(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
埋設して配置される管路の管路構造であって、
前記管路構造は、互いに一定の距離をあけて配置された少なくとも２つの継ぎ輪と、複数本の直管とを含み、前記直管が互いに継手によって接続されることにより、前記直管からなる管路が形成されており、
前記直管からなる管路であって、両端が前記互いに一定の距離をあけて配置された継ぎ輪に接続された継ぎ輪間管路と、
前記直管からなる管路であって、一端のみが前記継ぎ輪に接続された継ぎ輪外管路において、
前記継ぎ輪間管路の長さと同じ長さの前記継ぎ輪外管路を比較したとき、前記継ぎ輪間管路の方が前記継ぎ輪外管路よりも前記継手の数が多くなるように構成されていることを特徴とする管路構造。
【請求項２】
前記直管同士を互いに接続するための直管継手構造は、一方の直管の端部に形成された受口の内部に他方の直管の端部に形成された挿し口を挿入した継手であって、前記受口と前記挿し口は相対的に管軸方向及び管軸直角方向への動きを許容可能な構造を有しており、
前記継ぎ輪と前記直管を接続するための継ぎ輪継手構造は、前記継ぎ輪の端部に前記直管の挿し口が差し込まれ、前記継ぎ輪と前記挿し口は相対的に管軸方向への動きを許容可能な構造を有している、請求項１に記載の管路構造。
【請求項３】
前記継ぎ輪継手構造の管軸方向伸縮量は、前記直管継手構造の管軸方向の伸縮量より大きくなるように構成される、請求項２に記載の管路構造。
【請求項４】
前記直管には、管軸方向に第１の長さを有する第１の直管と、前記第１の長さより短い第２の長さを管軸方向に有する第２の直管が存在し、前記第２の直管が前記継ぎ輪間管路に少なくとも１本含まれる、請求項１から３のいずれか１項に記載の管路構造。
【請求項５】
前記継ぎ輪は、管軸方向の両端から挿し口が挿しこまれる、請求項１から４のいずれか１項に記載の管路構造。
【請求項６】
前記継ぎ輪継手構造に用いられる前記直管が、前記第２の直管である、請求項４に記載の管路構造。
【請求項７】
前記継ぎ輪は、継ぎ輪の軸方向の一部の内径が、前記直管の挿し口外径よりも小さい、請求項１から６のいずれか１項に記載の管路構造。
【請求項８】
前記管路構造は、管軸方向の両端部が挿し口である乙切管を少なくとも１本含む、請求項１から７のいずれか１項に記載の管路構造。
【請求項９】
前記管路構造は、前記管路に異形管を含む、請求項１から８のいずれか１項に記載の管路構造。
【請求項１０】
前記管路構造は、断層が存在する地盤に埋設されるものであり、
前記管路構造が埋設される範囲における、管軸直角方向の地盤変位量の想定量を吸収可能な数の前記直管継手構造を含む、請求項２に記載の管路構造。
【請求項１１】
前記管路構造は、断層が存在する地盤に埋設されるものであり、
前記２つの継ぎ輪が、前記断層を挟み込む位置に配置されている、請求項１から１０のいずれか１項に記載の管路構造。
【請求項１２】
前記管路構造は、断層が存在する地盤に埋設されるものであり、
前記継ぎ輪と、前記継ぎ輪間管路からなる耐断層管路構造が、連続して複数配置されている、請求項１から１１のいずれか１項に記載の管路構造。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか１項に記載の管路構造を示す管路構造データをコンピュータにより出力させるための管路構造用プログラムであって、
前記コンピュータは、プロセッサと、メモリとを備え、
前記メモリは、前記管路を埋設する対象となる範囲の断層変位量および断層交差角度を示す断層条件データと、前記継手構造が管軸直角方向への変位を吸収可能な変位吸収量データとを記憶するよう構成されており、
前記管路構造用プログラムは、前記プロセッサに、
前記管路を埋設する対象となる範囲において、一定の距離をあけて配置される前記２つの継ぎ輪の間の距離情報を取得するステップと、
前記管路を埋設する対象となる範囲の前記断層条件データに基づいて、前記管路構造の管軸直角方向の地盤変位量を示す直角方向変位データを算出するステップと、
前記直角方向変位データと、前記変位吸収量データとに基づいて、前記プロセッサが管軸直角方向の地盤変位量を吸収可能な継手数を示す継手数情報を、演算により生成するステップと、
前記管路構造を、前記距離情報および前記継手数情報に基づいて決定し、決定された前記管路構造を示す管路構造データを出力するステップとを実行させる、管路構造用プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、埋設して配置される管路の管路構造、および管路構造を設計するためのプログラムに関し、特に、断層が動くことにより生じる大きな地盤変位（断層変位）に追随することで管路の亀裂や破損等を抑制することができる管路構造を実現するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
水道、ガス等を供給するための管路が各地に設置されている。これらの管路は、複数本の直管を含み、これらの直管が継手により接続されている。例えば、特開２０１０−２６１４６８号公報（特許文献１）と特開２００４−２３２６７９号公報（特許文献２）とには、継手部分が伸縮・屈曲し、地震などによる地盤の動きに追随することで管路の機能を維持するための、いわゆる耐震継手について記載されている。
【０００３】
