JP2013221378A - ドレーンパイプの埋設工法 - Google Patents

Abstract

【課題】ドレーンパイプの埋設工法について、埋設作業時にドレーンパイプが地盤に直接接触しないようにする。
【解決手段】管状のケーシング２の内部にロッド３を挿通させ、先端に地盤圧入用のコーン４を配置してなる地盤埋設機を準備する。コーン４を地盤に接触させつつロッド３に強制振動を与え、振動をケーシング２等を介して地盤に伝えることで、周囲の地盤を流動化させる。ロッド３に衝撃力を繰り返し与え、流動化した地盤をコーン４が押し広げることで地盤内に進入させてゆき、ケーシング２を地盤に埋設する。ケーシング２の内部に注水をおこない、ロッド３等を引き抜く。ケーシング２の内部にドレーンパイプ６を挿通させ、ケーシング２をドレーンパイプ６を地盤内に残して地盤の外へ引き抜く。ケーシング２が介在することで、ドレーンパイプ６と地盤とが直接接触しないため、ドレーンパイプ６の土砂による目詰まり等が防止される。
【選択図】図２

Description

本発明は、地震等により地盤内に発生する水（過剰間隙水圧）を地盤外に排出するためのドレーンパイプを、その地盤に埋設するための工法に関する。

地盤にドレーンパイプを埋設するための工法として、特許文献１に記載の工法が知られているが、この工法は次のような工程を経る。

あらかじめ、ドレーンパイプ内に管状の穿孔装置を挿通し、ドレーンパイプおよび穿孔装置の先端にビットを配置しておく。
つぎに、そのビットを地盤に接触させた状態で穿孔装置を付属する振動機構により強制振動させ、その振動をビットやドレーンパイプを介して地盤に伝えて、地盤を流動化させる。
同時に、穿孔装置に付属する打撃機構により先端へと向う衝撃力を繰り返し与えることで、ドレーンパイプおよび穿孔装置をビットを先頭にして地盤内に進入（貫入）させる。
これにより、ドレーンパイプは地盤内に埋設される。埋設されたドレーンパイプの中から、穿孔装置およびビットを地盤の外に引き抜いて作業は完了する。

特許文献１の工法は、簡単な装置でドレーンパイプを地盤に埋設できる利点を有する一方で、次のような欠点を有する。

まずドレーンパイプの周面（フィルタ）は、合成樹脂発泡体、合成樹脂不織布などの多孔質材料から形成されており、その孔等を通じて地盤内の水（過剰間隙水圧）を内部に導入し、地盤外に排出するものであるが、上記のように埋設工程において地盤とドレーンパイプの周面が直接接触していると、土砂がドレーンパイプの孔に入り込んで目詰まりが発生しやすい問題がある。
このようにドレーンパイプに目詰まりが発生すると、地盤内の水の排出性能が不充分となってしまう。

また、ドレーンパイプの周面の材質上、摩擦抵抗が大きいため、これが地盤と直接接触した状態で地盤内に進入させてゆくには大きな力を要し、その埋設の深さに自ずと限界が生じる問題がある。
ドレーンパイプの埋設深さが浅いと、地盤内の比較的深い位置に発生した水をスムーズに排出することはできない。
また摩擦抵抗が大きいものを無理に埋設させる場合には、使用する機械の消費電力等が大きくなってコストも嵩む。

