(57)【要約】【課題】水底面に堆積し、有害物質を含有する浮泥を拡散させることなく、容易な方法で水面下地盤を改良する方法を提供する。【解決手段】（ａ）水底面１６を土木用シート１で覆い、（ｂ）ロッド１０を下降させて土木用シート１を突き破り、水面下地盤１５を削孔する。（ｃ）ノズル９から固化材を噴射させると共にロッド１０を回転させながら上昇させることにより、水面下地盤１５中に改良体８ａ１を造成する。（ｄ）固化材の噴射を停止し、水面下地盤１５及び土木用シート１からロッド１０を引き抜き、（ｅ）（ｂ）〜（ｄ）のステップを繰り返して、改良体８ａ２を改良体８ａ１に隣接するように造成し、水面下地盤１５中に改良体８を造成する。その後、ロープ２ａを引っ張ることにより、土木用シート１を有害物質堆積浮泥層４の上面４ａに沿って別の施工区域まで移動させ、（ａ）〜（ｅ）の工程を繰り返す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水面下地盤の水底面または前記水面下に堆積する有害物質堆積浮泥層を被覆手段で覆い、固化材を高圧で噴射するノズルを装着したロッドを備える地盤改良施工機を用いて、水面下地盤を改良する方法であって、
（ａ）前記水底面または前記有害物質堆積浮泥層を前記被覆手段で覆う工程と、
（ｂ）前記ロッドを下降させて前記被覆手段を突き破り、前記水面下地盤を削孔する工程と、
（ｃ）前記ノズルより前記固化材を噴射させながら前記ロッドを上昇させて、前記水面下地盤中及び前記有害物質堆積浮泥層中の少なくとも一方に改良体を造成する工程と、
（ｄ）前記固化材の噴射を停止し、前記水面下地盤または前記有害物質堆積浮泥層、及び前記被覆手段から前記ロッドを引き抜く工程と、
（ｅ）（ｂ）〜（ｄ）を繰り返す工程と
を備える水面下地盤を改良する方法。
【請求項２】
一端が前記被覆手段に接続されるロープを用いて、前記被覆手段を前記水底面または前記有害物質堆積浮泥層に沿って移動させる工程をさらに備える請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記地盤改良施工機が搭載されると共に前記被覆手段が接続された台船を用いて、前記被覆手段を前記水底面または前記有害物質堆積浮泥層に沿って移動させる工程をさらに備える請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水面下地盤を改良する方法に係り、とくに、水面下の地盤を高圧噴射攪拌工法で改良する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、河川、海域、池等の水底面には、泥層等が堆積している。この浮泥中には有害物質が高濃度で含まれているため、水面下地盤を改良する際には、浮泥を拡散して水質汚濁を引き起こさないようにすることが必要である。このために、例えば、改良区域を締切・排水して水底面をドライ状態とした上で、水底面に地盤改良施工機を直接載せて施工したり、あるいは仮設桟橋や改良区域周辺の縁部等に地盤改良施工機を載せて施工したりすることが行われている。
また、特許文献１には、台船や仮設桟橋等に搭載された地盤改良機のロッド先端部に装着された浮力調整機構と廃棄物排出管を備えたカバーとによって、改良区域を局部的に覆い、スライムやエア等を、排出管を通して回収する方法が記載されている。
さらに、特許文献２には、改良区域の表層部に薄い支持基盤を造成するか、または予め作られた平板状の被覆物で水底面を被覆することにより、水底面に堆積する流動性物質を拡散しないようにする方法が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２２７１４４号公報
【特許文献２】特開２００４−４４１４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、改良区域を締切・排水して水底面をドライ状態とした上で施工する方法は、締切・排水に費用がかかり、特に施工区域が海域の場合には、事実上その適用が不可能であるといった問題点があった。
特許文献１に記載された方法では、カバーを移動する回数が多く、その度に浮力調整機構の操作を要するので作業効率が落ちる上、カバー移動時に浮泥等比重の小さい汚染物質が拡散するのを事実上確実には防止できないといった問題点があった。また、常時、排出管から排泥等廃棄物が排出されるので、廃棄物を処理する方法が難しいといった問題点もあった。
