JP2023122227A - 排水パイプ用の導水部形成部材及び排水パイプの設置方法 - Google Patents
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- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
- Pit Excavations, Shoring, Fill Or Stabilisation Of Slopes (AREA)
Abstract
Description
本発明は、地盤内に埋設される排水パイプ内に配置された導水部を形成するための導水部形成部材及び排水パイプの施工方法に関する。
盛土や切土等の法面又は斜面を有する地盤には、降雨による土中水を速やかに排出するために、法面又は斜面まで延在する排水パイプが埋設される。排水パイプの周壁には孔が設けられており、土中水はこの孔から排水パイプに浸入して外部に排出される。このような排水パイプが季節により排水頻度が著しく変化する場所等に設置された場合は、土砂等の流入などにより管閉塞が生じ、排水機能の低下が起こり易い。また、植物や細菌などによっても管閉塞が発生することがある。このような管閉塞を回避するため、排水パイプのパイプ本体(筒部)内にフィルター部材(導水材)が配置される(例えば、特許文献1)。
土砂の排水パイプ内への流入を抑止するためには、フィルター部材とパイプ本体との間に隙間が無いことが望ましい。すなわち、フィルター部材の直径は、パイプ本体の内径と同程度とすることが望ましい。しかしながら、フィルター部材の直径をパイプ本体の内径と同程度にすると、フィルター部材をパイプ本体内に挿入する際に、フィルター部材とパイプ本体の内面との間の摩擦力が大きくなり、フィルター部材のパイプ本体内への挿入が困難であった。摩擦力を小さくしてフィルター部材のパイプ本体内への挿入を容易にするために、実際にはパイプ本体の内径よりも小さな直径を有するフィルター部材が用いられていた。
本発明は、以上の背景に鑑み、筒部(ハイプ本体)内に挿入容易であり、かつ筒部の内周面とフィルター部材の外周面との間に隙間が生じない、排水パイプ用の導水部形成部材及び排水パイプの施工方法を提供することを課題とする。
上記課題を解決するために本発明のある態様は、地盤内に埋設される排水パイプ(1,41)用の導水部形成部材(30,43)であって、所定方向に延在し、外周面を有し、前記所定方向に直交する径方向に膨張可能な膨張可能部材(31)と、前記所定方向に延在し、前記膨張可能部材の前記外周面を覆い、水が通過可能な空隙を有し、周方向に伸長可能なフィルター部材(32)とを備える。
この態様によれば、導水部形成部材を筒部内に挿入した後、膨張可能部材を膨張させることによりフィルター部材の外径を大きくすることができる。このため、排水パイプの筒部の内径よりも小さな外径を有する状態で導水部形成部材を筒部内に挿入することにより、筒部内への導水部形成部材の挿入が容易となる。また、挿入後に膨張可能部材を膨張させることにより、筒部の内周面とフィルター部材の外周面との間の隙間を埋めることができ、土砂の排水パイプ内への流入を抑制できる。
上記の態様において、前記所定方向に延在し、前記膨張可能部材(31)内に埋設された芯材(44)を更に備えても良い。
この態様によれば、芯材によって導水部形成部材が曲がり難くなるため、筒部内への導水部形成部材の挿入が更に容易になる。
上記の態様において、前記膨張可能部材(31)は、水を吸収して膨張する高分子吸収材を含んでも良い。
この態様によれば、水によって膨張可能部材が膨張するため、工事現場周辺の環境への影響を抑制できる。
上記の態様において、前記周方向において前記膨張可能部材(31)の前記外周面を覆うように前記膨張可能部材と前記フィルター部材(32)との間に配置され、拡径可能であり、前記水が透過可能な膜部材(33)を更に備えても良い。
この態様によれば、膨張可能部材が膨張する際に、膨張可能部材がフィルター部材の空隙に侵入することが膜部材によって抑制されるため、フィルター部材の導水性の低下を抑制できる。
