(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空圧密と盛土との組み合わせによる地盤改良工法であって、
真空圧密のための負圧を地盤改良対象域の中心部分から外側に段階的に拡げるようにして作用させ、
前記負圧の作用の開始に合わせて盛土施工を開始し、盛土載荷を増加させることを特徴とする地盤改良工法。
【請求項２】
真空圧密と盛土との組み合わせによる地盤改良工法であって、
真空圧密のための負圧を地盤改良対象域の中心部分から外側に段階的に拡げるようにして作用させ、
前記負圧の作用の開始に遅れて盛土施工を開始し、盛土載荷を増加させることを特徴とする地盤改良工法。
【請求項３】
前記負圧を前記中心部分から外側に拡げる際の拡大速度は、前記盛土の１００％／αの完成時点で前記負圧が前記地盤改良対象域の全体に作用するように決められる請求項１または２に記載の地盤改良工法。
ただし、α＝（γt×Ｈ）／Ｐ
γt：盛土の単位体積重量
Ｈ：最大盛土高さ
Ｐ：作用負圧
【請求項４】
前記盛土の法尻部から所定距離だけ離れた地表面における変位量を測定し、その変位量から得られた変位量の増加速度に基づいて前記負圧を外側に拡げる際の拡大速度を調整する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の地盤改良工法。
【請求項５】
前記盛土の法尻部から所定距離だけ離れた地表面における変位量を測定し、その変位量に基づいて前記中心部分の範囲を調整する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の地盤改良工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空圧密と盛土との組み合わせによる地盤改良工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
軟弱地盤上に道路などの盛土を築造する場合に、地盤の安定性確保の目的から真空圧密工法を併用する場合がある。たとえば、１０ｍの盛土荷重により軟弱地盤を圧密改良する場合には、負圧（例えば、６５ｋＮ/ｍ2）を併用すると、６．４ｍの盛土高（６５ｋＮ/ｍ2＝土の密度１８ｋＮ/ｍ3×３．６ｍ）で目的を達成できるからである。一方、ある県においては、条令により、盛土周辺部の地盤変形を規制している場合がある。例えば、道路盛土の法尻部から１０ｍ離れた地点において、水平・鉛直とも５ｃｍ以上の変位を生じさせてはならない、などである。この条令は道路築造現場の周辺に民家がある場合などが対象である。
【０００３】
盛土併用の真空圧密工法には、ドレーンに排水ホース付のキャップを取り付けた真空圧密ドレーン工法（たとえば、特許文献１乃至４参照）がよく適用されている。このキャップ付ドレーンを利用した真空圧密工法は、気密キャップを取り付けたドレーンを改良対象の地盤中に設置して排水ホース、集水管を通して真空ポンプ等からなる負圧作用装置により排水しながら真空圧密を行うものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２８７３７６４号公報
【特許文献２】特許第３７７７５６６号公報
【特許文献３】特許第３７６３０５４号公報
【特許文献４】特許第３７３１２０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
軟弱地盤上に道路盛土等を築造する場合、上述のような県の条例等に基づく要求（道路盛土の法尻部から１０ｍ離れた地点において水平変位・鉛直変位ともに５ｃｍ以下とする）を満足することが必要である。
【０００６】
本発明は、盛土併用の真空圧密工法を適用して地盤改良を行う際に上記要求を満たす等のために地盤変位を制御可能である地盤改良工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】
上記目的を達成するために、本発明者等による検討・研究の結果、盛土併用の真空圧密工法において、負圧載荷範囲を、盛土の施工期間を考慮して中心部分から外側に拡げることで地盤変位を制御することが可能であり、上記要求を満たすことができるという知見を得て、かかる知見に基づいて本発明に至ったものである。
【０００８】
すなわち、上記目的を達成するための第１の地盤改良工法は、真空圧密と盛土との組み合わせによる地盤改良工法であって、真空圧密のための負圧を地盤改良対象域の中心部分から外側に段階的に拡げるようにして作用させ、前記負圧の作用の開始に合わせて盛土施工を開始し、盛土載荷を増加させることを特徴とする。