特許文献２に記載された方法では、改良体の造成に手間、工期及び多額の費用がかかる上に、改良体の造成時に、ある程度は浮泥が拡散してしまうといった問題点があった。また、予め作られた平板状のものを沈置する場合には、沈設時に水底面の浮泥が拡散するのを防ぐことができないといった問題点もあった。さらに、改良時の地盤隆起・圧縮空気の浮き上がり等の施工時の影響に対し、改良体より下部の地盤に対して改良体の剛性が大きいので、改良体より下部地盤の施工時の隆起等による変形に追従できず、改良体の縁部分で下部地盤が上下移動し浮泥が拡散するか、あるいは施工時の地盤隆起の程度と支持基盤の形状によっては、改良体が曲げ応力に抗しきれずに破壊を起こしてしまうといった問題もあった。
【０００５】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、水底面に堆積し、有害物質を含有する浮泥を拡散させることなく、容易な方法で水面下地盤を改良する方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】
【０００６】
水面下地盤の水底面または前記水面下に堆積する有害物質堆積浮泥層を被覆手段で覆い、固化材を高圧で噴射するノズルを装着したロッドを備える地盤改良施工機を用いて、水面下地盤を改良する方法であって、（ａ）水底面または有害物質堆積浮泥層を被覆手段で覆う工程と、（ｂ）ロッドを下降させて被覆手段を突き破り、水面下地盤を削孔する工程と、（ｃ）ノズルより固化材を噴射させながらロッドを上昇させて、水面下地盤中及び有害物質堆積浮泥層中の少なくとも一方に改良体を造成する工程と、（ｄ）固化材の噴射を停止し、水面下地盤または有害物質堆積浮泥層、及び被覆手段からロッドを引き抜く工程と、（ｅ）（ｂ）〜（ｄ）を繰り返す工程とを備える。
一端が被覆手段に接続されるロープを用いて、被覆手段を水底面または有害物質堆積浮泥層に沿って移動させる工程をさらに備えてもよい。
地盤改良施工機が搭載されると共に被覆手段が接続された台船を用いて、被覆手段を水底面または有害物質堆積浮泥層に沿って移動させる工程をさらに備えてもよい。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、水底面または有害物質堆積浮泥層を被覆手段で覆い、地盤改良施工機のロッドが被覆手段を突き破るようにして水面下地盤に挿入されて、水面下地盤を改良するので、水底面に堆積される浮泥が水中に拡散するのを防ぐことができる。さらに、弾性を備えた変形追従性のある被覆物を被覆手段として使用することにより、ロッドが引き抜かれると、被覆手段に形成された穴が自然に塞がるので、その穴から浮泥等が流出するのを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１に示されるように、河川１７の水面下地盤１５を改良する地盤改良施工機５が、河川１７に設けられた仮設桟橋６上に、移動可能に搭載されている。地盤改良施工機５は、水面下地盤１５を削孔するロッド１０を備えている。ロッド１０は上下方向に移動可能であり、その上端には、固化材を調製する図示しないプラントに連通したスラリーホース７が接続されている。これにより、プラントで調製された固化材は、スラリーホース７を介してロッド１０に供給されるようになっている。ロッド１０の内部には、スラリーホース７と連通する図示しない通路が設けられている。ロッド１０の下端部には、通路と連通するノズル９が装着されている。これにより、ロッド１０に供給された固化材は、ロッド１０の内部に設けられた通路を通って、ノズル９から噴出されるようになっている。
【０００９】
一般に、水底面１６上には、ヘドロや有害物質等を含有する浮泥が堆積した有害物質堆積浮泥層４が形成されている。そのため、水底面１６下の水面下地盤１５、または有害物質堆積浮泥層４の改良を施工する際に、有害物質堆積浮泥層４中の浮泥を水中に拡散させてしまい、水質汚濁を生じさせる可能性がある。そこで、この実施の形態１では、有害物質堆積浮泥層４の上面４ａを、被覆手段である土木用シート１で覆い、水面下地盤１５の改良を施工する。
