JP5986471B2 - 導管内充填工法 - Google Patents

Description

本発明は、導管内充填工法、特に、地中に埋設された導管の充填に適する方法に関するものである。

現代、上下水道、ガス、電気、通信等々の種々の用途のための管路を形成するために、多数の導管が地中に埋設されている。これらの地中埋設管は、老朽化等の理由により使用されなくなると、管路内部にモルタルや流動化などを充填しておく必要がある。そのために、管路の上流端に充填口を設け、前記管路の下流端に到達口を設け、前記充填口から下流に向けて流動性を有する充填材を送ることで、前記管路内を前記充填材で充填する工法が採られている。この種の導管内充填工法においては、特許文献１、２に示されるように、上流の充填口から充填材をポンプにて加圧して管路内に送り込むことによって、下流の到達口へ充填材を送る方法が開示されている。また、特許文献３、４にあっては、充填口にある充填材を下流の到達口からバキュームポンプなどで吸引することによって、充填口から到達口まで充填材を送る方法が示されている。

他方、多くの埋設導管にあっては、管路は、上流から下流に向けて、下降した後に上昇する伏せ越し部や、上昇した後に下降する上げ越し部が存在する。以下、本件において、両者を区別せずに呼ぶときは、「越し部」という。これらの越し部にあっては、前記の圧送又は吸引によって、前記充填口から下流に向けて流動性を有する充填材を送るだけでは、越し部やその付近の管路内に空隙が残ることが、本願発明者達によって確認された。このような空隙は、到達口から充分に充填材が吐出されたことを確認した後にあっても、残存するものであり、従来の工法ではこれを解消することができず、この空隙が残ったまま充填工事を完了してしまうと、埋設管内が空隙部から圧壊して、道路の陥没等の原因となるおそれが残ってしまう。

特開２０００−１４５４００号公報 特開２００７−３０９３８４号公報 特開昭５３−１３２８６号公報 特許４９２０６３０号公報

本発明は、埋設対象となる導管の途中に、上流から下流に向けて、下降した後に上昇する伏せ越し部や、上昇した後に下降する上げ越し部が存在する場合に、これらのベンド部における空隙の発生を抑制することができる導管内充填工法の提供を課題とする。

本発明は、管路の上流端に充填口を設け、前記管路の下流端に到達口を設け、前記充填口から下流に向けて流動性を有する充填材を送ることで、前記管路内を前記充填材で充填する導管内充填工法において、次の点を特徴とする工法を提供することによって、上記の課題を解決する。

本発明においては、前記管路は、少なくとも一部が湾曲したベンド部を備え、前記充填材を前記充填口から下流へ送る順送工程と、前記順送工程により管路内に送られた前記充填材を上流へ移動させる逆送工程とを行なうことによって、前記ベンド部における空隙の発生を抑制するものである。

そして、前記充填材は、モルタルを含むものであり、前記ベンド部は、上流から下流に向けて、下降した後に上昇する伏せ越し部と、上昇した後に下降する上げ越し部との少なくとも何れか一方の越し部を備え、前記順送工程は、圧送工程と吸引工程との少なくとも何れか一方を行なうものであり、前記逆送工程は、逆圧送工程と逆吸引工程との少なくとも何れか一方を行なうものであり、前記圧送工程は、前記充填口から前記充填材に圧力を加えて管路内に送り込むことによって、前記ベンド部よりも下流に前記充填材を送るものであり、前記吸引工程は、前記充填口にある前記充填材を前記到達口から吸引することによって、前記ベンド部よりも下流に前記充填材を送るものであり、前記逆圧送工程は、前記ベンド部よりも下流の位置から新たな前記充填材を上流に向けて圧送することによって、前記順送工程によって送られた前記ベンド部内の前記充填材を上流に向けて移動させるものであり、前記逆吸引工程は、前記順送工程によって前記管路内に送られた前記充填材を、前記ベンド部よりも上流の位置から吸引することによって、少なくとも前記ベンド部内の前記充填材を上流に向けて移動させるものとして実施することができる。

さらに、前記逆送工程は、前記順送工程により送られた前記充填材が前記到達口に到達したことを確認した後に行なうものであり、少なくとも前記管路内の空気が前記上流端から流出したことを確認するまで行なうことが好ましい。

本発明は、順送工程の後に、逆送工程を行なうことによって、順送工程によって管路内に充填された充填材の状態を変化させることができ、これによって、空隙を減少させることができるものである。よって、伏せ越し部や上げ越し部等のベンド部における空隙の発生を抑制することができたものである。

