(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のドレーン材をほぼ鉛直に改良対象地盤中に打設して頭部を地表面まで延設し、該複数のドレーン材の頭部に通水材及び有孔管を配して、その上部をシート材により気密に被覆し、前記シート材で被覆された内部を真空ポンプを用いて減圧し前記改良対象地盤を圧密して改良する工法において、
前記改良対象地盤周辺の水平方向の変位を計測しながら、前記変位の増減に応じて前記シート材の上に載荷盛土を積載することにより、前記変位を抑制するように制御することを特徴とする地盤改良工法。
【請求項２】
複数のドレーン材をほぼ鉛直に改良対象地盤中に打設して頭部を地表面まで延設し、該複数のドレーン材の頭部に通水材及び有孔管を配して、その上部をシート材により気密に被覆し、前記シート材で被覆された内部を真空ポンプを用いて減圧し前記改良対象地盤を圧密して改良する工法において、
前記改良対象地盤の周辺地盤において前記ドレーン材に沿って壁体または溝を構築すると共に、該周辺地盤に水平方向の変位を計測する測点を設定し、前記測点における変位を計測しながら、前記ドレーン材から前記通水材及び前記有孔管を介して水を導いて排水し、前記変位の増減に応じて前記シート材の上に載荷盛土を積載することにより、前記変位を抑制するように制御することを特徴とする地盤改良工法。
【請求項３】
改良対象域において地表面から地中にほぼ鉛直に複数のドレーン材を打設して頭部を地表面まで延設し、該複数のドレーン材の頭部に通水材及び有孔管を配してその上部をシート材により気密に被覆し、前記シート材で被覆された内部を真空ポンプを用いて減圧し、前記改良対象地盤を圧密して改良するための地盤改良構造において、
前記ドレーン材に沿って構築された壁体または溝と、前記改良対象域の周辺地盤における水平方向の変位を計測するために設けられた水平変位計測手段と、該水平変位計測手段からの変位に応じてこれを抑制・制御するように前記シート材の上に積載される載荷盛土とを備えることを特徴とする地盤改良構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軟弱地盤に含まれる水を排出することで硬質地盤へ改良する地盤改良構造及び工法に関し、特に、周辺地盤変位を制御しながら地盤改良を行なう工法及び構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
軟弱な粘性土地盤を改良するための経済的な工法として真空圧密工法が知られている。かかる真空圧密工法は、複数のドレーン材を改良対象地盤に打設して頭部を地上まで延ばし、これらドレーン材頭部に接触するようにサンドマットやドレーン材などの通水材を敷設し、通水材の下に有孔管を配設してこれに真空ポンプを接続し、ドレーン材頭部と通水材と有孔管とを気密に被覆するように改良対象地盤の全領域に気密性シート材を敷設する。そして、真空ポンプを稼働することにより、シート材で被覆した地盤上に真空圧が作用し、この真空圧は有孔管から通水材を介してドレーン材に伝達し、さらに地盤内に伝わる。かようにして地盤内に真空圧が作用すると、地盤内の水は真空圧により吸引されて、ドレーン材から通水材を介して有孔管に流れて地上に排出される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の真空圧密工法では、真空圧密の進行にしたがって周辺地盤の沈下が進むと共に、周辺地盤が改良対象域の中央に向かって水平変位を生じることがあるため、周囲に住宅などの構造物が存在する改良対象域には適用が難しい。
【０００４】
本発明は上記従来技術の問題点に着目し、これを解決せんとしたものであり、その課題は、改良対象域の周辺地盤に発生する水平変位や地盤沈下を抑制・制御することができる地盤改良工法および構造を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、複数のドレーン材をほぼ鉛直に改良対象地盤中に打設して頭部を地表面まで延設し、該複数のドレーン材の頭部に通水材及び有孔管を配して、その上部をシート材により気密に被覆し、前記シート材で被覆された内部を真空ポンプを用いて減圧し前記改良対象地盤を圧密して改良する工法において、前記改良対象地盤周辺の水平方向の変位を計測しながら、前記変位の増減に応じて前記シート材の上に載荷盛土を積載することにより、前記変位を抑制するように制御することを特徴とする地盤改良工法が提供される。上記地盤改良工法において、水平方向の変位計測は、周辺地盤中の複数の深さごとに計測することが好ましい。
【０００６】
