JP2003105746A - 土中排水層の設計方法並びに土中排水構造物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 施工開始から供用後に至る全ての時点におい
て排水層への流入水量を排水し得る排水能力の排水層を
合理的、かつ経済的に設計可能にする。 【解決手段】 土中から流入した土粒子によって排水層
が目詰まりした時の排水層の排水能力低下量を求め、そ
して、土中水が排水層に流入する時の土の種類や土の状
態に応じた排水層の単位面積当たりの土粒子総量を設定
し、さらに、土粒子が排水層に流入して排水材が目詰ま
りした後の排水能力を土粒子流入総量と排水層に作用す
る圧力（圧縮応力）の大きさに応じて設定し、排水層の
排水能力が総流出水量以上になるように設計できる構成
にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、盛土や地山等の土
中に敷設される排水層に土中から流入する土中水と共に
地盤中の土粒子が懸濁液として流入することにより排水
層に目詰まりが生じ、排水層の透水性が低下しても、そ
の排水能力を土粒子流入総量と排水層に作用する圧力
（圧縮応力）の大きさに応じた排水層の透水係数と層厚
と動水勾配を設定し、流入水量を施工時から供用時に至
る設計対象時期（一般に時間の経過とともに流入水量と
排水能力が変化するが、流入水量と排水能力との関係に
おいて最も厳しくなる時期）のあらゆる時点においても
排水し得る排水層を合理的、かつ経済的に設計し構築す
ることができる土中排水層の設計方法並びに土中に設置
される排水構造物の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、盛土工事において、盛土中や盛
土と軟弱基礎地盤との間等に排水層を敷設し、この排水
層を通して盛土中の浸透水や盛土の軟弱基礎地盤からの
圧蜜排水を盛土外へ排水することにより、盛土法面のは
らみや滑り、あるいは軟弱基礎地盤そのものの圧蜜時間
の遅延や残留沈下等を防ぐようにしている。このような
排水層を構成する排水材には、良質な砂や礫などの枯渇
や運搬に伴うダンプ公害などに対する環境保全と経済性
の観点から不織布系その他のジオテキスタイルが使用さ
れるようになってきている。

【０００３】従来、このような排水層の設計に際して
は、あらゆる排水材の排水層において「目詰まりにより
排水層の排水能力が低下する」ことを定量的に考慮する
手法をとっていない。むしろ目詰まりの極力生じにくい
材料により、地山の土粒子の抜け出しを防止し、かつ透
水性を確保できる排水層を構成するようにしている。す
なわち、地山の土粒子の粒径と排水材の孔径を適切に設
定して排水層を設計している。このため、目詰まりによ
る排水層の排水能力の低下が明確でなく、排水層の排水
能力が如何なる時点においても流入水量以上になるとい
う保証はない。

【０００４】また、従来の排水材の透水性能は、排水材
に作用する応力のもとでの圧縮後の残留厚さｄと清水を
用いた透水試験で求めた透水係数ｋとの積で決まり、こ
れに動水勾配ｉを乗じることで排水層の排水能力を評価
し設計していた。また、一部においては、懸濁液をジオ
テキスタイル排水層に流入通過させ、その後の排水能力
を測定して目詰まりによる排水能力低下の難易の程度を
比較し、排水材選定の比較試験として位置付けられてい
るが、排水層の目詰まりによる透水性低下量を定量的に
設定し、設計に反映させるに至っていない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】したがって、土中に設
置された排水層には、土中から流入する土中水と共に地
盤中の細かい土粒子が懸濁液として流入するために排水
層に目詰まりが発生し、排水層の透水性が低下するが、
従来の設計方式では、排水層の目詰まりによる透水性低
下を定量的に考慮していないため、排水層の最終的な排
水能力が不明確であった。また、従来の設計方式では、
排水層の目詰まりによる透水性低下量を定量的に把握す
ることなく、目詰まり前の状態での排水材の透水性を評
価し、排水層の粒径（孔径）と排水層に接する周辺地盤
の土粒子径との関係及び目詰まり防止と土中水流入能力
との相反する機能のバランスから排水材を選定している
が、目詰まり後の排水能力には何らの配慮もなされない
ため、工事開始から供用時にわたって排水層の流入量と
排水能力が経時的に変化するにもかかわらず、如何なる
時点においても排水層の排水能力が流入水量以上である
保証はない。

