JP4153611B2 - 管の敷設構造およびその敷設方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大口径管内に小口径管が敷設された管の敷設構造およびその敷設方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、既設あるいは一次覆工の大口径管内に小口径管を敷設する方法として、たとえば特開平４−１５７２７１号公報において、大口径管の底部中央に載置ベースを設置し、このベース上に小口径管を載置し、小口径管の外周をＵ字状の鋼製バンドにて固定する方法が記載されている。
【０００３】
ところで、上記方法にて得られた管の敷設構造において、大口径管の内面と小口径管の外面とで形成される空間部をたとえば汚水用あるいは中水用の管路として使用することを考慮した場合、小口径管には上向きの浮力が作用することになる。このため、この浮力に打ち勝つ以上の固定力をもって、より多くのＵ字状の鋼製バンドにて大口径管の底部に強固に固定しなければならない。また、鋼製バンドが汚水に曝されることになるので、ステンレスなどの耐蝕性にすぐれた材質のものとする必要もある。
【０００４】
このため、ステンレス鋼製バンドそのものが比較的高価であるため、施工費用が割高となるという問題が生じてくる。しかも、鋼製バンドの両端部は大口径管の底部に固定されているので、大口径管の底部に局部的な引っ張り荷重が作用することになるので、大口径管の強度が損なわれるという問題も生じてくる。
【０００５】
さらに、小口径管同士の接続は、小口径管の受け口に、隣接する小口径管の差し口が挿入して接続されているので、管路全長にわたって受け口が張り出しており、しかも、大口径管の底部内面は管路全長にわたって平坦でない。このため、汚水などの流れ特性が低下するという問題も生じてくる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明者らは、小口径管３の周りをＦＲＰ樹脂製の曲面状のインバート部材７にて管全長にわたって覆い、このインバート部材７と小口径管３の外面と大口径管１２の内面とで形成される空間Ｓ内にモルタルなどのグラウト材８を注入して硬化させることを検討した。
【０００７】
ところで、空間Ｓ内にモルタル８を注入ためにはある程度の注入圧が必要となる。このため、注入圧によるインバート部材７の歪みや変形を防止するために、図７に示すように、大口径管１２の全長にわたって所定の間隔をおいて、固定用の支持柱１２１や支持梁１２２を上下・左右に配置して取り付けなければならなかった。また、モルタル８が硬化した後に、上記固定用の支持柱１２１や支持梁１２２を取り外さなければならない。このため、固定用の支持柱や支持梁の取り付け・取り外しに多くの工数を要し、作業性が悪く、しかも、施工費用が高くつくという問題があった。
【０００８】
さらに、モルタル８とのインバート部材７の付着性を良くするためには、インバート部材７のモルタル８と接する片面側にたとえば砂付け処理などの後処理を施す必要がある。しかしながら、手間がかかるわりには、付着性の改良には限界があった。
【０００９】
本発明の目的は、大口径管の内面と小口径管の外面とで形成される空間部も、たとえば汚水用などの管路として利用することができる管の敷設構造を提供することである。
【００１０】
本発明の他の目的は、インバート部材と小口径管との間に注入・硬化されたグラウト材と、インバート部材との付着性が著しく向上した管の敷設構造を提供することである。
【００１１】
本発明の目的は、取り外しが必要な固定用の支持柱や支持梁を用いることなく、インバート部材を小口径管の周りにその長手方向にわたって作業性よく配置して固定でき、インバート部材と小口径管との間にモルタルなどのグラウト材を注入することが可能な管の敷設方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、大口径管内の底部にその長手方向に配置された管枕材の上面に小口径管が載置され、この小口径管が載置されている部分を除いた大口径管内の底部にその長手方向に沿って足場板が配置され、前記小口径管を跨いで管軸方向に間隔をおいて配置された桁材上に、小口径管の外面と対向する片面側にその長手方向に沿って連続した補強リブを有する長尺状のインバート部材が小口径管の全長にわたって配置され、このインバート部材と小口径管の外面と大口径管の内面とで形成される空間内にグラウト材が注入・硬化されている管の敷設構造である。
【００１３】
請求項２記載の発明は、大口径管内の底部に配置した管枕材の上面にて小口径管を支持し、この小口径管の周りに、所定の形状を有する桁材を小口径管を跨いだ状態で管軸方向に間隔をおいて配置し、この桁材上に、小口径管の外面と対向する片面側にその長手方向に沿って連続した補強リブを有する長尺状のインバート部材を小口径管の全長にわたって配置し、このインバート部材と小口径管の外面と大口径管の内面とで形成される空間内にグラウト材を注入する管の敷設方法である。
【００１４】
本発明における管枕材の材質は、天然木製のものやコンクリート製のものであってもよいが、取扱いなどの作業性を考慮すると、ガラスロービングなどの長尺繊維にて補強した硬質発泡ウレタン樹脂製の合成樹脂製のものが望ましい。この合成樹脂製のものは軽量で、機械的強度や耐蝕性などの面でもすぐれている。
【００１５】
