JP2001303653A - 函渠構築用弾性継手構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軟弱地盤における圧密沈下や側方変移、地震
時の液状化による地盤変移に耐えるだけでなく、函体の
製造がやり易く、継手構成部材が損傷や腐食から防護さ
れ、函体の据付け施工の作業性も良い函渠構築用弾性継
手構造を提供する。 【解決手段】 隣接する二つの函体の壁部に第１定着部
と第２定着部を外側面より退没させて上下に設け、函体
の壁部断面内に緊張材が挿通されるシース孔を設け、１
本の緊張材を一方の函体の第１定着部と他方の函体の第
２定着部間に張設し、別の１本の緊張材を一方の函体の
第２定着部と他方の函体の第１定着部間に張設し、この
Ｘ字状に交差配置した２本の緊張材にプレストレスをか
ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】 本発明は函渠の構築に使用
される弾性継手構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】 地中に埋設される函体は、軟弱地盤に
おける地盤の沈下や変形、あるいは地震に伴う動的変移
・液状化または過剰間隙水圧の上昇によって大きな地盤
変移の影響を受ける。このため、継手によってその変形
を吸収する方法が取られているが、同時に止水性を確保
しなくてはならない場合には、その変形量を許容できる
範囲に抑制する必要がある。可撓継手は、この二つの機
能を有する継手として扱われているが、ゴムのメンプレ
ンで接続されるものであり、断面力の伝達は行われず、
結果として継手部に大きな相対変移が発生する場合があ
る。更に価格もかなり高価である。先の阪神大震災にお
いては、各種のライフラインにおいて継手部に大きな被
害を受けたが、いわゆる耐震継手等の耐震性が考慮され
た継手にはほとんど被害がないことが判明している。こ
れは設計・施工に際して適切な耐震対策が実施されてい
れば、管路の安全性の大幅な向上が期待できることを示
している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】 軟弱地盤における大
きな圧密沈下・側方変移、あるいは地震時の液状化に伴
う大きな地盤変移に耐える継手が望まれているが、従来
のカラー継手や可撓継手には変形量を抑える機能がな
く、信頼性の高い弾性継手の開発が必要である。この要
請に応えるために本出願人らは、隣接する２個の函体の
壁部に上下方向に間隔をおいて第１定着部と第２定着部
を設け、２本一組の緊張材のうちの１本を一方の函体の
第１定着部と他方の函体の第２定着部間に張設し、他の
１本を一方の函体の第２定着部と他方の函体の第１定着
部間に張設し、このＸ字状に交差配置した２本の緊張材
にプレストレスをかけて、２個の函体の妻部間の弾性体
を圧縮するようにした函渠構築用弾性継手構造を先に出
願した（特許第２８７８６８０号公報）。

【０００４】この弾性継手構造は、弾性継手としての機
能自体は充分に満足するものであるが、第１定着部と第
２定着部および緊張材が函体の壁部の外側面より突出し
ているため、函体の製造がやり難いとか、函体の運搬保
管中に定着部が歪曲損傷を受ける危険性があるとか、据
付け施工時に土砂の埋め戻しが万全に行なえないとか、
弾性継手部材の錆付き腐食からの防護が容易でないとか
の不都合があった。したがって本発明の目的は、弾性継
手の構成部材を函体の壁部断面内に収めることによって
上記不都合を解消することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】 以下、添付図面中の参
照符号を用いて説明すると、請求項１の発明では、隣接
する２個の函体１，１の壁部間に張設した２本一組の緊
張材２，２にプレストレスを導入して函軸方向バネおよ
び剪断バネとして機能させ、２個の函体の妻部間に設け
た弾性体３を前記緊張材２，２の緊張により圧縮させて
曲げバネとして機能させる弾性継手において、各函体
１，１の壁部に上下方向に間隔を置いて第１定着部４と
第２定着部５を外側面より退没させて設け、該壁部断面
内に前記緊張材２，２が挿通されるシース孔６を設け、
前記緊張材２の１本を一方の函体１の第１定着部４と他
方の函体１の第２定着部５間に張設し、他の１本を一方
の函体１の第２定着部５と他方の函体１の第１定着部４
間に張設して、２本の緊張材２，２をＸ字状に交差配置
する。

