていない状況においても、老朽化対策や事故の未然防止のための対応が必要であり、設置後、所定の期間が経過している既設管に対しては種々の補修が行われている。
【０００３】
現在、下水管路再生補修技術としては、地上からの作業により地面を開削し、老朽化した管路を地上から掘り出して新管を入れる作業方法、非開削で管の内部から管内面を補修する作業方法、更に、非開削で新管を入れる方法などが採用されている。
【０００４】
この非開削で新管を挿入する補修工法としては、補修対象の既設管の中に未硬化の管状ライニング材を導入し、これを既設管内で拡径した後、光照射や加熱処理により硬化させて更生管とする工法の他に、完成後の更生管の均質化をより確保し易い工法として、予め工場にて製造した所定長さの新管を順次繋ぎながら既設管内に導入するいわゆる鞘管（さやかん）工法と呼ばれる工法が知られている。
【０００５】
この様な鞘管工法では、新管挿入作業完了後、構造の安定化を図るために新管の外周面と既設管の内周面との間に対し隙間埋め作業を行い、通常硬化性充填材例えばセメントモルタル等を充填することが行われる。挿入作業や隙間埋め作業の容易化を図るため、一般的に外径が小さめの新管を採用し既設管内周面と新管の外周面との間の間隔を比較的に大きく取っている。このようにして鞘管では新管は不可避的に内径の小さくなるものとなり流下能力が低下する。
【０００６】
また、隙間埋め作業の容易の効率化を図り、充填材の地盤への漏れを防ぎ隙間に万遍なく充填できるよう、本件出願人は、特許文献１において開示したように、更生管ピースを連結して既設管内の新管を形成する手法において、この新管と既設管との間に柔軟性のある外筒材を設置し、新管とこの外筒材との間に流動性のある硬化材を充填して、最終的に硬化させて更生管全体を完成させる技術などを提案している。このように、既設管内に新管を挿入して既設管の補修を行う場合には、従来から両者の間の隙間に充填材を充填して硬化させる技術は種々採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平２００８−９５７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の技術では、既製管内に挿入した新管の外側の僅かな空間に硬化性の充填材を充填する作業を行わなければならないが、この作業は満遍なく充填することが容易なものではなく、大がかりな装置の設置や煩雑で時間を要する作業が必要となっている。また、この充填材の充填作業が的確に行われない場合は、既設管と新管の間に空間が残存することとなり、補修後の更生管の構造の品質に悪影響が生じることになるばかりでなく、地下水等がその残存空間を通路とし流れ、道路の陥没などにつながる恐れがある。更に、充填材により新管と既設管が強固に結合することから、柔軟性がなく、地震時に壊れ易くなるという問題点があった。
【０００９】
なお、施工後の更生管の流下能力を考え、できるだけ管内径の縮小を抑えなければならないことに対し、従来の技術では充填作業を少しでも行い易くするため、挿入する新管をやむ得なく小さめにし、その結果、流下断面の低下が大きくなる。
【００１０】
この様な状況に鑑みて、本件出願人は、新管の外周面と既設管の内周面との間に硬化性の充填材を流動性を維持した状態で送り込んでいく手法ではなく、新管を既設管に導入する前に、既設管内に中間筒状体を導入し、その内側に新管をその中間筒状体内周面に密着させつつ挿入していく技術を提案している。この工法によれば、新管と既設管との間の隙間での充填材の充填ムラ等の発生を回避することができ、常に安定した更生管の品質を確保することが可能となる。
【００１１】
そして、この工法において、新管を中間筒状体に挿入する作業を行う際には、隙間を生じさせることのないように両者を密着させつつ挿入作業を行わなければならず、更に、中間筒状体を損傷させることなく且つより円滑にその挿入作業を行わなければならない。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、新管と既設管との間に中間筒状体を介在させて既設管の補修を行う工法における新管の挿入動作の円滑化を図り、補修後の更生管の品質の安定化及び耐震性の向上を図ることのできる既設管補修工法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、請求項１に係る既設管補修工法は、
補修対象の既設管内に既製の新管を導入することで前記既設管の補修が行われる既設管補修工法において、
