(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤中に、注水井戸と揚水井戸とを互いに離間させて設置し、
水を曝気して溶存酸素水として前記注水井戸に供給するとともに、前記揚水井戸から水を汲み上げることによって、前記注水井戸および前記揚水井戸間に動水勾配を生じさせて地下水流を発生させ、
溶存酸素水により、前記地盤中の地下水中の溶存物質を析出させて微細物質を形成するとともに、地下水流により、前記注水井戸と前記揚水井戸との間に位置する地盤中に前記微細物質を充填させることを特徴とする地盤改良工法。
【請求項２】
請求項１記載の地盤改良工法であって、
前記注水井戸に溶存酸素水を供給するにあたっては、該溶存酸素水とともに前記微細物質を前記注水井戸内に供給することを特徴とする地盤改良工法。
【請求項３】
請求項１または２記載の地盤改良工法であって、
前記揚水井戸から汲み上げた水を曝気して溶存酸素水とし、再び前記注水井戸に供給することを特徴とする地盤改良工法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の地盤改良工法であって、
前記注水井戸と前記揚水井戸とを既存構造物を挟んで互いに対向する位置にそれぞれ設置しておき、
前記既存構造物の下方に位置する地盤中に前記地下水流を発生させることを特徴とする地盤改良工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、構造物の安定性の向上等の目的で、地盤の性状を改善するために用いられる地盤改良工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の地盤改良工法および地盤改良施設としては、例えば、図８に示すようなものが知られている。
図８に示す地盤改良施設１は、既存の地下構造物２の浮き上がりを防止する目的で設置されたものであり、地下構造物２を囲むように設けられた複数のボーリング孔４，４，…を備えた構成とされている。
地下構造物２は、地盤Ｇ中に設置されるとともに、その底面２ａが地盤Ｇ中の表層６の下方の帯水層７内に位置する構成とされている。このような地下構造物２においては、帯水層７における地下水の水位が上昇した場合、底面２ａに作用する浮力が増大することにより、浮き上がりが生じる恐れがある。そこで、地盤改良施設１におけるボーリング孔４，４，…から地盤Ｇに向けて、水ガラス、ベントナイト、あるいは超微粒子セメント等の薬剤を高圧で注入し、これにより地盤Ｇ中の間隙を充填することによって、地盤Ｇ中の透水性を低下させて、帯水層７における地下水位の上昇を防ぐようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような地盤改良工法においては、ボーリング孔４から薬剤等を注入することによって地盤改良を行う構成としたために、図８，９に示すように、ボーリング孔４，４，…の周囲の限られた領域Ｒにおいてしか、地盤改良を行い得なかった。一方、地下構造物２においては、その底面２ａ全体に浮力が作用することとなるために、上述のように一部分しか地盤改良を行い得ないのでは、十分な浮き上がり防止効果を得ることは困難であった。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、構造物の下方等、従来地盤改良が困難であった箇所において広範囲な改良を行うことができ、これにより、構造物の安定性を良好に確保することが可能であるような地盤改良工法を提供することをその課題とする。
【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においては以下の手段を採用した。
すなわち、請求項１記載の地盤改良工法は、地盤中に、注水井戸と揚水井戸とを互いに離間させて設置し、
水を曝気して溶存酸素水として前記注水井戸に供給するとともに、前記揚水井戸から水を汲み上げることによって、前記注水井戸および前記揚水井戸間に動水勾配を生じさせて地下水流を発生させ、
溶存酸素水により、前記地盤中の地下水中の溶存物質を析出させて微細物質を形成するとともに、地下水流により、前記注水井戸と前記揚水井戸との間に位置する地盤中に微細物質を充填させることを特徴とする。
【０００６】
