JP2021116613A - 連結部材 - Google Patents

Abstract

【課題】排水管の通水経路とドレーン材の通水経路とを有孔管を用いることなく連結可能な連結部材を提供する。【解決手段】軟弱地盤中に打設された鉛直ドレーン材２に地表付近で通水可能に係合された水平ドレーン材３と、排水を行うための排水管４とを連結する連結部材１０であって、内部が空洞で通水可能な胴体部２１と、胴体部２１の両端に設けられ、その内径が排水管４の外径と同一である管接続部２２と、胴体部２１の両側面から突出し、胴体部２１の空洞と連通するとともに扁平状の水平ドレーン材３を嵌合可能な嵌合口を有するドレーン材接続部２３とを備える。【選択図】図３

Description

本発明は、軟弱地盤を排水して改良する際に、ドレーン材と排水管とを連結するために用いる連結部材に関する。

軟弱地盤（以下、「改良地盤」ともいう）を改良する技術分野において、盛土荷重による排水により、あるいは、改良すべき軟弱地盤上を密封シートで被覆するとともに、真空圧（以下、「負圧」ともいう）を付与することで改良地盤中に改良地盤周辺部と隔離された減圧領域を作り出すことにより軟弱地盤を改良する方法が知られている。

例えば、特許文献１では、改良地盤中に所定の間隔をおいて設置した各鉛直ドレーン材に水平ドレーン材を介して繋がる集水管下側の改良地盤内に改良地盤外へと通じる排水タンクを配置して、真空圧の負荷に伴って改良地盤内から吸い出された間隙水を真空圧の伝播経路とは別の排水経路を通じて排出することが記載されている。

特開２００３−５５９５１号公報

従来の軟弱地盤の改良では、有孔管を使用している。有孔管は、塩化ビニル樹脂等の管の周面に適切な間隔ごとに穿孔したものであり、軟弱地盤中の水分（間隙水）を集水するために設けられている。この孔から水分を集水する際に、水分に伴って土砂が流入することを防止するために、有孔管は外周面を被覆材で覆われている。

しかしながら、有孔管の外周面を被覆して土粒子の流入を防止するため、被覆材は使用頻度に応じて当然に目詰まりして排水効率を低下させる傾向にある。そのため、地盤改良が完了する以前であるにもかかわらず、限度を超えて被覆材が目詰まりした場合、埋設された有孔管を掘削して、その外周面の被覆材を新品交換する必要に迫られるなど、工事の進捗に対する重大な阻害要因になる。

また、改良地盤中に真空圧を付与する真空圧密工法を用いる場合には、真空ポンプから排水管の末端のドレーンまで真空圧を確実に伝えることにより、満遍なく間隙水を排水することが望まれている。

本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、排水管の通水経路とドレーン材の通水経路とを有孔管を用いることなく連結可能な連結部材を提供することを目的とする。また、真空圧密工法を用いる場合には、負圧を低下させることなく連結可能な連結部材を提供することを目的とする。

上述した目的を達成する本発明の一態様は、軟弱地盤中に打設された鉛直ドレーン材に地表付近で通水可能に係合された水平ドレーン材と、排水を行うための排水管とを連結する連結部材であって、内部が空洞で通水可能な胴体部と、胴体部の両端に設けられ、その内径が排水管の外径と同一である管接続部と、胴体部の両側面から突出し、胴体部の空洞と連通するとともに扁平状の水平ドレーン材を嵌合可能な嵌合口を有するドレーン材接続部とを備える。

本発明の一態様によれば、排水管とドレーン材とが十文字に交差して結合し、内部が連通する４端子より構成されることで、排水管の通水経路とドレーン材の通水経路とを有孔管を用いることなく連結可能な連結部材とすることができる。また、真空圧密工法を用いる場合には、負圧を低下させることなく連結可能となる。

このとき、本発明の一態様では、ドレーン材接続部の嵌合口は断面視が矩形状であり、内側に波状の抜け止め部を備えるようにしてもよい。

このようにすることにより、ドレーン材接続部に水平ドレーン材を嵌合した際により抜けにくい形態となり、負圧の低下が少ない状態とすることができる。

また、本発明の一態様では、ドレーン材接続部の基端部内面には、水平ドレーン材の過嵌入を防止するストッパが形成されていてもよい。

このようにすることで、水平ドレーン材を連結部材に嵌合した際に過嵌入を防止することができる。

以上説明したように本発明によれば、排水管の通水経路とドレーン材の通水経路とを有孔管を用いることなく連結することができる。また、真空圧密工法を用いる場合には、負圧を低下させることなく連結可能することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る連結部材を適用した軟弱地盤改良システムの概略を説明する斜視図である。 図２は、鉛直ドレーン材の一例を示す断面図である。 図３は、本発明の一実施形態に係る連結部材を示す斜視図である。 図４は、本発明の一実施形態に係る連結部材を示す図であり、図４（Ａ）は正面図、図４（Ｂ）はＡ−Ａ線による断面を平面視した平面図、図４（Ｃ）は胴体部の側面図である。

