JP2009046839A - マンホールの浮上抑制構造 - Google Patents

Abstract

【課題】マンホールの底面から、流動化処理土の浮力を与えることがない浮力抑止構造を提供する。
【解決手段】マンホールの周囲に、フロー値が１６０ｍｍ以上の流動化処理土が位置している。マンホールの底部の直下と、マンホールの下部の周囲を包囲する状態で砂質土層が位置している。この砂質土層は土質工学会基準ＪＧＳ００５１−２０００「土の工学的分類方法」で定める砂粒土である。
【選択図】図１

Description

本発明は、マンホールの浮上抑制構造に関するものである。

地震時のマンホール周囲の地盤の液状化現象によって、マンホールが突然地上に突出してくる現象が知られている。
そのようなマンホールの地震時の突然の浮上を抑制するために、マンホールの周囲を流動化処理土で包囲する構造が知られている。
流動化処理土は打設後の数時間で硬化し、その後は液状化することがないから地震対策に広く利用されるようになった。
しかしマンホールの周囲を動化処理土で埋め戻す場合には、埋め戻し段階で問題がある。
すなわち粘度の高い流動化処理土をマンホールの周囲に打設すると、コンクリート製のマンホールでさえも浮き上がってしまう現象である。
これはマンホールの底部に回りこんだ流動化処理土が、マンホールを浮き上がらせるからである。
もし設置工事中にマンホールが浮き上がったり傾いたりすると、枝管が破損する場合もあり、流動化処理土を取り除いてマンホールを引き上げ、再度設置のやり直しをしなければならず大変不経済なものである。
そのような現象に対する対策として、特許文献１記載のような技術が開発されている。
特開平９−８８１０８号公報。

上記の特許文献１に記載されたようなマンホールの浮上抑制構造にあっては、次のような問題点がある。
＜１＞ マンホールを砂層の上に設置する構成は知られているが、それらは単に砂層の表面にマンホールの底面を載置するだけであるから、マンホールの底面と砂層と間に流動化処理土が侵入しマンホールに浮力を与えてしまう。
＜２＞ その結果、マンホールには底面から上向きに浮力が作用してマンホールは浮き上がらせる。そこで特許文献１記載の発明ではマンホールの設置穴の周囲の壁にアンカーを打設して拘束する方法を採用せざるを得ず、不経済なものであった。
＜３＞ あるいは、流動化処理土を一度に大量に打設せず、硬化の様子を見ながら少量づつ打設する方法も採用されているが、当然長時間を要する不経済な工法である。
＜４＞ マンホールの底面の下への流動化処理土の回り込みを阻止するために底部にコンクリートを打設してマンホールと一体化すれば浮力は発生しないが、さらに不経済なものとなる。

上記のような課題を解決する本発明のマンホールの浮上抑制構造は、マンホールの周囲に、流動化処理土が位置し、マンホールの底部の直下と、マンホールの下部の周囲を包囲する状態で砂質土層が位置しており、この砂質土層は土質工学会基準ＪＧＳ００５１−２０００「土の工学的分類方法」で定める砂粒土である、マンホールの浮上抑制構造を特徴としたものである。
また本発明のマンホールの浮上抑制構造は、マンホールの周囲に、フロー値が１６０ｍｍ以上の流動化処理土が位置しており、マンホールの底部の直下と、マンホールの下部の周囲を包囲する状態で砂質土層が位置しており、この砂質土層は土質工学会基準ＪＧＳ００５１−２０００「土の工学的分類方法」定める砂粒土である、マンホールの浮上抑制構造を特徴としたものである。
また本発明の浮上抑制方法は、マンホールの設置穴を掘削し、マンホールの設置穴の底部に砂質土層を敷設し、その砂質土層に、マンホールの底部の直下と、マンホールの下部の周囲を砂質土層が包囲する状態でマンホールを設置し、この砂質土層は土質工学会基準ＪＧＳ００５１−２０００「土の工学的分類方法」で定める砂粒土であり、マンホールと設置穴の壁面との間に、フロー値が１６０ｍｍ以上の流動化処理土を充填して行う、マンホールの浮上抑制方法を特徴としたものである。