上記のような構成とされるために、この地盤改良工法においては、注水井戸と揚水井戸との間の広い範囲の地盤を、微細物質を充填することによって改良することができる。
また、この地盤改良工法においては、地盤中に間隙に対する充填物として地下水中の物質を利用することができる。
【０００７】
請求項２記載の地盤改良工法は、請求項１記載の地盤改良工法であって、
前記注水井戸に溶存酸素水を供給するにあたっては、該溶存酸素水とともに前記微細物質を前記注水井戸内に供給することを特徴とする。
【０００８】
上記のような構成とされるために、この地盤改良工法においては、微細物質の量を適量に調整することができる。
【００１１】
請求項３記載の地盤改良工法は、請求項１または２記載の地盤改良工法であって、
前記揚水井戸から汲み上げた水を曝気して溶存酸素水とし、再び前記注水井戸に供給することを特徴とする。
【００１２】
上記のような構成とされるために、この地盤改良工法においては、外部から水を補給する必要がない。
【００１５】
請求項４記載の地盤改良工法は、請求項１から３のいずれかに記載の地盤改良工法であって、
前記注水井戸と前記揚水井戸とを既存構造物を挟んで互いに対向する位置にそれぞれ設置しておき、
前記既存構造物の下方に位置する地盤中に前記地下水流を発生させることを特徴とする。
【００１６】
上記のような構成とされるために、この地盤改良工法においては、既存の構造物の下方の地盤をも改良することが可能である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明するための参考例を、図１から４を参照して説明する。
なお、この参考例において、図８および図９に示した従来の技術と共通する構成については、同符号を付し、その説明を省略することとする。
【００２０】
図１に示す地盤改良施設１１は、既存の地下構造物２の浮き上がりを防止する目的で設置されたものであり、注水井戸１３と、揚水井戸１４と、水循環手段１５とから概略構成されている。
注水井戸１３と揚水井戸１４とは、地盤Ｇ内において、地下構造物２を隔てて互いに対向する位置に設置されている。また一方、水循環手段１５は、注水井戸１３内に水を供給するための注水パイプ（水供給手段）１７と、揚水井戸１４から水を汲み上げるための揚水パイプ（揚水手段）１８と、注水パイプ１７と揚水パイプ１８とを接続する接続パイプ１９とを備えた構成とされている。接続パイプ１９と揚水パイプ１８との間には、ポンプＰが設けられ、また、接続パイプ１９の中間には、接続パイプ１９から分岐する分岐パイプ（物質供給手段）２０が設けられている。
ポンプＰは、揚水パイプ１８を通じて揚水井戸１４内部に滞留する地下水を揚水するとともに、汲み上げた地下水を接続パイプ１９および注水パイプ１７を通じて注水井戸１３に供給することが可能な構成とされている。
また、注水井戸１３および揚水井戸１４は、その少なくとも下端部１３ａおよび１４ａが、地下構造物２の底面２ａよりも下方に位置するように形成されており、これら下端部１３ａおよび１４ａには、地盤Ｇとこれら注水井戸１３および揚水井戸１４内との間の水の透過を可能とするスクリーン２２，２２がそれぞれ設けられている。
【００２１】
以上が地盤改良施設１１における主要な構成であるが、次に、地盤改良施設１１を用いた地盤Ｇの改良方法について説明する。
まず、図１に示したように、地下構造物２に隣接させて注水井戸１３および揚水井戸１４を設置するとともに、これら注水井戸１３および揚水井戸１４に対して、水循環手段１５を設けておく。
【００２２】
そして、次にポンプＰの運転を開始するとともに、分岐パイプ２０側から接続パイプ１９側に対して、例えば、酸化鉄などの微細物質を投入する。
【００２３】
ポンプＰの運転が開始されることにより、帯水層７中の地下水は、揚水井戸１４から揚水パイプ１８、接続パイプ１９、および注水パイプ１７を通じて注水井戸１３内に供給されることとなる。これにより、注水井戸１３においては、水位の上昇が、揚水井戸１４内においては水位の低下が発生し、地盤Ｇ内の地下水のポテンシャルＵは、例えば、図２中に示したようになる。
【００２４】
このように、注水井戸１３と揚水井戸１４との間において地下水のポテンシャルレベルの不均衡が生じることにより、地下構造物２の下方の注水井戸１３と揚水井戸１４との間に位置する地盤Ｇaにおいては、動水勾配が生じ、これにより、図２中に矢印で示したように、地下水流が発生する。