管路は、活断層などの大きな地盤変位が想定される地域に埋設されることがある。断層がある場所では、正断層や逆断層、または横ずれといった断層の動きによって地盤の変位量が数ｍとなることがあり、前記の特許文献に記載されるような従来の耐震継手だけでは、この大きな地盤変位に対応可能な伸縮・屈曲機能を得ることができず、管路がライフラインとして機能することが困難となることがある。そこで、管路が大きな地盤変位に対応するために様々な技術が検討されている。例えば、特開２００６−７０９９４号公報（特許文献３）には、管と管とを接続する部分となる継手の屈曲機能（曲げ性能）を向上させた離脱防止継手が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２６１４６８号公報
【特許文献２】特開２００４−２３２６７９号公報
【特許文献３】特開２００６−７０９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献３に記載されるように、継手が屈曲可能な曲げ角度には限界がある。継手が屈曲可能な曲げ角度の限界として、特許文献３には、１つの許容曲げ角度が１．５度、限界曲げ角度が３．３度の継手が一例として記載されている。一定の長さを有する管を複数本使用し、継手により管を接続して管路を形成する場合、継手が屈曲可能な曲げ角度に限界があるため、管路が対応できる変位にも一定の限界があるので、かならずしも大きな地盤変位に対応できるとは言えない。
【０００６】
したがって、地盤のより大きな変位にも管路を対応させることのできる技術、すなわち、管路が埋設された地盤がより大きな変位を生じても、管路に機能を維持させる技術が求められている。断層が大きな変位を引き起こす可能性がある場合に、この大きな変位にも管路が追随でき、管路が求められるライフラインとしての機能を維持させることが望ましい。
【０００７】
本願発明は、上記の課題に鑑みなされたものであって、その目的は、断層が動くことにより生じる大きな地盤変位にも管路を対応させることが可能な管路構造、および、このような管路構造の設計を支援するために、管路構造を示す管路構造データを出力するための管路構造用プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明によると、埋設して配置される管路の管路構造が提供される。前記管路構造は、互いに一定の距離をあけて配置された少なくとも２つの継ぎ輪と、複数本の直管とを含み、前記直管が互いに継手によって接続されることにより、前記直管からなる管路が形成されており、前記直管からなる管路であって、両端が前記互いに一定の距離をあけて配置された継ぎ輪に接続された継ぎ輪間管路と、前記直管からなる管路であって、一端のみが前記継ぎ輪に接続された継ぎ輪外管路において、前記継ぎ輪間管路の長さと同じ長さの前記継ぎ輪外管路を比較したとき、前記継ぎ輪間管路の方が前記継ぎ輪外管路よりも前記継手の数が多くなるように構成されている。
【０００９】
請求項２の発明によると、請求項１に記載の管路構造であって、前記直管同士を互いに接続するための直管継手構造は、一方の直管の端部に形成された受口の内部に他方の直管の端部に形成された挿し口を挿入した継手であって、前記受口と前記挿し口は相対的に管軸方向及び管軸直角方向への動きを許容可能な構造を有しており、前記継ぎ輪と前記直管を接続するための継ぎ輪継手構造は、前記継ぎ輪の端部に前記直管の挿し口が差し込まれ、前記継ぎ輪と前記挿し口は相対的に管軸方向への動きを許容可能な構造を有している。
【００１０】
請求項３の発明によると、請求項２に記載の管路構造であって、前記継ぎ輪継手構造の管軸方向伸縮量は、前記直管継手構造の管軸方向の伸縮量より大きくなるように構成される。
【００１１】
請求項４の発明によると、請求項１から３のいずれか１項に記載の管路構造であって、前記直管には、管軸方向に第１の長さを有する第１の直管と、前記第１の長さより短い第２の長さを管軸方向に有する第２の直管が存在し、前記第２の直管が前記継ぎ輪間管路に少なくとも１本含まれる。
【００１２】
請求項５の発明によると、請求項１から４のいずれか１項に記載の管路構造であって、前記継ぎ輪は、管軸方向の両端から挿し口が挿しこまれる。
【００１３】
請求項６の発明によると、請求項４に記載の管路構造であって、前記継ぎ輪継手構造に用いられる前記直管が、前記第２の直管である。
【００１４】
請求項７の発明によると、請求項１から６のいずれか１項に記載の管路構造であって、前記継ぎ輪は、継ぎ輪の軸方向の一部の内径が、前記直管の挿し口外径よりも小さい。
【００１５】
請求項８の発明によると、請求項１から７のいずれか１項に記載の管路構造であって、前記管路構造は、管軸方向の両端部が挿し口である乙切管を少なくとも１本含む。
【００１６】
請求項９の発明によると、請求項１から８のいずれか１項に記載の管路構造であって、前記管路構造は、前記管路に異形管を含む。異形管とは、例えば、曲管、異径管、分岐管などである。
【００１７】
請求項１０の発明によると、請求項２に記載の管路構造であって、前記管路構造は、断層が存在する地盤に埋設されるものであり、前記管路構造が埋設される範囲における、管軸直角方向の地盤変位量の想定量を吸収可能な数の前記直管継手構造を含む。
【００１８】
請求項１１の発明によると、請求項１から１０のいずれか１項に記載の管路構造であって、前記管路構造は、断層が存在する地盤に埋設されるものであり、前記２つの継ぎ輪が、前記断層を挟み込む位置に配置されている。
【００１９】
請求項１２の発明によると、請求項１から１１のいずれか１項に記載の管路構造であって、前記管路構造は、断層が存在する地盤に埋設されるものであり、前記継ぎ輪と、前記継ぎ輪間管路からなる耐断層管路構造が、連続して複数配置されている。
【００２０】
