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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-07-12
(45)【発行日】2024-07-23
(54)【発明の名称】マンホール更生構造及びその施工方法
(51)【国際特許分類】
   E02D 29/12 20060101AFI20240716BHJP
【FI】
E02D29/12 C
【請求項の数】 6
(21)【出願番号】P 2020112001
(22)【出願日】2020-06-29
(65)【公開番号】P2022011104
(43)【公開日】2022-01-17
【審査請求日】2023-06-06
(73)【特許権者】
【識別番号】595053777
【氏名又は名称】吉佳エンジニアリング株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100100354
【弁理士】
【氏名又は名称】江藤 聡明
(72)【発明者】
【氏名】大岡 太郎
(72)【発明者】
【氏名】張 満良
【審査官】荒井 良子
(56)【参考文献】
【文献】特開2015-229906(JP,A)
【文献】特開2016-199993(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
E02D 29/12
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
既設マンホール上に載置された高さ調整用の既設調整リングと、
前記既設マンホールの内側に設置された更生用マンホールと、を備えたマンホール更生構造において、
前記既設調整リングの内周面及び/又は前記既設マンホールの上端部の内周面に形成され、該既設調整リング及び/又は該既設マンホールの全周に亘る環状切欠き部と、
前記環状切欠き部に嵌合設置され、前記更生用マンホールの上端面に重なる環状の荷重伝達構造体と、を有し、
前記荷重伝達構造体は、周方向に分割された複数の荷重伝達片で構成されたことを特徴とするマンホール更生構造。
【請求項2】
各荷重伝達片は、
前記更生用マンホール上端面に重なる板状の本体部と、該本体部の下面から突出して前記更生用マンホールの内周面と当接する下部突出片と、を有し、
前記更生用マンホールの内側から各荷重伝達片の前記下部突出を該更生用マンホールの内周面に押付ける環状部材をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載のマンホール更生構造。
【請求項3】
各荷重伝達片は、
前記更生用マンホール上端面に重なる板状の本体部と、該本体部の上面から突出し、該本体部に積層されている前記既設調整リングの内周面に直接的又は間接的に当接する上部突出片と、を有することを特徴とする請求項1に記載のマンホール更生構造。
【請求項4】
各荷重伝達片の前記上部突出と前記既設調整リングの内周面との間に介在された環状体を備えたことを特徴とする請求項3に記載のマンホール更生構造。
【請求項5】
隣り合う前記荷重伝達片の前記本体部の間の隙間に充填材が充填されていることを特徴とする請求項2~4のいずれか1項に記載のマンホール更生構造。
【請求項6】
請求項1~5のいずれか1項に記載のマンホール更生構造の施工方法であって、
前記既設調整リングの内周面及び/又は前記既設マンホールの上端部の内周面を全周に亘って切削して前記環状切欠き部を形成する工程と、
前記環状欠き部に前記複数の荷重伝達片を挿入して、前記荷重伝達構造体を設置する工程と、を含むことを特徴とする施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、マンホール更生構造及びその施工方法に関し、特に、埋設された既設マンホールの内側に筒状の更生用マンホールを設置したマンホール更生構造及びその施工方法に関する。
【背景技術】
【0002】
日本の下水道普及率は平均でおよそ79%であり、都市部では、ほぼ100%に近い普及率となっている。下水管は長年の使用により劣化し、その耐用年数は一般に約50年とされている。下水管渠の総延長は47万Km以上であり、それに伴うマンホールの数は約800~1000万個であって、近年、耐用年数を越えるマンホールの数が増加していることから、老朽化に伴う補修が急務となっている。一般的にマンホールは、地中に所定厚さを有するコンクリート製の筒状体を形成し、地表に筒状体の上部が開口する様に設置される。
【0003】
このようなマンホールの更生方法としては、一般に、裏込め材を用いた工法が知られている。この工法では、特許文献1に記載されているように、既設された筒状のマンホールの内周面に沿って筒状の補修材を組み立てるとともに、補修材の外周面と既設マンホールの内周面との間にスペーサを配設して隙間を形成する。この隙間にモルタル等の裏込め材を注入して、裏込め材を固めることにより、既設マンホールと、裏込め材及び補修材で構成された更生用マンホールとを一体化させる。この方法は、更生用マンホールと既設マンホールとが一体となることで耐荷重性能を確保する、いわゆる複合式のマンホール更生方法である。
【0004】
また、特許文献2には他の工法として、裏込め材を用いずに、光硬化性樹脂組成物をガラス繊維基材に含浸させたライニング材を用いたものが記載されている。この工法では、まず、開口が密閉具で密閉された筒状の未硬化状態のライニング材を折り畳まれた状態で既設マンホールの内部に導入する。その後、密閉具の空気導入口からライニング材の内部に空気を導入して膨張させ、ライニング材を既設マンホールの内壁に空気圧で圧着させる。この状態で、袋状のライニング材の内部に予め導入しておいた光照射装置によって光を照射することで、光硬化したライニング材、すなわち更生用マンホールを既設マンホールの内面に形成する。
【0005】
ライニング材を用いたマンホールの更生構造は、一般に、硬化したライニング材の強度が裏込め材よりも高いことから、既設マンホールの強度が期待できない場合に、更生用マンホールのみで、マンホールに要求される耐荷重性能を確保できるという利点がある。つまり、この方法は、自立式のマンホール更生方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特開2001-090173号公報
