JP2002538334A - 液体を含有する地盤区域を部分的に乾燥するための装置及び方法 - Google Patents
液体を含有する地盤区域を部分的に乾燥するための装置及び方法Info
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Abstract
Description
部分的に乾燥する装置に関する。また、本発明はそのような区域を乾燥する方法
に関する。
いる。 そのような装置は、 実質的に気密性の膜を備え、この膜は、乾燥すべき地盤区域を覆い、膜の下を
部分的減圧状態にすることを可能とする区域密閉手段を有するとともに、 水に対する透過性があり、膜の下で乾燥すべき地盤区域上に配置された盛り土
(堤体)と、 地盤区域内で実質的に垂直に、且つ透過性の堤体と流体的に連通するように配
置された第1ドレン管と、 吸引ポンプに連結された第2ドレン管とを備え、これら第2ドレン管は、堤体
内で実質的に平らに且つ第1ドレン管に集められた液体と流体的に連通するよう
に膜の下に横たえられている。
が低い軟弱な地盤を強化するための装置は既に知られている。 このような地盤は、その上に建造物を建てるに相応しいものではない。 この地盤を強化し機械的強度を改善するために、膜の下が部分的減圧状態とさ
れる。 通常、透過性を有する堤体材料としては砂が使われる。この砂が強化すべき地
盤区域(即ち、軟弱な粘土層)の上に配置される。
ら排出される液体としては種々の液体が考えられるが、以下の記載においては、
この液体は水であるとして記述されていることに留意する必要がある)。 解決すべき問題点としては、以下のものが挙げられる。 ・流体(水、空気等)の種類に関係しない流体吸引の有効性、 ・地盤圧縮の実効速度、 ・揚水量を増加させるための、各種管、ドレン管、吸引手段の配置の最適化、 ・膜の下における効果的な空気減圧と、堤体の機械的せん断に関連する可能性
のある限界高さより低い堤体高さとを両立するための堤体の高さの最適化。
備え、この一連の流入口は、少なくとも第1ドレン管に集められた液体を第2ド
レン管に導入して排出させるために、堤体に含有される流体と連通する。
されていない第2ドレン管の穴を通して吸い込まれる、 ・堤体に含有されている空気が、第2ドレン管のレベル位置より上方に水平に
配置した第3ドレン管を通して吸い込まれる。 このようにすれば、堤体内における空気の吸引は先行技術よりも広い範囲から
行われることになり、排出すべき液体(及び排出すべき空気)が、部分的に水で
満たされた堤体(特に、その下側部)から取り除かれる。
間の距離は、一連の第2ドレン管のレベル位置と堤体内の最高液位との間の垂直
方向の距離(高さ)の約5から25倍であり、更に ・第1ドレン管は第2ドレン管から分離しており、第1ドレン管に集められた
水は第2ドレン管に入る前に堤体を通過する。 このようにすれば、各ドレン管の配置は堤体内と同じく地盤内でも最適化され
ることになり、揚水量が増加するとともに、その結果、地盤圧縮の実効速度も改
善される。
とするための補完的な空気吸引管を(第2ドレン管に加えて、又は第2ドレン管
の代わりに、(尚、この場合には、第2ドレン管は、水を吸引するためにもっぱ
ら用いられることになる))備え、 ・膜の下で、これらの空気吸引管の少なくともいくつかが、堤体内に平らに横
たえられるとともに流体の入口用の一連の流入口を備えた上記第3ドレン管に連
結され、 ・第3ドレン管は、液体で飽和されていない堤体の区域において、第2ドレン
管のレベル位置より上方のレベル位置に配置され、これら第3ドレン管は空気吸
引手段に連結されている。
されると有利であり、更に ・堤体の少なくとも局所的に、第3ドレン管が第2ドレン管の上方に1つおき
に配置される。
ることが推奨される。 ・区域を乾燥するために排出すべき液体の少なくとも一部を第1ドレン管に集
めるため、第1ドレン管を乾燥すべき地盤区域内に配置する段階、 ・前記地盤区域の上方に、第2ドレン管を実質的に水平に配置する段階、 ・乾燥すべき地盤区域上に配置されるとともに第1ドレン管と流体的に連結し
