JP5064351B2 - マンホールの浮上防止方法とそのマンホール - Google Patents

Description

本発明は、マンホールの浮上防止方法とそのマンホールに関するものである。

図１は、現在、一般に用いられている、日本下水道協会認定の組立マンホールの標準的構成を示すもので、１はマンホール蓋、２はマンホール蓋受枠、３は高さ調整リング、４は斜壁、５，６は直壁、７は底版、８はインバートで、一般に接着材等により接合され一体化されている。

周知のように、阪神・淡路や中越地震地において、地盤の液状化（流動化）により、数多くの前記組立マンホールが浮き上がり、救援の障害になったことは記憶に新しいところである。

そして、２００５年１月号の下水道協会誌Vol.４２No.５０７の６８頁表−２によれば、新潟県中越地震における組立マンホールの浮上がり、沈下は１，３６５件であったと報告されており、現在、国土交通省下水道部を初めとして下水道の技術分野において、その解決策について種々検討がなされ、また、種々の浮上防止対策工法が提案されている。

砂のような粒子の集合体である材料は、粒状体と呼ばれ、この粒状体には特有の性質としてダイレタンシーと称される性状、すなわち、せん断によって体積が変化する現象がある。例えば、粒状体はせん断力によって形状は変化するが、体積変化は起きない。ところが、粒状体は、ゆる詰めの状態のものにせん断力を加えると、蜜詰めの状態に変化して体積が収縮する。

乾燥した砂では、このような体積変化は瞬時に起きるが、水で飽和した砂では、間隙水が外部へ排出するのに必要な分だけ時間がかかることになるため、地震のような強い振盪による急激なせん断変形が生じる場合には排水が間に合わず、体積収縮を起こそうとすることになり、それにつれて有効応力が減少するため、砂は強度を失って、最終的には液体のような様相を呈することになる。これが液状化のメカニズムである。

そして、このようにして土壌が液状化した場合、多量の水分を含んだ土砂の比重は１．０以上２．０となる。

一方、組立マンホール（地下構造物）は、内部が空洞で、コップ状になっているので、液状化した地盤より見かけ比重が小さいため、地震の際の地盤が泥水化した時、浮上し始め、組立マンホールの下に浮遊している砂粒子が潜り込み、地震の終了と共に、砂粒子はそのまま再結合し、組立マンホールは浮上したままとなる。

この地盤の流動化による組立マンホールの浮上を防止する方法として、従来、底版、直壁及び斜壁等を一体化した組立マンホールの質量を大きくする、埋め戻し材料を選定して圧密度を高くする、埋め戻しを固化改良土で行うなどの技術があった。

しかしながら、これらの方法は、前述の日本下水道協会認定の組立マンホールの設計を変更しなければならず、しかも既設の組立マンホールには適用し得ないこと、埋め戻し材料のコスト増、実用的でないことや本来の即日復旧が困難である等の問題があった。

大地震発生が間近であることが叫ばれている今日、新設のものは勿論のこと特に既設組立マンホールの浮上防止を、現実的且つ有用な手法、すなわち、施工を容易、且つ効率的、継続的に行うことができ、しかも有効な効果が得られる浮上防止方法の出現が望まれている。

そこで、本願発明者は先に特許文献２に示すように組立マンホールの直壁にフランジ状の重量体を取り付け組立マンホールの見掛け比重を増す浮上防止方法とその組立マンホールを発案したが、この浮上防止方法では既設の組立マンホールにも適応できるが、既設の組立マンホールに、見掛け比重を増すための重量体であるフランジを施工する際には組立マンホールの周りのアスファルトや地層を開削する作業が必要となり、施工コストと施工期間がかかるという問題があった。

また、通常、組立マンホールの底版７には組立マンホールの自重とその上を通過する自動車等の繰り返し荷重が作用する。この場合底版に接触する直壁６は円筒なため、底版７の周囲には下方向に押圧力が作用し、底版７の中心部分には上方の反発力が作用するため、底版７の強度が足りない場合は、底版７がそれらの繰返し応力により破損する場合があった。
実用新案登録第３１２０７６１号公報 特開２００７−２６２７４７号公報 ２００５年１月号下水道協会誌Vol.４２No.５０７

そこで、本発明は、既設マンホールについて周囲を開削することなく浮上防止と底版破損防止に効果があり、しかも施工が容易な組立マンホールの浮上防止方法とそのマンホールを提供しようとするものである。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、請求項１記載の発明は、組立マンホールの内側に浮上防止用重量体と底版破損防止体を設けて、全体の見掛け比重を１．０以上としたことを特徴とするマンホールの浮上防止方法である。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記重量体は組立マンホールの内壁面に沿って設けられたことを特徴とするマンホールの浮上防止方法である。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記重量体と底版破損防止体を組立マンホールの内壁面とインバートに結合材で結合したことを特徴とするマンホールの浮上防止方法である。

請求項４記載の発明は、請求項２または請求項３記載の発明において、前記重量体は組立マンホールの内壁面に沿って環状に設けられたことを特徴とするマンホールの浮上防止方法である。

