JP2016188494A - 管渠の構築方法および地下流路 - Google Patents

Abstract

【課題】勾配を有する管渠を短期間に構築することを可能とした管渠の構築方法および地下流路を提案する。【解決手段】立坑２内に架台６を組み立てる架台組立工程と、架台６の上で複数のセグメントを連結することにより管渠１０を形成する管渠組立工程と、管渠１０の周囲を埋め戻す埋め戻し工程とを備える管渠の構築方法であって、架台組立工程、管渠組立工程および埋め戻し工程を繰り返すことにより、立坑２内に地下流路１を形成する。【選択図】図１

Description

本発明は、開削部における管渠の構築方法および地下流路に関する。

落差を有する流路同士を連結する場合には、両流路の接続部に形成された人孔によって段差接合するのが一般的である。
段差接合において高低差が大きい場合には、急流によって人孔底部が洗掘されるおそれや、流下物が人孔内部で飛散するおそれがある。

そのため、特許文献１には、人孔内に副管を配管することにより、流体の急激な落下を防止する技術が開示されている。
また、特許文献２には、人孔の内部に複数の案内部材を階段状に配設することで、流入した流体の勢いを減衰させる技術が開示されている。

ところが、下水本管のように流量が大きい場合には、人孔を利用した落差接合を適用するには限界がある。
そのため、流量が大きく、かつ、落差が大きな流路同士を接合する方法として、接合部に立坑１０２を形成し、この立坑１０２内に形成された管渠１０１によって接合する場合がある。立坑１０２内での管渠１０１の構築方法としては、現場打ちコンクリートにより形成する方法や、ボックスカルバート１０３を立坑１０２内に敷設することにより構築する方法がある（図８（ａ）および（ｂ）参照）。

特開２００６−０４５８１６号公報 特開２００８−１２１３４８号公報

図８（ａ）に示すように、現場打ちコンクリートにより急勾配の大規模な管渠１０１を構築すると、型枠工や配筋作業に手間がかかるとともに、足場や支保部材等の仮設部材の設置および撤去に手間がかかる。立坑１０２には切梁があるため、型枠を設置するのが困難である。特に湾曲した管渠を形成するのは困難である。
また、図８（ｂ）に示すように、ボックスカルバート１０３によって急勾配の管渠１０１を構築する場合は、段差を有する基礎を構築する必要があるため、施工に手間がかかる。

このような観点から、本発明は、勾配を有する管渠を短期間に構築することを可能とした管渠の構築方法および地下流路を提案することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明の管渠の構築方法は、立坑内に架台を組み立てる架台組立工程と、前記架台の上で複数のセグメントを連結することにより管渠を形成する管渠組立工程と、前記管渠の周囲を埋め戻す埋め戻し工程とを備えており、前記架台組立工程、前記管渠組立工程および前記埋め戻し工程を繰り返すことにより、勾配を有する管渠を前記立坑内に構築することを特徴としている。

かかる管渠の構築方法によれば、立坑内でプレキャスト製のセグメントを組み立てることにより管渠を形成するため、急勾配の管渠であっても高品質かつ短期間で施工することができる。

また、前記埋め戻し工程後であって前記架台組立工程の前に、埋め戻し部分の上面にコンクリートスラブを形成するとともに、前記コンクリートスラブの直上に設けられた切梁を撤去するスラブ形成工程を備えていれば、立坑内を横断するように配設された切梁によって管渠の組み立てが妨げられることがない。
なお、前記コンクリートスラブが前記管渠に接触することがないように、前記コンクリートスラブと前記管渠との間に隙間を形成すれば、前記立坑に作用する土圧がコンクリートスラブを介して管渠に作用することを防止できる。

また、前記セグメントとしてテーパーセグメントを用い、前記管渠組立工程において、曲線状の管渠を形成すれば、管渠が接続する人孔等の構造物の配置等に応じた形状の管渠を形成することができる。
さらに、前記セグメントの外面に面してボルトボックスを形成し、前記管渠組立工程において、隣り合う前記セグメント同士を外周側から連結すれば、急勾配の管渠を形成する場合であっても、管渠の内部で作業をする場合に比べて、安全に作業を行うことができる。

また、本発明の地下流路は、複数のテーパーセグメントを組み合わせることにより形成されたものであって、縦断勾配が３０〜７０°の範囲内で、かつ、平面線形の半径が１５〜２０ｍの範囲内で、なおかつ、内径が３ｍ以上であり、前記テーパーセグメントはボルトボックスが外面に面して形成されていることを特徴としている。
前記地下流路は、地中に形成された複数段のコンクリートスラブを貫通していてもよい。

