(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
改良対象の地盤にドレーン材を打設する工程と、
前記改良対象地盤の地表面を雪で覆う工程と、
前記改良対象地盤の地表面を覆う雪を氷の状態または氷に近い状態とする工程と、
前記ドレーン材を通して真空圧密を行う工程と、を含み、
前記氷の状態または氷に近い状態の雪を前記真空圧密工程におけるシール層または気密シートの気密部として用いることを特徴とする真空圧密地盤改良工法。
【請求項２】
改良対象の地盤にドレーン材を打設する工程と、
前記改良対象地盤の地表面を雪で覆う工程と、
前記雪で覆われた改良対象地盤の地表面に散水する工程と、
前記改良対象地盤の地表面を覆う雪を締め固める工程と、
前記ドレーン材を通して真空圧密を行う工程と、を含み、
前記締め固められた雪を前記真空圧密工程におけるシール層または気密シートの気密部として用いることを特徴とする真空圧密地盤改良工法。
【請求項３】
前記改良対象地盤の地表面を覆う雪を散水及び締め固めにより氷の状態または氷に近い状態とする請求項１または２に記載の真空圧密地盤改良工法。
【請求項４】
前記締め固めを、重機により接地圧を変えて多段階で行う請求項２または３に記載の真空圧密地盤改良工法。
【請求項５】
前記氷の状態もしくは氷に近い状態の雪または前記締め固められた雪で前記改良対象地盤の地表面全体を覆う請求項１乃至４のいずれか１項に記載の真空圧密地盤改良工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドレーン材を改良対象地盤中に打設する真空圧密地盤改良工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空圧密地盤改良工法は、軟弱地盤中に打設したドレーン材の内部を減圧することで内外の応力差を圧密応力として排水を促進することで地盤改良を行うものである。
【０００３】
特許文献１は、ドレーン材を地盤中に所定の間隔をおいて打設することにより、地盤中に鉛直排水壁を造成する工程と、ドレーン材上端部と接触するように水平状に真空ポンプに連結した通水材を配置する工程と、地盤上をドレーン材上端部及び通水材とともに合成樹脂フィルムをラミネートした気密シートで覆う工程と、真空ポンプを作動させて地盤上面に負圧の状態を造り出す工程とからなる軟弱地盤の改良工法を開示する。
【０００４】
特許文献２，３は、透水性の鉛直ドレーン材を軟弱地盤中に挿入し、鉛直ドレーン材内を減圧手段により減圧することにより、真空圧によって軟弱地盤を圧密させるとともに軟弱地盤中の水を鉛直ドレーン材内に流入させて排水するようにしてなる真空圧密による軟弱地盤改良工法において、軟弱地盤中への挿入深さに対応した長さに切断した鉛直ドレーン材の上端に排水用筒材を一体に備えた気密性キャップを予め固着し、気密性キャップ付きの鉛直ドレーン材を軟弱地盤改良施工現場に搬入し、気密性キャップを上側にし、気密性キャップが所定の深さに達するまで軟弱地盤中に挿入する真空圧密による軟弱地盤改良工法を開示する。特許文献２のキャップ付きドレーン工法によれば、気密性キャップが地盤中に挿入された深さ位置から上部の地盤をシール層として利用することができるため、特許文献１のシート式工法のような気密シートが不要になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３２８５５０号公報
【特許文献２】特開２００２−１３８４５６号公報
【特許文献３】特開２００６−２４１８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えば、泥炭性地盤において、原地盤基面よりも低い位置に外水位がある場合や、表土が凍結する場合など、表土が不飽和化して層内に地下水位が存在することがある。このような地盤においてキャップ付きドレーン工法を適用する場合、地下水位よりも少なくとも１ｍ程度深い位置まで気密性キャップを挿入することで、漏気防止のためのシール層を確保しなければならない。