前記既設管内への前記新管の導入前に、厚さ方向に伸縮性を有し、水膨張性繊維を含む不織布又は織物を含む中間筒状体を、前記水膨張性繊維が少なくとも完全に膨張していない状態で既設管内に導入する中間筒状体導入工程と、
該導入された中間筒状体が少なくとも完全に膨張する前に該中間筒状体内に前記新管を挿入する新管挿入工程と、を含むことを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、中間筒状体は、水膨張性繊維が完全に膨張していない状態であるので厚みが薄く、厚さ方向に伸縮性を有するので、新管挿入時に新管が中間筒状体から受ける拘束力と摩擦力は小さくなる。従って、新管の挿入を円滑に行えることから、挿入作業の容易化が図られる。また、新管の導入後において、水膨張性繊維が更に膨張することにより中間筒状体全体が膨張することから、新管と既設管の間隙が埋まり、空間の残余部の発生を有効に回避することができ、一定の拘束力により弾性的に拘束される、安定した新管の設置状態が得られる。
【００１５】
更に、新管の挿入の円滑化が図られることによって、新管の既設管内での移動中における損傷の発生などが防止され、新管と既設管の間の間隙の充填機能部材としての中間筒状体の品質を向上させることが可能となる。なお、中間筒状体は厚さ方向に伸縮性を有するため、圧縮可能であることから、新管の挿入状態での新管の安定保持、更には、地震発生時には既設管、中間筒状体及び新管全体の構成により地震による応力を中間筒状体が吸収し、管全体の耐震性を向上させることができ、高性能の更生管が形成される。
また、本発明の工法により補修する既設管は地下に設置されている場合が多いが、地下には地下水が多く存在することから、この地下水が既設管の損傷部などを通って中間筒状体に浸透し、自発的に水膨張性材料が膨潤し、中間筒状体全体を膨張させることができる。このように中間筒状体が自発的に膨張することから、本工法の容易化が図られる。また、膨張性材料は不織布又は織物にて構成されることで、製造し易く現場扱いが簡単であるばかりでなく、一定の透水性があるので、水の浸透がスムーズで均一である。更に膨張後では透水性が著しく低下し、地下水等の通過道になり難い。なお、時間が立つにつれ地下水中の土粒子が目詰まりを起こし、透水性が殆どなくなる。
【００１６】
請求項２に係る既設管補修工法は、請求項１の既設管補修工法において、前記中間筒状体は、常態では前記既設管と前記新管の間隙の幅を越えない厚さを有し、膨張時には前記幅以上の厚さを有することを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、常態（膨張前）の中間筒状体の厚さを、既設管と新管との間隙の幅を超えないようにすることで、新管挿入時にその間隙に空間的余裕ができ、新管に対する拘束力が小さいため、新管が中間筒状体内を該中間筒状体内周面に密着しながら進行する動作が更にスムーズなものとなり、本工法の迅速な処理を達成することができる。また、中間筒状体の厚さは、膨張時には上記間隙の幅以上に膨張することから、新管挿入後に膨張し始めた中間筒状体は、その厚さが上記間隙の幅に達した後は、その膨張力は中間筒状体の密度を増加させる方向に作用することで、上記間隙を確実に埋めることができるので更に安定した新管の設置状態が得られる。
【００２０】
請求項３に係る既設管補修工法は、請求項１又は２に記載の既設管補修工法において、
前記中間筒状体は、外側が非膨張性不織布又は織物で構成され、内側が前記水膨張性繊維を含む不織布又は織物で構成されたことを特徴とする。
【００２１】
中間筒状体を既設管に導入し始めてからその中間筒状体内に新管を入れる作業はある程度の時間を要する。地下水が多い場所での作業においては、中間筒状体及び新管を導入する作業の間に、意図した時間よりも早く地下水が既設管の損傷部等を通って中間筒状体に浸透して膨張してしまう場合がある。中間筒状体及び新管を導入する作業の間に中間筒状体が膨張すると、新管の挿入をスムーズに行うという本発明の目的を達成できないこととなる。しかしながらこの構成によれば、地下水が既設管の損傷部等を通って中間筒状体に浸透したとしても、中間筒状体の内側に設けた水膨張性繊維を含む不織布又は織物まで地下水が浸透することを、中間筒状体の外側に設けた非膨張性不織布又は織物によって所定時間防ぐことができるため、上記意図しない早期の膨張を回避することができ、中間筒状体が膨張する前の状態で新管の挿入を行うことが可能となる。
