JP5155345B2 - マンホール等の立坑用円筒ケーシングの接続構造及びその接続構造に使用するシール材 - Google Patents

Description

この発明は、地中にマンホール等の立坑を構築する際に用いられるコンクリート製円筒ケーシング（立坑セグメント）に関し、特に、その円筒ケーシングの接続構造、及びその接続構造に使用するシール材に関するものである。

地中へのマンホール等の立坑の構築は、例えば、図６に示すように、刃口ケーシング１を有する円筒ケーシング２を、圧入機でもって周方向に揺動又は回転を与えつつ地盤Ｇ中に圧入し、その圧入深さに応じてその円筒ケーシング２の上部に円筒ケーシング３を接続し、その圧入作用及び接続作用を順々に行って所要の深さの立坑（マンホール）を構築する（特許文献１段落００１０〜同００１１、図３、特許文献２図８参照）。上下の円筒ケーシング２、３はノックピン等によって一体固定される。

その上下方向に接続される各円筒ケーシング２、３の対向する両端面の間にはシール材が介在される。そのシール材として、厚さ：３〜５ｍｍ、幅（ケーシングの径方向）：２０〜３０ｍｍ程度の平形のものがあり、そのシール材を下側の円筒ケーシング２の上側端面に貼り付け、その上に上側円筒ケーシング３を積み重ねてシールを行っている。
また、上下の円筒ケーシング２、３の両端面にその全周に亘ってそれぞれ対応する溝５が形成され、その溝５にその全周に亘ってシール材を装填して、立坑内外のシール（止水）を担保したものもある。そのとき、シール材は、接着材によって下側の円筒ケーシング２に固定され、下側の円筒ケーシング２に上側の円筒ケーシング３が積み重ねられることによってその上から押圧されて（押圧力を受けて）溝５内面に圧接してその両円筒ケーシング２、３の界面（両端面）をシールする。

その従来の溝５とシール材による接続構造として、図７に示すように、その上下の円筒ケーシング２、３の両溝５の縦断面が上下とも開口部５ａから徐々に括れた三角形をしてその頂部に取付け孔５ｂを設けた形状であり、シール材４もその縦断面が三角形状をしてその頂部に膨出係合部４ｂを設けた形状としたもの（シール材４）がある（特許文献２段落００２１〜同００２４、図５、図７参照）。

特開２００１−１３２３７９号公報 特開２００５−３２０７０２号公報

上記の平形シール材は、地震時などの上下の円筒ケーシング２、３の接合端面が開いた場合（本願図３（ｂ）、（ｄ）参照）や、立坑が深く、大深度で外水圧が高い場合、そのシール材ではそのシール性が担保されずに、立坑内に漏水する恐れがある。
一方、特許文献２に記載のシール材４にあっては、上記接合端面が開いた場合や、大深度で外水圧が高い場合においても、シール性が担保されて立坑内に漏水する恐れが少ない。
しかし、図７から理解できるように、シール材４はその断面形状が複雑であって、その成型が煩雑となり、高価なものとなっているとともに、複雑な構造の溝５への圧入のため、その圧入が確実に成されないと（図７に示すように、溝５にシール材４が変形無く十分に嵌っていないと）、そのシール性を担保できない恐れが生じる。

この発明は、上記実情の下、上記溝への嵌め込み作業性が良く、かつ十分な止水性（シール性）が担保できるようにすることを課題とする。

上記課題を達成するために、この発明は、上記シール材を、その縦断面中央に空洞を有しその最上下面が溝の底面に接して上からの押圧によりその空洞でもって下方向に潰されるとともに左右方向に突出する形状としたのである。
このシール材の最上下面が溝の底面に接することによって、この発明のシール材は、本願図７の膨出係合部５ｂを有することなく、その最上下面の溝底面への当接によってシール性を担保する。このように、膨出係合部５ｂの無いことは、溝にシール材を装填することが容易であって、その作業性が良いこととなる。
また、上からの押圧により空洞でもって左右方向に突出すれば、その突出した面が溝側面に圧接することとなってシール性（止水性）を担保する。

