(57)【要約】    【課題】軟弱地盤の改良に伴う改良地盤周辺部の沈下、変形を効果的に抑制できる軟弱地盤の改良工法を提供すること。【解決手段】改良地盤周辺部Ａに縦穴１０１を造成し、この縦穴１０１内にバルーン１０２を設置し、前記バルーン１０２内に液体または気体を注入することによって前記バルーン１０２を加圧膨張させて、前記バルーン１０２を前記改良地盤Ａの収縮変形に追従させるようにした。この結果、改良地盤Ａの圧密沈下及び収縮変形に伴って生じる改良地盤周辺部Ｂへの引き込み力を膨張したバルーン１０２が吸収し、改良地盤周辺部Ｂの沈下、変形を効果的に抑制することができる。  【選択図】図２
2006002392.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
改良する軟弱地盤（以下、改良地盤という）に真空圧を負荷して、前記改良地盤周辺部と隔離された減圧領域を造り出し、前記改良地盤中の間隙水を排水することで、前記改良地盤を硬質地盤へと改良する軟弱地盤の改良工法において、
前記改良地盤周辺部に縦穴を造成し、この縦穴内にバルーンを設置し、前記バルーン内に液体または気体を注入することによって前記バルーンを加圧膨張させて、前記バルーンを前記改良地盤の収縮変形に追従させることを特徴とする軟弱地盤の改良工法。
【請求項２】
バルーンの側方に改良地盤周辺部の地盤変形を検知するセンサーを配置し、前記地盤の変形を前記センサーが検知し、このセンサーからの検知信号に従って前記バルーン内に液体または気体を注入して加圧膨張させることを特徴とする請求項１記載の軟弱地盤の改良工法。
【請求項３】
ポンプによってバルーン内に液体または気体を圧入することを特徴とする請求項１記載の軟弱地盤の改良工法。
【請求項４】
バルーン側方に配置したセンサーからの改良地盤周辺部の地盤変形の検知信号を受けてポンプを稼働させて前記バルーンを加圧膨張させる工程を制御手段によって自動的に制御することを特徴とする請求項３記載の軟弱地盤の改良工法。
【請求項５】
改良地盤からの間隙水をバルーン内に注入することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の軟弱地盤の改良工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば湖沼周囲の埋立造成区域などの軟弱地盤に好適な軟弱地盤の改良工法に関する。詳細には軟弱地盤の改良に伴う改良地盤周辺部の収縮変形を効果的に抑制できる軟弱地盤の改良工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、軟弱地盤の改良工法としては、改良する軟弱地盤（以下改良地盤という）上面を気密シートで被覆して前記改良地盤中に真空圧を負荷して、前記改良地盤中に改良地盤周辺部と隔離された減圧領域を造り出すと共に、軟弱地盤上に盛土を施して盛土の圧密載荷重を負荷することで、軟弱地盤を硬質地盤へと改良するようにしたものがある。
【０００３】
具体的には、図４に示すように、改良地盤Ａ中に所定の間隔をおいて鉛直ドレーン材１を打設し、次いで、この各鉛直ドレーン材１の上端部１ａに接触するように水平ドレーン２を配置し、次いで、この水平ドレーン材２に真空タンク４を介して真空ポンプ５に繋がる集水管３を接続し、さらに改良地盤Ａ上面を前記鉛直ドレーン材１の上端部１ａ、水平ドレーン材２及び集水管（図示しない）とともに気密シート３で被覆する。この後、前記集水管（図示しない）に真空タンク４を介して接続する真空ポンプ５を稼働させるのである。
【０００４】
これにより、真空ポンプ５からの真空圧は、水平ドレーン材２および鉛直ドレーン材１を介して改良地盤Ａへと伝播し、鉛直ドレーン材１を中心にその周囲の地盤を減圧状態の領域（以下減圧領域という）とする。
【０００５】
