JP2018178491A - 伸縮機能付き可撓継手 - Google Patents

Abstract

【課題】 管渠（函渠）間を連結する継手部に目開きが起きても、従来以上に大きな変位量を有して追従することにより、管渠（函渠）としての機能を維持することを可能とした伸縮機能付き可撓継手を創出することを課題とする。【解決手段】 連結された管渠１間の継手部２に配置される伸縮機能付き可撓継手であって、外管１１とこの外管１１内に挿入された内管１２とが互いに管軸方向に相対的に移動可能に設けられた二重管１０と、内管１２に連結部Ｐを介して連結された後続管２０とを有し、連結された一方の管渠１Ａ内に外管１１が固定され、他方の管渠１Ｂ内に後続管２０が固定される構成とする。【選択図】 図５

Description

本発明は、耐震性に優れた管渠（函渠）を構築するための伸縮機能付き可撓継手に関する。

管渠（函渠）は、地盤の沈下・変形、さらには地震に伴う動的変位・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位の影響を受ける。このため、例えば特許文献１や特許文献２に示すような継手構造によってその変形を吸収する方法が取られている。

特許文献１に示す発明は、ボックスカルバート２どうしを４本のＰＣ鋼棒６によって連結すると共に、各ボックスカルバート２間の継手部（連結部３）に設けられているアーチ部７ａと直線部７ｂを備えた止水部７が継手部（連結部３）を塞いで止水しており、継手部に変位が起こると、止水部７の直線部７ｂが切れてアーチ部７ａが変形することにより、ボックスカルバート２の設置位置の変位に追従すると共に、アーチ部７ａでの継手部（連結部３）の止水性を維持するというものである。

また特許文献２に示す発明は、連設された２個の函渠１２の壁部間に緊張材２，２をＸ字状に張設させる構成である。緊張材２，２が函軸方向バネ及び剪断バネとして働くことになり、函渠１２は、軟弱地盤での大きな圧密沈下や側方変位、あるいは地震時の液状化に伴う大きな地盤変位に耐えるというものである。

特開平９−６００９９号公報 特開２００１−３０３６５３号公報

しかし、上記特許文献１に記載のものではアーチ部７ａが変形可能な範囲は、精々２０〜３０ｃｍ程度であり、それ以上の大きな地盤変位に追従して変位することは不可能である。特に、複数のＰＣ鋼棒６は径寸法が比較的小さなシース管９内に配置されており、管軸に対して直交する方向へ変形が生じた場合には、ＰＣ鋼棒６がシース管９に当接してその変位が制限されることから、地盤変位に追従して変位するということは不可能となるので管渠（函渠）の機能を維持することは極めて難しいという問題がある。

また上記特許文献２に記載のものではＸ字状に張設された緊張材２，２により、地盤変位に起因する各管渠（函渠）どうし継手部の位置ずれを強制的に抑え込むだけの構成であり、想定以上の大きな地盤変位が起きて継手部に目開きが発生した場合には、管渠(函渠)から外部への漏水と共に土砂の流入により管渠(函渠)が閉塞されてしまうことへの対応には不十分であるという問題がある。

本発明は、上記した従来技術における問題点を解消すべく、管渠（函渠）間を連結する継手部に目開きが起きても、従来以上に大きな変位量を有して追従することにより、管渠（函渠）としての機能を維持することを可能とした伸縮機能付き可撓継手を創出することを課題とする。

上記課題を解決するための手段のうち、本発明の主たる手段は、
連結された管渠間の継手部に配置される伸縮機能付き可撓継手であって、
外管と外管内に挿入された内管とが互いに管軸方向に相対的に移動可能に設けられた二重管と、内管に連結部を介して連結された後続管とを有し、連結された一方の管渠内に外管が固定され、他方の管渠内に後続管が固定されていることを特徴とする、と云うものである。

本発明の主たる手段では、地震等により管渠間の継手部に目開きが起きても、その目開きに追従して内管と後続管の連結部が管軸に対して水平方向及び垂直方向の変位に対応し、二重管が管軸方向の変位に対応し得る。

