JP4505836B2 - 止水プラグ及びバイパスシステム - Google Patents

Description

本発明は、下水道管等の管路内を遮断、閉塞するための止水プラグであって、長時間にわたって高い水密性を維持することができる止水プラグ、及び、この止水プラグを使用した下水道のバイパスシステムに関する。

下水道のマンホール内部の更正・補修工事を行う場合には、衛生面、安全性等の観点から、流下中の下水（汚水）に対する処置が必要であり、施工に際しては、対象となる下水道の規模に応じて様々な対策が講じられている。例えば、下水道の規模が小さく、接続される下水道管の口径が小さいマンホールが施工対象となる場合には、下水の流量はそれほど多くないので、施工箇所の上流側の世帯等に、下水道への排水を一時的に停止してもらったり、施工箇所の直近の上流部を一時的に堰き止めるといった方法により、施工箇所へ下水が流入しないようにしている。

一方、接続される下水道管の口径が大きく（例えば、６００ｍｍ以上）、比較的規模が大きい下水道の場合には、たとえ一時的であっても下水の流れを止めることは困難であるため、例えば、図６に示すようなパイパス工法により、施工箇所Ａをバイパスさせるという方法が実施されている。

具体的には、図６に示すように、まず施工箇所Ａの上流側の下水道管３２ｂの入口付近に空気注入式の止水プラグ３３を設置して、下水の流れを堰き止める。尚、この止水プラグ３３は、中空内部に空気を圧入し、外周面が管路の内周面に密着するまで膨張させることによって、管路内を閉塞できるようになっている。

次に、止水プラグ３３によって堰き止められた下水を、施工箇所Ａの上流側のマンホール３１ａ内に挿通させたバイパス管３５ａ、及び、道路３７上に設置したポンプ３４によって吸引するとともに、施工箇所Ａの下流側のマンホール３１ｃ内に挿通させたバイパス管３５ｂから、下水の逆流を防止するために入口に土嚢３６を積んだ下流側の下水道管３２ｄ内へ排出する。このようにすれば、下水は、施工箇所Ａを通らずに、連続的に下流側へ流下することになる。

しかしながら、図６に示したような従来のバイパス工法には、次のような問題がある。まず、空気注入式の止水プラグ３３は、その構造上、管路内を完全に閉塞することが困難であるという問題があり、設置後、時間の経過とともに注入した空気の圧力が低下し、下水道管３２ｂの内周面との間に僅かな隙間が生じ、そこから漏水が生じる可能性がある。また、止水できる時間が短いため、設置後は速やかに施工を開始し、短時間のうちに作業を完了させる必要があり、時間的な余裕を確保することが難しいという問題がある。

更に、道路３７上に、バイパス管３５ａ，３５ｂ、ポンプ３４、及び、その他の装置が設置されることになるため、施工期間中は、交通規制を行う必要があるが、施工対象となるマンホール３１ｂの入口付近の道路３７だけではなく、施工対象ではない上流側のマンホール３１ａ、及び、下流側のマンホール３１ｃの入口周辺までを含めた２スパン分の道路３７を占有することになるため、通行する自動車や歩行者に多大な不利益を及ぼすことになり、長期間の占有には問題があり、十分な施工時間を確保することが難しい。

また、施工期間中は、施工対象となるマンホール３１ｂだけでなく、上流側及び下流側のマンホール３１ａ，３１ｃの蓋も開けておく必要があるため、悪臭、騒音、衛生面でも、周辺住民に対して不利益を及ぼしかねない。

また、施工箇所Ａの上流側の下水道管３２ｂは止水プラグ３３によって閉塞されるが、下流側の下水道管３２ｄは、下水の逆流を防止する土嚢が積まれるだけであるので、硫化水素ガスをはじめとする有毒ガスや、細菌等が下流側から施工箇所Ａへ流入する危険性があり、衛生的な施工環境を確保することが困難であるという問題がある。

本発明の「止水プラグ」は、上記のような従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、本体中央部に、下水を流下させるための大孔を有し、内部に流体（空気などの気体、或いは、油などの液体）を封入した中空構造のＯリングが、二つの挟持部材（例えば、ベースプレートと押圧プレート）によって挟持されるように構成し、それらの挟持部材の間隔を狭めて前記Ｏリングを軸線方向へ圧縮することにより、Ｏリングの外周部が全周的に外側方向へ押し拡げられるように構成され、更に、離脱防止用ボルトが取り付けられており、当該ボルトを締め付けて、その先端部を下水道管の内壁に係止させることにより、移動及び離脱を防止できるよう構成されていることを特徴としている。尚、Ｏリングは二つ使用され、軸線方向に隣接して挟持されるように構成することが好ましい。

