WO1999032819A1 - Materiau et procede permettant de reparer la surface interne d'un tuyau - Google Patents

Description

明 細 書 管路の内面補修用部材及び内面補修工法 技術分野

本発明は、 既設の水道、 下水道、 ガス、 電線、 電話線などのために埋設されて いる管路の内面補修用部材及び内面補修工法に係り、 殊に内面部分補修用部材及 びそれを用いる工法に係る。 技術背景

例えば、 地中に埋設された下水管はヒューム管、 陶管等が広く使用されてい る。 これらの管路は長期間の使用により内面が硫化水素やその他の腐食ガス及び 付着物等によって侵食され、 かつ劣化して管厚が薄くなつて強度が低下する。 ま た地圧や地盤沈下等により管路の接合部がずれて隙間ができたり、 上載荷重等に よつて管路の一部にクラック等が発生し、 この部分より地下水等が管路内に侵 入、 或いは管路内を流れる流水等が地中に漏水することがある。 これら地下水等 の管路内への侵入や漏水に伴い管路周辺の土砂が流出して環状体背面に空洞部が 生じて路面陥没等を誘発するおそれがある。

また、 例えばガス本管の場合には、 長期間の間に地盤変動等により接合部に弛 みが生じたり、 また大規模な地震やその他の大きな衝撃を受けたとき、 管路の接 合部が損傷し、 弛んだり損傷した不良箇所からガスが漏洩することがある。 従来、 上記のような管路内の不良箇所を部分補修するための部材として、 ステ ンレス等の耐食性に優れた金属材料製で、 両端部が重ね合わせられた状態で円筒 状に巻かれたベース板と、 その周囲に巻き付けられた不透水性で弾性変形可能な スリーブとから成る補修材料があり、 この補修材料は管路内の不良箇所を補修す る際に、 同箇所まで搬入された後、 パッカー等の拡径機によって拡径され、 弾性 スリーブが管路不良箇所内面に圧接され、 適度に圧縮された状態で拡径機の作用 が解除されると、 圧縮された弾性スリーブの反発作用でベース板が縮径する方向 で圧力を受け、 ベース板の重ね合わせ端部に形成された多数のフックとそれに係 合する開口との組み合わせのうち、 そのときに至近にあるフックと開口の対が ベース板の縮径を阻止するように相互に係合することによって、 取り付けが行わ れる。

この補修部材はそれ自体効果的なものであるが、 拡径機を使用し、 それを動作 させる必要があり、 そのために要するコスト及び手数の点で改善の余地がある。 管路内の不良箇所を補修するための他の方法として、 ガラスクロス又はポリェ ステル繊維等からなる不織布による補強材に液状の硬化性樹脂を含浸積層した補 修材をパッカー状の補修機に巻き付けて、 管路の設置箇所まで誘導し、 パッカー に圧縮空気を送って補修材を設置箇所内壁に圧着した後、 硬化性樹脂を硬化する 方法がある。

この従来方法は、 上記のようにガラス繊維などの補強材に硬化性樹脂を含浸し たものを使用するのであるが、 硬化性樹脂は外気温により硬化時間が異なり、 ま た硬化時間は作業に要する時間に合わせておく必要があり、 早すぎても遅すぎて も問題が生じるため （早やすぎると作業途中で硬化が始まり、 遅すぎると管路内 壁に圧着後に樹脂の垂れが生じる） ， その都度現場で、 その時々の状況に見合つ た硬化時間になるように硬化剤を調合しなければならないので、 作業に時間と手 間がかかるという不具合があり、 また適当な調合を行ったとしても、 常に均一な 補修結果を得ることは困難である。

また、 液状の樹脂はガラスクロスゃ不織布に含浸しているので、 補修機による 圧力をかけすぎると、 含浸した樹脂がしぼり出されてしまい、 含浸不足の箇所が 発生するおそれがある。 また、 補修材の管軸方向の両端部に、 補修機としてのパ ッカーの構成及び作用上の影響で、 樹脂だけの薄層部分が生じ、 この部分から剥 離現象が発生しやすい。

更に、 ガラス繊維と光あるいは熱硬化性樹脂を使用して管路内面に樹脂層を形 成する方法においては、 樹脂が硬化する過程で硬化後の樹脂が硬化前に比べて 2 〜 8 %程度の熱収縮が発生することがある。 従って、 内張りしたときは密着状態 にあっても、 硬化するに従って固化収縮により剥離、 隙間が発生することがあ る。

従って、 本発明は、 簡単な補修作業で、 確固たる補修効果が永続的に得られる ようにすることを可能にする、 管路の内面補修用部材と、 内面補修工法を提供す ることを目的としている。

また、 本発明は、 人が入って作業ができないような、 例えば内径 7 0 0誦の管 路であっても、 要補修箇所へ補修用部材としての内層の搬送を困難なく行えるよ うにし、 しかも有効な補修が達成されるようにすることを目的として 、る。 発明の開示

上記の目的を達成する請求項 1に記載の本発明の管路の補修用部材は、 少なく とも 2層の筒体から構成され、 その内層は、 内部応力が極小となる非拘束状態 で、 補修しょうとする管路の内径よりも大きな外径を有する弾性体からなり、 外 層は、 前記管路の内径よりも小さな外径を有する筒体からなり、 前記内層は外層 に機械的強制力により拡径を阻止された状態で保持されており、 また前記内層は 前記管路の軸に対して直交方向の断面の形状が、 前記管路の内周の輪郭形状とほ ぼ相似形であることを特徴とするものである。