【０００９】
この地盤改良工法によれば、真空圧密のための中心部分への部分的な負圧載荷の開始と、盛土施工の開始とを合わせて実施し、負圧を地盤改良対象域の中心部分から外側に段階的に拡げるようにして作用させることで、地盤変位を制御でき、負圧載荷の途中段階において負圧載荷に起因する地表面における引き込み側（中心部分に向かう）の水平変位を抑制することができる。
【００１０】
上記目的を達成するための第２の地盤改良工法は、真空圧密と盛土との組み合わせによる地盤改良工法であって、真空圧密のための負圧を地盤改良対象域の中心部分から外側に段階的に拡げるようにして作用させ、前記負圧の作用の開始に遅れて盛土施工を開始し、盛土載荷を増加させることを特徴とする。
【００１１】
この地盤改良工法によれば、真空圧密のための中心部分への負圧載荷を盛土施工の開始よりも先行して実施し、その後、負圧を地盤改良対象域の中心部分から外側に段階的に拡げるようにして作用させることで、地盤変位を制御でき、負圧載荷の途中段階において負圧載荷に起因する地表面における引き込み側（中心部分に向かう）の水平変位を抑制することができる。
【００１２】
上記各地盤改良工法において前記負圧を前記中心部分から外側に拡げる際の拡大速度は、前記盛土の１００％／αの完成時点で前記負圧が前記地盤改良対象域の全体に作用するように決められることが好ましい。これにより、盛土載荷荷重による地表面における押し出し側（中心部分から外側に向かう）の水平変形量が大きくなってしまうことを抑制できる。
【００１３】
ただし、α＝（γt×Ｈ）／Ｐ      （１）
γt：盛土の単位体積重量
Ｈ：最大盛土高さ
Ｐ：作用負圧
【００１４】
上記αは、盛土載荷圧（γt×Ｈ）の真空載荷圧力Ｐに対する比を示すパラメタであり、負圧載荷範囲の拡大速度を設定するために用いられる。すなわち、設計において定められた盛土高さと作用負圧とを用いてαの値を上記式（１）から算出することによって、上述の盛土の１００％／αの完成時点が決定され、負圧載荷範囲の拡大速度を定めることができる。
【００１５】
盛土載荷圧が真空載荷圧力に比べて大きい場合、上記αは大きい値をとり、それによって負圧載荷範囲の拡大速度は大きく設定される。すなわち、盛土載荷圧が大きい場合は、負圧載荷範囲を速く拡大し、盛土によって外に押し出す水平変形を抑制するように考慮するものである。なお、盛土載荷圧が真空載荷圧力に比べて小さい場合は、上記αは小さくなり、それによって負圧載荷範囲の拡大速度は小さく設定されるが、盛土完成時には地盤改良対象域内に負圧の未作用域は残っていないようにαの最小値として１．０以上の値をとるものとする。
【００１６】
また、前記盛土の法尻部から所定距離だけ離れた地表面における変位量を測定し、その変位量から得られた変位量の増加速度に基づいて前記負圧を外側に拡げる際の拡大速度を調整することが好ましい。これにより、盛土の法尻部から所定距離だけ離れた地表面における変位量が所定値以下となるように地盤変位を制御することができる。
【００１７】
また、前記盛土の法尻部から所定距離だけ離れた地表面における変位量を測定し、その変位量に基づいて前記中心部分の範囲を調整することが好ましい。これにより、盛土の法尻部から所定距離だけ離れた地表面における変位量が所定値以下となるように地盤変位を制御することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の地盤改良工法によれば、地盤変位を制御でき、負圧載荷の途中段階において負圧載荷に起因する地表面における引き込み側（中心部分に向かう）の水平変位を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施の形態を示す、地盤改良対象区域における計画負圧載荷・盛土載荷の範囲（縦断面）を示す概略図である。
【図２】図１において負圧載荷を段階的に実施する際の範囲を示す概略図である。
【図３】図２の計画負圧載荷範囲Ｄ内に打設した鉛直ドレーン材を含む真空圧密システムを示す概略図である。
【図４】本実施形態における地盤改良工法の各工程（Ｓ０１〜Ｓ０６）の第１例を示すフローチャートである。
【図５】本実施形態における地盤改良工法の各工程（Ｓ１１〜Ｓ１７）の第２例を示すフローチャートである。
【図６】図４または図５の地盤改良工程において盛土の法尻部から所定距離だけ離れた位置で測定した水平変位量に基づいて負圧載荷範囲を調整する工程を説明するためのフローチャートである。
