JPH08319613A

JPH08319613A - ハイパードレーン鉛直埋設（Ｖｅｒｔｉｃａｌ）工法

Info

Publication number: JPH08319613A
Application number: JP16134595A
Authority: JP
Inventors: Tsuneo Sugito; 恒夫杉戸
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-05-24
Filing date: 1995-05-24
Publication date: 1996-12-03

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】本体（ハイパードレーン）を構成する円筒状
の線条立体空隙体の広い空隙部と強耐圧性を利用して、
本体周辺の地層の透水係数を上げる。【構成】円心中空部に有孔塩ビ管を装着し、砂粒子と
地下水を分離する透水フィルターを周面に巻き付けた本
体を、地層に鉛直に埋設し、透水フイルター外面に埋め
戻し土による砂層フィルター層を構築する。２層のフィ
ルター層を透過して本体内に浸透した地下水及び微細粒
砂を、円心部の有孔塩ビ管内に上からホースを挿入し
て、地上に強制排水して本体周辺の地下水位を順次下方
に引き下げるとともに、地層の透水係数を順次上げる工
法の発明である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、本体を構成する線条
の立体空隙構造部１が保持する強耐圧性能は、地層の圧
密による円筒直径の損失が少なく高い空隙率を保持する
機能により、従来発展してきた地盤改良などに行う締め
固め工、液状化防止工の砕石及びドレーン材等の鉛直埋
設工法の弱点をすべて補完することができる。９８％の
表面開孔率、周面の透水フィルター、埋め戻し土による
砂層フィルター層の構築、この二重の異なる粒径の選別
分離機能、それを透過して本体内に沈澱する微細粒砂を
強制的に地上に吸い上げ、本体周辺地層の透水係数の向
上により、地盤の圧密沈下促進工、締め固め工、改良
工、液状化防止工、及び新たに地下水質の調査、改善等
に利用することができる、全く新しい手段と視野に立脚
して開発した工法である。

【０００２】

【従来の技術】埋立地盤の造成工、軟弱地盤の改良工、
地層の液状化防止工等の工法の一つとして、ケーシング
を地層中に鉛直に打設して、一定の深度に到達してから
ケーシングを引き上げながら、ケーシング上部から砕石
等を投入して突棒で砕石パイル状に突き固める工法、砕
石に替わり砂を柱状に投入して周辺地盤を締め固める工
法等がある。他には、材質がポリエチレン製パイプに集
水孔をあけ周面にフィルターを付けたもの、又は薄いポ
リエチレン製特殊割繊維（フィルター）とその補強材よ
りなるパイプ等を地層に鉛直に埋設して、地震時に上昇
する過剰間隙水圧を排出する排水工法、埋立時に薄い板
状不織布を地層中に鉛直に圧入して、地盤の圧密により
地下水を排出する排水工法などがある。さらに、鋼管を
地層に鉛直に打ち込み、杭効果などの工法もある。な
お、当該出願者が特許出願した、出願番号平成５−０７
９９９４発明の名称「重硬質コンクリート等の製造と利
用方法」に、本発明の原点がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の工法で、砂利、
砂等を使用して地盤の締め固め効果によりＮ値を増加さ
せる工法では、使用する砕石、砂等は限られた自然材で
あり、重量は重く、空隙率は３３％程度、微細粒砂の侵
入による空隙部の目詰まり、施工する単位径（¢４００
ｍｍ〜５００ｍｍ）は大きく、使用する重機も大きくな
る。材料性能を利用する排水工法は、使用する材料によ
りその特徴があらわれ、パイプを構成する原料がポリエ
チレンは柔軟性をもち、集水孔をあけたパイプの開孔率
は数％であり、特殊割繊維フィルターを補強したパイプ
は開孔率２２％で、いずれも耐圧性能が劣ります。耐圧
性の強弱は地層中でパイプの湾曲、折れ曲がり、押しつ
ぶれ等有効直径の損失は致命的欠陥につながり、空隙率
が小さい場合には当然地下水をパイプ内に浸透する量が
減少する。パイプを構成する丸く、円滑な不透水面に僅
かに開孔する集水孔には、地震時に上昇する間隙水圧は
抵抗が少ないので横滑りして、パイプ内に侵入する間隙
水は計算するものよりはるかに少なく、液状化防止対策
等を目的として埋設しても余り役立たないこととなる。
ハイパードレーンを表面開孔率９８％〜９９％程度、空
隙率９３％〜９５％、耐圧性能を１０％変形で１００ｋ
ｇ／２０ｃｍ、太さは¢７６ｍｍ〜¢３２０ｍｍ程度の
複数の円筒状をした線条立体空隙構造体を成形して、目
的により品番を選択して、地層中に鉛直に埋設して地盤
の圧密沈下促進工、軟弱地盤の締め固め工、埋立地盤の
地下水吸い上げ工、地震時の地層の液状化防止工、地下
水汚染等の調査、地下水質の測定と改善、雨水浸透等に
使用することである。

【０００４】この発明は、従来発達してきた砕石、砂、
及び他の材料を地層中に鉛直に埋設して、圧密沈下促進
工、軟弱地盤の改良工、液状化防止工等を施工した工法
の欠点をすべて補完する、全く新しい鉛直埋設工法を提
供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

【線条立体空隙構造体の成形】直径が異なる線条が複雑
に相互溶着して、不規則な空間を構成しているハイパー
ドレーンは表面開孔率９８％〜９９％程度、空隙率９
３％〜９５％、耐圧性能を１０％変形で１００ｋｇ／２
０ｃｍ、太さは¢７６ｍｍ〜¢３２０ｍｍ程度の複数の
円筒状をした線条立体空隙構造体を成形する事ができ
る。（図−１例示）原料の物性から弾性をもつ湾曲した線条は加圧を直線変
形し、大、小異なる線径の溶着接点を基点にしてブロッ
ク構造とバネの反力により、溶着接点ごとに加圧を分散
して、強耐圧性の立体空隙構造体となる。規正型枠で所
定の太さの円筒状に規正し、所定の長さに切断した本体
に、水と土砂とを分離する透水フィルターを周面全体に
巻き付け、所定の耐水性接着剤を塗布して固定する。

