JP7728074B2 - 排水パイプ用の導水部形成部材及び排水パイプの設置方法 - Google Patents

Description

本発明は、地盤内に埋設される排水パイプ内に配置された導水部を形成するための導水部形成部材及び排水パイプの施工方法に関する。

盛土や切土等の法面又は斜面を有する地盤には、降雨による土中水を速やかに排出するために、法面又は斜面まで延在する排水パイプが埋設される。排水パイプの周壁には孔が設けられており、土中水はこの孔から排水パイプに浸入して外部に排出される。このような排水パイプが季節により排水頻度が著しく変化する場所等に設置された場合は、土砂等の流入などにより管閉塞が生じ、排水機能の低下が起こり易い。また、植物や細菌などによっても管閉塞が発生することがある。このような管閉塞を回避するため、排水パイプのパイプ本体（筒部）内にフィルター部材（導水材）が配置される（例えば、特許文献１）。

特開２０２０－０４５６３２号公報

土砂の排水パイプ内への流入を抑止するためには、フィルター部材とパイプ本体との間に隙間が無いことが望ましい。すなわち、フィルター部材の直径は、パイプ本体の内径と同程度とすることが望ましい。しかしながら、フィルター部材の直径をパイプ本体の内径と同程度にすると、フィルター部材をパイプ本体内に挿入する際に、フィルター部材とパイプ本体の内面との間の摩擦力が大きくなり、フィルター部材のパイプ本体内への挿入が困難であった。摩擦力を小さくしてフィルター部材のパイプ本体内への挿入を容易にするために、実際にはパイプ本体の内径よりも小さな直径を有するフィルター部材が用いられていた。

本発明は、以上の背景に鑑み、筒部（ハイプ本体）内に挿入容易であり、かつ筒部の内周面とフィルター部材の外周面との間に隙間が生じない、排水パイプ用の導水部形成部材及び排水パイプの施工方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明のある態様は、地盤内に埋設される排水パイプ（１，４１）用の導水部形成部材（３０，４３）であって、所定方向に延在し、外周面を有し、前記所定方向に直交する径方向に膨張可能な膨張可能部材（３１）と、前記所定方向に延在し、前記膨張可能部材の前記外周面を覆い、水が通過可能な空隙を有し、周方向に伸長可能なフィルター部材（３２）とを備える。

この態様によれば、導水部形成部材を筒部内に挿入した後、膨張可能部材を膨張させることによりフィルター部材の外径を大きくすることができる。このため、排水パイプの筒部の内径よりも小さな外径を有する状態で導水部形成部材を筒部内に挿入することにより、筒部内への導水部形成部材の挿入が容易となる。また、挿入後に膨張可能部材を膨張させることにより、筒部の内周面とフィルター部材の外周面との間の隙間を埋めることができ、土砂の排水パイプ内への流入を抑制できる。

上記の態様において、前記所定方向に延在し、前記膨張可能部材（３１）内に埋設された芯材（４４）を更に備えても良い。

この態様によれば、芯材によって導水部形成部材が曲がり難くなるため、筒部内への導水部形成部材の挿入が更に容易になる。

上記の態様において、前記膨張可能部材（３１）は、水を吸収して膨張する高分子吸収材を含んでも良い。

この態様によれば、水によって膨張可能部材が膨張するため、工事現場周辺の環境への影響を抑制できる。

上記の態様において、前記周方向において前記膨張可能部材（３１）の前記外周面を覆うように前記膨張可能部材と前記フィルター部材（３２）との間に配置され、拡径可能であり、前記水が透過可能な膜部材（３３）を更に備えても良い。

この態様によれば、膨張可能部材が膨張する際に、膨張可能部材がフィルター部材の空隙に侵入することが膜部材によって抑制されるため、フィルター部材の導水性の低下を抑制できる。

上記課題を解決するために本発明のある態様は、上記の態様の導水部形成部材を用いて排水パイプ（１，４１）を地盤内に設置する方法であって、孔（２ａ）を有する筒部（２）を前記地盤内に配置するステップと、前記筒部（２）の内径よりも小さな外径を有する前記導水部形成部材（３０，４３）を前記筒部（２）内に挿入するステップと、前記導水部形成部材（３０，４３）に水を供給して前記膨張可能部材（３１）を膨張させるステップとを備える。

この態様によれば、導水部形成部材の外径が筒部の内径よりも小さいため、導水部形成部材の筒部への挿入が容易となる。また、導水部形成部材の筒部への挿入後に膨張可能部材が水によって膨張するため、筒部の内周面とフィルター部材の外周面との間の隙間を埋めることができ、土砂の排水パイプ内への流入を抑制できるとともに、工事に伴う工事現場周辺の環境への影響を抑制できる。

