(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設管路の内壁を切削して拡径し、拡径された既設管路の内側に補修管を設置する装置であって、
前記拡径された既設管路の内部を移動し、後端に前記補修管が連結される筒状本体と、
前記筒状本体の前端に配置され、前記既設管路の内壁を切削して拡径する回転切削部と、
前記筒状本体内で前記回転切削部の後方に搭載され、回転切削部を回転駆動する回転駆動部と、
前記筒状本体に固定され、前記回転切削部の中心を貫通して前方に延びる延長軸と、
一端が前記延長軸に連結され、他端は前記既設管路の外部に引き出される牽引材と、
前記既設管路の外部に設置され、前記牽引材を牽引する牽引部と
前記回転切削部で前記既設管路の内壁を切削する際に発生する回転反力を受ける反力受け手段と
を備える既設管路の補修装置。
【請求項２】
前記反力受け手段が、前記補修管の内側で前記筒状本体の後方に連結され、補修管の後方に延びる反力受軸と、補修管の後方で反力受軸に連結され、既設管路の内壁に対して補修装置の移動方向に移動可能で回転方向に不動に支持される反力受腕とを備える
請求項１に記載の既設管路の補修装置。
【請求項３】
前記回転切削部が、互いに逆方向に回転する一対の回転切削部からなり、
前記反力受け手段が、互いの回転反力を受ける相手側の回転切削部である
請求項１または２に記載の既設管路の補修装置。
【請求項４】
前記回転切削部の前方で前記延長軸に配置され、前記既設管路の内壁に沿って摺動する案内環をさらに備える
請求項１〜３の何れかに記載の既設管路の補修装置。
【請求項５】
前記回転切削部が、先端に切削刃が取り付けられる中空状の回転盤を有し、
前記回転駆動部が、前記筒状本体の中心線上に配置された駆動モータと、前記回転盤を支持して一体回転する中空保持体と、駆動モータの回転を中空保持体に伝達する遊星歯車機構とを有し、
前記延長軸が、前記中空状の回転盤および中空保持体の中心を貫通している
請求項１〜４の何れかに記載の既設管路の補修装置。
【請求項６】
補修装置を軸方向に貫通する流体通路をさらに備える
請求項１〜５の何れかに記載の既設管路の補修装置。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかに記載の補修装置を用いて既設管路を補修する方法であって、
補修する既設管路の一端に、前記補修装置を配置する工程(a)と、
前記補修装置の延長軸に連結された牽引材を、前記既設管路の他端側に引き出し、牽引部で牽引して、補修装置を既設管路内に進める工程(b)と、
前記補修装置の進行とともに、補修装置の回転駆動部で回転切削部を回転駆動させて、既設管路の内壁を切削して拡径する工程(c)と、
前記補修装置の進行とともに、補修装置の筒状本体に連結された補修管を、拡径された既設管路の内部に設置する工程(d)と、
前記既設管路の内壁の切削に伴って発生する回転反力を前記反力受け手段で受け止める工程(e)と
を含む既設管路の補修方法。
【請求項８】
請求項６に記載の補修装置を用いて流体用の既設管路を補修する方法であって、
前記工程(a)の前に、前記既設管路の補修区間の前後で流体の通過を遮断する工程(-a)をさらに含み、
前記工程(a)が、前記補修区間内に前記補修装置を配置し、前記遮断個所よりも外側の既設管路同士を前記補修装置内の流体通路を含む流体通路で連結する
請求項７に記載の既設管路の補修方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、既設管路の補修装置および方法に関し、詳しくは、下水道その他の地下埋設管において、老朽化などに伴い破損や劣化が生じたときに既設管路を補修するのに使用される装置と、このような装置を用いて既設管路を補修する方法とを対象にしている。
【０００２】
【従来の技術】
下水道やガス配管などの地下に埋設された既設管路が、経時変化による劣化や地震などの外力による損傷を受けた場合、補修作業が必要になる。
従来、既設管路の補修方法として、既設管路の内壁を少し削り取って内径を拡げる拡径作業を行い、拡径された既設管路の内側に新たな管材を敷設する方法が知られている。この方法では、既設管路の全体を撤去する必要がなく、作業が効率的に行える。既設管路で保護された空間に補修管材を設置するので、補修作業中に地盤が崩れたり補修管材の設置に大きな抵抗力が加わったりすることが防げ、補修管材の設置作業が容易であるなどの利点がある。
【０００３】
本件出願人は、特許第２５８３２０４号（特開平８−７５０４５号）において、上記した既設管路の補修あるいは更新を、管路内に作業員が立ち入ることなく自動で能率的に実行できる方法および装置を提案している。この技術では、キャタピラなどで走行する自走車にモータなどの駆動機が搭載される。自走車の後端に取り付けられ、外周にローラビットなどの切削刃を備えた環状切削手段を駆動機で回転駆動する。自走車の走行に伴って、環状切削手段が既設管路の内壁を切削する。環状切削手段の後方には新設管を連結しておき、切削されて拡径された既設管路の内側に新設管が挿入されていく。また、キャタピラ付きの自走車の代わりに、前方側のマンホールなどからワイヤで既設管路内の環状切削手段および新設管を牽引して、既設管路の切削および新設管の敷設を行う技術も提案している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記した先行技術では、既設管路内に、環状切削手段を回転駆動する駆動機あるいは駆動機を搭載した自走車が自由に移動できるだけのスペースが必要であり、小径管には適用し難い場合がある。
コンクリートなどで構築された既設管路の内壁を切削する環状切削手段の駆動機としては、かなり大出力のモータ等が必要であり、必然的に外形が大きくなる。そのため、駆動機を配置することが困難なほどの小径管では、前記した先行技術は適用し難い。
【０００５】
別の問題として、環状切削手段を回転させて既設管路の内壁を切削すると、切削刃の回転方向と逆の方向に回転反力が発生する。この回転反力を受け止めないと切削が困難である。自走車が傾いたりひっくり返ったりすることも起こる。環状切削手段を牽引するワイヤが捩れてしまうことにもなる。
さらに、環状切削手段の中心線と既設管路の中心線とを正確に一致させないと、既設管路の内壁を均等に切削することができず、内壁を削りすぎて強度的に弱い部分が生じたり、内壁を貫通したりしてしまうことも起こる。ワイヤによる牽引の場合には特に、環状切削手段の位置や姿勢が不安定になり易い。
【０００６】
本発明の課題は、前記した先行技術を改良し、小径管に対しても十分に対応させ易く、切削時の反力に伴う問題も解消でき、精度の高い切削作業ができ、既設管路の補修作業を能率的に行えるようにすることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる既設管路の補修装置は、既設管路の内壁を切削して拡径し、拡径された既設管路の内側に補修管を設置する装置であって、前記拡径された既設管路の内部を移動し、後端に前記補修管が連結される筒状本体と、前記筒状本体の前端に配置され、前記既設管路の内壁を切削して拡径する回転切削部と、前記筒状本体内で前記回転切削部の後方に搭載され、回転切削部を回転駆動する回転駆動部と、前記筒状本体に固定され、前記回転切削部の中心を貫通して前方に延びる延長軸と、一端が前記延長軸に連結され、他端は前記既設管路の外部に引き出される牽引材と、前記既設管路の外部に設置され、前記牽引材を牽引する牽引部と、前記回転切削部で前記既設管路の内壁を切削する際に発生する回転反力を受ける反力受け手段とを備える。
【０００８】
〔既設管路〕