【図７】本実施例の解析に用いた原地盤の層構成モデルを示す図である。
【図８】本実施例のＦＥＭ解析に用いた地盤メッシュ図である。
【図９】本実施例の解析に用いた原地盤の物性パラメータ（ａ）及び施工部（盛土）の物性パラメータ（ｂ）を示す図である。
【図１０】実施例１の法尻から１０ｍ離れた位置における地盤変位の解析結果として地表面鉛直変位の時間変化を示すグラフ（ａ）及び水平変位深度分布の時間変化を示すグラフ（ｂ）である。
【図１１】実施例２の法尻から１０ｍ離れた位置における地盤変位の解析結果として地表面鉛直変位の時間変化を示すグラフ（ａ）及び水平変位深度分布の時間変化を示すグラフ（ｂ）である。
【図１２】比較例１の法尻から１０ｍ離れた位置における地盤変位の解析結果として地表面鉛直変位の時間変化を示すグラフ（ａ）及び水平変位深度分布の時間変化を示すグラフ（ｂ）である。
【図１３】比較例２の法尻から１０ｍ離れた位置における地盤変位の解析結果として地表面鉛直変位の時間変化を示すグラフ（ａ）及び水平変位深度分布の時間変化を示すグラフ（ｂ）である。
【図１４】図４の地盤改良工法における日数による負圧載荷範囲（％）及び盛土完成率（％）の変化例を示すグラフである。
【図１５】図５の地盤改良工法における日数による負圧載荷範囲（％）及び盛土完成率（％）の変化例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。図１は本実施の形態を示す、地盤改良対象区域における計画負圧載荷・盛土載荷の範囲（縦断面）を示す概略図である。図２は図１において負圧載荷を段階的に実施する際の範囲を示す概略図である。
【００２１】
図１のように、本実施形態による真空圧密と盛土との組み合わせによる地盤改良工法では、粘性土からなり軟弱地盤である原地盤Ｇに盛土併用の真空圧密工法を適用し、原地盤Ｇの地盤改良対象区域として計画負圧載荷範囲Ｄが設定され、計画負圧載荷範囲Ｄに対応する地表面Ｓ上に盛土Ｍの載荷範囲が設定される。
【００２２】
図２のように、本実施形態による地盤改良工法は、盛土Ｍを地盤改良対象区域で継続的に施工して盛土載荷を増加させるとともに、真空圧密のための負圧を、計画負圧載荷範囲Ｄ内の中心部分から外側に拡げて作用させるものである。
【００２３】
すなわち、盛土Ｍを地表面Ｓ上に載荷する際に、盛土施工を継続的に実施し、盛土の一部Ｍ１、次の一部Ｍ２を施工するようにして順次盛土を設置し、盛土Ｍを完成させるとともに、真空圧密のための負圧を、計画負圧載荷範囲Ｄ内の中心部分から順次、外側に段階的に拡げ、中央部Ｄ１から両側部分Ｄ２，Ｄ３へと拡げて作用させ、最終的に計画負圧載荷範囲Ｄの全体に作用させる。
【００２４】
次に、本実施形態において真空圧密のための真空圧密システムの構成例について図３を参照して説明する。図３は図２の計画負圧載荷範囲Ｄ内に打設した鉛直ドレーン材を含む真空圧密システムを示す概略図である。
【００２５】
図３に示すように、真空圧密システム１００は、軟弱地盤からなる原地盤Ｇに所定間隔で打設された複数の鉛直ドレーン材１〜１４と、各鉛直ドレーン材１〜１４の上端に設けられかつ原地盤Ｇ内に所定深さに埋め込まれた気密性キャップ３１〜４４と、各気密性キャップ３１〜４４に接続して地表面Ｓを突き抜けて延びる排水ホース５１〜６６と、隣接する２本の排水ホース（５１，５２）（５３，５４）（５５，５６）（５７，５８）（５９，６０）（６１，６２）（６３，６４）がそれぞれ接続する集水管７１〜７７と、集水管７１〜７７にバルブ８１〜８７を介して接続するヘッダパイプ９０と、ヘッダパイプ９０に接続し真空ポンプ等からなる負圧作用装置９１と、を備える。
【００２６】
真空圧密システム１００では、図３のように、鉛直ドレーン材１〜１４が直列的に並ぶ方向に略直交する方向（奥行き方向）に同様の鉛直ドレーン材がさらに所定間隔で複数打設されており、それらの鉛直ドレーン材から気密性キャップを介して延びた排水ホース５１ａ〜６４ａ、５１ｂ〜６４ｂが同様にそれぞれ集水管７１〜７７に接続している。
【００２７】
なお、鉛直ドレーン材や気密性キャップや排水ホース等の具体例は、上記特許文献１〜４に記載されている。また、図３は、軟弱地盤上に道路盛土を構築する場合の例である。
【００２８】
