マンホールの浮上防止装置

【課題】地震時におけるマンホール浮上防止装置を提供する。
【解決手段】マンホールの側壁を貫通する貫通管３１と、貫通管３１のマンホール外側に接続され地中に配設された透水性を有する可撓性管体２２と、貫通管３１のマンホール内側に接続され、地中の自然水位より高い開口位置を備えた内管２５とからなる水圧減殺装置２０をマンホール１０に添着し、地震時に地下水をマンホール１０内に噴出させ、マンホール１０の周囲の水圧上昇を減殺し、マンホール１０の浮上りを防止する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マンホールの浮上防止装置に関する。さらに詳しくは、地震時にマンホールが浮上って地上に突出することを防止する技術に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
道路の路床内に立設され路面に上面鉄蓋を備えたマンホールが、地震時に路面上に突出し、緊急車輌等の運行に支障を生ずる問題がある。このようなマンホールの地上への突出を防止する措置を講ずることは、地震対策上非常に重要なことである。
【０００３】
地震時にマンホールが押上げられて地上に突出するメカニズムは必ずしも明らかではないが、地震時に地盤が流動化し、マンホールの下面に作用する地下水の間隙水圧の上昇とマンホールの浮力の作用によって押上げられるものであると推定される。従って、その対策として、マンホール周囲の地下水の揺動や水圧上昇を減殺することによって、マンホールの押上げを防止することができると考えられる。
【０００４】
液状化による下水道施設への影響に対処する設計が求められている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００５】
地盤の液状化は、地下水位の高い、緩い飽和砂質地盤が地震等により急速な繰返し荷重を受けることにより、砂の粒子間における間隙水圧が増大してせん断抵抗力が急激に減少し、液体のように挙動する現象である。液状化が発生すると、砂が地上に噴き上げる噴砂現象や噴水現象が見られ、地盤は圧縮されて沈下するとともに傾斜地盤や護岸近傍では側方流動に伴う地盤の移動により地盤内の杭や埋設管に大きな被害が生じる危険性がある。
【０００６】
また、十勝沖地震（２００３年）や新潟県中越地震（２００４年）では、周辺地盤が液状化のおそれのない地盤において、埋戻し土の液状化が発生し、管路施設に大きな被害が発生した。被害の特徴は、開削で施工した管路の掘削部の路面沈下や管路の浮上がりがほとんどであった。特に新潟県中越地震ではマンホールの突出が１，４００箇所以上発生した。
【０００７】
埋め戻し材の砂の液状化により管きょ及びマンホールが浮上するメカニズムは、マンホールの山砂などによる埋戻し部が地震時に地盤沈下を生じ、埋戻し材の体積収縮を生ずると共に過剰間隙水圧が発生し、激しく液状化した埋戻し土がマンホールや地下配管等の下側にまわり込み、マンホールや地下配管等を上方に押上げるものである。
【０００８】
このような考え方に立脚して、マンホール周囲の地下水の揺動や局部的な水圧上昇を防止する技術として、マンホールの内腔部の空部にマンホール周囲の水を噴出させる技術がある。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
この技術はマンホールの周囲に排水管を設け、その下端は地下水位より下方に、上端は地下水位面より上方で地表面より低い位置に開口させ、マンホールに過剰間隙水流入口を設けたものである。この技術は、泥土詰りや作動不良を生じやすく、正常作動が最も必要な地震時に、十分な水の通路確保ができるか否か、十分な圧力抜き効果を期待できるか否かという問題がある。
【００１０】
また、マンホール内にマンホール基礎底板を貫通して下方に伸び、マンホール内で地下水位より上方まで立ち上る水抜管を設けた技術もある（例えば、特許文献２参照。）。
【００１１】
この技術は、マンホール外側に設ける水抜管や礫材から成る埋戻し層などが詰るという欠点を除去しようとするものである。しかし、水中開口は管端開口のみであり、断面積が小さく、流入抵抗が大きいので良好な作動が阻害されるおそれがある。
【００１２】
周辺地盤の液状化対策工法として、上記非特許文献１は、
ａ）地下水位以下の締固め、置換、固化を行う。
【００１３】
ｂ）掘削断面内を透水性の高い砕石等で地下水位より上方まで埋戻し、地震時の過剰間隙水の発生を抑制する。
【００１４】
ｃ）杭やアンカーを支持層に固定し、浮上りに抵抗させる。
【００１５】
ｄ）例えば砕石ドレーンによる地下杭を構築し、間隙水を地下水位の上又はマンホール内に排水させ、過剰間隙水圧を消散させる。
などの工法を掲げている。
