特許 7244332 多段式パイプ、多段式排水パイプ、多段式排水パイプの施工方法、及び多段式排水パイプの排水構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-03-13

(45)【発行日】2023-03-22

(54)【発明の名称】多段式パイプ、多段式排水パイプ、多段式排水パイプの施工方法、及び多段式排水パイプの排水構造

(51)【国際特許分類】

   E02D 3/10 20060101AFI20230314BHJP

   E02D 27/34 20060101ALI20230314BHJP

   F16L 9/18 20060101ALI20230314BHJP

【ＦＩ】

E02D3/10 101

E02D27/34 Z

F16L9/18

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2019069237

(22)【出願日】2019-03-29

(65)【公開番号】P2020165258

(43)【公開日】2020-10-08

【審査請求日】2022-02-18

(73)【特許権者】

【識別番号】000006839

【氏名又は名称】日鉄建材株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100120868

【弁理士】

【氏名又は名称】安彦 元

(72)【発明者】

【氏名】安冨 懸一

(72)【発明者】

【氏名】大高 範寛

【審査官】柿原 巧弥

(56)【参考文献】

【文献】実公昭３５－０２４２４０（ＪＰ，Ｙ１）

【文献】特開平０２－２９６９７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭４８－０２１０７８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭５９－１１３５０６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１５－１６６５１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２０６０２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２８２１８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】欧州特許出願公開第００５０５２１８（ＥＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｄ ３／１０

Ｅ０２Ｄ ２７／３４

Ｆ１６Ｌ ９／１８

Ｆ１６Ｂ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

管径の異なる複数の管体を備え、これらの複数の管体のうち一番管径の大きな外管に他の管体が収納可能な多段式パイプであって、
前記複数の管体同士の間には、延伸したときに互いの管体同士を縮めて圧縮する方向に作用する圧縮力に対抗して管体同士を係止する係止機構が設けられており、
前記係止機構は、外側の管体及び内側の管体のいずれか一方に形成された係止凸部と、他方に形成された係止孔とが嵌合することにより管体同士を互いに係止する機構であること
を特徴とする多段式パイプ。

【請求項2】

前記複数の管体は、３本以上の管体からなること
を特徴とする請求項１に記載の多段式パイプ。

【請求項3】

管径の異なる複数の管体を備え、これらの複数の管体のうち一番管径の大きな外管に他の管体が収納可能な多段式パイプであって、
前記複数の管体同士の間には、延伸したときに互いの管体同士を縮めて圧縮する方向に作用する圧縮力に対抗して管体同士を係止する係止機構が設けられ、
前記複数の管体の一部には、管内に地下水を排水する排水孔が形成されていること
を特徴とする多段式排水パイプ。

【請求項4】

前記外管には、少なくとも前記排水孔が形成されていないこと
を特徴とする請求項３に記載の多段式排水パイプ。

【請求項5】

前記係止機構は、内側の管体に形成された係止爪と、外側の管体の下端面とが当接することにより管体同士を互いに係止する機構であること
を特徴とする請求項３又は４に記載の多段式排水パイプ。

【請求項6】

前記係止機構は、外側の管体及び内側の管体のいずれか一方に形成された凸部と、他方に形成された凹部とが嵌合することにより管体同士を互いに係止する機構であること
を特徴とする請求項３又は４に記載の多段式パイプ。

【請求項7】

前記係止機構は、外側の管体及び内側の管体に形成された凸部同士が当接して係合することにより管体同士を互いに係止する機構であること
を特徴とする請求項３又は４に記載の多段式排水パイプ。

【請求項8】

前記複数の管体は、３本以上の管体からなること
を特徴とする請求項３ないし７のいずれかに記載の多段式排水パイプ。

【請求項9】

請求項３又は４に記載の多段式排水パイプを管軸方向に地盤に押し込んで貫入する多段式排水パイプの施工方法であって、
前記外管に他の管体を収納した状態で地盤に貫入すること
特徴とする多段式排水パイプの施工方法。

