JP7607259B2

JP7607259B2 - 地中埋設物の保護体

Info

Publication number: JP7607259B2
Application number: JP2020125258A
Authority: JP
Inventors: 勝一郎熊谷; 文雄丹羽; 哲史藤池; 賢一原
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2020-07-22
Filing date: 2020-07-22
Publication date: 2024-12-27
Anticipated expiration: 2040-07-22
Also published as: JP2022021592A

Description

本発明は、地中埋設物の保護体に関する。

近年、無電柱化を低コストで実施する要求が高まっている。そのため、電線等が地中の浅層に埋設されるようになってきた。一方、地中に埋設された電線等（以下、「地中埋設物」ともいう。）が、その後の道路工事に伴う舗装切断作業によって切断または損傷される事故を防止するため、地中埋設物を鋼板等で覆い、保護するのが一般的である。

例えば、特許文献１には、道路工事等での道路切断作業に伴う地下埋設物の切断損傷を防止するために、切断防護性に優れた、地下埋設物に付設またはその外部に配設された切断損傷防止材用金属材が開示されている。また、特許文献２には、路面部切断時に地中埋設物を確実に保護することのできる保護体が開示されている。

特開平８－３３８０３６号公報特開平１０－９４８０号公報

特許文献１に記載される切断損傷防止材では、ブリネル硬さが１００以下である金属材が用いられているため、高い切断損傷防止性能を発揮する。しかしながら、本発明者らの研究の結果、切断抵抗性をさらに向上させる余地があることが分かった。

また、特許文献２に記載される地中埋設物の保護体では、例えば、低硬度鋼などのカッター機能劣化材料を高硬度鋼の表面に被覆することで、切断抵抗性が改善されている。しかしながら、低硬度鋼と高硬度鋼とを重ね合わせる場合には、重量の増加が避けられず、作業性が劣化するという問題があった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、軽量であっても高い切断抵抗性を有する地中埋設物の保護体を提供することを目的とする。

本発明は、下記の地中埋設物の保護体を要旨とする。

（１）厚み方向における一方側に表面を有し、かつ厚み方向における他方側に裏面を有する板状部材と、
前記裏面に固定され、前記厚み方向に直交する第１方向に延び、かつ前記厚み方向および前記第１方向に直交する第２方向に互いに離れて配置される一対のＬ字状部材と、を備え、
前記第１方向に垂直な断面において、前記Ｌ字状部材のそれぞれは、前記裏面から前記厚み方向における前記他方側に延びる第１平板部と、前記第１平板部の前記裏面側の端部から、前記第２方向における前記板状部材の外方に向かって延びる第２平板部と、を有し、
前記板状部材は、ブリネル硬さが１００以下である金属材料で構成され、
前記Ｌ字状部材は、ブリネル硬さが１００を超える金属材料で構成される、
地中埋設物の保護体。

（２）前記板状部材を構成する前記金属材料が鋼であり、前記鋼の化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．１０％以下、を含有し、かつ、
下記（ｉ）式で定義されるＣｅｑが０．１０以下である、
上記（１）に記載の地中埋設物の保護体。
Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｍｎ／６＋Ｓｉ／２４＋Ｎｉ／４０＋Ｃｒ／５＋Ｍｏ／４＋Ｖ／１４・・・（ｉ）
但し、上記式中の元素記号は各元素の含有量（質量％）を表す。

（３）前記厚み方向から見た時に、
前記板状部材は、前記第１方向に延びる直線状の一対の縁と、前記一対の縁の前記第１方向における一端部同士を接続する一端縁と、前記一対の縁の前記第１方向における他端部同士を接続する他端縁とを有し、
前記一端縁および前記他端縁の少なくともいずれかが円弧状に湾曲する、
上記（１）または（２）に記載の地中埋設物の保護体。

（４）前記厚み方向から見た時に、
前記一端縁は外側に突出するように円弧状に湾曲し、前記他端縁は前記一端縁に平行で、かつ内側にへこむように円弧状に湾曲する、
上記（３）に記載の地中埋設物の保護体。

本発明によれば、軽量であっても高い切断抵抗性を有する地中埋設物の保護体を得ることができる。

本発明の一実施形態に係る地中埋設物の保護体の斜視図である。本発明の一実施形態に係る地中埋設物の保護体の第１方向に垂直な断面図である。本発明の他の実施形態に係る地中埋設物の保護体の第１方向に垂直な断面図である。本発明の一実施形態に係る保護体が切断される際の様子を模式的に示した図である。Ｌ字状部材を板状部材に接合する方法を説明するための図である。本発明の一実施形態に係る地中埋設物の保護体の厚み方向から見た図である。本発明の他の実施形態に係る地中埋設物の保護体の厚み方向から見た図である。本発明の他の実施形態に係る地中埋設物の保護体の厚み方向から見た図である。本発明の一実施形態および他の実施形態に係る地中埋設物の保護体の施工例を模式的に示した図である。

