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【発明の名称】 中小口径管用水圧試験方法及びその試験器
【発明者】 【氏名】上田 隆司
【住所又は居所】大阪府大阪市西区北堀江１丁目１２番１９号 株式会社栗本鐵工所内
【氏名】宇野 雄一
【住所又は居所】大阪府大阪市西区北堀江１丁目１２番１９号 株式会社栗本鐵工所内
【氏名】長尾 行悦
【住所又は居所】大阪府大阪市西区北堀江１丁目１２番１９号 株式会社栗本鐵工所内
【氏名】西田 義也
【住所又は居所】大阪府大阪市西区北堀江１丁目１２番１９号 株式会社栗本鐵工所内
【氏名】中村 敏光
【住所又は居所】大阪府大阪市西区北堀江１丁目１２番１９号 株式会社栗本鐵工所内
【氏名】小川 和久
【住所又は居所】大阪府堺市上之５１６番地 株式会社十川ゴム堺工場内
【氏名】坂崎 隆志
【住所又は居所】大阪府堺市上之５１６番地 株式会社十川ゴム堺工場内
【氏名】尾田 智秋
【住所又は居所】大阪府堺市上之５１６番地 株式会社十川ゴム堺工場内
【課題】地中に埋設するダクタイル鋳鉄管等の継手部の水密性能を簡単かつ効率的に試験することのできる試験方法、及びそれに使用する水圧試験器を提供する。

【解決手段】膨張・収縮可能な弾性筒体と、該弾性筒体の両端部に固着されたニップルと、該ニップルの中空部を閉塞する相フランジと、これら各部材を一体として移動させる車輪とを備え、かつ前記相フランジを挿通して前記弾性筒体内に流体を注入するパイプが設けられている中小口径管用水圧試験器を用い、該試験器を被検査管内に挿入して、その弾性筒体内に流体を注入することにより膨張させ、管の内面に密着させることにより、管路の試験区間の両端部を水密に閉塞された状態として、該閉塞された試験区間の管内に充水・加圧して、その圧力変動を調べる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ダクタイル鋳鉄管等の被検査管を接続する継手部の水密性能を試験する水圧試験方法であって、複数の継手部が存在する配管における所定区間を試験区間とし、当該試験区間の一方の端部は、膨張・収縮可能な弾性筒体を有する試験器をその試験区間の手前の継手部の奥側に挿入して該弾性筒体を膨張させることにより閉塞し、他方の端部は、これと同様な試験器または他の適当な栓体を用いて所定の位置で閉塞することにより、前記試験区間の両端部が水密に閉塞された状態とし、該閉塞された試験区間の管内に充水・加圧して、その圧力変動を調べることにより、当該試験区間内の複数の継手部の水密性能を同時に試験することを特徴とする中小口径管用水圧試験方法。
【請求項２】 土圧による摩擦力によって被検査管の抜け出しを防止できる位置を試験器の挿入位置と決め、この挿入位置に試験器を挿入して水圧試験を行う請求項１に記載の中小口径管用水圧試験方法。
【請求項３】 ダクタイル鋳鉄管等の被検査管を接続する継手部の水密性能を試験する水圧試験器であって、膨張・収縮可能な弾性筒体と、該弾性筒体の両端部に固着されたニップルと、該ニップルの中空部を閉塞する相フランジと、これら各部材を一体として移動させる車輪とを備え、かつ前記相フランジの中空部を通して前記弾性筒体内に流体を注入するパイプが設けられていることを特徴とする中小口径管用水圧試験器。
【請求項４】 相フランジに、当該水圧試験器が挿入される管の奥側に水を供給する充水パイプと、当該充水パイプの外側に設けられ前記管の奥側の残留空気を外部に排出するための排気パイプとで構成される二重管が挿通されている請求項３に記載の中小口径管用水圧試験器。
【請求項５】 相フランジによって中空部が閉塞される突出部を有するニップルを弾性筒体の開口部に挿入し、その外側に剛性の高いソケットを当てがった状態で、ニップルの内側よりニップルを前記ソケットに密着させるように押し広げて弾性筒体に固着する請求項３または４に記載の中小口径管用水圧試験器。
【請求項６】 相フランジの外面側には押圧移動用の棒体を連結する連結部が設けられ、該棒体は複数本継ぎ合わせ可能に設けられている請求項３乃至５のいずれかに記載の中小口径管用水圧試験器。
【請求項７】 弾性筒体内に注入された流体により該弾性筒体が膨張させられる際に、挿入方向前側の端部に設けられている部材が軸方向に移動可能である請求項３乃至６のいずれかに記載の中小口径管用水圧試験器。
【請求項８】 二重管の外周部に、弾性筒体の端部に設けられている部材の移動範囲を限定する段部が設けられている請求項７に記載の中小口径管用水圧試験器。
【請求項９】 挿入方向前側の相フランジの摺動部に弾性筒体内の流体の漏れを防止するＯリングが設けられている請求項７又は８に記載の中小口径管用水圧試験器。
【請求項１０】 伸縮可能な耐震継手の収縮代となる挿し口先端部と受口奥端部との間の空間部に着脱可能なスペーサが設けられ、試験時に当該スペーサを前記空間部に嵌合することにより、前記空間部の収縮を規制できるように構成されている請求項１乃至９のいずれかに記載の中小口径管用水圧試験機。