【請求項10】

管径の大きな管体から順次地盤に貫入していくこと
を特徴とする請求項９に記載の多段式排水パイプの施工方法。

【請求項11】

請求項３又は４に記載の多段式排水パイプが地盤に貫入されて周囲の地盤から前記管体の内側に排水する多段式排水パイプの排水構造であって、
前記複数の管体のうち一番管径の小さな内管が、周囲の地盤の地下水位より下方まで貫入され、前記排水孔から前記内管の内側に地下水を集水して前記地盤の過剰間隙水圧を低減すること
を特徴とする多段式排水パイプの排水構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、管径の異なる複数の管体を備え、これらの複数の管体のうち一番管径の大きな外管に他の管体が収納可能な多段式パイプ、多段式排水パイプ、多段式排水パイプの施工方法、及び多段式排水パイプの排水構造に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、管径の異なる複数の管体を備え、これらの複数の管体のうち一番管径の大きな外管に他の管体が収納可能な多段式パイプが知られている。このような多段式パイプは、地盤補強杭として、その他、地盤改良用、液状化対策用、地滑り対策用、地下水排水用などの様々な広範な用途に用いられている。

【0003】

例えば、特許文献１には、地盤に予め掘削してプレボーリング孔を形成し、そのプレボーリング孔に透水性の複数の管体から収縮自在に組み合わされた多段式パイプを挿入し、周囲を土で埋め戻して排水管を形成する地盤改良工法が記載されている（特許文献１の特許請求の範囲、図面の第１図～第３図等参照）。

【0004】

しかし、特許文献１に記載の多段式の排水管は、管体同士の接続部分の内管周側にラバーフォーム又は布等を巻き付け、荷重に応じて排水管が収縮できるようにするものであった。このため、特許文献１に記載の多段式の排水管は、管軸方向に沿って管体同士を圧縮する方向に圧縮力が作用した場合、圧縮力に対抗できるものではなく、地盤が沈下したり、管体に荷重が作用したりした場合、多段式パイプが予期せず不要に縮んでしまうという問題があった。

【0005】

また、特許文献２には、基礎杭建込み位置に、内管１ａ、中管１ｂ、外管１ｃからなる伸縮中空杭１を重ねた状態で設置し、ランマー５を用いて砂等の粒状体４とともに径の小さな内管１ａから順に地盤に打ち込み、管の内側にコンクリートを打設して基礎杭を造成する方法が開示されている（特許文献２の特許請求の範囲の請求項１、図面の図１等参照）。

【0006】

しかし、特許文献２の伸縮中空杭１は、各管の上端に外向きのフランジが形成され、下端に内向きフランジが形成されていることにより、内管から順次に地盤に打ち込むことで伸縮中空杭が延伸する仕組みとなっている。このため、コンクリートを打設しなかった場合は、特許文献１の多段式の排水管と同様に、管軸方向に沿って管体同士を圧縮する方向に圧縮力が作用した場合、圧縮力に対抗できるものではなかった（特許文献２の明細書の段落［００１８］、図面の図１等参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開昭５２－１３２５１０号公報

【文献】特開平１１－２５６６２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

そこで、本発明は、前述した問題に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、圧縮力にも対抗することができる多段式パイプ、多段式排水パイプ、多段式排水パイプの施工方法、及び多段式排水パイプの排水構造を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

第１発明に係る多段式パイプは、管径の異なる複数の管体を備え、これらの複数の管体のうち一番管径の大きな外管に他の管体が収納可能な多段式パイプであって、前記複数の管体同士の間には、延伸したときに互いの管体同士を縮めて圧縮する方向に作用する圧縮力に対抗して管体同士を係止する係止機構が設けられており、前記係止機構は、外側の管体及び内側の管体のいずれか一方に形成された係止凸部と、他方に形成された係止孔とが嵌合することにより管体同士を互いに係止する機構であるいることを特徴とする。

【0014】

第２発明に係る多段式パイプは、第１発明において、前記複数の管体は、３本以上の管体からなることを特徴とする。

【0015】

第３発明に係る多段式排水パイプは、管径の異なる複数の管体を備え、これらの複数の管体のうち一番管径の大きな外管に他の管体が収納可能な多段式パイプであって、前記複数の管体同士の間には、延伸したときに互いの管体同士を縮めて圧縮する方向に作用する圧縮力に対抗して管体同士を係止する係止機構が設けられ、前記複数の管体の一部には、管内に地下水を排水する排水孔が形成されていることを特徴とする。

【0016】

第４発明に係る多段式排水パイプは、第３発明において、前記外管には、少なくとも前記排水孔が形成されていないことを特徴とする。
また、第５発明に係る多段式排水パイプは、第３発明又は第４発明において、前記係止機構は、内側の管体に形成された係止爪と、外側の管体の下端面とが当接することにより管体同士を互いに係止する機構であることを特徴とする。
また、第６発明に係る多段式パイプは、第３発明又は第４発明において、前記係止機構は、外側の管体及び内側の管体のいずれか一方に形成された凸部と、他方に形成された凹部とが嵌合することにより管体同士を互いに係止する機構であることを特徴とする。
また、第７発明に係る多段式パイプは、第３発明又は第４発明において、前記係止機構は、外側の管体及び内側の管体に形成された凸部同士が当接して係合することにより管体同士を互いに係止する機構であることを特徴とする。
そして、第８発明に係る多段式排水パイプは、第３発明又は第４発明において、前記複数の管体は、３本以上の管体からなることを特徴とする。