た水に対する透過性を有する堤体内に、第2ドレン管を配置する段階、 ・乾燥すべき地盤区域及び堤体を、実質的に気密性のある膜で覆う段階、 ・第2ドレン管が前記膜に交差する状態で、前記膜の下が空気減圧状態とされ
るように膜の外周において区域密閉する段階、 ・膜の下を空気減圧状態とする段階、及び ・地盤から排出される液体の少なくとも一部を第2ドレン管を通して排出する
段階を含む方法であって、 前記液体を排出する段階が、 ・第2ドレン管に流入口を設ける段階、及び ・第2ドレン管の前記流入口を通して、堤体に含まれている液体の少なくとも
一部を排出する段階を含むことを特徴とする方法。
レン管を通る)水の吸引を(本質的に、又は専ら第3ドレン管を通る)空気の吸
引から部分的に、又は完全に分離することが可能となる。
ような、強化すべき地盤区域である。(地盤の弾性率(E)が約80バールより
小さければ、その地盤は機械的に「軟弱である」とみなされる)。 地盤1は、典型的には川のすぐ近くに位置し、水面がその地表面又はそのすぐ
下(深さ1メートル又は数メートル)にある圧縮性の地盤である。地盤1は水に
対する低い透過性を有する。 地盤区域1の上方に、排出すべき液体に対し透過性があり、従って空気にも透
過性がある材料から成る堤体5が築かれている。堤体は水のドレン層である。
で堤体を作ると有利である。 (実質的に)液体透過性がなく気密性を有する膜7が、層5に重ねられる。堤
体及び膜7に覆われた表面が、強化すべき地盤の表面の範囲となり、その境界は
、膜及びその下に配置された堤体の区域境界(つまり周縁)である。
このようなボディでは、例えば図4の参照番号11で示されるポンプを使用する
ことにより、約60KPaから80KPaの部分的空気減圧状態とすることがで
きる。 膜7はゴムで作った強力な膜とすると有利である。 膜周辺を密閉し、それによりその下を空気減圧状態とするために、地盤区域1
の周囲に沿って、空気に開放された溝13が地盤に掘られる。次に、溝は、ベン
トナイト泥のような密閉材料15で満たされる。更に、膜7の全ての周縁7aが
、密閉材料15で埋められる。
に予め配置されている。 例えば、実質的に垂直なドレン管17は、図1及び図2にみられるように、各
図ドレン管に直角な方向に約2メートルから約6メートル離れている。 そのようにするために、穿孔器又はドリルを使用することができる。 ドレン管は、濾過器を有する多孔性管又はプラスチック材料で作られた穴の開
いた管とし、それらの内径を、例えば約50mmとして、地盤1から排出すべき
液体を液体入口穴(流入口)19を通して管に流入させるようにすることができ
る。
終結する。 垂直なドレン管17は、粒状提体5と流体的に連通しているために(堤体の材
料がドレン管の中に落ち込まないように保護されている場合でも)、地表位置で
開口する。 層5が空気減圧状態にされるに従って、層1に含まれた水はボディ5側に上昇
する。地盤において、水は自然にドレン管17に集まり、このドレン管は次第に
排水すべき液体で満たされる。
水平な第2ドレン管23が置かれる。このように、ドレン管17及びドレン管2
3は互いに分離しており、両者間は連結されていない。 ドレン管23は、第1ドレン管と同じ直径(例えば50mm)を有する孔の開
けられた管とすることができる。この管は流入口25を備える。
千鳥状にその外周に配置される。(前記第2ドレン管が延びる粒状ボディ区域が
完全に水で充満(飽和)されていない場合、)穴25の直径は、堤体5に入った
水(及び空気も)が流入されドレン管23を通して排出される大きさに設定され
る。
定して作動するように想定されている)。 従って、ドレン管は、(少なくとも)部分的に排水すべき水の中に浸される。
水位線27は、ドレン管23に連結されたポンプ装置11により作られた吸引力
のよって、実質的に「起伏のある曲線」の形の堤体内の水として示される。