各種土木建築において利用されている管路構造が適用される。上下水道、ガス配管路、電力配管路、通信配管路などがある。一般的には地下に埋設されるが、地上であっても土木構造や建築物の内部などに設置され、外部からの補修が困難な管路構造にも適用できる。
管路は、コンクリート管あるいはヒューム管、セメント管、セラミック管、合成樹脂管など、切削による拡径が可能な材料で構築されている必要がある。鋼管の内面に合成樹脂やアスベスト材料などの内張り層が形成された複合管にも適用できる。
【０００９】
管路の断面形状は、通常は円形であるが、回転切削部の構造を変更すれば、楕円形や長円形、角形などの管路に対しても適用することは可能である。直線状の管路に適用するのが一般的であるが、曲線部分を含む管路にも適用することができる。
本発明の補修装置および補修方法は、作業員が入って補修作業を行うのが困難な比較的小径の既設管路に有用である。既設管路は、切削して拡径しても支障がない程度の厚みを有している必要がある。具体的には、口径１００〜７００ｍｍ、管路厚み２５〜６０ｍｍ程度の管路に適用することができる。
【００１０】
補修作業を行う既設管路の両端には、補修装置および補修管の搬入ができ、牽引作業などができる開口が必要である。この開口として、作業員の出入り口となるマンホールや点検口などが利用できる。補修作業のために新たな開口を一時的に形成することもできる。
〔補修管〕
補修装置で拡径された既設管路の内部に挿入して、既設管路の強度や耐久性を向上できる構造および材料であればよい。基本的には、前記した既設管路と共通する材料や構造が採用できる。補修管には、軸方向に連結する嵌合構造や継ぎ手構造を備えておくのが好ましい。
【００１１】
補修管の外径は、既設管路の拡径する前の内径よりは大きく、拡径後の内径と同じか少し小さく設定される。既設管路の拡径後の内径よりも少し小さいほうが、補修管の移動作業が容易である。補修管の内径は、補修管の肉厚が十分に確保できれば、できるだけ大きいほうが、補修作業後の管路断面積を減らすことがない。補修管の内径が既設管の拡径前の内径と同じであれば、補修前後で管路断面積の変化がなくなり、管路の機能を低下させない点で好ましい。
補修管の内面が、既設管路よりも粗度係数が小さく平滑であったり汚れが付着し難い材質であったりすれば、管内に流す流体の流下能力を向上させることができる。既設管路と同じ材質であっても、経時的な汚れの付着や損傷がある既設管路の内面に比べると、平滑で流下能力も向上する。
【００１２】
〔筒状本体〕
管路内に搬入される補修装置の本体構造であり、回転切削部などの機構構造を支持あるいは収容する。
管状本体の外形は、既設管路に搬入して内部を移動できる形状であればよい。但し、筒状本体は、既設管路を拡径してから拡径された部分に挿入されるので、拡径後の内形状に合わせておけばよい。一般的には、拡径後の内形状と相似で少し小さな形状に設定しておく。
管状本体は、鋼管材などの構造強度に優れた材料で構成される。
【００１３】
管状本体の後端には、補修管を連結可能な構造を備えておく。具体的には、管状本体の後端に補修管を嵌入可能な凹部を設けておいたり、補修管の端部の継ぎ手構造と連結可能な継ぎ手構造を備えておいたりすることができる。
〔回転切削部〕
通常の土木作業装置における回転式の切削装置と同様の構造が採用できる。具体的には、各種のトンネル掘削装置と共通する技術が適用できる。
回転切削部には、回転動作を行う本体部分と、本体部分に取り付けられて、既設管路の材料を切削可能な切削刃とを備えておく。
【００１４】
切削刃は、工具鋼や工具セラミック、工業用ダイヤモンドなどの硬質材料からなり、既設管路の拡径形状にあわせて必要な配置形状で、回転切削部の本体部分に切削刃が取り付けられる。
回転切削部の本体部分を、中空の円盤状に構成し、円盤の外周に切削刃を配置することができる。この回転切削盤の中央には、後述する延長軸を通すことができる。切削刃は、回転切削部の本体部分に対して回転可能に取り付けられる、いわゆるロータリー刃やローラビットであってもよい。勿論、本体部分に固定的に取り付けられる固定ビットも使用できる。
【００１５】
切削刃による既設管路の切削個所に、切削性を改善したり、切削時に発生する切削粉などを排除したりする機構を備えておくことができる。具体的には、切削油あるいは水などを含む切削液を供給すれば、切削性が良好になる。水や空気を吹き付けて切削粉などを排除することができる。切削性の改善と切削粉の排除との両方を効率的かつ経済的に達成する方法として、切削個所に水を供給し、切削粉などを含む水を吸引排出する方法が採用できる。この場合、水の供給手段および排出手段を、補修装置から既設管路の外部までに配置しておくことになる。
〔回転駆動部〕
回転切削部を、既設管路の切削に適した回転速度で回転駆動できれば、通常の土木技術や機械技術における回転駆動機構が採用できる。
【００１６】
回転駆動源としては、電気モータが一般的であるが、油圧モータや空気圧モータなども採用できる。
回転駆動部には、駆動源の回転速度やトルクを、回転切削部における切削作業に適した条件に変換する変換機構を備えておくことができる。具体的には、歯車減速機などの変速機構が利用される。トルクコンバータやクラッチ機構などを備えておくこともできる。
駆動力の変換機構として、遊星歯車機構が採用できる。遊星歯車機構は、基本的には、回転中心に配置される太陽歯車と、太陽歯車の外周に噛み合う遊星歯車と、遊星歯車の外周に噛み合う内歯車とを備えている。これらの歯車の配置構造や支持構造、入出力の関係によって、入出力の回転速度を変えたり、回転方向を変えたりすることが、比較的に狭いスペースで簡単に行える。遊星歯車機構の中央に、後述する延長軸を補修装置の本体部分に固定する固定構造を配置することができる。
【００１７】
回転駆動部は、回転切削部よりも後方になる筒状本体内に配置される。したがって、回転駆動部の外形は、既設管路の拡径された内径部分に配置される筒状本体に収容できる程度であればよい。
〔延長軸〕
延長軸は、牽引部で牽引材に加えられた牽引力を補修装置の筒状本体に伝達する。
延長軸は、鋼管や鋼棒材など、十分な剛性や耐久性がある材料で構成される。延長軸の一端は、筒状本体あるいは筒状本体と一体の構造部材に固定される。延長軸の他端は、回転切削部よりも前方に延び、ここに牽引材が連結される。回転切削部よりも後方側で筒状本体に固定された延長軸は、回転切削部の中心を貫通して前方に延びる。
【００１８】
回転する回転切削部と固定構造である延長軸との間には、摺動機構や軸受機構などを設けておくことができる。
延長軸の内部には、切削位置へ水などを供給する通路や回転駆動部への電力供給線などを設置しておくことができる。
〔牽引材〕
補修装置を既設管路内で移動させる牽引力を延長軸に加えることができれば、通常の土木技術や機械技術における牽引力の伝達機構が採用できる。
補修装置を中心線方向に確実に牽引したり、既設管路と交差するマンホール内などを通じて牽引材の引き出しを可能にしたりするために、牽引材は可撓性あるいは屈曲性を有するものが好ましい。牽引材は、任意の方向に撓んだり屈曲できたりするものであってもよいが、少なくとも１方向あるいは直交する２方向に屈曲できるだけでもよい。
【００１９】
牽引材として、ワイヤロープやリンクチェーン、ローラチェーン、ＰＣ鋼材などが使用できる。
牽引材が、屈曲は可能であるが捩れない構造を備えていれば、回転切削部で発生する回転方向の切削反力を、牽引材を介して既設管路の外部で受け止めるようにすることもできる。
牽引材には、補修装置に供給する電力線や通信制御線などを沿わせておいたり内部に収容しておいたりすることができる。
〔牽引部〕
既設管路の外部に設置され、牽引材を牽引する。基本的には、通常の土木機器における牽引装置と共通する技術が適用できる。
【００２０】