また、本発明の「バイパスシステム」は、本体中央部に、下水を流下させるための大孔を有し、内部に流体を封入した中空構造のＯリングが、二つの挟持部材によって挟持されるように構成し、それらの挟持部材の間隔を狭めて前記Ｏリングを軸線方向へ圧縮することにより、Ｏリングの外周部が外側方向へ押し拡げられるような構造の止水プラグ及びシールプラグと、止水プラグの大孔に接続可能なように構成された管状のバイパスユニットと、によって構成されていることを特徴としている。

尚、止水プラグ及び／又はバイパスユニットには、このバイパスシステムが設置されるマンホール内への下水の流入を許容する緊急時流出孔が設けられていることが好ましく、また、緊急時流出孔は、透明な材料によって構成したプレートによって塞ぐことができるように構成されていることが好ましい。

従来の空気注入式の止水プラグは、長時間にわたって連続使用すると、注入した空気の圧力が次第に低下し、密着力が弱まって漏水が生じることがあるが、本発明の「止水プラグ」は、挟持部材の間隔を狭めてＯリングを圧縮するように構成され、機械的な機構によってＯリングと管路内壁とを密着させるようになっているため、時間の経過とともに密着力が低下するというような問題を好適に回避することができ、高い水密性を長時間にわたって持続させることができる。

従って、管状のバイパスユニット、及び、シールプラグと組み合わせて使用することにより、理想的なバイパスシステムを構成することができるほか、管路（下水道管だけでなく、その他の管路を含む）内を完全に閉塞するための止水プラグとして使用することもできる。

本発明の「バイパスシステム」は、上流側の下水道管、及び、下流側の下水道管を完全に遮断し、下水が流れる空間と作業空間とを分離することができるため、硫化水素等の有毒ガス、細菌等の流入を防止し、安全で衛生的な作業環境を創出することができる。

また、このバイパスシステムを使用して、下水道のマンホール内部の更正・補修工事を行う場合、施工対象となるマンホール入口付近の僅かな道路スペースを占有するだけで実施することができるため、通行する自動車、歩行者、或いは、周辺住民に及ぼす不利益を最小限に止めることができる。従って、比較的長時間の占有が可能となり、施工期間として十分な時間を確保することができる。

更に、本発明のバイパスシステムは、非常に簡易な構造の構成要素によって実現することができるため、設置中のメンテナンスは不要であり、また、着脱作業も容易で、工期の短縮、コスト節減等の効果を期待することができる。

尚、バイパスユニットに残水処理孔を設けた場合には、バイパスシステム設置直後における残水（下水）や、マンホール内の洗浄水、或いは、施工中に生じた余剰水等を、施工対象となるマンホール内からバイパスユニットを介して下流側へと容易に排出することができる。

以下、添付図面に沿って本発明のバイパスシステムを実施するための最良の形態について説明する。図１は、本発明のバイパスシステムの断面図であり、図示されているように、このバイパスシステムは、止水プラグ１、管状のバイパスユニット１６、及び、シールプラグ２２という三つの要素により構成されている。これらのうち、止水プラグ１は、ベースプレート２（挟持部材）、二つのＯ（オー）リング８，８、押圧プレート９（挟持部材）、ボルト６、及び、ナット１５によって構成されている。

ベースプレート２は、図２（止水プラグ１の斜視図）、及び、図３（止水プラグ１の分解斜視図）に示されているように、円盤状のプレート本体３の中央に開設された大孔（下水を流下させるための孔）の周縁に、円筒状部４が接続された構造となっており、プレート本体３の表面には、円筒状部４を取り囲むように突設された六本のガイドピン５が均等に配置されるとともに、隣接するガイドピン５，５の間に、ボルト用小孔７がそれぞれ一つずつ（合計六つ）形成されている。

二つのＯリング８，８はいずれも、気密性を有するチューブ状の構造となっており（図１参照）、中空内部にはそれぞれガス（空気、或いは、その他の気体）が封入されている。また、ベースプレート２よりも外径が若干大きいものが使用される。押圧プレート９は、プレート本体１０の中央に大孔１１が形成されるとともに、その周囲に、ボルト用小孔１２とガイドピン用小孔１３とが、それぞれ六つずつ、交互に、かつ、均等に配置されている。また、プレート本体１０の周縁部には、環状のリブ１４が形成されている。