【０００６】本発明の目的は、目詰まりによる透水性低
下の小さい、かつ透水性の良い排水材を選定し、目詰ま
りによる透水性低下を積極的に認めた上で、施工時から
供用時の目詰まりによる透水性低下の極限状態を設定す
ることにより、施工開始から供用時に至るあらゆる時点
においても排水し得る排水層を合理的、かつ経済的に設
計し構築し得る土中排水層の設計方法を提供することに
ある。また、本発明は、盛土や地山の地下水位や水圧を
低下するのに好適な土中水の排水構造物を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、土中に敷設され、土中の浸透水や圧密水
の土中水を外部へ排出する排水層の設計方法であって、
目詰まり後の前記排水層表面での単位面積当たりの土粒
子流入負荷量を設定する第１ステップと、前記排水層の
敷設長さ方向において流入水が通過する最大長さに対応
する集水分担長を設定する第２ステップと、前記単位面
積当たりの土粒子流入負荷量と前記集水分担長との積か
ら前記排水層の下流端での単位幅当たりの土粒子流入総
量を求める第３ステップと、前記排水層に土圧に相当す
る拘束圧を作用させた状態で目詰まりの程度に応じた排
水層の集水分担長方向の透水係数を前記土粒子流入総量
から算定する第４ステップと、前記透水係数と前記拘束
圧下での排水層の残留層厚さとの積により排水層の下流
端における単位幅当たりの通水性能を算定する第５ステ
ップと、前記透水係数と前記拘束圧下での排水層の残留
層厚さとの積である通水性能と前記集水分担長内での水
頭差を集水分担長で除して得られる動水勾配との積によ
り排水層の下流端における単位幅当たりの排水能力を算
定する第６ステップと、前記排水層の表面から単位時間
に流入する流入水量と前記集水分担長との積から排水層
の下流端における単位幅当たりの総流出水量を算定する
第７ステップと、前記算定した排水能力が前記総流出水
量以上かを判定する第８ステップとを備えることを特徴
とする。

【０００８】本発明の方法においては、第１ステップに
おいて、目詰まり後の前記排水層表面での単位面積当た
りの土粒子流入負荷量を設定する。第２ステップでは、
排水層の敷設長さ方向において流入水が通過する最大長
さに対応する集水分担長を設定する。第３ステップで
は、単位面積当たりの土粒子流入負荷量と集水分担長と
の積から排水層の下流端での単位幅当たりの土粒子流入
総量を求める。そして、第４ステップにおいては、排水
層に土圧に相当する拘束圧を作用させた状態で目詰まり
の程度に応じた排水層の集水分担長方向の透水係数を土
粒子流入総量から算定する。第５ステップでは、透水係
数と拘束圧下での排水層の残留層厚さとの積により排水
層の下流端における単位幅当たりの通水性能を算定す
る。第６ステップでは、透水係数と拘束圧下での排水層
の残留層厚さとの積である通水性能と集水分担長内での
水頭差を集水分担長で除して得られる動水勾配との積に
より排水層の下流端における単位幅当たりの排水能力を
算定する。さらに、第７ステップにおいては、排水層の
表面から単位時間に流入する流入水量と前記集水分担長
との積から排水層の下流端における単位幅当たりの総流
出水量を算定する。そして、第８ステップでは、算定し
た排水能力が総流出水量以上かを判定する。よって、排
水層の排水能力が総流出水量以上になるように設計する
ことが容易になり、施工開始から供用後に至る全ての時
点において排水層への流入水量を排水し得る排水能力を
有する排水層を合理的、かつ経済的に設計することがで
きる。

【０００９】また、本発明は、土中に敷設され、土中の
浸透水や圧密水の土中水を外部へ排出する排水構造物で
あって、礫、砂、ジオテキスタイル等を所定の厚さに敷
き詰めてなる開口径の大きい排水層と、前記排水層の下
面と上面及び側面が覆われるように設けられ、土中から
流入する土中水の透過を許可するとともに土粒子の通過
を阻止するフィルタ層とを備えることを特徴とする。本
発明においては、盛土や地山の水抜き用の排水構造物と
して利用することができるとともに、盛土や地山等の地
下水位や水圧を低下するのに好適となる。

【００１０】また、本発明は、土中に敷設され、土中の
浸透水や圧密水の土中水を外部へ排出する排水構造物で
あって、礫、砂、ジオテキスタイル等を所定の厚さと幅
及び長さを有する柱状に構築された開口径の大きい排水
ブロックと、前記排水ブロックの周囲が覆われるように
設けられ、土中から流入する土中水の透過を許可すると
ともに土粒子の通過を阻止するフィルタ層とを備えるこ
とを特徴とする。本発明においては、地山や盛土を安定
させる土止めブロックまたは地山や盛土の排水性の土止
め壁として利用することができるとともに、盛土や地山
等の地下水位や水圧を低下するのに好適となる。