図３の真空圧密システム１００によれば、計画負圧載荷範囲Ｄ内に打設された鉛直ドレーン材１〜１４を含む鉛直ドレーン材，排水ホース５１〜６４，５１ａ〜６４ａ，５１ｂ〜６４ｂ，集水管７１〜７７及びヘッダパイプ９０を通して負圧作用装置９１により負圧を作用させることで、鉛直ドレーン材１〜１４等の内部を略真空状態にし、原地盤Ｇ内の間隙水を吸引して外部に排出する。このようにして、計画負圧載荷範囲Ｄにおいて、負圧作用装置９１による負圧を原地盤Ｇに作用させることで、真空圧密により原地盤Ｇの地盤改良を行うことができる。なお、この場合、気密性キャップ３１〜４４が原地盤Ｇ内の所定深さ位置にあるため、気密性キャップ３１〜４４よりも上部の原地盤（粘性土）を気密シール層として利用することができ、従来のような気密シートは不要である。
【００２９】
図３において、負圧を図２の計画負圧載荷範囲Ｄ内で段階的に拡大して作用させる場合、鉛直ドレーン材１〜１４を例にして説明すると、例えば、バルブ８４のみを開き、他のバルブ８１，８２，８３，８５，８６，８７を閉じることで、図２の計画負圧載荷範囲Ｄの中心部分に対応する鉛直ドレーン材７，８のみに負圧を作用させることができる。次に、バルブ８３，８５を開くことで、鉛直ドレーン材５，６，９，１０にも負圧を作用させることができる。このように、バルブ８１〜８７を順次開くことで、負圧を図２の計画負圧載荷範囲Ｄの中心部分に対応する鉛直ドレーン材７，８から、その外側部分に対応する鉛直ドレーン材５，６，９，１０へと段階的に作用させ、最終的に計画負圧載荷範囲Ｄ内の鉛直ドレーン材１〜１４の全部に作用させることができる。
【００３０】
上述のように、図３のバルブ８１〜８７の開閉操作により、負圧を図２の計画負圧載荷範囲Ｄの中心部分から外側に段階的に拡げるようにして作用させ、最終的に計画負圧載荷範囲Ｄの全体に作用させることができる。
【００３１】
次に、本実施形態における地盤改良工法の工程について図４，図５を参照して説明する。図４は、本実施形態における地盤改良工法の各工程（Ｓ０１〜Ｓ０６）の第１例を示すフローチャートである。図５は、本実施形態における地盤改良工法の各工程（Ｓ１１〜Ｓ１７）の第２例を示すフローチャートである。
【００３２】
図４の第１例では、図２，図３のように、まず、負圧を計画負圧載荷範囲Ｄ内の中心部分から載荷して真空圧密を開始するとともに、中心部分から負圧載荷範囲の拡大を開始し（Ｓ０１）、負圧を作用させる負圧載荷範囲を段階的に外側に拡げる。この真空圧密の開始とほぼ同時期に盛土の施工を開始する（Ｓ０２）。
【００３３】
例えば、図３においてすべてのバルブ８１〜８７を閉じた状態からバルブ８４を開き、鉛直ドレーン材７，８のみに負圧を作用させることで、負圧を限定範囲に載荷させる。次に、バルブ８３，８５を開き、鉛直ドレーン材５〜１０に負圧を作用させ、次に、バルブ８２，８６を開き、鉛直ドレーン材３〜１２に負圧を作用させ、次に、バルブ８１，８７を開き、すべての鉛直ドレーン材１〜１４に負圧を作用させるようにすることで、負圧載荷範囲を図２の計画負圧載荷範囲Ｄの中心部分から外側に段階的に拡げ、中央部Ｄ１から両側部分Ｄ２，Ｄ３へと拡げるようにして最終的に計画負圧載荷範囲Ｄの全体に負圧を作用させる（Ｓ０３）。
【００３４】
一方、盛土の施工を続け、盛土Ｍの全体の約５０％（盛土高さ）の盛土Ｍ１を完成させる（Ｓ０４）。この約５０％（盛土高さ）の盛土Ｍ１の完成時点で、真空圧密工程Ｓ０３において負圧が計画負圧載荷範囲Ｄの全体に作用している状態とする。
【００３５】
上述の真空圧密工程Ｓ０４を続けながら、盛土施工を続行し、盛土Ｍ１の上に盛土Ｍ２を施工し、盛土Ｍ（Ｍ１＋Ｍ２）を完成させる（Ｓ０５）。
【００３６】
次に、上述の真空圧密工程（Ｓ０３）と盛土載荷工程（Ｓ０５）とを所定期間実施してから、負圧を除荷する（Ｓ０６）。
【００３７】
上記工程Ｓ０１からＳ０３までの間に負圧載荷範囲を外側に拡げる際の拡大速度は、盛土の１００％／αの完成時点で負圧が計画負圧載荷範囲Ｄの全体に作用しているように決められる。αは、例えば、盛土の単位体積重量γtを１８ｋＮ／ｍ3、最大盛土高さＨを６ｍ、作用負圧Ｐを６０ｋＮ／ｍ2とすると、式（１）から２程度と定めることができる。
【００３８】
α＝（γt×Ｈ）／Ｐ＝１８×６／６０＝１．８      （１）
【００３９】
図１４は、図４の地盤改良工法における日数による負圧載荷範囲（％）及び盛土完成率（％）の変化例を示すグラフである。上述のように、負圧載荷範囲を拡げて計画負圧載荷範囲Ｄの全部にまで拡げる拡大速度（％／日）は、盛土が１００％／αの完成時点で、負圧が全域に載荷されるように設定されるものである。すなわち、図１４のように、盛土が１００／α＝１００／２＝５０％の完成時点（図１４の例では、盛土１００％の完成時点を１２０日とすると、６０日）で負圧が計画負圧載荷範囲Ｄの全体に載荷される。
