(57)【要約】【課題】偏平の管路を所定の機械的強度を保持しつつ廉価に更生できる管路の更生構造及び更生方法を提供すること。【解決手段】既存の更生すべき地中管Ｆの内側に、地中管Ｆの内壁の形状にかかわらず、硬化性更生材Ｅから形成された断面形状が略真円の更生自立管１を形成し、更生自立管１と地中管Ｆとの間に生じた隙間に耐圧材料４を充填して固定している。既存の地中管Ｆの内側に、硬化性樹脂が含浸された可撓性の筒状の更生材Ｅを装填し、更生材Ｅの内側から内圧を付与して地中管Ｆの内壁の形状にかかわらず略真円を維持した状態で内壁２と更生材Ｅとは軸方向とは直交する方向の断面において、少なくとも一部では隙間３を開けて更生自立管１を形成した後に、更生自立管１の外周囲に生じた隙間３に流動性の耐圧材料４を充填して固定させることにより形成される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
既存の更生すべき地中管の内側に、該地中管の内壁の形状にかかわらず、硬化性更生材から形成された断面形状が略真円の更生自立管を形成し、該更生自立管と前記地中管との間の生じた隙間に耐圧材料を充填して固定したことを特徴とする管路の更生構造。
【請求項２】
既存の地中管の内側に、硬化性樹脂が含浸された可撓性の筒状の更生材を装填し、該更生材の内側から内圧を付与して前記地中管の内壁の形状にかかわらず略真円を維持した状態で前記内壁と前記更生材とは地中管の軸方向とは直交する方向の断面において、少なくとも一部では隙間を開けて更生自立管を形成した後に、該更生自立管の外周囲に生じた隙間に流動性の耐圧材料を充填して固定させることを特徴とする管路の更生方法。
【請求項３】
前記内圧を付与する媒体は気体であることを特徴とする請求項２記載の管路の更生方法。
【請求項４】
前記更生材は熱硬化性樹脂が含浸された繊維質材料であり、水蒸気により加熱されて硬化されることを特徴とする請求項３記載の管路の更生方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土圧、輪圧などにより偏平した地中管等、又は既存の地中管等で補強を行いたいときの管路の更生構造及び更生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
老朽化や地震及び地盤沈下などにより下水管等の地中管の本体にひび割れが生じたり接続部がずれてしまったりした場合に、古い地中管の内側に新しい管路を形成する管路の更生（補修を含む）方法が広く行われている。
【０００３】
このような管路の更生方法として、硬化性材料が含浸された可撓性の更生材を用い、古い管路の内側から更生材に内圧をかけつつ更生材を硬化させて新しい更生管路を形成する管路の更生方法が知られている（例えば、非特許文献１、特許文献１参照。）。
【０００４】
このような管路の更生方法では、例えば、図８に示すように、断面形状（軸方向と直角な断面）が略円形である筒状体Ｂの外側にゴム製のスリーブＣを有し、スリーブＣと筒状体Ｂとの間に空気を供給する空気供給管Ｄを備えたパッカＡが用いられている。
【０００５】
このようなパッカＡを用いて、空気供給管Ｄから空気を供給するとスリーブＣが膨張し、このスリーブＣの外周に巻かれていた更生材Ｅが地中管Ｆの内面に押し付けられた状態で更生材Ｅを加熱することにより、更生材Ｅ内に含まれている熱硬化性樹脂が硬化される。更生材Ｅの硬化後にスリーブＣと筒状体Ｂとの間の空気を抜けば、スリーブＣは収縮して更生材Ｅから離れる。その後、このパッカＡを地上に引き上げて地中管Ｆの更生作業は完了して新しい管路が形成される。ここで、更生材Ｅとして充分な機械的強度を備えたものを用いれば、新しい管路としての更生自立管１が形成される。
【０００６】
【非特許文献１】
大塚捷徳、中村勝巳、小野田信彦著「特集：下水道管路メンテナンス（更生）の展開；オールライナー工法−あらゆるニーズに応えて−」オールライナー協会出版、平成１２年１２月、Ｐ．１−７
【特許文献１】