管路の要補修箇所まで搬送される本発明による上記の内面補修用部材は、 同箇 所で外層が取り去られ、 弾性体から成る内層のみカ残され、 内部応力力極小に向 かおうとする内層の性質によって、 外部から熱や電気などのエネルギーを与えな くても、 それ自身で自発的に拡径し、 管路の内径よりも大きな解放時の状態に戻 ろうとするので管路の内周面に密着し、 補修完了後でも内部応力が極小でない状 態が持続し、 内部応力が常に残った状態にあるので、 管路の内周面に対する密着 性は常に維持され、 剥離が生じたり、 外れたりするという問題は完全に回避さ れ、 更に拡径機を必要としないので作業が簡単且つ容易に行えるという効果が得 られる。 実際の補修では、 内層は管路内で拡径するため、 管路の内径よりも、 外 径が大きくなることはないが、 内層自体が潜在的にさらに拡径しょうとする力を 有しているため、 設置後永続的に収縮することはない。 また、 補修用部材の内層 は管路の軸に対して直交方向の断面が、 管路の内周とほぼ相似形であるので、 拡 径の際の弾性復元作用が全体にほぼ均一に行われ、 管路の内周面に対する、 むら のない密着性が得られる。 そして、 この補修用部材は工場で管理生産できるの で品質が一定し、 信頼性のある補修が可能であり、 また大量生産が可能であるの で安価にできるという効果が得られる。

請求項 2に記載の本発明の内面補修用部材は、 少なくとも 2層の筒体から構成 され、 その内層が単独で存在するときの外径寸法を d 1、 2層状態における内層 の外径寸法を d 2、 外層の外径寸法を d 3、 補修完了後における補修材を構成す る内層の外径寸法を d 4、 既設管状体の内径を Dとすると、

d2<d3<d4=D<d l

の関係があり、 かつ

d 2/D= 0. 5〜0. 93、

d 3/D= 0. 6〜0. 95、

d 1/D= 1. 01〜1. 2、

D = 50〜800mm

であることを特徴とする。

この構成によれば、 現状の管路、 即ち管内に人が立入ることのできない、 内径 が 50— 800mmの管路に対し更に効果的に適用することができる。

請求項 3に記載の補修用部材は、 内層の主材料がポリエチレンあるいは架橋さ れたポリエチレンであり、 外層が、 防食処理を施した鉄、 あるいはステンレス製 あるいはアルミ合金製のスリ―ブぁることを特徴としており、 この構成によれば 内層がこのような材料で製作されていることにより、 その圧縮性並びに弾性復元 性が特に良好であり、 また管路の内周面への内層の密着が特に良好に維持され、 また外層は縮径状態の内層を確固に保持すると共に、 補修用部材を大量生産して 保存しておく場合、 锖びにくく、 その機能を長く維持することができると同時に 繰り返し使用することも可能となる。

請求項 4に記載の補修用部材は、 外層が紙を主材料とする筒体であることを特 徴としている。 紙は軽量かつ耐衝撃性に優れており、 従って補修用部材を施工現 場で運び易く、 過って落下させても割れにくい。 また、 紙製であると、 外層の除 去を簡単な器具で容易に行うことができる。 更に、 紙は経済性にも優れており、 また除去後は処分し易い。

請求項 5に記載のように、 本発明における補修用部材としての内層の材料は樹 脂製であることが好ましく、 密度 0. 890〜0. 950のポリエチレンが適し ている。 特に 0 . 9 1〜0 . 9 3 5の低密度ポリエチレンが適している。 その理 由は密度が低い方力 均一に、 より小さく縮径することができ、 また、 外層を除 去した後の径の回復性が優れるため、 設計上小さく縮径することが可能となるた めである。 ただし、 密度が 0 . 8 9 0未満になると内層が管路の内面を押す力が 小さいため、 補修完了後、 管路の損傷部から侵入する水圧または土圧に耐えられ ないことがある。 よって、 この範囲の密度のポリエチレンが最も適している。 請求項 6に記載の補修用部材は、 内層の端部付近に止水環状体が装着されてい ることを特徴としており、 この構成によれば、 内層を管路、 例えば下水管の亀裂 発生箇所に取り付けた際、 たとえ亀裂から内層周囲に侵入する地下水があつても 下水管内への流入が止水環状体によって確実に止められる。

請求項 7に記載の補修用部材は、 止水環状体が、 弾力性があり止水機能の高い スチレンブタジエンゴムあるいは多孔性ブラスチックからなっていることによ り、 補修用部材と管路の間ですき間なく変形し長時間にわたり効果的な止水機能 が得られる。

請求項 8に記載の補修用部材は、 内層の端部に軸線方向外方へ向って拡がって いる斜面力設けてあり、 この構成によれば、 内層を管路内に取り付けた際、 補修 用部材の端部によって水等の円滑な流れが阻害されることがない。

請求項 9に記載の補修用部材は、 内層と外層との間に潤滑剤が施されているこ とを特徴としており、 この構成によれば、 管路内の補修対象箇所において補修用 部材から外層を抜き去る際、 抜き取り作業が円滑に行 t、得る。

請求項 1 0に記載の補修用部材は、 外層としてのスリーブが、 縦方向に分割さ れた横断面が半円状の 2つの部分より成っており、 これら半円状部分の一方の突 き合わせ端縁がヒンジに結合され、 また他方の突き合わせ端縁部には、 それぞれ 外周面に沿って折り返された舌片カ設けてあり、 またスリーブが、 前記両折り返 し舌片の縁部に対してスリーブの軸線方向に滑動可能に係合している係合縁部を 具備している弧状結合片を有していることを特徴としており、 この構成によれ ば、 管路内の補修対象箇所において補修用部材から外層を取り去る際、 まず弧状 結合片を抜き取り、 次 、で 2つの半円状部分をヒンジ部を支点として開くことに よって、 外層の取り去りを極めて簡単に行うことができる。 上記目的を達成するための請求項 1 1に記載の管路内面の補修工法は、 管路用 の筒状補修用部材の軸方向の長さを L、 その厚さを T、 補修しょうとする管路の 内径寸法を Dとするとき、

L/D = 0. 1 2—1 0

T/D = 0. 0 1〜0. 0 9

である自発的拡径変形可能の補修用部材を使用し、 非拘束状態での径 d 1が d 1 〉Dである補修用部材を縮径させて、 縮径後の外径 d 2が d 2 < Dとなるように し、 縮径状態を保持しつつ補修用部材を管路内の要補修箇所へ搬送し、 その箇所で縮径状態の保持を解除し、 補修用部材の自発的拡径変形を生ぜしめ、 管路の内周面に密着させることを特徴とするものであって、 この方法によれば、 管路の管径に適応した補修用部材が準備可能であり、 拡径力が均質で安定した密 着力が得られ、 材料の無駄なく効率のよい補修が可能である。

