JP5925497B2 - 管状体の補強構造 - Google Patents

Description

本発明は、地震や地盤沈下等の地盤変動に対する耐久性を向上させることのできる管状体の補強構造に関する。

マンホールや下水管等の地中に埋設される管状体は、一般に筒状の単位体（ピース）を複数個並置することにより設置される。例えば、マンホールの設置方法としては、工場にて製造したコンクリート製の複数の筒状単位体を組み立て、マンホールの全体形状を構築するものがある。図１１はこのような一般的なマンホールを示す説明図である。図示のように、マンホール５０は地盤１００に直立状態で埋設されており、複数のマンホール構成用筒状単位体５０−１、５０−２、５０−３、５０−４が上下方向に併置されて設置されている。そして、最下部の筒状単位体５０−４には、入水側の下水道本管５２ａと出水側の下水道本管５２ｂが連結されている。

一般的に、このようなマンホール５０を地中に設置する場合には、地盤１００を掘削した後、その底部に最下層の筒状単位体５０−４を設置し、その上に筒状単位体５０−３、５０−２、５０−１を順に載置する手順を繰り返す作業が行われる。

特開２００８−２１５０３４号公報

しかしながら、このようなマンホール等の管状体は単に筒状単位体を並置するだけで設置され、隣接する筒状単位体同士は特別な固定処理がなされていないことが多い。そのため、地震や地盤沈下等の地盤変動に起因して管状体に荷重がかかった場合、筒状単位体それぞれの位置が互いにずれるという問題があった。

筒状単位体の位置ずれが生じた場合にはその隙間から地中の土砂や地下水が流入して管状体の機能が失われる。このような位置ずれの生じた管状体を元の正常な状態とするには、管状体周囲の地盤を掘削して、位置ずれの生じた筒状単位体を元の位置に戻す作業を行うか、あるいは新規の管状体を新たに設置する方法しかなく、多大な労力と時間を要する作業が必要となることから、地盤変動に対応できる位置ずれ防止策が必要とされている。

したがって、本発明の目的は、地盤変動に起因する筒状単位体相互の位置ずれを防止することができる管状体の補強構造を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の管状体の補強構造は、複数の管状体形成用筒状単位体を並置することにより設置された既設の管状体の補強構造において、前記管状体の内壁で且つ前記複数の筒状単位体のうち隣接する筒状単位体相互に亘って連続形成された溝部と、前記溝部に嵌め込まれた剛性部材と、を有し、前記嵌め込まれた剛性部材の前記管状体軸方向の長さは、前記溝部の前記管状体軸方向の一方の端部から前記隣接する筒状単位体の境界部までの長さよりも長く形成されており、前記溝部の奥行きは前記溝部の幅よりも長いことを特徴とする。

この構成によれば、地震や地盤沈下等の地盤変動に起因して管状体に荷重がかかった場合に筒状単位体の位置が互いにずれる力が作用したとしても、上記溝部に嵌め込まれた剛性部材のせん断抵抗力によってその移動する力が受け止められるので、筒状単位体の位置ずれを防止することが可能となる。しかも、この補強構造では、管状体の内壁に溝部を形成し、その溝部に剛性部材を嵌め込むという簡易な処理で管状体に地盤変動に対する補強を行うことが可能となる。

請求項２に記載の管状体の補強構造は、前記溝部は、前記管状体の内壁で且つ前記複数の筒状単位体のうち隣接する筒状単位体相互に跨って前記管状体の軸方向に連続形成された第一溝部と、前記隣接する筒状単位体のそれぞれに設けられ、前記第一溝部と溝を共有し且つ前記管状体の周方向に延在する第二溝部と、を有し、前記剛性部材は、前記第一溝部と第二溝部に嵌め込み可能な一体成形部材であることを特徴とする。