【文献】特開2014-076592号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
マンホールの上部開口を塞ぐ蓋体に上方から作用する鉛直荷重、例えば、マンホール上を通る人や車両から受ける鉛直荷重は、蓋体をマンホールに固定するためにマンホールの上部に設けられる蓋体用受枠や、マンホールの高さを調節するためにマンホールの上端面に積層される環状の調整リングを介してマンホールの上端面に作用する。
【0008】
一般に、蓋体用受枠や調整リングの内径は、規格化された既設マンホールの上部開口の大きさに合わせて、その内径と同じ大きさに設定されており、既設マンホールの内側に更生用マンホールを新設した場合、更生用マンホールの外径は、既存の蓋体用受枠の内径や既存の調整リングの内径よりも小さくなる。
【0009】
それ故、既存の蓋体用受枠や調整リングが使用された場合、更生用マンホールには、蓋体に作用する鉛直荷重が伝達されず、新設された更生用マンホールの耐荷重性能を十分に活用することができないという問題がある。また、この問題を解消するために、路面を開削して既設の調整リングや蓋体用受枠を既設マンホールから取り外して、更生用マンホールと調整リングとの間に新たに荷重伝達体を介在させた場合、調整リングや蓋体用受枠を復帰させる必要があるため、施工期間が長期化して施工費用が増加してしまう。
【0010】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、既設マンホールの内側に、更生用マンホールを設置したマンホール更生構造において、施工期間の短縮化を図りながら蓋体に作用する上方からの鉛直荷重を更生用マンホールに伝達することができるマンホール更生構造及びその施工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記目的を達成するために、本発明に係るマンホール更生構造は、
既設マンホール上に載置された高さ調整用の既設調整リングと、
前記既設マンホールの内側に設置された更生用マンホールと、を備えたマンホール更生構造において、
前記既設調整リングの内周面及び/又は前記既設マンホールの上端部の内周面に形成され、該既設調整リング及び/又は該既設マンホールの全周に亘る環状切欠き部と、
前記環状切欠き部に嵌合設置され、前記更生用マンホールの上端面に重なる環状の荷重伝達構造体と、を有し、
前記荷重伝達構造体は、周方向に分割された複数の荷重伝達片で構成されたことを特徴とする。
【0012】
この構成によれば、蓋体の上を通る人や車両等により、蓋体に荷重が作用した場合に、この荷重は、蓋体から既設調整リングを経て荷重伝達構造体に伝達され、この荷重伝達構造体の下側に在る更生用マンホールの上端面に伝達される。これにより、老朽化により既設マンホールが所要の鉛直荷重に耐えられなくなった場合であっても、蓋体が受けた荷重を新設の更生用マンホールに伝達させることができ、更生用マンホールの耐荷重性能を十分に活用して、マンホールの性能を維持することができる。
また、荷重伝達構造体は、周方向に分割された複数の荷重伝達片で構成されており、各荷重伝達片を既設調整リングの環状切欠き部に挿入することで、この環状切欠き部に環状の荷重伝達構造体を嵌合設置することができる。さらに、既設調整リングの環状切欠き部は、例えば、既設調整リングの一部を切削する等により形成することができ、路面を開削して既設調整リングを取り外したり、既設調整リングを埋め戻して路面を復旧させたりする必要がないので、施工期間を短縮して、施工費用を低減することができる。
【0013】
また、本発明の請求項2に係るマンホール更生構造は、請求項1に記載のマンホール更生構造において、
各荷重伝達片は、
前記更生用マンホール上端面に重なる板状の本体部と、該本体部の下面から突出して前記更生用マンホールの内周面と当接する下部突出片と、を有し、
前記更生用マンホールの内側から各荷重伝達片の前記下部突出を該更生用マンホールの内周面に押付ける環状部材をさらに備えたことを特徴とする。
【0014】
この構成によれば、各荷重伝達片が、環状部材によって更生用マンホールの内周面に押付けられて固定されることで、更生用マンホールに対する各荷重伝達片の設置状態を安定化させることができる。これにより、蓋体に作用した鉛直荷重を既設調整リング及び各荷重伝達片を介して更生用マンホールの上端面に適切に伝達することができる。
【0015】
また、本発明の請求項3に係るマンホール更生構造は、請求項1に記載のマンホール更生構造において、
各荷重伝達片は、
前記更生用マンホール上端面に重なる板状の本体部と、該本体部の上面から突出し、該本体部に積層されている前記既設調整リングの内周面に直接的又は間接的に当接する上部突出片と、を有することを特徴とする。
【0016】
この構成によれば、老朽化により既設マンホールが上方からの鉛直荷重に耐えられなくなった場合、荷重伝達片には、蓋体から荷重伝達片を介して既設マンホールに伝達される鉛直荷重によって、既設マンホール側へ反り返るような力が作用するが、荷重伝達片に設けられた上部突出片が既設調整リングの内周面と直接的又は間接的に当接することで、荷重伝達片の反り返りが防止される。これにより、蓋体に作用した上方からの鉛直荷重を老朽化していない更生用マンホールの上端面に適切に伝達することができる。
【0017】
また、本発明の請求項4に係るマンホール更生構造は、請求項3に記載のマンホール更生構造において、
各荷重伝達片の前記上部突出と前記既設調整リングの内周面との間に介在された環状体を備えたことを特徴とする。
【0018】
この構成によれば、蓋体から荷重伝達片を介して既設マンホールに伝達される鉛直荷重によって、荷重伝達片に、既設マンホール側へ反り返るような力が作用した場合に、荷重伝達片に設けられた上部突出片が、環状体を介して既設調整リングの内周面と間接的に当接することにより、荷重伝達片の反り返りが防止される。また、上部突出片から環状体に作用する力を周方向へ分散させることができるので、荷重伝達性能を向上させて、荷重伝達構造体の鉛直荷重に対する耐久性を向上させることができる。
【0019】
また、本発明の請求項5に係るマンホール更生構造は、請求項2~4のいずれか1項に記載のマンホール更生構造において、
隣り合う前記荷重伝達片の前記本体部の間の隙間に充填材が充填されていることを特徴とする。