請求項 1 2に記載の本発明の管路の内面補修工法は、 少なくとも 2層の筒体か ら構成され、 その内層は、 内部応力カ 小となる非拘束状態で、 補修しようとす る管路の内径より大きな外層を有する弾性体からなり、 外層は、 前記管路の内径 よりも小さ 、外径を有する筒体からなり、 前記内層は外層に機械的強制力により 拡径を阻止された状態で保持されており、 また前記内層は前記管路の軸に対して 直交方向の断面が、 前記管路の内周とほぼ相似形である補修用部材を使用し、 こ の補修用部材を管路内の要補修箇所へ搬送し、 その箇所で外層のみを取り去り、 内層を構成する弾性体の、 その内部応力が小さくなる方向での、 自発的拡径変形 を生ぜしめ、 管路の内周面に密着させ、 内部応力が残った状態で内面補修を完了 することを特徴とするものであり、 この方法によれば、 工場で生産した補修用部 材を現場に送り、 そのまま管路の要補修箇所まで搬送し、 外層を取り除くことに よって補修が完了するので、 補修作業が効率よく簡単に行える。

請求項 1 3に記載の管路内面の補修工法は、 補修用部材の両端を掴んで縮径状 態を維持するグリッパーを有すると共に、 管路内を走行するようになされた車両 を使用し、 この車両のグリッパーによって縮径状態の補修用部材の両端を掴み、 縮径を維持しつつ車両を管路内の要補修箇所へ向けて走行させ、 要補修箇所へ到 達後、 補修用部材をグリッパ一による掴み状態から解放し、 補修用部材の自発的 拡径変形を生ぜしめることを特徴とするものであって、 この方法によれば、 上記 補修用部材を要補修箇所へもたらし解放する作業を迅速且つ容易に行うことがで さる。

請求項 1 4に記載の管路内面の補修工法は、 少なくとも 2層の筒体から構成さ れ、 補修用部材としてのその内層は弾性材料製であり、 その内部応力力極小とな る非拘束状態では、 補修しょうとする管路の内径よりも大きな外径を有し、 外層 は前記管路の内径よりも小さな内径を有し、 前記内層は外層に機械的強制力によ り拡径を阻止された状態で保持されており、 また前記内層は前記管路の軸に対し て垂直方向の断面形状が、 前記管路の内周の輪郭形状とほぼ相似形である補修用 部材を使用し、 外層を除去した後、 内層のみを管路内に挿入し、 管路の要補修箇 所まで搬送、 設置し、 内部応力が小さくなる方向での自発的拡径変形を生ぜし め、 管路の内面に密着させ、 内部応力が残った状態で内面補修を完了することを 特徴とする。

上記の内層は管路内に挿入、 搬送される直前に、 その拡径を阻止している外層 を除去される。 そして内層のみを管路内に入れ、 要補修箇所まで素早く搬送し、 所定箇所に設置する。 弾性材料製内層は内部応力を極小にすべく拡径するため、 要補修箇所の内面に張り付き、 同箇所を補修することができるのである。

本工法においては、 外層を除去すると、 内層は徐々に拡径を開始するため、 少 なくとも内層の外径が管路の内径よりも小さいうちに所定箇所に搬送しなければ ならない。 管路の接合部には段差が生じていることもあるため、 搬送中は内層外 径と管路の内径のクリアランスは可能な限り大きい方が好ましい。 そのクリアラ ンスを大きくするためには内層をより小さく縮径しなければならない。 しかし過 剰に縮径すると外層除去後の拡径性が悪くなり、 管路の内面に密着しなくなる。 すなわち、 外層を除去し、 内層を管路の要補修箇所に設置するまでは内層の外径 が小さく、 設置後は、 管路の内面に密着するまで拡径すること力要求される。 そこで、 内層搬送時の前記クリアランスを長時間確保するために、 請求項 1 5 に記載の方法によれば、 外層を除去する前に 2層の補修用部材が冷却される。 そ うすることにより、 外層を除去した直後の内層の弾性体の拡径速度を一時的に遅 くすることができ、 要補修箇所まで搬送するまでの間、 前記クリアランスをより 長時間保持することができるので、 管路の接合部に生じた段差部を通過すること ができ、 所定の箇所まで支障なく搬送することが可能となる。

請求項 1 6に記載の方法は、 外層除去後も、 引き続き、 搬送し終るまでの間、 内層を冷却することを特徴とする。 このようにすることによって、 外層除去後の 内層の拡径を更に遅延させることができ、 管路内の要補修箇所までの距離が比較 的長い場合でも、 円滑な搬送が可能である。

更には、 請求項 1 7に記載の方法のように、 内層を管路の要補修箇所に設置し た後、 前記弾性体を加熱する手段が採られる。 そうすることで、 弾性体の拡径速 度を速くし、 管路に速く密着させることができるだけでなく、 内層の到達する径 を大きくすることができる。 また管路の段差部の内張りを行う場合にも、 内層が 段差部に追従し、 止水性を確保でき、 短時間で管路に密着させることができる。 加熱方法については、 どのような手段でもよく、 熱風や温水あるいは光熱を当て る方法が考えられる。 加熱時の内層の表面温度はポリエチレンの場合、 2 0〜 1 0 0 °C、 好ましくは 4 0〜7 0 °Cの温度が良い。 2 0 °C以下では拡径速度を速 める効果が少なく、 1 0 0 °C以上では、 内層の剛性が低くなり過ぎるために自重 による扁平が生じたり、 拡径力が失われる恐れがあるからである。 図面の簡単な説明

第 1図は、 本発明の管路の内面補修用部材の一実施形態の斜視図である。 第 2図は、 図 1の補修用部材と補修すべき管路との関係を示す端面図である。 第 3図は、 補修用部材の内層の 3種の実施形態を示す部分斜視図である。 第 4図は、 補修箇所に設置された内面補修用部材 （内層） の端部構成を管路と の関連で説明する図である。

