(57)【要約】【課題】  従来、埋設した地中埋設管周囲の道路の強度がどの程度のものであるか、性能表示することが出来す、安全確保上問題がある。【解決手段】  地面１が掘削され、溝１２が形成される。この掘削で生じた掘削土１４は土のう袋１５ａで拘束補強され、積層強度についての性能表示が行われた建設資材１５が製作される。次に、この建設資材１５を地中埋設管１３の周囲に積層して、掘削した溝１２内に地中埋設管１３を埋設する。【選択図】  図２
2005194742.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
袋で土またはその代替物が拘束補強されて積層強度についての性能表示が行われた建設資材が地中埋設管の周囲に積層されて、地中埋設管が土中に埋められた地中埋設管の浅埋設構造。
【請求項２】
地面を掘削する掘削工程と、
この掘削工程で生じた掘削土が袋で拘束補強されて積層強度についての性能表示が行われた建設資材を製作する建設資材製作工程と、
この建設資材製作工程で製作した建設資材を地中埋設管の周囲に積層して、前記掘削工程で掘削した溝内に地中埋設管を埋設する埋設工程と
を備えた地中埋設管の浅埋設工法。
【請求項３】
前記建設資材は、前記土もしくはその代替物または前記掘削土が前記袋を構成する布材の引っ張り強さに応じて前記袋から受ける最大拘束応力に基づいて圧縮耐力が求められ、求められたこの圧縮耐力に基づいて圧縮耐力に関する性能表示が行われていることを特徴とする請求項１に記載の地中埋設管の浅埋設構造、または請求項２に記載の地中埋設管の浅埋設工法。
【請求項４】
前記建設資材は、前記土もしくはその代替物または前記掘削土が前記袋を構成する布材の引っ張り強さに応じて前記袋から受ける最大拘束応力に基づいて発現する最大剪断強度が求められ、求められたこの最大剪断強度に基づいて剪断耐力に関する性能表示が行われていることを特徴とする請求項１に記載の地中埋設管の浅埋設構造、または請求項２に記載の地中埋設管の浅埋設工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中埋設管を土中に浅く埋設する地中埋設管の浅埋設構造および浅埋設工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、上下水道、ガス配管、電気・通信ケーブルなどの地中埋設管の工事では、図１に示すように、地面１を掘削して１２００[mm]以上の深さで堀幅６００[mm]の溝２を掘り、地中埋設管３を１２００[mm]以上の深さに埋設していた。この工事の際に発生したアスファルト廃棄物や掘削土砂４は、土捨て場に投棄されていた。また、溝２の埋め戻しには、別途に採取された山砂が用いられ、溝２に埋め戻されたこの山砂は転圧されて締め固められている。
【０００３】
また、一旦埋設された地中埋設管３の保守点検等をするために、埋め戻された溝２は再び掘削され、溝２内で作業員によって地中埋設管３の維持管理作業が行われる。この際に行われる溝掘削作業や溝内作業は、作業員が溝２内に立ち入る前に、鋼矢板等を用いた適切な土止め支保工をして、溝２の側壁から土砂が崩れ落ちないようにしている。
【０００４】
このような従来の地中埋設管の工事では、掘削時に大量に生じるアスファルト廃棄物や掘削土砂４の投棄場所を確保することが困難であり、また、溝２の埋め戻しに大量の埋め戻し用山砂が必要とされる。このため、下記の非特許文献１には、布堀部の管下側のみをスラリー土で埋め戻して転圧を不要とし、布堀幅を狭くすることによって掘削土量および埋め戻し土量を削減する、「NK-Narrow Trench  工法」という地中埋設管の埋設工法が提案されている。
