JP2009179945A - 道路用井戸暗渠及びその施行方法 - Google Patents

Abstract

【課題】下層の地中より地下水が出てくるところにも道路敷設に資する道路用井戸暗渠及びその施行方法を提供する。さらに、動力を使うことなく下層の地中より地下水を排水する道路用井戸暗渠を提供することを目的とする。
【解決手段】道路よりも地下水の上流側で、地中に埋設した複数の縦排水管１０ｘと、横排水管２０ｘとを備えた道路用井戸暗渠であって、前記複数の縦排水管１０ｘは前記横排水管２０より下方で地中に埋設され、かつ前記横排水管に連結されており、前記横排水管２０は縦排水管１０ｘより湧き出た水分を取り入れて排水溝４０に排水することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、道路用井戸暗渠及びその施行方法に関し、より詳しくは湧き水などの多い湿地帯に敷設する道路に適する道路用井戸暗渠及びその施行方法を提供する。

自動車などの交通機関が発達した文明社会では、道路は生活にとっても市場経済にとっても不可欠である。

一方、道路は、地下水が地上に排出し、地盤が軟弱となる場所にも長い間使用可能なものを敷設しなければならないことが多い。

この点を解決するため、従来は、セメント系硬化剤を軟弱地盤に散布して、原地盤の土と混合・攪拌・転圧を行い版状の固結体をつくる表層改良工法や、軟弱地盤の土にセメントミルク（セメント系固化材と水を混ぜたもの）を注入攪拌して、地中に柱状の改良杭を作る柱状改良工法（ジオコラム工法）が採られてきた。

また、脱水工法としては、ウエルポイント工法、ディープウエル工法が採られてきた。ここで、ウエルポイント工法は、井戸を築造し、真空ポンプなどで排水して地下水位を低下させると同時に、大気圧が載荷重として働き、地盤を閉め固める工法であり、ストレーナ位置まで水が下がった場合でも、集水性能を有するものなどが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

ディープウエル工法は、通水部が形成された井戸ケーシング管を地盤に挿入し、井戸ケーシング管の内部に集水した地下水を井戸ケーシング管の内部に設置した揚水手段で排水して、地下水位を低下させる工法であり、地下水位の影響を受けない減圧手段を備えた地下水位低下装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２０００−２７１７０号公報 特開２００７−１００４０１号公報

しかし、表層改良工法や、柱状改良工法で固めたコンクリートや、柱を埋め込んだ地層よりさらに下層の地中より地下水が出てきた場合には、地下水が地表にまで滲みだしてきて、地盤が軟弱になり道路が陥没するなどの問題があった。特に、山に囲まれた間を通る道路では問題であった。この際、ウエルポイント工法、ディープウエル工法等の脱水工法を用いることもできるが、いずれも動力を要するので長期間機能を保つことができず、長期間動作させればエネルギーを消費し、地球温暖化の防止を世界的に推進している趣旨に反するという問題があった。

本発明は、これらの問題を解決し、下層の地中より地下水が出てくるところにも道路敷設に資する道路用井戸暗渠及びその施行方法を提供することを目的とする。さらに、本発明は、動力を使うことなく下層の地中より地下水を排水する道路用井戸暗渠を提供することを目的とする。

本発明者らは、地下水の上流側で複数の縦排水管と横排水管を適切に組み合わせた道路用井戸暗渠を敷設することの有用性を見出し、本発明を完成するに至った。

（１） 地中に埋設した複数の縦排水管と、横排水管とを備えた道路用井戸暗渠であって、道路よりも地下水の上流側で、前記複数の縦排水管は前記横排水管より下方で地中に埋設され、かつ前記横排水管に連結されており、前記横排水管は縦排水管より湧き出た水分を取り入れて排水溝に排水することを特徴とする道路用井戸暗渠。

（１）に記載の発明の道路用井戸暗渠は、道路よりも地下水の上流側で、地中に埋設した複数の縦排水管と、横排水管とを備える。複数の縦排水管は横排水管より下方で地中に埋設されている。また、複数の縦排水管は横排水管に連結されている。横排水管は縦排水管より湧き出た水分を取り入れて排水溝に排水する。

このように構成されることにより、地下で湧き出した水は縦排水管で吸収され、連結された横排水管を通過して排水溝に排水される。このようにして、横排水管より上部には湧き出した水が浸食しないので、地表が乾燥して硬くなる。また、地下水の水位が下がるので、地下水の下流側での地下水の滲み出しが少なくなる。その結果、道路の路肩が硬くなり地下水が地上に排出し、地盤が軟弱となる場所にも長い間使用可能な道路を敷設することができる。