牽引部には、ウィンチ装置が使用できる。具体的には、牽引材を巻き取るリール、リールを回転駆動するモータ、ブレーキ、クラッチなどの機構を備えておくことができる。牽引材を前後のチャックで交互に掴んだり離したりしつつ引き寄せる牽引ジャッキが使用できる。具体的には、センタホールジャッキと呼ばれる装置が利用できる。
牽引部には、牽引力の大きさを検知し、その結果に基づいて作動を制御する制御装置や安全装置を備えておくこともできる。
牽引部は、既設管路の外であれば、マンホールなどの既設管路につながる構造物内に設置しておいてもよいし、地表に設置しておくこともできる。牽引部を、地表で走行自在な作業車に搭載しておけば、機動性が高まる。
【００２１】
〔反力受け手段〕
回転切削部で既設管路の内壁を切削すると、切削抵抗が切削刃の回転方向と反対の方向の回転力として発生する。この回転反力を受け止めなければ、切削作業は困難である。
反力受け手段としては、回転反力を何らかの固定構造で吸収すればよい。回転切削部に回転反力と反対方向の回転力を加えてもよい。
補修装置の質量あるいは慣性が、反力受け手段になる。回転反力に比べて、補修装置全体の重量が十分に重ければ、補修装置内部で回転反力が吸収できる。補修装置と既設管路との間の接触面における摩擦抵抗力で回転反力を吸収することもできる。但し、補修装置自体で吸収できる回転反力の大きさは比較的に小さい。
【００２２】
反力受け手段として、補修装置から既設管路の補修部分の外まで延びる構造材を、既設管路の壁などの固定構造に支持させておくことが有効である。
具体的には、補修装置の後方に連結した反力受軸を、補修管の後方まで延ばし、既設管路の内壁に反力受軸を固定しておくことができる。反力受軸に取り付けた反力受腕を既設管路の内壁に支持させてもよい。反力受腕が、既設管路の内壁に対して補修装置の移動方向には移動可能で回転方向には不動に支持されていれば、回転方向の反力は確実に受け止めながら、補修装置の移動にともなって反力受軸および反力受腕を移動させることができる。
【００２３】
〔多段回転切削部〕
回転切削部を多段に設けておくことで、反力受け手段の機能が果たせる。
具体的には、回転切削部を、例えば、互いに逆方向に回転する一対の回転切削部で構成する。両方の回転切削部で既設管路を切削すると、それぞれの回転切削部に回転反力が加わる。互いの回転方向が逆であれば、回転反力の方向も逆になり、互いの回転反力が相殺されることになる。それぞれの回転切削部が、相手側の回転切削部の反力受け手段として機能する。両方の回転反力が全く同じ大きさであれば、回転反力は完全に相殺される。両方の回転反力に違いがあっても、その差分だけが外部に伝達されるので、外部に設ける反力受け手段を簡略化できる。
【００２４】
多段回転切削部は、切削径の異なる回転切削部を組み合わせることで、切削効率を向上させることができる。通常は、小径の回転切削部の後方に大径の回転切削部を配置する。１段毎の回転切削部における切削量が少なくなるので、切削効率が向上し、各段における切削力は小さくて済む。回転切削部を３段以上に組み合わせることもできる。
〔案内環〕
回転切削部の前方で延長軸に配置される。既設管路の内壁に沿って摺動し、補修装置の姿勢および回転切削部における切削位置や方向、姿勢を制御することができる。
【００２５】
案内環の材料は、既設管路の内壁に当接して摺動可能な構造材であればよく、鋼などの金属材料、繊維強化樹脂などの樹脂材料、ゴム材料、セラミック材料などが使用できる。
案内環の外形は、既設管路の内形状に合わせておくことができる。既設管路に配置された状態で案内環の中心を既設管路の中心と位置合わせできれば、案内環の全周が既設管路の内面に当接する必要はない。例えば、既設管路の内面に対して案内環が、周方向で断続的に接触したり、補修装置および延長軸の重量を支える案内環の下面側だけが接触したりするものであってもよい。
【００２６】
案内環には、補修装置に水を供給したり排出したり電力を供給したりする配線路を取り付けておくことができる。
案内環が、既設管路に対して軸方向には摺動容易であるが、周方向には摺動し難い構造であれば、案内環と既設管路との摩擦抵抗によって、回転切削部の回転反力を受け止めることができる。
〔作業車〕
補修作業に必要な設備装置のうち、地表に設置される設備装置を搭載する。
通常の土木作業において、トラックなどを利用して構成される作業車と同様の技術が採用できる。
【００２７】
作業車には、牽引部を設けておくことができる。補修装置に、水などの切削液を供給するポンプなどの供給装置や、排出された水などを回収し、切削粉などと分離する固液分離装置、補修装置に電力を供給する電力供給装置などを搭載することもできる。補修作業の進行状況を表示したり監視したり制御したりする装置を搭載することもできる。
さらに、作業車には、牽引材を既設管路の内部まで案内するプーリなどの案内機構を搭載しておくこともできる。
〔流体通路〕（追加技術）
既設管路が、流体を流通させる管路の場合、補修作業のために流体の流通が阻害されるのを防止するために、補修装置を軸方向に貫通する流体通路を備えておくことが有効である。
【００２８】
流体通路は、補修装置の前面側から背面側までを貫通して流体が流通できる空間が存在していればよく、通常の管路や配管、ホースなどが使用される。補修装置のうち、回転運動を行なう回転切削部や回転駆動部の動作領域を避けて流体通路を設けておくのが好ましく、例えば、補修装置の中心線に沿って流体通路が配置できる。但し、回転運動部分でも、各種の回転シール構造を設けておけば、流体通路を配置することは可能である。
前記した反力受軸を管材で構成すれば、反力受軸の内部空間を流体通路として利用することができる。
【００２９】
〔補修作業〕
基本的には、既設管路の切削および拡径、補修管の設置を含む通常の補修作業と同様の作業工程が採用できる。
前工程：補修作業の前には、必要に応じて、既設管路の内部に存在し補修作業の支障になる構造物を撤去したり、既設管路内部の清掃や洗浄を行ったりする。流体が流れる既設管路では、流体の通過を遮断しておく。既設管路が下水道の場合、管路の途中に取り付け管が接続されているので、取り付け管の接続個所は閉塞しておく。
【００３０】
牽引部を搭載した作業車を、既設管路の補修区間の終点側になるマンホールの地表開口付近に配置したり、設置する補修管を、補修区間の始点側になるマンホールの地表開口付近に配置したりする作業も行われる。
工程(a)：既設管路の一端に、補修装置を配置する。
補修装置は、全体を組み立てた状態あるいは分解した状態で、既設管路の端部のマンホールなどを利用して搬入する。既設管路の端部に、延長軸が配置され、その後方に回転切削部、筒状本体が配置される。
工程(b)：補修装置の延長軸に連結された牽引材を、既設管路の他端側に引き出し、牽引部で牽引して、補修装置を既設管路内に進める。
【００３１】
牽引材は、補修装置の延長軸から既設管路の内部を経て既設管路の外で牽引部に連結される。牽引材を案内するプーリなどの機構も設置される。水の供給や排出、電力供給などを行う管路やホース、ケーブルも敷設する。
これらの作業は、補修区間の両端のマンホールなどに作業員が入って行えばよい。既設管路内に牽引材を通す際など、既設管路内での作業が必要な場合には、既設管路内を走行自在な自走車やロボット装置を使用することができる。
牽引材に加わる牽引力は、補修装置の重量や切削抵抗、施工距離、既設管路の口径などの条件によって異なるが、５〜２００ｋＮ程度の牽引力を加えて補修装置を移動させることができる。
【００３２】
牽引材の巻き取り速度を変えれば、補修装置の移動速度を調整できる。回転切削部における切削状況や牽引抵抗の大きさなどに合わせて、適切な移動速度を設定すればよい。具体的には、０．０４〜２．５ｍ／minの範囲で移動速度が設定できる。
