(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
補修対象の既設管内に光硬化性の補修用の管状ライニング材を未硬化状態で導入し、該管状ライニング材の外周面を前記既設管内周面に接触させた状態とする導入設置工程と、前記管状ライニング材の内側から光照射を行って前記管状ライニング材を硬化させる光硬化工程と、を含む既設管補修工法において、
前記光硬化工程は、
前記管状ライニング材が内側面側から硬化を開始し、全体が硬化する最終的硬化状態になるまでの前記光照射による硬化工程を複数段階に分け、該複数段階のうち所定の段階を、光硬化がほぼ進行しないか又は他よりも光硬化の進行の遅い光照射抑制段階として、断続的に光硬化を行う断続的硬化工程とされ、
前記光硬化工程の光照射は、少なくとも光照射用の発光手段が複数個連結されて構成された光照射装置を前記管状ライニング材内で発光状態で走行させて行われ、
前記断続的硬化工程は、
前記光照射装置を管状ライニング材内で複数回走行させ、各回の走行は、管状ライニング材全体を硬化させることのない速度で行われ、走行毎に段階的に管状ライニング材を硬化させることによって行われることを特徴とする既設管補修工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は既設管補修工法及び該工法に用いる光照射装置、特に補修対象の既設管内に未硬化状態の光硬化性の管状ライニング材を導入し、これを光照射によって硬化させて新たな更生管を形成する既設管補修工法及び該工法に用いる光照射装置に関する。
【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、特に変形が生じなくても老朽化に伴って、事故の未然防止のために交換が必要になる等の事情から、既設管は所定の時期に何らかの補修が必要となるのが現状である。
【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、例えば、補修対象の既設管にガラス繊維等によって形成した芯材に未硬化樹脂を含浸させて出来た工場生産の光硬化性の管状ライニング材を既設の下水道管に導入して、加圧空気等を用いて拡径し、既設管の内周面に接触させた状態とし、管内部からの光照射により硬化させて既設管中に新管を形成する方法が知られている。
【０００５】
例えば、特許文献１（特開平６−２４６８３０号）や、特許文献２（特開２００４−１８８８１８号）には、その様な硬化性のライニング管を反転させて、加圧空気や温水によって進行させ、既設管に導入した後、熱や光により硬化させて管の補修を行うライニング工法が開示されている。また、特許文献３（特開平１１−１９８２３０号）には、この様な光硬化工程に用いられる、一般にライトトレインと称されている光照射装置が開示されている。すなわち、同文献では、不飽和ポリエステル樹脂およびスチレンを含む紫外線硬化性樹脂層をアウターフィルムおよびインナーフィルムで内包してなる可撓性のスリーブ(管状ライニング材)を用い、既設管内にこれを導入し、既設管内壁に密着させ、紫外線ランプを連結したライトトレイン（本願、実施の形態では「ランプトレイン」と言う）をスリーブ内で走行移動させながら未硬化のスリーブに紫外線照射を行い、樹脂を硬化させる既設管のライニング方法が開示されている。すなわち、ライトトレインの走行により、管状ライニング材全体を連続的に光硬化させる技術思想が示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２４６８３０号公報
【特許文献２】特開２００４−１８８８１８号公報
【特許文献２】特開平１１−１９８２３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１や２の様な管状ライニング材の導入を行い、特許文献３で示したようなライトトレインを用いて紫外線を照射する従来の光硬化装置には以下のような問題点がある。
【０００８】
光硬化装置（ライトトレイン）は、紫外線を発光するメタルハライドランプ（水銀ランプ、ガリウムランプなど）を多数（４〜６個）接近して直列に連結し、その連結体を配管に沿って移動させるようになっている。この様な紫外線ランプは、例えば、定格電力１ｋＷのものが複数用いられているが、は消耗電力に対する有効光線の発光効率が２割程度と低く、残り８割が熱として発散しており、しかも点灯時にランプの温度が５００℃〜７００℃程度の高温になる。この紫外線ランプの発熱は、ライニング材を適温まで加熱できるという点では有用であるが、その後、更に、硬化反応から発生した熱が加わり、管状ライニング材の温度は必要以上に上昇してしまう。その結果、ライニング材の良質性が保たれない状況が生じる場合があり、硬化作業の的確性に問題が生じる。
【０００９】