【００４０】
図４では、負圧載荷範囲の拡大速度Ｘ（％／日）は、図１４の直線ａの傾きの勾配であり、次の式（２）で表すことができる。
【００４１】
Ｘ＝α×１００％／（盛土施工に要する日数）      （２）
上記式（２）は、Ｘ＝１００％／（盛土施工に要する日数×（１／α））となり、α＝２とすると、Ｘ＝１００％／（盛土施工に要する日数×１／２）となる。図１４の例では、Ｘ＝１００％／６０日となり、この拡大速度Ｘ（％／日）で負圧載荷範囲を計画負圧載荷範囲Ｄの全体（１００％）に至るまで拡大する。
【００４２】
以上のように、図４，図１４では、盛土Ｍの半分を施工する期間内で、負圧載荷範囲を、１００％／（盛土施工に要する日数×１／２）の拡大速度で段階的に拡げ、計画負圧載荷範囲Ｄの全部にまで拡げる。すなわち、盛土の施工開始にあわせて負圧を段階的に作用させ始め、盛土が５０％程度完成したときに負圧が計画負圧載荷範囲Ｄの全体に作用している状態とする。
【００４３】
図４の第１例による地盤改良工法によれば、真空圧密と盛土とを組み合わせて地盤改良を行う際に、真空圧密と盛土載荷とをほぼ同時期に開始するが、真空圧密工程の途中段階において図２のように真空圧密のための負圧の作用範囲を計画負圧載荷範囲Ｄ内の中央部Ｄ１に限定することで、地盤の変位を制御することができ、負圧載荷に起因する地表面Ｓにおける引き込み側（図２の中央部Ｄ１に向かう）の水平変位が抑制される。このため、図２の盛土Ｍの法尻部Ｊから外側に所定距離だけ離れた位置における最大水平変位量を抑えることができる。
【００４４】
図５の第２例は、計画負圧載荷範囲Ｄ内の中心部分のみに負圧を作用させる真空圧密工程を盛土載荷工程に先行させて行うものである。すなわち、まず、図４と異なり、盛土建設に先立って、負圧を計画負圧載荷範囲Ｄ内の中心部分のみに作用させて真空圧密を行う（Ｓ１１）。図３においてすべてのバルブ８１〜８７を閉じた状態から例えば、バルブ８４を開き、計画負圧載荷範囲Ｄ内の中心部分に対応する鉛直ドレーン材７，８のみに負圧を作用させることで、負圧を限定範囲に載荷させる。
【００４５】
上述の真空圧密工程（Ｓ１１）を所定期間実施してから、盛土施工を開始する（Ｓ１２）とともに、負圧載荷範囲の拡大を開始し（Ｓ１３）、図４と同様にして負圧を作用させる範囲を段階的に外側に拡げる。これにより、図３のすべての鉛直ドレーン材１〜１４に負圧を作用させることで、計画負圧載荷範囲Ｄの全体に負圧を作用させる（Ｓ１４）。
【００４６】
一方、盛土の施工を続け、盛土Ｍの全体の約５０％（盛土高さ）の盛土Ｍ１を完成させる（Ｓ１５）。この約５０％（盛土高さ）の盛土Ｍ１の完成時点で、真空圧密工程Ｓ１４において負圧が計画負圧載荷範囲Ｄの全体に作用している状態とする。
【００４７】
上述の真空圧密工程（Ｓ１４）を続けながら、盛土施工を続行し、盛土Ｍ１の上に盛土Ｍ２を施工し、盛土Ｍ（Ｍ１＋Ｍ２）を完成させる（Ｓ１６）。
【００４８】
次に、上述の真空圧密工程（Ｓ１４）と盛土載荷工程（Ｓ１６）とを所定期間実施してから、負圧を除荷する（Ｓ１７）。
【００４９】
図１５は、図５の地盤改良工法における日数による負圧載荷範囲（％）及び盛土完成率（％）の変化例を示すグラフである。上述のように、図５，図１５では、事前改良として負圧を計画負圧載荷範囲Ｄの一部に作用させ、その後、盛土の施工開始にあわせて、図４の例と同じように、盛土が１００／αの完成時点で、負圧が全域に載荷されるように負圧載荷範囲を拡大していく。基本的に、この場合の負圧載荷範囲の拡大速度Ｘ（％／日）は、図１５のように、真空圧密工程Ｓ１１の先行負圧における負圧載荷範囲をＡ％とすると、次の式（３）で与えられる。
【００５０】
Ｘ＝α×（１００−Ａ）％／（盛土施工に要する日数）      （３）
【００５１】
なお、上記拡大速度Ｘ（％／日）は、図１４（式（２））と同じ、α×１００％／（盛土施工に要する日数）で与えてもよい。
【００５２】
図５の第２例による地盤改良工法によれば、真空圧密と盛土とを組み合わせて地盤改良を行う際に、盛土載荷に先行して真空圧密を行い、真空圧密工程の途中段階において図２のように真空圧密のための負圧の作用範囲を計画負圧載荷範囲Ｄ内の中央部Ｄ１に限定することで、地盤の変位を制御することができ、負圧載荷に起因する地表面Ｓにおける引き込み側（図２の中央部Ｄ１に向かう）の水平変位が抑制される。このため、図２の盛土Ｍの法尻部Ｊから外側に所定距離だけ離れた位置における最大水平変位量を抑えることができる。
