JPH08270840A - 内面被覆コルゲート鋼管の内面被覆方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コルゲート鋼管の内面を平滑化し、流水効率
を向上させる。 【構成】 コルゲート鋼管素材2a、2bを組み合わせて円
形断面に形成したコルゲート鋼管の内面下部１／４〜１
／２周の範囲に、繊維強化熱可塑性樹脂複合材を前記コ
ルゲート鋼管素材とほぼ同一形状に裁断した耐磨耗性ペ
ービングシート１を締結手段３により取り付けて被覆す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、波付け加工したコルゲ
ート鋼板を円形断面あるいはＵ形断面に組立ててなるコ
ルゲートパイプあるいはコルゲートフリュームにおい
て、その内面を部分的に平滑化するための内面被覆方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】波付け加工したコルゲート鋼板を組み合
わせて円形断面としたコルゲートパイプ、あるいはＵ形
断面に組立てたコルゲートフリューム（以下、総称して
コルゲート鋼管という）は、軽量で強度、耐久性にすぐ
れ、かつ運搬、組み立てが容易であることから、灌漑等
の集排水路、簡易トンネル、道路下のカルバート等に使
用されている。

【０００３】水路として使用する場合、通常の設計では
鋼板の波付けがちょうど流水方向と直角方向となるため
に、鋼管内壁において流れが乱れて流水抵抗となり、鋼
管の実断面に対して実際の有効断面積が少ないという現
象が知られている。コルゲート鋼管の流量計算は、一般
に、 Manningの平均流速公式 ｖ＝（１／ｎ）Ｒ^2/3 Ｉ^1/2 ただし ｖ：管内平均流速、 ｎ：粗度係数、 Ｒ：径深（Ａ／Ｌ、Ａは流水の断面積、Ｌは潤辺）、 Ｉ：動水勾配、 によりｖを算出し、流量Ｑはこれに流水の断面積Ａをか
けて、 Ｑ＝ｖ・Ａ として算出している。

【０００４】ここに粗度係数ｎは、水路の壁面の平滑度
を示し、実験的に求められる係数であり、２形と呼ばれ
る波のピッチ 150mm、波の深さ50mmのコルゲート鋼管の
場合の粗度係数ｎは 0.024〜0.033 程度であり、平滑な
内面の管の場合の 0.010と比べ、２〜３倍も高いという
問題点がある。これを改善するため、特開昭51−108319
号公報によれば、液状ゴム成分を 5〜40重量％添加含有
した歴青材料からなる塗装材料でコルゲート鋼管の内面
を平滑に塗装することが提案されている。以下、このよ
うな塗装処理をペービングと呼ぶ。ペービングを行う
と、その部分の粗度係数は、0.012 程度にまで改善され
る。図８は、ペービングを行ったコルゲート鋼管の一部
を示す断面図で、２はコルゲート鋼管、41、42はペービ
ングである。

【０００５】しかし、ペービングには次のような問題点
がある。 １）流水中に砂や礫があると、ペービング材の磨耗が著
しい。 ２）ペービングは、例えば図８に41で示す一般部のよう
に、大部分は予め工場において施工しておいて現地に搬
入することができるが、図８の42で示す継手部分に対す
るペービングは鋼管の組み立て後に、現地で施工せざる
を得ない。コルゲート鋼管は、素材であるコルゲート鋼
板を現地でボルト結合により組み立てて製作するもので
あるから、継手部分の割合が大きく、歴青材料からなる
塗装作業を鋼管内部で施工しなければならないから、作
業環境上好ましくない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題点を解消し、塗装法によらないで内面を平滑化する
ための被覆を行い、粗度係数を改善して流水効率のよい
コルゲート鋼管を実現することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のコルゲート鋼管
の内面被覆方法は、コルゲート鋼管素材を組み合わせて
円形あるいはＵ形断面に形成したコルゲート鋼管の内面
下部１／４〜１／２周の範囲に前記コルゲート鋼管素材
とほぼ同一形状に裁断した耐磨耗性ペービングシートを
取り付けて被覆するものであり、前記耐磨耗性ペービン
グシートとしては、繊維強化熱可塑性樹脂複合材を用い
ることが好ましい。

【０００８】

【作 用】本発明によれば、耐磨耗性ペービングシート
をコルゲート鋼管内面下部１／４〜１／２周の範囲に取
り付けることによって、作業環境上の問題もなく、簡易
な作業でコルゲート鋼管内面の波付け加工部分を平滑化
して鋼管の粗度係数を低下させ、効率が良く磨耗の少な
い流水配管が実現する。