本発明の管渠の構築方法および地下流路によれば、急勾配の管渠を短期間で構築することが可能となる。

（ａ）は本発明の実施形態に係る地下流路を示す平面図、（ｂ）は同縦断図である。 （ａ）はセグメントリングを模式的に示す斜視図、（ｂ）テーパーセグメントリングを模式的に示す平面図である。 本実施形態の管渠の構築方法の作業状況を示す縦断図であって、（ａ）は架台組立工程および管渠組立工程、（ｂ）は埋め戻し工程である。 図３の（ｂ）に続く作業状況を示す図であって、（ａ）はスラブ形成工程の縦断図、（ｂ）は同平面図である。 （ａ）および（ｂ）は図４に続く管渠の構築方法の作業状況を示す縦断図である。 （ａ）および（ｂ）は図５に続く管渠の構築方法の作業状況を示す縦断図である。 図６に続く管渠の構築方法の作業状況を示す縦断図である。 従来の地下流路を示す縦断面図であって、（ａ）は現場打ちコンクリートにより構築された地下流路、（ｂ）はボックスカルバートを立坑内に敷設することにより構築された地下流路である。

本実施形態では、急勾配かつ急曲線の地下流路１を構築する場合を例示する。地下流路１の勾配は３０〜７０°の範囲内で、内径は３ｍ以上である（図１（ａ）および（ｂ）参照）。また、地下流路１は、平面線形の半径が１５〜２０ｍの範囲内の曲線区間と、この曲線区間の前後に設けられた直線区間とを有している。なお、地下流路の線形（勾配や平面線形の半径）および内径は限定されるものではない。

地下流路１は、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、立坑２内において複数のセグメントを組み合わせることにより構築する。
立坑２は、外周囲が土留壁２１により囲まれており、立坑２の内部には複数段の切梁および腹起し２２が配設されている。

本実施形態では、土留壁２１を柱列式連続地中壁により形成するが、土留壁２１の構造は限定されるものではない。例えば、壁式連続地中壁や鋼矢板等により土留壁２１を形成してもよい。また、切梁および腹起し２２の配設ピッチ、段数等は、地山状況や立坑２の形状等に応じて適宜設定すればよい。

立坑２は、図１（ａ）に示すように、地下流路１の平面線形に応じて、長手方向が屈曲した平面形状を有している。また、立坑２の短辺（地下流路１の縦断方向と交差する辺）の土留壁２１には、立坑２の外部から流路５，５が貫通している。

地下流路１の両端は、立坑２内に形成された二つの人孔３，４にそれぞれ接続されている。
二つの人孔３，４は、それぞれ立坑２の異なる短辺に沿って形成されている。人孔３，４にはそれぞれ流路５が接続されている。図１の（ｂ）に示すように、一方の人孔３は、立坑２の底部に形成されていて、他方の人孔４は、立坑２の上部に形成されている。本実施形態の人孔３，４は、平面視矩形状に形成されているが、人孔３，４の形状は限定されるものではなく、例えば平面視円形であってもよい。

本実施形態では、地下流路１を形成するセグメント１１（図２（ａ）参照）として、コンクリート中詰鋼製セグメントを採用するが、セグメント１１を構成する材料は限定されるものではない。例えば、鋼製セグメント、ダクタイル鋳鉄製セグメント、コンクリートセグメントを採用してもよい。
また、セグメント１１は、図２（ａ）に示すように、ボルトボックス１２が外面に面している。なお、ボルトボックス１２は、セグメント１１の内面に面していてもよい。

地下流路１の勾配変化点または曲線区間では、図２（ｂ）に示すように、セグメント１１としてテーパーセグメントを採用し、テーパーリングを形成する。
本実施形態では、図１（ｂ）に示すように、地下流路１の各人孔３，４との接続部に勾配変化点が形成されていて、それ以外の区間では一定の勾配に形成されているが、勾配変化点の位置は限定されない。また、本実施形態の地下流路１は、図１（ａ）に示すように、一方の人孔３から直線区間、曲線区間、直線区間を介して他方の人孔４に至る。なお、地下流路１の平面線形は限定されるものではない。

本実施形態の管渠の構築方法は、立坑２内において、架台組立工程、管渠組立工程、埋め戻し工程およびスラブ形成工程を繰り返すことにより立坑２の下部（一方の人孔３）から上部（他方の人孔４）に延びる地下流路１（管渠１０）を構築するものである。