【０００６】このように構成された弾性継手構造では、
X字状に交差配置した２本一組の緊張材２，２にプレス
トレスを導入すると、これら緊張材は函軸方向バネおよ
び剪断バネとして働き、また緊張材２，２の緊張により
圧縮された弾性体３は曲げバネとして働くことになり、
これが採用された函渠は、軟弱地盤での大きな圧密沈下
や側方変移、あるいは地震時の液状化に伴う大きな地盤
変移に耐える。

【０００７】請求項２の発明では、請求項１の発明積み
の上記構成に加えて、妻部より函軸方向に間隔を置いて
第３定着部７を外側面より退没させて２個の函体１，１
に設け、第３定着部７よりジョイント面８に到るシース
孔９を該函体１の断面内に設け、該シース孔９に挿通し
たバックアップ用緊張材１０を一方の函体１の第３定着
部７と他方の函体１の第３定着部７間に張設する。バッ
クアップ用緊張材１０の緊張度は、Ｘ字状に交差配置し
た緊張材２，２の弾性変形を妨げないように設定され、
該緊張材２，２が機能喪失したときに初めてバックアッ
プ用緊張材１０が働いて、函渠の継手部の解離や分断を
阻止する。

【０００８】請求項３の発明では、請求項１の発明また
は請求項２の発明の上記構成に加えて、シース孔６，１
０の内面と緊張材２，１０間の空間を充填材１１によっ
て埋め合わせる。充填材１１は、継手構成部材が水や空
気に触れて錆付きや腐食するのを防護する。充填材１１
の材質としては、緊張材２，１０の変形に追随して変形
可能なものが選択される。

【０００９】

【発明の実施の形態】 図示の実施形態では、Ｘ字状に
交差配置される２本一組の緊張材２，２とバックアップ
用緊張材１０および縦締め緊張材１３は、いずれもＰＣ
鋼棒で構成されている。函体１の各シース孔６，９，１
７は、内径が緊張材２，１０，１３の外径よりも充分に
大きい金属管を函体１の成形時に埋設することによって
形成されている。第１定着部４、第２定着部５、第３定
着部７は、函体１の成形時に外側面より陥没させて成形
され、前記金属管の末端に固着されたベース金具が露出
している。該ベース金具には、緊張材２，１０，１３が
挿通される貫通孔を設けてある。

【００１０】掘削地盤の基点部において標準用函体１２
を基礎コンクリート上に据え付けた後、標準用函体１２
の底版と基礎コンクリートとの間にグラウト材を注入す
る。図２に示したように標準用函体１２同士の継手間、
および標準用函体１２と弾性継手用函体１の継手間にお
いては、二重の目地構造が採用され、内側にはゴム弾性
体３が配置され、外側には水膨張ゴム１６が配置され
る。

【００１１】基点の標準用函体１には函軸方向に長い縦
締め緊張材１３が公知手法によって定着される。該縦締
め緊張材１３は、弾性継手用函体１の函軸方向のシース
孔１７に通され、第３定着部７の凹部空間に達した末端
には、別の縦締め緊張材１３がカプラによって連結され
る。弾性継手用函体１のシース孔９より突出させた該別
の縦締め緊張材１３には、公知の手法に従ってジャッキ
が装着され、所定の緊張荷重を負荷した後、第３定着部
７内において定着され、該別の縦締め緊張材１３とカプ
ラは除去される。

【００１２】図３に示したように弾性継手用函体１同士
の継手間においても二重の目地構造が採用され、内側の
目地も外側の目地もゴム弾性体３で構成されている。基
点側の標準用函体１２に既に接合済みである弾性継手用
函体１に対して、シース孔９より仮緊張用の縦締め緊張
材１３が挿通され、第３定着部７において公知の手法に
従って定着される。該縦締め緊張材１３は別の弾性継手
用函体１のシース孔９と第３定着部７の凹部空間とシー
ス孔１７に挿通され、突出端部にジャッキが接続され
る。