第 5図は、 本発明の補修用部材の製造方法の例を説明する概略図である。 第 6図は、 補修用部材の外層の他の実施形態を示す斜視図である。

第 7図は、 補修用部材の外層の更に他の実施形態を示す斜視図である。

第 8図は、 補修用部材の外層の更に他の実施形態を示す部分的斜視図である。 第 9図は、 本発明の内面補修用部材として有利な弾性体パイプを示す斜視図で ある。 第 1 0図は、 図 9に示す内面補修用部材を使用して、 内面補修作業を行うため の補修装置の一例を示す概略斜視図である。

第 1 1図は、 止水環状体を嵌着した内層又は弾性内面補修用部材の斜視図 ( a ) 及びその軸方向縦断面図の一部分を示す図 （b ) ( c ) である。

第 1 2図は、 本発明の補修用部材の他の実施形態を示す斜視図である。

第 1 3図は、 本発明による補修用部材の外層の他の実施形態を示す部分的斜視 図である。 発明を実施するための最良の形態

本発明をより詳細に説述するために、 添付の図面に従ってこれを説明する。 第 1図は本発明の補修用部材 1の一実施形態を斜視図で示しており、 図中 2は 筒状の弾性体から成る、 内面補修用部材としての内層、 3は内層を保持する筒状 の外層であって、 図示の状態では内層 2は縮径された状態で外層内に収められて いる。

内層 2すなわち内面補修用部材を構成する材料には、 ポリエチレン、 架橋ポリ エチレン、 ポリプロピレンやエチレン酢酸ビニル、 エチレンメタクリル酸、 等の ェチレン系共重合体をはじめとする多元共重合体等、 弾性を有する熱可塑性樹脂 材料を幅広く適用出来、 内面補修用部材の長期的な強度を考慮した場合には、 特 にポリエチレン、 架橋ポリエチレンであるのが望ましい。

外層 3は紙を主材料とし、 複数の紙を積層した、 いわゆる紙管から構成されて いるものが好ましい。 し力、し、 外層 3を構成する材料は紙に限定されるものでは なく、 例えばステンレス鋼、 アルミ合金、 防食処理を施した鋼、 セラミック、 硬 質塩化ビニル等のプラスチック等を用いてもよい。 ステンレス、 アルミ合金、 防 食処理を施した鉄製のスリーブであってもよい。 F R Pなどの複合材料ゃェンジ ニアリングプラスチック、 更にその他の高強度の材料で製作してもよい。 また、 スリーブは薄板、 穿孔板、 網目状のものなどであることができる。

上記のように、 補修用部材 1の内層 2は外層 3内に縮径された状態で保持され ているが、 外層 3内に嵌め込まれる前の自由な状態では第 2図に示すように、 管 路 4の内径 Dよりも大きな外径 d 1を有しており、 その状態で弾性体内層 2の内 部応力は極小となる。 このような内層 2が、 管路 4の内径 Dより小さい外径 d 3 を有する外層 3内に外径が d 2となるように、 機械的強制力により閉じ込められ て密着した状態にあり、 従って常に拡径して平常時 （解放時） の状態に戻ろうと する状況にある。

従って、 外層 3を取り去ると、 内層 2は内部応力が小さくなるように自発的に 拡径し、 管路 4の内周面に密着し、 なおも拡径しょうとする力は押さえられ、 残 留歪みが常に残った状態になる。 即ち、 常に拡径しょうとする半径方向の力が働 いており、 内部応力が極小でない状態に持続する。 上記の自発的というのは、 熱 力学第 2法則の自発変化と同義であって、 外部からエネルギー （熱、 水圧、 ガス 圧、 電気、 光等） を与えなくても、 弾性体自身の内部応力が極小に向かおうとす る性質を意味している。

人間が中に入って作業できない、 管内径 Dが 50〜80 Ommの管路の場合、 上記の d l、 d2、 d 3及び補修完了後における補修用部材 （内層） の外径寸法 を d 4とするとき、 これらは次のような関係にあることが好ましい。

d2<d3<d4 D<d l (1)

d 2/D= 0. 5〜0. 93 (2)

d 3/D= 0. 6〜0. 95 (3)

d 1/D= 1. 01〜1. 2 (4)

上記の （1) は第 2図に示した状態を表わしている。 上記 （2) において、 d2/D<0. 5であると縮径率を大きくとることになり、 回復力が十分でなく なり、 補修完了後の密着性が不十分となる。 dZ/DX). 93であると、 補修 材全体の径が大きくなり、 管路の内部を搬送しにくくなる。 上記 （3) において は （2) の場合と同様、 d3/D<0. 6であると、 補修完了後の密着性が不十 分となり、 013 0>0. 95であると、 管路内を搬送するのに困難である。 上 記 （4) において、 d lZD< l. 01であると内部応力が不十分となり、 補修 完了後の密着力が弱くなり、 d lZD〉 l. 2であると縮径率を大きくとる必要 があり、 回復力が不十分となる。

上記の内層 2は円筒形である場合を図示説明したが、 第 3図に示すように、 筒 状で横断面がアーチ形 （a) 、 六角形 （b) 、 だ円形あるいは卵形 （c) であつ てもよく、 更に六角形以外の多角形であってもよい。 いずれの場合も、 管路 4の 軸に対して直交方向の断面形状が、 管路内周の輪郭形状とほぼ相似形となってい る。

上記の内層 2の端部には第 4図 （a ) 、 ( b ) に示すように、 軸線方向外方へ 向って拡がっている斜面 （テーパー） 5が形成されており、 テーパー角 0は 1 0 ° < 0 < 8 0 ° 、 好ましくは 2 5 ° く 0く 6 0 ° である。

