JP6441692B2 - 治水機能を備えた地下構造物並びにその施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、地盤中に中空円管を水平方向に沿って隣接配置することによって形成した治水機能を備えた地下構造物並びにその施工方法に関する。

近年の都市化や宅地開発に伴い、雨水が地下に浸透しきれずに流出する問題が増加している。この対策の一環として、地下に雨水を一時的に貯留する大容量の地下構造物を構築し、この地下構造物に貯めた雨水を地盤に涵養（地下水として戻す）することが行われている。

従来、このような大容量の地下構造物は、上床版、下床版及び側壁をそれぞれ場所打ちコンクリートによって構築するのが一般的であったが、場所打ちコンクリート工法の場合は、工数が余計に掛かるとともに、工期が長期化するなどの問題が発生していた。

そのため、近年は工事の省力化を図るために、プレキャストコンクリート又はＰＣ壁体により躯体を構築する工法が多く採用されている。

本出願人においても、下記特許文献１において、構築方法の省力化及び工費の削減を図るとともに、貯留空間の有効利用を図るための地下構造物を提案した。具体的には、図１５及び図１６に示されるように、地盤に中空円管５０を水平方向に隣接して打設することによって形成した側壁５１と、上床版５２及び下床版５３とによって雨水貯留空間５４が形成されるとともに、この雨水貯留空間５４の内部に中空円管５０からなる中間柱５５を立設した地下構造物であって、前記中空円管５０，５０…群の内の一部は、外部からの雨水を管内に流入させる雨水流入口５６が形成されるとともに、この雨水流入口５６から管内に流入した雨水を前記雨水貯留空間５４に流出させる雨水流出孔５７が形成された雨水流入用中空円管５０Ａとされ、前記中空円管群の内の他の一部は、前記下床版５３を越えて深層側地盤に延在して打設されるとともに、前記雨水貯留空間５４に対応する管壁部分に、管内への流入のみを許容する逆止弁を備えることによって管内へ雨水を流入させる雨水流入孔５９が形成され、前記深層側地盤中に打設された管壁部分に、地盤への流出のみを許容する逆止弁を備えることによって地盤へ雨水を排出させる地盤浸透孔６０が形成された地盤浸透用中空円管５０Ｂとされる地盤浸透機能を備えた地下構造物４９を提案した。

特開２００９−２３５８７６号公報

上記特許文献１に係る地下構造物４９の場合は、(1)中空円管５０（ＰＨＣ杭等）を仮設の土留め構造物として利用するとともに、地下構造物４９の本体として利用するため、構築方法の省力化及び工費の削減を図ることが可能となる。(2)中空円管５０の内部を有効利用することで貯留容量を増加させるとともに、中空円管５０内に一時的に溜まった雨水を地盤に涵養することが可能となる。(3)中空円管５０を支持杭として利用することで上載荷重に柔軟に対応できるため、地上部を駐車場として利用したり、建築建屋を構築する等して、地上利用用途の拡大が図れるなどの利点を有する。

しかしながら、図１７に示されるように、側壁５１を構成している中空円管５０の外側の地盤は、深さ方向に粘土質層であったり礫又は砂質層であったりする。前記粘土質層は水の浸透を遮断する不透水層として機能し、前記礫又は砂質層は水の浸透を許容する透水層として機能するが、前記中空円管５０によって構築した土留め構造物（側壁）５１の地盤浸透孔６０，６０…の内、地盤の透水層に位置した地盤浸透孔６０からしか地盤に対して雨水を涵養することができないことになり、粘土質層が多いと涵養性が極端に低下するという問題が生じる。

また、一般的に前記中空円管５０を設置するには、予め中空円管５０を挿入するためのプレボーリング孔を形成し、このプレボーリング孔に中空円管５０を挿入設置するプレボーリング工法が採用されることになるが、プレボーリング孔を穿孔する際、孔壁保護のためにベントナイト安定液を使用すると、中空円管５０の周囲に残ったベントナイト安定液によって透水性が阻害されることになり、涵養性が大幅に低下する問題が生じる。