面内で、互いに平行に配置された一連のドレン管から構成される。 更に、2つの連続するドレン管の間の距離「e」(例えば図3の参照番号23
aと23b)は、一連の第2ドレン管23の中間レベル位置(参照番号230)
と、堤体内の最高液位(一連のドレン管の2つの連続するドレン管の間にある曲
線27の頂点)との間の垂直距離「h1」(図2参照)の5倍から25倍である
ような距離である。
。 従って、高さ「h2」を有する「乾燥した」(又は、少なくとも水で飽和して
いない)材料5の層が、更に最も水の上昇するレベルと膜7との間に確保される
ことになる。 空気減圧を最適化するために、高さ「h2」は、少なくとも10cm(例えば
実質的に10cmと30cmの間を含む)に等しくすることが好ましい。
。 更に、以下の状態が考えられる。 ・層5の透過性が約10-3m/s。 ・水吐出量を約100m3/hとした(全てのドレン管23に連結された)吸
引ポンプ手段11。このようなポンプは、約3000m2の地表面に用いるよう
に想定されている。 ・2つの連続するドレン管23の間の水平方向の距離「e」を約2.5mとす
る。 ・このような状態では、ドレン管の長さ当りの吐出量は、実質的に20×10 -6 m3/m/sから25×10-6m3/m/sに等しいと考える。
例とした23a及び23bのような2つのドレン管に、実質的に同じ設定をした
と仮定する)。 従って、ドレン管23は堤体5から液体を吸い上げることができ、更に、液位
の上方の前記粒状ボディ内に空気減圧状態を作り出すために使用されることにな
る。 次に、ドレン管23は、それらの流入口25を通して、通常、ボディ5から入
ってくる空気及び水の混合物を吸い込むことができる。この混合物はポンプ手段
11で分離することができる。
態で膜7を貫通し、参照番号29で示すような1つ(又は複数)の収集器に連結
される。収集器はポンプ装置11に連結される。 フランス登録特許B-2663373(5ページ32行乃至8ページ31行)
に開示されるように、ポンプ手段11は、水だけでなく空気も循環する収集器2
9に連結した入口31aを備える気密箱31を特に備えることができる。
内の空気ポンプ35に吸引される。 室33の底に近接して、ウォータポンプ39が地盤及び/又は堤体5に含有さ
れる水を排出する。水は排水ダクト41に向かう。
圧状態に耐え得るようにされている。 ウォータポンプ39は断続的な運転するようにされている。 空気ポンプ35は、液体排出装置FLUXERO(商標)というポンプとする
ことができる。 このようなポンプを運転すると、高速の液体の噴流が排出される。 吸水ダクト45から43を経てポンプ35に水が供給される。
して水槽51に連結する。 この水槽は、泥15の上に多量の水51が「浮いている」溝13の上部分で構
成される。 真空ポンプ35の出口は、水槽51の上方55で開口する(水/空気)排出ダ
クト53に連結する。
30より上方で堤体5内に配置された第3ドレン管57も備えている。 第3ドレン管57は、少なくとも長さ方向の大部分に穴が開けられており、堤
体内に実質的に水平に配置されるように延びている(図5及び図6参照)。 ドレン管57は、液体入口59を備え、その中に(少なくとも)空気が入るよ
うにしている。
、即ちボディ5の「h2」部分に配置されのが好ましい。 堤体5の後部縁に近接して、ドレン管57は、空気を排出するために先行技術
で既に使用されていた管61(これまでは、この管は、膜を貫通して堤体の中に
短い距離だけで挿入されているだけで、その開口した自由端のみで空気を取出し
ていた)に連結する。
11に連結される。このようにして、室33の上部に溜まった空気をダクト37
を通してポンプ35に排出することができる(図4の点線がそのような排出を示
す)。 更に、第2ドレン管23は、堤体5内でわずかに低い位置に配置することがで
きる。このようにして、このドレン管は、地盤1から汲み上げられる水に充分浸
されることになる。 この場合、ドレン管23は、実質的にポンプによって排出される水のみを含む