特開平７−７７２９６号公報（第６図、第２頁左欄）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、パッカＡを用いて古い管路の内側から更生材Ｅに内圧をかけつつ更生材Ｅを硬化させて管路を更生する方法によれば、地中管Ｆが土カブリ圧などの土圧により図９に示すように偏平している場合、図１０に示すように、地中管Ｆの内壁に沿って偏平となった更生自立管１´が形成される。
【０００８】
ここで、図１０のような楕円形に偏平した更生自立管１´では、断面形状が略真円の更生自立管１に比べて鉛直方向の耐圧性が低下する。それ故、所定の輪圧を有する更生自立管を敷設する必要がある場合には、更生材Ｅとして剛性に優れた物を採用するか、又は更生材Ｅの厚みを増大させる必要が生じるが、剛性の優れた更生材Ｅは高価である。また、更生材Ｅの厚みを増大させる場合には材料高に加え、作業性の低下による工事費高もあり、全体としての価格が上昇するという課題がある。
【０００９】
例えば、本発明者等の試算によれば、呼び径１３５０ｍｍのヒューム管（内径１３５０ｍｍ、外径１４００ｍｍ）の中に略真円の更生自立管１を形成する場合、土カブリを５ｍ、地下水位を０ｍ、輪荷重種類Ｔ−２５、曲げ強度４０Ｎ／ｍｍ２の更生材Ｅを用い、許容応力２０Ｎ／ｍｍ２、設計弾性率１７５０Ｎ／ｍｍ２，安全率２では、地下水圧に対する更生材の要求厚さは１１．５ｍｍと計算され、土圧に対する厚さは１７．５ｍｍと計算され、結果として更生材Ｅの必要厚さは１７．５ｍｍとなる。
【００１０】
これに対して、偏平した更生自立管１´を形成する一例として、例えば、偏平率１０％の管路（管径１５００ｍｍ、縦距離１３５０ｍｍ、横距離１６５０ｍｍ）において、略同条件、即ち、土カブリを５ｍ、地下水位を０ｍ、輪荷重種類Ｔ−２５と仮定し、曲げ強度４０Ｎ／ｍｍ２の更生材Ｅを用い、許容応力２０Ｎ／ｍｍ２、設計弾性率１７５０Ｎ／ｍｍ２，安全率２では、土圧に対する厚さは３５．９８ｍｍと計算され、結果として更生材Ｅの必要厚さは３７ｍｍとなる。ここで土カブリ圧の計算にはマーストンの公式および垂直公式から求めた値の内大きい値を採用している。
【００１１】
そして、このような課題は、輪圧が大きい高速道路下にある管路の更生において要求される。管路の更生を依頼する道路管理者側からの要求は、所定の断面積の管路の確保と所定の機械的強度が満たされた管路を廉価に更生することである。
【００１２】
そこで、この発明は、このような偏平の管路を所定の機械的強度を保持しつつ廉価に更生できる管路の更生構造及び更生方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、既存の更生すべき地中管の内側に、該地中管の内壁の形状にかかわらず、硬化性更生材から形成された断面形状が略真円の更生自立管を形成し、該更生自立管と前記地中管との間に生じた隙間に耐圧材料を充填して固定したことを特徴とする管路の更生構造である。
【００１４】
請求項２記載の発明は、既存の地中管の内側に、硬化性樹脂が含浸された可撓性の筒状の更生材を装填し、該更生材の内側から内圧を付与して前記地中管の内壁の形状にかかわらず略真円を維持した状態で前記内壁と前記更生材とは地中管の軸方向とは直交する方向の断面において、少なくとも一部では隙間を開けて更生自立管を形成した後に、該更生自立管の外周囲に生じた隙間に流動性の耐圧材料を充填して固定させることを特徴とする管路の更生方法である。
【００１５】
このように構成すれば、更生自立管は、断面形状が略円形であるので、例えば、偏平な楕円に比べて管の厚みが薄くても更生自立管として要求される機械的強度を確保することができる。また、更生自立管と地中管との間の隙間には、耐圧材料が充填されているので、更生自立管に鉛直方向に荷重が掛かった場合にもその荷重は更生自立管を伝わり分散されて、さらに周囲の耐圧材料で支持されるので機械的強度は一層高くなる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
先ず、この発明の管路の更生構造では、図９に示すような既存の偏平した更生すべき地中管Ｆを更生する。
【００１８】
