(57)【要約】【課題】多大の振動エネルギ又は大規模な振動装置を要しない、砂質地盤の改良方法及び装置を提供すること。【解決手段】本発明に係る砂質地盤の改良方法は、砂質地盤（１０）に穿たれその地下水位下に伸びる孔（１２）内で爆発（Ａ）を生じさ、その直後に爆発源の周囲から地盤に機械的振動を及ぼす。砂質地盤の改良装置（１６）は、ロッド（１８）と、ロッドに設けられた放電電極（２０）と、ロッドに取り付けられた振動機（２２）とを含む【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
砂質地盤に穿たれその地下水位下に伸びる孔内で爆発を生じさせること、前記爆発の直後にその発生源の周囲から前記砂質地盤に機械的振動を及ぼすことを含む、砂質地盤の改良方法。
【請求項２】
前記機械的振動を及ぼす間に、地上から前記孔内に砂を供給する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
砂質地盤の改良装置であって、ロッドと、該ロッドに設けられた放電電極と、前記ロッドに取り付けられた振動機とを含む、砂質地盤の改良装置。
【請求項４】
前記振動機はバイブロハンマからなる、請求項３に記載の改良装置。
【請求項５】
前記振動機はバイブロフロットからなる、請求項３に記載の改良装置。
【請求項６】
さらに、前記ロッドに設けられた水の供給用導管と、前記ロッドの先端に設けられた、前記導管に連なるノズルとを含む、請求項３に記載の改良装置。
【請求項７】
さらに、前記ロッドに設けられた水の吸込み用導管を含む、請求項３に記載の改良装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液状化対策を必要とする砂質地盤、すなわち地下水位が高く、地盤の乾燥密度が比較的小さく、また粘土やシルト分の少ない砂質地盤についての改良方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、砂質地盤の改良のために該砂質地盤にその地下水位下まで伸びる孔を穿ち、前記穴内でプラズマによる爆発を生じさせること（例えば、特許文献１参照）、あるいは前記孔内で発破による爆発を生じさせることが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１９９２２１号公報（第２〜３頁）
【特許文献２】
特開２００２−４７６３８号公報（第３〜４頁）
【０００４】
これによれば、孔内での爆発に伴い、その発生源近傍の周辺地盤中の地下水（間隙水）が急激に気化、膨張され、これにより生じた気化膨張圧が衝撃波となって地盤を遠方まで瞬時に伝播する。
【０００５】
前記気化膨張圧すなわち衝撃圧は、地盤の被り圧下にある砂粒子および砂粒子間の地下水（間隙水）とに作用し、砂粒子相互の噛み合わせを密な状態に変化させ、また間隙水の圧力（間隙水圧）を増大させることに費やされる。
【０００６】
地盤は砂粒子相互の噛み合わせの状態変化により締め固められ、他方、前記増大した間隙水圧（過剰間隙水圧）は、前記地盤の被り圧の下でその後徐々に消散する。
【０００７】
前記特許文献２に記載の発明においては、過剰間隙水圧の消散後、地盤の緩み領域である前記爆発発生源近傍における孔の周辺地盤に機械的振動を与え、その締固めを行うこととしている。
【０００８】
しかし、前記過剰間隙水圧の消散は砂粒子相互の噛み合わせ力の増大をもたらすため、前記機械的振動の付与に際し、多大の振動エネルギを要し、また、大規模な振動装置を必要とする。
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、多大の振動エネルギ又は大規模な振動装置を要しない、砂質地盤の改良方法及び装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、砂質地盤の改良方法に係り、砂質地盤に穿たれその地下水位下に伸びる孔内で爆発を生じさ、該爆発の直後にその発生源の周囲から前記砂質地盤に機械的振動を及ぼすことを含む。好ましくは、前記機械的振動を及ぼす間、地上から前記孔内に砂を供給する。
【００１１】
又、本発明は、砂質地盤の改良装置に係り、ロッドと、該ロッドに設けられた放電電極と、前記ロッドに取り付けられた振動機とを含む。
【００１２】
前記振動機は、バイブロハンマ又はバイブロフロットとすることができる。改良装置は、さらに、前記ロッドに設けられた水の供給用導管と、前記ロッドの先端に設けられた、前記導管に連なるノズルとを含むもの、又は、さらに、前記ロッドに設けられた水の吸込み用導管を含むものとすることができる。
【００１３】
【発明の作用および効果】
