(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空洞部を有し少なくとも一部が地盤に埋設された地中埋設体が、地上に浮上するのを抑止する地中埋設体の浮上抑止方法であって、
前記空洞部を形成し前記地盤と接する地中埋設体の側壁に、前記空洞部から前記地盤まで貫通する貫通孔を複数形成し、
前記地盤と親和性を有する超微粒子セメントからなる固化剤を前記複数の貫通孔を介して前記地盤に挿入された複数の注入棒から前記地盤に注入し、前記地中埋設体の周辺に前記複数の注入棒からの前記固化剤の注入によって固化した地盤を前記注入棒の周囲に互いに接触するように形成するとともに、前記地中埋設体と前記固化した地盤と前記注入棒とを一体化させることにより実質上前記地中埋設体の重量を増加させる、
ことを特徴とする地中埋設体の浮上抑止方法。
【請求項２】
前記地中埋設体の上部周辺の地盤内に、前記上部周辺の地盤を上から押さえる抑止部材を配設する、
ことを特徴とする請求項１に記載の地中埋設体の浮上抑止方法。
【請求項３】
空洞部を有する地中埋設体の少なくとも一部を地盤に埋設する地中埋設体の埋設構造であって、
前記空洞部を形成し前記地盤と接する地中埋設体の側壁に、前記空洞部から前記地盤まで貫通する貫通孔が複数形成され、
前記地盤と親和性を有する超微粒子セメントからなる固化剤が前記複数の貫通孔を介して前記地盤に挿入された複数の注入棒から前記地盤に注入され、前記地中埋設体の周辺に前記複数の注入棒からの前記固化剤の注入によって固化した地盤が前記注入棒の周囲に互いに接触するように形成されるとともに、前記地中埋設体と前記固化した地盤と前記注入棒とを一体化させることにより実質上前記地中埋設体の重量が増加されている、
ことを特徴とする地中埋設体の埋設構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、マンホールや水道管や下水道管、送電管、共同溝などの地中埋設体が、地盤の液状化現象などによって地上に浮上するのを抑止する地中埋設体の浮上抑止方法および埋設構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、地震によって地盤が液状化すると、マンホールが地上に浮上する場合があり、このような浮上を抑止する方法として、次のようなものが知られている。第１に、コンクリートなどで形成した重量構造体を地盤に埋設してマンホールと一体化させ、この重量構造体の重量（重力）によってマンホールの浮上を抑止するものである（例えば、特許文献１参照。）。第２に、マンホールの周囲の地盤内にアンカーを打ち付け、マンホールとアンカーとを固定することで、マンホールの浮上を抑止するものである（例えば、特許文献２参照。）。第３に、マンホールの側壁に逆止弁を取り付け、地盤の過剰間隙水圧による地下水を逆止弁で吸い取り、液状化による浮力を消散することで、マンホールの浮上を抑止するものである（例えば、特許文献３参照。）。
【特許文献１】特開２００７−６３８０３号公報
【特許文献２】特開２００８−６９５５７号公報
【特許文献３】特開２００７−２３６７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、マンホールなどの浮上を抑止する対策は、新設のマンホールなどに対してのみならず、既設のマンホールなどに対しても当然に行う必要がある。しかしながら、上記第１の方法および第２の方法では、マンホール周辺の地盤を掘削して、重量構造体をマンホールに一体化させたり、アンカーを打ち付けてマンホールに固定したりしなければならない。このため、地盤の掘削やその補修工事、支持層までのアンカーの定着工事などに多大な労力と時間とを要するのみならず、道路を掘削して工事を行うため道路の交通を規制する必要がある。さらに、第２の方法では、アンカーを打ち付けるのに大きな打設重機を要し、大掛かりな工事となる。また、第１の方法では、重量構造体の重量と浮上力とのバランスが適正でないと、地震動による振れの増幅や、地盤沈下を引き起こすおそれがあり、第２の方法では、アンカーの配置バランスが適正でないと、マンホールが傾くおそれがある。
【０００４】