また本発明では、複数のドレーン材をほぼ鉛直に改良対象地盤中に打設して頭部を地表面まで延設し、該複数のドレーン材の頭部に通水材及び有孔管を配して、その上部をシート材により気密に被覆し、前記シート材で被覆された内部を真空ポンプを用いて減圧し前記改良対象地盤を圧密して改良する工法において、前記改良対象地盤の周辺地盤において前記ドレーン材に沿って壁体または溝を構築すると共に、該周辺地盤に水平方向の変位を計測する測点を設定し、前記測点における変位を計測しながら、前記ドレーン材から前記通水材及び前記有孔管を介して水を導いて排水し、前記変位の増減に応じて前記シート材の上に載荷盛土を積載することにより、前記変位を抑制するように制御することを特徴とする地盤改良工法が提供される。
上記地盤改良工法において、水平方向の変位計測は、周辺地盤における一箇所以上の地表面で水平方向の変位を計測すれば良く、必ずしも、地盤中の複数の深さごとに計測する必要はない。
【０００７】
さらに本発明では、改良対象域において地表面から地中にほぼ鉛直に複数のドレーン材を打設して頭部を地表面まで延設し、該複数のドレーン材の頭部に通水材及び有孔管を配してその上部をシート材により気密に被覆し、前記シート材で被覆された内部を真空ポンプを用いて減圧し、前記改良対象地盤を圧密して改良するための地盤改良構造において、前記ドレーン材に沿って構築された壁体または溝と、前記改良対象域の周辺地盤における水平方向の変位を計測するために設けられた水平変位計測手段と、該水平変位計測手段からの変位に応じてこれを抑制・制御するように前記シート材の上に積載される載荷盛土とを備えることを特徴とする地盤改良構造が提供される。
上記地盤改良構造において、水平変位計測手段は、壁体、溝または周辺地盤のいずれかにおける一箇所以上の地表面に設置すれば良く、必ずしも地盤中の複数の深さごとに設置する必要はない。
【０００８】
本発明において、前記ドレーン材は、地盤内に含まれる水分を上方の通水材及び有孔管まで導くことができるものであれば良く、例えば、カードボード系ドレーン材や、サンドドレーンなどを使用することができるが、前記カードボード系ドレーン材は取り扱いや打設が比較的容易で、かつ経済性に優れているので最適である。
【０００９】
本発明において、前記壁体及び前記溝は、改良対象域の周辺地盤に沈下や水平変位の影響が及ぶことを抑制するものである。ここで、前記壁体は、ＳＭＷ工法や深層混合処理工法等によりセメントと現地土とを混合して形成した柱列壁や、鋼矢板を連設した地中壁が使用可能であるが、改良対象域の地盤が軟弱であることを考慮した場合、施工用の大型重機が最小限で済む鋼矢板による地中壁を適用することが好ましい。
なお、鋼矢板を連設した地中壁では、ドレーン材を介して改良対象域に作用させている真空圧が鋼矢板の継手部分から改良対象域外に漏れることを防止するための封止手段を設ける必要がある。また本発明において、前記溝は、溝壁の崩壊を防止するために内部に安定液を充填して形成し、この安定液としては、ベントナイト安定液、泥水または流動化ソイルを使用することができる。
また前記溝の構築には、ソイルセメント壁施工用の多軸攪拌翼オーガ機や水平移動型ソイルセメント壁施工機、アースオーガ掘削機、水ジェット式溝堀り機、チェーンソー式溝堀り機などを使用することができる。
前記壁体及び前記溝の深さはドレーン材と同等とすることが原則であるが、軽減する地盤変位の程度、地盤条件などによって異なるので一義的に規定することは難しい。
【００１０】
本発明において、前記載荷盛土は、地中水平方向の変位あるいは地表水平方向の変位に応じて、該変位を抑制・制御する必要がある箇所にのみ設ければ良いものであって、例えば、住宅に近接する場合には近接区域のシート材上にのみ載荷盛土を設ければ良い。
【００１１】
【実施例】
以下、添付図面に基づいて実施例を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図１は地盤改良工法の一工程を示した断面図である。
図１において、地盤改良構造１０は、改良対象域１３で地表面からほぼ垂直方向に概ね１ｍ程度の間隔で打設された複数のドレーン材１６と、これらドレーン材１６の頭部に接触するように敷設した通水材（図示せず）と有孔管（図示せず）からなる水平排水材１２と、これら水平排水材１２とドレーン材１６とが気密に被覆されるように地表面に敷設したシート材１１と、水平排水材１２の有孔管に連結管（図示せず）を介して連通された真空ポンプ１５と、改良対象域の周辺地盤の地中水平変位を計測するために改良深さより深くまで延設した傾斜計１８と、周辺地盤の地中水平変位の増減に応じて該変位を制御するようにシート材１１の上に積載された載荷盛土１４とを備える。
【００１２】