ここで、縦排水管は有孔コルゲート管によることが望ましく、横排水管はビニール管によることが望ましい。縦排水管は、地下水脈に接触したり、多量に水分が含まれた地質に埋め込まれて、その中の水分を吸収する必要があるからである。また、縦排水管はポリプロピレンを芯材として、周囲をポリエチレンで被覆した繊維を素材とした管を使用することもできる。なお、横排水管は金属管でもよいし、プラスチック管でもよい。

（２） 前記縦排水管は、前記横排水管より地上側では水分の上昇が遮断されたことを特徴とする（１）に記載の道路用井戸暗渠。

（２）に記載の発明の道路用井戸暗渠において、縦排水管は横排水管より地上側では水分の上昇が遮断されたことを特徴とする。このような構成をすることによって、縦排水管で吸収された水分は横排水管より地表側に行くことがないので、より早く地表が乾燥して硬くなる。その結果、道路の路肩が硬くなり地下水が地上に排出し、地盤が軟弱となる場所にも長い間使用可能な道路を敷設することができる。

（３） 前記縦排水管には、水分を内部に取り入れる複数の穴を側壁に備えたことを特徴とする（１）又は（２）に記載の道路用井戸暗渠。

（３）に記載の発明の道路用井戸暗渠は、縦排水管には、水分を内部に取り入れる複数の穴を側壁に備えているので、縦排水管の外部から管内に水分を取り入れることができる。特に砂・れきで構成された地下での水の通り道である圧力帯水層では、縦排水管の外部から管内に水分を取り入れることにより、圧力帯水層での圧力が下がる。この結果、地下水流の下流側で地表に滲みだす水量が少なくなり、道路の路肩の地表が固くなる。

（４） 道路よりも地下水の上流側で、土地に複数の縦排水管を設置する工程と、前記複数の縦排水管の上に、縦排水管より湧き出た水分を取り入れて排水溝に排水する横排水管を設置する工程と、前記複数の縦排水管と前記横排水管とを連結する工程と、を有する道路用井戸暗渠の施工方法。

（４）に記載の発明は、（１）に記載の発明の道路用井戸暗渠の施工方法に関するものである。（４）に記載の順序で道路用井戸暗渠の施工を行うことにより、合理的に（１）に記載の道路用井戸暗渠の施工を行うことができる。

（５） 道路用井戸暗渠用の縦排水管を掘削する掘削装置であって、パイプと、前記パイプの外周に設けられた掘削歯と、前記パイプの先端に設けられ、高圧の液体を噴射する噴射部と、を備える掘削装置。

（５）に記載の発明の掘削装置は、道路用井戸暗渠用の縦排水管を掘削する装置であり、パイプと、前記パイプの外周に設けられた掘削歯と、前記パイプの先端に設けられ、高圧の液体を噴射する噴射部と、を備える。軟弱な地盤に於いては、道路用井戸暗渠用の縦排水管が埋め込まれる井戸を掘削する場合に、櫓を設けてその中心でオーガにより掘削するか、杭打ち機により杭を打つことが行われていた。しかし、軟弱な地盤においては、櫓を設けるとしても地盤が軟弱であるため作業が著しく困難であった。

本発明の掘削装置の動作は、軟弱な地盤で縦排水管を設けたい部分にパイプの外周に設けられた掘削歯を立てる。軟弱な地盤の外側の固い地盤の上にポンプを儲け、ホースでパイプに高圧の液体を注入する。注入された液体がパイプの先端に設けられた噴射部から、高圧の液体を地中に噴射する。地盤が軟らかいので、高圧の液体により地盤の中に穴が掘られる。穴が掘られると掘削装置の位置が自重により又は力を加えることにより穴の下部に下がる。その結果、噴射部が下がりさらに深い穴を掘ることができる。一方、泥と砂利等は液体とともに掘削歯の間を通過して地表に上がってくる。ここで、液体は水であることが望ましいが、他の液体であってもよい。

（６） 前記噴射部の外周に設けられた先端掘削歯をさらに備える（５）に記載の掘削装置。

（６）に記載の発明は、さらに噴射部の外周に設けられた先端掘削歯をさらに備えるので、掘削中に岩盤などに当たった時も、噴射圧によって押し返されることもない。また、先端の歯部で岩盤を突き崩すこともできる。

