JP6216690B2

JP6216690B2 - 新設管路の製造方法、及び管材

Info

Publication number: JP6216690B2
Application number: JP2014129008A
Authority: JP
Inventors: 伸孝藤井; 晋平上村
Original assignee: 日鉄住金パイプライン＆エンジニアリング株式会社
Priority date: 2014-06-24
Filing date: 2014-06-24
Publication date: 2017-10-18
Anticipated expiration: 2034-06-24
Also published as: JP2016008650A

Description

本発明は、既設管路内に管材を挿入して新たな管路を構築するパイプインパイプ工法による新設管路の製造方法、及び、新設管路を構築する際に用いる管材に関する。

従来から、上下水道管路や農業用水道管路等の既設管路が老朽化した場合、既設管路内に新しい管材を挿入、配置して新たな管路（新設管路）を形成するパイプインパイプ工法が知られている。このパイプインパイプ工法では、例えば特許文献１に記載された運搬台車を用いて、新設管路を構築するための管材を既設管路内へ運搬している。

また特許文献１に開示されているように、新設管路を構築するための管材として、巻き込み鋼管が用いられる場合がある。このような巻き込み鋼管を用いることで通常の鋼管に比べて運搬時の外径を小さくすることができるため、通常の鋼管に比べて長さ寸法が大きくても既設管路の屈曲部を通過することが可能となり、新設管路に用いる管材の本数を削減することが可能である。

実開平０３−５５３３８号公報

しかしながら、特許文献１に開示された運搬方法では、新しい管材を一本ずつ運搬するため運搬効率が悪く、新しい管材として巻き込み鋼管を用いたとしても、運搬工程がボトルネックとなり、新設管路の構築に時間を要する。また、運搬の効率を上げるために高度で複雑な運搬機器を用いることも考えられるが、このような機器が既設管路内で故障等した場合には運搬作業が中断する可能性があり、高度で複雑な運搬機器を使用することは考えにくい。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、簡易な手法で、効率よく新設管路の構築が可能な新設管路の製造方法、及び、新設管路の構築に用いる管材を提供する。

本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用する。
即ち、本発明の一の態様に係る新設管路の製造方法は、既設管路内に管材を挿入して、該既設管路内に新設管路を構築するパイプインパイプ工法による新設管路の製造方法であって、周方向の一部が未接合であり、未接合の部分で周方向の一方側の端縁部が他方側の端縁部の内側に巻き込まれてなる巻き込み管である内管を、外管の内側に挿入することでこれら外管及び内管から構成される前記管材を準備する管材準備工程と、前記既設管路の内側に前記管材を挿入する管材挿入工程と、前記既設管路の内側で、前記外管から前記内管を取り出す取出し工程と、前記外管から取り出された前記内管の未接合の部分の接合を行う接合工程と、前記外管と前記内管とを各々の軸線が一致するように突き合わせて、周方向接合を行う突き合わせ接合工程と、を含むことを特徴とする。

このような新設管路の製造方法によると、外管の内側に巻き込み管である内管を挿入した状態で既設管路内に挿入することができる。従って、特別な運搬装置等を用いることなく、外管の内側に内管を挿入するのみで、外管と内管とを同時に既設管路内に運搬、挿入することができ、外管と内管とを個別に既設管路内に挿入していく場合と比較して管材の運搬に要する手間を削減することができる。さらに、内管には巻き込み管を用いているため、外管の内側に、多重に外管と同径の内管を挿入したものを新設管路用の管材とすることも可能であり、この場合には、運搬に要する手間をさらに削減することができる。

また、前記管材準備工程では、前記外管として、周方向の一部が未接合であり、未接合の部分で周方向の一方側の端縁部が他方側の端縁部の内側に巻き込まれてなる巻き込み管を用いてもよい。

このように、外管も巻き込み管とすることで内管との製品の共通化を図ることができる。また外管及び内管での接合工程を共通化でき、工程の短縮につながる。

また、前記管材準備工程では、前記外管として前記未接合の部分の内面が無塗装面となった前記巻き込み管を用い、前記内管として外面が塗装面となった前記巻き込み管を用い、前記無塗装面上に前記外管の軸線方向に延びる帯状部材を配し、該帯状部材に前記内管を載置することで前記管材を準備してもよい。

