(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
深部に砂礫層や砂層など透水性地層を有する軟弱な改良対象地盤に、真空圧密工法を適用し脱水して地盤改良するために用いるドレーン材を、埋設用ガイド体であるマンドレルに挿通させ、前記ドレーン材の下端部にアンカープレートを接続し、前記マンドレルとともに圧入可能なドレーン打設装置で前記改良対象地盤に圧入し、その後、前記マンドレルを地上に引き上げて前記ドレーン材を前記改良対象地盤内に埋設させるドレーン材打設方法であって、
前記ドレーン材の下端部から所定距離だけ上方位置において、該ドレーン材を幅方向から見てＺ字状に折り重ねることにより、閉止処理し、
該閉止処理した閉止箇所より深い側の前記透水性地層の上面から鉛直上方で前記所定距離の範囲内に位置する前記ドレーン材の土砂の吸い込みを遮断することを特徴とするドレーン材打設方法。
【請求項２】
前記所定距離は、０．５〜２．０ｍであることを特徴とする請求項１に記載のドレーン材打設方法。
【請求項３】
平面視による所定間隔毎に前記ドレーン材が打設される連続工程のなかで、
先の打設とつぎの打設との間のタイミングで、先の打設に伴って計測した打設深度又は打設深度の増減量を参照して後の打設深度を予測し、
該予測された後の打設深度に適合するように前記ドレーン材の長手方向における前記閉止箇所をドレーンリールの近くで位置決めし、
該位置決めされた前記閉止箇所を前記タイミングで前記閉止処理することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のドレーン材打設方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟弱地盤に真空圧密工法を適用して脱水する地盤改良工事で用いるドレーン材打設方法に関し、より詳しくは、深部に透水性の砂礫層や砂層を有する軟弱地盤にドレーン材を埋設させるドレーン材打設方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ロール状のドレーン材をドレーン打設装置のリールに取り付けて、埋設用ガイド体であるマンドレルの中に通した後、油圧装置を用いてマンドレルとともに改良対象地盤内に打設するドレーン材打設方法がよく知られている。より詳しくは、アンカープレートがマンドレル先端に配置され、そのアンカープレートに連結されたドレーン材がマンドレル内に挿入された状態で軟弱地盤中の所定の深さまで打設し、アンカープレートを地中に定着させ外側のマンドレルを引き抜いて内部のドレーン材を軟弱地盤中に埋設するというものである。このように、ロール状のドレーン材をマンドレルやアンカープレートを用いて軟弱地盤に打設するドレーン材打設方法に関連する技術が特許文献１，２に記載されている。
【０００３】
ここで、ドレーン工法には、一般的な盛土による方法の他に、シートを被せて密封した軟弱地盤から真空引きすることにより水分を除去する真空圧密工法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−９６２１７号公報
【特許文献２】特開２０００−５４３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この、真空圧密工法では軟弱地盤に対し、ドレーン材を通して真空圧を付与するので、深部に砂礫層や砂層など透水性地層を有する軟弱地盤において、ドレーン材の先端が透水性地層に接していると、その透水性地層内の水を吸引してしまい、圧密に関係ない透水性地層の水を大量に吸引してしまうことにより真空圧の低下を招くという第１の問題があった。
この問題に対しては、ドレーン材の先端は透水性地層の上から約１．５ｍの高さの軟弱地盤内に深度設定されることが好ましい。
しかし、ドレーン材の先端を、透水性地層の上の軟弱地盤内における所定深度に深度設定するためには、相当の配慮と労力を要するという第２の問題がある。
そして、ドレーン材の先端が、フィルタで被覆されていないと、ドレーン材の先端から軟弱地盤のシルトや粘土を吸い込んで目詰まりを生じるという第３の問題があることが実験により判明した。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、深部に砂礫層や砂層など透水性地層を有する軟弱地盤において、第１に圧密に無関係な透水性地層の水を吸引して真空圧の低下を招く弊害を解消すること、第２にドレーン材の先端を、透水性地層の上の軟弱地盤内における所定深度に深度設定するために要する配慮や労力を軽減することに加え、第３にフィルタで被覆されていないドレーン材の先端から土砂等を吸い込んで目詰まりを生じる弊害を解消して設計ドレーン長を確保することが可能なドレーン材打設方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の請求項１に記載の発明は、深部に砂礫層や砂層など透水性地層（１０１）を有する軟弱な改良対象地盤（１００）に、真空圧密工法を適用し脱水して地盤改良するために用いるドレーン材（１０）を、埋設用ガイド体であるマンドレル（２０）に挿通させ、前記ドレーン材（１０）の下端部（１１）にアンカープレート（４０）を接続し、前記マンドレル（２０）とともに圧入可能なドレーン打設装置（５０）で前記改良対象地盤（１００）に圧入し、その後、前記マンドレル（２０）を地上に引き上げて前記ドレーン材（１０）を前記改良対象地盤（１００）内に埋設させるドレーン材打設方法であって、前記ドレーン材（１０）の下端部（１１）から所定距離（Ｘ）だけ上方位置において、該ドレーン材を幅方向から見てＺ字状に折り重ねることにより、閉止処理し、該閉止処理した閉止箇所（６０）より深い側の前記透水性地層（１０１）の上面から鉛直上方で前記所定距離（Ｘ）の範囲内に位置する前記ドレーン材（１０）の土砂の吸い込みを遮断することを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のドレーン材打設方法において、前記所定距離（Ｘ）は、０．