【請求項１１】 伸縮可能な耐震継手の収縮代となる挿し口先端部と受口奥端部との間の空間部に、試験区間に負荷された水圧による試験器の移動を防止する機能を有する着脱可能なスぺーサを設けた請求項７乃至９のいずれかに記載の中小口径管用水圧試験機。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、地中に埋設するダクタイル鋳鉄管等の継手部の水密性能を試験する試験方法、及びそれに使用する水圧試験器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ダクタイル鋳鉄管等を地中に埋設して管路を形成する場合は、所定の長さを有する複数の管を種々の継手を用いて互いに接合していて、管の接合を行った後には当該継手部の水密性能を試験（検査）を行っている。
【０００３】上記水密性能の試験は、人が中に入ることのできる大口径（口径８００ｍｍ以上）の管の場合は、接合作業が終了した後に管内に人が入り、テストバンドと称する公知の水圧試験器を用いて、各継手の位置で当該テストバンドを管内面に人力で押し広げて密着させた状態で水圧試験を行い、接合の不具合による漏水の有無を検査していた。
【０００４】しかしながら、この試験法は、テストバンドを該当する管の継手部にセットするために人が管内に入らなければならないので、口径８００ｍｍよりも小さい中小口径の管に対しては試験を行うことができなかった。このため、管内に人が入れない口径７００ｍｍ以下の管では、全長または所定の区間の配管および埋め戻し・舗装復旧作業が終了した後、試験区間の管路の両端部に栓をして閉塞し、その区間に充水・加圧して水圧試験を行っている。
【０００５】また、直管だけでは管路の布設が困難な箇所では、曲がり管やＴ字管等の異形管を多く用いて管路を布設することになる。図９はこの異形管を用いた配管の１例を表すもので、管路の布設延長上に、すでに埋設物等Ｍが存在する場合は、同図に示されているように、当該埋設物を避けるようにして配管される（伏せ越し配管）。このような異形管回りでは不平均力に対する不適切な処置や接合の複雑化等により漏水が発生することがあり、より厳密な水圧試験を行うことが望まれる。
【０００６】上記のように、管内に人が入れない口径（７００ｍｍ以下）の場合、継手部の水密性を確認するために、所定の区域の配管及び埋め戻し・舗装復旧作業が完了した時点で、当該区域のすべての管内に充水・加圧することにより水圧試験を行って判断していたが、漏水が発見された時にどの位置の継手部で漏水があったのかを確認することができず、漏水箇所の特定には、掘削、復旧等の多大な労力を必要としていた。
【０００７】また、図１６に示すように、掘削箇所Ｄに出ている管１００の受口に栓Ｓを取り付け（挿し口に取り付ける場合は、当該挿し口に受口部を有する継輪Ｒを接合し、該継輪の端部に栓をする必要がある）、管内に充水して水圧を負荷するため、栓Ｓには水圧による不平均力ＰＡ（Ｐ：試験水圧、Ａ：管の断面積）が働き、継手部Ｊで管１００が抜け出そうとする。この抜け出しは、管１００への土圧による摩擦力で防止することが期待されるが、不平均力に対して抵抗する摩擦力が働くのは図のＸ部分のみとなるので、不平均力の方が大きくなり、継手部の抜け出しが起こることが多かった。これを防止するため、図１６に示すように、反力杭Ｋを打って管を押えたり、掘削背面に反力を取る設備（図示せず）を設けたりする必要があり、そのために施工が煩雑となるほか、工期の長期化、コスト増大等の問題が発生していた。
【０００８】特に、図９に示すような掘削箇所Ｄが両方にある場合は、掘削箇所Ｄに受口が出ている側では栓Ｓを取り付けて閉塞し、掘削箇所に挿し口が出ている側では栓を直接取り付けることができないため継輪Ｒを用いて栓Ｓを取り付けることとなるので、管の抜け出しが２箇所で発生することとなり、上記反力杭等を設けることによる煩雑さが一層大きくなっていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上述したような問題を解決するために、例えば特願２０００−２９６２４９号公報に開示されているように、継手ごとに水圧試験を行なう試験方法が提案されている。しかしながら、先に述べたように、直管だけでは管路の布設が困難な箇所では、曲がり管やＴ字管等の異形管を多く用いて管路の布設が行われることになるため、そのような試験方法では、異形管部が連続している場合や、曲がり角度が鋭角（４５度以上）の場合に、水圧試験ができないという可能性がある。
【００１０】そこで本発明は、管内に人が入れない口径すなわち口径７００ｍｍ以下の管の場合に、直管、すべての異形管を対象として、長い距離にわたって１回の試験で継手部の良否を判定することができる水圧試験方法、及びそれに使用するに適した水圧試験器を提供することを課題としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため、本発明はつぎのような構成とした。すなわち、請求項１に記載の中小口径管用水圧試験方法は、ダクタイル鋳鉄管等の被検査管を接続する継手部の水密性能を試験する水圧試験方法であって、複数の継手部が存在する配管における所定区間を試験区間とし、当該試験区間の一方の端部は、膨張・収縮可能な弾性筒体を有する試験器をその試験区間の手前の継手部の奥側に挿入して該弾性筒体を膨張させることにより閉塞し、他方の端部は、これと同様な試験器または他の適当な栓体を用いて所定の位置で閉塞することにより、前記試験区間の両端部が水密に閉塞された状態とし、該閉塞された試験区間の管内に充水・加圧して、その圧力変動を調べることにより、当該試験区間内の複数の継手部の水密性能を同時に試験することを特徴としている。その際、試験機の挿入位置を調整することにより、最小限の土被りのみ埋め戻しすることで試験することができるので、配管工事中であっても、既に接合した部分の確認が容易に可能で、漏水箇所の特定も比較的容易に行える。よって、漏水が発見された際の手戻り作業も最小限に抑えられる。
