(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直壁管の上部に斜壁管、調整リング、蓋受枠及び開閉蓋を順に積層して構成した浮上防止マンホールにおいて、
前記調整リングは、前記直壁管の外径よりも大きな外径を有して形成され、
前記斜壁管上に載置されて、前記マンホールの高さ及び角度を調整する平板部と、
前記平板部の外周縁に設けられ、該平板部の厚さよりも大きな厚さを有し、前記直壁管の外周面よりも内周面が外側に配置された錘部と、
を有することを特徴とする浮上防止マンホール。
【請求項２】
前記錘部が前記平板部から下方に垂下されて前記調整リングが断面門型形状で構成され、
前記錘部の内周面と、前記平板部の下面と、前記斜壁管の外周面との間に前記調整リングの下方から上昇する過剰間隙水圧を逸散する逸散室を設けたことを特徴とする請求項１に記載の浮上防止マンホール。
【請求項３】
前記調整リングの外形を方形状で構成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の浮上防止マンホール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直壁管の上部に斜壁管、調整リング、蓋受枠及び開閉蓋を順に積層して構成したマンホールにおいて、地震時等に発生する液状化現象によりマンホールの浮き上がりを防止する浮上防止マンホールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
１９９５年１月１７日に発生した阪神淡路大震災や２０１１年３月１１日に発生した東日本大震災等では、液状化により管路が蛇行するなどの被害を受け、特にマンホールが多数浮上したことが報告された。マンホールの浮上は、下水道管路としての機能を損なうばかりでなく、路面に突出したマンホールは道路交通に支障をきたし、特に緊急車両の通行の妨げになる。そのため、地震時の液状化現象によりマンホールが浮き上がらない地震対策が急務となっている。
【０００３】
例えば、特開２０１１−１７４２号公報（特許文献１）には直壁管の外周部に円形状の浮上防止環状体を取り付けたものが提案されている。また、特許第４５８５３６６号公報（特許文献２）には斜壁管と調整リングとの間に円形状の鉄板からなるリング状浮上防止板を設けたもの及び浮上防止調整リングが提案されている。また、特開２０１０−２４７５１号公報（特許文献３）には斜壁管に取り付けられた緊結具を介して直壁管の外周部に全体が略方形状となるマンホール浮上防止プレートを取り付けたものが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１７４２号公報
【特許文献２】特許第４５８５３６６号公報
【特許文献３】特開２０１０−２４７５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述の特許文献１、３の技術では、本来のマンホールを構成する部品とは別に浮上防止用の部材を用意しなければならず、マンホールの直壁管や斜壁管に浮上防止用の部材を固定するためのインサートアンカーを埋設したり、専用の緊結具を用意する必要があったため部品点数が増大してコストアップとなり、組み立て施工作業に時間がかかるという問題があった。また、特許文献２の技術では、浮上防止調整リングの広い面積が必要になり、実用性について課題があった。
【０００６】
本発明は前記課題を解決するものであり、その目的とするところは、本来のマンホールを構成する調整リングを浮上防止用部材とすることで部品点数を増やすことなく、組み立て施工作業も容易な浮上防止マンホールを提供せんとするものである。