JP7598663B2 - 管更生工法 - Google Patents

Description

本発明は、内周面を構成する内面板と、該内面板の周縁に立設された側板並びに端板とをプラスチックによって一体に形成してなるセグメントを、周方向並びに管長方向に連結して既設管内に更生管を敷設する管更生工法に関する。

地中に埋設された下水管等の管路が老朽化した場合、該管路を地中から掘出することなく、その内周面にライニングを施して管路を補修する管ライニング工法が提案され、既に実用に供されている。

大口径の管路を更生する場合には、内周面を構成する内面板と、内面板の周縁に立設された側板並びに端板とをプラスチックによって一体に形成してなるセグメントが用いられる。セグメントは周方向に連結されて管ユニットが組み立てられ、該管ユニットが連結ボルトを介して管長方向に連結されて既設管内に更生管が組み立てられる。

下記特許文献１には、セグメントの両側板間を管長方向に渡って延びる長い連結ボルトを用い、この連結ボルトをセグメントに固定するとともに、連結ボルトを互いに連結してセグメントを管長方向に連結する構成が記載されている。

下記特許文献２には、一方のセグメントにナットを固定し、連結ボルトを他方のセグメントを通して該一方のセグメントに固定されたナットに螺合することにより、両セグメントを管長方向に連結する構成が記載されている。

特開２００５－２９９７１１号公報 特開２０１１－０１２８０３号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたようなセグメントの連結方法では、連結ボルトが互いに管長方向に連結され、一本に連結された長い棒状の部材となり、各セグメントが管長方向に連結されるので、連結ボルトが存在するセグメント部分は堅固に結合されるが、連結ボルトが存在しない部分では、セグメントを十分な強度をもって管長方向に結合することはできない。

一方、特許文献２に記載されたセグメントの連結方法では、ナットを周方向にずらして固定することにより、連結ボルトの配置がジグザグ状になるので、セグメントを十分な強度をもって管長方向に結合することが可能になる。しかし、ナットがセグメントの側板とそれに隣接する内部板に渡って取り付けられる長いナットとなっているので、連結ボルトのネジ部と螺合するネジ部を長いナットの内部全長に渡って形成する必要があり、高価なナットを必要とする、という問題があった。

また、特許文献２に記載されたナットは管長方向に長いので、その一端をセグメントの側板に隣接する内部板にボルト締めすることにより固定する必要があり、ナット取り付けにトルク管理された専用ツールが必要となる。さらに、ナット取り付け位置が間違っていた場合には、ボルト締めを緩め、改めて正しい位置に取り付ける必要があり、取り換え作業に時間を要する、という問題があった。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、安価にセグメントを管長方向に連結することが可能な管更生工法を提供することを課題とする。

本発明は、
内面板と、該内面板の両側に立設された側板と、側板の内側で内面板の上面に立設された内部板を複数有するセグメントを、周方向と管長方向に連結して既設管内に更生管を敷設する管更生工法であって、
ナットを内部に保持し、前記ナットと螺合する連結ボルトを通過させる中空部を備えたプラスチック製のナット保持部材を、一方のセグメントの側板と該側板に隣接する内部板間に取り付ける工程と、
前記一方のセグメントと、該一方のセグメントと管長方向に連結される他方のセグメントを位置合わせする工程と、
連結ボルトを前記ナットに螺合せ、該一方と他方のセグメントを管長方向に連結する工程と、
を備え、
前記ナット保持部材に、中空部に直交する方向に延びる溝が形成され、前記ナットが該溝に圧入されてナット保持部材に保持されることを特徴とする。

本発明によれば、セグメントの一方側の側板と該側板に隣接する内部板間に取り付けられたナット保持部材の内部にナットが保持されるので、ナットの管長方向長さを、側板とその側板に隣接する内部板間の距離より小さくすることができ、小型で安価なナットを使用することができる。また、ナットは、ナット保持部材に形成された溝に圧入されるので、ナットの取り付けが確実で簡単になるとともに、ナット保持部材の着脱が容易になるので、ナットの取り付け位置が間違っていた場合でも、簡単にやり直しができる、という効果が得られる。

