(57)【要約】【課題】より水の貯留浸透機能が向上する雨水貯留浸透施設及びその施工方法を提供する。【解決手段】薄い貯留浸透施設の施工方法において、火山灰堆積土壌からなる自然土壌を掘削し、第一の有孔管を埋設した掘削底面を形成する工程、コンクリート破砕品を、第二の有孔管及び第三の有孔管を埋設しつつ前記掘削底面上に敷き込み貯留浸透層を形成する工程、前記貯留浸透層上に生分解性の透水シートを施設する工程、前記透水シート上に土壌及び礫材の少なくともいずれかを敷き込み地表層を形成する工程、を有することとする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
火山灰堆積土壌からなる自然土壌を掘削し、第一の有孔管を埋設した掘削底面を形成する工程、
コンクリート破砕品を、第二の有孔管及び第三の有孔管を埋設しつつ前記掘削底面上に敷き込み貯留浸透層を形成する工程、
前記貯留浸透層上に生分解性の透水シートを施設する工程、
前記透水シート上に土壌及び礫材の少なくともいずれかを敷き込み地表層を形成する工程、を有する雨水貯留浸透施設施工方法。
【請求項２】
前記掘削底面を形成する工程と前記貯留浸透層を形成する工程の間に、前記掘削底面に中空短管を複数打ち込む工程を有する請求項１記載の雨水貯留浸透施設施工方法。
【請求項３】
前記中空短管が青だけである請求項２記載の雨水貯留浸透施設施工方法。
【請求項４】
前記切削底面を形成する工程と前記貯留浸透層を形成する工程の間に、瓦破砕品及び陶磁器破砕品の少なくともいずれかを敷き込み多孔質層を形成する工程を有する請求項１又は２に記載の雨水貯留浸透施設施工方法。
【請求項５】
前記地表層を形成する工程は、前記土壌及び礫材の少なくともいずれかの上に、アスファルト舗装を被覆する工程を含む請求項１記載の雨水貯留浸透施設施工方法。
【請求項６】
火山灰堆積土壌からなる自然土壌の掘削底面と、
前記掘削底面下に埋設される第一の有孔管と、
前記掘削底面上に形成されるコンクリート破砕品、前記コンクリートは破砕品中に埋設される第二の有孔管及び第三の有孔管を含む貯留浸透層と、
前記貯留浸透層上に施設される生分解性の透水シートと、
前記透水シート上に形成される土壌及び礫材の少なくともいずれかを含む地表層と、を有する雨水貯留浸透施設。
【請求項７】
前記掘削底面に打ち込まれた複数の中空短管を有する請求項６記載の雨水貯留浸透施設。
【請求項８】
前記中空短管が青竹である請求項７記載の雨水貯留浸透施設。
【請求項９】
前記掘削底面と前記貯留浸透層の間に、瓦破砕品及び陶磁器破砕品の少なくともいずれかを含む多孔質層を有する請求項６記載の雨水貯留浸透施設。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、雨水貯留浸透施設及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、一定規模以上の面積を改変して土地利用を行おうとする場合、洪水対策として雨水流出抑制施設を設けて排水処理をすることが義務付けられている。従来、雨水流出抑制施設としては、調整池を設けて河川への雨水の放出量を調整する排出施設が主流であったが、近年は健全な水循環の回復を期待できる雨水貯留浸透施設が注目され普及し始めている。
【０００３】
雨水貯留浸透施設に関する公知の技術としては、例えば下記許文献１に、自然土壌からなる地盤と、ガラス破砕品からなる保水層、及び、自然土壌とガラス破砕品の混合物からなる透水層によって構成される地盤構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１６１５０４号公報
【発明の概要】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１で記載の技術において、ガラス破砕品自体は保水性が無く、水に接すると表面に水膜が形成されそれが極めて離れにくくなる。またガラスカレット層では、毛細管現象が発生しないため、表面の水膜とその層の間隙中に保持された水は蒸発が困難で次の流入水により押し出されない限り移動することはない。この結果、次の流入水の透水速度が遅くなり、間隙貯留量も初期貯留量に比べ減少するといった課題がある。
【０００６】
そこで、本発明は上記課題を鑑み、より水の浸透性が向上する雨水貯留浸透施設、及び、その施工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する本発明の一観点に係る雨水貯留浸透施設の施工方法は、火山灰堆積土壌からなる自然土壌を掘削し、第一の有孔管を埋設した掘削底面を形成する工程、コンクリート破砕品を、第二の有孔管及び第三の有孔管を埋設しつつ掘削底面上に敷き込み貯留浸透層を形成する工程、貯留浸透層上に生分解性の透水シートを施設する工程、透水シート上に土壌及び礫材の少なくともいずれかを敷き込み地表層を形成する工程、を有する。
