JP2008127919A - マンホールの浮上防止方法とそのマンホール。 - Google Patents

Abstract

【課題】新設マンホールは勿論のこと、特に既設マンホールの浮上防止に現実的且つ有用なマンホールの浮上防止方法とその方法を適用したマンホールを提供する。
【解決手段】組立マンホールＭＨの直壁１１に金網で構成した環状で逆円錐状のかご状部材１２をアンカー差筋１３で固定し、そのかご状部材１２に、礫材を土嚢に入れた中詰材１４を充填して加重ブロック体ＭＢを構成し、この加重ブロック体ＭＢの重量と加重ブロック体ＭＢ上の路盤の重量を組立マンホールＭＨに負荷して、マンホール全体の比重を液状化した土壌の比重以上にすることによりマンホールの浮上を抑制する。
【選択図】図６

Description

本発明は、組立マンホールの浮上防止方法とその方法を適用したマンホールに関するものである。

図１は、現在、一般に用いられている、日本下水道協会認定の組立マンホールの標準的構成を示すもので、１はマンホール蓋、２はマンホール蓋受枠、３は高さ調整リング、４は斜壁、５，６は直壁、７は基盤、８はインバートで、一般に接着材等により接合され一体化されている。

周知のように、阪神・淡路や中越地震地において、地盤の液状化（流動化）により、数多くの前記組立マンホールが浮き上がり、救援の障害になったことは記憶に新しいところである。

そして、２００５年１月号の下水道協会誌Vol.４２No.５０７の６８頁表−２によれば、新潟県中越地震におけるマンホールの浮上がり、沈下は１，３６５件であったと報告されており、現在、国土交通省下水道部を初めとして下水道の技術分野において、その解決策について種々検討がなされている。

砂のような粒子の集合体である材料は、粒状体と呼ばれ、この粒状体には特有の性質としてダイレタンシーと称される性状、すなわち、せん断によって体積が変化する現象がある。例えば、稠密体はせん断力によって形状は変化するが、体積変化は起きない。ところが、粒状体は、ゆる詰めの状態のものにせん断力を加えると、蜜詰めの状態に変化して体積が収縮する。

乾燥した砂では、このような体積変化は瞬時に起きるが、水で飽和した砂では、間隙水が外部へ排出するのに必要な分だけ時間がかかることになるため、地震のような強い振盪による急激なせん断変形が生じる場合には排水が間に合わず、体積収縮を起こそうとすることになり、それにつれて有効応力が減少するため、砂は強度を失って、最終的には液体のような様相を呈することになる。これが液状化のメカニズムである。

そして、このようにして土壌が液状化した場合、多量の水分を含んだ土砂の比重は１．０以上２．０となる。

一方、組立マンホール（地下構造物）は、内部が空洞で、コップ状になっているので、液状化した地盤より見かけ比重が小さい。地震による地盤の泥水化により、組立マンホールが浮上し、下に浮遊している砂粒子が潜り込んだ結果、組立マンホールは浮上したままとなる。

この地盤の流動化による組立マンホールの浮上を防止する方法として、従来、基盤、直壁及び斜壁等を一体化した組立マンホールの質量を大きくする、埋め戻し材料を選定して圧密度を高くする、埋め戻しを固化改良土で行うなどの技術があった。

しかしながら、これらの方法は、前述の日本下水道協会認定の組立マンホールの設計変更をしなければならず、しかも既設の組立マンホールには適用しにくいこと、埋め戻し材のコスト増、実用的でないことや本来の即日復旧が困難である等の問題があった。

大地震発生が間近であることが叫ばれている今日、新設のものは勿論のこと特に既設マンホールの浮上防止を、現実的且つ有用な手法、すなわち、施工を容易、且つ効率的、継続的に行うことが出来、しかも有効な効果が得られる浮上防止方法の出現が望まれている。
実用新案登録第３１２０７６１号公報 ２００５年１月号下水道協会誌Vol.４２No.５０７

そこで、本発明は、新設マンホールは勿論のこと、特に既設マンホールの浮上防止に現実的且つ有用なマンホールの浮上防止方法とその方法を適用したマンホールを提供しようとするものである。

本発明者等は種々検討の結果、土壌液状化時におけるマンホールと土壌との重量バランスを考慮すると共に、過剰な間隙水圧の上昇抑制機能を持つ加重ブロック体をマンホールの躯体に付加することにより、解決出来るという知見を得たので、その知見に基づき本発明を生み出したものである。

すなわち、請求項１の発明は、任意形状のかご状部材に、礫材又は礫材を任意の大きさの袋に入れたものを中詰材として充填した加重ブロック体をマンホールの側壁に取付けることを特徴とするマンホール浮上防止方法である。

また、請求項３の発明は、任意形状のかご状部材に、礫材又は礫材を任意の大きさに袋に入れたものを中詰材として充填した加重ブロック体を側壁に取付けたことを特徴とするマンホールである。

かご状部材は、金網、パンチングメタル、鋳造物等やその類似物を主たる部材として構成し、加重ブロック体は、この中に礫材又は任意の大きさの袋に礫材を入れたものを中詰材として充填したものである。この加重ブロック体の形状については特定されるものではないが、施工上環状で逆円錐状又は逆角錐状のものが好ましい。