更生管の組み立てに使用されるセグメントの構造を示した斜視図である。 セグメントを周方向に連結して管ユニットを組み立てた状態を示す斜視図である。 セグメントを管長方向に連結する状態を示した説明図である。 セグメントを管長方向に連結するために使用されるナット保持部材の上面図である。 セグメントを管長方向に連結するために使用されるナット保持部材の正面図である。 セグメントを管長方向に連結するために使用されるナット保持部材の側面図である。 セグメントを管長方向に連結するために使用されるナットの正面図である。 セグメントを管長方向に連結するために使用されるナットの側面図である。 図４ｂのＡ－Ａ線に沿った断面図である。 ナットをナット保持部材に挿入する状態を示した説明図である。 図４ｃのＢ－Ｂ線に沿った断面図である。 ナットのフランジ部をナット保持部材に挿入する状態を示した説明図である。 図４ｃのＣ－Ｃ線に沿った断面図である。 ナットの６角ナット部をナット保持部材に挿入する状態を示した説明図である。 ナット保持部材をセグメントに取り付ける状態を示した説明図である。 図９の矢印Ｄの方から見たセグメントの正面図である。 連結ボルトとナット保持部材を用いてセグメントを管長方向に連結する状態を示した説明図である。 管ユニットを組み立て更生管を既設管内に敷設する状態を説明した説明図である。

以下に本発明を、添付図面に示す実施例に基づいて説明する。本発明は、下水管、上水管、トンネル、あるいは農業用水路などの大口径の既設管を更生あるいは修復するのに適している。実施例では、更生管は、管長方向に直交する断面形状が円形として説明されるが、矩形など円形以外の形状の更生管にも本発明を適用できることは勿論である。更に、断面形状が管として閉じた形状でなく、例えば馬蹄形や半円形、凹字形など片側が開いた形状である場合にも管と見なして本発明を適用することができる。

この明細書において、管長方向とは図２で管ユニット１０の管の長さ方向に延びる矢印Ｘで示した方向を、周方向とは管ユニット１０の円の周方向をいう。

図１には、更生管用セグメント１（以下、単にセグメントという）の構造が図示されている。セグメント１は、更生管の内周面を構成する内面板１０１と、該内面板１０１の周方向に延びる両側に垂直に立設された同じ板厚の側板１０２、１０３と、内面板１０１の管長方向に延びる両端に垂直に立設された端板１０４、１０５とからなるプラスチックでできた一体成形のブロック状の部材である。

内面板１０１の上面には、セグメント１の機械的強度を補強するために、側板１０２、１０３の内側に、側板１０２、１０３と同じ板厚並びに同様な形状の複数の内部板１０６、１０７が側板１０２、１０３と平行に等間隔に立設される。

セグメント１は、円周を複数等分する所定角度、例えば６等分する６０度の円弧状に湾曲した形状となっているが、既設管の断面形状、あるいはその大きさ、あるいは既設管の補修箇所に応じて、直方体あるいは直角に丸みを付けて折り曲げた形などにすることもできる。

側板１０２、１０３には、セグメント１を管長方向に連結するために、連結ボルト１１（図３）を通すための円形の挿通穴１０２ａ、１０３ａが周方向に等間隔に複数形成される。内部板１０６にも、連結ボルト１１を通すための挿通穴１０２ａ、１０３ａより小径の円形の挿通穴１０６ａが等間隔に複数形成され、内部板１０７には、連結ボルトが挿入でき挿通穴として機能する切り欠き１０７ａが等間隔に複数形成される。これらの挿通穴１０２ａ、１０３ａ、１０６ａ、並びに切り欠き１０７ａは、それぞれ周方向の位置が一致している。

端板１０４、１０５は、側板１０２と側板１０３の間に配置される部材で、端板１０４、１０５には、セグメント１を周方向に連結するボルト等の連結ボルトを通すための円形の挿通穴１０４ａ、１０５ａが複数形成される。