【特許文献１】特開平８−９２９８４号公報
【特許文献２】特開２００７−２１８０７２号公報
【非特許文献１】日本水道協会：下水道施設の耐震対策指針と解説−２００６年版−
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明者らは、以上の現状に鑑み、実験を重ねて研究した結果、マンホール周囲に起る地震時の水圧上昇を効果的に抑止する技術を開発した。
【００１７】
本発明はこのような実験によって確認した事実に基づき、地震時におけるマンホール周囲の水圧上昇を減殺し、マンホールの浮上を防止する効果的な装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、次の技術手段を講じたことを特徴とする。すなわち、本発明は、マンホールの側壁を貫通する貫通管と、該貫通管のマンホール外側に接続され地中に配設された透水性を有する可撓性管体と、該貫通管のマンホール内側に接続され、地中の自然水位より高い開口位置を備えたマンホール内管とを備えたことを特徴とするマンホールの浮上防止装置である。
【００１９】
本発明の装置はマンホールの側壁を貫通する貫通管を多数設けることができる。貫通管の形状は流動抵抗を極力少なくする形状とすることが好ましい。
【００２０】
また、マンホール外側に配設する透水性を有する可撓管は、任意の長さ、任意の配列、任意の深さ等に自由に配設することができ、透水開口面積を大きくとることができる。
【００２１】
上記本発明において前記透水性を有する可撓性管体は、スパイラル状の骨格リブ内に設けた筒状フィルタと、該骨格リブ外径に外嵌するプラスチック螺子管と、管端部蓋とから成り、該管端部蓋は蓋面に加圧により破壊する膜体（例えば、スリット入りゴム弾性体等）を備えた部材であるとすると好適である。
【００２２】
筒状フィルタは、ポリプロピレン製の筒状フィルタが好適であり、高強度で透水性に優れ、土砂の流入を防ぐと共に筒全体面から水が流入する。また取扱い重量が軽く、柔軟性に優れているので各種の接続部分を使用することによって現場の実情に合わせた自由な長さ、形状、配設位置に配管することが可能である。
【００２３】
プラスチック螺子管は、スパイラル状の骨格リブに外嵌する雌ねじ状の内溝を備えた薄肉管であって、筒状フィルタの接続部や保護すべき部分に設ける。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、大きな透水開口面積を有する可撓性管体を地中に自在に配設することができ、地震時の間隙水圧の上昇時にマンホール周囲の地下水を透水性の可撓性管体を通してマンホール内に導きその圧力上昇を防止させ、マンホールの底板が下方から押上げられる力を低減させると共に、間隙水圧の上昇に伴って、マンホール内に流入する地下水の重量によって、浮力を低減させて、地上への突出を防止することができる。
【００２５】
従って、地震発生の緊急時における道路の交通障害等を効果的に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の実施例を示すマンホールの縦断面図、図２はその平面図である。図１、図２は地中に埋設されている状態のマンホールを示しているが、周囲の地盤や土砂は図示省略してある。
【００２７】
マンホール１０は、上端蓋部１１、傾斜筒躯体１２、円筒躯体１３及び底板１４から構成されている。躯体１３に貫通管２１が壁を貫通して設けられている。
【００２８】
貫通管２１はマンホール壁貫通部に水膨張ゴムリング等から成るシール部材３０と、このシール部材３０を保持する膨張系モルタル３１を備え、貫通部から漏水しないように保持されている。
【００２９】
貫通管２１のマンホール外側には透水性を有する可撓性管体２２が連結されている。可撓性管体２２は継手や保護を必要とする部分に外筒２３を備え、かつ可撓性管体２２の端部には蓋２４が施されている。この蓋２４は、マンホール敷設時において、底板１４の深さ位置となるまで埋設することが、マンホール最下端の間隙水圧の上昇低減に寄与する効果が高くなる。管体２２は筒状フィルタなど透水性を有する材料から成っている。
【００３０】
貫通管２１のマンホール内側には内管２５が接続されている。内管２５は可撓性を有するプラスチックホースなどでよく、マンホール１０の内壁面に取付具３２によって取り付けられている。内管２５の上端開口２６はマンホール１０の周囲の地下水位面６０より僅か高い位置に開口するように、切断して長さを調整する。
【００３１】