本発明のマンホールの浮上抑制構造は以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜１＞ マンホールの周囲に打設した流動化処理土は、１、２時間で固化するから、その数時間の間だけ、マンホールの底部から上向きに作用する浮力の発生を避ければよい。
＜２＞ 本発明の構造では、マンホールの底部に砂質土層を敷設し、マンホールの下部の周囲を砂質土層で包囲している。そのため流動化処理土は時間をかけて砂質土層の内部に浸透している間に固化を開始し、やがて砂質土層の内部で固化してしまい、マンホールの底面から浮力を与えることがない。
＜３＞ マンホールの底部に安価な砂質土を設置する簡単な構造であるから、従来の他の浮上抑止構造や方法に比較してきわめて経済的な構造、方法である。

以下図面を参照にしながら本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。

＜１＞全体の構成。
本発明は図１に示すように、マンホール１の周囲を流動化処理土２で埋め戻した場合の、流動化処理土２の浮力によるマンホール１の浮上を抑止する構造であり、抑止する方法である。

＜２＞構築方法。
マンホールを設置するには、まず設置穴３を掘削する。
その設置穴の底部に砂質土層４を敷設する。
その砂質土層４の上にマンホール１の底面が接する状態で吊り降ろす。
砂質土層４の表面上に搭載したマンホール１の下部、すなわち裾部分の周囲を砂質土４によって包囲して、あたかもマンホール１の底部の一部を砂質土層４の内部に埋め込んだ状態とする。
その後、設置穴３の壁面とマンホール１の間の空間に、流動性の流動化処理土２を打設充填する。
流動化処理土２は投入時は流動状態であるが、数時間後には硬化して流動性を失い、安定する。

＜３＞流動化処理土の特徴。
マンホール１の周囲に位置させる流動化処理土２とは、広く知られている材料である。
ただし流動化処理土２のフロー値が一定以下の流動性の低いものは、マンホールに浮力を与えることがない。
構造物に浮力を与えるフロー値の限界、すなわち流動化処理土２の浮力とフロー値の関係を実験で求めた。
その結果を図２から図４に示す。
その図で明らかなように、流動化処理土２のフロー値が１６０ｍｍ以上の場合に理論浮力と同程度の作用を行うことがわかった。
したがって本発明の抑止構造で対象とする流動化処理土２は、フロー値が１６０ｍｍ以上のものが対象となる。
そのようなフロー値が大きく流動性が高い流動化処理土２ではマンホール１の底面の下に浸透する可能性が高く、マンホール１に対して下部から浮力を与えて浮き上がらせる。
一方、大体１６０ｍｍよりもフロー値が小さい流動化処理土２、すなわち流動性が低い流動化処理土２ではマンホール１の底面の下に浸透するほどの流動性がなくマンホール１を浮上させる危険性は低い。

＜４＞砂質土層の設置。
マンホール１の底部の直下、およびマンホール１の下部の周囲を包囲する状態で砂質土層４を位置させる。
すなわち砂質土層４の表面にマンホール１の底部を設置し、その後マンホール１の下部の周囲を砂質土層４で包囲して埋め込んだ状態で設置する。
この埋め込み量はたとえば１０ｃｍ程度でよいが、特許文献１記載の発明のように砂質土層の上にマンホールを搭載しただけでは、マンホールの底面と砂質土層の間に流動化処理土が容易に侵入してしまい、マンホールに下から浮力を与えることになる。
したがってたとえ１０ｃｍ程度でも、マンホール１の底部を砂質土層４の内部に埋め込んでおくことが本発明の特徴のひとつである。
ただし埋め込むといっても実際に埋め込む必要はなく、敷設した砂質土層の上にマンホールを設置し、その後にマンホールの周囲に砂質土層を投入すればよい。