請求項５記載の発明は、請求項２ないし請求項４のいずれか１に記載の発明において、前記重量体と前記底版破損防止体を複数のセグメント状に構成したことを特徴とするマンホールの浮上防止方法である。

請求項６記載の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれか１に記載の発明において、前記重量体と前記底版破損防止体を金属製、コンクリート製、合成樹脂製の単独またはその組合せとしたことを特徴とするマンホールの浮上防止方法である。

請求項７記載の発明は、請求項１ないし請求項６のいずれか１に記載の発明において、前記底版破損防止帯の縦断面をＬ字状に形成したことを特徴とするマンホールの浮上防止方法である。

組立マンホールの内壁面に設けられる重量体の形状、大きさ、厚さ等は、設計的に選択決定され、その配置は、組立マンホールの構造に応じてバランスよく配置されるものとする。

請求項８記載の発明は、組立マンホールの内側に浮上防止用重量体と底版破損防止体を設けて、全体の見掛け比重を１．０以上としたことを特徴とするマンホールである。

請求項９記載の発明は、複数のセグメント状の浮上防止用重量体を組立マンホールの内壁面に形状に沿って環状に配置し、且つ底版破損防止体を設けて、全体の見掛け比重が１．０以上としたことを特徴とするマンホールである。

請求項１０記載の発明は、請求項９記載の発明において、前記浮上防止用重量体と前記底版破損防止体と組立マンホールの内壁面を結合材で結合したことを特徴とするマンホール。

請求項１１記載の発明は、請求項９記載または請求項１０記載の発明において、前記セグメント状の浮上防止用重量体に、マンホールの内側に設けた足掛けを挿通する貫通孔を設けたことを特徴とするマンホールである。

請求項１２記載の発明は、請求項９記載または請求項１０記載の発明において、前記セグメント状の浮上防止用重量体に足掛けを設けたことを特徴とするマンホールである。

請求項１３記載の発明は、請求項８ないし請求項１２のいずれか１に記載の発明において、前記重量体と前記底版破損防止体を金属製、コンクリート製、合成樹脂製の単独またはそれらの組合せとしたことを特徴とするマンホールである。

請求項１４記載の発明は、請求項８ないし請求項１３のいずれか１つに記載の発明において、前記底版破損防止帯の縦断面をＬ字状に形成したことを特徴とするマンホールである。

以上のように、本発明に係るマンホールの浮上防止方法は、重量体を組立マンホールの内側に設けることにより組立マンホール全体の見かけ比重を液状化した土壌の比重以上のものにするという、従来公知の重量化方式とは異なる新規な工法であり、この工法によれば、従来工法のように既設組立マンホールの周囲の開削作業をする必要がないため、道路幅が狭いところや埋設物が近接する場所にある既設マンホールの浮上防止対策化を図ることが可能となる。そしてこの浮上防止方法は、重量体をマンホールの躯体の内壁面に沿って配置することによりある程度の組立マンホールの内径が狭くなるが、マンホールの機能を阻害することなくマンホールの浮上防止効果を発揮することができる。

また、セグメント状の浮上防止用重量体を非対称形状の組立マンホールの内側に設けるものにおいて、セグメント状の重量体の長さが異なるものを組み合わせて使用して重量バランスをとることにより、液状化時における組立マンホールの振れを低減させることができる。

一方、コンクリート製のマンホールの耐用年数は５０年程度であるが、現在のマンホールでは既設年数が２０年以上経つものは、汚水から発生する硫化水素ガス等による腐食により、実際の耐用年数より早く劣化し、補強や交換が必要なマンホールが多い。

しかし、本発明において、前記重量体として、金属製、コンクリート製、合成樹脂製の単独またそれらを組合せたものを用い、劣化した組立マンホールの内壁面にモルタル等の結合材で結合することにより組立マンホールを補強更生させることができ、従って浮上防止効果に加えて劣化したマンホールの交換工事は不要となるので、その経済的効果は大である。

そして、前記重量体を既存の組立マンホールの内壁面に設けた場合は、底版にかかる荷重が増加するため、底版の強度を越えて底版が破損されるおそれがあるが、本発明の底版破損防止体を設けることにより底版の破損を防止することができる。

図２と図３は、本発明の第１の実施例を示す平面図とそのＡ−Ａ線断面図で、９は組立組立マンホールの底部の躯体、１０は直壁、１１は底版、１２はインバート、１３は直壁１０に接続された流出管、１４は直壁１０の内壁面に設けられた足掛け金具、１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆは接続部１６，１６，１６，１６で環状に連結されたセグメント状の鋳物製の重量体、１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅ，１７ｆは重量体兼用の縦断面がＬ字状の底版破損防止体、１８は重量体１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆと底版破損防止体１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅ，１７ｆと直壁１０を結合するモルタルである。

重量体１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆと底版破損防止体１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄは図４に示すように重量体と底版破損防止体の側面に設けた接続部１６とネジ孔１９をブチルゴム製のシーリング材２０を挟んで重ね合わせ、６角孔を有するボルト頭を設けたボルト２１により接続する。

