(57)【要約】【課題】排水管の管壁に設けられる集水孔の大きさや孔形状を最適化することにより、同排水管の貫入時の打撃力、又は静的押し込み力によって管体に発生する最大応力を小さくすることができる排水管を提供する。【解決手段】管体に複数の集水孔が形成され、地盤に打設されて地下水を集水し、排水する排水管である。前記集水孔は、排水管の長軸方向に長い長孔形状であり、前記長孔形状の左右の両長側辺を、その中間部が外方へ広がる弧状に湾曲させた長孔形状に形成されている。前記長孔形状の上下の両短側辺も外方へ広がる弧状に湾曲させた形状に形成することもできる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管体に複数の集水孔が形成され、地盤に打設されて地下水を集水し、排水する排水管であって、
前記集水孔は、排水管の長軸方向に長い長孔形状であり、前記長孔形状の両長側辺を、その中間部が外方へ広がる弧状に湾曲させた長孔形状に形成されていることを特徴とする、排水管。
【請求項２】
前記長孔形状の両短側辺も外方へ広がる弧状に湾曲させた形状に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載した排水管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、地盤中に含有されている地下水や浸透水等を集水して外部へ排除し、地盤の安定性を高める等々の目的で地中へ打ち込まれ使用される排水管の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
降雨による地下水位の上昇や、地震による地中の間隙水圧上昇によって地盤強度が低下し、地すべり等の斜面災害や液状化を起こすことは、この種の災害情報によって広く知られている。そのため、地中の地下水位上昇を抑制することや、上昇した間隙水圧を消散させるための排水処理の重要性は周知されている。
こうした地中の地下水位低下処理は、地盤中に複数本の排水管を打設して積極的に排水するのが通例の手段である。この種の排水管、集水管に関しては、例えば下記する公報その他に種々開示されて公知、周知に属する。
【０００３】
例えば、特許文献１に開示された集水管は、傾斜地の地盤中に含有された地下水を集水し、地盤中から排出させる目的で使用されるもので、集水孔の軸線を、集水管の軸線に対して管内側を流水方向に向けて２５〜４５度に傾斜させ、同集水孔の孔径は４〜５ｍｍの大きさとし、前記集水孔を、集水管の径方向から見たときの面積が直径５ｍｍの円の面積に対して１００％以上となる構成としたことが認められる。
この集水管によれば、集水管の外を流れる水に関しては集水孔へ流入しやすい状態に設けることができる。集水管の下部側に位置する集水孔は、水の流れに逆行する状態になるので、集水管内を流れる水が集水孔を通って地盤中へ再流出する量を少なくでき、地盤中の水を効率よく排出できると説明されている。
【０００４】
特許文献２に開示された排水パイプは、やはり地盤中へ打設されて地下水を排出するためのもので、管体の長手方向に多数の排水孔が形成されている上に、管先端が扁平状に閉塞され、同扁平状の幅が管体の外径と略同一に形成され、長手方向に対して傾斜状の窪みが同閉塞部の両側面に形成された構成に特徴を有する。
この排水パイプによれば、先端の扁平状閉塞部の強度を向上させ、地盤への打設時に地盤中の礫等が障害となることは極力回避でき、地盤の奥深くまで打設挿入できる効果を奏する、と説明されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１６３８５９号公報
【特許文献２】特開２０１２−２３７１２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に開示された集水管の構成も一案である。しかし、この集水管の構成は、同文献１の図３に実施例として記載されたように、略水平方向横向きに若干の流水勾配を設けた姿勢で地盤中へ設置された場合に限って有効と認められる。
【０００７】
上記特許文献２に開示された排水パイプの場合は、先端が扁平状に閉塞され尖っているので、土中へ貫入する際の抵抗が小さく、同公報に記載されたように、土中へ深く打ち込むことが可能という効果が認められるに過ぎない。
また、上記特許文献２に開示された排水パイプの構成によれば、土中へ貫入する際の抵抗が小さく、土中に深く打ち込むことに有利であろうことは認め得る。しかし、この排水パイプの上下方向に多数形成された集水孔の存在が、同管体を土中へ貫入する作業の際に与えられる貫入力に対していかなる影響を受けるかの強度的な検討、解明が至極重要であるところ、そうした検討が試みられた記載は一切認められない。