さらに、同文献１では、隣接する中空円管５０，５０の間の止水を図るに当たって、中空円管５０に部材方向に沿って縦溝を形成しておき、中空円管を隣接配置したときに対向する縦溝によって形成される止水空間内にスペーサ及び止水板からなる止水構造体を設置するようにしている（同文献１の図５参照）。しかしながら、このような止水構造の場合は、中空円管５０に断面欠損が生じるため、構造的な性能低下になるとともに、型枠加工度が上がり、中空円管の製作費が嵩むようになるなどの問題が発生する。

そこで本発明の主たる課題は、土留め構造物を平面視で閉合形状で設置することにより側壁を構築し、前記側壁によって囲まれた内部に少なくとも下床版を構築することによって雨水を貯留するための空間を構築した地下構造物において、涵養機能の大幅な向上を図ることにある。更に、土留め構造物の効果的な施工方法を提供することにある。

前記課題を解決するために請求項１に係る本発明として、地盤中に中空円管を水平方向に隣接して設置することにより構築した土留め構造物を平面視で閉合形状で設置することにより側壁を構築し、前記側壁によって囲まれた内部に少なくとも下床版を構築することによって雨水貯留空間を形成するとともに、前記側壁の上側に前記側壁によって囲まれた内部を封鎖する上床版を備えた治水機能を備えた地下構造物であって、
前記土留め構造物において、前記水平方向に隣接して設置された中空円管の間の間隙部分に固化材を充填して止水を図り、
前記側壁によって囲まれた内部に、外部からの雨水を管内に流入させる雨水流入口が形成されるとともに、この雨水流入口から管内に流入した雨水を雨水貯留空間に流出させる雨水流出孔が形成された、雨水を雨水貯留空間内に流入させるための雨水流入用中空円管が配設され、
前記土留め壁を構成している中空円管の管壁部分に、雨水貯留空間側に水の流入孔を形成するとともに、地盤側に中空円管の長手方向に所定の間隔で流出孔を形成し、
前記土留め壁を構成している中空円管の地盤側に地盤深さ方向に沿って透水層を形成し、前記透水層は中空円管を設置するためのプレボーリング孔を中空円管の外径よりも大きく形成し、中空円管の外面とプレボーリング孔との間の空間に砕石を充填した層によって形成されるとともに、前記中空円管はプレボーリング孔に対して平面視で雨水貯留空間側に偏倚させて配置することにより最大厚みが１００〜３００mmの三日月形状の透水層とされることを特徴とする治水機能を備えた地下構造物が提供される。

上記請求項１記載の本発明においては、水平方向に隣接して設置された中空円管の間の間隙部分に固化材を充填して止水を図ることにより、連続した止水壁とし、かつ前記中空円管の管壁部分に、水の流入孔と流出孔とを形成する。そして、中空円管の地盤側に地盤深さ方向に沿って透水層を形成している。

従って、中空円管の地盤側に粘土質層が存在したとしてしても、前記透水層を流水路として水を流通させることができるようになり、治水機能を大幅に向上させることが可能となる。

前記透水層に形成に当たって、前記中空円管はプレボーリング孔に対して平面視で雨水貯留空間側に偏倚させて配置することにより透水層の厚み（最大厚みが１００〜３００mmの三日月形状の透水層）を確保するようにしたものである。

請求項２に係る本発明として、前記中空円管の外面に部材長手方向に沿って前記固化材の充填領域を画成するために外方に突出する一対の突条片を有するように金具を設けてある請求項１記載の治水機能を備えた地下構造物が提供される。

上記請求項２記載の本発明は、中空円管の間の間隙部分に固化材を充填して止水を図るに当たって、予め前記中空円管の外面に部材長手方向に沿って前記固化材の充填領域を画成するために外方に突出する一対の突条片を有するように金具を設けるようにしたものである。前記一対の突条片によって囲まれた画成領域に固化材（モルタル又はコンクリートなどのセメント系固化材）の流出を防止できるため、効果的に止水構造部を形成することが可能となる。

請求項３に係る本発明として、前記中空円管の流入孔及び流出孔は、通水方向の流れのみを許容する逆止弁を備えている請求項１、２いずれかに記載の治水機能を備えた地下構造物が提供される。

上記請求項３記載の本発明は、前記中空円管の流入孔及び流出孔は、通水方向の流れのみを許容する逆止弁を備えることにより、所望の方向にのみ水を通水させることが可能となる。