【０００６】

【ハイパードレーンの仕様（表−１例示）】

【０００７】

【透水フィルター】本体周面に巻き付ける透水フィルタ
ー４は、地層中を構成する地質と地下水とを分離するも
ので、その素材の選択は重要である。砂層が揺る詰まり
の軟弱地盤等においては、一定以下の微細粒砂（一例と
して０．１８ｍｍより小さい粒径）を透水フィルター４
を透過させ本体内に導入して、それ以上大きな粒径の砂
層は透水フィルター外に残置、分離することを目的とす
る。本体に透水フィルターを装着するには、ラップ部に
所定の耐水性接着剤を塗布して接着固定する。予め調査
した地層の粒度分布により本体内に導入する粒度を決
め、使用する透水フィルターの品番を選定して使用す
る。（図−２例示）

【０００８】

【塩ビ管を挿入する】通水の為に所定の距離を置いて¢
２ｍｍ〜¢４ｍｍ程度の通水孔を開孔した塩ビ管３を、
本体と同じ長さに切断して、透水フィルター４を巻き付
けた本体の中空部２に差し込み、挿入して、本体と共に
地層中に鉛直に埋設する。（図−２例示）塩ビ管３を挿入する目的は、鉛直に埋設した本体の折れ
曲がりを防ぐと共に、本体内の通水機能を確実に保持す
ることである。一定期間経過後、ホースを塩ビ管３内に
差し込み、透水フィルターを透過して本体内底部に沈澱
している微細粒砂を、モーターで地上に吸い上げ排出す
る管路部材とする。

【ハイパードレーン鉛直埋設（Ｖｅｒｔｉｃａｌ）工
法】本体中空部２に有孔塩ビ管３を挿入し、所定の透水
フィルター４を周面に巻き付けたハイパードレーン（以
下ハイパードレーンと云う）を鉛直に埋設して、透水フ
ィルター、埋め戻し砂層による二重のフィルター層によ
り異なる粒径の砂を分離して、微細粒砂を本体内に吸引
してホースで地上に吸い上げて排出し、フィルター外側
に残置したより大きな粒径砂の透水係数を向上させ、周
辺地盤の圧密と締め固めを強制的に行う工法である。本
体内に浸透した微細粒砂を強制的に排出する本工法は、
地盤の圧密沈下促進工、軟弱地盤の締め固め工、埋立地
盤の地下水吸い上げ工、地震時の地層の液状化防止工、
地下水汚染等の調査、地下水質の測定と改善、雨水浸透
等に使用する目的で開発した工法である。

【０００９】

【ケーシングに装着する】予め設計されている埋設深度
の長さに切断したハイパードレーン１は、一端をもって
つり上げてケーシング６内に上から挿入し、所定の位置
にセットした金属製アンカー８のソケット部９に差し込
み一体連結する。（図−３例示）

【００１０】

【ケーシングを圧入する】ハイパードレーン１と一体に
連結し金属製アンカー８を、ケーシングの先端部にセッ
トして、ケーシングによりアンカーを地層中に圧入す
る。（図−４例示）

【００１１】

【ケーシングを引き上げる】予め設計された埋設深度に
ケーシング６が到達したことを確認した後、ケーシング
を少し引き上げ共上がりが無いことを見きわめて、ケー
シングを引き上げ始める。（図−５例示）

【００１２】

【埋戻し土を投入して透水層を設ける】ケーシング６を
引き上げ始めるとともに、ハイパードレーン１とケーシ
ングとの隙間の埋め戻し土投入部７より、透水性の良い
中粒砂層による材質の埋め戻し土を投入して、ハイパー
ドレーン周面を取り巻く透水フィルター外側の空間を、
アンカー８の位置より上を埋め戻し土により充填して、
埋め戻し土による地層の安定及び砂層のフィルター層を
構築する。（図−６例示）

【００１３】

【ケーシングの引き上げ完了】埋め戻し土を均一に投入
しながら、ケーシング６を引き上げ、ハイパードレーン
を鉛直埋設作業を終了する。本体の端末は地表面及び僅
か下とし、所定のキャップを装着する。埋戻し土を均一
に本体周面に充填するために、本体に振動を与えてゆる
詰まりを防止し、砂層のフィルター層を確実に構築す
る。（図−７例示）

【００１４】

【土中水の吸い上げ】一定期間経過後、埋設したハイパ
ードレーン１の中空部２に挿入してある有孔塩ビ管３内
にホースを差し込み、エアーを送り周囲の土中水を乱し
ながら底部まで送り込み、底部に到達してから本体内の
土中水の吸い上げを開始する。土中水をホースで吸い上
げると、底部に沈澱する微細粒砂、線条表面に付着する
微細粒砂を同時に吸い上げることができる。これを何回
か繰り返す事により、透水フィルター４及び外側の砂層
フィルター層により、二段階の異なる砂粒子に分離を行
う事ができる。

【００１５】

【作用】ハイパードレーン・鉛直（Ｖｅｒｔｉｃａｌ）
工法は、内部が中空の線条立体空隙構造体を円筒状に規
正し、耐圧性は１０％変形／１００ｋｇ程度、空隙率９
３％±２％程度、表面開孔率９８％程度の機能で、その
太さは¢７６ｍｍ〜¢３２０ｍｍ内から数品番で、ハイ
パードレーン１の機能別に選択して使用する工法で、次
のような作用がある。

【００１６】

【強耐圧性】線条の立体空隙構造体を円筒状に規正した
ハイパードレーンは、弾性を持ち、湾曲した線条は溶着
接点を基点にバネの反力及びブロック構造による加圧の
分散、直線変形等により、強耐圧性のパイプを製造する
事ができる。強耐圧性能は、本体を地層に埋設した場合
の圧密では、直径の損失はごく僅かである。