また、広い面積が必要であった浮上防止調整リングの面積を狭くし、実用性のあるものを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するための本発明に係る浮上防止マンホールの第１の構成は、直壁管の上部に斜壁管、調整リング、蓋受枠及び開閉蓋を順に積層して構成した浮上防止マンホールにおいて、前記調整リングは、前記直壁管の外径よりも大きな外径を有して形成され、前記斜壁管上に載置されて、前記マンホールの高さ及び角度を調整する平板部と、前記平板部の外周縁に設けられ、該平板部の厚さよりも大きな厚さを有し、前記直壁管の外周面よりも内周面が外側に配置された錘部と、を有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る浮上防止マンホールの第２の構成は、前記第１の構成において、前記錘部が前記平板部から下方に垂下されて前記調整リングが断面門型形状で構成され、前記錘部の内周面と、前記平板部の下面と、前記斜壁管の外周面との間に前記調整リングの下方から上昇する過剰間隙水圧を逸散する逸散室を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る浮上防止マンホールの第１の構成によれば、本来のマンホールを構成する調整リングを浮上防止用部材とすることで部品点数を増やすことなく、組み立て施工作業も本来のマンホールの組み立てと同様な作業で容易に出来る。また、平板部の外周縁に該平板部の厚さよりも大きな厚さを有する錘部を設けたことで、平板部により調整リング本来の機能を果たしつつ、錘部により浮き上がり防止のための重量を確保することが出来る。また、調整リングの外形を方形状で構成した場合には、マンホールが幅の狭い道路に設置されたり、路肩に近接した位置に設置される場合であっても道路の方向に沿って延長した長方形とすることが出来、設置位置の許容度が高まる。
【００１０】
また、本発明に係る浮上防止マンホールの第２の構成によれば、調整リングが断面門型形状で構成され、錘部の内周面と、平板部の下面と、斜壁管の外周面との間に調整リングの下方から上昇する過剰間隙水圧を逸散する逸散室を設けたことで、調整リングの下方から上昇する過剰間隙水圧を逸散室を介して逸散することが出来、これにより水圧の上昇圧を低下させてマンホールに作用する浮揚力を低減し、マンホールの浮上抑制効果を高めることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（ａ）は本発明に係る浮上防止マンホールの構成を示す断面説明図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図２】調整リングの固定構造を説明する部分断面説明図である。
【図３】（ａ）は調整リングの構成を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ矢視断面図、（ｃ）は調整リングの構成を示す裏面図である。
【図４】（ａ）は調整リングの錘部の内周面と、平板部の下面と、斜壁管の外周面との間に形成される逸散室により調整リングの下方から上昇する過剰間隙水圧を逸散する様子を説明する模式図、（ｂ）は調整リングの錘部の内周面と、平板部の下面と、斜壁管の外周面との間に形成される逸散室内の水圧が土中の間隙水圧よりも小さくなる原理を説明するイメージ図、（ｃ）は地盤内の土のモデル図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図により本発明に係る浮上防止マンホールの一実施形態を具体的に説明する。
【００１３】
図１及び図２において、１は地盤２内に埋設されるコンクリート製筒状管からなるマンホール１であり、底版３の上部に順次、直壁管４，５が積層され、更に直壁管５の上部に斜壁管６、調整リング７が順次積層される。調整リング７の補強用鋼板15の上部には、図２に示すように、高さや傾斜角度に応じて適宜枚数が選択される調整ワッシャ８が蓋ボルト18ａに挿通して積層され、該調整ワッシャ８の外周部にはモルタルやグラウト層９が設けられる。調整ワッシャ８の上部には蓋受枠10が積層され、該蓋受枠10の上部には開閉蓋11が積層される。直壁管４には排水管12が接続されている。
【００１４】
本実施形態の調整リング７は、直壁管４，５の外径よりも大きな外径を有し、図１（ｂ）及び図３（ａ），（ｃ）に示すように、外形が方形状に形成される。尚、調整リング７の外形は方形状以外にも外形が円形状や他の種々の形状であっても良い。調整リング７は斜壁管６上に載置される平面円形状の平板部７ａと、該平板部７ａの外周縁に設けられ、該平板部７ａの厚さよりも大きな厚さを有する外形が平面方形状の錘部７ｂとを有する。調整リング７は平板部７ａの厚さによりマンホール１の高さ及び角度を調整すると共に、該平板部７ａの外周縁に設けられ、直壁管４，５の外径よりも大きな外径を有する錘部７ｂによりマンホール１の浮上防止機能を兼ね備える。
【００１５】