加重ブロック体ＷＢの重量Ｗ２は、図２に示す説明図に示すように、加重ブロック体ＷＢをマンホールＭＨの外壁に設けた場合、加重ブロック体ＷＢの上に路盤がないと考えたときは、マンホールＭＨの重量Ｗ１と加重ブロック体ＷＢの重量Ｗ２の加算値が浮力Ｆより大きな値となるように選定すればよい。又、加重ブロック体ＷＢを内壁に設けた場合も同様である。しかし、加重ブロック体ＷＢを外壁に設けた場合、実際には、加重ブロック体ＷＢの上に路盤が設けられるので、路盤の重量を差し引いた重量のものに選定される。

中詰材として用いる礫材としては、かご状部材の網目又は透孔よりも大きい砂利、砕石等が用いられ、礫材がかご状部材の網目又は透孔より小さい場合や、汚泥焼却スラツジや高炉スラグ、ソイルモルタル等を用いる場合は、任意の大きさの袋に入れたものを中詰材として使用し、各中詰材間に間隙が出来るように充填される。

このように、加重ブロック体ＷＢとして、かご状部材に、中詰材を中詰材間に間隙があるように充填したものとすることにより、地震発生によって生じた液状化時において上昇した水圧による水流を中詰材間の間隙内に逸水させて間隙圧を吸収抑制し、水圧上昇によるマンホールＭＨの浮上を抑制する効果がある。

この間隙圧上昇抑制効果を助長させる方法としては、図３の説明図に示すように、多孔管ＨＰ等の逸水助長手段を加重ブロック体ＷＢに設けることが有効である。

加重ブロック体ＷＢをマンホールＭＨに固定する方法は、かご状部材の構造によって異なるが、例えば金網を用いたものでは、図４の説明図に示すように鋼棒を用いたアンカー差筋によってマンホールＭＨと係合させる。通常アンカー差筋はかご状部材をマンホールＭＨ外壁に当接してから、マンホールＭＨ外壁に穿設した孔に挿入し、接着材で固定させる。

次に施工手順について説明すると、既設マンホールの場合は、図５の（ａ）図に示すように、埋設マンホールＭＨの上部周辺を掘削した後、加重ブロックＷＢをマンホールＭＨに取付け、埋め戻しをすればよい。従って施工は極めて容易である。

又新設マンホールの場合は、従来通り掘削してからマンホールＭＨを設置し、下部の良質土による通常の埋め戻しを行ってから、加重ブロックＷＢをマンホールＭＨに取付け、埋め戻しを行う。

以上の説明から明らかなように、本発明に係るマンホールの浮上防止方法は、加重ブロック体をマンホールに付加して、加重ブロック体上の路盤の重量をも考慮したマンホール全体の見かけ比重を液状化した土壌の比重以上のものにすると共に、加重ブロック体の間隙圧吸収機能が付加されるため、水圧上昇によるマンホールの浮上を抑制する効果が得られる。

図６は実施例１の側面図で、この実施例１は組立マンホールＭＨの直壁１１に金網で構成した環状で逆円錐状の分割型かご状部材１２を図７に示すように、アンカー差筋１３で直壁１１の外側に止め、その分割型かご状部材１２に礫材を入れた土嚢１４(中詰材)を充填した後、蓋を閉じて加重ブロック体ＭＢとしたものである。尚、この加重ブロック体ＭＢの重量は、負荷した加重ブロック体ＭＢの重量と加重ブロック体ＭＢ上の路盤の重量によりマンホール全体の比重が液状化した土壌の比重以上になるようにする。

この実施例１では、分割型かご状部材１２のアンカー差筋挿入部に鳩目状の補強兼網目縮小金具１５を設け、分割型かご状部材１２を直壁１１に当接した後、鋼棒を用いたアンカー差筋１３を直壁１１に穿設した穴に挿入し、接着剤１６で固定するようにした。

図８は、アンカー差筋取付の異なる実施例を示す縦断面図で、この場合は、アンカー差筋としてねじ切ボルト１３’を使用し、直壁１１に予め埋設したアンカー冶具１７に螺合するようにしたものである。

図９は、アンカー差筋取付の他の異なる実施例を示すもので、アンカー差筋として長いねじ切ボルト１３”を使用し、このねじ切ボルト１３”を直壁１１に予め設けた取付孔１８に挿入し、直壁１１の内外でナット１９，１９で座金２０を介して固定するようにしたものである。なお、取付孔１８には間隙材を充填し、外側には止水材２１を付着させる。

図１０は実施例２の側面図を示すもので、実施例１と同じ構造の加重ブロック体ＭＢを実施例１とは異なる取付方法で、直壁１１に固定するようにしたものである。

即ち、図１１に示すように分割型かご状部材１２の下部に取付金具２２のズレ防止フック２３を引っ掛け、下部取付金具２２の下部を直壁１１に植設したねじ切ボルト１３’に座金２０を介してナット１９を螺合して固定し、又、分割型かご状部材１２の上部に図１２に示すように、上部取付金具２２’のズレ防止フック２３’を引っ掛け、取付金具２２’の基部の立ち上がり部を直壁１１に植設したねじ切ボルト１３’に座金２０を介してナット１９を螺合して固定したものである。