セグメント１はその端板１０５と他のセグメントの端板１０４を位置合わせして当接させ、ボルト６とナット７（図３）を挿通穴１０４ａ、１０５ａに位置決めして、ボルト６とナット７を螺合させることにより周方向に連結させることができる。

セグメントを順次周方向に一周分連結させると、図２に示すような管長方向Ｘに垂直に所定幅Ｄを有するリング状の管ユニット１０を組み立てることができる。管ユニット１０は、その外径が更生すべき既設管の内径より少し小さな値となっている。なお、図２では、セグメント１の主要な構造部材である内面板１０１、側板１０２、１０３、端板１０４、１０５が図示されていて、内部板１０６、１０７等の補強構造は、煩雑さを避けるために、図示が省略されている。

このような管ユニット１０は、図３に示したように、順次管長方向に連結される。図３において、管ユニットのセグメント１ａ、１ｂ、１ｃの側板１０２と側板１０２に隣接する内部板１０６間には、図５ａ、図５ｂに図示したようなナット６０を保持するプラスチック製のナット保持部材５０が複数取り付けられる。各セグメント１ａ、１ｂ、１ｃは、連結ボルト１１を、セグメントに形成された側板１０２、１０３、内部板１０６に形成された挿通穴１０２ａ、１０３ａ、１０６ａ、内部板１０７に形成された切り欠き１０７ａに挿通し、ナット保持部材５０内に保持されたナット６０と螺合することにより管長方向に連結される。

ナット保持部材５０は、図４ａ、図４ｂ、図４ｃに示したように、セグメントの側板１０２とそれに隣接する内部板１０６間の距離ｔ１’（図９）に応じた管長方向長さｔ１を有し、一方端部に中空な円柱部５１と、他方端部に中空な円柱部５２と、ナット６０が圧入される溝５５、５６が形成された円柱部５３、５４とを備えている。円柱部５１、５２は、それぞれ連結ボルト１１を通すことができる径ｒ１の中空部５１ａ、５２ａを同軸に有する。中空部５１ａ、５２ａは、円柱部５３、５４の溝５５、５６を介して連通しており、ナット保持部材５０には、連続した中空部が形成される。

円柱部５１の管長方向長さｔ２は、セグメントの側板１０２、１０３、内部板１０６、１０７の板厚とほぼ同じに設定され、円柱部５３、５４の管長方向長さは、円柱部５１の管長方向長さｔ２とほぼ同一になっている。なお、円柱部５１、５３は、他の円柱部５２、５４より径が大きく、ナット保持部材５０が側板１０２と内部板１０６間に取り付けられたとき、円柱部５１、５３の底部が内面板１０１の上部と衝突するので、該底部が切断されて水平な平面５１ｃになっている（図１０も参照）。

円柱部５１の外表面（側板１０２に向かう面）には、リング状突起５１ｂが形成され、その外径ｄ１は、突起５１ｂが側板１０２、１０３に形成された挿通穴１０２ａ、１０３ａに嵌合できる大きさになっている。また、円柱部５２の外表面（内部板１０６に向かう面）には、リング状突起５２ｂが形成され、その外径ｄ２は、突起５２ｂが内部板１０６に形成された挿通穴１０６ａに嵌合できる大きさになっている。

突起５１ｂ、５２ｂを含めたナット保持部材５０の管長方向の長さｔ３は、ナット保持部材５０をセグメントの側板１０２とそれに隣接する内部板１０６間に圧入できる長さになっている。ナット保持部材５０を、側板１０２と内部板１０６間に圧入して取り付けると、突起５１ｂ、５２ｂが側板１０２の挿通穴１０２ａと内部板１０６の挿通穴１０６ａに嵌合して、ナット保持部材５０がセグメントから抜け落ちることが防止される。なお、突起５１ｂ、５２ｂは、いずれか一方だけにすることもできる。