本発明によれば、筒部内に挿入容易であり、かつ筒部の内周面とフィルター部材の外周面との間に隙間が生じない、排水パイプ用の導水部形成部材及び排水パイプの施工方法を提供することができる。

第１実施形態に係る排水パイプ及びその構成部材を示す側面図（Ａ：長尺材、Ｂ：螺旋部材、Ｃ：排水パイプ） 第１実施形態に係る排水パイプの延在方向に直交する断面を示し、排水パイプの形成過程を説明する図（Ａ：膨張前、Ｂ：膨張中、Ｃ：膨張後） 第１実施形態に係る排水パイプの施工のためのヘッドプロテクターを示す図（Ａ：前方から見た図、Ｂ：後方から見た図、Ｃ：Ａ図におけるＣ－Ｃ断面図） 第１実施形態に係る排水パイプの施工のためのサポートパイプを示す図（Ａ：前方から見た図、Ｂ：正面図） 第１実施形態に係る排水パイプの施工手順を示す図 第２実施形態に係る排水パイプの延在方向に直交する断面を示し、排水パイプの形成過程を説明する図（Ａ：膨張前、Ｂ：膨張中、Ｃ：膨張後）

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係る排水パイプ１及びその構成部材を示す。排水パイプ１は、法面等の斜面を有する地盤内に埋設され、地盤に浸透した水を排出するものである。図１（Ｃ）に示すように、排水パイプ１は、筒部２と、筒部２内に充填された導水部３とを有する。筒部２は、図１（Ａ）に示す互いに平行に配置された複数の長尺材４と、図１（Ｂ）に示す螺旋部材５とを有する。

長尺材４は、真っ直ぐに延在する鋼材であり、耐腐食加工がなされている。互いに平行に配置された複数の長尺材４は、その延在方向から見て円周上に、互いに間隔をおいて配置される。例えば、長尺材４として、直径３ｍｍ程度の丸鋼を用いる、１２本の長尺材４を互いに等間隔に円周上に配置してもよい。

螺旋部材５は、長尺の鋼材を長尺材４の延在方向に平行な軸線回りに螺旋状に巻回して形成された部材であり、耐腐食加工がなされている。螺旋部材５において軸線方向に互いに隣り合う部分は、互いに離間している。また、螺旋部材５は、軸線方向から見て所定の径を有する円周形状をなす。例えば、螺旋部材５は、縦２ｍｍ、横３ｍｍの角形の長尺の鋼材を、外径４４ｍｍ、内径３８ｍｍとなるように、１０．２ｍｍピッチで螺旋状に巻回して形成してもよい。

図１（Ｃ）に示すように、螺旋部材５の外周側に長尺材４を溶接等により固定することによって、グリッド状構造の筒部２が形成される。グリッド状構造であることから、筒部２に形成された孔２ａは大きく、その数も多い。そのため、筒部２の孔２ａが水の通り道にぶつかる確率が高く、かつ孔２ａが詰まり難く、排水性が高まる。また、長尺材４及び螺旋部材５が鋼材からなるため、強度が高い。また、螺旋部材５の断面が長尺材４に対してなす角度は限定されないため、筒部２の製造が比較的容易である。

図２（Ｃ）に示すように、導水部３は、水を通過させるが土砂等を通過させ難い空隙を有する部材である。導水部３は、図２（Ａ）に示す導水部形成部材３０が排水パイプ１の径方向の膨張することによって形成される。導水部形成部材３０は、排水パイプ１の延在方向に延在し、排水パイプ１の径方向に膨張可能な膨張可能部材３１と、排水パイプ１の延在方向に延在し、前記膨張可能部材３１の外周面の全体を覆い、水が通過可能で土砂が通過し難い空隙を有し、排水パイプ１の周方向に伸長可能なフィルター部材３２とを備える。導水部形成部材３０の外径は、筒部２の内径よりも小さい。導水部形成部材３０は、膨張可能部材３１の外周面の全体を覆うように膨張可能部材３１とフィルター部材３２との間に配置され、拡径可能であり、水が透過可能な膜部材３３を更に備えても良い。導水部形成部材３０は、筒部２の延在方向長さに等しい延在方向長さを有することが好ましく、膨張可能部材３１、フィルター部材３２及び膜部材３３は、互いに等しい延在方向長さを有することが好ましい。