前記傾斜計１８は、改良対象域１３と周辺地盤の両方における地中水平変位の計測箇所において、改良深さより深くまでボーリングを行ない、各ボーリング孔内に傾斜計を入れて深さごとに計測点１８ａの傾斜角度を測定し、各深さにおける傾斜角度から水平変位を算出するものである。傾斜計１８は複数のものをボーリング孔内の複数箇所に多段に配置するか、あるいは、一台の傾斜計を計測のたびにボーリング孔内で上昇・下降させて各計測点１８ａに設置することができる。いずれの場合にも、測定最深部は不動点と仮定して深度毎の水平変位を算出するので、測定最深部は改良深さよりも深くなるようにする。
また沈下計（図示せず）は、改良対象域と周辺の地表面に適宜に配置する。
【００１３】
前記排水ドレーン材１６は、例えば、カードボード系ドレーン材、サンドドレーンなどを使用することができるが、取扱いの容易さ、経済性および集水効果から考慮すると、カードボード系ドレーン材が最適である。
【００１４】
前記水平通水材１２としての通水材は帯状に形成されたものを使用し、地表面に突出したドレーン材１６の頭部に接触するように所定間隔で敷設する。また、水平通水材１２としての有孔管は塩化ビニールパイプなどの管体に複数の孔を穿設したものを使用し、複数の通水材に交差するように延設する。
また前記シート材１１は、端部をシート埋込み用溝１７に埋設し、これらの端部から内部に外気が流入しないようにする。
【００１５】
次に、図１を参照して地盤改良工法とその作用について説明する。
最初に、改良対象域１３を真空圧密するための準備工程と、改良対象域１３周辺の地中水平変位を計測するための傾斜計１８の設置を行なう。
真空圧密の準備工程では、複数のドレーン材１６を改良対象域１３に約１ｍ間隔でほぼ鉛直にそれぞれ打設し、これらドレーン材１６の頭部に連通するように水平排水材１２を敷設し、複数のドレーン材１６と水平排水材１２をシート材１１により気密に被覆し、シート材１１の端部はシート埋込溝１７に埋設し、所定の水平排水材１２には連結管を介して真空ポンプ１５を連通させる。
また傾斜計１８はボーリング孔内の複数箇所に多段に配置し、測定最深部が改良深さよりも深くなるように設置し、さらに、沈下計も設置する。
【００１６】
上記準備工程と傾斜計１８の設置が終了したら、改良対象域と周辺地盤の両方で水平変位や沈下量の基準となる施工前の初期値を測定し、次いで、真空ポンプ１５を稼働して改良対象域１３の真空圧密工程を開始する。
【００１７】
真空圧密工程を行ないながら、少なくとも１日に１度は水平変位や沈下量を計測すると、改良対象域１３では真空圧密の進行にしたがって、地盤沈下が進むとともに、周辺地盤は改良対象域１３の中心に向かうように水平変位する。
すなわち、真空圧密工程において、ドレーン材１６や水平排水材１２を介して、改良対象域１３の全体を減圧することにより地盤は収縮する。この地盤の収縮に伴ない地盤沈下と、改良対象域１３の中心に向かう地盤の水平変位が発生し、この水平変位は、通常、地表面付近で最大になり、周辺地盤にはひび割れが発生するものである。
図５及び図６は、真空圧密開始３５日後における地表面の沈下量と水平変位量の実測例をそれぞれ示したものであり、これらの図からも、周辺地盤に生じる沈下と水平変位の影響が少なくないことが判る。
【００１８】
真空圧密開始後、改良対象域１３の表面地盤強度が所定の重機作業が行なえる程度まで増加したと判断される時点で、載荷盛土を開始する。通常、真空圧密開始後１週間程度で載荷盛土の盛り立てが可能になる。このとき、載荷盛土１４の盛り立てに伴ない、地盤の支持力不足や滑り変形によって、地盤は改良対象域１３から周辺地盤に向かい水平変位を生じる。この水平変位の最大値は地中部分で発生することが多いため、載荷盛土の場合は、地表面変位量のみならず地中の水平変位量も計測する必要がある。
【００１９】
載荷盛土により発生する水平変位と、真空圧密により発生する水平変位とを、図示により比較すると図３のようになる。図示のように、真空圧密では多くの場合に地表面付近で水平変位量が最大となり、載荷盛土の場合には最大水平変位量は地中部に生じることが多く、両者による地中水平変位量は相殺するように作用する。したがって、地中水平変位の方向や変位量を監視しながら、ほぼ１０〜３０ｃｍ／日の範囲で載荷盛土の盛り立て速度や高さを調整すれば、周辺地盤の水平変位量を許容範囲である±１〜５ｃｍ程度になるように制御することも可能である。
なお、改良対象域１３の中心に向かう変位が卓越した場合には、更に盛土を行うことになるが、周辺への影響が大きくなる恐れがある場合には、状況に応じて、一時的に真空ポンプ１５を停止することで変位の増加を抑制することもできる。
また載荷盛土を盛り立てる領域は、必ずしも、改良対象域１３の全域に行なう必要はなく、例えば、図７に示したように住宅２２に面した側のシート材１１の端部に重点的に載荷盛土を配置すれば、住宅２２への影響を抑制するという点からは効果的である。