請求項４に係る既設管補修工法は、請求項１〜３の何れか１項に記載の既設管補修工法において、前記水膨張性繊維を含む不織布又は織物は、水膨張性繊維と非膨張性繊維を混合して形成されたことを特徴とする。
【００２２】
請求項５に係る既設管補修工法は、請求項１〜４の何れか１項に記載の既設管補修工法において、
前記中間筒状体の外周面に水溶性膜を設けたことを特徴とする。
【００２３】
この構成によれば、中間筒状体及び新管の導入作業において中間筒状体が地下水と接触した場合、水溶性薄膜がバリア（壁）の役割となり、中間筒状体への水の浸透を所定時間防ぐことができる。従って、非膨張状態を長く保つことができ、新管挿入工程の時間をより長く確保することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係る既設管補修工法によれば、厚さ方向に伸縮性を有しする中間筒状体に膨張性を有する部材を使用することで、新管の挿入作業において中間筒状体からの拘束力が低い状態で新管の推進性を向上させ、新管挿入作業の円滑性及び迅速性を達成しつつ、新管挿入後に既設管と新管との間隙を中間筒状体の膨張により確実に満たすことで、がたつき防止と新管の保護を図ることができる。これにより、作業の煩雑化を伴うことなく、新管挿入により形成される更生管の品質の向上と安定化及び中間筒状体の柔軟性による耐震性の向上が達成される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】（Ａ）及び（Ｂ）は、既設管への中間筒状体の挿入状態を示す説明図であり、（Ｃ）は中間筒状体の拡大断面図である。
【図２】本件発明に係る新管導入工程を行う動作説明図である。
【図３】新管導入後に中間筒状体が膨張した後の状態を示す説明図である。
【図４】中間筒状体の別の形態を示す断面図である。
【図５】中間筒状体の別の形態を示す断面図である。
【図６】中間筒状体の別の形態を示す断面図である。
【図７】中間筒状体の加熱を行う移動体の構成例を示す概略構成図である。
【図８】本発明が適用される一例としての下水道本管の全体構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
（第１の実施の形態）
以下、本発明による第１の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。図８は、本発明の既設管補修工法が適用される管渠の例を示している。図示のように、所定間隔をおいて設置されたマンホール１００と１０２との間には、補修対象の既設管である下水道本管１０が配置されている。この下水道本管１０を本発明の工法を用いて補修する場合を例にして説明する。
【００２９】
図１（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明に係る既設管補修工法における中間筒状体導入工程を示しており、中間筒状体１２が補修対象の下水道本管１０に導入された状態が示されている。同図（Ａ）は下水道本管１０の伸長方向に沿った概略縦断面図、同図（Ｂ）は下水道本管１０の伸長方向に直交する方向の概略縦断面図である。
【００３０】
図示のように、まず、下水道本管１０には、中間筒状体１２が、一方のマンホール側（図示せず）から、例えば、他方側からの牽引による引き込み動作により引き込まれ、拡径していない状態となっている。
【００３１】
中間筒状体１２は、同図（Ｃ）に示したように、ポリアクリル酸ナトリウム等の水膨張性繊維１２ａやポリエステル等の非膨張性繊維１２ｂを混合して不織布又は織物としたものであり、膨張前の厚さは新管２０（新管ピース２０−１）（図２及び３で図示）と既設管である下水道本管１０の間隙の幅よりも小さく設定される（例えば５ｍｍ〜１０ｍｍとする）。そして中間筒状体は不織布又は織物からできていることから、厚さ方向にある程度の伸縮性を有する。
【００３２】
このように、中間筒状体１２を厚さ方向に伸縮性のあるものとし、更にその厚さを新管２０と下水道本管１０との間隙よりも小さい厚さに設定することで、後述する新管２０の導入をスムーズに行うことができ、新管２０挿入作業の円滑性、迅速性が達成される。中間筒状体１２の導入は、引き込み挿入に限られず、中間筒状体１２を内側から反転させつつ送り込む既知の反転挿入方法を用いることも可能である。
【００３３】
