(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟弱な粘性地盤に鉛直方向のドレーン材を設置し、前記ドレーン材に接続した排水パイプを通して排水を行い、地盤の圧密促進を図る地盤改良工法において、前記排水パイプとして破砕性を有する生分解性樹脂からなる排水パイプを用い、前記排水パイプを前記粘性地盤の上部に敷設したサンドマット内に設置し、前記サンドマットの上部に盛土を行い、地盤を圧密し、前記粘性地盤内の水分を前記ドレーン材から前記排水パイプに集水して排出させて地盤改良を行った後、掘削機により前記盛土とサンドマットをサンドマット内の排水パイプを掘削機で破砕しながら撤去することを特徴とする地盤改良工法。
【請求項２】
軟弱な粘性地盤に鉛直方向のドレーン材を設置し、前記ドレーン材に接続した排水パイプを通して排水を行い、地盤の圧密促進を図る地盤改良工法において、前記排水パイプとして破砕性を有する生分解性樹脂からなる排水パイプを用い、前記排水パイプを前記粘性地盤の上部に敷設したサンドマット内に設置し、前記サンドマットの上部に盛土を行い、地盤を圧密し、前記粘性地盤内の水分を前記ドレーン材から前記排水パイプに集水して排出させて地盤改良を行った後、前記サンドマット内に前記破砕性を有する生分解性樹脂からなる排水パイプを残したまま、前記盛土の上に上部構造物を築造するための杭を打設することを特徴とする地盤改良工法。
【請求項３】
請求項１または２記載の地盤改良工法において、さらに前記ドレーン材および前記ドレーン材と前記排水パイプをつなぐ部材を生分解性樹脂製とすることを特徴とする地盤改良工法。
【請求項４】
前記破砕性を有する生分解性樹脂からなる排水パイプは、セルローズ繊維を含有する生分解性樹脂を素材ペレットとして押出し成型機または射出成型機により３００℃以下の温度で成型加工したものであることを特徴とする請求項１、２または３記載の地盤改良工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤の圧密促進を図る地盤改良工法において、生分解性樹脂からなる排水パイプを用いた地盤改良工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
軟弱地盤の圧密促進を図る圧密・排水工法として、各種鉛直ドレーン工法、水平ドレーン工法、真空圧密工法などがある。
【０００３】
鉛直ドレーン工法の場合、圧密対象の粘土地盤の上部に排水パイプを敷設したサンドマットを形成し、その上にさらに盛土を載荷して、圧密を促進する載荷圧密工法を併用することも多い。
【０００４】
また、真空圧密工法は、軟弱地盤の改良区域に鉛直ドレーンを打設した後に気密シートにより被覆密閉し、真空ポンプなどを用いて地盤内に負圧を生じさせ、軟弱地盤の沈下促進と強度増加を図るものである。
【０００５】
ところで、出願人は、地盤注入等に用いる地中埋設管について、生分解性ブラスチック管を用いる技術を開発している。また、地盤改良工法の分野においても、一部、ドレーン材やシート材料に生分解性ブラスチックを用いた技術が知られている。
【０００６】
例えば、出願人による特許文献１では、地盤中に生分解性ブラスチック管を埋設し、目的を達成した後の地中埋設管に、微生物を有効成分とする材料を充填または注入して、地中埋設管が地中のそのままの位置で分解促進させる地中埋設管の分解促進方法を開示している。
【０００７】
同じく出願人による特許文献２では、熱可塑性樹脂にセルローズ繊維を含有せしめて粉砕されやすい樹脂とし、この樹脂を素材として形成されてなる粉砕の容易な土中埋設管を開示している。
【０００８】
また、特許文献３には、透水性を有するドレーン材を水平方向に敷設する水平ドレーン工法において、透水性を有する水平ドレーン材を生分解性材料により構成することが記載されている。
【０００９】
この他、特許文献４には、軟弱地盤の周辺部内に固定した気密シートで改良地盤上面を覆い、気密シート下に真空圧を負荷する改良地盤に改良地盤周辺部と隔離された減圧領域を造り出す軟弱地盤の改良工法において、気密シートに生分解性材料を用いる場合が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第４０１９０６９号
【特許文献２】特開２００６−１１８６３１号公報
【特許文献３】特開２００２−０３０６４６号公報