【００１３】該ジャッキによって２個の函体１，１を引
寄せて仮緊張荷重を負荷し、それを保持した状態で、各
函体１のシース孔６に緊張材２，２がＸ字状に交差する
ように挿通される。２本の緊張材２，２が交差する部分
の函体１の壁部には外側面から退没し、かつジョイント
面８に開口した交差用凹部１５が形成されている。第１
定着部４より該交差用凹部１５に到るシース孔６は、第
２定着部５より該交差用凹部１５に到るシース孔６に対
してオフセット状に配置されており、２本の緊張材２，
２が交差用凹部１５内においてぶつかり合うことがない
ようになっており、各緊張材２，２は直線状に張設され
る。

【００１４】２本の緊張材２の各下端部を第２定着部５
に定着した後、第１定着部４より突出した緊張材２の上
端部に専用ナット１８を嵌め、専用ナット１８を締め上
げることによって緊張材２を第１定着部４に定着する。
その後、シース孔９とシース孔１７に挿通してあった仮
緊張用の縦締め緊張材１３が抜き取られる。このように
して連結された２個の弾性継手用函体１，１のシース孔
９にはバックアップ用緊張材１１が挿通され、該緊張材
１１の一方の端部を一方の函体１の第３定着部７にナッ
トで定着した後、他方の函体１の第３定着部７の凹部空
間に突出した該緊張材１１の他方の端部に専用ナットが
嵌められ、手締めされる。以下、上記連結作業を繰返し
て所要個数の標準用函体１２と、適宜間隔で挿入される
２個一組の弾性継手用函体とによって、所要長さの函渠
が構築される。前記充填材１１は、交差用凹部１５にも
充填され、緊張材２，２は当該部分においても充填材１
１によって被覆される。縦締め緊張材１３とそのシース
孔内面間の空隙には、必要に応じてグラウト材が充填さ
れる。

【００１５】前記充填材１１としては、例えばポリブタ
ジェンを主成分とする二成分型弾性シール材（商品名：
スカイシールＦ−１、大日化成株式会社製）を使用でき
る。この弾性シール材は、優れた接着性、復元性、耐水
性および耐久性を有するものである。この弾性シール材
の主剤と硬化剤の混合物は、流動性に優れており、シー
ス孔と緊張材間の空隙への充填作業が容易なものであ
る。硬化後は極めて柔軟性のあるゴム弾性体となり、長
期にわたってシール性、防蝕性および耐震性を発揮す
る。

【００１６】図３に示したように弾性継手用函体１の妻
部のジョイント面８にはゴム製の弾性体３が設けられ
る。このゴム弾性体３の配置は一条貼りあるいは二条貼
りとすることができる。ゴム弾性体３の形状、すなわち
厚さと幅はゴム弾性体３に要求される圧縮応力を勘案し
て決定する。ゴム弾性体３の材料としては合成ゴム、例
えばスチレン・ブタジエンゴム、イソブタジエンゴム、
イソプレンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、エ
チレンゴム、エチレン・プロピレンゴム、ハイパロンゴ
ムや天然ゴムに充填剤、加塑剤、加硫剤、加硫促進剤を
練り込んだものが上げられる。そして具体的な例とし
て、充填剤は炭酸カルシウム、クレー、タルク、カーボ
ンブラック、酸化亜鉛等が、また加塑剤にはフタル酸エ
ステル、プロセスオイル等が用いられる。そして加硫剤
は硫黄、酸化マグネシウム、有機過酸化物等が、また加
硫促進剤にはチアゾール類、グアニジン類、チウラム類
などが用いることができる。

【００１７】その中でも、クロロプレンゴムにカーボン
ブラック、ホワイトカーボン、炭酸カルシウム等の充填
剤と、フタル酸エステル、プロセスオイル等の加塑剤
と、酸化亜鉛、酸化マグネシウム等の加硫剤、エチレン
チオウレア等の加硫促進剤を練り込んだ硬度４５〜６０
の特性の耐震用ゴムを用いるのが好ましい。また、圧縮
応力の小さいものが要求される場合には上記配合に、ジ
ニトロソペンタメチレンテトラミン等の発泡剤を混練
し、ゴムを発泡させてスポンジゴムとしたものを用いる
ことができる。