更に、具体的には、管状ライニング材は、所定範囲の波長の光の照射を受けて硬化反応が始まるが、その迅速な反応を確保するためには、光の照射を受ける表面の温度が、約３０〜５０℃となることが望ましい。しかし、地中に埋設された既設管の温度は１５℃〜１８℃程度であり、寒冷時には更に低く、また、寒冷時に地上から導入される管状ライニング材自体も更に低い温度となっている。この様な状況で既設管に接している管状ライニング材を効率よく硬化させるためには、管状ライニング材の表面温度を上述した適温にまでに上げなければならない。
【００１０】
そこで、実際の施工では、硬化過程を速くするために、パワーの大きめの、すなわちワット数の大きい紫外線ランプが多く使用されている。これにより照射された強い光線が、まず材料に吸収され熱エネルギーとなって材料の温度上昇に寄与する。そして、材料温度が３０〜５０℃までに達すると、硬化反応が一気に始まる。しかし、上述のような大パワーの紫外線ランプの強い光線の照射により、管状ライニング材が短時間に昇温され、硬化反応の適温に達すると、その後、硬化反応が急激に進む。そして、硬化反応そのものは放熱反応であることから、硬化開始後はその反応熱と紫外線ランプの照射光線の強いエネルギーで管状ライニング材の温度が急激に高くなり、管径や光照射の出力にも依るが通常、光照射開始から２分〜５分後には、１００から２００℃まで上昇することがある。
【００１１】
しかし、温度が１５０℃以上になると、樹脂中の易揮発性の成分が気化し、気泡となって材料中に残ることがあり、硬化後の管状ライニング材の性能に悪影響を与えるおそれ、すなわち、強度が弱くなり、製品としての品質は低下するおそれがある。現状でのこの様な状況の回避手法、すなわち、管状ライニング材の過度の上昇を回避するための手法としては、管状ライニング材の内側面の温度を測定しつつ、照射時間を調整するという煩雑な制御を行っている。
【００１２】
また、同時に、高温によって、例えばスチレンなどの樹脂成分が蒸発して気体となり、管内の空気と混合し、高温状態で火災になる危険性がある。それが火災にならないように外部から冷風を常に大量に供給して冷却し、換気する必要がある。
【００１３】
また、従来の光硬化作業は、連続した光照射動作により一気に管状ライニング材を硬化させるため、硬化後の収縮も一気に生じ大きな収縮になってしまうという状況もあった。
【００１４】
本発明は、この様な課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、光照射により管状ライニング材の全体が硬化するまでの間に管状ライニング材に過度の温度上昇が生じることを防止す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】
【００１５】
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光硬化性の補修用の管状ライニング材を未硬化状態で導入し、該管状ライニング材の外周面を前記既設管内周面に接触させた状態とする導入設置工程と、前記管状ライニング材の内側から光照射を行って前記管状ライニング材を硬化させる光硬化工程と、を含む既設管補修工法において、前記光硬化工程は、前記管状ライニング材が内側面側から硬化を開始し、全体が硬化する最終的硬化状態になるまでの前記光照射による硬化工程を複数段階に分け、該複数段階のうち所定の段階を、光硬化がほぼ進行しないか又は他よりも光硬化の進行の遅い光照射抑制段階として、断続的に光硬化を行う断続的硬化工程とされ、前記光硬化工程の光照射は、少なくとも光照射用の発光手段が複数個連結されて構成された光照射装置を前記管状ライニング材内で発光状態で走行させて行われ、前記断続的硬化工程は、前記光照射装置を管状ライニング材内で複数回走行させ、各回の走行は、管状ライニング材全体を硬化させることのない速度で行われ、走行毎に段階的に管状ライニング材を硬化させることによって行われることを特徴とする。
【００１６】
これにより、従来の連続的光硬化の思想の様に光照射動作の開始から硬化終了まで管状ライニング材及び管状ライニング材内の温度が上昇し続け、また、高温になった状態が維持されることを確実に防止することができる。上述のように、従来の紫外線照射による光硬化が一旦ほぼ止められ、又は緩やかになる光照射抑制段階が設けられるので、その光照射抑制段階毎に管状ライニング材の温度上昇が停止または緩和され、温度降下が生じる。したがって、補修対象の既設管の管径などの条件に応じて、光照射抑制段階の回数や長さを調整することで、硬化後の更生管の品質を損なう恐れのあるような、例えば、１５０℃を超えるような温度上昇を的確に回避することができる。なお、管状ライニング材の光照射による硬化は、一気に連続的に行った場合でも、複数回に分けて断続的に行った場合でも完成品の品質には影響がない。
【００１７】
また、管状ライニング材の段階的な光硬化が達成されるので、全体が一気に硬化した後、全体が収縮動作することが回避され、完成品における収縮度が緩和される。すなわち、段階的に硬化されることで硬化後の収縮も段階的なものとなり、後段の収縮は、既に硬化している部分によって抑制されるので管状ライニング材全体としての収縮度は低減される。