以上の欠点はいずれも、ドレーンパイプの埋設作業を、地盤と直接接触しないようにすることができれば、解消するものである。

特許第３９４０７６４号公報

そこで本発明の解決すべき課題は、ドレーンパイプの埋設工法について、埋設作業時にドレーンパイプが地盤に直接接触しないようにすることである。

上記した課題を解決するため、本発明のドレーンパイプの埋設工法を以下の工程を含むものとして構成したのである。

すなわち、まず管状のケーシングの内部にロッドを挿通させてなる地盤埋設機を準備する。
つぎに、地盤埋設機を地盤に接触させつつそのロッドに強制振動を与え、その振動をケーシングを介して地盤へと伝えることで、前記ケーシング周囲の地盤を流動化させる。
同時に、地盤埋設機のロッドに先端へと向う衝撃力を繰り返し与えることで、流動化した地盤内に地盤埋設機を進入させてゆき、ケーシングを地盤に埋設する。
さらに、地盤に埋設されたケーシングの中から、前記ロッドを地盤の外へと引き抜く。
そして、ロッドが引き抜かれた前記ケーシングの内部にドレーンパイプを挿通させる。
最後に、内部に前記ドレーンパイプが挿通されたケーシングを、そのドレーンパイプを地盤内に残して地盤の外へと引き抜く。

あるいは、まず管状のケーシングの内部にロッドを挿通させ、ケーシングおよびロッドの先端に地盤圧入用のコーンを配置してなる地盤埋設機を準備する。
なおここでいうコーンとは、ほぼ圧入機能のみを有するものであって、ビットのような掘削機能を有するものは含まれない。
つぎに、地盤埋設機のコーンを地盤に接触させつつそのロッドに強制振動を与え、その振動をケーシングおよびコーンを介して地盤へと伝えることで、ケーシングおよびコーンの周囲の地盤を流動化させる。
同時に、地盤埋設機のロッドに先端へと向う衝撃力を繰り返し与え、流動化した地盤をコーンが押し広げることで地盤埋設機を地盤内に進入させてゆき、ケーシングを地盤に埋設する。
さらに、地盤に埋設されたケーシングの中から、ロッドおよびロッドの先端に配置されたコーンを地盤の外へと引き抜く。
そして、ロッドおよびロッドの先端に配置されていたコーンが引き抜かれたケーシングの内部に、ドレーンパイプを挿通させる。
最後に、内部にドレーンパイプが挿通されたケーシングを、そのドレーンパイプを地盤内に残して地盤の外へと引き抜く。

本発明のドレーンパイプの埋設方法では、ケーシングを地盤に埋設する工程と、ロッドを地盤の外へと引き抜く工程の間に、地盤に埋設されたケーシングの内部に注水をおこなう工程をさらに含むのが好ましい。

本発明のドレーンパイプの埋設工法では、ケーシングの内部に前記ドレーンパイプを挿通させる工程において、ドレーンパイプの先端にビットが配置されているのが好ましい。

また本発明のドレーンパイプの埋設工法では、ケーシングおよびロッドは、それぞれ複数のケーシング単体およびロッド単体へと軸方向に分割されており、地盤埋設機を流動化した地盤内に進入させる工程において、ケーシングおよびロッドの全長が地盤への進入深さに対応するように、ケーシング単体およびロッド単体を随時連結させながらおこなわれるのが好ましい。

本発明のドレーンパイプの埋設工法を以上のように構成したので、ドレーンパイプの埋設時にドレーンパイプと地盤の間にケーシングが介在することで、ドレーンパイプと地盤とが直接接触することが防止される。
したがって、埋設作業時にドレーンパイプの周面に土砂が詰まったり、ドレーンパイプの摩擦抵抗により埋設深さが制限されたりするようなことがない。
ケーシングの埋設作業の際に、内部にロッドが挿通されているため、ケーシングの底部（先端）から土砂等が流入することが防止されている。

ロッドおよびケーシングの先端にコーンを配置した場合には、流動化した地盤をそのコーンが押し広げて地盤埋設機を地盤内に進入させてゆくため、ビット等を用いる場合と異なり、排土がほとんど発生せず、またその排土がケーシング内に入り込むこともない。

ケーシング内に水が満たされることにより、ケーシングを引き抜いた場合でも、ドレーンパイプと地盤の間に水の層が形成されてこれらが直接接触しないようになっているため、ドレーンパイプの土砂による目詰まりが一層防止されている。
ケーシング内に水が満たされるため、ケーシングの底部から被圧水や土砂が流入することが一層防止されている。