図２及び図３からも明らかなように、止水プラグ１は、二つのＯリング８，８が軸線（チューブの軸線ではなく、リングの軸線）方向に隣接した状態で、ベースプレート２と押圧プレート９とによって挟持されるような構造となっており、このとき、ベースプレート２の円筒状部４の先端が、Ｏリング８，８の内側、及び、押圧プレート９の大孔１１を通って反対側へ突出し、ガイドピン５も、同様にＯリング８，８の内側、及び、押圧プレート９のガイドピン用小孔１３を通って反対側へ突出するような状態となる。

そして、この状態は、ボルト６をベースプレート２のボルト用小孔７、及び、押圧プレート９のボルト用小孔１２に挿通させ、その先端に装着されたナット１５を締め付けることによって保持される。尚、ボルト６とベースプレート２との間には、図示しない漏水防止用シール（パッキン）が間挿されている。また、押圧プレート９は、ガイドピン５の突出方向へ移動可能な状態で保持され、ナット１５を締め付け、或いは、緩めることによって、ベースプレート２との間隔を調節することができる。

尚、ベースプレート２、押圧プレート９、ボルト６、及び、ナット１５は、いずれもステンレス製であり、ボルト６及びナット１５は、焼き付け防止加工が施されている。一方、Ｏリング８，８はゴム製であり、特に、硫化水素等の物質にも対応できるように、耐薬品性のゴムが使用されている。

バイパスユニット１６は、図１に示したように、端部に接続プレート１８を有する接続部１７と、ジョイント２０，２０を介して連結されたバイパス管１９，１９とによって構成されている。尚、接続部１７には、残水処理孔２１が設けられており、接続プレート１８には、開口部１８ａ、及び、緊急時流出孔１８ｂが設けられている。

シールプラグ２２は、止水プラグ１とほぼ同様の構成に係るものである。従って、説明の重複を避けるため、ここでは、止水プラグ１との相違点についてのみ説明する。まず、ベースプレート２と押圧プレート９とによって挟持されるＯリング８は、一つである。また、押圧プレート９には、離脱防止用の係止爪２３，２３が形成されている。更に、ベースプレート２の中央の大孔には、開口部２５を有する端部プレート２４が取り付けられている。

ここで、本発明のバイパスシステムの設置方法（使用方法）について説明する。まず、設置に先立ち、施工対象となるマンホール内に作業者が入り、内部を確認し、上流口（施工箇所の上流側の下水道管の出口）及び下流口（下流側の下水道管の入口）を、高圧水により洗浄する。次に、図１に示した止水プラグ１を、予めバイパスユニット１６の接続部１７を取り付けた上でマンホール内に搬入し、上流口に設置する。尚、止水プラグ１と接続部１７を別々にマンホール内へ搬入し、マンホール内にて接続部１７を止水プラグ１へ取り付けるようにしても良い。また、接続部１７を止水プラグ１へ取り付ける際には、それらの間に漏水防止用シール（パッキン）を間挿させる。

止水プラグ１を上流口へ取り付ける際には、図４（１）に示すように、ナット１５が施工箇所Ａの側となるような向きにして、止水プラグ１を上流口２６内に嵌め込む。尚、止水プラグ１としては、予め様々な大きさ（外径）のものを用意しておき、それらの中から、設置される下水道管２７の内径よりもＯリング８の外径が僅かに小さいもの（例えば、−１ｃｍ）を選択して使用する。従って、上流口２６内に嵌め込んだ際、図示されているように、上端付近においてＯリング８，８と下水道管２７との間に、僅かな隙間が形成されることになる。

止水プラグ１は、この状態では有効に機能しないが、上流口２６内において位置決めをした後、ナット１５を締め付けていくことによって、Ｏリング８，８の外周部を全周的に下水道管２７の内壁に密着させ、下水道管２７を水密的に閉塞することが可能となる。

この点について詳細に説明すると、前述の通り止水プラグ１は、押圧プレート９がガイドピン５の突出方向へ移動可能なように構成され、ナット１５を締め付け、或いは、緩めることによって、押圧プレート９とベースプレート２との間隔を調節できるようになっている。そして、図４（１）に示したような基本状態から、ナット１５を締め付けていくと、ベースプレート２と押圧プレート９との間隔が狭まり、それらの間に挟持されている二つのＯリング８，８は、リングの軸線方向（図４においては、水平方向）へ圧縮されることになる。