【００２５】
一方、注水パイプ１７から注水井戸１３内に供給される水には、微細物質が投入されているために、この微細物質が水により輸送されて注水井戸１３を通じて地盤Ｇaに到達することとなり、これにより地盤Ｇa中の間隙が微細物質により充填されて、地盤Ｇaが改良されることとなる。
【００２６】
また、ポンプＰの運転および分岐パイプ２０からの微細物質の投入を継続することにより、地盤Ｇaの改良範囲Ｒは、時間の経過とともに、図２中に示したような範囲から図３に示すように注水井戸１３と揚水井戸１４との間の全ての範囲に渡って広がっていくこととなる。
【００２７】
そして、図３に示したように地盤Ｇaが改良されたら、ポンプＰの運転および微細物質の投入を停止し、さらに、水循環手段１５を撤去することによって、図４に示すように地下構造物２の下方の地盤Ｇaの改良が完了することとなる。
【００２８】
上述の地盤改良工法においては、注水井戸１３と揚水井戸１４との間に地下水流を発生させるとともに、この地下水流により微細物質を地盤Ｇa中に輸送して地盤Ｇa中を充填するようにすることによって、従来に比較して広い範囲にわたって容易に地盤改良を行うことが可能であり、これにより、広範囲の地盤改良を行う際のコストを従来に比較して低減化することが可能である。
【００２９】
また、上述の地盤改良工法においては、微細物質を分岐パイプ２０から投入して揚水井戸１４から汲み上げた地下水とともに注水井戸１３に対して供給する構成としたために、分岐パイプ２０から投入する微細物質の量を適量に調整して、地盤Ｇaの改良が良好に行われるようにすることができる。
【００３０】
さらに、上述の地盤改良工法においては、揚水井戸１４から汲み上げた水を再び注水井戸１３から地盤Ｇ内に供給する構成としたために、新たに水を供給する必要がなく、容易かつ経済的に地盤Ｇa内に地下水流を発生させることが可能である。
【００３１】
また、上述の地盤改良工法においては、注水井戸１３と揚水井戸１４とを既存の地下構造物２を挟んで互いに対向する位置に配置するとともに、地下構造物２の下方の地盤Ｇaにおいて地下水流を発生させる構成としたために、従来の方法では困難であった地下構造物２の下方の地盤を改良することができる。
【００３２】
さらに、上述の地盤改良施設１１においては、揚水井戸１４に揚水パイプ１８が、注水井戸１３に注水パイプ１７が設けられるとともに、注水パイプ１７と連通する分岐パイプ２０から微細物質を供給することが可能な構成とされ、さらに、揚水井戸１４と注水井戸１３との双方に水の透過が可能なスクリーン２２，２２が設けられた構成とされている。このような簡易な構成とされるために、地盤改良施設１１は、従来の地盤改良施設１と異なり、多数のボーリング孔や薬液注入のための機械等が必要でなく、従来の施設に比較して、建設や運用等に係るコストを低減化することができる。
【００３３】
以上において本発明の実施の形態を説明するための参考例を説明したが、本発明の実施の形態としては、図５に示すように、接続パイプ１９に貯水タンクＴと曝気手段Ａとを介装することによって、揚水井戸１４から汲み上げた水を曝気して溶存酸素水として注水井戸１３に供給する構成からなる地盤改良工法である。これにより、溶存酸素水によって地盤中の地下水中の溶存物質が析出されて微細物質が形成され、この微細物質を地盤中に間隙に対する充填物として利用し、注水井戸と揚水井戸との間の広い範囲の地盤を、微細物質を充填することによって改良することができる。
また、揚水井戸１４から汲み上げた水を曝気して溶存酸素水として利用するため、溶存酸素水を別途用意することが必要とならず、安定的かつ経済的に注水井戸１３に対して溶存酸素水を供給することが可能となる。
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、必要に応じて他の構成を採用することも可能である。
【００３４】
例えば、上記の地盤改良工法において、分岐パイプ２０から微細物質を投入する代わりに、溶存酸素水を投入するようにしてもよい。このようにすることによって、地下水中の溶存物質（溶存鉄分等）が析出され、微細物質として地盤Ｇa内に供給されることとなる。これにより、地下水中の溶存物質を利用して経済的に地盤の改良を行うことができる。