また本発明の他の手段は、主たる手段に、連結部は、内管側に設けられたカラー部の内側に、後続管の差込み口が挿入される構成である、との手段を加えたものである。

上記手段では、ヒンジ機能による屈曲が可能となることから、管軸に対して水平方向及び垂直方向に作用する変位を吸収し得る。

また本発明の他の手段は、上記いずれかの手段に、内管と後続管とが、両者の間に架設された緊結プレートを介して連結されている、との手段を加えたものである。

上記手段では、内管から後続管が脱落することを防止し得ると共に、二重管の内管が緊結プレートを介して後続管に追従して抜け出すことを達成し得る。

また本発明の他の手段は、上記いずれかの手段に、一方の管渠の内壁と外管との間及び他方の管渠の内壁と後続管との間に、充填材が充填されている、との手段を加えたものである。

上記手段では、外管及び後続管を管渠（函渠）内に固定することができると共に、既設の管渠（函渠）を補強することができる。

また本発明の他の手段は、上記いずれかの手段に、管渠が、円筒形状、箱型形状又は馬蹄形状である、との手段を加えたものである。

上記手段では、様々な管渠（函渠）に対して耐震性に優れた伸縮機能付き可撓継手とし得る。

また本発明の他の手段は、上記いずれかの手段に、二重管及び後続管が、円筒形状、箱型形状又は馬蹄形状である、との手段を加えたものである。

上記手段では、様々な形状からなる二重管及び後続管を使用して耐震性に優れた伸縮機能付き可撓継手を構築し得る。

本発明は、上記した構成となっているので、以下に示す効果を奏する。
本発明の伸縮機能付き可撓継手では、管渠（函渠）の継手部の目開きに合わせて、管渠（函渠）の内側にて連結された二重管を構成する内管と後続管との連結部が水平方向及び鉛直方向の変位に追従して屈曲することができる。
また二重管を構成する内管と後続管とは緊結プレートを介して連結されているため、地震等の地盤変位の際には内管が後続管に追従して外管内を移動してその外部に抜け出ることができる。加えて、地震等によって後続管が内管から脱落することを効果的に防止することができ、結果として土砂流入による管渠（函渠）の閉塞を防止し、例えば上下水道の流下機能、あるいは地下通路や共同溝などの空間利用としての機能を維持することができる。

本発明を構成する二重管の一方である外管を示し、Ａは縦断面図、ＢはＡのａ−ａ線における断面図である。 本発明を構成する二重管の他方である内管を示し、Ａは縦断面図、ＢはＡのｂ−ｂ線における断面図である。 本発明を構成する後続管を示し、Ａは半断面図、ＢはＡのｃ−ｃ線における断面図である。 本発明の伸縮機能付き可撓継手を構成として、二重管に後続管を連結させた状態を示す断面図である。 本発明の伸縮機能付き可撓継手を構成として、二重管及び後続管を管渠（函渠）内に施工した状態を示す概略断面図である。 図５のｄ−ｄ線における断面図である。 地震等による地盤変位後の管渠（函渠）内の二重管及び後続管の状態を示す断面図である。 管渠（函渠）内に架台を設置した状態を示す概略の正面図である。 図８のｅ−ｅ線における概略の平断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明を構成する二重管の一方である外管を示し、Ａは縦断面図、ＢはＡのａ−ａ線における断面図、図２は本発明を構成する二重管の他方である内管を示し、Ａは縦断面図、ＢはＡのｂ−ｂ線における断面図、図３は本発明を構成する後続管を示し、Ａは半断面図、ＢはＡのｃ−ｃ線における断面図、図４は本発明の伸縮機能付き可撓継手を構成として、二重管に後続管を連結させた状態を示す断面図である。

本発明の伸縮機能付き可撓継手は、二重管１０、後続管２０及びこれらを連結する連結部Ｐを有して構成され、さらには後述する緊結プレート３０を有して構成される。

二重管１０は、図１に示すような外管１１と、図２に示すような内管１２とにより構成され、外管１１の内側に内管１２が挿入された二重構造の管である（図４参照）。

外管１１は例えば円筒状の鋼管などから構成され、内管１２は外側を鋼管で覆ったプレキャスト製鉄筋コンクリート管などで構成される。内管１２の複数の位置にはゴム輪１４が周設されており、一端（図２Ａでは右端）には内管１２本体と一体に又は別部材から成る円筒状のカラー部１３が設けられている。
後続管２０は、例えば図３に示すようなプレキャスト製の推進工法用の鉄筋コンクリート管などで構成され、図３Ａに示すように、後続管２０の左端には細口段差状に形成された差込み口２１の周囲にゴム輪２２が周設される構成である。

