JP2002206668A - 埋設管路の浮上防止工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 浅埋設の管路敷設、特に管路周辺に水等があ
る場合や沈埋工法による浅埋設の管路敷設時に適用され
て管路が浮上せず、かつ再掘削時にも安心して掘削工事
が出来る埋設管路の浮上防止工法を提供する。 【解決手段】 埋設される管１と樋形金属板２とからな
る、管天端と地表との距離が短い埋設管路の浮上防止工
法であって、樋形部２１の内径が上記埋設される管１の
外径と略等しく、軸方向に沿った両辺縁２２、２２’が
延長されて外向きに曲げられた羽根部２３、２３’とさ
れた樋形金属板２の樋形部２１を、上記埋設される管１
の地表側外周面に被せ、羽根部２３、２３’を地表に対
して略水平として埋設することを特徴とする埋設管路の
浮上防止工法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明の埋設管路の浮上防止
工法は、管天端と地表との距離が短い、例えば土被りが
約１．５ｍ程度以内のいわゆる浅埋設管路の浮上防止工
法であって、特に地下水位が地表に近い場合、湧水があ
る場合、又は／及び、沈埋工法で管路を埋設する際に適
用して効果的な、埋設管路の浮上防止工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、浅埋設の管路においては、例え
ば、管路埋設後舗装がかけられる前に豪雨があったりす
れば、地表から管路周囲に大量の雨水等が侵入し、その
浮力によって管が上方に曲がってしまうことがあった。
特に、地下水位が地表に近い場合や湧水がある場合ある
いは沈埋工法による敷設工事等のように、埋設管路の外
側に水やスラリー等が存在する場合においては、敷設工
事中にも浮力による影響があり、ますます埋設管が浮き
上がって上方に曲がってしまうことが起こっている。

【０００３】このような、土被りが浅くかつ水等が存在
する土地に管路を埋設する場合には、土木安定シート工
法、地下水遮断工法等の各種工法が提案され実施されて
いる。

【０００４】即ち、土木安定シート工法は、図６に示さ
れるように、不透水性シートａを管路ｂの地表側外側を
覆うように配置し、その上に乾燥した土や砕石等ｃを埋
め戻して突き固め、シートａによって、その下方からの
水を遮断して浮力の影響を少なくする方法である。

【０００５】しかしながら、この方法ではシートそのも
のが受ける浮力に抵抗するために、その上に被せる土又
は砕石等の重量を増さなければならず、シート自体が破
れて水遮断効果がなくなったり、浅埋設時には土被りが
少なすぎて浮上防止効果が少なくなる等の問題点があっ
た。

【０００６】地下水遮断工法は、埋設管路を敷設する位
置に、例えば防水性（鉄筋）コンクリート層の打設やこ
れに加え防水シート等を敷設して水遮断層を形成し、こ
の上に管路を敷設して埋め戻す工法である。

【０００７】しかしながら、この工法では、（鉄筋）コ
ンクリートの打設時に地下水位を下げる必要があった
り、水遮断層の周囲から侵入する水を防止できないため
に、長期間経過後にはやはり浮力の影響が出てくるとい
う問題点があった。

【０００８】一方、沈埋工法においては、工事途中はス
ラリー中で敷設工事が行われるが、敷設工事が完了しス
ラリーが固化した後では、管路自体はその周囲の固化ス
ラリーの重量により浮き上がらないことが期待できる。
しかしながら、地下水位が管路天端位置である土地に、
管外径２０００ｍｍのレジンコンクリート管を、管上部
の固化スラリー厚さ４００ｍｍ、固化スラリー上の土被
り１５０ｍｍ、地面舗装アスファルト５０ｍｍとして実
際に敷設した場合では、浮力や通行車両の荷重により、
管上部の固化スラリーにひび割れが生じてしまう場合が
あり、必ずしも確実に浮力に対抗できるとは言えないこ
とが判明している。

【０００９】一方、浮力に抗する重量を管路に掛ける方
法が考えられるが、単純に金属ベルトに重りを繋ぎ、金
属ベルトを管路に掛けることで管路に重量を掛けると、
浮力により金属ベルトに加重が掛かった際に、重りと金
属ベルトとの接続部に過大な加重が掛かり、そこが破断
する恐れがある。

