JP7311923B1 - 水路 - Google Patents

Abstract

【課題】高い地下水位が想定される水路水路において、水路躯体の浮上や側壁の傾斜を防止する。【解決手段】水路躯体１１は底版１２と一対の側壁１３とを含み、少なくとも底版１２の幅端部及び側壁１３はプレキャストコンクリート製の水路用ブロック２１の底版部２２の幅端部分及び側壁部２３が複数連なったものである。地位水位が側壁１３の１／２高さ以上となることがある設置場所に、水路躯体１１が設置されている。側壁１３の両脇には埋め戻し材がある。側壁部２３の１／２高さ以下の所定位置に、打ち抜いて下段ウィープホール２７を形成するための、側壁部２３の厚さを減じてなるノックアウト部２６が、路長方向に所定ピッチで複数設けられている。【選択図】図２

Description

本発明は、斜面の下等の地位水位が高い場所に設けられた水路に関するものである。

図６及び図７は、従来の水路（開水路）を示しており、斜面の下の水路敷（例えば掘り割り底５１）に、基礎砕石５２と基礎コンクリート５３を介して水路躯体６１が設置されている。水路躯体６１は、底版６２と底版６２から起立した一対の側壁６３とからなる。側壁６３の両脇には、埋め戻し土でできた小段５４があり、その先は法面５５に接続する。法面の上に台地面５６がある場合、台地面５６は畑や水田として利用され、法肩に近い位置に民家や工場が建っていることもある。

小段５４は長期的には沈下するため、晴天時でも地表に水溜まり５７ができる場合がある。この水は地下水が湧出したものと考えられる。周辺土質が、例えば火山灰が堆積してできたローム層のように透水性の低い土質であると、比較的高い位置に地下水面が形成されると考えられる。小段５４の埋め戻し土が透水性の低い現地発生土であると、水圧は容易には小段５４の上に抜けないため、底版６２の下面には、台地部の同等標高の地下水圧に相当する水圧、すなわち水路壁高を超える高い水圧（揚圧力）が作用することがある。この揚圧力の作用により、水路躯体６１が浮上する可能性がある。

そこで、従来においても、埋め戻し土層に含まれる水を水路躯体６１内に排水するために、側壁６３の中間標高部に数ｍおきに水抜き孔６４が開けられており、水路水深が浅いときには水が流れ落ちている事例がある。

しかし、水路躯体６１が浮上している事例では、水抜き孔６４から水路内に排水（水抜き）されているにもかかわらず、小段５４に水面がみられることから、水抜き孔６４のみでは排水対策が不十分であることが考えられる。本発明者らが、これらの問題をさらに検討したところ、次のことが分かってきた。

（１）側壁の目地から排水できない
水路躯体６１には、水抜き孔６４が数ｍおきにしか設置されないことに加えて、側壁６３の目地も目地材６５でシールされるため、地下水の水路内部への排水量が不足する。

（２）水路の区間で排水条件が異なる
水路躯体６１が設置される区間は、すべて同じ現場条件ではなく、場所により異なる。水田隣接区間や水脈にあたった区間では、地下水供給量が部分的あるいは時期的に増加するが、正確に予測することは困難である。よって、水路の供用開始後に発生する事象に的確に対応できるような設計を事前に行うことは困難である。

（３）水抜き孔からの排水量を調整できない
水抜き孔６４の個所数が、現地で必要とされる排水量に対して多いと、水抜き孔６４からの排水量が過剰となり、地下水位が低下して周辺家屋の沈下、井戸の枯渇、水田の漏水を引き起こす可能性がある。一方、水抜き孔６４の個所数が、現地で必要とされる排水量に対して少ないと、水抜き孔６４からの排水量が不足し、地下水位が上昇して水路に過大な揚圧力が作用して水路躯体が浮上する。

（４）降雨時の排水
降雨時には短期集中的に小段面に雨水が供給されるため、水抜き孔６４だけでは排水が追い付かずに地下水位が非常に高くなり、水路が浮上するリスクがある。

ところで、本発明者らの調査によると、水が流れるブロックに関して次のような文献がある（特許文献１，２）。

特許文献１には、歩車道境界ブロックや側溝ブロックに集水部材または集水機構（ポーラスコンクリート、集水孔または排水孔、集水凹部）を設け、路面の排水性舗装に浸透した雨水を、集水部材または集水機構を介して側溝ブロック内に落し込むことが記載されている。しかし、この技術では深部の地下水を排除することは不可能であり、前記水路浮上を防止することはできない。