【非特許文献１】ＮＫＫ（日本鋼管株式会社）技法  Ｎｏ．１７７（２００２年６月発行）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の図１に示す地中埋設管の工事、および非特許文献１に記載の地中埋設管の工事では、埋設した地中埋設管３の周囲の道路の強度がどの程度のものであるか、性能表示することが出来ない。従って、どの程度の重量までの車両が埋め戻した道路上を通行可能か、不確かで安全確保上問題がある。
【０００６】
また、非特許文献１に記載の従来の地中埋設管の工事では、管周りの転圧や地表面沈下の防止が不要となるが、図１に示す従来の地中埋設管の工事では、管周りを転圧して締め固める必要があり、また、転圧して締め固めても、路面が沈下したり陥没する。
【０００７】
また、図１および非特許文献１に記載の両者の地中埋設管の工事では、地中埋設管の維持管理作業の際には、土止め支保工の前作業が必要となり、維持管理性が悪い。
【０００８】
また、非特許文献１に記載の従来の地中埋設管の工事では、管下側のみをスラリー土で埋め戻しているものの、スラリー土が埋められていない管路周囲の地盤の剛性は低い。図１に示す従来の地中埋設管の工事では、管路周囲の全体の地盤の剛性が低い。
【０００９】
また、図１に示す従来の地中埋設管の工事では、地中埋設管３を外圧から保護するために、地中深くに管３を埋設する必要がある。従って、埋設工事で発生するアスファルト廃棄物や掘削土砂４、および埋め戻し用山砂の量は膨大になり、残土処分費および埋め戻し用山砂の購入費は高くなる。
【００１０】
また、図１および非特許文献１に記載の両者の地中埋設管の工事では、地震発生時、管路周囲の地盤に液状化現象が生じて、地中埋設管に被害が及ぶおそれが大きい。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、袋で土またはその代替物が拘束補強されて積層強度についての性能表示が行われた建設資材が地中埋設管の周囲に積層されて、地中埋設管が土中に埋められた地中埋設管の浅埋設構造である。
【００１２】
また、本発明は、地面を掘削する掘削工程と、この掘削工程で生じた掘削土が袋で拘束補強されて積層強度についての性能表示が行われた建設資材を製作する建設資材製作工程と、この建設資材製作工程で製作した建設資材を地中埋設管の周囲に積層して、掘削工程で掘削した溝内に地中埋設管を埋設する埋設工程とを備えた地中埋設管の浅埋設工法である。
【００１３】
この構成によれば、地中埋設管の周囲に積層されている建設資材が、積層強度についての性能表示が行われているため、埋設した地中埋設管の周囲の道路の強度がどの程度のものであるか、性能表示することが可能になる。従って、例えば、どの程度の重量までの車両が埋め戻した道路上を通行可能かを表示することが出来、安全が確保されるようになる。
【００１４】
また、地中埋設管の周りは土等が袋で拘束補強された建設資材で覆われるため、管周りを転圧して締め固める作業は、簡易にかつ静かに行える。また、転圧作業の施工の良し悪しの影響も受けにくくなる。さらに、埋め戻し土は、そのまま埋設されるのではなく袋で拘束補強されているため、均一に敷設することが出来る。このため、従来のように路面の一部が沈下したり陥没することはない。
【００１５】
また、地中埋設管周囲の建設資材が土圧を受けるため、地中埋設管に加わる土圧を軽減させることが出来、管路周囲の全体の剛性を高めることが出来る。この結果、地中埋設管の埋設深さを浅くすることが出来ると共に、地中埋設管の肉厚を薄肉化することも出来る。従って、埋設工事で発生するアスファルト廃棄物や掘削土砂が少なくなると共に、これを袋に詰めて建設資材とすることにより、残土処分費は極めて軽減される。また、埋め戻し用山砂は、積層した建設資材の表層部や、建設資材間の隙間を埋める程度の微量ですむため、掘削土砂を使うことが出来、埋め戻し用山砂の購入費は不要になる。
【００１６】
また、個々の建設資材が袋で土等を覆っているため、地震発生時、管路周囲の地盤に液状化現象が生じることはない。従って、従来のように、地震の発生によって地中埋設管に被害が及ぶおそれはない。