【００２０】
図２は、図１とは異なる地盤改良工法の一工程を示した断面図である。
図２の地盤改良構造では、図１の実施例と異なる構成として、緩衝溝２０と、改良対象域１３及び周辺地盤２５における地表面の水平変位を計測するための計測装置（図示せず）とを備えており、図１のような傾斜計１８は設けられておらず、これら以外は図１と同様な構成になっている。
【００２１】
ここで、緩衝溝２０は、改良対象域１３と周辺地盤２５との間に形成された溝内にベントナイト安定液などが充填されたものであり、改良対象域１３の真空圧密による地盤沈下や水平変位が周辺地盤に伝わることを軽減する。
【００２２】
なお、緩衝溝２０以外にも、例えば、鋼矢板を連設して地中壁を構築すれば良く、図４は、この鋼矢板からなる地中壁の真空圧密時における変位低減効果を図示したものであり、この例からは、鋼矢板を打設することにより、地表面水平変位量を、地中壁のない場合の１５％程度に軽減できたことが判る。
【００２３】
緩衝溝２０または鋼矢板の地中壁などを設けることにより、真空圧密時における地中の水平変位の分布は平均化し、多くの場合に地表面変位が最大となり、したがって、地表面変位を監視すれば真空圧密時の周辺地盤への沈下や水平変位の影響は把握することができる。したがって、図２の実施例において、地中水平変位の計測は必要条件とはならない。
また緩衝溝２０または鋼矢板などの地中壁は、水平変位の伝達防止効果のみならず、止水壁としての効果も果たすので、仮に、図２のように改良対象域に透水層２１がある場合にも真空圧密工法を障害無く適用することできる。
【００２４】
なお、図２のように緩衝溝２０または鋼矢板などの地中壁を設ける場合にも、図１の地盤改良工法と同様な工程により地盤改良は為される。
すなわち、図２の地盤改良工法においては、傾斜計１８に代えて、地表面の水平変位を計測するための装置を設置し、この装置により、真空圧密と載荷盛土による地表面水平変位量を監視しながら、両者による地中水平変位量は相殺するように、載荷盛土の盛り立て速度や高さの調整、及び真空ポンプ１５の停止・再開によって周辺地盤の地表面水平変位量を許容範囲である±１〜５ｃｍ程度になるように制御するものである。
【００２５】
【発明の効果】
本発明では、真空圧密を行ないながら、周辺地盤の地中水平変位の計測データに基づいて載荷盛土を行うことにより、周辺地盤の水平変位を大幅に軽減することができて、例えば、改良対象域の周囲に住宅が密集したような場所においても、真空圧密工法の適用が可能になった。
【００２６】
また本発明では、地中の水平変位を計測する装置を用いるので、地盤が複雑な場合でも、正確な地中水平変位に基づいて、載荷盛土の盛り立て速度や高さ及び真空運転の停止・再開を確実に制御することができる。
本発明では、壁体や緩衝溝を設けたので、その遮断効果や変位吸収効果により、周辺地盤の水平変位をさらに低減することができる。また壁体や緩衝溝の止水効果により、周辺地盤の地下水低下を防止したり遮断したりできるので、周辺地盤の沈下を大幅に軽減できる。さらに、改良対象域に透水性の地盤がある場合には、漏気により真空圧密工法の適用が困難であったが、壁体や緩衝溝を設けることにより漏気を防止することができて、真空圧密工法の適用が可能になった。また壁体を設けることにより、地中水平変位が平均化されるので、地表面変位を基準とした変位制御が行なえるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る地盤改良工法の一工程を示す断面図である。
【図２】図１とは異なる地盤改良工法の一工程を示した断面図である。
【図３】真空圧密と載荷盛土による地中変位を比較して説明するための図である。
【図４】鋼矢板からなる壁体による水平変位の軽減効果を説明するための図である。
【図５】真空圧密による地盤の沈下形状を示した図である。
【図６】真空圧密による地盤の水平変位を示した図である。
【図７】改良対象域における載荷盛土の配置を示した断面図である。
【符号の説明】
１０  地盤改良構造
１１  シート材
１２  水平排水材（通水材および有孔管）
１３  改良対象地盤
１４  載荷盛土
１５  真空ポンプ
１６  ドレーン材
１８  傾斜計
【図１】
0003658296.tif 000002
【図２】
0003658296.tif 000003
【図３】
0003658296.tif 000004
【図４】
0003658296.tif 000005
【図５】
0003658296.tif 000006
【図６】
0003658296.tif 000007
【図７】
0003658296.tif 000008