尚、外管１１と内管１２から構成される二重管１０及び後続管２０は上記のような円筒形状に限られるものではなく、その他例えば箱型形状、馬蹄形状で構成することも可能である。
また外管１１は鋼管に限定されるものではなく、内管１２及び後続管２０もプレキャスト製鉄筋コンクリート管に限定されるものではない。外管１１、内管１２及び後続管２０は、その他例えば塩ビ管、レジン管、ＦＲＰＭ管、鋼管など様々な材質からなる管を使用できる場合がある。

図４に示すように、二重管１０を構成する外管１１と内管１２とは、相対的に管軸Ｏに沿って縦方向（管軸方向ともいう）に移動可能に構成されており、内管１２の端部に後続管２０が連結されることにより、伸縮機能付き可撓継手が構成されている。
より詳しくは、内管１２は、内管１２の外周面に周設された複数のゴム輪１４を介して外管１１の内周面に接しており、このゴム輪１４が外管１１の内周面上を管軸方向に滑動することで移動することが可能となっている。また内管１２と後続管２０とは、内管１２の端部に設けられたカラー部１３と後続管２０の差込み口２１とで構成される連結部Ｐにおいて嵌合的に連結されている。すなわち、連結部Ｐは、内管１２側のカラー部１３の内側に後続管２０側の差込み口２１の外周面に周設されたゴム輪２２が嵌合的に挿入される構成である。このような連結部Ｐは、内管１２と後続管２０とを連結する機能と共に、管軸Ｏに対して直交する方向（水平方向及び垂直方向、以下同様）に対する屈曲性（可撓性ともいう。）を備えたヒンジ機能を有する。

次に、上記伸縮機能付き可撓継手を有する管渠（函渠）を施工する一実施例について説明する。
図５は発明の伸縮機能付き可撓継手を構成として、二重管及び後続管を管渠（函渠）内に施工した状態を示す概略断面図、図６は図５のｄ−ｄ線における断面図、図７は地震等による地盤変位後の管渠（函渠）内の二重管及び後続管の状態を示す断面図である。尚、図７では地盤変位後の二重管１０の管軸をＯ_１０で示し、後続管２０の管軸をＯ_２０で示している。

以下の説明では管渠の一例としてボックスカルバート（函渠）の場合を示して説明するが、円筒形状、馬蹄形状などその他の形状から成る渠に用いる場合も同様である。このように本発明における管渠は、ボックスカルバート（函渠）を始め、その他の円筒形状、馬蹄形状などの形状から成る渠を含むものである。
図５及び図６に示す管渠１（１Ａ及び１Ｂ）は、例えば中央に矩形状の空間部を備えたコンクリート製のボックスカルバート（函渠）であり、このような管渠１は、例えばコンクリート打設時に止水板を埋め込んで施工される公知の継手部２を介して縦方向（管軸方向）に複数連設されることにより上下水道、共同溝等の管路施設が構築されている。
尚、このような管渠１は工事現場で型枠を作った後に、その型枠の中にコンクリートを流し込んで作ったものでも良いし、予め工場にて生産したプレキャストコンクリート製の管渠１を工事現場に運び込んでつなぎ合わせるものであってもよい。

二重管１０及び後続管２０は連結された状態で、管渠１間を連結する継手部２を前後に跨ぐように設置されており、外管１１は一方の管渠１Ａに対してアンカー４１によって固定され、後続管２０は他方の管渠１Ｂに対してアンカー４１によって固定されている。