本発明の実施の形態を示す側面図である。 本発明の他の実施の形態を示す側面図である。

以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。

（対象となる管路）
本発明の導管内充填工法は、上下水道、ガス、電気、通信等々の種々の用途のための管路の内部に、流動性を有する充填材を充填するものであり、地中に埋設された導管を主な対象物としているが、地上や架空の導管に対して同様な充填工法を採ることもできる。管路は、１又は複数本のパイプによって構成されるもので、これらのパイプの材質は、合成樹脂、金属、コンクリートなどが一般的であるが、その材質に関わらず、本発明の工法を適用することができる。

この管路は、その少なくとも一部に、湾曲したベンド部１０を備える。このベンド部１０部は、図１に示すように、上流から下流に向けて、下降した後に上昇する伏せ越し部１１であってもよく、或いは、図２に示すように、上昇した後に下降する上げ越し部１２であってもよく、その他、水平状態を保ったまま湾曲する管路にも適用できる。なお、以下の説明において、伏せ越し部１１と上げ越し部１２とを区別する必要がない場合には、ベンド部１０と総称する。

図１、図２を参照して、管路の一例を説明する。この管路は、図の左側を上流とし、右側を下流とするものであり、上流から下流に向けて、水平に配置された直管１３、第１のベンド管１４、斜めに配置された直管１５、第２のベンド管１６、水平に配置された直管１７、第３のベンド管１８、斜めに配置された直管１９、第４のベンド管２０、水平に配置された直管２１の順に各管が接続されている。なお、各管は、１本である必要はなく、複数本を接続したものであってもよい。
図１では上記のベンド管１４〜ベンド管２０の区間が伏せ越し部１１を構成し、図２では上記のベンド管１４〜ベンド管２０の区間が上げ越し部１２を構成する。

（充填材）
充填材には、スラリーモルタルやソイルモルタルなどのモルタル、流動化処理土、合成樹脂などの各種の流動性を有する充填材を用いることができる。この充填材には、フロー値が３５０〜４５０mm程度のものが適しているが、これに限らず、ポンプによって圧送又は吸引が可能であることを条件に、適宜変更して実施することができる。

（充填部と到達部の設定）
通常管路は、連続した状態で地中等に配置されているため、一定区間で管路を切断して、上流端に充填部２２を設定し、下流端に到達部２３を設定する。上記の充填部２２と到達部２３を設定する区間の長さは、最小では数ｍでもよく、最大ではポンプ性能にもよるが、７００ｍ程度までは可能であると考えられる。具体的には、充填部２２と到達部２３とは、それぞれ管路の端を封止部材２４で封止する。充填部２２の封止部材２４の上部には充填口２５が設けられており、到達部２３の封止部材２４の上部には、到達口２６が設けられておりいる。充填口２５は、充填材を送り込むことができる細管体であり、必要に応じて、閉止バルブを設けて、開閉可能とする。到達口２６は、到達した充填材等を吐出させるための細管体であり、必要に応じて、閉止バルブを設けて、開閉可能とする。さらに、必要に応じて、充填部２２及び到達部２３の夫々の封止部材２４には、上部にエア抜き口２７を設け、下部に水抜き口２８を設ける。エア抜き口２７、水抜き口２８は、管路内の空気又は水を排出することができる細管体であり、必要に応じて、閉止バルブを設けて、開閉可能とする。

（導管内への充填）
本発明に係る導管内への充填は、充填材を充填口２５から下流へ送る順送工程と、この順送工程により管路内に送られた充填材を上流へ移動させる逆送工程とを行なうものであり、これによって、ベンド部１０についても空隙の発生を抑えた充填を実現する。

（順送工程）
順送工程は上流の充填口２５から、少なくともベンド部１０よりも下流側まで、望ましくは下流の到達口２６へ充填材を到達させるもので、その具体的方法としては、圧送工程と、吸引工程との何れか少なくとも一方を採用できる。

圧送工程は、充填口２５に接続されたポンプ（図示せず）によって、充填材を下流方向に圧送するものである。ポンプの種類は特に問わないが、土木建築分野において種々の充填作業に用いられるサンドポンプやスクイーズポンプ等を利用することができる。