工程(c)：補修装置の進行とともに、補修装置の回転駆動部で回転切削部を回転駆動させて、既設管路の内壁を切削して拡径する。
既設管路の内壁材料や内径、切削量などの条件に合わせて、回転切削部の回転速度および移動速度、切削刃の配置形状および材質などを、適切な切削条件になるように設定する。
【００３３】
回転切削部の回転速度は、０〜６００ｒｐｍの範囲に設定できる。切削個所の周速を、１０〜３０ｍ／min程度に設定する。
拡径量は、既設管路および補修管の口径によって決まる。拡径量が多いほど、外径が大きく分厚い補修管が設置できるが、既設管路の厚みが薄くなる。既設管路の厚みが薄くなり過ぎると、地盤からの圧力などで既設管路が破損する問題が生じる。管の材種や劣化度などの条件に合わせて、適切な範囲で拡径量を設定することができる。
工程(d)：補修装置の進行とともに、補修装置の筒状本体に連結された補修管を、拡径された既設管路の内部に設置する。
【００３４】
補修装置の後端に連結された補修管は、補修装置の移動にともなって既設管路に挿入される。補修装置の進行とともに、補修管列の後端に順次補修管を連結する作業を行う。補修管の後端にジャッキなどで押圧力を加えて補修管を推進させることもできる。補修管列を、補修装置で引っ張ると同時に後端から押圧することもできる。
工程(e)：既設管路の内壁の切削に伴って発生する回転反力を反力受け手段で受け止める。
反力受け手段として、多段回転切削部を採用したり、補修装置の内部で反力を吸収できるようになっていたりする場合には、特別な作業は不要である。牽引材が回転反力を吸収できる場合にも、特別な作業は必要ない。
【００３５】
補修管の内部に反力受軸を配置して、補修管の後方側で反力を受け止める場合には、補修管を連結する際に反力受軸も順次継ぎ足していく。反力受軸に反力受腕が取り付けられる場合は、反力受軸を継ぎ足す毎に、反力受腕の取り付け位置を最後部の反力受軸に移す作業を行う。
後工程：補修区間全体で既設管路の内壁が切削され拡径されて補修管が設置されれば、補修作業の基本的な作業工程は終了する。その後、必要に応じて、以下の工程を行うことができる。
補修作業に使用された装置機材を撤去する作業がある。反力受軸は順次分解してから撤去すればよい。
【００３６】
補修管と既設管路との一体化を図るために、既設管路と補修管との間にコンクリートやモルタルその他の裏込め材料を充填して硬化させる作業がある。補修管の内面に樹脂コーティングなどの仕上げ加工を施す作業がある。補修管の端部とマンホールなどの構造部材との接合固定したり、継目を埋めたりする作業がある。
補修作業の前工程で、既設管路に接続された取り付け管を塞いでおいた場合は、取り付け管の貫通作業を行う。既設管路やマンホールの内部の設備を撤去していた場合には、取り付け直しや構築し直しの作業がある。
【００３７】
既設管路が、電力線などのケーブル設置用の場合は、ケーブルの設置作業がある。このようなケーブルの設置作業を、補修管の設置と同時に行うこともできる。例えば、補修装置の後端にケーブルや管材を連結しておけば、補修装置の移動とともに既設管路内にケーブルなどが敷設される。
〔流体用管路の補修〕（追加技術）
流体用の既設管路を補修する際に、流体の流通を遮断したままにすることができない場合がある。例えば、下水管の場合、長時間にわたって下水の流通を止めると、上流側の下水管が溢れる心配がある。
【００３８】
流体の流通を継続させながら補修作業を行う方法として、以下の方法が適用できる。
前記工程(a)の前に、既設管路の補修区間の前後で流体の通過を遮断する工程(-a)を行なう。この工程自体は、通常の補修作業でも行なわれる。
流体の通過遮断を果たす装置として、圧力空気で膨張する円盤状の膨張遮断具を使用すると、既設管路の任意の位置で、迅速に流体を遮断できる。管路の径がある程度まで違っていたり変形したりしていても対応できる利点もある。
補修装置の設置工程(a)では、補修区間内に補修装置を配置し、遮断個所よりも外側の既設管路同士を前記補修装置の流体通路を含む流体通路で連結する。
【００３９】
補修装置の前面側に開口する流体通路の端部にホースや管材を連結し、このホースや管材を、前方で既設管路を遮断している部材を貫通して外側の流体が自由に流通できる区間に接続すればよい。補修装置の背面側でも、ホースや管材で、補修装置の流体通路を、流体の遮断個所よりも外側まで連通させればよい。
補修装置の流体通路およびその前後のホースや管材に十分な勾配があれば、流体は自然流下させるだけでもよいが、通常は、流体を流すホースや管材の途中に、ポンプを設置して、流体を強制的に流通させることが好ましい。ポンプは、補修装置の内部に設けておいてもよいし、既設管路やマンホールの内部に設置してもよい。ポンプを地表に設置して、地表まで流体通路を延ばしておくこともできる。
【００４０】
補修装置は、補修区間の間を牽引移動させるので、補修装置の前後に連結された流体を流通させるホースや管材は、補修装置の移動距離を考慮して、十分な長さの余裕を持たせておくことが好ましい。定尺の管材の場合は、補修装置の移動につれて、管材を継ぎ足したり、抜き取ったりすることもできる。
流体の流通経路を構成する部材は、補修区間の全長にわたって固定して設置しておき、このような流体の流通部材に対して補修装置を摺動させることもできる。例えば流体用配管の外周に補修装置を嵌挿させて軸方向に摺動できるようにしておくことができる。
【００４１】
【発明の実施形態】
図１〜４に示す実施形態は、地下に埋設施工された下水道管の補修を行う技術である。
〔既設管路〕
地盤Ｅの下には、ヒューム管などからなる既設管１０が、ほぼ水平方向に延びて埋設されている。下水道の敷設経路は、水平直線状の場合だけでなく、曲線部分や傾斜部分などが含まれている場合もある。既設管１０には、一定間隔毎にマンホールＭ1、Ｍ2が設置されている。マンホールＭ1、Ｍ2は、コンクリートなどで構築された垂直方向の立坑であり、地表に開口している。
【００４２】
既設管１０の老朽化や損傷による漏水や地下水の浸入を阻止することを目的として、既設管１０の内側に補修管１２を施工する。補修管１２は、既設管１０と同様のヒューム管などからなり、外径が既設管１０よりも少し小さく設計されている。
〔補修装置〕
補修装置２０は、全体が概略筒状をなし、片側のマンホールＭ2から既設管１０の内部に搬入される。図２に詳しく示すように、補修装置２０は、既設管１０の内径Ｄ1よりも大きな外径を有している。したがって、マンホールＭ2に配置された補修装置２０は、既設管１０の内壁を切削して既設管１０の内径を拡径してから、拡径された内径Ｄ2の部分に順次挿入されて移動する。
【００４３】
補修装置２０は、鋼管材などで構築され円筒状の外郭構造を構成する筒状本体２６を有する。
〔筒状本体および回転切削部〕
筒状本体２６の先端には、中空円盤状をなし、既設管１０の中心線を回転中心にして回転する回転切削盤２１を備えている。回転切削盤２１の外周には切削刃２２、２３を有する。図３(b)にも示すように、切削刃２２、２３は、回転切削盤２１の直径方向を回転軸にして回転可能なロータリービット２２と、回転切削盤２１に固定されたブロック状の超硬ビット２３とが、周方向に交互に配置されている。ロータリービット２２で効率的に既設管１０の内壁を切削した後、超硬ビット２３で内面を仕上げる。回転切削盤２１の切削径は、既設管１０の内径Ｄ1よりも大きく、補修管１２の外径よりも大きな内径Ｄ2に設定されている。
【００４４】
〔回転駆動機構〕
回転切削盤２１は、筒状本体２６の内部に収容された中空保持体２８の先端に支持されている。中空保持体２８は、筒状本体２６の後方側に収容されたモータ２４で回転駆動される。