【００５３】
次に、図４または図５のように、真空圧密による領域への段階的載荷と盛土による載荷とを実施する際に、盛土の法尻部から所定距離だけ離れた位置における水平変位量を測定するようにした例について図６を参照して説明する。図６は、図４または図５の地盤改良工程において盛土の法尻部から所定距離だけ離れた位置で測定した水平変位量に基づいて負圧載荷範囲を調整する工程を説明するためのフローチャートである。
【００５４】
図２のように、盛土Ｍの法尻部Ｊから所定距離Ｌだけ離れた地表面Ｓ上に変位計９５を設置する。変位計９５は、例えば、トータルステーション（電子式測距測角儀）による測定を行う場合、光波反射プリズムや光波反射シートからなるターゲットを設けたものとし、変位計９５の水平方向位置を計測することで水平方向の変位量をリアルタイムに測定できる。
【００５５】
図４，図５の地盤改良工法を実施する際に真空圧密工程Ｓ０１，Ｓ１１の開始とともに、図２の変位計９５を用いて、盛土Ｍの法尻部Ｊから所定距離Ｌだけ離れた位置で地表面Ｓにおける水平変位量の測定を開始する（Ｓ２１）。
【００５６】
上記水平変位量の測定を続け、測定した水平変位量から単位時間（１日）あたりの水平変位量の増加速度（ｃｍ／日）を求め、この増加速度が予め設定した基準値Ｒ（ｃｍ／日）以下であるか否かを判断する（Ｓ２２）。
【００５７】
なお、押し出し側（図２の中央部Ｄ１から外側に向かう）の水平変形量をプラス（＋）、引き込み側（図２の中央部Ｄ１側に向かう）の水平変位量をマイナス（−）とした場合、水平変形量の絶対値から求めた増加速度を基準値Ｒと比較する。
【００５８】
水平変位量の増加速度が基準値Ｒ以下である場合には、工程Ｓ２１に戻り、水平変位量の測定を続ける。水平変位量の増加速度が基準値Ｒを超えた場合、図４の真空圧密工程Ｓ０１からＳ０３までの間に、または、図５の真空圧密工程Ｓ１３からＳ１４までの間に、その負圧載荷範囲を外側に拡大する拡大速度を調整する（Ｓ２３）。なお、基準値Ｒは、例えば、０．０４ｃｍ／日と設定することができるが、別の値を設定してもよい。
【００５９】
本発明者等の検討によれば、負圧載荷範囲の拡大速度が遅くなると、盛土載荷荷重による地表面Ｓにおける押し出し側の水平変形量（＋）が大きくなってしまう。このため、水平変位量（＋）の測定結果から得た増加速度が基準値を超えたとき、上記調整工程Ｓ２３において上記式（２）または（３）のαを大きくし、負圧載荷範囲の拡大速度を早めにすることで、押し出し側の水平変形量を抑えることができる。
【００６０】
また、負圧載荷範囲の拡大速度が早すぎると、地表面Ｓにおける引き込み側の水平変位量（−）が大きくなってしまう。このため、水平変位量（−）の測定結果から得た増加速度が基準値を超えたとき、上記調整工程Ｓ２３において上記式（２）または（３）のαを小さくし（ただし、α≧１）、負圧載荷範囲の拡大速度を遅くすることで、引き込み側の水平変形量を抑えることができる。
【００６１】
上述の図６の例によれば、図４，図５のように真空圧密の地盤改良対象区域における段階的載荷と盛土載荷とを実施する際に、盛土の法尻部から所定距離だけ離れた位置で測定した水平変位量から得た水平変位量の増加速度を基準値と比較し、基準値を越えた場合、水平変位量の＋（押し出し側）、−（引き込み側）から判断して上記式（２）または（３）のαを増減し、負圧載荷範囲の拡大速度を増減するようにして調整することで、地盤の変位を制御することができ、盛土Ｍの法尻部Ｊから所定距離Ｌだけ離れた位置の地表面Ｓにおける水平変位量を所定値以下に抑えることができる。これにより、例えば、道路盛土の法尻部から１０ｍ離れた地点において水平変位量を５ｃｍ以下とする条例等の要求を満足させることができる。
【００６２】
軟弱地盤上に道路等を構築するために盛土併用の真空圧密工法を適用する場合、従来、盛土の設置前に負圧を計画負圧載荷範囲の全体に作用させ、その後、盛土を段階的に載荷するように施工することが一般的であったが、本実施形態によれば、盛土建設の途中段階において、計画負圧載荷範囲Ｄの全体に負圧を作用させるのではなく、図２のように計画負圧載荷範囲Ｄの中央部Ｄ１のみに負圧を作用させることで、負圧載荷に起因する地表面Ｓにおける引き込み側の水平変位を抑制し、図２の盛土Ｍの法尻部Ｊから外側に所定距離だけ離れた位置における最大水平変位量を抑えることができる。また、地表面Ｓにおける水平変位量を測定し、その水平変位量の増加速度から判断して負圧載荷範囲の拡大速度を調整することで、盛土Ｍの法尻部Ｊから所定距離Ｌだけ離れた位置の地表面Ｓにおける水平変位量を所定値以下に抑えることができる。