請求項１３の発明によると、請求項１から１２のいずれか１項に記載の管路構造を示す管路構造データをコンピュータにより出力させるための管路構造用プログラムが提供される。前記コンピュータは、プロセッサと、メモリとを備え、前記メモリは、前記管路を埋設する対象となる範囲の断層変位量および断層交差角度を示す断層条件データと、前記直管継手構造が管軸直角方向への変位を吸収可能な変位吸収量データとを記憶するよう構成されている。前記管路構造用プログラムは、前記プロセッサに、前記管路を埋設する対象となる範囲において、一定の距離をあけて配置される前記２つの継ぎ輪の間の距離情報を取得するステップと、前記管路を埋設する対象となる範囲の前記断層条件データに基づいて、前記管路構造の管軸直角方向の地盤変位量を示す直角方向変位データを算出するステップと、前記直角方向変位データと、前記変位吸収量データとに基づいて、前記プロセッサが管軸直角方向の地盤変位量を吸収可能な継手数を示す継手数情報を、演算により生成するステップと、前記管路構造を、前記距離情報および前記継手数情報に基づいて決定し、決定された前記管路構造を示す管路構造データを出力するステップとを実行させる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の管路構造によれば、複数本の直管が互いに継手によって接続された直管からなる管路の両端が継ぎ輪に接続された継ぎ輪間管路と、前記継ぎ輪の他方に位置する管路である継ぎ輪外管路を継ぎ輪間管路長さと同じ長さで比較したとき、前記継ぎ輪間管路の方が前記継ぎ輪外管路よりも継手の数が多くなるように構成し、地盤の変位に対応できる継手の数を増加させることにより、より大きな地盤の変位に対しても、対応（吸収）可能な管路とすることができ、断層の変位においても、管路が破壊されず変位に追随できる可能性を高めることができる。
【００２２】
また、本発明の管路構造用プログラムによれば、地盤の大きな変位に対応（吸収）可能な管路構造を容易に設計することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】一実施の形態に従って配管された管路の側面図である。
【図２】継手によって変位に対応する構成を示す概念図である。
【図３】継ぎ輪５１によって管軸方向の変位に対応可能な構成を示す概念図である。
【図４】直管同士が接続される継手の構造を示す図である。
【図５】継ぎ輪５１の構造を示す図である。
【図６】継ぎ輪間に長尺管５４を配置せず短尺管５２を複数本配置する場合の、地盤変位に応じて対応可能な変位量を示す図である。
【図７】継ぎ輪間に短尺管５２を配置せず長尺管５４を複数本配置する場合の、地盤変位に応じて対応可能な変位量を示す図である。
【図８】継ぎ輪間に、少なくとも１本の短尺管５２を配置して、複数本の直管を継手により接続する場合の、地盤変位に応じて対応可能な変位量を示す図である。
【図９】コンピュータシステムの一例としてのＰＣ（Personal  Computer）の構成を示すブロック図である。
【図１０】制御部２０７がプログラムに従って管路構造データ２６５を出力する処理を示すフローチャートである。
【図１１】小口径管に適用される継手の例を示す図である。
【図１２】大口径管に適用される継手の例を示す図である。
【図１３】断層変位が想定される地帯に、４つの継ぎ輪５１を使用する例を示す図である。
【図１４】断層変位が想定される地帯に、４つの継ぎ輪５１を使用する別の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態に係る管路構造と、管路構造をコンピュータにより設計するためのプログラムの処理について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
【００２５】
以下の説明では、水道用の管路を例にとって説明する。
＜管路構造の概要＞
図１は、一実施の形態に従って配管された管路の側面図である。図１を参照して、管路１００の管路構造は、継ぎ輪５１と、複数本の短尺管５２（短尺管５２［１］〜短尺管５２［Ｎ］）と、乙切管５３とを含む。図１に示すように、管路構造は、互いに一定の距離をあけて配置された少なくとも２つの継ぎ輪５１（継ぎ輪５１［１］と継ぎ輪５１［２］）によって挟まれる内側の地帯に複数本の短尺管５２を配置し、その外側に複数本の長尺管５４を配置している。乙切管５３、短尺管５２、長尺管５４などの直管が互いに継手によって接続されることで、直管からなる管路が形成される。図１の例では、継ぎ輪間に配置される、直管からなる管路（乙切管５３および複数本の短尺管５２によって形成される管路）を、継ぎ輪間管路として示している。継ぎ輪間管路では、その管路の両端がそれぞれ継ぎ輪５１［１］と継ぎ輪５１［２］とに接続されている。また、管路の一端が継ぎ輪５１に接続される、直管からなる管路を、継ぎ輪外管路として示している。
【００２６】
継ぎ輪５１は、両端が受口を有しており、受口により他の管の挿入を受け付けて、離脱防止機能を有して他の管と接続する。継ぎ輪５１は、管軸方向に管が移動可能な接続構造を有している。すなわち、継ぎ輪５１は、管軸方向の変位に追随するための接続構造を有している。継ぎ輪５１は、例えば１ｍ〜２．５ｍ程度（これらに限られない）の径のものを用いることができる。継ぎ輪５１は、例えば１ｍ〜３ｍ程度（これらに限られない）の長さのものを用いることができ、長い方が管軸方向の変位対応量を大きくすることができる。なお、継ぎ輪同士の間隔は、埋設される地帯の状況にもよるが、その機能を発揮するためには１０〜１００ｍ程度であることが望ましい。
【００２７】
長尺管５４は、一方の端部に挿口を、他方の端部に受口を有する直管である。長尺管５４は、継手構造により他の管と接続される。長尺管５４は、管軸方向に、第１の長さとして例えば５ｍなど数ｍ程度の長さを有しており、本願でいう第１の直管に相当する。
【００２８】