本発明にあっては、改良対象である砂質地盤に穿たれた孔内での爆発の直後に該爆発の発生源の周囲から地盤に機械的振動を及ぼす。爆発直後においては、過剰間隙水圧の消散が完了しておらず、砂粒子相互の噛み合わせ力の増大は比較的小さい。このため、比較的小さい振動エネルギをもって、あるいは比較的規模の小さい振動装置を用いて、周辺地盤の砂粒子を並び替え、締め固めることができる。
【００１４】
前記機械的振動の付与の間に地上から前記孔内に砂を供給し、これを埋めることにより前記周辺地盤の締め固め状態を維持することができる。
【００１５】
前記砂質地盤の改良方法は、放電電極と振動機とが取り付けられたロッドを有する装置を用いて実施することができる。この装置によれば、前記ロッドにバイブロハンマやバイブロフロットのような振動機を取り付けたことから、前記孔内にロッドを挿入し、前記放電電極への電圧の印加によるプラズマの発生させた後、直ぐに、前記振動機を作動させ、これにより、その周囲地盤の締め固めを行うことができる。このことは、また、前記孔からの放電電極の抜き出し、及びその後の前記孔内への振動機の挿入の作業と、これに伴う時間及び労力の節減とを図ることができる。
【００１６】
前記ロッドの先端にノズルを設け、前記ロッド内に設けられた導管を通して前記ノズルから水を放出することにより、砂質地盤に孔を穿ち、該孔内に前記ロッドを挿入することができる。また、前記ロッドに水の吸い込み用導管を設けるときは、前記孔の穿設後、前記ノズルから放出した水を地盤中から回収することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、本発明に係る砂質地盤の改良方法が（ａ）〜（ｅ）の工程に従って順を追って示されている。
【００１８】
本発明の改良方法は、砂質地盤１０にその地下水位下に伸びる孔１２を穿ち（ａ）、孔１２内（好ましくは地下水位下）で爆発を生じさせ（ｂ）、前記爆発の直後に該爆発の発生源の周囲から砂質地盤１０に機械的振動を及ぼす（ｃ）ことにより行う。好ましくは、前記機械的振動を及ぼす間に、地上から孔１２内に砂１４を供給する。
【００１９】
図２に、前記改良方法の実施に供される改良装置１６の一例を示す。
【００２０】
改良装置１６は、中空のロッド１８と、該ロッドに設けられた放電電極２０と、ロッド１８に取り付けられた振動機２２とを備える。
【００２１】
ロッド１８は、地上に垂直に立てられたリーダ２４にロープ２６を介して吊持され、リーダ２４に沿って垂直に伸びている。リーダ２４はクレーン２８により支持されている。また、ロープ２６は、クレーン２６に装置された巻き上げ装置（図示せず）に接続されている。ロッド１８は前記巻き上げ装置の作動によるロープ２６の巻き上げ及び巻き解きにより、リーダ２４に沿って昇降する。
【００２２】
放電電極２０及び振動機２０は、それぞれ、ロッド１８の下端部及びその上端部に配置されている。
【００２３】
放電電極２０は、その一例を図３に拡大して示すように、浮遊電極部と称する複数（図示の例では３つの）の陰電極部２８と、単一の陽電極部３０とを備える。両電極部２８，３０はそれぞれロッド１８の周囲を取り巻く環状体からなり、ロッド１８の長手方向に互いに間隔をおいて配置されている。
【００２４】
この放電電極２０によれば、最下端の陰電極部２８と陽電極部３０とに電圧（例えば１０〜２０ＫＶ）を印加すると、これらの両電極部２８，３０間と、最下端の陰電極部及びその直上の陰電極部２８，２８間と、該陰電極部及び最上方の陰電極部２８，２８間とに、逐次、放電現象であるスパークが３段階にわたって生じる。放電電極２０への電力の供給のため、地上に電源設備３１が設置され、該電源設備と前記放電電極とが導線３２を介して電気的に接続されている。
【００２５】
孔１２中で前記スパークを発生させることにより、孔１２中にプラズマによる爆発を生じさせることができる。
【００２６】
図示の放電電極２０によれば、３段階にわたるスパークの発生により、爆発力のより大きいプラズマＡを生じさせることができる。
【００２７】
前記プラズマによる爆発が生じると、孔１２の周辺地盤を構成する砂粒子間の地下水である間隙水が瞬時に蒸発し、その蒸発跡に空洞が生じ、該空洞中の気体が膨張する。このときの膨張圧が衝撃波として前記周辺地盤に瞬時に伝播する。
【００２８】
前記衝撃波は、前記砂粒子に作用して砂粒子相互の噛み合わせをより密な状態に変え、また、前記間隙水に作用してその圧力（間隙水圧）を増大させる。その結果、地盤１０が圧密され、締め固められる。
【００２９】
増大した間隙水圧（過剰間隙水圧）は、前記爆発箇所の深度における地盤の被り圧による押し潰し作用により、徐々に消散する。他方、前記過剰間隙水圧が消散すると、その分だけ、前記砂粒子が前記地盤の被り圧を受け、その噛み合わせ力が増大する。
【００３０】