地盤変動が地震の場合には特に、横方向だけでなく縦方向や斜め方向の荷重が連続してかかることが多い。上記構成によれば、第一溝部は管状体の軸方向に対して垂直方向の荷重に対応でき、第二溝部は筒状単位体が互いに離間する方向や斜めに傾く方向の力に対応することができるので、あらゆる方向の荷重に対応することのできる補強構造を得ることができる。

請求項３に記載の管状体の補強構造は、前記剛性部材の表面には緩衝材が被覆され、該緩衝材が被覆された剛性部材が前記溝部に嵌め込まれていることを特徴とする。

この構成によれば、地盤変動により相当の荷重が加わり、溝部に嵌め込まれた剛性部材にひずみが生じるような場合であっても、荷重が緩衝材によって緩衝されるので、剛性部材のひび割れや破損の発生を防止することができる。また、剛性部材の表面に緩衝材が被覆されていることにより剛性部材の防錆効果も奏されるので、高い補強効果を長期に亘り維持することが可能となる。

請求項４に記載の管状体の補強構造は、前記剛性部材が嵌め込まれた状態を維持するために前記管状体の内面に設けられる維持部材を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、溝部に嵌め込まれた状態の剛性部材が、地盤変動により管状体の内側方向に移動して抜け落ちそうな状態となっても、これを阻止することができ、更に確実な補強効果が奏される。

請求項５に記載の管状体の補強構造は、前記維持部材は、前記隣接する筒状単位体の境界部を全周に亘り前記管状体の内側から覆う筒状の被装部材であることを特徴とする。

この構成によれば、剛性部材の抜け落ちを防止することができるだけでなく、筒状の被装部材を被装することによって管状体全体の安定性が更に向上する。また、被装部材によって境界部の全周が覆われるので、境界部からの地下水や土砂の流入を阻止することも可能となる。

本発明の管状体の補強構造によれば、地盤変動に起因して管状体に荷重がかかった場合に筒状単位体の位置が互いにずれる力が生じても、隣接する筒状単位体相互に連続形成された溝部に剛性部材を嵌め込んだ構造によって、筒状単位体の位置ずれを防止することができる。したがって、地震等の地盤変動があっても管状体の機能を維持することが可能となる。

補強構造の一例を示すマンホール内部の斜視図である。 溝部の設置箇所を示すマンホールの横断面図である。 補強構造の他の例を示す斜視図である。 溝部の他の例を示すマンホール内部から見た図である。 緩衝材を備えた剛性部材を嵌め込んだ状態を示すマンホール内部から見た図である。 維持部材の一例を示すマンホール内部から見た図である。 被装部材のスリーブ及び固定部材を説明する側面図（ａ）及び要部拡大図である。 被装部材の弾性シート部材を示す斜視図（ａ）及び断面図（ｂ）である。 補強構造の他の設置例を示す断面図である。 補強構造の他の設置例を示す断面図である。 一般的なマンホールの構造を示す説明図である。

以下、図面を参照して本発明の管状体の補強構造の実施の形態を詳細に説明する。本発明の管状体補強構造は、複数の筒状単位体を並置することにより設置される管状体に適用される。以下、管状体の例として、複数の筒状単位体を上下方向に載置することにより設置されたマンホール（図１１参照）に本発明を適用する場合を例として説明する。図１１に示すマンホールは４個の筒状単位体５０−１、５０−２、５０−３、５０−４で構成されたマンホールである。なお、本発明において筒状とは、円筒状だけでなく、六角筒状や四角筒状等の角筒状や楕円筒状も含むものである。

図１は、本発明のマンホールの補強構造の実施の形態の一例における隣接する筒状単位体の境界部分の詳細を示す斜視図である。本図では、図１１で示した４個の筒状単位体５０−１〜５０−４のうち隣接する筒状単位体５０−２、５０−３の境界部分に補強構造を施す例を示している。