【００１７】

【空隙率と表面開孔率】直径に比して一定の比率を確保
して成形する中空部、線条が複雑な空間を維持して溶着
するハイパードレーンの空隙率は９３％程度、外側に巻
き付けた透水フィルターとの取り合いは、線条の一点が
フイルター面に数多く接触する点接点であり、表面開孔
率９８％は線条が水中に浸かるフィルター面を多数の
点で押し、水の絞り出し効果となる。

【００１８】

【通水路の確保】塩ビ管３をハイパードレーン１の中空
部２に挿入する目的は、鉛直に埋設した本体の折れ曲が
りを防ぐと共に、本体内の通水機能を確実に保持するこ
とができる。

【００１９】

【埋め戻し土の投入と砂層フィルター層の構築】ハイパ
ードレーン１とケーシング６との隙間に、予め設定され
た透水係数の砂層を埋め戻し土材１１として投入する。
ハイパードレーン周面を取り巻く透水フィルターの外側
に、埋め戻し土により地層は安定し、設定された粒径に
分離する砂層のフィルター層１１を構築する事ができ
る。（図−６、７、８、９、１０例示）これにより、本体の透水フィルター４、埋め戻し土によ
る砂層のフィルター層により、二重の異なる粒径の地質
を分離するフィルター層１１を構築する事ができる。

【００２０】

【土中水の吸い上げと地層の透水係数】一定期間経過
後、埋設したハイパードレーン１の中空部２に挿入して
ある有孔塩ビ管３内にホースを差し込み、底部に到達し
てから本体内の土中水を順次吸い上げる。土中水を吸い
上げると、本体底部に沈澱、線条表面に付着する微細粒
砂を同時に吸い上げるとともに、周辺の砂粒子は本体側
に水とともに吸引される。これを何回か繰り返す事によ
り、透水フィルター４及び外側の砂層フィルター層によ
る、二段階の分離によりそれぞれ異なる砂粒子を分離す
ることができる。外側の砂層フィルター層は砂層を構成
する粒子より小さな細粒子は透過し、大きなものは残
置、分離される。砂層を透過した微細粒子は内側の透水
フィルター４面に到達して、さらに微細粒子が選別され
て本体内に浸透して、透水フィルターを透過できない細
粒子（一例として０．１８ｍｍより小さい粒径）は砂層
フィルター内に残置される。土中水の吸い上げを何回か
繰り返すと、砂層フィルター内に混入した細粒砂は入り
交じりながら、一定粒子により安定した粒径砂層のフィ
ルター層となる。その外側は初期に残置、分離されたよ
り大きな粒子から順次細粒子に占有され、より大きな幅
の砂層のフィルター透水層を構築する事ができる。（図
−９模式図例示）これにより、ハイパードレーン周面の地層の透水係数を
大きく向上するとともに、その範囲をより大きくする事
ができる。

【００２１】

【土中水の浸透還元】本体内より吸い上げた土中水、微
細粒砂は、沈澱ろ過、分離して、埋設した他のハイパー
ドレーンの塩ビ管３内より地層中に水だけを放流、浸透
還元する。

【００２２】

【発明の効果】埋め立て地の造成工、軟弱地盤の改良
工、地層の液状化防止工等では、砕石、砂等による地盤
の締め固め工法、及びポリエチレンパイプ、板状不織布
等による排水工法等がある。締め固め工法は地盤改良で
あり、材料は自然材で、重量は重く、空隙率３３％程度
で目詰まりが早く、施工する単位径は大きく、使用する
重機は大きくなる。パイプを利用する排水工法は、開孔
率による集水能力、耐圧性能による折れ曲がり、押しつ
ぶれ、薄い表皮による湾曲等で、円筒直径の損失によ
り、パイプ中空部の通水能力の欠如と云う致命的欠陥と
なる事が予想される。本発明は、使用するハイパードレ
ーンの構造、機能に、通水路の完全確保、土中水の吸い
上げによる周辺地層の透水係数の引き上げ、それにより
本体１本当たりの透水支配面積の拡大は、地盤の締め固
め効果、圧密の促進効果、安定効果、埋設間隔の増大
等、新たな機能を附加する全く新しい工法の開発であ
る。

【００２３】

【埋設間隔の増大】透水フィルター、砂層フィルターに
よる二重の異なる粒径の透水分離層の構築は、周辺地層
の透水係数を上げるるとともに、地盤の締め固め効果、
圧密効果、安定効果、本体１本当たりの透水支配面積を
拡大、ハイパードレーンを埋設する間隔をより長い距離
にする事ができる。（図−１０に模式図例示）直径の大きなハイパードレーンを鉛直に埋設して、砂層
による二重の透水層を設ける場合には、直径に比例した
大きな透水層を得る事ができ、より長い距離の埋設間隔
とする事ができる。現在、砕石、砂等による液状化防止
工の場合の埋設間隔は、砕石では¢５００ｍｍ、中心よ
り１．０ｍ〜１．５ｍ間隔、１本あたりの支配面積は
１．０ｍ^２〜２．２５ｍ^２、砂では０．６ｍ〜１．０
ｍ、パイプを利用する排水工法では０．６ｍ〜１．０ｍ
程度、１本あたりの支配面積はそれぞれ０．３６ｍ^２〜
１．０ｍ^２、程度である。本発明による工法では、¢７
６ｍｍのハイパードレーン、砂層によるフィルター層厚
さを５ｃｍとし、砂層の透水係数２×１０^−２ｃｍ／ｓ
ｅｃ程度で安定した地層になった場合、目的工法により
異なるが、液状化防止工等の埋設間隔では２．０ｍ〜
４．０ｍ程度となり、有効支配面積は１本あたり４．０
ｍ^２〜１６．０ｍ^２となる。（図−１１、１２、３例
示）このように、ハイパードレーンの強耐圧性、広い空隙
率、開孔率等の機能に、透水フィルターと埋設した新た
に砂層のフィルター層を附加する工法の開発により、従
来工法に比較して極端に減少する打設本数による施工
性、極端に広がる１本あたりの透水支配面積の増大によ
る経済性効果は、従来工法を根本から変える事になると
考えられる。ハイパードレーン・鉛直埋設（Ｖｅｒｔｉ
ｃａｌ）工法の開発により、埋め立て地の造成工、軟弱
地盤の改良工、地震時の地層の液状化防止工等に、従来
工法の欠陥を補完して、より確実に、より安価に、施工
する事ができる。さらに、地下水汚染等の調査、地下水
質の測定と改善、雨水浸透等にも活用することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この図は、線条立体空隙構造体の範囲を示す断
面図

