JP4554987B2 - 地下埋設管における接続部の耐震化工法および耐震化構造 - Google Patents

Description

本発明は、例えばマンホールや廃水処理層などのコンクリート製の地下埋設構造物の管取付壁に、流水管路の管体が剛構造で接続された接続部を、耐震構造に改良補修する耐震化工法と耐震化構造に関する。

地下に埋設される上下水道等の流水管路を構成する管体（ヒューム管、鋼管、セグメント管など）とコンクリート製の地下埋設構造物、例えばマンホールとの接続は、古くはマンホールの管取付壁に開設した削孔に管体を差し込み、その管体外周面と削孔内周との間にモルタル等を充填して剛構造で固定している。

このようにして剛構造で固定されたマンホール等と管体の接続部は、地震や地盤沈下等に伴う地殻変動に追随できず、前記剛構造接続部での管体とマンホール壁の破損、折損が発生する虞れがある。その為、阪神大震災以降、上記した剛構造接続部については耐震化の改修工事が順次行われており、この種改修工法として、例えば特許文献１に記載された耐震化工法が提案されている。

特開２００１−４０７５１号公報

上記した従来の耐震化工法は、既設流水管路の管体がマンホールの管取付壁に剛構造で一体化された既設マンホール内より、前記管体の周囲の管取付壁を、モルタル等と共に管体外周に沿って一定幅の環状配置に切除して管体と管取付壁とを分離させた後、該切除によって形成された環状空隙内に、水密性を維持しつつ弾性変形が可能な弾性シーリング材を充填して、管体と管取付壁を弾性シーリング材で連結するというものである。

このような改修工事は、管体口径が７０ｃｍ以下の小径管路については特に問題はないが、口径８０ｃｍ以上の中〜大径管路である場合は、管体周囲の管取付壁の切除に大掛かりな装置が必要であり、既設マンホール内での作業が困難であるという問題があった。

本発明はこのような従来事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、既設流水管路の管体口径に関係なく、容易に改修作業を行うことができる耐震化工法、耐震化構造を提供することにある。

上記目的を達成する為に本発明は、地下埋設構造物の管取付壁の削孔に、流水管路を構成する管体が剛構造で取り付けられている接続部を、前記構造物の内部より耐震構造に改修する工法であって、
前記管体における前記剛構造接続部より外側で且つ前記管取付壁の近傍箇所の管体内周面に、該管体の周方向に沿って凹溝を設けて脆弱部を形成した後、前記凹溝の開口部を可撓性継手で覆うことを特徴とする。

流水管路を構成する管体が取り付けられる地下埋設構造物としては、例えばマンホールや廃水処理槽などのコンクリート製の構造物をあげることができる。地下埋設構造物の形状は、一般的な円筒形状のマンホールに限らず、矩形形状の筒体、或いは五角形状等の多角形筒体等、何れでもよい。また、地下埋設構造物に対する流水管路の取付角度も特定されるものではない。
管体内周面に設ける凹溝は、ダイヤモンドチェンソー等の手持ちタイプ又はチェンソー形コンクリート切断機や、鋸歯式カッターを備えた据え置きタイプのコンクリート切断機を用いて形成することができる。
また前記凹溝は、通常、管取付壁の外面から３０ｃｍ程度離れた箇所に、開口幅４ｃｍ程度、管体の周壁厚の２／３程度の深さで形成することが好ましいが、これに限定されるものではない。
前記管体が中〜大径管路用のものである場合、通常、管体周壁内に補強筋が管体全長にわたって埋設されている。このような場合、前記凹溝形成時に前記補強筋を部分的に切断して無筋状の脆弱部を形成することが好ましい。

