JP2018104928A - 人孔更生構造および人孔更生構造の施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】人孔更生構造における耐震性能を向上させる。【解決手段】人孔更生構造２０は、既設管１１が連通する人孔１０を更生する更生材２１と、更生材２１に設けられた継手２２と、既設管１１内に配置され、継手２２に嵌合された新管２３と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、下水用管路や農業用水路等に用いられる人孔を更生する人孔更生構造およびその施工方法に関する。

従来から、例えば下記特許文献１に記載された、既設管が連通する人孔が知られている。この種の人孔は、老朽化や腐食劣化したときに、強度（耐力）や耐震性能を更生するために更生材を用いる。

特開２０１５−７４９６５号公報

しかしながら、前記従来の更生材を用いた人孔更生構造では、更生材と既設管とが接続される部分における耐震性能に改善の余地がある。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、人孔更生構造における耐震性能を向上させることを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明に係る人孔更生構造は、既設管が連通する人孔を更生する更生材と、前記更生材に設けられた継手と、前記既設管内に配置され、前記継手に嵌合された新管と、を備える。

この場合、新管が継手に嵌合されている。したがって、例えば地震発生時に、継手と新管とが継手の径方向に沿って相対的に変位するのを規制すること等ができる。これにより、例えば、新管が更生材から離脱するのを抑制すること等ができる。
一方で、新管が継手に単に嵌合されているだけなので、例えば、液状化に伴う沈下等の地盤変状が生じたときには、継手と新管との嵌合の形態を地盤変状に応じて容易に追従させることができる。すなわち、例えば、継手と新管とを互いに嵌合させた状態で、継手と新管との嵌合部を屈曲させたり、継手と新管との嵌合部を伸縮させたりすることができる。
以上より、人孔更生構造における耐震性能を向上させることができる。

ここで継手が、更生材に設けられている。したがって、更生材を人孔に配置する前に、例えば工場などの地上で、継手を更生材に固定することが可能になり、更生材と継手との固定の程度を精度良く管理することができる。
また、新管が継手に嵌合されている。したがって、例えば、継手および新管の寸法などを調整することで、継手と新管との嵌合の程度を精度良く管理することもできる。
以上のように、更生材と継手との固定の程度、および継手と新管との嵌合の程度の両方を精度良く管理することができる。これにより、更生材と新管との間の耐震性能を精度良く管理することができる。したがって、例えば、更生材と新管との間の耐震性能を、所定の耐震性能を満たすように設計し易くすることができる。その結果、この耐震性能を、例えばマンホールと管きょとの接続部について従来から公的に定められている基準（例えば、「下水道施設の耐震対策指針と解説−２０１４年版−（日本下水道協会））を満たすように設計することで、更生材と新管との間の耐震性能の信頼性を確保することができる。なお継手として、例えば繊維強化樹脂管（以下、「ＦＲＰＭ管」という。）の分野（例えば、ＪＩＳ Ａ ５３５０：２００６に規定される強化プラスチック複合管の分野）における継手（受口）と同等の構成を採用することで、同分野で確認されている耐震性能についての技術思想を、人孔更生構造にも援用することができる。
さらに、更生材と継手との固定の程度、および継手と新管との嵌合の程度の両方を精度良く管理することで、例えば、鉛直土圧による水平土圧で生じる発生応力に対する強度なども精度良く管理することができる。これにより、前述の耐震性能と同様に、前記強度の信頼性を確保することも可能になり、例えば、ＦＲＰＭ管の分野における外圧性能や外水圧性能についての技術思想を援用することもできる。

前記既設管と前記新管との間に設置されて前記既設管と前記新管とを接続する間仕切り壁を更に備えてもよい。

この場合、新管が、継手に嵌合され、間仕切り壁が、既設管と新管とを接続する。したがって、例えば、長期耐用年数が保障されていないいわゆる内面バンドを使用することなく、新管と、更生材や既設管と、を接続することができる。さらに例えば、施工現場でＦＲＰ積層接着作業を実施しなくても、新管と、更生材や既設管と、を接続することができる。ここでＦＲＰ積層接着は、界面剥離により接続品質に対する予期せぬ影響が生じるおそれがある。また、施工現場でのＦＲＰ積層接着作業は、特殊技能が必要であること等から、作業者によって品質のばらつきが生じやすい。またこのように特殊技能が必要である上、例えば、既設管の内水や地下水がある場合など、施工環境によって作業期間に影響が生じるため、工期が遅延するおそれもある。したがって、新管と、更生材や既設管と、を接続するために、施工現場でＦＲＰ積層接着作業を実施するのに代えて、施工現場で部材同士を嵌合させる等することで、更に精度良い品質管理を実施するとともに、工期の安定化を図ることができる。