一方、第３の方法では、マンホール内から逆止弁を取り付けることが可能ではあるが、逆止弁を取り付けるためにマンホールの側壁に大きな孔を開ける必要があり、削孔作業に多大な時間と労力とを要するとともに、その孔から地盤を引き込んでしまう場合がある。また、逆止弁で吸い取った地下水を外部に排出するドレン管などを配設する必要がある。さらに、逆止弁による取水（排水）効果を維持するには、つまり浮上抑止効果を維持するには、逆止弁の洗浄や交換などの保守、維持管理を要するとともに、液状化が発生すると逆止弁が外れる場合があり、その場合には再設置が必要となるなど、耐久性が低い。しかも、周辺地盤の地下水の変動によって抑止効果が変動し、安定した抑止効果を得ることが困難である。
【０００５】
そこでこの発明は、地中埋設体の浮上を抑止する効果が高く、しかも、施工性、耐久性が良好な地中埋設体の浮上抑止方法および埋設構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、空洞部を有し少なくとも一部が地盤に埋設された地中埋設体が、地上に浮上するのを抑止する地中埋設体の浮上抑止方法であって、前記空洞部を形成し前記地盤と接する地中埋設体の側壁に、前記空洞部から前記地盤まで貫通する貫通孔を複数形成し、前記地盤と親和性を有する超微粒子セメントからなる固化剤を前記複数の貫通孔を介して前記地盤に挿入された複数の注入棒から前記地盤に注入し、前記地中埋設体の周辺に前記複数の注入棒からの前記固化剤の注入によって固化した地盤を前記注入棒の周囲に互いに接触するように形成するとともに、前記地中埋設体と前記固化した地盤と前記注入棒とを一体化させることにより実質上前記地中埋設体の重量を増加させる、ことを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、地中埋設体の周辺の地盤が固化し、地中埋設体とその周辺の地盤と注入棒が一体化されるため、一体化した地盤によって実質上地中埋設体の重量が増し、浮上力に抗する重力（抵抗荷重）が増加して地中埋設体の浮上が抑止される。さらに、地中埋設体に一体化した地盤とその周辺の地盤（固化、一体化していない地盤）との摩擦抵抗によって、上方に浮上する力に対するせん断抵抗力が増し、地中埋設体の浮上が抑止される。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の地中埋設体の浮上抑止方法において、前記地中埋設体の上部周辺の地盤内に、前記上部周辺の地盤を上から押さえる抑止部材を配設する、ことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、空洞部を有する地中埋設体の少なくとも一部を地盤に埋設する地中埋設体の埋設構造であって、前記空洞部を形成し前記地盤と接する地中埋設体の側壁に、前記空洞部から前記地盤まで貫通する貫通孔が複数形成され、前記地盤と親和性を有する超微粒子セメントからなる固化剤が前記複数の貫通孔を介して前記地盤に挿入された複数の注入棒から前記地盤に注入され、前記地中埋設体の周辺に前記複数の注入棒からの前記固化剤の注入によって固化した地盤が前記注入棒の周囲に互いに接触するように形成されるとともに、前記地中埋設体と前記固化した地盤と前記注入棒とを一体化させることにより実質上前記地中埋設体の重量が増加されている、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１および３に記載の発明によれば、地中埋設体の重量化とせん断抵抗力の増強とによって、地中埋設体の浮上が効果的に抑止される。また、地中埋設体の側壁に貫通孔を形成して固化剤を注入するだけでよく、しかも、貫通孔の形成や固化剤の注入は、地中埋設体の空洞部内から行うことが可能であり、地盤の掘削やその補修工事などが不要である。このため、作業を容易かつ短時間に行うことができるとともに、道路の交通を規制する必要もなく、施工性が高い。さらに、適正な固化剤を選択することで、地中埋設体と地盤との一体化が永続されるため、耐久性、恒久性が高く、また、機構的（機械的、電気的）な要素を含まないため、保守などを要することもない。一方、貫通孔を形成して固化剤を注入だけでよいため、新設の地中埋設体にも既設の地中埋設体にも適用することができる。また、周辺の地盤の固化と地中埋設体との一体化によって、地中埋設体に発生する断面力や継ぎ手の変形（離れ）を抑制することができ、地中埋設体自体を補強する効果も得られる。また、地中埋設体とその周辺の地盤と注入棒とを一体化させるため、注入棒が芯棒（ネイル、鉄筋）の役割をし、注入棒を介して地中埋設体と地盤との一体化が強固になる。この結果、地中埋設体の浮上がより効果的に抑止される。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、地中埋設体の上部周辺の地盤が抑止部材で押さえられることで、地中埋設体の浮上がより抑止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００１３】