短尺管５２は、一方の端部に挿口を、他方の端部に受口を有する直管である。短尺管５２は、継手構造により他の管と接続される。短尺管５２は、管軸方向に、第１の長さより短い第２の長さ（第１の長さが５ｍ程度の場合、第２の長さとして、例えば、１ｍ〜３ｍ程度）を有する直管であり、本願でいう第２の直管に相当する。
【００２９】
乙切管５３は、両端に挿口を有する直管である。図１に示すように、乙切管５３は、継ぎ輪５１の受口と、短尺管５２の受口との間に設けられ、継手構造により継ぎ輪５１と短尺管５２とを接続する。また、図８に示すように乙切管５３は、継ぎ輪５１の受口と、長尺管５４の受口との間に設けられ、継手構造により継ぎ輪５１と長尺管５４とを接続する。なお、前記乙切管５３は、一般的に長尺管５４の受口部を切断し挿し口を形成することにより得られ、長尺管５４よりも短い管となるため、その場合は本願でいう第２の直管に含まれる。
【００３０】
直管同士を接続する直管継手構造は、接続される管の移動を一定の範囲で許容する伸縮機構と、接続される管が離脱することを防止する離脱阻止機構と、水密性を発揮するための水密機構とを有している。直管継手構造は、伸縮機構により、管軸方向の変位に対応することができる。また、直管継手構造は、伸縮機構により屈曲も可能であるため、管軸直角方向への変位に対応することができる。継手による屈曲性能を示すものとして、例えば許容曲げ角度と限界曲げ角度があり、許容曲げ角度までは、継手構造により無理なく屈曲させることができ、限界曲げ角度を超えると継手としての機能が失われ、最終的には漏水に至る。
【００３１】
図２は、地盤変位に対応する直管の継手の構成を示す概念図である。一方の管の受口１３に、他方の管の挿し口１４が差し込まれることで、伸縮機構と、離脱防止機構と、水密機構とを実現する。図２（Ａ）は、継手部６１により管軸方向の変位への対応状況を示す図である。図２（Ｂ）は、継手部６１の屈曲（管軸直角方向への変位への対応）状況を示す図である。なお、図２は概念図であるため、詳細を省略している。
【００３２】
管路１００に主として直管を使用する場合に、管路１００が対応することができる変位量（管軸方向の変位量と管軸直角方向の変位量）は、継手の数に応じて定まる。すなわち、管路１００において、２つの継ぎ輪５１（継ぎ輪５１［１］と継ぎ輪５１［２］）の間に、第１の長さを有する長尺管５４のみを配置対象とする場合の継手数を継手数Ｋ（Ｋは整数）とすると、第１の長さより短い第２の長さを有する短尺管５２を少なくとも１本、管路１００に含めて継手数を継手数（Ｋ＋１）以上とすることで、管路１００が対応可能な変位をいっそう大きくすることができ、断層が大規模な変位を引き起こす場合にも、管路が破壊されず変位に追随できる可能性を高めることができる。すなわち、管路１００に含まれる継手の数を多くすることで、継手１つあたりの屈曲量を小さくし、継手や管体に発生する曲げ応力を低減させることができる。そのため、地盤が大きな変位を引き起こす場合であっても、それぞれの継手に残留する管軸直角方向（屈曲方向）の応力を小さくすることができ、管路が破壊される可能性を小さくすることができる。
【００３３】
管路１００は、断層が存在する地盤に埋設して配置される。図１の例では、断層変位が想定される地帯を挟むように、２つの継ぎ輪５１（継ぎ輪５１［１］と継ぎ輪５１［２］）を配置している。通常、管軸方向の長さが大きい直管を用いると、埋設する管の本数を少なくし、継手接合箇所数を減らすことができるため、一定の距離の区間に管路を形成する場合は、管軸方向の長さが大きい直管を用いることで、埋設を効率よく行うことができる。しかし、管路１００が埋設される地盤において断層による大きな変位が想定される場合は、地盤の変位量に対応できるように、管軸方向の伸縮可能な量および管軸直角方向の屈曲性能を発揮するだけの継手数を含む管路１００とすることが必要となる。したがって、断層変位が想定される地帯の外部においては、長尺管５４を配置し、断層変位が想定される地帯については、これらの地帯を挟むように２つの継ぎ輪５１を配置し、継ぎ輪５１の間に短尺管５２を配置して、継ぎ輪５１の間の継手数を増やしている。
【００３４】
図３は、管軸方向の地盤変位に対応する継ぎ輪５１の構成を示す概念図である。継ぎ輪５１は、例えば管軸方向に２ｍ程度の長さを有しており、その内部に、内径が直管の挿し口の外径よりも小さい突出部（膨出部）６４を有する。継ぎ輪５１は、内部の突出部６４により、継ぎ輪５１に挿入される管の管軸方向の押し込み量を規制する。継ぎ輪５１は、直管に比べて、管軸方向変位への対応可能量（伸縮可能量）が大きい、つまり、管軸方向の地盤変位に対応する性能（伸縮性能）が直管よりも高い。例えば、直管の伸縮性能と比較すると、継ぎ輪５１のそれを、約１０倍にすることもできる。したがって、管路に継ぎ輪５１を使用することで、より大きな管軸方向の地盤変位量に対しても、管路を管路本来の機能を失うことなく対応（追随）可能にすることができる。換言すると、管路が対応（追随、あるいは吸収）可能な管軸方向の地盤変位量を大幅に増加させることができ、地盤において断層による大きな変位が生じる際の、管路に発生する応力を小さくすることができる。そのため管路が破壊される可能性を小さくすることができる。
【００３５】
継ぎ輪５１の継手構造は、直管同士の継手構造と比較して管軸直角方向への対応可能量（屈曲可能量）が少ない（屈曲性能が低い）。そこで、実施の形態１では、継ぎ輪５１と直管とを組み合わせ、直管同士を前記の継手構造により接続することで、管路１００の屈曲性能と伸縮性能とを高めている。したがって、２つの継ぎ輪５１の間の範囲で、大きな断層変位に対応（追随、吸収）することができ、地盤が大きく変位した後のライフラインとしての機能が維持できる可能性が高まる。