【００１１】また、本発明は、土中に敷設され、土中の
浸透水や圧密水の土中水を外部へ排出する排水構造物で
あって、所定の径及び長さを有するとともに周壁に多数
の孔を有する排水管と、前記排水管の外周囲が所定の厚
さで覆われるように設けられた礫、ジオテキスタイル等
からなる開口径の大きい排水層と、前記排水層の周囲が
覆われるように設けられ、土中から流入する土中水の透
過を許可するとともに土粒子の通過を阻止するフィルタ
層とを備えることを特徴とする。本発明においては、盛
土や地山の水抜き用の排水構造物として利用することが
できるとともに、盛土や地山等の地下水位や水圧を低下
するのに好適となる。

【００１２】また、本発明は、土中に敷設され、土中の
浸透水や圧密水の土中水を外部へ排出する排水構造物で
あって、所定の径及び長さを有するとともに周壁に多数
の孔を有する排水管と、前記排水管の外周面及び内周面
の少なくとも一方が覆われるように設けられ、土中から
流入する土中水の透過を許可するとともに土粒子の通過
を阻止するフィルタ層とを備えることを特徴とする。本
発明においては、盛土や地山の水抜き用の排水構造物と
して利用することができるとともに、盛土や地山等の地
下水位や水圧を低下するのに好適となる。

【００１３】また、本発明は、土中に敷設され、土中の
浸透水や圧密水の土中水を外部へ排出する排水構造物で
あって、所定の径及び長さを有するとともに周壁に多数
の孔を有する外部排水管と、前記外部排水管の内側に配
置され周壁に多数の孔を有する内部排水管と、前記外部
排水管と前記内部排水管との間に設けられ、土中から流
入する土中水の透過を許可するとともに土粒子の通過を
阻止するフィルタ層とを備えることを特徴とする。本発
明においては、盛土や地山の水抜き用の排水構造物とし
て利用することができるとともに、盛土や地山等の地下
水位や水圧を低下するのに好適となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態について
図面を参照して説明する。図１は本発明設計方法を盛土
の排水層に適用した場合の説明用構造図、図２は図１の
２−２線に沿う平面図、図３は本発明による土中排水層
の設計手順を示す説明図、図４は本発明における排水層
の最適含水比からのずれ率と土粒子流入負荷量との関係
を示すグラフ、図５は本発明における排水層の土粒子流
入総量と透水係数との関係を示すグラフである。

【００１５】図１及び図２において、１００は地盤、２
００は地盤１００上に二層に締め固められた盛土であ
り、この盛土２００の一層目の盛土２０１と地盤１００
との間には、合成樹脂製の短繊維を層状にした不織布か
らなる排水層３０１が盛土２０１の法面２０１Ａと対向
して部分的に敷設されている。また、一層目の盛土２０
１と二層目の盛土２０２との間には、合成樹脂製の短繊
維を層状にした不織布からなる排水層３０２が盛土２０
２の法面２０２Ａと対向して部分敷設されている。

【００１６】なお、図１において、２０３は排水層３０
１の下流端に対向して地盤１００上に設けた排水溝であ
り、２０４は排水層３０１の下流端に対向して一層目の
盛土２０１上に設けた排水溝である。また、図１に示す
矢印Ａは盛土２００に浸透した土中水及び土粒子が排水
層３０１または３０２の表面から排水層内に流入する方
向を示す。また、図２に示す矢印Ｂは排水層３０１また
は３０２の内部に流入した土中水が排水層３０１または
３０２の面内方向（水平方向）に下流端に向けて流れる
方向を示している。

【００１７】次に、図３を参照して、本発明による土中
排水層設計方法の実施の形態について説明する。排水層
の設計に際しては、まず、盛土２００中に、その横断方
向に敷設される排水層の鉛直方向の配置間隔と盛土横断
方向の長さ、及び排水層の材質と厚さを選定する（ステ
ップＳ１１）。ここで、盛土基礎地盤１００が良好な場
合は、図１に示す敷設構造を選定し、排水層の鉛直配置
間隔は経験的に選定される。また、排水層３０１，３０
２の盛土横断方向の敷設長は５ｍ程度とする。なお、高
い盛土の場合は、５〜６ｍ程度の間隔に敷設される。ま
た、図１において、排水層の敷設長を５ｍ以下にする
と、盛土の法面安定性が悪くなる。また、盛土基礎地盤
１００が軟弱粘性土の場合は、一層目の盛土２０１と地
盤１００との間の全域にわたり排水層３０１を敷設す
る。この場合、地盤１００の圧蜜排水と盛土からの雨水
による浸透水が排水層３０１に流入する。

