(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟弱地盤に打設される木杭の腐朽防止方法であって、
地下水面から木杭上端までの高さ（Δｈ）が、地下水面から木杭上端までを占める土壌の体積含水率が飽和状態での毛管水頭の高さ（ψｃｒ）よりも小さく（Δｈ＜ψｃｒ）なるように木杭を軟弱地盤に設けることを特徴とする毛管水頭による木杭の腐朽防止方法。
【請求項２】
前記土壌は、自然地盤のものであり、
前記軟弱地盤の地下水面までの深さ（Δｐ）および前記土壌の体積含水率が飽和状態での毛管水頭の高さ（ψｃｒ）を測定する段階と、
地下水面から木杭上端までの高さ（Δｈ）が、前記高さ（ψｃｒ）より小さく（Δｈ＜ψｃｒ）なるまで木杭を打設する段階と、
その後に盛土を積み上げる段階と、が備えられることを特徴とする請求項１に記載の毛管水頭による木杭の腐朽防止方法。
【請求項３】
前記土壌は、体積含水率が飽和状態での毛管水頭の高さ（ψｃｒ）を有する埋戻土であり、
掘り下げた地盤表面に地下水面が出るまで軟弱地盤を掘り下げる段階と、
地下水面から木杭上端までの高さ（Δｈ）が、前記高さ（ψｃｒ）より小さく（Δｈ＜ψｃｒ）なるまで木杭を打設する段階と、
前記埋戻土が掘り下げられた地盤表面に埋め戻される段階と、が備えられることを特徴とする請求項１に記載の毛管水頭による木杭の腐朽防止方法。
【請求項４】
前記土壌は、体積含水率が飽和状態での毛管水頭の高さ（ψｃｒ）を有する盛土であり、
地盤表面から深さ（Δｐ）の位置に地下水面がある軟弱地盤に、地盤表面から突出するように木杭が打設される段階と、
木杭を打設した地盤表面に、体積含水率が飽和状態での毛管水頭が高さ（ψｃｒ）を有する盛土を積み上げる段階と、
積み上げられた盛土の自重によって、盛土の下面が深さ（Δｐ）を越えるまで沈下させると共に木杭の上端を押し下げて、木杭上端の地下水面からの高さ（Δｈ）が、前記高さ（ψｃｒ）より小さくされる段階と、が備えられることを特徴とする請求項１に記載の毛管水頭による木杭の腐朽防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、毛管水頭による木杭の腐朽防止方法に係り、より詳細には、木杭の上端が、地盤の地下水面から土壌の間隙をぬって上昇した毛管水の上に出ないようにした木杭の腐朽防止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
木杭を地中に打設して軟弱地盤を強化する地盤対策が行われる。その場合、木杭の腐朽と虫害が問題となる。既設構造物の木杭の掘り出し調査等から、地盤中の木杭は、地下水中にあれば腐朽も虫害も生じない。そのため、例えば建築基準法施工令には「建築物の基礎に木杭を使用する場合においては、その木杭は、平屋建ての木造の建築物に使用する場合を除き、常水面下にあるようにしなければならない」との記載がある。地盤に打ち込んだ木杭が地下水面から上に出てしまうような場合には、一般に木杭の上部に薬剤による腐朽防止対策が行われる。一般に、薬剤の処理は木杭の上部に限られるものではなく、木杭の全長にわたって行われておりコスト高となっているものが多い。なお、木杭が地下水面下にあれば虫害も生じないので、ここでは腐朽の防止方法は虫害の防止方法も含む。
【０００３】
