JP2021067121A

JP2021067121A - ドレーン杭

Info

Publication number: JP2021067121A
Application number: JP2019194384A
Authority: JP
Inventors: 伯浩菅野; Norihiro Sugano; 伸哉福場; Shinya Fukuba; 佐藤　直紀; Naoki Sato; 直紀佐藤; 竜一張ヶ谷; Ryuichi Harigaya
Original assignee: Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Current assignee: Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Priority date: 2019-10-25
Filing date: 2019-10-25
Publication date: 2021-04-30
Anticipated expiration: 2039-10-25
Also published as: JP7497567B2

Abstract

【課題】構造が簡単でコストが低く、また土砂の流入を抑制する効果が高く、土砂で詰まりにくいドレーン杭を提供する。【解決手段】地盤に埋め込む管状のドレーン杭１であって、周壁部１２に１つ以上の吸水孔１４を有する杭本体１０と、土砂の流入を抑制するためのフィルタ部材３０と、を備え、フィルタ部材３０の通水部３８にメッシュ部材３６が設けられており、フィルタ部材３０が吸水孔１４に嵌め込まれている、ドレーン杭１。【選択図】図２

Description

本発明は、ドレーン杭に関する。

液状化対策として、多数の吸水孔が形成された管状のドレーン杭を、杭の上部が地上に露出するように地盤に打ち込む工法が知られている。地震時には、地中の水が吸水孔から杭内に流入し、上部の排出口から地上に排出されることで、過剰間隙水圧が低減され、液状化が抑制される。

ドレーン杭では、吸水孔から土砂が流入して杭が詰まることを防止する必要がある。吸水孔から土砂が流入することを防止する機構としては、管の内側に網目状のフィルタを設ける機構が知られている。例えば、特許文献１には、多数の吸水孔が穿設された内管と外管との間に、土砂の流入を抑制するための網目状のフィルタを設けることが開示されている。

特許第２６６３５７９号公報

しかし、特許文献１のような従来のドレーン杭は、構造が複雑でコストが高く、また管とフィルタの隙間から土砂が流入しやすく、液状化を抑制する効果が低下しやすい。

本発明は、構造が簡単でコストが低く、土砂の流入を抑制する効果が高いドレーン杭を提供することを目的とする。

本発明は、以下の構成を有する。
［１］地盤に埋め込む管状のドレーン杭であって、
周壁部に１つ以上の吸水孔を有する杭本体と、土砂の流入を抑制するためのフィルタ部材と、を備え、
前記フィルタ部材が前記吸水孔に嵌め込まれている、ドレーン杭。
［２］前記フィルタ部材の通水部にメッシュ部材が設けられている、［１］に記載のドレーン杭。
［３］前記フィルタ部材の通水部にスリットが形成されている、［１］に記載のドレーン杭。

本発明によれば、構造が簡単でコストが低く、土砂の流入を抑制する効果が高いドレーン杭を提供できる。

本発明の第１実施形態のドレーン杭の一例を示した正面図である。図１のドレーン杭のフィルタ部材が設けられた部分を拡大した正面図である。図１のドレーン杭が備えるフィルタ部材を示した斜視図である。図３のフィルタ部材のＡ−Ａ断面図である。本発明の第２実施形態のドレーン杭のフィルタ部材が設けられた部分を拡大した正面図である。図５のドレーン杭が備えるフィルタ部材を示した斜視図である。図６のフィルタ部材のＢ−Ｂ断面図である。

以下、本発明のドレーン杭の一例を示して説明する。なお、以下の説明において例示される図の寸法等は一例であって、本発明はそれらに必ずしも限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。

＜第１実施形態＞
図１及び図２に示すように、第１実施形態のドレーン杭１は、管状の杭本体１０と、上部水抜き材２０と、フィルタ部材３０と、を備えている。上部水抜き材２０は、杭本体１０の上端に接続されている。フィルタ部材３０は、杭本体１０の周壁部１２に形成された複数の吸水孔１４のそれぞれに嵌め込まれている。
ドレーン杭１は、地中の水を地上に排出するための杭であり、上部水抜き材２０の上部が部分的に地上に露出するように地盤に埋め込まれる。

