(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟弱地盤中に列状に打設した鉛直ドレーン材の余長部を同じ方向へ折り曲げて、各鉛直ドレーン材の折り曲げ部分を、柔軟性を有する袋体を用いた扁平筒状の接続具内に挿入し、折り曲げ方向の前側に位置する鉛直ドレーンの折り曲げ部分上の接続具に対し、後続の鉛直ドレーン材の折り曲げ部分を差込み、この際、前記接続具を折り曲げ部分の曲げ基端側に寄せるようにして、前・後の鉛直ドレーン材の重ね合せ部を前記接続具内に納め、隣接する鉛直ドレーン材の折り曲げ部分同士を相互に重ね合せて、前記接続具を介して連接する作業を繰返し、前記接続具を介して各鉛直ドレーン材の折り曲げ部分を連接して一連の水平ドレーン部とすることを特徴とするバーチカルドレーン工法。
【請求項２】
扁平状態とした接続具の内空幅Ｗを、鉛直ドレーン材の幅ｗ、鉛直ドレーン材の厚さｔおよび係数Ｋを含む下記の関係式
Ｗ＝[ｗ＋２ｔ]×Ｋ
に基づき、Ｋを１．１〜１．３の範囲から選択した任意の値を用いて設定することを特徴とする請求項１に記載のバーチカルドレーン工法。
【請求項３】
接続具の長さを、３０ｃｍ以上に設定することを特徴とする請求項１または２に記載のバーチカルドレーン工法。
【請求項４】
接続具の長さを、４０ｃｍ以上に設定することを特徴とする請求項１または２に記載のバーチカルドレーン工法。
【請求項５】
袋体が、生分解性プラスチック材からなることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のバーチカルドレーン工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟弱地盤を改良するため地盤改良工法に係り、より詳しくは軟弱地盤中の間隙水をドレーン材を通して排水して軟弱地盤を圧密化するバーチカルドレーン工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のバーチカルドレーン工法は、一般に軟弱地盤上に砂を堆積させてサンドマットを造成した後、このサンドマットを通して地盤中に鉛直ドレーン材を打設し、地盤中の間隙水を前記鉛直ドレーン材内の通水路を通して地表へ導き、さらに前記サンドマット内の間隙を通して側方へ排水させるようにしていた。ところで、前記サンドマットは、高い透水性が求められることから良質な砂が必要である。しかし、近年、川砂などの良質な砂の確保が困難になっており、サンドマットを用いないバーチカルドレーン工法の開発が望まれていた。
【０００３】
そこで、例えば、特許文献１には、地盤中に打設した鉛直ドレーン材の余長部を折り曲げ、この折り曲げ部分を隣接する鉛直ドレーン材の折り曲げ部分と連結して水平ドレーン部とする工法が開示されている。しかし、鉛直ドレーン材の折り曲げ部分を連結して水平ドレーン部とする場合は、圧密沈下に伴う地盤変形に水平ドレーン部が追従できず、連結部からの分断やドレーン材自体の切断などのトラブルが発生し易くなる。
【０００４】
一方、特許文献２には、鉛直ドレーン材の余長部を同じ方向へ折り曲げて、相隣接する鉛直ドレーン材の折り曲げ部分を重ね合せて扁平筒状の接続具内に挿入し、該接続具を介して各鉛直ドレーン材の折り曲げ部分を連接して一連の水平ドレーン部とする工法が提案されている。この工法によれば、前・後ドレーン材が、単に重ね合せた状態で接続具内に納められるので、ドレーン材相互の長手方向でのすべりが許容され、地盤変形に対する追従性が高まるものと期待される。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−４２６３号公報
