地中埋設中空構造物の補強方法及び地中埋設構造体
【課題】 簡単に、短時間でマンホールやトンネル等の地中埋設中空構造物を補強することができる地中埋設中空構造物の補強方法を提供する。
【解決手段】 中空部４００を形成する複数の内周面を有し、内周面によって角部が形成されているマンホール１００を補強する際に、角部のうち補強を要すべき角部１７０（補強角部１７０）について、その補強角部１７０の内周面形状に対応する外周面形状を有する補強体３００を用意し、補強体３００を補強角部１７０に接着剤５００を用いて接着する。
【解決手段】 中空部４００を形成する複数の内周面を有し、内周面によって角部が形成されているマンホール１００を補強する際に、角部のうち補強を要すべき角部１７０（補強角部１７０）について、その補強角部１７０の内周面形状に対応する外周面形状を有する補強体３００を用意し、補強体３００を補強角部１７０に接着剤５００を用いて接着する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中埋設中空構造物、特に、マンホールやトンネルの補強技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電線や通信線等のケーブルを地中に配設する際、ケーブルの配設作業や保守・点検作業を行うために、中空部を有するマンホールが設けられる。通常、マンホールは、道路の下に埋設される。
ところで、近年、道路を通行する車両の車両重量や車両数の増加等により路面にかかる荷重、したがって、路面の下に埋設されているマンホールに印加される荷重が増大する傾向にある。
そこで、特開２００３−１５５７５５号公報には、埋設されているマンホールの中空部の内面全体に、まず繊維シートを貼り、次にモルタルを塗布し、さらに繊維シートを貼ることでマンホールを補強する方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−１５５７５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の補強方法は、マンホールの中空部の内面全体に繊維シートを貼り、モルタルを塗布し、さらに繊維シートを貼るものであるため、施工工数が多い。また、特に、マンホール内の中空部にケーブル等が配設されている場合には作業性が良くなく、施工作業も困難である。また、モルタルの乾燥に長時間を要するため、施工時間が長くかかる。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、簡単に、短時間でマンホール等の地中埋設中空構造物を補強することができる地中埋設中空構造物の補強方法及び補強された地中埋設構造体を提供することである。
【０００４】
上記課題を達成するため、各請求項記載の発明が構成される。
（請求項１に記載の発明）
請求項１に記載の発明によれば、中空部を形成する複数の内周面を有する地中埋設中空構造物の補強方法が構成される。
この地中埋設中空構造物は、典型的にはマンホール、トンネル等の地中に埋設される構造物であり、内周面によって角部が形成されている。
「内周面」は、平面、曲面のいずれでもよく、平面と曲面が混在している場合をも含む。例えば、地中埋設中空構造物が略直方体形状の場合には、「内周面」は、上床版、下床版、側壁（後述する終端版を含む。）等の内面を示す。
また、「角部」は、１８０度未満の角を成す２つの内周面が交差して形成されているコーナーの周囲を広く包含する。また、「角部」には予めハンチ部が形成されていてもよい。
【０００５】
上記のように構成される地中埋設中空構造物を簡単に、短時間で補強することができる補強方法が要請されている。
本発明では、前記した角部のうち補強を要すべき角部（以下、補強角部という。）について、その補強角部の内周面形状に対応する外周面形状を有する補強体を用意し、補強体を前記補強角部に接着剤を用いて接着する。
補強角部とは、荷重の増大（例えば、地表面を走行する車両の重量の増大）や経年変化等によって「角部」に発生する応力が設定値を越えている「角部」を示す。
「補強角部の内周面形状」とは、補強角部を形成している２つの内周面の一部を含む形状であるのが好ましい。したがって、補強体の「補強角部の内周面形状に対応する外周面形状」も、補強角部を形成している２つの面の少なくとも一部を含む形状であるのが好ましい。また、「補強角部の内周面形状」は補強角部に別の部材（例えば、後述する内周面補強部材）が配設されている場合には、当該別の部材の内周側の面を含む面を「補強角部の内周面」としてもよい。勿論、補強角部がハンチ部（肉厚部）を有する場合には、ハンチ部を形成する面（以降、ハンチ面と称呼する。）を含め「内周面形状」とするのが好ましい。
なお、補強角部の内周面形状に対応する外周面形状は、厳密に補強角部の内周面形状に一致していなくてもよい。
「補強体」は、例えば、地中埋設中空構造物へ取り付けるための固定手段を備えていて、当該固定手段を含めて「補強体」と称してもよい。
また、「接着剤」は、補強角部に補強体を接着可能な、樹脂等の接着剤を広く包含する。
【０００６】
本発明の地中埋設中空構造物の補強方法によれば、予め準備した補強体を、補強角部に接着することで補強角部に容易にハンチ部を形成することができる。これにより、地中埋設中空構造物の角部や内周面等が効果的に補強される。また、本発明によれば、現場での施工工数が少なく、施工作業も簡単であり、施工時間が短い。したがって、本発明により、地中埋設中空構造物を、簡単に短時間で補強することができることとなった。また、補強角部のみに補強体を設けることができるので、補強に要するコストも低減することができる。
【０００７】
（請求項２に記載の発明）
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の地中埋設中空構造物の補強方法において、少なくとも、接着剤により補強体が補強角部に接着されるまでの間、固定手段を用いて補強体を補強角部に固定する。
この「固定手段」は、少なくとも、接着剤により補強体が補強角部に接着されるまでの間、補強体を補強角部に固定可能な構成（すなわち、仮止め可能な構成）であればよく、補強体が補強角部に接着された後に除去される固定手段を用いてもよいし、補強体が補強角部に接着された後も配設される固定手段を用いてもよい。
本発明の中空構造物の補強方法によれば、少なくとも、補強体が補強角部に接着するまで補強体を補強角部に固定しておけるので、補強体を確実に補強角部に接着することができる。
【０００８】
（請求項３に記載の発明）
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の地中埋設中空構造物の補強方法において、対向する端部に補強角部が存在する内周面の、対応する両端部間に内周面補強部材を配置し、補強体と当該内周面とによって内周面補強部材を挟持するように、補強体を補強角部に接着する。
この「内周面補強部材」は、対向する端部に補強角部が存在する内周面（例えば、上床版の内面）に、荷重により発生する曲げ引張応力を低減することができる補強部材であればよく、材質、形状（板状、シート状、繊維状等を含む。）、配置位置等に関しては種々の態様が考えられ得る。
例えば、「内周面補強部材」には、その目的に応じて、繊維質を含んだ材質が用いられる。この場合、繊維質としては、種々の繊維質を用いる場合を広く包含する。例えば、「内周面補強部材」は、コンクリート製の中空構造物を補強するためには、ひび割れ等を効果的に抑制することができるとともにコンクリートよりも弾性係数が大きく伸びが少ない繊維質を含んだ材質（例えば、炭素繊維を含んだ材質）で形成されているのが好ましい。
また、「内周面補強部材」は、鉄等の金属で構成されていてもよい。
また、複数種類の「内周面補強部材」を用いても良い。この場合、例えば、複数種類の内周面補強部材を少なくとも一部が重なるように内周面の両端部間に配置される態様も包含する。
「内周面の両端部間に内周面補強部材を配置する」態様としては、内周面の一方の端部から他方の端部につき連続的に設けられている態様を用いるのが好ましいが、必ずしも両端部まで設けられなくてもよく、各補強角部に設けられる補強体と内周面とによって内周面補強部材の少なくとも一部が挟持される態様であればよい。
本発明の地中埋設中空構造物の補強方法によれば、内周面補強部材によって、対向する端部に補強角部が存在する内周面（例えば、上床版の内周面）に発生する曲げ引張応力を低減することができる。これにより、地中埋設中空構造物を、補強体と内周面補強部材とによって補強することができ、より強度を高めることができる。また、内周面補強部材を確実に内周面に固定することができる。
【０００９】
なお、請求項１〜３に記載の地中埋設中空構造物の補強方法はマンホールやトンネルの補強方法として用いることができる。これによれば、予め準備した補強体を、補強角部に接着することでマンホールやトンネルの補強角部に容易にハンチ部を形成することができる。また、現場での施工工数が少なく、施工作業も簡単であり、施工時間が短い。したがって、マンホールやトンネルを簡単に短時間で補強することができる。
【００１０】
（請求項４に記載の発明）
請求項４に記載の発明によれば、中空構造物と、補強体とを備えた地中埋設構造体が構成される。
