JP4898233B2 - マンホールの浮上防止構造 - Google Patents

Description

本発明は、地下に埋設されるマンホールが地震時における地盤の液状化現象によって、浮上るのを防止するマンホールの浮上防止構造に関する。

地震時には地盤の液状化現象が起ることがあり、この現象によって地下埋設物のマンホールが地表に浮上ることが生じている。浮上りの原因は、マンホールの見掛けの比重が小さいためである。以下に、地盤の液状化現象発生及びマンホールの浮上りのメカニズムを詳しく説明する。
一般に、図３に示すようなマンホール５１は砂地盤５２に埋設されることがある。この場合、砂地盤５２は無数の砂粒５３よりできているが、砂粒５３と砂粒５３との間には隙間がある。そして、この隙間部分に水が存在して満たしている場合、その水を間隙水５４という。この間隙水５４の圧力は間隙水圧と呼ばれているが、通常時は静水圧となっている。このような場合に、地震が発生すると、図４に示す如く、砂粒５３が間隙に入り込もうとすることで、間隙水圧が上昇することになる。この間隙水圧の増加分を過剰間隙水圧と呼ぶが、過剰間隙水圧が発生し、間隙水圧が砂粒５３同士を押し付ける力（有効応力）よりも大きくなると、砂粒５３同士の接合が切れ、水５４の中に砂粒５３が漂うような状態になる。これが地盤の液状化現象である。この時、比重の小さい地中の構造物、例えば組立マンホール５１などは浮上り、比重の大きな構造物は液状化地盤に沈むという状況になる。そして、液状化現象はしばらくすると、図５に示す如く、水５４よりも比重の大きな砂粒５３が時間経過に伴い沈下し、砂地盤５２は再構築されることになる。
液状化現象の発生条件は、地盤の地下水位が高く、緩い砂質地盤である所に震度５程度の地震動があることと一般的に言われている。新潟県中越地震では、まさにこの状況であったため、マンホールが多数浮上った。

従来、地震時の地盤液状化現象によるマンホールの浮上りを防止する手段として、マンホールの底版を拡幅し、見掛けの比重を増加させたりする方法や、マンホールの側部を砕石や礫材などで囲む方法（例えば、特許文献１参照）が提供されている。
かかる技術においては、マンホールの側壁の周囲に礫材からなる埋め戻し材の層を設けるとともに、マンホールの地表側開口部の周囲に埋め戻し材の層に連続するように透水性舗装を行って、地震時におけるマンホールの浮上りを防止している。

特開平８−１６５６６６号公報

しかしながら、上述した従来の技術のうち、マンホールの底版を拡幅する方法にあっては、液状化地盤に対するマンホールの見掛けの比重を大幅に増大させることが難しいため、地震時の地盤液状化現象におけるマンホールの浮上りを十分に防止することができなかった。
また、上述した従来の技術のうち、マンホールの側部を礫材などで囲む方法にあっては、マンホールの周囲に礫材からなる埋め戻し材を囲むように埋設して締め固め、マンホールの地表側開口部の周囲に透水性舗装を行うため、装置全体が大掛かりで大規模の工事を必要として工事費用が高額となり、工事期間も長くなるという問題点があった。

本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、きわめて簡単な構造で大規模の工事を必要しない低コストの構造であって、既設のマンホールにも容易に適用可能であり、地震時の地盤液状化現象によるマンホールの浮上りを確実に防ぐことが可能なマンホールの浮上防止構造を提供することにある。

上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明は、埋設管路の点検等に使用すべくマンホール本体を立杭状に埋設して、前記埋設管路に接続させるマンホールの浮上防止構造において、前記マンホール本体の壁部に地中側とマンホール本体内部とを連通する複数の貫通孔を周方向に間隔を置いて形成し、該貫通孔を介してグラウト注入材を前記マンホール本体の内部から前記地中側に注入して固化させることにより、前記マンホール本体の壁部の全外周に沿って一定の大きさで、かつ前記マンホール本体の底部から上部付近までの上下方向の長さで、地盤改良構造体を設けている。

本発明において、前記マンホール本体と前記地盤改良構造体とが一体化しているのが好ましい。

上述の如く、本発明に係るマンホールの浮上防止構造は、埋設管路の点検等に使用すべくマンホール本体を立杭状に埋設して、前記埋設管路に接続させるマンホールの浮上防止構造において、前記マンホール本体の壁部に地中側とマンホール本体内部とを連通する複数の貫通孔を周方向に間隔を置いて形成し、該貫通孔を介してグラウト注入材を前記マンホール本体の内部から前記地中側に注入して固化させることにより、前記マンホール本体の壁部の全外周に沿って一定の大きさで、かつ前記マンホール本体の底部から上部付近までの上下方向の長さで、地盤改良構造体を設けているので、きわめて簡単な構造で大規模の工事を必要しない低コスト及び短期間の工事によって、地震による地盤の液状化現象の発生を防止し、地震時におけるマンホールの浮上りを確実に防ぐことができる。
しかも、本発明の浮上防止構造は、マンホールの設置箇所周辺における舗装道路を掘り起す必要がないので、車両通行止めなどを行わずに済み、既設のマンホールにも容易に適用することができる。