特許文献１の木杭の腐朽防止は、木杭の地下水面変動域の最下部より下側の位置から上端までの部分に、空気遮断層の被覆部を形成するものである。木杭は、例えば地下水面より上に出る部分が空気遮断層となるように打設される。しかしながら、木杭の該当箇所を空気遮断層となるように被覆するには、被覆した木杭にキズや割れがないか等の確認も含めて手間のかかる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２２３３７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、木杭に薬剤処理をしないでも地下水面から上に出た部分の腐朽が防止できる毛管水頭による木杭の腐朽防止方法を提供することにある。なお、ここで「地下水面」とは、地盤中にボーリングなどによって孔を形成した時、もしくはその孔内に管を挿入した時、孔内もしくは管内に現れる大気と地下水が接する面と定義する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による毛管水頭による木杭の腐朽防止方法は、軟弱地盤に打設される木杭の腐朽防止方法であって、地下水面から木杭上端までの高さ（Δｈ）が、地下水面から木杭上端までを占める土壌の体積含水率が飽和状態での毛管水頭の高さ（ψｃｒ）よりも小さく（Δｈ＜ψｃｒ）なるように木杭を軟弱地盤に設けることを特徴とする。
【０００７】
前記土壌は、自然地盤のものであり、前記軟弱地盤の地下水面までの深さ（Δｐ）および前記土壌の体積含水率が飽和状態での毛管水頭の高さ（ψｃｒ）を測定する段階と、地下水面から木杭上端までの高さ（Δｈ）が、前記高さ（ψｃｒ）より小さく（Δｈ＜ψｃｒ）なるまで木杭を打設する段階と、その後に盛土を積み上げる段階と、が備えられることを特徴とする。
【０００８】
前記土壌は、体積含水率が飽和状態での毛管水頭の高さ（ψｃｒ）を有する埋戻土であり、掘り下げた地盤表面に地下水面が出るまで軟弱地盤を掘り下げる段階と、地下水面から木杭上端までの高さ（Δｈ）が、前記高さ（ψｃｒ）より小さく（Δｈ＜ψｃｒ）なるまで木杭を打設する段階と、前記埋戻土が掘り下げられた地盤表面に埋め戻される段階と、が備えられることを特徴とする。
【０００９】
前記土壌は、体積含水率が飽和状態での毛管水頭の高さ（ψｃｒ）を有する盛土であり、地盤表面から深さ（Δｐ）の位置に地下水面がある軟弱地盤に、地盤表面から突出するように木杭が打設される段階と、木杭を打設した地盤表面に、体積含水率が飽和状態での毛管水頭が高さ（ψｃｒ）を有する盛土を積み上げる段階と、積み上げられた盛土の自重によって、盛土の下面が深さ（Δｐ）を越えるまで沈下させると共に木杭の上端を押し下げて、木杭上端の地下水面からの高さ（Δｈ）が、前記高さ（ψｃｒ）より小さくされる段階と、が備えられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明による毛管水頭による木杭の腐朽防止方法は、地下水面から木杭上端までの高さ（Δｈ）が、地下水面から木杭上端までを占める土壌の体積含水率が飽和状態での毛管水頭の高さ（ψｃｒ）よりも小さく（Δｈ＜ψｃｒ）なるように木杭を軟弱地盤に設けるようにしたので、木杭は空気にさらされることがなく、水面下と同じように腐朽しないようにできる。
【００１１】