真空圧は、減圧領域となった鉛直ドレーン材１周りの地盤から、さらに外側周りの地盤へと伝播してゆき、この結果、鉛直ドレーン材１へと向かう地盤加圧（水圧、土圧）が発生する。
【０００６】
この地盤加圧に従って、鉛直ドレーン材１周囲の地盤に含まれる間隙水は鉛直ドレーン材１に向かって吸い出され、鉛直ドレーン材１、水平ドレーン材２及び集水管（図示しない）を排水経路として排水され、これに伴って鉛直ドレーン材１周囲の地盤のさらに外側周りの地盤も減圧領域となる。
【０００７】
こうして、鉛直ドレーン材１を中心にしてその周囲の地盤に減圧領域が広がり、やがて改良地盤Ａ全域が減圧領域となり、同時に鉛直ドレーン材１を中心にして圧密、強度増加が進行し、改良地盤Ａ全域の圧密、強度増加が行われることになる。
【０００８】
以上の如くして、硬質地盤へと改良がなされる一方で、気密シート３上に盛土６を施すことにより、該盛土６の圧密載荷重によって改良地盤Ａの圧密脱水を行い、前述の圧力差による吸い出しと共働して、改良地盤Ａの圧密沈下が促進されるのである（特許文献１参照）。
【０００９】
ところが、上述の強制圧密脱水工法では、図５の実線で示すように、改良地盤Ａの圧密沈下及び収縮変形が進行するのに伴って、図５中矢印で示す力が働いて改良地盤周辺部Ｂが引き込まれ、改良地盤周辺部Ｂに沈下および水平変位が生し、この結果、改良地盤周辺部Ｂの地盤には亀裂が発生し、ドレーン打設深度深さ（例えば１０ｍほど）の範囲で影響が及んでいた。
【００１０】
上述の強制圧密脱水工法の進行に伴う改良地盤周辺部の沈下、水平変位の発生に対する対策として、改良地盤周辺部を取り囲むように多数の鋼矢板を打設して連続壁を造成する方法が実施されていた（特許文献２参照）。あるいはトレンチを掘って中にベントナイト水を入れるなどの対策も考えられている。
【特許文献１】特許第３２７０９６８号掲載公報（請求項１および２、図７参照）
【特許文献２】特開平９−１３３４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、鋼矢板などによる剛性壁は不動の支持地盤に片持されないと、地盤と一緒に変形を起こして有効な対策とはならず、しかも剛性壁の造成には多くの手間と費用とを要することから、経済面でも問題があった。また、トレンチの場合は泥水管理がうまくないと、開口部が自立せず、近接しすぎると一緒に変形する恐れがあった。
【００１２】
本発明は、このような技術的課題に鑑みなされたものであり、軟弱地盤の改良に伴う改良地盤周辺部の沈下、変形を効果的に抑制できる軟弱地盤の改良工法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、改良地盤に真空圧を負荷して、前記改良地盤周辺部と隔離された減圧領域を造り出し、前記改良地盤中の間隙水を排水することで、前記改良地盤を硬質地盤へと改良する軟弱地盤の改良工法において、
前記改良地盤周辺部に縦穴を造成し、この縦穴内にバルーンを設置し、前記バルーン内に液体または気体を注入することによって前記バルーンを加圧膨張させて、前記バルーンを前記改良地盤の収縮変形に追従させることを特徴とする軟弱地盤の改良工法をその要旨とした。
【００１４】
請求項２記載の発明は、バルーンの側方に改良地盤周辺部の地盤変形を検知するセンサーを配置し、前記地盤の変形を前記センサーが検知し、このセンサーからの検知信号に従って前記バルーン内に液体または気体を注入して加圧膨張させることを特徴とする請求項１記載の軟弱地盤の改良工法をその要旨とした。
【００１５】
請求項３記載の発明は、ポンプによってバルーン内に液体または気体を圧入することを特徴とする請求項１記載の軟弱地盤の改良工法をその要旨とした。
【００１６】
請求項４記載の発明は、バルーン側方に配置したセンサーからの改良地盤周辺部の地盤変形の検知信号を受けてポンプを稼働させて前記バルーンを加圧膨張させる工程を制御手段によって自動的に制御することを特徴とする請求項３記載の軟弱地盤の改良工法をその要旨とした。
