JP5110730B1

JP5110730B1 - 液状化対策ドレーンを利用した取水ないし排水方法

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Publication number: JP5110730B1
Application number: JP2012125507A
Authority: JP
Inventors: 秀樹中込
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-05-31
Filing date: 2012-05-31
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2032-05-31
Also published as: JP2013249650A

Abstract

【課題】
この発明は従来の地盤に複数付設された液状化対策ドレーンを、地下水を採取するための井戸として利用することを目的とするものである。
【解決手段】
地下水を保持する地盤に所定間隔で碁盤の目のように鉛直方向に設置した液状化対策ドレーンと、該ドレーンに付設した取水および排水手段とを備え、前記複数のドレーンを地下水を採取し、かつ排水するための井戸として利用することを特徴とする液状化対策ドレーンを利用した取水ないし排水方法。
【選択図】図１

Description

この発明は、地中に砂利の柱や多孔管（ドレーン）を構築して地震時に働く土粒子間の間隙水圧をそこに逃がすことにより砂質地盤の液状化を回避する液状化対策ドレーンを利用した取水ないし排水方法に関するものである。

従来、地中に砂利の柱状ドレーンを構築し、地震時に働く土粒子間の間隙水圧をそこに逃がすことにより砂質地盤の液状化を回避する方法があり、それをグラベルドレーン工法と呼んでいる。
また、直径１０ｃｍほどのポリエチレン製穴あき耐圧パイプを液状化の可能性がある砂地盤に１００〜１５０ｃｍ間隔で埋め込み、地震発生時にはこのパイプを通じて発生した過剰間隙水圧を速やかに地表や排水層に逃がすことによって液状化を防止し、つねに安定した地盤を確保するドレーンパイプ工法も知られている。
これまでは、その砂利の柱や多孔管に対して間隙水圧の上昇を抑える機能のみを期待して施工されてきた。
例えば実用軟弱地盤対策技術総覧第３章液状化対策工法もしくは軟弱地盤対策工法について（産業技術サービスセンター発行、非特許文献１参照）に、各種の液状化対策工法が解説されている。
このような場面に使用されるドレーン構造の１例として、特開平８−３１９６１３号公報（特許文献１参照）がある。

次に、前記各ドレーンを地盤に所定間隔で複数設置する例としては、特開昭６３−１９３２０号公報（特許文献２参照）や特開２００１−１１８４８号公報（特許文献３参照）、特開２００３−２７８１４１号公報（特許文献４参照）等がある。
また、このようなドレーン構造を建造物と組み合わせた例としては、特開２００１−３５５２２８号公報（特許文献５参照）や、特開２００４−９２０４９号公報（特許文献６参照）等がある。

実用軟弱地盤対策技術総覧第３章液状化対策工法もしくは軟弱地盤対策工法について（産業技術サービスセンター発行）

特開平８−３１９６１３号公報特開昭６３−１９３２０号公報特開２００１−１１８４８号公報特開２００３−２７８１４１号公報特開２００１−３５５２２８号公報特開２００４−９２０４９号公報

前述したように、地中に砂利の柱を構築し、地震時に働く土粒子間の間隙水圧をそこに逃がすことにより砂質地盤の液状化を回避する方法があり、それをグラベルドレーン工法と呼んでいる。また、地中に多くの孔を有する多孔管を打ち込み、地震時に働く土粒子間の間隙水圧をその多孔管内に逃がすことで砂質地盤の液状化を回避するドレーンパイプ工法も存在する。この発明はこのような複数の液状化対策ドレーンを地下水を採取するための井戸として利用することを目的とするものである。

すなわち、この発明の液状化対策ドレーンを利用した取水ないし排水方法は、地下水を保持する地盤に所定間隔で碁盤の目のように鉛直方向に設置した液状化対策ドレーンと、該ドレーンに付設した取水および排水手段とを備え、地下水を採取するための井戸として前記複数のドレーンを利用し、かつ排水するための井戸としても前記複数のドレーンを利用することを特徴とすることを特徴とするものである。
＜基本形態＞

この発明の液状化対策ドレーンを利用した取水ないし排水方法において、前記取水手段は、前記ドレーン中に配設した取水管と、該取水管に接続した取水用ポンプを含み、前記排水手段は、前記ドレーン中に配設した排水管と、該排水管に接続した排水用ポンプを含むことをも特徴とするものである。
＜ポンプあり＞

この発明の液状化対策ドレーンを利用した取水ないし排水方法において、前記地盤内に保持された地下水が、特定方向への流れを有する場合は、上流側の適宜の取水管から地下水を採取し、かつ下流側の前記取水管よりも多数の排水管から排水するようにしたことをも特徴とするものである。
＜取水・排水方法の１＞