図示のように、隣接する筒状単位体５０−２、５０−３の境界部分には、マンホールの内壁で且つ隣接する筒状単位体５０−２、５０−３相互に亘って溝部１２が連続形成されている。すなわち、管状単位体５０−２、５０−３の境界部５１を跨るようにしてマンホール５０の軸方向に延在する溝部１２が形成されている。

本実施の形態では、溝部１２は、マンホール内側正面から見た形状が矩形状の溝部１２を示しており、溝部１２の奥側端面１２ａは円弧状に形成されている。溝部１２はマンホールの内壁を円盤状等の切削刃を有する切削機（ディスクグラインダー等）で切削すること等により形成することができる。溝部１２は少なくともマンホールの壁部が残るように形成されていればよく、溝部１２の奥行は好ましくはマンホールの壁部の１／２以下である。溝部１２の上下方向の長さは、例えば５〜２０ｃｍあればよく、溝部１２の幅は、例えば０．５〜２．５ｃｍあればよい。

そして、この溝部１２の内部に剛性部材１４を嵌め込むことにより本発明の補強構造が形成される。剛性部材１４は、嵌め込む対象のマンホール軸方向（上下方向）の長さＬが、溝部１２のマンホール軸方向の一方の端部（下端）１２ｂから境界部５１までの長さよりも長い形状とされていることが必要であり、本実施の形態では溝部１２の上下方向の長さより若干短い形状とされている。

剛性部材１４としては鉄や鋼等の金属や、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）等の繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）等、剛性を有する部材から構成され、その形状は溝部１２の形状に対応して縦断面形状が矩形状の剛性部材を示している。図示の例では剛性部材１４の後部端面１４ａは円弧状に形成された例を示しているが、平面状でもよい。この剛性部材１４によって地盤変動の際に筒状単位体が位置ずれする力が受け止められ、その位置ずれが防止される。

隣接する筒状単位体５０−２、５０−３の境界部分において、溝部１２は周方向に間隔を空けて複数箇所に設けられていることが好ましく、例えば、図２に示す境界部分の横断面図に示すように、３箇所（ａ）、４箇所（ｂ）、６箇所（ｃ）程度あればよい。この場合、複数の溝部１２はマンホール５０の周方向に略等間隔で設けられていることが好ましい。等間隔で設置することにより、あらゆる方向の外力に対して対向することができ、更に、嵌め込まれた剛性部材の一部にのみ荷重が偏って加えられることが回避され、的確な補強効果が図られる。

図３は、本発明の補強構造の他の例を示す溝部と剛性部材の斜視図である。図示のように、この溝部２２は、隣接する筒状単位体５０−２、５０−３相互に跨ってマンホール５０の軸方向に連続形成された第一溝部２２ａと、隣接する筒状単位体５０−２、５０−３のそれぞれに設けられ、第一溝部２２と溝を共有し且つマンホール５０の周方向に延在する第二溝部２２ｂとから構成されている。すなわち、この溝部２２は、マンホール５０の内側から見た正面形状が略エの字状とされている。

そして、溝部２２には、溝部２２の形状に対応し且つ溝部２２の形状よりも小さい形状を有する剛性部材２４が嵌め込まれる。この剛性部材２４は、互いに対向する２つの平板部２４ａと、その二つの平板部２４ａの間に二つの平板部２４ａの平面に対して垂直に起設された平板部２４ｂを有している。平板部２４ｂはその両端部が二つの平板部２４ａの中央にそれぞれ接した構成とされており、これら平板部２４ａと２４ｂは一体成形された部材とされていることが好ましい。剛性部材２４は溝部２２の形状と対応するように縦断面形状が略エの字状とされている。

溝部と剛性部材をこのような形状とすることにより、筒状単位体５０−２、５０−３が上下に離間する方向の力が作用した場合や、筒状単位体５０−２、５０−３が斜めに傾く力が作用した場合であっても、その離間や傾きの防止効果が図られる。

