JPH0384114A - 土木用ドレーン材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、軟弱地盤から水を排出するためのドレーン
材に関し、特に、軟弱地盤から積極的に水を吸い出す土
木用ドレーン材に関するものである。

［従来の技術］ 軟弱地盤を埋立てたり、軟弱地盤上に盛土などを行なう
土木施工の際、軟弱地盤上に、直接、良質土を投入する
と、地盤が沈下し、安定するまでに時間がかかる。その
ため、従来から、予め軟弱地盤中に水路となる材料を打
込み、軟弱地盤上に投入された良質土の土圧によって水
路を介して軟弱地盤から水を絞り出す方法が知られてい
る。この方法によれば、地盤を早く安定させることがで
きる。

水路となる材料の一例として、透水性のあるポリエチレ
ンモノフィラメントメツシュ織物などで作った筒状物を
軟弱土中に引込み、その後この筒状物中へ砂または礫を
詰め込んで筒状に一体化したものがある。軟弱土中の水
に土圧が作用すると、水は砂または礫の間を通って上方
へ押し出される。

水路となる材料の他の例として、波板状プラスチック成
形品の表面に透水性のある不織布シートを貼付したもの
がある。軟弱土中の水に土圧が作用すると、水は、不織
布シートを通過し、波板状ブラチックの凹部を通って上
方へ押し出される。

［発明が解決しようとする課題〕 上述したような従来のドレーン材では、軟弱地盤中の水
を排出するためには、軟弱地盤中の水に対して土圧が作
用しなければならない。そのため、土庄が低い場合には
軟弱地盤の排水に時間がかかり、土圧のない場合には軟
弱地盤の排水を行なうことができなかった。

それゆえに、この発明の目的は、軟弱地盤中の水に対し
て土圧が作用しない場合に、軟弱地盤中の水を積極的に
吸出すことのできる土木用ドレーン材を提供することで
ある。

［課題を解決するための手段］ 請求項１に記載の土木用ドレーン材は、ほぼ同じ方向に
並んだ繊維を集合させて固めた繊維集合体ブロックから
なる。

請求項２に記載の土木用ドレーン材は、ほぼ同じ方向に
並んだ繊維を集合させて固めた繊維集合体ブロックから
なり、その透水断面積が５×１０−２ｃｍ２以上、垂直
吸水が１ｃｍ以上、透水係数が１０−２　ｃｍ／ｓ以上
である。

［作用］ 土木用ドレーン材が同方向に並んだ繊維の集合体である
ので、軟弱地盤の水は毛細管現象によってドレーン材に
吸水され、さらにドレーン材を通って送水される。

良好な吸水性および送水性を確保するために、繊維集合
体ブロックからなる土木用ドレーン材は、透水断面積が
５Ｘ１０−２ｃｍ２以上、垂直吸水が１ｃｍ以上、透水
係数が１１０−２ａ／ｓ以上であるのが望ましい。

「透水断面積」とは、土木用ドレーン材の長手方向を直
角に交差する断面のうち、水が流れる断面の面積をいう
。この透水断面積が５Ｘ１０−２ｃｍ２未満であるなら
ば、吸い出した後の送水性に劣るようになり、ドレーン
材としての実用性に乏しくなる。

「垂直吸水」とは、重力に打勝って水の表面張力で垂直
に吸水する水の高さをいう。具体的には、繊維集合体ブ
ロックを乾燥状態で水中に立てたとき、このブロックに
よって吸上げる１０分後の水の高さで表わす。垂直吸水
が１ｃｍ未満であるならば、ドレーン材が積極的に吸水
しているとはいえず、ただの水路と変わりなくなる。そ
のため、ドレーン材を通して排水するには加圧が必要と
なってしまう。垂直吸水が１ｃｍ以上であれば、水面上
への排水が可能になる。