モータ２４は、筒状本体２６を仕切る隔壁に取り付け固定されており、モータ２４の駆動軸の回転が、遊星歯車機構２００を介して、中空保持体２８に伝達され、回転切削盤２１を回転駆動する。
〔遊星歯車機構〕
図３(a)に示すように、遊星歯車機構２００は、モータ２４の駆動軸２０２に太陽歯車２０４が取り付けられ、中空保持体２８の後端に設けられた内歯車２０８と中心の太陽歯車２０４との間に複数個の遊星歯車２０６が配置されている。遊星歯車２０６の支持軸２０５は、モータ２４と一体になって筒状本体２６の隔壁に取り付けられている。
【００４５】
遊星歯車機構２００の動作は、モータ２４の駆動軸２０２の回転が、遊星歯車２０６を介して内歯車２０８に伝達される。駆動軸２０２の回転方向と内歯車２０８の回転方向は逆になる。内歯車２０８の回転速度は、駆動軸２０２の回転速度を、太陽歯車２０４と内歯車２０８との歯数比で決まる減速比で減速した値になる。
〔延長軸〕
図２に示すように、遊星歯車機構２００の前方で中空保持体２８の内部空間には延長軸３０が配置されている。延長軸３０の後端は、遊星歯車２０６の支持軸２０５を支持する支持板２０９に固定されている。
【００４６】
延長軸３０は、中空保持体２８および回転切削盤２１の中央を貫通して前方に延びている。延長軸３０と中空保持体２８との対向面には、軸受機構やシール機構が装着され、筒状本体２６に固定された延長軸３０と、モータ２４で回転駆動される中空保持体２８とが、滑らかに摺動回転するとともに、遊星歯車機構２００の収容空間に外部から水や塵埃などの異物が侵入しないようにしている。
〔案内環〕
延長軸３０の先端側には、円盤状の案内環４０が取り付けられている。案内環４０は、外周面が滑らかに仕上げられ、既設管１０の内径Ｄ1よりも少し小さな外径を有している。補修装置２０が既設管１０の内部を移動するときには、後方の筒状本体２６と案内環４０とが既設管１０の内壁に当接して補修装置２０を支持する。その結果、補修装置２０の中心軸を既設管１０の中心軸に一致させた状態で安定した姿勢に維持できる。既設管１０の内壁を切削したときに、回転切削盤２１に加わる切削抵抗あるいは反力とそのモーメント力は、筒状本体２６と案内環４０との間で支持されるので、切削時に補修装置２０の中心と既設管１０の中心がずれたり、補修装置２０の姿勢が傾いたりすることが防げる。
【００４７】
〔牽引材〕
延長軸３０の先端には、牽引材となるワイヤロープ６０の一端が固定される。ワイヤロープ６０を牽引することで、延長軸３０から補修装置２０の全体を既設管１０の軸方向に移動させることができる。
〔給水・排水機構〕
案内環４０の先端面には、給水ホース５２が連結されている。給水ホース５２に供給された水は、案内環４０から延長軸３０の内部を通る給水路５３を通過して、中空保持体２８の外周面に開口する給水口５５から、回転切削盤２１の裏側空間に吐出される。吐出された水は、切削刃２２、２３で切削された既設管１０の内壁材料を洗い流す。上記した給水経路のうち、回転する中空保持体２８と固定された延長軸３０との摺動個所では、Ｏリングなどの水封機構を設けて、中空保持体２８が回転しながら給水を受けられるとともに、摺動個所からの水漏れを防止している。
【００４８】
案内環４０の先端面には、排水ホース５４も取り付けられている。排水ホース５４は、案内環４０を貫通して後方に延び、回転切削盤２１の近くに開口５６している。前記した給水ホース５２からの給水によって、既設管１０の切削粉や切削片を洗い流し、切削粉などを含む水を、排水口５６から排水ホース５４に吸い込んで排出する。これによって、切削個所に切削粉などが残留せず、後述する補修管１２の挿入作業および既設管１０との間の隙間を埋める作業などが行い易くなる。また、切削刃２２、２３に切削粉が付着したりして切れ味を損なうことも防げる。
【００４９】
〔補修管〕
筒状本体２６の後方には、補修管１２が接続される。筒状本体２６の外径に対して補修管１２の外径は、ほぼ同じか少し小さく設定されている。切削されて拡径された既設管１０の内径Ｄ2と補修管１２の外径との間には少し隙間が開いている。補修装置２０が既設管１０の内部を移動するにつれて、補修装置２０の後方に連結された補修管１２は既設管１０の内部に引き込まれていく。
〔反力受け機構〕
図２に示すように、補修管１２の内部で、筒状本体２６の後端壁に、反力受軸８０が連結される。図１に示すように、反力受軸８０は、補修管１２の連結とともに順次連結され、反力受軸８０の後端はマンホールＭ2に延びている。補修管１２の内部に配置された反力受軸８０には、キャスタ付き支持脚８２が取り付けられ、反力受軸８０の重量を補修管１２の内壁で支持するようになっている。キャスタ付き支持脚８２は、補修管１２の軸方向には滑らかに回転摺動できるようになっている。
【００５０】
図４(b)に示すように、マンホールＭ2の中で、キャスタ付き支持脚８２の後端には、軸方向と直交する水平方向で左右に延びる反力受腕８４、８４が取り付けられる。反力受腕８４の先端は、マンホールＭ2の側壁に水平方向に延びるＣ形鋼材からなるガイドレール８５に支持されている。反力受腕８４は、ガイドレール８５に沿って水平移動はできるが、ガイドレール８５と交差する方向への移動はできず、反力受軸８０の軸周りの回転が阻止される。
補修装置２０の回転切削盤２１で既設管１０の内壁を切削したときに、切削抵抗による反力が、補修装置２０の回転切削盤２１をその回転方向と逆の方向に回転させようとする。この反力は、回転切削盤２１を支持する筒状本体２６から反力受軸８０から反力受腕８４に伝達される。反力受腕８４はマンホールＭ2の側壁で回転できないように支持されているので、前記反力は最終的にはマンホールＭ2の側壁で吸収されることになる。
【００５１】
回転切削盤２１に加わる回転方向の反力は、筒状本体２６および補修管１２と既設管１０の内壁との摩擦抵抗などによっても一部は吸収される。但し、既設管１０内を移動する筒状本体２６や補修管１２では大きな反力を吸収することはできない。反力受軸８０および反力受腕８４を介してマンホールＭ2の側壁で支持すれば、大きな反力を確実に吸収することができる。
図１に示すように、マンホールＭ2内で、補修管１２の後端には、裏当板８６が取り付けられ、この裏当板８６にジャッキ装置などで推力を加えることで、既設管１０内での補修管１２の移動をスムーズに行うことができる。
【００５２】
反力受軸８０は、既設管１０の内部で、何らかの事故や不具合で補修装置２０の前進が困難になったときに、補修管１２および補修装置２０の引き出すのに利用することができる。既設管１０の内径が狭い前方側からは補修装置２０を引き出すことができないが、拡径された後方側で反力受軸８０に引張力を加えれば、比較的スムーズに補修装置２０の全体を回収することができる。
〔牽引部〕
図１に示すように、補修装置２０の延長軸３０先端に連結されたワイヤロープ６０は、既設管１０の内部を延びて、前方のマンホールＭ1から地表に引き出される。地表には、ワイヤロープ６０の牽引リール６６を搭載した作業車７０が配置されている。
【００５３】
マンホールＭ1と既設管１０との間でワイヤロープ６０が屈曲する個所には、案内プーリ６３が配置される。既設管１０の内部では、ワイヤロープ６０が既設管１０の中心軸に沿って真っ直ぐに延び、牽引力が補修装置２０を確実に既設管１０の中心線に沿って移動させるようになる。
案内プーリ６３は、マンホールＭ1内を上方に延びる保持軸６２に回転可能に軸支されている。保持軸６２は、作業車７０の牽引リール６６に連結されている。牽引リール６６の回転駆動力を、保持軸６２を介して案内プーリ６３に伝達することができる。これによって、ワイヤロープ６０の牽引がスムーズになる。保持軸６２は、マンホールＭ1の途中で水平方向に延びてマンホールＭ1の側壁に当接する保持腕６４で支持されている。これによって、大きな牽引力を加えても、保持軸６２が大きく傾いたり変形したりすることが防げる。