【００１７】
請求項５記載の発明は、改良地盤からの間隙水をバルーン内に注入することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の軟弱地盤の改良工法をその要旨とした。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の軟弱地盤の改良工法にあっては、改良地盤周辺部に縦穴を造成し、この縦穴内にバルーンを設置し、前記バルーン内に液体または気体を注入することによって前記バルーンを加圧膨張させて、前記バルーンを前記改良地盤の収縮変形に追従させるようにしたので、改良地盤の圧密沈下及び収縮変形に伴って生じる改良地盤周辺部への引き込み力を膨張したバルーンが吸収し、改良地盤周辺部の沈下、変形を効果的に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の軟弱地盤の改良工法を、図面に示した一実施の形態に従って、更に詳しく説明する。本発明の軟弱地盤の改良工法（以下単に改良工法という）は、軟弱地盤に真空圧を負荷して前記改良地盤周辺部と隔離された減圧領域を造り出し、前記軟弱地盤中の間隙水を排水することで、前記軟弱地盤を硬質地盤へと改良するものである。
【００２０】
改良地盤中に真空圧を負荷して、前記改良地盤中に改良地盤周辺部と隔離された減圧領域を造り出す方法としては特に限定されない。例えば本発明者が提案している特許第３２７０９６８号掲載公報や特開２００３−５５９５１号公報に記載されている改良工法が、従来のサンドマットを用いた従来工法に比べて、より効率的に真空圧を改良地盤中に負荷することができ、より効果的な改良が実現できるという点で好ましい。
【００２１】
特許第３２７０９６８号掲載公報に記載の改良工法は、改良地盤上面を気密シートで被覆して前記改良地盤中に真空圧を負荷して、前記改良地盤中に改良地盤周辺部と隔離された減圧領域を造り出す方法であり、図１に示すように、改良地盤Ａ中に上端部を残して所定の間隔をおいて鉛直ドレーン材１１を打設することにより、地盤Ａ中に鉛直排水壁を造成する工程と、真空ポンプＰに連結された水平ドレーン１２を鉛直ドレーン上端部１１ａと接触するように水平状に配置する工程と、地盤Ａ上を鉛直ドレーン材上端部１１ａおよび水平ドレーン材１２とともに気密シート１３で覆う工程と、水平ドレーン１２と集水管１４及び真空タンク（図示しない）を介して繋がる真空ポンプ１５を稼働させて地盤Ａ上面に真空圧の状態を造り出す工程とからなるものである。
【００２２】
また、特開２００３−５５９５１号公報に示すように、地盤改良に際して、真空圧を負荷して改良地盤中に減圧領域を造り出すことにより、改良地盤内から吸い出された間隙水を前記真空圧の伝播経路とは別の排水経路を通じて排出するようにしてもよい。
【００２３】
具体的には、図１に示すように、改良地盤Ａ中に所定の間隔をおいて設置した各鉛直ドレーン材１１に水平ドレーン材１２を介して繋がる集水管１４下側の改良地盤Ａ内に改良地盤外へと通じる排水タンク１６を配置して、前記集水管１４に集水された間隙水を前記排水タンク１６へと排水するのである。
【００２４】
この場合、図１に示すように、集水管１４と排水タンク１６とは、重力を利用して水と空気とを分離するセパレータ１８を介して接続し、このセパレータ１８によって前記集水管１４内の間隙水を前記排水タンク１６へと導水するようにするのが望ましい。また、排水タンク１６内には排水ポンプ１７を内蔵させることができ、この場合、前記排水タンク１６内の間隙水を改良地盤Ａ外に繋がる排水管１９を通じて改良地盤Ａ外へと強制的に排出することになり、より効率的な排水が可能となる。
【００２５】