架台組立工程は、図３（ａ）に示すように、立坑２内に架台６を組み立てる工程である。
架台６は、立坑２の底部に形成された人孔３の底部に隣接するように形成する。架台６の上面は管渠１０の勾配に合わせて傾斜している。本実施形態では、立坑２内において、鋼材を組み合わせることにより架台６を形成するが、架台６の形成方法は限定されない。例えば、立坑２の外部において予め所定の形状に組み立てられた架台６を立坑２内の所定の位置に設置してもよい。

管渠組立工程は、架台６の上で複数のセグメント１１を連結することにより管渠１０の一部（本実施形態では管渠１０の下部）を形成する工程である。
隣り合うセグメント１１同士は、外面に面したボルトボックス１２を利用して、管渠１０の外側から連結する。管渠１０は、一方の人孔３から離れるに従って上方に延びるように形成する。セグメント１１同士を連結したら（ボルトを締着したら）、ボルトボックス１２内に充填材（例えば、モルタル）を充填する。

埋め戻し工程は、図３（ｂ）に示すように、管渠１０の既設部分の周囲（第一層８１）を埋め戻す工程である。
第一層８１の埋め戻し部分（埋め戻し材８）の上面は、管渠１０の既設部分の上端部（開口部）よりも低くなるように設定する。本実施形態では、埋め戻し材８として、流動化処理土を採用するが、埋め戻しに使用する材料は限定されるものではなく、例えば、普通土（現地発生土や搬入土）であってもよい。

本実施形態では、架台６によって管渠１０を支持した状態で埋め戻しを行う。なお、管渠１０が、十分な耐力・剛性を有していて、埋め戻し作業中に自立が可能であれば、埋め戻し作業前に架台６を撤去してもよい。

スラブ形成工程は、図４（ａ）に示すように、第一層８１の埋め戻し部分の上面にコンクリートスラブ７を形成する工程である。
コンクリートスラブ７は、埋め戻し材８の上面にコンクリートを打設することにより形成する。コンクリートスラブ７には、必要に応じて鉄筋を配筋する。また、本実施形態では、図４（ｂ）に示すように、管渠１０の周囲に枠７１を形成した状態でコンクリートを打設し、コンクリートスラブ７に開口部７２を形成する。管渠１０と枠７１との間には隙間を確保する。

枠７１は、鋼材を矩形状に組み合わせることにより形成する。枠７１は、コンクリートスラブ７の開口補強材であり、コンクリートスラブ７の厚さ以上の高さを有している。管渠１０は、開口部７２を貫通している。
コンクリートスラブ７に所定の強度が発現したら、コンクリートスラブ７の直上に設けられた（最下段の）切梁２３および腹起し２２を撤去する。

コンクリートスラブ７を形成したら、図５（ａ）に示すように、コンクリートスラブ７上において、鋼材を組み合わせることにより架台６を形成する（架台組立工程）。
そして、この架台６を利用して、セグメント１１を組み合わせることにより管渠１０を延長（管渠組立工程）する。

なお、管渠の１０の施工に伴い、一方の人孔３の底部３１の上に筒状の人孔直壁３２を設置して、一方の人孔３の縦孔部を構築する。人孔直壁３２は、第二層の上面よりも高くなる位置まで積み上げる。なお、人孔３の縦孔部は、現場打ちコンクリートにより形成してもよく、その構築方法は限定されない。

続いて、図５（ｂ）に示すように、第二層８２の埋め戻しを行う（埋め戻し工程）。第二層８２の埋め戻しは、第一層の埋め戻しと同様に行う。
そして、第二層８２の埋め戻し部分の上面に二段目のコンクリートスラブ７を形成し、コンクリートスラブ７の直上（下から２段目）の切梁２３および腹起し２２の撤去する（スラブ形成工程）。

次に、図６（ａ）に示すように、コンクリートスラブ７上に、他方の人孔４を構築する。人孔４は、鉄筋コンクリートにより構築する。なお、人孔４は、プレキャスト部材により構築してもよい。
また、一方の人孔３の既設部分の上に人孔直壁３２を設置して、人孔３を縦孔部を上方に延長する。

続いて、立坑２の一方の人孔３側を普通土８３により埋め戻す。普通土８３による埋め戻し範囲は限定されるものではないが、管渠１０の露出部分よりも一方の人孔３側の部分を埋め戻す。
そして、図６（ｂ）に示すように、管渠１０を延長し、他方の人孔４に管渠１０を接続する。