また、本発明において、前記マンホール本体と前記地盤改良構造体とが一体化していると、液状化地盤に対するマンホールの見掛けの比重を大幅に増大させることができ、地震時におけるマンホールの浮上りをより一層確実に防止することができる。

以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１及び図２は本発明の実施形態の浮上防止構造が適用されるマンホールであって、図１は地盤改良構造体を設ける前の状態の縦断面図、図２（Ａ）は地盤改良構造体を設けた後の状態の平面断面図、図２（Ｂ）はその縦断面図である。

図１において、１はマンホール、２はマンホール１のコンクリート部分であるマンホール本体であり、このマンホール本体２は、後述の埋設管路の点検等に使用すべく、例えば、円筒状のプレキャストコンクリートブロックを積み上げて構成されている。マンホール本体２の底部には底版３が設けられ、該底版３上にはインバートブロック４が設けられている。このインバートブロック４にはインバート４ａが形成され、該インバート４ａの両端部には埋設管路の下水道管５が接続されて、マンホール本体２の内部２００に排水を流通させるようになっている。

マンホール本体２は、円筒状の胴部ブロック６を1個または複数個（この例では1個）積み上げ、該胴部ブロック６の上に、片側をテーパ状に傾斜させた筒状の上部ブロック７を積み上げて形成されている。さらに、上部ブロック７の上部にはリング状の開口部ブロック８が載置され、該開口部ブロック８の上端開口部に図示しない上蓋が嵌合配置されている。そして、これら胴部ブロック６、上部ブロック７及び開口部ブロック８により、側壁（壁部）２ａが形成されている。
このように構成されたマンホール本体２は、上蓋の上面が地表面９と同じ高さになるように地中１０に立杭状に埋設され、下水道管５が接続されるようになっている。

上部ブロック７の設置箇所の側壁２ａには、マンホール本体２の内部２００と地中１０とを連通する複数個（本実施形態では４個）の貫通孔１１が周方向に等間隔を置いて穿孔されて、形成されている。これら貫通孔１１は、後述の地盤改良構造体を設ける際に用いられるものであり、マンホール本体２の上下方向の長さ、地盤の状況及び後述の地盤改良構造体の大きさに応じて任意の場所に任意の数が設けられるようになっている。
そこで、例えば、上部ブロック７の貫通孔１１から下方の底版３までの長さが１ｍ以上ある場合は、胴部ブロック６の設置箇所の側壁２ａに同様の貫通孔１２が周方向に等間隔を置いて４個穿孔されて、形成されている。

本発明の実施形態におけるマンホール本体２の側壁２ａの外周には、図２（Ａ）、（Ｂ）に示す如く、地盤改良構造体１３が全周にわたって設けられている。この地盤改良構造体１３は、後述の方法で地中１０に注入したグラウト注入材（セメント系材料等）が固化することによって形成されたものである。本実施形態の地盤改良構造体１３は、直径がマンホール本体２の直径の約２倍、高さが上部ブロック７の上端付近から胴部ブロック６の下端付近（底版３の上面付近）までの大きさの円筒状に形成されている。
このように、本発明の実施形態では、マンホール本体２の側壁２ａの周辺に地盤改良構造体１３が設けられているため、マンホール１の埋設箇所が砂粒と砂粒との間に間隙水の存在する砂地盤の地中１０であっても、砂粒と砂粒との間隙にグラウト注入材が充填されて地盤が改良されることになり、地震による地盤の液状化現象の発生原因を無くし、マンホール１の浮上りを防ぐことが可能な構造となっている。

このため、上部ブロック７の貫通孔１１内や、胴部ブロック６の貫通孔１２内には、図１に示す如く、グラウトホース１４の先端部がマンホール本体２の内部２００から地中１０側に向かって一定長さにわたり挿通配置されるようになっている。このグラウトホース１４は、グラウト注入材を供給するために用いられる搬送手段であり、その基端部は、地表面９上に設置したポンプ１５に接続され、これらグラウトホース１４及びポンプ１５を介して図外の注入材供給源からグラウト注入材が圧送されるようになっている。
なお、ポンプ１５には、グラウト注入材の供給量、注入圧力等を制御調整するため、図示しない流量測定器、注入圧力計などが電気的に接続されている。