この発明の構成としては、地中にマンホール等の立坑を構築する際、その立坑内に軸方向を上下方向として設置した上下の円筒ケーシングの対向する両端面全周に亘ってそれぞれ対応する溝を形成し、その溝の全周に亘ってシール材を装填した円筒ケーシングの接続構造において、前記シール材はその縦断面中央に空洞を有し、前記上下の円筒ケーシングがその軸方向を上下方向としてその対向する両端面が接して設置された際、そのシール材は、両溝内に収まってその最上下面が溝の底面に接して上からの押圧によりその空洞でもって下方向に潰されているとともに左右方向に突出している構成を採用することができる。
この構成であると、地震等によって、上下の円筒ケーシングが上下方向相対的に移動してその上下の円筒ケーシングの対向する端面の間に目地開きが生じてシール材１３に水圧がかかると、そのシール材が前記水圧でもって移動して両溝の側面に押付けられるとともに前記端面間の目地開き内に食込んで止水する。

そのシール材の具体的な縦断面形状としては、円形、楕円形及びそれらの上下面を平面でカットしたフラット面としたもの等の、その断面幅が上下方向それぞれその幅の中央に向かって徐々に狭くなっている形状を採用することができる。一方、シール材の断面幅を上方向その幅の中央に向かって徐々に狭くなっているものとすれば、溝装填時のシール材が安定する（図５（ｅ）参照）。
また、シール材の断面幅は上下方向それぞれその幅の中央に向かって又は上方向その幅の中央に向かって徐々に狭くなっている形状でなくても、その縦断面が長方形、正方形等の角形であっても、上からの押圧によりその空洞でもって下方向に潰されるとともに左右方向に突出する形状であれば、何れでも良い。

これらの各縦断面形状において、上下面に円筒ケーシングの両端面全周に亘る対の突起をそれぞれ有して幅方向中心軸に対し左右線対称とすることができる。この断面形状であると、シール材への上方からの押付力が小さくてもシール材の圧縮域が大きくなって（抜け難い許容抜け出し量が大きくなって）、上下円筒ケーシングの界面（両端面間）の水圧が小さくても有効に止水効果を発揮する。
この場合、上方の溝が縦断面等脚台形、下方の溝が縦断面上下逆等脚台形、すなわち上下の溝が上下の円筒ケーシング界面でもって線対称の等脚台形とすると良い。この構造であると、シール材が上から押圧されて下方向に空洞でもって潰されると、幅方向中心軸に対し左右線対称であることから、左右両方向に確実に突出してその側面が溝の側面に確実に当接し、シール性が高いものとなる（図３参照）。

上記溝の断面形状は、上記シール材を装填してシール性を担保し得るものであれば、任意である。しかし、その溝の断面形状を奥中央に向かって徐々に狭くなる形状とすれば、開口部が広く奥に行くにしたがって狭くなっているものとなるため、その溝にシール材を装填する作業は容易である。例えば、開口部５ａから徐々に括れた三角形や、縦断面が上記台形状、半円状、半楕円状等とする（図１（ｂ）、図５（ａ）〜（ｄ）参照）。

この発明は、以上のように構成したので、シール材の溝への装填作業性が良く、また、十分なシール性を担保することができる。

（ａ）はこの発明の一実施形態の作業説明図、（ｂ）は同（ａ）の要部拡大図 同実施形態に係るシール材を示し、（ａ）は端面図、（ｂ）は部分斜視図 （ａ）〜（ｄ）は同実施形態におけるシール材の各シール作用図 同シール材の水圧試験説明図 （ａ）〜（ｅ）はシール材の他の実施形態の各例端面図 立坑の構築説明図 従来の円筒ケーシング接合部を示し、（ａ）は要部断面図、（ｂ）はそのシール材の端面図

この発明の一実施形態を図１〜図３に示し、この実施形態も従来と同様に、立坑内に、複数のコンクリート製円筒ケーシング２、３をその軸方向を上下方向として設置したマンホールの、上下の円筒ケーシング２、３・・の対向する両端面全周に亘ってそれぞれ対応する溝１１、１２を形成し、その溝１１、１２の全周に亘ってシール材１３を装填した円筒ケーシングの接続構造である。円筒ケーシング２、３・・は、その接続端面をノックピン（図示せず）で接続して立坑の深さに応じて所要数が連結して一体とされる。

