現場硬化パイプ
下水道修理工が、修理予定のパイプに未硬化のライナーを挿入している。

現場硬化管 （CIPP ）は、既存のパイプラインを補修するための非開削工法です。既存のパイプライン内に継ぎ目のないシームレス管ライニングを施します。最も広く使用されている改修工法の一つであるCIPPは、直径0.1メートルから2.8メートル（2インチから110インチ）までの下水道、水道、ガス、化学薬品、地域暖房パイプラインに適用されています。

CIPP工法は、補修対象となる既存の配管にフェルトライニングを挿入・敷設する工法です。ライナー内の樹脂を硬化剤にさらすことで硬化させ、配管の内壁に密着させます。完全に硬化すると、ライニングは新たな配管として機能します。

プロセス

インストール

ポリエステル、グラスファイバークロス、スプレッドトウカーボンファイバー、またはその他の樹脂含浸性物質で作られた樹脂含浸フェルトチューブを、通常はマンホールや掘削孔などの上流アクセスポイントから損傷したパイプに挿入または引き抜きます。（下流アクセスポイントからライナーを挿入することも可能ですが、リスクが高くなります。）CIPPはトレンチレス技術と考えられており、通常、掘削がほとんどまたは全く不要であるため、従来の「掘削して交換する」配管修理方法よりも費用対効果が高く、混乱が少ない方法となる可能性があります。ライナーは、圧力容器、足場、または「チップユニット」を介して水圧または空気圧を使用して挿入されます。

硬化

現場硬化型パイプは、設置後に樹脂を熱湯または蒸気で硬化させる必要がありますが、グラスファイバー管を使用する場合は紫外線で硬化させることで、完全な強度が得られます。樹脂が硬化すると、継ぎ目がなく、耐腐食性のある、しっかりとフィットする交換用パイプが形成されます。サービス側管がある場合は、ロボット制御の切断装置を使用して交換用の開口部を切断し、「トップハット」と呼ばれる特別に設計されたCIPP材料を使用して密閉することで、新しく形成された大口径パイプの内側から再接続できます。使用される樹脂は、通常、幹線ライニングにはポリエステル、側線ライニングにはエポキシです。すべての樹脂は収縮するため（エポキシ樹脂はポリおよびビニルエステル樹脂よりもはるかに収縮が少ない）、また、油脂やグリースが存在する下水管に接着することは不可能であるため、新しいCIPPライナーの周囲、およびホストパイプとの間には、常に環状の空間が形成されます。一部の空間は、水がその空間に沿って移動し、廃水流に再び流入するのを防ぐために、例えば、膨張して空隙を埋める親水性材料の挿入、接続部とホスト パイプ全体を連続修理 (YT 修理) ガスケットでライニング、ホスト パイプの端部にポイント修理を配置するなどの追加作業を必要とするほど大きいです。

歴史

概念

1971年、エリック・ウッドはイギリスのロンドンで世界初の現場硬化型パイプ技術を実用化しました。彼はCIPPプロセスをラテン語で「現場で形成する」という意味に由来する「インサイチューフォーム」と名付けました。ウッドは1975年1月29日に米国特許4009063を出願しました。この特許は1977年2月22日に付与され、 1994年2月22日にパブリックドメインになるまで、インサイチューフォーム・テクノロジーズによって商品化されました。

実装

このプロセスは1970年代に日本とヨーロッパで住宅用および商業用に使用され始め、1980年代には米国で住宅用に使用され始めました。[ 1 ]

利点

CIPPでは、漏水や構造的に不安定なパイプラインの改修に通常、掘削は必要ありません。（設計上の考慮事項によっては掘削が必要となる場合もありますが、ライナーはマンホールなどの既存のアクセスポイントから設置されることが多いです。）CIPPの内部は滑らかで継ぎ目がありません。

欠点と制限

非常に一般的なサイズを除いて、ライナーは通常在庫されておらず、各プロジェクトに合わせて特別に作らなければなりません。[ 2 ] CIPPでは、ライナーの設置中に既存のパイプラインをバイパスする必要がありますが、直径と使用するシステム（蒸気、水、または紫外線）によっては硬化に1〜30時間かかる場合があり、注意深く監視、検査、およびテストする必要があるため不便です。突出している側管など、既存のパイプラインの障害物は、設置前に取り除く必要があります。CIPPは、ショットクリート、熱成形パイプ、クローズフィットパイプ、スパイラルパイプ、スリップライニングなどの同様の方法よりも常に安価であるとは限りません。CIPPプロセスでは、周囲の環境に化学物質が放出される場合があります。最も一般的なライナー材料である不織フェルト布は、しわが寄らずに曲がることができず、角を曲がったときに丸みを維持できません。ラインをCIPP方法で修復すると、ケーブルやスネークを使用して清掃できなくなります。代わりに、高圧水噴射（ハイドロジェッティング）を使用する必要があります。