このようにして、既設の流水管路における地下埋設構造物との剛構造接続部の外側に脆弱部を形成することで、地震や地盤沈下等に伴う地殻変動が起こった際、その脆弱部に応力を集中させることができる。よって、前記剛構造接続部での管体とマンホール壁の破損、折損を防止することができる。
また、その脆弱部（凹溝）の内側を可撓性継手で覆っているので、該継手により管体の軸方向及び径方向への移動を吸収して、脆弱部における管体の破損、折損等を可及的に防止することができる。また、該脆弱部で破損、折損などが生じたとしても、凹溝の開口部が可撓性継手で覆われているので、管路からの漏水を防止して流水管路としての機能低下を防止し、安定した耐震機能を確保することが出来る。
また、管体内周面に凹溝を形成し、この凹溝を可撓性継手で覆う乾式工法により前記効果を得られるので、コンクリートやモルタル等を使う可撓部形成の湿式工法に比べ、迅速且つ簡単な工事で耐震構造に改修することができる。
尚、前記管体に亀裂などが入っていると、地震や地盤沈下等に伴う地殻変動が起こった際にその箇所に応力が集中してしまう虞れがあるので、薬液注入等により亀裂などを補修することが好ましい。

前記可撓性継手は、ゴム材や軟質合成樹脂材により、前記管体の軸方向及び径方向の移動を吸収する伸縮可撓部を備えるよう形成することが好ましい。
伸縮可撓部は、蛇腹形状や断面略Ｕ字形状等、各種形状とすることができるが、流水管路内を流れる流体や異物等の影響を回避するためには、前記凹溝に挿入可能な断面略Ｕ字形であることが好ましい。また、この場合、Ｕ字形の伸縮可撓部内に小石や土砂などの異物が詰まって伸縮性が阻害される虞れがあるので、該伸縮可撓部を前記凹溝に挿入して前記可撓性継手を前記管体内周面に取り付けた後、前記凹溝を塞ぐ遮蔽部材を前記管体内周面に装着することが好ましい。

また、前記可撓性継手は、前記凹溝に挿入される断面環状に形成すると共に、該伸縮可撓部の基部に切欠きを設け、前記脆弱部に応力がかかった際に該切欠きで切断されて断面略Ｕ字形に変形可能とすることもできる。この場合、前記遮蔽部材は必ずしも用いなくとも良い。

本発明によれば、既設の流水管路を構成する管体における地下埋設構造物の近傍箇所の内周に、凹溝を形成すると共にその凹溝を可撓性継手で覆うだけの乾式工法による容易な手段で、剛構造接続部はそのままにして、簡単に耐震構造への改修工事を行うことが出来る。
よって、小径管路はもとより、中〜大径管路に対しても短時間、低コストで作業を行い、安定した耐震性能を確保することができるなど、多くの効果を奏する。

本発明の実施形態の一例を図面に基づいて説明する。
図１は本例の耐震化構造を示し、この耐震化構造は、地下埋設構造物としてのマンホール１の管取付壁１ａに形成された削孔２内に、流水管路を構成する管体３が挿入され、その管体３の外周面と削孔内周面２ａとの間隙にモルタル４が充填されて、マンホール１と管体３がモルタル４で連結一体化された既設の地下埋設管における剛構造接続部ａにおいて、この剛構造接続部ａはそのままにして耐震構造に改修する為に、剛構造接続部ａより外側に脆弱部５を形成すると共に、この脆弱部５を、管体３内側から可撓性継手６、遮蔽部材７で覆っている。

管体３は中〜大径管路を構成するための口径８０ｃｍ以上のコンクリート製管体で、その周壁内に補強筋８が、管体全長にわたって埋設されている。

以下、前記耐震化構造の詳細について、その改修手順と共に図２〜図４を参照しながら説明する。
まず、図２に示すように、前記剛構造接続部ａより外側で且つ管取付壁１ａの近傍箇所、具体的には、管取付壁１ａから３０ｃｍ程度離間した箇所の管体内周面３ａに、管厚の２／３程度の深さ、開口幅４ｃｍ程度の凹溝９を管体周方向に沿って設けると共に、この凹溝９形成時に前記補強筋８を部分的に切断して該凹溝９内を無筋状として、管厚が１／３程度に削減された無筋状の脆弱部５を形成する。このとき、管体３は地中に埋設された安定状態にあるので、凹溝９を形成しても破損するような虞れはない。
凹溝９の形成と補強筋８の切断作業は、作業者が管体３内に入って手持ちタイプのチェンソー形コンクリート切断機を操作して行ったり、管体３内に鋸歯式カッター等を備えた据え置きタイプのコンクリート切断機を設置するなどして、容易に行うことができる。