このように巻き込み管では、最終的に、巻き込まれた未接合の部分の接合を行う必要があるため、この未接合の部分の内面は無塗装となっている場合がある。従って、内管を外管に挿入した際に、外管の無塗装面に内管の塗装面が接触すると、内管の塗装が剥離してしまう可能性がある。そこで、内管を載置する帯状部材を設けることで、外管の無塗装の面と内管の塗装面とが直接接触することが無くなり、運搬時の内管の塗装の剥離を抑制することができる。

また、前記管材準備工程では、前記管材として、前記外管と前記内管との間に緩衝部材を設けたものを準備してもよい。

このような緩衝部材を設けることで、外管と内管とが直接接触してしまうことがなくなり、外管と内管との間に隙間なく緩衝部材を設けることで管材運搬の際の外管と内管との相対変位を規制することができる。よって、運搬を容易にするとともに外管及び内管の傷つきを抑制することができる。

また、前記管材準備工程では、前記管材として、前記外管の軸線方向の寸法よりも、前記内管の軸線方向の寸法の方が小さくなっているものを準備してもよい。

このように内管の方が外管よりも軸線方向の寸法を小さくすることで、内管が外管に収容されることになる。このため、仮に既設管路に段差等が存在する場合であっても、管材の運搬時に内管がこのような段差に引っ掛かり、運搬作業に支障が出てしまうことを抑制できる。

本発明の一の態様に係る管材は、既設管路内に挿入されて、該既設管路内に新設管路を構築するパイプインパイプ工法に用いる管材であって、周方向の一部が未接合であり、未接合の部分で周方向の一方側の端縁部が他方側の端縁部の内側に巻き込まれてなる巻き込み管である内管と、前記内管を内側に収容した外管と、を備えることを特徴とする。

このように管材は外管の内側に内管を挿入した構成であるため、特別な運搬装置等を用いることなく外管と内管とを同時に既設管路内に運搬、挿入することができる。よって、外管と内管とを個別に既設管路内に挿入していく場合と比較して管材の運搬に要する手間を削減することができる。さらに、内管には巻き込み管を用いているため、外管の内側に、多重に外管と同径の内管を挿入することも可能であり、この場合には、運搬に要する手間をさらに削減することができる。

また、前記外管は、周方向の一部が未接合であり、未接合の部分で周方向の一方側の端縁部が他方側の端縁部の内側に巻き込まれてなる巻き込み管であってもよい。

このように外管も巻き込み管とすることで、内管との製品の共通化を図ることができる。また、外管及び内管の各々の未接合の部分を接合する工程を共通化でき、新設管路の製造効率をさらに向上することができる。

また、上記の管材では、前記外管は、前記未接合の部分の内面が無塗装面となっており、前記内管は、外面が塗装面となっており、上記の管材は、前記無塗装面上に配されて前記外管の軸線方向に延びるとともに、前記内管を載置する帯状部材をさらに備えていてもよい。

このように内管を載置する帯状部材を設けることで、外管の内面の無塗装面と内管の塗装面とが直接接触することが無くなり、運搬時の内管の塗装の剥離を抑制することができる。

また、上記の管材は、前記外管と前記内管との間に設けられた緩衝部材をさらに備えていてもよい。

このような緩衝部材を設けることで、外管と内管とが直接接触してしまうことがなくなる。また、外管と内管との間に隙間なく緩衝部材を設けることで、管材の運搬時の外管と内管との相対変位を規制することができ、運搬を容易にするとともに外管及び内管の傷つきを抑制することができる。

また、上記の管材は、前記外管の軸線方向の寸法よりも、前記内管の軸線方向の寸法の方が小さくなっていてもよい。

このように内管の方が外管よりも軸線方向の寸法を小さくなっていることで、内管が外管に収容されることになる。このため、仮に既設管路に段差等が存在する場合であっても、運搬の際に内管がこのような段差に引っ掛かり、運搬作業に支障が出てしまうことを抑制できる。