【0020】
この構成によれば、環状切欠き部に挿入される隣り合う荷重伝達片の本体部の間を充填材で充填することで、各荷重伝達片の更生用マンホールに対する設置状態を安定化させることができ、これにより、鉛直荷重に対する荷重伝達構造体の耐久性を向上することができる。
【0021】
また、本発明は、請求項1~5のいずれか1項に記載のマンホール更生構造の施工方法であって、
前記既設調整リングの内周面及び/又は前記既設マンホールの上端部の内周面を全周に亘って切削して前記環状切欠き部を形成する工程と、
前記環状切欠き部に前記複数の荷重伝達片を挿入して、前記荷重伝達構造体を設置する工程と、を含むことを特徴とする。
【0022】
この構成によれば、既設調整リングの内周面を切削して環状切欠き部を形成し、この環状切欠き部に複数の荷重伝達片を挿入することにより、環状切欠き部に環状の荷重伝達構造体を嵌合設置することができるので、荷重伝達構造体の設置のために路面を開削する作業をなくすことができ、施工期間の短縮化を図ることができる。
【発明の効果】
【0023】
本発明のマンホール更生構造及びその施工方法によれば、蓋体に作用した荷重を既設調整リング及び荷重伝達構造体を介して更生用マンホールに伝達することができる。また、荷重伝達構造体は、複数の荷重伝達片で構成されており、各荷重伝達片を既設調整リングの環状切欠き部と既設及び更生用の両マンホールの上端面との間に形成された環状凹部に嵌合させることで環状の荷重伝達構造体を設置することができ、路面を開削することなく荷重伝達構造体を設置できるため、施工期間の短縮化して施工費用を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
図1】本発明の第1の実施形態であるマンホール更生構造を模式的に示す断面図である。
図2】マンホール更生構造の要部拡大断面図である。
図3】荷重伝達構造体の斜視図である。
図4】荷重伝達構造体の平面図である。
図5】本発明の第2の実施形態であるマンホール更生構造を模式的に示す断面図である。
図6】マンホール更生構造の要部拡大断面図である。
図7】荷重伝達構造体の斜視図である。
図8】荷重伝達構造体及び環状部材の平面図である。
図9】隣接する荷重伝達片の対向面の状態を説明する図であり、図8のA-A線で示す部位の断面図である。
図10】環状部材の他の例を説明する図である。
図11】マンホール更生構造の施工方法を説明する図であり、図5と同様の模式的断面図である。
図12】マンホール更生構造の施工方法を説明する図であり、図6と同様の要部拡大断面図である。
図13】マンホール更生構造の施工方法を説明する図であり、図12のB-B線で示す部位の断面図である。
図14】マンホール更生構造の施工方法を説明する図であり、図6と同様の要部拡大断面図である。
図15】本発明の第3の実施形態であるマンホールの更生構造の要部拡大断面図である。
図16】荷重伝達構造体及び環状体の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0025】
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態であるマンホール更生構造を模式的に示す断面図であり、図2は、図1に示すマンホール更生構造の要部拡大断面図である。なお、本発明の説明に用いる図は、要部を強調して示しており、実際の寸法比を示すものではない。
【0026】
マンホール更生構造10は、地中に埋設された既設マンホール20と、既設マンホール20を更生するための更生用マンホールである更生用ライニング材12と、マンホールの高さを調整するための高さ調整用部材である調整リング(既設調整リング)14及び調整モルタル17と、蓋体用受枠18(以下、単に「受枠18」と称する)と、蓋体19と、を備える。また、マンホール更生構造10は、受枠18と更生用ライニング材12との間に設置された環状の荷重伝達構造体30と、を備える。図3及び図4に示すように、荷重伝達構造体30は、周方向に分割された複数の荷重伝達片40で構成されており、各荷重伝達片40を繋げることで、全体として環状に形成されている。本実施形態では3つの荷重伝達片40A,40B,40Cで1つの環状荷重伝達構造体30を構成している。
【0027】
既設マンホール20は、更生の対象となるマンホールであり、所定の厚さを有する有底の筒状に形成されている。このような既設マンホール20は、地中に埋設された下水管渠に対して一定の間隔で配置されており、既設マンホール20の下部壁面に形成された取付孔24,25のそれぞれに下水管71,72のそれぞれの端部が挿入された状態で取付けられている。既設マンホール20の上部開口は、人が入ることができるように、通常、口径が600mmに設定されている。本実施形態の既設マンホール20は、例えばコンクリート製であって、土台となる基盤21と、基盤21の上に設置され、マンホールの底面を形成するとともにU字状の溝が形成されたインバート部22と、基盤21から上方(地上へ向かう方向)へ円筒状に延びる直壁部23Aと、直壁部23Aの上方に位置して上方に向かって内径及び外径が漸次小さくなるように壁面が傾斜した斜壁部23Bとを有している。
【0028】
更生用ライニング材12は、既設マンホール20の内側に設置され、所定の厚さを有し、既設マンホール20の形状に沿う有底又は無底の筒状に形成される。更生用ライニング材12の本実施形態の更生用ライニング材12は、無底筒状であって、既設マンホール20の直壁部21及び斜壁部22のそれぞれに適合させた直壁用筒状部13A及び斜壁用筒状部13Bのそれぞれを有するとともに、直壁用筒状部13Aには、既設マンホール20の取付孔24,25に適合する下水管取付孔28,29が形成されている。
【0029】
本実施形態では、上下方向で、更生用ライニング材12の上端の位置が既設マンホール20の上端の位置と一致しており、更生用ライニング材12の上端面12aと、既設マンホール20の上端面20aとがほぼ面一に形成されている。また、各上端面12a,20aは円状に形成されている。
【0030】