図２は、新管２０を中間筒状体１２に挿入する工程（新管挿入工程）が示されており、既設管である下水道本管１０の管軸方向断面図である。新管２０は、予め工場生産にて形成されたものであり、例えば、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリブチレンテレフタレートなどで設置個所の下水道本管１０の状況に対応した適切な厚さに構成されている。また、新管２０は、例えば、５０ｃｍ〜１００ｃｍ程度の長さに形成された、新管ピース２０−１〜２０−ｎを順次後方から連結して、全長に亘って連続するように挿入設置されるものである。
【００３４】
また、本実施の形態では、先頭の新管ピース２０−１の進行方向の先端部には、先端に向かって外径が漸次小さくなった先頭体１４が着脱可能に取り付けられている。この先頭体１４は、例えば、計量で且つ進行中に変形しない程度の硬度を備えた鋼製の材料にて形成されており、新管ピース２０−１の挿入進行の円滑化を図っているものである。なお、先頭体１４の最大外形は新管２０の外形よりもやや大きく形成してもよい。
【００３５】
新管ピース２０−１の進行は、例えば、先頭体１４を矢印２００方向にワイヤ１８等により牽引することにより行われる。先頭体１４の先端にフック部１６を設け、このフック部１６にワイヤ１８等を係止させ牽引する通常の手法を用いることが可能である。また、牽引だけでなく、後部（発進側）から新管を押して挿入することも可能であり、前部（到達側）からの牽引と後部（発進側）からの押入の双方を用いて挿入作業を行うこともできる。新管ピース２０−１は、先頭のもののみを図示しているが、この後方から順次、新管ピース２０−２〜２０−ｎを連結して、補修対象の下水道本管１００全体に新管２０の挿入が行われる。
【００３６】
新管２０の進行動作において、先頭体１４は中間筒状体１２を押し広げつつ進行する。中間筒状体１２は膨張する前の状態（常態）であり、その厚さは既設管である下水道本管１０と新管２０の間隙の幅よりも薄いため、中間筒状体１２の上部表面から下水道本管１０の内周面の間には空間２２が存在する。即ち、新管２０を挿入するためのある程度の空間的余裕が存在するため、中間筒状体からの拘束力（押圧力）を殆ど受けずに新管２０を容易に挿入することができる。
【００３７】
図３は、新管挿入後に中間筒状体が膨張した後の状態を示す説明図である。新管２０挿入後、中間筒状体１２に含まれる水膨張性繊維１２ａが膨張し中間筒状体１２全体が膨張することで厚みが増し、図２に存在していた下水道本管１０と新管２０の間の空間が充満され、がたつきのない安定した新管２０の設置状態が得られている。
【００３８】
下水道管は一般的に地下約２〜３ｍの深さに設置されるが、この深さの地下には通常、地下水が多く含まれており、この地下水は下水道本管１０の損傷部等を通り中間筒状体１２に浸透する。新管２０が挿入された後、中間筒状体に含まれる水膨張性繊維１２ａが地下水により膨張することにより、中間筒状体１２が膨張し、新管２０と下水道本管１２の間隙を埋めることができる。中間筒状体１２は下水道本管１０と新管２０の間隙の幅の厚さに膨張した後、それ以上膨張することは不可能となるため、その膨張力は密度を増加させる方向に進む。これにより新管２０の設置状態の安定化が図られ、更に中間筒状体１２は柔軟性を有することから地震発生時などにおける新管２０の耐震性能が向上する。
【００３９】
図４は、中間筒状体の別の形態を示した断面図である。中間筒状体として、図１（Ｃ）で示したように水膨張性繊維１２ａと非膨張性繊維１２ｂとを単に混合した不織布又は織物だけでなく、本図に示すように、中間筒状体１２を２層構造として、上層の既設管側を非膨張性繊維層３２とし、下層の新管側を水膨張性繊維層３０としている。新管２０導入をスムーズに行うためには、中間筒状体１２の導入作業の開始から新管２０挿入作業の完了までは、中間筒状体１２が地下水により膨張することを防ぎ、膨張前の薄い状態を維持していることが必要であるが、このように中間筒状体１２を２層構造とすることで、中間筒状体１２の外側から侵入した地下水は、まず膨張しない非膨張性繊維層３２に浸透し、次に水膨張繊維層３０まで浸透するので、中間筒状体１２全体が膨張し始める時間を遅らせることができる。地下に存在する地下水の量に応じて２つの層の厚さの比率を変更してもよい。
【００４０】
なお、図示していないが、新管２０側周面にも非膨張性繊維層３２を設けて水膨張性繊維層３０を非膨張性繊維層３２で挟んだ３層構造としてもよい。このような構成とすれば、中間筒状体１２を下水道本管１０に挿入する際、地下水が中間筒状体１２の内側に入ったとしても、中間筒状体１２の導入作業の開始から新管２０挿入作業のための時間を十分に長く確保することができる。なお、上記水膨張性繊維の代わりに水で膨張するウレタンフォーム等の水膨張性フォームも使用することができる。