以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。

図１は、本発明の一実施形態に係る連結部材を適用した軟弱地盤改良システムの概略を説明する斜視図である。図１に示すように、軟弱地盤改良システム１は、改良地盤を対象として設置され、鉛直ドレーン２、水平ドレーン３、排水管４、真空設備５、及び、本発明の一実施形態に係る連結部材１０などから構成される。なお、以下の説明では、真空設備５を用いた真空圧密工法を用いることを前提に説明を行うが、軟弱地盤の改良において必ずしも真空圧密工法を用いる必要はなく、例えば、盛土荷重により排水を行うような場合に本発明の一実施形態に係る連結部材１０を適用してもよい。

鉛直ドレーン２は、例えば図２に示すように、改良地盤中の間隙水が通る芯材１１と、芯材１１の周囲に設けられ改良地盤中の間隙水が透過する被覆材１２とを有する。芯材１１は、長尺体の両面に長手方向に亘る隔壁が幅方向に複数立設されることにより、長手方向に改良地盤内の水分の通水路となる溝１１ａが複数形成されている。この芯材１１は、地盤沈下へ追随する可撓性と、変形しても通水性能を維持する材料である。この可撓性により長尺ものを供給容易なリール巻きにできるため、コンパクトで運搬等の利便性や使い勝手も良好である。この芯材１１は、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、その他の樹脂材料を用いて形成される。また、芯材１１は、例えば生分解性の樹脂材料で形成することにより、改良地盤中に残置した場合にも環境負荷を低減させることができる。

芯材１１の周囲を覆う被覆材１２は、透水性を有する材料、例えばポリエステル製の不織布から形成されている。被覆材１２は、芯材１１の周囲に巻回され、熱溶着等によって接着されることにより芯材１１の周囲を覆う。また、被覆材も、芯材同様に、例えば生分解性の不織布で形成することにより、環境負荷を低減させることができる。

水平ドレーン３は、鉛直ドレーン２と同様に、芯材と、芯材を覆う被覆材とを有し、長尺状に形成されている。芯材は、例えば、硬質塩化ビニル樹脂、その他の樹脂材料を用いてエンボス加工により形成され、被覆材は、ポリエステル系不織布から形成されている。また、水平ドレーン３は、芯材、被覆材ともに、例えば生分解性材料により形成することにより、環境負荷を低減させることができる。かかる水平ドレーン３は、地盤変形への追従性および通水性能に優れ、かつ軽量で作業効率もよい。鉛直ドレーン２は、地表に突出されている余長部を水平ドレーン３の上に重ねて接続され、また、水平ドレーン３は、後述する本発明の一実施形態に係る連結部材１０を介して排水管４と連結され、その排水管４を介して負圧が伝搬されるとともに、鉛直ドレーン２が吸引した改良地盤中の間隙水を排水管４へ流す。

排水管４は、例えば、硬質塩化ビニル、ポリエチレン、その他の樹脂材料を用いて形成された無孔管である。排水管４は、例えば、数メートルの長さの複数の配管が、後述する本発明の一実施形態に係る連結部材１０により連結される。

真空設備５は、一例として、真空ポンプ、気水分離タンク、排水ポンプなどから構成されている。真空ポンプにより吸引される水と空気は、真空ポンプの直前で気水分離タンクに流入して水と空気に分離する。水は気水分離タンク内に内蔵された排水ポンプで排出され、空気のみが真空ポンプに達して排出される。間隙水および空気は、鉛直ドレーン２、水平ドレーン３および排水管４を介して真空設備５に流入する。