更生用ライニング材12の材料としては、例えば、繊維等からなる含浸基材(例として、ガラス繊維、ポリエステル繊維などの繊維基材やフェルトなどの不織布)に光硬化性樹脂組成物及び/又は熱硬化性樹脂組成物を含浸したものを使用することができ、本実施形態ではガラス繊維からなる含浸基材に光硬化性樹脂組成物を含浸させている。光硬化性樹脂組成物は、例えば、重合性樹脂、重合性不飽和モノマー及び光重合開始剤を含むものとすることができ、重合性樹脂としては、不飽和ポリエステル、ビニルエステル樹脂等を用いることができる。光重合開始剤としては、例えば、紫外線により樹脂の重合を促進する紫外線用重合開始剤を使用することができるが、紫外線及び可視光線の両方の作用で樹脂の重合を促進できるものを使用することが好ましい。このような更生用ライニング材12は、硬性化樹脂組成物が硬化していない未硬化状態において可撓性を有し、硬化後に既設マンホール20の内径と対応する外径を有するように、既設マンホール20の形状に適合させた有底又は無底の筒状に形成される。
【0031】
また、更生用ライニング材12は、内面及び外面のそれぞれを保護するインナーフィルム及びアウターフィルムを含む構成とすることができる。インナーフィルムは、更生用ライニング材12に対して光を照射する光照射装置からの光に対して透過性を有し、アウターフィルムは、この光照射装置から照射された光が更生用ライニング材12の外部に透過せず、光硬化反応に使われるように遮光性フィルムを用いることが好ましい。
【0032】
本実施形態の更生用ライニング材12は、既設マンホール20に依らずに、マンホールに要求される耐荷重性能を保有する自立式のマンホール構造を有しており、本実施形態では、単独で所定の鉛直荷重(例えば、20t以上の鉛直荷重)に耐え得る自立式構造を有している。更生用ライニング材12の厚さは、5mm~30mmとすることができ、より好ましくは10mm~20mmの範囲である。なお、この厚さは、更生対象となる既設マンホール20の内径等により適宜設定することが可能である。
【0033】
調整リング14及び調整モルタル17は、既設マンホール20の上部開口を閉塞する蓋体19と既設マンホール20との間に介在され、地面Gや受枠18に対する既設マンホール20の高さを調整するための部材である。調整リング14及び調整モルタル17は、更生用ライニング材12が設置される以前に、既設マンホール20に対して設置された既設の部材であって、既設マンホール20の上端面20aに調整リング14、調整モルタル17の順に載置されており、上面視で円形の環状に形成されている。
【0034】
調整リング14は、例えばコンクリート製であって、既設マンホール20の上に載置される。既述のとおり調整モルタル17は、調整リング14の上に設けられ、調整リング14と受枠18との間を埋めるようにモルタルを環状に充填して形成される。本実施形態では、調整リング14の厚さ(すなわち、設置状態における上下方向の高さ)が、調整モルタル17の厚さよりも大きく形成されている。なお、調整リング14は、所要の高さに応じて複数設置することができる。調整リング14及び調整モルタル17の内径及び外径は、それぞれ、既設マンホール20の上端面20aの内径及び外径とほぼ一致している。
【0035】
調整リング14は、内周面に、全周に亘って内周面が切り欠かれた環状切欠き部15を有している。環状切欠き部15は、調整リング14の内周面14aが、周方向に亘って径方向外側に凹となる部位である。荷重伝達構造体30は、この環状切欠き部15に嵌合設置されている。後述するように、本実施形態では、この環状切欠き部15と、既設マンホール20の上端面20a及び更生用マンホール12の上端面12aとにより形成される環状凹部15Aに、荷重伝達構造体30が嵌合設置されている。
【0036】
受枠18は、環状に形成された設置部18Aと、設置部18Aの上部開口縁部に形成され、蓋体19が収容される蓋体収容部18Bとを有する。設置部18Aは、既設マンホール20の上端面20aの上に載置される部位であり、本実施形態では、荷重伝達構造体30、調整リング14及び調整モルタル17を介して、既設マンホール20上に設置される。受枠18、調整モルタル17及び調整リング14は、これらを貫通して既設マンホール20まで延びる複数のアンカーボルト11により、既設マンホール20に固定されている。
【0037】
蓋体19は、受枠18を介して既設マンホール20に取付けられ、既設マンホール20の上部開口を閉塞するものであり、円盤状に形成されている。
【0038】
荷重伝達構造体30は、蓋体19に作用する外力、具体的には、蓋体19に上方から作用する鉛直荷重Fを更生用ライニング材12に伝達するものであり、蓋体19を介して伝達される鉛直方向の荷重が更生用ライニング材12の上端面12aに伝達されるように、
既設マンホール20の上端面20a及び更生用ライニング材12の上端面12aのうち、少なくとも更生用ライニング材12の上端面12aに重なるように設置された環状の部材である。本実施形態では、双方の上端面20a,12aに重なっている。なお、本実施形態では、荷重伝達構造体30を円環状に形成しているが、形状はこれに限られず、既設マンホール20の上端部20aの平面視形状に合った形状であればよい。例えば、上端部20aの平面視形状が四角環状である場合、荷重伝達構造体30を四角環状とすることができる。荷重伝達構造体30は、例えば、コンクリート製、鋳鉄や鋼などの鉄製、その他の金属製、繊維強化樹脂などの樹脂製、又はこれらを組み合わせた材料で製造することができる。
【0039】
荷重伝達構造体30は、図3に示すように、円環板状に形成された構造体本体32と、構造体本体32の上面32a(すなわち、設置状態で上方を向く面)から突出する上部環状突出部38とを有する。構造体本体32は、環状凹部15Aに挿入される部位であり、上部環状突出部38は、構造体本体32の上面32aの内周縁部から上方側に突出するように形成される。構造体本体32の下面32bは、平面に形成されている。
【0040】
荷重伝達構造体30の構造体本体32の厚さは、調整リング14の厚さよりも小さく設定されており、例えば、5mm~55mm、好ましくは5mm~35mm、より好ましくは5mm~15mmとすることができる。構造体本体32の外径D1は、既設マンホール20の上端の内径よりも大きく、かつ調整リング14の外径(既設マンホール20の上端の外径とほぼ等しい)よりも小さく設定されている。構造体本体32の内径D2は、更生用ライニング材12の上端の内径よりも小さく設定されている。荷重伝達構造体30は、設置状態において、上面視で既設マンホール20の上部開口と同心円状に配置される。