特許文献２には、降雨を樹木に導水したり地下浸透したりして、接続される排水管渠の断面を小さくできる、多目的集水桝において、プレキャストコンクリート集水桝の側面壁にノックアウトが可能な凹状部を複数箇所設けることが記載されている。しかし、ノックアウトする凹状部は、建設当初から打ち抜かれて導水管と接続されるものであり、施工後に状況をみて臨機応変に開通させることを目的とする本願発明とは関連しない。

特開２００４－２８５８１９号公報 特開２００２－２１１７０号公報

そこで、本発明の目的は、高い地下水位が想定される水路において、水路躯体の浮上や側壁の傾斜を防止することにある。

本発明の水路は、
水路躯体は底版と一対の側壁とを含み、少なくとも底版の幅端部及び側壁はプレキャストコンクリート製の水路用ブロックの底版部の幅端部分及び側壁部が複数連なったものであり、
地位水位が側壁の１／２高さ以上となることがある設置場所に、水路躯体が設置され、
側壁の両脇には埋め戻し材があり、
側壁部の１／２高さ以下の所定位置に、打ち抜いて下段ウィープホールを開通するための、側壁部の厚さを減じてなるノックアウト部が、路長方向に所定ピッチで複数設けられたことを特徴とする。

（作用）
現地の地下水位状況に応じて、必要箇所及び必要数のノックアウト部を打ち抜いて下段ウィープホールを開通させることにより、地下水を水路内部へ適切量排水することができ、もって排水量が過剰の場合に生じる周辺家屋の沈下等の問題を防止しつつ、排水量が不足する場合に生じる水路躯体の浮上や側壁の傾斜を防止することができる。

連なる側壁部間の目地は、下端から２．５／１０～４／１０高さの所定位置までの範囲が排水隙間とされ、土の吸い出し抑制のためには、残りの範囲が目地材でシールされていることが好ましい。

側壁部の４／１０～６／１０高さの所定位置に、水路確認用の中段ウィープホールが、少なくとも一つ貫設されていることが好ましい。

側壁部の上端から１００～３００ｍｍ下がった所定位置に、上段ウィープホールが、路長方向に所定ピッチで複数貫設されていることが好ましい。

設置場所の水路敷に、基礎砕石と基礎コンクリートを介して水路躯体が設置され、
埋め戻し材は、側壁の外側面に接して基礎砕石から中段ウィープホールまで連続する側部砕石層を含むことが好ましい。

設置場所の水路敷に、基礎砕石と基礎コンクリートを介して水路躯体が設置され、
埋め戻し材は、側壁の外側面に接して基礎砕石から中段ウィープホールまで連続する側部砕石層と、側壁の外側面に接して上段ウィープホールを覆う上部砕石層と、側部砕石層と上部砕石層とを隔てる残りの埋め戻し土とを含むことが好ましい。

底版部の幅端部分に、現場打ちコンクリートによるフーチングが基礎コンクリートと接合するように設けられたことが好ましい。現場打ちコンクリートによるフーチングと基礎コンクリートとの間が密着するため、水路側方圧力水の躯体底板と基礎コンの隙間への侵入を防ぐことができ、躯体下面へ揚圧力が直接に作用することを低下できる。

本発明によれば、高い地下水位が想定される水路において、水路の浮上や側壁の傾斜を防止することできる。

図１は実施例１の水路及びその周辺を示す概略断面図である。 図２は同水路の斜視図である。 図３（ａ）は同水路の断面図、（ｂ）はノックアウト後の部分断面図である。 図４（ａ）は同水路の側面図、（ｂ）ＩＶｂ矢示部の拡大図である。 図５は実施例２の水路の斜視図である。 図６は従来例の水路及びその周辺を示す概略断面図である。 図７は同水路の斜視図である。

［１］水路躯体
水路躯体は、次のいずれの態様も含む。
（ア）底版及び側壁が、プレキャストコンクリート製の（チャンネル型）水路用ブロックの底版部及び側壁部が路長方向に複数連なってなる態様。
（イ）底版の幅端部及び側壁が、プレキャストコンクリート製の（Ｌ型）水路用ブロックの底版部の幅端部分及び側壁部が路長方向に複数連なってなり、底版の幅中間部が現場打ちコンクリートからなる態様。

［２］水路躯体の設置場所
地位水位が側壁の１／２高さ以上となることがある設置場所としては、特に限定されないが、斜面の下（例えば台地を掘り割ってできた掘り割り底など）や、平地であるが水田の近傍（取水時など一時的に水路外側の地下水位が上昇する）等を例示できる。特に斜面の下は、地位水位が側壁の１／２高さ以上となることが多いため、同設置場所で本発明は特に有用である。