多数の鉛直ドレーン２は、図１に示すように、改良地盤を平面視して網羅するように、例えば碁盤目の交点といった所定間隔毎に配置され、それぞれが鉛直方向に深く埋設され、頭部のみを地上に残して負圧系統へ接続可能にされる。このとき、例えば、定尺ものを適宜枚数だけ熱溶着してつなぎ合わせた密封シート等により、改良地盤の全面は漏れなく被覆される。真空設備５内の真空ポンプは負圧を発生し、その負圧を排水管４から水平ドレーン３および鉛直ドレーン２の上から下へと向かう順に末梢まで浸透させるように負圧系統が構成されている。なお、図１の矢印は、改良地盤の地下水が排水される方向を示しており、負圧の付与される方向の逆方向である。

軟弱地盤改良システム１は、真空圧密を適用する改良地盤に密封シートを被覆して周辺部から隔離し、その密封シートの下に打設された複数の鉛直ドレーン２、および鉛直ドレーン２と地表近傍で通水可能に係合された水平ドレーン３に対し、真空設備５の負圧を付与して減圧領域を形成するとともに、負圧を付与する経路をたどって減圧領域から排水することにより改良地盤を改良するように構成されている。また、負圧を付与する経路は真空設備５から排水管４、水平ドレーン３および鉛直ドレーン２の順番であり、排水管４と水平ドレーン３とは双方の接続部における負圧の低下を最小限にする接続形態である。この接続形態は、本発明に係る連結部材１０によって実現される。

軟弱地盤改良システム１は、改良地盤に設置されて稼動し、鉛直ドレーン２の末端まで負圧を浸透させて減圧領域を形成する。また、改良地盤は、密封シートを被覆して端部を改良地盤の中へ埋設するので、減圧領域の負圧を漏らし難く、維持し易い。このため、改良地盤は、大気圧が載荷されて強く押下られる。その結果、軟弱地盤であった改良地盤から、土壌の間隙水および空気が鉛直ドレーン２を通して吸い出されることにより、軟弱地盤は改良される。

図３は、本発明の一実施形態に係る連結部材を示す斜視図である。図３に示すように、連結部材１０は、内部が空洞で通水可能な胴体部２１と、胴体部２１の両端に設けられ、その内径が排水管４の外径と同一である管接続部２２と、胴体部２１の両側面から突出し、胴体部２１の空洞と連通するとともに扁平状の水平ドレーン３材を嵌合可能な嵌合口を有するドレーン材接続部２３とを備える。

このように、本発明の一実施形態に係る連結部材１０では、排水管４が連結される管接続部２２と、ドレーン材が連結されるドレーン材接続部２３とが、十文字に交差して結合し、内部が連通する４端子より構成され、水平ドレーン３は、排水管４に接続部での真空圧の低下が最小限になるように連結される。すなわち、排水管４の連結においては、連結部材１０の管接続部２２の内径が排水管４の外径と同一であるように設計され、水平ドレーン材３の連結においては、ドレーン材接続部２３の嵌合口が扁平状の水平ドレーン材３を嵌合可能な形状となっている。このとき、接続された排水管４の内面と連結部材１０の胴体部２１の内面とが面一となっていることが望ましい。

このように、軟弱地盤の改良において、本発明の一実施形態に係る連結部材１０を用いることにより、従来のように有孔管を介在させないため、有孔管の外周面を被覆して土砂の吸入を防止するため被覆材の目詰まりの害、すなわち、被覆材が目詰まりすることによる真空度の低下、場合によっては埋設された有孔管の外周面の被覆材を新品交換するために掘削を要する補修工事、などによる無駄をなくし、施工の信頼性を高め、より経済性を向上させることが可能である。

また、本発明の一実施形態に係る連結部材１０は、排水管４を接続する接続部と、水平ドレーン３を接続する接続部との間に介在し、それぞれを嵌合して連通する。すなわち、連結部材１０は、水平ドレーン３と、排水管４とで、双方の接続部が連通することを特徴とする。その結果、十字交差型で接続部における負圧の低下が少なくすることができ、真空ポンプからの圧力ロスを低減して、集水した水を良好に流通させることが可能である。

図４は、本発明の一実施形態に係る連結部材を示す図であり、図４（Ａ）は正面図、図４（Ｂ）はＡ−Ａ線による断面を平面視した平面図、図４（Ｃ）は胴体部の側面図である。本発明の一実施形態に係る連結部材１０では、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、管接続部２２とドレーン材接続部２３とが、十文字に交差して結合し、内部が連通する４端子より構成されている。なお、図４（Ａ）〜（Ｃ）はあくまでも概略図であり、連結部材１０の各構成の形状、大きさ、長さ、奥行き等は図４（Ａ）〜（Ｃ）に示される態様に限定されるわけではない。