【０００７】
シート式工法でも同様に、地下水位よりも低い位置まで気密シートの端部を根入れする必要があり、特に寒冷地では地盤が凍上するために気密シートの根入れ施工が困難となる。また、シート式工法では載荷終了後に気密シートを撤去する必要があり、このシート撤去工程は手間がかかるものであった。
【０００８】
本発明は、真空圧密地盤改良工法として、キャップ付きドレーン工法などを適用する場合にシール層を簡易かつ充分に確保可能であり、また、シート式工法などを適用する場合に気密シートの根入れ工程を省略可能な真空圧密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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明者が鋭意検討・研究した結果、特に雪のある地域において真空圧密地盤改良工法を実行する場合、ドレーン材を打設後の改良対象地盤の地表面を雪で覆い、その後、重機による締固めと散水とにより、雪を氷の状態または氷に近い状態とすることで真空圧密時のシール層や気密シートの気密部として利用できるという知見を得て本発明に至ったものである。
【００１０】
すなわち、上記目的を達成するための第１の真空圧密地盤改良工法は、改良対象の地盤にドレーン材を打設する工程と、前記改良対象地盤の地表面を雪で覆う工程と、前記改良対象地盤の地表面を覆う雪を氷の状態または氷に近い状態とする工程と、前記ドレーン材を通して真空圧密を行う工程と、を含み、前記氷の状態または氷に近い状態の雪を前記真空圧密工程におけるシール層または気密シートの気密部として用いることを特徴とする。
【００１１】
第１の真空圧密地盤改良工法によれば、改良対象地盤の地表面を覆う雪を、氷の状態または氷に近い状態とすることで、氷状の層とし、かかる氷状の層をシール層とすることができるから、キャップ付きドレーン工法などを適用する場合、シール層を簡易かつ充分に確保することができる。また、シート式工法などを適用する場合には、気密シートを上述の氷状の層でシールできるから、気密シートを根入れする必要がなく、根入れ工程を省略できる。
【００１２】
上記目的を達成するための第２の真空圧密地盤改良工法は、改良対象の地盤にドレーン材を打設する工程と、前記改良対象地盤の地表面を雪で覆う工程と、前記雪で覆われた改良対象地盤の地表面に散水する工程と、前記改良対象地盤の地表面を覆う雪を締め固める工程と、前記ドレーン材を通して真空圧密を行う工程と、を含み、前記締め固められた雪を前記真空圧密工程におけるシール層または気密シートの気密部として用いることを特徴とする。
【００１３】
第２の真空圧密地盤改良工法によれば、改良対象地盤の地表面を覆う雪を、散水及び締め固めにより、氷状の層とし、かかる氷状の層をシール層とすることができるから、キャップ付きドレーン工法などを適用する場合、シール層を簡易かつ充分に確保することができる。また、シート式工法などを適用する場合には、気密シートを上述の氷状の層でシールできるから、気密シートを根入れする必要がなく、根入れ工程を省略できる。
【００１４】
上記第１及び第２の真空圧密地盤改良工法において前記改良対象地盤の地表面を覆う雪を散水及び締め固めにより氷の状態または氷に近い状態とすることが好ましい。
【００１５】
また、前記締め固めを、重機により接地圧を変えて多段階で行うことが好ましい。
【００１６】
また、前記氷の状態もしくは氷に近い状態の雪または前記締め固められた雪で前記改良対象地盤の地表面全体を覆うことが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、真空圧密地盤改良工法としてキャップ付きドレーン工法などを適用する場合にシール層を簡易かつ充分に確保することができる。また、シート式工法などを適用する場合に気密シートの根入れ工程を省略することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態による真空圧密地盤改良工法を実行可能なキャップ付きドレーン材を用いた真空圧密システムを概略的に示す図である。