請求項４に係る本発明として、前記中空円管として、高強度コンクリート杭を用いている請求項１〜３いずれかに記載の治水機能を備えた土留め構造物が提供される。

上記請求項４記載の本発明は、中空円管として広く汎用されている高強度コンクリート杭を用いることにより、材料コストを削減できるようになるとともに、設計変更にも比較的容易に対応できるようになる。

請求項５に係る本発明として、請求項１〜４いずれかに記載の治水機能を備えた地下構造物における土留め構造物を地盤に構築するに当たって、
水膨潤高吸水性ポリマー安定液を用いて、中空円管の外径よりも大きな径でプレボーリング孔の掘削を行った後、プレボーリング孔に中空円管を建て込み、中空円管の外面とプレボーリング孔との間に砕石を投入して砕石層を形成し、地盤中に中空円管を水平方向に隣接して設置する第１手順と、
前記水平方向に隣接して設置された中空円管間の間隙部分に固化材を充填して止水を図る第２手順と、
前記砕石層において、前記水膨潤高吸水性ポリマー安定液に電解液を添加するか又は前記水膨潤高吸水性ポリマー安定液を電解液によって置換することにより、前記砕石層を透水層として機能させるようにする透水層化処理を行う第３手順とからなることを特徴とする治水機能を備えた地下構造物の施工方法が提供される。

上記請求項５記載の本発明は、請求項１〜４いずれかに記載の治水機能を備えた地下構造物における土留め構造物を構築するための施工方法を提案するものである。第１の特徴点は、掘削時の孔壁安定材としてベントナイト安定液を使用するのではなく、水膨潤高吸水性ポリマー安定液を用いて掘削を行い、中空円管を建て込み、中空円管の外面とプレボーリング孔との間に砕石を投入して砕石層を形成し、地盤中に中空円管を水平方向に隣接して設置したならば（第１手順）、中空円管間の間隙部分に固化材を充填して止水を図り（第２手順）、次いで前記砕石層において、前記水膨潤高吸水性ポリマー安定液に電解液を添加するか又は前記水膨潤高吸水性ポリマー安定液を電解液によって置換することにより、前記砕石層を透水層として機能させるようにする透水層化処理を行う第３手順とからなる。

前記水膨潤性高吸水性ポリマーは、側鎖に親水基（カルボキシ基）をもった高分子であるため、架橋を作ることにより三次元構造となり、水を含んだ状態を維持するが、前記水膨潤高吸水性ポリマー安定液に電解液（食塩水又は塩化カルシウム等）を添加すると、三次元構造が破壊されて、水を内部に保持する機能が喪失されるため、前記砕石層を透水層として機能させることが可能となる。

請求項６に係る本発明として、請求項５の治水機能を備えた地下構造物の施工方法において、第３手順の透水層化処理を、前記第１手順において砕石層を形成した直後に行うようすることを特徴とする治水機能を備えた地下構造物の施工方法が提供される。

上記請求項６記載の本発明は、第３手順の透水層化処理を、前記第１手順において砕石層を形成した直後に行うようするものであり、同様の効果を奏することが可能となる。

以上詳説のとおり、請求項１〜４に係る本発明によれば、治水機能を備えた土留め構造物を平面視で閉合形状で設置することにより側壁を構築し、前記側壁によって囲まれた内部に少なくとも下床版を構築することによって雨水貯留空間を構築した地下構造物において、涵養機能の大幅な向上を図ることが可能となる。

更に、請求項５、６に係る本発明によれば、治水機能を備えた地下構造物における土留め構造物の効果的な施工方法を提供することが可能となる。

本発明に係る地下構造物１（第１形態例）の縦断面図である。 その平面図である。 雨水流入用中空円管７を示す縦断面図である。 側壁３を構成する治水機能を備えた土留め構造物２の縦断面図である。 図４のIV−IV線矢視図（水平横断面図）である。 逆止弁１７を示す、(A)通水状態図、(B)が遮断状態図である。 貯留空間５の水位が地盤中の地下水位より低くなる場合の対策例（その１）を示す地下構造物１の縦断面図である。 貯留空間５の水位が地盤中の地下水位より低くなる場合の対策例（その２）を示す地下構造物１の縦断面図である。 土留め構造物２の施工施工手順図(A)〜(C)である。 土留め構造物２の施工施工手順図(D)〜(F)である。 治水機能を備えた土留め構造の応用例（第２形態例）を示す横断面である。 治水機能を備えた土留め構造の応用例（第３形態例）を示す横断面である。 治水機能を備えた土留め構造の応用例（第４形態例）を示す横断面である。 治水機能を備えた土留め構造の応用例（第５形態例）を示す横断面である。 従来例（特許文献１）に係る地下構造物４９の縦断面図である。 その平面図である。 地下構造物４９の土留め構造物（側壁５１）の問題点を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。