【００６３】
また、図５のように、真空圧密工程を事前に行う場合、盛土Ｍの法尻部Ｊから所定距離Ｌだけ離れた位置の地表面Ｓにおける水平変位量を図６のようにして測定し、その引き込み側の水平変位量が所定値を越えないように真空圧密工程Ｓ１１における負圧載荷範囲を調整するようにしてもよく、図３においてバルブ８１〜８７の開閉により負圧を作用させる鉛直ドレーン材を選択する。これにより、盛土Ｍの法尻部Ｊから所定距離Ｌだけ離れた位置の地表面Ｓにおける水平変位量を所定値以下に抑えることができる。なお、所定値は、例えば、２ｃｍに設定することができるが、適宜変更可能である。
【００６４】
従来、地盤改良工法において盛土を段階的に載荷する方法はあったが、本実施形態のように地盤変位を制御するために負圧を地盤改良対象区域内で中心部分から外側に拡げるようにして作用させる負圧載荷方法は従来にない新規なものである。
【実施例】
【００６５】
本実施例は、軟弱地盤上に道路盛土を構築する場合を例として、有限要素法（ＦＥＭ）による地盤変形解析手法を用い、真空・盛土併用時の地盤変形挙動を解析したものである。
【００６６】
原地盤の層構成モデルを図７に示す。図７の原地盤は、aAc1，ａAc2の軟弱な沖積粘土層を有するものとした。この地盤上に、高さ６．０ｍの盛土を構築する目的で、盛土直下に真空圧密ドレーン工法（負圧６０ｋＮ／ｍ2)を適用するものとした。盛土の法尻から１０ｍ離れた地点における水平変位量・鉛直変位量を評価した。
【００６７】
実施例１，２及び比較例１，２の４ケースについて、ＦＥＭによる地盤変形解析を実施した。図８にＦＥＭ解析に用いた地盤メッシュ図を示す。図９（ａ）に解析に用いた原地盤の物性パラメータを示し、図９（ｂ）に同じく施工部（盛土）の物性パラメータを示す。なお、図９（ａ）（ｂ）では、１０のべき乗の表現にＥを用いて、例えば、Ｅ−０２（＝１０-2）のように表している場合がある。
【００６８】
（実施例１）
実施例１は、盛土を施工する期間の半分の期間内で負圧載荷範囲を外側に段階的に拡げていくものである。すなわち、図４のように、負圧載荷範囲が計画負圧載荷範囲の全体に占める割合の拡大速度（％／日）は、１００％／（盛土建設に要する日数の１／２）に設定される。実施例１では、盛土の施工開始にあわせて負圧を作用させ始め、盛土が５０％の完成時に負圧が全範囲に作用している状態とする。すなわち、実施例１では、盛土施工及び負圧載荷の開始から４０日後に盛土２ｍの盛土載荷・中央２２ｍの負圧載荷の状態→次の４０日後に盛土４ｍの盛土載荷・全域への負圧載荷の状態→次の４０日後に盛土６ｍの盛土載荷・全域への負圧載荷の状態となるモデルとしたが、盛土施工に要する日数は各段階１〜３における所要日数の総和（１２０日）であり、その半分の日数（６０日）で負圧が全範囲に作用するものとした。実施例１の施工工程を次の表１に示す。
【００６９】
【表１】
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【００７０】
（実施例２）
実施例２は、事前改良として負圧を計画負圧載荷範囲の１／３の範囲（中央部分１２ｍ）に作用させ、その後、盛土の施工開始にあわせて、実施例１と同様に、盛土が１００／α＝５０％の完成時点で負圧が全域に載荷されるように負圧載荷範囲を拡大させ、盛土を完成させるものである。実施例２の施工工程を次の表２に示す。
【００７１】
【表２】
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【００７２】
（比較例１）
比較例１は、盛土の設置前に、事前改良として負圧を計画負圧載荷範囲の全体に７日間作用させるもので、これ以外は、実施例２と同じである。比較例１の施工工程を表３に示す。
【００７３】
【表３】
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【００７４】
（比較例２）
比較例２は、負圧載荷範囲の拡大速度を実施例１の１／２とした以外は実施例１と同様にしたものである。盛土を施工する期間内で負圧載荷範囲を広げていくが、比較例２では、負圧載荷範囲が計画負圧載荷範囲の全体に占める割合の拡大速度（％／日）は，１００％／（盛土施工に要する日数）に設定される。盛土の施工開始にあわせて、負圧を作用させ始め、盛土が１００％完成時に負圧が計画負圧載荷範囲の全体に作用している状態とする。比較例２の施工工程を表４に示す。