請求項２は、木杭の周囲の土壌が自然地盤の場合に適用される。あらかじめ、軟弱地盤の地下水面までの深さ（Δｐ）および前記土壌の体積含水率が飽和状態での毛管水頭の高さ（ψｃｒ）を測定しておく。軟弱地盤に木杭を打設する際、地下水面から木杭の上端までの高さ（Δｈ）が、地下水面からの毛管水頭高さ（ψｃｒ）より小さくなるように打設する。盛土は、地盤表面までの穴を埋めるもので、木杭上面が空気と接触しないようにできる。これによれば、木杭は上部が地下水面より上に出ているが毛管水頭高さより下にあるので、空気にさらされることがなく、水面下と同じように腐朽しないようにできる。木杭は地下水面より下側になるまで打設されることがないので、省エネルギーにできる。また、木杭に薬剤を塗布することや空気遮断層が必要なく、低コストで環境汚染のリスクもないものとできる。
【００１２】
請求項３は、木杭の周囲の土壌が埋戻土の場合に適用される。あらかじめ地下水面が表面に出るまで軟弱地盤を掘り下げておく。掘り下げられた地盤表面から木杭の上端が高さ（Δｈ）だけ突出するように木杭を打設する。突出させた高さ（Δｈ）が毛管水頭の高さ（ψｃｒ）より小さくされるので、埋め戻した後は、地下水面に接した埋戻土の間を水が毛管現象により上昇し木杭の上端を越える。このため、木杭は空気にさらされることがなく、水面下と同じように腐朽しないようにできる。なお、埋戻土は、毛管水頭の高さ（ψｃｒ）が知られた土を使用する。例えば、細砂は、体積含水率が飽和状態での毛管水頭高さ（ψｃｒ）が、３５〜７０ｃｍなので、この部分に薬剤を塗布することや空気遮断層も必要ないので低コストにできる。また、環境汚染のリスクもない。
【００１３】
請求項４は、木杭の周囲の土壌が盛土の場合に適用される。地盤は、盛土の底面が沈下して地下水面まで達するような軟弱地盤を対象とする。木杭は、地盤表面から突き出すように打設され、その後、盛土の沈下によって押し下げられる。この場合、押し下げられた木杭上端の地下水面から高さ（Δｈ）が、この盛土の毛管水頭の高さ（ψｃｒ）より小さくされるので、木杭は空気にさらされることがなく、水面下と同じように腐朽しないようにできる。すなわち盛土は毛管水頭の高さ（ψｃｒ）が知られた土を使用する。これによれば、軟弱地盤を地下水面が出るまで掘り下げておく必要はない。木杭上端の地下水面から高さ（Δｈ）が盛土の毛管水頭の高さ（ψｃｒ）より小さいなら、地下水面に接した盛土の間隙を水が毛管現象により上昇して、木杭の上端を越えるので、木杭は空気にさらされることがなく、水面下と同じように腐朽しないようにできる。
【００１４】
毛管水頭を利用したので、次のような効果も期待される。粗い砂では飽和状態での毛管水頭の高さ（ψｃｒ）は小さくなり、細かい砂では飽和状態での毛管水頭の高さ（ψｃｒ）は大きくなる。そのため、粗い砂でも突き固めて間隙を狭くすれば、飽和状態での毛管水頭高さ（ψｃｒ）は大きくできる。飽和状態では、毛管水頭の高さ（ψｃｒ）が大きいものほど透水性が低くなる。地下水面は日々変動しているが、透水性が低くなれば地下水変動にも時間を要するので、地下水変動の追随性が著しく鈍くなり地下水面の変動幅が小さくなる。このため、地下水面変動域の下限値を引き上げることになる。すなわち飽和状態での毛管水頭の高さ（ψｃｒ）を大きして、地下水面変動域の下限値を引き上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明による毛管水頭による木杭の腐朽防止方法を木杭の周囲の土壌が自然地盤の場合に適用した例である。
【図２】本発明による毛管水頭による木杭の腐朽防止方法を木杭の周囲の土壌が埋戻土の場合に適用した例である。
【図３】本発明による毛管水頭による木杭の腐朽防止方法を木杭の周囲の土壌が盛土の場合に適用した例である。
【図４】一般的な土の水分特性曲線を示すグラフである。