〔第１形態例〕
図１に示された本発明に係る地下構造物１は、土留め構造物２を平面視で閉合形状で設置することにより側壁３を構築し、前記側壁３によって囲まれた内部に下床版４を構築することによって雨水を貯留するための面的地下空間５（以下、雨水貯留空間という。）が形成されるとともに、前記側壁３の上側に、前記側壁３によって囲まれた内部を封鎖する上床版６を備えるようにしたものであり、前記側壁３によって囲まれた内部には、外部からの雨水を雨水貯留空間５内に流入させるための雨水流入用中空円管７、７…が配設されている。

前記雨水流入用中空円管７には、図３に示されるように、外部からの雨水を管内に流入する、該中空円管７の上端開口部である雨水流入口８が形成されるとともに、この雨水流入口８から管内に流入した雨水を雨水貯留空間５に流出する、中空円管７の下方の管壁部分に設けられた開孔である雨水流出孔９、９…が形成されている。前記雨水流出孔９は、管壁面を貫通する開孔であればよく、管内と雨水貯留空間５との間の流通は双方向から自由に行われるようになっている。また、前記雨水流入口８には、管内に流入する雨水中の夾雑物や泥土などを除去するための濾過装置１０が備えられている。

前記土留め構造物２は、図４及び図５に示されるように、地盤中に中空円管１１，１１…を水平方向に隣接して設置することにより構築した土留め構造物であって、前記水平方向に隣接して設置された中空円管１１，１１…の間の間隙部分に固化材１２を充填して止水を図り、前記中空円管１１の管壁部分に、水の流入孔１３と流出孔１４，１４…とを形成するパターンにより通水孔を形成し、前記前記流出孔１４を形成した中空円管１１の外面側（地盤側）に、地盤深さ方向に沿って透水層１５を形成したものである。

前記土留め構造物２の中空円管１１は、少なくとも所定の根入れ長を確保して地盤に打設することによって、前記側壁３によって囲まれた内部を掘削する際の仮設用土留め壁となり、完成後は本体構造物としての側壁３を構成する。従って、別途仮設土留め壁を構築する必要がなくなり、工事の省力化及び工期の短縮化を図ることができるようになる。

前記中空円管１１としては、プレストレス導入または外周鋼管を配置するなどした高強度コンクリート杭を用いることが望ましい。前記側壁３を構成する中空円管１１は、予め地盤を削孔又は緩めた部分に杭を挿入設置するプレボーリング工法が採用される。そして、前記透水層１５は、中空円管１１を設置するためのプレボーリング孔１６を中空円管１１の外径よりも大きく形成し、中空円管１１の外面とプレボーリング孔１６との間の空間に砕石を充填した層によって形成されている。図示されるように、前記中空円管１１はプレボーリング孔１６に対して平面視で偏倚配置、すなわち雨水貯留空間５側に偏倚させて配置することにより前記透水層１５は三日月形状の透水層１５とされ、透水層１５の厚みＤが確保されている。透水層１５の厚みＤとしては、概ね100〜300mm、好ましくは150〜250mm程度の厚みとするのが望ましい。