【特許文献４】特開２００７−２７８００８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前述の載荷圧密工法や、真空圧密工法においてドレーンを通して排水された地盤中の地下水を集水、排水するために設置される管において従来一般的なプラスチックを用いると、地盤改良後も地盤中に残存してしまうため、撤去する必要がある。さらに、撤去方法として地盤改良後掘削し、残土として撤去する場合、該プラスチック製の管は掘削機に絡みやすく作業性が低下する。
【００１２】
本発明は、このような課題の解決を図ったものであり、地盤の圧密促進を図る地盤改良工法における排水パイプやドレーン材、ドレーン材と排水パイプをつなぐ部材の材料として、生分解性樹脂を用いることで、産業廃棄物として処理する必要がなく、経済的で環境に優しい地盤改良工法を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、軟弱な粘性地盤に鉛直方向のドレーン材を設置し、前記ドレーン材に接続した排水パイプを通して排水を行い、地盤の圧密促進を図る地盤改良工法において、前記排水パイプとして生分解性樹脂からなる排水パイプを用いることを特徴とするものである。
【００１４】
地盤の圧密促進を図る地盤改良工法において、生分解性樹脂からなる排水パイプを用いることによって、時間の経過とともに排水パイプが分解されるため、地盤改良後に排水パイプを除去する作業を省くことができ、産業廃棄物として処分する必要もなくなる。
【００１５】
本発明に用いられる生分解性プラスチックスは微生物により分解される高分子化合物であって、好ましくは熱可塑性であり、従来公知の押出成形により加工でき、注入管としての機械的強度を有するものが好ましい。なお、水溶性プラスチックス、特にアルカリ性の条件下で溶解するプラスチックスは、生物によっても分解され易く、本発明において好ましいものである。
【００１６】
その化学構造は（１）主鎖が脂肪族で、これにエーテル結合またはエステル結合を有するもの、（２）主鎖（または側鎖）に水酸基、カルボキシル基を有するもの、あるいは、（３）プラスチックスの光分解および微生物分解を誘因、促進する添加剤を含有することにより生物分解性が良好なプラスチックスであり、具体的には澱粉系、酢酸セルロース系、ポリ乳酸系、脂肪族ポリエステル系、ポリビニルアルコール系等の生分解性プラスチックスが挙げられる。これらの主原料には、性能の向上あるいは可撓性の付与等の目的で他の高分子化合物、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のプラスチックス、可塑剤、安定剤、着色剤等を必要に応じて添加することもできる。
【００１７】
上記（２）の水酸基あるいはカルボキシル基を有する化合物としては、脂肪族化合物が好ましい。これらの生分解性プラスチックスとしては、具体的には、上記（１）の例として、「ピオノーレ」（ポリオールとジカルボン酸の脂肪族ポリエステル） （昭和高分子株式会社と昭和電工株式会社）、「セルグリーン」（酢酸セルロース系、ポリカプロラクトン系） (ダイセル化学工業株式会社)、「ラクティ（乳酸系） 」（株式会社島津製作所）、（２）の例として、「ポバール」（ポリビニルアルコール） （株式会社クラレ）、（３）の例として、「ワンダースターン」（トウモロコシ澱粉とポリエチレン） （ワンダー株式会社）等々が挙げられる。
【００１８】
上記生分解性プラスチックスには、ポリヒドロキシブチレート、ポリ乳酸、ポリグリコシド等の高融点生分解性プラスチックスをブレンドすることにより、加工性を向上させ、織物、不織布とすることにより袋体としても使用できる。これらの主原料は、土中ではバクテリアにより、例えば９０〜３００日程度の日数で分解される。
【００１９】
なお、生分解性プラスチックスは、その成形品と微生物の体内より代謝される酵素の表面反応であるため、成形品の厚みが厚いほど分解時間は長くなる。他方、注入材がアルカリ性の場合には、エステル結合を有する生分解性プラスチックスが加水分解を受けやすい。また、注入地盤は、酸性からアルカリ性まで、あるいは海水浸透等種々の異なる条件下にあり、さらに、注入材の注入によっても大きく変わってくる。したがって、注入管の分解速度は一概にはいえないが、掘削しない場合についてみると、１年といえども十分短期間といえる。また、注入後掘削する場合には、脆性のより大きな、生分解性プラスチックスを使用するのが好ましい。