【図２】この図は、本体に透水フィルターと塩ビ管を取
り付けた断面図

【図３】この図は、ハイパードレーンをケーシング内に
挿入した断面図

【図４】この図は、地面で本体とアンカーを一体連結し
埋設しようとする場合、及び地層中に埋設した場合の正
面断面図

【図５】この図は、地層中に本体を埋設し、ケーシング
を引き上げる正面断面図

【図６】この図は、地層中に埋設した本体周面に、埋め
戻し土を投入する正面断面図

【図７】この図は、地層中に本体を埋設し、周面に埋め
戻し土によるフィルター層を構築した正面断面図

【図８】この図は、本体と埋め戻し土の断面図

【図９】この図は、第８図のＡ−Ａ’の模式断面図

【図１０】この図は、土中水を吸い上げ、周辺砂層の透
水係数の変化により、埋設間隔の変化を示す模式断面図

【図１１】この図は、埋設間隔が１ｍの場合の本数と支
配面積を示す

【図１２】この図は、埋設間隔が１．８ｍの場合の本数
と支配面積を示す

【図１３】この図は、埋設間隔が２．５ｍの場合の本数
と支配面積を示す

【符号の説明】

１線条立体空隙構造体、ハイパードレーン及び本体２中空部３塩ビ管（有孔）４透水フィルター５土中水吸い上げ部（塩ビ管中空部）６ケーシング７埋め戻し土投入部（本体とケーシングの間）８アンカー９連結ソケット１０キャップ１１埋め戻し度（砂層フィルター部）

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成７年１０月１６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】明細書

【発明の名称】ハイパードレーン鉛直埋設（Ｖｅｒ
ｔｉｃａｌ）工法

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、本体を構成する線条
の立体空隙構造部１が保持する強耐圧性能は、地層の圧
密による円筒直径の損失が少なく高い空隙率を保持する
機能により、従来発展してきた地盤改良などに行う締め
固め工、液状化防止工の砕石及びドレーン材等の鉛直埋
設工法の弱点をすべて補完することができる。９８％の
表面開孔率、周面の透水フィルター４、埋め戻し土によ
る砂層フィルター層１１の構築、この二重の異なる粒径
の選別分離機能、それを透過して本体内に浸透、沈澱す
る微細粒砂を有孔塩ビ管３内よりホースで強制的に地上
に吸い上げ、本体周辺の地下水位を下げ、地層の透水係
数の向上により、地盤の圧密沈下促進工、軟弱地盤の締
め固め工、埋立地盤の地下水吸い上げ工、地震時の地層
の液状化抑止工、地下水位の変位コントロール工、短周
期の地盤の振動を緩衝する免震工、地下水汚染等の調
査、地下水質の測定と改善、雨水浸透等に活用する全く
新しい手段と視野に立脚した工法である。

【０００２】

【従来の技術】砂利、砂、及び他の人工の排水材を地層
に鉛直な埋設する工法では、その目的は大略して二つに
分けることが出来る。一つは、埋立地盤の造成工、軟弱
地盤の改良工の一つとして、ケーシングを地層中に鉛直
に打設して、一定の深度に到達してからケーシングを引
き上げながら、ケーシング上部から砕石等を投入して、
投入した砕石を突棒で突き固め地盤を締め固める工法、
及び砕石に替わり砂を柱状に投入して周辺地盤を締め固
める工法である。埋立地盤を造成する場合、薄い板状不
織布を地層中に鉛直に圧入して、毛細管現象と蒸発、地
盤の圧密により地下水を排出して地盤改良する工法があ
る。他の一つは、人工の素材を地層中に埋設して、その
まま残置して、地震時の地盤の液状化防止工法を目的と
するものがある。材質がポリエチレン製パイプに集水孔
をあけ周面にフィルターを付けたもの、又は厚さ２ｍｍ
の薄いポリエチレン製特殊割繊維（フィルター）とその
補強材よりなるパイプを地層に鉛直に埋設して、地震時
に上昇する過剰間隙水圧を排出すること目的とするもの
である。さらに、鋼管を地層に鉛直に打ち込み、杭効果
などの工法もある。従来の工法で、砂利、砂等を使用し
て軟弱地盤の締め固め効果によりＮ値を増加させる工法
は、使用する砕石、砂等は限られた自然材であり、重量
は重く、空隙率は３３％程度、微細粒砂の侵入による空
隙部の目詰まり、施工単位径（¢４００ｍｍ〜５００ｍ
ｍ）は大きく、使用する重機も長大となる。人工素材の
持つ材料性能を利用する液状化防止工法は、使用する素
材によりその特徴があらわれ、原料がポリエチレンで成
形する厚さ数ミリのパイプは柔らかく、集水孔をあけた
パイプの開孔率は数％であり、厚さ２ｍｍの特殊割繊維
フィルターを補強したパイプは開孔率２２％程度でいず
れも耐圧性能が劣ります。耐圧性の強弱は地層中でパイ
プの湾曲、折れ曲がり、押しつぶれ等有効直径の損失は
致命的欠陥につながる。パイプ表面の開孔率は地下水の
集水能力を表すとことであり、少ない場合は地震時に上
昇する間隙水圧による地下水をパイプ内に集水する機能
は少なく、当然地下水がパイプ内に浸透する量は減少す
る。パイプを構成する丸く、円滑な不透水面に僅かに開
孔する集水孔には、地震時に上昇する間隙水圧は抵抗が
少ないので横滑りして、パイプ内に侵入する間隙水は計
算するものよりはるかに少なく、液状化防止対策等を目
的として埋設しても余り役立たないこととなる。なお、
当該出願者が特許出願した、出願番号平成５−０７９９
９４発明の名称「重硬質コンクリート等の製造と利用方
法」に本発明の基本がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本体１は¢３０ｍｍ〜
¢５００ｍｍ程度の異なる直径の複数の円筒状で、円心
部は中空２で、表面開孔率９８％〜９９％程度、空隙率
９３％〜９５％、耐圧性能を１０％変形で１００ｋｇ／
Ｌ：２０ｃｍの構造性能を保持する線条立体空隙構造体
１を成形することを課題とする。