「中空構造物」は、中空部を形成する複数の内周面を有し、内周面によって角部が形成されている。また、「補強体」は、中空構造物の角部のうち補強角部について、その補強角部の内周面形状に対応する外周面形状を有し、角部に接着剤を用いて接着されている。
本発明の地中埋設構造体は、補強角部に補強体が接着されることでハンチ部が形成されている。これにより、中空構造物の補強角部や内周面等が効果的に補強されている。
【００１１】
（請求項５に記載の発明）
請求項５に記載の発明によれば、請求項４に記載の地中埋設構造体であって、さらに、内周面補強部材を備えている。
内周面補強部材は、中空構造物の、対向する端部に補強角部が存在する内周面の、対向する両端部間に、補強体と当該内周面とによって挟持されるように配設されている。
本発明の地中埋設構造体では、当該内周面に発生する曲げ引っ張り応力を低減することができるとともに、補強体により内周面補強部材が確実に内周面に固定されている。
【００１２】
なお、請求項４、請求項５に記載の地中埋設構造体において、中空構造物と補強体はコンクリートで形成することができる。この場合、一般的に、コンクリートは、その成分比等が相違するものが多種存在するが、中空構造物と補強体としては、同種のコンクリートで形成されているものを用いてもよいし、異種のコンクリートで形成されているものを用いてもよい。これによれば、中空構造物と同様のコンクリートで形成されている補強体を用いているため、中空構造物と補強体が異なる材料で形成されている場合に比べて、材料の違いによる応力が中空構造物や補強体に発生するのを防止することができる。
【００１３】
また、請求項４、請求項５に記載の地中埋設構造体の補強体は、レジンコンクリートで形成することができる。「レジンコンクリート」は、通常のコンクリートと比較して、断面形状が鋭角を有している箇所が壊れ難い特性を有していることが知られている。これにより、補強体の外形形状が安定したものとなる。
【００１４】
また、請求項４、請求項５に記載の地中埋設構造体の中空構造物をマンホールやトンネルとして構成することができる。これにより、マンホールやトンネルの角部に補強体を接着することで、補強角部や荷重印加方向側の内周面等が効果的に補強されたマンホールやトンネルが得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明を実施するための最良の形態の一例につき、図面を参照して説明する。
本実施の形態では、本発明の地中埋設中空構造物の補強方法を、地中に埋設されている略直方体のマンホールの補強に適用し、主たる荷重である上載荷重に対する補強方法について取り上げることとした。
補強後のマンホールの平面図を図１に、図１のＡ−Ａ断面図を図２に、図１のＢ−Ｂ断面図を図３に示す。また、補強体として用いるレジンコンクリートブロックの斜視図を図４に、補強体の平面図及び側面図及び断面図を図５に示す。また、本発明を適用したマンホールの補強方法の手順を示すフローチャート図を図６に示す。また、図７は、図３に破線で示す角部の拡大図である。また、図８には、補強体で補強角部を補強する前の、荷重により上床版に作用する曲げモーメントを示す。図９には、補強体で補強角部を補強した後の、荷重により上床版に作用する曲げモーメントを示す。さらに、図１０には、補強後のマンホールの強度の上昇度を表に示す。
なお、補強角部とは、荷重の増大（例えば、地表面を走行する車両の重量の増大）や経年変化等によって「角部」に発生する応力が設定値を越えている「角部」を示す。
【００１６】
まず、図１〜図３を用いて補強後のマンホール１００の概略構成を説明する。
一般的に、地中に埋設されるマンホール１００は、鉛直方向断面形状が略四角形のラーメン構造で、中空部が略直方体のコンクリート製ボックスカルバートにマンホール用の孔空け加工等が施されて構成されている。
図１〜図３に示すマンホール１００は、鉛直方向上部（地表側）に設けられている外周形状が略長方形の上床版１１０、上床版１１０より鉛直方向下部に上床版１１０と平行に設けられており上床版１１０と同じ外形寸法の下床版１２０、上床版１１０と下床版１２０との間に設けられている側壁１３０及び終端版１４０を有している。例えば、上床版１１０の厚みｄ１は２００ｍｍ、下床版１２０の厚みｄ３は３００ｍｍ、側壁１３０、終端版１４０の厚みｄ２は２５０ｍｍで構成されている。
上床版１１０には、長方形を形成する長辺（図１の左右方向）と短辺（図１の上下方向）の中心線が交わる位置を中心に、所定の径の孔１５０が鉛直方向上方（図２、図３において上方）に開口するように立設状に設けられていて、この開口部には蓋１６０が配設される。
また、上床版１１０、下床版１２０、側壁１３０及び終端版１４０の内周面により、略直方体の中空部４００が形成されている。例えば、中空部４００は、幅Ｗが１２００ｍｍ、長さＤが３６００ｍｍ、高さＨが１８００ｍｍで構成されている。
マンホール１００の地表側には、地表側の内周面（上床版１１０）と他の内周面（両側壁１３０及び両終端版１４０）とで角部が形成されている。本実施の形態では、図２、図３に示すように、上床版１１０の短辺方向で対向する端部に存在する角部（上床版１１０の長辺方向に沿った角部）が「補強を要すべき角部」、すなわち補強角部１７０である。
【００１７】
このように構成されたマンホール１００は、図２に示すように地中に埋設され、上床版１１０の上部に、孔１５０の開口部の高さまで（例えば、約４５０ｍｍ）土砂６００が被せられている。これにより、蓋１６０を配置した状態で、道路の路面７００と蓋１６０の上面が同じ高さとなる。
そして、マンホール１００の中空部４００には、例えば、電線や通信線等のケーブルが配設されており、作業員が孔１５０から中空部４００に入り、ケーブルのメンテナンス作業等を行うことが可能な構成となっている。
埋設されたマンホール１００では、地表側からの荷重（例えば、道路を通行する車両による荷重）によって、上床版１１０に短辺方向の曲げモーメントが作用する（併せて、図８参照）。これにより、上床版１１０の内周面の中央部には曲げ引張応力が発生し、上床版１１０の外周面（道路側の面）の中央部には曲げ圧縮応力が発生する。また、上床版１１０の内周面の端部（補強角部１７０）には曲げ圧縮応力が発生し、上床版１１０の外周面の端部（補強角部１７０）には曲げ引張応力が発生する。
【００１８】
本発明者は、このようなマンホール１００の構造と地表側からのマンホール１００への荷重による曲げモーメントについて種々検討した結果、図３に示すように、上床版１１０の短辺方向で対向する端部に存在する角部（上床版１１０の長辺方向に沿った角部）、すなわち補強角部１７０にレジンコンクリートブロックの補強体３００を設けることによって、上床版１１０や補強角部１７０に作用する曲げモーメントの影響を低減することができ、マンホール１００の強度を十分に高めることができることを見出した。
【００１９】
すなわち、補強角部１７０に補強体３００が設けられていない場合の短辺方向の曲げモーメントＭ１は、図８に示す分布となる。一方、補強角部１７０に補強体３００を設けた場合の上床版１１０に作用する短辺方向の曲げモーメントＭ２は、図９に示すような分布となり、補強体３００を設けていない場合と分布が変化し、中央部の曲げモーメントが低減される。上床版１１０に作用する曲げモーメントが小さいと、上床版１１０に発生する曲げ引張応力や曲げ圧縮応力が低減される。
また、補強角部１７０に補強体３００が設けられることにより、補強角部１７０の厚みが増し、補強角部１７０に作用する曲げモーメントの影響が小さくなり、補強角部１７０に発生する曲げ引張応力や曲げ圧縮応力が低減される。
このように、補強角部１７０に補強体３００を設けることにより、道路を通行する車両によりマンホール１００に印加される荷重による影響、すなわち、上床版１１０に作用する曲げモーメントを低減することができ、マンホール１００の強度が向上することが分かる。
この補強体３００の詳細な構成の詳細については後述する。
【００２０】
また、上床版１１０に荷重が印加されて上床版１１０に短辺方向の曲げモーメントが作用すると、特に、上床版１１０の内周面の中央部に作用する曲げ引張応力により、ここにひび割れ等が発生する可能性がある。
そこで、本実施の形態では、補強体３００を短辺方向で対向する端部に存在する補強角部１７０に配設するのに加え、上床版１１０の内周面の短辺方向で対向する端部間に炭素繊維板２００（例えば、東レ（株）製 トレカラミネートＴＬ５１０；幅１００ｍｍ、厚み１ｍｍ）を配設している。本実施の形態では、内周面の補強体３００が設けられている端部間（図３に示す、上床版１１０の内周面の両端の補強角部１７０間）に、図１に示すように、約１５０ｍｍ間隔で炭素繊維板２００を接着剤を用いて接着している。
炭素繊維板２００は、マンホール１００を形成しているコンクリートよりも弾性係数が大きく伸びが少ないため、上床版１１０に荷重が印加されて上床版１１０に曲げモーメントが作用しても、上床版１１０の内周面側の伸び量が抑えられる。これにより、上床版１１０の内周面の中央部に作用する曲げ引張応力が小さくなり、ここにひび割れ等が発生することを防止することができる。
【００２１】
次に、本実施の形態のマンホールの補強方法を説明する。
まず、補強体３００を準備する。補強体３００は、図４、図５に示すように、５角形の断面を成す角柱状部材としてレジンコンクリートを用いて構成されている。補強体３００は、上床版１１０の内周面に当接する当接面３１１、上床版１１０と側壁１３０により形成されている角部に設けられているハンチ部１３１に当接する当接面３１２、側壁１３０に当接する当接面３１３、先端面３１５、補強体３００のハンチ面３１６、そして側面３１４を有している。