（実施の形態１）
図１〜５は、この実施の形態に係る地中埋設体の浮上抑止方法（以下、適宜「浮上抑止方法」という）を示す図である。この浮上抑止方法は、地盤に埋設された地中埋設体が地上に浮上するのを抑止する方法であり、この実施の形態では、地中埋設体が既設のマンホール１、つまり既に地盤Ｇに埋設されているマンホール１の浮上を抑止する場合について説明する。
【００１４】
まず、マンホール１の空洞部１Ａを形成し地盤Ｇと接するマンホール１の側壁１１に、空洞部１Ａから地盤Ｇまで貫通する貫通孔１１ａを形成する。すなわち、マンホール１内（空洞部１Ａ）に作業者が入り、ハンドドリルなどでマンホール１内から貫通孔１１ａを削孔する。ここで、貫通孔１１ａの大きさ（直径）は、後述する固化剤を地盤Ｇに注入できる程度の比較的小さな大きさでよく、例えば、直径２０ｍｍ程度でよい。また、形成する貫通孔１１ａの数は、後述する固化（一体化）させる地盤Ｇ１の大きさ（重量）により設定する。つまり、マンホール１の実質的な重量を増加させて浮上を抑止するのに要する地盤Ｇ１の容積によって設定し、例えば、１号（内径９００ｍｍ）のマンホール１の場合、１２〜１８の貫通孔１１ａを形成する。さらに、固化した地盤Ｇ１による重量バランスを適正にするために、図５に示すように、同一水平面において放射線状に貫通孔１１ａを形成し、このような貫通孔１１ａをマンホール１の軸方向（上下方向）に沿って形成する。
【００１５】
次に、貫通孔１１ａを介して地盤Ｇに注入棒２を挿入し、この注入棒２から地盤Ｇを固化する固化剤を注入して、マンホール１とその周辺の地盤Ｇ１と注入棒２とを一体化させる。ここで、注入棒２は、金属製の管状で、貫通孔１１ａに隙間なく挿入できるように（ほぼ同寸法に）その外径が設定され、図２に示すように、管を構成する側壁と先端部に複数の注入孔２ａが形成されている。また、固化剤は、耐久性や注入性、地盤Ｇとマンホール１との一体化性（親和性）などが優れたものを選定し、例えば、セメント（モルタル）系やガラス系、合成樹脂などのグラウトを使用し、この実施の形態では、セメント系を主としたグラウトを使用する。なお、固化剤としては、セメントミルク、パウダー状のセメントミルク、超微粒子セメント、恒久グラウト（ハイブリッドシリカ）などが挙げられる。
【００１６】
具体的には、マンホール１内に作業者が入り、図２に示すように、空洞部１Ａから地盤Ｇに向けてほぼ水平方向に貫通孔１１ａから注入棒２を挿入（打設）する。次に、図３に示すように、固化剤が入ったタンク３１からの注入ホース３２の先端部を注入棒２の基端部（空洞部１Ａ側の端部）に接続し、タンク３１から固化剤を放出させる。これにより、注入ホース３２および注入棒２を介して、複数の注入孔２ａから周囲の地盤Ｇに固化剤が注入される。このとき、地盤Ｇの固化状況（固化スピード）を考慮して段階的に固化剤を注入するとともに、適正量が注入されるように注入量を管理する。また、貫通孔１１ａから漏れ出た固化剤や地盤Ｇの土などがマンホール１内に流入するのを防止するために、貫通孔１１ａの周りやマンホール１内を養生する。
【００１７】
ここで、上記のような注入棒２の挿入や固化剤の注入は、固化剤による地盤Ｇの固化性やマンホール１の大きさなどに応じて、貫通孔１１ａごとに行ってもよいし、すべての貫通孔１１ａあるいは複数の貫通孔１１ａに対して同時に行ってもよい。例えば、同一水平面上のすべての貫通孔１１ａに対して注入棒２を挿入し、同時に固化剤を注入してもよい。また、固化剤の注入には、圧力をかけて単に注入するグラウト注入のほかに、固化剤を地盤Ｇ内に噴射させて撹拌する噴射撹拌も含む。
【００１８】
そして、注入が完了した後に、注入ホース３２を注入棒２から外し、注入棒２の基端部を蓋などで閉塞する。このような固化剤の注入によって、固化剤が注入された地盤Ｇ１、つまりマンホール１の周辺の地盤Ｇ１がグラウト固化すると同時に、マンホール１および注入棒２と接着（結合）する。この結果、図４および図５に示すように、マンホール１の周辺には、複数の注入棒２からの固化剤の注入によって固化した地盤Ｇ１が注入棒２の周囲に互いに接触するように形成され、マンホール１とその周辺の地盤Ｇ１と注入棒２とが一体化する。ここで、地盤Ｇ１とマンホール１とが強固に接着しない(直接一体化しない)場合でも、注入棒２がマンホール１の側壁１１を貫通した状態で配設されている（注入棒２がマンホール１に取り付けられた状態となっている）ため、地盤Ｇ１が注入棒２に接着することで、注入棒２を介して地盤Ｇ１とマンホール１とが一体化する。