［３］目地の排水隙間
排水隙間（路長方向間隙）は、特に限定されないが、土砂吸い出しが防止できる性能が要求される。

［４］ノックアウト部
ノックアウト部の形状・寸法は、特に限定されないが、側面視円形で直径２５～５０ｍｍが好ましい。
ノックアウト部のピッチは、特に限定されず、一定ピッチでも不定ピッチでもよい。

［５］中段ウィープホール
中段ウィープホールの形状・寸法は、特に限定されないが、側面視円形で直径（テーパー孔の場合は最小部の直径。以下同じ。）２５～５０ｍｍが好ましい。

［６］上段ウィープホール
上段ウィープホールの形状・寸法は、特に限定されないが、側面視円形で直径（テーパー孔の場合は最小部の直径。以下同じ。）２５～５０ｍｍが好ましい。
上段ウィープホールのピッチは、特に限定されず、一定ピッチでも不定ピッチでもよい。

［７］現場打ちコンクリートによるフーチング
現場打ちコンクリートによるフーチングを設ける底版部の幅端部分は、側壁部の外側面より張り出さない部分でもよいし、側壁部の外側面よりも既に張り出した部分（プレキャストコンクリートによるＰＣａフーチングが存在する）でもよい。同底版部の幅端部分から、現場打ちコンクリートと結合する突出鉄筋が突出していることが好ましい。

側壁部の外側面から現場打ちコンクリートによるフーチングの張り出し端までの幅は、特に限定されない。
また、現場打ちコンクリートと接合する基礎コンクリートの厚さは、通常より分厚い１５０～２５０ｍｍとすると、十分な浮力対策となり好ましい。

次に、本発明の実施例について図１～図４を参照して説明する。なお、実施例の各部の構造、材料、形状及び寸法は例示であり、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更できる。

［実施例１］
図１～図４は、実施例１の水路（開水路）を示しており、斜面の下の水路敷の一例である掘り割り底１に、基礎砕石２と基礎コンクリート３と敷きモルタル１０をこの順に介して水路躯体１１が設置されている。水路躯体１１は、底版１２と該底版１２から起立した一対の側壁１３とからなる。同設置場所は、地位水位が側壁１３の１／２高さ以上となることが多い。側壁１３の両脇には、埋め戻し材でできた巾１～２ｍの小段４があり、その先は法長５～１０ｍ程度の法面５を経て水平な台地面６に接続する。台地面６は、畑や水田として利用され、法肩に近い位置に民家や工場が建っている。

水路躯体１１は、底版部２２と底版部２２から起立した一対の側壁部２３とが一体形成されたプレキャストコンクリート製の水路用ブロック２１が、複数連なったものである。一つの水路用ブロック２１の長さは２ｍである。

図２及び図４に示すように、連なった水路用ブロック２１どうしの側壁部端面間の目地は、下端から２．５／１０～４／１０高さの所定位置までの範囲が排水隙間２４とされ、残りの範囲が目地材２５（シーリング材、コーキング材、モルタル、ゴム部材等）でシールされている。

図２及び図３に示すように、各水路用ブロック２１の各側壁部２３には、次のノックアウト部及びウィープホールが設けられている。
（ａ）側壁部２３の１／２高さ以下の所定位置（例えば１／３高さ）に、打ち抜いて下段ウィープホール２７を形成するための、側壁部の厚さを減じてなる直径２５～５０ｍｍ（例えば３０ｍｍ）のノックアウト部２６が、路長方向に所定ピッチで複数（例えば３００～８００ｍｍから選ばれる例えば５００ｍｍピッチで４つ）設けられている。
（ｂ）側壁部２３の４／１０～６／１０高さの所定位置（例えば１／２高さ）に、直径２５～５０ｍｍ（例えば３０ｍｍ）の中段ウィープホール２８が一つ貫設されている。
（ｃ）側壁部２３の上端から１００～３００ｍｍ下がった所定位置（例えば１５０ｍｍ下がった位置）に、直径２５～５０ｍｍ（例えば３０ｍｍ）の上段ウィープホール２９が、路長方向に所定ピッチで複数（例えば３００～８００ｍｍから選ばれる例えば５００ｍｍピッチで４つ）貫設されている。

側壁部２３の外側面には、排水隙間２４、ノックアウト部２６、中段ウィープホール２８及び上段ウィープホール２９を覆うように、吸出し防止マット１４が取り付けられている。吸出し防止マット１４は、水は通しやすいが土砂は通しにくい性質を有し、埋め戻し土の吸出しを防止する。