杭本体１０の形状は、この例では円筒状である。なお、杭本体１０の形状は、円筒状には限定されず、四角筒状等であってもよい。地盤への埋め込みが容易な点では、杭本体１０は円筒状が好ましい。

杭本体１０の下端部１６は、下端に向かうにしたがって徐々に縮径する円錐状になっている。また、杭本体１０の下端には開口が形成されておらず、下端部１６は閉じた状態になっている。杭本体１０の下端部１６がこのような形態であれば、ドレーン杭１を地盤に打ち込みやすく、また杭本体１０の下端部１６から土砂が流入することを抑制できる。なお、杭本体１０の下端部１６は円錐状には限定されず、本発明の効果を損なわない範囲であれば下端が開口していてもよい。

杭本体１０の外径は、６０〜９０ｍｍが好ましく、７０〜８０ｍｍがより好ましい。
杭本体１０の内径は、５５〜８７ｍｍが好ましく、６５〜７７ｍｍがより好ましい。
杭本体１０の長さは、適宜設定でき、例えば２５００〜４０００ｍｍとすることができる。

杭本体１０の周壁部１２には、複数の吸水孔１４が形成されている。例えば、ドレーン杭１を地盤に埋め込んだ状態で地震が起きたときには、地中の水が各々の吸水孔１４から杭本体１０内に流入し、上部水抜き材２０を通じて地上に排出される。一般に、地中の水は表層にはあまり存在せず深い層に存在するため、複数の吸水孔１４は杭本体１０の下端部１６寄りに設けられている。杭本体１０の長さ方向における吸水孔１４の位置は、ドレーン杭１を適用する地盤に応じて適宜設定すればよい。

複数の吸水孔１４の配置パターンとしては、杭本体１０の強度がより高くなる点から、周壁部１２の外周面を平面に展開したときに各々の吸水孔１４が千鳥状に配置されているパターンが好ましい。なお、複数の吸水孔１４の配置パターンは、このような千鳥状には限定されない。

ドレーン杭の下側（例えば、下端部１６からドレーン杭全長の１／３の範囲）の周壁部１２の外周面の総面積に対する、複数の吸水孔１４の開口面積の合計の割合を杭本体１０の開口率Ｑとする。このとき、開口率Ｑは、２〜５％が好ましい。開口率Ｑが前記下限値以上であれば、地中の水を地上に排出しやすい。開口率Ｑが前記上限値以下であれば、強度が高いドレーン杭１としやすい。

吸水孔１４の正面視形状は、この例では円形状である。なお、吸水孔１４の正面視形状は、円形状には限定されず、例えば、矩形状等であってもよい。
吸水孔１４の寸法は、前記開口率Ｑを満たすように設定することが好ましい。例えば、吸水孔１４の正面視形状が円形状の場合、正面視での吸水孔１４の直径は、１５〜３０ｍｍが好ましい。

吸水孔１４の数は、前記開口率Ｑを満たすように設定することが好ましい。吸水孔１４の数は、例えば、２０〜３０個とすることができる。

杭本体１０の材質は、特に限定されず、例えば、鉄、ステンレス鋼等の金属、硬質ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン等の樹脂を例示できる。強度が高く、地中への打ち込みが容易な点では、杭本体１０の材質は金属が好ましい。杭本体１０の材質は、１種であってもよく、２種以上であってもよい。
杭本体１０の製造方法は、特に限定されず、公知の方法を利用できる。

上部水抜き材２０は、上端が開口した筒状の部材であり、杭本体１０の上端に接続されている。杭本体１０内に流入した水は、上部水抜き材２０の上端開口部２２から排出される。この例の上部水抜き材２０は、長さ方向の中央部が上端に向かうにしたがって縮径し、それよりも上側部分が細い管状になっている。なお、上部水抜き材２０の形状は、この例の形状には限定されない。

上部水抜き材２０の寸法は、特に限定されず、適宜設定できる。
杭本体１０と上部水抜き材２０との接続構造は、特に限定されず、例えば、螺合による接続が挙げられる。また、杭本体１０と上部水抜き材２０とは、一体に成形されたものであってもよい。

上部水抜き材２０の材質は、特に限定されず、例えば、鉄、ステンレス鋼等の金属、硬質ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン等の樹脂を例示できる。加工性の点では、上部水抜き材２０の材質は樹脂製が好ましい。上部水抜き材２０の材質は、１種であってもよく、２種以上であってもよい。
上部水抜き材２０の製造方法は、特に限定されず、射出成形等の公知の成形方法を利用できる。