また、補強体３００には、ハンチ面３１６と当接面３１１の間を貫通する貫通孔３１７が２箇所に設けられている。本実施の形態では、補強体３００を角部１７０に接着剤で接着する際に、補強体３００を補強角部１７０に固定するために後述するコンクリートアンカ３２１とナット３２２を用いるため、貫通孔３１７のハンチ面３１６側には、ナット３２２締付け用のスペース３１７ｂが設けられている。
本実施の形態では、当接面３１３と先端面３１５の距離（Ｌ１）（図５（ａ）に示す上下方向の長さ）は２４０ｍｍ、当接面３１１とハンチ面３１６との距離（Ｌ２）（図５（ｂ）に示す上下方向の長さ）は８０ｍｍ、側面３１４間の距離（Ｌ３）（図５（ａ）に示す左右方向の長さ）は５００ｍｍに設定されている。なお、ハンチ部を大きくして上床版１１０に発生する曲げモーメントを低減させるためには、（Ｌ１）と（Ｌ２）を以下の関係式を満足するように設定するのが好ましい。
（Ｌ１）≧＝３×（Ｌ２）
【００２２】
このように、補強体３００を準備し、さらに、炭素繊維板２００や接着剤を準備した上で、図６に示す手順でマンホール１００の補強を行う。
まず、ステップＳ１０で、作業者は、マンホール１００の中空部４００内に配設されているケーブルにプロテクターを配設し、ケーブルを保護してステップＳ１２の作業に進む。
次に、ステップＳ１２で、作業者は、マンホール１００の中空部４００の各表面に付着している汚れやレイタンスを研磨し、コンクリート面の下地処理を行い、ステップＳ１４の作業に進む。
ステップＳ１４では、作業者は、ステップＳ１２で下地処理を行ったコンクリート面の不陸修正及び表面修復を行い、コンクリート面を平滑化する。例えば、コンクリートの欠損箇所にエポキシ樹脂を充填し表面を仕上げ、ステップＳ１６の作業に進む。
ステップＳ１６では、ステップＳ１４で用いたエポキシ樹脂が硬化した後、炭素繊維板２００の貼り付け位置、及び補強体３００の取り付け位置の墨出しが行われる。そして、作業者は、ステップＳ１８の作業に進む。
ステップＳ１８では、作業者は、上床版１１０の内周面（中空部４００天井面）の、コンクリートアンカ３２１を配設する位置に、ドリルでコンクリートアンカ３２１配設用の孔を設け、コンクリートアンカ３２１を打ち込む。なお、コンクリートアンカ３２１は、打ち込むことにより配設用の孔に固定される構成となっている。そして、作業者は、ステップＳ２０の作業に進む。
ステップＳ２０では、作業者は、ステップＳ１６で墨出しした炭素繊維板２００の貼り付け位置に接着剤（例えば、モルタルエポキシ樹脂接着剤；東レ（株）製 シーカデュア３０）を約１ｍｍ塗布する。そして、接着面に炭素繊維板２００を、炭素繊維板２００の両側から接着剤がはみ出る程度に圧着して、はみ出した接着剤をヘラ等で除去する。そして、作業者は、ステップＳ２２の作業に進む。
ステップＳ２２では、作業者は、ステップＳ１６で墨出しした補強体３００の取り付け位置に接着剤（例えば、モルタルエポキシ樹脂接着剤）５００を約５ｍｍ塗布する。そして、補強体３００の貫通孔３１７に、ステップＳ１８で上床版１１０の内周面に配設されたコンクリートアンカ３２１を貫通させ、補強体３００の両側から接着剤５００がはみ出る程度に、コンクリートアンカ３２１にナット３２２を締め付ける。これにより、図７に示すように、上床版１１０の内周面の両端の補強角部１７０に補強体３００が、上床版１１０の内周面と補強体３００とで炭素繊維板２００を挟持するように配設される（併せて図３参照）。
本実施の形態の「マンホール１００」が本発明の「地中埋設中空構造物」に、「補強体３００」が本発明の「補強体」に、「コンクリートアンカ３２１とナット３２２」が本発明の「固定手段」に、「炭素繊維板２００」が本発明の「内周面補強部材」に対応する。
【００２３】
なお、補強体３００の各寸法は以下のように選定した。
補強体３００は、勿論、外形寸法が大きい程、補強角部１７０に配設した際に補強角部１７０に肉厚のハンチ部が形成されて補強角部１７０の強度が増し、荷重印加方向の曲げモーメントによる補強角部１７０、及び上床版１１０に作用する影響が小さくなる。しかしながら、外形寸法が大きい程、中空部４００の容積が小さくなるとともに、補強体３００の重量が増すことにより取付作業が困難となる。
本実施の形態では、補強角部１７０の外周面に作用する曲げ引張応力を５０％低減することとし、４種類の寸法（（ａ）Ｌ１＝１５ｃｍ及びＬ２＝５ｃｍ、（ｂ）Ｌ１＝２４ｃｍ及びＬ２＝８ｃｍ、（ｃ）Ｌ１＝３０ｃｍ及びＬ２＝１０ｃｍ、（ｄ）Ｌ１＝４５ｃｍ及びＬ２＝１５ｃｍ）の補強体３００について検討した。なお、一般的に、補強角部１７０の外周面に作用する曲げ引張応力が低減されれば、補強角部１７０の内周面に作用する曲げ圧縮応力や上床版１１０の内周面の中央部に作用する曲げ引張応力も低減される。
【００２４】
そこで、マンホール１００につき、補強体３００を配設していない場合に補強角部１７０の外周面に作用する曲げ引張応力を１．７ＭＰａとして、上記（ａ）〜（ｄ）の寸法の補強体３００を補強角部１７０に接着した場合の補強角部１７０の外周面に作用する曲げ引張応力をそれぞれ算出した。
（１）Ｌ１＝１５ｃｍ及びＬ２＝５ｃｍの補強体３００（ａ）を用いる場合に発生する、補強角部１７０の外周面に作用する曲げ引張応力は、１．１ＭＰａ（３５パーセント低減）であった。
（２）Ｌ１＝２４ｃｍ及びＬ２＝８ｃｍの補強体３００（ｂ）を用いる場合に発生する、補強角部１７０の外周面に作用する曲げ引張応力は、０．８５ＭＰａ（５０パーセント低減）であった。
（３）Ｌ１＝３０ｃｍ及びＬ２＝１０ｃｍの補強体３００（ｃ）を用いる場合に発生する、補強角部１７０の外周面に作用する曲げ引張応力は、０．７ＭＰａ（５９パーセント低減）であった。
（４）Ｌ１＝４５ｃｍ及びＬ２＝１５ｃｍの補強体３００（ｄ）を用いる場合に発生する、補強角部１７０の外周面に作用する曲げ引張応力は、０．５ＭＰａ（７１パーセント低減）であった。
したがって、Ｌ１＝２４ｃｍ及びＬ２＝８ｃｍの補強体３００を採用することとする。
【００２５】
本実施の形態によれば、上床版１１０ｍの内周面（上床版１１０と側壁１３０の間）の補強角部１７０に、上床版１１０と側壁１３０と同様の特性を有する補強体３００を接着することにより、補強角部１７０や上床版１１０に発生する曲げ引張応力や曲げ圧縮応力が低減される。
さらに、炭素繊維板２００と補強体３００の両方を配設することにより、さらに、上床版１１０の内周面の中央部に作用する曲げ引張応力を低減することができる。
発明者らは、本実施の形態の炭素繊維板２００及び補強体３００を用いてマンホール１００を補強することにより、補強角部１７０及び上床版１１０の中央部の強度が、図１０の表に示すように上昇することを確認した。厚さ１ｍｍの炭素繊維板及び補強体３００を用いた場合、上床版１１０の中央部の強度は１．１７倍となり、補強角部１７０の強度は２．０倍となっている。また、厚さ２ｍｍの炭素繊維板及び補強体３００を用いた場合、上床版１１０の中央部の強度は１．２７倍となり、補強角部１７０の強度は２．０倍となっている。また、厚さ０．１４３ｍｍの炭素繊維シート及び補強体３００を用いた場合には、上床版１１０の中央部の強度は１．１７倍となり、補強角部１７０の強度は２．０倍となっている。炭素繊維板（あるいは炭素繊維シート）の厚さは、補強後のマンホール１００の強度の要請に基づいて、適宜選択されればよい。
【００２６】
本実施の形態によれば、予め準備した補強体３００を、補強角部１７０に接着することで容易にマンホール１００を補強することができる。特に、マンホール１００内の中空部にケーブル等が配設されている場合には補強工事の作業性が良くなく施工作業が困難であったが、本実施の形態によれば、現場での施工工数が少なく、施工作業も簡単であり、施工時間が短い。また、補強角部１７０のみに補強体３００を設けることができるので、補強に要するコストも低減することができる。
また、本実施の形態によれば、補強体３００と上床版１１０の内周面とによって炭素繊維板２００を挟持するように固定するので、炭素繊維板２００を確実に固定することができる。また、コンクリートアンカ３２１とナット３２２により補強体３００を補強角部１７０に固定するので、少なくとも、補強体３００が補強角部１７０に接着剤５００により接着するまで補強体３００を補強角部１７０に固定し、補強体３００を確実に補強角部１７０に接着することができる。
【００２７】
なお、本発明は、実施の形態で説明した構成に限定されず種々の変更、追加、削除が可能である。
本実施の形態では、図１に示すように、補強体３００は蓋１６０の周囲には配設していない。このように、マンホール１００の各寸法により蓋１６０の周囲には補強体３００を配設するスペースがない場合には、補強体３００は蓋１６０の周囲には配設しなくてもよいが、スペースがある場合には、補強体３００を蓋１６０の周囲にも配設してもよい。なお、蓋１６０は剛性を有するため、実施の形態のように、蓋１６０によって補強体３００を配設するスペースがない場合には、蓋１６０がある部分の断面では蓋１６０の剛性によりマンホール１００の補強角部１７０がある程度補強されている。
また、実施の形態では、炭素繊維板２００と補強体３００の両方をマンホール１００に配設する場合について説明したが、補強体３００のみを配設してもよい。