「透水係数」はＪＩＳ　　Ａ１２１８に記載されている
。透水係数が１０′″２ｃｍ／ｓ未満であれば、吸水し
た水の送水性が劣るようになり、実用性に乏しくなる。

［実施例］ 第１図〜第４図は、この発明に従った種々の実施例を図
解的に示している。

第１図に示す土木用ドレーン材は、ほぼ同じ方向に並ん
だ多数の長繊維糸１を引き揃えてたとえば直径１０ｃｍ
の円筒状にし、この外周をテープ２によって巻付けて固
定した繊維集合体ブロックである。

第２図に示す土木用ドレーン材は、多数の繊維糸３を同
じ方向に並べて集合させて円筒状にし、この外周部をひ
も４によってネット状に編み込んで固定した繊維集合体
ブロックである。

第３図に示す土木用ドレーン材は、多数の繊維糸５をほ
ぼ同じ方向に並べて集合させた後に、その外周表面６を
溶着して保形した繊維集合体ブロックである。

第４図に示す土木用ドレーン材は、多数の繊維糸７をほ
ぼ同じ方向に並べて円筒状に集合させ、この外周部を樹
脂８によって接着保形した繊維集合体ブロックである。

いずれの実施例においても、繊維集合体の繊維素材とし
ては、天然繊維、化学繊維、合成繊維、金属繊維、無機
繊維などいずれの繊維であってもよい。また、これらの
繊維がカットされた単繊維であってもよく、連続した長
繊維であってもよい。

単繊維を使用する場合、多数の単繊維を引き揃えてスラ
イバ状にし、このスライバに第１図〜第４図に示したよ
うな保形処理を施すようにしてもよ５い。さらにいうま
でもなく、長繊維と単繊維とを組合わせ、この組合わせ
た集合体に保形処理を施すようにしてもよい。

使用する繊維の断面形状としては、円形であってもよく
、それ以外の異形断面であってもよい。

望ましくは、使用する繊維は、その表面が親水性で抱水
しやすく、繊維上を繊維に沿って送水可能な断面形状を
持つようにするのがよい。たとえば、繊維の断面形状を
Ｖ字型または５形にすることによって表面に微細スリッ
トを設けるようにしてもよい。

繊維集合体を構成する繊維として、たとえば偏平なフィ
ルムをスリット加工して得られたものを用いてもよい。

繊維の太さに関しては、加工性を考慮して、０．１デニ
ールから１０００デニールの範囲内であり、望ましくは
１０デニールから１００デニールの範囲内である。

水と繊維表面との馴染み性を向上させたり、水と繊維表
面との接触角を変えることによって水の表面張力を増加
させたりするために、繊維の表面の性質を変える加工を
施すようにしてもよい。たとえば、繊維表面を親水性樹
脂によって表面加工することによって、繊維表面を親水
性にすることができる。また、プラズマ放電によって繊
維表面に微細孔を作ることによって、水との表面接触面
積を増大、し、水の表面張力の働き方を変えることがで
きる。

繊維集合体は、繊維の長手方向に５０ｃｍ以上の長さを
持つのが望ましい。５０ｃｍ未満の長さであるならば、
軟弱地盤中から水を吸い出して送水することが困難にな
る。

繊維集合体ブロックは、軟弱土中に打込まれるので、成
る程度の耐圧強度を持つことが必要である。望・ましく
は、繊維集合体ブロックは、２〜３気圧下では変形せず
、その透水係数または垂直吸水性能が変化しないような
耐圧強度を持つようにされる。。

前述したように、繊維集合体ブロックは、良好な吸水性
および送水性を発揮するために、その透水断面積が５Ｘ
１０−２ｃｍ２以上、垂直吸水が１ｃｍ以上、透水係数
が１０−２ｃｍ／ｓ以上であるのが望ましい。

繊維集合体ブロックの垂直吸水性および透水係数は、繊
維集合体を構成する繊維の太さ、繊維間の間隙（透水断
面積）、繊維の表面状態によって異なってくる。繊維の
太さと繊維間の間隙は、繊維集合体ブロックの見かけ密
度とも関係がある。