本発明におけるインバート部材の材質は、ガラス繊維などの補強繊維にて補強されたＦＲＰ製のもの、ＦＲＰ製のパネル部材と熱可塑性樹脂製のパネル部材とから構成された積層タイプのものを用いることができる。そして、インバート部材のグラウト材と当接する側には、複数の補強リブが小口径管の口径方向に沿って一体に突設されている。なお、ＦＲＰ製のインバート部材としてはたとえば引き抜き成形にて製造した長尺状のものがよい。
【００１６】
本発明における桁材の材質は、金属製やＦＲＰ製のものであればよい。また、桁材の断面形状は逆Ｌ字状、Ｔ字状、コ字状のものが望ましい。桁材の形状は、大口径管内の底部に配置される小口径管の位置に対応して決めればよい。たとえば小口径管が大口径管の底部のいずれか一側に偏って敷設される場合は、逆Ｌ字形状のものとすればよく、また、小口径管が大口径管の底部中央に敷設される場合は、下方に開口したコ字形状のものとすればよい。
（作用）
【００１７】
請求項１記載の管の敷設構造においては、大口径管内の底部にその長手方向に配置された管枕材の上面に小口径管が載置され、この小口径管が載置されている部分を除いた大口径管内の底部にその長手方向に沿って足場板が配置され、前記小口径管を跨いで管軸方向に間隔をおいて配置された桁材上に、小口径管の外面と対向する片面側にその長手方向に沿って連続した補強リブを有する長尺状のインバート部材が小口径管の全長にわたって配置され、このインバート部材と小口径管の外面と大口径管の内面とで形成される空間内にグラウト材が注入・硬化されているので、注入圧によるインバート部材の歪みや変形が生じることなく、インバート部材と小口径管の外面と大口径管の内面とで形成される空間内に、所定の注入圧をかけてグラウト材を注入することができる。
【００１８】
そして、インバート部材の片面側にその長手方向に連続して存在している補強リブがグラウト材中に埋設・係止されて、インバート部材はグラウト材に対して強固に付着した管の敷設構造となる。
【００１９】
また、インバート部材の上面は管軸方向にわたって平坦であるので、大口径管の内面とインバート部材の上面とで形成される空間部も、流れ特性の良好な汚水用あるいは中水用の管路として利用することができる。
【００２０】
請求項２記載の管の敷設方法は、大口径管内の底部に配置した管枕材の上面にて小口径管を支持し、この小口径管の周りに、所定の形状を有する桁材を小口径管を跨いだ状態で管軸方向に間隔をおいて配置し、この桁材上に、小口径管の外面と対向する片面側にその長手方向に沿って連続した補強リブを有する長尺状のインバート部材を小口径管の全長にわたって配置し、このインバート部材と小口径管の外面と大口径管の内面とで形成される空間内にグラウト材を注入する方法であるので、インバート部材が桁材上に仮固定されることで、グラウト材の注入圧によってインバート部材の歪みや変形が生じることなく、空間内に所定の注入孔を通じてグラウト材を注入することができる。
【００２１】
そして、小口径管の周りに全長にわたって配置したインバート部材の補強リブがほぼ全長にわたってグラウト材中に埋設・係止されることで、インバート部材がグラウト材に対して強固に付着した管の敷設構造を得ることができる。
【００２２】
このように、インバート部材の補強リブがほぼ全長にわたってそのままグラウト材中に埋設されるので、固定用の支持柱や支持梁を用いる方法に比べて著しく作業性や施工性が良好である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の管の敷設構造の第１実施例を示す縦断面図、図２は図１の要部拡大断面図、図３は桁材へのインバート部材の取付け状態を示す部分拡大図、図４はインバート部材の説明断面図、図５は図３のＸ−Ｘ断面図である。
【００２４】
図１において、１はシールド工法にて地山に二次覆工されて築造されたトンネルであり、鋼製型枠セグメントリング１１と、大口径管であるＦＲＰＭ管（呼び径１８００ｍｍ）１２と、この大口径管１２とセグメントリング１１との隙間に注入・硬化された裏込め材であるモルタル１３とで構成されている。
【００２５】
２は管枕材であり、大口径管１２内の底部にその長手方向に所定間隔をおいて配置され、ボルト２５とナット２６にて固定されている。ボルト２５の上端にはターンバックル４２が螺合されている。管枕材２はガラスロービングにて補強された硬質発泡ウレタン樹脂製の角柱状のものであり、その下面２１は大口径管１２の内面に符合した円弧状の曲面を有している。この曲面部には、図２に示すように、管軸方向に連通した断面半円形状の溝２７、２７が設けられている。
【００２６】
図２に示すように、管枕材２の左側の上面には、その幅方向の全長にわたって、断面ほぼ台形状のあり溝２４が設けられている。このあり溝２４は、管枕材２同士を管の長手方向に沿って連結する後述の梁材の一部が嵌合されるものである。なお、あり溝２４の深さは、梁材を面一に嵌合できるように、梁材の厚みとほぼ同一とされている。
【００２７】
３は小口径管である鋳鉄管（呼び径７００ｍｍ）であり、管枕材２の右側の上面に偏って載置され、帯状の固定バンド４にて固定されている。すなわち、図２に示すように、固定バンド４の両端部上面にはボルト４１、４１の一端部が溶接固定され、この両ボルト４１の他端部が管枕材２側のターンバックル４２、大口径管１２の下部壁に一端部が固定されたボルト１２１の他端に螺合されたターンバックル４２とそれぞれ螺合されることで締め付けられて固定されている。この場合、小口径管３の管中心が大口径管１２の管中心よりも約３５０ｍｍ大口径管１２内の底部右側に偏位して敷設されている。
【００２８】