【００１０】更にこれら従来の工法では、後日例えばユ
ンボ等で再掘削を行う場合などでは、埋設深さが浅いた
めに掘削シャベルの先端が管路に当たってしまい、管路
が損傷を受ける危険性があるという問題点があった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は従来の工法に
おける問題点を解決し、浅埋設の管路敷設、特に管路周
辺に水等がある場合や沈埋工法による浅埋設の管路敷設
に適用されて管路が浮上せず、かつ再掘削時にも安心し
て掘削工事が出来る埋設管路の浮上防止工法を提供する
目的でなされたものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の請求項１記載の埋設管路の浮上防止工法（発
明１）は、埋設される管と樋形金属板とからなる、管天
端と地表との距離が短い埋設管路の浮上防止工法であっ
て、樋形部の内径が上記埋設される管の外径と略等し
く、軸方向に沿った両辺縁が延長されて外向きに曲げら
れた羽根部とされた樋形金属板の樋形部を、上記埋設さ
れる管の地表側外周面に被せ、羽根部を地表に対して略
水平として埋設することを特徴とする埋設管路の浮上防
止工法である。

【００１３】また、金属板の運搬や取り扱いを容易にす
るために、前記樋形金属板は、埋設される管の天端部
で、埋設される管の管軸方向に平行に半割され、半割さ
れた２個の金属板のそれぞれの半割部の辺縁にそれぞれ
地表側に向かって鍔が設けられ、該鍔同士が対向され、
半割された金属板の鍔同士が接続されるようにされてい
ても良い。

【００１４】さらに、沈埋工法等に適用する等の場合に
は、前記埋設される管の天端部外側に、管軸方向に沿っ
てＨ型鋼が配置され、前記樋形金属板がＨ型鋼を挟んで
埋設される管の管軸に沿って分割され、分割された２個
の金属板のそれぞれの分割部の辺縁にそれぞれ地表側に
向かって鍔が設けられ、該鍔同士が対向され、分割され
た金属板の鍔同士がＨ型鋼を介して接続されるようにさ
れていても良い。

【００１５】加えて、前記樋形金属板の羽根部に貫通孔
が設けられていると、スラリーが硬化した際、貫通孔を
通って両側のスラリーが一体化されるので、金属板がよ
り強固にスラリー内で固定される。

【００１６】（作用）管が埋め戻された後、樋形金属板
自体の重量に加え、平行に曲げられた羽根部上の土の重
量が加算されて、埋設管路の浮上を防止することができ
る。更に、埋設管路の地表面側に樋形金属板が被せられ
ているので、再掘削時に、例えばユンボ等のシャベルの
先端が突き当たっても、管路が損傷を受ける恐れがな
い。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に、地下水位が地表に近い土地
に浅埋設管路を敷設した実施例の図面を参照しながら、
本発明の埋設管路の浮上防止工法の実施の形態を説明す
る。図１は、本発明の金属板と合成樹脂管とを組み合わ
せて実施した一例の断面図である。

【００１８】管の材質は、通常の埋設管に適用されるも
のなら特に限定されず、例えば一例として、塩化ビニル
管、ポリエチレン管等の合成樹脂管；繊維強化合成樹脂
管、レジンコンクリート管等の複合管；（鉄筋）コンク
リート管等の無機材料管；鉄管、ステンレススチール管
等の金属管などが挙げられる。

【００１９】樋形金属板の材質は、地中に埋設して長期
に腐食し難く、かつ地上からのユンボ等のシャベル先端
の衝撃に耐えるものであれば特に限定されず、例えば一
例として、ステンレススチール、鉄、防食された鉄等が
好適に用いられる。なお、出来るだけ密度が大きくて安
価なものが好ましく、アルミニウム、真鍮、銀、金等は
使えないことはないが、経済的に不利であり、鉛、カド
ミウム等は、社会的に嫌われているのでできれば避けた
方が無難である。

【００２０】本例に用いられた金属板の概略寸法は以下
の手順で算出した。但し、仮定した要素や計算に入れな
かった要素があるので、この計算はあくまでも計算方法
の一例を示すものであることは言うまでもない。