【００１８】次に、図３に示すステップＳ１２により土
粒子流入負荷量の設定を行う。土粒子流入負荷量は排水
層３０１，３０２に流入する排水層表面での単位面積当
たりの土粒子の流入量であり、盛土２００中及び良質な
基礎地盤１００上に直接敷設する場合、排水層の通水性
能は負荷された土粒子の目詰まりによって生じる透水係
数に低下に支配される。したがって、浸透水からの土粒
子流入負荷量は土質と締め固め含水比により大きく支配
されるが、締め固め含水比の最適含水比からのずれ率と
土粒子流入負荷量との関係を土質別に表すと図４に示す
ようになる。すなわち、排水層３０１，３０２に対する
土粒子流入負荷量は図４を参照することにより設定され
る。例えば、盛土の土質がシルト質砂の場合、その土粒
子流出量が最大値で約４００×１０^−６ｇ／ｃｍ^２であ
ることから、浸透水からの土粒子流入負荷量の安全側の
設定値は４００×１０^−６ｇ／ｃｍ^２程度となる。ま
た、盛土基礎地盤が軟弱で圧密排水がある場合、基礎地
盤からの圧密排水による土粒子流入負荷量は１０×１０
^−６ｇ／ｃｍ^２程度となる。

【００１９】次に、盛土横断方向の排水層３０１，３０
２の敷設長さに対応する集水分担長Ｌを設定する（ステ
ップＳ１３）。この場合の排水層３０１，３０２の集水
分担長Ｌは約５ｍ程度である。また、この集水分担長Ｌ
は、目詰まり時の排水層３０１，３０２の下流端におけ
る総流出水量、土粒子流入総量及び動水勾配に影響す
る。次に、ステップＳ１４において土粒子流入総量の設
定を行う。ここでは、ステップＳ１２で設定された単位
面積当たりの土粒子流入負荷量ωと集水分担長Ｌとの積
から排水層３０１，３０２の下流端での単位幅当たりの
土粒子流入総量Ｗを求める。この場合、集水分担長Ｌは
約５ｍであるので、土粒子流入負荷量ωを４００×１０
^−６ｇ／ｃｍ^２に設定すると、最大土粒子流入総量Ｗ
は、２００，０００×１０^−６ｇ／ｃｍとなる。

【００２０】次に、排水層３０１，３０２に盛土の土圧
に相当する拘束圧を作用させた状態で目詰まりの程度に
応じた排水層３０１，３０２の集水分担長Ｌ方向（面内
方向）の透水係数ｋを前記土粒子流入総量Ｗから算定す
る（ステップＳ１５）。図５は、排水層３０１，３０２
に不織布を使用し、この排水層３０１，３０２に作用す
る拘束圧を変更した時の土粒子流入総量Ｗと透水係数ｋ
との関係をグラフに表わしたもので、このグラフは排水
層の目詰まり試験から求められる。したがって、排水層
３０１，３０２の目詰まり後の透水係数ｋは図５のグラ
フから設定される。

【００２１】次に、ステップＳ１５で算定した目詰まり
後の排水層３０１，３０２の透水係数ｋと前記拘束圧下
での排水層３０１，３０２の残留層厚さｄとの積により
排水層３０１，３０２の下流端における単位幅当たりの
通水性能を算定する（ステップＳ１６）。次に、前記透
水係数ｋと前記拘束圧下での排水層の残留層厚さｄとの
積である通水性能と集水分担長Ｌ内での水頭差Δｈを集
水分担長Ｌで除して得られる動水勾配ｉとの積により排
水層の下流端における単位幅当たりの排水能力ｑを算定
する（ステップＳ１７）。次に、目詰まり後の排水層３
０１，３０２の表面から単位時間に流入する流入水量と
集水分担長Ｌとの積から排水層３０１，３０２の下流端
における単位幅当たりの総流出水量Ｑを算定する（ステ
ップＳ１８）。次いで、前記算定した排水能力ｑが前記
総流出水量Ｑ以上かを判定する（ステップＳ１９）。