５は足場板であり、小口径管３が載置されている部分を除いた大口径管１２内の底部左側にその長手方向に沿って配置され、管枕材２の上面および梁材５１の上面に釘などにて固定されている。つまり、足場板５の下面と大口径管１２の底部内面との間には、管枕材２が存在している部分を除いて、隙間が形成されていることになる。
【００２９】
６はステンレス製の桁材であり、断面形状がＴ字状のアングル材の長手方向の両端部がハ字状に屈曲加工されて略逆Ｌ字状の形態とされている。桁材６は上水平部６１と中間傾斜部６２と下垂直部６３とを有している。上水平部６１、中間傾斜部６２および下垂直部６３の上面にはそれぞれ１〜２個の四角筒状の取付け座６４が溶接固定されている。この取付け座６４の高さは、後述のインバート部材の補強リブの突出長さとほぼ同一とされている。
【００３０】
なお、取付け座６４が固定される位置は、図３に示すように、インバート部材の補強リブ間に位置するようになっている。桁材６は小口径管３の上方を跨いで管軸方向に約４ｍの間隔をおいて複数配置されている。桁材６はその上水平部６１の端部が、たとえば大口径管１２の壁部内面に固定されたＬ型アングル材に、一方、下垂直部６３の端部が管枕材２上に位置している足場板５の上面にそれぞれビスなどにて固定されている。
【００３１】
７は引き抜き成形にて製造されたＦＲＰ製のインバート部材であり、長さ約４ｍの長尺状のものである。インバート部材７の下面側にはその長手方向に連続して、図４に示すように、突起状の補強リブ７１が所定の間隔をおいて一体に設けられ、この補強リブ７１の先端には係止部７１１が設けられている。なお、この実施例の場合、インバート部材７としては上水平部６１用のインバート部材７ａ、傾斜部６２用のインバート部材７ｂ、下垂直部６３用のインバート部材７ｃの３種類のものが準備されている。
【００３２】
そして、インバート部材７ａ，７ｂ，７ｃが小口径管３の周りに所定の間隔をおいて小口径管３の全長にわたって配置され、図５に示すように、桁材６の上水平部６１、中間傾斜部６２および下垂直部６３の上面に溶接固定された各取付け座６４の上面半分側にビスなどにて固定されている。
【００３３】
インバート部材７ｃの下端部は足場板５の上面側に、インバート部材７ａの側端部は大口径管１２の壁面側にそれぞれ水密状に固定されている。インバート部材７ａ，７ｂ，７ｃの長手方向の端部側も、図５に示すように、隣接する他のインバート部材の端部側と桁材６の部分にて水密状に固定されている。
【００３４】
そして、インバート部材７と、小口径管３の外面と、大口径管１２の下半部内面とで形成される空間Ｓ内に、グラウト材であるエアモルタル８が注入口（図示せず）から注入されて硬化されることで、大口径管１２内の底部に小口径管３が敷設された敷設構造とされている。
【００３５】
上記図１に示した管の敷設構造を敷設するにはつぎのようにして行う。
まず、シールド工法にて二次覆工されたトンネル１を構成している大口径管１２内の底部に、その長手方向に所定間隔をおいて複数の管枕材２を配置し、ボルト２５・ナット２６にて固定する。なお、各管枕材２が配置される大口径管１２内の底部にはあらかじめボルト２５が固定されている。一方、管枕材２側にはボルト２５が挿通されるボルト挿通孔があらかじめ穿孔されている。
【００３６】
管枕材２の配置・固定と同時に管枕材２のあり溝２４を利用して、梁材６にて管枕材２同士を管の長手方向に沿って連結する。そして、この梁材６よりも図面上左側に位置する管枕材２の上面および梁材６の上面に、大口径管１２の長手方向に沿って足場板５を配置し、釘などにて管枕材２および梁材６に固定する。
【００３７】
そして、この足場板５を敷いた部分を作業用の通路として利用しながら、台車などを用いて大口径管１２内に小口径管３を搬送し、管枕材２の上面片側に小口径管３を偏って載置し、隣接する小口径管３同士を接続しながら敷設していく。小口径管３の敷設が終了したのち、固定バンド４の両端部のボルト４１、４１をターンバックル４２、４２と螺合し、小口径管３を固定バンド４で締め付けて固定する。なお、小口径管３の配置・固定が完了したのちに、足場板５を設置してもよい。
【００３８】
小口径管３をその全長にわたって複数の固定バンド４で締め付けてしっかりと固定したのち、小口径管３を跨いだ状態で、小口径管３の長手方向に所定の間隔をおいて、複数の桁材６を配置・固定する。つぎに、この桁材６を利用して、小口径管３の周りをインバート部材７ａ，７ｂ，７ｃにて管の全長にわたって囲繞する。その際、図５に示すように、インバート部材７ａ，７ｂ，７ｃの両端部を桁材６，６に載置し、取付け座６４を利用してビスなどにて桁材６の上水平部６１、中間傾斜部６２、下垂直部６３上に固定する。
【００３９】
また、インバート部材７ａとインバート部材７ｂの重ね合わせ部にシール材の機能も兼ねた厚み調整材を介在させてビスなどにてリベット止めする。インバート部材７ｂとインバート部材７ｃの重ね合わせ部についても同様にリベット止めする。また、インバート部材７ｃの下端部を足場板５側に、インバート部材７ａの側端部を大口径管１２の壁面側にそれぞれ水密状に固定する。
【００４０】
つぎに、インバート部材７と、小口径管３の外面と、大口径管１２の下半部内面とで形成された空間Ｓ内に、注入孔（図示せず）を通じてエアモルタル８を加圧注入して硬化させる。このようにして、図１に示す管の敷設構造が得られる。この場合、足場板５の下面と大口径管１２の底部内面との間にも隙間が存在しているので、この隙間内にも注入したエアモルタル８が充填されることになる。
【００４１】
このように、インバート部材７の下面側に複数の補強リブ７１を設けることにより、インバート部材７の剛性が著しく大きくなり、エアモルタル８の注入圧によるインバート部材の歪みや変形の防止効果がさらに向上する。