【００３６】
また、溶存物質を多く含んだ水を外部から供給することができる場合には、図６に示すように、注水パイプ１７に対して貯水タンクＴおよび曝気手段Ａを介して外部から水を供給するとともに、揚水パイプ１８から汲み上げた水を外部へ排出するようにしてもよい。
【００３７】
また、これらとは別に、図７に示すように、注水井戸１３と揚水井戸１４とに沿って、これら注水井戸１３と揚水井戸１４に対して地下構造物２と反対側に位置するように止水壁２４，２４を設けるようにすれば、より効率的に地盤Ｇa内に地下水流を発生させることが可能であり、これにより、工期の短縮化を図ることが可能である。
【００３８】
また、この他にも、本発明の主旨を逸脱しない範囲内であれば、他の構成を採用するようにしてもよく、また、上述したような参考例および変形例を選択的に組み合わせるようにしても構わない。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る地盤改良工法においては、互いに間隔をおいて設けられた注水井戸と揚水井戸との間の地盤に地下水流を発生させるとともに、この地下水流により微細物質を地盤中に輸送して地盤を充填するようにすることによって、従来に比較して広い範囲にわたって容易に地盤改良を行うことが可能であり、また、広範囲の地盤改良を行う際のコストを従来に比較して低減化することが可能である。
また、水を曝気して溶存酸素水として注水井戸に供給し、この溶存酸素水により地盤中の溶存物質を析出させて微細物質を形成する構成としたために、地下水中の溶存物質を利用して経済的に地盤の改良を行うことができる。
【００４０】
請求項２に係る地盤改良工法においては、注水井戸に水を供給するにあたって、同時に微細物質を投入する構成としたために、微細物質の量を適量に調整して、地盤の改良が良好に行われるようにすることができる。
【００４１】
請求項３に係る地盤改良工法においては、注水井戸に溶存酸素水を供給するとともに、この溶存酸素水により地盤中の溶存物質を析出させて微細物質を形成する構成としたために、地下水中の溶存物質を利用して経済的に地盤の改良を行うことができる。
【００４２】
請求項３に係る地盤改良工法においては、揚水井戸から汲み上げた水を曝気して溶存酸素水とし、再び注水井戸から地盤内に供給する構成としたために、新たに溶存酸素水を供給する必要がなく、容易かつ経済的に地盤内に地下水流を発生させることが可能である。
【００４４】
請求項４に係る地盤改良工法においては、注水井戸と揚水井戸とを既存構造物を挟んで互いに対向する位置に配置するとともに、既存構造物の下方の地盤において地下水流を発生させる構成としたために、従来の方法では困難であった構造物下方の地盤の改良が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態の参考例を模式的に示す地盤改良施設の立断面図である。
【図２】  図１に示した地盤改良施設により地下構造物の下方の地盤を改良する際の状況を示す立断面図である。
【図３】  図２に示した状況から一定時間経過後の状況を示す立断面図である。
【図４】  地下構造物の下方の地盤改良が終了した際の状況を示す立断面図である。
【図５】  本発明の実施の形態を示す地盤改良施設の立断面図である。
【図６】  本発明の別の実施の形態を示す地盤改良施設の立断面図である。
【図７】  本発明のさらに別の実施の形態を示す地盤改良施設の立断面図である。
【図８】   発明の従来の技術を示す図であって、地盤改良施設により地下構造物の近傍において地盤改良を行った際の状況を示す斜視断面図である。
【図９】  図８に示した地盤改良施設により改良された地盤の状況を示す平断面図である。
【符号の説明】
２  地下構造物
１１  地盤改良施設
１３  注水井戸
１４  揚水井戸
１７  注水パイプ（水供給手段）
１８  揚水パイプ（揚水手段）
２０  分岐パイプ（物質供給手段）
２２  スクリーン
Ｇ，Ｇa  地盤
Ａ  曝気手段
【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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