吸引工程は、充填材のホッパーやミキサーを充填口２５に接続し、到達口２６からポンプ（図示せず）で吸引することによって、上流の充填部２２から充填材を吸い込み、ベンド部１０よりも下流に充填材を吸引する。ポンプの種類は特に問わないが、土木建築分野において種々の吸引作業に用いられるバキュームポンプ 等を利用することができる。

充填材の到達の程度は、管路の途中で確認することが困難であるため、到達口２６から充填材が吐出することを確認できるまで、圧送工程又は吸引工程を継続することが好ましい。このように、到達口２６から充填材が吐出しても、ベンド部１０の湾曲部分では、空隙を残したまま充填材が送られ、一度、空隙ができた状態となると、充填材の流れる経路が固定してしまうため、その空隙を解消することが困難になる。

（逆送工程）
逆送工程は、順送工程により管路内に送られた充填材を上流へ移動させるもので、その具体的方法としては、逆圧送工程と、逆吸引工程との何れか少なくとも一方を採用できる。

逆圧送工程は、ベンド部１０よりも下流の位置から、望ましくは到達口２６から、新たな充填材を上流に向けて圧送する。この圧送は、上述の圧送工程と同様のポンプを用いて行なうことができる。新たな充填材が下流から上流に向けて圧送されることによって、前記順送工程によって送られたベンド部１０内の充填材を、上流に向けて移動させることができる。これによって、順送工程によって空隙ができた状態での充填材の流れる経路が、逆方向に充填材が移動することで、変化するため、空隙を解消若しくは減少させることが可能となる。

逆吸引工程は、順送工程によって管路内に送られた充填材を、ベンド部１０よりも上流の位置から、望ましくは充填部２２に吸引ポンプを接続して吸引することによって、充填材を上流に向けて移動させるものである。この吸引は、上述の吸引工程と同様のポンプを用いて行なうことができる。この逆吸引工程を行なうことによって、順送工程によって空隙ができた状態での充填材が、逆方向に引っ張られることで、動くため、空隙を解消若しくは減少させることが可能となる。

（順送工程と逆送工程との組み合わせ）
順送工程の圧送工程と吸引工程、逆送工程の逆圧送工程と逆吸引工程との組み合わせは自由であり、具体的には下記の組み合わせで実施できる。

圧送工程−逆圧送工程、圧送工程−逆吸引工程、圧送工程−逆圧送工程と逆吸引工程の併用、吸引工程−逆圧送工程、吸引工程−逆吸引工程、吸引工程−逆圧送工程と逆吸引工程の併用、圧送工程と吸引工程の併用−逆圧送工程、圧送工程と吸引工程の併用−逆吸引工程、圧送工程と吸引工程の併用−逆圧送工程と逆吸引工程の併用。

以下、本発明の理解を高めるために、実施例を比較例と共に示すが、本発明のこれらの実施例に限定して理解されるべきではない。

実施例１
図１に示した伏せ越し部１１を有する管路に対して、下記の充填工法を実施した。
各条件を下記に示す。
直管１３、２１の長さ：３ｍ
直管１５、１９の長さ：１ｍ
直管の長さ：１．５ｍ
ベンド管１４、１６、１８、２０の屈曲角度：４５度
各管の径：直径４００mm
伏せ越し部１１内には、貯溜水に見立てた水を配置した。
充填材の種類：スラリーモルタル
充填材の比重：１．２２０〜１．２５０
充填材のフロー値：４００±５０mm
充填材のブリージング：３％
充填部２２：充填口２５及びエア抜き口２７を上部に設け、水抜き口２８を下部に設けた。
到達部２３：到達口２６を上部に設け、水抜き口２８を下部に設けた。

順送工程（圧送工程）として、インバーター制御されたモルタルポンプによって、充填口２５から充填材を下流に向けて圧送した（圧送圧０．３Mpa 流速３０ｍ３／H）。到達部２３の到達口２６及び水抜き口２８からのエアの吹き出しと共に、水抜き口２８からの水の吹き出しが見られた後、全ての口（到達口２６及び水抜き口２８）から充填材の吹き出しを確認して、順送工程を終了した。

逆送工程（逆圧送工程）として、上記の順送工程と同じポンプを用いて、到達口２６から充填材を上流に向けて圧送した。これにより、管路の上部に溜まった空気を送り出し、２２のエア抜き口２７から充填口２５から、エア及び充填材の吹き出しを確認し、充填完了とした。