請求項１の新設管路の製造方法によると、外管の内側に内管を挿入した管材を用いることで、簡易な手法で、効率よく新設管路を構築できる。

また、請求項２の新設管路の製造方法によると、さらに効率よく新設管路の構築が可能である。

また、請求項３の新設管路の製造方法によると、内管の塗装の剥離を抑えることで、塗装の補修等が不要となり、さらに効率よく新設管路を構築することができる。

また、請求項４の新設管路の製造方法によると、外管及び内管の傷つきを抑制できることで、新設管路の信頼性を高めることができる。

また、請求項５の新設管路の製造方法によると、管材の運搬をさらに容易に行うことができる。

また、請求項６の管材を用いることで、この管材は外管の内側に内管を挿入したものであるため、簡易な手法で、効率よく新設管路を構築できる。

また、請求項７の管材を用いることで、さらに効率よく新設管路の構築が可能である。

また、請求項８の管材を用いることで、管材の運搬時に、内管の塗装の剥離を抑えることで、塗装の補修等が不要となり、さらに効率よく新設管路を構築することができる。

また、請求項９の管材を用いることで、管材の運搬時に、外管及び内管の傷つきを抑制できることで、新設管路の信頼性を高めることができる。

また、請求項１０の管材を用いることで、管材の運搬をさらに容易に行うことができる。

本発明の実施形態に係る新設管路の製造方法で新設管路が構築される際の、既設管路の内側の様子を示す断面図であって、（ａ）は管材の運搬中を示し、（ｂ）は新設管路を構築中の様子を示す。本発明の実施形態に係る新設管路の製造方法で用いられる管材を示す横断面図である。本発明の実施形態に係る新設管路の製造方法で用いられる管材を示す縦断面図である。本発明の実施形態に係る新設管路の製造方法の工程を示すフロー図である。

以下、本実施形態の新設管路２００の製造方法について説明する。
図１に示すように、新設管路２００の製造方法は、既設管路１００内に新設管路２００の材料となる管材１を挿入して、既設管路１００内に新設管路２００を構築するいわゆるパイプインパイプ工法によって新設管路２００を構築する方法である。
既設管路１００は、地中Ｕに埋設されて横方向（水平方向）に延びている。パイプインパイプ工法を実施する際には、この既設管路１００に連通して既設管路１００から地表面ＳＦに向かって延びて表面ＳＦに開口する立坑から、新設管路２００を構築するための管材１を既設管路１００内に挿入する。

ここで、新設管路２００の製造方法に用いる管材１について説明する。
図２に示すように、管材１は、外管２と、外管２の内側に挿入されて外管２の内側に配された内管１２と、外管２の下部の内面上に配されて内管１２を載置可能とする帯状部材２０と、外管２と内管１２との間に設けられた緩衝部材２１とを備えている。
外管２は、軸線Ｏ１を中心とした鋼管であって、周方向の一部が軸線Ｏ１の全域にわたって未接合であり、未接合の部分２ａで周方向の一方側の端縁部３が他方側の端縁部４の内側に巻き込まれてなる巻き込み管となっている。

外管２の外面５には塗装が施されており、塗装面６となっている。一方で、未接合の部分２ａで巻き込みがなされている周方向の領域で、即ち、一方側の端縁部３と他方側の端縁部４とが重なる周方向の領域で、一方側の端縁部３及び他方側の端縁部４における内面７には塗装が施されず、無塗装面８となっている。未接合の部分２ａで巻き込みがなされている周方向の領域以外の領域では、外面５と同様に内面７には塗装が施されている。

本実施形態では、一方側の端縁部３の無塗装面８ａの領域よりも他方側の端縁部４の無塗装面８ｂの領域の方が広く形成され、他方側の端縁部４の無塗装面８ｂが一方側の端縁部３の先端部分から周方向に離間する位置まで広がっている。