【０００４】従来発達してきた砕石、砂を軟弱地盤に鉛
直に投入して、地盤のＮ値を上げて地盤の締め固めを行
う工法、及び地震時に地盤の液状化防止を目的で、予め
調査した地層中に人工素材を鉛直に埋設して、そのまま
残置しておくものである。当該工法は、地層の透水係数
により定められた間隔に本体１を鉛直に埋設して、透水
フィルター４で水と土粒子を分離し、砂層フィルター１
１で周辺の土粒子を選別し、本体１に浸透した地下水を
円心中空部２に挿入した有孔塩ビ管３内にホース１２を
差し込み地上に強制排水して、本体周辺の地下水位を順
次下方に引き下げ、周辺地盤の透水係数を向上させ、地
盤の上載圧により地盤の圧密を促進する工法を確立する
ことを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

【線条立体空隙構造体の成形】押し出し成形機の先端金
型に、多面円状で、異なる複数の太さのノズルを、ブロ
ック構造に組み合わせて開孔して、熱可塑性原料のポリ
プロピレンをノズルより溶融した線条で下方に押し出
す。ノズルより押し出しす溶融した線条が冷却液面に接
触すると、軽い比重（０．９）と水の表面張力により線
条は線径に比例した大きさ（太い線径は大きく、細い線
径は小さく）で横に湾曲し、隣接する他の線条表面に複
雑に接触して溶着し、冷却液内で冷却する。引き取り装
置で一定速度引き取ると、線条は複雑なブロック構造と
不規則な立体空間を構成して相互に溶着して、速度を変
えることにより線条間の溶着密度、重量を制御して、線
条の立体空隙構造体をエンドレスに成形することができ
る。金型に開孔す異なる線径のノズルを円形状、四角形
状、矩形状等に規則的ブロック構造に配列して開孔する
と、それぞれ円筒状、箱型状、板状等の断面をした線条
立体空隙構造体を成形することができ、冷却液面で規正
型枠により内側、外側を所定の形状と寸法に規正して、
強耐圧性の線条構造に成形する。直径が異なる複数の線
条が複雑に相互溶着して、不規則な空間を構成している
本体１は表面開孔率９８％〜９９％程度、空隙率９３％
〜９５％、耐圧性能を１０％変形で１００ｋｇ／Ｌ：２
０ｃｍ、太さは¢３０ｍｍ〜¢５００ｍｍ程度の異なる
複数の円筒状をした線条立体空隙構造体１を成形する。
（図−１例示）原料の物性から弾性をもつ湾曲した線条
は加圧を直線変形し、大、小異なる線径の溶着接点を基
点にしてブロック構造とバネの反力により、溶着接点ご
とに加圧を分散して、強耐圧性の立体空隙構造体とな
る。規正型枠で所定の太さの円筒状に規正し、所定の長
さに切断した本体に、水と土砂を分離する透水フィルタ
ー４を周面全体に巻き付け、所定の方法で固定する。

【０００６】

【本体の仕様（表−１例示）】

【０００７】

【透水フィルター】本体周面に巻き付ける透水フィルタ
ー４は、地層中を構成する地質と地下水とを分離するも
ので、その素材の選択は重要である。砂層が揺る詰まり
の軟弱地盤等においては、一定以下の微細粒砂（一例と
して０．１８ｍｍより小さい粒径）を透水フィルター４
を透過させ本体内に導入して、それ以上大きな粒径の砂
層は透水フィルター外に残置、分離することを目的とす
る。本体１に透水フィルター４を装着するには、ラップ
部に所定の耐水性接着剤を塗布して接着固定する、及び
溶着方式とする。予め調査した地層の粒度分布により本
体内に導入する粒度を決め、使用する透水フィルター４
の品番を選定して使用する。（図−２例示）

【０００８】

【有孔塩ビ管】通水の為に所定の距離を置いて¢２ｍｍ
〜¢４ｍｍ程度の通水孔を開孔した塩ビ管３を、本体と
同じ長さに切断して、透水フィルター４を巻き付けた本
体の中空部２に差し込み、底部をアンカーに固定して、
本体と共に地層中に鉛直に埋設する。（図−２例示）塩ビ管３を挿入する目的は、鉛直に埋設した本体１の折
れ曲がりを防ぐと共に、本体１内の通水機能を確実に保
持することである。一定期間経過後、ホース１２を有孔
塩ビ管３内底部まで差し込み、本体１、及び有孔塩ビ管
３内に浸透している地下水を地上に吸い上げるととも
に、透水フィルター４を透過して本体内底部に沈澱した
微細粒砂を、地上に吸い上げ排出する。

【０００９】

【ハイパードレーン鉛直埋設（Ｖｅｒｔｉｃａｌ）工
法】本体中空部２に有孔塩ビ管３を挿入し、所定の透水
フィルター４を周面に巻き付けた本体（ハイパードレー
ンと云う）を鉛直に埋設して、透水フィルターで水と土
粒子を分離、埋め戻し土の砂層フィルター層により異な
る粒径の微細粒砂を選別する。ホース１２で地下水を地
上に吸い上げて排出する時に、埋め戻し砂層１１より大
きな粒径砂は砂層フィルター１１外側に残置され、周辺
は透水係数が向上する。砂層１１を構成する粒子より小
さい土粒子は埋め戻し砂層１１内を通過して、透水フィ
ルター４により外側に残置される。ホース１２で地下水
を地上に吸い上げて排出する時に、透水フィルター４外
側の微細粒砂の一部は砂層１１、及び透水フィルター４
を透過して本体内に吸引、浸透、沈澱する。本体１内に
浸透した微細粒砂を強制的に排出する本工法は、地盤の
圧密沈下促進工、軟弱地盤の締め固め工、埋立地盤の地
下水吸い上げ工、地震時の地層の液状化防止工、短周期
の地盤の振動を緩衝する免震材、地下水位の変位コント
ロール工、地下水汚染等の調査、地下水質の測定と改
善、雨水浸透等に使用する目的で発明した工法である。

