JP4444682B2

JP4444682B2 - コンクリート管

Info

Publication number: JP4444682B2
Application number: JP2004027997A
Authority: JP
Inventors: 大森清武; 齊藤勇
Original assignee: Nippon Zenith Pipe Co Ltd
Current assignee: Nippon Zenith Pipe Co Ltd
Priority date: 2003-10-15
Filing date: 2004-02-04
Publication date: 2010-03-31
Anticipated expiration: 2024-02-04
Also published as: JP2005139886A

Description

本発明は３ｍ以上の大口径推進工法に適した組立式のコンクリート管に関するものである。

複数の円弧状を呈する複数の管部材を筒状に組み立てた推進用のコンクリート管は特許文献１に開示されている。
このコンクリート管は図１５，１６に示すように円弧形を呈する複数の管部材６０ａ，６０ｂよりなり、管部材６０ａ，６０ｂはコンクリート層の外周面に鋼板製の外殻６１を一体に積層させて構成されている。
管部材６０ａ，６０ｂの接合面となる側端面には接合板６２が設置されている。
使用にあたっては、複数の管部材６０ａ，６０ｂを筒状に組み立てた後、重合する接合板６２，６２間の複数箇所に管内からテーパピン６３を打ち込んで連結している。
特開２００２−３４９７５７号公報

従来のコンクリート管にはつぎのような解決すべき点がある。
＜１＞推進用のコンクリート管は推進中に蛇行やローリングにより外力の作用位置が変化し、結果的にせん断力と曲げモーメントの作用位置が変化する。
これらの外力の作用位置が変化することで、管部材６０ａ，６０ｂの連結部の内側と外側に夫々作用していた引張力および圧縮力の方向が変化する。
推進管６０ａ，６０ｂの連結部はテーパピン６３が躯体内側に偏倚した位置で連結するだけであるから、管部材６０ａ，６０ｂの連結部の内側と外側に作用する力の変化に十分に対抗できず、連結部が強度的弱点となる。

＜２＞管部材６０ａ，６０ｂの他の連結手段として外殻６１，６１間を溶接して連結する方法も考えられるが、この方法は溶接不良による強度不足やシール性の不安があることに加えて、溶接歪による外殻６１，６１の変形や溶接熱が原因のコンクリート爆裂の問題がある。

＜３＞管部材６０ａ，６０ｂの他の連結手段として管部材６０ａ，６０ｂの内部に円周方向に向けて一本のＰＣ材を挿入し、ＰＣ材の両端を緊張定着して連結する方法も考えられる。
しかしながらこの方法にあっては、ＰＣ材の挿入作業と緊張定着作業に多くの時間と労力および工費を要するだけでなく、緊張設備を別途必要としたり、ＰＣ材の定着後に挿入孔内にグラウトの注入を必要とするなどの多くの問題がある。

本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、連結部の耐力向上とシール性能の両立が図れるコンクリート管を提供することにある。
また本発明は、大口径推進工法への適応性に優れたコンクリート管を提供することを目的とする。

本発明は、両端に相互に嵌合可能なオス型継手とメス型継手を形成した筒状のコンクリート管であって、軸方向に沿って分割した複数の分割円弧体よりなり、前記分割円弧体が円弧形のコンクリート躯体本体と、前記コンクリート躯体本体の外周面を被覆する外殻と、筒状に組み立てた前記複数の分割円弧体の外殻間に跨って接続する連結止水板とからなり、前記分割円弧体の外周面であって、少なくともメス型継手の形成範囲に亘って外殻が被覆され、前記分割円弧体の側端面の内側および外側の複数箇所に、該側端面と内外周面とに跨って複数の連結用ボックスが埋設され、前記複数の分割円弧体の側端面を相互に当接させて筒状に組み立て、前記複数の分割円弧体の接合部の内側及び外側に露出する一対の連結用ボックス間に夫々連結楔体を分割円弧体の側方から挿入して連結し、前記複数の分割円弧体の外殻間を連結止水板で接続することを特徴とするものである。
さらに本発明は前記したコンクリート管において、前記分割円弧体の接合面となる側端面を略クランク形に形成したことを特徴とするものである。
さらに本発明は前記した何れかのコンクリート管において、分割円弧体の側端面の内側および外側を複数の連結楔体で千鳥状に連結したことを特徴とするものである。
さらに本発明は前記した何れかのコンクリート管において、分割円弧体の側端面に、相互に嵌合可能なせん断キーとキー穴を追加して設けたことを特徴とするものである。
さらに本発明は前記した何れかのコンクリート管において、複数の分割円弧体の外殻間に跨って設置した連結止水板をボルト止めおよび／または接着により固定したことを特徴とするものである。