【００１２】また、請求項３に記載された中小口径管用水圧試験器は、ダクタイル鋳鉄管等の被検査管を接続する継手部の水密性能を試験する水圧試験器であって、膨張・収縮可能な弾性筒体と、該弾性筒体の両端部に固着されたニップルと、該ニップルの中空部を閉塞する相フランジと、これら各部材を一体として移動させる車輪とを備え、かつ前記相フランジを挿通して前記弾性筒体内に流体を注入するパイプが設けられていることを特徴としている。
【００１３】上記相フランジには、当該水圧試験器が挿入される管の奥側に水を供給する充水パイプと、前記管の奥側の残留空気を外部に排出するための排気パイプとを二重管として挿通しておくのが好ましい。また、相フランジの外面側には押圧移動用の棒体を連結する連結部を設けておくのが好ましく、この押圧移動用の棒体は所定長さのものを複数本継ぎ合わせ可能としておくのが好ましい。前記相フランジと弾性筒体の固着方法としては、相フランジによって閉塞される中空部が形成された突出部を有するニップルを設け、該ニップルを弾性筒体の開口部に挿入した状態で該ニップルの外側に剛性の高いソケットを当てがって、該ニップルの内側から該ニップルをソケットに密着させるように押し広げて弾性筒体に固着するのが好ましい。さらに、弾性筒体内に注入された流体により該弾性筒体が膨張させられる際に、挿入方向前側の端部に設けられている部材が軸方向に移動可能であるようにするのが好ましく、この場合、二重管の外周部に、弾性筒体の端部に設けられている部材の移動範囲を限定する段部を設け、挿入方向前側の相フランジの摺動部には弾性筒体内の流体の漏れを防止するＯリングを設けておくのが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図面に表された本発明の実施の形態に基づいて、本発明をより具体的に説明する。
【００１５】図１は、本発明にかかる中小口径管用水圧試験器の１例を表すもので、この水圧試験器１は被検査管１００内に挿入されている。図１における矢印は挿入方向を表すもので、この管１００は、試験器１の挿入方向前側の管と後側の管が継手部Ｊにより接続されている。継手部Ｊは前側の管の受口１０２に後側の管の挿し口１０１を挿入して水密ゴム１０４を介装して接続し、該水密ゴムを押し輪１０５、ボルト・ナット１０６で押し付けることにより継手部の水密性を確保している。なお、前側の管が受口、後側の管が挿し口の例について説明するが、これとは逆の場合、すなわち前側の管が挿し口で後側の管が受口の場合も当然実施できる。また、管の継手部の構造には種々のものがあり、図示例のもの以外に水密ゴムを採用する他の構造のものでもよい。
【００１６】水圧試験器１は、弾性筒体２を備えている。図示例の弾性筒体２はゴム製ホースであり、内部に流体（空気、水等）を入れることにより直径方向に膨張させることができる。なお、前記弾性筒体２であるゴムホースは、ワイヤー等を埋設した材質で補強されており、高圧にも耐え得るものとなっている。
【００１７】弾性筒体２の両端部にはニップル１５，１５が取り付けられている。ニップル１５の外側端部には、当該試験器の半径方向に突出する突出部１６が円周方向に沿って設けられており、内側端部は直径が絞られて嵌合部となっていて、その外周部にシール部（図示例では段差状となっている）１７が形成されている。前記突出部１６の中央部には、ニップル１５の内部と連通する円形の中空部１６ａが形成されている。なお、ニップル１５は、上記嵌合部を弾性筒体２の開口部に挿入し、その外側をソケット１９とで締め付けて固定している。
【００１８】上記した弾性筒体２の固定方法は、弾性筒体にソケット１９を預け入れた状態で挿入しておき、弾性筒体の開口部にニップル１５を嵌め込んだ後、一般的な内筒拡大方式によってニップルの内側端部（シール部）１７を押し広げて、弾性筒体２をソケット１９とニップル１５のシール部１７とによって挟み込む。
【００１９】上記ニップル１５の突出部１６には、当該突出部の中空部１６ａを外側から閉塞する相フランジ２０がカップリング２１によって取り付けられている。相フランジ２０とニップル１５の突出部は互いに対向する面で接触し、ニップル１５の外側部分がテーパ状となっていて、図３に示すように二つ割りのカップリング２１の内面に設けられた溝２１ａに嵌め込まれている。この溝２１ａに前記突出部１６と相フランジ２０を併せて嵌め込み、カップリング２１に設けられたねじ穴２１ｃにねじ２１ｂを締め込むことによって、テーパ部の楔効果により両者が締め付けられる。なお、相フランジ２０とニップル１５の突出部端面には、後述する弾性筒体内に圧入される流体が漏れないようにＯリング２２が介装される。この点は挿入方向前側のフランジも後側のフランジも同様である。相フランジ２０には、ブラケット２５が突設されていて、該ブラケットに移動用の車輪２６が取り付けられている。車輪２６は左右に対をなすように設けられているが、これを図１に示すように前後に一組づつ、計８個設けておけば、被検査管である鋳鉄管等の受口と挿し口との間にあらかじめ隙間のある耐震管継手の場合にも、この隙間に車輪が落ち込むことなく移動することができるので、試験器の円滑な挿入・抜き出しが可能となる。