【００５４】
〔作業車〕
案内環４０に接続された給水ホース５２および排水ホース５４も、既設管１０からマンホールＭ1を経て地表に延びている。作業車７０には、水循環ユニット７２が搭載されていて、給水ホース５２および排水ホース５４が接続されている。
図示を省略するが、水循環ユニット７２には、給水ホース５２に水を圧送するポンプや排水ホース５４から水を吸引する吸引装置、排水から切削粉などの固体を分離する固液分離装置などが設置されている。
【００５５】
作業車７０には、牽引リール６６を駆動してワイヤロープ６０の巻き取り動作なども制御する制御装置も備えている。図示を省略しているが、補修装置２０のモータ２４を駆動したり、回転切削盤２１の作動を制御したりする電力ケーブルおよび制御ケーブルが、ワイヤロープ６０や各ホース５２，５４と同様に、補修装置２０から既設管１０およびマンホールＭ1を経て地表の作業車７０まで引かれている。補修装置２０の作動を作業車７０で制御したり、補修装置２０の作動状態を各種センサで検知したりすることができる。
〔補修作業〕
図１に示すように、両端にマンホールＭ1、Ｍ2が配置された１区間の既設管１０を補修する作業を行う。
【００５６】
図７に示すブロック工程図にしたがって、補修作業を実施する。
（１）〜（２）：補修作業は、取り付け管流入部閉塞工から始める。下水道として使用されている既設管１０には、各家庭などから取り付け管を経て、下水が流れ込んでいる。このような取り付け管を閉塞しておく。
（３）：既設管１０の内部を洗浄する。既設管１０の内部に、洗浄ホースを持ち込んだり、洗浄機構を備えた自走車を送り込んだりして、既設管１０の内部に溜まった塵埃などの異物を取り除いたり、内壁に付着した汚れを取り除いたりする。
【００５７】
（４）：マンホールＭ1、Ｍ2の底部に施工されたインバード部を撤去する。図４(a)に示すように、マンホールＭ1、Ｍ2の底部には、半円形の底面を有し、コンクリートなどで構築されたインバート部１４を有する。インバート部１４は、既設管１０とマンホールＭ1、Ｍ2との間で底面形状を同じにして、下水などが滑らかに流れ、マンホールＭ1、Ｍ2の底面に滞留物がたまったりしないようにするための構造である。
補修作業を実施する際には、既設管１０を切削したり補修管１２を挿入したりする作業で、インバート部１４の存在が邪魔になるので、一時的に撤去する。
【００５８】
（５）：到達側のマンホールＭ1から既設管１０を経て出発側のマンホールＭ2まで、電力供給用のケーブルや給水ホース５２、排水ホース５４、ワイヤロープ６０などの線材を敷設する。マンホールＭ1の近くの地表には作業車７０が配置される。
（６）：マンホールＭ1、Ｍ2の内部に必要な機材を搬入し、各機材を作業に使用できる状態に設置する。具体的には、マンホールＭ2への補修装置２０の搬入、既設管１０の端部への補修装置２０の設置、ワイヤロープ６０の連結などがある。さらに、マンホールＭ1における保持軸６２および保持腕６４、案内プーリ６３の設置などがある。
【００５９】
（７）：補修装置２０の回転切削盤２１を回転させ、切削刃２２、２３で既設管１０の内壁を環状に切削する。それと同時に、作業車７０の牽引リール６６でワイヤロープ６０を巻き取り、ワイヤロープ６０の先端に連結された補修装置２０を既設管１０の内部へ推進させる。給水ホース５２からの給水と排水ホース５４での吸引排水も行う。
マンホールＭ2側から、回転切削盤２１が通過した個所が、既設管１０の内径Ｄ1が拡径Ｄ2される。拡径された内径Ｄ2の空間に、補修装置２０および補修管１２が挿入されるので、スムーズに前進することができる。
【００６０】
補修装置２０の前進に伴って、補修装置２０の後端には順次補修管１２と反力受軸８０が連結される。図４(b)に示すように、補修管１２は、マンホールＭ2の底面に設置された鋼材レール８３の上に載せることで、補修装置２０の軸心と補修管１２の軸心を一致させた状態で連結する。
反力受軸８０は、後端に取り付けられた反力受腕８４で、ガイドレール８５に摺動可能であるとともに回転不能に支持されているので、補修装置２０の前進に伴って、反力受腕８４がガイドレール８５に沿って前進しながら、回転切削盤２１に生じる回転反力を確実に受け止めることができる。
【００６１】
補修装置２０の前方側では、ワイヤロープ６０から延長軸３０を介して補修装置２０の全体を前進させる推進力が与えられる。延長軸３０の途中で案内環４０が既設管１０の内壁と摺動しながら移動するので、補修装置２０は、既設管１０の中心から外れたり姿勢が傾いたりすることなく、既設管１０の中心と同心姿勢で既設管１０の中心線に沿って正確に移動することができる。
補修装置２０が、到達側のマンホールＭ1まで移動し、拡径された既設管１０の全体に補修管１２が挿入されれば、補修装置２０の作業は終了する。
補修装置２０その他の機材装置は撤去される。補修管１２の内部に配置されていた反力受軸８０も撤去する。ワイヤロープ６０とともにマンホールＭ1内の保持軸６２なども撤去される。
【００６２】
（８）：既設管１０の内側に配置された補修管１２と既設管１０の内壁との間にコンクリートやモルタルなどを充填して硬化させる裏込め作業を行う。
（９）：補修作業の開始時に閉塞しておいた取り付け管流入部を再び開口させる。具体的には、補修管１２の内部に自走車を走行させて、自走車に搭載された削孔ドリルで補修管１２に、取り付け管と連通する孔を空けることができる。取り付け管側からドリルなどで補修管１２に孔をあけるようにしてもよい。
（１０）〜（１１）：補修作業の開始時に撤去したインバート部１４を再構築すれば、既設管１０の補修は完了し、下水道として使用することができる。
【００６３】
〔多段回転切削部〕
図５、６に示す実施形態の補修装置２０は、回転切削部が多段式になっている。基本的な構造は、前記実施形態と共通するので、相違点を主にして説明する。図５に示すように、径の違う回転切削盤２１ａ、２１ｂが前後に並んでいる。既設管１０は、小径の回転切削盤２１ｂで切削されたあと、大径の回転切削盤２１ａで切削されることになる。
大径の回転切削盤２１ａは、中空保持体２８ａの先端に支持され、中空保持体２８ａは、モータ２４から遊星歯車機構２００を介して回転駆動されるようになっており、この部分の構成は前記実施形態と共通している。図６(a)に示すように、遊星歯車機構２００における回転力の伝達機構も、前記実施形態と同様である。
【００６４】
小径の回転切削盤２１ｂは、中空保持体２８ｂに支持されている。この中空保持体２８ｂは、大径側の中空保持体２８ａの内部に嵌挿されて後方に延びている。大径側の遊星歯車機構２００の前方に小径側の遊星歯車機構２１０が収容されて小径側の中空保持体２８ｂに回転力を伝達するようになっている。
図６(b)に示すように、遊星歯車機構２１０は、大径側の遊星歯車機構２００の遊星歯車支持軸２０５が延長されて、駆動歯車２１２が取り付けられている。したがって、モータ２４の回転力は遊星歯車支持軸２０５を介して駆動歯車２１２に伝達される。遊星歯車支持軸２０５は筒状本体２６に軸支されているので、駆動歯車２１２も定位置で回転する。中空保持体２８ｂに設けられた内歯車２１８と、駆動歯車２１２とが、遊星歯車２１６を介して噛み合わされている。遊星歯車２１６の支持軸２１４は、筒状本体２６に一体固定されている。
【００６５】
その結果、遊星歯車支持軸２０５の回転が、中空保持体２８ｂに伝達されて、中空保持体２８ｂおよび回転切削盤２１ｂを回転駆動する。このとき、図６(a)と図６(b)とを対比すると判るように、大径側の中空保持体２８ａと小径側の中空保持体２８ｂとの回転方向が逆になっている。
