JP2004190374A - Soft ground improving method and soft ground improving unit - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軟弱粘性土地盤等の軟弱地盤を改良するための軟弱地盤改良工法及び軟弱地盤改良ユニットに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、軟弱な粘性土地盤の減容化・強度増加を図る場合、地盤に鉛直ドレーン材を打設し、水平排水材等で排水経路を確保した後に盛土による荷重載荷や真空ポンプによる減圧などによって圧密を促進させる工法がよく用いられる。この工法では、ドレーン材としてプラスチックドレーンを用いることが多く、改良後の地盤にドレーン材が残ってしまうことから、後に掘削を行う際の障害となる問題がある。
【0003】
また、海底、湖底、川底等の水底下の地盤を圧密改良しようとする場合、従来の真空圧密工法、例えば鉛直ドレーン打設後に密封シートで改良域を覆う工法などを適用しているが、水底下においては水平方向の排水経路の確保や密封シートの施工等が非常に困難な作業となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑み、改良後の地盤にドレーン材等の残材が残らずに、また水底下での地盤改良を容易に行うことが可能な軟弱地盤改良工法、及びその軟弱地盤改良工法に適用可能な軟弱地盤改良ユニットを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による軟弱地盤改良工法は、排水機能を有する柱状部材と、内面上部に透水機能を有する蓋部材とが一体に構成されたユニットを前記柱状部材が地盤内にほぼ垂直に位置し前記蓋部材が地盤表面に対向するように設置する工程と、前記ユニットに連結された真空ポンプによって負圧を前記蓋部材から前記地盤表面に作用させることで前記地盤内の水及び空気を排出する工程と、前記地盤の改良後に前記ユニットを撤去する工程と、を含むことを特徴とする。
【0006】
この軟弱地盤改良工法によれば、ユニットが排水機能を有する柱状部材と透水機能を有する蓋部材とを一体に備えているので、この一体化したユニットを改良対象の地盤(陸上及び水底下の地盤)に容易に設置でき、水底下であっても地盤改良を容易に行うことができる。また、一体化したユニットを地盤改良後につり上げ等により撤去するので地盤に残材が一切残らない。
【0007】
また、河川、湖沼または海域における水底地盤の近傍に前記真空ポンプの代わりに排水ポンプを設置し、その排水ポンプによる水頭差による圧力が前記蓋部材から前記地盤表面に作用するようにできる。これにより、排水ポンプによる水頭差による圧力が地盤表面に作用するので、地盤の圧密を促進でき、また、特に水底下において原位置での地盤改良を容易に行うことが可能となる。
【0008】
この場合、真空ポンプを更に設置し、前記真空ポンプによる減圧と大気圧との差圧が前記蓋部材から前記地盤表面に作用するようにすることで、地盤の圧密を更に促進することができる。なお、真空ポンプと排水ポンプとを同時に作動させ、また、排水ポンプだけを作動させるように切り換えることで、地盤改良工事の状況等に応じて適宜選択可能となる。
【0009】
また、前記ユニットを撤去する際に前記ユニットに対し外部から空気を圧入することで、ユニット撤去の実行が容易になる。この場合、外部からの空気をユニットの蓋部材及び柱状部材を通して地盤表面及び地盤内部に圧入する。
【0010】
また、前記柱状部材がドレーン材を取り付けた鋼管であり、また、前記柱状部材が集水孔付きの管またはメッシュ構造の管とすることができる。
【0011】
また、前記蓋部材が鉄鋼製の蓋部とスカート部とを備え、前記ユニットの設置時に前記スカート部が前記地盤内に位置するようにして前記ユニットを設置できる。また、前記蓋部材が鉄鋼製の枠部材と前記枠部材に貼り付けられた樹脂系材料または密閉シート材とを備えることで、密封効果のより高い構造にできる。