膨張可能部材３１は、水を吸収して膨張する高分子吸収材を含む。高分子吸収材として、例えば、おむつ等の吸収性物品の吸収体として使用される素材（ポリアクリル酸塩等）を使用しても良い。膨張可能部材３１は、その延在方向に直交する断面の形状において円形をなす。

フィルター部材３２は、土砂の流入が抑制され、地盤内に浸透した雨水を通過させる素材を含む。フィルター部材３２として、例えば、新光ナイロン株式会社製のヘチマロン（登録商標）等のプラスチック立体網状成形品を使用することができる。フィルター部材３２は、その延在方向に直交する断面の形状において円環形をなす。

膜部材３３は、高分子吸収材等のフィルター部材３２の構成素材が透過し難く、水を透過させる素材を含む。膜部材３３の拡径は、膜部材３３の素材自体の伸縮性によって実現されても良く、ひだ状に折り畳まれた部分が展開することによって実現されても良い。膜部材３３として、例えば、織布や不織布を使用することができる。膜部材３３は、膨張可能部材３１及びフィルター部材３２に当接している。

図２（Ａ）に示すように、筒部２内に導水部形成部材３０を挿入した後、水を導水部形成部材３０に供給する。図２（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、水（図２（Ｂ）中に矢印で示す）によって膨張可能部材３１が径方向に向かって膨張することにより、膜部材３３及びフィルター部材３２が周方向に伸長して拡径する。フィルター部材３２の外周面と筒部２の内周面との間の隙間がなくなるまで膨張可能部材３１が膨張すると、導水部形成部材３０が導水部３となる。水は、作業員が供給するものであっても、土中水であっても良い。

排水パイプ１を地盤内に挿入するために、地盤は削孔される。削孔しても地盤が自立する場合は、必要な長さの孔を設けた後、排水パイプ１をその孔に挿入する。地盤の自立性が低い場合の削孔手段の例を説明する。図３及び図４は削孔のための器具を示し、図５は削孔の手順を示す。

図３は、前面にビット８を有する円環状のヘッドプロテクター９を示し、図４は、前端側にヘッドプロテクター９が取り付けられる円筒状のサポートパイプ１０を示す。サポートパイプ１０の周壁は孔を有さずに閉塞しており、前方及び後方は開口している。サポートパイプ１０の周壁の前端側には凹凸が設けられており、その凸部１１は、ヘッドプロテクター９の後面に設けられた溝１２に突入している。凸部１１が溝１２を画成する面に係止されるため、サポートパイプ１０を周方向に回転させるとヘッドプロテクター９も回転する。また、サポートパイプ１０を前進させると、ヘッドプロテクター９も前進するが、サポートパイプ１０を後退させると、凸部１１が溝１２から抜けてヘッドプロテクター９はサポートパイプ１０から分離する。サポートパイプ１０の外径は、筒部２の内径よりも小さく、ヘッドプロテクター９の外径は、筒部２の外径よりも大きい。従って、筒部２の内側にサポートパイプ１０を配置してサポートパイプ１０の前端側にヘッドプロテクター９を取り付けると、前後方向において、筒部２はヘッドプロテクター９に整合するように配置される。

図５（Ａ）は、削孔サイクルの最初の状態を示す。ヘッドプロテクター９が取り付けられたサポートパイプ１０の前端側が、地盤内に突入しており、サポートパイプ１０は、筒部２の内側に配置されている。

サポートパイプ１０を周方向に回転させてビット８で地盤を円環状に削りながら、ヘッドプロテクター９及びサポートパイプ１０を３００～５００ｍｍ程度前進させる（図５（Ｂ））。この時、筒部２は、移動せず、サポートパイプ１０の前端側に地盤の土砂が侵入する。続いて筒部２を、その前端がヘッドプロテクター９の後面に当接するまで前進させる（図５（Ｃ））。続いて、サポートパイプ１０の前端側に侵入した土砂を削岩機１３により水削孔する（図５（Ｄ））。この時、サポートパイプ１０の周壁に孔がないため、削岩機１３から放出された水はサポートパイプ１０の外側に放出されず、排水パイプ１の設置箇所の周辺の地盤を弛めない。スライム状になった土砂を排出し、削岩機１３を後退させる（図５（Ｅ））。以上のサイクルを繰り返して、地盤を削孔する。

目的の深さまで削孔したら、サポートパイプ１０を周方向の逆向きにわずかに回転させて後退させる。すると、ヘッドプロテクター９がサポートパイプ１０から分離し、ヘッドプロテクター９と筒部２とが孔内に残る。ヘッドプロテクター９は孔内に残置される。