【０００８】
また、本発明の第二の観点に係る雨水貯留浸透施設は、火山灰堆積土壌からなる自然土壌の掘削底面と、掘削底面下に埋設される第一の有孔管と、掘削底面上に形成されるコンクリート破砕品、コンクリート破砕品中に埋設される第二の有孔管及び第三の有孔管を含む貯留浸透層と、貯留浸透層上に施設される生分解性の透水シートと、透水シート上に形成される自然土壌を含む地表層と、を有する。
【発明の効果】
【０００９】
以上本発明によると、より水の浸透性が向上する雨水貯留浸透施設、及び、その施工方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係る雨水貯留浸透施設の断面のイメージ図である。
【図２】実施形態に係る雨水貯留浸透施設を上から見た場合の有孔管の配置のイメージ図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は多くの異なる形態による実施が可能であり、以下に示す実施形態の例示にのみ限定されるものではない。
【００１２】
図１は、本実施形態に係る雨水貯留浸透施設（以下「本施設」という。）の縦断面のイメージの概略図であり、図２は、実施形態に係る雨水貯留浸透施設を上から見た場合の有孔管の配置のイメージ図である。
【００１３】
本施設は、本図で示すように、火山灰堆積土壌からなる自然土壌の掘削底面１と、掘削底面１下に埋設される第一の有孔管１１と、掘削底面１上に形成されるコンクリート破砕品２１、コンクリート破砕品２１中に埋設される第二の有孔管２２及び第三の有孔管２３を含む貯留浸透層２と、貯留浸透層２上に施設される生分解性の透水シート３と、透水シート３上に形成される土壌及び礫材の少なくともいずれかを含む地表層４と、を有する。
【００１４】
また、本施設は、更に、掘削底面１に打ち込まれた複数の中空短管１２と、掘削底面１と貯留浸透層２の間に、瓦破砕品及び陶磁器破砕品の少なくともいずれかを含む多孔質５を有する。
【００１５】
更に、本施設には、別途自然土壌に掘削され形成された集水マス６、気圧調整マス７が設けられており、集水マス６は上記第三の有孔管２３に接続されており、気圧調整マス７は第一の有孔管１１、第二の有孔管２２に接続されている。
【００１６】
本施設は、まず、火山灰堆積土壌からなる自然土壌が切削させることによって、掘削底面１、掘削側面８が形成されている。この掘削底面１、掘削側面８に基づき雨水貯留浸透施設の範囲が概ね形成される。
【００１７】
本施設の掘削底面１の深さ、面積については、貯留浸透させる雨水の計画設計量によって適宜調整可能であり限定されるわけではないが、深さとしては、概ね５０ｃｍ以上５ｍ以下であることが好ましく、より好ましくは３ｍ以下である。なお広さについては特に限定はない。
【００１８】
また本実施形態において、掘削底面１下には第一の有孔管１１が埋設されている。本実施形態において第一の有孔管は、地上から地中に大気を供給するとともにバクテリア等の活動に伴い発生するメタン等のガスを排出する機能を有する。また、本実施形態における第一の有孔管１１は、貯留浸透層２よりも下に設けられており、後に説明するが、貯留浸透層２上に保持される水の下向きの移動によって生じる圧力を外部に逃がす効果も有する。
【００１９】
第一の有孔管１１は、限定されるわけではないが、複数の孔が形成された一方向に伸びた部分を有する中空の管であり、これが掘削底面下において掘削底面の面積、形状に対応して面状に広がるよう配置されている。第一の有孔管１１としては、限定されるわけではないが、例えば塩化ビニル等の樹脂で構成されていることが好ましい。なお、第一の有孔管１１は、上記及び本図に示すように、掘削底面、貯留浸透層、掘削側面を貫通・経由して気圧調整マス７に接続されており、気圧が大気圧とほぼ同程度となるよう自然対流現象により調節される。図２は、第一の有孔管１１、第二の有効管２２、第３の有効管２３の配置の関係の概略を示すイメージの図である。なお、本明細書における「第一の有孔管」の「第一」とは、他の有孔管と異なる機能を有するものであるため、他の有孔管と区別して説明するために用いられる修飾的表現であって、これ以外の特別な意味は持たない。
【００２０】