その他の先行特許文献を検討しても、やはり、前記貫入力に対して集水孔の存在、特に言えば、孔形状と配置、大きさなどに関する強度的な検討、解明を試みた先行技術文献は、現状見当たらない。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、土中へ所望の角度で貫入して使用される排水管について、同排水管の管壁に設けられる集水孔の形状を変化させることにより、同排水管を土中へ貫入する作業の際の貫入力に対する管体強度、とりわけ集水孔近傍の管体に発生する応力集中を低下させることにある。
例えば上記特許文献２の図１に一例が記載されている如く、盛り土崩壊の抑制工として設置される斜面貫入用の集水管では、同集水管に地中水を取り込む多数の集水孔が開口されている。
集水孔の形状は、丸孔形状など種々の形状に形成された製品が見受けられるが、集水効率を高められることから、特許文献２に記載されている長孔形状に形成された製品も多く見受けられる。
この集水管を斜面へ貫入する際の軸圧縮力により、前記集水孔の近傍に応力集中が発生する。そのため土質条件などによって大きな貫入力を必要とする現場では、貫入作業時の軸圧縮力（押し込み力）が管体の許容強度を超えると破損して設計上の用をなさないことが懸念されている。
【０００９】
よって、本発明の目的は、排水管の管壁に設けられる集水孔の大きさや孔形状を最適化することにより、同排水管の貫入時の打撃力、又は静的押し込み力によって管体に発生する最大応力を小さくすることができる排水管を提供することにある。
また、管体に発生する最大応力が大きくならないよう抑えつつ、大きな集水孔を設け、排水管集水効率を高めた排水管を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る排水管は、管体に複数の集水孔が形成され、地盤に打設されて地下水を集水し、排水する排水管であって、前記集水孔は、排水管の長軸方向に長い長孔形状であり、前記長孔形状の両長側辺を、その中間部が外方へ広がる弧状に湾曲させた長孔形状に形成されていることを特徴とする。
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した発明に係る排水管において、前記長孔形状の両短側辺も外方へ広がる弧状に湾曲させた形状に形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明による排水管は、その管壁に設けられる集水孔の両長側辺（又は両長側辺及び両短側辺）を、その中間部が外方へ広がる弧状に湾曲させた長孔形状に形成したことにより、同集水管に発生する応力集中による最大応力が現行の長孔形状に比べ小さくなることを確認できた。
よって、管体に発生する最大応力を上記の通り小さくできた分だけ、当該排水管を貫入する際の打撃力、又は静的な押し込み力に対する管体の相対的な安全性、健全性が高められる。
従って、土質条件が悪くて一層大きな貫入力が必要な地盤中への貫入施工でも、排水管が破損等するトラブルを未然に防止でき、安全、安心の施工が可能となる。
また、排水管に設ける集水孔の幅（短径）、長さ（長径）の双方を広げ、開口面積を大きくした集水孔を形成した排水管でも、その使用上の安全性、健全性に信頼を寄せることができる（特には図２の右欄Ｂ２参照）
即ち、本発明の排水管によれば、その打ち込み施工に際して、管体が不用意に破損等するトラブルは未然に確実に防止できる。その上、集水孔の開口面積を２倍等に大きくできる分だけ、地下水の集水、排水能力が飛躍的に大きくなるから、ひいては地盤崩壊の抑制工として施工した場合、地下水位の抑制効果に優れ、ひいては地盤の安定性、安全性の向上に大きく寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本出願人が行った、集水孔の形状（開口面積等）が異なる２４種（パターン）の排水管にかかる試験結果のデータ（タイトル：孔形状別載荷時最大応力／排水管）のうち、２種を抜き出して転記した表である。  具体的には、従来例Ａ１（表では現行（長孔）と記載）と本発明Ａ２（表では猫目孔と記載）について、集水孔の縦方向（両長側辺）の長さ、開口面積等を異ならせて用意した試験片の形状図と諸元、及び載荷試験の結果である最大応力その他の必要事項を個別に併記した説明図である。  なお、本出願人は、前記試験結果のデータ中、各々の応力コンター図も作成しているが、出願図面上クリアに表れないので割愛する。