このとき、二つのＯリング８，８の内部に封入されているガスが圧縮され、Ｏリング８，８の外周部は、その圧縮されたガス、及び、プレートの縁（ベースプレート２と押圧プレート９の縁）によって全周的に外側方向へ押し拡げられることになり、図４（２）に示すように、下水道管２７の内壁に押し付けられることになる。尚、Ｏリング８の外周部が下水道管２７の内壁に押しつ付けられる力は、押圧プレート９による圧縮力の大きさ（ナット１５の締め付け量）に応じて高くなる。従って、ナット１５を強固に締め付けることにより、止水プラグ１を下水道管２７内においてしっかりと固定することができる。

尚、本実施形態における止水プラグ１には、図４に示されているように、バックアップ用（離脱防止用）のボルト３０，３０が取り付けられており、このボルト３０を締め付け、図５に示すように、その先端部を下水道管２７の内壁に係止させることにより、止水プラグ１の移動や離脱を防止できるようになっている。

このように、本実施形態の止水プラグ１は、機械的な機構によってＯリング８の外周部を下水道管２７の内壁に密着させるようになっているので、従来の空気注入式のものと比べて、高い水密性を得ることができる。また、時間の経過に伴って次第に密着性が低下するというような事態を好適に回避することができ、長時間にわたって高水密性を持続させることができる。

更に、腐食等によって下水道管２７の内径が変化しているような場合（拡大し、或いは、内壁に凹凸等が形成されてしまったような場合）であっても、非常に大きな力でＯリング８の外周部を内壁に押しつけることができるので、内壁面に対し、Ｏリング８の外周面を追随させることができ、漏水を生じさせることなく好適に止水を行うことができる。

止水プラグ１の設置が完了したら、シールプラグ２２をマンホール内に搬入し、図５に示すように、下流口２８に設置する。下流口２８へのシールプラグ２２の設置は、止水プラグ１と同様の手順で行う。つまり、下流口２８内において位置決めをした後、シールプラグ２２のナット１５を締め付けていくことによって、Ｏリング８の外周部を全周的に下水道管２９の内壁に密着させ、シールプラグ２２によって下水道管２９を水密的に閉塞する。

次に、バイパスユニット１６のバイパス管１９，１９をマンホール内に搬入し、図５に示すように、一方のバイパス管１９（下流側のバイパス管１９）の端部をシールプラグ２２の端部プレート２４の開口部に挿通し、このバイパス管１９の上流側の端部と、接続部１７の端部とを、もう一つのバイパス管１９及びジョイント２０，２０によって連結し、止水プラグ１の上流側とシールプラグ２２の下流側とが、バイパスユニット１６によって連通するような状態とする。尚、使用すべきバイパスユニット１６の管径は、施工箇所における下水の流量に応じて適宜決定する。

最後に、マンホール内に残存している下水を、ポンプ（図示せず）により吸引し、残水処理孔２１からバイパスユニット１６内に流入させて下流側へと排出し、更に、マンホール内を高圧水によって洗浄し、その際に生じた洗浄処理水も、ポンプで吸引して残水処理孔２１から下流側へと排出する。

尚、本実施形態においては、ベースプレート２、押圧プレート９等の構成要素がそれぞれ一体型である止水プラグ１、及び、シールプラグ２２が使用されているが、それらの各構成要素がそれぞれ分割可能な（例えば、図７に示すように、軸線周りに２分割、或いは、３分割することができる）止水プラグ１、及び、シールプラグ２２を使用することもできる。この場合、止水対象となる下水道管２７，２９の内径が、搬入しようとするマンホールの入口の径（通常は、直径６００ｍｍ）よりも大きい場合（例えば、直径６００ｍｍ以上）であっても、分割することにより、マンホールの入口部分を壊すことなく、容易に搬入することができる。尚、分割状態で搬入した止水プラグ１等は、マンホール内で組み立てて使用する。また、結合部には、漏水防止対策が施されていることが好ましい。

また、バイパスユニット１６については、図１及び図５に示したような分割式のもののほか、一体型のものを使用することもでき、更に、流入した下水を複数の管路へ分岐して流下させることができるような構造のものや、複数の管路からの下水を集約して流下させることができるような構造のものを使用することもできる。

尚、前述したように、バイパスユニット１６の接続プレート１８には、緊急時流出孔１８ｂが設けられており、例えば、バイパス管１９が詰まってバイパスユニット１６が機能しなくなってしまったような場合であっても、このバイパスシステムによって下水道管２７が閉塞され、下水の流下が完全に止まってしまう、というような事態を回避できるようになっている。