また本実施形態において、掘削底面１には複数の中空短管１２が打ち込まれている。本施設では、複数の中空短管１２を打ち込むことによって透水性を向上させることができるようになる。具体的に説明すると、一般に、自然土壌を掘削する際は重機械を用いて掘削底面１を、後の工程を考慮して押し固めて平らにする。しかしながら、掘削底面１を一度押し固めてしまうと土粒子構造が破壊され、土壌三相率が影響を受け、間隙率が阻害され小さくなり透水性、保水性が低下する。この結果、雨水貯留浸透施設としての性能が低下してしまう。そこで、中空短管１２を打ち込むことによってこの面を切り、撹乱されていない層に直接的に水を浸透させることができるようになる。特に本実施形態では中空の短管としているため、透水性を確保することができる。
【００２１】
ここで、掘削底面１の状態に応じて透水性が異なる点に関連する試験を行った結果を示しておく。下記表１は、自然土壌の透水試験の結果を示すものであり、下記表２は、攪乱された土壌層及び改良された土壌層の現地透水性試験の結果を示すものである。
【００２２】
この試験は、火山灰堆積土壌層の透水試験の結果である。本試験は、深度ＧＬ−１５０ｃｍ、径２０ｃｍの孔を掘り、一定の水位を維持するようこの孔に注水し、一定間隔（５分間）毎に注水量を計測し、注水量が一定となったときの終期浸透量Ｑｔ（ｍ３／ｈ）を測定し、これに基づき飽和透水係数Ｋｏ（ｍ／ｈ）を算出することによって行った。なお本試験において、透水係数Ｋｏは以下の通り算出した。なお下記式において、Ｋｔは比浸透量（ｍ２）を表す。
【数１】
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【表１】
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【００２３】
また下記表２の結果は、自然堆積土壌層（関東ローム層）に対し、直径２００ｍｍの塩ビ管を対象原盤面から２０ｃｍまで根入れさせて自立させ、この管内に水を注入し、その水位が一定水位となるよう注水量を調整する定水位法で行ったものである。なおこの場合において、底面は、掘削・転圧で破壊された原地盤と、この原地盤を細かく切断して切り込みを入れた改良地盤それぞれに対して行った。また、定水位法において、水頭差は３５ｃｍ、７０ｃｍの２種類に対して行い、注水の確保は、一定の経過時間毎（５〜１０分間隔）の注水量を測定し、浸透量が安定するまで行い、その際の値を終期浸透量Ｑ（Ｌ／分）とした。なお、下記表において、浸透係数Ｋ（ｃｍ／秒）は、下記式によって求めた。なお下記式においてＲは管の半径（１０ｃｍ）であり、ｈは水頭差（３５ｃｍ又は７０ｃｍ）である。
【数２】
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【表２】
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【００２４】
上記結果によると、火山灰堆積土壌では、攪乱されると浸潤機能が著しく低下することとなるが、この撹乱した原地盤面を細かく切断する等、改良を施すことで改善されることが分かる。
【００２５】
なお、中空短管１２は、掘削底面だけでなく、掘削側面８に打ち込んでおくことも好ましい。
【００２６】
本実施形態において中空短管１２の構造は、限定されるわけではないが、上記の機能を達成する観点から、２ｃｍ以上１０ｃｍ以下の中空径であることが好ましく、２０ｃｍ以上５０ｃｍ以下の長さであることが好ましい。また中空短管１２の先端は、打ち込む際打ち込みやすいよう楔のように先端がとがっていることが好ましく、また打ち込んだ際、中空短管１２の一方が掘削底面から長さの半分程度と出させておくことが好ましい。
【００２７】
また本実施形態において、中空短管１２の材質としては限定されるわけではないが、青竹であることが好ましい。
【００２８】
また本実施形態では、掘削底面１と貯留浸透層２の間に、瓦破砕品及び陶磁器破砕品の少なくともいずれかを含む多孔質層５を有している。瓦や陶磁器は多孔質であり、これらを配置することで多孔質中にバクテリアの好ましい生存環境を提供することができるようになる。また、瓦や陶磁器破砕品の表面形状は比較的粗いため、掘削底面１上に敷き詰めることで掘削底面１を押し付け、連続帯となっている掘削底面に切れ目を入れ、この切れ目から水を浸透させることができるようになるといった効果もある。なお、限定されるわけではないが、多孔質層５の厚さとしては、上記中空短管１２が存在する場合は、上記中空短管１２の上面（突出高さ）と同じ又はこの高さから上下５ｃｍ程度であることが好ましい。中空短管１２が埋め込まれていない場合は、掘削底面１から５ｃｍ以上の範囲であることが好ましい。
