(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粘土層の上層に透水層が積層されている軟弱地盤の透水層を貫通し、粘土層に埋設するようにドレーン材を打設して行う地盤改良工法であって、予め確認した透水層の深さ方向全域に亘るように不透水材を配設したドレーン材を軟弱地盤中に打設し、透水層からの水と空気の排出を阻止しながら粘土層から水と空気を排出することを特徴とする地盤改良工法。
【請求項２】
ドレーン材の打設に際して、予め確認した透水層の深さ方向全域に亘るように、ドレーン材に不透水材を配設し、しかる後に所定の深度迄ドレーン材を打設することを特徴とする請求項１に記載の地盤改良工法。
【請求項３】
前記不透水材の配設が、不透水部材の装着であることを特徴とする請求項２に記載の地盤改良工法。
【請求項４】
前記不透水材の配設が、不透水液の塗布であることを特徴とする請求項２に記載の地盤改良工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤改良工法に関し、特に、透水層を形成する地層を含んで成る軟弱地盤に対する地盤改良工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
沖積層に代表される軟弱地盤は、地下水位の低下に伴う沖積層の圧密沈下によって地盤沈下や液状化現象を起こすことが多い。このため、従来から各種の軟弱地盤対策が検討されてきた。軟弱地盤対策は、軟弱地盤上に構築する建造物の安定建造を図るための安全対策と、建造物の荷重による地盤の沈下を制御する沈下対策である。
総合的な軟弱地盤対策としては、時間をかけて地盤の強度が増加してくるのを期待する施工方法が基本的であるが、大勢は、沈下対策を中心にして施工中の沈下を積極的に推進させ、建造物の完成後には継続した沈下が軽減されるか、望ましくは起こさせないことで安定対策も結果的に講じる方向で進められてきている。
【０００３】
沈下対策で代表的な地盤改良工法としては、サンドドレーン工法やカードボードドレーン工法を総称したバーチカルドレーン工法が挙げられる。
サンドドレーン工法は、軟弱地盤中に所定の間隔で鉛直方向のサンドパイルを数多く敷設するもので、これらのサンドパイルを排水柱として軟弱地盤中の水と空気とを短絡的に地上に流出させて地盤の圧密と強度の増加を図っている。
又、カードボードドレーン工法は、カードボードの中に縦方向の連続的な通水孔を設けておいて、そのカードボードをマンドレル等によって軟弱地盤中に適当な間隔で敷設して行くもので、その機能と排水効果はサンドドレーン工法と同様である。
【０００４】
バーチカルドレーン工法は、盛土等を載荷重にして地盤中から水を押し出しているものであるから、盛土材料の入手が必要であるが、近年ではこの入手も困難であり、又コストもかかる。さらに、搬入時の環境問題等の不具合も多い。
【０００５】
バーチカルドレーン工法に変わる方法として、図４に示す工法が提案されている。同工法は、カードボード等のドレーン２０を造成した後に、ドレーンの上端部２１に接触するように水平状に通水材２２を配置しておき、通水材２２の端部２３には真空ポンプ２４を接続している。ドレーンの上端部２１と通水材２２とは、全体的に気密シート２５で覆われており、真空ポンプの作動によって気密シート２５は真空引きされて地盤上面２６に負圧状態を造り出している。
地盤上面２６の負圧状態は、地盤中における間隙水圧との間に差圧を形成するので、地盤中に造成されたドレーン２０を通して地盤２７中の水と空気とを地盤表面に吸い出すことになる。吸い出された地盤表面の水と空気は、通水材２２を通って真空ポンプ２４の手前に連結されている排水タンク２８に排水されるようになっている。
【０００６】
上述の地盤改良工法は、改良対象地盤として粘土層を想定しており、粘土層の密度を増加させる工法として認識されている。
しかしながら、図５に示すように、改良の対象になる沖積層の軟弱地盤３０には、粘土層３１だけでなく砂層３２を含んでいる場合が多い。このような地層の場合には、砂層３２が透水層を形成しているので、上述した真空ポンプ２４と気密シート２５による強制脱水圧密工法は、以下の問題点を提起することになる。
