(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透水性舗装板(1)と、その外周下縁を支持するロート形の集水部(4)を備えた受枠(2)と、上端開口を集水部(4)の下端より上に突出させて当該下端に連結された通水管(6)と、透水性舗装板(1)と受枠(2)とで形成された空間(11)に充填された天然砕石等の充填材(12)とを備え、充填材(12)に活性炭等の吸着物質及び／又はミネラル溶出物質が混合されていることを特徴とする、舗装面形成用ブロック。
【請求項２】
舗装面の全面ないし相互に所定間隔を隔てた一部に請求項１記載の舗装面形成用ブロックが配置され、それらのブロックの通水管(6)は舗装面を支持する支持地層を貫通してその下端ないし下部が含水比の増大により舗装面の支持力を損なわない深さの地層にまで達していることを特徴とする、透水性舗装構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、道路や歩道、駐車場等の舗装面の全部または一部を形成する舗装面形成ブロックに関し、特に透水性を有する舗装面を形成するブロック及び当該ブロックを用いる透水舗装構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
水は、蒸発、雲の形成、降雨、地中への浸透ないし水路内での集合、再度の蒸発という一連のサイクルの中を移動する。蒸発した水は地上の動植物に対して快適温度、快適湿度を維持し、地中に浸透した水はその一部が空気を含んだ多孔質の地層に留まり、残りが更に下方の帯水層に流下して地下水となる。地上の植物は多孔質の地層の水を吸収して成長して森林（緑地）を形成し、多孔質の地層の水が不足すれば帯水層から地下水が供給される。成長した植物は落葉し、微生物の分解作用により堆肥となり、肥沃な土壌が形成される。
【０００３】
森林（緑地）は雨水の保水能力を有しており、雨水を浄化する。即ち、地表に溜まった水に溶解した栄養塩は土中の微生物によって分解されて栄養分に改質されて再利用され、綺麗な水になって一部は近くの水路に流出し、残りは地下に返る。森林への窒素成分の加入は年間１ヘクタール当たり５．５ｋｇ、一方流出は０．６ｋｇであり、落葉などを通じての窒素成分の吸収による雨水の浄化は９０％にも達する。
【０００４】
ところで、舗装は、地表面を均して、多孔質で保水性のある土壌を圧密化して非多孔質で排水性のない土の固まりにしたあと、コンクリート等で被覆するものである。道路の建設や都市化によって舗装面が増加している。
【０００５】
人口の密集した都市部では、住宅の過密と道路の舗装により、露出した土の表面の極端な減少のため、水の気化熱による気温を和らげる作用が働き得ず、空気の乾燥化、地温、気温の上昇化が生じている。また地温の上昇と土中に残存する有機物の減少は、市街地に当該地の土を使って緑地公園を造成することを困難にし、土の入れ替えを必要とすることから公園等を造る費用を高騰させ、更に緑化に適した良質の土を周囲の森林（緑地）から求めるために自然の森林や緑地に犠牲を強いて、より広い範囲で自然を破壊するという悪循環すら生じる。
【０００６】
降雨等の際の都市部の保水能力は森林部に比べ極端に低く、雨水流出量の急激な増大を招き、それにより災害を発生させる。都市化に伴う土地の改変による雨水の流出係数の変化に対応するため、新規河川の開削、地下遊水池の設置等が必要となるが、その施工には莫大な費用と都市部なるが故の施工の困難性を伴い、対応が後手後手になることを余儀なくされている。
【０００７】
ダムや堰等の土木建造物を構築することは、自然地の破壊（森林破壊）を伴い、施工の場所、規模、時期、方法等を誤ると、洪水量の増大から始まり、土地の荒廃、土の流出、復元不能な緑地破壊へと進み、我が国では少ないが、諸外国では土地の砂漠化にまで至り、人間がその土地から離散しなければならない事態にまで至っている。更に、森林の耕地化、即ち畑、果樹園、水田の造成は農業土木技術によるものであり、食料供給という目的は達成されるが、これまた一つの環境変化にほかならず、安全なものとは言い難い。それを安全に維持するには専門の技術によるかつ投資を伴う絶え間無い管理を営々と続けなくてはならない。人口増に基づく森林の耕地化は都市化と同様に保水能力を低下させるので、洪水の増大と水不足の原因をもたらす。しかし、耕地は放置すればやがて元の森林に自然と復元することが多いので救いがある。