管渠１０を人孔４に接続したら、図７に示すように、立坑２の残部を埋め戻す。立坑２の残部の埋め戻しは、まず、管渠１０の周囲を流動化処理土（埋め戻し材）８によって、普通土８３による埋め戻し部分と同程度の高さまで埋め戻す。その後、最上段の切梁２３および腹起し２２を撤去し、地表面高さまで普通土８３により埋め戻す。

本実施形態の管渠の構築方法によれば、立坑２内でプレキャスト製のセグメント１１を組み立てることにより管渠１０を形成するため、急勾配・急曲線の地下流路１であっても高品質かつ短期間で施工することができる。
また、本実施形態の管渠の構築方法によれば、現場打ちコンクリートにより地下流路を形成する従来の方法に比べて、煩雑な型枠工や鉄筋工等に要する手間を削減することができる。また、テーパーセグメントを利用しているため、三次元方向に曲がる管渠１０を簡易に構築することができる。

また、セグメント１１の外面に面してボルトボックス１２が形成されているため、セグメント１１を外周側から連結することができる。急勾配の管渠１０の内部で作業しようとすると、足場の確保が困難となるが、管渠１０の外側での作業であれば、足場の確保が容易となるので、管渠１０の内部で作業をする場合に比べて簡易かつ安全に作業を行うことができる。

また、コンクリートスラブ７を形成することで、土留壁２１に作用する土圧をコンクリートスラブ７に伝達することが可能となる。そのため、立坑２内を横断するように配設された切梁２３を撤去することができ、切梁２３によって管渠１０の組み立てが妨げられることがない。
なお、コンクリートスラブ７に開口部７２を形成し、開口部７２の縁部と管渠１０との間に隙間を確保しているため、立坑２に作用する土圧がコンクリートスラブ７を介して管渠１０に作用することを防止できる。

また、埋め戻し材８として流動化処理土を採用しているため、施工性に優れている。すなわち、流動化処理土を流し込むことで、管渠１０の周囲に上面が平坦な埋め戻しを行うことができるため、敷き均し作業等を省略することができ、普通土等を使用した場合に比べて作業性に優れている。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、地下流路１の起点と終点に、それぞれ人孔３，４を形成する場合について説明したが、地下流路１は、他の流路５に直接接続してもよい。

地下流路１を構築する際の埋め戻し回数（層数）は限定されるものではなく、立坑２の規模等に応じて適宜設定すればよい。
地下流路１は、必ずしも曲線区間を有している必要はなく、平面視直線状に形成されていてもよい。また、地下流路１は、折れ点を有して屈曲していてもよい。

また、前記実施形態では、コンクリートスラブ７を形成する場合について説明したが、コンクリートスラブ７は省略してもよい。
コンクリートスラブ７（開口部７２）と管渠１０との間の隙間は、必要に応じて形成すればよい。

１ 地下流路
１０ 管渠
１１ セグメント
１２ ボルトボックス
２ 立坑
２１ 土留壁
２２ 腹起し
２３ 切梁
３，４ 人孔
５ 流路
６ 架台
７ コンクリートスラブ
７１ 枠
７２ 開口部
８ 埋め戻し材（流動化処理土）
８１ 第一層
８２ 第二層

Claims (6)

1. 立坑内に架台を組み立てる架台組立工程と、
   前記架台の上で複数のセグメントを連結することにより管渠を形成する管渠組立工程と、
   前記管渠の周囲を埋め戻す埋め戻し工程と、を備える管渠の構築方法であって、
   前記架台組立工程、前記管渠組立工程および前記埋め戻し工程を繰り返すことにより、勾配を有する管渠を前記立坑内に構築することを特徴とする、管渠の構築方法。
2. 埋め戻し部分の上面にコンクリートスラブを形成するとともに、前記コンクリートスラブの直上に設けられた切梁を撤去するスラブ形成工程を備えていることを特徴とする、請求項１に記載の管渠の構築方法。
3. 前記セグメントがテーパーセグメントであり、
   前記管渠組立工程において、曲線状の管渠を形成することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の管渠の構築方法。
4. 前記セグメントは、外面に面してボルトボックスが形成されており、
   前記管渠組立工程において、隣り合う前記セグメント同士を外周側から連結することを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の管渠の構築方法。
5. 複数のテーパーセグメントを組み合わせることにより形成された地下流路であって、
   勾配が３０〜７０°の範囲内で、かつ、平面線形の半径が１５〜２０ｍの範囲内で、なおかつ、内径が３ｍ以上であり、
   前記テーパーセグメントは、ボルトボックスが外面に面して形成されていることを特徴とする、地下流路。
6. 地中に形成された複数段のコンクリートスラブを貫通していることを特徴とする、請求項５に記載の地下流路。

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