(57)【要約】【課題】水底地盤に軟弱層が存在する水域を埋め立てる際に、空中湿潤重量の埋立土で埋立を行って軟弱層を圧密し、効率的に埋立を行うことでコストダウンを図るとともに工期短縮を図ることを目的としている。【解決手段】水底地盤Ｂに軟弱層Ｆが形成されている水域Ｗを埋め立てるとともに、軟弱層Ｆの圧密を促進する圧密促進埋立工法において、水域Ｗの埋立範囲１を遮水構造体２で区画する第１の工程と、埋立範囲１内の排水を行う第２の工程と、埋立範囲１内の水底地盤Ｂの表面にドレーン材４を敷設してドレーン層５を形成するとともにドレーン層５内の水を埋立範囲１外に排出する排水手段６を配設する第３の工程と、埋立範囲１内を埋立土７で埋め立てする第４の工程とからなる【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水底地盤に軟弱層が形成されている水域を埋め立てるとともに、前記軟弱層の圧密を促進する圧密促進埋立工法において、
前記水域の埋立範囲を遮水構造体で区画する第１の工程と、前記埋立範囲内の排水を行う第２の工程と、前記埋立範囲内の前記水底地盤の表面にドレーン材を敷設してドレーン層を形成するとともに該ドレーン層内の水を前記埋立範囲外に排出する排水手段を配設する第３の工程と、前記埋立範囲内を埋立土で埋め立てする第４の工程とからなることを特徴とする圧密促進埋立工法。
【請求項２】
請求項１記載の圧密促進埋立工法において、
前記第２の工程の後に、上端部が前記ドレーン層に接続される鉛直ドレーンを前記軟弱層の底部まで鉛直に打設する工程を備えることを特徴とする圧密促進埋立工法。
【請求項３】
水底地盤に軟弱層を形成する水域が埋め立てられ、前記軟弱層の圧密が促進されている圧密促進埋立構造において、
前記水域の埋立範囲は遮水構造体で区画され、前記埋立範囲内の前記水底地盤の表面にはドレーン材が敷設されてなるドレーン層が形成されているとともに該ドレーン層内の水を前記埋立範囲外に排出する排水手段が配設され、前記ドレーン層の上方には埋立土が集積されていることを特徴とする圧密促進埋立構造。
【請求項４】
請求項３記載の圧密促進埋立構造において、
前記軟弱層の底部から鉛直上方に鉛直ドレーンが配置され、該鉛直ドレーンの上端部は前記ドレーン層に接続されていることを特徴とする圧密促進埋立構造。
【請求項５】
請求項３または４記載の圧密促進埋立構造において、
前記遮水構造体は、前記軟弱層の底面下方から前記水域の水面上方まで設けられていることを特徴とする圧密促進埋立構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水底地盤に軟弱層が存在する水域を埋め立てて埋立地盤を形成するとともに、軟弱層の圧密を促進させて安定した埋立地盤を形成する圧密促進埋立工法および圧密促進埋立構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、水底地盤に軟弱層が存在する水域を埋め立てる場合、安定した埋立地盤を形成するために軟弱地盤の圧密を促進させる必要がある。このような場合、まず、締切り等により止水されドライ状態の埋立範囲を、埋立レベルに設けられた排水用釜場により涌水を排出するとともに埋立土を搬入して埋め立てを行う。埋立完了後に、サンドドレーンを埋立地盤上から軟弱層に達するまで打設して埋立地盤内および軟弱層内の排水を行う工法などにより圧密を行っている。
【０００３】