本発明の一実施形態に係る地中埋設物の保護体について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る地中埋設物の保護体の斜視図である。保護体１０は、板状部材１１および一対のＬ字状部材１２を備えている。なお、図１に示すように、本願明細書において、板状部材１１の厚み方向に直交する方向を第１方向といい、厚み方向および第１方向に直交する方向を第２方向という。

図２は、本発明の一実施形態に係る地中埋設物の保護体の第１方向に垂直な断面図である。図２に示すように、本実施形態に係る保護体１０は、第１方向に延びるように地中に埋設される埋設物２０を保護するためのものである。

板状部材１１は、厚み方向における一方側（埋設時の上方側、以下、「上方側」ともいう。）に表面１１ａを有し、かつ厚み方向における他方側（埋設時の下方側、以下、「下方側」ともいう。）に裏面１１ｂを有する。すなわち、図２に示すように、埋設物２０は、板状部材１１の裏面１１ｂ側に埋設されることとなる。

また、図１および２に示すように、一対のＬ字状部材１２は、板状部材１１の裏面１１ｂに固定され、第１方向に延び、かつ第２方向に互いに離れて配置されている。また、Ｌ字状部材１２は、第１平板部１２ａと第２平板部１２ｂとを有する。図２に示すように、第１方向に垂直な断面において、第１平板部１２ａは、板状部材１１の裏面１１ｂから下方側に延びる。また、第２平板部１２ｂは、第１平板部１２ａの裏面１１ｂ側の端部１２ｃから、第２方向における板状部材１１の外方に向かって延びる。

なお、第２平板部１２ｂの第２方向における長さについては特に制限はなく、図２に示すように、第２平板部１２ｂの第２方向における板状部材１１の外方側の端部１２ｄと板状部材１１の外方側の端部１１ｃとは、第２方向において一致していてもよいし、図３に示すように、板状部材１１の端部１１ｃが、第２平板部１２ｂの端部１２ｄより外方側に突出していてもよい。

また、板状部材１１は、ブリネル硬さが１００以下である金属材料で構成される。上記金属材料の種類については、ブリネル硬さが１００以下である限りにおいて、特に制限はないが、例えば、低炭素鋼を用いることができる。

一般的に、鋼材の硬さは炭素当量に依存する。そのため、板状部材１１を構成する金属材料は鋼であり、当該鋼の化学組成は、質量％で、Ｃ：０．１０％以下を含有し、かつ、下記（ｉ）式で定義されるＣｅｑが０．１０以下であるのが好ましい。
Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｍｎ／６＋Ｓｉ／２４＋Ｎｉ／４０＋Ｃｒ／５＋Ｍｏ／４＋Ｖ／１４・・・（ｉ）
但し、上記式中の元素記号は各元素の含有量（質量％）を表す。

Ｃは、材料の硬さを増し、ねばりを少なくする元素であり、極力抑えるのが好ましい。そのため、Ｃ含有量は０．１０％以下であるのが好ましく、０．０５％以下であるのがより好ましい。加えて、Ｃｅｑは、他の合金元素が硬さに及ぼす効果を炭素に換算した量であり、Ｃと同様に極力抑えるのが好ましい。そのため、Ｃｅｑは０．１０以下であるのが好ましく、０．０５以下であるのがより好ましい。

板状部材１１の厚さについても特に制限はないが、薄すぎると切断抵抗性が不十分となるおそれがあり、一方、厚すぎると軽量化が困難となる。そのため、板状部材１１の厚さは６～２５ｍｍであることが好ましく、９～２２ｍｍであることがより好ましく、１２～１９ｍｍであることがさらに好ましい。

上記の低炭素鋼材を製造する場合において、その製造方法に特に制限はないが、例えば、上述の化学組成を有する鋼塊または鋳片に、熱間圧延を施すことによって製造することができる。鋼材の硬度を低く抑えるためには、熱間圧延前の加熱温度は１１００～１２５０℃、圧延仕上げ温度は７００℃以上とすることが望ましい。また、熱間圧延ままの鋼材を用いてもよいが、熱間圧延後に焼戻しを施してもよい。さらには、熱間圧延後に、熱間圧延により導入された残留歪みを除くことを目的として、９１０℃以上での焼準を行ってもよい。

一方、Ｌ字状部材１２は、ブリネル硬さが１００を超える金属材料で構成される。なお、Ｌ字状部材１２を構成する金属材料のブリネル硬さに上限を設ける必要はない。しかし、過剰に硬度を高める場合、低コスト化の実現が困難になるおそれがある。そのため、Ｌ字状部材１２を構成する金属材料のブリネル硬さは、３００未満であることが好ましい。