【００２２】前記判定ステップＳ１９において、排水層
３０１，３０２の排水能力が不足する場合は、有孔パイ
プを所定の間隔に配設するなどして排水層３０１，３０
２の集水分担長Ｌを変更することにより排水能力ｑと総
流出水量Ｑを調整する。また、通水性能を変えるために
排水層３０１，３０２の層厚を変更する。この場合、選
定した排水層に厚さの選択が可能な時は、適当と思われ
る厚さの排水材を選定する。また、層厚の不十分は排水
材しかない場合は、既に選定した排水材を複数積層して
敷設する。さらに、排水層自体を変更する。この時の排
水層には、不織布系その他のジオテキスタイルと砂、礫
の単体とを組み合わせた複合体、あるいはジオテキスタ
イル構造の場合は、織布、不織布、有孔膜体、板状フィ
ルタの単体またはこれらの複合体から構成されたものを
使用する。

【００２３】このような土中排水層の設計方法によれ
ば、土中から流入した土粒子によって排水層が目詰まり
した時の排水層の排水能力低下量を求め、そして、土中
水が排水層に流入する時の土の種類や土の状態に応じた
排水層の単位面積当たりの土粒子総量を設定し、さら
に、土粒子が排水層に流入して排水材が目詰まりした後
の排水能力を土粒子流入総量と排水層に作用する圧力
（圧縮応力）の大きさに応じて設定し、排水層の排水能
力が総流出水量以上になるように設計できる構成にした
ので、排水層に流入する流入水量を施工時から供用時に
至るあらゆる時点においても排水し得る排水能力を有す
る排水層を合理的、かつ経済的に設計し構築することが
できる。また、排水層３０１，３０２の集水分担長Ｌ、
排水層３０１，３０２の層厚及び排水層の材質や構造を
変更することにより、排水能力ｑと総流出水量Ｑを調整
することができる。

【００２４】次に、本発明方法の他の適用例について図
面を参照して説明する。図６は本発明の排水層設計方法
を浮力・漏水回避型地下構造物に適用した場合の例を示
す説明用断面図である。この図６において、６０は地山
６１中に構築した地下構造物、６２は地山６１と接する
地下構造物６０の外側面及び底部下面を覆うように設け
た排水層であり、この排水層６２は図１に示す排水層と
同様な手法により設計され構築されるものである。ま
た、６３は底部側の排水層６２に連通状態に設けた排水
渠であり、６４は地下水位を表している。このような地
下構造物６０において、地山６１の土中水は排水層６２
に流入し、排水渠６３から外部は排水される。これによ
り、地下構造物６０の躯体に作用する地下水位による浮
力が軽減され、躯体の浮き上がりを防止できるととも
に、躯体内部への漏水を防止できる。

【００２５】図７は本発明の排水層設計方法を浮力・湧
水回避型調整池等に適用した場合の例を示す説明用断面
図である。この図７において、６５は調整池等を構成す
る擁壁、６６は調整池の底面地盤、６７は地山６８と接
する擁壁６５の外側面及び底面地盤６６の下面を覆うよ
うに設けた排水層であり、この排水層６７は図１に示す
排水層と同様な手法により設計され構築されるものであ
る。また、６９は底部側の排水層６７に連通状態に設け
た排水渠であり、７０は地下水位を表している。このよ
うな調整池等において、排水層６７で集水された地下水
は排水渠６９から外部に排水される。これにより、地下
水位は低下されるため、調整池の浮き上がり及び湧水が
防止され、経済的な擁壁構造を容易に構築できる。ま
た、調整池の底面は、通常ドライ状態であるので、遊歩
道や運動施設などとして利用できる。

【００２６】図８は本発明の排水層設計方法を地山の擁
壁に適用した場合の例を示す説明用断面図である。この
図８において、７１は地山７２の切羽面を擁護する擁壁
であり、この擁壁７１の背面と地山７２の切羽面間には
鉛直方向の排水層７３が敷設され、さらに、擁壁７１の
中間部分と下端部に位置する地山７２中には排水層７
４、７５が水平方向に敷設されている。この排水層７
３，７４，７５は図１に示す排水層と同様な手法により
設計され構築されるものである。また、７６は擁壁７１
に設けた排水穴である。このような擁壁構造において、
排水層７３，７４，７５で集水された地下水は排水穴７
６を通して擁壁７１の外側へ排水される。これにより，
地下水位の上昇を抑制し，擁壁７１に過度な地下水圧が
作用しないようにすることができる。