この地中管Ｆの内側に、図１に示すように、硬化性の更生材Ｅから形成された断面形状が略真円の新しい更生自立管１が形成される。これにより、更生自立管１と地中管Ｆの内壁２との間には隙間３が形成されている。この隙間３には、図２に示すように、耐圧材料４が充填される。この耐圧材料４としては、周囲の土壌よりも硬い材料であることが好ましく、例えば、モルタルなどの無機硬化性材料が例示される。
【００１９】
ここで、この図１の地中管Ｆの断面形状はきれいな楕円を示しているが、地中管Ｆの断面形状は、このようなきれいな楕円に限らず、変形していてもよい。本発明においては、更生すべき地中管Ｆの内壁２の断面形状にかかわらず、断面形状が略真円の更生自立管１を形成することを特徴としている。このような略真円の更生自立管１を形成すれば、楕円の更生自立管１´に比べて同一材料で同一厚みで有れば、大きな土圧、輪圧に耐えることができる。
【００２０】
また、本発明においては、例えば、図３に示すように、更生自立管１の頂部上面と地中管Ｆの頂部下面との間に距離ｄがあってもよい。この場合も、周囲の隙間３には、図４に示すように、耐圧材料４が充填される。このように、更生自立管１の管径を小さくすることにより、更生自立管１の厚みが同じであれば、隙間に充填される耐圧材料がより強度が大きいため、一層機械的強度を強くすることができる。更生自立管１の管径を小さくしても所定の管路内の有効断面積が確保できれば、更生自立管１の管径は小さいほど材料費も少なくてよい。これにより、偏平の管路を所定の機械的強度を保持しつつ廉価に更生できる管路の更生構造を提供することができる。
【００２１】
次に、このような構成の更生自立管１の更生方法及び管路の更生構造を得る方法の一例について説明する。
【００２２】
偏平した地中管Ｆの短径に比べて直径の小さい装置を用いた以外は図８に示す装置を用いる。ここで、空気供給管Ｄには不図示の電気ヒータなどを配置することにより不図示のコンプレッサーから送られてきた空気を加熱可能にする。
【００２３】
更生材Ｅとして熱硬化性樹脂が含浸された筒状の繊維質基材であってスリーブ内の圧力を高めても膨張性の小さい基材を選択する。空気供給管Ｄに温風を供給することにより、更生材ＥはスリーブＣにより外方に向けて膨張圧を受けるが、膨張性の小さい基材が選択されているので断面形状が略真円となる。この断面形状が略真円を維持している状態で温風がスリーブＣ内に吹き込まれることにより更生材Ｅは略真円を維持したままで硬化される。
【００２４】
スリーブＣと筒状体Ｂとの間の空気を排出することにより、地中管Ｆ内に断面形状が略真円の更生自立管１が形成される。この更生自立管１は、地中管Ｆの内壁の形状及び地中管Ｆの内径にかかわらず、例えば、図１（又は図３）に示すように形成される。空隙（隙間）３にモルタル、コンクリートなどや無機質主材のコンパウンドエマルジョンなどの流動性の耐圧材料を、例えば、空隙３に入る程度の小径のホースなどを利用して充填させて固化させることにより、図２（又は図４）に示すような、地中管Ｆの更生構造を得ることができる。
【００２５】
つぎに、このような更生材Ｅの構成の一例を図５及び図６により説明する。なお、これらの図において、更生材Ｅは、略真円の一部を形成している円弧状として図示されているが、これは構造を便宜的に説明するためのものであり、これらの更生材Ｅが偏平になってロール状に巻かれたり、又は折りたたまれた状態で保管されたり、作業現場へ移送されたりできる。
【００２６】
まず、図５は、その更生材Ｅの一例を示す部分断面図である。熱硬化性樹脂が含浸された更生自立管用の繊維質基材５の外周に繊維質基材５の膨張を制限する筒状の制限部材６を被覆する。
【００２７】
ここで、図５に示す制限部材６は、例えば、円周方向に伸びの小さい補強繊維（例えば、ガラス繊維等）により補強された筒状体であったり、機械的強度の強い筒状のシート材料等からなり、繊維質基材５を外から覆って繊維質基材５が内圧により膨張するのを制限している。この制限部材６は繊維質基材５とは接着剤などにより固定されていてもよい。
【００２８】
また、この更生材Ｅの変形例では、図６に示すように、制限部材６が繊維質基材５内に埋設されている例である。この場合も内圧をかけることにより筒状の繊維質基材５は円筒形に膨張するが、制限部材６の作用により所定の径で膨張が抑制される。繊維質基材５そのものが非膨張性の基材で有れば、制限部材６はあってもなくてもよい。
