JP4996704B2

JP4996704B2 - 集水管

Info

Publication number: JP4996704B2
Application number: JP2010041624A
Authority: JP
Inventors: 正吏福岡; 久弥鈴木; 昭博清水
Original assignee: Mitsubishi Plastics Inc
Current assignee: Mitsubishi Plastics Inc
Priority date: 2006-12-01
Filing date: 2010-02-26
Publication date: 2012-08-08
Anticipated expiration: 2027-11-28
Also published as: JP2010163859A; JP2008157016A

Description

本発明は、集水管に関し、詳しくは、傾斜地等の地盤中に含有されている水を集水し、地盤中から排出する際に使用する集水管に関する。

傾斜面における地滑りを防止するため、図３の断面図示すように、管壁に多数の集水孔（図示省略）を設けた集水管３１を地盤３２の岩盤部分３２ａまで挿入し、地盤中に含有されている水を集水孔から集水管３１内に流入させ、集水管３１から必要に応じて設けられる集水枡（集水井）３３を通して外部（傾斜地外）に排出することが行われている（例えば、特許文献１参照。）。また、集水管の構造として、管断面形状を凹凸の波形形状とし、凹部に集水孔を設けたものが知られている（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００１−９００９４号公報特開２００５−４２３０１号公報

集水管として一般的な合成樹脂管や鋼管を使用する場合、管壁に設ける集水孔は、集水管の軸線に直交する方向で集水管の全周に形成されているため、地盤中から集水管内に水が流入する集水効率には優れているものの、集水管内に流入した水が集水管内を流れる間に集水管の下側に位置する集水孔から地盤中に流出し、地盤中の水を外部に排出する排出効率が低くなって全体的な排水効率が落ちるため、十分な排水量を得るためには多数の集水管を施工する必要があった。

一方、前記特許文献２に記載された集水管は、管内を流れる水量が少ない場合には、管内から管外への流出量を少なくする効果が得られるが、水量が多いときには充分な効果を得ることができない。さらに、特殊な断面形状を有しているため、一般的な集水管に比べて高価であり、集水管同士の接続にも特殊な構造を必要とするため、施工コストも高額になってしまうという問題がある。

また、開削施工で施工される集水管の場合は、管の一側方の管壁にのみ集水孔を設け、施工時に集水孔を上方に向けた状態で集水管を設置することも行われているが、一般的に推進工法で施工される小口径管の場合は、集水管の上下方向を揃えるのに手間が掛かるという問題がある。

そこで本発明は、従来の集水管の集水効率を損なうことなく排出効率を向上させ、全体的な排水効率の向上が図れるとともに、施工性やコストに悪影響を与えることがない集水管を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の集水管は、管壁に集水孔を設けた集水管において、前記集水孔の軸線を前記集水管の軸線に対して管内側を流水方向に向けて２５〜４５度傾斜させ、前記集水孔の孔径を４〜５ｍｍとするとともに、前記集水孔を前記集水管の径方向から見たときの面積が直径５ｍｍの円の面積に対して１００％以上としたことを特徴としている。

本発明の集水管によれば、集水管の外を流れる水に対しては流入しやすい状態で設けることができるとともに、集水管下部に位置する集水孔は水の流れに逆行する状態となるので、集水管内を流れる水が集水孔を通って地盤中に流出する量を少なくすることができ、地盤中の水を効率よく排出することができる。

本発明の集水管の一形態例を示す断面図である。従来の集水管の一例を示す断面図である。集水管の施工例を示す断面図である。

図１は本発明の集水管の一形態例を示す断面図であって、集水管１１は、一般的な合成樹脂管や鋼管の管壁に複数の集水孔１２を設けたものであって、この集水孔１２は、その孔径を４〜５ｍｍとする。また、集水孔１２の傾斜角度θは、集水孔１２の軸線１２ａを集水管１１の軸線１１ａに対して流水方向に向けて２５〜４５度傾斜させた状態にして穿設されており、この傾斜方向は、集水管施工後の状態において、管外側１２ｂに対して管内側１２ｃが、図１に矢印Ａで示す流水方向に向くように設定される。また、集水孔１２を集水管１１の径方向から見たときの面積は、直径５ｍｍの円の面積に対して１００％以上である。