【００２７】次に、本発明にかかる土中水の排水構造物
について図面を参照して説明する。図９は本発明にかか
る土中水排水構造物の第１の実施の形態を示す説明用断
面図である。この図９において、８０は土中に敷設さ
れ、土中の浸透水や圧密水の土中水を外部へ排出する排
水構造物であり、この排水構造物８０は、礫や砂または
ジオテキスタイル等を所定の厚さに敷き詰めてなる開口
径の大きい排水層８１と、この排水層８１の下面と上面
及び側面を覆うように設けられ、土中から流入する土中
水の透過を許可するとともに土粒子の通過を阻止する不
織布系その他のジオテキスタイルからなるフィルタ層８
２とから構成されている。なお、排水層８１の内部に
は、その長手方向に延在する有孔パイプを配設しても良
い。このような排水構造物８０は、盛土や地山の水抜き
用の排水構造物として利用することができるとともに、
盛土や地山等の地下水位や水圧を低下するのに好適とな
る。

【００２８】図１０は本発明にかかる土中水排水構造物
の第２の実施の形態を示す説明用断面図である。この図
１０において、８３は土中に敷設され、土中の浸透水や
圧密水の土中水を外部へ排出する排水構造物であり、こ
の排水構造物８３は、礫や砂またはジオテキスタイル等
を所定の厚さと幅及び長さを有する柱状に構築された開
口径の大きい排水ブロック８４と、この排水ブロック８
４の周囲を覆うように設けられ、土中から流入する土中
水の透過を許可するとともに土粒子の通過を阻止する不
織布系その他のジオテキスタイルからなるフィルタ層８
５とから構成されている。なお、排水ブロック８４内に
は、その長手方向に延在する有孔パイプを配設しても良
い。このような排水構造物８３は、地山や盛土を安定さ
せる土止めブロックとして利用できるほか、排水構造物
８３を地山や盛土の法面に沿って積み上げることにより
排水性の土止め壁として利用することができ、しかも、
盛土や地山等の地下水位や水圧を低下するのに好適とな
る。

【００２９】図１１は本発明にかかる土中水排水構造物
の第３の実施の形態を示す説明用断面図である。この図
１１において、８６は土中に敷設され、土中の浸透水や
圧密水の土中水を外部へ排出する排水構造物であり、こ
の排水構造物８６は、所定の径及び長さを有するととも
周壁に多数の孔８７Ａを有する排水管８７と、この排水
管８７の外周囲を所定の厚さで覆うように設けられた礫
やジオテキスタイル等からなる開口径の大きい排水層８
８と、この排水層８８の周囲を覆うように設けられ、土
中から流入する土中水の透過を許可するとともに土粒子
の通過を阻止する不織布系その他のジオテキスタイルか
らなるフィルタ層８９とから構成されている。また、排
水管８７の一端は閉鎖されることもある。このような排
水構造物８６は、地山等の盲排水渠として利用できるほ
か、地山や盛土を安定させる土止めブロックとして利用
でき、さらに、排水構造物８６を地山や盛土の法面に沿
って積み上げることにより排水性の土止め壁として利用
することができ、しかも、地山の擁壁構築用ブロックや
地山の排水構造物として利用することができるととも
に、盛土や地山等の地下水位や水圧を低下するのに好適
となる。

【００３０】図１２（Ａ）は本発明にかかる土中水排水
構造物の第４の実施の形態を示す説明用断面図、（Ｂ）
はその縦断側面図である。この図１２において、９０は
土中に敷設され、土中の浸透水や圧密水の土中水を外部
へ排出する排水構造物であり、この排水構造物９０は、
所定の径及び長さを有するととも周壁に多数の孔９１Ａ
を有する排水管９１と、この排水管９１の外周面を覆う
ように設けられ、土中から流入する土中水の透過を許可
するとともに土粒子の通過を阻止する不織布系その他の
ジオテキスタイルからなるフィルタ層９２とから構成さ
れている。また、排水管９１の一端は閉鎖されることも
ある。このような排水構造物９０は、盛土や地山の水抜
き用の排水構造物として利用することができるととも
に、盛土や地山等の地下水位や水圧を低下するのに好適
となる。

【００３１】図１３（Ａ）は本発明にかかる土中水排水
構造物の第５の実施の形態を示す説明用断面図、（Ｂ）
はその縦断側面図である。この図１３において、９３は
土中に敷設され、土中の浸透水や圧密水の土中水を外部
へ排出する排水構造物であり、この排水構造物９３は、
所定の径及び長さを有するととも周壁に多数の孔９４Ａ
を有する排水管９４と、この排水管９４の内周面を覆う
ように設けられ、土中から流入する土中水の透過を許可
するとともに土粒子の通過を阻止する不織布系その他の
ジオテキスタイルからなるフィルタ層９５とから構成さ
れている。また、排水管９４の一端は閉鎖されることも
ある。このような排水構造物９３は、盛土や地山の水抜
き用の排水構造物として利用することができるととも
に、盛土や地山等の地下水位や水圧を低下するのに好適
となる。