【０００８】
巨視的に見た我が国土の地表を形成するのは褐色森林土である。そこでは土の温度は適当に高く、かなりの降水量があり、水分の地中下方への降下量も比較的多い。それは地表への樹木からの落葉等の有機物の豊富な供給があり、それが地表の保水能力を高め、地表面流下を防ぎ、雨水が流れ去るのに時間を稼いでくれていることも無関係ではない。地表は湿潤のため粘土の生成も多い。もしそうでなく浅い位置に地下水が存在すると、塩類の集積は加速され、地中水ひいては河川水の塩類濃度も高くなる。外国でも地下水の硝酸イオン濃度の増大が人間や家畜の健康を脅かすに至っている例がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
土の保水能力を高め、自然の作用による雨水の浄化を促進するには、地表に降った雨水を舗装面の下方の土に極力浸透させるということが極めて大切である。これを達成するための一つの手段として、透水性舗装材の出現と普及がある。しかし現在用いられている透水性舗装材は、ただ単にその場で水を地中に落とし込むという簡単なものであり、種々の問題を有している。
【００１０】
まず透水性舗装材を通過した雨水は、舗装材を支える空隙を持つ砕石路盤に至り、その層は透水性に優れているので、最終的には路床面に速やかに到達する。それは路床の含水比を急激に高めることとなる。ところで路床は人工的なものでなく、天然のものであって通常その改質は行われていない。逆にその土のＣＢＲ試験等による土質試験結果から必要舗装厚を決めている。ＣＢＲ試験は土の含水による劣化を考慮した試験ではあるが、現実の含水比の増大は、余程礫や砂分が多くかつよく締まった良好な路床土以外では、路床の支持力を著しく低下させ好ましいことではない。
【００１１】
一方、従来の不透水性の舗装面は、上記のような種類の危険は生じなかった。雨水は一時的に舗装面に停滞し、重力によって表面の勾配に沿って側溝等に排水されている。道路周辺の建造物や広場等が多いとき、雨水が正しく排水されずに一時的に舗装面に溜まることも否めない。このようなとき道路の排水勾配が小で、降雨強度が大きいとき、舗装面に停滞水深をもつ水が存在することになる。それが道路面であれば、通行する車にハイドロプレーン現象の害を、また歩行者に跳ね水による不快感を与えることになる。
【００１２】
そこで、舗装面を透水性舗装材で形成し、その舗装材の下方に遮水層を設け、ここで透水性舗装材を通過してきた雨水を下方に浸透させず、安全確実に目的とする排水溝等へ導く構造が採用されることもあるが、費用が高額になるのと施工の困難性が伴っており、利用度は低い。
【００１３】
本発明は、このような余分な遮水層と水の誘導対策を設けることなく、路床の支持力を低下させることなく、土の保水能力を高め雨水の浄化を促進させるために、雨水を地下に安全に返すことを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の舗装面形成用ブロックは、透水性舗装板１と、その外周下縁を支持するロート形の受枠２と、受枠の集水部４に連結された通水管６とを備え、通水管の上端開口は集水部４の下端より上に突出している。
【００１５】
また請求項１記載の舗装面形成用ブロックは、前記透水性舗装板１と受枠２とで形成された空間１１に天然砕石等の充填材１２が充填されている。
【００１６】
更に請求項１記載の舗装面形成用ブロックは、充填材１２に活性炭等の吸着物質及び／又はミネラル溶出物質を混合したことを特徴とするものである。
【００１７】
請求項２の発明は、上記の舗装面形成用ブロックを用いて構築された透水性舗装構造であって、舗装面の全面ないし相互に所定間隔を隔てた一部に請求項１記載の舗装面形成用ブロックが配置されており、それらのブロックの通水管６は、舗装面を支持する支持地層を貫通してその下端開口ないし小孔９を設けた下部が含水比の増大により舗装面の支持力を損なわない深さの地層にまで達していることを特徴とするものである。
【００１８】
【作用】