この発明の液状化対策ドレーンを利用した取水ないし排水方法において、前記地盤内に保持された地下水が、特定方向への流れを有しない場合は、適宜の取水管から地下水を採取し、かつ前記取水管の周囲のより多数の排水管から排水するようにしたことをも特徴とするものである。
＜取水・排水方法の２＞

この発明の液状化対策ドレーンを利用した取水方法において、前記液状化対策ドレーンは、長さ方向にそれぞれ地上の影響を受け難い下部領域と、地上の影響を受け易い上部領域にまたがって配設され、かつその間を遮水板で遮断されており、前記取水ダクトを遮水板を貫通させるとともに、前記地上の影響を受け難い下部領域に前記取水ダクトの開放端を配置するようにしたことをも特徴とするものである。
＜取水方法の具体例＞

この発明の液状化対策ドレーンを利用した排水方法において、前記液状化対策ドレーンは、長さ方向にそれぞれ地上の影響を受け難い下部領域と、地上の影響を受け易い上部領域にまたがって配設され、かつその間を遮水板で遮断されており、前記排水管の開放端を前記地上の影響を受け易い上部領域に配置するようにしたことをも特徴とするものである。
＜排水方法の具体例＞

この発明の液状化対策ドレーンを利用した取水ないし排水方法において、前記遮水板は、上下に貫通孔を形成するとともに、該貫通孔に逆止弁を取り付けたことをも特徴とするものである。
＜逆止弁＞

この発明の液状化対策ドレーンを利用した取水ないし排水方法は、地下水を保持する地盤に所定間隔で碁盤の目のように鉛直方向に設置した液状化対策ドレーンと、該ドレーンに付設した取水手段とを備え、地下水を採取するための井戸として前記複数のドレーンを利用するに際し、
前記液状化対策ドレーンにおいて、所望の建築物を建築する前に予め本格使用時よりも大量の取水を行い、地下水を低下させて圧密を促進させることにより、本格使用時には圧密による地盤沈下を起こさなくするとともに、使用後の水を地中に戻さず側溝へ排水することを可能としたことを特徴とするものである。
＜圧密促進＞

第１発明の液状化対策ドレーンを利用した取水ないし排水方法は、地下水を保持する地盤に所定間隔で碁盤の目のように鉛直方向に設置した液状化対策ドレーンと、該ドレーンに付設した取水および排水手段とを備え、前記複数のドレーンを地下水を採取するための井戸として利用するものであり、従来の液状化対策ドレーンを種々の用途に有効活用するための井戸として利用し、かつ利用後の地下水を取水部分以外のドレーンから地下に浸透・返還することにより、地下水の水位低下による地盤沈下を招かないようにすることができる。

第２発明の液状化対策ドレーンを利用した取水ないし排水方法において、前記取水手段は、前記ドレーン中に配設した取水管と、該取水管に接続した取水用ポンプを含み、前記排水手段は、前記ドレーン中に配設した排水管と、該排水管に接続した排水用ポンプを含むものであり、該取水管および取水用ポンプによって液状化対策ドレーンから確実に取水し、また該排水管および排水用ポンプによって液状化対策ドレーンから確実に排水することができる。

第３発明の液状化対策ドレーンを利用した取水ないし排水方法において、前記地盤内に保持された地下水が、特定方向への流れを有する場合は、上流側の適宜の取水管から地下水を採取し、かつ地下水位が上昇して液状化に対して悪影響を与えるのを防ぐため、下流側の前記取水管よりも多数の排水管から排水するようにしたことをも特徴とするものであり、前記地下水の流れを利用することにより、温度等の変化した利用後の水の新たに取水する水への影響を排除し、同時に地下水の水位低下による地盤沈下を招かないようにすることができる。

第４発明の液状化対策ドレーンを利用した取水ないし排水方法において、前記地盤内に保持された地下水が、特定方向への流れを有しない場合は、適宜の取水管から地下水を採取し、かつ地下水位が上昇して液状化に対して悪影響を与えるのを防ぐため、前記取水管の周囲のより多数の排水管から排水するようにしたことをも特徴とするものであり、利用後の地下水を取水部分以外のドレーンから地下に浸透・返還し、利用後の水の新たに取水する水への影響を軽減し、同時に地下水の水位低下による地盤沈下を招かないようにすることができる。

第５発明の液状化対策ドレーンを利用した取水方法において、前記液状化対策ドレーンは、長さ方向にそれぞれ地上の影響を受け難い下部領域と、地上の影響を受け易い上部領域にまたがって配設され、かつその間を遮水板で遮断されており、前記取水ダクトを遮水板を貫通させるとともに、前記地上の影響を受け難い下部領域に前記取水ダクトの開放端を配置したことを特徴とするものであり、外気の温度変化等の影響を受けた水の取水する水への影響を確実に排除することができる。