ナット保持部材５０に圧入されるナット６０は、図５ａ、５ｂに図示したように、径ｗ１の円形なフランジ部６０ａとこれに固定されるそれぞれ対向する２面間の距離がｗ２の６角ナット部６０ｂからなるフランジナットとして構成される。フランジ部６０ａの径ｗ１は、側板１０２、１０３の挿通穴１０２ａ、１０３ａの径より大きく、ナット６０が挿通穴１０２ａ、１０３ａから抜け出ないような値になっている。フランジ部６０ａ、６角ナット部６０ｂは、それぞれナットの高さ方向にｓ１、ｓ２の長さを有し、６角ナット部６０ｂ内には、連結ボルト１１のネジ部１１ａと螺合するネジ部６０ｃが形成される。

ナット保持部材５０の円柱部５３には、ナット６０のフランジ部６０ａが圧入され、中空部５１ａ、５２ａに直交する方向に延びる溝５５が形成される。溝５５は、図６ｂに示したように、管長方向（ナット保持部材５０が延びる方向）に、フランジ部６０ａの長さｓ１に応じた長さｓ１’を有するとともに、図７ａに図示したように、フランジ部６０ａの円形形状に相当する円弧面５５ａを上部に有する。溝５５の両側は垂直な壁面５５ｂ、５５ｃになっていて、開放した下部からフランジ部６０ａが挿入できるようになっている。溝５５は、管長方向に円柱部５１に続いて形成されるので、円柱部５１の外表面から側板１０２の厚さｔ２の距離隔てた位置に形成される。

また、ナット保持部材５０の円柱部５３、５４には、６角ナット部６０ｂが圧入され、中空部５１ａ、５２ａに直交する方向に延びる溝５６が溝５５に連続して形成される。溝５６には、６角ナット部６０ｂの長さｓ２に応じた管長方向長さｓ２’を有するとともに、６角ナット部６０ｂの対向する２面の幅ｗ２に応じた距離ｗ２’離間した壁面５６ｂ、５６ｃ（図８ａ、図８ｂ）が形成される。、また、溝５６には、円弧面５６ａが上部に形成される。６角ナット部６０ｂは、その対向する２面が両壁面５６ｂ、５６ｃ間に位置するように、溝５６の開放した下部から挿入される。また、壁面５６ｂ、５６ｃには、断面が３角形の小さな管長方向に延びる突起５６ｄ、５６ｅが壁面５６ｂ、５６ｃと一体に形成される。

ナット６０のフランジ部６０ａと６角ナット部６０ｂは、図７ｂ、図８ｂに示したように、溝５５、５６の開放した下方部から差し込まれ、フランジ部６０ａが溝５５の円弧面５５ａに当接するまで挿入される。このとき、ナット６０、ナット保持部材５０の中空部５１ａ、５２ａは同軸となり、連結ボルト１１をナット６０に螺合させることができる。６角ナット部６０ｂが挿入される溝５６の壁面５６ｂ、５６ｃには、突起５６ｄ、５６ｅが形成されているので、６角ナット部６０ｂの挿入には、圧入力が必要になるとともに、その圧入により突起５６ｄ、５６ｅが押しつぶされて、その摩擦と圧力で６角ナット部６０ｂが溝５６から抜け落ちてしまうのを防止することができる。

なお、ナット保持部材５０は、セグメント１と同じ材質の硬質塩化ビニル（ＰＶＣ）を用いて射出成型により一体に成形されるが、その材質は、硬質塩化ビニルだけではなく、ＡＢＳ樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）、ナイロン等、充填材の強アルカリ成分に耐えられる樹脂材料であってもよい。

上述したようなナット保持部材５０を用いてセグメントを管長方向に連結する場合、予めナット６０を、そのフランジ部６０ａがナット保持部材５０の溝５５の円弧面５５ａに当接するまで圧入し、ナット６０をナット保持部材５０に取り付けておく。ナット６０の圧入時、６角ナット部６０ｂが溝５６に形成された突起５６ｄ、５６ｅを押しつぶすので、その摩擦と圧力でナット６０が溝５５、５６から外れてしまうのを防止することができる。