その上下の溝１１、１２はその縦断面が両ケーシング２、３の界面を境にして対称となった等脚台形状であり、その縦断面の幅がその台形上辺中央に向かって徐々に狭くなっている。
シール材１３は、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）系又は天然ゴム（ＮＲ）系のゴムからなる長尺物であって、押出し成形などによって形成される。その縦断面形状は、ほぼ長方形をしてその中央に細長の空洞１４を有するとともに、上辺に対の三角状突起１６、下辺に台形状突起１５を有する幅方向中心軸ｃに対し左右対称となっている。上辺の突起１６・・は、中央部の２個に対して両側の２個の高さが低くされて、中央部の突起１６が溝底面に接した後に両側の突起１６が溝底面に接するようになって、全ての突起１６が溝底面に確実に接して十分なシール性を担保できるようになっている。その空洞１４及び各突起１５、１６は長さ方向全長に亘っている。

このシール材１３は、従来と同様にして上下の円筒ケーシング２、３の溝１１、１２内に装填される。このとき、シール材１３が円弧状の押出し成形品であったり、真っ直ぐな押出し成形品であったりするが、何れにしても、溝１１、１２の全長に装填した後、その重なり端を切断すると共に接着剤でもって円環状に接合する。このとき、前もってシール材１３を円環状に切断接合しておけば、溝１１、１２への接着剤による接着作業がないため、雨天時にも立坑の施工ができる。

このシール材１３の溝１１、１２への装填状態において、図１（ｂ）及び図３（ｂ）に示す地震時などの上下の円筒ケーシング２、３が上下に動いて両者の接合端面が離れた際（目地開きｔが生じた際）、シール材１３の上下の突起１５、１６が溝１１、１２の底面（奥面）から離れないように、シール材１３と溝１１、１２の深さ（高さ）を適宜に決定する。これによって、地震時等の目地開きｔが生じても、シール性が担保される。

このシール材１３は溝１１、１２に装填されると、図３（ａ）に示すように、上側の円筒ケーシング３の自重によって両円筒ケーシング２、３の端面が当接するまで圧縮される。このとき、シール材１３の縦断面形状が幅方向中心軸ｃに対し左右線対称の長方形なものであるとともに、各溝１１、１２の縦断面が等脚台形であることから、シール材１３が上から押圧されて下方向に空洞１４でもって潰されると、シール材１３は両溝１１、１２内に収まってその側面（両側壁１３ａ、１３ａ）は確実に外側（左右両方向）に膨出して円筒ケーシング２、３の当接端面の界面を確実にシールする。

このシール材１３が溝１１、１２内に装填された円筒ケーシング２、３の接合部は、立坑外側の水圧が低い場合、図３（ｃ）に示すように、円筒ケーシング２、３の当接端面（界面）から洩れ入る水（矢印）に対してシール材１３自身の圧縮力で止水し、高圧が働くと、同図（ｄ）に示すように、目地開きｔが生じても、シール材１３が溝１１、１２の一方の側面に押付けられる（移動する）とともにその目地開きｔ内に食い込んで止水する。この押付け及び食い込みは高圧になればなるほど強くなるため、止水効果は十分に担保できる。

このシール材１３の止水性を見るため、図４に示す実験を行った。この実験装置は、上下の無垢の円柱部材２１ａ、２１ｂの接合端面に円状加圧空間２２を形成し、その空間２２の周り全周に溝１１、１２を形成し、その溝１１、１２にシール材１３を装填したものである。図中、２３は締付けボルト、２４はエアー抜きバルブである。
この装置の上記空間２２内にポンプＰにより水圧をかけると（水を供給すると）、その水圧に応じて目地開きｔの大きさが変化する。その開き量はボルト２３の締め代によって調整する。
その各水圧、各片開き量（目地開きｔの幅）におけるこのシール材１３のシール性の結果を下記表１に示す。この実験結果によると、このシール材１３は十分なシール性を発揮することが確認できる。