【００２０】挿入方向後側の相フランジ２０には、該フランジを貫通するパイプＡ，Ｂが設けられている。パイプＡは弾性筒体内に流体を充填するためのものであり、相フランジの下方位置に設けられている。パイプＢは挿入方向後側の相フランジ２０のほぼ中央を貫通しており、弾性筒体内に挿通されて、さらに挿入方向前側の相フランジ２０のほぼ中央を貫通している。
【００２１】前記したパイプＢは両端部が閉塞されており、該パイプ内は密閉されているが、後述する試験区間の管内へ充水するためのパイプＣがその両端部を貫通してパイプＢ内に挿通されていて、両パイプは二重管構造となっている。また、試験区間内の残留空気を外部に排出するために、パイプＢの前側の端部には排気管Ｆが取り付けられており、該排気管からパイプＢとパイプＣの隙間を通って挿入方向後側のパイプＢに設けられた通気口２９より排出される。なお、挿入方向前側のパイプＣの端部には、下向きに屈曲してほぼ管底まで達する吐出管Ｅが取り付けられ、前記排気管Ｆは上向きに屈曲してほぼ管の天上部まで達するように取り付けられている。
【００２２】上記排気管Ｆの先端の開口部は、口径が異なる管に対し試験を行う場合に、前記開口部より試験区間内に充水した水が入らないようにするため、水位（水面の高さ）に応じて高さが変わるように構成しておくのが好ましい。このような構造としては、図４に示すようなものがある。図４（ａ）に示すものは、前記開口部５０に伸縮可能な蛇腹式の管もしくは可撓性を有する管からなる伸縮管５１を取り付け、その先端部に設けた可動管５２にフロート５３を取り付けたもので、水位が上がるとフロートの浮力により開口部も上昇する。このように、開口部が上下するようにしておくと、試験される管の口径が変わっても、常に排気管（図示例では可動管５２）の先端が水面上に位置するため、水が入り込みにくく、試験区間内の排気が可能となるのである。また、図４（ｂ）に示すものは、排気管Ｆの上部外周部に沿って上下動する防水管５５を取り付けたもので、排気管Ｆの上端部と中間部には該防水管５５の上下動範囲を規制するストッパー５６，５７が設けられている。図中の５８はシール部材、５９はフロートである。この例では、水位が上がると防水管５５がフロートによって持ち上げられ、排気管Ｆ内への水の流入を防止する。
【００２３】挿入方向前側の相フランジ２０、ニップル１５、カップリング２１等の各構成部材は、一体としてパイプＢに沿って所定範囲内で前後移動可能となっている。パイプＢの外周部には、上記各構成部材の移動のための範囲を決める段部２８が設けられ、挿入方向前側の先端部にはフランジ２３が溶接等によって固着されて上記移動を規制している。したがって上記前側の各部材の移動範囲は図のＬで示す範囲である。
【００２４】弾性筒体２内に流体を充填することにより、該筒体が直径方向に膨張することになるが、その膨張の際には、該膨張分だけ軸方向の長さが短くなろうとするので、双方の相フランジ２０，２０をパイプＢに固定しておくと、筒体が十分に膨張できなくなる。このため、上記のように、パイプＢの段部よりも挿入方向前側の外径を小さくし、弾性筒体２の膨張に応じて挿入方向前側の相フランジ２０が追従し、軸方向に移動できるようにしているのである。挿入方向前側の相フランジ２０とパイプＢとの間にはＯリング２２が介装されており、弾性筒体２内の流体が漏れ出さない構成となっている。なお、挿入方向後側の相フランジとパイプＢとは溶接等によって固着され、動かないようになっている。このため、パイプＢは、当該試験器を管内に挿入する時に、前側の相フランジ等の各構成部材を押す役割も担うことになる。
【００２５】挿入方向後側の相フランジ２０には、移動用の操作具である棒体（竿）３０を連結するための連結部材３２が突設されている。この連結部材の先端部にはメネジを設けたネジ筒３３が一体に設けられており、棒体３０の先端部に設けたオネジ部をこのネジ筒３３に螺着することにより、当該棒体３０を連結することができる。なお、棒体（竿）３０は定尺品であり、これをネジ部を有するカップリングスリーブを用いて複数本継ぎ足して使用することもできる。ダクタイル鋳鉄管の場合、中小口径管では定尺が４〜６ｍであるから、上記棒体の長さを１．０〜１．５ｍとすれば、複数本継ぎ足せばよいことになる。なお、掘削箇所に寸法的な制限がなく、挿入距離が短い場合は、棒体３０の長さを長くして１本の棒体で試験器を進退させるようにしてもよい。また、前記連結部材３２は、試験器を進退させることができればよいので、その取り付け位置は図示例に限らず、他の適当な位置でもよい。