【００１８】
なお、本発明方法による硬化対象となる管状ライニング材は、光硬化性の性質を有することはもちろんであるが、光硬化性と熱硬化性の双方の性質を兼ね備える材料を用いて形成したものを用いることも好適である。すなわち、この様な光・熱双方の硬化性を有する管状ライニング材の場合、光照射によって硬化反応が生じたときに、その反応熱により更に熱硬化作用が発生し、効率的な硬化動作が達成される。したがって、本発明の断続的硬化工程が行われた場合、光照射抑制段階においても光硬化反応による熱によって硬化が進行し、且つ通常の光照射を行うほどの温度上昇も生じないという有効な作用が生じるものである。
【００１９】
また、本発明方法は、紫外線ランプを用いたライトトレインにより、光硬化を行うような場合に好適に機能するが、例えば、ＬＥＤ（発光ダイオード）の様な光照射の際に生じる温度自体は、紫外線ランプほど高くない場合でもより温度上昇を抑えるために適用することは可能である。特に、硬化の際に発生する温度の高い樹脂材料を用いて管状ライニング材を構成しているような場合、ＬＥＤを硬化用の光照射に用いるのが好適であり、この様な場合に本発明方法を有効に適用することができる。
【００２３】
そして、従来のように光照射装置を１回走行させることで、管状ライニング材を硬化せせるのではなく、１回の走行では管状ライニング材全体が硬化しない走行速度で光照射装置を走行させるようにしている。走行速度は、光照射装置の出力などにより、種々調整されるが、１回の走行で管状ライニング材全体を硬化させる走行速度よりも速い速度で走行させるものである。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係る既設管補修工法によれば、光照射により管状ライニング材の全体が硬化するまでの間に、管状ライニング材に過度の温度上昇が生じることを防止することができる。すなわち、従来のような連続的光硬化の思想ではなく、管状ライニング材全体の光硬化が行われる過程において、光硬化が一旦止められ、また弱められる光照射抑制段階が設けられるので、その光照射抑制段階毎に温度上昇の抑制と温度降下が行われる。これにより、材料の温度が過度に上昇せず、樹脂中の易揮発性成分の蒸発による気泡の発生がなく、また、硬化後の収縮度も低減され、従来のような完成品の品質の低下を的確に防止することができ、既設管補修作業の質と信頼性の向上が図られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、マンホール間の下水道本管の補修を行う場合を例として示している。図示のように、補修対象の既設管である下水道本管１００は、いわゆるマンホールと呼ばれる縦坑２００と３００との間に形成されている。補修を行うに当たっては、前準備として、下水道本管１００の上流側をせき止めるため止水部材１０１がマンホール２００の上流側に設置され、本管１００の途中位置に存在する一般排水の導入路である桝４００及び桝４００から伸長する取付管５００の上流側にも止水部材４０１が設置されている。
【００２８】
実施の形態に係る既設管補修工法では、まず、補修対象の既設管である下水道本管１００内に未硬化状態の管状ライニング材１０が導入される。図１では、その例として、管状ライニング材１０を引き込みにより導入する例が示されている。
【００２９】
管状ライニング材１０は、例えば、ガラス繊維やフェルト（不織布）、もしくはその両方の組み合わせで芯材が形成されており、これに樹脂を含浸させている。含浸樹脂は、ビニエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の樹脂に光開始材、又は光開始材と熱開始材（過酸化物）を混入し、光硬化性のライニング材、又は光硬化性と熱硬化性の双方の性質を兼ね備えるライニング材として形成されている。また、未硬化の管状ライニング材１０の表面は粘着性を有しているため、他の物への付着を避けるため、管状ライニング材の表裏面には、アウターフィルム、インナーフィルムがそれぞれ被覆装着されている。
【００３０】
未硬化の管状ライニング材１０は未だ管形状に拡径した状態にはなく、やや平らな形状で下水道本管１００内に引き込まれている。この引き込み動作は、マンホール２００側で収納部１２にローラーに巻回された状態で収納されている管状ライニング材１０をマンホール３００側の地上部に設置された牽引部１４の牽引動作によって下水道本管１００内に引き込むことで行われている。
【００３１】
具体的には、牽引部１４に装着された引き込み用ロープ１７が管状ライニング材１０の先端部１０ａに固定されており、この牽引用ロープ１６を引っ張ることにより管状ライニング材１０がマンホール２００側から下水道本管１００内に引き込まれていくものである。なお、この引き込み動作をより円滑なものとするために必要箇所にローラー１６―１、１６−２、１６−３、１６−４等が適宜設置されている。