図１３は分割型かご状部材１２の下部の直壁１１への固定方法の異なる実施例を示す縦断面図で、直壁１１を貫通して設けたねじ切ボルト１３”の両端に座金２０，２０を介してナット１９，１９を螺合して取付金具２２の下部を固定するようにしたものである。

又、図１４は上部取付金具２２’の直壁１１への取付方法の異なる実施例を示す縦断面図で、直壁１１を貫通して設けたねじ切ボルト１３”の両端に座金２０，２０を介してナット１９，１９を螺合して取付金具２２”の基部の立ち上がり部を直壁１１に固定したものである。

周知のようにダクタイル鋳鉄は耐蝕性に優れ、任意の形状を造形することができる素材であるので、実施例３はダクタイル鋳鉄で、環状で逆円錐状のかご状部材２４を鋳物で構成した実施例を示すものである。尚、かご状部材２４は環状で逆角錐状とした方が製作は容易である。

実施例３のかご状部材２４はマンホールの斜壁１１’に取付ける構造としたもので、内側に斜壁１１’の外面に倣うテーパーを付した立ち上り内筒部２４ａを設けた深皿状本体２４１と蓋体２４２から構成され、蓋体２４２は外縁数箇所でボルトで本体２４１に結合するように構成されている。

本体２４１と蓋体２４２は、分割型であっても非分割型であってもよく、又透孔２４ｂの大きさは中詰材の大きさに見合ったものとする。

かご状部材２４の固定方法は、この実施例では立ち上り内筒部２４ａの上縁に切欠２４ｃを設け、この切欠２４ｃにアンカー差筋１３を係合させて止めるようにしている。

従ってこの実施例３のかご状部材２４の構造によると、かご状部材２４は剛体であるからテーパーを付した立ち上り内筒部２４ａが斜壁１１’の外面に密着して下方への移動は止められ、上方への移動はアンカー差筋１３で止められるので、かご状部材２４の取付けが容易である。またかご状部材を金網で構成する実施例１や２と比較して耐蝕性に優れているので、長期間埋設されるかご状部材として耐久性において勝っている。

図１６はマンホールの直壁１１に取付けるために考えられたダクタイル鋳鉄を用いた鋳物製のかご状部材２４’の実施例を示すもので、この実施例では、本体２４１’の下部を上部直壁１１と下部の直壁１１の接合部に挟む構造としたものである。

即ち、本体２４１’の下部に上部直壁１１の下縁を受けるコ字状部２４１’ａと下部直壁１１の外面に当接する突縁２４１’ｂを設けたもので、図示しなかったが、突縁２４１’ｂは下部直壁１１に設けられたボルト孔を利用してボルト止めされる。

標準的組立マンホールの縦断面図。 土壌液状化時に埋設マンホールが浮上しないための条件を示す説明図。 マンホール浮上防止方法の説明図。 浮上防止方法を採ったマンホールの概略説明図。 本発明に係る浮上防止方法の施工手順を示す説明図。 本発明の実施例１の側面図。 実施例１におけるかご状部材をアンカー差筋によって直壁に固定する構造を示す拡大縦断面図。 実施例１におけるかご状部材をアンカー差筋によって直壁に固定する場合の異なる施工例を示す拡大縦断面図。 同じくアンカー差筋によって直壁に固定する場合の異なる施工例を示す拡大縦断面図。 本発明の実施例２の側面図。 実施例２におけるかご状部材の下部を直壁に固定する構造を示す拡大縦断面図。 実施例２におけるかご状部材の上部を直壁に固定する構造を示す拡大縦断面図。 実施例２におけるかご状部材の下部を直壁に固定する場合の異なる実施例を示す拡大縦断面図。 実施例２におけるかご状部材の上部を直壁に固定する場合の異なる実施例を示す拡大縦断面図。 本発明の実施例３の縦断面図。 本発明の実施例４の縦断面図。

符号の説明

１１ 直壁
１２ 分割型かご状部材
１３ アンカー差筋
１４ 中詰材
１５ 補強兼網目縮小金具
１６ 接着剤
ＭＨ マンホール
ＭＢ 加重ブロック体

Claims (4)

1. 任意形状のかご状部材に、礫材又は礫材を任意の大きさの袋に入れたものを中詰材として充填した加重ブロック体をマンホールの側壁に取付けることを特徴とするマンホール浮上防止方法。
2. 請求項１記載のマンホール浮上防止方法において、加重ブロック体に多孔管等の逸水助長手段を設けたことを特徴とするマンホールの浮上防止方法。
3. 任意形状のかご状部材に、礫材又は礫材を任意の大きさに袋に入れたものを中詰材として充填した加重ブロック体を側壁に取付けたことを特徴とするマンホール。
4. 請求項３記載のマンホールにおいて、加重ブロック体に多孔管等の逸水助長手段を設けたことを特徴とするマンホール。

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