同図５に示されるように、前記中空円管１１の外面であって、隣接する中空円管１１に近接する位置に、部材長手方向に沿って前記固化材１２の充填領域を画成するために外方に突出する一対の突条片２０ａ、２０ｂを有するように金具２０を設けてある。金具２０の取付けは、中空円管１１の製造時に予めネジ状のインサート金具（図示せず）を埋設しておき、このインサート金具に対して、２つのアングル型材をボルト固定したり、不等辺溝型鋼を取り付けるなどして前記外方に突出する一対の突条片２０ａ、２０ｂを備えるようにすることができる。隣接する中空円管１１，１１の間の間隙部分に、前記突条片２０ａ、２０ｂによって閉塞された前記固化材１２の充填領域を画成する。すなわち、前記突条片２０ａ、２０ｂの先端がプレボーリング孔１６に達する長さとすることにより前記固化材１２の充填領域が画成され、この充填領域にモルタル又はコンクリート等のセメント系固化材を充填することによって、杭列方向に連続した止水壁としての機能が確保されている。

前記中空円管１１に形成した水の流入孔１３と流出孔１４，１４…は、通水方向の流れのみを許容する逆止弁１７を備えることが望ましい。特に、前記流出孔１４については、地下水の浸入を防止するために逆止弁１７を備えることが望ましい。

前記逆止弁１７は、例えば一方向にのみ雨水の流通を許容する、スイング式逆止弁、デュアルプレート式逆止弁など公知の方式の逆止弁を使用することができる。又は、図６に示されるように、例えば、流出孔１４の管壁内部に、該孔１４を所定の高さに仕切る仕切板１７ａと、雨水流通方向に仕切る垂直壁１７ｂ、１７ｃとによって、管内側に開放した下部槽１７ｄと、管外側に開放した上部槽１７ｅとを形成し、かつ前記仕切板１７ａの中央部に下部槽１７ｄ及び上部槽１７ｅを連通する開口１７ｆを形成するとともに、この開口１７ｆを弁座として上部に弁体１７ｇを配設することによって管内から地盤側への流出のみを許容した逆止弁１７とすることも可能である。かかる逆止弁１７は、管内の水位が管外の地下水位より高い場合には、図６(A)に示されるように、前記下部槽１７ｄに流入した雨水が弁体１７ｇを押し上げて上部槽１７ｅ側に流出し、管外に排出できる構造となっており、一方、管内の水位が管外の地下水位より低い場合には、同図(B)に示されるように、地下水が上部槽１７ｅに流入しても前記開口１７ｆが弁体１７ｇで閉塞されることにより、管内には流入できない構造となっている。また、流入孔１３に備えられる逆止弁は、前記逆止弁１７とは逆向きに配設することによって、管内への流入のみを許容する逆止弁とすることができる。なお、これら逆止弁１７は、カセット式として、流入孔１３及び流出孔１４にそれぞれ着脱自在に設けることによって、目詰まりなどが生じても容易に交換できるようにすることが好ましい。

ところで、地上からの雨水流入が停止し、雨水貯留空間５の水位が地盤中の地下水位より低くなると、流出孔１４からの排出が止まり、地下水の涵養が行われなくなる。このような場合の第１の対策手段として、図７に示されるように、雨水貯留空間５内に貯留された雨水を汲み上げて、前記中空円管１１の管内に供給するための揚水ポンプ１８を設けるようにする。これにより、雨水貯留空間５内の水位が地盤中の地下水位より低くても、中空円管１１の水位を強制的に地下水位よりも上昇させることができ、その水頭差により前記流出孔１４に備えられた逆止弁１７を通過して地盤へ排出されるようになる。この場合は、中空円管１１内に供給した雨水が再び雨水貯留空間５に還水されないように流入孔１３にも逆止弁１７を設けるようにする。

また、第２の対策手段として、図８に示されるように、前記中空円管１１の管内を負圧にすることによって、雨水貯留空間５内に貯留された雨水を、流入孔１３を通して管内に流入させるための真空ポンプ１９を設けるようにする。この真空ポンプ１９を稼働して中空円管１１内を負圧にすることにより雨水貯留空間５の雨水が流入孔１３から逆止弁１７を通過して管内に流入し、中空円管１１の水位を強制的に地下水位よりも上昇させることができるようになる。これにより、地下水位との水頭差を利用して、管内の雨水を前記流出孔１４に備えられた逆止弁１７を通過させ地盤へ排出することができるようになる。また、前記中空円管１１内を加圧することにより、管内の雨水を強制排出するようにしてもよい。