（７） 土地に縦排水管を設置する施工方法であって、掘削装置を前記土地に打ち込む工程と、前記掘削装置に高圧の液体を注入して、前記土地の内部で液体を噴射させる工程と、所定の深さまで掘削された穴に縦排水管を挿入する工程と、を有する縦排水管の施工方法。

（７）に記載の発明に縦排水管の施工方法は、（５）又は（６）に記載の掘削装置を用いた施行方法であり、軟弱な地盤においても作業がやり易くコストの安い縦排水管を設置することができる。なお、縦排水管は外側に網を巻いて設置することが望ましい。縦排水管の動きを防止することができるからである。

本発明によれば、地下で湧き出した水は縦排水管で吸収され、連結された横排水管を通過して排水溝に排水される。このようにして、横排水管より上部には湧き出した水が浸食しないので、地表が乾燥して硬くなる。また、地下水の水位が下がるので、地下水の下流側での地下水の滲み出しが少なくなる。その結果、道路の路肩が硬くなり地下水が地上に排出し、地盤が軟弱となる場所にも長い間使用可能な道路を敷設することができる。

また、注入された液体がパイプの先端に設けられた噴射部から、高圧の液体を地中に噴射する。軟弱な地盤は、地盤が軟らかいので、高圧の液体により地盤の中に穴が掘られる。穴が掘られると掘削装置の位置が自重により又は力を加えることにより、穴の下部に下がる。その結果、噴射部が下がりさらに深い穴を掘ることができる。一方、泥と砂利等は液体とともに掘削歯の間を通過して地表に上がってくる。その結果、軟弱な地盤においても作業がやり易くコストの安い縦排水管を設置することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図を参照しながら説明する。なお、これはあくまでも一例であって、本発明の技術的範囲はこれに限られるものではない。

＜第１の実施例＞
図１は本発明に係る道路用井戸暗渠の断面図であり、図２は、本発明に係る道路用井戸暗渠を設置した図である。図３は、本発明の道路用井戸暗渠の施工方法のブロック図である。

本発明に係る道路用井戸暗渠１は、図１（ａ）に示すように、地中に埋設した複数の縦排水管１０ａ、１０ｂ、１０ｘと、横排水管２０と、を備える。複数の縦排水管１０ａ、１０ｂ、１０ｘは横排水管２０より下方で地中に埋設され、かつ横排水管２０に連結されている。また、縦排水管１０ａ、１０ｂ、１０ｘは、横排水管２０より地上側では水分の上昇が遮断されている。さらに、縦排水管には、外部に例えば、図１（ｂ）に示すようなポリプロピレン等の網１４ａ、１４ｂ、１４ｘが巻き付けられている。網の目は、道路用井戸暗渠が設置される地質に対応して、適切な粗さの網を選択するのが望ましい。

横排水管２０は、縦排水管１０ａ、１０ｂ、１０ｘより湧き出た水分を取り入れて排水溝４０に排水するように連結されている。縦排水管１０ａ、１０ｂ、１０ｘは有孔コルゲート管によることが望ましく、横排水管２０はビニール管によることが望ましい。コルゲート管は、例えば、大日本プラスチック株式会社製のＷ型又はＳ型のものを用いることができる。また、縦排水管１０ａ、１０ｂ、１０ｘは、日本ポリ・プロダクツ株式会社のＣＰドレーンを用いてもよい。一方、横排水管２０はプラスチック製の管、例えば、ＪＩＳ６７４１ ３９８０２１にビニール管により実現することができる。ビニール管は内径６５ｍｍに通常はよるが、水量の多いところでは内径１００ｍｍのものを使用してもよい。

このように構成されることにより、地下で湧き出した水は縦排水管１０ａ、１０ｂ、１０ｘで吸収され、連結された横排水管２０を通過して排水溝４０に排水される。特に、地下水脈５５がある場合は、その深さまで縦排水管１０ａ、１０ｂ、１０ｘを埋設することが望ましい。深さは、その土地によって２ｍ程度の場合もあれば、１１ｍ以上の場合もある。

位置関係については、図２に示すように湧き出す水量に対応して、道路の路肩近傍で適切な間隔で設置することができる。通常は、１００ｍに対して、縦排水管を３本から４本設置するが、水量によっては１０本設置する。