上記課題を解決するために本発明のある態様は、上記の態様の導水部形成部材を用いて排水パイプ(1,41)を地盤内に設置する方法であって、孔(2a)を有する筒部(2)を前記地盤内に配置するステップと、前記筒部(2)の内径よりも小さな外径を有する前記導水部形成部材(30,43)を前記筒部(2)内に挿入するステップと、前記導水部形成部材(30,43)に水を供給して前記膨張可能部材(31)を膨張させるステップとを備える。
この態様によれば、導水部形成部材の外径が筒部の内径よりも小さいため、導水部形成部材の筒部への挿入が容易となる。また、導水部形成部材の筒部への挿入後に膨張可能部材が水によって膨張するため、筒部の内周面とフィルター部材の外周面との間の隙間を埋めることができ、土砂の排水パイプ内への流入を抑制できるとともに、工事に伴う工事現場周辺の環境への影響を抑制できる。
本発明によれば、筒部内に挿入容易であり、かつ筒部の内周面とフィルター部材の外周面との間に隙間が生じない、排水パイプ用の導水部形成部材及び排水パイプの施工方法を提供することができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図1は、第1実施形態に係る排水パイプ1及びその構成部材を示す。排水パイプ1は、法面等の斜面を有する地盤内に埋設され、地盤に浸透した水を排出するものである。図1(C)に示すように、排水パイプ1は、筒部2と、筒部2内に充填された導水部3とを有する。筒部2は、図1(A)に示す互いに平行に配置された複数の長尺材4と、図1(B)に示す螺旋部材5とを有する。
長尺材4は、真っ直ぐに延在する鋼材であり、耐腐食加工がなされている。互いに平行に配置された複数の長尺材4は、その延在方向から見て円周上に、互いに間隔をおいて配置される。例えば、長尺材4として、直径3mm程度の丸鋼を用いる、12本の長尺材4を互いに等間隔に円周上に配置してもよい。
螺旋部材5は、長尺の鋼材を長尺材4の延在方向に平行な軸線回りに螺旋状に巻回して形成された部材であり、耐腐食加工がなされている。螺旋部材5において軸線方向に互いに隣り合う部分は、互いに離間している。また、螺旋部材5は、軸線方向から見て所定の径を有する円周形状をなす。例えば、螺旋部材5は、縦2mm、横3mmの角形の長尺の鋼材を、外径44mm、内径38mmとなるように、10.2mmピッチで螺旋状に巻回して形成してもよい。
図1(C)に示すように、螺旋部材5の外周側に長尺材4を溶接等により固定することによって、グリッド状構造の筒部2が形成される。グリッド状構造であることから、筒部2に形成された孔2aは大きく、その数も多い。そのため、筒部2の孔2aが水の通り道にぶつかる確率が高く、かつ孔2aが詰まり難く、排水性が高まる。また、長尺材4及び螺旋部材5が鋼材からなるため、強度が高い。また、螺旋部材5の断面が長尺材4に対してなす角度は限定されないため、筒部2の製造が比較的容易である。
図2(C)に示すように、導水部3は、水を通過させるが土砂等を通過させ難い空隙を有する部材である。導水部3は、図2(A)に示す導水部形成部材30が排水パイプ1の径方向の膨張することによって形成される。導水部形成部材30は、排水パイプ1の延在方向に延在し、排水パイプ1の径方向に膨張可能な膨張可能部材31と、排水パイプ1の延在方向に延在し、前記膨張可能部材31の外周面の全体を覆い、水が通過可能で土砂が通過し難い空隙を有し、排水パイプ1の周方向に伸長可能なフィルター部材32とを備える。導水部形成部材30の外径は、筒部2の内径よりも小さい。導水部形成部材30は、膨張可能部材31の外周面の全体を覆うように膨張可能部材31とフィルター部材32との間に配置され、拡径可能であり、水が透過可能な膜部材33を更に備えても良い。導水部形成部材30は、筒部2の延在方向長さに等しい延在方向長さを有することが好ましく、膨張可能部材31、フィルター部材32及び膜部材33は、互いに等しい延在方向長さを有することが好ましい。
膨張可能部材31は、水を吸収して膨張する高分子吸収材を含む。高分子吸収材として、例えば、おむつ等の吸収性物品の吸収体として使用される素材(ポリアクリル酸塩等)を使用しても良い。膨張可能部材31は、その延在方向に直交する断面の形状において円形をなす。
フィルター部材32は、土砂の流入が抑制され、地盤内に浸透した雨水を通過させる素材を含む。フィルター部材32として、例えば、新光ナイロン株式会社製のヘチマロン(登録商標)等のプラスチック立体網状成形品を使用することができる。フィルター部材32は、その延在方向に直交する断面の形状において円環形をなす。