ことになり、これに対し、上側のドレン管57は、実質的に排出される空気のみ
を含むことになる。図1及び図2の配置をドレン管23に再現すれば、空気及び
水の混合物がそれを通って排出されることになる。
レン管57が設定されたドレン管23のちょうど上方にあることに注意する必要
がある。 この配置により堤体の高さが減少され、第2及び第3ドレン管との間の高さも
減少される。 ドレン管57は、特に膜の下側から空気を排出し、そのような排出量を増加さ
せるために用意されるものであるため、図6に示すように、設定された第3ドレ
ン管を第2ドレン管の1つおきに配置したとしても依然として有利であることが
示されている。
要がある。 ・乾燥すべき地盤に井戸を掘り、まずその中に多孔管を配置し、次にその多孔
管の中に排水ダクト(ドレン管)を係合する必要がないこと、 ・水を排出するために井戸の底にポンプを配置する必要がないこと、 ・上記ドレン管を堤体内に配置された水平なドレン管に連結する必要がないこ
と、及び ・堤体からの空気の排出を増加することが可能となること(この点は、フラン
ス登録特許B-2663373及びフランス登録特許B-2627202を参照さ
れたい)。
増加される一方、せん断応力が減少し、これによって、堤体がくずれる可能性が
低減することにも注意する必要がある。 さらに、第1及び第2ドレン管(17,23)に関して、ここではその管同士
を連結してはいないが、堤体の流体を直接取出すために、第2ドレン管の壁を貫
通する補完的な穴(上記孔25)がある限りは両者はあたかも連結されているこ
とになる。
Iに沿う)縦断面図ある。
す、図1の補足図である。
ドレン管」を示す図である。
ドレン管」を示す図である。
Claims (11)
- 【請求項1】 実質的に気密性の膜(7)を備え、前記膜は、乾燥すべき地
盤区域(1)を覆うとともに、前記膜の下を空気減圧状態にすることを可能とす
る区域密閉手段(7a,13)を有し、更に 水に対し透過性があり、前記膜の下(7)で前記乾燥すべき地盤区域上に配置
された堤体(5)と、 前記地盤区域内で実質的に垂直に、且つ前記透過性の堤体と流体的に連通する
ように配置された第1ドレン管(17)と、 前記堤体内で実質的に平担に且つ前記第1ドレン管に集められた液体と流体的
に連通するように前記膜の下に横たえられるようにされ、液体を含有する前記地
盤区域(1)について少なくとも部分的に乾燥するため吸引ポンプ(33,35
)に連結された第2ドレン管(23,29)とを備え、 前記第2ドレン管(23)は、少なくとも前記集められた液体を前記第2ドレ
ン管に導入して排出させるために、前記堤体に含有される流体と連通する堤体内
に開口した一連の流入口(25)を備えたことを特徴とする装置。 - 【請求項2】 前記第2ドレン管(23)は、一連のドレン管を含み、2つ
の連続する前記ドレン管(23a,23b)の間の距離(e)は、前記一連の第
2ドレン管のレベル位置と前記堤体内の最高液位との間の垂直方向の距離の約5
倍から25倍であることを特徴とする請求項1記載の装置。 - 【請求項3】 前記第1ドレン管(17)は、前記第2ドレン管(23)か
ら分離しており、前記第1ドレン管に集められた液体が、前記第2ドレン管に入
る前に前記堤体(5)を通過することを特徴とする上記請求項のいずれか1項記
載の装置。 - 【請求項4】 前記第2ドレン管(23)は、前記第2ドレン管(23)を
通して前記堤体からの液体を排水するとともに、膜(7)の下を減圧状態とする
ため空気を排出するよう前記堤体(5)のレベル位置に配置されたことを特徴と
する請求項1乃至3のいずれか1項記載の装置。 - 【請求項5】 前記膜(7)の下で前記堤体内に実質的に平らに横たえられ
、流体の入口用の一連の流入口(59)を備える第3ドレン管(57)を更に備
え、 前記第3ドレン管は、液体で飽和されていない前記堤体の区域内で前記第2ド
レン管(23)のレベル位置より上方のレベル位置に配置されるとともに、空気