上記の補修用部材 1は、 次のようにして工場で大量生産することが可能であ る。 即ち、 第 5図に示すように、 押し出し成型により成型され、 続いて冷却され た、 例えばポリエチレン管 6は、 先端に引張り用の部材 8を取り付けられた後、 牽引されると共に同管とほぼ相似形のリング 7を通過せしめられ、 所要の径まで 縮径される。 リング 7にポリエチレン管の加熱手段を付設してもよい。 リング 7 に後続して所定の長さの金属鞘管 9が配置されており、 縮径されたポリエチレン 管は金属鞘管 9内に引き込まれる。 縮径ポリェチレン管が金属鞘管 9内にその全 長に亘つて引き込まれた後、 弓 1込み作業は停止され、 次いでポリエチレン管が自 発的に幾分拡径し金属鞘管 9の内面に密着した後、 切断機を用いて所要の長さ に、 矢印 c 1、 c 2 · · · · c n + 1にて示す箇所で輪切り状態に切断される。 得ら れた個々の切断片 a 1、 a 2 · · · · a nが補修用部材となる。 切断はリング 7の直 後の箇所で行ってもよく、 別の場所で行ってもよい。 外層 3としてのスリーブが 再使用される場合には、 スリーブを連接して鞘管とする際、 スリーブとスリーブ の間にスぺーサーを入れ、 スぺ一サ一の部分で切断を行うようにしてもよい。 上記の大量生産方式で補修用部材 1を製造する場合には、 外層は金属スリ一ブ にて形成されることが有利である。 その場合、 金属スリーブとポリエチレン管と の間に潤滑剤を介在させることが好ましい。 金属スリーブは、 防食処理を施した 鉄、 ステンレス、 あるいはアルミ合金であることが好ましいが、 金属スリーブに 代えて、 プラスチック材料やその他の材料製のスリ一ブも使用可能である。 外層としてのスリーブは、 その他に第 6図〜第 8図に示す形態をとることがで さる。

第 6図 （a ) 〜 （c ) に示すスリーブは、 縦方向に分割された横断面半円状の 2つの部分 3 a、 3 bから成っており、 これら半円状部分 3 a、 3 bの一方の突 き合わせ端縁はヒンジ 3 cによって丁番結合されている。 他方の突き合わせ端縁 部には、 それぞれ外周面に沿って折り返された舌片 3 dが形成されている。 ス リーブは更に弧状結合片 3 eを有しており、 この結合片は、 上記舌片の縁部と滑 動可能に係合している断面コ字状の係合縁部 3 f を有している。 第 6図 （a) の 状態でスリ一ブは弾性体内層 2を縮径した状態で保持しており、 管路内の要補修 箇所で弧状結合片 3 eを矢印で示す軸線方向へ引き去ると、 第 6図 （b) に示す ように半円部分 3 a、 3bはヒンジ 3 cを支点として開放し、 次いで開放した半 円部分を引き去ると、 内層のみがそこに残され、 前述のように自発的に拡径して 管路内周面に密着し、 不良箇所を補修する。 弧状結合片 3 e及び半円部分 3 a、 3 bを引き去るために、 それぞれ、 それらの部材の端部には引張用ロープと結合 するための小孔 3 g、 3 hが設けてある。 また、 開放した半円部分 3 a、 3 bが 必要以上に開かないように、 半円部分 3 a、 3 bは舌片 3 dの付近で紐又は同様 の部材 3 iにて連結されている。 また、 第 6図 （c) に示すように、 半円部分 3 a、 3 bにはプレスによる波付け加工力施され補強されている。

第 7図はスリーブの変形を示しており、 半円部分 3 a、 3 bの上下両方の突き 合わせ端縁部に、 折り返し舌片 3 dが形成され、 隣接する折り返し舌片 3 dの対 が上記の弧状結合片 3 eによって結合されている。 補修作業の際に半円部分 3 a、 3 bを開放するには、 一方又は両方の弧状結合片 3 eが引き去られる。 第 8図はスリーブの他の変形を示しており、 半円部分 3 a、 3 bの上下両方の 突き合わせ端縁部がピン 3 jによって結合されており、 このピンを軸線方向へ引 き抜くと、 結合状態が解除され、 スリーブが開放するようになされている。 本発明の内層材の材料物性値等に起因する他の観点によれば、 本発明の課題は 下記の方法によっても達成可能である。

即ち、 第 9図に示す内層 （内面補修用部材） あるいは弾性体パイプ 10におい て、 同パイプの軸方向の長さを L、 厚みを T、 補修しょうとする管路内径寸法を Dとするとき、

L/D = 0. 1 2~10、 好ましくは 0. 4〜2、 (5) T/D=0. 0 1〜0. 09、 好ましくは 0. 0 1 25〜0. 03 (6) とし、 非拘束状態での外径 d 1が d 1〉Dである弾性体パイプ 1 0を縮径させ て、 縮径後の外径 d 2が d 2 < Dとなるようにし、 縮径状態を保持しつつ弾性体 パイプを管路内の要補修箇所へ搬送し、 その箇所で縮径状態の保持を解除し、 弾 性体パイプの自発的拡径変形を生ぜしめ、 管路の内周面に密着させるものであ る。 上記の式 （5 ) は弾性体パイプ 1 0が均質に縮径、 拡径及び必要な密着強度 を保っための条件であって、 LZD < 0. 1 2であるとパイプ長が短すぎ、 縮径 状態において、 パイプが挫屈しやすくなるという問题がある。 また LZD > 1 0 であると、 長さ方向での密着性が不均質になりやすく、 また部分補修としては材 料の無駄が生じやすくなる。

上記の式 （6 ) については、 TZD O . 0 1であると、 薄肉のため十分な密 着強度及び水圧に対する安全率がとりづらくなる。 密着強度は管路内洗浄のため の高圧ウォータージヱッ 卜でも外れることなく、 また補修用部材にかかる管路外 部からの地下水圧に対して十分に対応できる必要がある。 TZD > 0. 0 9であ ると厚肉となり、 流下水量の減少を招き、 水圧に対する強度は過剰となり、 材料 の無駄が生じる。