５〜２．０ｍであることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のドレーン材打設方法において、平面視による所定間隔毎に前記ドレーン材（１０）が打設される連続工程のなかで、先の打設とつぎの打設との間のタイミングで、先の打設に伴って計測した打設深度（Ｙ０，Ｙ１）又は打設深度の増減量（Ｅ）を参照して後の打設深度（Ｙｎ）を予測し、該予測された後の打設深度（Ｙｎ）に適合するように前記ドレーン材（１０）の長手方向における前記閉止箇所（６０）をドレーンリール（５４）の近くで位置決めし、該位置決めされた前記閉止箇所（６０）を前記タイミングで前記閉止処理することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、深部に砂礫層や砂層など透水性地層を有する軟弱地盤において、第１に圧密に無関係な透水性地層の水を吸引して真空圧の低下を招く弊害を解消すること、第２にドレーン材の先端を、透水性地層の上の軟弱地盤内における所定深度に深度設定するために要する配慮や労力を軽減することに加え、第３にフィルタで被覆されていないドレーン材の先端から土砂等を吸い込んで目詰まりを生じる弊害を解消して設計ドレーン長を確保することが可能なドレーン材打設方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実際のドレーン材打設装置を主に外観から説明するための側面図（地下のみ断面図）であり、（Ａ）は全体図、（Ｂ）は打設ポイント近傍の拡大断面図である。
【図２】図１に示したドレーン打設装置の構成および動作を説明するための模式説明図である。
【図３】本発明の実施形態に係るドレーン材打設方法（以下、「本方法」ともいう）の工程の説明図であり、（Ａ）打設終了時、（Ｂ）打設されたドレーン材を地表部で切断して、つぎの打設ポイントへ打設装置を移動、（Ｃ）透水性地層の上面から鉛直上方の所定距離にてドレーン材への閉止処理、および（Ｄ）打設、の各工程を示す。
【図４】図３（Ｃ）の閉止処理についての各方法の説明図であり、（Ａ）袋かけ、（Ｂ）充填剤注入、（Ｃ）途中を折り返して金具止め、および（Ｄ）端末を折り返してロープがけ、の各方法を示す。
【図５】本発明の応用実施例に係るドレーン材打設方法の工程の説明図であり、（Ｏ）第０ポイントへの打設、（Ａ）第１ポイントへの打設、（Ｂ）第２ポイントへの打設、（Ｃ）第３ポイントへの打設、および（Ｄ）第４ポイントへの打設を示す。
【図６】鉛直ドレーンの構造を説明するために一部断裁した斜視図である。
【図７】マンドレルに挿通したドレーン材の先端にアンカープレートを係止して打設可能な状態の説明図であり、（Ａ）は全体の側断面図、（Ｂ）は平面略図である。
【図８】図７のドレーン材の先端にアンカープレートを係止した形状を説明するための斜視図である。
【図９】ドレーン材下端部のシール有無による排水機能の差異について検証する実験装置（以下、「本検証装置」ともいう）の概略説明図である。
【図１０】本検証装置でドレーン長１ｍによる排水量の経時変化を示すグラフである。
【図１１】本検証装置による条件別で所定時間だけ真空圧を作用させた場合の検証結果を一対比較したドレーン材の写真であり、（Ａ）ドレーン材下端部をシール（密閉）した場合、（Ｂ）ドレーン材下端部をシールせず開放状態の場合である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
［基本実施例］
図１は、実際のドレーン材打設装置を主に外観から説明するための側面図（地下のみ断面図）であり、（Ａ）は全体図、（Ｂ）は打設ポイント近傍９０の拡大断面図である。図１（Ａ）に示すように、ドレーン打設装置５０は、３０ｍを超えて直立するタワー５９を伴う重機の台座５２（図２）が、人の歩行速度くらいで移動可能なキャタピラ装置５１で懸架されており、鉛直に静止した状態のタワー５９に沿ってマンドレル２０を地中に圧入する。ドレーン打設装置５０は、マンドレル２０に挿通したドレーン材１０を毎秒０．３ｍ位の速度で、最大打込深度３０ｍ近くまで打設することが可能である。
【００２０】
図２は、図１に示したドレーン打設装置の構成および動作を説明するための模式説明図である。図２に示すように、ドレーン打設装置５０は、上述したタワー５９（図２には不図示）およびマンドレル２０のほか、油圧装置と、制御部５３と、油圧抵抗検出器２１と、ドレーンリール５４と、バックテンション装置５５と、打設長検出器５６と備えて構成されている。長尺形状そのままのドレーン１０では、輸送や取り扱いに不便であるため、ドレーンリール５４に巻き取りと送り出しを可能に巻回されている。