一方、図２は従来の一般的な集水管の一例を示す断面図であって、図２に示す従来の集水管２１における集水孔２２は、軸線２２ａを集水管２１の軸線２１ａに対して直行する方向、すなわち、法線方向に設定されており、集水孔２２を集水管２１の径方向から見たときの形状は、直径ｄ２の円形状Ｃとなる。

本発明の形態例における集水孔１２の設置数は、集水管１１として使用する管の口径や厚さ、所望の排水性能、上述の諸条件等を考慮して設定されるが、通常は、従来の集水管と同等以上の排水性能が得られるように設定すればよい。すなわち、前記傾斜角度θと前記直径ｄ１と管壁の厚さｔとは互いに密接な関係にあり、管壁の厚さｔが小さなときには直径ｄ１を小さくして傾斜角度θを小さくすることが好ましく、管壁の厚さｔが大きなときには直径ｄ１を大きくして傾斜角度θを大きくすることが好ましい。

前記傾斜角度θは、加工性を考慮すると２５〜４５度の範囲が好ましく、特に３０度が最適である。この傾斜角度θを小さくし過ぎると集水孔１２の穿孔が困難になるだけでなく、直径ｄ１が小さいときには集水効率が悪化する。逆に傾斜角度θを４５度を超える角度にすると、集水孔１２を傾斜させた効果を十分に発揮できなくなる。

例えば、管壁の厚さｔが同じ場合でも、傾斜角度θと直径ｄ１との関係では、傾斜角度θが小さいときに直径ｄ１を大きくし過ぎると、集水孔１２における管外側１２ｂの下流端部と管内側１２ｃの上流端部との間に管壁内外を管壁と垂直方向（径方向）に開口する部分の寸法ｐが大きくなり、管壁と垂直方向に開口する面積が大きくなって管内から管外への流出量が多くなってしまうことがある。逆に、傾斜角度θが大きいときに直径ｄ１を小さくし過ぎると、開口する部分の面積が小さくなりすぎたり、管壁と垂直方向に開口することがなくなったりするので、集水効率が低下してしまうことがある。

また、後述の実施例によれば、孔径が４〜５ｍｍの集水孔１２を集水管１１の径方向から見たときの楕円形状Ｄにおける面積Ｄｓは、従来の集水管２１の軸線２１ａに対して集水孔２２の軸線２２ａを直行する方向に設定した直径５ｍｍの集水孔２２の円形状Ｃの面積Ｃｓに対して１００％以上に設定すべきであり、１３０％以上、更に１５０％以上、更には１８０％以上にすることが望ましい。前記面積Ｃｓに対する前記面積Ｄｓが１００％未満になると地盤中に含有する水を集水する能力が低下して十分な排水効率が得られなくなることがあり、逆に面積Ｄｓを大きくし過ぎると集水管１１内を流れる水が下側に位置する集水孔１２から再び地盤中に流れ出てしまう量が増加するため、このときも十分な排水効率が得られなくなることがある。

通常、図２に示す従来構造の集水管２１を本発明の集水管１１に置き換える場合は、集水孔１２の直径ｄ１を、従来の集水孔２２の直径ｄ２と同じ寸法とし、傾斜角度θを２５〜４５度に設定することにより、排水効率を大幅に向上させることが可能である。

このような集水孔１２を所定数設けた集水管１１は、従来の図２に示すような集水管２１に比べて全体的な排水効率が向上するので、施工本数の削減を図れたり、傾斜面の崩壊をより確実に防止したりすることができる。また、集水管１１には、従来の集水管２１と同様の汎用のパイプを利用することができるので、集水管１１同士の接続も従来と同様のソケットを用いて容易に行うことができ、製造コストや施工コストが上昇することはない。

なお、集水孔１２の軸線１２ａは、集水管１１の軸線１１ａに交わらない状態であってもよく、集水孔の軸線と集水管の外面との交点を通る円（集水管の断面）の法線に対して傾斜していればよい。この場合も、集水孔が流れ方向に対して傾斜している場合は、管内面側を下流側に向けておく必要がある。

まず、集水孔の集水効率を評価するため、内径１０７ｍｍ、長さ１ｍのパイプの一端に、集水孔に相当する直径５ｍｍの通孔を設けた平板からなるキャップを装着し、キャップを下方に向けてパイプを鉛直方向に立てた状態でパイプ内に水を注入し、パイプ内の水の高さを１ｍに維持して一定圧力を保持させた状態で１分間に流出する水量を測定した。