【００１７】
また、地中埋設管の維持管理作業の際には、地中埋設管周囲に積層した一部の建設資材を一時撤去することにより、地中埋設管を露出させる溝が容易に形成される。この溝は、建設資材を予め整然と積層しておくことにより、一部の建設資材を撤去するだけで溝の側壁が形成されるため、従来の土止め支保工の前作業は不要となる。この結果、地中埋設管の維持管理性を飛躍的に向上させることが出来る。
【００１８】
また、一時撤去した建設資材は、維持管理作業終了後、溝を埋め戻す際に再利用することが出来る。従って、当初、溝を掘削した際に発生した掘削土をリサイクルして使用することが出来る。よって、地球環境の保護を図ることが出来ると共に、溝の埋め戻し強度の性能を容易に維持することが出来る。
【発明の効果】
【００１９】
このような本発明によれば、上記のように、地中埋設管周囲の道路の強度についての性能表示が可能になると共に、地中埋設管を浅く埋めたり、その維持管理作業が容易になるなどの種々の効果が奏される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明の最良の実施形態による地中埋設管の浅埋設構造および浅埋設工法を、上下水道管の埋設に適用した場合について説明する。
【００２１】
図２は、本実施形態の地中埋設管の浅埋設構造を示す断面図であり、この構造は、次に述べる地中埋設管の浅埋設工法によって形成される。
【００２２】
まず、地面１が掘削され、溝１２が形成される。この掘削で生じた掘削土１４は土のう袋で拘束補強され、建設資材１５が製作される。
【００２３】
図３（ａ）はこの建設資材１５に用いられる土のう袋１５ａの斜視図であり、同図（ｂ）はこの土のう袋１５ａに掘削土１４が詰め込まれてほぼ箱状に成形された建設資材１５である。
【００２４】
土のう袋１５ａは織布または不織布製の袋であり、本実施形態ではこの土のう袋１５ａの中におよそ１６リットルの掘削土１４が詰め込まれ、同図（ｂ）に示すように、ほぼ箱状に成形されて袋の口が締められている。同図（ｃ）は建設資材１５の平面、正面および側面を示す三面図である。この正面図および側面図に示すように、建設資材１５の周縁部はその高さＨの１／２がかまぼこ状に突出している。また、建設資材１５を多層に垂直方向に載荷した際、建設資材１５にかかる圧縮力Ｆは、同図（ｂ）に示す、長さがＬで幅がＢの面状の受圧部で支持される。
【００２５】
このように掘削土１４を土のう袋１５ａに詰め、この土のう袋１５ａにかける圧縮力Ｆを最大圧縮力にすると、土のう袋１５ａを構成する布材の引っ張り強さＴによって土のう袋１５ａの内部の掘削土１４は土のう袋１５ａから反力を受け、土のう袋１５ａの内部の掘削土１４には最大有効拘束応力σ’が発生する。この際、最大有効拘束応力σ’と引っ張り強さＴとの間には次の関係式が成立する。
【００２６】
σ’＝（Ｔ／Ｈ）・ｔａｎ２（４５°＋φ／２）−Ｔ／Ｂ  …（１）
ここで、Ｈ、Ｂは上述した建設資材１５の高さＨ、その受圧部の幅Ｂであり、φは掘削土１４の内部摩擦角である。
【００２７】
このとき、建設資材１５の受圧部全体による極限圧縮耐力Ｑｕは次式によって求まる。
【００２８】
Ｑｕ＝２・σ’・Ｂ・Ｌ                …（２）
ここで、Ｂ、Ｌは上述した建設資材１５の受圧部の幅Ｂ、長さＬである。
【００２９】
建設資材１５の載荷方向の投影面積は（Ｂ＋Ｈ）・（Ｌ＋Ｈ）であるから、単位面積当たりの極限圧縮耐力ｑｕは次式によって求まる。
【００３０】
ｑｕ＝Ｑｕ／｛（Ｂ＋Ｈ）・（Ｌ＋Ｈ）｝
＝２・σ’・Ｂ・Ｌ／｛（Ｂ＋Ｈ）・（Ｌ＋Ｈ）｝  …（３）
【００３１】
例えば、土のう袋１５ａの布材の引っ張り強さＴ＝３０[ＫＮ／ｍ]で、掘削土１４の内部摩擦角φ＝３０°、受圧部の幅Ｂ＝０．３２[ｍ]、長さＬ＝０．３２[ｍ]、高さＨ＝０．１[ｍ]の建設資材１５の場合、その極限圧縮耐力ｑｕは次のようにして求められる。まず、最大有効拘束応力σ’は式（１）から次のように求まる。