本実施例では重量体１５ｃに横長の挿通孔２２が設けられ、前記挿通孔に足掛け金具１４を挿通させることで既存の組立マンホールに容易に設置することができる。なお、既存の足掛け金具がない場合は重量体１５ｃに設けることもできる。

直壁１０と重量体１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆ、直壁１０とインバート１２に底版破損防止体１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅ，１７ｆをモルタル１８により結合させ、重量体１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆと底版破損防止体１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅ，１７ｆはブチルゴム製のシーリング材で重ねられる。

この実施例では直壁１０の内径は１．５ｍで、重量体１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅ，１７ｆの厚さは５ｃｍ、高さは略２ｍである。重量体１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆを含んだ躯体９の内径は１．４ｍとなるが、マンホールの機能自体に支障はなく、また重量体１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆの６枚で１ｔ以上となる。組立マンホールの深さと周囲の土壌の性質により浮上防止に必要な組立マンホールの全体の見掛け比重は変化するが、かかる重量体１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆを組立マンホール内部に設置することにより土壌が液状化しても組立マンホールが浮上しない組立マンホールの全体の見掛け比重を組立マンホールの周囲を開削することなく容易に１．０以上にすることができ、重量体１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆにより組立マンホールの内壁面を覆うように構成したので劣化した組立マンホールを補強し更生することができる。

また底版破損防止体１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅ，１７ｆは下部をインバート１２または流出管１３の表面形状に合せて形成されているので地震が発生しても安定し、かつ流出管１３の機能を阻害しない。そして底版破損防止体１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅ，１７ｆは重量体の役割をすると共に底版の上面を覆うことで、底版の上方への反発力に抗して底版１１の破損を防止することができる。

本実施例において、重量体と底版破損防止体を全て金属製（実施例ではタグタイル鋳鉄製）としてもよいが、下部に設けた金属製の重量体で見掛け比重を１．０以上とすることができた場合は、上部は、薄いコンクリート製または合成樹脂製の重量体とすることもできる。また、本実施例においては、重量体及び底版破損防止体を直壁にモルタル１８を用いて結合させるようにしたが、アンカーボルト等を用いて結合させても良いことは勿論である。

標準的組立組立マンホールの縦断面図。 本発明の第１の実施例を示す平面図。 図２に示すＡ−Ａ線断面図。 図３のＢに示す拡大一部截断面図。

符号の説明

９ 躯体
１０ 直壁
１１ 底版
１２ インバート
１３ 流出管
１４ 足掛け金具
１５ａ〜１５ｆ 重量体
１６ 接続部
１７ａ〜１７ｆ 底版破損防止体
１８ モルタル

Claims (14)

1. 組立マンホールの内側に浮上防止用重量体と底版破損防止体を設けて、全体の見掛け比重を１．０以上としたことを特徴とするマンホールの浮上防止方法である。
2. 前記重量体は組立マンホールの内壁面に沿って設けられたことを特徴とする請求項１記載のマンホールの浮上防止方法。
3. 前記重量体と底版破損防止体を組立マンホールの内壁面とインバートに結合材で結合したことを特徴とする請求項２記載のマンホールの浮上防止方法。
4. 前記重量体は組立マンホールの内壁面に沿って環状に設けられたことを特徴とする請求項２または請求項３記載のマンホールの浮上防止方法。
5. 前記重量体と前記底版破損防止体を複数のセグメント状に構成したことを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１に記載のマンホールの浮上防止方法。
6. 前記重量体と前記底版破損防止体を金属製、コンクリート製、合成樹脂製の単独またはその組合せとしたことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１に記載のマンホールの浮上防止方法。
7. 前記底版破損防止帯の縦断面をＬ字状に形成したことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１に記載のマンホールの防止方法。
8. 組立マンホールの内側に浮上防止用重量体と底版破損防止体を設けて、全体の見掛け比重を１．０以上としたことを特徴とするマンホール。
9. 複数のセグメント状の浮上防止用重量体を組立マンホールの内壁面に形状に沿って環状に配置し、且つ底版破損防止体を設けて、全体の見掛け比重が１．０以上としたことを特徴とするマンホール。
10. 前記浮上防止用重量体と前記底版破損防止体と組立マンホールの内壁面を結合材で結合したことを特徴とする請求項９記載のマンホール。
11. 前記セグメント状の浮上防止用重量体に、マンホールの内側に設けた足掛けを挿通する貫通孔を設けたことを特徴とする請求項８記載または請求項９記載のマンホール。
12. 前記セグメント状の浮上防止用重量体に足掛けを設けたことを特徴とする請求項８記載または請求項９記載のマンホールである。
13. 前記重量体と前記底版破損防止体を金属製、コンクリート製、合成樹脂製の単独またはそれらの組合せとしたことを特徴とする請求項８ないし請求項１２のいずれか１に記載のマンホール。
14. 前記底版破損防止帯の縦断面をＬ字状に形成したことを特徴とする請求項８ないし請求項１３のいずれか１つに記載のマンホール。

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