本発明にあっては、前記爆発の直後、好ましくは前記爆発後のできる限り早い時期、例えば爆発後の１分間内に、前記周辺地盤に機械的振動を付与する。前記爆発直後の周辺地盤は、前記過剰間隙圧の消散の進行前又はその完了前、すなわち前記砂粒子の噛み合わせ力が増大する前又は最大になる前にある。このため、前記周辺地盤の砂粒子相互の噛み合わせ力は比較的低い状態にあり、その締め固めには比較的小さい振動エネルギを付与することで足り、このためには比較的小さい規模の振動機の使用をもって足りる。
【００３１】
図１に示す振動機２２はバイブロハンマからなり、該バイブロハンマの作動により、ロッド１８をその上下方向へ振動させることができ（矢印３３参照）、これにより、前記周辺地盤を縦方向へ振動させることができる（ロッド１８の両側に記載した複数の波線Ｂ参照）。
【００３２】
ロッド１８の周囲に盛られた地上の砂１４は、ロッド１８の振動のために、孔１２内のロッド１８の周囲に落下し、また締め固められる。
【００３３】
ロッド１８は、前記爆発箇所における周辺地盤への機械的振動の付与後、孔１２内での引き上げ、その引き上げ位置での機械的振動の付与及び引き上げ跡への地上からの砂１４の供給（図１の（ｅ）参照）を繰り返した後、地盤１０からロッド１８を完全に引き上げ（同（ｆ））、その改良作業を終える。このとき、孔１２は締め固められた砂１４で充填された状態にある。
【００３４】
孔１２は、適当な掘削装置を用いて穿つことが可能であり、また、これに代えて、図２及び図３に示すように、ロッド１８の先端部（下端部）に設けられたノズル３４からウオータジェットを噴出しながらロッド１８を下降させることによっても穿つことができる（符号Ｃ参照）。ロッド１８内には、前記ウオータジェット用の水を供給するための導管３６が設けられている。前記ウオータジェット用の水は、地上に設置されかつ水源（図示せず）に接続されたポンプ３８からホース４０を介して導管３６に送られる。
【００３５】
ロッド１８には、さらに、地中に放出された前記ウオータジェットの一部を回収するための吸い込み用導管４２を設けることが好ましい。導管４２は、ロッド１８の下端の上方位置で開口している。また、ロッド１８には、導管４２の開口の近傍の周囲に、前記噴出されたウオータジェットを内部に導き入れるための複数の開口（図示せず）が設けられている。さらに、これらの開口は、ロッド１８に取り付けられ該ロッドの周囲を取り巻く網４４で覆われている。網４４は地中に存する礫やゴミ等のロッド１８内への流入を阻止する。導管４２は、ホース４６を介して、地上に設置されたサクションポンプ４８に接続されている。
【００３６】
前記改良装置における振動機２２は、前記バイブロハンマに代えて、図４に示すように、バイブロフロットとすることができる。
【００３７】
前記バイブロフロットは、ロッド１８の下端部、より詳細には、放電電極２０の直上の高さ位置に取り付けられている。ロッド１８の周囲に等間隔に配置された４つの羽根部材５０を有する前記バイブロフロットは、前記爆発箇所の周辺地盤に対し、横方向への機械的振動を付与する（矢印Ｄ参照）。
【００３８】
図４に示す砂質地盤の改良方法及びその装置１６は、前記周囲地盤に及ぼされる振動方向及び振動機２２の種類を除き、図１に示すと同一の工程（（ａ）〜（ｅ））を有し、また同一の構成要素を有するものであるので、煩雑を避けるため、その詳細な説明を省略し、同様の参照符号を付するに止める。
【００３９】
前記孔中における爆発は、前記プラズマによるほか、例えば発破によるものとすることができる。
【００４０】
また、前記振動機は、前記バイブロハンマ及びバイブロフロット以外の種類のものを採用することは任意である。
【００４１】
本発明に係る改良装置１６によれば、爆発を生じさせるための手段である放電電極２０と、前記周囲地盤に機械的振動を及ぼす振動機２２とが共にロッド１８に設けられあるいは取り付けられていることから、電極２０と振動機２２とが分離されている従来の改良装置と異なり、孔１２内での爆発後、直ちに、すなわち前記爆発後の短時間のうちに、直ちに振動機２２を作動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る改良方法の工程を示す断面図である。
【図２】本発明に係る改良装置を示す概略図である。
【図３】ロッドの先端部を示す部分拡大図である
【図４】本発明に係る他の改良方法を示す断面図である。
【符号の説明】
１０  砂質地盤
１２  孔
１４  砂
１６  地盤改良装置
１８  ロッド
２０  放電電極
２２  振動機
３６  水の供給用導管
４２  水の吸い込み用導管
【図１】
2004150209.tif 000003
【図２】
2004150209.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004150209.tif 000006