JP5396368B2 - 舗装構造 - Google Patents
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Description
そこで、豪雨時に道路冠水や住宅浸水を防止する方法として、排水路の大規模化および増設整備、地下排水管の設置、堤防の増強等が行われる。また、例えば、特許文献1にみられるように、ポーラスコンクリートからなる保水層を備えた透水舗装が既に提案されている。
そして、この透水舗装の場合、集中豪雨時などで、ポーラスコンクリートの保水層のみでは十分に保水できない場合、ポーラスコンクリート層の上部から、道路の側溝に雨水が流れ込み、道路冠水を防止するようにしている。
また、ポーラスコンクリートからなる保水層の厚みを増して、保水能力を上げることが考えられるが、保水層の厚みを増すには、道路を深く掘り下げなければならず、施工日数がかかるとともに、施工コストも高いものとなってしまう。
また、本発明にかかる舗装構造は、舗装部表面に降った雨水が保水されるポーラスコンクリートからなる保水層を備えるとともに、保水層内に、周壁に透水性貫通孔を有し管状または筒状をした空洞形成部材によって形成された空洞部を有する舗装構造であって、前記保水層が道なりに連続して設けられているとともに、前記道なりに上流側から下流側に向かって透水係数が段階的に大きくなっていることを特徴としている。
空隙率が25%未満では、十分な保水容積を確保できないおそれがあり、空隙率が35%を超える程度になると透水機能からは望ましくても、製造、施工および管理が困難となりやすい。
連続空隙率が20%未満では、ポーラスコンクリート層内に貯水される水量が少なくなるうえ、夏期炎天時等における水の蒸発速度が遅く路面温度の上昇の低減効果が低下するおそれがある。
透水係数が1cm/s未満では、路面表面からの水の進入が遅く、水害対策に要求されるレベルとしては不足する。
透水係数が10cm/sを超える程度になると透水機能からは望ましくても、高い空隙率が必要であるため、製造、施工および管理が困難となる一面が現れる。
圧縮強度が10N/mm2未満では、その上を自動車が通行する場合に損傷しやすくなる。
25 N/mm2を超える圧縮強度は、望ましいものであるが、一般的にはコスト高の要因にもなる。
空隙率及び連続空隙率は、容積圧力法(日本建築学会構造系論文集第75巻第650号、p1043-1050、2008年7月)、JCI(コンクリート工学協会)から提起されている規準案(ポーラスコンクリートの空隙率試験方法(案))に記載されている容積圧力法を用いて測定される。
透水係数は、上記JCI規準案の(ポーラスコンクリートの透水試験方法(案))に記載の透水試験方法を用いて測定される。
圧縮強度法は、JIS A 1108(コンクリートの圧縮強度試験方法) を用いて測定される。
透水性貫通孔の数は、空間形成部材が周囲からかかる荷重によって周壁が破損しない強度が確保することができれば特に限定されないが、空洞部内への雨水の透水性を考慮すると、できるだけ多く設けることが好ましい。
また、空洞部は、その一端が、道路等の舗装部に隣接して設けられた排水溝に臨むとともに、排水溝側端部に止水弁を備えている構成としてもよい。
また、保水層は、下流側が、排水路または排水管、河川、貯水池、海のいずれかに臨んでいる構成としてもよい。
すなわち、雨水は、保水層内で水位の低い方に流れていくが、地形などの条件に合わせて場所によって、透水係数の異なる部分を設けて、保水層内を流れる雨水の流速をその場所の条件に適応した流速に制御することができる。そして、保水層を介して排水路または排水管、河川、貯水池、海などに流れ込む雨水の量を精密にコントロールすることができる。
たとえば、保水層が、下流側に向かって透水係数が段階的に大きくなっている複数の透水係数の異なる部位を備えている構成とすれば、速やかな排水とすることができる。逆に排水路または排水管、河川、貯水池、海などに流れ込む直近部分のみを、透水係数を小さくして急激な雨水の流れ込みを抑えることができる。