調整リング７の平板部７ａの上面には方形状の補強用鋼板15が接合されている。補強用鋼板15は調整リング７のコンクリート本体が完成した後にエポキシ樹脂等の接着剤により接着するか、或いは図示しないボルト接合等によりコンクリート本体と一体化される。尚、調整リング７のコンクリート本体に補強用鋼板15を接合しないで該調整リング７をコンクリート成型品のみで構成することでも良い。
【００１６】
調整リング７の平板部７ａ及び補強用鋼板15、蓋受枠10にはそれぞれ貫通孔16が設けられており、図２に示すように、斜壁管６の上縁に埋設されたインサートアンカー17、リングボルト18、ナット19によって斜壁管６、調整リング７、調整ワッシャ８及び蓋受枠10を一体的に相互に連結する。リングボルト18はインサートアンカー17側の雄ネジ部が該インサートアンカー17の雌ネジ部に螺合締結され、該リングボルト18の蓋受枠10側に連結された蓋ボルト18ａの雄ネジ部にナット19が螺合締結される。
【００１７】
地盤２の地表面で調整リング７の上面には舗装層13が設けられており調整リング７の上面に対して舗装層13による反力が働くことによりマンホール１の浮上が防止される。
【００１８】
調整リング７の錘部７ｂは平板部７ａから下方に垂下されて調整リング７全体が図１（ａ）、図２、図３（ｂ）及び図４（ａ）に示すように、断面門型形状で構成され、錘部７ｂの内周面7b1と、平板部７ａの下面7a1と、斜壁管６の外周面６ａとの間に調整リング７の下方から上昇する過剰間隙水圧Ｐを逸散する空洞の空間となる逸散室14が形成される。
【００１９】
既設マンホールに設置した既設の調整リングを取り外して本実施形態の調整リング７に取り替える場合には、調整リング７の錘部７ｂの下面7b2の高さ位置まで地盤２を掘削した後、ナット19を外して蓋受枠10、モルタルやグラウト層９、調整ワッシャ８及び既設の調整リングを撤去し、斜壁管６上に本実施形態の調整リング７を載置する。このとき、錘部７ｂの内周面7b1と、平板部７ａの下面7a1と、斜壁管６の外周面６ａと、掘削した地盤２の表面との間に空洞の空間となる逸散室14が形成される。更に、調整リング７上に調整ワッシャ８、モルタルやグラウト層９を介して蓋受枠10を載置し、斜壁管６の上縁に埋設されたインサートアンカー17、リングボルト18、ナット19によって斜壁管６、調整リング７、調整ワッシャ８及び蓋受枠10を一体的に相互に連結した後、掘削した土砂を埋め戻し、調整リング７の上部に舗装層13を施して復旧する。
【００２０】
ここで、間隙水とは、図４（ｂ）に示すように、地盤２内の土粒子２ａ間の間隙２ｂ内に存在する水をいう。また、過剰間隙水圧Ｐとは、地盤２内の間隙水が地震等による外力の増加に伴い、静水圧以上に圧力が高まった状態（液状化現象）をいう。外力を受けていない通常時は、間隙水圧＝静水圧である。
【００２１】
次に、図４を用いて逸散室14の作用により調整リング７の下方から上昇する過剰間隙水圧Ｐを逸散する原理について説明する。ここで、地盤２内の土中の間隙水の流速をＶ１、地盤２内の間隙水が通る土中の毛管断面積をＡ１、地盤２内の土中の間隙水圧をＰ１、逸散室14内の空間内の間隙水の流速をＶ２、逸散室14内の空間の平面積をＡ２、逸散室14内の空間内の水圧をＰ２とする。地盤２内の間隙水が通る土中の毛管断面積Ａ１とは、図４（ｃ）に示すように、地盤２内の土の所定の断面積をＡ、間隙率をｎとすると、間隙断面積は（ｎ／１００）×Ａとなり、これを地盤２内の間隙水が通る土中の毛管断面積Ａ１と定義する。また、逸散室14内の空間の平面積Ａ２とは、図１（ｂ）の斜線部で示すように、調整リング７の錘部７ｂの下面7b2を含む平面上における逸散室14の空間の全体の面積をいう。
【００２２】
地盤２内の間隙水の流量Ｑと、逸散室14内の空間内の間隙水の流量Ｑとは等しいことから、逸散室14内の空間内の間隙水の流速Ｖ２と、地盤２内の土中の間隙水の流速Ｖ１との関係は以下の数１式で示される。
【００２３】
［数１］
間隙水の流量Ｑ＝Ｖ１×Ａ１＝Ｖ２×Ａ２より、Ｖ２＝（Ａ１／Ａ２）×Ｖ１
【００２４】
ここで、逸散室14内の空間の平面積Ａ２は、地盤２内の間隙水が通る土中の毛管断面積Ａ１よりも極めて大きいことから、前記数１式の（Ａ１／Ａ２）≒０となり、逸散室14内の空間内の間隙水の流速Ｖ２≒０となる。一方、地盤２内の土中の間隙水の流速Ｖ１は、逸散室14内の空間内の間隙水の流速Ｖ２よりも極めて大きい。