本発明の実施形態の浮上防止構造は、まず、地表面９から設置箇所の地盤を所定の深さにわたり掘削して埋設穴を形成し、該埋設穴の底面に底版３を設置すると共に、インバートブロック４を積み重ねる。そして、貫通孔１２を形成した胴部ブロック６を底版３の上面に載置し、該胴部ブロック６の上端に貫通孔１１を形成した上部ブロック７を載せると共に、該上部ブロック７の上端に開口部ブロック８載置して積み重ねることによりマンホール本体２を組立てて、地表面９から立杭状に地中１０に埋設する一方、下水道管５に接続する。
次いで、図１に示す如く、ポンプ１５に接続されたグラウトホース１４をマンホール本体２の内部２００に入れ、ホース先端部を上部ブロック７の貫通孔１１から地中１０に向けて一定の長さにわたり押し込む。この状態で、ポンプ１５によって図外の注入材供給源からグラウト注入材を圧送し、グラウトホース１４の先端部からグラウト注入材を所定の供給量及び圧力で地中１０側に注入する。この注入作業をすべての貫通孔１１で行い、グラウト注入材が固化すれば、地盤改良構造体１３がマンホール本体２の側壁２ａの全周に沿って設けられ、マンホール１の浮上防止構造が得られることになる（図２参照）。なお、胴部ブロック６の上下方向の長さが大きく、マンホール本体２の高さが高い場合には、胴部ブロック６の貫通孔１２からも同様の注入作業を行うようにすると良い。

また、本発明の実施形態の浮上防止構造を既設のマンホール１に適用する場合には、現場でマンホール本体２の側壁２ａの所定箇所に複数個の貫通孔１１（貫通孔１２を含む）を穿孔し、上記グラウトホース１４及びポンプ１５を用いて、同様の注入作業でグラウト注入材を地中１０側に注入して固化させれば、地盤改良構造体１３がマンホール本体２の側壁２ａの全周に沿って設けられることになる。

本発明の実施形態の浮上防止構造では、マンホール本体２の側壁２ａに形成された貫通孔１１，１２を介して、マンホール本体２の内部２００から地中１０側に注入して固化させることにより、マンホール本体２の側壁２ａの全外周に沿って一定の大きさの地盤改良構造体１３を設けているので、仮にマンホール１の周囲が砂地盤であっても、地盤改良構造体１３の存在で地震時に地中１０に過剰間隙水圧が発生するような間隙がなく、地震による地盤の液状化現象の発生を防ぐことが可能となり、その結果、地震時におけるマンホール１の浮き上りを確実に防止することができる。

また、本発明の実施形態の浮上防止構造は、マンホール本体２の内部２００において、マンホール本体２の側壁２ａに複数個の貫通孔１１，１２を穿孔することによって地盤改良構造体１３を設けることも可能であるため、既設のマンホール１に対して容易かつ迅速に適用することができる。
これにより、長期間にわたり車両の通行を止めて、既設のマンホール１の周辺に施工された舗装道路などを掘り起こさなくても、地盤改良構造体１３を設けることができる。

以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。
例えば、本発明の浮上防止構造は、マンホール本体２の側壁２ａの外周に対して地盤改良構造体１３が一体化されていても、あるいは別体であっても良いが、貫通孔１１，１２にグラウト注入材を充填するなどして一体化した場合には、液状化地盤に対するマンホール１の見掛けの比重を大幅に増大させることができ、より確実にマンホール１の浮上りを防ぐことができる。

本発明の実施形態の浮上防止構造が適用されるマンホールであって、地盤改良構造体を設ける前の状態を示す縦断面図である。 本発明の実施形態の浮上防止構造が適用されるマンホールであって、（Ａ）は地盤改良構造体を設けた後の状態を示す平面断面図、（Ｂ）は地盤改良構造体を設けた後の状態を示す縦断面図である。 砂地盤に埋設されたマンホールを示す縦断面図である。 砂地盤に埋設されたマンホールにおいて、地盤の液状化現象が生じている状態を示す縦断面図である。 砂地盤に埋設されたマンホールにおいて、地盤の液状化現象が生じた後の状態を示す縦断面図である。

符号の説明

１ マンホール
２ マンホール本体
２ａ 側壁（壁部）
３ 底版
４ インバートブロック
４ａ インバート
５ 下水道管
６ 胴部ブロック
７ 上部ブロック
８ 開口部ブロック
９ 地表面
１０ 地中
１１，１２ 貫通孔
１３ 地盤改良構造体
１４ グラウトホース
１５ ポンプ
２００ マンホール本体の内部

Claims (2)

1. 埋設管路の点検等に使用すべくマンホール本体を立杭状に埋設して、前記埋設管路に接続させるマンホールの浮上防止構造において、前記マンホール本体の壁部に地中側とマンホール本体内部とを連通する複数の貫通孔を周方向に間隔を置いて形成し、該貫通孔を介してグラウト注入材を前記マンホール本体の内部から前記地中側に注入して固化させることにより、前記マンホール本体の壁部の全外周に沿って一定の大きさで、かつ前記マンホール本体の底部から上部付近までの上下方向の長さで、地盤改良構造体を設けたことを特徴とするマンホールの浮上防止構造。
2. 前記マンホール本体と前記地盤改良構造体とが一体化していることを特徴とする請求項１に記載のマンホールの浮上防止構造。

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