【００２９】
なお、これらの更生材Ｅは軸に対して直交する方向の断面が略真円となれば、その円の直径が軸方向に変化していてもよい。また、繊維質基材５は、簡略化のために単層で示しているが、繊維質基材とシート又はフィルムが２層乃至５層に積層された多層構造となっているものでもよい。また、含浸される樹脂成分は、熱硬化性樹脂であったり、光硬化性樹脂であったり、何でも自由に選択できる。
【００３０】
【変形例】
以上の実施の形態では、加熱空気により熱硬化性樹脂を硬化させていたが、更生材Ｅとして長手方向に長さが長い材料を用いる場合などでは、加熱空気よりも水蒸気を用いる方がよい場合がある。この場合、水蒸気を導入する水蒸気導入手段が必要であるが、さらに凝縮して生じたドレンを汲み出すドレン汲み出し手段をも設けているのがよい。
【００３１】
例えば、図７に示すように、更生すべき地中管Ｆは高速道路などの雨水を収集する管路であり、高速道路の両側帯の長手方向に沿って形成された路面排出部７などから中央の合流管８に向かって傾斜して形成された雨水管路である。その地中管Ｆの一断面は図１に示すように土圧により偏平に変形している。なお、この図では地中管Ｆは長手方向に略同一管径であるが、長手方向に波打って管径に変化があってもよい。
【００３２】
更生材Ｅは、図５又は図６に示すような断面構造を備えた空気不透過性の材料から形成された軸方向に長い可撓性の筒状材料である。その更生材Ｅは内圧を付加して膨張した場合にも、地中管Ｆの内径との関係が、図１又は図３に示されるように、偏平な地中管Ｆの短径（縦方向の直径）と外径が同等又は小さいものが選択されている。
【００３３】
更生材Ｅの先端９は適宜の手法により密封されている。このような更生材Ｅは、例えば、反転法などにより地中管Ｆ内に敷設することができる。もちろんロープなどにより牽引して敷設してもよい。その先端９が合流管８に到達するように配設されることにより、地中管Ｆの長手方向に沿って更生自立管１を形成することができる。
【００３４】
路面排出部７側に位置する更生材Ｅの一端は、例えば、密封栓１０により密閉される。また、この密封栓１０には耐圧性でかつ耐熱性の供給ホース１１と内部に溜まったドレン搬出用の可撓性の耐圧の排出ホース１２が装着される。供給ホース１１は更生材Ｅの内部に空気（ａｉｒ）を供給して更生材Ｅを略真円に膨張させるとともに、水蒸気を供給して更生材Ｅを硬化させるためのものである。
【００３５】
これにより、供給ホース１１より空気を供給して更生材Ｅをその軸方向に直角な断面が、例えば、図１（又は図３）に示されるような略真円となるように０．０７−０．０８ｐａ程度の内圧を付加する。ついで、排出ホース１２から内部の空気を排出しつつ、供給ホース１１より同程度の圧力の水蒸気を導入して更生材Ｅを加熱させる。凝縮して生じたドレンは、排出ホース１２の先端から排出される。排出ホース１２は可撓性であるので、水（ドレン）が滞留する滞留部１３に先端を配置することにより、ドレンは内部圧により自然に排出できる。
【００３６】
所定の時間で硬化が完了後、更生自立管１と地中管Ｆとの間に生じた隙間３にモルタルなどの充填材（耐圧材料４）を充填させて硬化させることにより、地中管Ｆ内に、図２（又は図４）で示すような更生自立管１を形成することができる。先端９等を公知の手法により切り開いて合流管８又は路面排出部７との接続部の更生を行うことができる。
【００３７】
このように既存の偏平した地中管路の内側に、硬化性樹脂が含浸された可撓性の筒状の更生材を装填し、更生材の内側から内圧を付与して、管路の内壁の形状にかかわらず、略真円の更生された管路を形成した後に、更生された管路の外周囲の余剰スペースに耐圧材料を充填して硬化させることにより、既存の更生すべき地中管の内側に地中管の内壁の形状にかかわらず、硬化性更生材から形成された断面形状が略真円の更生自立管を形成し更生自立管と地中管との間に生じた隙間に耐圧材料を充填して固定した管路の更生構造が提供される。
【００３８】