本発明は次のいずれかひとつの効果を得ることができる。
＜１＞複数の分割円弧体の側端面の内側および外側の複数箇所をジョイント具である複数の連結楔体で連結したことで、分割円弧体の連結部に作用する力の方向が変化しても効果的に対抗できて、連結部が強度的弱点となることを回避することができる。
＜２＞分割円弧体の接合面となる側端面を略クランク形に形成することで、周方向の側端面が推進力の伝達面となってジョイント具である複数の連結楔体のせん断耐力の負担を著しく軽減できるうえに、コンクリート管の全体に高いせん断耐力を付与できる。
＜３＞分割円弧体の側端面の内側および外側をジョイント具である複数の連結楔体で千鳥状に連結することで、一横断面における応力の集中を回避して力を全体に分散することができる。
＜４＞分割円弧体の側端面に、相互に嵌合可能なせん断キーとキー穴を追加して設けることで、連結強度が格段に向上すると共に、ジョイント具である連結楔体の設計強度を低く抑えることができる。
＜５＞溶接しないで接続できるので、溶接不良の心配やコンクリートの爆裂の問題がない。
＜６＞複数の分割円弧体の形態で搬送して現場等で筒状に組立てできるので、コンクリート管が大口径であっても現場への搬入が可能であり、搬送性、取扱性及び経済性に優れた一体もののコンクリート管が得られる。
＜７＞コンクリート管は大口径推進工事だけでなく通常の埋設用途のコンクリート管にも適用でき、汎用性に富む。
＜８＞複数の分割円弧板を筒状に組み立てて隣接させた外殻と外殻の間に跨って配置した連結止水板をボルト止めおよび／または接着により外殻間を一体に接続できるので、分割式のコンクリート管でありながら、耐力面で優れた合成構造のコンクリート管を得ることができる。

以下に図面を参照しながら本発明の最良の形態について説明する。

＜１＞コンクリート管の全体構成
図１にコンクリート管１０の全体を示し、図２にその側面図を示す。
コンクリート管１０は筒体を縦断（軸方向）方向に沿って分割した複数の分割円弧体１０ａ，１０ｂと、複数の分割円弧体１０ａ，１０ｂの間を連結する手段と、コンクリート管１０の両端部に形成したオス型継手２０とメス型継手３０とよりなる。

＜２＞分割円弧体
各分割円弧体１０ａ，１０ｂは同一形状でかつ同一構造であり、以降にその一方の分割円弧体１０ａについて説明する。
図１，２に示すように分割円弧体１０ａは断面形状が円弧形を呈し、内部に鉄筋などの各種補強材が埋設されている。またその素材はコンクリートであるが、コンクリート以外にレジンコンクリート、硬質樹脂、各種産廃物の焼結体を使用してもよく、これらの素材を振動や遠心力を利用して所定の形状に成形する。
コンクリート管１０の分割数は図示した２組に限定されず、３組以上であってもよく、要は分割後の各分割円弧体１０ａ，１０ｂを搬送可能な大きさとなるようにコンクリート管１０の口径に応じた適宜の分割数であればよい。

＜３＞分割円弧体の連結手段
両分割円弧体１０ａ，１０ｂの軸方向と平行な両側端面は、円筒形に組み立てたときに接合面となる側端面１５を形成している。
各側端面１５の内側および外側には複数の連結用ボックス５０，５０・・・が設置されている。
本例では両分割円弧体１０ａ，１０ｂを連結する手段として、一対の連結用ボックス５０，５０と、これらの連結用ボックス５０，５０の間を連結するジョイント具である連結楔体５１とを組み合わせて連結する場合について説明する。

図５に拡大して示すように、連結用ボックス５０は断面Ｃ字形を呈していて、各分割円弧体１０ａ，１０ｂの側端面１５と内外周面とに跨って埋設され、略Ｔ字形を呈する内部空間５０ａが夫々外部に露出している。
連結楔体５１は両端に膨大部５１ａ，５１ａを形成した断面Ｈ形または断面Ｉ形を呈する連結体で、対向する膨大部５１ａ，５１ａの対向面に一定勾配のテーパが形成されていて、一対の連結用ボックス５０，５０の内部空間５０ａ，５０ａ間に側方から挿入することで、一対の連結用ボックス５０，５０間を接近させつつ連結可能な構成になっている。