請求項１記載の発明は、透水性舗装板１で舗装面を形成しており、透水性舗装板を通過してきた雨水を集水部４に集め、含水比の増大を好まない地層を貫通する通水管６で含水比を増大させても安全な地層に雨水を誘導して土中に排出するものであり、含水比の増大を好まない地層の支持力を低下させることなく、雨水を地下に安全に戻すことができる。また、透水性舗装板を通過してきた雨水は、通水管の上端開口を受枠の集水部４の下端より上に突出させたことにより形成される貯水ポケット１４にその一部が貯留されるので、この貯留水の蒸発により地温上昇や乾きを緩和し、ブロックに保水能力や雨水浄化能力を付与することができる。
【００１９】
また請求項１記載の発明は、透水性舗装板を通過してきた雨水を天然砕石等の充填材に接触させることで有害物質を吸着して浄水することができる。従って、地下水の汚染を防止することができる。
【００２０】
更に請求項１記載の発明は、充填材に活性炭等の吸着物質やミネラル溶出物質を混合したので、雨水の浄化の他に、雨水を改質することができる。
【００２１】
従って、この発明により、舗装面に水の一時保留能力、地下水増加能力、市街地の快適温度及び快適湿度の維持能力、樹木や植生に有害な塩類の溶脱能力などの森林が持っている能力と同様な機能を発揮させることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は本発明のブロックの第１実施形態を示したものである。図中、１は四角形の透水性舗装板である。２は受枠であり、型枠に生コンクリートを打ち込んでロート形に成形したものである。受枠２の上部は背丈の低い角筒形であり、その内側に透水性舗装板１を受ける段部３が設けられ、下部にロート形の集水部４が設けられている。
【００２３】
集水部４の下端には短円筒形のつなぎ部５が連接されており、このつなぎ部に通水管６が内挿されている。通水管６の上端は集水部４の下端から一定長さだけ上方に突出しており、集水部４の内面と突出部の外周面とで形成されたドーナッツ形の貯水ポケット１４が形成されている。通水管６の突出端７の上端開口に鋼製のドレン蓋８が嵌装されている。通水管６の下部周壁には放射方向の小さい丸孔９が一定の上下幅の間に多数個配置されている。通水管の上下方向における丸孔の配置幅は通水管の下端部が位置することとなる地層の状態を考慮して決定する。
【００２４】
受枠２の段部３から集水部４の下端に到る逆四角錐形の空間１１には、天然の岩石を破砕して製造した砕石１２が充填されている。砕石の粒径はドレン蓋８を通過できない大きさである。
【００２５】
図の透水性舗装板１はその平面形状が角形であるが、多角形であっても、また曲線形を含んだものであっても、数種形状の組み合わせであってもよい。透水性舗装板１の平面形状を矩形とした場合の縦横の長さは、一般に長い方が経済的であるが、透水性舗装面形成ブロックの重量増大や透水性舗装板１の板厚の増大を招くので、施工の容易性と迅速性を考慮して決定される必要がある。
【００２６】
通水管６の貯水ポケット１４は、空間に砕石が充填されているときは、その容量が小さくなる。透水性舗装板１を通過した雨水は、受枠の集水部４によって中央下部に集められ、貯水ポケット１４に一部貯留され、余分な雨水は通水管６の先端開口へとオーバーフローして下方に流下する。流下した雨水は、通水管の下端ないし下部の丸孔９から地中に放出される。天然砕石１２には元々有害物質を吸着する能力があるので、浄水することができる。砕石に活性炭などの物理的吸着材を混合することもできる。
【００２７】
集水部４の貯水ポケット１４に貯留された雨水は、空間１１に充填された天然砕石１２に湿気を与え、砕石１２に付着した微生物の生存、育成を助けるので、微生物がもつ水質浄化能力で雨水を浄化することができる。また、吸水性の繊維材料１５を受枠の内周面に添設したり、砕石の間で上下方向に介装してやれば、透水性舗装板１からの蒸散と繊維材料１５の毛細管現象によって透水性舗装板の近傍の砕石１２にも微生物の付着を促進させることができる。繊維材料１５は、ブロック全体としての水質の浄化能力を高めるのにも有効である。
【００２８】
一つの舗装面形成用ブロックが雨水を受ける降雨面積は透水性舗装板の面積により決まり、通水管の内径面積は降雨面積の１０数分の１である。例えば通水管の内径面積を２０分の１とすると、時間当たり５０ｍｍの雨水が地表に降った場合、この雨水は地表に５０ｍｍ分の進入水頭しか持っていないが、通水管６内では５０×２０＝１０００ｍｍの進入水頭となり、この水圧を持って土中に進入を始めるので、丸孔９から土中への進入は容易となる。いまこの高圧をもってしても容易に進入し得ない場合でも、受枠によって一時的に安全に貯蔵されているので、時間の経過を待てばよい。そして、森林における地表の落葉層付近で容易に蒸発し得る貯留水と違い、深く暗部に貯えられたこれら雨水の蒸発量分は少なく、大部分が地下水となり得る。
