JP2000144710A

JP2000144710A - 地盤の改良方法

Info

Publication number: JP2000144710A
Application number: JP10327782A
Authority: JP
Inventors: Naohito Hamada; 尚人濱田; Katsue Nishiyama; 勝栄西山; Kenichi Abe; 健一阿部
Original assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Current assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Priority date: 1998-11-18
Filing date: 1998-11-18
Publication date: 2000-05-26

Abstract

(57)【要約】【課題】地盤の締め固めに要する工期を短縮すること。【解決手段】改良対象の地盤（１０）にその表面（１
２）から衝撃力を付与し、これにより圧力が高められた
地下水を地盤中に設置されたドレン柱（１４）を介して
地上に導く。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地盤改良方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、軟弱地盤、埋め立て地盤等におけ
る支持力の増大、地盤沈下の低減、地震時の液状化防止
等を図るべく、地盤中にドレン柱と、振動機とを設置
し、前記振動機の作動により地中において地盤に衝撃力
を付与することが行われている。

【０００３】これによれば、地盤への衝撃力の付与によ
り地盤中の地下水の圧力が高められ（過剰間隙水圧の発
生）、高圧状態にされた地下水は、その後、より低圧の
土粒子間隙を経て前記ドレン柱に到達し、該ドレン柱を
通して地上に導かれ、地中から排除される。その結果、
地盤が締め固められる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記した従来
の方法では、地中に振動機を設置するのに必要な掘削機
等の設備の設置作業や、その後における地盤の掘削等を
含む振動機の設置作業と、前記設備の撤去作業とを必要
とし、このため、工期が長期化するという問題があっ
た。

【０００５】本発明の目的は、地盤の締め固めに要する
工期を短縮することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明にあっては、改良
対象の地盤にその表面から衝撃力を付与し、これにより
圧力が高められた地下水を前記地盤中に設置されたドレ
ン柱を介して地上に導く。地上に導かれた前記地下水
は、さらに、前記ドレン柱に接続された管を介して、前
記衝撃力が付与される表面外に導くことができる。前記
ドレン柱は、前記地盤への衝撃力の付与前、付与中また
は付与後に設置することができる。また、衝撃力の付与
は、前記地盤の表面にその上方から重錘を落下させるこ
とにより行うことができる。

【０００７】

【発明の作用および効果】本発明によれば、地盤の表面
上に例えば重錘を落下させて前記地盤に衝撃力を付与す
ることにより前記地盤中に過剰間隙水圧を生じさせ、地
下水をドレン柱を通して地上に導き、地盤を締め固める
ことができる。

【０００８】本発明にあっては、前記地盤への衝撃力の
付与を地上で行うことから、地中で衝撃力を付与する従
来方法における地中への振動機の設置に要する設備の準
備、該設備を稼働させて行う前記振動機の地中への設置
および前記設備の撤去の各作業を必要とせず、これによ
り、地盤の締め固めによる地盤改良に要する工期を著し
く短縮することができる。

【０００９】また、地上に導かれた地下水について、こ
れを前記ドレン柱に接続された管を用いて前記衝撃力付
与表面外に導くことにより、前記表面が地下水で水浸し
になることおよびこれに伴う前記表面に付与される衝撃
力の低減を回避することができる。これは、工期の短縮
に寄与する。

【００１０】前記ドレン柱は、前記地盤の表面への衝撃
力の付与前に予め設置しておくことが望ましいが、改良
対象地盤が粘性土のときは、透水係数が小さく、衝撃力
の付与に伴う過剰間隙水圧の消散までに長期間を要する
ことから、前記ドレン柱の設置を前記衝撃力の付与中ま
たは付与後とすることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明に係る地盤改良方法は、図
１および図２に示すように、軟弱地盤、埋め立て地盤等
のような、砂質土、粘性土等からなる改良対象の地盤１
０にその表面１２から衝撃力を付与し、これにより圧力
が高められた地下水を地盤１０中に設置されたドレン柱
１４を介して地上に導くことを含む。

【００１２】図中、符号１６が指示する曲線群は、前記
衝撃力が地盤１０中を伝播する状態を示し、また、符号
１８，２０が指示する矢印群は、それぞれ、前記衝撃力
の付与後の地盤１０中およびドレン柱１４中における地
下水の移動方向を示す。

【００１３】地盤１０への衝撃力の付与は、例えば鉄球
のような重錘２２を地表面１２の上方から該地表面上に
落下させることにより行う。前記衝撃力の付与は、好ま
しくは、地盤の表面１２の全部にわたって、さらに好ま
しくは同一箇所において繰り返し行う。

【００１４】また、鉄球２２の自由落下に代えて、例え
ば図２に示すように、舗設工事に用いられるタンパのよ
うな振動装置２４を地表面１２上で作動させて該地表面
に振動力を及ぼし、これにより、地盤１０に繰り返しの
衝撃力を付与することとしてもよい。