【0012】
また、前記柱状部材が伸縮できる構造を備えることが好ましく、これにより、柱状部材が伸縮することで地盤の沈下に追従でき、沈下追従性を高めることができる。また、前記ユニットは前記柱状部材を複数備え、前記複数の柱状部材の前記蓋部材の近傍に水平方向に水平ドレーン材を配置することが好ましい。これにより、水底下においても水平方向の排水経路を容易に確保できる。
【0013】
本発明による軟弱地盤改良ユニットは、排水機能を有する柱状部材と、内面上部に透水機能を有する蓋部材とが一体に構成されかつ前記柱状部材が地盤内にほぼ垂直に位置し前記蓋部材の内面が地盤表面に対向するように設置可能であるとともに地盤改良後に一体に撤去可能に構成されたことを特徴とする。
【0014】
この軟弱地盤改良ユニットによれば、柱状部材と蓋部材とが一体に構成されているので、地盤に容易に設置できかつ撤去も容易にできるとともに、地盤改良後にユニットを撤去できるので、地盤に残材が一切残らない。また、撤去後のユニットの再使用も可能であり、ユニットを効率的に使用できる。なお、柱状部材を複数備えることが好ましい。
【0015】
上記ユニットは、前記蓋部材が外部の真空ポンプまたは排水ポンプと連結する管と接続可能な吸出口を有することが好ましい。吸出口を通して真空ポンプまたは排水ポンプによる減圧・排水を行うことができる。また、上述のようにユニット撤去時の外部からの空気の圧入も吸出口を通して行うことができる。
【0016】
前記柱状部材がドレーン材をその外周面に取り付けた鋼管を備えることができる。また、前記柱状部材が集水孔付きの管またはメッシュ構造の管を備えることができる。
【0017】
また、前記蓋部材が鉄鋼製の蓋部とスカート部とを備えることが好ましく、ユニットの設置時には、スカート部が地盤内に位置する。また、前記蓋部材が鉄鋼製の枠部材と前記枠部材に貼り付けられた樹脂系板材または密閉シート材とを備えることで、ユニットの軽量化を図ることができる。また、前記柱状部材が伸縮できる構造を備えることが好ましく、これにより、柱状部材が伸縮することで地盤の沈下に追従でき、沈下追従性を高めることができる。
【0018】
また、上記軟弱地盤改良ユニットを上述の軟弱地盤改良工法におけるユニットとして使用することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本実施の形態による軟弱地盤改良ユニット及びその設置工程について図面を用いて説明する。
【0020】
〈軟弱地盤改良ユニット〉
【0021】
図1は本発明の実施の形態による軟弱地盤改良ユニットの側面図であり、図2は図1の軟弱地盤改良ユニットの一部側断面図であり、図3は図1の軟弱地盤改良ユニットの平面図である。図4は図1の鋼管杭の縦断面図(a)及び拡大した横断面図(b)である。
【0022】
図1〜図3に示すように、軟弱地盤改良ユニット(以下、「ユニット」)10は、ドレーン材12aがその外周面に取り付けられた複数の鋼管杭12と、各鋼管杭12が取り付けられて各鋼管杭12と一体に構成され蓋部材11と、を備える。
【0023】
蓋部材11は、図3のように平面が略正四角形状に構成され、略正四角形状の鉄鋼製の板部材からなる蓋部13と、蓋部13の外周から下方に突き出るようにして設けられた鉄鋼製のスカート部14と、を備え、蓋部13の上側の部分はH型鋼等の構造用鋼から構成されている。蓋部13には、図3のように、鋼管杭12が平面的に3列×3列に並ぶようにほぼ等間隔に取り付けられており、また、対角中心近傍には外部の真空ポンプ等に連結する管と接続可能なパイプ状の吸出口16が設けられている。吸出口16は蓋部13を貫通しており蓋部13の内面13aに開口している。
【0024】