本例では、両分割円弧体１０ａ，１０ｂを連結するにあたり、側端面１５の内側および外側の両側で連結するようにしたものである。
これは、両分割円弧体１０ａ，１０ｂの連結部の内側と外側に引張力と圧縮力が夫々変化して作用した場合に対向し得るようにするためである。

また各側端面１５の内側に形成する連結用ボックス５０，５０・・・と、外側に形成する連結用ボックス５０，５０・・・の形成位置は、同一位置に形成してもよいが、図３に示すように軸方向に位置をずらして千鳥状に形成することが望ましい。これは一横断面における応力集中を回避して外力の分散性を向上させるためである。
さらに連結部の高い止水性を確保するために、側端面１５の全域、またはメス型継手の形成範囲に亘ってエポキシ樹脂などのシール機能を有する被膜がが形成されている。

＜４＞継手
分割円弧体１０ａの外殻１３はコンクリート躯体本体との付着強度を高めるため外殻１３の裏面にジベル又は同機能部材を突設して強固に接合され、その外周面は分割円弧体１０ａの躯体の外周面と段差のない平滑面として形成されている。

分割円弧体１０ａの側端面１５に近い外殻１３の円周方向の両端部には、分割円弧体１０ａの側端面１５から一定の幅に亘って凹部１６，１６を形成し、各凹部１６の露出面にはインサート等を埋設して複数のボルト穴１７を形成しておく。

コンクリート管１０の両端部には、相互に嵌合可能なオス型継手２０とメス型継手３０とが形成されている。
図示した継手について説明すると、コンクリート管１０の右端に形成したオス型継手２０は、コンクリート管１０本体の内径より内径を大きく形成し、コンクリート躯体本体から軸方向に突出させて一体に形成した張出部１２と、この張出部１２のコンクリート躯体本体に外装した外殻１３とにより構成されている。
外殻１３の軸方向の長さは張出部１２の突出長より長い寸法に設定してあって、張出部１２の内方（オス型継手２０側）から張出部１２の端部までの区間に外装される。
コンクリート躯体本体の張出部１２をメス型継手３０の構成材としたのは、コンクリート躯体本体の端面を推進力の伝達面として機能させるためと、コンクリート管１０のローリングおよびピッチング時における継手部の耐力を高めるためである。

オス型継手２０の外周面には、単数又は複数のシール材１４を取り付け（図９参照）、他のメス型継手３０に嵌合したときに両継手２０，３０間で良好な止水性を確保し得るようになっている。
継手は図示した形態に限定されるものではなく、公知の各種継手構造を適用できることは勿論である。

＜５＞連結止水板
連結止水板４０は突き合わせた各分割円弧体１０ａ，１０ｂの外殻１３，１３間を溶接によらないで取付ボルト４３を介して一体に連結するための板体である。
図６に示すように連結止水板４０は前記した凹部１６，１６に跨って収容可能な幅と長さを有する湾曲板で、外殻１３と同じ鋼板で形成し、その板面には前記ボルト穴１７と対応する位置に複数の透孔４１を穿設している。

＜６＞組立方法
つぎに本発明に係るコンクリート管１０の組立方法について説明する。

既述した複数の分割円弧体１０ａ，１０ｂを現場へ搬入する。
これまで口径が３ｍ以上のコンクリート管は陸上輸送が困難であったが、本発明はコンクリート管１０を複数に分割した分割円弧体１０ａ，１０ｂの形態であるため、口径が３ｍ以上の大口径であっても現場への搬入を容易に行える。
また搬入対象の各分割円弧体１０ａ，１０ｂは製造環境の整った工場で予め高品質に製造できる。

敷設現場に到着したら、両分割円弧体１０ａ，１０ｂの側端面１５を相互に当接させて筒状に組み立てる。
図４に示すように両分割円弧体１０ａ，１０ｂの接合部の内側及び外側に露出する一対の連結用ボックス５０，５０間に夫々連結楔体５１を挿入して連結する。

次に図６に示すように隣接させた外殻１３，１３を突合せてできる凹部１６，１６間に連結止水板４０を収容して設置した後、図７に示すように複数の取付ボルト４３を締結して外殻１３，１３間を連結止水板４０で一体に連結する。