管接続部２２は、連結部材１０の胴体部２１の長手方向Ｙの両端に、円筒形の開口端により形成され、排水管４が嵌合する。このとき、管接続部２２の内径と排水管４の外径が同一となるように設計されている。また、接続された排水管４の内面と連結部材１０の胴体部２１の内面とが面一となっていることが望ましい。また、ドレーン材接続部２３は、胴体部２１の両側面から直径方向Ｘに突出した中空翼状の両翼端において、矩形断面の嵌合口により形成される。ドレーン材接続部２３の嵌合口は、扁平状の水平ドレーン材３の接続部分と同一の形状とすることにより、水平ドレーン材３が嵌合する。あるいは、鉛直ドレーン材２が嵌合するようにしてもよい。

本発明の一態様では、図４（Ｃ）に示すように、ドレーン材接続部２３の嵌合口は断面視が矩形状であり、内側に波状の抜け止め部２４を備えるようにしてもよい。このようにすることにより、ドレーン材接続部２３に水平ドレーン材３を嵌合した際により抜けにくい形態となる。なお、抜け止め部２４は必ずしも波状に形成されている必要はなく、例えば、三角形、矩形、半円形、半楕円形などでも良く、また、これらの抜け止め部２４は連続的に形成されていても、断続的に形成されていてもよい。

また、本発明の一態様では、ドレーン材接続部２３の基端部内面には、水平ドレーン材３の過嵌入を防止するストッパ２５が形成されていてもよい。例えば、図４（Ｂ）に示すように、ストッパ２５は、ドレーン材接続部２３の基部に位置し、ドレーン材接続部２３の厚さ方向を支持するように格子状に形成されている。ドレーン材接続部２３に嵌入された水平ドレーン３は、ストッパ２５に突き当たるため、それ以上は深く進入できないように適切な奥行き位置で保持される。

図１にも示すように、連結部材１０は、４端子の全てに対する連結を完了することにより、排水管４の接続部と、水平ドレーン３の接続部と、を嵌合して連通する。つまり、水平ドレーン３は排水管４に双方の接続部で連通する。連結部材１０は、例えば、塩化ビニル樹脂等の材料により簡素かつ安価に提供できるため軟弱地盤の改良に好適であり、工事完了の後は、使い捨てと、反復利用とのいずれであっても構わない。また、連結部材１０は、基本的に十字型の４端子形状を例示したが、接続形態によっては、Ｔ字型の３端子形状、Ｌ字型の２端子形状、あるいは斜め交差であっても構わない。

以上説明したように、本発明に係る連結部材によれば、排水管と水平ドレーン材とを十文字に交差して結合し、内部が連通する４端子として構成されることで、排水管の通水経路とドレーン材の通水経路とを有孔管を用いることなく連結可能な連結部材とすることができる。また、真空圧密工法を用いる場合には、負圧を低下させることなく連結可能することができる。

以上の通り、本発明の各実施形態及び各実施例について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは、当業者には、容易に理解できるであろう。従って、このような変形例は、全て本発明の範囲に含まれるものとする。

例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、連結部材の構成も本発明の各実施形態及び各実施例で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。

１ 軟弱地盤改良システム、２ 垂直ドレーン、３ 水平ドレーン、４ 排水管、５ 真空設備、１０，２０ 連結部材、１１ 芯材、１１ａ 溝、１２ 被覆材、１３ ドレーン材接続部、２１ 胴体部、２２ 管接続部、２３ ドレーン材接続部、２４ 抜け止め部、２５ ストッパ

Claims (3)

1. 軟弱地盤中に打設された鉛直ドレーン材に地表付近で通水可能に係合された水平ドレーン材と、排水を行うための排水管とを連結する連結部材であって、
   内部が空洞で通水可能な胴体部と、
   前記胴体部の両端に設けられ、その内径が前記排水管の外径と同一である管接続部と、
   前記胴体部の両側面から突出し、前記胴体部の空洞と連通するとともに扁平状の前記水平ドレーン材を嵌合可能な嵌合口を有するドレーン材接続部と
   を備えることを特徴とする連結部材。
2. 前記ドレーン材接続部の前記嵌合口は断面視が矩形状であり、内側に波状の抜け止め部を備えることを特徴とする請求項１に記載の連結部材。
3. 前記ドレーン材接続部の基端部内面には、前記水平ドレーン材の過嵌入を防止するストッパが形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の連結部材。

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