品質保証と品質管理

CIPP設備の試験は、使用される材料が現場およびエンジニアリング要件に適合していることを確認するために必要です。地盤や設置環境、作業員のスキルが硬化サイクルの成否に影響を与える可能性があるため、通常は第三者機関による試験が実施されており、所有者は試験を依頼する必要があります。

ライナーは地中に設置されるため、サンプルは設置環境を代表するものでなければなりません。試験サンプルを採取する拘束部の周囲には、湿らせた土嚢を使用してください。材料試験のためのあらゆる試験片作製と同様に、試験片作製プロセス中に材料特性に影響を与えないようにすることが重要です。研究により、試験片の選択がCIPP曲げ試験結果に大きな影響を与える可能性があることが示されています。モントリオールで開催されたCERIU INFRA 2012 Infrastructures Municipales Conferenceでの技術プレゼンテーション[ 3 ]では、試験片作製が測定された曲げ特性に与える影響を調べた研究プロジェクトの結果が概説されました。ASTM D790曲げ試験用の試験片は、ASTM D790の寸法公差を満たす必要があります。

北米のCIPP業界では、管軸と平行に試験片を向けるASTM F1216規格を標準化していますが、欧州では、試験片をフープ方向に向けるEN ISO 11296-4規格を採用しています。研究によると、同じライナー材料を用いた曲げ試験の結果は、EN ISO 11296-4を用いた場合、ASTM F1216を用いた場合よりも通常は低くなることが示されています。

環境、公衆衛生、インフラ関連の事故

バージニア州運輸局[ 4 ]と大学の研究者[ 5 ]が2011年から2013年にかけて実施したテストでは、一部のCIPP施設が水生毒性を引き起こす可能性があることが示されました。[ 6 ] 2013年時点でのCIPP施設が原因の環境、公衆衛生、およびインフラの事故のリストが、 Journal of Environmental Engineeringに掲載されました。[ 7 ] 2014年に、大学の研究者[ 5 ]がEnvironmental Science & Technology [ 8 ]に、CIPP凝縮液の化学的および水生毒性、およびアラバマ州の雨水暗渠CIPP施設からの化学物質の浸出を調査したより詳細な研究を発表しました。 [ 9 ]この新しいレポートでは、以前には説明されていなかった追加の水と大気の環境汚染事故が報告されました。

2017年、CALTRANSは大学の研究者[ 10 ]を支援し、雨水暗渠の修理に使用されたCIPPによって引き起こされる水への影響を調査しました[ 11 ] 。

2018年4月、6つの州運輸局の資金提供を受けた調査では、(1) 公表されたデータからCIPP関連の表層水汚染事例を収集・検討し、(2) CIPPの水質への影響を分析し、(3) 米国州運輸局が報告したCIPP施設の現在の建設慣行を評価し、(4) 現在の基準、教科書、ガイドライン文書をレビューしました。[ 12 ] [ 13 ] 2019年には、これらの機関が資金提供した別の調査で、紫外線（UV）CIPP製造現場からの化学物質の放出を削減するための対策が特定されました。[ 14 ]

適切なエンジニアリング設計仕様、請負業者の設置手順、および建設の監視があれば、これらの問題の多くは防ぐことができる可能性があります。

労働者と公共の安全への懸念

2017年7月26日、パーデュー大学の研究者らは、アメリカ化学会の学術誌「Environmental Science & Technology Letters」に、インディアナ州とカリフォルニア州の蒸気硬化型CIPP施設から収集・分析された物質排出に関する査読済み研究論文を発表しました。[ 15 ]一般市民やCIPP労働者が研究をさらに容易に利用できるよう、研究者らはウェブサイトを開設し、論文をオープンアクセス化し、無料でダウンロードできるようにしました。パーデュー大学の教授陣もこの研究についてコメントし、労働者、一般市民、そして環境をより良く保護するために、プロセスの変更を求めました。[ 16 ]

2017年8月25日、全米下水道サービス会社協会（NASSCO）は、教育、技術リソース、業界支援を通じて、パイプライン改修業界に関わるすべての人の成功率を向上させることを目的とする非営利団体（501c6）であり、ウェブサイトに文書を掲載しました[ 17 ]。この文書では、この研究とそのメッセージに関するいくつかの重要な懸念事項と未回答の疑問が提起されています。NASSCOは研究者に書簡を送り、研究者は回答しました[ 18 ] 。