次に、図３に示すように、凹溝９の開口部９ａの左右両側に、管体内周面３ａより一段低い段状凹部１０を、補強筋８が切断されない程度の深さをもって、管体周方向にわたり形成する。この段状凹部１０は、凹溝９と同様、チェンソー形や据え置きタイプのコンクリート切断機で容易に形成することができる。

次に、図４（イ）〜（ロ）に示すように、管体内周面３ａに可撓性継手６を装着して、凹溝９を管体内側から塞ぐ。
可撓性継手６は、管体３の軸方向及び径方向への移動を吸収し脆弱部５における管体３の破損、折損等を可及的に防止すると共に、脆弱部５で破損などが生じたとしても凹溝９の開口部９ａを管体内側から水密状に覆って漏水を防止するもので、軟質ゴムや軟性合成樹脂などの伸縮性と水密性を有する所望の材料により、凹溝９の開口部９ａを閉塞可能な径寸法をもった環状体に一体成形されている。
また、可撓性継手６は、前記左右の段状凹部１０内に収容される幅をもって形成され、管体内周面３ａの外側に配置することで、管体３内を流れる流体や異物等の影響を受けないようにする。
可撓性継手６の装着は、拡張バンド１１を用いて容易に行うことができる。拡張バンド１１は、金属製ベルトの端部同士を螺合部材で連結した環状バンドで、螺合部材の螺動進退によりその内径を縮径若しくは拡開し得るこの種技術分野で通常用いられるものである。尚、可撓性継手６は、ボルト止めなどの固定手段で装着することも可能だが、作業の手間や管体３に対する影響を考慮すると、拡張バンド１１のような締付手段により装着することが好ましい。

可撓性継手６は、管体３の軸方向及び径方向への移動を吸収するための伸縮可撓部１２を、長さ方向（軸方向）の中間部に備えており、本例では、凹溝９内に挿入可能な断面略Ｕ字形の伸縮可撓部１２が可撓性継手６の周方向全長にわたり形成されている。

このような可撓性継手６を用いた場合、伸縮可撓部１２内に土砂などが詰まってその伸縮機能が低下する虞れがあるので、これを防止するために本例では、図４（ハ）に示すように、遮蔽部材７を管体内周面３ａに装着して、凹溝９（段状凹部１０）を管体内側から塞いでいる。
遮蔽部材７は、硬質ゴムや硬質合成樹脂などの所望の材料により、段状凹部１０を閉塞可能な径寸法と幅寸法をもった環状体に一体成形されている。
遮蔽部材７は、内径を縮径若しくは拡開自在なＣリングなどの固定リング１３を用いて容易に固定することができる。尚、遮蔽部材７は、ボルト止めなどの固定手段で装着することも可能だが、作業の手間や管体３に対する影響を考慮すると、固定リング１３のような弾性締付手段により固定することが好ましい。

管体３に亀裂などが入っている箇所がある場合は、薬液注入等によりその亀裂などを補修する。

以上のようにして耐震化が完了した既設の地下埋設管におけるマンホール１との接続部において、地震や地盤沈下等に伴い地殻変動が発生した場合、脆弱部５に応力が集中し、剛構造接続部ａでの管体３と管取付壁１ａの破損、折損を防止することができる。
また、可撓性継手６により管体３の軸方向及び径方向への移動を吸収して、脆弱部５における管体３の破損、折損等を可及的に防止することができる。
また、図５に示すように、脆弱部５で破損などが生じたとしても、凹溝９の開口部９ａを可撓性継手６で覆っているので、管体３からの漏水を防止して流水管路としての機能低下を防止することが出来る。