【0017】

第９発明に係る多段式排水パイプの施工方法は、請求項３又は４に記載の多段式排水パイプを管軸方向に地盤に押し込んで貫入する多段式排水パイプの施工方法であって、前記外管に他の管体を収納した状態で地盤に貫入すること特徴とする。

【0018】

第１０発明に係る多段式排水パイプの施工方法は、第９発明において、管径の大きな管体から順次地盤に貫入していくことを特徴とする。

【0019】

第１１発明に係る多段式排水パイプの排水構造は、請求項３又は４に記載の多段式排水パイプが地盤に貫入されて周囲の地盤から前記管体の内側に排水する多段式排水パイプの排水構造であって、前記複数の管体のうち一番管径の小さな内管が、周囲の地盤の地下水位より下方まで貫入され、前記排水孔から前記内管の内側に地下水を集水して前記地盤の過剰間隙水圧を低減することを特徴とする。

【発明の効果】

【0020】

第１発明及び第２発明によれば、管体同士を縮めて収納する方向に圧縮力が作用した場合でも対抗することができ、地盤が沈下したり、管体に荷重が作用したりした場合でも、多段式パイプが不要に縮んでしまうことを防止することができる。このため、第１発明及び第２発明によれば、多段式パイプを地盤改良対策や液状化対策のパイプとしても用いることができ、多段式パイプを多用途に用いることが可能となる。

【0021】

特に、第５発明によれば、係止機構を設けるのに、内側の管体に係止爪を形成するだけでよくなる。このため、多段式排水パイプの製造コストを低減することができる。

【0022】

特に、第５発明によれば、多段式排水パイプの圧縮方向だけでなく、引抜方向に力が作用しても対抗することができ、地盤補強杭などの引抜き抵抗が必要な杭としても使用することができ、多段式パイプをさらに様々な用途に用いることが可能となる。

【0023】

特に、第２発明及び第８発明によれば、空頭制限があるような場所でもさらに地盤深くまで多段式パイプ又は多段式排水パイプを貫入させることができ、さらに多段式パイプ又は多段式排水パイプの用途を拡大することができる。このため、第２発明及び第８発明によれば、多段式パイプ又は多段式排水パイプを、軟弱地盤が厚く堆積しているような地域でも排水パイプ等とし使用することができる。

【0024】

第３発明及び第４発明によれば、管内に地下水を排水する排水孔が形成されているので、多段式パイプを排水パイプとして使用することができる。また、第３発明及び第４発明によれば、排水パイプを多段式としているため、貫入時に排水パイプに振動（バイブレーション）をかける時間が同一全長の一本の排水パイプと比べて短くて済む。このため、貫入時に排水孔などから流入する土砂をさらに少なくすることができる。

【0025】

特に、第４発明によれば、外管には、排水孔が形成されていないので、外管のねじり抵抗が高くなり、径が大きく周面摩擦抵抗が高いため貫入抵抗が最大となる外管挿入時に回転しながら圧入してもねじり切れるおそれを低減することができる。このため、外管の厚さ薄くすることが可能となり、製品コストを低減することができる。また、第４発明によれば、外管貫入時に管体内に流入する地下水や土砂を低減することができ、排水パイプの施工を容易に短時間で行うことができる。

【0026】

第９発明及び第１０発明によれば、一番貫入抵抗が大きい外管貫入時に、外管に他の管体を収納した状態で地盤に貫入することができる。このため、外管などの各管体の板厚を下げることができるとともに、貫入時の地盤との排水パイプの周面摩擦を低減して貫入抵抗を小さくし、小さな力で排水パイプの貫入作業を行うことができる。

【0027】

特に、第１０発明によれば、所望の地盤深さまで、排水パイプの貫入深さを振り出し式（多段式）に分割して貫入することができ、順次押し出される管体のみに周辺摩擦を生じさせ全体として貫入抵抗を低減することができる。このため、さらに各管体の板厚を下げることができるとともに、貫入時の地盤との排水パイプの周面摩擦を低減して貫入抵抗を小さくし、小さな力で排水パイプの貫入作業を行うことができる。このため、手持ちの油圧杭打機や小型のショベルカーで施工が可能となり、専用機械の搬送費や組立費を省いて排水パイプの施工費用を低減することができる。