【0041】
図2及び図3に示すように、荷重伝達構造体30は、複数の荷重伝達片40で構成される。本実施形態では、3つの荷重伝達片40A,40B,40Cで荷重伝達構造体30を構成している。なお、各荷重伝達片40A,40B,40Cは、周方向の長さがほぼ等しくなるように設定されることが好ましい。なお、荷重伝達片40の数は3つに限られず、2つ以上であればよいが、設置容易性などの観点から、3~5つに設定されることが好ましい。
【0042】
各荷重伝達片40A,40B,40Cは、構造体本体32を構成する本体部42と、上部環状突出部34を構成する上部突出片47とを有している。本体部42は、構造体本体32を周方向に分割した略円弧板状に形成されている。上部突出片47は、設置状態において本体部42の上面から上方側に突出する部位であり、本体部42の内周縁部からほぼ垂直に突出しており、この内周縁部に沿った円弧状に形成されている。図2に示すように、各荷重伝達片40は、上部突出片47が調整リング14の内周面14aと直接的に当接するように設置される。
【0043】
図4に示すように、3つの荷重伝達片40A,40B,40Cのうち、1つの荷重伝達片40Cは、本体部42の周方向の両端の側辺41a,41bが互いに平行に延びるように形成されている。また、荷重伝達片40Cの各側辺41a,41bに合わせて、これに隣接する2つの荷重伝達片40A,40Bの周方向の一端の側辺41c,41dは、側辺41a,41bに沿う直線状に形成されている。このように、荷重伝達構造体30を構成する荷重伝達片40が3つ以上ある場合、少なくとも1つの荷重伝達片40Cの両側辺41a,41bは互いに平行に形成されることが好ましく、これにより、後述するように、調整リング14の環状切欠き部15に、径方向内側から、各荷重伝達片40A,40B,40Cを容易に順次、挿入することができる。
【0044】
荷重伝達構造体30は、各荷重伝達片40A,40B,40Cを組み合わせて環状にすることで形成されている。各荷重伝達片40A,40B,40Cの間には、隙間が形成されていてもよいが、この隙間に充填材を注入して隙間を埋めてもよい。
【0045】
また、図3において仮想線で示すように、隣接する荷重伝達片40を、それぞれ、連結部材60によって連結してもよい。図3に示す連結部材60は、2つの隣接する荷重伝達片に跨って配置される円弧板状の連結片61と、この連結片61を各荷重伝達片に固定するボルト等の固定部材62,63とにより構成することができる。なお、連結片61の荷重伝達片40に対する対向面には、接着剤が塗布されていてもよい。このように、隣接する荷重伝達片40同士を連結して、環状の状態を保持することで、各荷重伝達片の設置状態を安定化させることができる。
【0046】
図1に示すように、上述したマンホール更生構造10では、蓋体19の上を通る人や車両等により、蓋体19に荷重Fが作用した場合に、この荷重Fは、蓋体19から受枠、18、調整モルタル17及び調整リング17を介して荷重伝達構造体30に伝達され、この荷重伝達構造体30の構造体本体32の下方にある既設マンホール20の上端面20a及び更生用ライニング材12の上端面12aに伝達される。このように、蓋体19と更生用ライニング材12との間に荷重伝達構造体30を設けることで、蓋体19が受けた荷重を新設の更生用ライニング材12に伝達させることができる。これにより、老朽化によって既設マンホール20が所要の鉛直荷重Fに耐えられなくなった場合であっても、蓋体19が受けた荷重を新設の更生用ライニング材12に伝達させて、更生用ライニング材12の耐荷重性能を十分に活用し、マンホールの性能を維持することができる。
【0047】
また、荷重伝達構造体30は、周方向に分割された複数の荷重伝達片40A,40B,40Cで構成されており、各荷重伝達片40A,40B,40Cを環状切欠き部15に挿入することで、環状の荷重伝達構造体30を設置することができる。環状切欠き部15は、例えば、調整リング14の一部を内側から切削することで形成することができ、既設マンホール20が設置された地盤の路面(すなわち、図1の地面G)を開削して調整リング14を取り外したり、調整リング14を埋め戻して路面を復旧させたりする必要がないので、施工期間の短縮化を図ることができ、これにより施工費用を低減することができる。
【0048】
また、各荷重伝達片40に上部突出片47を設けたことにより、老朽化により既設マンホール20が上方からの鉛直荷重Fに耐えられなくなり、既設マンホール20の上端面20aの一部に崩壊が発生した場合であっても、この上部突出片47が調整リング14の内周面14aに当接することにより、荷重伝達片40が既設マンホール20側へ反り返ることを防止することができる。これにより、荷重伝達構造体30の鉛直荷重Fに対する耐久性を高めることができる。
【0049】
(第2の実施形態)
次に、図5図8を用いて、マンホールの更生構造10の第2の実施形態について説明する。図5は、マンホール更生構造10の第2の実施形態を模式的に示す図1と同様の断面図であり、第1の実施形態と対応する部位に同一符号を付している。また、以下に説明する第2の実施形態において、第1の実施形態と同一の構成については詳細な説明を省略する。本実施の形態のマンホール更生構造10は、荷重伝達構造体30を更生用ライニング材12に固定する環状部材50をさらに備えている。
【0050】
本実施形態において、荷重伝達構造体30は、図7に示すように、円環板状に形成された構造体本体32と、構造体本体32の下面32bから突出する下部環状突出部34とを有する。図6に示すように、構造体本体32は、調整リング14に形成された環状切欠き部15に挿入される部位である。本実施形態では、既設マンホール20及び更生用マンホール12と調整リング14との間に形成された環状凹部15Aに構造体本体32が挿入されている。下部環状突出部34は、構造体本体32の下面32bの内周縁部から下方側に突出している。構造体本体32の上面32aは、平面に形成されている。
【0051】
下部環状突出部34は、環状部材50とともに、荷重伝達構造体30を更生用ライニング材12に対して固定するための部位である。下部環状突出部34の外径φは、更生用ライニング材12の上端部の内径と対応するように設定されることが好ましく、図2に示す例において、下部環状突出部34は、設置状態で、外周面が周方向に亘って更生用ライニング材12の内周面と当接するように、その外径φが、更生用ライニング材12の上端部の内径とほぼ同じ大きさに設定されている。