【００４１】
図５は、中間筒状体の別の形態を示した断面図である。本形態の中間筒状体１２は、非膨張性繊維層３６の中に粒状とした水膨張性フォーム３４を埋め込んだものである。この粒状とした水膨張性フォーム３４の直径は２〜３ｍｍである。この構成によっても、上記と同様に、中間筒状体１２に地下水が侵入しても非膨張性繊維層３６に浸透している間は、中間筒状体１２の膨張を防ぐことができ、粒状の水膨張性フォーム３４までの地下水の浸透を遅らせることができる。なお、上記と同様に地下水の量に応じて、水膨張性フォーム３４の大きさ及び数を適宜増減してもよい。
【００４２】
図６は、中間筒状体の別の形態を示した断面図である。本形態の中間筒状体１２は、中間筒状体１２の外周面と内周面の両方に水溶性膜４０が設けられている。水溶線膜４０で挟まれた部分は、図１（Ｃ）に示したように水膨張性繊維１２ａと非膨張性繊維１２ｂを混合して不織布又は織物としたもの、あるいは上記図４及び５で説明したものいずれでもよい。この水溶性膜４０は、厚さ０．１〜０．３ｍｍであり、水溶性ポリマー、例えば水溶性ポリアミド等などから構成されている。水溶性膜４０を設けることで、中間筒状体１２及び新管２０の導入作業時において、中間筒状体１２と地下水が接触したとしても、水溶性膜４０が中間筒状体１２に地下水が浸透することを所定時間防止する役割を果たし、中間筒状体１２の膨張前に中間筒状体１２及び新管２０の導入作業を行うことができる。また、地下に存在する地下水の量に応じて水溶性膜４０の厚さを変えてもよい。
【００４３】
（参考例）
参考例では、中間筒状体に含まれる膨張性部材として熱により膨張する部材（熱膨張性部材）を用いる。熱膨張性部材を第１の実施の形態のように、非膨張性繊維からなる不織布又は織物に組み込んだものでもよいし、中間筒状体全てが熱膨張性部材からなるものでもよい。熱膨張性部材としては、熱発泡ウレタンなどを用いることができる。
【００４４】
熱膨張性部材を含む中間筒状体を第１実施の形態と同様に、既設管に導入し、中間筒状体の中に新管を挿入する。その後、熱膨張性部材に熱を加え中間筒状体が膨張し既設管と新管の間隙を埋めることができる。
【００４５】
加熱工程は、加熱部を備える移動体を新管内で移動させることで、新管を加熱し、その熱を中間筒状体に伝達させることにより行う。図７は、移動体５０の構成の一例を示す概略構成図であり、例えば、ケーシング５２内に電熱線や赤外線発光手段等の発熱体の加熱手段５４を内部に装填し、ケーシング５２からこの熱が熱風や光線を媒体として新管に伝わるようにしている。例えば、赤外線ランプなどの発光体を用いる場合、ケーシング５２を透光性の部材で構成することで、新管に的確に熱を伝達することができる。また、発熱体を用いる場合、ファンなどをケーシングに装着してケーシング内の熱を新管側に吹き出すようにするのが好適である。加熱温度は、使用する熱膨張性部材の膨張温度に応じて決定する。
【００４６】
本実施の形態は、地下水が多量に含まれる地下に設置された既設管に有効である。即ち、上記図４、図５及び図６で示した中間筒状体の早期膨張防止措置をしてもなお、中間筒状体及び新管の導入作業時に中間筒状体が膨張してしまう場合に、本実施の形態に示した熱膨張性樹脂を含む中間筒状体を使用することで、中間筒状体が膨張前の状態で新管をスムーズに挿入することができ、新管挿入後に任意に膨張させることができる。更に、本実施の形態は、地下水が存在しないか存在してもわずかな量しかない地下に設置された既設管に有効である。
【００４７】
なお、本発明は上記各実施の形態の構成に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１０  下水道本管
１２  中間筒状体
１４  先頭体
１６  フック部
１８  ワイヤ
２０  新管
３０  水膨張性繊維層
３２  非膨張性繊維層
３４  水膨張性フォーム
３６  非膨張性繊維
４０  水溶性薄膜
１００、１０２  マンホール
【図１】
0005600419.tif 000002
【図２】
0005600419.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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