【0028】

第１１発明によれば、排水孔から内管の内側に地下水を集水して地盤の過剰間隙水圧を低減するので、液状化対策の排水構造として好適に用いることができる。また、排水パイプには、係止機構が設けられているので、地盤が沈下したり、管体に荷重が作用したりした場合でも、多段式排水パイプが不要に縮んでしまうことを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】本発明の第１実施形態に係る多段式排水パイプを中間省略して示す側面図である。

【図2】同上の多段式排水パイプの収納状態を示す管軸方向に沿って切断した断面図である。

【図3】同上の多段式排水パイプの外管と内管との係止機構を、外管を断面で示し、内管を側面図で示す部分切断断面図である。

【図4】同上の多段式排水パイプの先端部分を管軸方向に沿って切断した状態を示す部分拡大断面図である。

【図5】同上の多段式排水パイプの外管と内管との係止機構の第１変形例を示す部分断面図である。

【図6】同上の係止機構の第２変形例を示す部分断面図である。

【図7】同上の係止機構の第３変形例を示す部分断面図である。

【図8】同上の係止機構の第４変形例を示す部分断面図である。

【図9】同上の係止機構の第５変形例を示す部分断面図である。

【図10】本発明の実施形態に係る多段式排水パイプの施工方法の第１貫入工程を示す工程説明図である。

【図11】同上の多段式排水パイプの施工方法の第２貫入工程を示す工程説明図である。

【図12】本発明の第２実施形態に係る多段式排水パイプを軟弱地盤まで貫入した地盤排水構造を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

以下、本発明の実施形態に係る多段式排水パイプ、多段式排水パイプの排水構造、及び多段式排水パイプの施工方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。

【0031】

＜多段式排水パイプ＞
［第１実施形態］
先ず、図１～図４を用いて、本発明の第１実施形態に係る多段式排水パイプ１について説明する。本発明の実施形態に係る多段式排水パイプ１は、液状化のおそれがある地層を有する地盤に貫入されて液状化対策用排水パイプとして用いられる場合を想定している。図１は、本発明の実施形態に係る多段式排水パイプ１を中間省略して示す側面図であり、図２は、その多段式排水パイプ１の収納状態を示す管軸方向に沿って切断した断面図である。また、図３は、多段式排水パイプ１の外管２と内管３との係止機構６を、外管２を断面で示し、内管３を側面図で示す部分切断断面図である。そして、図４は、多段式排水パイプ１の先端部分を管軸方向に沿って切断した状態を示す部分拡大断面図である。

【0032】

本実施形態に係る多段式排水パイプ１は、所定厚さの高耐食性のメッキ鋼管であり、貫入する地盤深さに応じた所定長さの管径の異なる大小２つの管体を備えている。但し、本発明に係る排水パイプは、管径の異なる複数の管体を備え、これらの複数の管体のうち一番管径の大きな外管に他の管体が収納可能な多段式排水パイプであればよく、大小２つの管体からなる物に限られない。

【0033】

図１、図２に示すように、この多段式排水パイプ１は、管径の大きな管体が外管２であり、管径の小さな管体が内管３である。また、内管３の先端には、凸状の先端キャップ４が嵌着されて（図４も参照）、いる。なお、先端とは、図１に示す管体の貫入方向Ｘ側の管端を指し、後端とは、反対側の管端を指すものとする（以下、同じ）。

【0034】

そして、外管２と内管３との間には、両者を延伸したときに外管２と内管３を縮めて圧縮する方向に作用する圧縮力に対抗し、外管２に内管３が入り込まないように管体同士を係止する係止機構６が設けられている。

【0035】

（外管）
図１，図２に示すように、外管２は、鋼管からなる円筒状の外管本体２０から主に構成されている。そして、この外管本体２０は、先端部２１から後端部２２まで管径が略同一径のストレートな直管の管体であり、後述の排水孔Ｈ１も形成されていない無孔管である。

【0036】

（内管）
内管３は、外管２の内径より外径が小さな円筒状の鋼管からなる内管本体３０から主に構成されている。そして、内管本体３０の先端側の管端付近には、他の部分より縮径された先端部３１が形成され、他の部分は、後端部３２まで管径が略同一径のストレートな直管の管体となっている。