膜部材33は、高分子吸収材等のフィルター部材32の構成素材が透過し難く、水を透過させる素材を含む。膜部材33の拡径は、膜部材33の素材自体の伸縮性によって実現されても良く、ひだ状に折り畳まれた部分が展開することによって実現されても良い。膜部材33として、例えば、織布や不織布を使用することができる。膜部材33は、膨張可能部材31及びフィルター部材32に当接している。
図2(A)に示すように、筒部2内に導水部形成部材30を挿入した後、水を導水部形成部材30に供給する。図2(B)及び(C)に示すように、水(図2(B)中に矢印で示す)によって膨張可能部材31が径方向に向かって膨張することにより、膜部材33及びフィルター部材32が周方向に伸長して拡径する。フィルター部材32の外周面と筒部2の内周面との間の隙間がなくなるまで膨張可能部材31が膨張すると、導水部形成部材30が導水部3となる。水は、作業員が供給するものであっても、土中水であっても良い。
排水パイプ1を地盤内に挿入するために、地盤は削孔される。削孔しても地盤が自立する場合は、必要な長さの孔を設けた後、排水パイプ1をその孔に挿入する。地盤の自立性が低い場合の削孔手段の例を説明する。図3及び図4は削孔のための器具を示し、図5は削孔の手順を示す。
図3は、前面にビット8を有する円環状のヘッドプロテクター9を示し、図4は、前端側にヘッドプロテクター9が取り付けられる円筒状のサポートパイプ10を示す。サポートパイプ10の周壁は孔を有さずに閉塞しており、前方及び後方は開口している。サポートパイプ10の周壁の前端側には凹凸が設けられており、その凸部11は、ヘッドプロテクター9の後面に設けられた溝12に突入している。凸部11が溝12を画成する面に係止されるため、サポートパイプ10を周方向に回転させるとヘッドプロテクター9も回転する。また、サポートパイプ10を前進させると、ヘッドプロテクター9も前進するが、サポートパイプ10を後退させると、凸部11が溝12から抜けてヘッドプロテクター9はサポートパイプ10から分離する。サポートパイプ10の外径は、筒部2の内径よりも小さく、ヘッドプロテクター9の外径は、筒部2の外径よりも大きい。従って、筒部2の内側にサポートパイプ10を配置してサポートパイプ10の前端側にヘッドプロテクター9を取り付けると、前後方向において、筒部2はヘッドプロテクター9に整合するように配置される。
図5(A)は、削孔サイクルの最初の状態を示す。ヘッドプロテクター9が取り付けられたサポートパイプ10の前端側が、地盤内に突入しており、サポートパイプ10は、筒部2の内側に配置されている。
サポートパイプ10を周方向に回転させてビット8で地盤を円環状に削りながら、ヘッドプロテクター9及びサポートパイプ10を300~500mm程度前進させる(図5(B))。この時、筒部2は、移動せず、サポートパイプ10の前端側に地盤の土砂が侵入する。続いて筒部2を、その前端がヘッドプロテクター9の後面に当接するまで前進させる(図5(C))。続いて、サポートパイプ10の前端側に侵入した土砂を削岩機13により水削孔する(図5(D))。この時、サポートパイプ10の周壁に孔がないため、削岩機13から放出された水はサポートパイプ10の外側に放出されず、排水パイプ1の設置箇所の周辺の地盤を弛めない。スライム状になった土砂を排出し、削岩機13を後退させる(図5(E))。以上のサイクルを繰り返して、地盤を削孔する。
目的の深さまで削孔したら、サポートパイプ10を周方向の逆向きにわずかに回転させて後退させる。すると、ヘッドプロテクター9がサポートパイプ10から分離し、ヘッドプロテクター9と筒部2とが孔内に残る。ヘッドプロテクター9は孔内に残置される。
図2に示すように、作業員は、筒部2内に導水部形成部材30を挿入し、導水部形成部材30に水を供給して膨張可能部材31を膨張させることにより、フィルター部材32の外周面を筒部2の内周面に当接させる。水は、を筒部2と導水部形成部材30との間の隙間に挿入したホース(図示せず)等から供給しても良く、筒部2の孔2aを通過する土中水を利用しても良い。
第1実施形態の作用効果について説明する。