【００２６】次に、この水圧試験器１の使用法について説明する。試験に際しては、試験器１を試験区間の一方の端部まで挿入するとともに、試験区間の他方の端部となる管内部にも同様な試験器１を挿入して、両試験器で試験区間を挟む状態とする。なお、試験区間におけるどちらか一方の端部は、適当な栓体を管に挿入して密閉しておいてもよい。試験器１の挿入方向後側の相フランジに設けられているパイプＡに圧力計４０を取り付けた給気用のバルブ３５付のホースを接続し、該バルブを開いてゴム製の弾性筒体２内に空気を充填する。これにより、弾性筒体２は図２に示すように膨張し、被検査管１００の内周面に圧着する。空気を充填した後は給気用のバルブ３５を閉め、一定圧を保つ。図示例の試験器１は、弾性筒体２内に空気を圧入するものとなっているが、この他に、弾性筒体２を充水によって膨張させるように構成することもできる。この場合は、図１に破線で示すように、相フランジ２０を貫通するパイプＧを該フランジの上部位置にもう１本設け、弾性筒体内の残留空気を外部へ排出させながら充水を行うことによって試験を行うことができる。
【００２７】一方、上記試験区間内へのパイプＣに圧力計４２付の給水用のパイプ（またはホース）を接続し、そのバルブ３６を開いて挿入方向前側の相フランジ２０よりも前の試験区間に充水する。この時、通気口２９にはバルブ４１付の通気管を接続し、当該バルブは開いておく。これにより試験区間の管内に水が次第に充水され、それにつれて管内に残留する空気が通気管を通って外部に排出される。なお、管内が殆ど充水されたら通気口２９のバルブ４１を閉じる。
【００２８】この状態で、管内にさらに水を管内が所定圧力となるまで加圧充水し、所定圧力に達したらバルブ３６を閉じ、充水を停止してそのまま所定時間保持する。そして、この間の水圧変化を調べることにより、両試験器若しくは栓体で挟まれた試験区間にある継手部Ｊの水密ゴム１０４の部分からの漏水状態を確認するのである。所定量の水圧変化がなければ漏水がないものとして試験を終了する。また、所定量以上の水圧変化がある場合は、試験区間内のいずれかの継手部Ｊにおいて漏水があると判断される。
【００２９】水圧試験が終了すると、パイプＣ側のバルブ３６と通気口側のバルブ４１を開放して管内の水を排水し、さらに水圧試験器１の弾性筒体（ホース）２内の空気をバルブ３５を開いて排出し、当該弾性筒体を収縮させる。なお、弾性筒体２内に充水する方法によって膨張させる場合でも、パイプＡが相フランジ２０の下方に設けられているため、試験終了後に弾性筒体内に水が殆ど残らない。上記空気抜き、充水、排水等は、管後方に設置したポンプ（図示を省略）等を利用して行えばよい。
【００３０】つぎに、水圧試験を行う具体例について説明する。図７は、本発明の水圧試験器１を使用して水圧試験を行っている状態を表す一部断面図である。同図（ａ）は、開削工法により管路を布設した後に、掘削箇所Ｄに出ている管１００（Ａ）の挿し口と前側の管１００（Ｂ）の受口が接合される継手部Ｊ’の奥側に水圧試験器１を配置して試験を行う例を表しており、水圧試験器１は、移動用の棒体３０により設置位置まで挿入される。この状態で水圧を負荷すると、水圧試験機１には水圧による不平均力ＰＡが作用することになるが、それに抵抗する土圧による摩擦力が図のＹ部分に作用することによって、管の抜け出しが抑制される。
【００３１】図７（ａ）の方法よりも埋め戻す土の量を少なくしたい場合は、図７（ｂ）に示すように、さらに前方の管１００（Ｃ）に試験器をセットして水圧試験を行えばよい。このようにすると、水圧による不平均力ＰＡに抵抗する土圧による摩擦力が図のＺ部分に作用することになるので、図７（ａ）に比べて、管１本分（Ｚ−Ｘ）の摩擦力が作用することになり、埋め戻す量が少なくても抜け出しの発生を抑えることができる。
【００３２】表１は、土圧による摩擦力が見込める管の本数と土被りの関係を、管径ごとに導き出したものである。例えば、呼び径１５０ｍｍの管について説明すると、通常、水圧試験の試験水圧は０．５ＭＰａとされ、当該試験水圧で５分間経過後に０．４ＭＰａ以上の水圧が保持されていれば合格としてよいことになっている（「水道施設設計指針２０００」）ので、図７（ａ）に示す位置で試験する場合は、埋め戻しを０．７ｍ見込めば管の抜け出しの発生を回避できる。さらに埋め戻し量を少なくしたい場合には、図７（ｂ）に示す位置で水圧試験を行えばよい。この場合だと、０．３ｍまで埋め戻しを減らすことが可能となる。このように、埋め戻しを少なくすることができるから、配管布設工事中の試験時に漏水が発生しても掘り返す土量が極めて少なく、直ちに修復することができる。なお、ここで用いた計算式は、日本水道協会発行の「水道施設設計指針２０００」の離脱防止金具による異形管部の防護方法に準拠しているもので、各数値は一般に使用される値を用いている。
【００３３】
【表１】

【００３４】水圧試験中における管の抜け出しを防止する方法としては、上述のとおり、埋め戻しによる摩擦力の調整と、試験器を挿入する位置による摩擦力の調整の２種類の方法がある。このため、防護設備が不要であるとともに、布設現場や管径、開削深さ等の条件が変わっても、その状況にうまく対応して試験を行うことができる。試験に際しては、正規の埋め戻しを行わなくてもよいので、埋め戻し量が少なくてすみ、仮に埋め戻し後に漏水が発覚しても再度掘り起こさなければならない量が少なく、短時間で漏水事故を解消できる。
【００３５】図８は上記と異なる例を表すもので、異形管部を含む管路（工区）に本発明を適用した例を示すものである。この例では、図示のように、２箇所の掘削箇所Ｄ，Ｄにおいて、端部が出ている管（次の接合を行うため）と試験器挿入方向の前方にある管との継手部よりも前方に試験器１をセットして管路を閉塞することにより、異形管であっても水圧試験を行うことが可能である。