【0037】

また、図１に示すように、内管本体３０の外周面には、地下水や過剰間隙水を透水する所定径（例えば、直径５ｍｍ）の排水孔Ｈ１が、所定ピッチ（例えば、１０ｍｍ）で多数穿設されている。このため、多段式排水パイプ１は、液状化のおそれがある地層に貫入された場合は、排水孔Ｈ１を通じて地下水を内管３の内側に集水して排水することができ、過剰間隙水圧を地盤から逃がすことができる。なお、排水とは、地盤内の地下水等を内管３の内側に通水することを指し、必ずしも多段式排水パイプ１からポンプアップして地表まで汲み上げることを指していない。

【0038】

前述のように、内管３は、外管２の内径より外径が小さい。このため、図２に示すように、外管２に他の管体である内管３が収納可能となっている。そのため、外管２に内管３が収納された状態で搬送することができ、搬送効率が良い。

【0039】

（先端キャップ）
図４に示すように、内管３の先端部３１には、多段式排水パイプ１の貫入時の土圧抵抗を低減するため、円錐状の先端キャップ４が嵌着されている。この先端キャップ４は、ポリプロピレンから形成されている。勿論、先端キャップ４は、抵抗の少ない形状であれば、特に素材が限定されるものではなく、ポリプロピレンなどの樹脂に限られず、ダグタイル鋳鉄などの金属製であっても構わない。

【0040】

（係止機構）
次に、図３を用いて、本発明の第１実施形態に係る係止機構６について説明する。図３に示すように、内管３の後端部３２には、先端側が細く、後端側が厚くなった弾性体である金属製の三角楔状の複数の係止爪３３が、内管３の円筒体の表面から一定ピッチで半径方向に突出形成されている。この係止爪３３と外管２の先端部２１の端面（下端面）とが当接することにより、圧縮力に対抗して外管２と内管３とを互いに係止する係止機構６を構成している。

【0041】

なお、この係止爪３３は、内管本体３０の鋼管と同一材から形状変形して形成してもよいし、別材からねじ止めなどで機械的に、又は溶接などで後付けしてもよい。また、係止爪３３の形状も三角楔状に限られず、板バネ等を取り付ける構造としてもよい。要するに、係止爪３３は、外管２の先端部２１の端面と係止可能な突起物であればよい。

【0042】

以上説明した係止機構６によれば、内側の管体である内管３に係止爪３３を形成するだけで係止機構を構成することができる。このため、多段式排水パイプ１の製造コストを低減することができる。

【0043】

次に、図５を用いて、前述の係止機構の第１変形例である係止機構７について説明する。図５は、多段式排水パイプ１の第１変形例に係る係止機構７を示す管軸方向に沿って切断した部分断面図である。図５に示すように、係止機構７は、外管２の内周面に円周方向に沿って形成された凹部２３と、内管３の外周面に円周方向に沿って形成された凸部３４と、から構成されている。係止機構７は、凸部３４が凹部２３に嵌まり込んで嵌合することにより、外管２と内管３との相対移動を拘束する機能を有している。

【0044】

なお、凹部２３及び凸部３４は、いずれも円周方向の全周に亘って設けられる必要はなく、一定間隔をおいて、離間して設けられていてもよい。

【0045】

以上説明した係止機構７によれば、係止機構６と相違して、多段式排水パイプ１の圧縮方向だけでなく、引抜方向に力が作用しても対抗することができ、地盤補強杭などの引抜き抵抗が必要な杭としても使用することができる。このため、多段式排水パイプ１をさらに様々な用途に用いることが可能となる。

【0046】

次に、図６を用いて、前述の係止機構の第２変形例である係止機構８について説明する。図６は、多段式排水パイプ１の第２変形例に係る係止機構８を示す管軸方向に沿って切断した部分断面図である。図６に示すように、係止機構８は、外管２の内周面に円周方向に沿って形成された凸部２４と、内管３の外周面に円周方向に沿って形成された凹部３５と、から構成されている。係止機構８は、凸部２４が凹部３５に嵌まり込んで嵌合することにより、外管２と内管３との相対移動を拘束する機能を有している。

【0047】

なお、凸部２４及び凹部３５は、いずれも円周方向の全周に亘って設けられる必要はなく、一定間隔をおいて、離間して設けられていてもよい。

【0048】

以上説明した係止機構８によれば、係止機構７と同様に、多段式排水パイプ１の圧縮方向だけでなく、引抜方向に力が作用しても対抗することができ、地盤補強杭などの引抜き抵抗が必要な杭としても使用することができる。このため、多段式排水パイプ１をさらに様々な用途に用いることが可能となる。