図２に示されるように、土木用シート１は膜状の矩形形状を有しており、施工範囲よりも水底面１６を広く覆うことのできるように、それぞれの辺の長さが施工範囲よりも１〜４ｍ程度大きくなるような大きさに形成されている。土木用シート１の下面外縁には、土木用シート１を水底面１６上に沈ませるための錘３が、ロープ３ａを介して複数取り付けられている。また、土木用シート１の上面四隅にはそれぞれ、ロープ２ａを介して、土木用シート１の位置を示す目印となる浮き輪２が取り付けられている。さらに４つの浮き輪２のうちの２つには、別のロープ２ｂの一端が接続されている。ロープ２ｂの一端が接続された２つの浮き輪２は、後述するように、土木用シート１を有害物質堆積浮泥層４上に沿って移動させる際に、移動方向側に位置する２つの浮き輪２である。この２つの浮き輪２に一端が接続されたロープ２ｂの他端は、図１に示されるように地盤改良施工機５に接続されている。
【００１０】
次に、この実施の形態１に係る方法によって水面下地盤を改良する手順を、図１に基づいて説明する。
まず最初に、仮設桟橋６から、土木用シート１を水底面１６に向けて投下する。土木用シート１は、その四隅を張った状態で、錘３に引っ張られるようにして沈んでいく。この際、錘３が有害物質堆積浮泥層４中を沈む際に、浮泥を水中に拡散させないように、ロープ２ａを水底面に向けて少しずつ送るようにして、ゆっくり沈めていく。錘３は、有害物質堆積浮泥層４内を下方に沈んで水底面１６上に達するが、土木用シート１は、有害物質堆積浮泥層４内を沈むことができず、有害物質堆積浮泥層４の上面４ａに接するようにして、有害物質堆積浮泥層４を覆う状態になる。尚、所々に有害物質堆積浮泥層４がなく、水底面１６がむき出しになった部分を含むような場合には、土木用シート１は有害物質堆積浮泥層４と共に所々にむき出しになった水底面１６を覆ってもよい。土木用シート１をこのように水底面１６または有害物質堆積浮泥層４に沈めた後、ロープ２ａに接続された浮き輪２を河川１７の水面上に浮かべ、浮き輪２に接続されたロープ２ｂを地盤改良施工機５に接続する。
【００１１】
次に、ロッド１０を、地盤改良施工機５によって、水面下地盤１５へ向けて下降させる。ロッド１０が下降すると、ロッド１０の先端１０ａは、まず最初に土木用シート１を突き破る。これにより、土木用シート１には、穴が形成される。ロッド１０はさらに下降し、ロッド１０の先端１０ａが有害物質堆積浮泥層４内を沈降する。ロッド１０の先端１０ａが水底面１６に達する。地盤改良施工機５は、ロッド１０の先端１０ａによって水面下地盤１５を更に削孔し、ロッド１０を水面下地盤１５内の所望の深さまで挿入する。
【００１２】
次に、図示しないプラントで調製された固化材を、スラリーホース７を介してロッド１０内へ供給する。ロッド１０内へ供給された固化材は、ロッド１０内の図示しない通路を下方に向けて流れ、ノズル９から水面下地盤１５中を水平方向に向けて高圧で噴出される。ノズル９からの固化材の噴出と共に、地盤改良施工機５が、ロッド１０を回転させながらゆっくり上昇させる。すると、側方にむけて噴出された固化材が固化することにより、水面下地盤１５中に円柱状の改良体８ａ１が造成される。ロッド１０が回転しながら上昇し、ノズル９が土木用シート１の近傍に達したところで、固化材の噴出とロッド１０の回転とを停止する。これにより、改良体８ａ１の上端部８ｂ１は有害物質堆積浮泥層４まで達し、しかも有害物質堆積浮泥層４中の浮泥は、土木用シート１によって、水中への拡散が阻止される。その後、ロッド１０の先端１０ａが土木用シート１に形成された穴を通過して土木用シート１の上方に来るまで、ロッド１０を上昇させる。すなわち、土木用シート１からロッド１０が引き抜かれる。すると、土木用シート１の有する弾性によって、穴が自然に塞がる。
次いで、ロッド１０の位置をずらして、土木用シート１の別の位置に穴が形成されるように、ロッド１０を水面下地盤１５内に挿入する。以上に説明した手順と同様にして、水面下地盤１５中において、円柱状の改良体８ａ１の隣に円柱状の改良体８ａ２が造成される。この際、図３に示されるように、円柱状の改良体８ａ２は、円柱状の改良体８ａ１と部分的に重なるように造成してもよい。このようにして、円柱状の改良体を部分的に重なるように造成していくことにより、土木用シート１で覆われた部分の水面下地盤１５中に隙間なく、改良体８が造成される。