【００２９】
また本実施形態において貯留浸透層２は、上記のとおり掘削底面１上（多孔質層５を設けた場合は多孔質層５を介して掘削底面１上）に形成されるものであり、第二の有孔管２２及び第三の有孔管２３が埋め込まれたコンクリート破砕品２１を有して構成されている。
【００３０】
本実施形態において貯留浸透層２の厚さは、所望の浸透性を得ることができ、地表より低くし、この上部に生分解性透水シート及び地表層を設けても自然土壌の表面と高さを同じくして地表を平滑にできる限りにおいて、限定されるわけではない。
【００３１】
貯留浸透層２におけるコンクリート破砕品２１は、第三の有孔管（後に詳述）２３から供給される雨水を一時保持するとともに、時間をかけてこの下層に浸透させていくために充填させるものであるとともに、アルカリ成分を溶出させ、下層にある掘削底面の団粒化を促進させるために用いられるものである。本実施形態では、コンクリート破砕品２１を採用することで、ガラス破砕品に比べ、常時透水性、保水性をより向上させることが可能となる。具体的には、上述の通り、ガラス破砕品自体は保水性が無く、表面に水膜が形成されそれが極めて離れにくくなり、毛細管現象は発生しない。この結果、表面の水膜とその層の間隙中に保持された水は蒸発が困難で次の流入水により押し出されない限り移動することはない。よって、次の流入水の透水速度が遅くなり、間隙貯留量も初期貯留量に比べ減少するといった課題がある。しかしながら、コンクリート破砕品を用いると、この課題を解決することができるため、非常に有効となる。
【００３２】
また本実施形態において、コンクリート破砕品２１の平均粒径は、所望の浸透性を得ることができる限りにおいて限定されるわけではないが、施工対象となる自然土壌の平均粒径よりも大きく、１５ｍｍ以下であることが好ましく、より好ましくは５ｍｍ以下である。なお「平均粒径」は、骨材篩分け試験法によって測定される粒径を意味する。なお本実施形態において、コンクリート破砕品により形成される団粒は、火山灰堆積土壌の自然団粒よりも大きいことが好ましい。
【００３３】
また本実施形態に係る貯留浸透層２における第二の有孔管２２は、第三の有孔管２３よりも下に設けられる管であって、気圧を調整するための管である。具体的に説明すると、貯留浸透層２に水が保持された場合、水は重力により下向きに移動することとなるが、水の移動に伴いその下部の間隙中に存在している空気は圧縮されその部分の圧力は高くなる。この間隙中の空気の圧力が高くなると、水の下方向への移動は阻害されて浸潤前線の動きは停止してしまう。そのため、この圧力を外部に逃がすため、第二の有孔管２２を設ける。
【００３４】
また本実施形態において、第二の有孔管２２の構成、材料はほぼ上記第一の有孔管１２と同様であるが、第二の有孔管２２は、異なる高さで複数段広がっていることが好ましい。このようにすることで、複数の高さそれぞれにおいて圧力の調整が可能となる。なお第二の有孔管２２の配置高さとしては、限定されるわけではないが、例えば、最も下の管の高さは掘削底面から２０ｃｍ以上５０ｃｍ以下の範囲にあることが好ましい。
【００３５】
また本実施形態に係る貯留浸透層２における第三の有孔管２３は、雨水を流入させるための管であって、集水マスに接続されている。降雨時、集水マスに集められた水は、徐々に水面が高くなり第三の有孔管２３の高さに達すると自動的に第三の有孔管２３から貯水浸透層２に雨水が流れ込むこととなる。なお第三の有孔管２３の構成、材料はほぼ上記第一の有孔管１２と同様である。
【００３６】
また本実施形態において、第三の有孔管２３の深さとしては、限定されるわけではないが、地表から３０ｃｍ以上１００ｃｍ以下の範囲であることが好ましい。
【００３７】
また本施設では、貯留浸透層２上に生分解性の透水シート３が施設されている。この透水シート３を設けることで、貯留浸透層２において形成されている間隙に地表の土砂等が混入し透水性を低下させてしまうことを防止することができる。
【００３８】
また本実施形態では、透水シートは生分解性であることが好ましい。これは、合成繊維の不織布で構成してしまうと分解されず長期間残存する一方、長期間残存させると地中のバクテリア等が排出する分泌物等が透水シートに付着し、目詰まりを起こしてしまうおそれが残るためこれを防止するためである。目詰まりを起こすと、シートの密封性が高まり、地表層に保持された水は貯留浸透層への湿潤を阻害され、この部分は飽和状態となり地盤支持力が低下する。このため、生分解性を確保することで、施設使用直後は間隙中への土砂等の流入を防止し、一定期間落ち着いた後は、分解されることで、上記の課題を解決することができる。また、目詰まりを防止することで、この下に存在する貯留浸透層２に保持された水が下に移動しようとする際、負圧が生じ、水の下への移動を阻害してしまうおそれを防止することもできる。