【0052】
図8は、荷重伝達構造体30と、その内周側に設置される環状部材50とを上方から見た平面図である。図7及び図8に示すように、荷重伝達構造体30は、周方向に分割された複数の荷重伝達片40A,40B,40Cで構成されている。
【0053】
各荷重伝達片40A,40B,40Cは、構造体本体32を構成する本体部42と、下部環状突出部34を構成する下部突出片44とを有している。本体部42は、構造体本体32を周方向に分割した略円弧板状に形成されている。下部突出片44は、設置状態において本体部42の下面から下方側に突出する部位であり、本体部42の内周縁部からほぼ垂直に突出しており、この内周縁部に沿った円弧状に形成されている。
【0054】
なお、図8において破線で示すように、各荷重伝達片40A,40B,40Cは、必要に応じて、本体部42の角部を面取りしてもよい。図8では、一例として、第1の荷重伝達片40Aの面取り部46a、第2の荷重伝達片40Bの面取り部46b、第3の荷重伝達片40Cの2つの面取り部46c,46dをそれぞれ破線で示している。このように角部を面取りすることで、荷重伝達片40を環状凹部15Aに挿入する際に、角部が当たることを防止して、より挿入しやすくすることができる。この面取り構造は、第1の実施形態の各荷重伝達片40にも適用することができる。
【0055】
荷重伝達構造体30は、各荷重伝達片40A,40B,40Cを組み合わせて環状にすることで形成されている。各荷重伝達片40A,40B,40Cの間には、隙間が形成されていてもよいが、以下に説明するように、この隙間に充填材48を注入して隙間を埋めてもよい。
【0056】
図9は、隣接する荷重伝達片40A,40Bの本体部42の対向面の状態を説明する図であり、図8のA-A線で示す部位の断面図である。なお、図9(a)~(c)は、それぞれ別の実施例を示している。
【0057】
図9(a)に示す一例のように、各荷重伝達片40A,40Bの対向面43A,43Bは、荷重伝達構造体30の軸方向に沿う平面状とすることができる。対向面43A,43Bの間の隙間Sには、充填材48が充填されている。なお、充填材48は、モルタル等、注入時に液状をなして経時により硬化する経時硬化性を有する材料を用いることができる。
【0058】
図9(b)に示す別の実施例では、隣接する荷重伝達片40A,40Bの対向面43A,43Bが、荷重伝達構造体30の軸方向に対して傾斜する傾斜面となっている。例えば、荷重伝達構造体30を構成する荷重伝達片40が2つである場合、本実施例のように隣接する荷重伝達片40の対向面を傾斜面とすることで、環状凹部15Aに各荷重伝達片40を挿入することができる。
【0059】
図9(c)に示す更に別の実施例では、隣接する荷重伝達片40A,40Bの対向面43A,43Bが、略三角形の凹凸断面となっている。一方の対向面43Aには、荷重伝達構造体30の径方向に延びる穴45が形成されている。図示例では、凹状三角断面を形成する対向面43Aの三角形断面の頂部に、穴45が形成されている。このように、穴45を形成することで、この穴45から充填材48を各荷重伝達片40A,40Bの間の隙間に容易に注入することができる。
【0060】
なお、図示していないが、隣り合う荷重伝達片40A,40Cの本体部42の対向面や、隣り合う荷重伝達片40B,40Cの本体部42の対向面も、図9(a)~(c)に示す実施例のように、隣接する対向面の間の隙間に充填材48を注入したり、互いの対向面を傾斜面にしたりすることができる。また、第1の実施形態においても、隣り合う荷重伝達片40の間に、充填材48を注入することが可能である。
【0061】
図5及び図6に示すように、環状部材50は、荷重伝達構造体30の下部環状突出部34(すなわち、各荷重伝達片40A,40B,40Cの下部突出片42)を更生用ライニング材12の内周面に押付けて、各荷重伝達片40を更生用ライニング材12に固定するものであり、下部環状突出部34の内周面に沿う環状に形成されている。環状部材50は、例えば、金属材料や樹脂材料等で形成することができる。
【0062】
本実施形態の環状部材50は、軸方向において、外径が一端部から他端部に向かって漸次小さくなるように形成されている。さらに、本実施形態では環状部材50の内径が軸方向で一定に形成されており、図6に示すように、環状部材50は、軸方向(すなわち、設置状態の上下方向)断面が楔状となっている。この環状部材50は、外径が大きい側が上方に位置するように設置されており、環状部材50を上方から荷重伝達構造体30内に押し込むことで、楔作用により荷重伝達構造体30の内周面に嵌め込み固定される。また、これにより、荷重伝達構造体30の下部環状突出部34は、周方向の全域に亘って更生用ライニング材12の内周面に押付けられて固定される。なお、環状部材50は、荷重伝達構造体30との間に接着剤を塗布することで、荷重伝達構造体30に固定される構造であってもよい。
【0063】
なお、環状部材50は、断面が楔形状のものに限られず、例えば、環状に形成された拡縮径可能な部材であってもよい。図10は、環状部材50の他の例を示す図である。図10(a)に示すように、環状部材50は、金属材料等で形成された所定の剛性を有する帯状体52と、帯状体52の両端に設けられた固定部材53,54とを有する。帯状体52は、1枚の板材を環状に曲げることにより形成されている。固定部材53,54は、略台形状の部材であり、図10(b)に示すように、環状部材50の拡径状態でそれぞれの斜脚部53A,54Aが互いに接触対向するように設けられている。
【0064】
次に、図11図14を用いて、第2の実施形態のマンホール更生構造10の施工方法を説明する。
【0065】
まず、図11に示すように、既設マンホール20の内部に更生用ライニング材12を設置する(更生用マンホール設置工程)。
【0066】
更生用ライニング材12は、以下の手順で設置される。まず、既設マンホール20から蓋体19を取外すとともに、インバート部22を撤去する。受枠18、調整モルタル17及び調整リング14は設置されたままでよい。その後、未硬化状態の円筒状の更生用ライニング材12を既設マンホール20内に導入する。この際、更生用ライニング材12の上部開口及び下部開口は、上部パッカ及び下部パッカにより閉塞され、更生用ライニング材12は、上部パッカに取付けたワイヤロープにより吊り下げられた状態でクレーンを用いて既設マンホール20の内部に導入される。