第６発明の液状化対策ドレーンを利用した排水方法において、前記液状化対策ドレーンは、長さ方向にそれぞれ地上の影響を受け難い下部領域と、地上の影響を受け易い上部領域にまたがって配設され、かつその間を遮水板で遮断されており、前記排水管の開放端を前記地上の影響を受け易い上部領域に配置したことを特徴とするものであり、排水による温度変化等の影響を受けた水の取水する水への影響を確実に軽減することができる。

第７発明の液状化対策ドレーンを利用した取水ないし排水方法において、前記遮水板は、上下に貫通孔を形成するとともに、該貫通孔に逆止弁を取り付けたことを特徴とするものであり、こうすることによって前記遮水板が地震時の水位の上昇を妨げることを回避し、前記間隙水圧を逃がす機能を損ねないようにすることができる。

第８発明の液状化対策ドレーンを利用した取水方法において、前記液状化対策ドレーンは、所望の建築物を建築する前に予め本格使用時よりも大量の取水を行い、地下水を低下させて圧密を促進させることにより、本格使用時には圧密による地盤沈下を起こさなくするとともに、使用後の水を側溝へ排水することを可能としたことを特徴とするものである。
なおそうした場合、圧密の促進も、地下水の低下も、液状化の防止に寄与するものと考えられる。

この発明の液状化対策ドレーンを利用した取水ないし排水方法の１実施例を示し、液状化対策ドレーンの利用状態の説明図である。液状化対策ドレーンの別の利用状態の説明図である。（ａ）は液状化対策ドレーンからの取水手段を示す概略図、（ｂ）は液状化対策ドレーンへの排水手段を示す概略図である。

以下図面に基いて、この発明の液状化対策ドレーンを利用した取水ないし排水方法の実施の形態を詳細に説明する。
図１および図２は、この発明の液状化対策ドレーンを利用した取水ないし排水方法の１実施例を示し、液状化対策ドレーンの利用状態の説明図である。
図１および図２において、地下水を保持する地盤Ｇに所定間隔で碁盤の目（一点鎖線）のように鉛直方向に開設した通水性を有する柱、すなわちグラベルドレーンもしくはドレーンパイプ等の液状化対策ドレーン１１が構築されている。
すなわち、前記液状化対策ドレーン１１の一般的な長さは１０ｍ〜１５ｍ程度であるが、平面的には通常数メートルおきに碁盤の目のように配置されるため、分割して多くの液状化対策ドレーン１１から取水すれば、１本あたりの取水量は少なくても、全体として大きな取水量が期待できるのである。
また、液状化対策が必要な場所は、透水性が良く地下水が豊富である場合が多く、取水した水は排水路に排出しても問題ないケースが多い。

そして、前記液状化対策ドレーン１１には取水手段が付設してあり、該液状化対策ドレーン１１を地下水を採取するための井戸として利用するものであり、従来は液状化の原因となる地盤中の間隙水圧を逃すことのみを考えていた液状化対策ドレーンを、種々の用途に有効活用するための地下水を採取し、かつ排水するための井戸として利用するものであり、特に取水による地下水の水位低下が地盤沈下につながる可能性のある場合には、利用後の地下水を取水部分以外の液状化対策ドレーン１１から地下に浸透・返還し、地盤Ｇの沈下を招かないようにする必要がある。

図３（ａ）に示すように、取水手段２１は前記液状化対策ドレーン１１中に配設した取水管２２と、該取水管２２に接続した取水用ポンプ（図示せず）を含むものである。
図において２３は、前記取水管２２外周の長さ方向の適宜位置に取り付けた取水管２２を挿通可能な遮水板であり、取水した水を地中熱交換用に用いる場合の便を考え、この遮水板２３によって地表の温度の影響を受けやすい区域を避けて取水することを可能にするものである。
図において、Ｄ（ｄｅｅｐ）は地上の影響を受け難い領域を、Ｓ（ｓｈａｌｌｏｗ）は地上の影響を受け易い領域を意味するものである。

また図３（ｂ）に示すように、排水手段３１は前記液状化対策ドレーン１１中に配設した排水管３２と、該排水管３２に接続した排水用ポンプ（図示せず）を含むものである。
図において３３は、前記排水管３２の端部より深い位置に取り付けた平板状の遮水板であり、取水した水を地中熱交換用に用いた場合に配慮して、この遮水板３３によって排水管３２から地上の影響を受け易い領域Ｓに排水し、それより深い領域Ｄへの影響を軽減することを可能にするものである。
したがって、前記取水管２２および取水用ポンプによって液状化対策ドレーン１１の深い領域Ｄから確実に取水し、また前記排水管３２および排水用ポンプによって液状化対策ドレーン１１から地表に近い領域Ｓに確実に排水することができる。