【0049】

次に、図７を用いて、前述の係止機構の第３変形例である係止機構９について説明する。図７は、多段式排水パイプ１の第３変形例に係る係止機構９を示す管軸方向に沿って切断した部分断面図である。図７に示すように、係止機構９は、外管２の内周面に円周方向に沿って形成された断面矩形のリブ状の凸部２５と、内管３の外周面に円周方向に沿って所定間隔を置いて形成された凸部である三角楔状の係止爪３６と、から構成されている。このため、係止機構９は、凸部２５が係止爪３６に当接することにより、外管２と内管３とを軸方向に圧縮する圧縮力に対抗する機能を有している。

【0050】

なお、凸部２５も係止爪３６に対応する位置にのみ設け、円周方向の全周に亘って設けられる必要はない。逆に、係止爪３６を円周方向の全周に亘って設三角形リブ状に形成してもよい。

【0051】

以上説明した係止機構９によれば、係止機構６と同様に、引抜方向に作用する応力には対抗することはできない。但し、凸部２５を二重に設け、その間に、係止爪３６を挟み込んで係止する機構とすることもできる。

【0052】

次に、図８を用いて、前述の係止機構の第４変形例である係止機構１０について説明する。図８は、多段式排水パイプ１の第４変形例に係る係止機構１０を示す管軸方向に沿って切断した部分断面図である。図８に示すように、係止機構１０は、外管２の内周面に形成された係止孔２６と、内管３の外周面に形成された係止凸部３７と、から構成されている。係止機構１０は、係止凸部３７が係止孔２６に嵌まり込んで嵌合することにより、外管２と内管３との相対移動を拘束する機能を有している。なお、係止孔２６及び係止凸部３７は、いずれも一定間隔をおいて、離間して設けられている。

【0053】

以上説明した係止機構１０によれば、係止機構７，８と同様に、多段式排水パイプ１の圧縮方向だけでなく、引抜方向に力が作用しても対抗することができ、地盤補強杭などの引抜き抵抗が必要な杭としても使用することができる。このため、多段式排水パイプ１をさらに様々な用途に用いることが可能となる。

【0054】

次に、図９を用いて、前述の係止機構の第５変形例である係止機構１１について説明する。図９は、多段式排水パイプ１の第５変形例に係る係止機構１１を示す管軸方向に沿って切断した部分断面図である。図９に示すように、係止機構１１は、外管２の内周面に形成された係止孔２７と、内管３の外周面に形成された前述の係止爪３６と上下が反転した係止爪３８と、から構成されている。係止機構１１は、係止爪３８が係止孔２７に嵌まり込んで嵌合することにより、外管２と内管３との相対移動を拘束する機能を有している。なお、係止孔２７及び係止爪３８は、いずれも一定間隔をおいて、離間して設けられている。

【0055】

以上説明した係止機構１１によれば、係止機構７，８，１０と同様に、多段式排水パイプ１の圧縮方向だけでなく、引抜方向に力が作用しても対抗することができ、地盤補強杭などの引抜き抵抗が必要な杭としても使用することができる。その上、係止機構１１は、圧縮力に対しては、係止爪３８が、上方にいくにしたがって細くなり、下端は平面となっているため、圧縮方向への対向力は、他の係止機構より高くなっている。

【0056】

＜多段式排水パイプの施工方法＞
次に、図１０，図１１を用いて、本発明の実施形態に係る多段式排水パイプの施工方法について説明する。前述の多段式排水パイプ１を地下深くに液状化のおそれがある地層Ｇ１を有する地盤Ｇに貫入して液状化対策として地盤排水構造１２を構築する場合を例示して説明する。

【0057】

（第１貫入工程）
図１０は、本発明の実施形態に係る多段式排水パイプの施工方法の第１貫入工程を示す工程説明図である。本実施形態に係る多段式排水パイプの施工方法では、図１０に示すように、先ず、プレボーリングを行わず、多段式排水パイプ１を直接地盤に貫入する第１貫入工程を行う。

【0058】

具体的には、油圧ショベルの先端にブレーカーを取り付けた０．２ｍ³級の小型の重機や手持ちの杭打機を用いて、振動（バイブレーション）をかけつつ、多段式排水パイプ１を押し下げて地盤に貫入する。このとき、内管３が外管２に収納され、内管３の先端に先端キャップ４が嵌着された状態で、多段式排水パイプ１を地盤に貫入する。