【００７５】
【表４】
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【００７６】
上記解析による変位挙動結果をそれぞれ図１０（ａ）（ｂ）〜図１３（ａ）（ｂ）に示す。また、次の表５に上記解析結果のまとめとして、法尻から１０ｍ離れた位置における地表面の水平変位量・鉛直変位量を示す。
【００７７】
【表５】
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【００７８】
上記解析による変位挙動結果から、施工初期において、計画負圧載荷範囲の全体に負圧を作用させる比較例１に比べて，段階的に負圧を作用させる実施例１，２では、地表面における引き込みの水平変位が抑えられることに伴い、最大変位量を抑えられることがわかる。また、実施例１と比較例２とを比較すると、比較例２では負圧載荷範囲の拡大速度が遅いために盛土荷重による押出し変形が大きく生じることがわかる。
【００７９】
また、盛土設置時における押出し変形による水平変位の増加速度δh／日は、実施例１では、０．０３７ｃｍ／日、比較例２では、０．０６２ｃｍ／日であり、実施例１は比較例２よりも水平変位量の増加速度が遅いことがわかる。実際の施工においては、水平変位量を計測しながら、水平変位量の増加速度が例えば０．０４ｃｍ／日以下となるように負圧載荷範囲の最適な拡大速度を決定することが好ましい。
【００８０】
また、実施例２のように、事前に計画負圧載荷範囲の１／３を地盤改良した上で、盛土の施工とあわせて負圧を段階的に作用させる地盤改良方法によれば、一般に行われる地盤改良方法である比較例１と比較して、鉛直変位量を４１％、水平変位量を５８％に低減させることができ、周辺施設への影響を著しく抑制できることがわかった。
【００８１】
また、実施例２では、事前の負圧載荷範囲を全体の１／３の範囲に設定したが、実際の施工においては、事前の負圧による地盤改良時における引込みの水平変位量を計測し、その水平変位量が例えば２ｃｍ程度を超えないように、事前の負圧載荷範囲を定めることが好ましい。
【００８２】
なお、実施例１，２，比較例１，２ともに放置期間を１７０日、２７０日、７７０日に変えて解析したが、図１０（ａ）（ｂ）〜図１３（ａ）（ｂ）からわかるように、放置期間により水平変位量・垂直変位量はほとんど変化していない。
【００８３】
以上のように本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が可能である。例えば、図３〜図５は、軟弱地盤上に道路盛土を構築する例であるが、本発明は、本例に限定されず、計画負圧載荷範囲が、道路のように細長い平面形状ではなく、略正方形状や略長方形状（細長い形状でない）や略台形状等の平面形状であってもよい。この場合には、図２の負圧載荷の途中段階における負圧載荷範囲の中央部Ｄ１では、図２の横方向のみならず紙面垂直方向においても中央部に負圧を作用させてから外側に段階的に拡げる（図３で説明すると、横方向において中心付近の鉛直ドレーン材のみに負圧を作用させてから外側に段階的に拡げるとともに奥行き方向においても中心付近の鉛直ドレーン材のみに負圧を作用させてから外側に段階的に拡げる）構成とすることが好ましい。
【００８４】
また、図４，図５の説明では、盛土載荷は、盛土施工の開始から完成まで連続的に増加させるものとしたが、本発明はこれに限定されず、盛土の段階的載荷でもよい。すなわち、盛土を比較的早い速度で部分的に完成させ、その部分盛土載荷により所定期間圧密を実施し、その後同様にして部分盛土載荷を行うようにしてもよい。
【符号の説明】
【００８５】
１〜１２ 鉛直ドレーン材
３１〜４２ 気密性キャップ
５１〜６２、５１ａ〜６２ａ、５１ｂ〜６２ｂ 排水ホース
７１〜７６ 集水管
８１〜８６ バルブ
９０ ヘッダパイプ
９１ 負圧作用装置
９５ 変位計
１００ 真空圧密システム
Ｄ 計画負圧載荷範囲、地盤改良対象域
Ｄ１ 中央部
Ｇ 原地盤
Ｊ 法尻部
Ｌ 所定距離
Ｍ，Ｍ１，Ｍ２ 盛土
Ｓ 地表面
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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