【００１８】ゴム弾性体３の弾性継手用函体１への取り
付け面は、ゴム弾性体３の設置位置を明確にし、確実に
取り付けるために凹型もしくは段差を設けた形状とする
ことが好ましい。ゴム弾性体３を取り付ける方法として
は、接着剤を使用する方法がある。また、ゴム弾性体３
に３０ｃｍ程度の間隔で透孔を設け、これに対応して函
体１のジョイント面８にナット孔を設け、該透孔からボ
ルトを該ナット孔に捻じ込むことによって、ゴム弾性体
３を取り付ける方法もある。この方法では、長期的にも
ゴム弾性体３の位置がずれることはない。ゴム弾性体３
の圧縮変形に対しては、前記透孔を段付き孔に形成し、
ゴム弾性体３の最大圧縮変形時にボルトの頭部が他方の
函体のジョイント面に当たらないように設定しておけば
良い。このゴム弾性体３は、弾性継手用函体１，１間に
おける継手部の止水手段を兼ねている。

【００１９】図２に示したように弾性継手用函体１と標
準用函体１２との間の継手部、および標準用函体１２同
士の継手部においては、前記したゴム弾性体３の外側に
止水部材１６が配置されている。この止水部材１６は各
継手部からの漏水を防ぐためのものであり、低硬度の不
定形シール材を用いることができる。この不定形シール
材を用いるに当たっては、ジョイント面８にポリエチレ
ン製の発泡体を貼り付けて不定形シール材の設置用溝部
を形成し、該溝部に連通する注入パイプと空気抜き用パ
イプを取り付け、該溝部底面に不定形シール材を接着さ
せるためのプライマーを塗布してから、函体１，１２を
据え付ける。このとき、前記発泡体は函体に軽く圧縮さ
れ、未硬化の不定形シール材を充填しても充填圧力によ
り漏れないようにしておく必要がある。

【００２０】不定形シール材としては２液硬化型、また
は一液硬化型のシール材を用いることができる。例え
ば、２液硬化型のシール材としてはポリウレタン系シー
ル材、変性シリコーン系シール材、ポリサルファイド系
シール材、アクリルウレタン系シール材等が挙げられ
る。これらのシール剤の特性としては注入時にシール剤
の粘度が低くて流動性があり、ポンプ等による注入が容
易であることが挙げられる。また不定形シール材の硬化
後の硬度が低く、継手部の動きに容易に追従して継手部
の動きに影響を与えないことが挙げられる。更に長期に
わたって接着性を維持する必要がある。

【００２１】具体的な例としては２液硬化型のブタジエ
ン系シール材が挙げられる。このシール材の主剤は末端
に水酸基を有した液状ブタジエンと、炭酸カルシウム、
クレー等の充填材と、プロセスオイル、タール等の加塑
材と、有機金属塩等の硬化触媒を配合したもので、硬化
剤としては、ジフェニルメタンジイソシアネーとの末端
基を有したイソシアネートプレポリマーを用いることに
より、混合後の粘度が５０００ｃｐｓ（２０度）とかな
り低い良好な流動性を有する混合物となり、また、硬化
後は硬度が４０（アスカーｃ）程度のかなり柔軟性を有
するものとなる。更にブタジエン系シール剤はウレタン
系のプライマーを併用することによりボックスカルバー
ト躯体への接着性が良好で、シール剤自身が耐水性が良
好なため、長期にわたって弾性及び接着性を維持するも
のとなる。

【００２２】

【発明の効果】 以上のように請求項１の発明の函渠構
築用弾性継手構造では、２本一組の緊張材の内の１本を
一方の函体の第１定着部と他方の函体の第２定着部間に
張設し、他の１本を一方の函体の第２定着部と他方の函
体の第１定着部間に張設し、この２本の緊張材にプレス
トレスをかけて、隣接函体のジョイント面を弾性体に密
接させてあるので、該弾性体が好適な曲げバネとして作
用し、軟弱地盤における大きな圧密沈下や側方変移、あ
るいは地震時の液状化に伴う大きな地盤変移に耐える継
手を的確に構成することができ、また、Ｘ字状に張設し
た緊張材が軸方向バネまたは剪断バネとして作用し、変
形量を抑える機能を果たすので、信頼性の高い弾性継手
が得られる。特に本発明では、第１定着部と第２定着部
は函体の壁部にその外側面より退没させて設けられてお
り、緊張材を挿通するシース孔は該壁部断面内に設けら
れており、弾性継手の構成部材の全てが壁部断面内に収
められているため、函体の製造がやり易くなり、先行出
願の弾性継手構造のように函体の運搬や保管中に他物と
衝突して第１定着部や第２定着部が歪曲損傷したりする
危険性が皆無となり、また、函体の据付け施工時に第１
定着部や第２定着部が邪魔となって作業性が低下した
り、第１定着部や第２定着部の下側空間への土砂の埋め
戻しが不十分となるようなことがなく、また、弾性継手
の構成部材を錆付き腐食から防護することが容易とな
る。