【００３６】上記図８に示す試験方法で水圧試験を行った結果、漏水が発生した場合の対処について説明する。この異形管を含む管路では、不平均力による管の抜け出しを防ぐため管路布設後は埋め戻しを行う必要がある。上記と同様に呼び径１５０ｍｍの管の場合について説明すると、試験水圧を０．５ＭＰａ負荷して試験を行うので、埋め戻しは０．７ｍ行えば充分である。そのため、土被りの標準とされる１．２ｍに対しては、約６割の埋め戻しですむことになる（浅層埋設の場合は異なる）。ここで仮に漏水が発生した場合、図の継手ｋ以外については、従来の方法（例えば特開２０００−２９６２４９号参照）で試験を行えるので、それぞれの継手部について漏水の確認をすることができる。これらの継手部で漏水が確認できなかった場合は、継手部ｋで漏水していると判断でき、この部分だけを掘り返せばよい。したがって、全長にわたって掘り返す必要がなく、掘り返す深さも０．７ｍですむため時間がかからない。
【００３７】図９は、さらに異なる実施形態例を表すもので、管路の布設延長上にすでに埋設物Ｍ等が存在する場合は、図示のように、埋設物を避けるようにして配管される（いわゆる「伏せ越し配管」）。この場合でも、図８の場合と同様に試験器１をセットするだけで、水圧試験を行うことができる。従来の試験法では、管の受口側には栓Ｓを、挿し口側では継ぎ輪Ｒを用いて栓Ｓをそれぞれ取り付けるため、セット、解体等の必要があるが、本発明ではその必要がなく、また、摩擦を期待できる延長部分が管１本分（Ｙ−Ｘ）だけ長いため、不平均力による抜け出しの心配もない。
【００３８】次に、管路の形成においては、近年管路自体にも耐震性が要求されるようになり、この要求を満たす管継手として、例えば図１７に示すようなＮＳ形管継手等の耐震継手２００が使用されるようになっている。このＮＳ形管継手２００は、挿し口２０１の先端と受口２０２の奥端面２０２ａとの間に収縮代ｔが設けられており、挿し口突起２０１ａとロックリング２０３との間には伸長代ｓが設けられていて、地震による大きな外力が作用した時は、これら伸縮代（収縮代ｔと収縮代ｓ）の分だけ伸縮できるようになっている。大きな引き抜き力が作用した時は、挿し口突起２０１ａがロックリング２０３に係合するので、管の逸脱が防止される。
【００３９】本発明では、継手部の奥側に水圧試験器１を配置し、検査区間に充水して試験を行うが、このとき、水圧による不平均力ＰＡが当該試験器に作用し、管が抜け出し方向の力を受ける。この不平均力に対しては、土圧による摩擦力によって抵抗し、管の抜け出しを防止するようになっている。しかしながら、継手部Ｊが上記耐震継手によって構成されている場合は、不平均力が土圧による摩擦力を超えてしまうと、試験器を設置している管１００（図７参照）が不平均力の作用によって掘削箇所Ｄ側に移動し、挿し口２０１先端が受口奥端部２０２ａに当接して、耐震性が損なわれる懸念がある（図１６の鎖線参照）。
【００４０】このような懸念がある場合は、水圧がかかる前に挿し口２０１の先端と受口奥端部２０２ａとの間に間隔保持用のスペーサを介在させて、伸縮代を確保した状態で試験を行うのが望ましい。図１０乃至図１３はこの例を表すもので、挿入方向後側に設けた車輪２６を取り付けている左右１対のブラケット２５間に２枚のプレートからなるフレーム７０を設け、該フレームに昇降装置７２を設けて、この昇降装置にスぺーサ７５を取り付けている。図示例の昇降装置７２は、伸縮自在なフレキシブルチューブ７３の外周部に収縮方向に作用するコイルバネ７４を設け、該フレキシブルチューブ７３の下端部を閉塞してスペーサ７５を取り付けたもので、常時はコイルバネ７４の作用でフレキシブルチューブ７３が収縮し、スぺーサ７５が管内面から引き上げられているが、フレキシブルチューブ７３に空気、水等の流体を圧入すると、その圧力により該フレキシブチューブが伸長してスぺーサ７５が下降し、前記挿し口２０１先端と受口奥端部２０２ａとの間隔部Ｍに嵌り込むようになっている。スペーサ７５の前後長さは、この間隔部Ｍの長さと同等以下とするが、当該間隔部Ｍへの挿入に支障が生じない限り、前後長を長くしておくのが継手部の収縮代を維持するためには好ましい。
【００４１】この場合、スペーサ７５がうまく挿し口２０１先端と受口奥端部２０２ａとの間に嵌り込むためには、スペーサ７５を下降させるとき、該スペーサが前記挿し口２０１先端と受口奥端部２０２ａとの間隔部の直上部に位置していなければならない。すなわち、スペーサを下降させる時に該スペーサの位置が上記間隔部にあることを確認してからスペーサを下降させる必要がある。このようなスペーサ下降位置検出方法としては、種々の方法が考えられるが、図１０に示すように、水圧試験器１に設けられている移動用の車輪２６の落ち込みを利用するのが便利である。
【００４２】すなわち、図１の実施形態では、水圧試験器１の進行方向後側に、管の中心線を中心とする同心円上に設けられた左右の車輪の対が前後に２組（後側の車輪は鎖線で表されている）設けられているが、図１０乃至図１３に示す実施形態では、水圧試験器１の後側には左右１対の車輪のみが設けられている。そして、上記左右の車輪２６の軸同士を結ぶ中心線Ｃ1 、フレーム７０の前後方向の中心線Ｃ2 、スペーサ７５の前後方向の中心線Ｃ3 が、管１００の中心軸を中心とする同心円上に位置するように配置されているため、車輪２６の中心とスペーサ７５の前後中心とが同一線上にある。