本例では溝部は略エの字状の例を示しているが、同様の離間・傾き防止効果は、マンホール内部から見た溝部の正面図である図４に示すように、略コの字状の溝部（ａ）や、第一溝部２２ａが第二溝部２２ｂから上下に突き出した構造の溝部（ｂ）とし、これらの溝部に対応する形状の剛性部材を嵌め込むことによっても得られる。

図５は、本発明の補強構造の他の実施の形態を示す説明図である。本図では、表面に緩衝材３６が被覆された剛性部材３４が溝部３２に嵌め込まれた補強構造を示している。すなわち、剛性部材３４を溝部３２に嵌め込んだ状態では、剛性部材３４と溝部３２との間に緩衝材３６が介在した構成とされている。緩衝材３６はポリエチレンやゴム、あるいはポリウレタン等の発泡体等の軟質部材からなる。

剛性部材３４に緩衝材３６を被覆する方法としては、剛性部材３４に含浸、吹き付け、どぶづけ等により緩衝材３６で被覆する方法や、剛性部材３４の外形状と同様の内形状を有するように成形した緩衝材に剛性部材を嵌合する方法等が挙げられる。

このように溝部と剛性部材との間に緩衝材を介在させた構成とすることにより、地盤変動により相当の荷重が加わり、溝部に嵌め込まれた剛性部材にひずみが生じるような場合であっても、加えられる荷重が緩衝材によって緩衝され、剛性部材のひび割れや破損の発生を防止することができる。

図６は、剛性部材が嵌め込まれた状態を維持するためにマンホールの内面に維持部材が設けられた例を示すマンホール内部から見た図である。この維持部材４０は可撓性を有する薄厚の板状部材からなり、マンホール内面の曲面に沿うように湾曲した形状としてマンホール内面に設置され、剛性部材３４をカバーする働きをする。本図に示す例では、平面形状が略矩形状の維持部材４０を示しており、その四隅がボルト４２によってマンホール５０の内面に固定されている。また、本図では、維持部材４０は、溝部３２と剛性部材３４の一部を覆う例を示しているが、全てが覆われるように維持部材４０の大きさを適宜調整してよい。

このように維持部材を設けることにより、溝部に嵌め込まれた剛性部材が、地震等の地盤変動によりマンホールの内側方向に移動して抜け落ちそうな状態となっても、これを阻止することができ、更に的確な補強構造が得られる。

次に、維持部材の他の例を図７及び図８を参照して説明する。この維持部材は、隣接する筒状単位体の境界部に上記したように溝部を形成し、次いで剛性部材を嵌め入れた後に、その境界部全周に亘ってマンホールの内側から覆う筒状の被装部材である。

この被装部材は、図７に示すスリーブＳ、固定部材８１及び図８に示す弾性シート部材７１から構成される。円筒状のスリーブＳは、図７（ａ）に示すように３枚のスリーブ構成部材６１を周方向に並べて配置されることによって構成される。

図７（ｂ）はスリーブ構成部材６１の対向端部６２の形状を説明する要部拡大図である。スリーブ構成部材６１の対向端部６２は、スリーブ構成部材６１の幅方向に沿って延在するように一直線状に形成されており、幅方向両端部にはそれぞれテーパ状の傾斜部６３が設けられている。

一方、図８（ａ）に示す弾性シート部材７１は、スリーブ構成部材６１によって形成されるスリーブＳの外周上に被装され、スリーブＳの外周面によってマンホールの内面に押圧されて密着される環状を有している。具体的には、図８（ｂ）にその断面形状を示すように、スリーブＳの外周上を被装する筒状のベース部７２と、ベース部７２の両端縁部外周上に各々周方向に沿って突出形成されて頂部がマンホール内面に密着する環状の突条部７３を有している。弾性シート部材７１の幅は、上記図１で示した溝部１２の上下方向の長さよりも長く形成されていることが好ましい。