小段４の埋め戻し材は、側壁１３の外側面に接して基礎砕石２から中段ウィープホール２８まで連続する側部砕石層７と、側壁１３の外側面に接して上段ウィープホール２９を覆う上部砕石層８と、側部砕石層７と上部砕石層８とを隔てる残りの埋め戻し土９とからなる。各砕石層７，８には、ウィープホールからの吸出し防止と、前記浮上計算時の摩擦力確保のため、最大粒径が大きいＣ－４０が用いられている。埋め戻し土９は、前記透水性の低い現地発生土である。

各水路用ブロック２１の底版部２２の幅端部分は、各側壁部２３の外側面よりも張り出したプレキャストコンクリートによるＰＣａフーチング３０となっており、ＰＣａフーチング３０の端面から突出鉄筋３１が突出している。ＰＣａフーチング３０の張り出し端には、現場打ちコンクリートによる追加フーチング３２が、突出鉄筋３１と結合するとともに、基礎コンクリート３の上面と接合するように設けられている。

側壁部２３の外側面からＰＣａフーチング３０の張り出し端までの幅は１５０ｍｍであり、側壁部２３の外側面から追加フーチング３２の張り出し端までの幅は、２００～３００ｍｍ（例えば２５０ｍｍ）である。基礎コンクリート３の厚さは、通常の厚さ（５０～１００ｍｍ）より分厚い１５０～２５０ｍｍとされている。

以上のように構成された実施例１の水路によれば、次の作用効果が得られる。

［１］目地の排水隙間２４
目地の排水隙間２４から、地下水を水路内部へ排水することができ、深部の水圧を開放することができる。排水隙間２４は、下端から２．５／１０～４／１０高さの所定位置までの範囲に限定されており、また、間隙が狭いため、過剰排水や埋め戻し土の吸出しは生じにくい。また、構造上大きな曲げモーメントが作用する側壁部２３の下部に予めウィープホールを貫設させないので、側壁部２３の耐力低減も防止できる。

［２］中段ウィープホール２８
中段ウィープホール２８は、一般的な地下水排水用としても作用するが、次に述べるようにノックアウト部２６を打ち抜いて下段ウィープホール２７を開通させるための目安とすることができる。

［３］ノックアウト部２６及び下段ウィープホール２７
現地の地下水位状況に応じて、必要箇所及び必要数のノックアウト部２６を打ち抜いて下段ウィープホール２７を開通することにより、地下水を水路内部へ適切量排水することができ、もって排水量が過剰の場合に生じる周辺家屋の沈下等の問題を防止しつつ、排水量が不足の場合に生じる水路躯体１１の浮上や側壁１３の傾斜を防止することができる。具体的には、例えば次のように運用する。

（ア）供用開始時から大規模に周辺地下水位を低下させると、周辺に影響を及ぼすリスクがある場合には、ノックアウト部２６を打ち抜くことなく維持すればよい。
（イ）地下水位状況をみて多くの排水を必要とする場合には（例えば晴天時でも中段ウィープホール２８から水が出ているなど）、全部又は大多数のノックアウト部２６をハンマーで打ち抜いて、ノックアウト部２６の直径と略同じ直径の下段ウィープホール２７を開通させる。
（ウ）上記（ア）と（イ）の中間で、図４に示すように、路長方向に地位水位が異なり、一部の側壁部２３の中段ウィープホール２８のみから水が出ている場合には、その側壁部２３のノックアウト部２６を打ち抜いて下段ウィープホール２７を開通させ、さらに状況をみて順次開通箇所を増やしていく。図４（ａ）では、打ち抜いていないノックアウト部２６を黒丸で表し、開通させた下段ウィープホール２７を白丸で表している。

［４］側部砕石層７
側部砕石層７は、基礎砕石２から水路側方にある水をウィープホール２７，２８と目地の排水隙間２４へ確実に導水する。また、埋め戻した現地発生土が水抜き孔から吸い出されるのを防止するためのフィルターとしての役割も果たす。また、躯体側部の埋め戻し材を砕石とすることにより、フーチング上部の砕石が躯体と一体となって浮上しようとする際に、その外側の砕石との間で大きな摩擦抵抗力が発生する。

［５］上段ウィープホール２９及び上部砕石層８
降雨時には、台地面６や法面５に降った雨が小段４に流下する。この雨は地下浸透流に比べて短期集中的に小段４に供給されるため、速やかに排水する必要がある。本実施例では、小段４に浸透したばかりの雨の一部を、上段ウィープホール２９から水路内部へ速やかに排水することができる。また、上段ウィープホール２９の背面を上部砕石層８としているため、小段面から上段ウィープホール２９までの雨の流れが早い。