さらに、空洞部を構成する有孔管の口径や、傾斜、あるいは、透水性貫通孔の径を変化させて排水路または排水管、河川、貯水池、海などに流れ込む雨水の流量をコントロールするようにしてもよい。
上記表層は、表層上に降った雨水が、スムーズに保水層側に透過すれば、特に限定されないが、樹脂+天然石、熱緩和塗装、砕石、インターロッキングブロック等の二次製品、リサイクル材、透水性アスファルト(ポーラスアスファルト、開粒度アスファルトともいう)などで形成されていることが好ましい。
すなわち、保水層内の水位が上昇してくると、保水層で保水しきれない雨水が透水性貫通孔を介して空洞部内に流れ込み、空洞部内に貯まる。したがって、保水層の厚みを薄くしても保水能力が高いものとなる。しかも、空洞部が周壁に透水性貫通孔を有し筒状をした空洞形成部材をポーラスコンクリート製の保水層内に埋設するだけでよい。そして、保水層の厚みを薄くすることによって、地面の掘り下げ深さも浅くすることができ、結果として施工時間の短縮を図ることができるとともに、ポーラスコンクリート材料の使用を低減できる。
図1及び図2は、本発明にかかる舗装構造の第1の参考形態をあらわしている。
そして、図示していないが、保水層2の一部が、河川、貯水池などに臨んでいる。
保水層2は、図2に示すように、透水係数が1〜10cm/sとなるように骨材21と骨材21との間に隙間22が形成され、骨材21と骨材21とがその接触面においてセメント(図ではあらわしていない)によって接合されているポーラスコンクリートからなる。
各空洞部5aは、空洞形成部材としての有孔管51と、この有孔管51の長手方向両端を塞ぐように設けられた蓋(図示せず)とからなる。
透水性貫通孔52は、後述する保水層2を構成するポーラスコンクリートの骨材が内部に入り込まない大きさに形成されている。
まず、既存の道路の縁石4と縁石4との間を掘削し、底層用のコンクリート材料を掘削部の底に流しこんで透水性の底層3を形成する。
最後に、公知の透水性舗装の場合と同様に透水性アスファルト材料を載せて転圧することによって表層1aを形成する。
(1)既存の道路を掘削し保水層2を設けると同時に空洞部5aを設けるようにしたので、施工が容易であるとともに、安価に施工できる。
(2)表層1a上に降った雨水は、表層1aが透水性アスファルトで形成されているので、スムーズに表層1aを透過して保水層2に流入する。
また、豪雨時などのように、急激に保水層2内の水位が増してきても空洞部5aがあるので、透水性貫通孔52を介して空洞部5a内にも雨水が保水され、保水能力が高く表層1aを超えて路面冠水に到ることがない。
したがって、排水路または排水管、河川、貯水池などに対して、急激に流れ込むことがなく、河川や貯水池の氾濫や堤防の決壊を招くことがない。
また、局地的な豪雨の場合でも、雨が降っていない地域の保水層2側に流れていくため、河川や貯水池まで到達せず、保水層2内でそのまま保水される場合もある。
しかも、雨水が保水層2を通って河川や貯水池に排水されるため、従来の道路に沿って設けられた側溝をなくして道路幅を広げることも可能となる。
因みに、道路幅w=3m、保水層2の厚さt=30cm、保水層2の空隙率Rv=30%なら、保水層2の排水路相当断面積C = w・t・Rv=0.27m2となり、従来の側溝(幅30cm×深さ50cm)の2倍程度の流路面積が得られる。
(5)保水層2を介して河川や貯水池に排水できるので、道路に沿って側溝を設ける必要がなくなり、道路幅を拡張することができる。
(6)雨水が流入する面積が大きいため、落ち葉やごみ等で閉塞する心配がない。
(8)広い面積で貯水し、水位は高くないため、安全であり、保水層2に水を内包しても周辺の土砂の安定性にも影響がない。
(9)底層3が透水性を備えているので、保水層2に保水された雨水の一部が底層3を通って土中に浸透する。したがって、保水層2を介して河川や貯水池等に流れ込む雨水の量をより少なくすることができる。また、地下水の枯渇を防ぐこともできる。