本発明の道路用井戸暗渠は、図２に示すように山７０と７２に囲まれた湿地帯に適用されるとその効果が著しい。このような湿地帯では、表土３５の下にシルト層５０があり、その下に砂層５２があり、粘土層５４があって、れき層５５があり、その下に岩盤６０などの層があることが多い。砂層５２と、れき層５５は地下水の通路となっている。図２のような山の近くの湿地帯では傾斜していて、山から地下水が砂層５２とかれき層５５に流れ圧力帯水層を形成していることが多い。

図１、図２に示すように水は横排水管２０を通って排水溝４０に排水され、排水された水は、川８０に流れ込む。実験例によれば、１００ｍ当たり１０本の縦排水溝を設置した場合に、従来の道路用井戸暗渠では、毎分２リットルの排水量であったものが、毎分２００リットルと大幅に排水量が改善された。

このようにして排水されると圧力帯水層中の水圧が減圧される。その結果、横排水管２０より上部には湧き出した水が浸食しないので、地表３０が乾燥して硬くなる。また、本発明の道路用井戸暗渠を設置した下流側では、圧力帯水層中の水圧が減圧されるので、地表に水を滲み出させる圧力が下がるので、滲みだす水の量が少なくなる。その結果、道路の路肩が硬くなり地下水が地上に排出し、地盤が軟弱となる場所にも長い間使用可能な道路を敷設することができる。また、従来のように、動力を使わないので、長時間使用することができる。また、エネルギーを使用しないので、地球温暖化の防止を世界的に推進している趣旨にもかなう。

この道路用井戸暗渠の施工方法については、図３に示すように、縦排水管に網を巻付ける（Ｓ１０５）、土地に複数の縦排水管１０ａ、１０ｂ、１０ｘを設置する（Ｓ１１０）。複数の縦排水管１０ａ、１０ｂ、１０ｘの上に、当該縦排水管より湧き出た水分を取り入れて排水溝４０に排水する横排水管２０を設置する（Ｓ１２０）。複数の縦排水管１０ａ、１０ｂ、１０ｘと横排水管２０とを連結する（Ｓ１３０）。

＜第２の実施例＞
第２の実施例は、地表が軟弱な地盤等で道路用井戸暗渠の施工に適する掘削装置に関する発明である。図４は、本願発明の掘削装置の外観図であり、図５は、本願発明の掘削装置の掘削歯と噴射部の細部を示す図である。図６は、掘削装置を用いて、縦排水管用の穴を掘削する図である。図７は、縦排水管の施工方法を示す概略ブロック図である。

本発明の道路用井戸暗渠用の縦排水管の穴を掘削する掘削装置１００は、図４、図５に示すように、パイプ１１０と、パイプの外周に設けられた掘削筒１２０と、掘削歯１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄ、１２２ｅと、パイプ１１０の先端に設けられ高圧の液体を噴射する噴射部１３０と、を有する。

掘削歯１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄ、１２２ｅは、噴射部１３０よりも歯部が先端に出ているのは、掘削時に岩盤などに当たった場合に噴射部１３０より噴射した圧力により持ち上がるのを防ぐためである。また、先端が尖っているので食い込むことができる。

また、掘削筒１２０は、筒状に作られており、先端の掘削歯１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄ、１２２ｅを回転させることにより周りの土をくずし、掘削した土砂を地表に噴き上げる通路を確保するのに役立つ。

掘削装置１００の使用方法について図６に示す。掘削装置１００は、ホース３１０に接続され、硬い地表４００上に設置したポンプ３００に接続される。ポンプは、標準吐出量毎分１．４５ｍ^３のもの使用することができる。ポンプ３００はホース３２０に接続され、貯水槽５００に貯められた水を吸い出す。図８に示すように、軟弱な地盤に掘削装置１００を突き刺し、ポンプを始動させると、高圧の水が掘削装置１００の噴射部１３０より噴射され、土が噴射された水により掘削され、掘削筒１２０の間を通過して地表に噴出される。

本発明の施工方法は、図７に示すように、掘削装置１００を土地に打ち込む（Ｓ２１０）、掘削装置１００に高圧の液体を注入する（Ｓ２２０）。縦排水管に網を巻付ける（Ｓ２３０）。必要な深さまで穴が開いた場合に、その穴に縦排水管を挿入する（Ｓ２４０）。