また連結止水板４０の板厚と分割円弧体１０ａ，１０ｂの凹部１６，１６の窪み量をほぼ等しく形成することで、連結止水板４０の突出を避け、外殻１３，１３や分割円弧体１０ａ，１０ｂの外周面と一致させることができる。
さらに、図７に示すように連結止水板４０と両分割円弧体１０ａ，１０ｂの接合部の断面形状が略Ｔ字形（略クランク形）を呈することになって、シール面積を広く確保できるので接合部に良好な止水性を確保できる。
さらにまた、連結止水板４０の裏面や分割円弧体１０ａ，１０ｂの側端面１５の全域、またはメス型継手の形成範囲に亘って予めエポキシ樹脂等のシール機能を有する被膜を形成しておけば、接合部の止水性がさらに良くなる。

以上説明した組立作業を行って筒状のコンクリート管１０を製作する。
コンクリート管１０の組立作業は、地上側で行っても良いが、立坑内で行ってもよい。

＜７＞連結部の作用
図８は推進時におけるコンクリート管１０のモデル図を示す。
コンクリート管１０を構成する分割円弧体１０ａ，１０ｂの連結部の内側と外側の両側が連結楔体５１，５１で連結されている。
そのため、コンクリート管１０が推進中に蛇行することに伴い、外力の作用位置が変化し、結果的に分割円弧体１０ａ，１０ｂの連結部に作用する圧縮力と引張力の作用方向が変化する。
図８のコンクリート管１０の左半は連結部の外側に引張力が作用し、内側に圧縮力が作用した場合を示し、コンクリート管１０の右半は連結部の外側に圧縮力が作用し、内側に引張力が作用した場合を示す。
このような場合において、連結部の内側と外側を連結した連結楔体５１，５１が何れの方向の力に対しても対抗できるので、推進力、曲げ力、せん断力などの外力に対して連結部が強度的弱点となることがない。

＜８＞継手部の作用
図９はコンクリート管１０，１０のオス型継手２０とメス型継手３０を相互に嵌合した嵌合部の縦断面図である。
符号５２はコンクリート管１０，１０の端面間に介在させたクッション材で、省略する場合がある。
図７に示す如く、メス型継手３０はコンクリート躯体本体の一端から突出した張出部１２と、外殻１３と、外殻１３，１３間を連結した連結止水板４０とにより合成（複合）構造体として構成できるので、コンクリート管１０に軸線方向へ向けた圧縮力（推進力）が作用したり、ローリングやピッチングによりコンクリート躯体本体の張出部１２に曲げが作用しても、コンクリート躯体本体の圧潰や曲げ破壊を回避できて、コンクリート管１０の継手部の耐力を増強し得る。

＜９＞その他の形態
以降に他の形態について説明するが、その説明に際し、前記した形態と同一の部位は同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。

図１０，１１は分割円弧体１０ａ，１０ｂの対向する側端面１５の複数箇所にせん断キー１８と、このせん断キー１８を収容可能なキー穴１９を設けた場合を示す。
せん断キー１８は、図１１に示すように分割円弧体１０ａ，１０ｂの何れか一方の躯体を突出させて一体に形成するか、或いは図１２に示すように別体のせん断キー１８を対向するキー穴１９，１９に嵌め込むようにしても良い。
本例のようにせん断キー１８を追加することで、コンクリート管の推進力、曲げ力、せん断力などの外力に対する耐力が格段向上するだけでなく、組み立ての施工性および組み立て精度を向上させることができるといった利点がある。

前記した形態は、コンクリート管１０の一端にコンクリート躯体本体を軸方向に突出させて形成した張出部１２と外殻１３とによりメス型継手３０を形成した場合について説明したが、図１３に示すように張出部１２をなくし、コンクリート躯体本体の端部から外殻１３のみを張り出してメス型継手３０を形成しても良い。
本例の場合も、付き合わせた外殻１３，１３の凹部１６，１６間を連結止水板４０で連結することは、先の形態と同様である。

また以上はコンクリート管１０を構成する各分割円弧体１０ａ，１０ｂのメス型継手３０の形成範囲に亘って外殻１３を被覆した場合について説明したが、外殻１３は各分割円弧体１０ａ，１０ｂの外周全面を覆って形成しても良い。
各分割円弧体１０ａ，１０ｂの外周全面を外殻１３で覆う場合、外殻１３の円周方向の両端部に形成する凹部１６，１６は、各分割円弧体１０ａ，１０ｂの軸方向に沿って連続して形成する必要がある。
連結止水板４０も上記した凹部１６，１６の寸法に合わせて横長のものを使用する。

また隣接させた外殻１３，１３の間に配置した連結止水板４０の固定手段としては、接着剤を塗布して接着してもよい。
望ましくはボルトと接着剤を併用するとよい。
接着剤としては、耐候性に優れ、高接着性の公知の接着剤を使用できる。