試験結果：２４時間経過後、ａ−ａ、ｂ−ｂ、ｃ−ｃ、ｄ−ｄ、ｅ−ｅ、ｆ−ｆの６箇所の観測点で各管を切断し、充填状況を確認した。充填材は、各管に上面が水平の状態で充填されており、充填材の上面と各管の内面の間の空隙の有無を観察し、その空隙率を求めた。空隙率は、充填材の上面と各管の内面の中央上端との間の距離を測定し、その測定結果から空隙率を算出したもので、算出した６箇所の値と、ａ−ａ、ｂ−ｂ、ｅ−ｅ、ｆ−ｆの４箇所の平均値を表１に示す。

比較例１
図１に示した１１を有する管路に対して、上記の実施例１における順送工程（圧送工程）を完了した時点で、充填作業を終了し、逆送工程（逆圧送工程）を行なわなかった。

試験結果：２４時間経過後、実施例１と同様の方法で、ａ−ａ、ｂ−ｂ、ｅ−ｅ、ｆ−ｆの４箇所空隙率を算出し、算出した４箇所の値と、その平均を表１に示す。

実施例１においては、各観測点において１００％に近い充填状態を示していた。また比較例１に比して、各観測点で空隙率が減少しており、空隙の発生の抑制に効果があることが確認された。

実施例２
図２に示した上げ越し部１２を有する管路に対して、下記の充填工法を実施した。
各管の条件は、実施例１と同じであり、ベンド管の向きのみが相違する。他の条件も実施例１と同じであり、順送工程（圧送工程）にて、全ての口（到達口２６及び水抜き口２８）から充填材の吹き出しを確認した後、逆送工程（逆圧送工程）を行い、エア抜き口２７から充填口２５から、エア及び充填材の吹き出しを確認し、充填完了とした。

試験結果：２４時間経過後、ｇ−ｇ、ｈ−ｈ、ｉ−ｉ、ｊ−ｊ、ｋ−ｋ、ｌ−ｌの６箇所の観測点で各管を切断し、充填状況を確認して、空隙率を求めた。６箇所の値を表２に示実施例２においては、各観測点において、空隙率が小さく、充分に良好な充填状態を示していることが確認された。

１０ ベンド部
１１ 伏せ越し部
１２ 上げ越し部
２２ 充填部
２３ 到達部
２４ 封止部材
２５ 充填口
２６ 到達口
２７ エア抜き口
２８ 水抜き口

Claims (3)

1. 管路の上流端に充填口を設け、前記管路の下流端に到達口を設け、前記充填口から下流に向けて流動性を有する充填材を送ることで、前記管路内を前記充填材で充填する導管内充填工法において、
   前記管路は、その少なくとも一部が湾曲したベンド部を備え、
   前記充填材を前記充填口から下流へ送る順送工程と、前記順送工程により管路内に送られた前記充填材を上流へ移動させる逆送工程とを行なうことによって、前記ベンド部における空隙の発生を抑制するものであり、
   前記ベンド部は、上流から下流に向けて、下降した後に上昇する伏せ越し部と、上昇した後に下降する上げ越し部との少なくとも何れか一方の越し部を備え、
   前記順送工程は、圧送工程と吸引工程との少なくとも何れか一方を行なうものであり、
   前記逆送工程は、逆圧送工程と逆吸引工程との少なくとも何れか一方を行なうものであり、
   前記圧送工程は、前記充填口から前記充填材に圧力を加えて管路内に送り込むことによって、前記ベンド部よりも下流に前記充填材を送るものであり、
   前記吸引工程は、前記充填口にある前記充填材を前記到達口から吸引することによって、前記ベンド部よりも下流に前記充填材を送るものであり、
   前記逆圧送工程は、前記ベンド部よりも下流の位置から新たな前記充填材を上流に向けて圧送することによって、前記順送工程によって送られた前記ベンド部内の前記充填材を上流に向けて移動させるものであり、
   前記逆吸引工程は、前記順送工程によって前記管路内に送られた前記充填材を、前記ベンド部よりも上流の位置から吸引することによって、少なくとも前記ベンド部内の前記充填材を上流に向けて移動させるものであることを特徴とする導管内充填工法。
2. 前記充填材は、モルタル、流動化処理土、合成樹脂からなる群から選択されたものであることを特徴とする請求項１記載の導管内充填工法。
3. 前記逆送工程は、前記順送工程により送られた前記充填材が前記到達口に到達したことを確認した後に行なうものであり、少なくとも前記管路内の空気が前記上流端から流出したことを確認するまで行なうものであることを特徴とする請求項１又は２記載の導管内充填工法。