また、図１に示すように、地盤改良に際しては、軟弱地盤Ａ上に盛土２０を施して盛土荷重を負荷することもできる。盛土２０は気密シート１３上に施す。これにより、該盛土２０の圧密載荷重によって改良地盤Ａの圧密脱水がより効率よく行われ、圧力差による吸い出しと共働して、改良地盤Ａの圧密沈下が促進されることになる。
【００２６】
上述の改良工法により、図２中実線で示すように、改良地盤Ａの圧密沈下及び収縮変形が進行するのに伴って、図２中矢印で示す力が働く。これに伴い、図５に示すように改良地盤周辺部Ｂが引き込まれ、改良地盤周辺部Ｂに沈下および水平変位が生し、この結果、改良地盤周辺部Ｂの地盤には亀裂が発生する。
【００２７】
本発明の改良工法においては、図２中矢印で示す力に対抗すべく、改良地盤周辺部Ｂに縦穴１０１を掘削し、この縦穴１０１内にバルーン１０２を設置し、前記バルーン１０２内に液体または気体を注入することによって前記バルーン１０２を加圧膨張させて、前記バルーン１０２を前記改良地盤Ａの収縮変形に追従させ、これにより、改良地盤周辺部Ｂにおける沈下および水平変位の発生を抑制している。
【００２８】
まず、図１〜図３に示すように、改良地盤周辺部Ｂに縦穴１０１を掘削する。縦穴１０１の大きさ、形状は任意である。しかし、縦穴１０１の深さとしては、改良地盤Ａの圧密沈下及び収縮変形に伴って改良地盤周辺部Ｂに影響が及ぶドレーン打設深度深さの範囲、具体的には約５ｍ〜１０ｍ程度が望ましい。
【００２９】
また、縦穴１０１は、図３に示すように、改良地盤Ａを取り囲む範囲に所定の間隔をおいて掘削するのがよい。尚、図３に示すように、縦穴１０１は、必ずしも改良地盤Ａ全体を取り囲む必要はなく、改良地盤Ａの圧密沈下及び収縮変形に伴う改良地盤周辺部Ｂへの影響が問題となる箇所、例えば住宅や道路などの構造物側だけでもよい。
【００３０】
また、縦穴１０１は、後述するバルーン１０２を加圧膨張させたとき、バルーン１０２相互が接触して連続壁を構成するような間隔に掘削するのが望ましい。この場合、バルーン１０２からなる連続壁が改良地盤Ａの収縮変形に追従して、改良地盤周辺部Ｂにおける沈下および水平変位の発生を抑制するだけではなく、一連のバルーン１０２の群からなる連続壁が止水壁として働き、地下水の移動を阻止できるので、周辺地盤の中間層や下部層に透水性の高い砂層や有機土層が挟まれる場合であっても、改良地盤周辺部Ｂの地下水が改良地盤Ａ側に強制排水されることがない。このため、改良地盤周辺部Ｂの地下水が低下し、この影響により自重圧密が促進されて沈下等が誘発されることもない。
【００３１】
尚、勿論、改良地盤周辺部Ｂの地下水が改良地盤Ａ側に強制排水される恐れがない場合、縦穴１０１を加圧膨張したバルーン１０２相互に隙間が生じるように掘削して、改良地盤周辺部Ｂにおける沈下および水平変位の発生抑制のみを目的とすることもできる。
【００３２】
尚、縦穴は、掘削のほかボーリングの搾孔によっても造成することができる。
【００３３】
次に、上記縦穴１０１内にバルーン１０２を設置する。バルーン１０２は、気密性及び又は液密性の膜であって、内部に液体又は気体を注入することで加圧膨張し得る素材からなる。具体的にはゴムやプラスチックの薄膜、これらゴム又はプラスチックの薄膜に不織布などの補強シートを積層した複合シート、或いはキャンバス地などの布地表面にプラスチックフィルム層を設けた複合シートなどを挙げることができる。
【００３４】
バルーン１０２の形状としては、球状、半球状、板状、棒状など任意であるが、上記縦穴１０１の内部形状に対応した形状のものが設置し易さの点で好ましい。
【００３５】
上記縦穴１０１の掘削及びバルーン１０２の設置は、改良地盤Ａの改良工法の実施前に行うのが望ましい。改良地盤Ａの改良工法の実施に伴い、改良地盤Ａの圧密沈下及び収縮変形が進行し、図１及び図２の一点鎖線の状態から図２中実線で示す状態へと改良が進む。これに伴って図２中矢印で示す力が働く。このとき、バルーン１０２内に液体または気体を注入するのである。
【００３６】