【００２１】
油圧装置は、マンドレル２０を地中に圧入するため、タワー５９（図１）に対して下向きに１５ｔ位の貫入圧を発生させる。制御部５３は、打設長検出器５６および油圧抵抗検出器２１の各検出出力に基づいて、マンドレル２０の貫入圧により規定どおりの打設深度にドレーン１０を打設することが可能である。
【００２２】
ドレーンリール５４に巻回された長巻状のドレーン材１０は、埋設用ガイド体であるマンドレル２０に挿通させておく。つぎに、ドレーン材１０の下端部（以下、「ドレーン材下端部」ともいう）１１に直接又はロープ３０（図４）を介在させてアンカープレート４０を接続する。これら、アンカープレート４０に接続されたドレーン材１０を、マンドレル２０とともに、ドレーン打設装置５０で改良対象地盤１００（図１、図３）に圧入する。ドレーン材１０は、ドレーンリール５４から巻きほぐされながら連続して送り出される。
【００２３】
打設単位１の先端に係止されたアンカープレート４０が、砂礫層や砂層など透水性地層１０１（図４、図５）に当接した時点で、固さの異なる地層に対するマンドレル２０の圧入抵抗が変化する。その変化を油圧抵抗検出器２１が検出出力の変化として捕らえる。また、地表からの打設深度は、打設長検出器５６により監視できる。アンカープレート４０が、透水性地層１０１に当接した時点で、マンドレル２０は圧入を止め、マンドレル２０のみを地上に引き上げることにより、打設単位１の打設が終了する。
【００２４】
このドレーン打設装置５０は、第１ポイントへの打設を完了した後、キャタピラ装置５１を駆動して移動することにより、第２ポイントへの打設が可能である。これらの工程を繰り返すことにより、改良対象地盤１００を平面視（不図示）して碁盤目状に網羅する第１〜第ｎポイントへの打設を順次完了させることができる。
【００２５】
図３は、本発明の実施形態に係るドレーン材打設方法（以下、「本方法」ともいう）の工程の説明図であり、（Ａ）打設終了時、（Ｂ）打設されたドレーン材を地表部で切断して、つぎの打設ポイントへ打設装置を移動、（Ｃ）透水性地層の上面から鉛直上方の所定距離にてドレーン材への閉止処理、および（Ｄ）打設、の各工程を示す。なお、図３は、工程の説明に必要最小限の構成要素のみを示し、それ以外は省略している。
【００２６】
図３（Ａ）に示すように、ドレーンリール５４に巻回された長巻状のドレーン材１０は、打設単位１〜３の順に連続して送り出される。上述のように、打設単位１の先端に係止されたアンカープレート４０が、透水性地層１０１に当接した時点で、マンドレル２０（図１、図２参照）は圧入を止め、マンドレル２０のみを地上に引き上げることにより、打設単位１の打設が終了する。なお、マンドレル２０の機能・制御・動作については、既に図１および図２で説明したとおりであるため、図３〜図５および、それらの図に沿った説明からは適切な範囲で省略している。
【００２７】
図３（Ｂ）に示すように、切断箇所８により打設単位１のドレーン材１０を、後続する打設単位２以降のドレーン材１０から切り離すことにより、第１ポイントへの打設を完了する。その後、ドレーン打設装置５０は、キャタピラ装置５１でつぎの第２ポイントへ移動し、打設単位２の打設を行う。この打設単位２において、図３（Ｃ）に示すように、ドレーン材１０は、打設単位２の下端部１１でアンカープレート４０の係止されたところから所定距離Ｘだけ上方に位置する閉止箇所６０に、地上で閉止処理を施した後に打設される。なお、所定距離Ｘは０．５〜２．０ｍとし、好ましくは１．５ｍに設定する。
【００２８】
図３（Ａ）〜図３（Ｄ）に示された打設単位１が、改良対象地盤１００の第１ポイントに打設されると、打設単位１のドレーン材１０につながっていた打設単位２が、打設単位１から切り離されて、図３（Ｄ）に示すように、第２ポイントへ打設される。同様に、ドレーンリール５４から繰り出された打設単位３が第３ポイント（不図示）へ打設される。このようなことが繰り返されて、順次、ドレーンリール５４から繰り出された打設単位ｎが第ｎポイント（不図示）へと打設される。
【００２９】
図１〜図３を用いて説明したように、本発明に係るドレーン材打設方法は、深部に砂礫層や砂層など透水性地層１０１を有する軟弱な改良対象地盤１００に、真空圧密工法を適用し脱水する地盤改良工事に採用されるドレーン材打設方法であって、より詳細には以下のとおりである。まず、地盤改良するために用いるドレーン材１０を、埋設用ガイド体であるマンドレル２０に挿通させておく。つぎに、ドレーン材下端部１１に直接又はロープ３０（図４（Ｄ）の所定距離Ｘ）を介在させてアンカープレート４０を接続する。また、ドレーンリール５４およびバックテンション装置５５がドレーン材１０に適宜にバックテンションを付与しているので、ドレーン材下端部１１に結ばれたロープ３０の先に係止されたアンカープレート４０は、マンドレル２０の先端２２に引きつけられている。これら、アンカープレート４０に接続されたドレーン材１０を、マンドレル２０とともに、ドレーン打設装置５０で改良対象地盤１００に圧入する。
【００３０】
その後、マンドレル２０のみを地上に引き上げることにより、アンカープレート４０に接続されたドレーン材１０が改良対象地盤１００内に取り残されるように埋設させる。その際、透水性地層１０１の上面から鉛直上方の所定距離Ｘ以内には、ドレーン材１０を到達させないように打設深度Ｙを調整するとともに、ドレーン材下端部１１からアンカープレート４０までの長さを所定距離Ｘに保つようにロープ３０の有効長さを設定した。