【００２３】請求項２の発明の函渠構築用弾性継手構造
では、妻部より函軸方向に間隔を置いて第３定着部を外
側面より退没させて２個の函体に設け、函体の断面内の
シース孔に挿通したバックアップ用緊張材を一方の函体
の第３定着部と他方の函体の第３定着部間に張設してあ
るため、前記Ｘ字状に交差配置した２本一組の緊張材の
能力を越える地盤沈下や変移が発生したときには、この
バックアップ用緊張材が抵抗要素として働き、函体の継
手部が許容限度以上に解離したり函渠が継手部で分断さ
れてしまう事態を未然に阻止することができる。

【００２４】請求項３の発明の函渠構築用弾性継手構造
では、シース孔内面と緊張材間の空間にゴムなどの充填
材で埋め合わせてあるため、緊張材の錆付き腐食からの
防護がさらに万全になされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係る弾性継手構造を適用
した函渠の要部右側面図である。

【図２】 図１の函渠を構成する標準用函体の斜視図で
ある。

【図３】 図１の標準用函体に対して弾性継手用函体を
縦締め緊張して接合したときの斜視図である。

【図４】 図３の標準用函体と弾性継手用函体の既接合
体と、これに隣接する別の弾性継手用函体の斜視図であ
り、別の弾性継手用函体は未接合の状態にある。

【図５】 図４の標準用函体と弾性継手用函体との既接
合体に対して、別の弾性継手用函体がＸ字状に交差配置
した緊張材によって接合されたときの斜視図である。

【図６】 図５の隣接する二つの弾性継手用函体がバッ
クアップ用緊張材によって附加連結されたときの斜視図
である。

【図７】 シース孔と緊張材部分の拡大断面図である。

【符号の説明】

１ 弾性継手用函体 ２ Ｘ字状に交差配置される緊張材 ３ 弾性体 ４ 第１定着部 ５ 第２定着部 ６ シース孔 ７ 第３定着部 ８ ジョイント面 ９ シース孔 １０ バックアップ用緊張材 １１ 充填材 １２ 標準用函体 １３ 縦締め緊張材 １４ シース孔 １５ 交差用凹部 １６ 水膨張ゴム材 １７ シース孔 １８ 専用ナット

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 隣接する２個の函体の壁部間に張設した
   ２本一組の緊張材にプレストレスを導入して函軸方向バ
   ネおよび剪断バネとして機能させ、２個の函体の妻部間
   に設けた弾性体を前記緊張材の緊張により圧縮させて曲
   げバネとして機能させる弾性継手において、各函体の壁
   部に上下方向に間隔を置いて第１定着部と第２定着部を
   外側面より退没させて設け、該壁部断面内に前記緊張材
   が挿通されるシース孔を設け、前記緊張材の１本を一方
   の函体の第１定着部と他方の函体の第２定着部間に張設
   し、他の１本を一方の函体の第２定着部と他方の函体の
   第１定着部間に張設して、２本の緊張材をＸ字状に交差
   配置した函渠構築用弾性継手構造。
2. 【請求項２】 妻部より函軸方向に間隔を置いて第３定
   着部を外側面より退没させて２個の函体に設け、第３定
   着部より妻部に到るシース孔を該函体の断面内に設け、
   該シース孔に挿通したバックアップ用緊張材を一方の函
   体の第３定着部と他方の函体の第３定着部間に張設する
   ことを特徴とする請求項１に記載の函渠構築用弾性継手
   構造。
3. 【請求項３】 シース孔内面と緊張材間の空間を、緊張
   材の変形に追随して変形する充填材で埋め合わせたこと
   を特徴とする請求項１または請求項２に記載の函渠構築
   用弾性継手構造。