JP7222602B2 - 地表面排水装置およびその設置方法 - Google Patents
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例えば、道路の冠水時には、緊急車両も走行困難となり、交通の混乱ないし途絶することがある。また、住宅地や農地において大量の雨水により冠水し、建物や農作物が水没する等の水害を生じることがある。
このような地表面の冠水を防止するために、排水用の側溝や水路などの排水装置を設置し、地表面や道路の表面水を回収して河川へ排出することが行われている。
これに対し、前述した特許文献2のように、雨水を一時貯留し、時間をおいて排出することで、近隣の下水路や河川の増水による排水不良を緩和できる。
さらに、特許文献3のように、一時的に貯めた雨水を地中に浸透させることで、下水路や河川への排水量を削減できる。
しかし、雨水枡等で一時貯留できる水量には限界があり、また地中への浸透速度が十分でない可能性もあり、集中豪雨の程度によっては下水路や河川への排水不良の解消ができないという問題があった。
従って、本発明の地表面排水装置によれば、地表面の冠水を効率よく排出することができる。
本発明において、取水部としては、管体の端部開口や、管体の側面に形成された開口などが利用できる。取水部の開口面には、雨水とともに流入する異物を防止するグレーチング(格子)やネットなどを設置することができる。
本発明において、排水部としては、管体の端部開口や、管体の側面に形成された開口などが利用できる。排水部の開口面には、透水性だが地中の土砂の侵入を防止するフェンスを設置することができ、掘削時の土圧に対して十分に耐えられるように砂利が充填された区画を形成してもよい。
本発明では、一般的な鋼管杭の設置手順および作業機械を用いて管体を地中に設置することができる。つまり、特殊な作業機械などを用いることなく、容易に設置することができる。そして、一般的な鋼管杭の設置手順における掘削抵抗の監視により、排水部が砂礫層など掘削抵抗の大きな透水層に到達したことを検出することができる。
本発明において、管体は回転掘削に適したものとすることが好ましく、例えば外周面に螺旋状の羽根を有するもの等とすることができる。
この際、管体を地中に貫入させる際に作業機械を用いることで、作業を容易にできる。また、掘削抵抗に基づいて排水部が透水層に達したことを判定するため、地質調査などの付随的な作業を簡略化できる。
図1において、地表面排水装置1は、地盤2に埋設され、雨水等により地表面3が冠水した際に地中へ排水する装置である。
地表面3は、埋土層2Aの表面に形成され、主な地表面3Gは地表レベルGLであるのに対し、一部の地表面3Eは地表レベルGLよりも所定高さ嵩上げされた排水レベルOFLとされている。
地表面3Gには側溝4が設置され、通常の雨水は側溝4から排水される。
地表面3Eには地表面排水装置1が設置され、集中豪雨などで側溝4での排水が間に合わず、地表面3Eまでが冠水した際に地表面排水装置1からの排水が行われる。
図2および図3にも示すように、管体10は、上下端部の短い鋼管11,12および中間部の鋼管13,14を順次連結して構成されている。鋼管11~14は、それぞれ一般的な鋼管杭と同様な断面円形の部材である。
このうち、下端の鋼管12には、回転掘削用の螺旋羽根19が形成されている。
取水部20となる鋼管11の上側開口にはグレーチング21が設置され、雨水の透過を許容しつつ、地表面3Eと連続した踏面が形成されている。
鋼管11の下部には落下防止用のフェンス22が設置され、清掃などでグレーチング21を外した場合でも転落等が防止される。
排水部30となる鋼管12の下側開口、および鋼管12の上部には、それぞれフェンス31,32が設置されている。
フェンス31,32の間には、砂利33が充填されている。砂利33が逸脱しないように、フェンス31,32は砂利33の粒径より目が細かく、かつ雨水の流通を阻害しないような格子あるいは網で形成されている。
図4の(A)部に示すように、先ず地表面3Eに作業機械5を配置し、駆動装置51に管体10を装着する。この段階では、管体10は下端の鋼管12と中間の鋼管13とが互いに溶接された状体である。作業機械5に装着された管体10は、地表面3Eから垂直方向に起立した状体とされる。
図4の(B)部に示すように、駆動装置51で管体10を回転駆動することで、管体10は先端の螺旋羽根19により地盤2へ貫入してゆく。
図4の(C)部に示すように、管体10が地盤2へ貫入し、鋼管13の上端が地表面3Eに近づいたら、回転を停止させ、鋼管14を追加する。鋼管13,14の接合部分52は溶接を行う。
図4の(D)部に示すように、再び駆動装置51で管体10を回転駆動することで、管体10は鋼管12から鋼管14までが地盤2へ貫入されてゆく。
管体10の貫入は、鋼管12の下側端部つまり排水部30が砂礫層2Eに達するまで続けられる。