ここで、内管１２と後続管２０とを連結する連結部Ｐは、管軸に対して直交する方向に屈曲性を備えたヒンジ機能を有する構造ではあるが、この構造のみの場合には地震等によって、継手部２にて連結されている管渠１Ａと管渠１Ｂとの間に目開きが発生すると、これに追従して内管１２側のカラー部１３に嵌合していた後続管２０の差込み口２１が抜け落ちて脱落する可能性がある。
そこで、本発明では、連結部Ｐを跨いで前後する内管１２の内周壁と後続管２０の内周壁とを、管軸対称となる左右２箇所の位置において、ステンレス等の腐食に強い金属製のプレート板からなる緊結プレート３０を介して連結することにより、ヒンジ機能を付与すると共に連結部Ｐにおける脱落を効果的に防止している。

具体的には、すなわち、内管１２及び後続管２０の各内周壁に設置された各ボルト４２（図２及び図３参照）に、緊結プレート３０の両端に設けられた長穴３１を夫々挿通させると共に、各ボルト４２の先端に取り付けたナット４３を螺着し、連結部Ｐを跨いで前後する内管１２と後続管２０との間に緊結プレート３０を架設させた状態で各内周壁に強固に固定している。また緊結プレート３０は、その両端に穿設する孔を長穴３１としてこの長穴３１内をボルト４２が移動できるように構成してある。緊結プレート３０は連結部Ｐにおける屈曲性能（ヒンジ機能）をある程度拘束することになるが、この連結部Ｐには後続管２０の差込み口２１が内管１２のカラー部１３から抜け落ちない範囲で自由な挙動を確保する余裕が設けられている。

図７に示すように、地震等の地盤変位によって、連結された管渠１に対して管軸Ｏに対して直交する方向の変位が作用して管渠１間を連結する継手部２（図５参照）に目開きが発生した場合には、二重管１０及び後続管２０はその動きに追従してヒンジ機能を備えた連結部Ｐにおいて屈曲する。すなわち、二重管１０及び後続管２０は、緊結プレート３０によって拘束されている連結部Ｐにおいて、嵌合していた後続管２０の差込み口２１が内管１２のカラー部１３から抜け落ちない範囲において自由に屈曲して、その地盤変位を吸収する。また管軸Ｏに沿って互いに離れる方向の地盤変位が作用して管渠１間を連結する継手部２に目開きが発生した場合には、二重管１０及び後続管２０はその動きに追従して二重管１０を構成する内管１２がアンカー４１で固定された状態にある外管１１内を移動して外管１１の外部に突出することで伸長し、その地盤変位を吸収する。

このように本発明では、地震等による非常に大きな地盤変位によって管渠１間を連結する継手部２に目開きが発生しても、管渠１の内側に伸縮機能付き可撓継手を設けることにより、目開きに追従してこの伸縮機能付き可撓継手を構成する連結部Ｐにおいて屈曲が行われ、またはこれに加えて、あるいは単独で二重管１０を構成する内管１２が突出してそれらの地盤変位を吸収して管渠１としての機能を維持する。よって、管渠１の耐震性を向上させることができ、土砂流入による閉塞を防止することが可能である。

次に上記伸縮機能付き可撓継手の施工方法について説明する。
図８は管渠内に架台を設置した状態を示す概略の正面図、図９は図８のｅ−ｅ線における概略の平断面図である。
管渠１の上流側または下流側の開放箇所に後続管２０（二重管１０も同様）を吊り降ろし、計画される所定の位置まで夫々けん引機５０、ワイヤー５１、立込み反力５２及び反力部材５３等を駆使して引き込むことで施工する。後続管２０の引き込みに際しては、これらの管を滑動させる架台（ガイドレール）６０が使用される。
架台６０は、Ｈ鋼６１や平鋼（ＦＬ）６２等により構成され、管の吊り降ろしを行う位置から所定の設置位置まで段差が生じないようにした状態で管渠１の中まで連続して配置される。尚、管渠１には、円形、矩形、馬蹄形など各種の内空断面を有するものが存在するが、それぞれの内空断面形状に合わせた架台６０が施工されている。