【００２０】
本発明に係る生分解性プラスチックスは必要に応じて耐候性を落とすことによって分解、あるいは強度の低下を促進させることもでき、そのような注入管装置を使用する場合には、特に、注入操作前の管理に配慮し、例えば直射日光に長期間曝すとか、雨中に放置することはできるだけ避けるのが好ましい。
【００２１】
本発明に係る地盤改良工法において、さらにドレーン材およびドレーン材と排水パイプをつなぐ部材を生分解性樹脂製とすることが望ましい。
【００２２】
ここでいうドレーン材と排水パイプをつなぐ部材とは、例えば真空圧密工法における集水管、集水管ジョイント、集水管とドレーン材をつなぐ接続部材、バルブ、大気圧シートなどである。
【００２３】
これらの部材やドレーン材などを生分解性樹脂で作成すれば、地盤改良後に負圧作用装置のみを撤去すればよく、作業効率が上がり、現場から排出される産業廃棄物を大幅に減少させることができる。
【００２４】
また、ドレーン材やドレーン材と排水パイプをつなぐ部材に用いる生分解性樹脂は、前述した生分解性プラスチックスと同様のものが考えられ、各部材に必要な強度、耐久性などを保持していればよい。
【００２５】
また、本発明に係る生分解性樹脂が破砕性を有する生分解性樹脂であることが望ましい。破砕性を有する生分解性樹脂であれば、粉砕されやすく、あるいは土中で分解されやすく、地盤掘削時に掘削機の刃に排水パイプが絡むようなことがなく容易に粉砕することができる。
【００２６】
例えば、生分解性樹脂にセルローズ繊維を含有し、粉砕されやすい樹脂として、この樹脂を素材ペレットとして押出し成型機または射出成型機により３００℃以下の温度で成型加工され、排水パイプとして用いる。
【００２７】
本発明では、このようなセルローズ繊維を水分率５〜４０％で熱可塑性樹脂に混練し、造粒する。あるいは、セルローズ繊維の水分率が下限値５％を切らない水の存在下で、セルローズ繊維を熱可塑性樹脂に混練し、得られた混練物をセルローズ繊維の水分率５〜４０％の範囲で造粒する。
【００２８】
なお、本発明において、セルローズ繊維を使用する際に、ペレット製造時のセルローズ繊維の挙動を充分考察することが肝要である。セルローズは典型的な親水高分子物質であって、水分の吸脱湿が大きく、吸脱湿の状態によってその特性が変化するものである。すなわち、吸湿によって膨潤して柔らかくなり、しなやかで変形し易くなる反面、脱湿によって角質化して堅くなり、脆く、変形し難くなる。
【００２９】
本発明に使用する強化繊維は上述のような植物繊維であるが、これを解繊後、または直接、１００℃前後、あるいはそれ以上の溶融または軟化状態の熱可塑性樹脂中で、強いせん断力をかけながら均一に混練する。この条件下でセルローズを主成分とする植物繊維は殆ど水分を失い、絶乾状態となるため、角質化して堅く脆くなる。したがって、この絶乾状態で強いせん断力をかけて混練すると、セルローズ繊維は熱可塑性樹脂中に均一に分散するまでに粉砕されてしまって、繊維状をとどめない。
【００３０】
この傾向は溶融温度または軟化温度の高い熱可塑性樹脂の場合ほど顕著であり、混練中に繊維が劣化して粉末化するにとどまらず、熱劣化がさらに進行し、炭化に至るほどに影響を受けることがある。この状態を避けるために、熱可塑性樹脂に強化繊維を加えたものを金型により射出成型、または押出成型することにより成形される。
【００３１】
本発明に係る地盤の圧密促進を負圧作動装置（真空ポンプ）を用いた真空圧密工法によって行うことができる。例えば、排水パイプの他に集水管、集水管ジョイント、集水管とドレーン材をつなぐ接続部材、バルブ、大気圧シートなどに生分解性樹脂製のものを用いることができる。
【００３２】
例えば真空圧密工法の１つとして、軟弱地盤の改良区域に鉛直ドレーンを打設した後、気密シートにより完全に被覆密閉し、負圧作動装置を用いて地盤内に負圧を生じさせ、軟弱地盤の沈下促進と強度増加を図るものがある。
【００３３】
真空圧密工法の特徴としては、載荷盛土工法に比べ、短時間で圧密沈下と強度増加を得ることができる。また、載荷盛土工法のように、基礎地盤の押し出しによる側方移動が生じないため、地盤のすべり破壊が発生しない。軟弱地盤の圧密排水は、鉛直ドレーン、水平ドレーンおよび有効集水管により行われ、確実性がある等が挙げられる。
【００３４】
真空圧密工法の集水管として、生分解性樹脂からなる排水パイプを用いる場合、排水パイプ（集水管）は真空圧に耐えられるだけの強度が必要になる。
