(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セグメントリングと、前記セグメントリングの内側に配された鋼管と、前記セグメントリングと前記鋼管との間の空隙に充填された流動性の高い液状充填材と、前記空隙の体積変化に応じて、前記充填材を前記空隙に対して出入りさせるための、前記充填材の循環装置とを備え、前記鋼管が前記セグメントリングの内側に剛の状態で支持されていないことを特徴とする地中埋設用管路。
【請求項２】
前記鋼管の外面には、前記鋼管の周方向に補強材が設けられている、請求項１記載の地中埋設用管路。
【請求項３】
前記循環装置は、管路外の水圧と前記充填材の圧力とが同じになるように、前記充填材を前記空隙に供給することを特徴とする、請求項１または２に記載の地中埋設用管路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、上下水道等で大流量の液体を流すのに使用する、内外の水圧がかかるトンネルに適用する地中埋設用管路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上下水道等内外の水圧がかかるトンネルに用いられる地中埋設用管路においては、セグメントリングと鋼管との間の空隙に充填材が充填されるとともに、何らかの支持手段によって鋼管がセグメントに固定されている。
【０００３】
図７は、特開平7−４２４９２号公報に開示された、地中埋設用管路に用いる従来の鋼管セグメントの一例を示す断面図、図８は平面図である。図７、図８に示すように、鋼管セグメントは、セグメント１２、鋼板（鋼管）１３及び充填材（水密維持材）１４によって構成されるだけでなく、鋼板１３を固定するための複数の支持部材１５（支持板１６及び受け板１７等）をセグメント１２の内側に有する構造である。（以下、「先行技術１」という）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記先行技術１の鋼管セグメントからなる地中埋設用管路は、セグメントリングと鋼管とが支持部材（支持手段）によって固定され、鋼管がセグメントリングに剛の状態で支持されている。このため、内水圧荷重が鋼管に伝達されると、その力は支持部材を介してセグメントリングにも伝わる。一方、外水圧荷重は、セグメントリング、支持部材を介して鋼管に作用する。このため、セグメントリングの設計及び鋼管の設計は、それぞれ内水圧と外水圧に対して行う必要があり、鋼管は、外からの浸透水圧に対して座屈しないような支持方法を設計する必要がある。
【０００５】
また、セグメントリングと鋼管とが支持部材を介して一体的であるため、地震時の荷重に対しても、管路全体が剛体として挙動するため、鋼管が変形するなどの影響が及ぶことがあるといった問題もある。
【０００６】
従って、この発明の目的は、上述の課題を解決し、内外の水圧荷重に対応し、上下水道管等として良好な性能を有する地中埋設用管路を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、セグメントリングと、前記セグメントリングの内側に配された鋼管と、前記セグメントリングと前記鋼管との間の空隙に充填された流動性の高い液状充填材と、前記空隙の体積変化に応じて、前記充填材を前記空隙に対して出入りさせるための、前記充填材の循環装置とを備え、前記鋼管が前記セグメントリングの内側に剛の状態で支持されていないことに特徴を有するものである。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記鋼管の外面には、前記鋼管の周方向に補強材が設けられていることに特徴を有し、請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記循環装置は、管路外の水圧と前記充填材の圧力とが同じになるように、前記充填材を前記空隙に供給することに特徴を有するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００１０】
図１〜６は、この発明の実施の形態に係る図面であり、図１は、地中埋設用管路の断面図、図２は、セグメントを示す説明図、図３は、鋼管を構成する鋼板を示す平面図、図４は、正面図、図５は、図４のＡ−Ａ線断面図である。
【００１１】
図面に示すように、地中埋設用管路１は、セグメントリング２と、セグメントリング２の内側の鋼管３と、セグメントリング２と鋼管３との間の空隙に充填された充填材４とからなっている。
【００１２】
セグメントリング２は、複数のＲＣセグメント２ａによって構成されている。
セグメント２ａは、略直方体状のコンクリートブロックからなり、トンネルの曲率に相当する円弧状に形成されている。セグメントとして鋼管セグメント等を用いることもできる。
【００１３】
鋼管３は、セグメントリング２の内側に、セグメントリング２の内周面との間に所定の空隙をあけて配されている。鋼管３は、長方形の鋼板３ａからなる複数の鋼管部材を、溶接によって接合することによって構成されている。鋼板３ａは、セグメントリング２の内周面に配設可能なようにセグメント２ａの内周面とほぼ同じ曲率を有している。鋼板３ａの外周面には、鋼管３の周方向に複数のリブ（補強材）５が設けられている。