【００１３】
土木用シート１で覆われた範囲の水面下地盤１５を改良した後、地盤改良施工機５を仮設桟橋６上で矢印Ａの方向に移動させる。これと同時にまたは別途にロープ２ｂを作業員の人力により有害物質堆積浮泥層４が拡散しないように静かに引っ張ることにより、さらに浮き輪２を介してロープ２ａが引っ張られ、土木用シート１が有害物質堆積浮泥層４の上面４ａ上を矢印Ｂの方向に移動する。尚、所々に有害物質堆積浮泥層４がなく、水底面１６がむき出しになった部分を含むような場合には、土木用シート１は有害物質堆積浮泥層４の上面４ａ上と共に所々にむき出しになった水底面１６上を移動してもよい。土木用シート１が、次に改良する範囲の位置まで移動したら、地盤改良施工機５の移動を停止し、土木用シート１の移動を停止する。その後、浮き輪２を目印にして、地盤改良施工機５を土木用シート１の上方に移動させ、以上に説明した手順を行うことによって、土木用シート１で覆われた別の範囲の水面下地盤１５を改良する。
【００１４】
このように、有害物質堆積浮泥層４を土木用シート１で覆って水面下地盤１５の改良を行うので、有害物質堆積浮泥層４中の浮泥が水中へ拡散するのを土木用シート１が阻止しつつ、改良体８の上端部８ｂが有害物質堆積浮泥層４にまで達するように、水面下地盤１５を改良することができる。
また、土木用シート１の有する弾性により、ロッド１０が土木用シート１から引き抜かれると、土木用シート１に形成された穴が自然に塞がるので、穴から浮泥が流出するのを防ぐことができる。
さらに、土木用シート１に接続されたロープ２ａを引っ張ることによって、土木用シート１が有害物質堆積浮泥層４の上面４ａ上を移動するので、改良範囲を容易に移動させることができる。
【００１５】
尚、この実施の形態１では、被覆手段として土木用シート１を使用したが、これに限定されるものではない。弾性を備えた変形追従性のある膜状物で、ロッド１０により被覆手段に形成された穴が、ロッド１０が引き抜かれると自然に塞がり、その穴から水中へ浮泥が流出するのを最小限に抑えることができるものが好ましく、その他にゴムシート等であってもよい。
また、この実施の形態１では、４つの浮き輪のうち２つの浮き輪にロープ２ｂを接続したが、これに限定されるものではない。４つの浮き輪全てにロープ２ｂを接続し、４つのロープ２ｂを作業員が静かに引っ張ることによって、土木用シート１を移動させることができる。
【００１６】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係る、水面下地盤を改良する方法を、図４に基づいて説明する。尚、以下の実施の形態において、図１及び２の参照符号と同一の符号は、同一又は同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
この実施の形態２に係る方法は、実施の形態１に対して、地盤改良施工機５を台船１１に載せて、台船１１で移動させながら水面下地盤を改良するようにした方法である。
【００１７】
図４に示されるように、地盤改良施工機５及び固化材スラリーを調製するための図示しないプラントが、台船１１に搭載されている。台船１１には、膜状の矩形形状を有したゴムシート１８の１つの外縁１８ａが固定されている。ゴムシート１８は、台船１１に固定された外縁１８ａから鉛直下方に延び、水底面１６上に堆積された有害物質堆積浮泥層４の上面４ａに達した後、有害物質堆積浮泥層４を覆うようになっている。ここで、ゴムシート１８は、被覆手段を構成する。ゴムシート１８において、台船１１に固定された外縁１８ａから鉛直下方に延びた部分には、河川１７を流れる水が通る通水穴１８ｂが設けられ、河川１７の水の流れをできる限り妨げないようにしている。その他の構成については、実施の形態１と同じである。
【００１８】
次に、この実施の形態２に係る方法によって水面下地盤を改良する手順を、図４に基づいて説明する。
まず最初に、ゴムシート１８を、その自重によって水底面１６に向かって沈降させる。ゴムシート１８は、沈降前には、台船１１上でロール状に巻かれて装備されている。台船１１を移動させながら、台船１１に固定された外縁１８ａに対向する別の外縁１８ｃを自重で水中に沈ませると共にロールを徐々に解いていくことによって、ゴムシート１８が有害物質堆積浮泥層４を覆うようにする。