外管２の未接合の部分２ａでは、周方向の一方側の端縁部３と他方側の端縁部４とが、例えば点付け溶接等によって固定されていることで、巻き込み管の状態が維持されている。

そしてこの外管２は、未接合の部分２ａが接合されると、外径が既設管路１００の内径と同等寸法の管形状となる。
接合には、例えばアーク溶接や摩擦撹拌接合が用いられる。

内管１２は、外管２と同様に軸線Ｏ２を中心とした鋼管であって、巻き込み管となっている。また、外面１５は塗装面１６となっており、未接合の部分１２ａで巻き込みがなされている周方向の領域で内面１７が無塗装面１８となっている。未接合の部分１２ａで巻き込みがなされている周方向の領域以外の領域では、外面１５と同様に内面１７には塗装が施されている。

そして、内管１２では、未接合の部分１２ａがアーク溶接や摩擦撹拌接合等によって接合されると、既設管路１００の内径と同等寸法となり、外管２と同径の管形状となる。
一方で、未接合の部分１２ａを接合せず一方側の端縁部１３が他方側の端縁部１４に巻き込まれた状態では、内管１２の方が外管２よりも巻き込み量、即ち、他方側の端縁部１４が巻き込まれる周方向の長さ寸法が大きくなっている。

そして内管１２及び外管２では、下部に未接合の部分２ａ、１２ａが位置するように配された状態で、内管１２が外管２の内側に挿入されて配される。これにより、未接合の部分２ａ、１２ａが重ねられた状態で、二重管構造の管材１が形成されている。

さらに、図３に示すように、外管２の軸線Ｏ１方向の寸法よりも、内管１２の軸線Ｏ２方向の寸法の方が小さくなっており、内管１２が外管２の内側に挿入された状態では、内管１２は軸線Ｏ１（Ｏ２）の方向に外管２から突出することがなく、外管２の内側に収容されている。

帯状部材２０は、外管２の無塗装面８、即ち、周方向の一方側の端縁部３上に配されて、外管２の軸線Ｏ１に沿って延びる例えば帯鋼などである。本実施形態では、この帯状部材２０は、周方向に等間隔で互いに離間して配置され、外管２の軸線Ｏ１方向の全域にわたって延びている。そして、この帯状部材２０の上には、内管１２の未接合の部分１２ａ、即ち、周方向の他方側の端縁部１４が載置されている。

さらに、図３に示すように、緩衝部材２１は、内管１２の軸線Ｏ２の方向の両端部の位置で、外管２と内管１２との間の隙間を埋めるようにして挿入して設置された例えば樹脂等からなる部材である。
本実施形態では、この緩衝部材２１は、外管２及び内管１２における上部の１か所と、外管２及び内管１２における高さ方向（上下方向）の真ん中の位置の２か所との、合計三か所で、互いに外管２及び内管１２の周方向に離間して設けられている。
そして緩衝部材２１の大きさは、外管２と内管１２との間の隙間の大きさに応じて適宜調節可能である。

次に、図４を参照して、新設管路２００の製造方法の手順について説明する。
まず、管材準備工程Ｓ１を実行する。即ち、外管２における未接合の部分２ａの内面上に帯状部材２０を配置し、この帯状部材２０の上を滑らせるようにして、内管１２を外管２の軸線Ｏ１の方向の一方側から外管２の内側に挿入する。その後、外管２の軸線Ｏ１の両側から緩衝部材２１を外管２と内管１２との間に押し込む。このようにして管材１を準備する。

次に、管材挿入工程Ｓ２を実行する。即ち、図１（ａ）に示すように、管材準備工程Ｓ１で準備した管材１を、立坑を通じて既設管路１００の内側に挿入する。なお、管材１は、外管２を下方から支持する運搬台車１１０によって、既設管路１００内を走行可能となっている。運搬台車１１０は、不図示のワイヤー及びウィンチ等を用いることで走行するようになっていてもよいし、運搬台車１１０自体が動力源を備えていてもよい。

その後、取出し工程Ｓ３を実行する。即ち、図１（ｂ）に示すように、既設管路１００内で管材１が所定の位置に配置された後、外管２から内管１２を、帯状部材２０の上を滑らせるようにして取出す。

次に、接合工程Ｓ４を実行する。即ち、外管２における未接合の部分２ａを接合し、また、内管１２における未接合の部分１２ａを接合し、外管２及び内管１２のそれぞれを管形状に形成する。