【００１４】
鋼板３ａは、セグメントリング２と鋼管３との空隙を保持するために、セグメント２ａと鋼板３ａとの間にパッキング（図示せず）を挟みながら組み立てられている。パッキングは、硬質（防振）ゴムなどの材質からなっている。
【００１５】
セグメントリング２と鋼管３との間の空隙に充填された充填材４は、非硬化性の、流動性且つ固結しない材料からなっている。このような充填材として、水性液体又は樹脂系液体を用いる。水に溶かして使用するものでもよい。水に任意に溶解する水溶性のものが好ましい。更に、充填材４としては、鋼管３に対する防食性能を有していることが好ましい。そして、更に、充填材４は、鋼板３ａ同士の溶接箇所から万一漏れる場合に備えて、無毒材料からなることが好ましい。本発明の充填材４の好適な実施例として、水溶性防食材として知られている、「ラスミンＭＫ−１１」（登録商標）や植物油などを用いるとよい。
【００１６】
このように構成された本発明の管路１は、セグメントリング２と鋼管３との間隙に流動性の充填材４が充填されているのみで、セグメントリング２と鋼管３との支持手段が存在しない構造であり、鋼管３がセグメントリング２の内側に剛の状態で支持されていない。このように充填材４のみが介在している本発明の管路１では、外水圧荷重はセグメントリング２が負担し、鋼管３には殆ど伝わらない。先行技術１のように、支持部材によって鋼管がセグメントリングに固定されていると、外水圧荷重が支持部材を介して直接鋼管に伝わり鋼管が座屈、変形する恐れがある。なお、充填材４を介して鋼管３に伝わる分の外水圧荷重に対しては、鋼管３の外面に設けたリブ５が補強材として作用する。
【００１７】
一方、内水圧荷重は鋼管３が負担し、セグメントリング２には殆ど伝わらない。また、内水圧の変化によって鋼管３が膨脹（拡径）や収縮した場合の空隙体積変化に応じて充填材４が出入りして、内水圧荷重がセグメントに伝達しないようにクッションとして働く。従って、セグメントリングは内水圧を考慮しなくてよい。また、充填材４の出入りを補助するために、充填材４の充填圧及び充填量を制御する循環装置を設けるとよい。図６は、充填材の循環装置を示す説明図である。本実施の形態においては、鋼管３に内水圧が作用して膨脹（拡径）した際にセグメントリング２に影響しない程度に体積調整できるように、図６に示す充填材の循環装置６が立坑７内に設けられている。充填材４は、導管を介して、ローリー車８から充填材補充タンク９、充填材調整タンク１０に送られ、更に、セグメントリング２と鋼管３との間隙に送られる。間隙水圧計Ａは、地中埋設用管路１外の水圧を、間隙水圧計Ｂは、セグメントリング２と鋼管３との間隙の充填材圧を、それぞれ計測する。間隙水圧計ＡとＢとが同圧力になるように、タンク９、１０間の調整バルブＣを開き充填材４を充填材調整タンク１０に補充する。１１は、制御装置である。なお、この循環装置６は、管路１の長手方向に、所定間隔毎に配設されている。
【００１８】
更に、充填材４は地震時にはその地震衝撃の緩衝材としても作用し、管路全体に係る荷重を緩和することができる。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、流動性の充填材のみが介在し、鋼管が剛の状態でセグメントに支持されていないので、外水圧荷重はセグメントが負担して鋼管に伝わらず、内水圧荷重は鋼管が負担してセグメントに伝わらず、充填材を介して鋼管に伝わる外水圧荷重に対しては、鋼管に設けた補強材によって対処することができ、鋼管の座屈、変形が防止され、更に、地震時には充填材が地震衝撃の緩衝材として作用し、管路全体に係る荷重を緩和することができ、かくして、有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係る地中埋設用管路を示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態に係るセグメントを示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態に係る鋼管を構成する鋼板を示す平面図である。
【図４】この発明の実施の形態に係る鋼管を構成する鋼板を示す正面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】この発明の実施の形態に係る充填材の循環装置を示す説明図である。
【図７】従来の鋼管セグメントを示す断面図である。
【図８】図７の平面図である。
【符号の説明】
１  地中埋設用管路
２  セグメントリング
２ａ  セグメント
３  鋼管
３ａ  鋼板（鋼管部材）
４  充填材
５  リブ（補強材）
６  循環装置
７  立坑
８  ローリー車
９  充填材補充タンク
１０  充填材調整タンク
１１  制御装置
１２  セグメント
１３  鋼板
１４  充填材（水密維持材）
１５  支持部材
１６  支持板
１７  受け板
Ａ、Ｂ  間隙水圧計
Ｃ  調整バルブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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