【００３１】
また、所定距離Ｘ以内に、ドレーン材１０が到達した場合、透水性地層１０１の上面から鉛直上方で所定距離Ｘの範囲内に位置するドレーン材１０の土砂の吸い込みを遮断する。この土砂の吸い込みを遮断するための具体的なドレーン材打設方法は、以下に大別する２つの方法がある。
第１の方法（深度管理打設法）として、改良対象地盤１００において、予め細かく透水性地層１０１の深度を調査しておき、調査した深度を参照しながら打設深度を逐一加減することによって、ドレーン材下端部１１を透水性地層から１．５ｍ上方の高さ（深度）にとどめるというドレーン材打設方法がある。
【００３２】
一方、本願発明で主に開示している第２の方法（着底管理打設法）として、アンカープレート４０と、ドレーン材下端部１１との間に、長さ１．５ｍのロープを介在させて接続しておき、ドレーン材を透水性地層１０１まで打設することにより、ドレーン材下端部１１を透水性地層１０１から１．５ｍ上方の高さ（深度）にとどめるという方法もある（図４（Ｄ）参照）。上述した第１の方法が、改良対象地盤１００における透水性地層の深度について周到な調査が必要であることに比べ、第２の方法は、硬い透水性地層１０１まで打設するだけで、ドレーン材下端部１１を設計上規定された深度まで打設できるという点が優れている。すなわち、第２の方法は、透水性地層１０１の上からドレーン材下端部１１までの距離を、簡単かつ正確に１．５ｍだけ離隔できるという長所がある。また、第２の方法の長所を生かした実施例として第３の方法（図４（Ａ）〜図４（Ｃ）参照）もある。
【００３３】
図４は、図３（Ｃ）の閉止処理についての各方法の説明図であり、（Ａ）袋かけ、（Ｂ）充填剤注入、（Ｃ）途中を折り返して金具止め、および（Ｄ）端末を折り返してロープがけ、の各方法を示す。なお、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、上述した第３の方法であり、図４（Ｄ）は、上述した第２の方法を示している。図４（Ａ）では、ドレーン材下端部１１から所定距離Ｘだけ上方に位置する閉止箇所６０までの区間にわたって密閉袋７３をかける。閉止箇所６０において、密閉袋７３の上部は開口を閉じるようにして封緘する。図４（Ｂ）では、ドレーン材下端部１１から所定距離Ｘだけ上方の閉止箇所６０に充填剤７２を注入することによって、ドレーン材１０の長手方向に対する流体の流れを遮断する。
【００３４】
図４（Ｃ）に示すように、閉止箇所６０において、途中を折り返して金具止めする。すなわち、ドレーン材下端部１１から所定距離Ｘだけ上方の閉止箇所６０を、ドレーン材１０が幅方向から見てＺ字状に折り重ねられており（以下、「Ｚ折部分」ともいう）、そのＺ折部分を、挟持具７１、例えば専用金具により固定されている。図４（Ｄ）では、ドレーン材１０の端末（下端部１１）を折り返してステイプル１３で固定し、その折り返し点１２にロープがけし、その折り返し点１２から所定距離Ｘだけ下方にアンカープレート４０が位置するように、ロープ３０の長さが設定される。このように、図３（Ｃ）に示した閉止箇所６０の閉止手段の一つとして、図４（Ｄ）に示すように、ドレーン材１０の折り返し点１２（折り返した下端部１１と近似）からアンカープレート４０までの長さを所定距離Ｘに保つように、ロープ３０の有効長さを設定した。なお、上述のように、所定距離Ｘは０．５〜２．０ｍとし、好ましくは１．５ｍに設定する。
【００３５】
このように、本発明によれば、深部に砂礫層や砂層など透水性地層１０１を有する軟弱地盤において、第１に圧密に無関係な透水性地層１０１の水を吸引して真空圧の低下を招く弊害を解消すること、第２にドレーン材下端部１１を、透水性地層１０１の上の軟弱地盤内における所定深度に深度設定するために要する配慮や労力を軽減することに加え、第３にフィルタで被覆されていないドレーン材下端部１１から土砂等を吸い込んで目詰まりを生じる弊害を解消して設計ドレーン長を確保することが可能なドレーン材打設方法を提供できる。
【００３６】
［応用実施例］
以下、図５を用いて本発明の応用実施例に係るドレーン材打設方法、特に、図４（Ｂ）に示すように、ロープ３０を用いずに、透水性地層１０１の上面から鉛直上方で所定距離Ｘの範囲内に位置するドレーン材１０の土砂の吸い込みを遮断するようにしたドレーン材打設方法について説明する。ここで、改良対象地盤１００の底部が傾斜している場合を想定する。その場合であっても、基本実施例で用いたロープ３０を用いれば、変化する打設深度Ｙ０〜Ｙｎ（ｎは打設単位の連番数、打設ポイントの連番数と同じ）に適合するように、ドレーン材１０の長手方向における閉止箇所６４を適切に設定できる。しかしながら、多数のドレーン材１０を打設する都度に、ドレーン材下端部１１とアンカープレート４０との間にロープ３０を結びつける手数を省略できれば、なお効率的である。さらに、図３および図４を用いて説明した閉止処理の作業を、より安全な場所で効率的に実施することも望まれていた。これらの点について改善できたことを応用実施例により示している。
【００３７】