また、マンホール１００は中空部４００が直方体である場合に限定されるものではなく、例えば、平面図において、Ｌ字状等に構成されていてもよい。
また、実施の形態では、上床版１１０の内周面に作用する曲げ引張応力を低減するために、まず、炭素繊維板２００を上床版１１０の内周面に貼り付けたが、引張応力を低減することができるものであれば、図１０に示すような炭素繊維シートを用いてもよい。また、他の繊維が含まれる補強部材、鉄等の金属で構成される補強部材等を用いてもよい。さらに、複数種類の補強部材が用いられてもよい。
また、マンホールを補強する場合について説明したが、本発明はマンホール以外の種々の地中埋設中空構造物を補強する場合に適用することができる。
また、本実施の形態では、上床版１１０の内周面の一方の端部１１０ａから他方の端部１１０ｂにわたり補強板２００を配置したが、補強板２００は両端部１１０ａ，１１０ｂ間に設けられていればよい。補強角部１７０に設けられている補強体３００と上床版１１０の内周面とによって補強版２００の少なくとも一部が挟持されていれば、補強板２００を確実に当該内周面に固定することができる。しかしながら、補強板２００は、補強体３００と当該内周面とによって挟持されていなくてもよく、補強板２００が当該内周面に固定されれば、少なくとも上床版１１０の内周面に発生する曲げ引張応力を低減することができる。
また、本実施の形態では、固定手段としてコンクリートアンカ３２１とナット３２２を用い、補強体３００が補強角部１７０に接着された後も、これらの固定手段を除去しない構成について説明したが、固定手段は接着剤が乾燥するまでの仮止めとして用いてもよい。すなわち、補強体３００が補強角部１７０に接着された後に除去される構成の固定手段を用いてもよい。これによれば、固定手段を再利用することができるので、補強のための施工コストを削減することができる。
【００２８】
また、本実施の形態では、中空構造物が略直方体のマンホールで、主たる荷重である上載荷重により鉛直方向上側からの荷重印加（以下において、直接的な荷重印加と表現する。）について説明したが、上記において、上載荷重による直接的な荷重印加により生ずる地盤反力による鉛直方向下側からの荷重印加等（以下において、間接的な荷重印加と表現する。）下床版等の他の内周面に影響を及ぼす場合には、直接的に荷重が印加される上床版の内周面のみならず、直接的な荷重印加の影響による間接的な荷重印加がされる他の内周面においても補強角部が存在する場合には上記補強方法を適用することができる。また、上載荷重が斜方向に印加される場合については、その荷重を鉛直成分と水平成分とに分離することによって同様に適用することができる。つまり、地中埋設中空構造物に外的に作用するいずれの方向からの荷重印加に対しても、又は直接的若しくは間接的な荷重印加に対しても適用することができる。
また、本実施の形態では、補強角部が、上床版１１０の短辺方向で対向する端部に存在する角部（上床版１１０の長辺方向に沿った角部）である場合について説明したが、補強角部はマンホール１００の内周面によって形成されている他の「角部」でもよい。補強角部は、マンホール１００にかかる荷重の大きさ、マンホール１００の構成、マンホール１００が埋設されている場所、マンホール１００が地中に埋設されてから経過した年数等、種々の条件により、適宜決定される。勿論、このようにして決定される補強角部は、実施の形態のように２つの「角部」に限らず、１つの「角部」でもよいし、全ての「角部」でもよい。
【００２９】
また、本発明の趣旨に鑑み、以下の態様を構成することができる。
（態様１）
「中空部を形成する複数の内周面を有し、地表面側の内周面と他の内周面とによって角部が形成されている地中埋設中空構造物の補強方法であって、
前記地表面側の内周面と他の内周面とによって形成された角部のうち補強を要すべき角部について、その補強を要すべき角部の内周面形状に対応する外周面形状を有する補強体を用意し、当該補強体を前記補強を要すべき角部に接着剤を用いて接着する、
ことを特徴とする地中埋設中空構造物の補強方法。」
「地表面側の内周面」は、典型的には、地中埋設中空構造物が略直方体の場合には、上床版の内面を示す。
地中埋設中空構造物にかかる荷重のうち、主たる荷重は上載荷重であることが知られている。態様１に記載の地中埋設中空構造物の補強方法によれば、地表面側の内周面と他の内周面とによって形成されている角部に、予め準備した補強体を接着することで、容易にハンチ部を形成することができ、地表面側の内周面(略直方体の地中埋設構造物であれば、上床版の内面)、地表面側の内周面の端部の補強角部等が効果的に補強され、上載荷重に対する強度を容易に上げることができる。
【００３０】
（態様２）
「態様１に記載の地中埋設中空構造物の補強方法であって、
さらに、地中埋設中空構造物は、地表面側とは反対側の内周面と他の内周面とによって角部が形成されており、前記地表面側とは反対側の内周面と他の内周面とによって形成された角部のうち補強を要すべき角部について、その補強を要すべき角部の内周面形状に対応する外周面形状を有する補強体を用意し、当該補強体を前記補強を要すべき角部に接着剤を用いて接着する、
ことを特徴とする地中埋設中空構造物の補強方法。」
「地表面側とは反対側の内周面」は、典型的には、地中埋設中空構造物が略直方体の場合には、下床版の内面を示す。
地中埋設中空構造物に上載荷重がかかると、上載荷重により生ずる地盤反力による鉛直方向下側からの地中埋設中空構造物への荷重印加があることが知られている。態様２に記載の地中埋設中空構造物の補強方法によれば、地表面側の内周面と他の内周面とによって形成されている角部と、地表面側とは反対側の内周面(略直方体の地中埋設構造物であれば、下床版の内面)と他の内周面とによって形成されている角部に、予め準備した補強体を接着することで、容易にハンチ部を形成することができ、地表面側の内周面や当該内周面の端部の補強角部、地表面側とは反対側の内周面や当該内周面の端部の補強角部が効果的に補強される。これにより、地中埋設中空構造物の、上載荷重および上載荷重に起因する地盤反力による荷重印加に対する強度を容易に上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明をマンホール１００の補強に適用した場合の平面図を示す。
【図２】本発明をマンホール１００の補強に適用した場合の側面図（図１に示す平面図のＡ−Ａ断面図）を示す。
【図３】本発明をマンホール１００の補強に適用した場合の、図１に示す平面図のＢ−Ｂ断面図を示す。
【図４】補強体３００の斜視図を示す。
【図５】補強体３００の平面図、側面図、断面図を示す。
【図６】マンホール１００を補強する場合の手順を示すフローチャート図である。
【図７】図３に示す破線部分（補強角部１７０）の拡大図を示す。
【図８】本実施の形態の補強部材３００が設けられていない状態で、上床版１１０に地上側から荷重がかかった際に上床版１１０に作用する曲げモーメントを示す。
【図９】本実施の形態の補強部材３００が設けられている状態で、上床版１１０に地上側から荷重がかかった際に上床版１１０に作用する曲げモーメントを示す。
【図１０】補強体３００及び内周面補強部材を用いてマンホール１００を補強した場合の強度の上昇度を表に示す。
【符号の説明】
【００３２】
１００ マンホール
１１０ 上床版
１７０ 補強角部
２００ 炭素繊維板
３００ 補強体
３２１ コンクリートアンカ
３２２ ナット
４００ 中空部
５００ 接着剤
６００ 土砂
７００ 路面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中埋設中空構造物、特に、マンホールやトンネルの補強技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電線や通信線等のケーブルを地中に配設する際、ケーブルの配設作業や保守・点検作業を行うために、中空部を有するマンホールが設けられる。通常、マンホールは、道路の下に埋設される。
ところで、近年、道路を通行する車両の車両重量や車両数の増加等により路面にかかる荷重、したがって、路面の下に埋設されているマンホールに印加される荷重が増大する傾向にある。
そこで、特開２００３−１５５７５５号公報には、埋設されているマンホールの中空部の内面全体に、まず繊維シートを貼り、次にモルタルを塗布し、さらに繊維シートを貼ることでマンホールを補強する方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−１５５７５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の補強方法は、マンホールの中空部の内面全体に繊維シートを貼り、モルタルを塗布し、さらに繊維シートを貼るものであるため、施工工数が多い。また、特に、マンホール内の中空部にケーブル等が配設されている場合には作業性が良くなく、施工作業も困難である。また、モルタルの乾燥に長時間を要するため、施工時間が長くかかる。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、簡単に、短時間でマンホール等の地中埋設中空構造物を補強することができる地中埋設中空構造物の補強方法及び補強された地中埋設構造体を提供することである。
【０００４】
上記課題を達成するため、各請求項記載の発明が構成される。
（請求項１に記載の発明）