まず、二重管１０と後続管２０を連結された管渠１間の継手部２の近傍の位置まで別々に引き込み、二重管１０を構成する内管１２と後続管２０との連結部Ｐにおける連結作業を行う。
次に、二重管１０を構成する内管１２と後続管２０の内壁同士を緊結プレート３０で連結する。
次に、二重管１０を構成する外管１１を一方の管渠１Ａの内壁にアンカー４１で固定し、後続管２０を他方の管渠１Ｂの内壁にアンカー４１で固定する。
次に、二重管１０を構成する外管１１及び後続管２０と管渠１の内壁との隙間６９にコンクリートなどの充填材７０を充填する。これにより、外管１１及び後続管２０を管渠１内に固定することができると共に、既設の管渠１を補強することができる。
尚、充填材７０の充填は、管渠１の区間中に挿入した管（二重管１０と後続管２０）の周りを含め区間全域に渡るように行ってもよいし、二重管１０と後続管２０が挿入された部分の周りだけに行ってもよい。また充填材７０としては、コンクリートの他にモルタルやエポキシ系樹脂などを使用することができる。

以上、実施例に沿って本発明の構成とその作用効果について説明したが、本発明の実施の形態は上記実施例に限定されるものではない。
例えば、上記実施例では、内管１２と後続管２０との間に架設される緊結プレート３０を、管軸対称となる左右２箇所の位置に設けた例を示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数の位置に設けた構成であっても良い。

また上記においては、最も好ましい実施例として、地震等の地盤変位が発生したときに、外管１１から内管１２が突出する構成と、緊結プレート３０に拘束されつつ連結部Ｐで屈曲する構成の双方を備える場合を示して説明したが、本発明の伸縮機能付き可撓継手はこれに限定されるものではなく、いずれか一方の構成のみを有するものとすることもできる。

本発明の伸縮機能付き可撓継手は、耐震性が求められる管渠の分野における用途展開をさらに広い領域で図ることができる。

１ ： 管渠
２ ： 継手部
１０ ： 二重管
１１ ： 外管
１２ ： 内管
１３ ： カラー部
１４ ： ゴム輪
２０ ： 後続管
２１ ： 差込み口
２２ ： ゴム輪
３０ ： 緊結プレート
３１ ： 長穴
４１ ： アンカー
４２ ： ボルト
４３ ： ナット
５０ ： けん引機
５１ ： ワイヤー
５２ ： 立込み反力
５３ ： 反力部材
６０ ： 架台
６１ ： Ｈ鋼
６２ ： 平鋼（ＦＬ）
６９ ： 隙間
７０ ： 充填材
Ｏ ： 管軸
Ｏ_１０ ： 変位後の二重管の管軸
Ｏ_２０ ： 変位後の後続管の管軸
Ｐ ： 連結部

Claims (6)

1. 連結された管渠（１）間の継手部（２）に配置される伸縮機能付き可撓継手であって、
   外管（１１）と該外管（１１）内に挿入された内管（１２）とが互いに管軸方向に相対的に移動可能に設けられた二重管（１０）と、前記内管（１２）に連結部（Ｐ）を介して連結された後続管（２０）とを有し、連結された一方の管渠（１Ａ）内に前記外管（１１）が固定され、他方の管渠（１Ｂ）内に前記後続管（２０）が固定されていることを特徴とする伸縮機能付き可撓継手。
2. 連結部（Ｐ）は、内管（１２）側に設けられたカラー部（１３）の内側に、後続管（２０）の差込み口（２１）が挿入される構成である請求項１記載の伸縮機能付き可撓継手。
3. 内管（１２）と後続管（２０）とが、両者の間に架設された緊結プレート（３０）を介して連結されている請求項１又は２記載の伸縮機能付き可撓継手。
4. 一方の管渠（１Ａ）の内壁と外管（１１）との間及び他方の管渠（１Ｂ）の内壁と後続管（２０）との間に、充填材（７０）が充填されている請求項１乃至３のいずれか一項に記載の管渠の伸縮機能付き可撓継手。
5. 管渠（１）が、円筒形状、箱型形状又は馬蹄形状である請求項１乃至４のいずれか一項に記載の伸縮機能付き可撓継手。
6. 二重管及（１０）及び後続管（２０）が、円筒形状、箱型形状又は馬蹄形状である請求項１乃至５のいずれか一項に記載の伸縮機能付き可撓継手。
   

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