【０００９】水路の設計において、コルゲート鋼管の寸
法は必ずしも流水の平均流量に見合うものとは限らな
い。敷設や点検のための管内への立ち入りを考慮すると
最小でも1000mm程度の内径は必要であり、また安全のた
め最大流量を多めに想定することも一般的に行われるか
ら、どちらかというと管径は大きめに設定される。ま
た、流量も平均しているとは限らない。したがって、流
水は常時コルゲート鋼管の全断面を流れるわけではない
から、ペービングシートは、常に流水の存在する確率の
高いコルゲート鋼管内面下部１／４〜１／２周の範囲の
みに取り付けるのが経済的かつ効果的である。

【００１０】

【実施例】本発明の実施例について、図１ないし図４に
より説明する。コルゲート鋼管は、径や形状、取り付け
位置等によって異なる数種類の形状のコルゲート鋼管素
材を組み合わせて使用するから、ペービングシートもこ
れらに対応した種類が必要であり、コルゲート鋼管の継
手位置、ならび継手におけるボルトの取り付け位置等か
らその平面形状が決定される。

【００１１】図１は内面下部１／２周の範囲にペービン
グシートを取り付けて被覆した本実施例のコルゲート鋼
管の断面図で、１はペービングシート、２はコルゲート
鋼管、３はボルト等の締結手段、図２はペービングシー
トの展開平面図である。本実施例のコルゲート鋼管２は
内径1500mmで、半円断面の素材を上下に２枚合わせて円
断面とする。ペービングシート１は、繊維強化熱可塑性
樹脂複合材であるスタンパブルシートと称されるもの
を、コルゲート鋼管の素材に合わせてほぼ同じ寸法に裁
断し、周囲に必要に応じて取り付け孔を設けたもので、
この実施例では板厚が 1.5mm、1100×2360mmの長方形状
で、長辺縁部には孔が設けられており、長辺がコルゲー
ト鋼管２の円周方向となるようにたわませ、流路の上流
側が上になるように順次重ね、前記の孔を利用し、ボル
ト式の締結手段３によりコルゲート鋼管２の内面下部に
取り付けられる。

【００１２】図２に示すように、縁部に設けられる孔に
は３種類ある。中央の取り付け孔11は、直径15mmの丸
孔、その両側の逃がし孔12は25×30mmの角孔、両端の取
り付け孔13は15×25mmの長孔である。ペービングシート
１は、取り付け孔11および13によってコルゲート鋼管２
に取り付けられる。逃がし孔12は、コルゲート鋼管自体
の組み立て用ボルトの位置に設けられ、ボルトの頭部を
かわすための孔であって、この位置ではペービングシー
ト１とコルゲート鋼管２とは固定されていない。

【００１３】つぎに、本発明のコルゲート鋼管の施工手
順を、コルゲート鋼管の断面図である図３およびボルト
部分の部分断面図である図４〜６により説明する。まず
第１ステップでは図３（ａ）に示すように、コルゲート
鋼管素材を軸方向に順次接続して、下半分のコルゲート
鋼管2aを先行して組み立てて行く。このとき、組み立て
用の締結手段３は、中央のもの3aおよびその両脇の3bの
みを使用する。

【００１４】中央の締結手段3aの詳細断面を図４に示
す。締結手段3aは、寸法Ｍ10のボルト31、波付きワッシ
ャ32、仮止めワッシャ33、平ワッシャ35、ナット36で構
成され、波付きワッシャ32はコルゲート鋼管の波型に合
わせてあることはいうまでもない。なお、この段階では
図４（ａ）に示すようにナット36は使用せず、コルゲー
ト鋼管２は仮止めワッシャ33による仮止めで保持されて
いる。

【００１５】図５は両脇の締結手段3bの詳細断面を示
す。締結手段3bは、寸法Ｍ10のボルト31、波付きワッシ
ャ32、凹ワッシャ34、ナット36で構成され、図５（ａ）
に示すようにこの段階からナット36を使用して本締めを
行う。つぎに第２ステップでは、図３（ｂ）に示すよう
に、組み立てられた下半分のコルゲート鋼管2aに、ペー
ビングシート１を取り付ける。腰が強い場合は治具等を
用いて管内面の曲率に合うようにたわませ、中央の締結
手段3aに図２における中央の取り付け孔11を重ね、図４
（ｂ）に示すように平ワッシャ35、ナット36をかぶせ、
１断面につき１か所のみで仮止めする。このとき、両脇
の締結手段3bの位置ではペービングシート１に逃がし孔
12があるので、図５（ｂ）のように、ナット部分を逃げ
た状態になる。

【００１６】つづく第３ステップでは、図３（ｃ）に示
すように残る両端の取り付け孔13の位置に締結手段3cを
挿入し、コルゲート鋼管2aとペービングシート１を重ね
たまま同時に締めつける。締結手段3cは寸法Ｍ10のボル
ト31、波付きワッシャ32、平ワッシャ35、ナット36で構
成される。このときのボルト部分の詳細断面を図６に示
す。