ここで、閉止処理について、その実務上の問題点を簡単に説明する。図３（Ｃ）に示したとおり、閉止箇所６０に対する閉止処理を、打設の直前に行うとすれば、図１に示したドレーン打設装置５０におけるタワー５９の直下で行うこととなる。ここは作業スペースが狭い上に危険な場所であり、しかも、アンカープレート４０をドレーン材１０の下端部１１に取り付けるという不可避の作業に対する追加作業となるので、実務上の負担感が大きい。もし、ドレーン材１０がマンドレル２０の内部を挿通して先端２２（図７）を通過する以前にでも、閉止処理を行うことが可能であるならば、タワー５９の直下で行うことを避けたいという課題もある。そこで、応用実施例では、追加作業となる閉止処理を、より安全で作業容易な場所で行えるように工夫している。
【００３８】
図５は、本発明の応用実施例に係るドレーン材打設方法の工程の説明図である。すなわち、図５は、先の打設に伴って計測した打設深度を参照して後の打設深度を予測し、予測された打設深度Ｙｎに適合するように、閉止箇所６４をドレーンリール５４の近くで位置決めする手順を説明するための作業流れ図であり、（Ｏ）第０ポイントへの打設、（Ａ）第１ポイントへの打設、（Ｂ）第２ポイントへの打設、（Ｃ）第３ポイントへの打設、および（Ｄ）第４ポイントへの打設を示す。
【００３９】
予め軟弱地盤の層厚の分布を調査して、ドレーン材下端部１１の深度を決めて打設する第１の方法（深度管理打設法）においては、地層に変化が大きければ、調査を密に行う必要がある。一般に変化が大きい場合や、局部的変化があれば発見できない。そこで、この応用実施例に係るドレーン材打設方法では、改良対象地盤１００の底部にアンカープレート４０を必ず着底させる第２、第３の方法（着底管理打設法）を採用して以下のように対処した。
【００４０】
すなわち、平面視による所定間隔毎にドレーン材１０が打設される連続工程のなかで、先の打設とつぎの打設との間のタイミングで、先の打設に伴って計測した打設深度Ｙ０，Ｙ１又は打設深度の増減量Ｅ＝Ｙ１−Ｙ０を参照して後の打設深度Ｙｎを予測する。ここで予測された後の打設深度Ｙｎに適合するように、ドレーン材１０の長手方向における閉止箇所６４を、ドレーンリール５４の近くで位置決めする。ここで位置決めされた閉止箇所６４に対し、先の打設とつぎの打設との間のタイミングで閉止処理するようにした。
【００４１】
応用実施例に係るドレーン材打設方法によれば、先の打設とつぎの打設との間のタイミングにおいて、マンドレル２０の上下動作を（１）停止させる場合と（２）動作継続中と、のいずれのタイミングでも閉止処理することが可能である。（１）マンドレル２０を停止させて閉止処理することが必要となる原因は、打設深度Ｙとタワー５９の高さとの関係で、閉止位置６０が作業適地から遠ざかることにある。すなわち、作業適地はドレーンリール５４の直近であることに対し、閉止位置６０がドレーンリール５４から極端に離れた位置になる場合は、長く繰り出されるドレーン材１０の取り回しが閉止作業の邪魔になり作業効率を低下させる。なお、打設動作中はバックテンション装置５５により、ドレーン材１０を弛ませないように制御部５３が制御している。
【００４２】
そこで、ドレーン材１０の閉止位置６０がドレーンリール５４から繰り出された直後のタイミングで、マンドレル２０の下降動作（打設）を一時停止させることにより、閉止位置６０を作業適地に一致させた状態で閉止処理を行う。一時停止中は作業効率を低下させるので、短時間で速やかに閉止処理を行った後に下降動作を再開させる。
【００４３】
一方、マンドレル２０の（２）下降動作継続中に閉止処理する場合とは、不図示の高速閉止処理装置を併用した場合に実現する。例えば、図４（Ｂ）に示した充填材７２を閉止位置６０に高速注入することで実現できる。その場合、高速閉止処理装置を配置した作業適地に、移動中のドレーン材１０の閉止位置６０が通過するタイミングで瞬時に閉止処理を完了させる。
【００４４】
また、打設深度Ｙとタワー５９の高さとの関係で、閉止位置６０がドレーンリール５４直近の作業適地に近い場合、あるいは、繰り出したドレーン材１０の弛み分を吸収する装置（不図示）を併用した場合には、先の打設の終了後につぎの打設が始まる前のタイミングで、マンドレル２０の上下動作が停止中に、タイムロスを最小限に閉止処理を行うことも可能である。以下、図５の作業流れ図を用いて、詳細に説明する。
【００４５】
図５（Ｏ）〜図５（Ｄ）の作業流れ図に示すように、ドレーンリール５４から連続的に繰り出された打設単位０〜７のドレーン材１０（以下、単に「打設単位」と略す）が、順次第０ポイント〜第４ポイントへと、ポイント毎に打設を完了される。このように、打設単位０〜４（図５における打設単位５〜７は待機状態）が順次に打設を完了する都度に、ドレーン材１０の切断箇所８で切断されては、つぎの打設単位を繰り出して改良対象地盤１００を網羅する。
【００４６】
ここで、ドレーン材１０における打設単位１と打設単位４にのみハッチングの目印を付け、図５（Ｏ）〜図５（Ｄ）の各段階の進捗に応じた移動状況を明確にしている。まず、図５（Ｏ）に示した打設単位０の打設深度Ｙ０と、図５（Ａ）に示した打設単位１の打設深度Ｙ１は、打設長検出器５６（図２）により正確に計測できる。この計測値を参照して、図５（Ｂ）〜図５（Ｄ）に示す打設単位４の長さを予測する。詳細は以下のとおりである。
【００４７】
なお、図３では、打設深度Ｙについて、地表面からアンカープレート４０までの距離と定義したが、図５では説明の便宜上、閉止箇所６０〜６７を示したなかで隣接する符号で挟まれた一つずつの区間を打設深度Ｙ０〜Ｙ４に該当する目安としている。
【００４８】