請求項１に記載の発明によれば、中空部を形成する複数の内周面を有する地中埋設中空構造物の補強方法が構成される。
この地中埋設中空構造物は、典型的にはマンホール、トンネル等の地中に埋設される構造物であり、内周面によって角部が形成されている。
「内周面」は、平面、曲面のいずれでもよく、平面と曲面が混在している場合をも含む。例えば、地中埋設中空構造物が略直方体形状の場合には、「内周面」は、上床版、下床版、側壁（後述する終端版を含む。）等の内面を示す。
また、「角部」は、１８０度未満の角を成す２つの内周面が交差して形成されているコーナーの周囲を広く包含する。また、「角部」には予めハンチ部が形成されていてもよい。
【０００５】
上記のように構成される地中埋設中空構造物を簡単に、短時間で補強することができる補強方法が要請されている。
本発明では、前記した角部のうち補強を要すべき角部（以下、補強角部という。）について、その補強角部の内周面形状に対応する外周面形状を有する補強体を用意し、補強体を前記補強角部に接着剤を用いて接着する。
補強角部とは、荷重の増大（例えば、地表面を走行する車両の重量の増大）や経年変化等によって「角部」に発生する応力が設定値を越えている「角部」を示す。
「補強角部の内周面形状」とは、補強角部を形成している２つの内周面の一部を含む形状であるのが好ましい。したがって、補強体の「補強角部の内周面形状に対応する外周面形状」も、補強角部を形成している２つの面の少なくとも一部を含む形状であるのが好ましい。また、「補強角部の内周面形状」は補強角部に別の部材（例えば、後述する内周面補強部材）が配設されている場合には、当該別の部材の内周側の面を含む面を「補強角部の内周面」としてもよい。勿論、補強角部がハンチ部（肉厚部）を有する場合には、ハンチ部を形成する面（以降、ハンチ面と称呼する。）を含め「内周面形状」とするのが好ましい。
なお、補強角部の内周面形状に対応する外周面形状は、厳密に補強角部の内周面形状に一致していなくてもよい。
「補強体」は、例えば、地中埋設中空構造物へ取り付けるための固定手段を備えていて、当該固定手段を含めて「補強体」と称してもよい。
また、「接着剤」は、補強角部に補強体を接着可能な、樹脂等の接着剤を広く包含する。
【０００６】
本発明の地中埋設中空構造物の補強方法によれば、予め準備した補強体を、補強角部に接着することで補強角部に容易にハンチ部を形成することができる。これにより、地中埋設中空構造物の角部や内周面等が効果的に補強される。また、本発明によれば、現場での施工工数が少なく、施工作業も簡単であり、施工時間が短い。したがって、本発明により、地中埋設中空構造物を、簡単に短時間で補強することができることとなった。また、補強角部のみに補強体を設けることができるので、補強に要するコストも低減することができる。
【０００７】
（請求項２に記載の発明）
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の地中埋設中空構造物の補強方法において、少なくとも、接着剤により補強体が補強角部に接着されるまでの間、固定手段を用いて補強体を補強角部に固定する。
この「固定手段」は、少なくとも、接着剤により補強体が補強角部に接着されるまでの間、補強体を補強角部に固定可能な構成（すなわち、仮止め可能な構成）であればよく、補強体が補強角部に接着された後に除去される固定手段を用いてもよいし、補強体が補強角部に接着された後も配設される固定手段を用いてもよい。
本発明の中空構造物の補強方法によれば、少なくとも、補強体が補強角部に接着するまで補強体を補強角部に固定しておけるので、補強体を確実に補強角部に接着することができる。
【０００８】
（請求項３に記載の発明）
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の地中埋設中空構造物の補強方法において、対向する端部に補強角部が存在する内周面の、対応する両端部間に内周面補強部材を配置し、補強体と当該内周面とによって内周面補強部材を挟持するように、補強体を補強角部に接着する。
この「内周面補強部材」は、対向する端部に補強角部が存在する内周面（例えば、上床版の内面）に、荷重により発生する曲げ引張応力を低減することができる補強部材であればよく、材質、形状（板状、シート状、繊維状等を含む。）、配置位置等に関しては種々の態様が考えられ得る。
例えば、「内周面補強部材」には、その目的に応じて、繊維質を含んだ材質が用いられる。この場合、繊維質としては、種々の繊維質を用いる場合を広く包含する。例えば、「内周面補強部材」は、コンクリート製の中空構造物を補強するためには、ひび割れ等を効果的に抑制することができるとともにコンクリートよりも弾性係数が大きく伸びが少ない繊維質を含んだ材質（例えば、炭素繊維を含んだ材質）で形成されているのが好ましい。
また、「内周面補強部材」は、鉄等の金属で構成されていてもよい。
また、複数種類の「内周面補強部材」を用いても良い。この場合、例えば、複数種類の内周面補強部材を少なくとも一部が重なるように内周面の両端部間に配置される態様も包含する。
「内周面の両端部間に内周面補強部材を配置する」態様としては、内周面の一方の端部から他方の端部につき連続的に設けられている態様を用いるのが好ましいが、必ずしも両端部まで設けられなくてもよく、各補強角部に設けられる補強体と内周面とによって内周面補強部材の少なくとも一部が挟持される態様であればよい。
本発明の地中埋設中空構造物の補強方法によれば、内周面補強部材によって、対向する端部に補強角部が存在する内周面（例えば、上床版の内周面）に発生する曲げ引張応力を低減することができる。これにより、地中埋設中空構造物を、補強体と内周面補強部材とによって補強することができ、より強度を高めることができる。また、内周面補強部材を確実に内周面に固定することができる。
【０００９】
なお、請求項１〜３に記載の地中埋設中空構造物の補強方法はマンホールやトンネルの補強方法として用いることができる。これによれば、予め準備した補強体を、補強角部に接着することでマンホールやトンネルの補強角部に容易にハンチ部を形成することができる。また、現場での施工工数が少なく、施工作業も簡単であり、施工時間が短い。したがって、マンホールやトンネルを簡単に短時間で補強することができる。
【００１０】
（請求項４に記載の発明）
請求項４に記載の発明によれば、中空構造物と、補強体とを備えた地中埋設構造体が構成される。
「中空構造物」は、中空部を形成する複数の内周面を有し、内周面によって角部が形成されている。また、「補強体」は、中空構造物の角部のうち補強角部について、その補強角部の内周面形状に対応する外周面形状を有し、角部に接着剤を用いて接着されている。
本発明の地中埋設構造体は、補強角部に補強体が接着されることでハンチ部が形成されている。これにより、中空構造物の補強角部や内周面等が効果的に補強されている。
【００１１】
（請求項５に記載の発明）
請求項５に記載の発明によれば、請求項４に記載の地中埋設構造体であって、さらに、内周面補強部材を備えている。
内周面補強部材は、中空構造物の、対向する端部に補強角部が存在する内周面の、対向する両端部間に、補強体と当該内周面とによって挟持されるように配設されている。
本発明の地中埋設構造体では、当該内周面に発生する曲げ引っ張り応力を低減することができるとともに、補強体により内周面補強部材が確実に内周面に固定されている。
【００１２】
なお、請求項４、請求項５に記載の地中埋設構造体において、中空構造物と補強体はコンクリートで形成することができる。この場合、一般的に、コンクリートは、その成分比等が相違するものが多種存在するが、中空構造物と補強体としては、同種のコンクリートで形成されているものを用いてもよいし、異種のコンクリートで形成されているものを用いてもよい。これによれば、中空構造物と同様のコンクリートで形成されている補強体を用いているため、中空構造物と補強体が異なる材料で形成されている場合に比べて、材料の違いによる応力が中空構造物や補強体に発生するのを防止することができる。
【００１３】
また、請求項４、請求項５に記載の地中埋設構造体の補強体は、レジンコンクリートで形成することができる。「レジンコンクリート」は、通常のコンクリートと比較して、断面形状が鋭角を有している箇所が壊れ難い特性を有していることが知られている。これにより、補強体の外形形状が安定したものとなる。
【００１４】
また、請求項４、請求項５に記載の地中埋設構造体の中空構造物をマンホールやトンネルとして構成することができる。これにより、マンホールやトンネルの角部に補強体を接着することで、補強角部や荷重印加方向側の内周面等が効果的に補強されたマンホールやトンネルが得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明を実施するための最良の形態の一例につき、図面を参照して説明する。
本実施の形態では、本発明の地中埋設中空構造物の補強方法を、地中に埋設されている略直方体のマンホールの補強に適用し、主たる荷重である上載荷重に対する補強方法について取り上げることとした。