【００４２】
また、管枕材２の下面２１側の２箇所に管軸方向に連通した断面半円形状の溝２７が設けられているので、この溝２７、２７を通じてエアモルタル８は隣接する空間Ｓ内に隙間なく充填されることになる。
【００４３】
なお、上記注入孔はエアモルタル８の注入後、キャップにて閉塞すればよい。９はエアモルタル８を注入する際のエア抜きホースであり、その下端が足場板５の所定部分に固定されて上記空間Ｓと連通している。
【００４４】
上記実施例では、インバート部材７を桁材６上に直接固定したが、図６に示すように、桁材６上に硬質ゴム製の継手部材６Ａを接着して固定し、この継手部材６Ａの嵌合溝６１Ａ内にインバート部材７の補強リブ７１を押し込んで嵌合するようにしてもよい。その際、補強リブ７１先端の係止部７１１が嵌合溝６１Ａの底部に係止するようにするのが望ましい。なお、継手部材６Ａは合成樹脂製、ＦＲＰ製のものであってもよい。
【００４５】
このように、嵌合溝６１Ａを有する継手部材６Ａを桁材６上に固定して設けることで、インバート部材７の取付け作業をより簡単に行うことができる。
【００４６】
また、上記実施例では、小口径管３を管枕材２の一端部側の上面２２に載置したが、対応する部分に円弧状の内面を有する管載置用の凹部を設け、この凹部の内面にて小口径管３の底部を支持するようにしてもよい。このように、管枕材２の上面に管載置用の凹部を設けると、小口径管３の転がりを防止でき、小口径管３の敷設作業を安全に行なえる。
【００４７】
【発明の効果】
請求項１記載の管の敷設構造においては、インバート部材と小口径管の外面と大口径管の内面とで形成される空間内に、注入圧によるインバート部材の歪みや変形が生じることなく、所定の注入圧をかけてグラウト材が注入された敷設構造となる。そして、インバート部材の補強リブがグラウト材中に埋設されることにより、インバート部材はグラウト材に対して強固に付着した構造となる。
【００４８】
また、インバート部材がその片面側に長手方向に沿って連続した補強リブを有する長尺状のものであり、小口径管を跨いだ状態で管軸方向に間隔をおいて配置された桁材上に固定されているので、インバート部材に注入圧による歪みや変形が生じることなく、インバート部材と小口径管の外面と大口径管の内面とで形成される空間内に、所定の注入圧をかけてグラウト材を注入できる。
【００４９】
そして、インバート部材の片面側にその長手方向に連続して存在している嵌合リブがグラウト材中に埋設・係止されて、インバート部材はグラウト材に対して強固に付着した管の敷設構造となる。
【００５０】
また、インバート部材の上面は管軸方向にわたって平坦であるので、大口径管の内面とインバート部材の上面とで形成される空間部も、流れ特性の良好な汚水用あるいは中水用の管路として利用することができる。
【００５１】
さらに、小口径管が載置されている部分を除いた大口径管内の底部にその長手方向に沿って配置された足場板の部分を点検用の通路として利用することで、管路内の点検を作業性よく安全に行える。
【００５２】
請求項２記載の管の敷設方法は、小口径管の周りに桁材を小口径管を跨いだ状態で管軸方向に間隔をおいて配置・固定し、この桁材上に片面側にその長手方向に沿って連続した補強リブを有する長尺状のインバート部材を小口径管の全長にわたって配置したのち、このインバート部材と小口径管の外面と大口径管の内面とで形成される空間内にグラウト材を注入する方法であるので、インバート部材が桁材上に仮固定されることで、グラウト材の注入圧によってインバート部材の歪みや変形が生じることなく、空間内に所定の注入孔を通じてグラウト材を注入することができる。
【００５３】
また、小口径管の周りに配置したインバート部材の補強リブがほぼ全長にわたってグラウト材中に埋設・係止されるので、グラウト材に対してインバート部材が強固に付着した管の敷設構造を得ることができる。
【００５４】
さらに、桁材もグラウト材中に埋設されるので、桁材を取り外す必要がなく、作業性や施工性が良好である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の管の敷設構造の第１実施例を示す縦断面図である。
【図２】図１の要部を示す拡大断面図である。
【図３】図１におけるインバート部材の取付け部示す要部拡大図である。
【図４】インバート部材の一例を示す断面図である。
【図５】図３のＸ−Ｘ断面図である。
【図６】桁材の変形例を示す部分斜視図である。
【図７】従来のインバート部材の固定方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１ トンネル
１２ ＦＲＰＭ管（大口径管）
２ 管枕材
２２ 上面
３ 鋳鉄管（小口径管）
４ 帯状の固定バンド
４１ ボルト
５ 足場板
６ 桁材
６Ａ 継手部材
６１Ａ 嵌合溝
６１ 上水平部
６２ 中間傾斜部
６３ 下垂直部
６４ 取付け座
７ インバート部材
７１ 補強リブ
７１１ 係止部
８ エアモルタル
Ｓ 空間
【発明の属する技術分野】
本発明は、大口径管内に小口径管が敷設された管の敷設構造およびその敷設方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、既設あるいは一次覆工の大口径管内に小口径管を敷設する方法として、たとえば特開平４−１５７２７１号公報において、大口径管の底部中央に載置ベースを設置し、このベース上に小口径管を載置し、小口径管の外周をＵ字状の鋼製バンドにて固定する方法が記載されている。
【０００３】