【図２】本実施形態による真空圧密地盤改良工法を実施するために雪を利用して氷状の層を形成する工程（ａ）〜（ｄ）を説明するための概略図である。
【図３】本実施形態による真空圧密地盤改良工法の各工程Ｓ０１〜Ｓ０７を説明するためのフローチャートである。
【図４】本実施例で、ドレーン材を地盤に打設し真空ポンプにより負圧載荷を行っている間に、真空ポンプの元圧、ドレーン先端の圧力及び集水管端部の圧力を測定した結果を示す図である。
【図５】図４と同じ時間経過による地下水位（原地盤標高：E.L.+3m）の時間変化を示す図である。
【図６】本実施形態による真空圧密地盤改良工法の別の例を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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は本実施形態による真空圧密地盤改良工法を実行可能なキャップ付きドレーン材を用いた真空圧密システムを概略的に示す図である。
【００２０】
図１のように、真空圧密システム１０は、改良対象の軟弱地盤Ｇ内の間隙水を吸引するように地表面Ｓから軟弱地盤Ｇ内に打設された複数本の鉛直ドレーン材１１〜１４と、鉛直ドレーン材１１〜１４の各上端に接続されたキャップ部１５と、各キャップ部１５に接続された不透気管１６と、各不透気管１６が接続する集水管１７と、鉛直ドレーン材１１〜１４の内部を減圧するために集水管１７と接続する真空ポンプＰと、を備える。キャップ部１５が地盤内に位置することで、キャップ部１５の上部をシール層とすることができる。なお、鉛直ドレーン材１１〜１４やキャップ部１５は、例えば、特許文献２，３に開示された構成とすることができる。
【００２１】
図２は、本実施形態による真空圧密地盤改良工法を実施するために雪を利用して氷状の層を形成する工程（ａ）〜（ｄ）を説明するための概略図である。図３は、本実施形態による真空圧密地盤改良工法の各工程Ｓ０１〜Ｓ０７を説明するためのフローチャートである。なお、図２では、図１の不透気管１６や集水管１７等の図示は省略している。
【００２２】
本実施形態による真空圧密地盤改良工法は次のようにして行われる。すなわち、図１のように、改良対象の軟弱地盤Ｇ内に鉛直ドレーン材１１〜１４を打設し（Ｓ０１）、真空圧密システム１０を構築する（Ｓ０２）。
【００２３】
次に、図２（ａ）のように、改良対象の軟弱地盤Ｇの地表面Ｓ上に雪２１を撒き出し、地表面Ｓの全面に１ｍ程度に雪２１を盛る（Ｓ０３）。なお、この雪盛り工程では、改良対象の軟弱地盤が降雪地で雪が降る場合、その降雪を利用できる。また、雪２１は鉛直ドレーン材の平面的な打設範囲からはみ出るように盛るようにする。
【００２４】
次に、図１の地表面Ｓ上の雪２１に対し散水し（Ｓ０４）、図２（ｂ）のように、水分を多く含む雪２２とする。
【００２５】
次に、雪２２の上をブルドーザ２５等の重機を走行させ、図２（ｃ）のように締め固められた雪２３とする。このときの接地圧は３０ｋＰａ程度が好ましい。続いて、締め固められた雪２３の上をタイヤショベル２６等の重機を走行させ、図２（ｄ）のようにさらに締め固められた雪２４とする。このときの接地圧は、図２（ｃ）の接地圧よりも高い接地圧が好ましく、例えば、１００ｋＰａ程度である。このようにして、雪の締め固め工程を２段階で行う（Ｓ０５）。
【００２６】
上述のように、雪盛り工程Ｓ０３の雪２１について散水工程Ｓ０４と重機による締め固め工程Ｓ０５とにより、雪の密度が増加し、氷に近い状態（密度０．８ｇ／ｃｍ3程度）となる。このように、締め固められた雪２４が最終的に雪の層厚３０ｃｍ〜５０ｃｍ程度、密度０．８ｇ／ｃｍ3程度となることで、氷の状態または氷に近い状態となり、氷状の層となる。
【００２７】
かかる氷状の層２４は、図２（ｄ）のように、鉛直ドレーン材１１〜１４の平面的な打設範囲Ｄよりも広い範囲に設けられており、例えば、氷状の層２４の打設範囲Ｄからのはみ出し長さｗは５ｍ程度が好ましい。
