現場硬化パイプ

現場硬化管 ( CIPP )は、既存のパイプラインを修復するために使用される、非開削の修復方法です。これは、既存のパイプ内に継ぎ目のないシームレスなパイプライニングを施す方法です。最も広く使用されている修復方法の 1 つである CIPP は、直径 0.1 ～ 2.8 メートル (2 ～ 110 インチ) の下水、水道、ガス、化学薬品、地域暖房パイプラインに使用されています。

CIPP のプロセスでは、修理対象となる既存のパイプにフェルト ライニングを挿入して敷設します。次に、ライナー内の樹脂を硬化剤にさらして硬化させ、パイプの内壁に接着させます。完全に硬化すると、ライニングは新しいパイプラインとして機能します。

ポリエステル、グラスファイバー布、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不可能な物質ででき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見なされます。つまり、通常は掘削がほとんどまたはまったく必要なく、従来の「掘削して交換する」パイプ修理方法よりもコスト効率が高く、混乱が少ない方法です。ライナーは、圧力容器、足場、または「チップ ユニット」を介して適用される水圧または空気圧を使用して挿入されます。

現場硬化型パイプでは、設置後に樹脂を硬化させて完全な強度を得る必要があります。硬化は熱湯または蒸気で、グラスファイバー管を使用する場合は紫外線で行います。樹脂が硬化すると、ぴったりとフィットし、継ぎ目のない耐腐食性の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り取り、特別に設計された「トップハット」と呼ばれる 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、メインラインライニングにはポリエステル、側管にはエポキシです。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バージョンよりも収縮がはるかに少ない)、また、脂肪、油、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 ライナーの周囲とホストパイプの間には必ず環状の空間が形成されます。一部の空間は、水がそこを移動して廃水流に再び入るのを防ぐために、たと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。

1971 年、エリック ウッドはイギリスのロンドンで最初の現場硬化パイプ技術を導入しました。彼は CIPP プロセスをラテン語で「現場で形成する」という意味からinsitu formと名付けました。ウッドは1975 年 1 月 29 日に米国特許番号 4009063 を申請しました。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Insituform Technologies によって商品化されました。

このプロセスは1970年代に日本とヨーロッパで住宅や商業施設に使用され始め、1980年代には米国で住宅用に使用され始めました。^[1]

CIPP では、通常、漏水しているパイプラインや構造的に不安定なパイプラインを修復するために掘削作業は必要ありません。(設計上の考慮事項によっては掘削作業が行われる場合もありますが、ライナーはマンホールやその他の既存のアクセス ポイントを通じて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なく、継ぎ目がありません。

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製造する必要があります。^[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UV）に応じて、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の既存のパイプラインの障害物は、設置前に除去する必要があります。 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生地は、しわがなく曲がらず、角を曲がったときに丸みを維持できません。 CIPP方法でラインを修復すると、ケーブルやスネークを使用してクリーニングできなくなります。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。

CIPP 設置のテストは、使用される材料が現場およびエンジニアリング要件に準拠していることを確認するために必要です。地面や周囲の設置条件、および作業員のスキルが硬化サイクルの成功または失敗に影響を与える可能性があるため、通常はテストはサードパーティの研究所によって実行され、所有者によって要求される必要があります。

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具の周囲には、湿った土嚢を使用する必要があります。材料試験用のあらゆる試験片準備と同様に、試験片準備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わかっています。モントリオールで開催された CERIU INFRA 2012 Infrastructures Municipales カンファレンスでの技術プレゼンテーション^[3]では、試験片準備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 の寸法許容差を満たす必要があります。

北米の CIPP 業界では、パイプ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、ヨーロッパでは、試験片をフープ方向に向ける EN ISO 11296–4 規格を使用しています。研究によると、同じライナー材料の曲げ試験結果は通常、ASTM F1216 と比較して EN ISO 11296-4 を使用して決定した場合の方が低くなります。

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設備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設備によって引き起こされた環境、公衆衛生、およびインフラの事故のリストは、Journal of Environmental Engineeringに掲載されました。^[7] 2014年に、大学の研究者^[5 ]は、 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設備からの化学物質の浸出を調査したより詳細な研究をEnvironmental Science & Technology ^{[8]に発表しました。 [9]}この新しいレポートでは、以前に他の場所で説明されていなかった追加の水と空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]の支援を受けて、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つの州運輸局が資金提供した調査では、(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、および建設の監視により、これらの問題の多くはおそらく防止できるでしょう。