ドレーンパイプの先端にビットが配置されていると、ケーシング内にわずかに土砂等が流入している場合においてもこれを排除できるため、ドレーンパイプの挿通作業を一層スムーズにおこなうことができる。

ケーシングおよびロッドが、それぞれ複数のケーシング単体およびロッド単体へと軸方向に分割されていると、ケーシングおよびロッドの地盤への進入深さに応じてケーシング単体およびロッド単体を随時連結してゆくことで、ケーシングの埋設作業をスムーズにおこなうことができる。

（ａ）は地盤にドレーンパイプを埋設した状態を示す概略図、（ｂ）は地盤にドレーンパイプを埋設していない状態を示す概略図 実施形態のドレーンパイプの埋設工法の概略図 （ａ）は地盤埋設機の要部拡大部分縦断面図、（ｂ）はドレーンパイプの要部拡大部分縦断面図

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。
実施形態の工法は、図１（ａ）のように、地震等により発生する水（過剰間隙水圧）を消散帯１に排出させるためのドレーンパイプ６を地盤に埋設する工法である。
図１（ｂ）のように、地盤にドレーンパイプ６を埋設していない場合には、地盤が地震等により発生した水で液状化し、マンホールＭの浮き上がり、自動車Ｃが通行する道路Ｒの路面の陥没、家屋Ｈの沈下などを招いてしまうため、実施形態の工法が必要となる。

図２（ａ）〜（ｊ）のように、実施形態の埋設方法は複数の工程を経る。
まず図２（ａ）のように、地盤内の地表近くに、地震等により発生した水（過剰間隙水圧）を消散させるための消散帯１を設置する。
この消散帯１は、従来と同様に砕石を敷き詰める等の方法により作製される。

ついで図２（ｂ）のように、地盤内に、消散帯１を貫通するようにして管状のケーシング単体２ａと、ケーシング単体２ａ内に挿入されるロッド単体３ａを進入させる。
またケーシング単体２ａおよびロッド単体３ａの先端には、図３（ａ）のように、コーン４が取り付けられている。
このコーン４は、地盤に圧入することが可能なものであるが、ビットのように掘進することはできないものである。

ロッド単体３ａには、図示省略の振動機構が付属しており、強制振動を付与することが可能となっている。
またロッド単体３ａには、図示省略の打撃機構も付属しており、後端から先端へと向う軸方向への衝撃力を付与することが可能となっている。

ケーシング単体２ａおよびロッド単体３ａは、それぞれ鋼等の比較的強度の高い素材からなり、その長さ寸法がほぼ等しく形成されている。
ケーシング単体２ａおよびロッド単体３ａは、他のケーシング単体２ａおよびロッド単体３ａと軸方向に連結したり、その連結した状態から取り外したりすることが、公知の機構により自在にできるようになっている。
図３（ａ）では、そのような機構の一例として、ロッド単体３ａの端部に形成されたねじ部３ｂによるねじ結合を示している。
このようにして、ケーシング単体２ａおよびロッド単体３ａが軸方向に順次連結されたものが、それぞれケーシング２およびロッド３を構成する。
また、ケーシング２、ロッド３、ロッド３に付属する振動機構および打撃機構、ならびにコーン４が地盤埋設機を構成する。

ケーシング単体２ａおよびロッド単体３ａを地盤内に進入させる際には、まずコーン４を地盤に接触させた状態でロッド単体３ａを振動機構により強制振動させる。
この振動は、コーン４やケーシング単体２ａを介して地盤に伝達し、コーン４やケーシング単体２ａの周囲の地盤はその振動により強度を失って流動化する。
これと同時に、ロッド単体３ａに打撃機構により先端へと向う衝撃力を繰り返し与える。これにより流動化された地盤をコーン４が押し広げてゆき、コーン４に後続するロッド単体３ａおよびケーシング単体２ａも随伴して地盤内に進入してゆく。

ここでコーン４は単に地盤を押し広げるに過ぎず、地盤を掘削等するものではないため、この進入作業時に排土はほとんど生じないようになっている。
また、ケーシング単体２ａの内部にはロッド単体３ａが挿入されているため、ケーシング単体２ａ内に土砂等はほとんど流入しないようになっている。