【００２８】
次に、真空ポンプＰを作動させて集水管１７，不透気管１６，キャップ部１５を介して鉛直ドレーン材１１〜１４の内部を減圧し、軟弱地盤Ｇ内の間隙水を吸引し、負圧載荷を行う（Ｓ０６）。この負圧載荷工程を所定期間実施する（Ｓ０７）。
【００２９】
上記負圧載荷工程Ｓ０６において、雪の密度が増加し氷に近い状態となった氷状の層２４は、鉛直ドレーン材１１〜１４の平面的な打設範囲Ｄよりも広い範囲で地表面Ｓを覆っているため、鉛直ドレーン材１１〜１４における地表面Ｓおよび改良対象の軟弱地盤Ｇの周辺部からの漏気を防ぐことができる。このように、氷状の層２４はシール層（気密保持層）として機能する。
【００３０】
以上のように、本実施形態による真空圧密地盤改良工法によれば、ドレーン材の打設範囲Ｄの全体を雪で覆い、その雪を密実で氷の状態または氷に近い状態とすることで、かかる氷状の層２４を負圧載荷時のシール層として利用することができる。かかるシール層をドレーン材の打設範囲Ｄよりも広い範囲に設けることで漏気を防ぎ、地下水位の位置に関係なく改良対象の軟弱地盤内に高い負圧を作用させることができる。このように、シール層を充分に確保することができるため、真空圧密地盤改良工法における負圧載荷を効率的に行うことができる。
【００３１】
また、シール層として天然の雪を散水と重機で締め固めるだけで形成できるので、簡易な工程となり、かつ材料コストもかからず、コスト的にも有利である。また、密実とされた雪によるシール層は、春になると自然に溶けて消失するため、特別な撤去工程は不要であり、この点でもコスト的に有利である。
【００３２】
ここで、雪の密度は、雪質によって異なり、新雪では0.05〜0.1g/cm3程度、しまり雪やざらめ雪では0.3〜0.5 g/cm3程度となる。また、氷は0.8〜0.9g/cm3程度の密度を持つ（渡辺興亜(1982) 講座「土質工学における雪と氷」４．積雪の分布とその性質、土と基礎、30-8（295）、77〜85頁参照）。雪は圧縮に伴って密度が増加する性質を持つが、いくら大きな荷重をかけて密度変化が生じても、ある一定の値を超えない限界密度があり、限界密度は、かわき新雪では、0.35g/cm3、かわき結合雪では、0.6g/cm3となる（上記渡辺興亜の文献参照）。このため、本実施形態では、雪を締め固めるとき散水工程を加えることで、0.8g/cm3程度の密度の高い氷の状態または氷に近い状態のシール層を得ることができる。
【００３３】
また、本明細書において、氷の状態または氷に近い状態とは、0.8〜0.9g/cm3程度の密度を持つものをいう。
【００３４】
なお、上述の真空圧密地盤改良工法において、雪や土などによる上載荷重を併用してもよく、これにより、(1)荷重による地下水位の上昇、(2)盛土下の地盤温度が上昇し、原地盤の凍結深度が浅くなる（不飽和化の解消）、(3)泥炭層の圧密促進による透水係数の低下、といった効果を得ることができるため、気密保持効果が大きくなる。
【実施例】
【００３５】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は本実施例に限定されるものではない。
【００３６】
実施例として、図１と同様の真空圧密システムを構築し、負圧載荷を実施し、真空ポンプの元圧、軟弱地盤中に打設したドレーン先端及び集水管端部の圧力測定を行った。なお、設計圧力は、−６０ｋＰａであった。
【００３７】
すなわち、日平均気温０℃程度以下の地盤改良対象域において、雪を１ｍ盛り、散水し、タイヤショベルで締め固めて転圧を行うことで、図２（ｄ）のようなシール層２４を形成し、真空ポンプによる負圧載荷中に、真空ポンプの元圧、ドレーン先端の圧力及び集水管端部の圧力の測定を行った。その測定結果を図４に示す。
【００３８】
また、比較例１，２による圧力測定を本実施例に先立って同様の真空圧密システムにより行った。すなわち、比較例１として散水のみ、比較例２として雪盛と散水のみとし、負圧載荷を行った。その結果を図４に実施例と同様に示す。なお、比較例１の実施前に、真空ポンプを単独で作動させたが、真空ポンプ元圧で、−１５ｋＰａ程度しか作用しなかった。