前記継手に設けられ、前記新管が前記継手の軸方向に沿う更生材側に向けて移動することを規制するストッパーを更に備えてもよい。

この場合、新管が、継手の軸方向に沿う更生材側に向けて移動することを、ストッパーが規制する。したがって、更生材に新管を接続する際の過挿入を防止することが可能になり、例えば、ストッパーを、施工管理の指標として有効に利用すること等ができる。

前記継手と前記新管との間に配置された弾性シールを更に備えてもよい。

この場合、弾性シールが、継手と新管との間に配置されているので、耐水性能を効果的に向上させることができる。

前記人孔と前記更生材との間に充填された裏込め材を更に備えてもよい。

この場合、裏込め材が、人孔と更生材との間に充填されているので、耐震性能を効果的に向上させることができる。

本発明に係る人孔更生構造の施工方法は、前記人孔更生構造を施工する人孔更生構造の施工方法であって、前記人孔内に配置された前記更生材の前記継手に、前記既設管内に配置された前記新管を嵌合する。

この場合、人孔内に配置された更生材の継手に、既設管内に配置された新管を嵌合するので、作業の簡素化を図り、施工性を向上させることができる。

本発明によれば、人孔更生構造における耐震性能を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る人孔更生構造における平面図であって、継手および新管を上面視した図である。 図１に示す人孔更生構造における縦断面図であって、継手および新管を側面視した図である。 図１に示す人孔更生構造における更生材および継手を含む要部の平面図ある。 図１に示す人孔更生構造における更生材および継手を含む要部の縦断面図である。 図４に示す人孔更生構造における継手の嵌合部の伸縮性と可とう性の作用を説明する縦断面図である。 図１に示す人孔更生構造の施工方法を説明するフローチャートである。 図６に示す人孔更生構造の施工方法における新管配置工程を説明する図であって、図１に示す平面図に相当する図である。 図６に示す人孔更生構造の施工方法における新管配置工程を説明する図であって、図２に示す縦断面図に相当する図である。 図６に示す人孔更生構造の施工方法における更生材配置工程を説明する図であって、図１に示す平面図に相当する図である。 図６に示す人孔更生構造の施工方法における更生材配置工程を説明する図であって、図２に示す縦断面図に相当する図である。 図６に示す人孔更生構造の施工方法における嵌合工程を説明する図であって、図１に示す平面図に相当する図である。 図６に示す人孔更生構造の施工方法における嵌合工程を説明する図であって、図２に示す縦断面図に相当する図である。 図６に示す人孔更生構造の施工方法における設置工程を説明する図であって、図１に示す平面図に相当する図である。 図６に示す人孔更生構造の施工方法における設置工程を説明する図であって、図２に示す縦断面図に相当する図である。

以下、図１から図１４を参照し、本発明の一実施形態に係る人孔更生構造２０およびその施工方法を説明する。人孔更生構造２０は、既設管１１が連通する人孔１０（マンホール）を更生する。

人孔１０は、例えば、下水用管路や農業用水路等に用いられる。人孔１０は、地表から下方に延びる既設の縦穴である。人孔１０は、例えばコンクリート等により形成されている。
既設管１１は、例えば鋼管などにより形成されている。既設管１１は、円筒状または矩形筒状に形成されている。既設管１１は、複数設けられている。既設管１１は、人孔１０から水平方向に延びている。既設管１１は、人孔１０を水平方向に挟んで一対設けられている。なお既設管１１は、人孔１０に対して水平方向の一方側（片方）に設けられていてもよい。また既設管１１には、鋼管に代えて、例えば、コンクリート管、ボックスカルバート、陶管、ダクタイル鋳鉄管等を採用することができる。

図１から図４に示すように、人孔更生構造２０は、更生材２１（人孔更生材）と、継手２２（受口カラー）と、新管２３（マンホール短管）と、ストッパー２４（ストッパーゴムリング）と、弾性シール２５と、間仕切り壁２６（妻枠）と、裏込め材２７と、を備えている。なお更生材２１、継手２２および新管２３は、いずれも繊維強化樹脂管（以下、「ＦＲＰＭ管」という。）によって形成されている。