補強後のマンホールの平面図を図１に、図１のＡ−Ａ断面図を図２に、図１のＢ−Ｂ断面図を図３に示す。また、補強体として用いるレジンコンクリートブロックの斜視図を図４に、補強体の平面図及び側面図及び断面図を図５に示す。また、本発明を適用したマンホールの補強方法の手順を示すフローチャート図を図６に示す。また、図７は、図３に破線で示す角部の拡大図である。また、図８には、補強体で補強角部を補強する前の、荷重により上床版に作用する曲げモーメントを示す。図９には、補強体で補強角部を補強した後の、荷重により上床版に作用する曲げモーメントを示す。さらに、図１０には、補強後のマンホールの強度の上昇度を表に示す。
なお、補強角部とは、荷重の増大（例えば、地表面を走行する車両の重量の増大）や経年変化等によって「角部」に発生する応力が設定値を越えている「角部」を示す。
【００１６】
まず、図１〜図３を用いて補強後のマンホール１００の概略構成を説明する。
一般的に、地中に埋設されるマンホール１００は、鉛直方向断面形状が略四角形のラーメン構造で、中空部が略直方体のコンクリート製ボックスカルバートにマンホール用の孔空け加工等が施されて構成されている。
図１〜図３に示すマンホール１００は、鉛直方向上部（地表側）に設けられている外周形状が略長方形の上床版１１０、上床版１１０より鉛直方向下部に上床版１１０と平行に設けられており上床版１１０と同じ外形寸法の下床版１２０、上床版１１０と下床版１２０との間に設けられている側壁１３０及び終端版１４０を有している。例えば、上床版１１０の厚みｄ１は２００ｍｍ、下床版１２０の厚みｄ３は３００ｍｍ、側壁１３０、終端版１４０の厚みｄ２は２５０ｍｍで構成されている。
上床版１１０には、長方形を形成する長辺（図１の左右方向）と短辺（図１の上下方向）の中心線が交わる位置を中心に、所定の径の孔１５０が鉛直方向上方（図２、図３において上方）に開口するように立設状に設けられていて、この開口部には蓋１６０が配設される。
また、上床版１１０、下床版１２０、側壁１３０及び終端版１４０の内周面により、略直方体の中空部４００が形成されている。例えば、中空部４００は、幅Ｗが１２００ｍｍ、長さＤが３６００ｍｍ、高さＨが１８００ｍｍで構成されている。
マンホール１００の地表側には、地表側の内周面（上床版１１０）と他の内周面（両側壁１３０及び両終端版１４０）とで角部が形成されている。本実施の形態では、図２、図３に示すように、上床版１１０の短辺方向で対向する端部に存在する角部（上床版１１０の長辺方向に沿った角部）が「補強を要すべき角部」、すなわち補強角部１７０である。
【００１７】
このように構成されたマンホール１００は、図２に示すように地中に埋設され、上床版１１０の上部に、孔１５０の開口部の高さまで（例えば、約４５０ｍｍ）土砂６００が被せられている。これにより、蓋１６０を配置した状態で、道路の路面７００と蓋１６０の上面が同じ高さとなる。
そして、マンホール１００の中空部４００には、例えば、電線や通信線等のケーブルが配設されており、作業員が孔１５０から中空部４００に入り、ケーブルのメンテナンス作業等を行うことが可能な構成となっている。
埋設されたマンホール１００では、地表側からの荷重（例えば、道路を通行する車両による荷重）によって、上床版１１０に短辺方向の曲げモーメントが作用する（併せて、図８参照）。これにより、上床版１１０の内周面の中央部には曲げ引張応力が発生し、上床版１１０の外周面（道路側の面）の中央部には曲げ圧縮応力が発生する。また、上床版１１０の内周面の端部（補強角部１７０）には曲げ圧縮応力が発生し、上床版１１０の外周面の端部（補強角部１７０）には曲げ引張応力が発生する。
【００１８】
本発明者は、このようなマンホール１００の構造と地表側からのマンホール１００への荷重による曲げモーメントについて種々検討した結果、図３に示すように、上床版１１０の短辺方向で対向する端部に存在する角部（上床版１１０の長辺方向に沿った角部）、すなわち補強角部１７０にレジンコンクリートブロックの補強体３００を設けることによって、上床版１１０や補強角部１７０に作用する曲げモーメントの影響を低減することができ、マンホール１００の強度を十分に高めることができることを見出した。
【００１９】
すなわち、補強角部１７０に補強体３００が設けられていない場合の短辺方向の曲げモーメントＭ１は、図８に示す分布となる。一方、補強角部１７０に補強体３００を設けた場合の上床版１１０に作用する短辺方向の曲げモーメントＭ２は、図９に示すような分布となり、補強体３００を設けていない場合と分布が変化し、中央部の曲げモーメントが低減される。上床版１１０に作用する曲げモーメントが小さいと、上床版１１０に発生する曲げ引張応力や曲げ圧縮応力が低減される。
また、補強角部１７０に補強体３００が設けられることにより、補強角部１７０の厚みが増し、補強角部１７０に作用する曲げモーメントの影響が小さくなり、補強角部１７０に発生する曲げ引張応力や曲げ圧縮応力が低減される。
このように、補強角部１７０に補強体３００を設けることにより、道路を通行する車両によりマンホール１００に印加される荷重による影響、すなわち、上床版１１０に作用する曲げモーメントを低減することができ、マンホール１００の強度が向上することが分かる。
この補強体３００の詳細な構成の詳細については後述する。
【００２０】
また、上床版１１０に荷重が印加されて上床版１１０に短辺方向の曲げモーメントが作用すると、特に、上床版１１０の内周面の中央部に作用する曲げ引張応力により、ここにひび割れ等が発生する可能性がある。
そこで、本実施の形態では、補強体３００を短辺方向で対向する端部に存在する補強角部１７０に配設するのに加え、上床版１１０の内周面の短辺方向で対向する端部間に炭素繊維板２００（例えば、東レ（株）製 トレカラミネートＴＬ５１０；幅１００ｍｍ、厚み１ｍｍ）を配設している。本実施の形態では、内周面の補強体３００が設けられている端部間（図３に示す、上床版１１０の内周面の両端の補強角部１７０間）に、図１に示すように、約１５０ｍｍ間隔で炭素繊維板２００を接着剤を用いて接着している。
炭素繊維板２００は、マンホール１００を形成しているコンクリートよりも弾性係数が大きく伸びが少ないため、上床版１１０に荷重が印加されて上床版１１０に曲げモーメントが作用しても、上床版１１０の内周面側の伸び量が抑えられる。これにより、上床版１１０の内周面の中央部に作用する曲げ引張応力が小さくなり、ここにひび割れ等が発生することを防止することができる。
【００２１】
次に、本実施の形態のマンホールの補強方法を説明する。
まず、補強体３００を準備する。補強体３００は、図４、図５に示すように、５角形の断面を成す角柱状部材としてレジンコンクリートを用いて構成されている。補強体３００は、上床版１１０の内周面に当接する当接面３１１、上床版１１０と側壁１３０により形成されている角部に設けられているハンチ部１３１に当接する当接面３１２、側壁１３０に当接する当接面３１３、先端面３１５、補強体３００のハンチ面３１６、そして側面３１４を有している。
また、補強体３００には、ハンチ面３１６と当接面３１１の間を貫通する貫通孔３１７が２箇所に設けられている。本実施の形態では、補強体３００を角部１７０に接着剤で接着する際に、補強体３００を補強角部１７０に固定するために後述するコンクリートアンカ３２１とナット３２２を用いるため、貫通孔３１７のハンチ面３１６側には、ナット３２２締付け用のスペース３１７ｂが設けられている。
本実施の形態では、当接面３１３と先端面３１５の距離（Ｌ１）（図５（ａ）に示す上下方向の長さ）は２４０ｍｍ、当接面３１１とハンチ面３１６との距離（Ｌ２）（図５（ｂ）に示す上下方向の長さ）は８０ｍｍ、側面３１４間の距離（Ｌ３）（図５（ａ）に示す左右方向の長さ）は５００ｍｍに設定されている。なお、ハンチ部を大きくして上床版１１０に発生する曲げモーメントを低減させるためには、（Ｌ１）と（Ｌ２）を以下の関係式を満足するように設定するのが好ましい。
（Ｌ１）≧＝３×（Ｌ２）
【００２２】
このように、補強体３００を準備し、さらに、炭素繊維板２００や接着剤を準備した上で、図６に示す手順でマンホール１００の補強を行う。
まず、ステップＳ１０で、作業者は、マンホール１００の中空部４００内に配設されているケーブルにプロテクターを配設し、ケーブルを保護してステップＳ１２の作業に進む。
次に、ステップＳ１２で、作業者は、マンホール１００の中空部４００の各表面に付着している汚れやレイタンスを研磨し、コンクリート面の下地処理を行い、ステップＳ１４の作業に進む。
ステップＳ１４では、作業者は、ステップＳ１２で下地処理を行ったコンクリート面の不陸修正及び表面修復を行い、コンクリート面を平滑化する。例えば、コンクリートの欠損箇所にエポキシ樹脂を充填し表面を仕上げ、ステップＳ１６の作業に進む。
ステップＳ１６では、ステップＳ１４で用いたエポキシ樹脂が硬化した後、炭素繊維板２００の貼り付け位置、及び補強体３００の取り付け位置の墨出しが行われる。そして、作業者は、ステップＳ１８の作業に進む。
ステップＳ１８では、作業者は、上床版１１０の内周面（中空部４００天井面）の、コンクリートアンカ３２１を配設する位置に、ドリルでコンクリートアンカ３２１配設用の孔を設け、コンクリートアンカ３２１を打ち込む。なお、コンクリートアンカ３２１は、打ち込むことにより配設用の孔に固定される構成となっている。そして、作業者は、ステップＳ２０の作業に進む。
ステップＳ２０では、作業者は、ステップＳ１６で墨出しした炭素繊維板２００の貼り付け位置に接着剤（例えば、モルタルエポキシ樹脂接着剤；東レ（株）製 シーカデュア３０）を約１ｍｍ塗布する。そして、接着面に炭素繊維板２００を、炭素繊維板２００の両側から接着剤がはみ出る程度に圧着して、はみ出した接着剤をヘラ等で除去する。そして、作業者は、ステップＳ２２の作業に進む。