【特許文献２】特開２００５−６１１４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献２に記載された工法（バーチカルドレーン工法）によれば、前・後ドレーン材の重ね合せ部分を納める接続具が剛性を有する箱形状となっているため、接続具自体の地盤変形に対する追従性が悪く、場合によっては接続具が地盤変形の方向から大きくずれて、ドレーン材の一方または双方が接続具から離脱し、あるいは接続具のエッジによってドレーン材が損傷を受ける危険がある。
【０００７】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、地盤変形に対する追従性に優れた接続具を用いることにより、ドレーン材の離脱防止はもとよりドレーン材の損傷防止を図ることができるバーチカルドレーン工法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明は、軟弱地盤中に列状に打設した鉛直ドレーン材の余長部を同じ方向へ折り曲げて、各鉛直ドレーン材の折り曲げ部分を、柔軟性を有する袋体を用いた扁平筒状の接続具内に挿入し、折り曲げ方向の前側に位置する鉛直ドレーンの折り曲げ部分上の接続具に対し、後続の鉛直ドレーン材の折り曲げ部分を差込み、この際、前記接続具を折り曲げ部分の曲げ基端側に寄せるようにして、前・後の鉛直ドレーン材の重ね合せ部を前記接続具内に納め、隣接する鉛直ドレーン材の折り曲げ部分同士を相互に重ね合せて、前記接続具を介して連接する作業を繰返し、前記接続具を介して各鉛直ドレーン材の折り曲げ部分を連接して一連の水平ドレーン部とすることを特徴とする。
【０００９】
このように行うバーチカルドレーン工法においては、接続具が柔軟性を有しているので、圧密沈下に伴う地盤変形に容易に追従し、接続具からのドレーン材の離脱が防止されると共に、接続具によるドレーン材の損傷が防止される。
また、隣接する鉛直ドレーン材の折り曲げ部分の重ね合せ部はほぼ密着する状態でかつ側面が押えられた状態（横ずれが規制された状態）で接続具内に拘束され、これによって水平ドレーン部の直線性が確保される。しかも、折り曲げ方向の前側に位置する鉛直ドレーンの折り曲げ部分上の接続具に対し、後続の鉛直ドレーン材の折り曲げ部分を差込む時、接続具を、折り曲げ部分の曲げ基端側に寄せるようにすることで、前・後の鉛直ドレーン材の重ね合せ部が確実に接続具内に納まることとなる。
また、バーチカルドレーン工法は、通常、地表面に盛土を行うことで完了し、この盛土による載荷重で軟弱地盤中の間隙水は、鉛直ドレーン材を通して地表へ導かれ、さらに水平ドレーン部を通して、例えば、地盤改良域の周囲に設けられた排水溝へ排水される。この場合、前記した盛土の載荷重で柔軟性を有する袋体を用いた扁平筒状の接続具がより扁平に押し潰されるので、鉛直ドレーン材の重ね合せ部分は完全に密着する状態となる。これにより各鉛直ドレーン材を通して地表へ導かれた間隙水は、各接続具内で隣接する一方の鉛直ドレーン材の折り曲げ部分から他方の鉛直ドレーン材の折り曲げ部分へ円滑に移動し、水平ドレーン部を通して効率よく排水される。
【００１０】
本発明において、上記扁平状態とした接続具の内空幅Ｗは、接続具に対する鉛直ドレーン材挿入の作業性、得られる水平ドレーン部の直線性等を考慮して、鉛直ドレーン材の幅ｗ、鉛直ドレーン材の厚さｔおよび係数Ｋを含む下記の関係式
Ｗ＝[ｗ＋２ｔ]×Ｋ
に基づき、Ｋを１．１〜１．３の範囲から選択した任意の値を用いて設定するのが望ましい。
【００１１】
本発明において、上記接続具の長さは、相隣接するドレーン材１の重ね合せ部に必要とする重ね合せ長に応じて設定するが、その長さは、３０ｃｍ以上望ましくは４０ｃｍ以上とすれば十分である。
【００１２】