【００３２】
σ’＝（Ｔ／Ｈ）・ｔａｎ２（４５°＋φ／２）−Ｔ／Ｂ
＝（３０／０．１）×（１．７３）２−３０／０．３２
＝８０４[ＫＮ／ｍ２]                              …（４）
【００３３】
極限圧縮耐力Ｑｕは（２）式にこの（４）式を代入することにより、次のように求まる。
【００３４】
Ｑｕ＝２・σ’・Ｂ・Ｌ
＝２×８０４×０．３２×０．３２
＝１６５[ＫＮ]                        …（５）
【００３５】
従って、極限圧縮耐力ｑｕは（３）式にこの（５）式を代入することによって次のように求まる。
【００３６】
ｑｕ＝Ｑｕ／｛（Ｂ＋Ｈ）・（Ｌ＋Ｈ）｝
＝１６５／（０．４２×０．４２）
＝９３５[ＫＮ／ｍ２]                  …（６）
【００３７】
このため、本実施形態によれば、建設資材１５の圧縮耐力に関する性能表示として、例えば、極限圧縮耐力が９３５[ＫＮ／ｍ２]として表示される。また、求めたこの極限圧縮耐力９３５[ＫＮ／ｍ２]に所定割合を掛けて安全率を見込んだ値、例えば、４割を掛けて６割の安全率を見込んだ３７４[ＫＮ／ｍ２]が許容圧縮耐力として表示される。
【００３８】
また、土のう袋１５ａ内の掘削土１４の最大有効拘束応力σ’によって建設資材１５に発現する最大剪断強度τｆは次式によって表される。
【００３９】
τｆ＝σ’・ｃｏｓφ                      …（７）
【００４０】
建設資材１５に発現する最大剪断強度τｆはこの（７）式に（４）式および掘削土１４の内部摩擦角φの値を代入することにより、次のように求まる。
【００４１】
τｆ＝σ’・ｃｏｓ３０°
＝８０４×０．８６６
＝６９６[ＫＮ／ｍ２]                  …（８）
【００４２】
極限剪断耐力Ｑｓはこの最大剪断強度τｆに基づいて極限圧縮耐力Ｑｕと同様にして算出することが出来る。このため、本実施形態によれば、建設資材１５の剪断耐力に関する性能表示として、例えば、この最大剪断強度τｆに基づいて算出した極限剪断耐力Ｑｓとして表示されたり、また、求めたこの極限剪断耐力Ｑｓに所定割合を掛けて安全率を見込んだ値が許容剪断耐力として表示される。
【００４３】
次に、このように積層強度についての性能表示が行われた建設資材１５を、図２に示すように地中埋設管（上下水道管）１３の周囲に積層して、掘削した溝１２内に地中埋設管１３を埋設する。
【００４４】
このような本実施形態によれば、地中埋設管１３の周囲に積層されている建設資材１５が、積層強度についての性能表示が行われているため、埋設した地中埋設管１３の周囲の道路の強度がどの程度のものであるか、性能表示することが可能になる。つまり、建設資材１５は、一般の補強土とは異なり、セル状の単体がそれぞれ完全拘束補強された状態で積層されており、それらの水平荷重に対する安定性が積層体の抗土圧性能となる。従って、例えば、どの程度の重量までの車両が建設資材１５で埋め戻した道路上を通行可能かを表示することが出来、安全が確保されるようになる。
【００４５】
また、地中埋設管１３の周りは、掘削土１４が土のう袋１５ａで拘束補強された建設資材１５で覆われるため、管周りを転圧して締め固める作業は、簡易にかつ静かに行える。また、転圧作業の施工の良し悪しの影響も受けにくくなる。さらに、埋め戻しされる掘削土１４は、そのまま埋設されるのではなく、土のう袋１５ａで拘束補強されているため、均一に敷設することが出来る。このため、従来のように路面の一部が沈下したり陥没することはない。
【００４６】