軟弱な地盤は、地盤が軟らかいので、高圧の液体により地盤の中に穴が掘られる。穴が掘られると掘削装置の位置が自重により、または、上から力を加えることにより穴の下部に下がる。その結果、噴射部が下がりさらに深い穴を掘ることができる。一方、泥と砂利等は液体とともに掘削歯の間を通過して地表に上がってくる。その結果、軟弱な地盤においても作業がやり易くコストの安い縦排水管を設置することができる。

＜第３の実施例＞
第３の実施例は、地質が固い岩盤を含む場合に有利な掘削装置２００に関するものである。掘削装置２００は噴射部２３０の外周に設けられた先端掘削歯２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、２４０ｄをさらに備えるので、固い岩盤があっても掘り進むことができる。

本発明の道路用井戸暗渠用の縦排水管穴を掘削する掘削装置２００は、図８、図９に示すように、パイプ２１０と、パイプの外周に設けられた掘削歯２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄ、パイプ２１０の先端に設けられ高圧の液体を噴射する噴射部２３０と、噴射部２３０の外周に設けられた先端掘削歯２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、２４０ｄ、を有する。

先端掘削歯２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、２４０ｄは、噴射部２３０よりも歯部が先端に出ているのは、掘削時に岩盤などに当たった場合に噴射部２３０より噴射した圧力により持ち上がるのを防ぐためである。また、先端が尖っているので食い込むことができる。

また、掘削歯２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄは、先端掘削歯２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、２４０ｄより幅広く作られており、回転させることにより周りの土をくずし、掘削した土砂を地表に噴き上げる通路を確保するのに役立つ。

以上、本発明の実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることができる。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。例えば、液体は水で説明したが泥水であってもよい。

本発明に係る道路用井戸暗渠の断面図である。 本発明に係る道路用井戸暗渠を設置した図である。 本発明の道路用井戸暗渠の施工方法の概略ブロック図である。 本発明の掘削装置の外観図である。 本発明の掘削装置の掘削歯と噴射部の細部の正面図と下側面図である。 掘削装置を用いて、縦排水管用の穴を掘削する図である。 縦排水管の施工方法を示す概略ブロック図である。 本発明の別の実施例に係る掘削装置の外観図である。 本発明の別の実施例に係る掘削装置の掘削歯と噴射部の細部の正面図と下側面図である。

符号の説明

１０ａ、１０ｂ、１０ｘ 縦排水管
２０ 横排水管
３０ 地表
４０ 排水溝
１００ 掘削装置
１１０ パイプ
１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ 掘削歯
１３０ 噴射部
２００ 掘削装置
２１０ パイプ
２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄ 掘削歯
２３０ 噴射部
２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、２４０ｄ 先端掘削歯
３００ ポンプ

Claims (7)

1. 地中に埋設した複数の縦排水管と、横排水管とを備えた道路用井戸暗渠であって、
   道路よりも地下水の上流側で、前記複数の縦排水管は前記横排水管より下方で地中に埋設され、かつ前記横排水管に連結されており、
   前記横排水管は縦排水管より湧き出た水分を取り入れて排水溝に排水することを特徴とする道路用井戸暗渠。
2. 前記縦排水管は、前記横排水管より地上側では水分の上昇が遮断されたことを特徴とする請求項１に記載の道路用井戸暗渠。
3. 前記縦排水管には、水分を内部に取り入れる複数の穴を側壁に備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の道路用井戸暗渠。
4. 道路よりも地下水の上流側で、土地に複数の縦排水管を設置する工程と、
   前記複数の縦排水管の上に、縦排水管より湧き出た水分を取り入れて排水溝に排水する横排水管を設置する工程と、
   前記複数の縦排水管と前記横排水管とを連結する工程と、
   を有する道路用井戸暗渠の施工方法。
5. 道路用井戸暗渠用の縦排水管穴を掘削する掘削装置であって、
   パイプと、
   前記パイプの外周に設けられた掘削歯と、
   前記パイプの先端に設けられ、高圧の液体を噴射する噴射部と、
   を備える掘削装置。
6. 前記噴射部の外周に設けられた先端掘削歯をさらに備える請求項５に記載の掘削装置。
7. 土地に縦排水管を設置する施工方法であって、
   掘削装置を前記土地に打ち込む工程と、
   前記掘削装置に高圧の液体を注入して、前記土地の内部で液体を噴射させる工程と、
   所定の深さまで掘削された穴に縦排水管を挿入する工程と、
   を有する縦排水管の施工方法。

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