また、近年では、埋立地盤を圧密する方法として、埋立地の周囲に堰堤を築造し、埋立地内で水平ドレーン材の配置、浚渫土を埋立て、堰堤に設けられ水平ドレーン材に接続されたウェルポイントの稼動を繰り返して行う圧密促進工法が提供されている。これによって、浚渫土からなる埋立地盤を経済的、効果的に圧密することができる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１８２０４６号公報  （第２−３頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の工法によると、サンドドレーン工法等の圧密促進工法は施工コストが高く、埋立範囲の面積が広い場合はサンドドレーンの打設本数が増加し経済性に欠け、埋立範囲の高さが高い場合はサンドドレーンの打設深度が深くなるため一本の施工時間が長くなり全体工期に影響するという問題が存在する。また、排水用釜場が埋立レベルに設けられているため、地下水位は常に埋立表面付近になり、軟弱層に作用する埋立地盤の圧密荷重は埋立土の水中重量となる。埋立土の空中湿潤重量が１．３から１．８ｔ／ｍ３であるのに対し、埋立土の水中重量は０．５から０．９ｔ／ｍ３であり、軟弱層に作用する埋立地盤の圧密荷重が小さいという問題が存在する。
【０００６】
さらに、上記した圧密促進工法は、浚渫土からなる埋立地盤の圧密を行う方法であって、埋立地盤下に存在する水底地盤の圧密を行うためのものではないため、水底地盤に軟弱層が形成されている場合は埋立地盤自体が圧密されていても埋立地盤は安定しないという問題が存在する。
【０００７】
本発明は、上記した問題が考慮されたものであり、水底地盤に軟弱層が存在する水域を埋め立てる際に、空中湿潤重量の埋立土で埋立を行って軟弱層を圧密し、効率的に埋立を行うことでコストダウンを図るとともに工期短縮を図ることを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、水底地盤に軟弱層が形成されている水域を埋め立てるとともに、前記軟弱層の圧密を促進する圧密促進埋立工法において、前記水域の埋立範囲を遮水構造体で区画する第１の工程と、前記埋立範囲内の排水を行う第２の工程と、前記埋立範囲内の前記水底地盤の表面にドレーン材を敷設してドレーン層を形成するとともに該ドレーン層内の水を前記埋立範囲外に排出する排水手段を配設する第３の工程と、前記埋立範囲内を埋立土で埋め立てする第４の工程とからなることを特徴としている。
【０００９】
請求項３記載の発明は、水底地盤に軟弱層を形成する水域が埋め立てられ、前記軟弱層の圧密が促進されている圧密促進埋立構造において、前記水域の埋立範囲は遮水構造体で区画され、前記埋立範囲内の前記水底地盤の表面にはドレーン材が敷設されてなるドレーン層が形成されているとともに該ドレーン層内の水を前記埋立範囲外に排出する排水手段が配設され、前記ドレーン層の上方には埋立土が集積されていることを特徴としている。
【００１０】
このような特徴により、埋立土の重量が軟弱層に作用することでドレーン層内に浸透する軟弱層内の水は、排水手段により埋立範囲外に排出される。また、排出手段は水底面付近に配置されるため、排出手段より上方の埋立土には軟弱層の水は浸透しない。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の圧密促進埋立工法において、前記第２の工程の後に、上端部が前記ドレーン層に接続される鉛直ドレーンを前記軟弱層の底部まで鉛直に打設する工程を備えることを特徴としている。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の圧密促進埋立構造において、前記軟弱層の底部から鉛直上方に鉛直ドレーンが配置され、該鉛直ドレーンの上端部は前記ドレーン層に接続されていることを特徴としている。
【００１３】
このような特徴により、軟弱層の水は鉛直ドレーンに収集され、鉛直ドレーン内に集められた水は鉛直ドレーンを伝ってドレーン層に移動され、ドレーン層内に浸透した水は排水手段により埋立範囲外に排出される。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項３または４記載の圧密促進埋立構造において、前記遮水構造体は、前記軟弱層の底面下方から前記水域の水面上方まで設けられていることを特徴としている。