【図５】代表的な土の毛細管水頭の高さ（ψｃｒ）を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して毛管水頭による木杭の腐朽防止方法を説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は、本発明の第１の実施例で、毛管水頭による木杭の腐朽防止方法を木杭の周囲の土壌が自然地盤の場合に適用したものである。軟弱地盤４に木杭２を打設して地盤改良工事を行なっている。（Ａ）は、あらかじめ軟弱地盤４の地下水面Ｗから地盤表面Ｆまでの深さ（Δｐ）を測定する段階を示す。地下水の深さ（Δｐ）は、例えば地盤のボーリングによって測定することができる。さらに、地下水面Ｗから地盤表面Ｆまでの土壌を分析し、体積含水率が飽和状態での毛管水頭の高さ（ψｃｒ）を測定する。これは筒状の容器などを用いて乱さない土壌を採取し、容器の底部を自由水面に接し水がどこまで上昇するかを測定することで得ることができる。（Ｂ）は、木杭２が打設される段階を示す。木杭２は、地下水面Ｗからの高さ（Δｈ）が、体積含水率が飽和状態での毛管水頭の高さ（ψｃｒ）より小さくなるまで打設する。（Ｃ）は、盛土を積み上げた段階を示す。盛土による沈下量ΔＳがわかる場合には、地下水面Ｗからの高さ（Δｈ）は地下水面Ｗからの高さ（Δｈ）からΔＳを差し引いたものを用いてもよい。なお、盛土は、この方法に最も適した構造物であり、勿論その他の構造物でも構わない。
【００１８】
図１に示すように、木杭２の周囲の土壌は自然地盤である。木杭２の上端が地下水面Ｗからの高さ（Δｈ）まで打設されると、毛管水頭の高さ（ψｃｒ）は、地下水面Ｗからの高さ（Δｈ）より大きな値であるから、木杭２の上端を越える。そのため、木杭２は地下水面Ｗより上に突出していても腐朽することがない。ここでΔｈは、地盤表面と木杭上面との距離Ｌとすると、Δｈ＝Δｐ−Ｌの関係があるので、Δｈ＜ψｃｒとするには、左辺にΔｐ−Ｌを代入して得られるΔｐ−Ｌ＜ψｃｒの関係から、Δｐ−ψｃｒ＜Ｌとなるように木杭を軟弱地盤に打設すればよい。
【実施例２】
【００１９】
図２は、本発明による第２の実施例で、毛管水頭による木杭の腐朽防止方法を木杭の周囲の土壌が埋戻土の場合に適用した例である。軟弱地盤４に木杭２を打設して地盤改良工事を行なっている。（Ａ）は、あらかじめ地盤表面Ｆを掘り下げる段階を示す。地盤表面Ｆが掘り下げられ、地盤表面Ｆに地下水面Ｗが出ていることを示す。（Ｂ）は木杭２が打設される段階を示す。木杭２は、掘り下げられた地盤表面Ｆ、すなわち地下水面Ｗから高さ（Δｈ）だけ上端が突き出るように打設される。（Ｃ）は、掘り下げた地盤表面が埋戻土で埋め戻される段階を示す。木杭２の上部の周囲は埋戻土５となる。埋戻土５は、体積含水率が飽和状態での毛管水頭の高さ（ψｃｒ）が、木杭２の地下水面Ｗからの高さ（Δｈ）より大きな値を有するので、Δｈ＜ψｃｒとすることができる。
【００２０】
埋戻土５の体積含水率が飽和状態での毛管水頭の高さ（ψｃｒ）は、事前に把握しておくことが望ましい。埋め戻された状態では、埋戻土５の下面の地下水が毛管現象で上昇して木杭２の上端を越える。そのため、木杭２は地下水面Ｗより上に突出していても腐朽することがない。埋戻土５の体積含水率を飽和状態で使用するのは、土に空気を含まない状態では木材は腐朽しないためである。埋戻土５は、油分等の不純物が混入していないなら、埋戻土５が地下水面Ｗに接しているので体積含水率を飽和状態にできる。
【実施例３】
【００２１】