ケーシング単体２ａおよびロッド単体３ａがほぼその長さ分だけ地盤に侵入すると、その後部に別のケーシング単体２ａおよびロッド単体３ａをそれぞれ連結する。
そして先ほどと同様に、振動と衝撃力を随時付与することでコーン４が地盤のさらに深い箇所を押し広げて、後続の連結されたケーシング単体２ａおよび連結されたロッド単体３ａが地盤内へと進入してゆく。
図２（ｃ）のように、地盤内への進入深さに応じて、ケーシング単体２ａおよびロッド単体３ａを順次連結してゆき、振動と衝撃力の付与を繰り返すことで、ケーシング２およびロッド３の地盤内への進入にともなう埋設作業が完了する。

図２（ｄ）のように、ケーシング２およびロッド３の地盤内への進入作業が完了すると、つぎにケーシング２の内部に、ホース５等の公知の手段を適宜用いて水を投入する。
この注水作業は、ケーシング２内の空間が、地表近くまで水で満たされるようにおこなわれる。
こうしてケーシング２内の空間全体を水で満たすことにより、ケーシング２の底部（先端）から被圧水や土砂が流入することが防止されるようになっている。

注水作業が完了すると、つぎに図２（ｅ）のように、ケーシング２内からロッド３を引き抜いて地盤の外へと取り出す。ロッド３の先端に取り付けられたコーン４も、ロッド３に随伴して同時に取り出される。
この引き抜き作業の際には、ロッド３全体から地表に現れたロッド単体３ａを順次取り外してゆくことで、作業の円滑化が図られる。

ロッド３の引き抜き作業が完了すると、つぎに図２（ｆ）のように、水が満たされたケーシング２内の空間にドレーンパイプ６を挿入してゆく。
ここで、ドレーンパイプ６としては、その周面（フィルタ）が合成樹脂発泡体や不織布などで構成されている公知のものが用いられており、その後端は図示省略のキャップが取り付けられて栓がなされている。
またドレーンパイプ６の先端には、図３（ｂ）のように、掘進可能なビット７が取り付けられている。
そのため、ケーシング２内に土砂等がわずかに流入している場合でも、ビット７の掘進によりドレーンパイプ６の挿入がスムーズにおこなわれるようになっている。
このドレーンパイプ６の挿入作業時には、ドレーンパイプ６の周面と地盤との間がケーシング２により隔てられていることになる。
そのため、ドレーンパイプ６の周面に土砂が付着して目詰まりを起こしたり、その周面が地盤に接触することで、摩擦抵抗により埋設深さが制限されたり、また同じく摩擦抵抗により作業に大きな力を要したりすることが防止されている。

図２（ｇ）のように、ドレーンパイプ６の挿入作業が完了すると、ビット７が取り付けられたその先端がケーシング２の先端と合致し、キャップが取り付けられたその後端が消散帯１の内部に位置することになる。

つぎに図２（ｈ）および（ｉ）のように、ドレーンパイプ６を残してケーシング２のみを地盤から引き抜く。
この引き抜き作業の際には、図２（ｉ）のように、ケーシング２全体から地表に現れたケーシング単体２ａを順次取り外してゆくことで、作業の円滑化が図られる。
ケーシング２を引き抜いてゆくと、ドレーンパイプ６が地盤内において露出するが、ドレーンパイプ６と地盤は直接接触することはない。その間に、ケーシング２内に満たされていた水により形成される水の層が介在しているからである。
したがって、ケーシング２を引き抜いた場合でも、ドレーンパイプ６の周面に土砂が入り込むなどして目詰まりが発生することが防止される。