この見かけ密度は、望ましくは、Ｏ，０１ｇ７ｃｍ”〜
０．５０ｇ／ｃｍ”の範囲内にされる。この範囲内であ
れば、水の表面張力によって毛細管現象が起きやすく、
自由水を重力に打勝って水面よりも高く水を移動させる
ことが可能になり、水面上への排水が容易になる。繊維
集合体ブロックの見かけ密度が０．０１〜０．５０ｇ／
ａｍ”の範囲内にある場合、透水断面積（繊維間の間隙
）は、見かけ密度０．０１ｇ７ｃｍ”で最大となる。

垂直吸水能は、見かけ密度０．１〜０．　２ｇ／ｃｍ３
で最大となり、見かけ密度０．０１ｇ／ｃｍ８および０
．５０ｇ／ｃｍ”で最小となる。透水係数は、見かけ密
度０．０１ｇ７ｃｍ”で最大となる。

実験例 ポリエステルＩ１１繊維デニール１０　、ｄ　ｅ　ｎの
マルチフィラメント糸を紡糸し、直後にジカルボン酸と
アルキレングリコールおよびポリアルキレングリコール
とのブロック共重合体で親水化処理し、続いて１５山／
　ｉ　ｎの巻縮を付与して引き揃えになったトウを生産
した。このトウを直径約１０ｃｍに束ね、その上を、タ
テヨコポリエステル７５ｄの１８０本タフタを５ｃｍ幅
にスリットしたリボンでリボン間約１０ｃｍの間隔をお
いてクロス被覆した。

こうして得られた円筒状ブロックの密度は０゜１５ｇ／
ｃｍ”、透水断面積は約１ｃｍ２であった。

この円筒状ブロックを乾燥状態で水に浸けたところ、垂
直吸水が７ｃｍ、およびＪＩＳ　　Ａ１２１８の方法に
よるタテ方向透水係数が１０−’ｃｍ／ｓであった。

この円筒状ブロックを垂直ドレーン材として実験施工し
た。現場は、第５図に示すように、洪積粘土層９の上に
沖積粘土層１０が厚く堆積し、その上に埋立土１１を８
〜１４ｍはど浚渫によって４立てた場所である。圧密沈
下が生じると考えられるのは浚渫埋立土層１１と沖積粘
土層１０であり、その土性は次のとおりであった。

「埋立上」 単位体積重量（ｔ　ｆ／ｍ”　）　：　１．２〜１．　
９自然含水比（％）：５０〜２０〇 一軸圧縮強度（ｋｇｆ／ｃｍ２）：　０．１〜０゜「粘
土」 単位体積重量（ｔ　ｆ／ｍ”　）　　：　１．　５〜１
．６自然含水比（％）＝６０〜１１〇 一軸圧縮強度（ｋｇｆ／ｃｍ２）：　１．７〜２゜この
実験施工では埋立土層を改良対象としてドレーン工事を
行なった。

施工は、まず、浚渫埋立土層１１の上に１．５ｍの厚さ
で盛土を行なってドレーン打設機が走行できる状態を作
った。その後、ペーパドレーン機によって鉛直穿孔を１
５ｍの深さまで行なった。

この後、ケーシングドリルを外してドリルパイプ中に本
発明例である円筒ドレーン材１３を挿入した。円筒ドレ
ーン材１３の挿入完了後、ケーシングパイプをすべて引
き抜き施工作業を完了した。

垂直ドレーンピッチは１ｍピッチ正方形配置として、ド
レーン材１３の先端は土表面から２０〜３０ｃｍ上方に
出した。

比較のために、同じ現場で従来のペーパドレーン材を施
工した。使用したペーパドレーン材の図解図を第６図に
示している。ペーパドレーン材１４は、塩化ビニル製波
板１５の両側面上に接着剤などによって不織布１６．１
７を接着したものであり、幅２０　ｃ　ｍ　ｘ厚み３ｍ
ｍのシート状で、透水断面積は本発明例と同じ１ｃｍ２
のものを使用した。