【００１５】図１を参照すると、重錘２２は、クローラ
クレーン２６のブームの先端にロープ２８を介して吊り
下げられている。クローラクレーン２６の操作により、
ロープ２８を巻き上げまたはこれを開放して重錘２２を
引き上げまたは重錘２２を自由落下させることができ
る。

【００１６】クローラクレーン２６は、予め地表面１２
上に敷かれた鋼板（図示せず）上に載置してこれを操作
することができる。これにより、比較的軟弱な地盤１０
中へのクローラクレーン２６の沈み込み、傾きまたはこ
れに伴う転倒等を防止することができる。

【００１７】地盤１０への衝撃付与のための重錘２２の
自由落下については、従来において地盤の締め固めのた
めに採用されているタンピング工に準じて行う。

【００１８】例えば、重錘２２の重量Ｗ（トン重（ｔ
ｆ））は、前記タンピング工に関する経験式Ｄ＝ａ
（Ｗ・Ｈ）^1/2を用いて決定することができる。ここ
で、Ｄは地盤１０の改良深度（ｍ）であり、Ｈは重錘２
２の落下高さ（ｍ）であり、また、ａは影響係数であ
る。但し、本発明にあっては、重錘２２の落下によりド
レン柱１４を通して地下水を排出することから、前記タ
ンピング工におけるより、繰り返し行われる重錘２２の
落下に伴う前記衝撃力の伝達効率が高く、このため、前
記影響係数ａは前記タンピング工におけるより大きい。
なお、重錘２２の重量Ｗは、クレーン２６の吊り能力の
限界を考慮して、好ましくは２０〜５０トン重の範囲の
ものを選択する。

【００１９】重錘２２による地表面１２の打撃点間隔
（ｍ）については、前記タンピング工におけると同様、
最初の打撃に際しては改良深度Ｄとほぼ同じに設定し、
第２回目以降の打撃は、先の打撃点の間の各点において
行う。

【００２０】また、各打撃点における打撃回数Ｎについ
ても、前記タンピング工において用いられる式Ｎ＝
（Ｅ/ｌ²）／（ｗ・Ｈ・ｎ）を適用して設定することが
できる。ここで、Ｅは、単位面積当たりの打撃エネルギ
（ｔｆ・ｍ／ｍ²）であり、式Ｅ＝Ｅ_V・Ｄにより表され
る。ここでＥ_Vは改良対象土１ｍ³当たりの打撃エネルギ
量（ｔｆ・ｍ／ｍ³）を示す。但し、前記衝撃力の伝達
効率が高いため、前記タンピング工におけるより小さい
エネルギ量を以て前記タンピング工におけると同様の締
め固め効果を得ることができる。また、ｌは前記打撃点
間隔であり、ｎは改良のシリーズ数を示す。前記シリー
ズ数ｎについては、例えば、重錘２２による打撃エネル
ギを一度に与えて地盤１０の全層の改良を行うことが困
難である場合、深層、中間層以浅の層と段階的に改良を
行うことがあり、この場合における段階の数ｎをいう。

【００２１】次に、図２を参照すると、振動装置２４は
底板２７と該底板上に据えられた起振機２９とからな
る。振動装置２４は、クローラ式トラクタ３０により地
表面１２上を牽引され、地表面１２上の各地点に停止し
て、または、牽引の間連続的に地表面１２に振動を与え
る。

【００２２】振動装置２４の１サイクル当たりの振動締
め固めエネルギの大きさは、振動装置２４の重量と、起
振機２９の起振力の大きさとにより定まる。但し、振動
装置２４の大きさには自ずと限界があり、その振動の及
ぶ深さは約５ｍが限度である。

【００２３】重錘２２の落下または振動装置２４の作動
により地盤１０に衝撃力が及ぼされると、地盤１０が圧
密される。これにより、地盤１０中の地下水の圧力が高
められる。すなわち、地盤１０中の土粒子間の間隙に保
持されている地下水が圧迫され、過剰間隙水圧を生じ
る。過剰間隙水圧状態の地下水は、その後、低圧の他の
土粒子間隙を経てドレン柱１４に達し（矢印１８参
照）、さらに、ドレン柱１４内を上昇し（矢印２０参
照）、地表面１２上に至る。その結果、前記過剰間隙水
圧は消失する。地盤１０は、前記土粒子間の間隙からの
地下水の排除に伴いさらに圧密され、その支持強度が増
大する。

【００２４】ところで、ドレン柱１４を経て地表面１２
上に達し、該地表面を覆う地下水は、地表面１２に対す
る重錘２２の打撃力伝達効率または振動装置２４による
振動伝達効率を低下させる。これを回避するため、前記
地下水を地表面１２外に導き、地表面１２上が水浸しに
なることを防止することが望ましい。