【００３９】
図４からわかるように、散水のみの比較例１では、始めの段階で一時的に真空ポンプ元圧（絶対値）が大きく増加したが、その後、圧力（絶対値）が時間の経過とともに小さくなった。また、雪盛と散水のみの比較例２でも同じく、始めの段階で一時的に真空ポンプ元圧（絶対値）が大きく増加したが、その後、圧力（絶対値）が時間の経過とともに小さくなった。
【００４０】
これに対し、実施例では、真空ポンプ元圧（絶対値）が大きく増加し、ドレーン先端の圧力が設計圧力に達した後、圧力（絶対値）がさらに大きくなり、その状態を２日以上持続し、高負圧が地盤に作用したことがわかった。比較例１，２と比べて、重機による締め固め工程の効果がよくあらわれた。なお、実施例、比較例１，２ともに、ドレーン先端の圧力、集水管端部の圧力、真空ポンプの各圧力差は負圧載荷の間ほぼ一定であった。
【００４１】
図５は、図４と同じ時間経過による地下水位（原地盤標高：E.L.+3m）の時間変化を示す図である。図５には、図１のキャップ部１５の位置も示すが、本実施例では、地下水位がキャップ部の位置よりも低い位置にあったにも関わらず、高い負圧が作用した。
【００４２】
以上のように本発明を実施するための形態及び実施例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、本発明は、雪を密実として氷の状態または氷に近い状態としたシール層を用いるので、降雪のある環境、寒冷時（日平均気温０℃以下）における軟弱地盤改良工法に適するが、これに限定されず、例えば、公知の降雪装置により人工雪を地表面上に積もらせることができる環境であっても適用可能である。
【００４３】
また、上述のように、雪の密度は雪質によって異なり、密度の比較的高い雪（しまり雪やざらめ雪など）の場合、雪の締め固め工程は接地圧の高い重機を用いた一段階で充分の場合がある。
【００４４】
また、本実施形態による真空圧密地盤改良工法は、キャップ付きドレーン工法に適用したものであるが、本発明はこれに限定されずに、キャップ付きドレーン工法に限定されず、キャップを用いないドレーン工法にも適用可能である。
【００４５】
また、本発明はシート式工法にも適用可能である。すなわち、図６に示すように、シート式工法は、改良対象の地盤Ｇの地表面Ｓ上を、ドレーン材３１の上端部３１ａと接触する通水材３４とともに気密シート３２で覆うことで内部を気密に保つようになっている。気密シート３２の端部３２ａの近傍に、図２（ｄ）と同様のシール層３３を雪で形成することで、端部３２ａを部分的にシールし、気密シート３２の内部の気密を保つことができる。この場合、地盤中に地下水位がある場合でも、気密シート３２は、地下水位よりも低い位置まで地盤内に根入れする必要がなく、シート式工法における根入れを省略することができ、工程が簡略化するとともに、施工コストを低減できる。
【００４６】
さらに、本発明を図６のようなシート式工法に適用した場合、地盤Ｇの地表面Ｓの全面を図２（ｄ）のような氷状の層２４で覆い、かかる氷状の層を負圧載荷時のシール層として利用することにより、気密シート３２を省略することができる。この場合、通水材３４と氷状の層との間に必要に応じて断熱材を配置するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１０ 真空圧密システム
１１〜１４ 鉛直ドレーン材
１５ キャップ部
１６ 不透気管
１７ 集水管
２４ 締め固め雪、氷状の層、シール層
２５ ブルドーザ
２６ タイヤショベル
３３ シール層
Ｇ 軟弱地盤
Ｐ 真空ポンプ
Ｓ 地表面
【図１】
0005466961.tif 000002
【図２】
0005466961.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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