【0059】

本工程では、内管３は、外管２に収納された状態で地中に貫入される。このとき、多段式排水パイプ１を地中に貫入する際の貫入抵抗は、先端キャップ４を介して作用する先端部の圧入抵抗と、外管２の地盤との周面摩擦抵抗だけである。このため、従来の施工方法と比べて、多段式排水パイプ１の全長の半分程度しか周面摩擦抵抗がかからないこととなる。よって、貫入時の地盤との多段式排水パイプ１の周面摩擦を低減して貫入抵抗を小さくし、小さな力で排水パイプの貫入作業を行うことができる。

【0060】

また、本工程では、図１０に示すように、多段式排水パイプ１の先端に先端キャップ４が装着された状態で貫入するので、先端キャップ４の凸状の形態で貫入抵抗を低減しつつ貫入することができる。

【0061】

なお、前述の多段式排水パイプ１では、液状化のおそれがある地層Ｇ１の深さから外管２の長さを設定しており、図１０に示す外管２には、排水孔Ｈ１が設けられていないが、多数の排水孔Ｈ１を設けてもよい。

【0062】

但し、外管２を無孔管とすることにより、外管２のねじり抵抗が高くなり、径が大きく周面摩擦抵抗が高いため貫入抵抗が最大となる外管２の挿入時に回転しながら圧入してもねじり切れるおそれを低減することができる。このため、外管２の厚さ薄くすることが可能となり、製品コストを低減することができる。また、外管２を無孔管とすれば、外管２の貫入時に管体内に流入する地下水や土砂を低減することができ、多段式排水パイプ１の施工を容易に短時間で行うことができる。

【0063】

（第２貫入工程）
次に、本実施形態に係る多段式排水パイプの施工方法では、図１１に示すように、前工程で貫入した外管２から、内管３をさらに地中に貫入する第２貫入工程を行う。

【0064】

本工程でも、小型の重機や手持ちの杭打機を用いて、振動（バイブレーション）をかけつつ、多段式排水パイプ１の内管３を押し下げて地盤に貫入する。

【0065】

本工程の完了により、本発明の第１実施形態に係る地盤排水構造の構築が完了する。これにより、液状化のおそれがある地層Ｇ１に内管３を貫入させることができ、内管３の排水孔Ｈ１を介して液状化のおそれがある地層Ｇ１から地下水を内管３の内側に流入させることができる。よって、液状化のおそれがある地層Ｇ１の過剰間隙水圧を低減して消散させることができ、液状化対策工とすることができる。

【0066】

＜地盤排水構造＞
次に、図１１を用いて、前述の本実施形態に係る多段式排水パイプの施工方法により構築される地盤排水構造１２について簡単に説明する。地盤排水構造１２は、地下水位より下方に位置し、地下深くに地液状化のおそれがあるとなる地層Ｇ１を有する地盤Ｇの排水構造である。そして、この地盤Ｇに多段式排水パイプ１が打ち込まれて地盤Ｇから多段式排水パイプ１の内側に排水する構造となっている。ここで、排水とは、前述のように、地盤Ｇ内の地下水等を内管３の内側に通水することを指し、必ずしも多段式排水パイプ１からポンプアップして地表まで汲み上げることを指していない。但し、地盤排水構造１２は、多段式排水パイプ１内に溜まった地下水をポンプアップして地表まで汲み上げる構造としても良いことは云うまでもない。

【0067】

また、地盤排水構造１２では、前述のように、内管３には、液状化のおそれがある地層Ｇ１まで貫入されており、内管３の内側に地下水を流入させて過剰間隙水圧を逃がすものである。このため、液状化対策工が耐久性のあるものとなり、液状化のおそれがある地層Ｇ１を長期に亘って液状化させることなく構造物の支持が可能な健全な地盤として維持することができる。

【0068】

［第２実施形態］
次に、図１２を用いて、本発明の第２実施形態に係る多段式排水パイプ１’について説明する。図１２は、本発明の第２実施形態に係る多段式排水パイプ１’を液状化のおそれがある地層（軟弱地層）Ｇ１まで貫入した地盤排水構造を示す図である。第２実施形態に係る多段式排水パイプ１’が、前述の多段式排水パイプ１と相違する主な点は、外管２と内管３に加え、これらの管体の丁度中間の管径である中管１３を備えている点である。その他の点は、多段式排水パイプ１と略同構成となっている。

【0069】

中管１３は、図１２に示すように、外管２と同様に、先端部から後端部まで管径が略同一径のストレートな直管の管体であり、排水孔Ｈ１も形成されていない無孔管である。

【0070】

また、外管２と中管１３、中管１３と内管３との間には、前述の係止機構６が設けられている。このため、多段式排水パイプ１’に作用する圧縮力に対抗することができる。勿論、管体同士の間には、係止機構６～１１のいずれの係止機構を設けてもよいことは云うまでもない。