そして、突き合わせ工程Ｓ５を実行する。即ち、外管２と内管１２とを各々の軸線Ｏ１、Ｏ２同士が一致するように突き合わせ、周方向の接合を行う。

そして、立坑１０５からこのような二重管構造の管材１を順次、既設管路１００内へ挿入し、各々の管材１について、上記の管材挿入工程Ｓ２、取出し工程Ｓ３、接合工程Ｓ４、突き合わせ工程Ｓ５を繰り返すとともに、管材１同士を突き合わせて周方向接合を行っていくことで、新設管路２００を構築していく。

このような新設管路２００の製造方法によると、既設管路１００内に新設管路２００を構築する際に、新設管路２００の材料となる管材１、即ち、外管２の中に内管１２を挿入したものを、既設管路１００内に挿入していくことが可能である。よって、特別な運搬装置等を用いることなく外管２と内管１２とを同時に既設管路１００内に運搬、挿入することができる。従って、外管２と内管１２とを個別に既設管路１００内に挿入していく場合と比較して、管材１の運搬に要する手間を削減することができる。

さらに、内管１２には巻き込み管を用いているため、外管２の内側に、多重に外管２と同径の内管１２を挿入することも可能である。このような場合には、運搬に要する手間をさらに削減することができる。

そして、本実施形態では、外管２にも巻き込み管を用いているため、外管２と内管１２との製品の共通化を図ることができる。また、外管２及び内管１２の各々の未接合の部分２ａ、１２ａを接合する接合工程Ｓ４での作業を共通化できる。新設管路２００の製造効率をさらに向上することができる。

また、管材１に帯状部材２０を設けることで、外管２の内面７の無塗装面８と内管１２の塗装面１６とが直接接触することが無くなり、管材１の運搬時に内管１２の塗装の剥離を抑制することができる。よって、塗装の補修等が不要となり、さらに効率よく新設管路２００を構築することができる。

さらに、管材１に緩衝部材２１を設けることで、外管２と内管１２とが直接接触してしまうことを抑制することができる。また、外管２と内管１２との間に隙間なく緩衝部材２１を設けることで、管材１の運搬時の外管２と内管１２との相対変位を規制することができ、運搬を容易にするとともに、外管２及び内管１２の傷つきを抑制することができる。よって、新設管路２００の製品としての信頼性を高めることができる。

さらに、内管１２の軸線Ｏ２方向の寸法の方が、外管２の軸線Ｏ１方向の寸法よりも小さくなっていることで、内管１２が外管２に収容されることになる。このため、仮に既設管路１００に段差等が存在する場合であっても、管材１の運搬時に内管１２がこのような段差に引っ掛かり、管材１の運搬作業に支障が出てしまうことを抑制できる。よって、管材１の運搬をさらに容易に行うことができる。

本実施形態の新設管路２００の製造方法によれば、外管２の内側に内管１２を挿入した管材１を用いることで、簡易な手法で、効率よく新設管路２００を構築できる。

以上、本発明の新設管路の製造方法の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態で示した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することができる。
例えば、外管２は必ずしも巻き込み管でなくともよく、通常の鋼管であってもよい。また、外管２及び内管１２は鋼製である場合に限定されない。

また、帯状部材２０は帯鋼でなくともよい。即ち、鋼材ではなく樹脂等の材料よりなるものであってもよく、材質は限定されない。また、帯状部材２０は軸線Ｏ１の方向の全域にわたって延びるものでなくともよく、軸線Ｏ１の方向に間隔をあけて複数が設けられていてもよい。

また、管材１では、内管１２が一つの場合に限られず、内管１２の内側にさらに巻き込み管である内管１２が多重に設けられていてもよい。この場合、一回の運搬で同時により多くの新設管路２００の材料（外管２、内管１２）を運搬することが可能であり、新設管路２００の構築に必要な全ての材料の運搬に要する時間、即ち、管材挿入工程Ｓ２に要する時間の短縮が可能である。しかしながら、このように内管１２を多重とした場合には、取出し工程Ｓ３に時間を要するため、管材挿入工程Ｓ２と取出し工程Ｓ３とでの工数を考慮して内管１２の数量を決定することが好ましい。従って、上述の実施形態のように外管２の内側に一つのみの内管１２が設けられたものでは、多重に内管１２が設けられて場合に比べて取出し工程Ｓ３に時間を要しないため、この点においてメリットがあるといえる。