測定は、直径５ｍｍの通孔をキャップ面から３０度傾斜させたもの（実施例１：孔径ｄ＝５ｍｍ、傾斜角度θ＝３０度）、直径５ｍｍの通孔をキャップ面から４５度傾斜させたもの（実施例２：孔径ｄ＝５ｍｍ、傾斜角度θ＝４５度）、直径５ｍｍの通孔をキャップ面から２５度傾斜させたもの（実施例３：孔径ｄ＝５ｍｍ、傾斜角度θ＝２５度）、直径４ｍｍの通孔をキャップ面から３０度傾斜させたもの（実施例４：孔径ｄ＝４ｍｍ、傾斜角度θ＝３０度）４種の実施例と、直径５ｍｍの通孔を従来と同様にキャップ面に対して垂直としたもの（比較例１：孔径ｄ＝５ｍｍ、傾斜角度θ＝９０度。図２における集水孔２２に相当。）、直径４ｍｍの通孔をキャップ面から４５度傾斜させたもの（比較例２：孔径ｄ＝４ｍｍ、傾斜角度θ＝４５度）、直径３ｍｍの通孔をキャップ面から３０度傾斜させたもの（比較例３：孔径ｄ＝３ｍｍ、傾斜角度θ＝３０度）、直径３ｍｍの通孔をキャップ面から４５度傾斜させたもの（比較例４：孔径ｄ＝３ｍｍ、傾斜角度θ＝４５度）、直径６ｍｍの通孔をキャップ面から３０度傾斜させたもの（比較例５：孔径ｄ＝６ｍｍ、傾斜角度θ＝３０度）、直径６ｍｍの通孔をキャップ面から４５度傾斜させたもの（比較例６：孔径ｄ＝６ｍｍ、傾斜角度θ＝４５度）の６種の比較例についてである。

また、集水管の排出効率を評価するため、基準外径が４８ｍｍ、基準厚さが４ｍｍの汎用の硬質塩化ビニル管であるＶＰ４０を実験用のパイプとして使用し、長さ２ｍとした各パイプに、管軸方向に１００ｍｍピッチの１８箇所に、周方向に等間隔（９０度間隔）で４箇所の通孔を形成した。各パイプに設けた通孔は、前記集水効率の評価と同様とした。測定は、管軸方向の一つの孔列を下方に向けた状態で各パイプを水平に配置し、パイプの一端から流量ΔＨｍ［Ｌ／ｍｉｎ］の水を流入させ、他端から排出される水の流量ΔＨｃを測定し、下記計算式によって排出効率χｃを算出した。なお、実施例１〜４及び比較例２〜６におけるパイプは、通孔の管外側が流入側、管内側が排出側に向くように配置した。

χｃ＝（ΔＨｃ／ΔＨｍ）×１００
χｃ：排出効率
ΔＨｍ：流入量
ΔＨｃ：排出量

実施例１〜４及び比較例１〜６における通孔の形成条件、面積Ｃｓを１００としたときの面積Ｄｓの比率（面積比率［％］）、比較例１の集水効率を１００としたときの各実施例及び参考例における集水効率の比率［％］、各水流入量における排出効率［％］、比較例１に対する各実施例及び比較例２〜６の評価を表１にまとめて示す。

この結果から、比較例１と比較して、孔径５ｍｍの通孔を使用した実施例１〜３は共に良好な結果が得られた。また、比較例２〜６の場合、孔径が小さいものでは全般的に比較例１に比べて集水効率が低下してしまい、孔径が大きいものでは排出効率が低下してしまうという結果が得られたが、孔径４ｍｍの通孔を使用した実施例４は、集水効率の評価が比較例１の集水効率の評価よりもやや低下しているが、排出効率の評価が高く、本発明の範疇に含まれるものと評価できる。

１１…集水管、１１ａ…集水管１１の軸線、１２…集水孔、１２ａ…集水孔１２の軸線、１２ｂ…管外側、１２ｃ…管内側、θ…傾斜角度

Claims

管壁に集水孔を設けた集水管において、前記集水孔の軸線を前記集水管の軸線に対して管内側を流水方向に向けて２５〜４５度傾斜させ、前記集水孔の孔径を４〜５ｍｍとするとともに、前記集水孔を前記集水管の径方向から見たときの面積が直径５ｍｍの円の面積に対して１００％以上としたことを特徴とする集水管。