続いて、図９に図示したように、ナット６０が圧入されたナット保持部材５０を、中空部５１ａ、中空部５２ａがセグメント１ｂの側板１０２の挿通穴１０２ａ、内部板１０６の挿通穴１０６ａと整合するように、側板１０２と内部板１０６間に圧入して取り付ける。このとき、図１０に示したように、円柱部５１の突起５１ｂは、側板１０２の挿通穴１０２ａと嵌合して挿通穴１０２ａ内に入り込み、また、図示はないが、円柱部５２の突起５２ｂも、内部板１０６の挿通穴１０６ａに嵌合するので、ナット保持部材５０がセグメント１ｂから抜け落ちることが防止される。

なお、ナット保持部材５０は、セグメントを工事現場に搬送する前、例えば工場内で、セグメントの周方向に沿った複数の位置に取り付けられる。このように、ナット保持部材５０が取り付けられたセグメントは、図１２に示したように、マンホール２０内に搬入され、図２に図示したように、周方向に連結されて管ユニット１０が組み立てられる。

続いて、管ユニット１０の各セグメントは、他の管ユニットのセグメントと管長方向に連結される。図９、図１１は、２つのセグメント１ａ、１ｂの管長方向の連結を説明する。

図１１に示したように、ナット保持部材５０が取り付けられたセグメント１ｂの一方側の側板１０２と、セグメント１ｂと管長方向に連結されるセグメント１ａの他方側の側板１０３を位置合わせする。側板１０２には、位置合わせ用の突起１０２ｂが形成されているので、これらの突起１０２ｂを対応する側板１０３の穴１０３ｂに嵌入すると、セグメント１ａ、１ｂの内面板１０１の内周面が一致し、また、連結ボルト１１が通過できるように、側板１０２、１０３の挿通穴１０２ａ、１０３ａが整合する。なお、位置合わせ用の突起１０２ｂ並び穴１０３ｂは、図の煩雑さを避けるために、図１、図３などには、図示が省略されている。

続いて、連結ボルト１１を、セグメント１ａに形成された側板１０２の挿通穴１０２ａから内部板１０６に形成された挿通穴１０６ａ、内部板１０７に形成された切り欠き（挿通穴）１０７ａに挿通し、セグメント１ａの側板１０３の挿通穴１０３ａ、セグメント１ｂの側板１０２の挿通穴１０２ａに通してナット保持部材５０内のナット６０と螺合させる。

本実施例では、連結ボルト１１は長ボルトとして構成されており、連結ボルト１１ａの頭部１１ｂがセグメント１ａの側板１０２に隣接する最左端の内部板１０６に当接するまで、連結ボルト１１をナット６０にねじ込むと、突き合わされた側板１０２、１０３に十分な締付力が発生し、両セグメント１ａ、１ｂを管長方向に堅固に連結することができる。

本実施例では、ナット６０のフランジ部７０ａが挿入される溝５５がセグメント１ｂの側板１０２から該側板１０２に隣接する内部板１０６に向かって所定距離、例えば側板１０２の厚さｔ２の距離隔てた位置に形成されるので、セグメントの連結時、強い締付力が発生しても、セグメントは、その締付力に耐えることができる。また、ナット６０の６角ナット部６０ｂが挿入される溝５６の両側には、６角ナット部６０ｂの対向する２面の幅に応じた距離離間した壁面５６ｂ、５６ｃが形成され、６角ナット部６０ｂは、２面が壁面５６ｂ、５６ｃに沿って挿入されるので、連結ボルト１１が回転しても、ナット６０の供回りを防止することができる。

図３には、セグメント１ｃと１ｂは、連結ボルト１１により既に管長方向に連結されており、セグメント１ｂにセグメント１ａを連結する状態が示されている。セグメント１ａの下の連結ボルト１１は、既にセグメント１ｂのナット６０にねじ込まれており、上の連結ボルト１１は、これからセグメント１ｂのナット６０にねじ込まれる状態で、図１１に図示した状態に対応する。

このようにして、管ユニットのセグメントを、既に連結されている他の管ユニットのセグメントと管長方向に連結することにより、管ユニットを管長方向に任意の長さに連結して、既設管２１内に更生管４０を敷設することができる。更生管４２が所定長さになると、更生管４２の外周と既設管２１の内壁面との間に充填材が充填され、更生管と既設管が一体化される。