＜５＞砂質土層の特質。
本発明の構造に使用する砂質土層４は、マンホール１を支持する十分な支持力があり、流動化処理土２の浸透を抑制する透水係数を備え、施工性が容易であることが求められる。そのために次のような範囲のものが必要である。

＜５−１＞砂粒土
この砂質土層に使用する材料は土質工学会基準ＪＧＳ００５１−２０００「土の工学的分類方法」で定める「砂粒土」である。
この「砂粒土」は、図５の「土の工学的分類体系」に示すように「砂{Ｓ}」と「砂質土{ＳＦ}」とを含む材料である。
そして「砂{Ｓ}」は「きれいな砂〔Ｓ〕」の一部と、「細粒分まじり砂〔Ｓ−Ｆ〕」の一部を含む。

＜５−２＞砂の粒子。
砂粒土の粒径は、主に２ｍｍから０．００５ｍｍであり、砂からシルトまでの範囲である。
この範囲の粒径を選択したのは、埋め戻し材として求められる支持力が確保できるとともに、粒径が小さいので施工が容易であることが理由である。
シルト分も含ませる理由は、流動化処理土が侵入してくる場合に抵抗が大きく、その透水する速度を低下させることができるからである。

＜５−３＞均等係数。
均等係数はＵ＝Ｄ₆₀／Ｄ₁₀で定義され、これによって粒度分布の状態を知ることができる。
ここにＤ₆₀：粒径加積曲線において、粒子の重量百分率が６０％に相当する粒径。
均等係数が大きいと「粒度分布がよい土」と工学的に判断される。
分布のよい土は空隙が小さくなり、したがって透水性が低下する。
そのためにシルトなどの細粒分を含まない場合でも粒径のよい土は、流動化処理土の浸透を抑制し、十分な支持力を期待できるから、本発明の目的に合致する材料として使用できる。

＜５−４＞透水係数。
この砂粒土は、流動化処理土が簡単に浸透せず、時間をかけて浸透する結果、途中で固化してしまうような性質を備えることが必要である。
そのために、その透水係数はおよそ１０^-3ｃｍ／秒、以下であることが望ましい。

本発明のマンホールの浮上抑制構造の実施例の説明図。 流動化処理土の浮力と時間の関係を示す図。（フロー値１１５ｍｍの場合） 流動化処理土の浮力と時間の関係を示す図。（フロー値１６３ｍｍの場合） 流動化処理土の浮力と時間の関係を示す図。（フロー値１９２ｍｍの場合） 土の工学的分類体系。森北出版「土質力学（第６版）」３６頁より。

符号の説明

１：マンホール
２：流動化処理土
３：設置穴
４：砂質土層

Claims (3)

1. マンホールの周囲に、
   流動化処理土が位置し、
   マンホールの底部の直下と、マンホールの下部の周囲を包囲する状態で砂質土層が位置しており、
   この砂質土層は土質工学会基準ＪＧＳ００５１−２０００「土の工学的分類方法」で定める砂粒土である、
   マンホールの浮上抑制構造。
   
2. マンホールの周囲に、
   フロー値が１６０ｍｍ以上の流動化処理土が位置しており、
   マンホールの底部の直下と、マンホールの下部の周囲を包囲する状態で砂質土層が位置しており、
   この砂質土層は土質工学会基準ＪＧＳ００５１−２０００「土の工学的分類方法」で定める砂粒土である、
   マンホールの浮上抑制構造。
   
3. マンホールの設置穴を掘削し、
   マンホールの設置穴の底部に砂質土層を敷設し、
   その砂質土層に、マンホールの底部の直下と、マンホールの下部の周囲を砂質土層が包囲する状態でマンホールを設置し、
   この砂質土層は土質工学会基準ＪＧＳ００５１−２０００「土の工学的分類方法」で定める砂粒土であり、
   マンホールと設置穴の壁面との間に、フロー値が１６０ｍｍ以上の流動化処理土を充填して行う、
   マンホールの浮上抑制方法。

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