【００２１】レジンコンクリート製管１（管外径２００
０ｍｍ、重量０．７トン／ｍ）を地下水位が地表から１
ｍである土地に埋設した。埋設深さは、管路天端が地表
から１０００ｍｍとなるようにした。

【００２２】樋形金属板２として、鉄板を曲げ加工し、
樋形部２１の内径（ｒ_m ）１ｍ、延長部２２、２２’
のそれぞれの突設長さ（ｗ_m ）１．０ｍ、羽根部２
３、２３’のそれぞれの突き出し長さ（ｄ_m ）０．４
ｍの形状とした。

【００２３】埋設時にレジンコンクリート管１に掛かる
単位長さ（以降、１ｍとする。）あたりの浮力（Ｆ）
は、管外半径（ｒ_p ）が１ｍであり、水の密度（ρ）
が１．０トン／ｍ³であるので、管の周囲が全て水であ
ると仮定すれば、 Ｆ＝π×ｒ_p ²×１×ρ×９．８ ＝３．１４×１²×１×１．０×９．８ ＝３０．７７ｋＮ となる。

【００２４】羽根部２３の埋設深さ（Ｈ）は３ｍとなる
ので、両方の羽根部２３、２３’に掛かる土重量合計
（Ｐ）は、水中での土の見かけ密度（ρ_e ）を０．８ト
ン／ｍ ³とすれば、 Ｐ＝（１×ｄ_m×Ｈ）×ρ_e×２ ＝（１×０．４×３）×０．８×２ ＝１．９２トン となる。 但し、樋形鉄板の樋形部上方に掛かる土重量は除いてあ
る。

【００２５】レジンコンクリート管１の単位長さ当たり
の重量（Ｗ_p ）は、０．７トンであるので、必要な樋
形金属板の重量（Ｗ_m ）は、安全率（Ｓｆ）を１．２と
すれば、 Ｗ_m＝（Ｆ／９．８−Ｗ_p−Ｐ）×Ｓｆ ＝（３０．７７／９．８−０．７−１．９２）×１．２ ＝０．６２４トン となる。

【００２６】従って、必要な鉄板の厚さ（ｔ_m ）は、
鉄の密度（ρ_e ）が７．８トン／ｍ³ であり、樋形部２
１の円弧部の長さ（ｌ_m ）が、ｌ_m＝（２×π×ｒ_m）／
２＝２×π×１／２＝３．１４ｍであるから、鉄板に掛
かる浮力を考慮して計算上の密度を（７．８−１）＝
６．８トン／ｍ³とすると、 ｔ_m ＝Ｗ_m／［１×（ｌ_m＋ｗ_m×２＋ｄ_m×２）×６．８］ ＝０．６２４／［１×（３．１４＋１．０×２＋０．４×２）×６．８］ ＝０．６２４／（５．９４×６．８） ＝０．０１５５ｍ となる。 従って、１６ｍｍ厚さの圧延鋼板を上記形状に加工して
用いた。

【００２７】浮力は管周囲の状況によって変化するの
で、予め土質調査を行い土質や周囲の水位等に合わせ
て、樋型金属板の形状（ｌ_m、ｗ_m、ｄ_m、ｔ_m）を適宜選
択して決めれば良い。例えば、沈埋工法等のように、管
周囲が密度が大きいスラリー等の場合には浮力が更に大
きくなるので、樋型金属板の厚みを増すのみならず、掘
削が可能なら、羽根部の面積を適宜変更したり、羽根部
の埋設深さを深くしたりして、土荷重の効果を高くする
ようにしても良い。又、羽根部に貫通孔が設けられてい
る場合にも、その分だけ土荷重が少なくなるので、同様
にされれば良い。

【００２８】樋形金属板には、図２（ａ）に一例が示さ
れるように、隣り合う樋形金属板同士が当接する稜線
に、互いに噛み合うよう段差が設けられている。従って
管路上に樋形金属板を被せて連続された場合、樋形金属
板同士は当接している箇所で屈折することなく直線上に
配列され、万一地下水位の変化で浮力が変化したり地表
からの車重等で不等沈下が起こっても、管路が屈折する
ことがない。図２（ｂ）に示されるように、この部位が
例えばボルトとナット等で緊結されると、更にその効果
が向上する。