【0071】

また、多段式排水パイプ１’は、外管２に他の管体（中管１３と内管３）を収納した状態で地盤Ｇに貫入し、管径の大きな管体から外管２、中管１３、内管３の順番で順次地盤Ｇに貫入していく。このため、貫入時の地盤Ｇとの多段式排水パイプ１’の周面摩擦を低減して貫入抵抗を小さくし、小さな力で貫入作業を行うことができる。

【0072】

但し、多段式排水パイプ１’は、特許文献２のように、何らかの治具を使って、内管３、中管１３、外管２の順番で管径の小さな管体から順次地盤Ｇに貫入していくことも可能である。しかし、管径の小さな管体から順次地盤Ｇに貫入していくと、外管２を地盤Ｇに貫入させる際には、多段式排水パイプ１’の全周面の周面摩擦が貫入抵抗として作用してしまうため、施工上は、不利となる。

【0073】

この多段式排水パイプ１’によれば、最終的に長くなる多段式排水パイプ１’を外管２に収容した状態で地盤Ｇに貫入することができる。このため、橋梁下の地盤や上空に架線があるような空頭制限があるような場所でも、地盤深くまで多段式排水パイプ１’を貫入させることができる。よって、地盤Ｇに地下深くに液状化のおそれがある地層Ｇ１がある場合でも、有孔管である内管３をその深さまで貫入して、多段式排水パイプ１’を、液状化対策用のパイプとし使用することができる。

【0074】

以上説明した本実施形態に係る多段式排水パイプ１，１’、多段式排水パイプ１の施工方法、及び地盤排水構造１２によれば、多段式排水パイプ１の貫入深さを、第１貫入工程及び第２貫入工程のように、振り出し式（多段式）に多段階に分割して貫入することができる。このため、貫入時の地盤Ｇとの多段式排水パイプ１の周面摩擦を低減して貫入抵抗を小さくし、小さな力で貫入作業を行うことができる。このため、前述のように、手持ちの油圧杭打機や小型のショベルカーで施工が可能となり、専用機械の搬送費や組立費を省いて排水パイプの施工費用を低減することができる。

【0075】

また、本実施形態に係る多段式排水パイプ１，１’、多段式排水パイプ１の施工方法、及び地盤排水構造１２によれば、係止機構６～１１のいずれかが設けられているので、管体同士を縮めて収納する方向に圧縮力が作用した場合でも対抗することができる。このため、地盤が沈下したり、管体に荷重が作用したりした場合でも、多段式排水パイプ１が不要に縮んでしまうことを防止することができる。このため、多段式排水パイプ１を地盤改良対策や液状化対策のパイプとしても用いることができ、多段式排水パイプ１を多用途に用いることが可能となる。

【0076】

それに加え、本実施形態に係る多段式排水パイプ１，１’、多段式排水パイプ１の施工方法、及び地盤排水構造１２によれば、貫入時に多段式排水パイプ１，１’に振動（バイブレーション）をかける時間が通常の一本の排水パイプと比べて短くて済む。このため、貫入時に多段式排水パイプ１の排水孔Ｈ１などから流入する土砂をさらに少なくすることができる。

【0077】

また、多段式排水パイプ１，１’は、外管２に内管３が収納されたコンパクトな状態で搬送することができる（図２参照）。よって、搬送効率が良く、その点でも多段式排水パイプ１，１’の施工費用を低減することができる。

【0078】

以上、実施形態に係る多段式排水パイプ１，１’、多段式排水パイプ１の施工方法、及び地盤排水構造１２について詳細に説明したが、前述した又は図示した実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたって具体化した一実施形態を示したものに過ぎない。よって、例示した実施形態によって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。

【符号の説明】

【0079】

１，１’：多段式排水パイプ（多段式パイプ）
２：外管（管体）
２０：外管本体
２１：先端部
２２：後端部
２３：凹部
２４，２５：凸部
２６，２７：係止孔
３：内管（管体）
３０：内管本体
３１：先端部
３２：後端部
３３，３８：係止爪
３４：凸部
３５：凹部
３６：係止爪
３７：係合凸部
Ｈ１：排水孔
４：先端キャップ
７～１１：係止機構
１２：地盤排水構造（排水パイプの排水構造）
１３：中管（管体）
Ｇ：地盤
Ｇ１：液状化のおそれがある地層（地下水位下の地層）
Ｘ：貫入方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】