実際の具体的な作業は以下のとおりである。まず、図５（Ｏ）の打設深度Ｙ０が既知でなければ、計測する。つぎに、図５（Ａ）において、アンカープレート４０が透水性地層１０１の上に当接した時点で、打設単位１の打設深度Ｙ１を打設長検出器５６により計測し、その計測値を制御部５３により記憶する。打設深度Ｙ１は、前のポイントの打設深度Ｙ０よりも深く、増減量Ｅ＝Ｙ１−Ｙ０であるため、ドレーン材１０における打設単位０よりも打設単位１の方を増減量Ｅだけ長くすることが必要となる。
【００４９】
そこで、容易に設定可能な閉止箇所６４，６５，・・・の位置を設定する。すなわち、閉止箇所６４をドレーンリール５４の方へ増減量Ｅの２倍（以下、単に「増減量２Ｅ」と略す）だけずらし、閉止箇所６５をドレーンリール５４の方へ増減量３Ｅだけ矢印方向へずらすことにより、打設単位０，１に比べて打設単位３，４の長さを伸ばしている。この操作は閉止箇所６４，６５，・・・を閉止する作業において実現できる。すなわち、閉止箇所６４は、図５（Ａ）第１ポイントで閉止作業を行い、閉止箇所６５は図５（Ｂ）第２ポイントで閉止作業を行う。
【００５０】
このように地層底部の形状が下り勾配の場合は、打設深度Ｙ０＜Ｙ１＜Ｙ２＜Ｙ３＜Ｙ４＜・・・となるので、ドレーン材１０の打設単位０〜４の長さを増減量Ｅずつ足すように設定する。その逆に上り勾配の場合は、打設深度Ｙ０＞Ｙ１＞Ｙ２＞Ｙ３＞Ｙ４＞・・・となるので、打設単位０〜４の長さを順次縮めるように設定する。なお、図５は模式説明図であり、必ずしも実態を正確に縮尺したものではない。
【００５１】
図５（Ｏ）第０ポイントに示す打設単位１〜３における、それぞれの閉止箇所６０〜６３が、どの時点で閉止処理されるかについて説明する。まず、打設単位１の閉止箇所６１は、地上より高い位置（約１ｍ）であり、ドレーン材１０を、タワー５９（図１）直下から横方向へ約２ｍ程度引き出すこと（不図示）によって閉止処理の作業を行うことは不可能ではないが、特にマンドレル２０が上下する期間中は対応できない。
【００５２】
また、打設単位２の閉止箇所６２は、地上高３０ｍを超えるタワー５９の頂上近くであるため、この位置での閉止処理はできない。一方、打設単位３の閉止箇所６３は、ドレーンリール５４から供給された直後のドレーン材１０に対し、この位置でならば適切に閉止処理する作業ができる。すなわち、この位置は地上高約１ｍ程度の低位置で、しかもタワー５９の直下から少し離れているため比較的安全確保が容易な場所である。
【００５３】
また、ドレーン材１０の圧入工程以外のタイミング、例えば、マンドレル２０を引き上げる工程の途中であれば、ドレーンリール５４に巻回されたドレーン材１０の供給動作は停止中である。また、この工程の途中ならば、閉止処理の作業を加えたとしても、全体の工程処理時間が増加することもない。したがって、ドレーン材１０の圧入工程以外のタイミング、すなわち、圧入を支援する工程に閉止処理の工程を並行して実施すれば、全体の作業効率を低下させずに閉止処理を実行することが可能である。
【００５４】
したがって、図５（Ｏ）第０ポイントにおける打設単位３の閉止箇所６３の位置で、閉止処理の作業を追加することは、全体的な作業効率の点と、安全確保が容易な点で最適である。また、この閉止箇所６３〜６７を、ドレーンリール５４から供給された直後のドレーン材１０における長手方向のどこかに位置決めするためには、図５（Ｏ）第０ポイントよりも先に打設された実績を参照することが必要である。上述のように、打設された実績として、打設長検出器５６および制御部５３により得られた計測値、演算値およびそれらの記憶値を利用することが可能である。
【００５５】
なお、改良対象地盤１００の底部で、地表からの深さがＹのところに、砂礫層や砂層など透水性地層１０１があるとすれば、この透水性地層１０１は、改良すべき軟弱地盤に比べて、固さの異なる地層なので、マンドレル２０の先端２２が透水性地層１０１に当接したことを、ドレーン打設装置５０によって検出することは可能である。つまり、図２を用いて説明したように、打設単位１の先端に係止されたアンカープレート４０が、透水性地層１０１に当接した時点で、軟弱地盤とは固さの異なる透水性地層１０１に対するマンドレル２０の圧入抵抗が変化する。その変化を油圧抵抗検出器２１が検出出力の変化として捕らえる。
【００５６】
また、地表からの打設深度Ｙ０〜Ｙ４は、打設長検出器５６により、リアルタイムに監視できる。ここで説明した応用実施例に係るドレーン材打設方法によれば、比較的、容易に得られた計測値を用いて、全てのドレーン材下端部１１について、透水性地層１０１の上面から距離Ｘだけ上方に離間した深さに揃えることが可能である。そのため、連続的に打設された複数のドレーン材下端部１１から距離Ｘだけ上方に離間した閉止箇所６０〜６４は、透水性地層１０１の上面から一定の離隔距離Ｘを容易に確保できる。
【００５７】
その結果、ドレーン材下端部１１で、フィルタ１９が被覆されていないところから土砂等が流入することが無い。したがって、ドレーン材１０内で目詰まりが生じない。このことにより、設計時のドレーン長が維持されるので、工期、仕上がり状況に設計値からの誤差が少なくなる。また、ドレーン内の圧力低下も生じにくい。これらの特徴により、ドレーン材打設の作業効率を高めることができる。
【００５８】