【0067】
次に、コンプレッサを用いて更生用ライニング材12の内部に圧縮空気を供給する。圧縮空気は、一端がコンプレッサに接続される、上部パッカを貫通して他端が更生用ライニング材12内まで延びる空気供給パイプを通って更生用ライニング材12の内部に供給される。圧縮空気により更生用ライニング材12が既設マンホール20内で膨張・拡径した後、上部パッカに形成された装置導入部から、光照射装置を更生用ライニング材12内に導入する。
【0068】
その後、コンプレッサにより更生用ライニング材12内に圧縮空気を供給し、更生用ライニング材12の外周面を既設マンホール20の内壁面に密着させた状態で、導入された光照射装置によって、更生用ライニング材12内に光を照射し、更生用ライニング材12を硬化させる。その後、光照射装置を取り出し、硬化した更生用ライニング材12に対し、下水管取付孔28,29、上部開口及び下部開口を形成する管口処理を行う。ライニング材12を硬化させた状態で、ライニング材12の上端縁は、調整リング14や調整モルタル17の高さまで延びていてもよく、上部開口の管口処理によって、ライニング材12の上端面12aの高さが荷重伝達構造体30の設置位置に適合するように調整することができる。ライニング材12の上部開口を管口処理する箇所には、予め目印を付しておくことが好ましい。更生用ライニング材12が設置された後、更生用ライニング材12の底部にインバート部22を新たに設置する。
【0069】
更生用マンホール設置工程の後、図12に示すように、調整リング14の内周面14aを切削して、該内周面14に環状切欠き部15を形成する(調整リング切削工程)。
【0070】
調整リング14の切削は、切削刃を備えた公知の切削機(図示せず)を用いて実施することができる。本実施形態では、切削工程において、環状切欠き部15を形成する際に、既設マンホール20の上端面20aの一部を露出させて環状凹部15Aを形成している。この環状凹部15Aは、更生用ライニング材12の上部開口と同心円をなす環状に形成され、環状凹部15Aの外径は、荷重伝達構造体30の構造体本体32の外径と等しくなうように形成される。環状切欠き部15は、調整リング14を貫通している複数のアンカーボルト11よりも内側に形成される。
【0071】
次に、環状切欠き部15に複数の荷重伝達片40A,40B,40Cの本体部42を挿入して、この環状切欠き部15に環状の荷重伝達構造体30を嵌合設置する(荷重伝達構造体設置工程)。
【0072】
図13は、図12のB-B線で示す部位の断面図であり、環状切欠き部15に対して複数の荷重伝達片40A,40B,40Cを挿入する手順を説明する図である。なお、図13では、理解しやすいように更生用ライニング材12にドットを付している。図示例のように、複数の荷重伝達片40A,40B,40Cは、本体部42が既設マンホールの上端面20aと更生用ライニング材12の上端面12aの双方に重なって載置されるように、調整リング14の内側から順次、環状切欠き部15に挿入される。平行な両側辺41a,41bを有する荷重伝達片40Cは、最後に挿入される。また、図14に示すように、各荷重伝達片40A,40B,40Cは、下部突出片44が、更生用ライニング材12の内周面に当接するように、本体部42が環状凹部15Aに嵌め込まれる。
【0073】
全ての荷重伝達片40A,40B,40Cの本体部42が環状切欠き部15に挿入された後、必要に応じて、隣り合う荷重伝達構造片40の本体部42の間に形成された隙間に充填材48を注入する(充填材注入工程)。その後、荷重伝達構造体30の下部環状突出部34の内側に環状部材50を設置し、荷重伝達構造体30を更生用ライニング材12に固定する(環状部材設置工程)。これにより、図5に示すマンホール更生構造10を完成させる。
【0074】
なお、上述した施工方法では、更生用マンホール設置工程の後に、調整リング14を切削して環状切欠き部15を形成しているが、これに代えて、調整リング14を切削して環状切欠き部15を形成した後に、更生用ライニング材12を設置してもよい。
【0075】
本実施形態のマンホール更生構造10では、蓋体19の上を通る人や車両等により、蓋体19に荷重Fが作用した場合に、この荷重Fは、蓋体19から受枠18、調整モルタル17及び調整リング14を介して荷重伝達構造体30に伝達され、この荷重伝達構造体30の構造体本体32の下方にある既設マンホール20の上端面20a及び更生用ライニング材12の上端面12aに伝達される。これにより、老朽化によって既設マンホール20が所要の鉛直荷重Fに耐えられなくなった場合であっても、蓋体19が受けた荷重を新設の更生用ライニング材12に伝達させて、更生用ライニング材12の耐荷重性能を十分に活用し、マンホールの性能を維持することができる。
【0076】
また、荷重伝達構造体30は、周方向に分割された複数の荷重伝達片40A,40B,40Cで構成されており、各荷重伝達片40A,40B,40Cを環状切欠き部15に挿入することで、環状の荷重伝達構造体30を設置することができる。
【0077】
また、老朽化により既設マンホール20が上方からの鉛直荷重Fに耐えられない程度に崩壊した場合であっても、環状部材50によって各荷重伝達片40を更生用ライニング12に固定しているので、鉛直荷重Fを新設の更生用ライニング材12に適切に伝達することができる。具体的には、老朽化により既設マンホール20が上方からの鉛直荷重Fに耐えられなくなり、上端面20aに崩壊が生じると、荷重伝達片40には、蓋体19から既設マンホール20に伝達される鉛直荷重Fによって、既設マンホール20側へ反り返るような力(すなわち、荷重伝達片40の本体部42の径方向外側が下方に移動するような曲げモーメント)が作用する。本実施形態のマンホール更生構造10では、図6に示すように、荷重伝達片40の下部突出片44が環状部材50によって更生用ライニング材12の内周面に押付けられて各荷重伝達片40が更生用ライニング材12に固定されているため、各荷重伝達片40の設置状態が安定化され、荷重伝達片40の反り返りを防止することができ、これにより、鉛直荷重Fを更生用ライニング材12の上端面12aに適切に伝達することができる。