上記の弾性体パイプ 1 0は内層として上述の各外層と組み合わせて使用される が、 本発明方法を効果的に実施するための別の観点から、 第 1 0図に示されてい る補修装置を外層に代わるものとして用いて所期の目的を達成することができ る。 この装置は一対の対向するグリップ部材 1 1を有しており、 各グリップ部材 は中心部のハブ 1 1 aから放射状に延びる複数のグリップアーム 1 1 bを有し、 各グリップアームの先端には弾性体パイプ 1 0の周縁部を掴むグリップ 1 1 cが 設けてある。 各グリップ部材 1 1は支持軸 1 2に、 その軸線方向へ移動可能に支 持されている。 一対のグリップ部材 1 1を相互に離間する方向、 並びに接近する 方向へ移動させるために、 ハブ 1 1 aには雌ねじが、 支持軸 1 2には雄ねじが形 成されて相互に嚙合し、 しかも両方のグリップ部材に対する雄ねじは逆ねじにな されている。

支持軸 1 2は両端部でそれぞれ一対の車輪 1 3によって支持された軸受部材 1 4によって軸受けされ、 更に少なくとも一方の端部で正逆回転駆動手段 （図示 せず） に結合されている。

上記のグリップ部材 1 1を相互に他方に対して移動させるために、 上記ねじ手 段に代えて、 ピストン手段を用いてもよい。

上記の補修装置を用いて管路の不良箇所補修方法について説明すると、 まず、 第 5図に示した縮径用ダイ Ί又は同様の手段によって縮径された弾性体パイプ 1 0が、 グリップ部材 1 1によって両端の周縁部を掴まれた状態になるよう、 補 修装置にセットされる。 場合によっては上記の寸法の範囲内にある解放状態の弾 性体パイプ 1 0を両グリップ部材 1 1の間に配置し、 グリップ部材 1 1のグリッ プ 1 1 cによってパイプ縁部を掴持し、 次いで、 支持軸 1 2を回転させ両グリッ プ部材 1 1を相互に離間する方向へ移動させ、 弹性体パイプ 1 0を引き伸ばして 縮径するようにしてもよい。

上記のように d 2 < Dとなるように縮径された弾性体パイプを保持した補修装 置をマンホールや管路の開放箇所から管路内へ搬入する。 別途移動車に取り付け たテレビカメラで誘導しながら、 補修装置を要補修箇所まで移動する。 次いで要 補修箇所まで到達した補修装置のグリップ部材 1 1のグリップ 1 1 cを開放し、 縮径弾性体パイプ 1 0を解放すると、 同パイプは自発的に拡径し、 最終的に管路 内面に密着する。 次いで空の補修装置は回収され補修作業が完了する。

以上の各実施例において、 内層 2または弾性体パイプ 1 0には第 1 1図 （a ) に示すように、 その両端部付近に止水環状体 1 5が嵌着されており、 この環状体 1 5はスチレンブタジエンゴム、 水膨潤ゴム、 スポンジ、 プラスチックの発泡体 又は硬化性の液状水膨潤ゴムを含浸した帯状体などをリング状に形成したもので ある。 この環状体は、 第 1 1図 （b ) に示すように、 内層 2または弾性体パイプ 1 0の周囲に単に嵌めるだけでもよいが、 第 1 1図 （c ) に示すように内層また は弾性体パイプ 1 0の外周に形成した周溝内に嵌め込むようにしてもよい。 第 1 2図は本発明方法に使用される補修用部材 1のほかの一実施形態を斜視図 で示しており、 図中 2は筒状の弾性材料製内層、 3は内層を保持する筒状のス リーブ、 即ち外層である。 図示の状態では内層 2は縮径された状態で外層として のスリーブ 3内に収容されており、 内層が内部応力を極小にしょうとする方向、 すなわち径を大きくする方向に拡径しょうとするのをスリーブ 3が抑制してい る。 内層 2は密度 0 . 9 2 0のポリエチレンを主成分とする樹脂製であることが 好ましい。 ポリエチレンの密度はこの値に限定されるものではないが、 0 . 8 9 0 ~ 0. 9 5 0、 好ましくは 0. 9 1 0〜0 . 9 3 5が適している。 その理 由は、 密度が 0. 9 5 0以上の高密度ポリエチレンの場合、 縮径率を大きくした 場合に均一に縮径すること力難しく、 また低密度ポリェチレンに比べ拡径性が悪 いからである。 密度が 0. 8 9 0未満の場合には、 補修完了後、 樹脂製内層が管 路の内面を押す力が小さく、 補修後に管路の破損部から侵入する水や土の圧力に 耐えられな 、場合があるからである。 またこの密度の範囲に対応する結晶化度は 6 0〜8 5 %となる。 また、 内層の材料としてはポリエチレン以外のポリオレフ ィン系樹脂を用いることもできる。

また、 外層としてのスリーブは軸線方向に切断されていて、 スリーブを固定し ているホースバンド 1 6を取り外せば、 手で容易に切断面 3 kより開き、 内層を 取り出すことができる。 また第 1 3図のように、 スリーブに取り付けられたバッ クル 1 7でスリーブを閉鎖しておく構造も考えられる。 更に、 第 1 2図のホース バンド 1 6を、 両端部を連結して環状になるような構造のものとなし、 連結部 に、 ねじをドライバ一などで回して締め付け及び緩解作用をもたらすことのでき るターンバックルを設けた構成にしてもよい。