【００２９】
通水管６の長さは、舗装しようとする地面の土質調査を実施して、その調査結果から地層中で含水比を増大させても支障のない層１７を求め、この地層１７から地表までの深さとする。通常、通水管６は鋼管若しくは厚手の合成樹脂管等を使用するのが好ましい。稀ではあるが、地層中で含水比の増大を著しく嫌うものがある場合には、地中に適宜間隔で地表水の吸水口を持つ排水配管が設けられている。この場合は通水管が排水配管を避けて通る必要があるので、通水管として土圧により圧縮されないポリエチレン製のフレキシブル管を使用する。フレキシブル管は容易に湾曲させることができるので、排水配管との干渉を避けることができ、透水性舗装面形成ブロックの配置が容易となる。
【００３０】
次に図３及び図４に基づき舗装面形成ブロックの施工方法について述べる。舗装しようとする地表部の数か所で、地層構造を知るために地質調査を実施して、含水比を増大させても支障のない地層１７を見出し、地表からこの地層までの深さを測定して、通水管６の長さを決定する。
【００３１】
次いで、地表面を一定深さに掘り起こし、底面を圧密化して均して路床を形成し、その表面に砕石及び砂を入れて砕石路盤１８を形成する。そして、本発明の舗装面形成ブロック１９の設置中心点、すなわち正しい通水管６の位置を施工済の隅角等から測定し、振動破砕用建設機械アイオン等の先端ビットに代えて、通水管と同径の外径を持つ鋼製の重量物を取付け、その先端を設置中心点に位置させて振動力と重量によって地中に圧入する。重量物が所定の位置まで貫入したら、重量物を引上げてその後に形成された空孔１６に通水管６を圧入する。
【００３２】
このとき施工済の通水管６と受枠のつなぎ部５が地面の土を鉛直方向だけでなく水平方向にも拡大させるので、施工地の土質によっては、付近全体に群杭の効果をもたらすので、通水管６の長さが短くても舗装面形成ブロック１９を堅固に支持し、その揺動や変位を防ぐことができる。この様に、本発明の透水性舗装面形成用ブロック１９は、地面に設置するだけで群杭効果により十分な支持力を得ることもでき、大幅な支持力の増大に繋がるので、コンクリートブロックの施工時に通常使用されている砕石路盤１８となる支持下地材を省くこともできる。
【００３３】
図４に示すように、透水性舗装板１を支持する受枠の側壁の間にシール材２１を介装して水密構造とするのがよい。
【００３４】
図５は本発明の第２実施形態を示したものである。受枠の上縁内側は受枠の中心側に傾斜したテーパ面２２となっており、このテーパ面２２に当接する逆テーパ面２３が透水性舗装板１の外周下縁に形成されている。従って受枠２には周壁がなく、地表に舗装面形成用ブロック１９を設置すると、透水性舗装板相互が当接することになる。そこで、透水性舗装板の当接部にシール材２１を介装して、含水比の増大を嫌う路床に雨水が浸透しないようにする。
【００３５】
【発明の効果】
本発明は、以上のように比較的簡単な構造であるが、含水比を増大させても安全な地層に雨水を直接誘導することができ、また、森林の表土の水に対する能力（保水能力）と同じ効果を発揮させることができる。森林の有する水の浄化能力については、受枠に充填する充填材として天然の砕石を使用することにより、発揮させることができる。また、砕石等の充填材に活性炭やミネラル溶出物質を混合しているので、水質改善能力をも併せ発揮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の斜視図
【図２】図１の断面図
【図３】施工時の断面図
【図４】施工後の斜視図
【図５】本発明の第２実施形態の断面図
【符号の説明】
１  透水性舗装板
２  受枠
４  集水部
６  通水管
８  ドレン蓋
９  丸孔
１１  空間
１２  砕石
１９  ブロック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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