ステップＳ２２では、作業者は、ステップＳ１６で墨出しした補強体３００の取り付け位置に接着剤（例えば、モルタルエポキシ樹脂接着剤）５００を約５ｍｍ塗布する。そして、補強体３００の貫通孔３１７に、ステップＳ１８で上床版１１０の内周面に配設されたコンクリートアンカ３２１を貫通させ、補強体３００の両側から接着剤５００がはみ出る程度に、コンクリートアンカ３２１にナット３２２を締め付ける。これにより、図７に示すように、上床版１１０の内周面の両端の補強角部１７０に補強体３００が、上床版１１０の内周面と補強体３００とで炭素繊維板２００を挟持するように配設される（併せて図３参照）。
本実施の形態の「マンホール１００」が本発明の「地中埋設中空構造物」に、「補強体３００」が本発明の「補強体」に、「コンクリートアンカ３２１とナット３２２」が本発明の「固定手段」に、「炭素繊維板２００」が本発明の「内周面補強部材」に対応する。
【００２３】
なお、補強体３００の各寸法は以下のように選定した。
補強体３００は、勿論、外形寸法が大きい程、補強角部１７０に配設した際に補強角部１７０に肉厚のハンチ部が形成されて補強角部１７０の強度が増し、荷重印加方向の曲げモーメントによる補強角部１７０、及び上床版１１０に作用する影響が小さくなる。しかしながら、外形寸法が大きい程、中空部４００の容積が小さくなるとともに、補強体３００の重量が増すことにより取付作業が困難となる。
本実施の形態では、補強角部１７０の外周面に作用する曲げ引張応力を５０％低減することとし、４種類の寸法（（ａ）Ｌ１＝１５ｃｍ及びＬ２＝５ｃｍ、（ｂ）Ｌ１＝２４ｃｍ及びＬ２＝８ｃｍ、（ｃ）Ｌ１＝３０ｃｍ及びＬ２＝１０ｃｍ、（ｄ）Ｌ１＝４５ｃｍ及びＬ２＝１５ｃｍ）の補強体３００について検討した。なお、一般的に、補強角部１７０の外周面に作用する曲げ引張応力が低減されれば、補強角部１７０の内周面に作用する曲げ圧縮応力や上床版１１０の内周面の中央部に作用する曲げ引張応力も低減される。
【００２４】
そこで、マンホール１００につき、補強体３００を配設していない場合に補強角部１７０の外周面に作用する曲げ引張応力を１．７ＭＰａとして、上記（ａ）〜（ｄ）の寸法の補強体３００を補強角部１７０に接着した場合の補強角部１７０の外周面に作用する曲げ引張応力をそれぞれ算出した。
（１）Ｌ１＝１５ｃｍ及びＬ２＝５ｃｍの補強体３００（ａ）を用いる場合に発生する、補強角部１７０の外周面に作用する曲げ引張応力は、１．１ＭＰａ（３５パーセント低減）であった。
（２）Ｌ１＝２４ｃｍ及びＬ２＝８ｃｍの補強体３００（ｂ）を用いる場合に発生する、補強角部１７０の外周面に作用する曲げ引張応力は、０．８５ＭＰａ（５０パーセント低減）であった。
（３）Ｌ１＝３０ｃｍ及びＬ２＝１０ｃｍの補強体３００（ｃ）を用いる場合に発生する、補強角部１７０の外周面に作用する曲げ引張応力は、０．７ＭＰａ（５９パーセント低減）であった。
（４）Ｌ１＝４５ｃｍ及びＬ２＝１５ｃｍの補強体３００（ｄ）を用いる場合に発生する、補強角部１７０の外周面に作用する曲げ引張応力は、０．５ＭＰａ（７１パーセント低減）であった。
したがって、Ｌ１＝２４ｃｍ及びＬ２＝８ｃｍの補強体３００を採用することとする。
【００２５】
本実施の形態によれば、上床版１１０ｍの内周面（上床版１１０と側壁１３０の間）の補強角部１７０に、上床版１１０と側壁１３０と同様の特性を有する補強体３００を接着することにより、補強角部１７０や上床版１１０に発生する曲げ引張応力や曲げ圧縮応力が低減される。
さらに、炭素繊維板２００と補強体３００の両方を配設することにより、さらに、上床版１１０の内周面の中央部に作用する曲げ引張応力を低減することができる。
発明者らは、本実施の形態の炭素繊維板２００及び補強体３００を用いてマンホール１００を補強することにより、補強角部１７０及び上床版１１０の中央部の強度が、図１０の表に示すように上昇することを確認した。厚さ１ｍｍの炭素繊維板及び補強体３００を用いた場合、上床版１１０の中央部の強度は１．１７倍となり、補強角部１７０の強度は２．０倍となっている。また、厚さ２ｍｍの炭素繊維板及び補強体３００を用いた場合、上床版１１０の中央部の強度は１．２７倍となり、補強角部１７０の強度は２．０倍となっている。また、厚さ０．１４３ｍｍの炭素繊維シート及び補強体３００を用いた場合には、上床版１１０の中央部の強度は１．１７倍となり、補強角部１７０の強度は２．０倍となっている。炭素繊維板（あるいは炭素繊維シート）の厚さは、補強後のマンホール１００の強度の要請に基づいて、適宜選択されればよい。
【００２６】
本実施の形態によれば、予め準備した補強体３００を、補強角部１７０に接着することで容易にマンホール１００を補強することができる。特に、マンホール１００内の中空部にケーブル等が配設されている場合には補強工事の作業性が良くなく施工作業が困難であったが、本実施の形態によれば、現場での施工工数が少なく、施工作業も簡単であり、施工時間が短い。また、補強角部１７０のみに補強体３００を設けることができるので、補強に要するコストも低減することができる。
また、本実施の形態によれば、補強体３００と上床版１１０の内周面とによって炭素繊維板２００を挟持するように固定するので、炭素繊維板２００を確実に固定することができる。また、コンクリートアンカ３２１とナット３２２により補強体３００を補強角部１７０に固定するので、少なくとも、補強体３００が補強角部１７０に接着剤５００により接着するまで補強体３００を補強角部１７０に固定し、補強体３００を確実に補強角部１７０に接着することができる。
【００２７】
なお、本発明は、実施の形態で説明した構成に限定されず種々の変更、追加、削除が可能である。
本実施の形態では、図１に示すように、補強体３００は蓋１６０の周囲には配設していない。このように、マンホール１００の各寸法により蓋１６０の周囲には補強体３００を配設するスペースがない場合には、補強体３００は蓋１６０の周囲には配設しなくてもよいが、スペースがある場合には、補強体３００を蓋１６０の周囲にも配設してもよい。なお、蓋１６０は剛性を有するため、実施の形態のように、蓋１６０によって補強体３００を配設するスペースがない場合には、蓋１６０がある部分の断面では蓋１６０の剛性によりマンホール１００の補強角部１７０がある程度補強されている。
また、実施の形態では、炭素繊維板２００と補強体３００の両方をマンホール１００に配設する場合について説明したが、補強体３００のみを配設してもよい。
また、マンホール１００は中空部４００が直方体である場合に限定されるものではなく、例えば、平面図において、Ｌ字状等に構成されていてもよい。
また、実施の形態では、上床版１１０の内周面に作用する曲げ引張応力を低減するために、まず、炭素繊維板２００を上床版１１０の内周面に貼り付けたが、引張応力を低減することができるものであれば、図１０に示すような炭素繊維シートを用いてもよい。また、他の繊維が含まれる補強部材、鉄等の金属で構成される補強部材等を用いてもよい。さらに、複数種類の補強部材が用いられてもよい。
また、マンホールを補強する場合について説明したが、本発明はマンホール以外の種々の地中埋設中空構造物を補強する場合に適用することができる。
また、本実施の形態では、上床版１１０の内周面の一方の端部１１０ａから他方の端部１１０ｂにわたり補強板２００を配置したが、補強板２００は両端部１１０ａ，１１０ｂ間に設けられていればよい。補強角部１７０に設けられている補強体３００と上床版１１０の内周面とによって補強版２００の少なくとも一部が挟持されていれば、補強板２００を確実に当該内周面に固定することができる。しかしながら、補強板２００は、補強体３００と当該内周面とによって挟持されていなくてもよく、補強板２００が当該内周面に固定されれば、少なくとも上床版１１０の内周面に発生する曲げ引張応力を低減することができる。
また、本実施の形態では、固定手段としてコンクリートアンカ３２１とナット３２２を用い、補強体３００が補強角部１７０に接着された後も、これらの固定手段を除去しない構成について説明したが、固定手段は接着剤が乾燥するまでの仮止めとして用いてもよい。すなわち、補強体３００が補強角部１７０に接着された後に除去される構成の固定手段を用いてもよい。これによれば、固定手段を再利用することができるので、補強のための施工コストを削減することができる。
【００２８】
また、本実施の形態では、中空構造物が略直方体のマンホールで、主たる荷重である上載荷重により鉛直方向上側からの荷重印加（以下において、直接的な荷重印加と表現する。）について説明したが、上記において、上載荷重による直接的な荷重印加により生ずる地盤反力による鉛直方向下側からの荷重印加等（以下において、間接的な荷重印加と表現する。）下床版等の他の内周面に影響を及ぼす場合には、直接的に荷重が印加される上床版の内周面のみならず、直接的な荷重印加の影響による間接的な荷重印加がされる他の内周面においても補強角部が存在する場合には上記補強方法を適用することができる。また、上載荷重が斜方向に印加される場合については、その荷重を鉛直成分と水平成分とに分離することによって同様に適用することができる。つまり、地中埋設中空構造物に外的に作用するいずれの方向からの荷重印加に対しても、又は直接的若しくは間接的な荷重印加に対しても適用することができる。