上記のように補修用部材 1の内層 2はスリーブ 3内に収縮された状態で保持さ れているが、 スリーブ内に収納される前の自由な状態では、 第 2図に示すよう に、 管路 Kの内径 Dよりも大きな外径 d 1を有している。 このような内層が、 管 路の内径 Dよりも小さい内径 d 2を有するスリーブ 3内に密着された状態で収納 されており、 収縮状態における内層の外径が前記 d 2と近似している。 d 2は 0. 9 2 D以下、 好ましくは 0. 8 5 D以下であることが望ましい。 これは搬送 時の内層 2と管路 Kのクリアランスが大きい方が、 管路に生じた段差部を通過し 易く、 また補修作業が容易であるからである。 内層 2はスリーブ 3に収納されて いる状態では、 常に拡径して非拘束状態に戻ろうとする状況にある。 従って、 ス リーブ 3を取り去ると、 内層は内部応力が小さくなるように自発的に拡径して管 路の内面に密着し、 外径が近似的に Dと等しくなるまで拡径し、 なおも拡径しょ うとする力は管路に押えられるため、 残留歪みが残った状態になる。 すなわち補 修完了後も常に拡径しょうとする半径方向の力が働いていることになる。 仮に管 路のような拘束物が存在しなかった場合、 内層が外径 d 1まで拡径すると仮定す ると以下の関係が成り立つ。

d 2 < D < d 1

実施例

老巧化し、 亀裂や段差等の生じた下水道等の管路の補修に上記補修用部材 1が 用いられる。 補修方法は以下の手順で行う。 上記補修用部材を- 5 0 °Cに冷却す る。 これは、 外層としてのスリーブ 3を除去した直後の樹脂製内層 2の拡径速度 を遅くするためと、 内層を容易に取り出すためである。 上記補修用部材を冷却す ると、 内層の拡径力が弱まるため、 内層を外層から容易に取り出すことができ る。 第 1図の実施形態の場合は手で容易に内層を抜き取ることができる。 冷却温 度が低いほどその効果を発揮する。 0 °C以下好ましくは一 3 0 °C以下が良い。 第 1 2図および第 1 3図の場合は、 ホースバンド 1 6またはノくックノレ 1 7を外して 内層 2を取り出すことも可能である。 冷却方法は特に限定されるものではなく、 冷凍庫での保存、 低温媒体への浸せき等が考えられる。 本実施例ではドライアイ スを投入して低温化した無水エタノール溶液に、 前記補修用部材 1を浸せきする 方法が適用される。 表面温度が- 5 0 °Cになった補修用部材を、 無水エタノール から取り出し、 スリーブ 3を除去し、 第 1 1図に示すように内層 2の両端部付近 に、 止水環状体 1 5が装着される。 この環状体は水膨潤ゴム、 スチレンブタジェ ンゴム、 スポンジ等をリング状にしたものであり、 止水性を向上させる効果があ る。 止水環状体を装着した内層は、 素早く管路の要補修箇所に搬送される。 管路 Kには接合部に生じた段差等の凹凸が存在する場合がある力 内層が冷却されて いることにより、 拡径速度が遅く、 管路とのクリアランスが長時間確保されるの で、 容易に、 管路内を搬送することが可能である。

さらに、 内層を管路の要補修箇所に搬送後に加熱する。 加熱方法は特に限定さ れるものではなく、 温風、 温水、 光熱等の一般的な手段で構わない。 この時の樹 脂製内層の表面温度は 4 0 °C〜7 0 °Cが好ましい。 内層は加熱されることによ り、 拡径速度を増し、 速く管路内面に密着することができる。 またそれだけでは なく、 常温で放置するよりも、 大きく拡径することがでこるので、 設計上より小 さく縮径することができる。 また、 管路の接合部に生じた段差部に内張りするこ とがあるが、 内層を加熱した方が拡径性がよく、 かつ一時的に若干、 軟化するこ とから、 段差への追従性が優れ、 より高い止水性を確保することができる。 上記実施例のもと、 02 0 0mmのヒューム管を用いて 1 5 mmの段差を作 り、 その補修性能を比較した結果を表 1 に示す。 用いた補修材は長さ 4 0 0 mm、 樹脂製内層 2の肉厚は 5 mmである。 スリ一ブ 3の内径 øは 1 7 0 mmで、 非拘束状態での内層 2の外径は 2 1 0 mmである。 内層 2の材質 は密度 0. 9 2 0の低密度ポリエチレン （LD P E) と密度 0. 9 5 5の高密度 ポリエチレン （HDP E) の 2種類を用いた。

補修性能の評価項目は、 搬送性と耐外水圧である。 搬送性については段差部を 内層 2が通過できるかどうか、 耐外水圧については、 段差部に内層を設置し、 1 時間後の耐え得る外水圧を測定したものである。 内層には、 厚さ l mmの止水環 状体 1 5が装着されている。 表 1

冷却 ： 表面温度一 5 0 、 1 5分間保持

加熱 ： 表面温度 5 0°C、 5分間保持 発明の効果

以上説明した本発明の管路の内面補修用部材及び内面補修工法によれば、 工場 で生産した内面補修用部材を現場へ運び、 そのまま管路内の要補修箇所まで運び 込み、 次いで縮径を解除するだけで、 補修作業が完了し、 常に均一で十分な補修 効果も得られることから、 施工期間の短縮、 施工費の低減、 長期にわたる安定し た止水機能が図れるという効果が得られる。

また、 管路内に搬送される直前に、 その拡径を阻止している外層を除去された 内層のみが管路内に導入されるようにした場合には、 要補修箇所までの内層の搬 送の際、 管路とのクリアランスが大きくとれ、 管路内での搬送が支障なく迅速に おこなわれ、 特に搬入前または搬入中に内層を冷却することにより、 外層を除去 しても、 冷却された内層の拡径動作は緩慢となり、 管路内の要補修箇所までの搬 送時に管路内周面との間のクリアランスは長時間保持され、 遠隔箇所までの搬送 作業も効率よく円滑に行うことができる。

さらに、 補修用部材を管路内の要補修箇所に搬送後、 加熱することにより弾性 体の拡径速度が速くなるために、 補修完了までに要する作業時間を短縮すること ができるとともに残留する内部応力により止水性能を長期間維持することが可能 となる。

Claims

請 求 の 範 囲

1. 少なくとも 2層の筒体から構成され、 その内層は、 内部応力が極小となる非 拘束状態で、 補修しょうとする管路の内径よりも大きな外径を有する弾性体から なり、 外層は、 前記管路の内径よりも小さな外径を有する筒体からなり、 前記内 層は外層に機械的強制力により拡径を阻止された状態で保持されており、 また前 記内層は前記管路の軸に対して直交方向の断面の形状が、 前記管路の内周の輪郭 形状とほぼ相似形であることを特徴とする、 管路の補修用部材。