【００４３】図１２は及び図１３は、水圧試験器１の移動時の状況を表すもので、これらの図において、（ａ）に示す段階では車輪は挿し口２０１の内面上にあり、スペーサ７５も管内面から持ち上げられている。この状態から水圧試験機１が前進すると、（ｂ）に示すように、車輪２６が挿し口２０１の先端と受口奥端部２０２ａとの間隔部Ｍにさしかかって、若干下降する。この状態でもスペーサ７５は持ち上げられた状態にある。水圧試験機がさらに前進すると、（ｃ）に示すように車輪２６が間隔部Ｍに落ち込む。この落ち込みは管１００の外側でも感知できるので、このとき昇降装置を操作して、スペーサ７５を下降させればよい。車輪の中心とスペーサの前後方向の中心とは平面視で一致しているので、スペーサ７５はうまく間隔部Ｍに嵌り込み、継手の収縮を規制することができるのである。
【００４４】上記昇降装置は、油圧シリンダ等のアクチュエータ（油圧ホースを外部まで引き出す）を利用してもよいが、図示例のように、伸縮自在なフレキシブルチューブを用いるのが構造的に簡単である。この昇降装置用の圧力流体としては、水圧試験器１の弾性筒体２内に供給する空気、水等を利用するのが便利である。また、スペーサの昇降をワイヤーによる外部操作で行うようにしてもよい。なお、スペーサとしては、水圧試験の加圧時に継手の収縮を規制できるものであればどのような形状のものでもよい。さらに、図示例では、進行方向後側の車輪を左右１組（側面視で１個）としたが、継手部の間隔部Ｍを検出できる装置を別途設けておけば、車輪の対を前後２組設けておいてもよい。
【００４５】試験終了後は、昇降装置を作動させてスペーサ７５を間隔部Ｍから取り出し、試験器１を回収すればよい。このとき、試験水圧によってスペーサ７５が挿し口２０１と受口１０２の間に噛み込まれて、昇降装置の作動では抜き取りができなくなる恐れがあると仮定しても、試験終了後は管内の水を排水するので、試験圧がかからなくなるので、スペーサ７５を容易に抜き取ることができる。
【００４６】なお、この抜き取りをさらに容易にするためには、図１４に示すような装置を設けておくのが好ましい。この装置は、前記左右１対のブラケット２５間に２枚のプレートからなるフレーム７０を設け、該フレームに昇降装置７２を設けて、この昇降装置にスぺーサ７５を取り付けている点で、上記装置と同じである。この昇降装置７２は、フレーム７０と一体に設けたシリンダ７６の内部に収縮方向に作用するコイルバネ７４を設け、該コイルバネの下端部には、外周部にＯリングを設けたピストン７７を取り付けている。このピストン７７の下側には第２のシリンダ７８が一体に設けられ、該シリンダ７８の下部には横向きのシリンダ７８ａが一体に設けられている。横向きのシリンダ７８ａの内部には、収縮方向に付勢されたコイルバネ７４’が設けられ、該コイルバネ７４’の両端部に横向きピストン７９ａ，７９ａが取り付けられている。このピストン７９ａ，７９ａには、ロッド７９ｂ，７９ｂを介してスペーサ７９，７９が取り付けられている。上記２個のコイルバネ７４，７４’のバネ定数は、昇降用のコイルバネ７４の方が拡縮用のコイルバネ７４’よりも小さく設定されている。バネ定数に差を設けているのは、後述するホースｈ，ｈ’からの空気、水等の流体の圧入を同じ供給管（バルブ３５付ホース等）から分岐させて設けた場合に、シリンダ７７の昇降とスペーサ７９の拡縮を時間差をつけて作動させるためである。ただし、ホースｈ，ｈ’からの供給を独立して行うものとするのであれば、バネ定数に差を設ける必要はない。なお、駆動用の水または空気等の流体を外部から供給するホースｈ’が前記シリンダ７６に取り付けられており、また、シリンダ７８への貫通孔７７ａが設けられているピストン７７には、バネ７４内を挿通するホースｈが取り付けられている。さらに、前記シリンダ７８の下部には、前記横向きのシリンダ７８ａ内に連通する通孔７８ｂが設けられている。
【００４７】この装置は、常時は図１４（ａ）に示すように、コイルバネ７４の作用によりスペーサ７９を有するシリンダ７８ａが管内面から引き上げられ、１対のスペーサ７９，７９がコイルバネ７４’の作用で、シリンダ７８ａの端面に当たるまで引き込まれた状態となっている。この状態で、上記空気、水等の流体がホースｈ’を通して圧入されると、圧力が上昇し、図１４（ｂ）に示すように、コイルバネ７４に抗してピストン７７を押し下げるので、スペーサ７９を支持するシリンダ７８ａが下降し、挿し口２０１先端と受口奥端部２０２ａとの間隔部Ｍに入り込む。次に、ピストン７７に取り付けたホースｈにより、ピストン７７の貫通孔７７ａを経てシリンダ７８内に流入した流体により、ピストン７９ａ，７９ａがコイルバネ７４’に抗して押し出され、スペーサ７９，７９を上記間隔部一杯に広がるように両側に押し出すので、この状態で不平均力ＰＡが作用しても伸縮代は維持されるのである。なお、ホースｈをフレキシブルチューブとしておけば、シリンダ７７の昇降に追従することが可能である。また、コイルバネ７４と７４’のバネ定数を変えているので、同圧で水又は空気等の流体を外部から供給してもピストン７７が先に降下し、スぺーサ７９がその後に広げられる。なお、ホースｈは、図１４に示す装置外部に設けてもよく、ピストン７７の昇降、スペーサ７９の拡縮が行われるものであれば、図示した構成にかかわらず、いかなる態様であっても構わない。