液体または気体の注入により、バルーン１０２は縦穴１０１内で加圧膨張し、縦穴１０１を構成する改良地盤周辺部Ｂの地盤を押圧する。すなわち、改良地盤Ａ側のバルーン１０２が周辺の土と付着して引き込み側（改良地盤Ａ側）に追従して動く。同時に加圧膨張したバルーン１０２は、縦穴１０１の改良地盤Ａ側と反対側の壁を押圧し、亀裂の発生および周辺の水平変位が抑制されることになる。
【００３７】
図１〜図３に示す形態の場合、バルーン１０２の側方、つまり縦穴１０１の改良地盤Ａ側と反対側の側方に改良地盤周辺部Ｂの地盤変形を検知するセンサー１０４を配置している。このため、センサー１０４がいち早く改良地盤周辺部Ｂの変形を検知し、このセンサー１０４からの検知信号に従ってバルーン１０２内に液体または気体を注入して加圧膨張させることができ、改良地盤周辺部Ｂの沈下、変形をより効果的に抑制することができる。
【００３８】
また、図２及び図３に示すようにポンプ１０３を用いてバルーン１０２内へ液体または気体を圧入することもできる。この場合、バルーン１０２内への液体または気体の注入に要する時間を大幅に短縮することができ、改良地盤周辺部Ｂの沈下、変形に対し、よりスピーディーな抑制対応が可能となる。
【００３９】
尚、バルーン１０２内に注入する液体又は気体としては、水または空気を挙げることができる。特に水は改良地盤Ａからの間隙水を利用するのが望ましい。
【００４０】
また、本発明の改良工法にあっては、改良地盤周辺部Ｂの地盤変形に対する抑制対応を制御手段（図示しない）によって自動的に制御することもできる。すなわち、バルーン１０２の側方に配置したセンサー１０４からの改良地盤周辺部Ｂの地盤変形の検知信号が制御手段に送られると、これを受けて制御手段（図示しない）からポンプ１０３にこれを稼働させる信号が送られる。ポンプ１０３の稼働により液体または気体がバルーン１０２内に圧入されてバルーン１０２が加圧膨張し、改良地盤周辺部Ｂの亀裂の発生および周辺の水平変位が抑制される。また、制御手段（図示しない）による制御は、改良地盤周辺部の地盤変形の有無だけではなく、地盤変形の度合いに応じてポンプ１０３の稼働を制御して、バルーン１０２の加圧調整を行うようにすることもできる。
【００４１】
尚、本発明の改良工法で用いるバルーンは、改良終了後に撤去する場合もあるが、そのまま埋め殺しとすることもできる。この場合、バルーン内の液体又は空気を、砂、セメント、ベントナイト、モルタル、コンクリートなどと置換すれば、バルーンはセメントなどがバルーン内部で硬化し、その膨張形状が維持されることになり、改良地盤周辺部に堅牢かつ止水性の半永久的な連続壁が造成されることになる。
【００４２】
尚、上記実施の形態に示した例は、単なる説明例に過ぎず、例えば改良地盤周辺部の地盤の種類により、周りの構築物により、縦穴の造成ラインを改良地盤周辺部Ｂの周りに二重、三重に設けるなど、特許請求の範囲の欄に記載された範囲内で自由に変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の改良工法の適用例を示した断面模式図。
【図２】本発明の改良工法に使用するバルーンとこれを設置する縦穴を示した断面模式図。
【図３】本発明の改良工法の適用例を示した平面。
【図４】従来の改良工法の適用例を示した模式図。
【図５】従来の改良工法を適用した場合の周辺部の状態を示した断面模式図。
【符号の説明】
【００４４】
１１  ・・・鉛直ドレーン材
１２  ・・・水平ドレーン材
１３  ・・・気密シート
１５  ・・・真空ポンプ
１０１・・・縦穴
１０２・・・バルーン
１０３・・・ポンプ
１０４・・・センサー
Ａ  ・・・改良地盤
Ｂ  ・・・改良地盤周辺部
【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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