【００３６】
＜継手構造および継ぎ輪の構造＞
図４と図５とを参照して、継手の詳細な構造と、継ぎ輪５１の詳細な構造とを説明する。
【００３７】
図４は、直管同士が接続される継手構造の一例を示す図である。図４に示すように、一方の管１２の挿し口１４が他方の管１１の受口１３に挿入され、一方の管１２と他方の管１１を接続する継手構造である。
【００３８】
挿口１４の先端面である先端面１５から、管軸方向に距離をおいた位置であって、挿口１４の外面に、外周突部１６が形成されている。外周突部１６は、例えば、挿口１４の外周に、環状体を溶接すること等により形成される。
【００３９】
受口１３には、横断面形状が矩形状のロックリング収容溝１７が形成されている。ロックリング収容溝１７は、図４に示すように、挿口１４が受口１３の内部の所定位置まで挿入されたときに、外周突部１６よりも受口１３の開口側の位置に形成されている。また、受口１３には、環状突部１８が形成されている。環状突部１８は、挿口１４が受口１３内の所定位置まで挿入されたときに、外周突部１６よりも奥側となる位置に形成されており、外周突部１６と掛かり合うことが可能である。また、受口１３には、シール材圧接面１９が形成されている。シール材圧接面１９は、受口１３の内周において、環状突部１８よりも奥側に形成される。シール材圧接面１９は、受口１３の奥側に向かって径が徐々に広がるテーパ形状を有している。また、受口１３には、内周面２０が形成されている。内周面２０は、シール材圧接面１９よりも奥側の範囲であって、受口１３の内周の、管軸方向に沿った一定の範囲に形成されている。また、受口１３の内部の奥側に奥端面２１が形成されている。
【００４０】
シール材２２は、環状のゴム製の部材であり、シール材圧接面１９と挿口１４の外周面との間に配置される。割輪２３は、シール材２２よりも受口１３の内周の奥側において、受口１３の内周と、挿口１４の外周との間に配置される。押輪２４は、割輪２３よりも受口１３の奥側に配置される。ボルト２５は、受口１３の奥側となる押輪２４の端面から、押輪２４の周方向に沿って、複数配置されている。押輪２４は、ボルト２５をねじ出すことができるように構成されている。継ぎ棒２６は、ボルト２５の先端部に接続されており、押輪２４からのボルト２５のねじ出しに伴って、受口１３の奥端面２１を押下する。この押下により発生する反力によって、割輪２３を介してシール材２２を圧縮することで、受口１３の内周と挿し口１４との間の水密性を確保するように構成されている。ボルト２５および継ぎ棒２６の周囲には、管内の通水による抵抗を低減するために、モルタル材２７が充てんされている。モルタル材２７は、硬化されて、直管１１の内面と面一になるように形成されている。
【００４１】
ロックリング収容溝１７には、環状のロックリング２８が収容されている。ロックリング２８の外周面とロックリング収容溝１７との間に、管の周方向に沿って樹脂チューブ３１が配置されている。樹脂チューブ３１の端部は、貫通孔３２を通じて管の外に導かれている。貫通孔３２は、受口１３の外面からロックリング収容溝１７に向けて、管の径方向に形成されている。挿口１４を受口１３の内部に挿入し、外周突部１６がロックリング２８よりも受口１３の奥側の位置まで挿入されると、樹脂チューブ３１の内部にモルタル３３を充てんして硬化させる。これにより、樹脂チューブ３１が膨らみ、ロックリング２８を管の径方向の内向きに押圧して、ロックリング２８を挿口１４の外面に抱きつかせることができる。
【００４２】
このような構成により、外周突部１６が環状突部１８とロックリング２８とに当たる範囲において、挿口１４を、受口１３に対して自在に抜き差しすることができる。これにより継手の伸縮機構と離脱阻止機構とが実現される。
【００４３】
図５は、継ぎ輪５１の構造を示す図である。継ぎ輪５１は、両端が受口となっており、受口の構造は、図４で説明した受口１３と概略共通しているが、直管と比べて受口の継手部分を管軸方向に大きく拡張し、割輪２３を多く備えるよう構成する。これにより、管軸方向の伸縮性能（伸縮可能量）を、直管と比べて大幅に増加、つまり、直管に比べて伸縮性能を大幅に高めている。
【００４４】
＜管路が対応（吸収）可能な変位量の比較＞
図６から図８を参照して、比較のため、管路が対応（吸収）可能な変位量が継手数に応じて異なることを説明する。断層が発生する範囲、地盤の反力係数等の地盤特性、断層変位量、断層交差角度などのパラメータに基づき、ある一定の距離Ｓを離して２つの継ぎ輪を埋設し、その継ぎ輪間に、複数本の直管を接続することとする。
【００４５】
図６は、継ぎ輪間に長尺管５４を配置せず短尺管５２を複数本配置する場合の、地盤変位に応じて対応（吸収）可能な変位量を示す図である。なお、継ぎ輪５１［１］に乙切管５３を接続する他は、継ぎ輪５１［１］と継ぎ輪５１［２］との間には短尺管５２が配置されるものとする。
【００４６】
図７は、継ぎ輪間に短尺管５２を配置せず長尺管５４を複数本配置する場合の、地盤変位に応じて対応（吸収）可能な変位量を示す図である。なお、継ぎ輪５１［１］に乙切管５３を接続する他は、継ぎ輪５１［１］と継ぎ輪５１［２］との間には長尺管５４が配置されるものとする。
【００４７】
図８は、継ぎ輪間に、少なくとも１本の短尺管５２を配置して、複数本の直管を継手により接続する場合の、地盤変位に応じて対応（吸収）可能な変位量を示す図である。
【００４８】
図６から図８を比較すると、図７のように、継ぎ輪間に短尺管５２を配置せず長尺管５４を複数本配置する場合と比べて、図６に示すように継ぎ輪間に長尺管５４を配置せず短尺管５２を複数本配置することで、継手数を増やすことができる。したがって、継手数を増やすことによって、管路として管軸方向変位への対応（吸収）可能量（伸縮可能量）と、管軸直角方向変位への対応（吸収）可能量（屈曲可能量）を大きくすることができる。