(11)表層1aの透水性アスファルトが、一般の透水性アスファルト舗装構造のように、夏場の高温時に柔らかになり、変形しやすいアスファルト製の不透水層に受けられるのではなく、変形抵抗の大きいポーラスコンクリートの保水層2によって受けられるため、耐久性の高い道路構造となる。また、表層1aが透水性アスファルトであるため、骨材の剥脱が発生しにくく、滑らかで低騒音の走行路面が実現できる。
(13)側溝を設けなくとも済むようになり、段差を少なくしてバリアフリー化を図ることができる。
図3に示すように、この舗装構造Bは、以下に述べる構成以外は、上記舗装構造Aと同様になっている。
また、複数の空洞部5bを上下2列に水平方向に並ぶように配置した。
さらに、各空洞部5bは、図示していないが、上流側の端面の少なくとも透水性貫通孔52より下側部分が蓋によって閉じられている。また、河川や貯水池に臨む下流側の端面が開閉弁付きの蓋によって閉じられている。
また、この舗装構造Bにおいては、空洞部5aの底に排水管を接続し、この排水管に接続したポンプによって、空洞部5a内に貯まった雨水を地上にくみ上げる構造を付加すれば、空洞部5a内に貯まった雨水を緑化用に用いることもできる。
図5に示すように、この舗装構造Cは、地下街の柱71を支える壁状をした地中梁7と地中梁7との間が掘削され、この掘削部の底に透水性の底層3が設けられている。
表層1bは、多数のタイルブロック11と、このタイルブロック11とタイルブロック11の間の目地を埋める目地材12とから形成されている。
目地材12は、保水層2に近い透水性を備えたコンクリート材料(保水層2と同じポーラスコンクリートでもよい)で形成されている。
また、この舗装構造Cを備えた地下入口の階段8は、ステップ部分81が保水層2と同じポーラスコンクリートで形成されている。
また、階段8のステップ部分81がポーラスコンクリートで形成されているので、地下入口から流れ込む雨水は、ステップ部分81の内部を通って地下へ流れ込む。したがって、地下にいる人がこの階段8を利用して地上へ脱出する場合、ステップ部分の表面の雨水の流れで足を取られることがなく安全に脱出できる。
図6に示すように、この舗装構造Dは、高速道路9の中央分離帯部分91を溝状に掘削し、この掘削部に溝状に底層3を形成したのち、上記舗装構造Aと同様の空洞部5aを備えた保水層2を設け、保水層2の上方に表層1aを設けなかった以外は、上記舗装構造Aと同様になっている。
図7に示すように、この舗装構造Eは、保水層2の周壁が、保水層2より透水性が低いコンクリート材料の底層3、縁石4およびコンクリート壁(図示せず)で囲まれている。
また、空洞部5cは、上記舗装構造Bと同様の有孔管53を連結して形成されていて、その下流側が上記保水層2の周壁の一部を貫通して河川あるいは貯水池に臨んでいる。
空洞部5c内に流れ込む雨水の量がその排水能力を超えると、雨水配管54を介して空洞部5c内に流れ込んだ雨水は、透水性貫通孔52から上方の保水層2に溢れ出て、空洞部5cより上方の保水層2に保水される。
一方、透水性貫通孔52より下方の保水層2に貯まった雨水は、底層3及び周壁から土中に徐々に浸透するとともに、表層1aを通り蒸発する。
図8に示すように、この舗装構造Fは、以下に述べる構成以外は、上記舗装構造Aと同様になっている。
空洞部5dは、上記舗装構造Aと同様の有孔管51を保水層2に埋設するとともに、その一端が開閉弁55aを備え、開閉弁55aが側溝41内に臨み、他端部が縁石4を貫通して保水層2内に臨む短管55に接続されて形成されている。
図9に示すように、この舗装構造Gは、側道が多数接続された幹線道路の保水層2を構成する骨材を下流側に向かって段階的に粗くするようにした以外は、上記舗装構造Aと同様になっている。
なお、図9中、Rは川である。
図10に示すように、この舗装構造Hは、保水層2と保水層2との間に保水層2より透水係数が小さい緩衝部22を間欠的に設けた以外は、上記舗装構造Aと同様になっている。
なお、緩衝部22は、配置される場所によっては、必要に応じて骨材の大きさを変化させて透水係数を変えたりしてもよい。