鋼管杭12は、図4(a)(b)のように、長尺で円筒形状の鋼管の外周面に長尺状の板材からなるプラスチックボードドレーン材12aが鋼管の長手方向に延びるように複数取り付けられている。複数のプラスチックボードドレーン材12aが図4(b)のように鋼管の外周面にほぼ等間隔に貼り付けられている。ユニット10の地盤への設置が容易となるように各鋼管杭12の先端12bが円錐形状に尖っている。
【0025】
また、図1,図2のように、ユニット10の蓋部13の内面13aに水平ドレーン材として不織布15が配置されており、複数の鋼管杭12の各プラスチックボードドレーン材12aを上部で水平方向に排水可能なように連結している。
【0026】
〈陸上におけるユニットの設置及び撤去工程〉
【0027】
次に、図5により、軟弱地盤改良ユニットを改良対象の陸上の地盤に設置し撤去するまでの工程について図1〜図4を参照して説明する。図5は、陸上の地盤を改良対象とした場合の各工程(a)乃至(d)を示す図である。
【0028】
まず、クレーン80を用いて上述の図1〜図3のユニット10(但し、鋼管杭12の数が増えている。)を持ち上げて地盤改良対象となる軟弱粘性土地盤等の軟弱地盤70上に移動させてから、ユニット10の鋼管杭12を先端からユニット10の自重で軟弱地盤70の地盤表面71に圧入し設置する(a)。このようにしてユニット10を必要な数だけ設置し、各鋼管杭12が地盤70内に垂直に位置することで、地盤70内に垂直方向の排水経路が形成される。なお、このとき、ユニット10の蓋部13の内面13aが接地した後は、次の工程(b)、(c)を行い、サクションを併用して蓋部材11の圧入を行ってもよい。また、水平ドレーン材の不織布15を図1,図2のようにユニット10側に取り付けているので、ユニット10の設置で水平方向の排水経路が形成される。
【0029】
次に、各ユニット10の蓋部材11の吸出口16に配水管82を接続し、配水管82を真空ポンプ81及び排水タンク(図示省略)に連結する(b)。
【0030】
次に、真空ポンプ81を稼動すると、各鋼管杭12のプラスチックボードドレーン材12a及び水平ドレーン材の不織布15を通してユニット10の蓋部13の内面13aに排出された地盤70内の水や空気が各吸出口16及び配水管82を介して外部の排水タンクへと排出される。これにより、地盤70の圧密が促進し、地盤70における地盤改良を行う(c)。なお、蓋部材11のスカート部14が鋼管杭12の上部と地盤表面71との間に位置するので、真空吸引による圧密時に周囲の地盤表面から空気を吸引してしまうことを防止できる
【0031】
この地盤改良後に、クレーン80を用いてユニット10をつり上げることで、改良後の地盤72からユニット10全体を撤去する(d)。なお、ユニット10の撤去時に、配水管82にコンプレッサ(図示省略)等を接続し、各ユニット10の吸出口16から蓋部13の内面13a及びドレーン材12aへと空気を圧入することで、ユニット10の撤去作業を容易に行うことができる。
【0032】
以上のように、図5の軟弱地盤改良工法によれば、ユニット10が鋼管杭12と蓋部材11とを一体に備えており、鋼管杭と蓋部材とを別々に設置する必要がなく、ユニット10として一体に設置できるので、密封シートで改良域を覆う必要はなく、改良対象の陸上の地盤70への設置を容易に行うことができる。また、一体化したユニット10を地盤改良後につり上げにより撤去し、改良後の地盤72にドレーン材等の残材が一切残らないので、後に掘削等を行う際に障害となることはない。また、水平ドレーン材(不織布15)もユニット10に取り付け一体にできるので、設置が容易であり水平方向の排水経路を容易に確保でき、また撤去も一体にできるので、不織布15も地盤表面71に残らない。
【0033】
〈水低下の地盤におけるユニットの設置及び撤去工程〉
【0034】
次に、図6により、軟弱地盤改良ユニットを海底、湖底、川底等の水底下の地盤改良対象となる軟弱粘性土地盤等の軟弱地盤に設置し撤去するまでの工程について図1〜図4を参照して説明する。図6は、水底下の地盤を改良対象とした場合の各工程(a)乃至(d)を示す図である。