【００４９】
また、図８に示すように、継ぎ輪間に短尺管５２を含むことにより、図７に示す場合と比較して継ぎ輪間の継手数が多い管路１００を形成することができ、地盤変位に対して管路が対応（吸収）可能な変位量を大きくすることができる。
【００５０】
ここで、例えば、継ぎ輪の間に、（１）長尺管５４として、管軸方向の長さが５ｍの直管を３本配置する場合と、（２）短尺管５２として、管軸方向の長さが３ｍの直管を５本配置する場合とについて、管路が対応（吸収）可能な地盤変位量を比較する。
【００５１】
なお、継手の管軸方向の伸縮性能（伸縮可能量）を、伸縮性能ｌ＝±６０ｍｍ、継手の許容曲げ角度を、許容曲げ角度θ＝４°とする。継ぎ輪５１の屈曲量は、継手による屈曲量と比較して無視できるほど小さいとする。
【００５２】
（１）  長さ５ｍの直管を３本使用する場合：  継手による管軸方向の変位量は、管軸方向の変位量＝３本×伸縮性能ｌ＝±１８０ｍｍとなる。
【００５３】
また、継手による管軸直角方向の変位量は、管軸直角方向の変位量＝５０００ｍｍ×ｓｉｎθ＋５０００ｍｍ×ｓｉｎ２θ＋５０００ｍｍ×ｓｉｎθ＝１３９０ｍｍとなる。なお、１本目の直管が、継ぎ輪の管軸方向に対して角度θまで屈曲し、１本目の直管に接続される２本目の直管が、１本目の直管の管軸方向に対して角度θ（継ぎ輪の管軸方向を基準とすると角度２θ））まで屈曲し、２本目の直管に接続される３本目の直管が、２本目の直管に対して角度−θで屈曲したとしている。
【００５４】
（２）  長さ３ｍの直管を５本使用する場合：  継手による管軸方向の変位量は、管軸方向の変位量＝５本×伸縮性能ｌ＝±３００ｍｍとなる。
【００５５】
また、継手による管軸直角方向の変位量は、管軸直角方向の変位量＝３０００ｍｍ×ｓｉｎθ＋３０００ｍｍ×ｓｉｎ２θ＋３０００ｍｍ×ｓｉｎ３θ＋３０００ｍｍ×ｓｉｎ２θ＋３０００ｍｍ×ｓｉｎθ＝３０００ｍｍ×（２ｓｉｎθ＋２ｓｉｎ２θ＋ｓｉｎ３θ）＝１８８０ｍｍとなる。
【００５６】
（１）と（２）とを比較すると、継ぎ輪の間に、長尺管５４ではなく短尺管５２を使用することで、直管を接続する継手の数が増え、これにより、管軸方向の変位量と管軸直角方向の変位量とがともに大きくなる。
【００５７】
また、管路に継ぎ輪５１を配置することで、管軸方向の変位量が大幅に高まることを具体的に説明する。例えば、管軸方向に１５００ｍｍの地盤変位が想定されるとする。継手の伸縮性能を、伸縮性能ｌ＝±６０ｍｍとし、継ぎ輪５１の伸縮性能を、直管と比べて１０倍大きい伸縮性能Ｌ＝±６００ｍｍとする。ここで、１５００ｍｍの管軸方向の地盤変位に継手で対応するには、２５箇所（１５００ｍｍ／６０ｍｍ）の継手が必要となる。しかし、断層変位が想定される地帯に２つの継ぎ輪を配置すると、１５００ｍｍの管軸方向の地盤変位に対応するために、少なくとも５箇所（（１５００ｍｍ−２Ｌ）／６０ｍｍ）の継手があればよい。
【００５８】
＜コンピュータが断層変位データ等に基づき管路構造を決定する動作＞
実施の形態で説明した管路構造を設計するため、設計を支援するためのコンピュータ・プログラム（管路構造用プログラム）を用いることができる。プログラムは、ＰＣ（Personal  Computer）等のコンピュータシステムにおいてプロセッサによって読み込まれる。プロセッサは、断層の変位量等のデータに基づいて、プログラムに従って一定の動作をすることで管路構造データを出力する。
【００５９】
図９は、コンピュータシステムの一例としてのＰＣの構成を示すブロック図である。図９に示すように、ＰＣ２００は、通信部２０２と、入力操作受付部２０３と、ディスプレイ２０４と、入出力Ｉ／Ｆ２０５と、記憶部２０６と、制御部２０７とを含む。
【００６０】
通信部２０２は、ＰＣ２００が他の通信機器と通信して信号を送受信するための変復調処理などを行う通信インタフェースである。通信部１０２は、有線または無線通信により、他の通信機器と通信する。例えば、ＰＣ２００が無線通信により他の通信機器と通信を行う場合、通信部２０２は、チューナー、高周波回路などを含む無線通信用の通信モジュールであり、ＰＣ２００が送受信する無線信号の変復調や周波数変換を行い、受信信号を制御部２０７へ与える。
【００６１】
入力操作受付部２０３は、ＰＣ２００のユーザ（例えば、管路構造の設計者）の入力操作を受け付けるための部材である。入力操作受付部２０３は、例えばキーボード、トラックパッド、タッチパネル等の各種の入力装置によって実現される。
【００６２】
ディスプレイ２０４は、ＰＣ２００においてプログラムが動作することにより、メニュー画面などのユーザーインタフェースなどを表示する。ディスプレイ２０４は、例えばＬＣＤ（Liquid  Crystal  Display）によって実現されるが、これに限らず、有機ＥＬ（electroluminescence）ディスプレイその他の表示装置によって実現されることとしてもよい。
【００６３】
入出力Ｉ／Ｆ２０５は、ＰＣ２００と各種の機器とを接続するための汎用のインタフェースである。例えば、入出力Ｉ／Ｆ２０５は、メモリカードなどの記憶装置の装着を受け付けて、記憶装置のデータを制御部２０７へ出力する。
【００６４】
記憶部２０６は、フラッシュメモリ、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）等により構成され、ＰＣ２００が使用するデータおよびプログラムを記憶する。ある局面において、記憶部２０６は、断層条件情報２６１と、配管用部材情報２６２と、継ぎ輪間距離情報２６３と、継手数情報２６４と、管路構造データ２６５とを記憶する。