すなわち、駆動装置51による回転駆動により、螺旋羽根19は地盤2の各層(2A~2E)を順次掻き回しながら進んでゆき、各地層から大きな抵抗を受ける。一方、管体10の他の部分は単なる円筒周面であり、地盤2からの抵抗はさほど大きくない。従って、作業機械5で検出される掘削抵抗は、専ら螺旋羽根19における掘削抵抗であり、その値は螺旋各層の土質に大きく影響される。
従って、当該顕著な高い値を示す深さまで回転掘削を継続することで、管体10の下端つまり排水部30を砂礫層2Eに配置することができる。
これにより、鋼管11の上端の取水部20が地表面3Eの排水レベルOFLに配置され、地表面排水装置1が所期の状態で設置される。
従って、本実施形態の地表面排水装置1によれば、地表面3Eの冠水を効率よく排出することができる。
そして、管体10の下端に形成された螺旋羽根19を用いるとともに、一般的な鋼管杭の設置手順における掘削抵抗の監視により、排水部30が砂礫層2Eなど掘削抵抗の大きな透水層に到達したことを検出することができる。
さらに、排水部30の開口面には、透水性だが地中の土砂の侵入を防止するフェンス31を設置し、上方のフェンス32との間に砂利33が充填された区画を形成したため、透水性を確保しつつ、掘削時の地中の土砂の侵入を防止できる。
この際、管体10を地盤2に貫入させる際に作業機械5を用いることで、作業を容易にできる。また、掘削抵抗に基づいて排水部30が透水層である砂礫層2Eに達したことを判定するため、地質調査などの付随的な作業を簡略化できる。
前述した実施形態では、図3のように、管体10の下端の鋼管12の下側開口により排水部30が形成され、この排水部30にはフェンス31,32の間に砂利33が充填され、土砂の侵入を防止していた。しかし、排水部30としては前記実施形態の構成に限らず、管体10から透水層である砂礫層2Eに排水ができれば他の構成であってもよい。
なお、鋼管12の下側端面は端板15で閉じてもよく、端板15には孔35を形成して追加的な排水部30としてもよい。さらに、端板15より上方、孔34が形成された領域を埋めるように、土砂の侵入防止のための砂利を充填してもよい。
このような図6の実施形態によっても、地表面3Eが冠水した際には取水部20から雨水を回収し、排水部30から砂礫層2Eに排水することができ、前述した図1から図5の実施形態と同様な効果を得ることができる。
これに対し、図7に示すように、地表面3Gに設置された側溝4に同様な管体10を設置し、側溝4の水位が通常レベルNLから排水レベルOFLまで上昇した際に、取水部20からの排水が行われるようにしてもよい。
管体10は、上端の取水部20が、側溝4の上面開口に近い排水レベルOFLに保持されている。従って、側溝4の水位が通常レベルNLから排水レベルOFLまで上昇した際に、取水部20からの排水が行われる。これにより、側溝4の溢れが防止され、地表面3Gの冠水が防止される。
このような図7の実施形態によっても、側溝4の水位が通常レベルNLから排水レベルOFLまで上昇した際に、取水部20から側溝4の雨水を回収し、排水部30から砂礫層2E(図1参照)に排水することができ、前述した図1から図5の実施形態と同様な効果を得ることができる。
さらに、取水部20としては、冠水が懸念される他の形態の地表面に対し、その冠水を回避するべく設定される排水レベルOFLに配置され、排水レベルOFLを超えた雨水などを回収できる構成であれば適宜採用することができる。
管体10を構成する鋼管11~14は、回転掘削を行うために円形断面が好ましいが、例えば断面が正多角形状であってもよい。回転掘削ではなくハンマー打撃式あるいは振動打ち込み式の作業機械を用いるのであれば、矩形断面の鋼管などを用いてもよい。
Claims (4)
- 上部に取水部が形成されかつ下部に排水部が形成された管体を有し、前記取水部は地表面から排水するための排水水位に保持され、前記排水部は地中の透水層に保持され、前記取水部は前記管体の上向きの上端開口であり、前記上端開口は前記地表面に沿って保持されており、
前記管体は鋼管を含み、前記鋼管の下端には螺旋羽根が形成されていることを特徴とする地表面排水装置。 - 請求項1に記載した地表面排水装置において、
前記地表面は、排水側溝が設置された第1の地表面の地表レベルよりも所定高さ嵩上げされて前記第1の地表面の冠水を排出可能な第2の地表面であり、
前記取水部は前記地表面から間隔をあけて保持されていることを特徴とする地表面排水装置。 - 請求項1または請求項2に記載した地表面排水装置において、前記地表面に配置されて前記上端開口を覆うグレーチングを有することを特徴とする地表面排水装置。
- 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の地表面排水装置の設置方法であって、
下部に排水部が形成された管体を、作業機械により、掘削抵抗を監視しつつ地表面から地中へと貫入させ、前記掘削抵抗に基づいて前記排水部が透水層に達したと判定できたら前記管体の貫入を停止し、前記管体の上部に取水部を形成し、前記取水部を所定の排水水位に配置することを特徴とする地表面排水装置の設置方法。
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