また、上記袋体は、特にその材種を問うものではないが、生分解性プラスチック材からなるものとするのが望ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るバーチカルドレーン工法によれば、柔軟性を有する接続具を用いて隣接する鉛直ドレーン材の折り曲げ部分を接続するので、地盤沈下に伴う地盤変形に接続具が容易に追従し、ドレーン材の離脱防止はもとよりドレーン材の損傷防止を図ることができ、地盤改良に対する信頼性が大きく向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１〜３は、本発明に係るバーチカルドレーン工法の一つの実施形態を示したものである。本バーチカルドレーン工法では、軟弱地盤Ｇ中に列状に打設した鉛直ドレーン材１、１・・・の余長部を同じ方向へ折り曲げて、相隣接する鉛直ドレーン材１の折り曲げ部分１ａを重ね合せて扁平筒状の接続具２内に挿入し、該接続具２を介して各鉛直ドレーン材１の折り曲げ部分１ａを連接して一連の水平ドレーン部３とする。
【００１６】
鉛直ドレーン材１は、ここでは帯状をなすプラスチックボードドレーン材からなっている。このプラスチックボードドレーン材は、一例として三次元網目構造の心材を透水性の表皮（不織布）で覆った構造となっており、耐圧性が高いにも拘わらず柔軟性を有している。したがって、その余長部を図示のように９０度近く折り曲げても潰れることはなく、その内部には十分なる通水面積が確保される。なお、鉛直ドレーン材１がプラスチックボードドレーン材に限定されないことはもちろんで、より柔軟性に富むファイバードレーン材やペーパードレーン材などを選択することができる。
【００１７】
接続具２は、柔軟性を有する袋体からなっている。この接続具２としての袋体は、ここでは図４に示されるように、二つに折り畳んだシートの端縁部を縫着する（縫い目を点線で示す）ことにより製作されている。なお、この接続具２を構成する袋体の材種は、柔軟性を有していれば任意であり、透水性を有していても不透水性であっても、あるいは透明であっても不透明であってもよい。また、この袋体の材種としては、生分解性プラスチック材を用いてもよく、この場合は、数年後に分解して消失するので、環境保全を図る上で有用となる。
【００１８】
上記接続具２は、鉛直ドレーン材１を二枚重ねで収納できる必要最小限の大きさとなるようにその内空断面が設定されている。より詳しくは、扁平状態とした接続具２の内空幅Ｗは、鉛直ドレーン材１の幅ｗ、鉛直ドレーン材１の厚さｔおよび係数Ｋを含む下記の関係式（１）に基づいて設定されている。
Ｗ＝[ｗ＋２ｔ]×Ｋ      （１）
【００１９】
上記（１）式において、係数Ｋは１．１〜１．３の範囲から選択した任意の値とする。これは、Ｋが１．１より小さいと鉛直ドレーン材１を二枚重ねの状態で接続具２に挿入することが困難となり、逆にＫが１．３超では、二枚重ねの鉛直ドレーン材１が幅方向でずれを起こし易くなるためである。このように接続具２の内空断面を設定することにより、接続具２にドレーン材１を二枚重ねで挿入する際の作業性は良好となり、その上、前・後ドレーン材１の幅方向でのずれが押えられるので、水平ドレーン部３の直線性が保たれ、排水性能は安定的に維持される。
【００２０】
一方、接続具２の長さＬは、相隣接する鉛直ドレーン材１の重ね合せ部に必要とする重ね合せ長に応じて設定する。この鉛直ドレーン材１の必要重ね合せ長は、圧密沈下に伴う地盤変形によって生じる長手方向の最大すべり量（ずれ量）よりも大きな値となっており、接続具２の長さＬは、前記した鉛直ドレーン材１の必要重ね合せ長よりも長めに設定される。
【００２１】
因みに、「種々の軟弱地盤上の載荷盛土」に対する既往の「土／水連成弾粘塑性二次元ＦＥＭ解析」から算出した地表面１ｍあたりの最大相対変位δｒと基礎地盤最大沈下量との関係は、図５に示すとおりとなっている。図５より最大沈下量が１０ｍを超える場合であっても、地表面の最大相対変位δｒは１０ｃｍ／ｍ程度であり、現状の鉛直ドレーン材の打設ピッチが最大で３ｍ程度であることを考慮すると、上記した鉛直ドレーン材１の必要重ね合せ長は３０ｃｍでも十分であることが分かる。したがって、接続具２の長さＬは少なくとも３０ｃｍとする。ただし、鉛直ドレーン材１の重ね合せ部分に十分なる排水流路を確保するには、地盤変形後も、ある程度の重ね合せ長が確保されているのが望ましく、安全を見れば接続具２の長さＬは、少なくとも４０ｃｍとするのがよいといえる。