上記の硬度を有する金属材料としては、低コスト化の観点からは、例えば、ＪＩＳＧ３１０１：２０１５で規定される一般構造用圧延鋼材のＳＳ４００等を採用することが好ましい。

Ｌ字状部材１２の厚さについても特に制限はないが、薄すぎると切断抵抗性が不十分となるおそれがあり、一方、厚すぎると軽量化が困難となる。そのため、Ｌ字状部材１２の厚さは３～１５ｍｍであることが好ましく、４～８ｍｍであることがより好ましい。

本発明に係る保護体１０は、上述した構成を有することにより、軽量であっても高い切断抵抗性を有する。その理由について説明する。図４は、本発明の一実施形態に係る保護体が切断される際の様子を模式的に示した図である。

まず、板状部材１１が、ブリネル硬さが１００以下である金属材料で構成されることにより、切断された金属材料が舗装切断作業に用いられる切断機の刃先のダイヤモンドに付着し、切断機の機能を劣化させていることが挙げられる。

加えて、板状部材１１から下方側に延びるＬ字状部材１２を有することで、さらに切断抵抗性が向上する。図４に示すように、比較的軟質な板状部材１１を切断したことによって切断能力が劣化した刃３０は、板状部材１１を通り抜けた後で比較的硬質なＬ字状部材１２を切断しようとする。本発明者らが、Ｌ字状部材１２の切断跡を詳細に観察した結果、Ｌ字状部材１２の切断跡の幅が、板状部材１１の切断跡の幅より大きくなっていることを見出した。すなわち、刃３０の回転にわずかなゆがみが生じることで、切断能力が著しく劣化したものと推定される。

ここで、板状部材１１にＬ字状部材１２を固定する場合には、図５（ａ）に示しているように、溶接部１３ａ，１３ｂを設けることによって接合する。しかし、溶接時の作業性を考慮すれば、図５（ｂ）に示すような向きで板状部材１１’にＬ字状部材１２’を固定するのが一般的である。

しかしながら、図５（ｂ）に示す向きでは、板状部材１１’を切断したことによって切断能力が劣化した刃３０が、曲がることなく直ちにＬ字状部材１２’の第２平板部１２’ｂを切断することとなる。その結果、硬質のＬ字状部材１２’を切断することで刃３０の切断能力が回復し、第１平板部１２’ａをまっすぐ切断すると考えられる。

これに対して、本発明に係る保護体１０では、第２平板部１２ｂが板状部材１１の外方に向かって延びているため、板状部材１１を切断したことによって切断能力が劣化した刃３０で直接、第１平板部１２ａを切断することとなる。それにより、硬質な第１平板部１２ａに刃３０が入った際に刃にゆがみが生じ、切断能力が著しく劣化するものと推定される。

図６は、本発明の一実施形態に係る地中埋設物の保護体の厚み方向から見た図である。また、図７および８は、本発明の他の実施形態に係る地中埋設物の保護体の厚み方向から見た図である。

厚み方向から見た板状部材１１の形状については特に制限はなく、例えば、矩形であってもよい。また、図６～８に示すような形状としてもよい。具体的には、板状部材１１は、厚み方向から見た時に、第１方向に延びる直線状の一対の縁１１ｄ，１１ｅと、一対の縁１１ｄ，１１ｅの第１方向における一端部同士を接続する一端縁１１ｆと、一対の縁１１ｄ，１１ｅの第１方向における他端部同士を接続する他端縁１１ｇとを有する。

そして、図６に示す形状では、一端縁１１ｆのみが外側に突出するように円弧状に湾曲している。また、図７に示す形状では、他端縁１１ｇのみが内側にへこむように円弧状に湾曲している。さらに、図８に示す形状では、一端縁１１ｆが外側に突出するように円弧状に湾曲し、他端縁１１ｇが一端縁１１ｆに平行で、かつ内側にへこむように円弧状に湾曲している。

図９は、本発明の一実施形態（ａ）および他の実施形態（ｂ）に係る地中埋設物の保護体の施工例を模式的に示した図である。

緩やかに曲線を描く地中埋設物を保護する場合、板状部材１１が矩形であると、図９（ａ）に示すように保護体１０ａを設置することとなる。これに対して、図９（ｂ）に示すように、一端縁１１ｆのみが湾曲している保護体１０ｂと、他端縁１１ｇのみが湾曲している保護体１０ｃと、一端縁１１ｆおよび他端縁１１ｇが湾曲している保護体１０ｄを組み合わせて使用することで、舗装切断作業の際に切断機の刃先がＬ字状部材に確実に当るようにでき、地中埋設物の保護機能を発揮させることができる。加えて、材料の使用量を最小限に抑えることが可能となり、コストを削減することができる。