【００１５】
このような特徴により、埋立範囲下方の軟弱層は遮水構造体により区画され、周りの軟弱層から埋立範囲下方の軟弱層への水の浸透が防がれる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る圧密促進埋立工法および圧密促進埋立構造の実施の形態について、図面に基づいて説明する。なお、本実施の形態は水域Ｗを埋め立てて陸地Ｇを造成する工法および構造について説明する。
【００１７】
〈圧密促進埋立構造〉
まず、本発明に係る圧密促進埋立構造の実施の形態について説明する。
【００１８】
図１に示すように、水域Ｗの水底地盤Ｂの中には、粘性土層や有機質を含む土層の新しい沖積層で含水量が多い軟弱層Ｆが形成されている。水域Ｗには陸地Ｇを造成するための埋立範囲１を区画する遮水構造体２が水域Ｗの水面上方から軟弱層Ｆの下方にかけて築造されており、例えば、遮水構造体２は埋立範囲１を囲って矩形に形成されている。
【００１９】
埋立範囲１の水底地盤Ｂ中には、複数の鉛直ドレーン３が鉛直に配設されている。鉛直ドレーン３の下端部は軟弱層Ｆの底部まで挿設されており、鉛直ドレーン３の上端面は水底地盤Ｂの表層面に面一にされている。また、埋立範囲１の水底地盤Ｂ上には、例えば砂からなるドレーン材４が敷設され、ドレーン層５（サンドマット）が形成されているとともに、ドレーン層５内の水を埋立範囲１外に排出する排水手段６が配設されている。鉛直ドレーン３の上端部はドレーン層５に接続されており、ドレーン層５は排水手段６に接続されている。
【００２０】
排水手段６は、中空円筒部材６ａと排水管６ｂとポンプ６ｃとから構成されている。中空円筒部材６ａはドレーン層５から遮水構造体２の天端面上方まで鉛直に立設されている。排水管６ｂは、ドレーン層５内から中空円筒部材６ａ内を挿通し遮水構造体２の天端面を越えて埋立範囲１外まで配管され、ドレーン層５内の排水管６ｂ端部には集水口６ｄが設けられている。ポンプ６ｃは中空円筒部材６ａを通り抜けた排水管６ｂに介装されている。ドレーン層５上方の埋立範囲１内には、埋立土７が遮水構造体２の天端面まで集積されて陸地Ｇが造成されている。
【００２１】
〈圧密促進埋立工法〉
次に、本発明に係る圧密促進埋立工法の実施の形態について説明する。
【００２２】
まず、第１の工程について説明する。図２に示すように、水域Ｗ内の埋立範囲１を区画するため、鋼製矢板を埋立範囲１の輪郭に沿って連続して一列に打ち込むことで遮水構造体２を築造する。鋼製矢板は、軟弱層Ｆ下方から水域Ｗの水面上方までの深さに相当する長さのものであり、軟弱層Ｆの下方に達するまで鉛直に打ち込む。
【００２３】
次に、第２の工程について説明する。図３に示すように、遮水構造体２で囲まれた埋立範囲１内に図示せぬ排水装置を設置して埋立範囲１内の排水を行い、埋立範囲１内をドライ状態にする。このとき、遮水構造体２の止水性は遮水構造体２を構成する鋼製矢板の継手部はかみ合わせのみに依存しており完全な水密性が得られないので、排水完了後に鋼製矢板の継手部などにパイルガム等の充填材、或いはセメントグラウトや薬液注入などにより遮水構造体２の止水を行う。
【００２４】
図４に示すように、遮水構造体２の止水が完了して埋立範囲１内がドライ状態になった後に、適当な間隔で複数の鉛直ドレーン３を埋立範囲１内の水底地盤Ｂの表層面から軟弱層Ｆの底部に達するまで鉛直に打設する。鉛直ドレーン３は、例えば、衝撃あるいは振動によって砂を密実に充填された砂柱からなるものである。
【００２５】
次に、第３の工程について説明する。図５に示すように、埋立範囲１内の水底地盤Ｂの表層面にドレーン材４を適当な厚さで満遍無く敷設してドレーン層５を形成し、鉛直ドレーン３の上端部とドレーン層５とを接続する。また、埋立範囲１内の水底地盤Ｂの表層面に中空円筒部材６ａを立設するとともに排水管６ｂを配管する。排水管６ｂにはポンプ６ｃを介装させ、ポンプ６ｃは図示せぬ電源に接続する。