【0078】
なお、上述した各実施形態では、既設マンホール20を更生するための更生部材(以下、「更生用マンホール」とも称する)として、光硬化性樹脂組成物を含有する更生用ライニング材12を用いたが、更生用マンホールはこれに限られず、例えば、既設マンホール20の内側に隙間を設けて設置された筒状の補修材と、この補修材と既設マンホール20との隙間に充填された裏込め材とで構成されたものであってもよい。裏込め材を用いた更生用マンホールは、一般に、既設マンホール20に依らない自立式構造ではなく、既設マンホール20と一体となって既設マンホール20を補剛する複合式構造を有しており、荷重伝達構造体30が配置されていなくても、既設マンホール20を介して間接的に鉛直荷重を支持することができるが、荷重伝達構造体30を介在させることで、更生用マンホールの上端面に直接的に鉛直荷重を作用させることが可能となる。
【0079】
このように、本発明に係るマンホール更生構造10は、更生用マンホールとして裏込め材を用いたものを採用してもよいが、更生用ライニング材12を用いることで、裏込め材を用いたものよりも薄厚にしながら、所要の荷重に耐え得る強度の高い構造とすることができる。例えば、既設マンホール20の厚さが100mmの場合、裏込め材を用いたものでは、更生用マンホールの厚さが70~80mmになるが、更生用ライニング材12を用いた場合、その厚さを10~17mmにして、既設マンホール20に依らずに所要の荷重に耐え得る自立式構造とすることが可能である。
【0080】
(第3の実施形態)
次に、図15及び図16を用いて、マンホールの更生構造10の第3の実施形態について説明する。図15は、マンホール更生構造10の第3の実施形態を模式的に示す図2と同様の拡大断面図であり、第1の実施形態と対応する部位に同一符号を付している。また、以下に説明する第3の実施形態において、第1の実施形態と同一の構成については詳細な説明を省略する。
【0081】
図15に示すように、本実施形態では、荷重伝達構造体30が、円環板状に形成された構造体本体32と、構造体本体32の上面32aから突出する上部環状突出部38とを有している。図16に示すように、荷重伝達構造体30は複数の荷重伝達片40A,40B,40Cで構成されている。各荷重伝達片40A,40B,40Cは、構造体本体32を形成する本体部42と、上部環状突出部34を形成する上部突出片47とを有している。
【0082】
また、本実施形態では、図15及び図16に示すように、各荷重伝達片40A,40B,40Cと、調整リング14の内周面14aとの間に、環状体55を介在している。各荷重伝達片40A,40B,40Cの上部突出片47は、環状体55を介して調整リング14の内周面14aに間接的に当接している。環状体55は、第2の実施形態に示した環状部材50と同様の構成のものとすることができる。環状体55の外周面は、調整リング14の内周面14aと当接し、環状体55の内周面は、荷重伝達構造体30の上部環状突出部38の外周面と当接するように、環状体55の外径及び内径が設定されている。環状体55の外周面及び/又は内周面には接着剤が塗布されていてもよい。
【0083】
環状体50は、調整リング14に環状切欠き部15を形成した後、各荷重伝達片40A,40B,40Cを環状切欠き部15に挿入する前に、調整リング14の内周面14aにおいて、環状切欠き部15の上方に設置される。
【0084】
本実施形態のマンホール更生構造10では、図15に示すように、荷重伝達構造体30によって、蓋体19に作用する鉛直荷重Fを更生用ライニング材12に作用させることができる。また、各荷重伝達片40に上部突出片47を設けたことにより、老朽化により既設マンホール20が上方からの鉛直荷重Fに耐えられなくなり、既設マンホール20の上端面20aの一部に崩壊が発生した場合であっても、この上部突出片47が調整リング14の内周面14aに当接することにより、荷重伝達片40が既設マンホール20側へ反り返ることを防止することができる。また、環状体55を設けたことにより、荷重伝達片40の上部突出片47から環状体55を介して調整リング14に作用する力を周方向へ分散させることができるので、荷重伝達性能を向上させて、荷重伝達構造体30の鉛直荷重Fに対する耐久性を向上させることができる。
【0085】
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【0086】
例えば、荷重伝達構造体30は、構造体本体32のみを有し、上部環状突出部36や下部環状突出部38を有していない構成(すなわち、各荷重伝達片40が本体部42のみからなる構成)であってもよい。かかる場合であっても、荷重伝達構造体30を介して上方からの鉛直荷重を更生用ライニング材12に作用させることが可能である。
【0087】
また、上述した実施形態では、環状切欠き部15を調整リング14の下端部に形成しているが、これに代えて、環状切欠き部15は、調整リング14の上下方向の中央部又は上端部に形成されていてもよい。また、これに代えて、既設マンホール20の上端部の内周面を全周に亘って切削して、既設マンホール20の上端部の内周面に環状切欠き部15を形成してもよい。また、これに代えて、調整リング14の内周面及び既設マンホール20の上端部の内周面を全周に亘って切削して、1つの環状切欠き部15形成してもよい。いずれの場合であっても、荷重伝達構造体30は、更生用ライニング材12の上端面12aに重なり、該上端面12aに当接した状態で、環状切欠き部15に嵌合設置される。
【符号の説明】
【0088】
10 マンホール更生構造
11 アンカーボルト
12 更生用ライニング材(更生用マンホール)
12a 更生用ライニング材の上端面
14 調整リング(既設調整リング)
14a 調整リングの内周面
15 環状切欠き部
15A 環状凹部
17 調整モルタル
18 受枠
19 蓋体
20 既設マンホール
20a 既設マンホールの上端面
30 荷重伝達構造体
32 構造体本体
32a 構造体本体の上面
32b 構造体本体の下面
34 上部環状突出部
38 下部環状突出部
40A,40B,40C 荷重伝達片
42 本体部
44 下部突出片
47 上部突出片
48 充填材
50 環状部材
55 環状体
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
図15
図16