更に、前記中空円管１１には、逆止弁１７の清掃や管内壁面を清掃するため、ウォータージェットノズルを挿入するためのノズル挿入孔を設けることができる。このノズル挿入孔は、通常は蓋を設けておき、点検・洗浄時にこの蓋を開けてウォータージェットノズルを挿入する。また、前記中空円管１１は、前記逆止弁１７の交換や管内の清掃などのため、上端開口部から管内に侵入できる構造としておくことが好ましい。この場合、上端開口部には、取り外し可能な蓋を設置するようにする。

次に、前記土留め構造物２を構築するために手順について、図９及び図１０に基づいて詳述する。

先ず、図９(A)に示されるように、ケーシングパイプ２１を設置し掘削精度を確保するようにした上で、プレボーリング孔１６を水膨潤高吸水性ポリマー安定液を用い孔壁の安定を図りながら掘削する。所定深さまでの掘削を完了したならば、底部のスライム除去を行った後、中空円管１１を建て込む。前記中空円管１１の外面には予め、固化材１２の充填領域を画成するための金具２０が取り付けられている。

次いで、図９(B)に示されるように、トレミー管を挿入し、ポンプアップによりスライム二次処理を行った後、トレミー管により管内の底を封鎖する底部モルタルを打設する。そして、プレボーリング孔１６と中空円管１１との間の空間に塩ビ管２２を何本か挿入した状態で、中空円管１１の外面とプレボーリング孔１６との間の空間に砕石を投入して砕石層を形成する。なお、この時点で砕石層の間隙には水膨潤高吸水性ポリマー安定液が存在しており、砕石層は透水層としては機能できないものである。

図９(C)に示されるように、プレボーリング孔１６の径分の間を空けて、同じ要領によって、中空円管１１の建込み、砕石層の形成を行う。

図１０(D)に示されるように、中空円管１１と中空円管１１との間にプレボーリング孔１６を水膨潤高吸水性ポリマー安定液を用い孔壁の安定を図りながら掘削する。この掘削では、ケーシングパイプ２１を設置できないため、簡易土留め材により表層保護を行うようにする。所定深さまでの掘削が完了したならば、底部のスライム除去を行った後、中空円管１１を建て込む。そして、塩ビ管２２を何本か挿入した状態で、中空円管１１の外面とプレボーリング孔１６との間の空間に砕石を投入して砕石層を形成する。

図１０(E)に示されるように、水平方向に隣接する中空円管１１，１１間の間隙部分において、前記金具２０によって画成された固化材充填領域にトレミー管２３を挿入した後、トレミー管２３の先端から固化材１２を吐出させながらトレミー管２３を引上げ、間隙に止水グラウトを行う。

図１０(F)に示されるように、塩ビ管２２の下端から吸引ポンプによって水膨潤高吸水性ポリマー安定液を吸上げる一方、上部から電解液（食塩水又は塩化カルシウム等）を添加し、水膨潤高吸水性ポリマー安定液を電解液によって置換することによって前記砕石層を透水層１５として機能させるようにする透水層化処理を行う。なお、この透水層化処理は、前記水膨潤高吸水性ポリマー安定液に電解液を添加することによって行うことも可能である。

以上のように構築された土留め構造部２（側壁３）においては、地上からの雨水は、雨水流入口８に配設された濾過装置１０を通過する際に夾雑物、泥土、油分等が除去された上で、雨水流入用中空円管７内に流入し、下部の雨水流出孔９から雨水貯留空間５に流出する。この雨水貯留空間５に貯留された雨水は、前記土留め構造２を構成している中空円管１１の流入孔１３に備えられた逆止弁１７を通過して中空円管１１内に流入する。その後、中空円管１１に流入した雨水は、中空円管１１内の水位が地下水位より上昇すると、その水頭差により、前記流出孔１４、１４に備えられた逆止弁１７を通過して地盤へ排出するようになっている。本地下構造物２では、前記中空円管１１の外面側に地盤深さ方向に沿って透水層１５を形成しているため、地盤に粘性層Ｎ（不透水層）が存在したとしても、前記透水層１５を流水路として水を流通させることができるようになり、すべての流出孔１４，１４…から雨水の排出が行われ、砂層Ｓ（透水層）から地盤中に浸透するため、涵養機能を大幅に向上させることが可能となる。