図６には、前述した可撓性継手６の伸縮可撓部の変更例を示すが、前記同様の構成部分は重複する図示及び説明を一部省略し、変更部分のみ以下に述べる。
すなわち、この例の伸縮可撓部１２’は、前記凹溝９に挿入される断面環状に形成されると共に、その基部に設けた切欠き１４により、地殻変動が発生して脆弱部５に応力がかかった際に該切欠き１４で切断され、管体３の軸方向及び径方向の移動を吸収する断面略Ｕ字形に変形可能に形成されている。
この例においても、前述の例と同様の機能を果たすことができる。さらに、変形前の伸縮可撓部１２’内に土砂などが詰まる虞れがないので、前記した遮蔽部材７を省略できるなどの利点がある。

以上、本発明の実施形態の例を図面を参照して説明したが、本発明は図示例に限定されず、特許請求範囲に記載された技術的思想の範疇において種々の変更が可能であることは言うまでもない。

本発明の耐震化構造の実施形態の一例に係る縦断面図で要部を拡大して示す。 本発明の耐震化工法の実施形態の一例に係る凹溝形成工程を表し、（イ）は横断面図、（ロ）は縦断面図を示す。 図２の拡大図を示す。 本発明の耐震化工法の実施形態の一例に係る可撓性継手と遮蔽部材の取付工程を示す要部拡大断面図。 本発明の耐震化構造における地殻変動時の状況を示す要部拡大断面図。 本発明の耐震化構造の変形例を示す要部拡大断面図。

符号の説明

ａ：剛構造接続部
１：マンホール（地下埋設構造物）
１ａ：管取付壁
２：削孔
３：管体
３ａ：管体内周面
５：脆弱部
６：可撓性継手
７：遮蔽部材
８：補強筋
９：凹溝
９ａ：凹溝の開口部
１２，１２’：伸縮可撓部

Claims (5)

1. 地下埋設構造物の管取付壁の削孔に、流水管路を構成する管体が剛構造で取り付けられている接続部を、前記構造物の内部より耐震構造に改修する工法であって、
   前記剛構造接続部より外側で且つ前記管取付壁近傍箇所の管体内周面に、該管体の周方向に沿って凹溝を設けて脆弱部を形成した後、前記凹溝の開口部を可撓性継手で覆うことを特徴とする地下埋設管における接続部の耐震化工法。
2. 前記管体の周壁内に補強筋が管体全長にわたって埋設されており、前記凹溝形成時に前記補強筋を部分的に切断して無筋状の脆弱部を形成することを特徴とする請求項１記載の地下埋設管における接続部の耐震化工法。
3. 前記可撓性継手が、前記管体の軸方向及び径方向の移動を吸収する断面略Ｕ字形の伸縮可撓部を備え、該伸縮可撓部を前記凹溝に挿入して前記可撓性継手を前記管体内周面に取り付けた後、前記凹溝を塞ぐ遮蔽部材を前記管体内周面に装着することを特徴とする請求項１又は２記載の地下埋設管における接続部の耐震化工法。
4. 前記可撓性継手が、前記凹溝に挿入される断面環状の伸縮可撓部を備え、該伸縮可撓部はその基部に設けた切欠きにより、前記脆弱部に応力がかかった際に該切欠きで切断されて、前記管体の軸方向及び径方向の移動を吸収する断面略Ｕ字形に変形可能に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の地下埋設管における接続部の耐震化工法。
5. 地下埋設構造物の管取付壁の削孔に、流水管路を構成する管体が剛構造で取り付けられている接続部の耐震化構造であって、
   前記管体における前記剛構造接続部より外側で且つ前記管取付壁近傍箇所の管体内周面に形成された応力を集中させるための脆弱部と、該脆弱部を管体内側から覆う可撓性継手を備えたことを特徴とする地下埋設管における接続部の耐震化構造。

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