【００１７】このあと、第４ステップとして、上半分の
コルゲート鋼管2bを、下半分のコルゲート鋼管2aに対し
て長さ方向に半ピッチずらして取り付けて行けば、管路
が完成する。なお、ペービングシート１の板厚は、作業
性や摩耗等を考慮して、たとえば1.5 〜3.0mm 程度の範
囲から適宜選定すればよい。また、締結手段３として
は、図示したようなものに限らず、たとえば実開平１-6
3805号公報に示されているような、通常「ワンサイドボ
ルト」と呼ばれるものでもよい。

【００１８】この実施例の管路は、実質的に流水のある
内面下部において、管の内壁は凹凸のない滑らかな曲面
であり、粗度係数としては 0.010を採用することができ
る。従来の、１／２周の範囲の歴青材料の塗装による場
合の粗度係数 0.012と比較すると、たとえば水路勾配
0.01 、計画流量 5.0m³／sec の場合、従来は直径1750m
mの管を必要としたのに対し、本発明のペービングシー
トを施工する場合は、管径は1500mmですむことになる。

【００１９】土かぶりをパラメータとして、管径の違い
による素材のコルゲート鋼板の必要板厚、ならびにこれ
らに伴う鋼材使用量を管路１ｍ当たりで算出した結果を
表１に示す。管径が小さくなったことによって、表１に
示すように、同じ土かぶりで比較しても管の素材板厚を
薄くすることができるので、管径と相まって管路長さ当
たりの鋼材使用量を著しく削減でき、裏込め土の量も管
径により減少する。なお、この表で板厚が 2.7mm以下に
ならないのは、使用するコルゲート鋼板の最小板厚を
2.7mmとしているためである。

【００２０】

【表１】

【００２１】また、土かぶりをパラメータとした管工事
における管10ｍ当たりの施工効率を試算してみると表２
のようになる。管径が小さくなること、ならびに板厚、
すなわち取扱重量が減少することにより、本発明によっ
て施工効率もいちじるしく向上することがわかる。

【００２２】

【表２】

【００２３】本実施例に示した繊維強化熱可塑性樹脂系
のスタンパブルシート、比較例として従来の歴青材料の
塗装によるペービング、ならびにコンクリート管の３種
類の試験片について、平均粒径 1.2mm、含泥率 0.5％の
泥水を流速 10.5m／sec で流して経過時間と磨耗量を測
定した。結果を表３ならびに図７に示す。

【００２４】

【表３】

【００２５】コンクリート管や従来のペービングが以外
に磨耗量が大きく、薄板の被覆による本発明のものが磨
耗量が少ないのは、壁面の剛性と耐衝撃性とのバランス
が耐磨耗性に寄与しているものと読み取れる。本発明の
ペービングシートはいずれも耐磨耗性にすぐれており、
とくにスタンパブルシートが最もすぐれた耐磨耗性を示
した。

【００２６】したがって、本発明によるペービングシー
トは、磨耗による交換周期はきわめて長いが、かりに異
物等により局部的に損傷を受けても、その部分のシート
のみを簡単に交換できるなど、ペービングの補修も容易
である。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、粗度係数が低下して流
水効率が向上し、同じ流量に対して小さい径の配管で対
応できるから、管路の建設コストが低減され、施工や補
修が容易で作業環境も改善されるなど、多くのすぐれた
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のコルゲート鋼管を示す断面図
である。

【図２】本発明の実施例のペービングシートの展開平面
図である。

【図３】本発明の実施例における施工手順を示すコルゲ
ート鋼管の断面図である。

【図４】本発明の実施例におけるボルト部分を示す部分
断面図である。

【図５】おなじく本発明の実施例におけるボルト部分を
示す部分断面図である。

【図６】おなじく本発明の実施例におけるボルト部分を
示す部分断面図である。

【図７】本発明の実施例についての摩耗試験結果を示す
グラフである。

【図８】従来の技術を示す断面図である。

【符号の説明】

１ ペービングシート 11 取り付け孔 12 逃がし孔 13 取り付け孔 ２、2a、2b コルゲート鋼管 ３、3a、3b、3c 締結手段 31 ボルト 32 波付きワッシャ 33 仮止めワッシャ 34 凹ワッシャ 35 平ワッシャ 36 ナット ４ ペービング 41 ペービング (工場施工分) 42 ペービング (現地施工分)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コルゲート鋼管素材を組み合わせて円形
   あるいはＵ形断面に形成したコルゲート鋼管の内面下部
   １／４〜１／２周の範囲に前記コルゲート鋼管素材とほ
   ぼ同一形状に裁断した耐磨耗性ペービングシートを取り
   付けて被覆するコルゲート鋼管の内面被覆方法。
2. 【請求項２】 耐磨耗性ペービングシートとして、繊維
   強化熱可塑性樹脂複合材を用いる請求項１に記載のコル
   ゲート鋼管の内面被覆方法。