図３（ａ），（ｂ）における３４は、前記遮水板３３の上下に形成した貫通孔３５に取り付けた逆止弁であり、前記遮水板３３が地震時の水位の上昇を妨げることを回避し、その際の間隙水圧を逃がす機能を前記遮水板３３が損ねないようにするためのものである。もちろん、降下方向への水の流れは確実に防止することができ、地表の温度の影響が地上の影響を受け難い領域Ｄへ及ばないようになっている。

より具体的に説明すると、前記取水管２２に取り付けた遮水板２３の下部の約１５℃の地下水を取水して冷房に利用し、利用後の約１９℃以上の水を前記遮水板３３の上部の排水管３２から排水することにより、地下水の冷熱源としての利用と砂質地盤の液状化の防止とを両立させることができるのである。

なお、上述の説明においては、砂利を用いたグラベルドレーンもしくはドレーンパイプ１１を構築する場合について説明してきたが、前記砂利に変えて砂利と同等の機能を有する粒状素材が使用されるようになった場合や、サンドコンパクションのように圧縮した場合、また他の人工材料によるドレーン材を用いた場合でも、本発明の適用があることは勿論である。

Ｇ地盤
１１液状化対策ドレーン
２１取水手段
２２取水管
２３遮水板
３１排水手段
３２排水管
３３遮水板
３４逆止弁
３５貫通孔
Ｄ（ｄｅｅｐ）地上の影響を受け難い領域
Ｓ（ｓｈａｌｌｏｗ）地上の影響を受け易い領域

Claims

地下水を保持する地盤に所定間隔で碁盤の目のように鉛直方向に設置した液状化対策ドレーンと、該ドレーンに付設した取水および排水手段とを備え、地下水を採取するための井戸として前記複数のドレーンを利用し、かつ排水するための井戸としても前記複数のドレーンを利用することを特徴とする液状化対策ドレーンを利用した取水ないし排水方法。
前記取水手段は、前記ドレーン中に配設した取水管と、該取水管に接続した取水用ポンプを含み、前記排水手段は、前記ドレーン中に配設した排水管と、該排水管に接続した排水用ポンプを含むことを特徴とする請求項１記載の液状化対策ドレーンを利用した取水ないし排水方法。
前記地盤内に保持された地下水が、特定方向への流れを有する場合は、上流側の適宜の取水管から地下水を採取し、かつ下流側の前記取水管よりも多数の排水管から排水するようにしたことを特徴とする請求項１または２記載の液状化対策ドレーンを利用した取水ないし排水方法。
前記地盤内に保持された地下水が、特定方向への流れを有しない場合は、適宜の取水管から地下水を採取し、かつ前記取水管の周囲のより多数の排水管から排水するようにしたことを特徴とする請求項１または２記載の液状化対策ドレーンを利用した取水ないし排水方法。
前記液状化対策ドレーンは、長さ方向にそれぞれ地上の影響を受け難い下部領域と、地上の影響を受け易い上部領域にまたがって配設され、かつその間を遮水板で遮断されており、前記取水ダクトを遮水板を貫通させるとともに、前記地上の影響を受け難い下部領域に前記取水ダクトの開放端を配置するようにしたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の液状化対策ドレーンを利用した取水方法。
前記液状化対策ドレーンは、長さ方向にそれぞれ地上の影響を受け難い下部領域と、地上の影響を受け易い上部領域にまたがって配設され、かつその間を遮水板で遮断されており、前記排水管の開放端を前記地上の影響を受け易い上部領域に配置するようにしたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の液状化対策ドレーンを利用した排水方法。
前記遮水板は、上下に貫通孔を形成するとともに、該貫通孔に逆止弁を取り付けたことを特徴とする請求項５または６記載の液状化対策ドレーンを利用した取水ないし排水方法。
地下水を保持する地盤に所定間隔で碁盤の目のように鉛直方向に設置した液状化対策ドレーンと、該ドレーンに付設した取水手段とを備え、地下水を採取するための井戸として前記複数のドレーンを利用するに際し、
前記液状化対策ドレーンにおいて、所望の建築物を建築する前に予め本格使用時よりも大量の取水を行い、地下水を低下させて圧密を促進させることにより、本格使用時には圧密による地盤沈下を起こさなくするとともに、使用後の水を地中に戻さず側溝へ排水することを可能としたことを特徴とする液状化対策ドレーンを利用した取水ないし排水方法。