【００１９】
その後の手順については実施の形態１と同様に、ロッド１０がゴムシート１８を突き破るようにして水面下地盤１５中に挿入され、水面下地盤１５中に改良体８を隣接するように造成する。
ゴムシート１８で覆われた範囲を改良した後は、台船１１を移動させて、ゴムシート１８が未改良の範囲を覆うようにする。その後は、実施の形態２と同様の手順によって、水面下地盤１５を改良する。
【００２０】
実施の形態２においても、有害物質堆積浮泥層４をゴムシート１８で覆い、その下の水面下地盤１５を改良するので、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
また、台船１１を移動させることにより、ゴムシート１８を移動させることができるので、改良範囲の移動に要する時間を短縮することができ、施工期間の短縮につなげることができる。
【００２１】
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３に係る、水面下地盤を改良する方法を、図５に基づいて説明する。
この実施の形態３に係る方法は、実施の形態１に対して、水底面を覆うようにして被覆手段を河川等に固定した方法である。
図５に示されるように、被覆手段であるゴムシート１９を、有害物質堆積浮泥層４の上面４ａに接するように沈め、河川１７の側壁１７ａ，１７ｂにも接するようにして、ゴムシート１９の外縁１９ａ，１９ｂを河川１７の岸１２に固定ピン１３で固定する。ゴムシート１９の両端部は、河川１７の側壁１７ａ，１７ｂに沿って水面下地盤１５中に挿入したシートパイル１４に沿って配設されている。その他の構成については、実施の形態１と同じである。尚、図５では記載を省略したが、河川１７を横切る仮設桟橋が設けられており、仮設桟橋上に地盤改良施工機が搭載されている。
【００２２】
このようにして、ゴムシート１９を河川１７に固定した後、実施の形態１と同様の手順によって水面下地盤１５を改良する。ゴムシート１９で覆われた範囲の改良が終了したら、ゴムシート１９を取り除く。
【００２３】
実施の形態３では、ゴムシート１９によって有害物質堆積浮泥層４だけでなく、河川１７の側壁１７ａ，１７ｂも覆って、その下の水面下地盤１５を改良するので、実施の形態１よりも浮泥の拡散を防止する効果を高めることができる。ただし、この実施の形態３を大規模河川や海域で使用すると、ゴムシート１９を大きくしなければならないので、実施の形態３は、小規模河川等で改良範囲が狭い場合に適した方法である。
【００２４】
実施の形態１〜３では、改良体８を構成する複数の円柱状の改良体のそれぞれを、部分的に重ねるように造成することによって、隙間のない改良体８を水面下地盤１５中に造成したが、これに限定されるものではない。例えば、水質汚濁の防止を考慮する必要がない場合には、図６に示されるように、隣り合う円柱状の改良体のそれぞれが互いに接するように、水面下地盤１５中に改良体２０を造成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明の実施の形態１に係る、水面下地盤を改良する方法を説明するための図である。
【図２】実施の形態１に係る方法に使用される被覆手段の斜視図である。
【図３】実施の形態１に係る方法で造成された改良体の平面図である。
【図４】実施の形態２に係る、水面下地盤を改良する方法を説明するための図である。
【図５】実施の形態３に係る、水面下地盤を改良する方法を説明するための図である。
【図６】実施の形態１〜３に係る方法で造成された改良体の別の形態の平面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  土木用シート（被覆手段）、２ａ，２ｂ  ロープ、４  有害物質堆積浮泥層、５  地盤改良施工機、８，２０  改良体、９  ノズル、１０  ロッド、１１  台船、１５  水面下地盤、１６  水底面、１８，１９  ゴムシート（被覆手段）。
【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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