このように構成すれば、更生自立管は断面形状が略円形であるので、偏平な楕円に比べて管の厚みが薄くても更生自立管として要求される機械的強度を確保することができる。また、更生自立管と地中管との間の隙間には、耐圧材料が充填されているので、更生自立管に鉛直方向に荷重が掛かった場合にもその荷重は更生自立管を伝わり分散されて、さらに周囲の耐圧材料で支持されるので機械的強度は一層高くなる。
【００３９】
なお、以上の発明の実施の形態では、主に熱硬化性樹脂が含浸された更生材Ｅを用いていたが、光硬化性樹脂が含浸されたものでもよい。また、これらの硬化性樹脂は含浸に限らず塗布されたものでもよい。
【００４０】
また、更生材Ｅを略真円とする手法も自由である。例えば、更生自立管１の管径が小さい場合（例えば、２５０ｍｍ以下）、更生材Ｅを略真円とする媒体として気体に代えて液体を用いてもよい。温水を用いれば、略真円に維持しつつ熱硬化性樹脂を加熱して硬化させることができる。
【００４１】
また、以上の実施の形態では、偏平した地中管を更生していたが、図８に示されるような、断面が方形の地中管の中に更生自立管１を形成するように構成してもよい。
【００４２】
また、以上の説明では、地中管は更生されていたが、本発明に係る管路の更生構造及び更生方法には、地中管の補修構造、補強構造及び補修方法、補強方法が含まれる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に従えば、管路を所定の機械的強度を保持しつつ廉価に更生できる管路の更生構造及び更生方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る地中管の更生構造を説明する断面図である。
【図２】本発明に係る地中管の更生構造を説明する断面図である。
【図３】本発明に係る地中管の更生構造を説明する断面図である。
【図４】本発明に係る地中管の更生構造を説明する断面図である。
【図５】本発明に係る地中管の更生方法に用いる更生材の部分断面図である。
【図６】本発明に係る地中管の更生方法に用いる更生材の部分断面図である。
【図７】本発明に係る地中管の更生方法を断面により説明する模式図である。
【図８】従来例及び本発明に係る地中管の更生方法を断面により説明する模式図である。
【図９】従来例に係る地中管の更生構造を説明する断面図である。
【図１０】従来例に係る地中管の更生構造を説明する断面図である。
【符号の説明】
Ａ：パッカ
Ｂ：筒状体
Ｃ：スリーブ
Ｄ：空気供給管
Ｅ：更生材
Ｆ：地中管
１：更生自立管
１´：（偏平な）更生自立管
２：内壁
３：空隙（隙間）
４：耐圧材料
５：繊維質基材
６：制限部材
７：路面排出部
８：合流管
９：先端
１０：密封栓
１１：供給ホース
１２：排出ホース
１３：滞留部
【図１】
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【図２】
2004162752.tif 000004
【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】
2004162752.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004162752.tif 000011
【図１０】
2004162752.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成14年11月26日(2002.11.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
これにより、供給ホース１１より空気を供給して更生材Ｅをその軸方向に直角な断面が、例えば、図１（又は図３）に示されるような略真円となるように０．０７ＭＰａ〜０．０８ＭＰａ程度の内圧を付加する。ついで、排出ホース１２から内部の空気を排出しつつ、供給ホース１１より同程度の圧力の水蒸気を導入して更生材Ｅを加熱させる。凝縮して生じたドレンは、排出ホース１２の先端から排出される。排出ホース１２は可撓性であるので、水（ドレン）が滞留する滞留部１に先端を配置することにより、ドレンは内部圧により自然に排出できる。