【００４８】試験が終了して、スペーサを抜き取るときは、上記と反対の作用となる。すなわち、両側のスペーサ７９，７９が元通り収縮し、次にコイルバネ７４の作用により、ピストン７７と一体のシリンダ７８，７８ａが持ち上げられる。このため、スペーサ７９，７９が上記間隔部Ｍから容易に抜き取られるのである。
【００４９】上記説明では、スペーサを伸縮代の維持用に使用する点について説明したが、このようなスペーサを円周方向に数か所設けておくことにより、水圧による不平均力ＰＡが作用したときに試験器が移動するのを防ぐことができる。試験中の水圧による不平均力には、試験器の弾性筒体が膨張して管内面に密着することにより生ずる摩擦力で対抗するが、当該摩擦力のみでは対抗しきれない場合でも、上記スペーサが間隔部Ｍに嵌合することにより移動を阻止することができる。すなわち、金属等の高強度材料で作られているスペーサは、試験器の不平均力による移動を防止する移動阻止突起として機能するのである。このように、移動阻止突起として機能するスペーサを設けておくと、試験器の摩擦力は小さくてすむので、試験器自体の長さを短くすることができる。
【００５０】次に、図１５は、上記とさらに異なる実施形態を表すもので、この例では、車輪２６自体を継手部の間隔を保持するためのスペーサとして利用するようになっている。この場合、進行方向後側の車輪は、左右１対のものを前後２組設け、試験器１の後側を合計４個の車輪で支持するようになっている。このうち前側の車輪２６は、コイルバネ８０等のサスペンション装置で上下移動可能に支持されており、移動中は当該コイルバネ８０によって下向きに付勢されている。このため、走行は円滑な走行が行われるが、走行面に凹部があると、コイルバネ８０に押されて、この車輪が下降するようになっている。
【００５１】水圧試験器１が前進して、車輪２６が挿し口２０１の先端と受け口２０２の奥端部２０２ａの間隔部Ｍに達すると、前側の車輪２６が車軸のレベル付近の高さまで当該間隔部Ｍに落ち込む。このため、車輪自体によって継手の収縮が規制されるのである。なお、試験器１の後側には前後２組の車輪が設けられていて、この２組のうち前側の車輪が落ち込んでも後側の車輪で試験器１が支えられるため、試験器１の姿勢が前後に傾くことはない。試験終了後は、外部からのワイヤー８１の操作等でコイルバネ８０の弾力に抗して車輪を引き上げ、間隔部Ｍから抜き取って回収すればよい。このような操作用ワイヤーを設けておく代わりに、流体油圧シリンダ、電動アクチュエータ等を用いて車輪を引き上げるように構成してもよい。
【００５２】以上の実施形態例では、管路布設時に本試験器１を２つ用いて水圧試験を行う例について説明したが、一方が配水地に接続された管路や、一方を既設のバルブで閉塞することができる管路のような場合は、本試験器を１つだけ用いて水圧試験することもできる。
【００５３】また、管路布設時の水圧試験について説明したが、地震等により断水した場合の管路の復旧作業にも使用することができる。この場合は、断水となっているため、配水地等からの送水が行われていないので、管路の一部を切断して本試験器を挿入して試験を行うことにより、適当な区間ごとに試験を行えるため、早急に漏水箇所を発見することができるという利点がある。
【００５４】さらに、上記説明では主として開削工法についての使用法を説明したが、管をさや管内、土中に推進する推進工法においても同様に使用することができる。また、埋設される管のみならず、水管橋や橋梁添加管についてもこの試験器を用いて水圧試験を行うことができる。
【００５５】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明によれば、管内に人が入れない口径（７００ｍｍ以下）の場合でも、継手部の良否を判断でき、異形管を含め、あらゆる継手の水密性能を確認することができる。また、継手数が多くても、一度の試験で管路の試験区間にある全継手の水密性能を確認することができるため、工期を短縮することができ、効率的である。さらに、この水圧試験器は、簡単な構造の継ぎ足し式棒体（竿）によって管内への挿入・移動が可能であるから、土圧による摩擦力を簡単に得ることができ、継手部の抜け出しを効果的に防止することが可能である。また、抜け出し防止用の摩擦力を確保する方法として、埋め戻しによる摩擦力の調整と、試験器を挿入する位置による摩擦力の調整の２種類の方法があるので、防護設備を省略することが可能で、布設現場や、管径、開削深さ等の条件にうまく対応でき、試験不可能となることが殆どない。
【出願人】 【識別番号】０００１４２５９５
【氏名又は名称】株式会社栗本鐵工所
【住所又は居所】大阪府大阪市西区北堀江１丁目１２番１９号
【識別番号】０００１４５４７１
【氏名又は名称】株式会社十川ゴム
【住所又は居所】大阪府大阪市西区南堀江四丁目２番５号
【出願日】 平成１４年３月２９日（２００２．３．２９）
【代理人】 【識別番号】１０００８３６１１
【弁理士】
【氏名又は名称】菅原 弘志
【公開番号】 特開２００３−４５８１（Ｐ２００３−４５８１Ａ）
【公開日】 平成１５年１月８日（２００３．１．８）
【出願番号】 特願２００２−９６３０１（Ｐ２００２−９６３０１）