導水部形成部材30の外径が筒部2の内径よりも小さいので、導水部形成部材30の筒部2への挿入が容易である。また、完成状態では、フィルター部材32の外周面が筒部2の内周面に当接しているため、土砂の筒部2内への流入を抑制できる。
膨張可能部材31とフィルター部材32との間に膜部材33があるため、膨張可能部材31が膨張する際に、膨張可能部材31が膨張時にフィルター部材32の空隙に侵入してフィルター部材32の空隙率が低下することが抑制される。
膨張可能部材31が水によって膨張可能であるため、工事現場で周囲の環境を汚染させることなく膨張可能部材31を膨張させることができる。また、膨張可能部材31の膨張が不十分な状態で排水パイプ1が設置されても、筒部2内に侵入した雨水によって膨張可能部材31が膨張するため、筒部2の内周面とフィルター部材32の外周面との間の隙間が塞がれる。
次に、図6を参照して本発明に係る第2実施形態を説明する。説明に当たって、第1実施形態と共通する構成は、その説明を省略し同一の符号を付す。
第2実施形態に係る排水パイプ41は、筒部2と、筒部2内に充填された導水部42とを備える。導水部42は、水を通過させるが土砂等を通過させない空隙を有する部材である。導水部42は、図6(A)に示す導水部形成部材43が排水パイプ41の径方向の膨張することによって形成される。導水部形成部材43は、膨張可能部材31と、フィルター部材32と、膨張可能部材31に埋設された芯材44とを備える。導水部形成部材43は、膜部材33を更に備えても良い。
芯材44は、膨張可能部材31、フィルター部材32及び膜部材33よりも曲げ変形し難い。芯材44は、径方向における膨張可能部材31の中心に配置されることが好ましい。芯材44は、導水部形成部材43の延在方向の全長に渡って存在することが好ましいが、複数の芯材44が、導水部形成部材43の延在方向に互いに離間するように設けられても良い。芯材44として、例えば、鋼製又は樹脂製のパイプ又は棒を使用しても良い。
芯材44の存在によって、導水部形成部材43が曲がり難くなるため、導水部形成部材43の筒部2内への挿入が容易になる。
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。筒部として、鋼管又はプラスチック管の周壁に孔を設けたものを使用しても良い。新設の盛土に排水パイプを設置する場合は、地盤の削孔後に筒部を挿入するのではなく、形成途中の盛土の表面に排水パイプ又は筒部を配置しても良い。膨張可能部材は、高分子吸収材に代えて又は加えて、所定の物質と化学反応することによって膨張する物質を含んでも良い。
1,41:排水パイプ
2 :筒部
3,42:導水部
30,43:導水部形成部材
31 :膨張可能部材
32 :フィルター部材
33 :膜部材
44 :芯材
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33 :膜部材
44 :芯材
Claims (5)
- 地盤内に埋設される排水パイプ用の導水部形成部材であって、
所定方向に延在し、外周面を有し、前記所定方向に直交する径方向に膨張可能な膨張可能部材と、
前記所定方向に延在し、前記膨張可能部材の前記外周面を覆い、水が通過可能な空隙を有し、周方向に伸長可能なフィルター部材と
を備える、導水部形成部材。 - 前記所定方向に延在し、前記膨張可能部材内に埋設された芯材を更に備える、請求項1に記載の導水部形成部材。
- 前記膨張可能部材は、水を吸収して膨張する高分子吸収材を含む、請求項1又は2に記載の導水部形成部材。
- 前記周方向において前記膨張可能部材の前記外周面を覆うように前記膨張可能部材と前記フィルター部材との間に配置され、拡径可能であり、前記水が透過可能な膜部材を更に備える、請求項3に記載の導水部形成部材。
- 請求項3又は4に記載の導水部形成部材を用いて排水パイプを地盤内に設置する方法であって、
孔を有する筒部を前記地盤内に配置するステップと、
前記筒部の内径よりも小さな外径を有する前記導水部形成部材を前記筒部内に挿入するステップと、
前記導水部形成部材に水を供給して前記導水部形成部材の前記膨張可能部材を膨張させるステップと
を備える方法。
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