このことにより、一対の回転切削盤２１ａ、２１ｂで切削作業を行ったときに発生する回転方向の切削反力は、互いに逆方向に作用して相殺されてしまう。モータ２４の出力が変わったりして切削反力が変化したとしても、一対の回転切削盤２１ａ、２１ｂの関係は変わらないので、回転反力が外部に伝達されたり、切削性能に影響を与えることはない。
【００６６】
なお、中空保持体２８ａ、２８ｂの摺動部分や隣接個所には、軸受機構やシール機構を装着して、互いの運動をスムーズにしたり、外部からの異物の侵入を確実に阻止できたりするようになっている。
上記実施形態では、小径側の回転切削盤２１ｂと大径側の回転切削盤２１ａとで、切削刃２２の材質や配置構造を変えたり、回転速度を変えたりすることで、既設管１０の内周近くとそれよりも外周を切削するときで、それぞれに最適な切削条件を設定することができる。その結果、既設管１０の拡径作業を効率化したり、仕上がりを良好にしたりすることができる。
【００６７】
〔チェーンを用いた牽引材〕
図５の実施形態では、牽引材６０として、ブロック片６１が順次連結されたチェーン６０を用いている。ブロック片６１同士はピン状の継手で連結されており、継手の回転可能な方向のみにチェーン６０が屈曲することになる。図の場合、垂直面内のみでチェーン６０が屈曲する。既設管１０内を水平方向に延びるチェーン６０は、図示を省略するが、前記実施形態と同様の案内プーリ６３で方向転換されて、垂直方向に引き出され、作業車７０のリール６６で巻き取られる。案内プーリ６３やリール６６を、スプロケット状の噛み合い機構を有するものにすれば、チェーン６０の牽引をより確実にできる。
【００６８】
〔下水の継続流通〕（追加の実施形態）
図８に示す実施形態は、補修区間の前後における下水Ｗの流通を継続しながら、既設管の切削拡径と補修管の敷設を含む補修作業を行なう。
＜下水の遮断＞
マンホールＭ2の上流側の既設管１０で、膨張遮断具９０を用いて、下水Ｗを遮断する。膨張遮断具９０は、全体が円盤状をなし、外周にタイヤ状の膨張袋を備えている。既設管１０の内部に膨張遮断具９０を配置したあと、膨張袋に圧縮空気を送ると、膨張袋が外周側に膨張して、既設管１０の内面に圧接する。これによって、既設管１０のおける下水Ｗの流通は遮断される。
【００６９】
膨張遮断具９０には、下水ホース９１が接続され、下水ホース９１の先端は、膨張遮断具９０の上流側に開口して、下水Ｗを吸い上げるようになっている。
下水ホース９１は、マンホールＭ2を通って、地表に設置されたポンプ９２の吸込側に連結されている。ポンプ９２と吐出側にも下水ホース９１が連結され、再びマンホールＭ2に延ばされ、補修作業を行う既設管１０の内部まで延ばされている。
補修区間の反対側でも、マンホールＭ1の下流側の既設管１０で、膨張遮断具９０を用いて、下水Ｗを遮断しておく。膨張遮断具９０には、下水ホース９１が接続され、下水ホース９１の先端は、膨張遮断具９０の下流側に開口して、下水Ｗを吐出できるようになっている。
【００７０】
さらに、補修区間の途中には、公共汚水マスｍと既設管１０とを連結する取付管ｍ0が存在する。この取付管ｍ0も補修作業中は遮断される。そこで、公共汚水マスｍに流れ込む下水についても、遮断したままにせずに流通させながら補修作業を行う。
公共汚水マスｍに下水ホース９１を配置し、地表のポンプ９２の吸込側と連結している。ポンプ９２の吐出側に連結された下水ホース９１は、マンホールＭ1に延び、下流側の膨張遮断具９０に連結されて、その外側の既設管１０に開口されている。
【００７１】
＜補修装置＞
補修区間の既設管１０には、補修装置１２０が設置される。補修装置１２０には、回転切削盤１２１を備えている。回転切削盤１２１の前方には延長軸１３０を介して案内環１４０が配置されている。案内環１４０の前端にはワイヤロープ６０が連結されている。ワイヤロープ６０は、軸方向に延び、案内プーリ６３で方向転換させられ、マンホールＭ1を経て、地表の牽引リール６６に巻き取られる。補修装置１２０の後端には、反力受軸８０が連結されている。反力受軸８０は、マンホールＭ2の底面に強固に設置された反力受盤８７に対して、軸方向に摺動可能で回動は不能に支持されている。
【００７２】
このような補修装置１２０の基本構造は、前記実施形態などと共通する技術が採用されている。
補修装置１２０には、延長軸１３０の外周面から、補修装置１２０の後端面へと貫通する空間すなわち下水通路９６が設けられている。下水通路９６の後端には上流側の下水ホース９１が接続され、下水通路９６の前端には下流側の下水ホース９１が接続されている。
したがって、上流側の膨張遮断具９０からポンプ９２、補修装置１２０を経て下流側の膨張遮断具９０までを、下水ｗが流通できるようになっている。また、公共汚水マスｍに流れ込む下水も、ポンプ９２で膨張遮断具９０の下流側に放出されることになる。
【００７３】
＜補修作業＞
補修作業の具体的な手順は、前記した各実施例と共通している。
簡単に説明すると、回転切削盤１２１で既設管１０を切削して拡径をする。切削反力は、反力受軸８０を経て反力受盤８７で吸収される。ワイヤロープ６０で補修装置１２０を牽引して、既設管１０内を前進させる。補修装置１２０の後方には、順次、補修管１２が継ぎ足されて、既設管１０内に敷設される。
補修作業を行なっている間、ポンプ９２を稼動させれば、上流側から下流側へと継続して下水を流すことができる。補修作業に長い時間がかかっても、上流側の既設管１０が溢れるようなことはない。また、公共下水マスｍに流れ込む下水も継続的に排出されるので、各住宅から下水が放出されていても何ら支障は生じない。
【００７４】
なお、補修作業の進行につれて、補修装置１２０は軸方向に移動するので、補修装置１２０よりも後方側では下水ホース９１を順次延ばしていく必要がある。そのため、補修作業の開始時には、マンホールＭ2側で下水ホース９１を余らせておく。補修作業の進行に合わせて下水ホース９１を継ぎ足していくようにしてもよい。補修装置１２０の前方側では下水ホース９１が余ってくるので、地表側に引き上げていけば、既設管１０の内部に下水ホース９１が溜まってしまうことが防げる。
補修管１２列の後端で、新たな補修管１２を継ぎ足す際には、下水ホース９１を途中で連結解除して、新たな補修管１２が配置されてから、下水ホース９１を連結し直したり継ぎ足したりすればよい。そのため、下水ホース９１の途中には連結自在な継手金具を配置しておくことが望ましい。
【００７５】
補修作業が完了した後、補修装置１２０とともに下水ホース９１を撤去し、最後に膨張遮断具９０を取り外せば、補修後の補修管１２内に下水を流通させることができる。
この方法では、下水を流通させるために必要な下水ホースなどを、補修区間の全長にわたって地表に敷設しておかなくてもよいので、地表の交通等を邪魔することがない。
＜補修装置の詳細構造＞
図９は、図８の実施形態で使用した、下水通路９６を備えた補修装置１２０の詳細構造を示す。
【００７６】
全体が円筒状をなす補修装置１２０には、筒状本体１２６の前部内周に中空保持体１２８が回動自在に配置されている。筒状本体１２６に取り付けられたモータ１２４の回転力が、ギア機構１２７を介して中空保持体１２８に伝達される。中空保持体１２８の先端には、回転切削盤１２１が取り付けられ、回転切削盤１２１には全周にわたって切削刃１２２が設けられている。
筒状本体１２６の先端には、モータ１２４の回転軸を介して、中空保持体１２８の内周に回転自在に挿入された延長軸１３０が固定されている。延長軸１３０の先端には案内環１４０が取り付けられている。案内環１４０の先端にワイヤロープ６０が連結される。
【００７７】
補修装置１２０の固定構造である筒状本体１２６および延長軸１３０と、回転構造である中空保持体１２８および回転切削盤１２１とが対面する個所には、ベアリングや摺動材などを配置して、スムーズに運動できるようにしている。