図７（ａ）及び（ｂ）に示す固定部材８１は、例えばステンレスなどの錆びない金属製であり、スリーブ構成部材６１の上記傾斜部６３に対応する形状のくさび状部８１ａと２つの板状部８１ｂを有しており、くさび状部８１ｂはその両側から２つの板状部８１ｂで挟み覆われた構成とされている。

図７（ｂ）に示すように、固定部材８１をスリーブ構成部材６１の矢印方向に挿入し、スリーブ構成部材６１の対向端部６２間に介在させることによりスリーブ構成部材６１が互いに周方向に離間する方向に移動し、３枚のスリーブ構成部材からなるスリーブＳが拡径状態となる。これにより、スリーブＳの外周上に被装された弾性シート部材７１が境界部５１を含むマンホール内面５０ａ（図１０参照）に所定の押圧力で押圧されて密着固定され、隣接する筒状単位体の境界部５１が被装部材により全周に亘って覆われる。

この被装部材を被装することにより、剛性部材の抜け落ちを防止することができるだけでなく、マンホールの外側方向に力が加えられることによって更なる位置ずれ防止効果が図られると共に、管状体全体の安定性が更に向上する。また、境界部からの地下水や土砂の流入を阻止することも可能となる。

上記の例では３枚のスリーブ構成部材から構成されるスリーブＳを使用した例を示したが、スリーブ構成部材は一枚でもよい。この場合はその一枚のスリーブ構成部材を筒状とすることにより対向する端部間に上記したような固定部材を介在させることにより拡径状態とすることができる。

また、上記被装部材はスリーブＳと弾性シート部材とを有するものを例として示したが、スリーブＳと弾性シート部材をそれぞれ単独で被装部材として使用して隣接する筒状単位体の境界部を被装してもよい。

更に、上記図６と図７〜８で示した維持部材と被装部材は、単独で使用してもよく、組み合わせて使用してもよい。組み合わせて使用する場合は、図６の平板状維持部材を設置した後、その上に図７〜８で示す筒状の被装部材を被装する。

本発明においては、図９に示すように、マンホール５０の最上部の筒状単位体で且つ上端から下端に向かうに従い断面積が漸次大きくなる筒状単位体（いわゆる斜壁の筒状単位体）５０−１とこの直下に隣接する筒状単位体（いわゆる直壁の筒状単位体）５０−２との境界部に本発明の補強構造１０を設置することも可能である。

また、図１０に示すように、マンホール５０と下水管５２ａ、５２ｂとを中継接続するためにこれらの間に介在配置されるマンホール土台５６と筒状単位体５０−３の境界部に本発明の補強構造１０を設置してもよい。マンホール土台５６は一般に、マンホール設置の際に必要に応じて配置されるものであり、その形状は中空の直方体や円柱状である。マンホール土台５６は、その上面５６ａに直上の筒状単位体５０−３と接続するための孔部が穿設されており、側面に下水管５２ａ、５２ｂと接続するための孔部が穿設されている。なお、本図では各筒状単位体５０−１、５０−２、５０−３の境界部全てに補強構造１０が設置されている。

このように本発明の補強構造をマンホール５０の各所に多数設置することによりマンホール５０全体についてより効果的且つ万全な位置ずれ防止効果が図られる。

本発明の補強構造の適用対象はマンホールだけでなく、筒状単位体が並置されて設置されるあらゆる構造物、例えば、下水道管、ハンドホール、縦孔等に適用することができる。

本発明の補強構造は、既設のマンホールに設置することが有利であり、特に、複数のマンホール構成用筒状単位体が互いに特別な固定処理がなされていない既設のマンホールに適用することが有利である。

なお、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、種々の変更が可能である。例えば、上記説明した補強構造は円筒状のマンホールに適用された例を示したが、断面形状が四角形の枠状等の角筒状のマンホールにも適用することができる。