【0035】
まず、起重機船90を用いて上述の図1〜図3のユニット10(但し、鋼管杭12の数が増えている。)を持ち上げて水75の中に没し、ユニット10の鋼管杭12を先端からユニット10の自重で軟弱地盤76の地盤表面77に圧入し設置する(a)。このようにしてユニット10を必要な数だけ設置し、各鋼管杭12が地盤76内に垂直に位置することで、地盤76内に垂直方向の排水経路が形成される。なお、このとき、ユニット10の蓋部13の内面13aが接地した後は、次の工程(b)、(c)を行い、サクションを併用して蓋部材11の圧入を行ってもよい。また、水平ドレーン材の不織布15を図1,図2のようにユニット10側に取り付けているので、ユニット10の設置で水平方向の排水経路が形成される。
【0036】
上述のようにしてユニット10を水底下の軟弱地盤76に設置してから、起重機船90により水中真空ポンプ85を設置し、また、潜水作業によって、各ユニット10の吸出口16への配水管86等の設置を行う(b)。
【0037】
次に、水中真空ポンプ85を稼動すると、各鋼管杭12のプラスチックボードドレーン材12a及び水平ドレーン材の不織布15を通してユニット10の蓋部13の内面13aに排出された地盤76内の水や空気が各吸出口16及び配水管86を介して排出される。これにより、地盤76の圧密が促進し、地盤76における地盤改良を行う(c)。
【0038】
この地盤改良後に、起重機船90を用いてユニット10をつり上げることで、改良後の地盤78からユニット10全体を撤去する(d)。なお、ユニット10の撤去時に、配水管86にコンプレッサ(図示省略)等を接続し、各ユニット10の吸出口16から蓋部13の内面13a及びドレーン材12aへと空気を圧入することで、ユニット10の撤去作業を容易に行うことができる。
【0039】
以上のように、図6の軟弱地盤改良工法によれば、ユニット10が鋼管杭12と蓋部材11とを一体に備えており、鋼管杭と蓋部材とを別々に改良対象の水底下の地盤に設置する必要がなく、ユニット10として一体に設置できるので、密封シートで水底下の改良域を覆う必要はなく、水底下の地盤への設置を容易に行うことができる。また、一体化したユニット10を地盤改良後につり上げにより撤去し、改良後の地盤78にドレーン材等の残材が一切残らないので、後に掘削等を行う際に障害となることはない。また、水平ドレーン材(不織布15)もユニット10に取り付け一体にできるので、水底下においても設置が容易であり水平方向の排水経路を容易に確保でき、また撤去も一体にできるので、不織布15も地盤表面77に残らない。
【0040】
次に、図7により、水底下の地盤の改良工法の変形例について説明する。図7は、水底下の地盤の改良工程の別の例を説明するための図である。
【0041】
図7の水底下の地盤の改良工程は、真空ポンプの減圧による大気圧との差圧による圧力及び水位低下による水頭差による圧力の両方が荷重として改良対象の水底下の地盤に作用するようにしたものである。
【0042】
即ち、図7のように、水底下の地盤表面77上に密閉タンクから構成された揚水井87を設置し、各ユニット10の吸出口16に接続された配水管86に連結した水中排水ポンプ79を揚水井87の底部に設置するとともに、その頂部に真空ポンプ88を連結する。揚水井87の内部の水を水中排水ポンプ79により配水管89を通して外部に排出し揚水井87内の水位を低下させることで、水位低下による水頭差Δhによる圧力がユニット10の蓋部13から地盤76に加わる。更に、真空ポンプ88により揚水井87の内部を減圧することで、大気圧と揚水井87内の圧力との差圧が蓋部13から地盤76に加わる。このように、大気圧との差圧による圧力及び水位低下による水頭差による圧力の両方が地盤76に荷重として加わることにより、より大きな圧密促進の効果を得ることができる。
【0043】