【図２】本出願人が行った、集水孔の形状（開口面積等）が異なる２４種の排水管にかかる試験結果のデータ（タイトル：孔形状別載荷時最大応力／排水管）のうち、図１とは異なる２種を抜き出して転記した表である。  具体的には、本発明Ｂ１、Ｂ２について、集水孔の縦方向（両長側辺）の長さ、開口面積等を異ならせて用意した試験片の形状図と諸元、及び載荷試験の結果である最大応力その他の必要事項を個別に併記した説明図である。  なお、本出願人は、前記試験結果のデータ中、各々の応力コンター図も作成しているが、出願図面上クリアに表れないので割愛する。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明による排水管は、管体に複数の集水孔が形成され、地盤に打設されて地下水を集水し、排水する排水管であり、前記集水孔は、排水管の長軸方向に長い長孔形状であり、前記長孔形状の左右の両長側辺を、その中間部が外方へ広がる（拡がる）弧状に湾曲させた長孔形状に形成されている。また、前記長孔形状の上下の両短側辺も外方へ広がる（拡がる）弧状に湾曲させた形状に形成してもよい。
【００１４】
（排水管に関する載荷試験の内容及び結果の説明）
次に、本出願人が実際に行った排水管に関する載荷試験の内容及び結果について、図１と図２に基づいて説明する。
載荷試験の主な目的は、集水孔の長さ（左右の両長側辺、上下の両短側辺）及び開口面積（ｍｍ２）について、孔形状別に載荷試験を行い、管体に発生する最大応力の大きさを測定する。
【００１５】
（載荷試験その１）
図１の左欄Ａ１は、現行例の排水管を想定し、単なる長孔形状（幅５ｍｍ、縦寸５０ｍｍ）で、上下の短辺のみを半径Ｒ＝２．５０ｍｍの円弧で外方へ広がる円弧に形成した集水孔（開口面積２４４ｍｍ２）を設けた試験片（縦寸２００ｍｍ、横幅５０ｍｍ。以下同じ。）について載荷試験を行った結果、同管体に発生した最大応力は１７．３０Ｎ／ｍｍ２であったことを示す。これが既往の標準的最大応力と考えられる。
一方、図１の右欄Ａ２は、本発明に係る排水管を想定しており、開口面積が２７０ｍｍ２で、現行（左欄）の長孔形状Ａ１と比べて開口面積が約１．１倍と大きく、左右両側の両長側辺をその中間部が外方へ広がる弧状により最大幅が５ｍｍに湾曲させた長孔形状（猫目孔。縦寸８１ｍｍ）の集水孔を設けた試験片について載荷試験を行った。その結果、管体に発生した最大応力は１１．４０Ｎ／ｍｍ２であったことが確認された。すなわち、左欄Ａ１に示す現行の集水孔の最大応力１７．３０Ｎ／ｍｍ２に比べて遙かに小さい結果が得られた。この場合の開口面積の比は、前記したように右欄Ａ２に示す本発明に係る長孔形状（猫目孔）の方が約１０％も大きい。したがって、集水能力が大きいことが明らかである。
【００１６】
（載荷試験その２）
図２の左欄Ｂ１は、本発明に係る排水管を想定しており、幅５ｍｍ、縦５１ｍｍの長孔形状で、上下の両短側辺を半径Ｒ＝２．３０ｍｍの円弧で形成し、該Ｒ加工にしたがい両長側辺をその中間部が外方へ広がる弧状に湾曲させた本発明に係る長孔形状の集水孔（開口面積２４２ｍｍ２）を設けた試験片について載荷試験を行った。その結果、管体に発生した最大応力は１６．６０Ｎ／ｍｍ２であったことが確認された。つまり、前記図１左欄Ａ１の現行の集水孔と開口面積が同等であるにもかかわらず、最大応力は小さい結果が得られている。
したがって、本発明のように左右の両長側辺を広げた集水孔を備えた排水管によると、現行例Ａ１と比し、開口面積が同等の場合であっても最大応力を小さくでき、該小さくできた分だけ、排水管を貫入する際の打撃力、又は静的な押し込み力に対する管体の相対的な安全性、健全性が高められることが分かる。
次に、図２の右欄Ｂ２は、やはり本発明に係る排水管を想定しており、縦寸（長径）６１ｍｍ、幅（短径）１０．０ｍｍの略楕円形で、開口面積をほぼ２倍（４８１ｍｍ２）にした集水孔を設けた試験片について載荷試験を行った。その結果、管体に発生した最大応力は１４．３３Ｎ／ｍｍ２と、図１左欄Ａ１に示す現行の集水孔の最大応力１７．３０Ｎ／ｍｍ２に比して遙かに小さい結果が得られた。
したがって、本発明のように左右の両長側辺および上下の両短側辺を広げた集水孔を備えた排水管によると、前記現行例Ａ１と比し、最大応力を遙かに小さくでき、該小さくできた分だけ、排水管を貫入する際の打撃力、又は静的な押し込み力に対する管体の相対的な安全性、健全性が高められることが分かる。その上、集水孔の開口面積をほぼ２倍に大きくできる分だけ、地下水の集水、排水能力が飛躍的に大きくなるから、地盤崩壊の抑制工として施工した場合、地下水位の抑制効果に優れ、ひいては地盤の安定性、安全性の向上に大きく寄与することができることが分かる。
【００１７】
以上に本発明を試験片の載荷試験の結果に基づいて説明したが、本発明は上述した試験の結果にのみ限定されない。いわゆる当事者が必要に応じて行う種々な変更、応用、利用の範囲も、本発明の要旨に含むことを念のため申し添える。
【図１】
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【図２】
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