【００１９】
このようにして一体化した地盤Ｇ１によって実質上マンホール１の重量が増し、マンホール１を浮上させようとする力に抗する抵抗力（重力）が増加する。また、一体化した地盤Ｇ１は、マンホール１の側壁１１から突出するように、しかも複数の凹凸状に形成される。このため、一体化した地盤Ｇ１とその周辺の地盤（固化、一体化していない地盤）Ｇとの摩擦抵抗が高くなり、上方に浮上する力に対するせん断抵抗力が増す。
【００２０】
以上のように、この浮上抑止方法によれば、マンホール１の重量化とせん断抵抗力の増強とによって、浮上力に対するマンホール１の抵抗力が増し、地盤Ｇの液状化現象などが発生しても、マンホール１の浮上を効果的に抑止することができる。さらに、マンホール１とその周辺の地盤Ｇ１と注入棒２とが一体化するため、注入棒２が芯棒の役割をし、注入棒２を介してマンホール１と地盤Ｇ１との一体化が強固になる。この結果、マンホール１の浮上がより効果的に抑止される。しかも、固化剤（グラウト）を注入してマンホール１の周辺の地盤Ｇ１を固化させるため、例えば、締め固め不足の埋め戻し土の強度を改善したり、マンホール１に発生する断面力や継ぎ手の変形（離れ）を抑制したり、下水道施設周辺の空洞部や道路の陥没被害部などを改善、修繕することが可能となる。
【００２１】
一方、マンホール１の側壁１１に貫通孔１１ａを形成して固化剤を注入するだけでよく、しかも、貫通孔１１ａの形成や固化剤の注入は、マンホール１内から行うことができ、地盤Ｇの掘削やその補修工事などが不要である。また、比較的小さい貫通孔１１ａを削孔すればよいため、作業が容易で、かつ、周辺地盤Ｇを引き込むこともない。このため、浮上抑止の施工を容易かつ短時間に行うことができるとともに、道路の交通を規制する必要もなく、施工性が高い。例えば、上記の１号マンホール１の場合、１日当たり約２基の施工が可能であり、また、道路の専用面積は、タンク３１を搭載したトラック３などを停車できる程度でよい。
【００２２】
さらに、固化剤がセメント系のグラウトでマンホール１と同系統の材質であるため、マンホール１と地盤Ｇ１との一体化が永続され、マンホール１と同等の高い耐久性、恒久性を有し、また、機構的な要素を含まないため、保守などを要することもない。つまり、一度上記の施工を施せば、保守や管理などを要しないで、浮上抑止効果を維持することができる。
【００２３】
（実施の形態２）
この実施の形態では、注入棒２に代わって、マンホール１とその周辺の地盤Ｇ１と支持棒４とを一体化させる点で、実施の形態１と異なる。ここで、実施の形態１と同等の構成要素については、同一符号を付することで、その説明を省略する。
【００２４】
まず、実施の形態１と同様に、貫通孔１１ａを介して地盤Ｇに注入棒２を挿入し、注入棒２から固化剤を注入する。そして、注入を終えて地盤Ｇ１が固化する前に、注入棒２を抜き取り、支持棒４を貫通孔１１ａから地盤Ｇ１に挿入する。その後、一定時間放置することで、マンホール１とその周辺の地盤Ｇ１と支持棒４とを一体化させるものである。
【００２５】
ここで、支持棒４の形状としては、鉄筋コンクリート構造における鉄筋のように、固化した地盤Ｇ１を強固に支持するとともに、マンホール１と地盤Ｇ１との一体化を強固にする形状が望ましい。例えば、図６（ａ）に示すように、軸方向に沿って複数の節（フランジ）４１が設けられた鉄筋や、図６（ｂ）に示すように、軸方向に沿って複数の矢形状のチャック（かえし）４２が設けられた鉄筋、あるいは異形の鉄筋などで構成する。ここで、チャック４２は、支持棒４に抜く力（図中左側への力）が働くと、チャック４２が開いて抜け止めするものである。
【００２６】
このような浮上抑止方法によれば、支持棒４によってマンホール１と地盤Ｇ１との一体化がさらに強固になり、マンホール１の浮上をより効果的に抑止することが可能となる。また、注入棒２は、管状で複数の注入孔２ａが形成されているため、製作に時間と費用とを要し、支持棒４に比べて高価である。このため、注入棒２に代わって支持棒４を挿入（埋設）することで、注入棒２を再利用して費用を抑えることができる。