【００３２】
なお、図示していないが、管状ライニング材１０の下水道本管１００内への導入の他の動作例としては、管状ライニング材１０をそのまま引き込むのではなく、管状ライニング材１０をその先端側から反転させつつ下水道本管１００内に押し込んでいく反転導入も知られている。本発明の工法においては、どの様な導入方法であっても良い。
【００３３】
図２は、上述した引き込み又は押し込み動作が終了した後の管状ライニング材１０の整形作業を示している。成形作業は、未硬化の管状ライニング材１０を下水道本管１００の内壁にできるだけ密着するように沿わせる必要から、拡径作業を行うものである。拡径作業は、本管１００内に導入された未硬化の管状ライニング材１０内に整形用空気（矢印７００）を吹き込むことによって行われる。
【００３４】
このため、設置された管状ライニング材１０の両端部には、必要な貫通孔の形成されたエンドパッカー１８−１、１８−２がそれぞれ取り付けられており、マンホール２００側の端部のエンドパッカー１８−１の空気導入口１８ａに連結された空気供給管１９を介して空気を吹き込んでいる。この整形用空気の吹き込み（７００）は、地上に配置したポンプを備える作業車両などから行っている（図示せず）。この空気の吹き込みにより、管状ライニング材１０内の圧力が上昇し、管状ライニング材１０は下水道本管１００の内壁に沿って整形されて行く。図２は、拡径による整形作業がほぼ終了した状態が示されている。
【００３５】
なお、この管状ライニング材１０の拡径による整形動作は、上述した図１の引き込み作業によって管状ライニング材１０が設置された場合だけでなく、反転押し込み動作によって管状ライニング材が本管１００内に設置された場合にも行うことができる。反転押し込み動作の場合、図１の引き込み作業の場合に比べ、既に管状ライニング材１０がある程度管状に整形された状態となっているので、図２の整形用空気の吹き込み作業は必要に応じて空気の圧力の調整を行うことで足りる。なお、図示しているランプトレイン２５については、図３において説明する。
【００３６】
図３は、実施形態に係る光硬化工程を説明するための図であり、光硬化工程は、整形用空気を片方から吹き込み、もう片方から排出して管内圧力を維持してライニング材が既設管と接触（密着）した状態で、管状ライニング材１０の内側から光照射を行って硬化させるものである。本発明において特徴的なことは、この光硬化工程が、管状ライニング材１０が内側面側硬化を開始して、その全体が硬化する最終的硬化状態になるまでの光照射による硬化工程を複数段階に分け、それぞれの光照射動作の間に光による硬化がほぼ進行しない光照射抑制段階が存在するように断続的に行う断続的硬化工程としたことである。
【００３７】
この光硬化工程では、例えば、図示したようなランプ２４を複数連結したランプトレイン２５が用いられ、各ランプ２４には、ランプが管状ライニング材１０に衝突することなく管内を移動可能とするための車輪つき走行用脚２６が設けられている。また、先頭のランプ２４には、牽引用のワイヤ２０が接続され、このワイヤ２０をマンホール２００側の地上から引くことのよって走行移動させている。すなわち、図２に示された位置から図示のように矢印８００方向に移動される。
【００３８】
なお、ランプ２４は可視光と紫外線をまたがる領域の３５０〜４５０ｎｍの波長を有する光線を用いている。これは、管状ライニング材１０の厚さが、補修対象である下水道本管１００の構成や埋設深さなどの条件により、３ｍｍ〜２０ｍｍの管で種々設置されることから、光の浸透力を確保しつつ迅速な光硬化を行うために、純粋な４００ｎｍ以下の波長の紫外線のみでなく（紫外線のみでは浸透力が不足することがある）、可視光領域にまたがる範囲の光線を用いているものである。なお、光源としては、上述のようなランプだけでなく、ＬＥＤを有効に用いることも可能であることは、上記「課題を解決するための手段」で述べた通りである。
【００３９】
このようなランプトレイン２５を用いる場合、本発明の特徴である断続的硬化工程は、このランプトレイン２５を管状ライニング材１０内で複数回走行させ、各回の走行が、管状ライニング材１０全体を硬化することのない速度で行われる。すなわち、走行回毎に段階的に管状ライニング材１０を硬化させるものである。
【００４０】
従来のランプトレイン２５による光硬化は、１回の走行移動で管状ライニング材１０を硬化させるものであり、走行速度も１回で硬化できるように設定されている。本実施の形態では、１回の走行では管状ライニング材全体が硬化しない走行であり、その速度は各ランプ２４の出力などにより、種々調整されるが、例えば、１回の走行で管状ライニング材全体を硬化させる走行速度の（２倍〜５倍）の早い速度で走行させるものである。
【００４１】