【００３２】図１４（Ａ）は本発明にかかる土中水排水
構造物の第６の実施の形態を示す説明用断面図、（Ｂ）
はその縦断側面図である。この図１４において、９６は
土中に敷設され、土中の浸透水や圧密水の土中水を外部
へ排出する排水構造物であり、この排水構造物９６は、
所定の径及び長さを有するととも周壁に多数の孔９７Ａ
を有する外部排水管９７と、この外部排水管９７の内側
に配置され周壁に多数の孔９８Ａを有する内部排水管９
８と、この外部排水管９７と内部排水管９８との間に設
けられ、土中から流入する土中水の透過を許可するとと
もに土粒子の通過を阻止する不織布系その他のジオテキ
スタイルからなるフィルタ層９９とから構成されてい
る。また、外部排水管９７および内部排水管９８の一端
は閉鎖されることもある。このような排水構造物９６
は、盛土や地山の水抜き用の排水構造物として利用する
ことができるとともに、盛土や地山等の地下水位や水圧
を低下するのに好適となる。

【００３３】なお、本発明は盛土や地山の排水に限ら
ず、トンネルの覆工コンクリートの背面の排水やトンネ
ルの底面部の排水などにも適用することができる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明にかかる土中
排水層の設計方法によれば、目詰まりによる透水性低下
の小さい、かつ透水性の良い排水材を選定し、目詰まり
による透水性低下を積極的に認めた上で、施工時から供
用時の目詰まりによる透水性低下の極限状態を設定する
ことにより、排水層に流入する流入水量を施工時から供
用時に至るあらゆる時点においても排水し得る排水能力
を有する排水層を合理的、かつ経済的に設計し構築する
ことができる。また、本発明かかる土中水排水構造物に
よれば、地山や盛土を安定させる土止めブロックとして
利用できるほか、該排水構造物を地山や盛土の法面に沿
って積み上げることにより排水性の土止め壁として利用
することができるとともに、盛土や地山等の地下水位や
水圧を低下するのに好適となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明設計方法を盛土の排水層に適用した場合
の説明用構造図である。