本発明例のドレーン材１３と従来のペーパドレーン材１
４の施工後の施工地盤の比較は、沈下動態観測および地
盤強度確認のポーリング調査データを基に行なった。

沈下景観お１結果を第７図に示す。第７図から明らかな
ように、本発明例のドレーン材の方が、従来のペーパド
レーン材よりも、沈下が速いことがわかった。言換えれ
ば、本発明例の方が、排水性が良く、地盤の安定化が速
いことが認められた。

土中の過剰間隙水がドレーン材によって排水されれば、
土の強度が増加する。ドレーン材施工後１００日のポー
リングデータをとってみたが、改良前の１軸圧縮強度が
０．　１〜０．５ｋｇｆ／ｃｍ２であったのに対し、改
良後は０．４〜０．８ｋｇｆ／ｃｍ２まで増加していた
。１軸圧縮強度（ｋｇｆ／ｃｍ２）に関する本発明例と
従来例との比較データは、次のとおりであった。

第１表 現在各種の垂直ドレーン材があるが、その中で最も排水
性が良いと言われているのは、第６図に示したようなペ
ーパドレーン材１４である。このペーパドレーン材１４
と、本発明例のドレーン材１３とを、透水断面を同一（
１ｃｍ２）にして比較した結果は、第１表のとおりであ
る。本発明例は、ペーパドレーン材よりも、沈下量が大
きく、改良地盤の強度増加も大きく地盤の安定化が速い
ことが認められる。これは、本発明例であるドレーン材
の垂直吸水が、７ｃｍもあるのに対し、従来のペーパド
レーン材では垂直吸水という概念が考慮されていないか
らである。ペーパドレーン材の垂直吸水能を本発明例と
同様な方法で測定すれば、吸い上げ高さはＯｃｍとなる
。つまり従来のドレーン材は、土圧によって土中の余剰
水を押し出すものであるのに対し、本発明例のドレーン
材は、土圧によって土中の余剰水を押し出して排水する
従来のメカニズムに加えて、土中から水の表面張力によ
って水を引き出す効果をも付加している。この毛細管現
象による水の吸出し効果が、勝れた排水性を与えている
ものと考えられる。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、土庄のない場合にも
積極的に軟弱地盤から水を吸い出すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を図解的に示す斜視図で
ある。第２図は、この発明の他の実施例を図解的に示す
斜視図である。第３図は、この発明のさらに他の実施例
を図解的に示す斜視図である。第４図は、この発明のさ
らに他の実施例を図解的に示す斜視図である。 第５図は、地盤の縦断面図である。 第６図は、従来のペーパドレーン材を図解的に示す斜視
図である。 第７図は、本発明例のドレーン材と比較例のドレーン材
とを用いて沈下量の推移を測定した結果を示す図である
。 図において、１は長繊維糸、２はテープ、３は繊維糸、
４はひも、５は繊維糸、６は外周表面、７は繊維糸、８
は樹脂、９は洪積粘土層、１０は沖積粘土層、１１は浚
渫埋立土層、１２は盛土層、１３は円筒ドレーン材、１
４はペーパドレーン材、１５は塩化ビニル製波板、１６
．１７は不織布を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ほぼ同じ方向に並んだ多数の繊維を集合させて固
   めた繊維集合体ブロックからなる、土木用ドレーン材。
2. （２）前記繊維集合体ブロックは、透水断面積が５×１
   ０＾−＾２ｃｍ＾２以上、垂直吸水が１ｃｍ以上、透水
   係数が１０＾−＾２ｃｍ／ｓ以上である、請求項１に記
   載の土木用ドレーン材。