【００２５】このため、例えば、ホースのような管３１
の一端部を各ドレン柱１４の頭部に被せてこれに接続
し、管３１の他端部を地表面１２を取り巻く周囲の地表
面上におき、あるいは、地表面１２または前記周囲の地
表面上に設置したタンクに接続する。これにより、ドレ
ン柱１４を通して地上に達した前記地下水を、管３１を
介して、地表面１２外である前記周囲の地表面上または
前記タンク内に導くことができる。

【００２６】なお、地盤１０が粘性土からなる場合、こ
れに繰り返しの衝撃力を付与すると、地盤の強度が低下
し、塑性化または泥水化することがあるところ、土中の
地下水のドレン柱１４を介しての速やかな排出により、
前記塑性化または泥水化を阻止することができる。ま
た、前記繰り返しの衝撃力の付与によって地盤１０中に
微小なクラックが生じ、これが水の通り道となり、地下
水の迅速かつ大量の排出に寄与する。

【００２７】また、地盤１０への衝撃力の付与を地表面
１２上から行う本発明にあっては、従来における起振機
の地中への配置に必要な掘削設備等の準備、その稼働、
およびその撤去を必要としない。このことから、地盤改
良に要する工期の大幅な短縮が可能である。

【００２８】ドレン柱１４は前記従来の地盤改良方法に
おけると同様にして設置することができ、また、ドレン
柱１４の相互間隔、ドレン柱１４の直径、ドレン柱１４
を構成する材料等は、前記従来の地盤改良方法における
と同様に設定することができる。

【００２９】図１を参照すると、ここで使用されている
ドレン柱１４は、グラベルドドレン柱、ペーパードレン
柱、プラスチックボードドレン柱等からなる。但し、こ
れらのドレン柱は、前記衝撃力の付与下、折れたり、破
壊したりしない場合に使用可能である。

【００３０】機械的強度のより高いドレン柱１４とし
て、例えば鋼製の穴あき管（図示せず）、図２に示す、
地盤１０中に鉛直に打ち込まれた鋼矢板３２等を用いる
ことができる。

【００３１】鋼矢板３２は、矢板本体３４と、本体３４
の中央部にあって該本体に沿って上下方向へ伸びかつ本
体３４と共に前記地下水のための通路３６を規定する溝
形鋼３８とからなり、矢板本体３４には通路３６に連通
する複数の開口（図示せず）が設けられている。前記地
下水は、前記開口を経て通路３６内に至り、通路３６を
通して地上に導かれる。前記鋼矢板については、特開平
９−２４２１００号公報に開示がある。

【００３２】前記穴あき管、鋼矢板３２等は、これを地
盤改良後に引き抜き、他の地盤改良に使用することがで
きる。

【００３３】また、ドレン柱１４は、地盤１０への衝撃
力の付与前に設置する前述した例に代えて、地盤の表面
１２への衝撃力の付与中または付与後に設置することが
できる。例えば、地盤１０が透水係数の小さい粘性土か
らなる場合、地盤１０内に発生した前記過剰間隙水圧が
消失するまで、長期間（場合により数十日ないし数ヶ
月）を要することから、この間にドレーン柱１４の設置
が可能である。ドレーン柱１４の設置により前記過剰間
隙水圧を消失させた後、再び地盤１０に衝撃力を及ぼ
し、地盤１０の圧密を図ることもできる。

【００３４】さらに、ドレン柱１４を設置したために、
地表面１２上においてドレン柱１４の頂部相互間にクレ
ーン２０または振動装置２４を配置することが困難とな
る場合にも、前記衝撃力の付与後にドレン柱１４の設置
を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】地表面上への重錘の落下により本発明を実施し
ている状態を示す、改良対象地盤の概略的な断面図であ
る。

【図２】地表面上への振動の付与により本発明を実施し
ている状態を示す、改良対象地盤の概略的な断面図であ
る。

【符号の説明】

１０，１２地盤および地表面１４ドレン柱２２重錘２４振動装置

フロントページの続き (72)発明者阿部健一東京都新宿区津久戸町２番１号株式会社熊谷組東京本社内Ｆターム(参考） 2D043 CA17 CB04 CB06 DA04 DA09 DD15 EB02 EB04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】改良対象の地盤にその表面から衝撃力を付
与し、これにより圧力が高められた地下水を前記地盤中
に設置されたドレン柱を介して地上に導く、地盤改良方
法。
【請求項２】さらに、前記地下水を、前記ドレン柱に接
続された管を介して、前記衝撃力が付与される表面外に
導く、請求項１に記載の方法。
【請求項３】前記ドレン柱は、前記地盤への衝撃力の付
与前、付与中または付与後に設置する、請求項１に記載
の方法。
【請求項４】前記地盤の表面にその上方から重錘を落と
し、これにより、前記地盤に衝撃力を付与する、請求項
１または２に記載の方法。