〔第２形態例〕
前述した地下構造物１において、前記中空円管５０によって構築した土留め構造物２（側壁３）は、それ単独で治水機能を備えた土留め構造物として利用可能であるため、第２形態例以降でその利用例について詳述する。

図１１に示される第２形態例は、前記治水機能を備えた土留め構造物２を線路又は道路等のアンダーパスの土留め壁として用いた例である。

図１１に示された地下構造物は、土留め構造物２，２を両側に設置することにより側壁３，３を構築し、両側の前記側壁３，３間に少なくとも下床版２５を構築することによって線状地下空間（線路又は道路等のための空間）を構築するようにしたものである。この場合、前記側壁３，３によって囲まれた内部を封鎖する上床版を備えるようにして、トンネル空間とすることも可能である。

前記側壁３の構造は、基本的には、前記地下構造物１における土留め構造物２と同様であるが、違いは中空円管１１の管壁部分に、水の流入孔１３を形成することなく、水の流出孔１４，１４…のみを形成するパターンにより通水孔を形成するようにした点である。前記中空円管１１内への雨水の供給は、地盤表面を流れる雨水を集水して中空円管１１に導くようにする他、アンダーパスの低い部分に排水ポンプ２４を設備し、豪雨や台風等による浸水時にポンプアップにより雨水を中空円管１１内に供給するようにする。

〔第３形態例〕
図１２に示される第３形態例は、切土面に土留め構造物を構築したことによって、地下水の流れが堰き止められてしまう場合に、地下水の流れを阻害しないように、土留め構造物を本発明に係る治水機能を備えた土留め構造物２とした場合の例である。

具体的には、地盤中に中空円管１１，１１…を水平方向に隣接して設置し、これら中空円管１１，１１…の間の間隙部分に固化材１２を充填して止水を図り、前記中空円管１１の管壁部分に、水の流入孔１３、１３…と流出孔１４，１４…とを形成するパターンにより通水孔を形成し、これら流入孔１３及び前記流出孔１４を形成した中空円管１１の外面側、すなわち地下水の流れ方向の両面側に、地盤深さ方向に沿って透水層１５、１５を形成したものである。

前記中空円管１１に地下水の流入孔１３と流出孔１４とを設け、これら通水孔の地盤面側に透水層１５，１５を形成してあるため、地盤に粘性層Ｎ（不透水層）が存在したとしても、前記透水層１５を流水路として水を流通させることができるようになり、流入孔１３，流出孔１４を通して地下水が流れるため、地下水の流れを土留め構造物２によって遮断することが無くなる。

〔第４形態例〕
図１３に示される第４形態例は、地滑り防止壁として、土留め構造物を地盤中に構築したことによって地下水の流れが堰き止められてしまう場合に、地下水の流れを阻害しないように、前記土留め構造物を本発明に係る治水機能を備えた土留め構造物２とした場合の例である。

この場合も、前記第３形態例と同様に、前記中空円管１１の管壁部分に、水の流入孔１３、１３…と流出孔１４，１４…とを形成するパターンにより通水孔を形成し、これら流入孔１３及び前記流出孔１４を形成した中空円管１１の外面側、すなわち地下水の流れ方向の両面側に、地盤深さ方向に沿って透水層１５、１５を形成したものである。

前記中空円管１１に地下水の流入孔１３と流出孔１４とを設け、これら通水孔の地盤面側に透水層１５，１５を形成してあるため、地盤に粘性層Ｎ（不透水層）が存在したとしても、前記透水層１５を流水路として水を流通させることができるようになり、流入孔１３，流出孔１４を通して地下水が流れるため、地下水の流れを土留め構造物２によって遮断することが無くなる。

〔第５形態例〕
図１４に示される第５形態例は、集水井戸として機能できる土留め構造物２の例である。

具体的には、地盤中に中空円管１１，１１…を水平方向に隣接して設置し、これら中空円管１１，１１…の間の間隙部分に固化材１２を充填して止水を図り、前記中空円管１１の管壁部分に、水の流入孔１３、１３のみを形成するパターンにより通水孔を形成し、これら流入孔１３を形成した中空円管１１の外面側、すなわち両面側に、地盤深さ方向に沿って透水層１５、１５を形成したものである。