フィルタ部材３０は、土砂の流入を抑制するための嵌め込み型の透水性部材であり、各吸水孔１４に嵌め込まれている。
この例のフィルタ部材３０は、図３及び図４に示すように、吸水孔１４に嵌め込まれる円筒状の嵌込部３２と、嵌込部３２の先端部に取り付けられた円板状の蓋部３４と、メッシュ部材３６と、を備えている。蓋部３４の中央部分は円形状に開口した通水部３８になっており、その通水部３８に円形状のメッシュ部材３６が設けられている。例えば、地震が起きたときには、地中の水がメッシュ部材３６を通じて吸水孔１４から杭本体１０内に流入し、土砂はメッシュ部材３６によって杭本体１０内への流入が抑制される。

フィルタ部材３０の通水部３８にメッシュ部材３６を設ける機構は特に限定されない。この例では、嵌込部３２の先端部にメッシュ部材３６が設置された状態で、嵌込部３２の先端部に蓋部３４が螺合によって取り付けられ、メッシュ部材３６が嵌込部３２と蓋部３４で挟持されている。
フィルタ部材３０の形状は、この例の形状には限定されず、吸水孔１４の形状に合わせて適宜設定することができる。

この例のフィルタ部材３０では、嵌込部３２の外面に、蓋部３４側から嵌込部３２の軸方向に延びる複数のリブ３２ａが周方向に間隔をあけて設けられている。これにより、フィルタ部材３０を吸水孔１４にしっかりと嵌め込むことができる。例えば、ハンマー等でフィルタ部材３０を吸水孔１４に打ち込むことで、フィルタ部材３０を吸水孔１４に設けることができる。
フィルタ部材３０のリブ３２ａは、蓋部３４から遠ざかるにつれて低くなっていることが好ましい。これにより、フィルタ部材３０を吸水孔１４に打ち込むことが容易になる。

フィルタ部材３０の寸法は、強度等を考慮して適宜設定すればよい。
嵌込部３２の厚みは、例えば、１〜３ｍｍとすることができる。
リブ３２ａの高さは、例えば、１〜２ｍｍとすることができる。
リブ３２ａの幅は、例えば、１〜４ｍｍとすることができる。
蓋部３４の厚みは、例えば、１〜３ｍｍとすることができる。

嵌込部３２及び蓋部３４の材質は、特に限定されず、例えば、硬質ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン等の樹脂を例示できる。強度が高く、地中での耐久性に優れる点では、フィルタ部材３０の材質は硬質ポリ塩化ビニルが好ましい。嵌込部３２及び蓋部３４の材質は、１種であってもよく、２種以上であってもよい。
嵌込部３２及び蓋部３４の製造方法は、特に限定されず、射出成形等の公知の成形方法を利用できる。

メッシュ部材３６の材質としては、特に限定されず、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）を例示できる。
メッシュ部材３６の目開きは、ドレーン杭１を埋め込む地盤の土砂のサイズに応じて、土砂の流入を抑制できる範囲で適宜設定すればよい。例えば、土砂のサイズが０．０７５〜２ｍｍの地盤は地震によって液状化しやすく、このような地盤にドレーン杭１を埋め込む場合には２００番（目開き０．０７０ｍｍ程度）のメッシュ部材を使用できる。

ドレーン杭１の用途は、特に限定されず、例えば、地震時の液状化対策が挙げられる。具体的には、例えば、電柱やマンホールの周囲に複数本のドレーン杭１を埋め込むことにより、地震時に液状化現象によって電柱が倒れたり、マンホールが地上に露出したりすることを抑制することができる。

以上説明したドレーン杭１にあっては、杭本体１０の吸水孔１４にフィルタ部材３０が嵌め込まれているため、吸水孔１４において杭本体１０とフィルタ部材３０の間に隙間が生じにくい。これにより、土砂の流入を十分に抑制することができ、杭本体１０が土砂で詰まりにくいため、地中の水を地上に排出する効果が十分に発揮される。また、吸水孔１４にフィルタ部材３０を嵌め込むだけのため、構造が簡単で低コストであり、既存の杭本体１０に対しても容易に土砂流入抑制効果を付与できる。