上述した応用実施例に係るドレーン材打設方法によれば、地層の変化に伴って、打設深度Ｙ０〜Ｙｎが変動しても、全てのドレーン材下端部１１を、透水性地層１０１から一定の離隔距離Ｘを確保しながら、連続して打設する作業を効率良く実施できる。また、フィルタ１９が被覆されていないドレーン材下端部１１から土砂等は流入しない。したがって、ドレーン材１０内で目詰まりが生じない。このことにより、設計時のドレーン長が、目詰まりで変化することなく維持されるので、工期、仕上がり状況について、設計値からの誤差が少なくなる。また、ドレーン内の圧力低下も生じにくい。このように、本発明の応用実施例に係るドレーン材打設方法によれば、良好な効果を奏することになった。
【００５９】
以上、説明したように、応用実施例に係るドレーン材打設方法によれば、ドレーン１０の下端部１１から、透水性地層１０１までの離間距離Ｘを管理することが可能であるとともに、連続して打設される全てのドレーン材の打設作業について、安全性を確保しながら作業効率を高めることができる。
【００６０】
［ドレーン材］
図６はドレーン材の構造を説明するために一部断裁した斜視図である。図６に示すように、ドレーン材１０は、改良対象地盤１００（図１参照）中の間隙水が通る芯材１８と、芯材１８の周囲に設けられ改良対象地盤１００中の間隙水が透過するフィルタ１９とを有する。芯材１８は、長尺体の両面に長手方向に亘る隔壁が幅方向に複数立設されることにより、長手方向に改良対象地盤１００内の水分の通水路となる溝１８ａが複数形成されている。この芯材１８は、地盤沈下へ追随する可撓性と、変形しても通水性能を維持する材料である。この可撓性により長尺ものを供給容易なリール巻きにできるため、コンパクトで運搬等の利便性や使い勝手も良好である。この芯材１８は、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、その他の樹脂材料を用いて形成される。また、芯材１８は、例えば生分解性の樹脂材料で形成することにより、改良対象地盤１００中に残置した場合にも環境負荷を低減させることができる。
【００６１】
芯材１８の周囲を覆うフィルタ１９は、透水性を有する材料、例えばポリエステル製の不織布から形成されている。フィルタ１９は、芯材１８の周囲に巻回され、熱溶着等によって接着されることにより芯材１８の周囲を覆う。また、フィルタ１９も、芯材１８同様に、例えば生分解性の不織布で形成することにより、環境負荷を低減させることができる。
【００６２】
ドレーン材１０は、予め製造工場において、上述のように芯材１８をフィルタ１９で覆うことにより製造されるとともに、ロール状に巻回された後、施工現場に搬入され、改良対象地盤１００に所定間隔で打設される。次いで、ドレーン材１０は、地表に突出されている余長部を不図示の水平ドレーンの上に重ねて接続される。
【００６３】
［マンドレルとドレーン材とアンカープレートの関係］
図７はマンドレルに挿通したドレーン材の先端にアンカープレートを係止して打設可能な状態の説明図であり、（Ａ）は全体の側断面図、（Ｂ）は平面略図である。図７に示すマンドレル２０は、その下方先端が、マイナスドライバーのように扁平した尖塔状であるとともに、スリット穴を有する筒体である。マンドレル２０の上方から筒内に挿通したドレーン材下端部１１を、下方のスリット穴から引き出して、アンカープレート４０をマンドレル２０の下方先端の外側に引き寄せて打設可能な状態にする。なお、ドレーン材１０の上方は、バックテンション装置５５により上向きにバックテンションが付与されているため、ドレーン材下端部１１および、そこに固定されたアンカープレート４０を、上向きに引っ張る応力が作用するので、ドレーン材１０に弛みは無い。
【００６４】
［ドレーン材とアンカープレートの係止］
図８は図７のドレーン材下端部１１にアンカープレート４０を係止した形状を説明するための斜視図である。図８に示すように、アンカープレート４０は、底面が平らな長方形の板金の上面に取っ手状の係止金具を溶接等により付設されている金属部材である。係止金具４１にドレーン材下端部１１を挿通して引き出してから折り返し、その折り返し点１２から所定長さだけ上方へ戻して、その状態のままマンドレル２０内に引き戻す。
【００６５】
なお、ドレーン材下端部１１、すなわち、フィルタ１９の被覆されていない端面から水分とともに土砂等まで吸い込むことによるドレーン材１０の目詰まりを防止する対策として、本発明に係るドレーン材打設方法が効果的である。
【００６６】
［実験結果］
ドレーン材下端部１１を閉止した場合としない場合のドレーン材１０内への土砂の流入状況を検証した。まず、今回の実験結果によりドレーン材下端部１１をシール（密閉）することが有効であるという結果を簡単に説明した後、図９に示す実験装置、図１０および図１１に示す主要な実験データについて説明する。
【００６７】
（１）ドレーン材下端部１１をシールせず開放状態のまま真空圧を作用させると、ドレーン材下端部１１から約１ｍ程度の粘土の侵入が確認できた。
（２）ドレーン材１０内部への粘土の侵入は、ドレーン材１０自体の透水性能の低下だけでなく、ドレーン（排水）機能部分が粘土に置き換わることで、当初の設計から乖離した状態に劣化すると考えられる。
（３）今回の実験結果より、真空圧密工法においては、ドレーン材下端部１１をシール（密閉）しなければならないことを確認できた。
【００６８】