【００６５】
断層条件情報２６１は、管路を埋設する地帯の断層についての情報である。例えば、断層条件情報２６１は、断層が発生する範囲を示す情報、地盤反力係数等の地盤特性を示す情報、断層変位量を示す情報および断層交差角度を示す情報を含む。また、断層条件情報２６１は、管路に対して想定される管軸方向の地盤変位量を示す管軸方向変位量２６６と、管路に対して想定される管軸直角方向の地盤変位量を示す直角方向変位量２６７とを含む。これら管軸方向変位量２６６と直角方向変位量２６７とは、ＰＣ２００により、断層の各条件に基づいて算出される。
【００６６】
配管用部材情報２６２は、管路に含まれる継ぎ輪、直管などの配管用の各部材の情報を示す。例えば、配管用部材情報２６２は、配管用の各部材の管軸方向の長さ、管径など各種の寸法を示す寸法情報２６８と、継ぎ輪の伸縮性能や継手の伸縮性能など、配管用の各部材が地盤変位に対応できる性能を示す変位量情報２６９とを含む。
【００６７】
継ぎ輪間距離情報２６３は、管路に配置されて管軸方向の変位に対応するための２つの継ぎ輪５１の間の距離（スパンＳ）を示す。
【００６８】
継手数情報２６４は、２つの継ぎ輪５１の間に配置される複数本の直管の継手数を示す。
【００６９】
管路構造データ２６５は、管路の構造を示すデータである。
制御部２０７は、記憶部２０６に記憶される制御プログラムを読み込んで実行することにより、ＰＣ２００の動作を制御する。制御部２０７は、例えばアプリケーションプロセッサである。制御部２０７は、プログラムに従って動作することにより、断層条件設定部２７１と、距離取得部２７２と、変位算出部２７３と、継手数算出部２７４と、データ出力部２７５の各機能を発揮する。
【００７０】
断層条件設定部２７１は、断層が発生する地帯に管路を設置する場合に、断層に関する情報を、外部の通信機器やユーザによる入力操作に応じて取得し、断層条件情報２６１として記憶部２０６に記憶させる。
【００７１】
距離取得部２７２は、断層条件情報２６１と、配管用部材情報２６２とに基づいて、演算により、２つの継ぎ輪５１の間の距離を示す継ぎ輪間距離情報２６３を取得する。
【００７２】
変位算出部２７３は、記憶部２０６に記憶される断層についての情報に基づいて、管軸方向変位量２６６および直角方向変位量２６７を算出する。
【００７３】
継手数算出部２７４は、継ぎ輪間距離情報２６３に示される距離（スパンＳ）と、直角方向変位量２６７および管軸方向変位量２６６とに基づき、継手数を決定して継手数情報２６４を生成する。
【００７４】
データ出力部２７５は、継ぎ輪間距離情報２６３と、継手数２６４とに基づいて管路構造データ２６５を出力する。
【００７５】
図１０は、制御部２０７がプログラムに従って管路構造データ２６５を出力する処理を示すフローチャートである。
【００７６】
ステップＳ１０１において、制御部２０７は、断層の条件を示す各種の情報を、断層条件情報２６１として記憶部２０６に設定する。
【００７７】
ステップＳ１０３において、制御部２０７は、断層条件情報２６１に含まれる各種の断層の条件を示すデータに基づき、管路に対して想定される管軸方向の地盤変位量を管軸方向変位量２６６として算出し、管路に対して想定される管軸直角方向の地盤変位量を直角方向変位量２６７として算出する。
【００７８】
ステップＳ１０５において、制御部２０７は、断層条件情報２６１に基づき、断層が発生する範囲を挟むように、継ぎ輪５１の間の距離（スパンＳ）を、継ぎ輪間距離情報２６３として算出する。
【００７９】
ステップＳ１０７において、制御部２０７は、配管用部材情報２６２に示される継手の屈曲性能、継ぎ輪５１の伸縮性能および継手の伸縮性能に基づき、直角方向変位量２６７および管軸方向変位量２６６に対応できる継手数を継手数情報２６４として演算により生成する。制御部２０７は、継ぎ輪間距離情報２６３と、継手数情報２６４とに基づいて、直管の有効長Ｗを決定する。例えば、継ぎ輪５１の伸縮性能を伸縮性能Ｌ、継手の伸縮性能を伸縮性能ｌとした場合に、（管軸方向対応量２６６）＜２Ｌ  ＋  ｌ（Ｓ／Ｗ  −  １）を満たすことが望ましい。これにより、管路によって、管軸方向に想定される変位量に対応することができる。
【００８０】
ステップＳ１０９において、制御部２０７は、直管の有効長Ｗに基づき、複数の直管を含む管路を決定し、決定した管路に対し、継手の屈曲角度の情報、地盤変位により管路に加わる応力その他の情報に基づき、管路が断層変位をどの程度対応できるか評価する。
【００８１】
ステップＳ１１１において、制御部２０７は、ステップＳ１０９の処理においてエラーが出力される場合（ステップＳ１１１においてＹＥＳ）は、ステップＳ１０５の処理へ進み、そうでない場合（ステップＳ１１１においてＮＯ）は、ステップＳ１１３の処理を行う。
【００８２】
ステップＳ１１３において、制御部２０７は、ステップＳ１０９で決定された管路を示す管路構造データを、例えば記憶部２０６やＰＣ２００の外部の通信機器へ出力する。
【００８３】
＜まとめ＞
以上のようにして一実施の形態の管路構造およびプログラムについて説明してきたが、以下のようにしてもよい。
【００８４】
（１）継手の構造として、図４に示す例を説明したが、この他にも、図１１および図１２に示す継手構造により、直管を接続することとしてもよい。
【００８５】
図１１は、小口径管に適用される継手の例を示す図である。図１１に示すように、受口１３には、内周面７４、奥側側面７５、受口奥側突出部８１、収容溝間突出部８０および受口開口端突出部７９が形成されており、挿口１４には、挿口突部７８が形成されている。継手構造において、シール材２２、ロックリング２８およびロックリング心出し用部材７６を備えることにより、伸縮機能など各種の機能を発揮する。