【００２６】
次に、第４の工程について説明する。図１に示すように、埋立範囲１内にダンプ等により適量の埋立土７を搬入し、ブルドーザ等で敷き均しを行うとともにローラーなどで転圧を行い、埋立土７の締め固めを行う。埋立土７の搬入、敷き均し、締め固めの作業サイクルを繰り返し行い、埋立土７を所定の高さまで集積する。搬入された埋立土７の水分含有量は、ブルドーザ等で敷き均せる程度であり、集積された埋立土７の締め固めは、集積された埋立土７の空中湿潤重量が１．３〜１．８ｔ／ｍ３程度になるように行う。また、第４の工程は排水手段６を稼動させながら埋め立てを行う。排水手段６はポンプ６ｃを運転させることで稼動する。ポンプ６ｃが運転すると、鉛直ドレーン３からドレーン層５に浸透した軟弱層Ｆの水は、排水管６ｂの集水口６ｄから排水管６ｂ内に流入し、排水管６ｂ内を流通して埋立範囲１外に流出する。軟弱層Ｆの水を吸い上げて軟弱層Ｆの圧密が完了した後に、ポンプ６ｃの図示せぬ電源を切ってポンプ６ｃを停止させ、排水手段６を撤去して埋め立てを完了する。なお、排水手段６の稼動を始める時まで、前記図示せぬ排水装置を稼動させておくが、埋立範囲１内への水の浸入状況を見て停止させてもよい。
【００２７】
上記した圧密促進埋立工法および圧密促進埋立構造によると、埋立土７が軟弱層Ｆに載荷し、軟弱層Ｆの水は鉛直ドレーン３内に流入し、鉛直ドレーン３内を流通してドレーン層５に浸透する。これによって、軟弱層Ｆは圧密されて安定した地盤になる。また、埋立土７の下方にはドレーン層５が形成され、ドレーン層５内の水は、集水口６ｄから排水管６ｂ内に流入し、埋立範囲１外に向かって配管された排水管６ｂ内を流通して埋立範囲１外に放出されるため、埋立範囲１内の地下水位はドレーン層５の深さに固定され、埋立範囲１内の埋立土７に水が浸透せずにドライ状態で埋立される。これによって、軟弱層Ｆに載荷する埋立土７は適度な含水量になり、その重量は空中湿潤重量になる。埋立土７の空中湿潤重量は、埋立土７の水中重量よりも約２倍程度大きいので、軟弱層Ｆの圧密を効果的に行うことができる。さらに、水が浸透した埋立土７より、適度な含水量の埋立土７の方が作業性は良いため、工期の短縮を図ることができる。
【００２８】
また、上記した圧密促進埋立工法および圧密促進埋立構造によると、鉛直ドレーン３の打設深さは、水底地盤Ｂの表層面から軟弱層Ｆの底部までの深さになる。一方、埋め立てた後に、サンドドレーン工法等により埋立範囲１内の埋立土７と軟弱層Ｆとの圧密を行うと、鉛直ドレーン３の打設深さは陸地Ｇの表層面から軟弱層Ｆの底部までの深さになる。このため、陸地Ｇの表層面から水底地盤Ｂの表層面までの深さ分だけ鉛直ドレーン３は短くなり、工事費用の軽減を図ることができる。
【００２９】
さらに、埋立範囲１下方の軟弱層Ｆは遮水構造体２により区画されるため、遮水構造体２で囲まれた軟弱層Ｆは液密になる。これによって、埋立範囲１下方の軟弱層Ｆには、その周りの軟弱層Ｆの水が引き込まれず、埋立範囲１下方の軟弱層Ｆを効率良く圧密することができる。
【００３０】
以上、本発明の圧密促進埋立工法および圧密促進埋立構造の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。例えば、本実施の形態では、鋼製矢板を埋立範囲１の輪郭に沿って連続して一列に打ち込むことで遮水構造体２を築造しているが、水深が浅い場合などには鋼製矢板に代えて木製矢板を使用してもよく、また土砂や粘性土により堰堤を築いてもよく、土砂や粘性土により築いた堰堤に鋼矢板やコンクリートパイルなどを打設してもよい。また、水深が深い場合などには、遮水構造体２の内側に切梁や腹起しを設けてもよく、鋼製矢板を二重にして二重の鋼製矢板の間に土砂を中詰めしてもよく、円筒形の外殻を水中に設置して内部に土砂などを中詰めし、これを連結して壁体を築造してもよい。さらに、矢板等を打ち込むことが困難な場合などは、ケーソン等を沈めて締切り堤としてもよい。