【００１０】

【ケーシングに装着する】予め設計されている埋設深度
の長さに切断した本体１を、一端をもってつり上げてケ
ーシング６内に上から挿入し、所定の位置にセットした
金属製アンカー８のソケット部９に差し込み一体連結す
る。（図−３例示）

【００１０】

【ケーシングを圧入する】本体１と一体に連結し金属製
アンカー８を、ケーシングの先端部にセットして、ケー
シングによりアンカー８を地層中に圧入する。（図−４
例示）

【００１１】

【００１２】

【埋戻し土を投入して砂層フィルター層を設ける】ケー
シング６を引き上げ始めるとともに、本体１とケーシン
グとの隙間の埋め戻し土投入部７より、透水性の良い中
粒砂層及び同等の素材による埋め戻し土１１を投入し
て、本体周面に装着した透水フィルター４外側の空間
を、アンカー８の位置より上を埋め戻し土１１により充
填して、埋め戻し土による地層の安定及び砂層フィルタ
ー層１１を構築する。（図−６例示）

【００１３】

【ケーシングの引き上げ完了】埋め戻し土１１を均一に
投入しながら、ケーシング６を引き上げ、本体（ハイパ
ードレーン）の鉛直埋設作業を終了する。本体の上端末
は地表面下の所定の位置とし、所定のキャップを装着す
る。埋戻し土を均一に本体周面に充填するために、本体
に振動を与えてゆる詰まりを防止し、砂層のフィルター
層を確実に構築する。（図−７例示）

【００１４】

【埋設間隔】本体１を地層中に鉛直に埋設して、地下水
を本体１内からの強制的に吸い上げる工法では、本体間
の埋設間隔は地層中の透水係数に支配されるものである
が、大略１．５ｍ〜３．０ｍ程度の間隔の範囲となる。

【００１５】

【上端部の処理】地層中に鉛直に埋設した本体１の上端
部には塩ビ製キャップを取り付け、地下３０ｃｍ〜５０
ｃｍ程度の深さに本体１を横に埋設して暗渠排水材と
し、隣接する他の本体同士の上端部をそれぞれ連結して
埋め戻す。地震時に地層中の間隙水圧が上昇して本体１
内を透過して地下水が上がり、地表にでる前に横に拡散
するものとする。

【００１６】

【地下水の強制排水】一定期間経過後、埋設した本体１
の中空部２に挿入してある有孔塩ビ管３内にホースを差
し込み、エアーを送り周囲の土中水を乱しながら底部ま
で送り込み、底部に到達してから本体内の地下水の吸い
上げを開始する。地下水をホース１２で吸い上げると、
底部に沈澱する微細粒砂、線条表面に付着する微細粒砂
を同時に吸い上げることができる。これを何回か繰り返
す事により、透水フィルター４で水と土粒子を分離し、
外側の砂層フィルター層１１によりより大きな砂粒子を
残置して、周辺地層の透水係数を上げるとともに、本体
周辺から順次地下水位を下げることが出来る。

【００１７】

【作用】ハイパードレーン鉛直（Ｖｅｒｔｉｃａｌ）工
法は、内部が中空の線条立体空隙構造体を円筒状に規正
し、耐圧性は１０％変形／１００ｋｇ程度、空隙率９３
％±２％程度、表面開孔率９８％程度の機能で、その太
さは¢３０ｍｍ〜¢５００ｍｍ程度から数品番で、ハイ
パードレーン１の機能別に選択して使用する工法で、次
のような作用がある。

【００１８】

【強耐圧性】線条の立体空隙構造体を円筒状に規正した
本体１は、弾性を持ち、湾曲した線条は溶着接点を基点
にバネの反力及びブロック構造による加圧の分散、直線
変形等により、強耐圧性のパイプを製造する事ができ
る。強耐圧性能は、本体を地層に埋設した場合の圧密で
は、直径の損失はごく僅かである。

【００１９】

【空隙率と表面開孔率】直径に比して一定の比率を確保
して成形する中空部２、線条が複雑な空間を維持して溶
着する本体１の空隙率は９３％程度、外側に巻き付けた
透水フィルターとの取り合いは、線条の一点がフイルタ
ー面に数多く接触する点接点である。線条が溶着する外
周面の表面開孔率９８％程度で、線条がフィルター面を
多数の点で押し、周面に圧密による加圧が増加するほど
水の絞り出し効果により、どこからでもフィルター４内
に容易に透過、浸透することとなる。

【００２０】

【通水路の確保】有孔塩ビ管３を本体１の中空部２に挿
入する目的は、本体内の通水機能を確実に確保すること
と共に、鉛直に埋設した本体の折れ曲がり等を防ぐこと
ができる。

【００２１】

【埋め戻し土の投入と砂層フィルター層の構築】本体１
とケーシング６との隙間に、予め設定された透水係数の
砂層、及び同等の素材を埋め戻し土材１１として上から
投入する。本体周面を取り巻く透水フィルターの外側
に、埋め戻し土１１によりケーシング６で乱された地層
は安定し、設定された粒径に分離する砂層のフィルター
層１１を構築する事ができる。（図−６、７、８、９、
１０例示）これにより、本体の透水フィルター４により水と土粒子
を分離し、埋め戻し土による砂層フィルター層により異
なる粒径の地質を分離するフィルター層１１を構築する
事ができる。

【００２２】

【有効直径】本体１を地層中に鉛直に埋設して、砂層フ
ィルター層１１を設けた場合には、本体１の直径と構築
した砂層フィルター層１１の厚さを加算した直径を、本
体１を埋設する間隔を決定する計算式の有効直径とする
事が出来る。