図11に示すように、この舗装構造Iは、保水層2と保水層2との間に、緩衝部22に代えて、緩衝部23を間欠的に設けた以外は、上記舗装構造Hと同様になっている。
すなわち、緩衝部23は、略非透水性の材料で形成され、一部に保水層2と保水層2とを連通する小孔23aが設けられている。
したがって、河川に流れ込む排水の流量調節が可能となるため、域内降雨の急速な河川への流下を防止することができる。
なお、緩衝部23は、配置させる場所によっては、小孔23aの孔径を必要に応じて変化させて隣接する保水層2への雨水の流量を変化させるようにしてもよい。
図12及び図13に示すように、この舗装構造Jは、保水層2aが、例えば、建物敷地内の所望部分を掘削し、掘削部の底に上記舗装構造Aと同様にして底層(図示せず)を設けたのち、この底層の上に保水層2aの一部を構成するポーラスコンクリートを所定高さまで充填し、保水層2aに基礎部24を形成する。そして、この基礎部24上に空洞部となる貫通孔26aを複数備えたポーラスコンクリートからなるカルバートブロック26を図12に示すように連結状態で敷き並べたのち、カルバートブロック26の側面と、掘削部の側壁との間にポーラスコンクリートをその上面がカルバートブロック26の上面に一致するまで充填することによって形成されている。
この舗装構造Jは、上記のようになっているので、空洞部となる有孔管を埋設する作業が不要となり、施工性がよくなる。
上記の実施の形態では、空洞部内に何も充填されていなかったが、不織布からなる袋状体内に吸水性高分子を充填した吸水材を空洞部内に配置させてもよい。すなわち、このようにすれば、空洞部内に浸入してきた雨水が、吸水性高分子に一旦吸水されて空洞部内に保持される。そして、雨が上がって好天となると、吸収性高分子に吸収された水は、徐々に蒸発して表層から放出される。
1a,1b 表層
2,2a 保水層
22,23 緩衝部
26a 貫通孔(空洞部)
5a,5b,5c,5d 空洞部
51,53 有孔管(空洞形成部材)
52 透水性貫通孔
Claims (10)
- 舗装部表面に降った雨水が保水されるポーラスコンクリートからなる保水層を備えるとともに、保水層内に、周壁に透水性貫通孔を有し管状または筒状をした空洞形成部材によって形成された空洞部を有する舗装構造であって、前記舗装部表面に沿う方向に並ぶ複数の保水層を有し、前記保水層と保水層との間に、前記保水層より透水係数が低く、一方の保水層から他方の保水層側への急激な雨水の流れ込みを抑える緩衝部が設けられていることを特徴とする舗装構造。
- 緩衝部が、間欠的に設けられている請求項1に記載の舗装構造。
- 舗装部表面に降った雨水が保水されるポーラスコンクリートからなる保水層を備えるとともに、保水層内に、周壁に透水性貫通孔を有し管状または筒状をした空洞形成部材によって形成された空洞部を有する舗装構造であって、前記保水層が道なりに連続して設けられているとともに、前記道なりに上流側から下流側に向かって透水係数が段階的に大きくなっていることを特徴とする舗装構造。
- 空洞部内に不織布からなる袋状体内に吸水性高分子が充填された吸水材が配置されている請求項1〜請求項3のいずれかに記載の舗装構造。
- 保水層の透水係数が1〜10cm/sである請求項1〜請求項4のいずれかに記載の舗装構造。
- 保水層の下流側が、排水路、排水溝、河川、貯水池、海のいずれかに臨んでいる請求項1〜請求項5のいずれかに記載の舗装構造。
- 空洞部が、下面側に非透水部を樋状に備えている請求項1〜請求項6のいずれかに記載の舗装構造。
- 空洞部の一端が、舗装部に隣接して設けられた排水溝に臨むとともに、排水溝側端部に開閉可能な止水弁を備えている請求項1〜請求項7のいずれかに記載の舗装構造。
- 保水層の上面を覆うように、透水性を有する表層を備えている請求項1〜請求項8のいずれかに記載の舗装構造。
- 表層が透水性アスファルトで形成されている請求項9に記載の舗装構造。
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