【００２２】
ここで、各鉛直ドレーン材１の折り曲げ部分１ａの長さｌは、少なくとも鉛直ドレーン材１の打設ピッチＰに上記必要重ね合せ長（接続具２の長さＬ）を加えた大きさとなるが（図１参照）、接続具２に対する鉛直ドレーン材１の確実な挿入を確認するには、図２によく示されるように、折り曲げ部分１ａの先端を接続具２からわずかの長さδだけ突出させるのが望ましい。したがって、折り曲げ部分１ａの長さｌは、前記突出させる長さδと折り曲げ部分１ａの曲げアール部の長さδ´とを見込んで、前記打設ピッチＰと接続具２の長さＬとを加えた値よりもよりもわずか長めにする（Ｐ＋Ｌ＋α）。この場合、余裕代αは５〜１０ｃｍ程度で十分である。ただし、接続具２として透明なものを用いた場合は、前記した余裕代αは不要である。
【００２３】
本バーチカルドレーン工法の施工に際しては、軟弱地盤Ｇ中に所定のピッチＰで列状に鉛直ドレーン材１を打設した後、各列の鉛直ドレーン材１の余長部を同じ方向へ折り曲げると共に、各鉛直ドレーン材１の折り曲げ部分１ａに前記接続具２を差込む。次に、折り曲げ方向の前側に位置する鉛直ドレーン１の折り曲げ部分１ａ上の接続具２に対し、後続の鉛直ドレーン材１の折り曲げ部分１ａを差込む。この時、接続具２は、折り曲げ部分１ａの曲げ基端側（曲げアール部側）にできるだけ寄せるようにし、これによって前・後の鉛直ドレーン材１の重ね合せ部が確実に接続具２内に納まる。
【００２４】
このようにして隣接する鉛直ドレーン材１の折り曲げ部分１ａ同士を相互に重ね合せて接続具２を介して連接する作業を繰返し、これによって軟弱地盤Ｇの地表面には一連の水平ドレーン部３が設置される。接続具２は、上記したように鉛直ドレーン材１を二枚重ねで収納できる必要最小限の内空断面を有しているので、隣接する鉛直ドレーン材１の折り曲げ部分１ａの重ね合せ部はほぼ密着する状態でかつ側面が押えられた状態（横ずれが規制された状態）で接続具２内に拘束され、これによって水平ドレーン部３の直線性が確保される。
【００２５】
バーチカルドレーン工法は、通常、地表面に盛土を行うことで完了し、この盛土による載荷重で軟弱地盤Ｇ中の間隙水は、鉛直ドレーン材１を通して地表へ導かれ、さらに水平ドレーン部３を通して、例えば、地盤改良域の周囲に設けられた排水溝へ排水される。この場合、前記した盛土の載荷重で柔軟性を有する袋体を用いた接続具２が扁平に押し潰されるので、鉛直ドレーン材１の重ね合せ部分は完全に密着する状態となる。これにより各鉛直ドレーン材１を通して地表へ導かれた間隙水は、各接続具２内で隣接する一方の鉛直ドレーン材１の折り曲げ部分１ａから他方の鉛直ドレーン材１の折り曲げ部分１ａへ円滑に移動し、水平ドレーン部３を通して効率よく排水される。
【００２６】
一方、上記排水により軟弱地盤Ｇの圧密化が進行して、地盤沈下（地盤変形）が起こる。しかし、各接続具２は柔軟性を有しているので、水平ドレーン部３は各接続具２を含めて前記地盤変形に追従する。このとき、接続具２内で前・後の鉛直ドレーン材１の重ね合せ部に相対的なすべりが生じるが、両者の間には、地表面の最大相対変位を考慮した十分なる重ね合せ長が確保されているので、地盤変形後も前・後の鉛直ドレーン材１の重ね合せ状態が維持され、この結果、所望の排水性能が維持される。また、接続具２が柔軟性を有していることから、接続具２によって鉛直ドレーン材１の折り曲げ部分１ａが傷付けられることもなく、この面からも排水性能が維持される。
【００２７】
ところで、上記のように盛土の載荷重を受けて密着状態にあるドレーン材の相互間に、地盤変形によるすべりを生じさせる場合は、両者間の摩擦抵抗によってドレーン材に大きな張力が発生し、該張力が過大になるとドレーン材が破断してしまう。
【００２８】