また、地中埋設管１３の周囲の建設資材１５が土圧を受けるため、地中埋設管１３に加わる土圧を軽減させることが出来、管路周囲全体の地盤の剛性を高めることが出来る。この結果、地中埋設管１３の埋設深さを６００[mm]程度に浅くすることが出来ると共に、地中埋設管１３の管の肉厚を薄肉化することも出来る。従って、埋設工事で発生する掘削土１４が少なくなると共に、これを土のう袋１５ａに詰めて建設資材１５とすることにより、残土処分費は極めて軽減される。また、埋め戻し用山砂は、積層した建設資材１５の表層部や、建設資材１５間の隙間を埋める程度の微量ですむため、掘削土１４を使うことが出来、埋め戻し用山砂の購入費は不要になる。また、発生土や山砂を運搬する車両も減るため、工事車両の燃料削減、大気汚染防止にもつながる。
【００４７】
また、個々の建設資材１５が土のう袋１５ａで掘削土１４を覆っているため、地震発生時、管路周囲の地盤に液状化現象が生じることはない。従って、従来のように、地震の発生によって地中埋設管１３に被害が及ぶおそれはない。
【００４８】
また、地中埋設管１３の交換や保守等の維持管理作業の際には、地中埋設管１３の周囲に積層した一部の建設資材１５を図２に示すように一時撤去することにより、地中埋設管１３を露出させる堀幅４００[mm]の溝１２が容易に形成される。この溝１２は、建設資材１５を図示するように予め整然と積層しておくことにより、一部の建設資材１５を撤去するだけで溝１２の側壁が形成されるため、地中埋設管工事で労働安全上義務化されている従来の土止め支保工の前作業は不要となる。しかも、従来より狭い４００[mm]の堀幅の溝１２で溝内作業が行え、維持管理作業の際における道路舗装の撤去を最小限に抑えることができる。この結果、地中埋設管１３の維持管理性を飛躍的に向上させ、地中埋設管１３の長期健全化を図ることが出来る。
【００４９】
なお、土止め支保工として用いる建設資材１５の積層体の設計にあたっては、建設資材１５間の滑動の安定性を含めて、試行くさび法および円弧すべり法による擁壁の安定性の検討を行う。
【００５０】
また、一時撤去した建設資材１５は、維持管理作業終了後、溝１２を埋め戻す際に再利用することが出来る。従って、当初、溝１２を掘削した際に発生した掘削土１４をリサイクルして使用することが出来る。よって、地球環境の保護を図ることが出来ると共に、溝１２の埋め戻し強度の性能を容易に維持することが出来る。
【００５１】
なお、上記実施形態では、土のう袋１５ａに掘削土１４を詰めた場合について説明したが、掘削土１４の代替物として、建設廃棄物や、最終処分に供する廃棄物を詰め込んでもよい。ただし、この場合には、残土の軽減効果が薄れることになる。また、軽量化した中詰め材や、重量化した中詰め材といった各種の中詰め材を掘削土１４の代替物とすることにより、車両の通過等による地面１の振動を軽減させる効果を向上させることが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
上記の実施形態では、地中埋設管１３として上下水道管に適用した場合について説明したが、ガス配管や、電気・通信ケーブルを収容するケーブル管等にも、上記実施形態と同様に適用することが出来る。そして、この場合においても、上記実施形態と同様な作用効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】従来の地中埋設管の浅埋設構造を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態による地中埋設管の浅埋設構造を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態による地中埋設管の浅埋設構造および浅埋設工法に用いられる建設資材の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１…地面
１２…溝
１３…地中埋設管
１４…掘削土
１５…建設資材
１５ａ…土のう袋
【図１】
2005194742.tif 000003
【図２】
2005194742.tif 000004
【図３】
2005194742.tif 000005