［６］現場打ちコンクリートによる追加フーチング３２
プレキャストコンクリートによるＰＣａフーチング３０にも浮上防止効果があるが、通常の張り出し幅は５０～１５０ｍｍである。本実施例では、現場打ちコンクリートによる追加フーチング３２を設けているため、下記のとおり浮上防止効果が高められる。

（ア）追加フーチング３２により通常よりも大きな張り出し幅が確保され、フーチング上の大きな土荷重が浮上抵抗力となる。
（イ）追加フーチング３２が基礎コンクリート３と接合して一体化され、基礎コンクリート３の重量分も浮上抵抗力となる。本実施例では、基礎コンクリート３の厚さが通常より分厚い１５０～２５０ｍｍとされているため、同効果が高い。
（ウ）追加フーチング３２と基礎コンクリート３との間が密着するため、水路側方圧力水が底版１２と基礎コンクリート３との隙間へ侵入するのをを防ぐことができ、揚圧力が低下する。

［実施例２］
図５に示す実施例２の水路は、水路躯体１１の底版１２の幅端部及び側壁１３が、プレキャストコンクリート製の水路用ブロック２１の底版部２２の幅端部分及び側壁部２３が路長方向に複数連なってなり、底版１２の幅中間部が現場打ちコンクリート３５からなる点と、水路用ブロック２１がＰＣａフーチングのないＬ型である点において実施例１と相違するものであり、その他は実施例１と共通である。

実施例２の水路によっても、実施例１と同様の作用効果が得られる。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することができる。

１ 掘り割り底
２ 基礎砕石
３ 基礎コンクリート
４ 小段
５ 法面
６ 台地面
７ 側部砕石層
８ 上部砕石層
９ 埋め戻し土
１０ 敷きモルタル
１１ 水路躯体
１２ 底版
１３ 側壁
１４ 吸出し防止マット
２１ 水路用ブロック
２２ 底版部
２３ 側壁部
２４ 排水隙間
２５ 目地材
２６ ノックアウト部
２７ 下段ウィープホール
２８ 中段ウィープホール
２９ 上段ウィープホール
３０ ＰＣａフーチング
３１ 突出鉄筋
３２ 追加フーチング

Claims (7)

1. 水路躯体（１１）は底版（１２）と一対の側壁（１３）とを含み、少なくとも底版（１２）の幅端部及び側壁（１３）はプレキャストコンクリート製の水路用ブロック（２１）の底版部（２２）の幅端部分及び側壁部（２３）が複数連なったものであり、
   地位水位が側壁（１３）の１／２高さ以上となることがある設置場所に、水路躯体（１１）が設置され、
   側壁（１３）の両脇には埋め戻し材があり、
   側壁部（２３）の１／２高さ以下の所定位置に、打ち抜いて下段ウィープホール（２７）を形成するための、側壁部（２３）の厚さを減じてなるノックアウト部（２６）が、路長方向に所定ピッチで複数設けられたことを特徴とする水路。
2. 連なる側壁部（２３）間の目地は、下端から２．５／１０～４／１０高さの所定位置までの範囲が排水隙間（２４）とされ、残りの範囲が目地材（２５）でシールされた請求項１記載の水路。
3. 側壁部（２３）の４／１０～６／１０高さの所定位置に、水路確認用の中段ウィープホール（２８）が、少なくとも一つ貫設された請求項１又は２記載の水路。
4. 側壁部（２３）の上端から１００～３００ｍｍ下がった所定位置に、上段ウィープホール（２９）が、路長方向に所定ピッチで複数貫設された請求項１～３のいずれか一項に記載の水路。
5. 設置場所の水路敷に、基礎砕石（２）と基礎コンクリート（３）を介して水路躯体（１１）が設置され、
   埋め戻し材は、側壁（１３）の外側面に接して基礎砕石（２）から中段ウィープホール（２８）まで連続する側部砕石層（７）を含む請求項３記載の水路。
6. 設置場所の水路敷に、基礎砕石（２）と基礎コンクリート（３）を介して水路躯体（１１）が設置され、
   埋め戻し材は、側壁（１３）の外側面に接して基礎砕石（２）から中段ウィープホール（２８）まで連続する側部砕石層（７）と、側壁（１３）の外側面に接して上段ウィープホール（２９）を覆う上部砕石層（８）と、側部砕石層（７）と上部砕石層（８）とを隔てる残りの埋め戻し土（９）とを含む請求項４記載の水路。
7. 底版部（２２）の幅端部分に、現場打ちコンクリートによるフーチング（３２）が基礎コンクリート（３）と接合するように設けられた請求項１～５のいずれか一項に記載の水路。

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