2017年9月22日、NASSCOは、過去のデータと研究の評価、およびCIPPの設置と硬化プロセスに関連する潜在的なリスクに関する追加研究[ 19 ]と分析に資金を提供し、調整すると発表した。9月後半、NASSCOは「CIPP設置プロセスに関連する排出物に関する有機化学物質の存在を示唆する最近の出版物やその他の入手可能な文献のレビュー、および蒸気硬化プロセスを用いたCIPPの現場設置中に排出物の追加サンプリングと分析を行うサービスの範囲」に関する提案依頼書を掲載した。この依頼書では、プロジェクトがバージニア州運輸局、カリフォルニア州運輸局、およびパデュー大学によって実施された研究をレビューすることを具体的に明記した。

2017年9月26日、連邦および州レベルでは、米国疾病予防管理センター（CDC）国立労働安全衛生研究所（NIOSH）が、衛生下水道、雨水下水道、飲料水管の修理に伴う吸入および経皮曝露リスクに関する科学ブログ記事を発表しました。[ 20 ] 2017年9月、カリフォルニア州公衆衛生局は、CIPP設置に関する通知を自治体および保健当局に発行しました。この文書には、「自治体、技術者、および請負業者は、住民に対し曝露が安全であると伝えるべきではない」という記述がいくつかありました。[ 21 ]

2017年10月5日、全米環境保健協会（National Environmental Health Association）は、現場硬化型配管補修に伴う作業員と住民への危険性に関するウェビナーを主催しました。ビデオはこちらでご覧いただけます。[ 22 ]ウェビナーと調査に関していくつかの質問[ 23 ]が寄せられ、業界関係者からフィードバックが寄せられました。

2017年10月25日、イリノイ州ストリームウッドの下水道工事現場で、22歳のCIPP労働者が死亡しました。[ 24 ]米国労働安全衛生局（OSHA）は2018年4月に調査を完了し、同社に罰金を科しました。化学物質への曝露が労働者の死亡の一因となりました。

2018年、NASSCOは6つのCIPP施設からの化学物質排出に関する調査に資金を提供しました。[ 25 ] 2020年に調査は完了しました。[ 26 ]化学物質への曝露の懸念がある場所と作業員の作業がいくつか特定され、作業現場の推奨事項が提供されました。

2019年と2021年に、米国国立労働安全衛生研究所（NIOSH）は、紫外線、蒸気、温水CIPPの作業現場の安全性評価を発表しました。紫外線CIPP企業がNIOSHと初めて連携しました。調査結果によると、労働者の化学物質曝露条件が推奨限度を超えていることがいくつか示され、この米国連邦政府機関は労働者の曝露を減らすためのいくつかの措置を推奨しました。[ 27 ] 2年後、NIOSHは蒸気と温水CIPPの作業現場調査の結果を発表しました。[ 28 ]結果によると、労働者の化学物質曝露条件が推奨限度を超えていることがいくつか示されました。米国連邦政府機関は労働者の曝露を減らすためのいくつかの措置を推奨しました。

2020年、フロリダ州保健局は、自治体や保健局向けにCIPPに関する独自のファクトシートを発行した。[ 29 ]この文書では、CIPPのプロセス、健康への懸念、使用および生成される化学物質、近隣住民が曝露から身を守る方法、曝露後の生物学的モニタリングと血液検査の考慮事項について説明している。

2022年に、研究者らはさらにいくつかの発見をした。Journal of Hazardous Materialsに掲載された、国立環境健康科学研究所と国立科学財団が資金提供した研究では、CIPPの圧力によって近くの建物のシンクやトイレから吹き返しが起こる可能性があることが明らかになり、緊急対応者や保健当局者向けの推奨事項が示された。[ 30 ]その年の後半、 Journal of Cleaner Productionに掲載された研究では、熱ベースのCIPP樹脂の成分である開始剤の負荷を変更することで、プロセスの汚染可能性を33～42％削減できることが明らかになった。ただし、樹脂処理施設での取り扱いにより、非スチレンCIPP樹脂にスチレンが含まれていることも判明した。[ 31 ] 10月、研究者らは、蒸気ベースのCIPPがプラスチック製造中にナノプラスチックを生成し、空気中に放出することを発見した。[ 32 ]これらの調査の結果は、現在の慣行に関連する労働安全、傍観者の安全、および環境汚染のリスクをよりよく理解するのに役立ち、望ましくない結果を減らすための技術と慣行の改善にも役立つ。

参照

参考文献

  1. ^ 「パイパーズ、ピンホールの塞ぐのにエポキシを選択」ワシントン・ポスト、 2002年10月5日。 2012年10月22日時点のオリジナルよりアーカイブ。2008年12月29日閲覧。
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