【００２９】なお、樋形金属板２同士の連結箇所と埋設
される管１の接続箇所とをずらせておくと、万一外力に
より樋形金属板２がずれても、被せられている埋設管路
が屈折する恐れが少なくなるので、実際の埋設管路の敷
設工事の際はこのようにされても良い。

【００３０】図３は、埋設される管の天端部で管軸方向
に平行に半割された樋形金属板の一例の断面図である。
樋形金属板２は、埋設される管１の天端部で、埋設され
る管１の管軸方向に平行に半割され、半割された２個の
金属板２４、２４’の端辺同士にそれぞれ地表側に向か
って鍔２５、２５’が設けられ、該鍔２５、２５’同士
が対向され、半割された金属板１の鍔２５、２５’同士
が接続されるようにされている。

【００３１】鍔２５、２５’同士の接続方法は特に限定
されず、一般的な方法が用いられれば良い。例えば一例
として、鍔２５、２５’同士の対向部にボルト孔２６を
設けておき、これにボルト２６１を挿通してナット２６
２で締める等の方法がある。

【００３２】図４は、沈埋工法等に適用される場合の一
例である。沈埋工法においては、埋設される管１の１本
毎の天端部外側に、管軸方向に沿ってＨ型鋼３が配置さ
れる。このＨ型鋼３は、埋設される管１同士を接続した
時に同時にそれぞれの管毎のＨ型鋼３を接続し、全体と
して１本の長いＨ型鋼として、埋設後管路内のスラリー
を抜き取った際に管路が浮き上がることを防止する目的
以外に、その埋設される管１の管端相当位置に目印とな
る案内棒（図示せず）をスラリー面上方に突出するよう
に取り付けておき、この案内棒を目当てにスラリー内に
沈没された埋設される管１の管端位置及び配置の様子を
知り、工事を進めるものとして作用する。

【００３３】但し、Ｈ型鋼３のみでは、管路周囲の水の
状況や、スラリーの硬化の状態によっては浮き上がり防
止にはその重量が不足する場合があり、本発明の浮き上
がり防止工法が好適に適用されるのである。

【００３４】樋形金属板２は、Ｈ型鋼３を挟んで埋設さ
れる管１の管軸に沿って分割され、分割された２個の金
属板４１、４１’の端辺同士にそれぞれ地表側に向かっ
て鍔４２，４２’が設けられ、該鍔４２、４２’同士が
対向され、分割された金属板４１、４１’の鍔４２、４
２’同士がＨ型鋼３を介して接続されるようにされてい
る。

【００３５】鍔４２、４２’同士をＨ型鋼３を介して接
続する方法は特に限定されず、一般的な方法が用いられ
れば良い。例えば一例として、Ｈ型鋼３と鍔４２にボル
ト孔を設け、これにボルト２６１を挿通してナット２６
２で締める等の方法がある。鍔４２’の場合も同様にし
てＨ型鋼３に接続されれば良い。

【００３６】加えて、図５に示されるように、樋形金属
板２の羽根部２３に貫通孔２７が設けられていると、ス
ラリーが硬化した際、貫通孔２７を通って両側のスラリ
ーが一体化されるので、金属板２がより強固にスラリー
内で固定される。

【００３７】本発明の埋設管の浮上防止工法の工事手順
は、まず埋設管路の敷設箇所を掘削し、必要深さと幅の
溝を設ける。この溝の底面に埋設される管１を配置し、
羽根部２３、２３’が略水平となるように樋形金属板２
を被せる。なお、羽根部２３、２３’の下になる部分
を、埋設される管１を配置後、予め羽根高さまで埋め戻
して突き固めておくと、その後の埋め戻し作業が楽に出
来るので、そのようにされても良い。

【００３８】続いて、次の埋設される管１を接続し、同
様にその上に樋形金属板２を被せる。このとき、それぞ
れの樋形金属板２が接する稜線に設けられた段差が噛み
合うようにする。必要があれば、これらをボルト等で緊
結しても良い。このようにして管路を配置した後埋め戻
しを行い、埋設管路の敷設が完了する。