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設備から収集・分析された物質排出に関する査読済み研究を発表しました。^[15]さらに、この研究を一般の人々やCIPP労働者コミュニティが利用できるようにするために、研究著者らはウェブサイトを立ち上げ、出版物をオープンアクセスにして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らもこの研究についてコメントし、労働者、一般の人々、環境を危害からよりよ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、業界擁護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（501c6）非営利団体であり、そのウェブサイトに文書を掲載しました^[17]。この文書では、研究とそのメッセージに関するいくつかの重要な懸念と未回答の質問が提起されています。その後、NASSCOは研究者に手紙を送り、研究者はそれに返信しました。^[18]

2017年9月22日、NASSCOは、これまで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可能性のあるリスクの追加研究^[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提案する最近の刊行物やその他の入手可能な文献、および蒸気硬化プロセスを使用したCIPPの現場設置中の排出物の追加サンプリングと分析に関するサービスの範囲」に関する提案依頼を掲載した。この依頼では、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特定した。

連邦および州レベルでは、2017年9月26日に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、下水道、雨水下水道、飲料水パイプの修理に関連する吸入および経皮曝露のリスクに関するサイエンス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の設置について自治体と保健当局に通知を発行しました。この文書のいくつかの声明の1つは、「自治体、エンジニア、請負業者は、住民に曝露が安全であると伝えるべきではない」というものでした。^[21]

2017年10月5日、全米環境衛生協会は、現場硬化型配管修理に伴う作業員と住民の危険性に関するウェビナーを主催しました。ビデオはここからご覧いただけます。^[22]ウェビナーと調査についていくつかの質問^[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、同社に罰金を科した。化学物質への曝露が労働者の死亡の一因となった。

2018年、NASSCOは6つのCIPP施設からの化学物質排出に関する研究に資金を提供しました。^[25] 2020年に研究は完了しました。^[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、作業現場へ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は、紫外線、蒸気、温水CIPP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と初めて協力しました。調査結果によると、労働者の化学物質曝露条件がいくつか推奨限度を超えていることが示され、この米国連邦政府機関は労働者の曝露を減らすために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いくつか推奨限度を超えていることが示されました。米国連邦政府機関は労働者の曝露を減らすために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、自治体や保健局にCIPPに関する独自のファクトシートを発行しました。^[29]この文書では、CIPPのプロセス、健康上の懸念、使用および生成される化学物質、近くに住む人々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ました。

2022年、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、国立環境衛生科学研究所と国立科学財団が資金提供した研究では、CIPPの圧力により、近くの建物のシンクやトイレから逆流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へ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、プロセスの汚染の可能性を33〜42％削減できることが明らかになった。ただし、非スチレンCIPP樹脂には、樹脂加工施設での取り扱いにより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を改善

• ホバス

• CIPPに関する新たな研究が科学誌に掲載
• 米国特許番号4009063に関する情報
• CIPP特許に関する関連情報
• トレンチレス技術: Wayback Machine
• CIPPのインストール方法
• 北米および欧州の試験方法 - CIPP 曲げ特性への影響
• ASCE 環境工学ジャーナルの CIPP サイトの水質と水生毒性の影響: Whelton, A.、Salehi, M.、Tabor, M.、Donaldson, B.、および Estaba, J. (2013)。「インフラコーティング材料の雨水水質への影響: レビューと実験的研究」J. Environ. Eng.、139(5)、746–756。
• CIPP 作業員と公衆安全調査 - 化学物質の大気放出: [Whelton、Sendesi SMT、Ra K.、Conkling EN、Boor BE、Nuruddin M.、Howarter JA、Youngblood YP、Kobo LM、Shannahan JH、Jafvert CT、Whelton AJ (2017)。「現場硬化パイプ (CIPP) を使用した下水道管と雨水管の改修中の作業現場の化学物質の大気放出と作業員の曝露」Environ. Sci. Technol. Letters、DOI: 10.1021/acs.estlett.7b00237]
• CIPP 労働者と公共の安全に関するウェブサイト