＜第２実施形態＞
図５に示すように、第２実施形態のドレーン杭２は、管状の杭本体１０と、上部水抜き材２０と、フィルタ部材４０と、を備えている。
ドレーン杭２は、フィルタ部材３０の代わりにフィルタ部材４０を備えている以外は、ドレーン杭１と同じ態様である。ドレーン杭２におけるドレーン杭１と同じ部分は同符号を付して説明を省略する。

フィルタ部材４０は、土砂の流入を抑制するための嵌め込み型の透水性部材であり、各吸水孔１４に嵌め込まれている。
この例のフィルタ部材４０は、図６及び図７に示すように、吸水孔１４に嵌め込まれる円筒状の嵌込部４２と、嵌込部４２の先端部に取り付けられた円板状の蓋部４４と、を備えている。蓋部４４の中央部分は通水部４６であり、複数のスリット４８が互いに平行に形成されている。例えば、地震が起きたときには、地中の水がスリット４８を通じて吸水孔１４から杭本体１０内に流入し、土砂はスリット４８を通過せず杭本体１０内への流入が抑制される。

フィルタ部材４０の形状は、この例の形状には限定されず、吸水孔１４の形状に合わせて適宜設定することができる。
この例のフィルタ部材４０では、嵌込部４２の外面に、蓋部４４側から嵌込部４２の軸方向に延びる複数のリブ４２ａが周方向に間隔をあけて設けられている。これにより、フィルタ部材４０を吸水孔１４にしっかりと嵌め込むことができる。例えば、ハンマー等でフィルタ部材４０を吸水孔１４に打ち込むことで、フィルタ部材４０を吸水孔１４に設けることができる。

フィルタ部材４０のリブ４２ａは、蓋部４４から遠ざかるにつれて低くなっていることが好ましい。これにより、フィルタ部材４０を吸水孔１４に打ち込むことが容易になる。

スリット４８の幅は、ドレーン杭２を埋め込む地盤の土砂のサイズに応じて、土砂の流入を抑制できる範囲で適宜設定すればよい。
各々のスリット４８の表面４４ａ側の幅ｄ１（図５、図７）は、０．５〜２．０ｍｍが好ましく、０．５〜１．０ｍｍがより好ましい。スリット４８の幅ｄ１が前記下限値以上であれば、地中の水を地上に排出しやすい。スリット４８の幅ｄ１が前記上限値以下であれば、土砂が杭本体１０内に流入することを抑制しやすい。

図７に示すように、蓋部４４をスリット４８の幅方向に切断したときのスリット４８の断面形状は、スリット４８の幅が蓋部４４の表面４４ａ側から裏面４４ｂ側に向かって広がっている。具体的には、スリット４８の断面形状は、蓋部４４の表面４４ａから裏面４４ｂ側に向かうにつれて幅が漸次広がる部分と、幅が一定の部分とからなる形状である。スリット４８の断面形状がこのような形状であれば、土砂がスリット４８に挟まったとしてもスリット４８から外れやすくなる。
なお、スリット４８の幅は、表面４４ａから裏面４４ｂに向かって段階的に広がっていてもよく、表面４４ａから裏面４４ｂに向かって徐々に広がっていてもよい。スリット４８の幅は、表面４４ａから裏面４４ｂまで一定であってもよい。

各々のスリット４８の裏面側の幅ｄ２（図７）は、１．０〜２．５ｍｍが好ましく、１．０〜１．５ｍｍがより好ましい。スリット４８の幅ｄ２が前記下限値以上であれば、地中の水を地上に排出しやすい。スリット４８の幅ｄ２が前記上限値以下であれば、土砂が杭本体１０内に流入することを抑制しやすい。

各々のスリット４８の長さは、２〜４ｍｍが好ましく、２〜３ｍｍがより好ましい。スリット４８の長さが前記下限値以上であれば、フィルタ部材４０が充分な強度となりやすい。スリット４８の長さが前記上限値以下であれば、水が流入する際にスリット４８に土砂が挟まっても、その土砂が取れやすくなるため、スリット４８が詰まりにくくなる。