ところで、上記方法にて得られた管の敷設構造において、大口径管の内面と小口径管の外面とで形成される空間部をたとえば汚水用あるいは中水用の管路として使用することを考慮した場合、小口径管には上向きの浮力が作用することになる。このため、この浮力に打ち勝つ以上の固定力をもって、より多くのＵ字状の鋼製バンドにて大口径管の底部に強固に固定しなければならない。また、鋼製バンドが汚水に曝されることになるので、ステンレスなどの耐蝕性にすぐれた材質のものとする必要もある。
【０００４】
このため、ステンレス鋼製バンドそのものが比較的高価であるため、施工費用が割高となるという問題が生じてくる。しかも、鋼製バンドの両端部は大口径管の底部に固定されているので、大口径管の底部に局部的な引っ張り荷重が作用することになるので、大口径管の強度が損なわれるという問題も生じてくる。
【０００５】
さらに、小口径管同士の接続は、小口径管の受け口に、隣接する小口径管の差し口が挿入して接続されているので、管路全長にわたって受け口が張り出しており、しかも、大口径管の底部内面は管路全長にわたって平坦でない。このため、汚水などの流れ特性が低下するという問題も生じてくる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明者らは、小口径管３の周りをＦＲＰ樹脂製の曲面状のインバート部材７にて管全長にわたって覆い、このインバート部材７と小口径管３の外面と大口径管１２の内面とで形成される空間Ｓ内にモルタルなどのグラウト材８を注入して硬化させることを検討した。
【０００７】
ところで、空間Ｓ内にモルタル８を注入ためにはある程度の注入圧が必要となる。このため、注入圧によるインバート部材７の歪みや変形を防止するために、図７に示すように、大口径管１２の全長にわたって所定の間隔をおいて、固定用の支持柱１２１や支持梁１２２を上下・左右に配置して取り付けなければならなかった。また、モルタル８が硬化した後に、上記固定用の支持柱１２１や支持梁１２２を取り外さなければならない。このため、固定用の支持柱や支持梁の取り付け・取り外しに多くの工数を要し、作業性が悪く、しかも、施工費用が高くつくという問題があった。
【０００８】
さらに、モルタル８とのインバート部材７の付着性を良くするためには、インバート部材７のモルタル８と接する片面側にたとえば砂付け処理などの後処理を施す必要がある。しかしながら、手間がかかるわりには、付着性の改良には限界があった。
【０００９】
本発明の目的は、大口径管の内面と小口径管の外面とで形成される空間部も、たとえば汚水用などの管路として利用することができる管の敷設構造を提供することである。
【００１０】
本発明の他の目的は、インバート部材と小口径管との間に注入・硬化されたグラウト材と、インバート部材との付着性が著しく向上した管の敷設構造を提供することである。
【００１１】
本発明の目的は、取り外しが必要な固定用の支持柱や支持梁を用いることなく、インバート部材を小口径管の周りにその長手方向にわたって作業性よく配置して固定でき、インバート部材と小口径管との間にモルタルなどのグラウト材を注入することが可能な管の敷設方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、大口径管内の底部にその長手方向に配置された管枕材の上面に小口径管が載置され、この小口径管が載置されている部分を除いた大口径管内の底部にその長手方向に沿って足場板が配置され、前記小口径管を跨いで管軸方向に間隔をおいて配置された桁材上に、小口径管の外面と対向する片面側にその長手方向に沿って連続した補強リブを有する長尺状のインバート部材が小口径管の全長にわたって配置され、このインバート部材と小口径管の外面と大口径管の内面とで形成される空間内にグラウト材が注入・硬化されている管の敷設構造である。
【００１３】
請求項２記載の発明は、大口径管内の底部に配置した管枕材の上面にて小口径管を支持し、この小口径管の周りに、所定の形状を有する桁材を小口径管を跨いだ状態で管軸方向に間隔をおいて配置し、この桁材上に、小口径管の外面と対向する片面側にその長手方向に沿って連続した補強リブを有する長尺状のインバート部材を小口径管の全長にわたって配置し、このインバート部材と小口径管の外面と大口径管の内面とで形成される空間内にグラウト材を注入する管の敷設方法である。
【００１４】
本発明における管枕材の材質は、天然木製のものやコンクリート製のものであってもよいが、取扱いなどの作業性を考慮すると、ガラスロービングなどの長尺繊維にて補強した硬質発泡ウレタン樹脂製の合成樹脂製のものが望ましい。この合成樹脂製のものは軽量で、機械的強度や耐蝕性などの面でもすぐれている。
【００１５】
本発明におけるインバート部材の材質は、ガラス繊維などの補強繊維にて補強されたＦＲＰ製のもの、ＦＲＰ製のパネル部材と熱可塑性樹脂製のパネル部材とから構成された積層タイプのものを用いることができる。そして、インバート部材のグラウト材と当接する側には、複数の補強リブが小口径管の口径方向に沿って一体に突設されている。なお、ＦＲＰ製のインバート部材としてはたとえば引き抜き成形にて製造した長尺状のものがよい。
【００１６】
本発明における桁材の材質は、金属製やＦＲＰ製のものであればよい。また、桁材の断面形状は逆Ｌ字状、Ｔ字状、コ字状のものが望ましい。桁材の形状は、大口径管内の底部に配置される小口径管の位置に対応して決めればよい。たとえば小口径管が大口径管の底部のいずれか一側に偏って敷設される場合は、逆Ｌ字形状のものとすればよく、また、小口径管が大口径管の底部中央に敷設される場合は、下方に開口したコ字形状のものとすればよい。