これにより、従来の連続的光硬化のように光照射動作の開始から硬化終了まで管状ライニング材１０及び管状ライニング材１０内の温度が上昇し続け、また高温状態が長時間にわたって継続することを確実に防止することができる。例えば、１回目のランプトレイン２５の走行と２回目の走行の間に、光照射が一旦停止され、光硬化が一旦止まる光照射抑制段階が生じる。したがって、その光照射抑制段階毎に管状ライニング材の温度上昇が停止され、更に、地中への散熱により温度降下を生じさせることができる。
【００４２】
したがって、補修対象の既設管の管径などの条件に応じて、ランプトレイン２５の走行速度や走行動作間の間隔を調整することで、光照射抑制段階の回数や長さを設定することが可能となっている。これにより、硬化後の更生管の品質を損なう恐れのあるような、例えば、１５０℃を超えるような温度上昇を的確に回避することができる。なお、管状ライニング材１０の光照射による硬化は、これを連続的に行った場合でも、複数回に分けて断続的に行った場合でも完成品の硬化状態や品質には影響がない。
【００４３】
なお、この様に管状ライニング材１０が段階的に硬化されることで硬化後の収縮も段階的なものとなり、後段の収縮は、既に硬化している部分によって抑制されるので管状ライニング材全体としての収縮度は低減される。
【００４４】
更に、上述の光硬化性と熱硬化性の双方の性質を兼ね備える材料を用いて形成した管状ライニング材を用いた場合には、光照射によって硬化反応が生じたときに、その反応熱により更に熱硬化作用が発生し、効率的な硬化動作が達成される。したがって、上記の断続的硬化工程が行われた場合、光照射抑制段階においても光硬化反応による熱によって硬化が進行させておくことができ、且つ通常の光照射を行うほどの温度上昇も生じないという有効な作用が生じる。
【００４５】
なお、ランプトレイン２５の走行回数を１回とする場合でも、すなわち、低速或いは、時々走行を停止しつつ光照射を行うような場合、ランプ２４を所定時間おきにＯＦＦとすることで、光照射の断続的動作を確保することも可能である。
【００４６】
次に、図４は、他の実施の形態を示している。本実施の形態において特徴的な構成は、ランプ２４の連結状態にあり、図示のように、ランプ２４の連結間隔を長く取っていることである。すなわち、複数個連結してランプトレイン２５を構成することは、上記実施の形態と同様であるが、その連結間隔をランプトレイン２５が走行動作する際に、１つのランプ２４とその隣のランプ２４との間で、管状ライニング材に１０に光照射抑制段階が生じる程度に長い間隔を確保している。
【００４７】
この様に間隔を取ったことで、ランプトレイン２５の速度を調整することで、ランプトレイン２５の走行中に、ランプ２４相互の間で光照射抑制段階を生じさせることができる。したがって、従来のようにランプトレイン２５の１回の走行によって管状ライニング材１０全体の光硬化が可能であると共に、その１回の走行動作の間に光照射抑制段階を介在させることができ、管状ライニング材１０の過度の温度上昇も回避することができる。
【００４８】
また、上述の光硬化工程では、温度調整された空気を一端から吹き込み他端から排出することで、管内の熱を排出し、ライニング材の温度を必要温度（限界温度）以下に抑えることに役立つ。また、管状ライニング材１０の構成材料中に含まれるスチレンが蒸気化して管内の圧縮空気と混ざることにより生じる火災の危険を回避することができる。エンドパッカー１８に形成した貫通孔を用いて換気が行われるが、本発明によれば、管状ライニング材１０の過度の高温状態を回避することができるので、スチレンの蒸気化も抑制することが可能である。
【００４９】
なお、本発明は、上記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。例えば、ランプによる光照射を断続的に行い、光照射抑制段階を確保することができる方法であれば、所定間隔毎にランプをカバーする様な構成を付加することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施の形態に係る既設管補修工法における管状ライニング材の導入動作を示す説明図である。
【図２】実施の形態に係る既設管補修工法における導入された管状ライニング材の整形動作を示す説明図である。
【図３】実施の形態に係る既設管補修工法における光硬化工程の説明図である。
【図４】実施の形態に係る既設管補修工法における光硬化工程の他の例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０  管状ライニング材
１８  エンドパッカー
２０  牽引用ワイヤ
２４  ランプ
２５  ランプトレイン
２６  車輪付き脚
１００  下水道本管
２００、  ３００  マンホール
【図１】
0005118457.tif 000002
【図２】
0005118457.tif 000003
【図３】
0005118457.tif 000004
【図４】
0005118457.tif 000005