また以上は各分割円弧体１０ａ，１０ｂの接合面となる側端面１５を軸心と平行に直線的に形成した場合について説明したが、図１４に示すように、接合面となる側端面１５をクランク形に形成してもよい。
すなわち各分割円弧体１０ａ，１０ｂの軸心と平行な側端面１５ａを周方向にずらして形成すると共に、これらの側端面１５ａの間に円周方向側端面１５ｂを形成する。
円周方向側端面１５ｂの形成位置は特に制限はないが、各分割円弧体１０ａ，１０ｂのほぼ中央に形成することが望ましい。
また分割円弧体１０ａ，１０ｂの側端面１５ａ，１５ｂの内側および外側の複数箇所を複数のジョイント具で連結することは既述した各形態と同様である。

本実施の形態のように各分割円弧体１０ａ，１０ｂの側端面１５ａの一部に円周方向に沿った接合面１５ｂを形成することで、この円周方向の側端面１５ｂが推進力の伝達面となって複数のジョイント具（連結用ボックス５０と連結楔体５１等）のせん断体力の負担を著しく軽減できるだけでなく、コンクリート管１０の全体に高いせん断耐力を付与できるという利点がある。

本発明に係るコンクリート管の組立斜視図。組み立てを完了したコンクリート管の側面図。図１におけるIII−IIIの断面図。分割円弧体の連結手段の断面図。分割円弧体の連結手段の斜視図。分割円弧体の外殻間に連結止水板を組み付ける直前の説明図。分割円弧体の外殻間に連結止水板を組み付けた後の説明図。推進時におけるコンクリート管の作用を説明するためのモデル図。継手を介して嵌合させたコンクリート管の嵌合部の縦断面図。せん断キーを追加して設けた他の形態を説明するための分割円弧体の側端面の平面図。図１０におけるＶII−ＶIIの断面図。別体のせん断キーを用いた場合の断面図。他の嵌合形態を説明するためのコンクリート管の嵌合部の縦断面図。接合面となる側端面をクランク状に形成した他のコンクリート管の側面図。本発明が前提とする推進管の断面図。図１５のＡの拡大断面図。

符号の説明

１０コンクリート管
１０ａ，１０ｂ分割円弧体
１１コンクリート躯体本体
１２張出部
１３，１３外殻
１５側端面
１６凹部
１７ボルト穴
１８せん断キー
１９キー穴
２０オス型継手
３０メス型継手
４０連結止水板
４３取付ボルト
５０，５４連結用ボックス
５０ａ内部空間
５１連結楔体（ジョイント具）
５１ａ，５１ａ膨大部
５５ボルト（ジョイント具）

Claims

両端に相互に嵌合可能なオス型継手とメス型継手を形成した筒状のコンクリート管であって、
軸方向に沿って分割した複数の分割円弧体よりなり、
前記分割円弧体が円弧形のコンクリート躯体本体と、前記コンクリート躯体本体の外周面を被覆する外殻と、筒状に組み立てた前記複数の分割円弧体の外殻間に跨って接続する連結止水板とからなり、
前記分割円弧体の外周面であって、少なくともメス型継手の形成範囲に亘って外殻が被覆され、
前記分割円弧体の側端面の内側および外側の複数箇所に、該側端面と内外周面とに跨って複数の連結用ボックスが埋設され、
前記複数の分割円弧体の側端面を相互に当接させて筒状に組み立て、
前記複数の分割円弧体の接合部の内側及び外側に露出する一対の連結用ボックス間に夫々連結楔体を分割円弧体の側方から挿入して連結し、
前記複数の分割円弧体の外殻間を連結止水板で接続することを特徴とする、
コンクリート管。
請求項１において、前記分割円弧体の接合面となる側端面を略クランク形に形成したことを特徴とする、
コンクリート管。
請求項１または請求項２において、分割円弧体の側端面の内側および外側を複数の連結楔体で千鳥状に連結したことを特徴とする、コンクリート管。
請求項１乃至請求項３の何れか１項において、分割円弧体の側端面に、相互に嵌合可能なせん断キーとキー穴を追加して設けたことを特徴とする、コンクリート管。
請求項１乃至請求項４の何れか１項において、複数の分割円弧体の外殻間に跨って設置した連結止水板をボルト止めおよび／または接着により固定したことを特徴とする、コンクリート管。
請求項１乃至請求項５の何れか１項項において、分割円弧体の側端面の全域に亘ってシール機能を有する被膜を形成したことを特徴とする、コンクリート管。