（作用）
【００１７】
請求項１記載の管の敷設構造においては、大口径管内の底部にその長手方向に配置された管枕材の上面に小口径管が載置され、この小口径管が載置されている部分を除いた大口径管内の底部にその長手方向に沿って足場板が配置され、前記小口径管を跨いで管軸方向に間隔をおいて配置された桁材上に、小口径管の外面と対向する片面側にその長手方向に沿って連続した補強リブを有する長尺状のインバート部材が小口径管の全長にわたって配置され、このインバート部材と小口径管の外面と大口径管の内面とで形成される空間内にグラウト材が注入・硬化されているので、注入圧によるインバート部材の歪みや変形が生じることなく、インバート部材と小口径管の外面と大口径管の内面とで形成される空間内に、所定の注入圧をかけてグラウト材を注入することができる。
【００１８】
そして、インバート部材の片面側にその長手方向に連続して存在している補強リブがグラウト材中に埋設・係止されて、インバート部材はグラウト材に対して強固に付着した管の敷設構造となる。
【００１９】
また、インバート部材の上面は管軸方向にわたって平坦であるので、大口径管の内面とインバート部材の上面とで形成される空間部も、流れ特性の良好な汚水用あるいは中水用の管路として利用することができる。
【００２０】
請求項２記載の管の敷設方法は、大口径管内の底部に配置した管枕材の上面にて小口径管を支持し、この小口径管の周りに、所定の形状を有する桁材を小口径管を跨いだ状態で管軸方向に間隔をおいて配置し、この桁材上に、小口径管の外面と対向する片面側にその長手方向に沿って連続した補強リブを有する長尺状のインバート部材を小口径管の全長にわたって配置し、このインバート部材と小口径管の外面と大口径管の内面とで形成される空間内にグラウト材を注入する方法であるので、インバート部材が桁材上に仮固定されることで、グラウト材の注入圧によってインバート部材の歪みや変形が生じることなく、空間内に所定の注入孔を通じてグラウト材を注入することができる。
【００２１】
そして、小口径管の周りに全長にわたって配置したインバート部材の補強リブがほぼ全長にわたってグラウト材中に埋設・係止されることで、インバート部材がグラウト材に対して強固に付着した管の敷設構造を得ることができる。
【００２２】
このように、インバート部材の補強リブがほぼ全長にわたってそのままグラウト材中に埋設されるので、固定用の支持柱や支持梁を用いる方法に比べて著しく作業性や施工性が良好である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の管の敷設構造の第１実施例を示す縦断面図、図２は図１の要部拡大断面図、図３は桁材へのインバート部材の取付け状態を示す部分拡大図、図４はインバート部材の説明断面図、図５は図３のＸ−Ｘ断面図である。
【００２４】
図１において、１はシールド工法にて地山に二次覆工されて築造されたトンネルであり、鋼製型枠セグメントリング１１と、大口径管であるＦＲＰＭ管（呼び径１８００ｍｍ）１２と、この大口径管１２とセグメントリング１１との隙間に注入・硬化された裏込め材であるモルタル１３とで構成されている。
【００２５】
２は管枕材であり、大口径管１２内の底部にその長手方向に所定間隔をおいて配置され、ボルト２５とナット２６にて固定されている。ボルト２５の上端にはターンバックル４２が螺合されている。管枕材２はガラスロービングにて補強された硬質発泡ウレタン樹脂製の角柱状のものであり、その下面２１は大口径管１２の内面に符合した円弧状の曲面を有している。この曲面部には、図２に示すように、管軸方向に連通した断面半円形状の溝２７、２７が設けられている。
【００２６】
図２に示すように、管枕材２の左側の上面には、その幅方向の全長にわたって、断面ほぼ台形状のあり溝２４が設けられている。このあり溝２４は、管枕材２同士を管の長手方向に沿って連結する後述の梁材の一部が嵌合されるものである。なお、あり溝２４の深さは、梁材を面一に嵌合できるように、梁材の厚みとほぼ同一とされている。
【００２７】
３は小口径管である鋳鉄管（呼び径７００ｍｍ）であり、管枕材２の右側の上面に偏って載置され、帯状の固定バンド４にて固定されている。すなわち、図２に示すように、固定バンド４の両端部上面にはボルト４１、４１の一端部が溶接固定され、この両ボルト４１の他端部が管枕材２側のターンバックル４２、大口径管１２の下部壁に一端部が固定されたボルト１２１の他端に螺合されたターンバックル４２とそれぞれ螺合されることで締め付けられて固定されている。この場合、小口径管３の管中心が大口径管１２の管中心よりも約３５０ｍｍ大口径管１２内の底部右側に偏位して敷設されている。
【００２８】
５は足場板であり、小口径管３が載置されている部分を除いた大口径管１２内の底部左側にその長手方向に沿って配置され、管枕材２の上面および梁材５１の上面に釘などにて固定されている。つまり、足場板５の下面と大口径管１２の底部内面との間には、管枕材２が存在している部分を除いて、隙間が形成されていることになる。
【００２９】
６はステンレス製の桁材であり、断面形状がＴ字状のアングル材の長手方向の両端部がハ字状に屈曲加工されて略逆Ｌ字状の形態とされている。桁材６は上水平部６１と中間傾斜部６２と下垂直部６３とを有している。上水平部６１、中間傾斜部６２および下垂直部６３の上面にはそれぞれ１〜２個の四角筒状の取付け座６４が溶接固定されている。この取付け座６４の高さは、後述のインバート部材の補強リブの突出長さとほぼ同一とされている。