図９は、ドレーン材下端部１１のシール有無による排水機能の差異について検証する実験装置（以下、「本検証装置」ともいう）の概略説明図である。図９に示すように、本検証装置８０は、２００リットルの水槽８１に笠岡粘土８２を満たし、その中に被試験用のドレーン材１０が巻回して沈められ、ドレーン材下端部１１の反対端部から密閉接続可能なソケット（接続部材）１３およびナイロンチューブ８３を介して排水タンク８４に接続され、その排水タンク８４はナイロンチューブ８５を介して接続された真空ポンプ８６により負圧（最大８８ｋＰａ）で吸引される構成である。このように構成された本検証装置８０は、真空圧密工法により軟弱地盤を脱水する地盤改良工事を模擬するものであり、今回の実験では１〜２週間にわたって連続運転した。
【００６９】
なお、笠岡粘土８２は、岡山県笠岡市周辺に分布することが知られており、「笠岡粘土」と称する粉末状態の市販品４００ｋｇを、土粒子密度２．７１７ｇ／ｃｍ３、液性限界５９．５％、初期含水比８９．１２〜９２．３８％、粘土含水比１．５前後の状態に調製および確認したものを改良対象地盤１００（他図参照）の土壌に模擬して本検証装置８０に用いた。
【００７０】
また、ドレーン材１０は真空圧密工法において使用しているもので、図６に示す断面の寸法が幅１００ｍｍ×厚さ４ｍｍ×長さ１ｍであり、図９に示した巻回状態で実験に用いる。なお、ドレーン材下端部１１から１０ｃｍ以外の範囲をポリエチレン製の不透気フィルムで二重以上に巻いて、不透気膜で被覆された状態（不図示）にした。また、ドレーン材下端部１１をシール有りとする状態は、ドレーン材下端部１１をビニールテープで密封することにより実現した。
【００７１】
図１０は、本検証装置でドレーン長１ｍによる排水量の経時変化を示すグラフである。図１０のグラフに示すように、排水量について、当初はドレーン材下端部１１にシール無しの（閉止しない）場合の方が、シール有りの（閉止した）場合よりも多いが、時間の経過につれて次第に減少する傾向にある。これは、ドレーン材１０内に土砂が流入して目詰まりするからである。なお、円筒状の排水タンク８４の透明な壁面にメスシリンダのような容量目盛が付されており、排水タンク８４に累積して貯留された水量を直読することにより排水量を検出する。
【００７２】
また、実験中、排水タンク８４に累積して貯留された水について、シール無しの場合は笠岡粘土８２の混入により混濁が激しいが、シール有りの場合は透明に近い。
【００７３】
図１１は、本検証装置による条件別で所定時間だけ真空圧を作用させた場合の検証結果を一対比較したドレーン材の写真である。図１１（Ａ）に示すように、ドレーン材下端部をシール（密閉）した場合は、粘土の侵入が無いので、排水機能の経時劣化が少ないことが確認できた。一方、図１１（Ｂ）に示すように、ドレーン材下端部をシールせず開放状態の場合は、ドレーン材下端部から約１ｍ程度の奥部まで粘土の侵入が確認できた。
【００７４】
より詳しくは、実験終了した後に、ドレーン材１０からフィルタ１９（図６参照）を解体して観察した結果、ドレーン材下端部１１にシール有りの場合、心材１８（図６）への笠岡粘土８２の侵入は、ほぼ無かった。一方、シール無しの場合、笠岡粘土８２がドレーン材下端部１１から約１ｍ侵入することが確認できた。
【００７５】
実際の工事で排水機能に悪影響を及ぼす土砂が、ドレーン材下端部１１から約１ｍ侵入するかしないかの結果は、上述した排水の混濁の程度差を見てもわかるとおり歴然としている。したがって、この実験結果から、本発明に係るドレーン材打設方法を利用する真空圧密工法において、ドレーン材下端部１１をシールすることにより、施工の効率を上げる効果があると結論付けられる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明に係るドレーン材打設方法は、軟弱地盤に真空圧密工法を適用して脱水する地盤改良工事に適用することが出来る。
【符号の説明】
【００７７】
0〜７  ドレーン材１０の打設単位、８  ドレーン材１０の切断箇所、１０  ドレーン材、１１  ドレーン材１０の下端部、１２  ドレーン材１０の折り返し点、１８  芯材、１８ａ  溝、１９  フィルタ、２０  マンドレル、２１  油圧抵抗検出器、２２  マンドレル２０の先端、３０  ロープ、４０  アンカープレート、４１  係止金具、５０  ドレーン打設装置、５１  キャタピラ装置、５２  台座、５３  制御部、５４  ドレーンリール、５５  バックテンション装置、５６  打設長検出器、５９  タワー、６０〜６７  閉止箇所、７１  挟持具、７２  充填剤、７３  密閉袋、８０  実験装置（本検証装置）、８１  水槽、８２  笠岡粘土、１３  ソケット（接続部材）、８３  ナイロンチューブ、８４  排水タンク、８５  ナイロンチューブ、８６  真空ポンプ、９０  打設ポイント近傍、１００  改良対象地盤、１０１  透水性地層、Ｅ  （打設深度Ｙの）増減量、Ｘ  透水性地層１０１の上面から鉛直上方の所定距離、Ｙ  打設深度、Ｙ０，Ｙ１  先の打設に伴って計測した打設深度、Ｙｎ  後の打設深度
【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】
0006605856.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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