上記実施形態は、断面等脚台形溝１１、１２及び断面長方形のシール材１３によって接合部のシール構造を構成したが、シール材がその縦断面中央に空洞を有しその最上下面が溝の底面に接して上からの押圧によりその空洞でもって下方向に潰されるとともに左右方向に突出する態様であれば、この発明の作用効果を得ることができる。このため、この発明は、その断面等脚台形溝１１、１２及び断面長方形のシール材１３に限らないことは勿論である。例えば、図５（ａ）に示す溝１１、１２は断面半円状、シール材１３は断面楕円状、同図（ｂ）に示す溝１１、１２は奥面が切り取られた（フラットにされた）断面半円状、同図（ｃ）に示すシール材１３も同じく上下面が切り取られた断面楕円状、同（ｄ）に示すシール材１３は、図２の態様において側面を弧状にした態様、それらにおいて、溝１１、１２が断面半楕円状、シール材１３が断面円状等が考えられる。さらに、溝１１、１２は、縦断面の幅が上下方向その幅の中央に向かって徐々に狭くなる形状に拘わらず、同（ｅ）に示すように奥面に向かって等幅の四角状等とし得る。また、シール材１３も、同図に示すように、その断面幅が上方向その幅の中央（中心線ｃ）に向かって徐々に狭くなっているものとすれば、溝１１、１２内への装填状態が安定する。

この図５（ａ）〜（ｃ）の各実施形態においても、突起１５、１６を設けることもできる。その突起の数及び位置も、上からの押圧により空洞１４でもって下方向に潰されるとともに左右方向に突出する態様であれば、任意である。上下の溝１１と１２は上下の円筒ケーシング２、３の界面に対して面対称でなくても良い。
また、円筒ケーシング２、３も図示のものに限定されず、単管と称されるもの等においてもこの発明は適応できることは勿論である。

２、３ 円筒ケーシング（セグメント）
１１、１２ 溝
１３ シール材
１４ 空洞
１５、１６ 突起
ｔ 目地開き

Claims (5)

1. 地中にマンホール等の立坑を構築する際、その立坑内に軸方向を上下方向として設置した上下の円筒ケーシング（２、３）の対向する両端面全周に亘ってそれぞれ対応する溝（１１、１２）を形成し、その溝（１１、１２）の全周に亘ってシール材（１３）を装填した円筒ケーシングの接続構造であって、
   上記上方の溝（１１）の縦断面の幅が上方その幅の中央に向かって徐々に狭くなって最上面に至っているとともに、下方の溝（１２）の縦断面の幅が下方その幅の中央に向かって徐々に狭くなって最下面に至っており、
   上記シール材（１３）はその縦断面中央に空洞（１４）を有し、上記上下の円筒ケーシング（２、３）がその軸方向を上下方向としてその対向する両端面が接して設置された際、そのシール材（１３）は、上記両溝（１１、１２）内に収まってその最上下面が溝（１１、１２）の底面に接して上からの押圧により前記空洞（１４）でもって下方向に潰されているとともに左右方向に突出しており、
   上記上下の円筒ケーシング（２、３）が上下方向相対的に移動してその上下の円筒ケーシング（２、３）の対向する端面の間に目地開き（ｔ）が生じて上記シール材（１３）に水圧がかかると、そのシール材（１３）が前記水圧でもって移動して上記両溝（１１、１２）の側面に押付けられるとともに前記目地開き（ｔ）内に食込んで止水することを特徴とする立坑用円筒ケーシングの接続構造。
2. 上記シール材（１３）の断面幅は上方向その幅の中央（ｃ）に向かって徐々に狭くなっていることを特徴とする請求項１に記載の立坑用円筒ケーシングの接続構造。
3. 上記シール材（１３）は、上下面に上記円筒ケーシングの両端面全周に亘る対の突起（１５、１６）をそれぞれ有して幅方向中心軸（ｃ）に対し左右線対称の縦断面であることを特徴とする請求項１又は２に記載の立坑用円筒ケーシングの接続構造。
4. 上記上方の溝（１１）が縦断面等脚台形であり、下方の溝（１２）が縦断面上下逆等脚台形であり、上記シール材（１３）は、上下面に上記円筒ケーシングの両端面全周に亘る対の突起（１５、１６）をそれぞれ有して幅方向中心軸（ｃ）に対し左右線対称の長方形縦断面であることを特徴とする請求項１に記載の立坑用円筒ケーシングの接続構造。
5. 請求項１、３又は４に記載の立坑用円筒ケーシングの接続構造に使用される上記シール材（１３）であって、縦断面中央に空洞（１４）を有し、上下面に上記円筒ケーシングの両端面全周に亘る対の突起（１５、１６）をそれぞれ有して幅方向中心軸（ｃ）に対し左右線対称の長方形縦断面であることを特徴とするシール材。

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