【００３０】
なお、取付け座６４が固定される位置は、図３に示すように、インバート部材の補強リブ間に位置するようになっている。桁材６は小口径管３の上方を跨いで管軸方向に約４ｍの間隔をおいて複数配置されている。桁材６はその上水平部６１の端部が、たとえば大口径管１２の壁部内面に固定されたＬ型アングル材に、一方、下垂直部６３の端部が管枕材２上に位置している足場板５の上面にそれぞれビスなどにて固定されている。
【００３１】
７は引き抜き成形にて製造されたＦＲＰ製のインバート部材であり、長さ約４ｍの長尺状のものである。インバート部材７の下面側にはその長手方向に連続して、図４に示すように、突起状の補強リブ７１が所定の間隔をおいて一体に設けられ、この補強リブ７１の先端には係止部７１１が設けられている。なお、この実施例の場合、インバート部材７としては上水平部６１用のインバート部材７ａ、傾斜部６２用のインバート部材７ｂ、下垂直部６３用のインバート部材７ｃの３種類のものが準備されている。
【００３２】
そして、インバート部材７ａ，７ｂ，７ｃが小口径管３の周りに所定の間隔をおいて小口径管３の全長にわたって配置され、図５に示すように、桁材６の上水平部６１、中間傾斜部６２および下垂直部６３の上面に溶接固定された各取付け座６４の上面半分側にビスなどにて固定されている。
【００３３】
インバート部材７ｃの下端部は足場板５の上面側に、インバート部材７ａの側端部は大口径管１２の壁面側にそれぞれ水密状に固定されている。インバート部材７ａ，７ｂ，７ｃの長手方向の端部側も、図５に示すように、隣接する他のインバート部材の端部側と桁材６の部分にて水密状に固定されている。
【００３４】
そして、インバート部材７と、小口径管３の外面と、大口径管１２の下半部内面とで形成される空間Ｓ内に、グラウト材であるエアモルタル８が注入口（図示せず）から注入されて硬化されることで、大口径管１２内の底部に小口径管３が敷設された敷設構造とされている。
【００３５】
上記図１に示した管の敷設構造を敷設するにはつぎのようにして行う。
まず、シールド工法にて二次覆工されたトンネル１を構成している大口径管１２内の底部に、その長手方向に所定間隔をおいて複数の管枕材２を配置し、ボルト２５・ナット２６にて固定する。なお、各管枕材２が配置される大口径管１２内の底部にはあらかじめボルト２５が固定されている。一方、管枕材２側にはボルト２５が挿通されるボルト挿通孔があらかじめ穿孔されている。
【００３６】
管枕材２の配置・固定と同時に管枕材２のあり溝２４を利用して、梁材６にて管枕材２同士を管の長手方向に沿って連結する。そして、この梁材６よりも図面上左側に位置する管枕材２の上面および梁材６の上面に、大口径管１２の長手方向に沿って足場板５を配置し、釘などにて管枕材２および梁材６に固定する。
【００３７】
そして、この足場板５を敷いた部分を作業用の通路として利用しながら、台車などを用いて大口径管１２内に小口径管３を搬送し、管枕材２の上面片側に小口径管３を偏って載置し、隣接する小口径管３同士を接続しながら敷設していく。小口径管３の敷設が終了したのち、固定バンド４の両端部のボルト４１、４１をターンバックル４２、４２と螺合し、小口径管３を固定バンド４で締め付けて固定する。なお、小口径管３の配置・固定が完了したのちに、足場板５を設置してもよい。
【００３８】
小口径管３をその全長にわたって複数の固定バンド４で締め付けてしっかりと固定したのち、小口径管３を跨いだ状態で、小口径管３の長手方向に所定の間隔をおいて、複数の桁材６を配置・固定する。つぎに、この桁材６を利用して、小口径管３の周りをインバート部材７ａ，７ｂ，７ｃにて管の全長にわたって囲繞する。その際、図５に示すように、インバート部材７ａ，７ｂ，７ｃの両端部を桁材６，６に載置し、取付け座６４を利用してビスなどにて桁材６の上水平部６１、中間傾斜部６２、下垂直部６３上に固定する。
【００３９】
また、インバート部材７ａとインバート部材７ｂの重ね合わせ部にシール材の機能も兼ねた厚み調整材を介在させてビスなどにてリベット止めする。インバート部材７ｂとインバート部材７ｃの重ね合わせ部についても同様にリベット止めする。また、インバート部材７ｃの下端部を足場板５側に、インバート部材７ａの側端部を大口径管１２の壁面側にそれぞれ水密状に固定する。
【００４０】
つぎに、インバート部材７と、小口径管３の外面と、大口径管１２の下半部内面とで形成された空間Ｓ内に、注入孔（図示せず）を通じてエアモルタル８を加圧注入して硬化させる。このようにして、図１に示す管の敷設構造が得られる。この場合、足場板５の下面と大口径管１２の底部内面との間にも隙間が存在しているので、この隙間内にも注入したエアモルタル８が充填されることになる。
【００４１】
このように、インバート部材７の下面側に複数の補強リブ７１を設けることにより、インバート部材７の剛性が著しく大きくなり、エアモルタル８の注入圧によるインバート部材の歪みや変形の防止効果がさらに向上する。
【００４２】
また、管枕材２の下面２１側の２箇所に管軸方向に連通した断面半円形状の溝２７が設けられているので、この溝２７、２７を通じてエアモルタル８は隣接する空間Ｓ内に隙間なく充填されることになる。
【００４３】
なお、上記注入孔はエアモルタル８の注入後、キャップにて閉塞すればよい。９はエアモルタル８を注入する際のエア抜きホースであり、その下端が足場板５の所定部分に固定されて上記空間Ｓと連通している。
【００４４】