【００３９】
また本実施形態において、透水性シートは生分解性であり、限定されるわけではないが、例えばテラマックシート等のようにとうもろこしを原料としたシートや、ヤシを原料としたシートを挙げることができる。
【００４０】
また本実施形態において、透水シート３上には土壌及び礫材の少なくともいずれかを含む地表層４が形成されている。これにより通常の土地と同様に土地の活用を行うことができるようになる。なお、この地表層４上には、更に、アスファルト舗装などを施すことができ、一般的な土地と同様の有効利用が可能となる。なおここで「土壌」とは、客土であってもよいが、自然土壌を掘削した際に生じた発生土を用いることが好ましい。また礫材としては、上記貯留浸透層２において用いたコンクリート破砕品等を用いることができる。
【００４１】
以上の構成により、本実施形態に係る雨水貯留浸透施設は、水の保持性能を確保した上で、より水の浸透性を向上させることができる。具体的に説明すると、本実施形態に係る雨水貯留浸透施設は、コンクリート破砕品を用いているためガラス破砕品に比べ水の保持性能及び水の透水性に優れる。そして、切削底面には大気に接続された第一の有孔管が設置されているため、大気を土壌中に供給することが可能となり、バクテリアの活動を活発化させて土壌の団粒化を促進することができるとともに、バクテリアの活動によって産生されるメタン等のガスを排出することができる。特に本実施形態では、掘削底面には複数の中空短管が打ち込まれ、多孔質層が敷き詰められているため、連続帯となってしまっている掘削底面を切り裂き、施工当初においても水を浸透させやすくできている。また本実施形態では、第一の有孔管、第二の有孔管を設けているため、水が下に移動する際に発生する圧力を外部に放出することができ、水の浸透を効率的に行うことができる。更に、本実施形態では、透水シートを生分解性にしているため長期に残存する恐れが少なく、バクテリア等の分泌物等による目詰まりを防止し、水の下への移動により発生する負圧の発生を抑え、水の移動を効率的に行うことができる。
【００４２】
次に、本施設の施工方法について説明する。本実施形態に係る雨水貯留浸透施設施工方法は、（Ａ）火山灰堆積土壌からなる自然土壌を掘削し、第一の有孔管を埋設した掘削底面を形成する工程、（Ｂ）コンクリート破砕品を、第二の有孔管及び第三の有孔管を埋設しつつ掘削底面上に敷き込み貯留浸透層を形成する工程、（Ｃ）貯留浸透層上に生分解性の透水シートを施設する工程、（Ｄ）透水シート上に土壌及び礫材の少なくともいずれかを敷き込み地表層を形成する工程を有する。
【００４３】
また本実施形態において、（Ｄ）透水シート上に土壌及び礫材の少なくともいずれかを敷き込み地表層を形成する工程において、地表層を形成する工程は、土壌及び礫材の少なくともいずれかの上にアスファルト舗装を被覆する工程を含んでいてもよい。この結果一般的な土地と同様の有効利用が可能となる。
【００４４】
また、本実施形態では、上記（Ａ）火山灰堆積土壌からなる自然土壌を掘削し、第一の有孔管を埋設した掘削底面を形成する工程と、（Ｂ）コンクリート破砕品を、第二の有孔管及び第三の有孔管を埋設しつつ掘削底面上に敷き込み貯留浸透層を形成する工程、の間に、（Ｅ）掘削底面に中空短管を複数打ち込む工程を有する。
【００４５】
さらに、本実施形態では、上記（Ａ）火山灰堆積土壌からなる自然土壌を掘削し、第一の有孔管を埋設した掘削底面を形成する工程と、（Ｂ）コンクリート破砕品を、第二の有孔管及び第三の有孔管を埋設しつつ掘削底面上に敷き込み貯留浸透層を形成する工程、の間に、（Ｆ）瓦破砕品及び陶磁器破砕品の少なくともいずれかを敷き込み多孔質層を形成する工程を有する。なお、上記（Ｅ）と（Ｆ）の工程はいずれが先であってもよいが、（Ｅ）の工程の後に（Ｆ）の工程を行っておいた方が容易に施工することができる。
【００４６】
以上、本実施形態によると、より水の貯留浸透機能が向上する雨水貯留浸透施設及びその施工方法を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、雨水貯留浸透施設及びその施工方法として産業の利用可能性がある。
【図１】
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【図２】
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