図１および図２に示すように、更生材２１は、人孔１０を更生する。更生材２１は、鉛直方向に延びる筒状（円筒状）に形成されている。更生材２１は、人孔１０と同軸に配置されている。
継手２２は、更生材２１に設けられている。継手２２は、既設管１１に対応して複数（一対）設けられている。図３および図４に示すように、継手２２は、筒状（円筒状）に形成され、更生材２１に固定（固着）されている。継手２２は、対応する既設管１１と同軸に配置されている。継手２２は、対応する既設管１１よりも小径である。

更生材２１には、継手２２が装着される装着孔２８が形成されている。装着孔２８は、更生材２１を水平方向に貫通する。装着孔２８は、対応する既設管１１と同軸に配置されている。装着孔２８は、その軸方向から見た正面視において、継手２２と同形状（図示の例では、同径の円形状）に形成されている。継手２２は、装着孔２８内に嵌合されている。

継手２２と更生材２１とは、固着部２９を介して互いに固着されている。固着部２９は、継手２２の外周面をその全周にわたって、更生材２１の外周面または内周面に固着する。固着部２９は、外固着部３０と、内固着部３１と、を備えている。
外固着部３０は、継手２２の外周面と更生材２１の外周面とを固着する。外固着部３０は、外接着層３０ａを備えている。外接着層３０ａは、継手２２の外周面および更生材２１の外周面の両方に接着されている。外接着層３０ａは、ＦＲＰ積層作業により形成される。

内固着部３１は、継手２２の外周面と更生材２１の内周面とを固着する。内固着部３１は、充填部３１ａと、内接着層３１ｂと、を備えている。充填部３１ａは、継手２２の外周面と更生材２１の内周面との間の間隙を充填している。充填部３１ａは、継手２２の周方向に沿って連続して延びている。充填部３１ａは、継手２２の外周面の全周にわたって延びている。充填部３１ａは、装着孔２８の内周縁と継手２２の外周面との間にわずかに形成される隙間を閉塞する。内接着層３１ｂは、充填部３１ａを更生材２１の内側から覆う。内接着層３１ｂは、継手２２の外周面および更生材２１の内周面の両方に接着されている。内接着層３１ｂは、ＦＲＰ積層作業により形成される。

図１および図２に示すように、新管２３は、既設管１１内に配置されている。新管２３は、更生材２１内と既設管１１内とを連通する。新管２３は、継手２２に嵌合（接合、接続）されている。新管２３は、継手２２に嵌合（接合、接続）することで、更生材２１と既設管１１とを連通したときの耐震性を向上させることができる。
新管２３は、既設管１１に水平方向に一対設けられている。各新管２３は、各継手２２内に嵌合（接合、接続）されている。新管２３は、継手２２から継手２２の軸方向（水平方向）に沿って更生材２１の反対側（以下、「軸方向の外側」という。）に突出している。これにより、本実施形態では、一対の新管２３が、更生材２１から水平方向の両側に突出している。なお例えば、既設管１１が、人孔１０に対して水平方向の一方側（片方）にのみ設けられている場合などには、新管２３が、更生材２１に対して水平方向の前記一方側にのみ設けられていてもよく、更生材２１から前記一方側にのみ突出していてもよい。

図３から図５に示すように、ストッパー２４は、新管２３が継手２２の軸方向に沿う更生材２１側（以下、「軸方向の内側」という。）に向けて移動することを規制する。ストッパー２４は、継手２２に設けられている。ストッパー２４は、環状に形成され、継手２２の内周面に固着されている。ストッパー２４の内径は、新管２３の内径と同等となっている。新管２３を継手２２内に軸方向の内側に向けて挿入するとき、新管２３の端面がストッパー２４に当接することで、新管２３の更なる移動が規制される。ストッパー２４は、例えばゴム等の弾性体によって形成されている。

弾性シール２５は、継手２２の先端と新管２３との間に配置されている。弾性シール２５は、環状に形成され、継手２２の内周面に固着されている。弾性シール２５は、例えばゴム等の弾性体によって形成されている。弾性シール２５は、ストッパー２４よりも軸方向の外側に位置している。新管２３が継手２２内に嵌合された状態で、継手２２の内周面と新管２３の外周面との間で弾性シール２５が圧縮変形することで、継手２２の内周面と新管２３の外周面との間の止水性が高められている。またこのとき、弾性シール２５の弾性復元力に基づいて、継手２２と新管２３との相対的な移動が効果的に規制される。