【００３９】湧水が激しかったり、沈埋工法等のよう
に、管路の周囲に絶えず水等が存在する場合には、埋設
される管１に予め樋形金属板２を被せてから配置すれ
ば、管が浮上することはない。

【００４０】なお、全ての発明において、樋形金属板２
のみでは重量が不足する場合には、不足分だけの重りを
追加荷重しても良い。荷重の方法は、重りを金属ワイヤ
ー等に接続し、ワイヤーを金属板２に掛ける方法や、必
要な重量の重りを羽根部２３、２３’上に載置しこれを
溶接や金属線等で固定する方法など、状況に応じて適宜
選択して用いられれば良い。なお、重りを金属ワイヤー
等で吊しても、重りが不足分だけの重量であるので、浮
上防止を重りのみで行う場合よりも遙かに軽く、重りと
金属ワイヤーとの接続点で破断することはない。

【００４１】

【発明の効果】以上の通りであるので、本発明の埋設管
の浮上防止工法は、特に管路周辺に水等がある場合や沈
埋工法による浅埋設の管路敷設に適用されて管路が浮上
せず、かつ再掘削時にも安心して掘削工事が出来る埋設
管路の浮上防止工法となるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の金属板と合成樹脂管とを組み合わせて
実施した一例の断面図である。

【図２】（ａ）樋形金属板の側方稜線の噛み合わせ構造
を示す一例の断面図である。 （ｂ）別の一例の断面図である。

【図３】埋設される管の天端部で管軸方向に平行に半割
された樋形金属板の一例の断面図である。

【図４】本発明の金属板と合成樹脂管とを組み合わせ
て、沈埋工法に適用して実施した一例の断面図である。

【図５】貫通孔が設けられた羽根部の平面図である。

【図６】従来の土木安定シート工法の説明図である。

【符号の説明】

１ 埋設される管 ２ 樋形金属板 ２１ 樋形部 ２２、２２’ 延長部 ２３、２３’ 羽根部 ２４、２４’ 半割された金属板 ２５、２５’ 鍔 ２６ ボルト孔 ２６１ ボルト ２６２ ナット ２７ 貫通孔 ３ Ｈ型鋼 ４１、４１’ 分割された金属板 ４２、４２’ 鍔 ａ 不透水性シート ｂ 管路ｂ ｃ 土や砕石等 ＧＬ 地表面

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 埋設される管と樋形金属板とからなる、
   管天端と地表との距離が短い埋設管路の浮上防止工法で
   あって、樋形部の内径が上記埋設される管の外径と略等
   しく、軸方向に沿った両辺縁が延長されて外向きに曲げ
   られた羽根部とされた樋形金属板の樋形部を、上記埋設
   される管の地表側外周面に被せ、羽根部を地表に対して
   略水平として埋設することを特徴とする埋設管路の浮上
   防止工法。
2. 【請求項２】 前記樋形金属板が、埋設される管の天端
   部で、埋設される管の管軸方向に沿って半割され、半割
   された２個の金属板のそれぞれの半割部の辺縁にそれぞ
   れ地表側に向かって鍔が設けられ、該鍔同士が対向さ
   れ、半割された金属板の鍔同士が接続されていることを
   特徴とする請求項１記載の埋設管路の浮上防止工法。
3. 【請求項３】 前記埋設される管の天端部外側に、管軸
   方向に沿ってＨ型鋼が配置され、前記樋形金属板がＨ型
   鋼を挟んで埋設される管の管軸に沿って分割され、分割
   された２個の金属板のそれぞれの分割部の辺縁にそれぞ
   れ地表側に向かって鍔が設けられ、該鍔同士が対向さ
   れ、分割された金属板の鍔同士がＨ型鋼を介して接続さ
   れていることを特徴とする請求項１記載の埋設管路の浮
   上防止工法。
4. 【請求項４】 前記樋形金属板の羽根部に貫通孔が設け
   られていることを特徴とする請求項１乃至請求項３記載
   の埋設管路の浮上防止工法。