図２に示すように、作業員は、筒部２内に導水部形成部材３０を挿入し、導水部形成部材３０に水を供給して膨張可能部材３１を膨張させることにより、フィルター部材３２の外周面を筒部２の内周面に当接させる。水は、を筒部２と導水部形成部材３０との間の隙間に挿入したホース（図示せず）等から供給しても良く、筒部２の孔２ａを通過する土中水を利用しても良い。

第１実施形態の作用効果について説明する。

導水部形成部材３０の外径が筒部２の内径よりも小さいので、導水部形成部材３０の筒部２への挿入が容易である。また、完成状態では、フィルター部材３２の外周面が筒部２の内周面に当接しているため、土砂の筒部２内への流入を抑制できる。

膨張可能部材３１とフィルター部材３２との間に膜部材３３があるため、膨張可能部材３１が膨張する際に、膨張可能部材３１が膨張時にフィルター部材３２の空隙に侵入してフィルター部材３２の空隙率が低下することが抑制される。

膨張可能部材３１が水によって膨張可能であるため、工事現場で周囲の環境を汚染させることなく膨張可能部材３１を膨張させることができる。また、膨張可能部材３１の膨張が不十分な状態で排水パイプ１が設置されても、筒部２内に侵入した雨水によって膨張可能部材３１が膨張するため、筒部２の内周面とフィルター部材３２の外周面との間の隙間が塞がれる。

次に、図６を参照して本発明に係る第２実施形態を説明する。説明に当たって、第１実施形態と共通する構成は、その説明を省略し同一の符号を付す。

第２実施形態に係る排水パイプ４１は、筒部２と、筒部２内に充填された導水部４２とを備える。導水部４２は、水を通過させるが土砂等を通過させない空隙を有する部材である。導水部４２は、図６（Ａ）に示す導水部形成部材４３が排水パイプ４１の径方向の膨張することによって形成される。導水部形成部材４３は、膨張可能部材３１と、フィルター部材３２と、膨張可能部材３１に埋設された芯材４４とを備える。導水部形成部材４３は、膜部材３３を更に備えても良い。

芯材４４は、膨張可能部材３１、フィルター部材３２及び膜部材３３よりも曲げ変形し難い。芯材４４は、径方向における膨張可能部材３１の中心に配置されることが好ましい。芯材４４は、導水部形成部材４３の延在方向の全長に渡って存在することが好ましいが、複数の芯材４４が、導水部形成部材４３の延在方向に互いに離間するように設けられても良い。芯材４４として、例えば、鋼製又は樹脂製のパイプ又は棒を使用しても良い。

芯材４４の存在によって、導水部形成部材４３が曲がり難くなるため、導水部形成部材４３の筒部２内への挿入が容易になる。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。筒部として、鋼管又はプラスチック管の周壁に孔を設けたものを使用しても良い。新設の盛土に排水パイプを設置する場合は、地盤の削孔後に筒部を挿入するのではなく、形成途中の盛土の表面に排水パイプ又は筒部を配置しても良い。膨張可能部材は、高分子吸収材に代えて又は加えて、所定の物質と化学反応することによって膨張する物質を含んでも良い。

１，４１：排水パイプ
２ ：筒部
３，４２：導水部
３０，４３：導水部形成部材
３１ ：膨張可能部材
３２ ：フィルター部材
３３ ：膜部材
４４ ：芯材

Claims (3)

1. 地盤内に埋設される排水パイプ用の導水部形成部材であって、
   所定方向に延在し、外周面を有し、前記所定方向に直交する径方向に水を吸収して膨張可能な高分子吸収材を含む膨張可能部材と、
   前記所定方向に延在し、前記膨張可能部材の前記外周面を覆い、水が通過可能な空隙を有し、周方向に伸長可能な、プラスチック立体網状成形品であるフィルター部材と、
   前記周方向において前記膨張可能部材を覆うように前記膨張可能部材の前記外周面と前記フィルター部材との間に配置され、前記膨張可能部材の膨張によって拡径し、前記水が透過可能な膜部材と
   を備える、導水部形成部材。
2. 前記所定方向に延在し、前記膨張可能部材内に埋設された芯材を更に備える、請求項１に記載の導水部形成部材。
3. 請求項１又は２に記載の導水部形成部材を用いて排水パイプを地盤内に設置する方法であって、
   孔を有する筒部を前記地盤内に配置するステップと、
   前記筒部の内径よりも小さな外径を有する前記導水部形成部材を前記筒部内に挿入するステップと、
   前記導水部形成部材に水を供給して前記導水部形成部材の前記膨張可能部材を膨張させるステップと
   を備える方法。