図１および図２に示すように、間仕切り壁２６は、既設管１１と新管２３との間に設置され、既設管１１と新管２３とを接続している。間仕切り壁２６は、新管２３における軸方向の外側の端部に設置されている。間仕切り壁２６は、例えば、セメントレンガ等により環状に形成されている。間仕切り壁２６は、新管２３における周方向の全周にわたって連続して延びている。間仕切り壁２６は、既設管１１と新管２３との間を、軸方向の外側から閉塞している。

裏込め材２７は、人孔１０と更生材２１との間に充填されている。裏込め材２７は、さらに既設管１１と新管２３との間にも充填されている。裏込め材２７は、例えばエアーモルタル等の充填材により形成されている。

次に、図６のフローチャートに示すような、人孔更生構造２０の施工方向を説明する。
なお、人孔更生構造２０の施工方法の実施前に、更生材２１と継手２２とを予め固定（固着）しておく。この作業は、例えば工場などの地上で実施する。これにより、前記作業を例えば施工現場で実施する場合に比べて、安定した品質を確保することができる。

この施工方法では、まず図７および図８に示すように、新管２３を既設管１１内に配置する新管配置工程を実施する（Ｓ１１）。このとき、作業者が新管２３を人孔１０に搬入し、既設管１１内に仮置きする。

次に図９および図１０に示すように、更生材２１を人孔１０内に配置する更生材配置工程を実施する（Ｓ１２）。このとき、作業者が更生材２１を人孔１０に搬入することで、更生材２１に固定された継手２２も一体に搬入される。またこのとき、更生材２１を人孔１０内に位置決めする。

次に図１１および図１２に示すように、新管２３を継手２２に嵌合する嵌合工程を実施する（Ｓ１３）。このとき、新管２３を継手２２内に嵌合させ、新管２３を、ストッパー２４により移動が規制されるまで軸方向の内側に挿入する。この過程で、継手２２と新管２３との間で弾性シール２５が圧縮変形させられる。これにより、更生材２１と新管２３とが接続される。

次に図１３および図１４に示すように、間仕切り壁２６を設置する設置工程を実施する（Ｓ１４）。このとき、間仕切り壁２６を既設管１１と新管２３との間に設置する。これにより、既設管１１と新管２３とが接続され、既設管１１と新管２３との間が、軸方向の外側から閉塞される。
次に図１および図２に示すように、裏込め材２７を充填する充填工程を実施する（Ｓ１５）。このとき裏込め材２７を、人孔１０と更生材２１との間、および既設管１１と新管２３との間に一体に充填する。なお、裏込め材２７の既設管１１内への流入は、間仕切り壁２６により規制される。
以上により、人孔更生構造２０の施工が完了する。

以上説明したように、本実施形態に係る人孔更生構造２０によれば、新管２３が継手２２に嵌合されている。したがって、例えば地震発生時に、継手２２と新管２３とが継手２２の径方向に沿って相対的に変位するのを規制すること等ができる。これにより、例えば、新管２３が更生材２１から離脱するのを抑制すること等ができる。
一方で、新管２３が継手２２に単に嵌合されているだけなので、例えば、液状化に伴う沈下等の地盤変状が生じたときには、継手２２と新管２３との嵌合の形態を地盤変状に応じて容易に追従させることができる。すなわち、例えば、継手２２と新管２３とを互いに嵌合させた状態で、継手２２と新管２３との嵌合部を屈曲させたり（図５に示す矢印Ａ１参照）、継手２２と新管２３との嵌合部を伸縮させたり（図５に示す矢印Ａ２参照）することができる。
以上より、人孔更生構造２０における耐震性能を向上させることができる。