１）カードボード等のドレーン２０による脱水が、粘土層３１よりも透水性のある砂層３２から多く行われ、粘土層３１からの脱水効率が悪くなる。
２）砂層３２が地盤改良区域３３外にまで連続して存在している場合には、周辺への影響が問題になる。
特に、地盤改良区域３３外の周辺への影響は、地下水位の低下現象を招来するもので、近隣における井戸枯れや地盤沈下等の障害を発生させることになる。
このため、図に示すように地盤改良区域の周辺に止水壁３４を設ける等の余分な工事と経費を負担する問題が発生する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、透水層を形成する地層を含んで成る軟弱地盤に対して、周辺区域に何らの悪影響を与えることなく地盤改良の対象である粘土層の水と空気を効率よく排出できる地盤改良工法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明による地盤改良工法は、粘土層の上層に透水層が積層されている軟弱地盤の透水層を貫通し、粘土層に埋設するようにドレーン材を打設して行う地盤改良工法であって、予め確認した透水層の深さ方向全域に亘るように不透水材を配設したドレーン材を軟弱地盤中に打設し、透水層からの水と空気の排出を阻止しながら粘土層から水と空気を排出することを特徴とする。
【０００９】
第２の発明による地盤改良工法は、第１の発明による地盤改良工法において、ドレーン材の打設に際して、予め確認した透水層の深さ方向全域に亘るように、ドレーン材に不透水材を配設し、しかる後に所定の深度迄ドレーン材を打設することを特徴とする。
【００１０】
第３の発明による地盤改良工法は、第２の発明による地盤改良工法において、前記不透水材の配設が、不透水部材の装着であることを特徴としている。
【００１１】
第４の発明による地盤改良工法は、第２の発明による地盤改良工法において、前記不透水材の配設が、不透水液の塗布であることを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明による地盤改良工法は、基本的に透水層を形成する地層を含んで成る軟弱地盤に対して、透水層を形成する地層に位置する部分に不透水材を配設したドレーン材を軟弱地盤中に打設することを特徴としており、透水層からの水と空気の排出は阻止しながら、地盤改良の目的である粘土層からの水と空気の排出を効率よく達成している。
【００１３】
以下に、本発明による地盤改良工法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、地盤改良を実施する軟弱地盤の部分断面図である。
軟弱地盤１は、粘土層２と透水層を形成する砂層３から構成されている。軟弱地盤１にはドレーン材４が打設されており、軟弱地盤１からの水と空気の排出を図っている。
本実施の形態のドレーン材４は、プラスチック製のメッシュ状ボード５を通水性の不織布６等で包んだ構造になっている。従って、地盤中の水と空気は通水性の不織布を浸透してメッシュ状ボード５に伝わって行くことになる。
ドレーン材４の鉛直排水壁は、上述のように軟弱地盤１を構成している粘土層２と透水層を形成する砂層３とに接触しているが、本発明による地盤改良工法の場合には、図示のようにドレーン材４の砂層３に接触する部分に、不透水性の材質であるゴム、アスフアルト等から選択された不透水材７が配設されており、透水層を形成している砂層３からの吸水は阻止されている。
【００１４】
図示を省略しているが、地盤表面に露出しているドレーン材４の上端は、従来のバーチカルドレーン工法と同様に、水平状に配置されている通水材と接触させてある。通水材の端部には真空ポンプを接続しており、ドレーン材の上端と通水材とは全体的に気密シートで覆われている。
従って、真空ポンプが作動すると気密シートは真空引きされて地盤表面に負圧状態を造り出すので、地盤中の粘土層２に包含されている水と空気８のみが通水性の不織布６を浸透してメッシュ状ボードに伝わってドレーン材の下から上に吸引されて行き、図示のように水と空気の吸い出しが高速かつ大量に行われる。
尚、吸い出された地盤表面の水と空気は、通水材を通って真空ポンプの手前に連結されている排水タンクに排水される点は従来と同様である。
【００１５】