吸水孔１４の開口面積に対する、複数のスリット４８の開口面積の合計の割合をフィルタ部材４０の開口率Ｐとする。このとき、開口率Ｐは、３０〜６０％が好ましく、５０〜６０％がより好ましい。開口率Ｐが前記下限値以上であれば、地中の水を地上に排出しやすい。開口率Ｐが前記上限値以下であれば、土砂が杭本体１０内に流入することを抑制しやすい。

スリット４８の数は、前記開口率Ｐを満たすように設定することが好ましい。スリット４８の数は、例えば、４〜８個とすることができる。

フィルタ部材４０の寸法は、強度等を考慮して適宜設定すればよく、例えば、嵌込部４２の厚み、リブ４２ａの高さ、幅、蓋部４４の厚みは、フィルタ部材３０で例示した寸法と同様の寸法とすることができる。

フィルタ部材４０が杭本体１０の吸水孔１４に設けられた状態における、フィルタ部材４０を正面視したときのスリット４８の長さ方向と、杭本体１０の軸方向とがなす角度を角度θとする。このとき、角度θは、０〜１０°が好ましく、０〜５°がより好ましい。角度θが前記範囲内であれば、水が流入する際にスリット４８に土砂が挟まっても、その土砂が取れやすくなるため、スリット４８が詰まりにくくなる。

フィルタ部材４０の材質としては、特に限定されず、例えば、嵌込部３２及び蓋部３４の材質として例示したものと同じものを例示できる。フィルタ部材４０の材質は、１種であってもよく、２種以上であってもよい。
フィルタ部材４０の製造方法は、特に限定されず、射出成形等の公知の成形方法を利用できる。

以上説明したドレーン杭２にあっては、杭本体１０の吸水孔１４にフィルタ部材４０が嵌め込まれているため、吸水孔１４において杭本体１０とフィルタ部材４０の間に隙間が生じにくい。これにより、土砂の流入を十分に抑制することができ、杭本体１０が土砂で詰まりにくいため、地中の水を地上に排出する効果が十分に発揮される。また、吸水孔１４にフィルタ部材４０を嵌め込むだけのため、構造が簡単で低コストであり、既存の杭本体１０に対しても容易に土砂流入抑制効果を付与できる。

本発明においては、フィルタ部材３０のようなメッシュタイプのフィルタ部材は、容易に目を細かくでき、フィルタ部材４０のようなスリットタイプのフィルタ部材に比べ、より高い土砂流入抑制効果を得ることができる。一方、スリットタイプのフィルタ部材は、メッシュタイプのフィルタ部材に比べ、製造が容易でコストが低く、耐久性に優れる。

本発明のドレーン杭では、適用する地盤の種類や土砂のサイズによって、メッシュタイプのフィルタ部材とスリットタイプのフィルタ部材とを使い分けることができる。例えば、土砂のサイズが小さい地盤にはメッシュタイプのフィルタ部材を備えるドレーン杭を使用し、土砂のサイズが大きい地盤にはスリットタイプのフィルタ部材を備えるドレーン杭を使用することができる。例えば、深さによって土砂のサイズが異なる地盤には、メッシュタイプのフィルタ部材とスリットタイプのフィルタ部材を併用したドレーン杭を使用してもよい。

なお、本発明の技術的範囲は前記した実施形態例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、本発明のドレーン杭は、上部水抜き材２０を備えないものであってもよい。本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

１，２…ドレーン杭、１０…杭本体、１２…周壁部、１４…吸水孔、１６…下端部、２０…上部水抜き材、３０…フィルタ部材、３２…嵌込部、３２ａ…リブ、３４…蓋部、３６…メッシュ部材、３８…通水部、４０…フィルタ部材、４２…嵌込部、４２ａ…リブ、４４…蓋部、４６…通水部、４８…スリット。

Claims

地盤に埋め込む管状のドレーン杭であって、
周壁部に１つ以上の吸水孔を有する杭本体と、土砂の流入を抑制するためのフィルタ部材と、を備え、
前記フィルタ部材が前記吸水孔に嵌め込まれている、ドレーン杭。
前記フィルタ部材の通水部にメッシュ部材が設けられている、請求項１に記載のドレーン杭。
前記フィルタ部材の通水部にスリットが形成されている、請求項１に記載のドレーン杭。