【００２３】

【地下水の強制排水による地下水位と地層の透水係数】
一定期間経過後、埋設した本体１の中空部２に挿入して
ある有孔塩ビ管３内にホースを差し込み、底部に到達し
てから本体内に浸透した地下水を順次吸い上げる。本体
内の地下水を吸い上げると、本体底部に沈澱、線条表面
に付着する微細粒砂を同時に吸い上げるとともに、周辺
の砂粒子は本体側に水とともに吸引される。これを何回
か繰り返す事により、透水フィルター４及び外側の砂層
フィルター層１１の二段階の分離によりそれぞれ異なる
砂粒子を分離することができる。外側の砂層フィルター
層１１は砂層を構成する粒子より小さな細粒砂は透過
し、大きなものは残置、分離される。砂層を透過した微
細粒砂は内側の透水フィルター４面に到達して、さらに
微細粒子が選別されて本体内に浸透して、透水フィルタ
ーを透過できない細粒子（一例として０．１８ｍｍより
小さい粒径）は砂層フィルター１１内に残置される。地
下水の吸い上げを何回か繰り返すと、砂層フィルター１
１内に混入した細粒砂は入り交じりながら、一定粒子に
より安定した粒径砂層のフィルター層となる。その外側
は初期に残置、分離されたより大きな粒子から順次細粒
子に占有され、より大きな幅の砂層のフィルター透水層
を構築する事ができる。（図−９模式図例示）これにより、本体周面の地層の地下水位を順次下げ、周
辺地層の透水係数を大きく向上するとともに、その範囲
を順次大きくする事ができる。

【００２４】

【地下水位の変位コントロール】比較的軟弱な地盤に本
体１底部の埋設深度を変えて階段状に順次、連続的に埋
設し、上位に位置する本体１から地下水を強制的に地上
に吸い上げ、順次下方の本体に移動する場合には、最も
深い深度に埋設した本体１の低部の深度位置まで地下水
位を順次階段スロープ状にコントロールする事が出来
る。

【００２５】

【発明の効果】埋め立て地の造成工、軟弱地盤の改良工
等では、砕石、砂等による地盤の締め固め工法が主体
で、地盤の液状化防止工等ではポリエチレンパイプによ
る間隙水圧の消散工法、板状不織布による埋め立て地の
排水、蒸散工法等がある。締め固め工法は地盤改良であ
り、材料は自然材で、重量は重く、空隙率３３％程度で
目詰まりが早く、施工する単位径は大きく、使用する重
機は長大となる。パイプを利用する排水工法は、開孔率
による集水能力、耐圧性能による折れ曲がり、押しつぶ
れ、薄い表皮による湾曲等で、円筒直径の損失により、
パイプ中空部の通水能力の欠如と云う致命的欠陥となる
事が予想される。本発明は、使用する本体１の構造、機
能に、通水路の完全確保、地下水の吸い上げによる周辺
地層の透水係数の引き上げ、地下水位の低下、それによ
り本体１本当たりの透水支配面積の拡大は、地盤の締め
固め効果、圧密の促進効果、安定効果、埋設間隔の増大
等、新たな機能を附加する全く新しい工法の開発とな
る。

【００２６】

【埋設間隔の増大】透水フィルター４、砂層フィルター
１１による二重の異なる粒径の透水分離層の構築は、周
辺地層の透水係数を上げるるとともに、地盤の締め固め
効果、圧密効果、安定効果、本体１本当たりの透水支配
面積を拡大、本体１を埋設する間隔をより長い距離にす
る事ができる。（図−１０に模式図例示）本体１を地層中に鉛直に埋設して、砂層フィルター層１
１を設けた場合には、本体１の直径と構築した砂層フィ
ルター層１１の厚さを加算した直径を、本体１を埋設す
る間隔を決定する計算式の有効直径とする事が出来る。
これにより、本体を埋設する間隔をより長くする事がで
きる。現在、砕石、砂等による液状化防止工の場合の埋
設間隔を比較する場合には、砕石では¢５００ｍｍ、埋
設間隔は中心より１．０ｍ〜１．５ｍ程度、１本あたり
の支配面積は０．８ｍ^２〜１．８ｍ^２程度となる。¢７
０ｍｍ、及び¢１００ｍｍのポリエチレンパイプの場
合、埋設間隔は０．６ｍ〜１．０ｍ程度、１本あたりの
支配面積はそれぞれ０．３６ｍ^２〜０．８ｍ^２程度とな
る。本発明による工法は、本体を¢１２５ｍｍとした場
合、埋め戻し土による砂層のフィルター層厚さ５ｃｍ×
２＝１０ｃｍ、合計¢１２５ｍｍ＋１００ｍｍ＝¢２２
５ｍｍの円筒状排水材を埋設することとなる。周辺地盤
の透水係数２×１０^−２ｃｍ／ｓｅｃ程度で安定した地
層になった場合、本体の埋設間隔は１．５ｍ〜３．０ｍ
程度、その有効支配面積は１本あたり１．８ｍ^２〜７．
０ｍ^２となる。（図−１１、１２、１３例示）このように、本体１の強耐圧性、広い空隙率、９８％の
開孔率による集水機能、水と土砂を分離する透水フィル
ター４、埋め戻し土による砂層フィルター層１１を附加
して、円心部２に装着した有孔塩ビ管３内にホース１２
を差し込み、本体１内に浸透した地下水をホース内５か
ら地上に強制排水して周辺地盤の透水係数を上げる工法
の発明である。