以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

表１に示す化学組成およびブリネル硬さを有する２種類の鋼ＡおよびＢを用意した。そして、板状部材のみからなる保護体、ならびに板状部材にＬ字状部材を１つ溶接接合した保護体の２種類を用意した。それぞれの種類の保護体において、板状部材に鋼ＡおよびＢのそれぞれを用い、Ｌ字状部材としては鋼Ａを用いた。

また、板状部材は、第１方向における長さが３００ｍｍ、第２方向における長さが２００ｍｍ、厚さ１２ｍｍとし、Ｌ字状部材は、厚さ６ｍｍの鋼板をＬ字状に曲げたものであり、第１方向における長さが４０ｍｍ、第１平板部の下方の長さが５０ｍｍ、第２平板部の第２方向における長さが５０ｍｍである。

そして、それぞれの保護体を、幅５０ｍｍ、深さ２００ｍｍの溝を設けたコンクリート面上に設置した後、ダイヤモンドブレードを備える切断機による切断試験に供した。切断機の進行方向は第２方向であり、Ｌ字状部材を備える保護体においては、Ｌ字状部材を固定した側から切断を行った。そして、第２方向における長さが２００ｍｍである板状部材を全て切断するまでの時間を計測した。なお、切断機の切断深さはコンクリート表面から１００ｍｍとし、切断機の走行速度およびダイヤモンドブレードの回転速度の設定値は一定とした。

その結果を表２に示す。

表２から明らかなように、軟質な板状部材と硬質なＬ字状部材とを備えた本発明の規定を満足する保護体を用いた場合には、規定を満足しない保護体に比べて切断に要する時間が格段に長くなり、切断抵抗性が顕著に増大していることが分かる。

以上のように、本発明によれば、軽量であっても高い切断抵抗性を有する地中埋設物の保護体を得ることができる。

１０保護体
１１板状部材
１１ａ表面
１１ｂ裏面
１１ｃ端部
１１ｄ，１１ｅ一対の縁
１１ｆ一端縁
１１ｇ他端縁
１２Ｌ字状部材
１２ａ第１平板部
１２ｂ第２平板部
１２ｃ第１平板部の端部
１２ｄ第２平板部の端部
１３ａ，１３ｂ溶接部
２０埋設物
３０刃

Claims

厚み方向における一方側に表面を有し、かつ厚み方向における他方側に裏面を有する板状部材と、
前記裏面に固定され、前記厚み方向に直交する第１方向に延び、かつ前記厚み方向および前記第１方向に直交する第２方向に互いに離れて配置される一対のＬ字状部材と、を備え、
前記第１方向に垂直な断面において、前記Ｌ字状部材のそれぞれは、前記裏面から前記厚み方向における前記他方側に延びる第１平板部と、前記第１平板部の前記裏面側の端部から、前記第２方向における前記板状部材の外方に向かって延びる第２平板部と、を有し、
前記板状部材は、ブリネル硬さが１００以下である金属材料で構成され、
前記Ｌ字状部材は、ブリネル硬さが１００を超える金属材料で構成される、
地中埋設物の保護体。
前記板状部材を構成する前記金属材料が鋼であり、前記鋼の化学組成が、質量％で、
Ｃ：０．１０％以下、を含有し、かつ、
下記（ｉ）式で定義されるＣｅｑが０．１０以下である、
請求項１に記載の地中埋設物の保護体。
Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｍｎ／６＋Ｓｉ／２４＋Ｎｉ／４０＋Ｃｒ／５＋Ｍｏ／４＋Ｖ／１４・・・（ｉ）
但し、上記式中の元素記号は各元素の含有量（質量％）を表す。
前記厚み方向から見た時に、
前記板状部材は、前記第１方向に延びる直線状の一対の縁と、前記一対の縁の前記第１方向における一端部同士を接続する一端縁と、前記一対の縁の前記第１方向における他端部同士を接続する他端縁とを有し、
前記一端縁および前記他端縁の少なくともいずれかが円弧状に湾曲する、
請求項１または請求項２に記載の地中埋設物の保護体。
前記厚み方向から見た時に、
前記一端縁は外側に突出するように円弧状に湾曲し、前記他端縁は前記一端縁に平行で、かつ内側にへこむように円弧状に湾曲する、
請求項３に記載の地中埋設物の保護体。
前記板状部材の厚さが６～２５ｍｍである、
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の地中埋設物の保護体。
前記Ｌ字状部材の厚さが３～１５ｍｍである、
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の地中埋設物の保護体。