吸引手段(35)に連結されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか
1項記載の装置。 - 【請求項6】 前記第3ドレン管(57)の1つは、前記第2ドレン管(2
3)の1つの上方に実質的に直線的に配置されたことを特徴とする請求項5記載
の装置。 - 【請求項7】 前記堤体(5)の少なくとも局所的に、前記第3ドレン管(
57)が前記第2ドレン管(23)の上方に、1つおきに配置されたことを特徴
とする請求項5又は請求項6のいずれか1項記載の装置。 - 【請求項8】 前記膜(7)の下に含有される空気を排出するための空気吸
引手段(35)に連結するダクト(37,61)を更に備え、 前記ダクト(61)の少なくともいくつかは、前記膜の下であって且つ前記第
2ドレン管23のレベル位置より高いレベル位置における、前記堤体(5)内の
実質的に水平に配置された第3ドレン管(57)に連結され、更に 前記第2及び第3ドレン管(23,57)は、前記堤体内に含有される流体を
それらの中に導入するため、前記堤体内に開口する一連の流入口(25,59)
を備えたことを特徴とする請求項1記載の装置。 - 【請求項9】 前記第2ドレン管(23)は、排出すべき液体を含有する前
記堤体の下側区域に配置され、 前記第3ドレン管(57)は、前記空気を前記堤体から排出するために前記堤
体の上側区域に配置されたことを特徴とする請求項8記載の装置。 - 【請求項10】液体を含有する地盤区域を少なくとも部分的に乾燥する方法
において、 前記区域を乾燥するために排出すべき液体の少なくとも一部を第1ドレン管(
17)に集めるよう前記第1ドレン管を乾燥すべき地盤区域内に配置する段階、 前記地盤区域の上方に、第2ドレン管(23)を実質的に水平に配置する段階
、 前記乾燥すべき地盤区域上に配置されるとともに前記第1ドレン管(17)と
流体的に連通した水に対する透過性を有する堤体(5)内に、前記第2ドレン管
(23)を配置する段階、 前記乾燥すべき地盤区域及び前記堤体を、実質的に気密性のある膜(7)で覆
う段階、 前記第2ドレン管(23)が前記膜に交差する状態で、前記膜の下が空気減圧
状態とされるように前記膜の外周において区域密閉(7a,13)する段階、 前記膜の下を空気減圧状態とする段階、及び 前記地盤から排出される液体の少なくとも一部を前記第2ドレン管(23)を
通して排出する段階を含む方法であって、 前記液体を排出する段階は、 前記第2ドレン管に流入口(25)を設ける段階、及び 前記第2ドレン管(23)の前記流入口を通して、前記堤体に含まれる液体
の少なくとも一部を排出する段階を含むことを特徴とする方法。 - 【請求項11】 前記膜の下を空気減圧状態とし、地盤から液体を排出する
段階は、 前記膜の下で、前記第2ドレン管(23)のレベル位置より上方のレベル位置
にダクト(61)を配置する段階、 前記ダクト(61)が前記膜に交差する状態で、前記膜の下が空気減圧状態と
されるように前記ダクトを液体吸引手段(33,35)に連結する段階、及び 前記第2ドレン管(23)を、排水すべき液体を含有する前記堤体の下側区域
に配置する段階を含み、 前記膜の下に前記ダクト(61)を配置する段階は、 前記膜の下で、前記ダクトの少なくとも一部を、流入口(59)を備える第
3ドレン管(57)に連結する段階、及び 前記第3ドレン管を液体で飽和されていない前記堤体の高い部分に配置した
状態で、前記第3ドレン管(57)を前記堤体内に実質的に水平に配置する段階
を含み、更に 前記第2ドレン管(23)を配置する段階は、 前記第2ドレン管(23)と前記第3ドレン管(57)との間の垂直方向の
距離の5倍から25倍の相対距離で2つの連続した前記ドレン管(23a,23
b)を前記堤体内に配置する段階を含むことを特徴とする請求項10記載の方法
。
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