本実施例では、ナット保持部材５０は隣接するセグメントとは周方向にずらして取り付けられるので、連結ボルト１１の配置がジグザグ状になり、セグメントを十分な強度をもって管長方向に結合することが可能になる。また、ナット６０は、ナット保持部材５０に形成された溝に圧入されるので、ナットの取り付けが確実で簡単になる。またナット保持部材５０の取り付け位置が間違っていた場合でも、工具をナット保持部材５０の下方に挿入してナット保持部材５０を持ち上げることにより簡単に取り外すことができるので、ナット保持部材５０を簡単に正しい位置に取り付けることができる。

なお、本実施例では、ナット保持部材５０は、径の異なる円柱部材を連続させた形状となっているが、断面が矩形で直方体の形状をしていてもよい。また、ナットの種類は、フランジ付きナットとなっているが、フランジなしのナットでもよい。また、ナット保持部材５０は、ナット６０が挿入される溝５５、５６の開放端がセグメントの内面板１０１の上面に向くように、取り付けたが、９０度回転した左右方向、つまり内面板１０１の上面に沿った方向に向くように、取り付けてもよい。

１ セグメント
１０ 管ユニット
１１ 連結ボルト
２０ マンホール
２１ 既設管
４０ 更生管
５０ ナット保持部材
５１ａ、５２ａ 中空部
５５、５６ 溝
６０ ナット
１０１ 内面板
１０２、１０３ 側板
１０４、１０５ 端板
１０６、１０７ 内部板

Claims (7)

1. 内面板と、該内面板の両側に立設された側板と、側板の内側で内面板の上面に立設された内部板を複数有するセグメントを、周方向と管長方向に連結して既設管内に更生管を敷設する管更生工法であって、
   ナットを内部に保持し、前記ナットと螺合する連結ボルトを通過させる中空部を備えたプラスチック製のナット保持部材を、一方のセグメントの側板と該側板に隣接する内部板間に取り付ける工程と、
   前記一方のセグメントと、該一方のセグメントと管長方向に連結される他方のセグメントを位置合わせする工程と、
   連結ボルトを前記ナットに螺合せ、該一方と他方のセグメントを管長方向に連結する工程と、
   を備え、
   前記ナット保持部材に、中空部に直交する方向に延びる溝が形成され、前記ナットが該溝に圧入されてナット保持部材に保持されることを特徴とする管更生工法。
2. 前記ナットが、フランジ部と該フランジ部に固定された６角ナット部とからなるフランジナットであり、前記ナット保持部材にフランジ部が挿入される溝と６角ナット部が挿入される溝が形成されることを特徴とする請求項１に記載の管更生工法。
3. 前記ナットのフランジ部が挿入される溝は、ナット保持部材の一端から所定の距離隔てた位置に形成されることを特徴とする請求項２に記載の管更生工法。
4. 前記ナットの６角ナット部が挿入される溝には、６角ナット部の長さに応じた管長方向長さを有し、６角ナット部の対向する２面の幅に応じた距離離間した壁面が形成され、該６角ナット部は、その対向する２面が壁面間に位置するように、溝に挿入されることを特徴とする請求項２に記載の管更生工法。
5. 前記６角ナット部が挿入される溝の一方あるいは両方の壁面に突起が形成されており、６角ナット部が該溝に挿入されるとき、該突起が押しつぶされて押しつぶされた突起との摩擦により６角ナット部が溝から抜け落ちるのが防止されることを特徴とする請求項４に記載の管更生工法。
6. 前記ナット保持部材の側板に向かう面には、管長方向に突出するリング状の突起が形成されており、前記ナット保持部材は、該突起が該側板に形成された連結ボルトを通すことができる挿通穴に嵌合するように、取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の管更生工法。
7. 前記ナット保持部材の内部板に向かう面には、管長方向に突出するリング状の突起が形成されており、前記ナット保持部材は、該突起が該内部板に形成された連結ボルトを通すことができる挿通穴に嵌合するように、取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の管更生工法。

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