前記中空円管１１に地下水の流入孔１３を設け、これら通水孔の地盤面側に透水層１５，１５を形成してあるため、地盤に粘性層Ｎ（不透水層）が存在したとしても、前記透水層１５を流水路として水を流通させることができるようになり、すべての流入孔１３から中空円管１１内に地下水が流れ込むようになるため、効果的に地下水を集水できるようになる。中空円管１１内に集水した地下水は、フィルター２７を介して揚水ポンプ２６により吸い上げられる。

１…地下構造物、２…土留め構造物、３…側壁、４…下床版、５…雨水貯留空間、６…上床版、７…雨水流入用中空円管、８…雨水流入口、９…雨水流出孔、１０…濾過装置、１１…中空円管、１２…固化材、１３…流入孔、１４…流出孔、１５…透水層、１６…プレボーリング孔、１７…逆止弁、１８…揚水ポンプ、１９…真空ポンプ、２０…金具、２０ａ・２０ｂ…突条片、２１…ケーシングパイプ、２２…塩ビ管、２３…トレミー管

Claims (6)

1. 地盤中に中空円管を水平方向に隣接して設置することにより構築した土留め構造物を平面視で閉合形状で設置することにより側壁を構築し、前記側壁によって囲まれた内部に少なくとも下床版を構築することによって雨水貯留空間を形成するとともに、前記側壁の上側に前記側壁によって囲まれた内部を封鎖する上床版を備えた治水機能を備えた地下構造物であって、
   前記土留め構造物において、前記水平方向に隣接して設置された中空円管の間の間隙部分に固化材を充填して止水を図り、
   前記側壁によって囲まれた内部に、外部からの雨水を管内に流入させる雨水流入口が形成されるとともに、この雨水流入口から管内に流入した雨水を雨水貯留空間に流出させる雨水流出孔が形成された、雨水を雨水貯留空間内に流入させるための雨水流入用中空円管が配設され、
   前記土留め壁を構成している中空円管の管壁部分に、雨水貯留空間側に水の流入孔を形成するとともに、地盤側に中空円管の長手方向に所定の間隔で流出孔を形成し、
   前記土留め壁を構成している中空円管の地盤側に地盤深さ方向に沿って透水層を形成し、前記透水層は中空円管を設置するためのプレボーリング孔を中空円管の外径よりも大きく形成し、中空円管の外面とプレボーリング孔との間の空間に砕石を充填した層によって形成されるとともに、前記中空円管はプレボーリング孔に対して平面視で雨水貯留空間側に偏倚させて配置することにより最大厚みが１００〜３００mmの三日月形状の透水層とされることを特徴とする治水機能を備えた地下構造物。
2. 前記中空円管の外面に部材長手方向に沿って前記固化材の充填領域を画成するために外方に突出する一対の突条片を有するように金具を設けてある請求項１記載の治水機能を備えた地下構造物。
3. 前記中空円管の流入孔及び流出孔は、通水方向の流れのみを許容する逆止弁を備えている請求項１、２いずれかに記載の治水機能を備えた地下構造物。
4. 前記中空円管として、高強度コンクリート杭を用いている請求項１〜３いずれかに記載の治水機能を備えた地下構造物。
5. 請求項１〜４いずれかに記載の治水機能を備えた地下構造物における土留め構造物を地盤に構築するに当たって、
   水膨潤高吸水性ポリマー安定液を用いて、中空円管の外径よりも大きな径でプレボーリング孔の掘削を行った後、プレボーリング孔に中空円管を建て込み、中空円管の外面とプレボーリング孔との間に砕石を投入して砕石層を形成し、地盤中に中空円管を水平方向に隣接して設置する第１手順と、
   前記水平方向に隣接して設置された中空円管間の間隙部分に固化材を充填して止水を図る第２手順と、
   前記砕石層において、前記水膨潤高吸水性ポリマー安定液に電解液を添加するか又は前記水膨潤高吸水性ポリマー安定液を電解液によって置換することにより、前記砕石層を透水層として機能させるようにする透水層化処理を行う第３手順とからなることを特徴とする治水機能を備えた地下構造物の施工方法。
6. 請求項５の治水機能を備えた地下構造物の施工方法において、第３手順の透水層化処理を、前記第１手順において砕石層を形成した直後に行うようすることを特徴とする治水機能を備えた地下構造物の施工方法。

Images