【００２７】

【地下水の強制排水と経済効果】従来工法に比較して極
端に埋設する間隔が長くなり、１本あたりの透水支配面
積の増大による予め定められた区域内で打設する本数は
大幅に減少して、全体埋設延長も減少、施工時間の短縮
等その経済性効果は従来工法を根本から変える事にな
る。特に、本体１周面の埋め戻し土による砂層フィルタ
ー層１１の構築、所定の間隔で通水孔を開けた有孔塩ビ
管３を円心中空部２内に挿入、有孔塩ビ管３にホース１
２を差し込み地下水を強制排水して、周辺地盤の透水係
数を上げ、地下水位を順次下方に引き下げることによ
り、次の様な効果を具現する事が出来る。ハイパードレ
ーン鉛直埋設（Ｖｅｒｔｉｃａｌ）工法の発明により、
埋め立て地、軟弱地盤等の地下水位を強制的に下方に低
下させることにより地盤の圧密促進工、法面の地滑り、
崩落の防止工、地盤の圧密改良による結果として地震時
の地層の液状化抑止工、地下水位の変位コントロール等
に利用することが出来る。１埋立底面からの締め固める埋立する前から本体を設置して、埋立地盤を造成しなが
ら地下水を順次排水しながら工事を進めることにより、
底面から地盤を締め堅めながら造成することが出来る。２圧密の促進埋立地層に表層から本体１を圧入して地下水を強制排水
する場合には、地下水位は本体１周辺を中心に上部から
順次下方に低下して、地盤の上載圧、気圧等により圧密
が促進して地盤は順次下方に沈下する。この場合には、
水位の低下と共に地盤は上から締め固められるととも
に、締め堅め効果、時間を大幅に短縮することが出来
る。３安定地盤の造成軟弱地盤に表層から本体１を所定の間隔を維持して鉛直
に圧入して地下水を強制排水する場合、地盤の透水係数
が上がり、地下水位は下方に順次低下し、地盤が締め固
められ、圧密が促進し、安定した地盤を造成することが
出来る。４液状化抑止地盤がゆる詰まりで、地震時に間隙水圧が上昇した場合
には、埋設した本体１により水圧が緩衝されて、地盤の
液状化を抑止することが出来る。５変位コントロール比較的軟弱な地盤に本体１底部の埋設深度を変えて埋設
し、地下水を強制的に地上に吸い上げる場合には、本体
１底部の最も深い深度に埋設した位置まで地下水位を順
次コントロールする事が出来る。この方法は、法面の地
滑り、崩落等の斜面に鉛直に埋設し、本体１底部を階段
状に揃えて、各本体１を上から順次下方に地下水を強制
排水し、最終下段に位置する本体１は常時地下水を排水
することにより、地下水位は階段スロープ状に低下し
て、法面の地滑り、崩落を防止することが出来る。６免震効果本体を構成する線条の原料のｐｐは弾性を持ち、溶着接
点を基点とする線条はバネの反力で加圧を直線変形し、
異なる太さの線条の複雑溶着からのブロック構造は加圧
を細分散、拡散し、地震時に伝播する振動波を吸収する
緩衝材、及び自動車等重量物の振動波を吸収する緩衝材
として利用することが出来る。比較的安定した地盤に建
つ、基礎の浅い建造物、及び構造物の側面に本体１を所
定の間隔と配列で鉛直に埋設して、地盤の振動波形を吸
収緩衝する免震材として、建造物、及び構造物への地盤
振動を抑制する工法とする。

【００２８】

【強制排水をしないときの経済効果】本体１を鉛直に埋
設して強制的に地下水を吸い上げなくそのまま残置する
場合には、地震時、及び自動車等重量物による地盤の振
動を緩衝する免震工、地下水汚染等の調査、地下水質の
測定と改善、雨水浸透等にも活用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図８】この図は、本体と埋め戻し土の断面図

【図９】この図は、第８図のＡ−Ａ’の模式断面図

【図１４】この図は、免震工法における本体基本配列
の平面図

【図１５】この図は、地下水位の変位コントロールの
一例

【符号の説明】１線条立体空隙構造体、ハイパードレーン及び本体２中空部３塩ビ管（有孔）４透水フィルター５土中水吸い上げ部（塩ビ管中空部）６ケーシング７埋め戻し土投入部（本体とケーシングの間）８アンカー９連結ソケット１０キャップ１１埋め戻し土（砂層フィルター部）１２ホース

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【第１図】

【第２図】

【第８図】

【第９図】

【第３図】

【第４図】

【第５図】

【第１１図】

【第６図】

【第７図】

【第１０図】

【第１２図】

【第１３図】

【第１４図】

【第１５図】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハイパードレーン多面円状で、異なる太さのノズルを、押し出し成形機の
先端金型に、ブロック構造に組み合わせて開孔して、ノ
ズルより溶融した熱可塑性原料を線条で下方に押し出
す。ノズルより押し出して溶融した線条が冷却液面に接
触すると、比重（０．９）と軽い線条は線径に比例した
大きさ（太い線径は大きく、細い線径は小さく）で横に
湾曲し、隣接する他の線条表面に複雑に接触して、引き
取り装置で一定速度引き取ると、線条は複雑なブロック
構造と不規則な立体空間を構成して相互に溶着して、速
度を変えることにより線条間の溶着密度、重量を制御し
て、線条の立体空隙構造体をエンドレスに成形すること
ができる。金型に開孔す異なる線径のノズルを円形状、
四角形状、矩形状等に規則的ブロック構造に配列して開
孔すると、それぞれ円筒状、箱型状、板状等の断面をし
た線条立体空隙構造体を成形することができる。線条が
湾曲して相互に溶着する冷却液面で、規正型枠により所
定の形状と寸法に規正する。「ハイパードレーン」は熱
可塑性原料を線条に押し出し、線表面を複雑に溶着さ
せ、不規則な空間を構成して、内部は中空で、外周は希
望する複数の寸法に規正した大、小、異なる太さ、異な
る形状をした円筒状の線条立体空隙構造体を総称するも
のである。（一例として図−１に例示）
【請求項２】鉛直埋設（Ｖｅｒｔｉｃａｌ）工法ハイパードレーンを構成する円筒状の線条立体空隙体
（以下本体と云う）の広い空隙部と強耐圧性を利用し
て、地層中に横に埋設して暗渠排水材、鉛直に埋設して
地盤の圧密沈下促進工、軟弱地盤の締め固め工、埋立地
盤の地下水吸い上げ工、地震時の地層の液状化防止工、
地下水汚染等の調査、地下水質の測定と改善、雨水浸透
等に活用する。