【００３５】
真空圧密工法において排水管、集水管にかかる圧力は、真空ポンプからの排気による圧力がある。最大真空度は約740mmHgであり、排水管、集水管に求められる物性としては従来プラスチックと同程度の物性であれば本発明の効果が得られる。
【００３６】
表１に本発明における樹脂の例と従来プラスチックとの比較を示す。生分解性プラスチックとして脂肪族ポリエステル製のもの、紙と乳酸ポリマーを混合し破砕しやすくしたものを作成した。それぞれ従来のプラスチックと同等以上の引張強度を持ち、加熱変形温度がほぼ同じであることから加工しやすい為、従来の排水管、集水管として成形出来る。また、更に紙を添加することで伸びが低下することにより、地盤改良後に掘削しても掘削機にからみにくくなる。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
排水パイプや集水管の他に、集水管ジョイント、集水管とドレーン材をつなぐ接続部材、バルブ、大気圧シートなどに生分解性樹脂からなるものを用いれば、地盤改良後、負圧作動装置のみを撤去すればよく、作業効率も向上し、産業廃棄物として処分する必要がなくなる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明に係る生分解性樹脂を用いた地盤改良工法は、以上のような構成からなるので、次のような効果が得られる。
【００４０】
(1) 生分解性樹脂からなる排水パイプを用いているため、地盤改良後に排水パイプを回収する手間を省くことができる。また、サンドマットの砂を産業廃棄物として処理する必要がないため、経済的で環境に優しい工法が提供できる。
【００４１】
(2) 載荷盛土工法でサンドマット内に生分解性樹脂からなる排水パイプを用いた場合、生分解性パイプが分解されるため、サンドマットの再利用が可能となる。もしくは建設残土として処分することが可能になる。
【００４２】
(3) 例えば、真空圧密工法において、排水パイプの他に集水管、集水管ジョイント、集水管とドレーン材をつなぐ接続部材、バルブ、大気圧シートなどに生分解性樹脂からなるものを用いれば、地盤改良後、負圧作動装置のみを撤去すればよく、作業効率も向上し、産業廃棄物として処分する必要がなくなる。
【００４３】
(4) 長期的には、地中の微生物によって分解されて水、炭酸ガス等の無害な物質となり、下水工事やシールド工法のように地盤掘削する際にも作業性を低下させることがない。
【００４４】
(5) 破砕性を有する生分解性樹脂を用いた場合は、粉砕が容易であり、そのまま改良地盤に対して杭工事を行ったり、構造物を構築したりすることができるなど、短期的に支障とならず、長期的には分解することで環境への影響をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係る生分解性樹脂からなる排水パイプを載荷盛土工法に用いた地盤改良工法の一実施形態を概略的に示した断面図である。
【図２】図１の実施形態において、上部構造物を築造する場合を示した断面図である。
【図３】本発明に係る地盤改良工法の一実施形態として、真空圧密工法を概略的に示した斜視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下、本発明の具体的な実施の形態について説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
【００４７】
〔実施例１〕
図１は、本発明に係る生分解性樹脂からなる排水パイプ１を載荷盛土工法２１に用いた実施例である。まず、既存地盤の鉛直方向にドレーン材２を設置する。ドレーン材２は地盤４１中の水分を排水する機能が必要であり、例えばパイプ状のものまたは帯状で透水性に優れた材料あるいは砂質土などが用いられる。また、生分解性樹脂からなるドレーン材２を用いてもよい。
【００４８】
次に、既存地盤４１の上部にサンドマット２３を敷設し、サンドマット２３の中間あたりの水平方向に対して生分解性排水パイプ１を設置する。さらに、サンドマット２３の上部に盛土２２を行い、地盤４１を圧密する。地盤４１の上部から圧密することによって、地盤４１内の水分をドレーン材２から排水パイプ１に集水し、地上に排出させることができる。
【００４９】
充分に地盤４１を圧密して、地盤改良を行った後、盛土２２とサンドマット２３を撤去し、処分する。
【００５０】