ケーシング２をすべて地盤から引き抜くことで作業が終了し、図２（ｊ）のようにドレーンパイプ６が地盤に埋設される。同図のように、消散帯１より上方にケーシング２等の進入時に微少な孔が形成されている場合には、その孔を埋め戻しておく。
ドレーンパイプ６は以上のようにして地盤に埋設され、地震等により地盤内に水（過剰間隙水圧）が発生した場合には、その水はドレーンパイプ６を通じて地表近くの消散帯１にまで導かれ、消散されるため、地盤の液状化が防止される。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。
本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正と変形を含むものであることが意図される。

１ 消散帯
２ ケーシング
２ａ ケーシング単体
３ ロッド
３ａ ロッド単体
３ｂ ねじ部
４ コーン
５ ホース
６ ドレーンパイプ
７ ビット
Ｍ マンホール
Ｃ 自動車
Ｒ 道路
Ｈ 家屋

Claims (5)

1. 地盤内に発生する水（過剰間隙水圧）を排出するためのドレーンパイプを、その地盤に埋設するための工法であって、
   管状のケーシングの内部にロッドを挿通させてなる地盤埋設機を準備する工程と、
   前記地盤埋設機を地盤に接触させつつそのロッドに強制振動を与え、その振動をケーシングを介して地盤へと伝えることで、前記ケーシング周囲の地盤を流動化させる工程と、
   同時に、前記地盤埋設機のロッドに先端へと向う衝撃力を繰り返し与えることで、前記流動化した地盤内に前記地盤埋設機を進入させてゆき、前記ケーシングを地盤に埋設する工程と、
   前記地盤に埋設されたケーシングの中から、前記ロッドを地盤の外へと引き抜く工程と、
   前記ロッドが引き抜かれた前記ケーシングの内部にドレーンパイプを挿通させる工程と、
   内部にドレーンパイプが挿通された前記ケーシングを、前記ドレーンパイプを地盤内に残して地盤の外へと引き抜く工程と、を含むドレーンパイプの埋設工法。
2. 地盤内に発生する水（過剰間隙水圧）を排出するためのドレーンパイプを、その地盤に埋設するための工法であって、
   管状のケーシングの内部にロッドを挿通させ、前記ケーシングおよびロッドの先端に地盤圧入用のコーンを配置してなる地盤埋設機を準備する工程と、
   前記地盤埋設機のコーンを地盤に接触させつつそのロッドに強制振動を与え、その振動をケーシングおよびコーンを介して地盤へと伝えることで、前記ケーシングおよびコーンの周囲の地盤を流動化させる工程と、
   同時に前記地盤埋設機のロッドに先端へと向う衝撃力を繰り返し与え、前記流動化した地盤を前記コーンが押し広げることで前記地盤埋設機を地盤内に進入させてゆき、前記ケーシングを地盤に埋設する工程と、
   前記地盤に埋設されたケーシングの中から、前記ロッドおよび前記ロッドの先端に配置されたコーンを地盤の外へと引き抜く工程と、
   前記ロッドおよび前記ロッドの先端に配置されていたコーンが引き抜かれた前記ケーシングの内部にドレーンパイプを挿通させる工程と、
   内部に前記ドレーンパイプが挿通された前記ケーシングを、前記ドレーンパイプを地盤内に残して地盤の外へと引き抜く工程と、を含むドレーンパイプの埋設工法。
3. 前記ケーシングを地盤に埋設する工程と、前記ロッドを地盤の外へと引き抜く工程の間に、
   地盤に埋設された前記ケーシングの内部に注水をおこなう工程をさらに含む請求項１または２に記載のドレーンパイプの埋設工法。
4. 前記ケーシングの内部にドレーンパイプを挿通させる工程において、ドレーンパイプの先端にビットが配置されている請求項１から３のいずれかに記載のドレーンパイプの埋設工法。
5. 前記ケーシングおよびロッドは、それぞれ複数のケーシング単体およびロッド単体へと軸方向に分割されており、
   前記地盤埋設機を流動化した前記地盤内に進入させる工程は、前記ケーシングおよびロッドの全長が地盤への進入深さに対応するように、ケーシング単体およびロッド単体を随時連結させながらおこなわれる請求項１から４のいずれかに記載のドレーンパイプの埋設工法。

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