延長軸１３０の内部および筒状本体１２６の内部には、下水通路９６が設けられている。下水通路９６の前後には下水ホース９１が連結されている。下水通路９６のうち、延長軸１３０と筒状本体１２６との間をつなぐ個所や、延長軸１３０および筒状本体１２６の外側に延びて下水ホース９１に連結する個所などには、配管部材９７が配置されている。下水通路９６は、回転駆動される中空保持体１２８や回転切削盤１２１の動作の邪魔にならないようにして、補修装置１２０の前端から後端までを貫通して下水が流通できるようになっている。
【００７８】
なお、延長軸１３０には、切削刃１２２に切削用の水を供給する給水路１５３が設けられている。給水路１５３は、回転シール部を経て中空保持体１２８および回転切削盤１２１に連通し、切削刃１２２に給水できるようになっている。
切削用の給水を切削粉などとともに排出する排水ホース１５４が、案内環１４０に取り付けられている。排水ホース１５４の先端の排水口１５６は、切削刃１２２の近傍に開口している。
筒状本体１２６の後端には、反力受軸８０が固定されている。図示を省略しているが、筒状本体１２６の後端には、補修管１２が連結できるようになっている。
【００７９】
〔流体通路と反力受との兼用〕
図１０、１１に示す実施形態では、補修作業中に下水ｗを流す流体通路の構造が、切削反力を吸収する反力受の機能も果たす。
図１０に示すように、補修装置１２０の基本的な構造は、前記した下水通路９６を有する補修装置１２０と共通している。筒状本体１２６の前部に回転自在な中空保持体１２８を有し、中空保持体１２８には回転切削盤１２１が設けられている。中空保持体１２８の中央を嵌挿して筒状本体１２６に固定された延長軸１３０の先端には案内環１４０が取り付けられている。補修装置１２０は、ワイヤロープ６０で牽引される。
【００８０】
補修装置１２０の中心に、鋼管などの剛性材料からなる下水流通管１８０が挿通されている。図１１に示すように、下水流通管１８０は、外周面に軸方向に延びる噛合溝１８２を有する。補修装置１２０の延長軸１３０および筒状本体１２６の中心の下水流通管１８０が挿通される貫通穴すなわち下水通路９６の内面には、軸方向に延びる噛合突条１３２が設けられていて、下水流通管１８０の噛合溝１８２と噛み合っている。したがって、補修装置１２０と下水流通管１８０とは、軸方向には摺動移動できるが、周方向には不動になっている。
下水流通管１８０は補修装置１２０の前方に延び、マンホールＭ2の底面に固定された反力受盤８７に支持されている。反力受盤８７よりも前方には、下水流通管１８０に連結された下水ホース９１が、既設管１０を遮断している膨張遮断具９０を貫通して、遮断個所よりも下流側に開口している。
【００８１】
下水流通管１８０は、補修装置１２０の上流側にも延び、補修管１２の内部に配置された支持台車１８４に支持されている。支持台車１８４は下部に設けた車輪で補修管１２の内部を移動可能になっている。
支持台車１８２の上流側には、下水流通管１８０と連通する下水ホース９１が延び、マンホールＭ1から地表のポンプに連結され、さらにマンホールＭ1を経て、既設管１０を遮断している膨張遮断具９０を貫通し、遮断個所よりも上流側に開口している。
したがって、補修区間よりも上流側で下水ホース９１に吸い上げられた下水ｗが、下水ホース９１から下水流通管１８０を流通し、補修装置１２０の下水通路９６を通過し、さらに下水ホース９１から補修区間の下流側で既設管１０に放水される。補修装置１２０が牽引移動されると、下水流通管１８０に対して摺動するので、下水流通管１８０は、反力受盤８７に固定されたままでよい。
【００８２】
補修装置１２０に切削加工の反力が加わると、補修装置１２０の延長軸１３０などが回転しようとする。図１１に示すように、延長軸１３０に噛み合っている下水流通管１８０に反力が伝達される。下水流通管１８０は反力受盤８７に回動不能に支持されているので、下水流通管１８０に伝達された反力は反力受盤８７で吸収支持される。
上記実施形態では、下水流通管１８０が反力受軸としても機能するので、補修作業を行う既設管１０の内部に搬入あるいは設置される設備機器が少なくて済む。反力受軸と下水ホースとの両方を設置する余裕のない小口径管にも、容易に対応させることができる。下水流通管１８０を、既設管１０の軸方向に沿って設置しておけば、下水流通管１８０に沿って摺動する補修装置１２０の移動経路および姿勢が正確に案内され、切削加工の精度が向上するという利点もある。下水流通管１８０で補修装置１２０の中心線が決まれば、ワイヤロープ６０を補修装置１２０の中心線上に取り付けて牽引しなくてもよくなる。例えば、ワイヤロープ６０を、下水流通管１８０よりも外周で延長軸１３０または案内環１４０に取り付けておけばよい。
【００８３】
【発明の効果】
本発明にかかる既設管路の補修装置では、既設管路内を移動しながら内壁を切削して拡径する回転切削部に対して、回転切削部を駆動する回転駆動部が、移動方向の後方側に配置されているので、既設管路のうち拡径されてスペースが拡がった場所に回転駆動部を配置した状態で作業が行える。したがって、従来の補修技術では対応できなかったような小径管に対しても、補修装置を搬入して補修作業を行うことが可能になる。
補修装置を移動させる牽引材を、筒状本体と一体で回転切削部の中心を貫通して前方に延びる延長軸に連結しているので、回転切削部の前方から補修装置の移動力を加えることができる。回転切削部で切削作業をしながら補修装置を移動させるときに、補修装置の後方側から押して移動させた場合に比べて、補修装置の前方側から引っ張った場合のほうが、補修装置の進行方向のずれが少ない。これは、牽引材からの引っ張り力は、補修装置のずれを修正して中心線に戻す方向に作用するためである。
【００８４】
回転切削部で発生する回転反力を受け止める反力受け手段を備えているので、切削作業が効率的に行える。切削反力によって補修装置の進行方向がずれたり姿勢が傾いたりして切削が不正確になることも防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態を表す施工装置の全体配置構造図
【図２】  既設管路内の詳細断面図
【図３】  回転駆動部の模式的構造図(a)および回転切削部の正面図(b)
【図４】  到達坑(a)および発進坑(b)の垂直断面図
【図５】  別の実施形態を表す既設管路内の詳細断面図
【図６】  回転伝達機構の模式的構造図
【図７】  全体の作業手順を示すブロック工程図
【図８】  別の実施形態を表す全体配置構造図
【図９】  補修装置部分の詳細構造断面図
【図１０】  別の実施形態を表す全体配置構造図
【図１１】  補修装置の流体通路の詳細構造を示す拡大断面図
【符号の説明】
１０    既設管
１２    補修管
２０、１２０    補修装置
２１、１２１    回転切削盤
２２、１２２    切削刃
２４、１２４    モータ
２６、１２６    筒状本体
２８、１２８    中空保持体
３０、１３０    延長軸
４０、１４０    案内環
６０    牽引材
８０    反力受軸
８４    反力受腕
９０    膨張遮断具
９１    下水ホース
９６    流体通路
１８０    下水流通管
【図１】
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【図２】
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【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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