１…管材
２…外管
２ａ…未接合の部分
３…一方側の端縁部
４…他方側の端縁部
５…外面
６…塗装面
７…内面
８…無塗装面
１２…内管
１２ａ…未接合の部分
１３…一方側の端縁部
１４…他方側の端縁部
１５…外面
１６…塗装面
１７…内面
１８…無塗装面
２０…帯状部材
２１…緩衝部材
１００…既設管路
１０５…立坑
１１０…運搬台車
２００…新設管路
Ｕ…地中
ＳＦ…地表面
Ｏ１…軸線
Ｏ２…軸線
Ｓ１…管材準備工程
Ｓ２…管材挿入工程
Ｓ３…取出し工程
Ｓ４…接合工程
Ｓ５…突き合わせ工程

Claims

既設管路内に管材を挿入して、該既設管路内に新設管路を構築するパイプインパイプ工法による新設管路の製造方法であって、
周方向の一部が未接合であり、未接合の部分で周方向の一方側の端縁部が他方側の端縁部の内側に巻き込まれてなる巻き込み管である内管を、外管の内側に挿入することでこれら外管及び内管から構成される前記管材を準備する管材準備工程と、
前記既設管路の内側に前記管材を挿入する管材挿入工程と、
前記既設管路の内側で、前記外管から前記内管を取り出す取出し工程と、
前記外管から取り出された前記内管の未接合の部分の接合を行う接合工程と、
前記外管と前記内管とを各々の軸線が一致するように突き合わせて、周方向接合を行う突き合わせ工程と、
を含むことを特徴とする新設管路の製造方法。
前記管材準備工程では、前記外管として、周方向の一部が未接合であり、未接合の部分で周方向の一方側の端縁部が他方側の端縁部の内側に巻き込まれてなる巻き込み管を用いることを特徴とする請求項１に記載の新設管路の製造方法。
前記管材準備工程では、前記外管として前記未接合の部分の内面が無塗装面となった前記巻き込み管を用い、
前記内管として外面が塗装面となった前記巻き込み管を用い、
前記無塗装面上に前記外管の軸線方向に延びる帯状部材を配し、該帯状部材に前記内管を載置することで前記管材を準備することを特徴とする請求項２に記載の新設管路の製造方法。
前記管材準備工程では、前記管材として、前記外管と前記内管との間に緩衝部材を設けたものを準備することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の新設管路の製造方法。
前記管材準備工程では、前記管材として、前記外管の軸線方向の寸法よりも、前記内管の軸線方向の寸法の方が小さくなっているものを準備することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の新設管路の製造方法。
既設管路内に挿入されて、該既設管路内に新設管路を構築するパイプインパイプ工法に用いる管材であって、
周方向の一部が未接合であり、未接合の部分で周方向の一方側の端縁部が他方側の端縁部の内側に巻き込まれてなる巻き込み管である内管と、
前記内管を内側に収容した外管と、
を備えることを特徴とする管材。
前記外管は、周方向の一部が未接合であり、未接合の部分で周方向の一方側の端縁部が他方側の端縁部の内側に巻き込まれてなる巻き込み管であることを特徴とする請求項６に記載の管材。
前記外管は、前記未接合の部分の内面が無塗装面となっており、
前記内管は、外面が塗装面となっており、
前記無塗装面上に配されて前記外管の軸線方向に延びるとともに、前記内管を載置する帯状部材をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の管材。
前記外管と前記内管との間に設けられた緩衝部材をさらに備えることを特徴とする請求項６から８のいずれか一項に記載の管材。
前記外管の軸線方向の寸法よりも、前記内管の軸線方向の寸法の方が小さくなっていることを特徴とする請求項６から９のいずれか一項に記載の管材。