図３は、本発明による第３の実施例で、毛管水頭による木杭の腐朽防止方法を木杭の周囲の土壌が盛土の場合に適用した例である。軟弱地盤４に木杭２を打設して地盤改良工事を行なっている。軟弱地盤４は、盛土１により沈下が生じるような地盤とする。（Ａ）は、あらかじめ軟弱地盤４の地下水面Ｗから地盤表面Ｆまでの深さ（Δｐ）を測定する段階を示す。（Ｂ）は、木杭２が軟弱地盤４に打設される段階を示す。木杭２は、地盤表面Ｆから高さ（Δｔ）だけ突出した状態となるまで打設される。（Ｃ）は、盛土１が木杭を打設した地盤表面Ｆに積み上げられる段階を示す。盛土１は、体積含水率が飽和状態での毛管水頭の高さ（ψｃｒ）を有するものとする。積み上げられた盛土１の自重によって盛土１と木杭２が沈下するとする。ここで盛土１の下面が深さ（Δｐ）を越えるまで沈下し、木杭２も押し下げられる。これにより、木杭２は地下水面から高さ（Δｈ）だけ突出する。盛土１の下面は深さ（Δｐ）を越えて、ここでは深さ（ΔＳ）に沈下させているので、地下水が盛土１の間隙を毛管現象で上昇し、毛管水頭の高さ（ψｃｒ）まで毛管水で満たされる。木杭２の突出させた高さ（Δｈ）は、高さ（ψｃｒ）より小さいので、木杭２の上端を越える。そのため、木杭２は地下水面Ｗより上に突出していても腐朽することがない。
【００２２】
図３に示すように、例えば木杭２と盛土１の下面を深さ（Δｐ）だけ沈下させるとする。その場合、沈下させた後の木杭２の地下水面Ｗからの高さ（Δｈ）は、木杭２を沈下させる前の地盤表面Ｆからの高さ（Δｔ）と等しい。そのため高さ（Δｔ）は、毛管水頭高さ（ψｃｒ）より小さな値に設定しておく。もちろん、木杭２を、沈下させる前の地下水面Ｗからの高さ（Δｔ＋Δｐ）より大きく沈下させるなら、木杭２の上端は地下水面Ｗより下側に下がって地下水面に沈むことになる。図３の方法によれば、そこまで盛土１と木杭２を沈下させないでも、木杭２の腐朽防止が図れる。
【００２３】
図４は、一般的な土の水分特性曲線を示すグラフである。横軸が土の体積含水率（θ）で、縦軸（左側）が毛管水頭の高さを表している。毛管水頭の高さは、θ−ψ曲線に示されるように右下がりとなる。すなわち、体積含水率（θ）が低い場合、水は毛管現象により大きく上昇し、体積含水率（θ）が１の飽和状態では、毛管水頭高さ（ψｃｒ）で示される高さまで下降する。体積含水率（θ）が低い状態では、土の間隙に空気が含まれていることを示す。
【００２４】
図５は、代表的な土の毛管水頭の高さ（ψｃｒ）を示す表である。体積含水率が飽和状態での毛管水頭の高さ（ψｃｒ）は、粗砂で２〜５ｃｍ、中砂で１２〜３５ｃｍ、細砂で３５〜７０ｃｍ、シルトで７０〜１５０ｃｍ、粘性土で２００〜４００ｃｍである。高さ（ψｃｒ）は、土の粒が細かいほどまた密度が大きいほど高い。ここでは木杭２の地下水面Ｗからの高さ（Δｈ）が、体積含水率が飽和状態での毛管水頭の高さ（ψｃｒ）より小さくなるΔｈ＜ψｃｒの条件を使用した。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明の毛管水頭による木杭の腐朽防止方法は、土の保水性を利用したもので、環境への安全性と機能の恒久性が要求される軟弱地盤の改良工事に適している。
【符号の説明】
【００２６】
１    盛土
２    木杭
４    軟弱地盤（自然地盤）
５    埋戻土
Ｔ    毛管水頭の高さ
Ｆ    地盤表面
Ｗ    地下水面
【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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