2. 少なくとも 2層の筒体から構成され、 その内層が単独で存在するときの外径 寸法を d l、 2層状態における内層の外径寸法を d 2、 外層の外径寸法を d 3、 補修完了後における補修用部材を構成する内層の外径寸法を d 4、 管路の内径を Dとすると、

d2<d3<d4=D<d l

の関係があり、 かつ

d 2/D= 0. 5〜0. 93、

d 3/D= 0. 6〜0. 95、

d 1/D= 1. 01〜1. 2、

D=50〜800 mm

であることを特徴とする、 管路の補修用部材。

3. 内層の主材料がポリエチレンあるいは架橋されたポリエチレンであり、 外層 が、 防食処理を施した鉄、 あるいはステンレス製のスリーブあるいはアルミ合金 製のスリーブであることを特徴とする、 請求項 1または 2項に記載の補修用部 材。

4. 外層が紙を主材料とすることを特徴とする、 請求項 1または 2項に記載の補 修用部材。

5. 弾性材料製内層が樹脂製であり、 この樹脂が密度 0. 890〜0. 950の ポリエチレンあるいは架橋ポリエチレンを主成分とすることを特徴とする、 請求 項 1〜 3のいずれか 1つに記載の補修用部材。

6. 内層の端部付近に止水環状体が嵌着されていることを特徴とする、 請求項 1 〜 5項のいずれか 1つに記載の補修用部材。

7 . 止水環状体の主材料がスチレンブタジエンゴムあるいは多孔性プラスチック であることを特徴とする、 請求項 1〜 6項のいずれか 1つに記載の補修用部材。

8. 内層の端部に軸線方向外方へ向って拡がっている斜面が設けてあることを特 徴とする、 請求項 1〜 7項のいずれか 1つに記載の補修用部材。

9. 内層と外層との間に潤滑剤が施されていることを特徴とする、 請求項 1〜8 項のいずれか 1つに記載の補修用部材。

1 0. スリーブが縦方向に分割された横断面が半円状の 2つの部分より成ってお り、 これら半円状部分の一方の突き合わせ端縁がヒンジ結合され、 また他方の突 き合わせ端縁部には、 それぞれ外周面に沿って折り返された舌片が設けてあり、 またスリーブが、 前記両折り返し舌片の縁部に対してスリーブの軸線方向に滑動 可能に係合している係合縁部を具備している弧状結合片を有していることを特徴 とする、 請求項 3に記載の補修用部材。

1 1 . 管路用の筒状補修用部材の軸方向の長さを L、 その厚さを T、 補修しょう とする管路の内径寸法を Dとするとき、

L/D = 0. 1 2 - 1 0

T/D = 0. 0 1〜0. 0 9

である自発的拡径変形可能の補修用部材を使用し、 非拘束状態での径 d 1が d 1 > Dである補修用部材を縮径させて、 縮径後の外径 d 2が d 2 < Dとなるように し、 縮径状態を保持しつつ補修用部材を管路内の要補修箇所へ搬送し、 その箇所で縮径状態の保持を解除し、 補修用部材の自発的拡径変形を生ぜしめ、 管路体の内周面に密着させることを特徴とする、 管路の内面補修工法。

1 2. 少なくとも 2層の筒体から構成され、 その内層は、 内部応力が極小となる 非拘束状態で、 補修しょうとする管路の内径よりも大きな外径を有する弾性体か らなり、 外層は、 前記管路の内径よりも小さな外径を有する筒体からなり、 前記 内層は外層に機械的強制力により拡径を阻止された状態で保持されており、 また 前記内層は前記管路の軸に対して直交方向の断面が、 前記管路の内周とほぼ相似 形である請求項 1〜9に記載の補修材を使用し、 この補修材を管路体内の要補修 箇所へ搬送し、 その箇所で外層のみを取り去り、 内層を構成する弾性体の、 その 内部応力が小さくなる方向での、 自発的拡径変形を生ぜしめ、 管路の内周面に密 着させ、 残留歪みが残った状態で内面補修を完了することを特徴とする、 管路の 内面補修工法。

1 3 . 補修用部材の両端を掴んで縮径状態を維持するグリッパーを有すると共 に、 管路内を走行するようになされた車両を使用し、 この車両のグリッパ一によ つて縮径状態の補修用部材の両端を掴み、 縮径を維持しつつ車両を管路内の要補 修箇所へ向けて走行させ、 要補修箇所へ到達後、 補修用部材をグリッパーによる 掴み状態から解放し、 補修部材の自発的拡径変形を生ぜしめることを特徴とす る、 請求項 9に記載の管路の内面補修工法。

1 4. 少なくとも 2層の筒体から構成され、 補修用部材としてのその内層は弾性 材料製であり、 その内部応力が極小となる非拘束状態では、 補修しょうとする管 路の内径よりも大きな外径を有し、 外層は前記管路の内径よりも小さな内径を有 し、 前記内層は外層に機械的強制力により拡径を阻止された状態で保持されてお り、 また前記内層は前記管路の軸に対して垂直方向の断面形状が、 前記管路の内 周の輪郭形状とほぼ相似形である請求項 1 - 9に記載の補修用部材を使用し、 外 層を除去した後、 補修用部材としての内層のみを管路内に挿入し、 管路の要補修 箇所まで搬送、 設置し、 内部応力が小さくなる方向での自発的拡径変形を生ぜし め、 管路の内面に密着させ、 残留歪みが残った状態で内面補修を完了することを 特徴とする管路の内面補修工法。

1 5. 外層を除去する前に補修用部材を冷却することを特徴とする請求項 1 4に 記載の内面補修工法。

1 6. 外層除去後も、 引き続き、 搬送し終るまでの間、 内層を冷却することを特 徴とする、 請求項 1 4または 1 5に記載の内面補修工法。

1 7 . 内層を管路の要補修箇所に搬送後、 加熱することを特徴とする、 請求項 1 2または 4〜1 6項のいずれか 1つに記載の内面補修工法。