上記実施例では、インバート部材７を桁材６上に直接固定したが、図６に示すように、桁材６上に硬質ゴム製の継手部材６Ａを接着して固定し、この継手部材６Ａの嵌合溝６１Ａ内にインバート部材７の補強リブ７１を押し込んで嵌合するようにしてもよい。その際、補強リブ７１先端の係止部７１１が嵌合溝６１Ａの底部に係止するようにするのが望ましい。なお、継手部材６Ａは合成樹脂製、ＦＲＰ製のものであってもよい。
【００４５】
このように、嵌合溝６１Ａを有する継手部材６Ａを桁材６上に固定して設けることで、インバート部材７の取付け作業をより簡単に行うことができる。
【００４６】
また、上記実施例では、小口径管３を管枕材２の一端部側の上面２２に載置したが、対応する部分に円弧状の内面を有する管載置用の凹部を設け、この凹部の内面にて小口径管３の底部を支持するようにしてもよい。このように、管枕材２の上面に管載置用の凹部を設けると、小口径管３の転がりを防止でき、小口径管３の敷設作業を安全に行なえる。
【００４７】
【発明の効果】
請求項１記載の管の敷設構造においては、インバート部材と小口径管の外面と大口径管の内面とで形成される空間内に、注入圧によるインバート部材の歪みや変形が生じることなく、所定の注入圧をかけてグラウト材が注入された敷設構造となる。そして、インバート部材の補強リブがグラウト材中に埋設されることにより、インバート部材はグラウト材に対して強固に付着した構造となる。
【００４８】
また、インバート部材がその片面側に長手方向に沿って連続した補強リブを有する長尺状のものであり、小口径管を跨いだ状態で管軸方向に間隔をおいて配置された桁材上に固定されているので、インバート部材に注入圧による歪みや変形が生じることなく、インバート部材と小口径管の外面と大口径管の内面とで形成される空間内に、所定の注入圧をかけてグラウト材を注入できる。
【００４９】
そして、インバート部材の片面側にその長手方向に連続して存在している嵌合リブがグラウト材中に埋設・係止されて、インバート部材はグラウト材に対して強固に付着した管の敷設構造となる。
【００５０】
また、インバート部材の上面は管軸方向にわたって平坦であるので、大口径管の内面とインバート部材の上面とで形成される空間部も、流れ特性の良好な汚水用あるいは中水用の管路として利用することができる。
【００５１】
さらに、小口径管が載置されている部分を除いた大口径管内の底部にその長手方向に沿って配置された足場板の部分を点検用の通路として利用することで、管路内の点検を作業性よく安全に行える。
【００５２】
請求項２記載の管の敷設方法は、小口径管の周りに桁材を小口径管を跨いだ状態で管軸方向に間隔をおいて配置・固定し、この桁材上に片面側にその長手方向に沿って連続した補強リブを有する長尺状のインバート部材を小口径管の全長にわたって配置したのち、このインバート部材と小口径管の外面と大口径管の内面とで形成される空間内にグラウト材を注入する方法であるので、インバート部材が桁材上に仮固定されることで、グラウト材の注入圧によってインバート部材の歪みや変形が生じることなく、空間内に所定の注入孔を通じてグラウト材を注入することができる。
【００５３】
また、小口径管の周りに配置したインバート部材の補強リブがほぼ全長にわたってグラウト材中に埋設・係止されるので、グラウト材に対してインバート部材が強固に付着した管の敷設構造を得ることができる。
【００５４】
さらに、桁材もグラウト材中に埋設されるので、桁材を取り外す必要がなく、作業性や施工性が良好である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の管の敷設構造の第１実施例を示す縦断面図である。
【図２】図１の要部を示す拡大断面図である。
【図３】図１におけるインバート部材の取付け部示す要部拡大図である。
【図４】インバート部材の一例を示す断面図である。
【図５】図３のＸ−Ｘ断面図である。
【図６】桁材の変形例を示す部分斜視図である。
【図７】従来のインバート部材の固定方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１ トンネル
１２ ＦＲＰＭ管（大口径管）
２ 管枕材
２２ 上面
３ 鋳鉄管（小口径管）
４ 帯状の固定バンド
４１ ボルト
５ 足場板
６ 桁材
６Ａ 継手部材
６１Ａ 嵌合溝
６１ 上水平部
６２ 中間傾斜部
６３ 下垂直部
６４ 取付け座
７ インバート部材
７１ 補強リブ
７１１ 係止部
８ エアモルタル
Ｓ 空間
Claims (2)
- 大口径管内の底部にその長手方向に配置された管枕材の上面に小口径管が載置され、この小口径管が載置されている部分を除いた大口径管内の底部にその長手方向に沿って足場板が配置され、前記小口径管を跨いで管軸方向に間隔をおいて配置された桁材上に、小口径管の外面と対向する片面側にその長手方向に沿って連続した補強リブを有する長尺状のインバート部材が小口径管の全長にわたって配置され、このインバート部材と小口径管の外面と大口径管の内面とで形成される空間内にグラウト材が注入・硬化されていることを特徴とする管の敷設構造。
- 大口径管内の底部に管枕材を配置した管枕材の上面にて小口径管を支持し、この小口径管の周りに、所定の形状を有する桁材を小口径管を跨いだ状態で管軸方向に間隔をおいて配置し、この桁材上に、小口径管の外面と対向する片面側にその長手方向に沿って連続した補強リブを有する長尺状のインバート部材を小口径管の全長にわたって配置し、このインバート部材と小口径管の外面と大口径管の内面とで形成される空間内にグラウト材を注入することを特徴とする管の敷設方法。
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