本発明による地盤改良工法は、以上のように構成されているので、真空ポンプを作動させて対象地盤の地盤改良作業を実施すると、砂層から脱水することがなく脱水が必要な軟弱粘土層だけから脱水することになる。
従って、粘土層の強制脱水圧密が効率よく処理され、処理対象地盤の改良が迅速に実施される。又、砂層で形成されている透水層が仮に地盤改良区域外にまで関連していたとしても、該当区域における地下水の吸い出しは行われないので、特別に止水壁を設けなくても井戸枯れや地盤沈下等の悪影響を懸念することもない。
【００１６】
次に、本発明による地盤改良工法におけるドレーン材の施工についてその実施の形態を図面に基づいて説明する。
図２は、ドレーン材を敷設する段階の概要を示している。
図において、改良対象の地盤１は、粘土層２の間に所定の厚さを持った砂層３を形成した状態で構成されている。ドレーン材４は、地盤中に所定の間隔と深さを規定して打設している。
ドレーン材の打設に関して、ペーパードレーン材の場合には、マンドレルを用いてマンドレルの中にペーパードレーン材を内装した状態で地盤中に貫入して行き、ペーパードレーン材を地盤中に残したままでマンドレルだけを引き上げることで打設を完了させるという具合に、対象地盤やドレーン材の状況に合わせて各種の手法が選択されるが、図においては単にドレーン材４を地盤１に打設する状態のみで表現している。
【００１７】
本実施の形態のドレーン材打設車１０は、先端にドレーン材４のロール１１を積載している。ロール１１から繰り出したドレーン材４は、対象地盤の地層状態に対応させて打設深度に合わせた長さと砂層が存在している位置に該当する場所１２に不透水材７の配設を行っている。
即ち、ボーリング等によって予め確認してある地層構造に合わせて、ドレーン材４を打設する所定深度から深層側の粘土層２の厚さより若干短い位置を確認する。次いで、砂層３に該当する長さに余裕を持たせた寸法の不透水材７を、不透水材装着装置１３によってドレーン材４を抱え込むように装着している。
【００１８】
不透水材の装着形態としては、接着剤を塗布した熱可塑性樹脂シートをドレーン材４の両側に当てがってお互いを接着する例や、両側に装着の熱可塑性樹脂シートをドレーン材との間は接着剤によって固定し熱可塑性樹脂シートの端部間は溶着によって一体にする手段も採用可能である。
不透水材７を装備したドレーン材４は、図示のように、地盤中に打設が行われると同時にドレーン材の全長を決める測定が行われる。ドレーン材４は、地盤表面からその上端を所定の長さだけ伸長した寸法において切断され、ドレーン材の打設は完了する。
【００１９】
図３は、ドレーン材を敷設する段階を示す概要に関して他の実施の形態を示している。
本実施の形態におけるドレーン材を敷設する段階は、図２で説明した実施の形態と比較して不透水材の部分のみが異なっており、他の設備と施工手順とは同様である。
本実施の形態における不透水材は、液体の塗布と硬化によって形成される。ドレーン材打設車１４に載置されたロール１１から繰り出されたドレーン材４は、対象地盤の地層状態に対応させて打設深度に合わせた長さを設定し、砂層が存在している位置に該当する場所１２に不透水液１５を不透水液塗布装置１６によって吹き付けることで、不透水材の配設を行っている。
不透水液の吹き付けは、ドレーン材の表面に設けられた不織布の上から行われ、不織布の通水機能を阻止するものであり、その作業が単純であることから推奨される施工法である。ドレーン材状に吹き付けられた不透水液は液体状のゴム、アスフアルト等であるが、可能な限り硬化の早い材質のものを選択して作業効率の向上と打設作業の連続性を図っている。
【００２０】
以上、本発明による地盤改良工法について実施の形態に基づいて詳細に説明してきたが、本発明による地盤改良工法は、基本的に透水層を形成する地層を含んで成る軟弱地盤に対して、透水層を形成する地層に位置する部分に不透水材を配設したドレーン材を軟弱地盤中に打設することを特徴としており、透水層からの水と空気の排出は阻止しながら、地盤改良の目的である粘土層からの水と空気の排出を効率よく達成しているものであるから、本発明は、上記実施の形態に何ら制限されるものでなく、例えば、真空ポンプを用いた強制脱水圧密工法に限らず盛土載荷による従来の圧密脱水地盤改良にも適用が可能であるように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の展開が可能であることは当然である。