【図２】図１の２−２線に沿う平面図である。

【図３】本発明による土中排水層の設計手順を示す説明
図である。

【図４】本発明における排水層の最適含水比からのずれ
率と土粒子流入負荷量との関係を示すグラフである。

【図５】本発明における排水層の土粒子流入総量と透水
係数との関係を示すグラフである。

【図６】本発明の排水層設計方法を浮力・漏水回避型地
下構造物に適用した場合の例を示す説明用断面図であ
る。

【図７】本発明の排水層設計方法を浮力・湧水回避型調
整池に適用した場合の例を示す説明用断面図である。

【図８】本発明の排水層設計方法を地山の擁壁に適用し
た場合の例を示す説明用断面図である。

【図９】本発明にかかる土中水排水構造物の第１の実施
の形態を示す説明用断面図である。

【図１０】本発明にかかる土中水排水構造物の第２の実
施の形態を示す説明用断面図である。

【図１１】本発明にかかる土中水排水構造物の第３の実
施の形態を示す説明用断面図である。

【図１２】（Ａ）は本発明にかかる土中水排水構造物の
第４の実施の形態を示す説明用断面図、（Ｂ）はその縦
断側面図である。

【図１３】（Ａ）は本発明にかかる土中水排水構造物の
第５の実施の形態を示す説明用断面図、（Ｂ）はその縦
断側面図である。

【図１４】（Ａ）は本発明にかかる土中水排水構造物の
第６の実施の形態を示す説明用断面図、（Ｂ）はその縦
断側面図である。

【符号の説明】

１００……地盤、２００……盛土、３０１，３０２……
排水層、８０……排水構造物、８１……排水層、８２…
…フィルタ層、８３……排水構造物、８４……排水ブロ
ック、８５……フィルタ層、８６……排水構造物、８７
……排水管、８８……排水層、８９……フィルタ層、９
０……排水構造物、９１……排水管、９２……フィルタ
層、９３……排水構造物、９４……排水管、９５……フ
ィルタ層、９６……排水構造物、９７……外部排水管、
９８……内部排水管、９９……フィルタ層。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 土中に敷設され、土中の浸透水や圧密水
   の土中水を外部へ排出する排水層の設計方法であって、 目詰まり後の前記排水層表面での単位面積当たりの土粒
   子流入負荷量を設定する第１ステップと、 前記排水層の敷設長さ方向において流入水が通過する最
   大長さに対応する集水分担長を設定する第２ステップ
   と、 前記単位面積当たりの土粒子流入負荷量と前記集水分担
   長との積から前記排水層の下流端での単位幅当たりの土
   粒子流入総量を求める第３ステップと、 前記排水層に土圧に相当する拘束圧を作用させた状態で
   目詰まりの程度に応じた排水層の集水分担長方向の透水
   係数を前記土粒子流入総量から算定する第４ステップ
   と、 前記透水係数と前記拘束圧下での排水層の残留層厚さと
   の積により排水層の下流端における単位幅当たりの通水
   性能を算定する第５ステップと、 前記透水係数と前記拘束圧下での排水層の残留層厚さと
   の積である通水性能と前記集水分担長内での水頭差を集
   水分担長で除して得られる動水勾配との積により排水層
   の下流端における単位幅当たりの排水能力を算定する第
   ６ステップと、 前記排水層の表面から単位時間に流入する単位面積当た
   りの流入水量と前記集水分担長との積から排水層の下流
   端における単位幅当たりの総流出水量を算定する第７ス
   テップと、 前記算定した排水能力が前記総流出水量以上かを判定す
   る第８ステップと、 を備えることを特徴とする土中排水層の設計方法。
2. 【請求項２】 前記第８ステップにおいて排水能力が総
   流出水量以下と判定された時は、前記排水層の敷設構
   造、排水層の層厚及び集水分担長を排水能力が総流出水
   量以上になるように調整することを特徴とする請求項１
   記載の土中排水層の設計方法。
3. 【請求項３】 前記排水層は、ジオテキスタイルから構
   成されていることを特徴とする請求項１または２記載の
   土中排水層の設計方法。
4. 【請求項４】 土中に敷設され、土中の浸透水や圧密水
   の土中水を外部へ排出する排水構造物であって、 礫、砂、ジオテキスタイル等を所定の厚さに敷き詰めて
   なる開口径の大きい排水層と、 前記排水層の下面と上面及び側面が覆われるように設け
   られ、土中から流入する土中水の透過を許可するととも
   に土粒子の通過を阻止するフィルタ層と、 を備えることを特徴とする土中排水構造物。
5. 【請求項５】 土中に敷設され、土中の浸透水や圧密水
   の土中水を外部へ排出する排水構造物であって、 礫、砂、ジオテキスタイル等を所定の厚さと幅及び長さ
   を有する柱状に構築された開口径の大きい排水ブロック
   と、 前記排水ブロックの周囲が覆われるように設けられ、土
   中から流入する土中水の透過を許可するとともに土粒子
   の通過を阻止する不織布系のフィルタ層と、 を備えることを特徴とする土中排水構造物。
6. 【請求項６】 土中に敷設され、土中の浸透水や圧密水
   の土中水を外部へ排出する排水構造物であって、 所定の径及び長さを有するとともに周壁に多数の孔を有
   する排水管と、 前記排水管の外周囲が所定の厚さで覆われるように設け
   られた礫、ジオテキスタイル等からなる開口径の大きい
   排水層と、 前記排水層の周囲が覆われるように設けられ、土中から
   流入する土中水の透過を許可するとともに土粒子の通過
   を阻止するフィルタ層と、 を備えることを特徴とする土中排水構造物。
7. 【請求項７】 土中に敷設され、土中の浸透水や圧密水
   の土中水を外部へ排出する排水構造物であって、 所定の径及び長さを有するとともに周壁に多数の孔を有
   する排水管と、 前記排水管の外周面及び内周面の少なくとも一方が覆わ
   れるように設けられ、土中から流入する土中水の透過を
   許可するとともに土粒子の通過を阻止するフィルタ層
   と、 を備えることを特徴とする土中排水構造物。
8. 【請求項８】 土中に敷設され、土中の浸透水や圧密水
   の土中水を外部へ排出する排水構造物であって、 所定の径及び長さを有するとともに周壁に多数の孔を有
   する外部排水管と、 前記外部排水管の内側に配置され周壁に多数の孔を有す
   る内部排水管と、 前記外部排水管と前記内部排水管との間に設けられ、土
   中から流入する土中水の透過を許可するとともに土粒子
   の通過を阻止するフィルタ層と、 を備えることを特徴とする土中排水構造物。
9. 【請求項９】 前記排水管の一端が閉鎖されていること
   を特徴とする請求項６乃至８の何れか１項記載の土中排
   水構造物。