【００８６】
図１２は、大口径管に適用される継手の例を示す図である。図１２に示すように、管継手９０において、受口１３には、受口開口側の側面９１および周方向溝９２が形成されており、挿口１４には、挿口突部７８が形成されている。管継手９０が拡径部９６、押輪９８、締結ボルト９９、シール材２２およびロックリング２８を備え、ロックリング２８にテーパ面９３が形成されることにより、伸縮機能など各種の機能を発揮する。
【００８７】
（２）継ぎ輪として、実施の形態では、継ぎ輪５１を用いることとしたが、その全長が直管と同程度の継ぎ輪を用いることとしてもよい。継ぎ輪５１を用いた場合は、管軸方向の伸縮性能を大幅に向上させることができる。また、継ぎ輪５１の伸縮性能は、継手の１０倍程度の例を示したが、１０倍に限らず、５倍など継手に対して大きな伸縮性能を有する継ぎ輪５１を使用することで、管路の管軸方向の変位量を大きく向上させることができる。
【００８８】
（３）実施の形態では、断層変位が想定される地帯の両端に位置するように２つの継ぎ輪５１を使用しているが、継ぎ輪５１の数は２つに限られず、３つ以上用いることとしてもよい。これにより、管軸方向の伸縮性能を容易に向上させることができ、断層帯の幅が非常に大きい場合などにも対応可能となる。例えば、図１３と図１４とに示すように、４つの継ぎ輪５１を、断層変位が想定される地帯に使用することとしてもよい。
【００８９】
図１３は、断層変位が想定される地帯に、４つの継ぎ輪５１を使用する例を示す図である。図１３の例では、断層変位が想定される地帯４００に、４つの継ぎ輪５１（継ぎ輪５１［Ａ］、５１［Ｂ］、５１［Ｃ］、５１［Ｄ］）が配置される。これら４つの継ぎ輪５１の間に、３つの継ぎ輪間管路（管路５０１、管路５０２、管路５０３）が形成されている。また、継ぎ輪外管路６０１が、継ぎ輪５１［Ａ］に接続されており、継ぎ輪外管路６０２が、継ぎ輪５１［Ｄ］に接続されている。管路は、複数の直管が互いに継手によって接続されることで形成されている。
【００９０】
図１３の例では、継ぎ輪の一端には２つの短尺管５２が接続され、もう一方の端には乙切管と短尺管５２とが接続されている。例えば、管路５０１は、乙切管５３［Ａ］、短尺管５２［Ａ１］、・・（略）・・、短尺管５２［Ａ（Ｎ−１）］、短尺管５２［Ａ（Ｎ）］が互いに継手によって接続されて形成されている。管路５０２、管路５０３も同様にこれらの直管が継手によって接続されて形成されている。
【００９１】
図１４は、断層変位が想定される地帯に、４つの継ぎ輪５１を使用する別の例を示す図である。図１４の例では、図１３と同様に、３つの継ぎ輪間管路が形成されている。図１４の例では、継ぎ輪の一端には１つの短尺管５２が接続され、もう一方の端には１つの乙切管５３が接続されている。
【００９２】
（４）以上の実施の形態で説明した管路構造を有する管路によれば、正断層、逆断層、横ずれ等の断層の種類にかかわらず、地盤の変位に追随することができる。また、管路に直管を使用し、直管同士を接続するための継手構造により、地盤の変位に追随することとしているため、管を接合する部材として従来のものを使用することができ、低コストで管路を埋設させることができる。また、断層構造や断層の大きさにあわせて継ぎ輪を設置することができ、例えば伸長方向の変位に向けた継ぎ輪の設置や、圧縮方向の変位に対応した継ぎ輪の設置などをすることができる。継ぎ輪により伸縮方向の地盤の変位に対応することができるため、挿口の先端同士が激しく接触して管が破損することや、管の抜け出しなどを防止することができる。すなわち、地盤変位後も、管路を継続して使用できる状態を維持することができる。
【００９３】
今回開示された実施の形態は例示であって、上記内容のみに制限されるものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００９４】
１１  直管、１２  直管、１３  受口、１４  挿口、１５  先端面、１６  外周突部、１７  ロックリング収容溝、１８  環状突部、１９  シール材圧接面、２０  内周面、２１  奥端面、２２  シール材、２３  割輪、２４  押輪、２５  ボルト、２６  継ぎ棒、２７  モルタル材、２８  ロックリング、３１  樹脂チューブ、３２  貫通孔、３３  モルタル、５１  継ぎ輪、５２  短尺管、５３  乙切管、５４  長尺管、６１  継手部、６４  突出部、７２  シール材収容溝、７４  内周面、７５  奥側側面、７６  ロックリング心出し用部材、７８  挿口突部、７９  受口開口端突出部、８０  収容溝間突出部、８１  受口奥側突出部、９０  管継手、９１  受口開口側の側面、９２  周方向溝、９３  テーパ面、９６  拡径部、９８  押輪、９９  締結ボルト、１００  管路。
【図１】
0005870158.tif 000002
【図２】
0005870158.tif 000003
【図３】
0005870158.tif 000004
【図４】
0005870158.tif 000005
【図５】
0005870158.tif 000006
【図６】
0005870158.tif 000007
【図７】
0005870158.tif 000008
【図８】
0005870158.tif 000009
【図９】
0005870158.tif 000010
【図１０】
0005870158.tif 000011
【図１１】
0005870158.tif 000012
【図１２】
0005870158.tif 000013
【図１３】
0005870158.tif 000014
【図１４】
0005870158.tif 000015