【００３１】
また、本実施の形態では、遮水構造体２は、埋立範囲１を囲って矩形に形成されているが、海岸や川岸を背にしてコの字に形成してもよく、入り江等の場合は入り江の入口を塞ぐように遮水構造体２を築造してもよく、遮水構造体２の形状は適宜変更してもよい。また、遮水構造体２の深さも軟弱層Ｆを完全に遮断する必要はなく、遮水構造体２の下部を廻り込む浸透水を施工管理上、特に問題とならない程度とすることができる根入れがあればよい。
【００３２】
また、本実施の形態では、軟弱層Ｆの水を吸い上げるため砂柱からなる鉛直ドレーン３が用いられているが、合成樹脂や合成繊維からなるドレーン材を使用してもよく、ケーシング等の中に砂を中詰めするドレーン材を使用してもよい。さらに、鉛直ドレーン３を使用せずに、軟弱層Ｆの上方にドレーン層５を形成して、埋立土７の載荷だけで圧密を行ってもよい。
【００３３】
また、本実施の形態では、ドレーン層５を形成するドレーン材４は砂であるが、ドレーン材４として合成樹脂や合成繊維からなる水平ドレーン材を密に敷設してドレーン層５を形成してもよく、上記した水平ドレーン材を間隔をあけて敷き並べてその周りを砂で覆ってもよく、無論、砂に代えて砂利などを使用してもよいことは言うまでもない。
【００３４】
さらに、本実施の形態では、中空円筒部材６ａと排水管６ｂとポンプ６ｃとから構成されている排水手段６を使用しているが、ウェルポイントを使用した排水手段６でもよく、その排水手段６は適宜変更してもよい。それから、遮水構造体２で区画後にドライ状態にする時の図示せぬ排水装置に替えて、最初から排水手段６を設置してドライ状態にする時から稼動させてもよい。その他、鉛直ドレーン３の埋設にしても、サンドドレーンでは船による水上からの配設が可能なので、遮水構造体２で区画施工する前あるいは区画施工中に、軟弱層Ｆの底部から水底地盤Ｂの表層面まで鉛直ドレーン３を配設施工してもよい。船による鉛直ドレーン３の区画施工は、大規模になればコストメリットがあり、遮水構造体２の区画施工中に行えば、工程短縮に繋がる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明に係る圧密促進埋立工法および圧密促進埋立構造によれば、水底地盤に軟弱層が存在する水域を埋め立てる際に、サンドドレーンを埋立地表層から軟弱層底部まで打設する必要はないためコストダウンを図ることができる。また、水底地盤の表層面上に形成されたドレーン層にドライ状態の埋立土が積層されるため、効果的に圧密されて効率的に埋め立てを行うことができ工期短縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る圧密促進埋立工法の第４の工程および圧密促進埋立構造を説明するための断面図である。
【図２】本発明に係る圧密促進埋立工法の第１の工程を説明するための断面図である。
【図３】本発明に係る圧密促進埋立工法の第２の工程を説明するための断面図である。
【図４】本発明に係る圧密促進埋立工法の鉛直ドレーン打設工程を説明するための断面図である。
【図５】本発明に係る圧密促進埋立工法の第３の工程を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１  埋立範囲
２  遮水構造体
３  鉛直ドレーン
４  ドレーン材
５  ドレーン層
６  排水手段
７  埋立土
Ｗ  水域
Ｂ  水底地盤
Ｆ  軟弱層
Ｇ  陸地
【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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