ここで継手２２が、更生材２１に設けられている。したがって、更生材２１を人孔１０に配置する前に、例えば工場などの地上で、継手２２を更生材２１に固定することが可能になり、更生材２１と継手２２との固定の程度を精度良く管理することができる。
また、新管２３が継手２２に嵌合されている。したがって、例えば、継手２２および新管２３の寸法などを調整することで、継手２２と新管２３との嵌合の程度を精度良く管理することもできる。
以上のように、更生材２１と継手２２との固定の程度、および継手２２と新管２３との嵌合の程度の両方を精度良く管理することができる。これにより、更生材２１と新管２３との間の耐震性能を精度良く管理することができる。したがって、例えば、更生材２１と新管２３との間の耐震性能を、所定の耐震性能を満たすように設計し易くすることができる。その結果、この耐震性能を、例えばマンホールと管きょとの接続部について従来から公的に定められている基準（例えば、「下水道施設の耐震対策指針と解説−２０１４年版−（日本下水道協会））を満たすように設計することで、更生材２１と新管２３との間の耐震性能の信頼性を確保することができる。なお継手２２として、例えばＦＲＰＭ管の分野（例えば、ＪＩＳ Ａ ５３５０：２００６に規定される強化プラスチック複合管の分野）における継手２２（受口）と同等の構成を採用することで、同分野で確認されている耐震性能についての技術思想を、人孔更生構造２０にも援用することができる。
さらに、更生材２１と継手２２との固定の程度、および継手２２と新管２３との嵌合の程度の両方を精度良く管理することで、例えば、鉛直土圧による水平土圧で生じる発生応力に対する強度なども精度良く管理することができる。これにより、前述の耐震性能と同様に、前記強度の信頼性を確保することも可能になり、例えば、ＦＲＰＭ管の分野における外圧性能や外水圧性能についての技術思想を援用することもできる。

また、新管２３が、継手２２に嵌合され、間仕切り壁２６が、既設管１１と新管２３とを接続する。したがって、例えば、長期耐用年数が保障されていないいわゆる内面バンドを使用することなく、新管２３と、更生材２１や既設管１１と、を接続することができる。さらに例えば、施工現場でＦＲＰ積層接着作業を実施しなくても、新管２３と、更生材２１や既設管１１と、を接続することができる。ここでＦＲＰ積層接着は、界面剥離により接続品質に対する予期せぬ影響が生じるおそれがある。また、施工現場でのＦＲＰ積層接着作業は、特殊技能が必要であること等から、作業者によって品質のばらつきが生じやすい。またこのように特殊技能が必要である上、例えば、既設管１１の内水や地下水がある場合など、施工環境によって作業期間に影響が生じるため、工期が遅延するおそれもある。したがって、新管２３と、更生材２１や既設管１１と、を接続するために、施工現場でＦＲＰ積層接着作業を実施するのに代えて、施工現場で部材同士を嵌合させる等することで、更に精度良い品質管理を実施するとともに、工期の安定化を図ることができる。

また、新管２３が、継手２２の軸方向の内側に向けて移動することを、ストッパー２４が規制する。したがって、更生材２１に新管２３を接続する際の過挿入を防止することが可能になり、例えば、ストッパー２４を、施工管理の指標として有効に利用すること等ができる。
また、弾性シール２５が、継手２２と新管２３との間に配置されているので、耐水性能を効果的に向上させることができる。
また、裏込め材２７が、人孔１０と更生材２１との間に充填されているので、耐震性能を効果的に向上させることができる。

また、本実施形態に係る人孔更生構造２０の施工方法によれば、人孔１０内に配置された更生材２１の継手２２に、既設管１１内に配置された新管２３を嵌合するので、作業の簡素化を図り、施工性を向上させることができる。

なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、ストッパー２４や弾性シール２５がなくてもよい。
前記実施形態では、新管２３が継手２２に内側から嵌合されているが、新管２３が継手２２に外側から嵌合されていてもよい。

その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

１０ 人孔
１１ 既設管
２０ 人孔更生構造
２１ 更生材
２２ 継手
２３ 新管
２４ ストッパー
２５ 弾性シール
２６ 間仕切り壁
２７ 裏込め材

Claims (6)

1. 既設管が連通する人孔を更生する更生材と、
   前記更生材に設けられた継手と、
   前記既設管内に配置され、前記継手に嵌合された新管と、を備える人孔更生構造。
2. 前記既設管と前記新管との間に設置されて前記既設管と前記新管とを接続する間仕切り壁を更に備える請求項１に記載の人孔更生構造。
3. 前記継手に設けられ、前記新管が前記継手の軸方向に沿う更生材側に向けて移動することを規制するストッパーを更に備える請求項１または２に記載の人孔更生構造。
4. 前記継手と前記新管との間に配置された弾性シールを更に備える請求項１から３のいずれか１項に記載の人孔更生構造。
5. 前記人孔と前記更生材との間に充填された裏込め材を更に備える請求項１から４のいずれか１項に記載の人孔更生構造。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の人孔更生構造を施工する人孔更生構造の施工方法であって、
   前記人孔内に配置された前記更生材の前記継手に、前記既設管内に配置された前記新管を嵌合する人孔更生構造の施工方法。

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