本発明のマンホール浮上防止装置２０は、これらの管体から成っており、平常時に管体の内部には地下水が充満している。マンホール浮上防止装置２０は図２に示すように、１個のマンホール１０に複数個設けられており、地中管５０と干渉しないように配設することができる。また、複数個を設置したとき、地中管５０と干渉する場合は、可撓性管体２２を使用しているので図１に示すように地中管５０を回避するように配設することができる。
【００３２】
マンホールより外側の可撓性管体２２は、図１，図２では単に上下に垂下しているが、これは一例であって、地中にどのような配置形状で配設されていてもよい。また管端の蓋２４は、可撓性管体２２内に土砂が容易に進入しないように設けたものであるが、間隙水圧が上昇した場合には開口するような機構のものとしてもよい。
【００３３】
図３に可撓性管体２２の構造例を示した。
【００３４】
可撓性管体２２は外周にスパイラル状の骨格リブ４１を有し、その内部に筒状フィルタ４２を取付け、筒状フィルタ４２を不織布４３を用いて骨格リブ４１の内面に強力に接着したものである。可撓性管体２２としては例えば内径５０〜２００ｍｍφのものを用いる。
【００３５】
図３は、可撓性管体２２の模式的部分断面図であって、図の上部は外形を示し、中間部はフィルタ４２を切断除去して管体の内部を見た図を示し、下部は不織布４３を切断除去した内部及び管端部蓋２４の取付状態を示したものである。骨格リブ４１は、強力な可撓性材料例えばポリプロピレン樹脂長尺材をスパイラル状に成形して成り、土圧に耐える寸法を備えている。可撓性管体２２はこのスパイラル構造によって、円筒形を保つと共に、長手方向の可撓性を付与されている。
【００３６】
フィルタ４２は透水性を有し、砂や砂利を通さない膜体であって、例えば、高強度ポリプロピレン製フィルタをスパイラル状に配設し、骨格リブ内側に添着したものである。
【００３７】
不織布４３はフィルタ４２の継目４４を骨格リブ４１の内面に圧着して固定するものである。
【００３８】
可撓性管体２２の下端は管端部蓋２４で塞がれ、土砂が可撓性管体２２中に浸入しないようにしている。この蓋２４はプラスチック製又はゴム製などとする。図４にこの管端部蓋２４の底面図を示すように、蓋２４の中央部に例えば十字形の弱め部又は切込みを設け、管端部蓋２４の下面に大きな衝撃圧などが発生したとき、弱め部又は切込み２７が開いて蓋２４が開放するようにしておくと好適である。
【００３９】
また、図１に示すようにこのスパイラル骨格リブ４１に外嵌するスパイラル内面溝を備えた筒体２３を用いることによって、可撓性管体２２を容易に結合したり、必要部分を保護したりすることができる。
【００４０】
なお、骨格リブ４１と同様のスパイラルリブを備えたＹ字継手、Ｔ字継手や十字継手を用い、筒体２３によりこれらと可撓性管体２２とを結合することによって、可撓性管体の分岐管や集合管を容易に形成することができる。
【００４１】
本発明のマンホールの浮上防止装置は以上のように構成されているので、平常時は地下水が充満しており、地震時には管体２２のフィルタを通して広い流入面積を通って地下水が管内に進入しマンホール内に噴出する。従って、マンホール周囲の水圧上昇が抑制されると共にマンホールの浮上性が減殺され、マンホールの地上への突出を効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施例の装置を示すマンホールの一部断面を示した側面図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】可撓性管体の実施例の説明図である。
【図４】可撓性管体下端の蓋の底面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０マンホール
１１上端蓋部
１２傾斜筒躯体
１３円筒躯体
１４底板
２０浮上防止装置
２１貫通管
２２可撓性管体
２３外筒
２４管端部蓋
２５内管
２６開口
２７弱め部又は切込み
３０シール材
３１樹脂系モルタル
３２取付材
４１骨格リブ
４２筒状フィルタ
４３不織布
４４継目
５０地中管
６０地下水位面

【特許請求の範囲】
【請求項１】
マンホールの側壁を貫通する貫通管と、該貫通管のマンホール外側に接続され地中に配設された透水性を有する可撓性管体と、該貫通管のマンホール内側に接続され、地中の自然水位より高い開口位置を備えた内管とを備えたことを特徴とするマンホールの浮上防止装置。
【請求項２】
前記透水性を有する可撓性管体は、スパイラル状の骨格リブ内に設けた筒状フィルタと、該骨格リブ外径に外嵌するプラスチック螺子管と、管端部蓋とから成り、該管端部蓋は蓋面に加圧により破壊する膜体を備えた部材であることを特徴とする請求項１記載のマンホールの浮上防止装置。
【請求項３】
前記マンホール内側に接続される内管は、可撓性を有し、自在に切断して長さ調整可能としたことを特徴とする請求項１又は２記載のマンホールの浮上防止装置。

【図１】