また、本実施の形態では、補強角部が、上床版１１０の短辺方向で対向する端部に存在する角部（上床版１１０の長辺方向に沿った角部）である場合について説明したが、補強角部はマンホール１００の内周面によって形成されている他の「角部」でもよい。補強角部は、マンホール１００にかかる荷重の大きさ、マンホール１００の構成、マンホール１００が埋設されている場所、マンホール１００が地中に埋設されてから経過した年数等、種々の条件により、適宜決定される。勿論、このようにして決定される補強角部は、実施の形態のように２つの「角部」に限らず、１つの「角部」でもよいし、全ての「角部」でもよい。
【００２９】
また、本発明の趣旨に鑑み、以下の態様を構成することができる。
（態様１）
「中空部を形成する複数の内周面を有し、地表面側の内周面と他の内周面とによって角部が形成されている地中埋設中空構造物の補強方法であって、
前記地表面側の内周面と他の内周面とによって形成された角部のうち補強を要すべき角部について、その補強を要すべき角部の内周面形状に対応する外周面形状を有する補強体を用意し、当該補強体を前記補強を要すべき角部に接着剤を用いて接着する、
ことを特徴とする地中埋設中空構造物の補強方法。」
「地表面側の内周面」は、典型的には、地中埋設中空構造物が略直方体の場合には、上床版の内面を示す。
地中埋設中空構造物にかかる荷重のうち、主たる荷重は上載荷重であることが知られている。態様１に記載の地中埋設中空構造物の補強方法によれば、地表面側の内周面と他の内周面とによって形成されている角部に、予め準備した補強体を接着することで、容易にハンチ部を形成することができ、地表面側の内周面(略直方体の地中埋設構造物であれば、上床版の内面)、地表面側の内周面の端部の補強角部等が効果的に補強され、上載荷重に対する強度を容易に上げることができる。
【００３０】
（態様２）
「態様１に記載の地中埋設中空構造物の補強方法であって、
さらに、地中埋設中空構造物は、地表面側とは反対側の内周面と他の内周面とによって角部が形成されており、前記地表面側とは反対側の内周面と他の内周面とによって形成された角部のうち補強を要すべき角部について、その補強を要すべき角部の内周面形状に対応する外周面形状を有する補強体を用意し、当該補強体を前記補強を要すべき角部に接着剤を用いて接着する、
ことを特徴とする地中埋設中空構造物の補強方法。」
「地表面側とは反対側の内周面」は、典型的には、地中埋設中空構造物が略直方体の場合には、下床版の内面を示す。
地中埋設中空構造物に上載荷重がかかると、上載荷重により生ずる地盤反力による鉛直方向下側からの地中埋設中空構造物への荷重印加があることが知られている。態様２に記載の地中埋設中空構造物の補強方法によれば、地表面側の内周面と他の内周面とによって形成されている角部と、地表面側とは反対側の内周面(略直方体の地中埋設構造物であれば、下床版の内面)と他の内周面とによって形成されている角部に、予め準備した補強体を接着することで、容易にハンチ部を形成することができ、地表面側の内周面や当該内周面の端部の補強角部、地表面側とは反対側の内周面や当該内周面の端部の補強角部が効果的に補強される。これにより、地中埋設中空構造物の、上載荷重および上載荷重に起因する地盤反力による荷重印加に対する強度を容易に上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明をマンホール１００の補強に適用した場合の平面図を示す。
【図２】本発明をマンホール１００の補強に適用した場合の側面図（図１に示す平面図のＡ−Ａ断面図）を示す。
【図３】本発明をマンホール１００の補強に適用した場合の、図１に示す平面図のＢ−Ｂ断面図を示す。
【図４】補強体３００の斜視図を示す。
【図５】補強体３００の平面図、側面図、断面図を示す。
【図６】マンホール１００を補強する場合の手順を示すフローチャート図である。
【図７】図３に示す破線部分（補強角部１７０）の拡大図を示す。
【図８】本実施の形態の補強部材３００が設けられていない状態で、上床版１１０に地上側から荷重がかかった際に上床版１１０に作用する曲げモーメントを示す。
【図９】本実施の形態の補強部材３００が設けられている状態で、上床版１１０に地上側から荷重がかかった際に上床版１１０に作用する曲げモーメントを示す。
【図１０】補強体３００及び内周面補強部材を用いてマンホール１００を補強した場合の強度の上昇度を表に示す。
【符号の説明】
【００３２】
１００ マンホール
１１０ 上床版
１７０ 補強角部
２００ 炭素繊維板
３００ 補強体
３２１ コンクリートアンカ
３２２ ナット
４００ 中空部
５００ 接着剤
６００ 土砂
７００ 路面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空部を形成する複数の内周面を有し、内周面によって角部が形成されている地中埋設中空構造物の補強方法であって、
前記角部のうち補強を要すべき角部について、その補強を要すべき角部の内周面形状に対応する外周面形状を有する補強体を用意し、当該補強体を前記補強を要すべき角部に接着剤を用いて接着する、
ことを特徴とする地中埋設中空構造物の補強方法。
【請求項２】
請求項１に記載の地中埋設中空構造物の補強方法であって、
少なくとも、前記接着剤により前記補強体が前記補強を要すべき角部に接着されるまでの間、固定手段を用いて前記補強体を前記補強を要すべき角部に固定する、
ことを特徴とする地中埋設中空構造物の補強方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の地中埋設中空構造物の補強方法であって、
対向する端部に補強を要すべき角部が存在する内周面の、前記対向する両端部間に内周面補強部材を配置し、
前記補強体と当該内周面とによって前記内周面補強部材を挟持するように、前記補強体を、前記補強を要すべき角部に接着する、
ことを特徴とする地中埋設中空構造物の補強方法。
【請求項４】
中空部を形成する複数の内周面を有し、内周面によって角部が形成されている中空構造物と、
前記角部のうち補強を要すべき角部について、その補強を要すべき角部の内周面形状に対応する外周面形状を有し、前記補強を要すべき角部に接着剤を用いて接着された補強体と、
を備えることを特徴とする地中埋設構造体。
【請求項５】
請求項４に記載の地中埋設構造体であって、対向する端部に補強を要すべき角部が存在する内周面の、前記対向する両端部間に、前記補強体と当該内周面とによって挟持されるように配設された内周面補強部材を備えることを特徴とする地中埋設構造体。
【請求項１】
中空部を形成する複数の内周面を有し、内周面によって角部が形成されている地中埋設中空構造物の補強方法であって、
前記角部のうち補強を要すべき角部について、その補強を要すべき角部の内周面形状に対応する外周面形状を有する補強体を用意し、当該補強体を前記補強を要すべき角部に接着剤を用いて接着する、
ことを特徴とする地中埋設中空構造物の補強方法。
【請求項２】
請求項１に記載の地中埋設中空構造物の補強方法であって、
少なくとも、前記接着剤により前記補強体が前記補強を要すべき角部に接着されるまでの間、固定手段を用いて前記補強体を前記補強を要すべき角部に固定する、
ことを特徴とする地中埋設中空構造物の補強方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の地中埋設中空構造物の補強方法であって、
対向する端部に補強を要すべき角部が存在する内周面の、前記対向する両端部間に内周面補強部材を配置し、
前記補強体と当該内周面とによって前記内周面補強部材を挟持するように、前記補強体を、前記補強を要すべき角部に接着する、
ことを特徴とする地中埋設中空構造物の補強方法。
【請求項４】
中空部を形成する複数の内周面を有し、内周面によって角部が形成されている中空構造物と、
前記角部のうち補強を要すべき角部について、その補強を要すべき角部の内周面形状に対応する外周面形状を有し、前記補強を要すべき角部に接着剤を用いて接着された補強体と、
を備えることを特徴とする地中埋設構造体。
【請求項５】
請求項４に記載の地中埋設構造体であって、対向する端部に補強を要すべき角部が存在する内周面の、前記対向する両端部間に、前記補強体と当該内周面とによって挟持されるように配設された内周面補強部材を備えることを特徴とする地中埋設構造体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−２８８８９（Ｐ２００６−２８８８９Ａ）
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２０９１９９（Ｐ２００４−２０９１９９）
【出願日】平成１６年７月１５日（２００４．７．１５）
【出願人】（０００２１３２９７）中部電力株式会社 (811)
【出願人】（０００２１２７３９）株式会社シーテック (21)
【出願人】（５０４２７２５３４）株式会社東海コンサルタント (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月１５日（２００４．７．１５）
【出願人】（０００２１３２９７）中部電力株式会社 (811)
【出願人】（０００２１２７３９）株式会社シーテック (21)
【出願人】（５０４２７２５３４）株式会社東海コンサルタント (1)
【Ｆターム（参考）】
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