そこで、図６に示すように、上記した鉛直ドレーン材１（プラスチックボードドレーン材）から採取した二枚の供試材１０を重ね合せてせん断試験機１１にセットし、せん断試験を行ってドレーン材に発生する張力を確認した。せん断試験機１１は、盛土材１２が充填された下せん断箱１３と同じく盛土材１２が充填された上せん断箱１４とを備えている。上せん断箱１４は、位置を固定した下せん断箱１３に重ねて配置され、この状態で図示を略すせん断付与手段により、図６の左方向へ横移動させられるようになっている。また、上せん断箱１４の上部側には、その内部の盛土材１２に載荷板１５を介して載荷重を加える載荷手段（図示略）が配置されている。せん断試験に際しては、二枚の供試材１０のうちの一方が下せん断箱１３の上面に配置され、その一端部が該下せん断箱１３の一側面に突設した固定部材１３ａに固定される。また、他方の供試材１０は、前記一方の供試材１０に重ね合せて配置され、その一端部が一方の供試材１０と反対方向で、該上せん断箱１４の側面に突設した固定部材１４ａに固定される。
【００２９】
試験は、予め二枚の供試材１０の一方にひずみゲージ１５を貼付けて、これを、前後方向に整列して配置した下せん断箱１３と上せん断箱１４との間にセットする。そして、上せん断箱１４内の盛土材１２に加える載荷重を１６０ｋＮ／ｍ2（盛土高さ１０ｍに相当）と２４０ｋＮ／ｍ2（盛土高さ１５ｍに相当）の二水準に変化させると共に、土質工学学会基準案（ＪＩＳ  Ｔ  ９４１−１９９Ｘ）「土とジオテキスタイルの摩擦特性試験方法」に示されるジオテキスタイルの標準引き抜き変位速度１ｍｍ／ｍｉｎに準拠する、せん断速度１．０ｍｍ／ｍｉｎの条件で上せん断箱１４を横移動させて行い、供試材１０の合せ面に貼り付けた歪ゲージ１５に発生する張力を測定した。
【００３０】
図７は、上記のように行ったせん断試験結果を示したものである。なお、図７では、ドレーン材に発生する張力を１ｍ幅あたりで整理して示している。図７より載荷重を１６０ｋＮ／ｍ2に設定した場合、２４０ｋＮ／ｍ2に設定した場合共に、発生張力は２ｋＮ／ｍ以下であり、ドレーン材の公称許容強度２０ｋＮ／ｍと比較しても極めて低い値となっている。したがって、上記実施形態において前・後の鉛直ドレーン材１の重ね合せ部分に盛土の載荷重が作用した状態で相対的なすべりが生じても、鉛直ドレーン材１の折り曲げ部分１ａが破断する危険が全くないことが明らかとなった。また、試験後、せん断試験機１１を解体して供試材１０（ドレーン材）の表面状態を観察したところ、全く損傷は認められず、耐久性も十分であることを確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係るバーチカルドレーン工法の実施形態を示す断面図である。
【図２】図１の一部を拡大して示す断面図である。
【図３】本バーチカルドレーン工法で設置された水平ドレーン部の状態を示す平面図である。
【図４】本バーチカルドレーン工法で用いる接続具の外観形状を示す斜視図である。
【図５】地表面１ｍあたりの最大相対変位δｒと基礎地盤最大沈下量との関係を示すグラフである。
【図６】ドレーン材に発生する張力を確認するためのせん断試験の実施形態を示す断面図である。
【図７】せん断試験の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３２】
１    鉛直ドレーン材
１ａ  鉛直ドレーン材の折り曲げ部分
２    接続具
３    水平ドレーン部
Ｇ    軟弱地盤
【図１】
0004538817.tif 000002
【図２】
0004538817.tif 000003
【図３】
0004538817.tif 000004
【図４】
0004538817.tif 000005
【図５】
0004538817.tif 000006
【図６】
0004538817.tif 000007
【図７】
0004538817.tif 000008