【００２１】
【発明の効果】
第１の発明による地盤改良工法は、粘土層の上層に透水層が積層されている軟弱地盤の透水層を貫通し、粘土層に埋設するようにドレーン材を打設して行う地盤改良工法であって、予め確認した透水層の深さ方向全域に亘るように不透水材を配設したドレーン材を軟弱地盤中に打設し、透水層からの水と空気の排出を阻止しながら粘土層から水と空気を排出することを特徴としており、水と空気の排出は透水層からは行わずに軟弱粘土層のみから行うので、地盤改良区域に止水壁を設けなくても周辺区域に井戸枯れや地盤沈下等の悪影響を与えることがなく、地盤改良の対象である粘土層の水と空気を効率よく排出し、軟弱地盤の改良を短期間で迅速に達成できる効果を奏している。
【００２２】
第２の発明による地盤改良工法は、第１の発明による地盤改良工法において、ドレーン材の打設に際して、予め確認した透水層の深さ方向全域に亘るように、ドレーン材に不透水材を配設し、しかる後に所定の深度迄ドレーン材を打設することを特徴としており、地盤改良区域に止水壁を設けずに周辺区域に何らの悪影響を与えずに地盤改良の対象である軟弱粘土層の水と空気を効率よく排出させるために、対象軟弱地盤に打設するドレーン材の加工と敷設を効率よく実施できる効果を奏している。
【００２３】
第３の発明による地盤改良工法は、第２の発明による地盤改良工法において、不透水材の配設が、不透水部材の装着であることを特徴としており、ボーリング等によって予め確認してある地層構成に対応させて不透水部材の寸法を決定しておき、ドレーン材の所定の場所に該当する不透水部材を装着するので、不透水部材の取り扱いとドレーン材の改良地盤への打設を効率よく実施できる効果を発揮できる。
【００２４】
第４の発明による地盤改良工法は、第２の発明による地盤改良工法において、不透水材の配設が、不透水液の塗布であることを特徴としており、ボーリング等によって予め確認してある地層構成に対応させて不透水液を塗布する範囲を決定しておき、ドレーン材の所定の場所に不透水液を塗布するだけで済むので、不透水材の取り扱いとドレーン材の改良地盤への打設を効率よく実施できる効果を発揮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による地盤改良工法を実施する軟弱地盤の部分断面図
【図２】本発明による地盤改良工法におけるドレーン材を敷設する段階の概要図
【図３】本発明による地盤改良工法における他のドレーン材を敷設する段階の概要図
【図４】地盤改良における従来の強制脱水圧密工法の概要図
【図５】透水層を含んだ軟弱地盤における従来の強制脱水圧密工法の概要図
【符号の説明】
１  改良対象の軟弱地盤                ２０  カードボード等のドレーン
２  粘土層                            ２１  ドレーンの上端部
３  砂層から成る透水層                ２２  通水材
４  ドレーン材                        ２３  通水材の端部
５  プラスチック製のメッシュ状ボード  ２４  真空ポンプ
６  透水性不織布                      ２５  気密シート
７  不透水材                          ２６  地盤上面
８  水と空気                          ２７  地盤
１０  ドレーン材打設車                ２８  排水タンク
１１  ドレーン材のロール              ３０  軟弱地盤
１２  砂層位置に該当する場所          ３１  粘土層
１３  不透水材装着装置                ３２  砂層
１４  ドレーン材打設車                ３３  地盤改良区域
１５  不透水液                        ３４  止水壁域
１６  不透水液塗布装置
【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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