本発明では、サンドマット２３内に埋設した排水パイプ１が生分解性であるため、地盤４１を掘削する際に掘削機に絡みつくことがない。また、生分解性排水パイプ１は、土と水に分解されるため、１度使用した盛土２２やサンドマット２３を再利用することも可能である。もしくは、建設残土として盛土２２とサンドマット２３を処分することが可能になるため、産業廃棄物として盛土２２、サンドマット２３、排水用プラスチックパイプを処分していた従来の方法と比較すると、コストダウンが見込め、作業効率も向上する。
【００５１】
〔実施例２〕
図２は、図１の実施形態において、地盤４１上に形成した盛土２２の上に構造物４２を設ける場合を示している。ここで示している載荷圧密工法２１は、前述した実施例１と同様である。
【００５２】
充分に地盤を圧密し、地盤改良を行った後、盛土２２の上に上部構造物４２を築造するために杭４３等を打設する。この場合、サンドマット２３まで杭４３を打設する状況であっても生分解性排水パイプ１には破砕性があるため、杭４３の打設の際に排水パイプ１を撤去する必要がなく、施工が容易に行える。杭４３を打設した後、上部構造物４２を築造する。
【００５３】
〔実施例３〕
図３は、本発明に係る地盤改良工法の一つとして、真空圧密工法を概略的に示したものであり、地盤の上部に負圧シール層（不透気層）を作成し、その不透気層により圧密する工法である。
【００５４】
既存地盤にドレーン材２を鉛直方向に設置する。ここで使用するドレーン材２とは、上端部を不透気加工したドレーン材２ａである。実施例１、２と同様に、ドレーン材２は排水機能が必要であり、例えばパイプまたは帯状で透水性に優れた材料あるいは砂質土を使用することができる。
【００５５】
この工法で用いるドレーン材は、上端部を不透気加工し、鉛直方向に地面に打設することによって、不透気加工されているドレーン材にあたる深さは不透気層となり、通常のドレーン材がある地盤内を圧密することができる。
【００５６】
ドレーン材２の先端に気密キャップ３３を介して、集水管３４を取り付ける。集水管３４から、水平方向の集水管である生分解性排水パイプ１を通り、負圧作用装置３２まで排水管を通している。
【００５７】
負圧作用装置３２からの真空圧による脱水により既存地盤４１が圧密沈下をするために、負圧シール層を盛土し、沈下に順応させる。負圧シール層を形成した後、負圧作用装置３２により真空圧密を行う。
【００５８】
真空圧密工法の場合、排水パイプ１の他に、ドレーン材２、気密キャップ３３、集水管３４などにも生分解性樹脂からなるものを使用することができる。この場合、充分に圧密をして、地盤改良を行った後に負圧作用装置のみを撤去すればよい。排水パイプ１やドレーン材２、排水パイプ１とドレーン材２をつなぐ気密キャップ３３、集水管３４などに生分解性樹脂のものを使用すれば、土と水に分解されるため撤去する必要がなく、撤去にかかるコストや作業手間を大幅に軽減することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１…生分解性排水パイプ、
２…ドレーン材、２ａ…ドレーン材（不透気加工）
２１…載荷圧密工法、
２２…盛土、
２３…サンドマット、
３１…真空圧密工法、
３２…負圧作用装置（真空ポンプ）、
３３…気密キャップ、
３４…集水管、
４１…地盤、
４２…上部構造物、
４３…杭
【要約】      （修正有）【課題】地盤の圧密促進を図る地盤改良工法における排水パイプやドレーン材、ドレーン材と排水パイプをつなぐ部材の材料として、生分解性樹脂を用いることで、産業廃棄物として処理する必要がなく、経済的で環境に優しい地盤改良工法を提供する。【解決手段】地盤４１の鉛直方向にドレーン材２を設置し、ドレーン材２に接続した排水パイプ１を通して排水を行い、地盤４１の圧密促進を図る地盤改良工法において、生分解性樹脂からなる排水パイプ１を用いる。排水パイプ１が分解されるため、地盤改良後に排水パイプ１を除去する作業を省くことができ、産業廃棄物として処分する必要もなくなる。さらにドレーン材およびドレーン材と排水パイプをつなぐ部材である集水管ジョイント、集水管とドレーン材をつなぐ接続部材、バルブ、大気圧シートなどにも生分解性樹脂を用いてもよい。【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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