【００２７】
（実施の形態３）
図７、８は、この実施の形態に係る浮上抑止方法による施工状態を示す断面図である。ここで、実施の形態１と同等の構成要素については、同一符号を付することで、その説明を省略する。
【００２８】
この実施の形態では、マンホール１の上部１Ｂの周辺の地盤Ｇ内に、上部周辺の地盤Ｇを上から押さえるトップネット（抑止部材）５を配設する。すなわち、トップネット５は、金属製の網またはジオテキスタイルで、中央部にマンホール１の上部１Ｂを挿入する装着孔５ａが形成されている。そして、マンホール１の上部１Ｂの周辺の地盤Ｇを掘り起こし、装着孔５ａにマンホール１の上部１Ｂを挿入した状態でトップネット５を敷設し、その上から地盤Ｇを埋め戻して固めるものである。ここで、トップネット５の配設は、固化剤の注入の前後どちらでもよい。
【００２９】
このような浮上抑止方法によれば、マンホール１の上部１Ｂの周辺の地盤Ｇがトップネット５で押さえられるため、当該地盤Ｇを介してマンホール１が下方に押さえられ、マンホール１の浮上がより抑止される。また、マンホール１の上部周辺の地盤Ｇを掘り起こすだけでよいため、掘削作業やその補修作業が容易で、短時間に行うことが可能である。
【００３０】
以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、既設のマンホール１の浮上を抑止する場合について説明したが、新設のマンホール１にも適用できる。この場合、貫通孔１１ａが形成されたマンホール１を地盤Ｇに埋設することで、貫通孔１１ａの削孔作業を削減できる。
【００３１】
また、マンホール１以外の地中埋設体にも適用できることは勿論である。例えば、図９に示すように、下水道管などの地中埋設管２０に適用したり、図１０に示すように、地中タンクや共同溝などの地中構造物２１に適用したりすることができる。この際、例えば、地中埋設管２０の継手部周辺で地盤Ｇと一体化させることで、継手部を補強して効果的に浮上を抑止することができる。さらに、上記の実施の形態では、地中埋設体（マンホール１）がすべて地盤Ｇに埋設されているが、空洞部を有し少なくとも一部が地盤Ｇに埋設されている地中埋設体であれば、適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
以上のように、この発明に係る地中埋設体の浮上抑止方法は、地中埋設体の浮上を抑止する効果が高く、しかも、施工性、耐久性が良好なものとして極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】この発明の実施の形態１において、マンホールの側壁に貫通孔を形成した状態を示す断面図である。
【図２】図１の状態から注入棒を配設した状態を示す拡大断面図である。
【図３】図２の状態から地盤に固化剤を注入している状態を示す断面図である。
【図４】図３の状態から地盤が固化した状態を示す断面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ断面図である。
【図６】この発明の実施の形態２における支持棒の形状例を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態３に係る浮上抑止方法による施工状態を示す断面図である。
【図８】図７のＢ−Ｂ断面図である。
【図９】この発明の浮上抑止方法を地中埋設管に適用した状態を示す斜視図である。
【図１０】この発明の浮上抑止方法を地中構造物に適用した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１          マンホール（地中埋設体）
１Ａ        空洞部
１１        側壁
１１ａ      貫通孔
２          注入棒
３１        タンク
３２        注入ホース
４          支持棒
５          トップネット（抑止部材）
Ｇ          地盤
Ｇ１        固化、一体化された地盤
【図１】
0004392453.tif 000002
【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】
0004392453.tif 000009
【図９】
0004392453.tif 000010
【図１０】
0004392453.tif 000011