より詳細には、この緊急時流出孔１８ｂは、作業時においては、漏水が生じないよう完全に塞いでおき、休日など、このバイパスシステムを管理できない時間帯に開けておくようにすれば、バイパス管１９が詰まってしまった場合であっても、止水プラグ１の上流側の下水は、この緊急時流出孔１８ｂからマンホール内に流入することになり、下水道管２７の閉塞という問題を回避できる。

また、緊急時流出孔１８ｂを塞ぐためのプレートを、ガラスやアクリル板等の透明な材料によって構成した場合には、作業者が下水道管２７内の状況を目視によって確認できるので、この場合には、緊急時流出孔１８ｂを点検孔として利用できることになる。

また、シールプラグ２２においてバイパスユニット１６との接続を媒介する端部プレート２４には、ワンウェイバルブ（図示せず）が設けられており、下流側からの下水、臭気の逆流、流入を防止しつつ、緊急時流出孔１８ｂからマンホール内に下水が流入した場合や、道路から雨水等が流入した場合には、水圧によってワンウェイバルブが押し開かれ、そこから下流側の下水道管２９へ下水等を流下させることができる。

また、本発明の止水プラグは、上述したようなバイパス工法のほか、中央の大孔に止水プレートを取り付けることにより、管路（下水道管だけでなく、その他の管路を含む）内を完全に閉塞するために用いる止水プラグとして使用することもできる。この場合、止水プラグ中央の大孔に取り付ける止水プレートには、緊急時用圧抜機構（バルブ）や、圧力ゲージを取り付けることができる。

本発明の「バイパスシステム」の断面図。 図１に示した止水プラグ１の斜視図。 図１に示した止水プラグ１の分解斜視図。 図１に示した止水プラグ１の設置方法の説明図。 図１に示したバイパスシステムを施工箇所Ａに設置した状態を示す断面図。 従来のバイパス工法の説明図。 本発明の「バイパスシステム」に用いる止水プラグ１の他の構成例を示す図。

符号の説明

１：止水プラグ、
２：ベースプレート、
３：プレート本体、
４：円筒状部、
５：ガイドピン、
６：ボルト、
７：ボルト用小孔、
８：Ｏリング、
９：押圧プレート、
１０：プレート本体、
１１：大孔、
１２：ボルト用小孔、
１３：ガイドピン用小孔、
１４：リブ、
１５：ナット、
１６：バイパスユニット、
１７：接続部、
１８：接続プレート、
１８ａ：開口部、
１８ｂ：緊急時流出孔、
１９：バイパス管、
２０：ジョイント、
２１：残水処理孔、
２２：シールプラグ、
２３：係止爪、
２５：開口部、
２４：端部プレート、
２６：上流口、
２７：下水道管、
２８：下流口、
２９：下水道管、
３０：ボルト、
３１ａ〜ｃ：マンホール、
３２ａ〜ｄ：下水道管、
３３：止水プラグ、
３４：ポンプ、
３５ａ，３５ｂ：バイパス管、
３６：土嚢、
３７：道路、
Ａ：施工箇所

Claims (1)

1. 本体中央部に、下水を流下させるための大孔を有し、内部に流体を封入した中空構造のＯリングが、二つの挟持部材によって挟持されるように構成し、それらの挟持部材の間隔を狭めて前記Ｏリングを軸線方向へ圧縮することにより、前記Ｏリングの外周部が全周的に外側方向へ押し拡げられるように構成され、更に、離脱防止用ボルトが取り付けられており、当該ボルトを締め付けて、その先端部を下水道管の内壁に係止させることにより、移動及び離脱を防止できるよう構成されている止水プラグと、
   前記止水プラグの大孔に接続可能なように構成された管状のバイパスユニットと、
   本体中央部に、下水を流下させるための大孔を有し、内部に流体を封入した中空構造のＯリングが、二つの挟持部材によって挟持されるように構成し、それらの挟持部材の間隔を狭めて前記Ｏリングを軸線方向へ圧縮することにより、前記Ｏリングの外周部が全周的に外側方向へ押し拡げられるような構造のシールプラグと、によって構成されていることを特徴とするバイパスシステムであって、
   前記止水プラグ及び／又はバイパスユニットに、マンホール内への下水の流入を許容する緊急時流出孔が設けられ、
   前記緊急時流出孔は、透明な材料によって構成したプレートによって塞ぐことができるように構成され、下水道管内の状況を確認する点検孔として利用できるように構成されていることを特徴とするバイパスシステム。