１０ 管状体の補強構造
１２ 溝部
１４ 剛性部材
２２ 溝部
２２ａ 第一溝部
２２ｂ 第二溝部
２４ 剛性部材
３２ 溝部
３４ 剛性部材
３６ 緩衝材
４０ 維持部材
４２ ボルト
５０ マンホール
５０ａ マンホール内面
５０ｂ マンホール外面
５０−１〜５０−４ マンホール構成用筒状単位体
５１ 境界部
５２ａ、５２ｂ 下水道本管
５６ マンホール土台
６１ スリーブ構成部材
７１ 弾性シート部材
８１ 固定部材
１００ 地盤

Claims (10)

1. 複数の管状体形成用筒状単位体を並置することにより設置された既設の管状体の補強構造において、
   前記管状体の内壁で且つ前記複数の筒状単位体のうち隣接する筒状単位体相互に亘って連続形成された溝部と、前記溝部に嵌め込まれた剛性部材と、を有し、
   前記嵌め込まれた剛性部材の前記管状体軸方向の長さは、前記溝部の前記管状体軸方向の一方の端部から前記隣接する筒状単位体の境界部までの長さよりも長く形成されており、
   前記溝部の奥行きは前記溝部の幅よりも長いことを特徴とする管状体の補強構造。
2. 前記溝部は、
   前記管状体の内壁で且つ前記複数の筒状単位体のうち隣接する筒状単位体相互に跨って前記管状体の軸方向に連続形成された第一溝部と、
   前記隣接する筒状単位体のそれぞれに設けられ、前記第一溝部と溝を共有し且つ前記管状体の周方向に延在する第二溝部と、
   を有し、
   前記剛性部材は、前記第一溝部と第二溝部に嵌め込み可能な一体成形部材であることを特徴とする請求項１に記載の管状体の補強構造。
3. 前記剛性部材の表面には緩衝材が被覆され、該緩衝材が被覆された剛性部材が前記溝部に嵌め込まれていることを特徴とする請求項１又は２に記載の管状体の補強構造。
4. 前記剛性部材が嵌め込まれた状態を維持するために前記管状体の内面に設けられる維持部材を備えたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の管状体の補強構造。
5. 前記維持部材は、前記隣接する筒状単位体の境界部を全周に亘り前記管状体の内側から覆う筒状の被装部材であることを特徴とする請求項４に記載の管状体の補強構造。
6. 複数の管状体形成用筒状単位体を並置することにより設置された既設の管状体の補強構造を形成する方法であって、
   前記管状体の内壁で且つ前記複数の筒状単位体のうち隣接する筒状単位体相互に亘って溝部を連続形成する工程、及び、
   前記溝部に剛性部材を嵌め込む工程、
   を含み、
   前記剛性部材の前記管状体軸方向の長さは、前記溝部の前記管状体軸方向の一方の端部から前記隣接する筒状単位体の境界部までの長さよりも長く形成され、
   前記溝部の奥行きは前記溝部の幅よりも長いことを特徴とする方法。
7. 前記溝部は、
   前記管状体の内壁で且つ前記複数の筒状単位体のうち隣接する筒状単位体相互に跨って前記管状体の軸方向に連続形成された第一溝部と、
   前記隣接する筒状単位体のそれぞれに設けられ、前記第一溝部と溝を共有し且つ前記管状体の周方向に延在する第二溝部と、
   を有し、
   前記剛性部材は、前記第一溝部と第二溝部に嵌め込み可能な一体成形部材であることを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記剛性部材の表面には緩衝材が被覆され、該緩衝材が被覆された剛性部材を前記溝部に嵌め込むことを特徴とする請求項６又は７に記載の方法。
9. 前記管状体の内面に、前記剛性部材が嵌め込まれた状態を維持するための維持部材を設ける工程を更に含むことを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記維持部材は、前記隣接する筒状単位体の境界部を全周に亘り前記管状体の内側から覆う筒状の被装部材であることを特徴とする請求項９に記載の方法。

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