【００２５】
これらのことから、地盤２内の土中の間隙水の流速をＶ１、重力加速度をｇ、地盤２内の土中の間隙水圧をＰ１、間隙水の密度をρ、地盤２内の任意の高さをＺとすると、ベルヌーイの定理により地盤２内の土中の間隙水の挙動は以下の数２式で示される。以下の数２式において（Ｖ１２／２ｇ）は速度水頭、Ｚは位置水頭、（Ｐ１／ρｇ）は圧力水頭をそれぞれ表わす。尚、ここで、「ベルヌーイの定理」とは、流体の流れに沿って成り立つエネルギー保存の法則であり、これを用いて地盤２内の土中の間隙水の挙動を平易に表わすことが出来る。
【００２６】
［数２］
（Ｖ１２／２ｇ）＋Ｚ＋（Ｐ１／ρｇ）＝一定
【００２７】
上記数２式の一定の値Ｅを数式変形の便宜上「０」に置き換えて、｜Ｐ１｜を求めると以下の数３式に示す通りである。
【００２８】
［数３］
（Ｖ１２／２ｇ）＋Ｚ＋（Ｐ１／ρｇ）＝０
であるから、
（Ｐ１／ρｇ）＝−（Ｖ１２／２ｇ）−Ｚ
であるから、
Ｐ１＝−ρＶ１２／２−ρｇＺ
であるから、
｜Ｐ１｜＝ρＶ１２／２＋ρｇＺ
【００２９】
上記数３式より地盤２内の土中の間隙水圧Ｐ１は、地盤２内の土中の間隙水の流速Ｖ１の二乗に比例し、地盤２内の土中の間隙水の流速Ｖ１は、逸散室14内の空間内の間隙水の流速Ｖ２よりも極めて大きいことから、地盤２内の土中の間隙水圧Ｐ１は、逸散室14内の空間内の水圧Ｐ２よりも極めて大きい。従って、逸散室14内の空間内の水圧Ｐ２は、地盤２内の土中の間隙水圧Ｐ１よりも小さくなり、逸散室14の作用により調整リング７の下方から上昇する過剰間隙水圧Ｐを逸散することが出来る。
【００３０】
上記構成によれば、本来のマンホール１を構成する調整リング７を浮上防止用部材とすることで部品点数を増やすことなく、組み立て施工作業も本来のマンホール１の組み立てと同様な作業で容易に出来る。また、平板部７ａの外周縁に該平板部７ａの厚さよりも大きな厚さを有する外形が方形状の錘部７ｂを設けたことで、平板部７ａにより調整リング７本来の機能を果たしつつ、錘部７ｂにより浮き上がり防止のための重量を確保することが出来る。また、従来、広い面積が必要であった浮上防止調整リングの面積を狭くし、実用性のあるものを提供することが出来る。また、調整リング７の外形を方形状で構成した場合には、マンホール１の設置位置が幅の狭い道路であったり路肩に近接した場合でも道路の方向に沿って延長した長方形とすることが出来、設置位置の許容度が高まる。
【００３１】
また、調整リング７が図１（ａ）、図２、図３（ｂ）及び図４（ａ）に示すように、断面門型形状で構成され、錘部７ｂの内周面7b1と、平板部７ａの下面7a1と、斜壁管６の外周面６ａとの間に調整リング７の下方から上昇する過剰間隙水圧Ｐを逸散する空洞の空間からなる逸散室14を設けたことで、調整リング７の下方から上昇する過剰間隙水圧Ｐを逸散室14を介して逸散することが出来、これにより水圧の上昇圧を低下させて調整リング７に作用する浮揚力を低減し、マンホール１の浮上抑制効果を高めることが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の活用例として、直壁管の上部に斜壁管、調整リング、蓋受枠及び開閉蓋を順に積層して構成したマンホールにおいて、地震時等に発生する液状化現象によりマンホールの浮き上がりを防止する浮上防止マンホールに適用出来る。
【符号の説明】
【００３３】
１    …浮上防止マンホール
２    …地盤
２ａ  …土粒子
２ｂ  …間隙
３    …底版
４，５ …直壁管
６    …斜壁管
６ａ  …外周面
７    …調整リング
７ａ  …平板部
7a1   …下面
７ｂ  …錘部
7b1   …内周面
7b2   …下面
８    …調整ワッシャ
９    …モルタルやグラウト層
10    …蓋受枠
11    …開閉蓋
12    …排水管
13    …舗装層
14    …逸散室
15    …補強用鋼板
16    …貫通孔
17    …インサートアンカー
18    …リングボルト
18ａ  …蓋ボルト
19    …ナット
【図１】
0005675495.tif 000002
【図２】
0005675495.tif 000003
【図３】
0005675495.tif 000004
【図４】
0005675495.tif 000005