また、図7において、揚水井87の上端87aを開放し、水中排水ポンプ79により揚水井87内の水位を低下させることで、水位低下による水頭差による圧力だけがユニット10の蓋部13から地盤76に加わるようにしてもよい。この場合、図7のように真空ポンプ88と排水ポンプ79とを同時に作動させ、または、上端87aを開放し排水ポンプ79だけを作動させるように切り換える構成にすることで、工事の状況等に応じて適宜2つの作動状態を選択可能になる。
【0044】
〈鋼管杭の地盤内の伸縮構造〉
【0045】
次に、地盤に設置されたユニットの鋼管杭が地盤の沈下に追従できるように伸縮可能にした構造について図8,図9により説明する。図8は、図1〜図3のユニットに設けた鋼管杭の伸縮構造を示す部分的な側断面図であり、図9は、図8の伸縮構造を有するユニットの施工及び沈下追従の各工程(a)乃至(g)を示す工程図である。
【0046】
図8に示すように、ユニット10は、各鋼管杭12の位置毎に、蓋部13を貫通するように設置され上部にフランジ17aを有するさや管17と、下端側に外ねじ部を有し上部に盲フランジ18aを有するスペーサ管18と、盲フランジ19と、を更に備える。この場合、各鋼管杭12は、さや管17の内径より小なる外径を有し、上部にスペーサ管18のねじ部と係合する内ねじ部を有している。
【0047】
図9により図8のようなユニット10の設置工程について説明する。まず、鋼管杭12の上部の内ねじ部にスペーサ管18をねじ込み、鋼管杭12をさや管17に挿入し、3枚のフランジ17a、18a、19をボルトで止める(a)。
【0048】
上述のような構造のユニット10を図5または図6と同様にして、鋼管杭12を地盤表面71から地盤内に貫入する(b)。
【0049】
次に、スペーサ管18を取り除き、さや管17のフランジ17aに盲フランジ19を取り付ける(c)。
【0050】
図5乃至図7のようにして地盤表面71から負圧載荷を開始すると、周辺地盤の沈下にともなってユニット10は蓋部13等とともに沈下するが、このとき、鋼管杭12はスぺーサ管18の取り除かれたストローク分だけ上方に移動しあたかも縮むようにして動くために、ユニット10は地盤の沈下に追従でき、沈下追従性が向上する(d)。また、鋼管杭12はスぺーサ管18のストローク分だけの移動であるので、引き続いて排水を同様にして行うことができる。
【0051】
上述の負圧載荷の終了後、盲フランジ19を取り除き、再びスペーサ管18を鋼管杭12の上部にねじ込む(e)。
【0052】
次に、ユニット10を撤去するため上方に持ち上げると、鋼管杭12は、地盤内での周辺抵抗により残置されそうになるが、ユニット10のさや管17のフランジ17aが鋼管杭12と一体化したスペーサ管18のフランジ18aと当接し、このフランジ18aがストッパになり、ユニット10と一体化してつり上げられる(f)。
【0053】
ユニット10が更につり上げられることで、鋼管杭12とともに地盤表面71から離されて回収され撤去が完了する(g)。
【0054】
〈ユニットの変形例〉
【0055】
次に、図10乃至図13により図1〜図3のユニットの変形例を説明する。図10は変形例のユニット20の枠部材等の外観を示す斜視図であり、図11は平面図、図12は側面図、図13は一部断面図である。
【0056】
図10〜図13に示すように、ユニット20は、骨組み構造を持つ鉄鋼製の枠部材21を備える。枠部材21は、I型鋼等からなる複数のビーム部材21aと、複数のビーム部材21aに直交するように配置されたI型鋼等からなる複数のビーム部材21bと、上部の周囲側面に配置された上枠21cと、下部の周囲側面に配置された下枠21dと、四隅で上枠21cと下枠21dを連結する脚部21eと、を備える。
【0057】
ユニット20は、更に、各ビーム21aと21bとの交点部分に配置された複数の鋼管杭23と、枠部材21の全体を覆うように枠部材21の内面側に貼り付けられた樹脂系板材22と、を備える。樹脂系板材22を貼り付けることで、図10のような枠部材21が図1〜図3と同様の蓋部材を構成する。
【0058】
鋼管杭23には図1〜図4と同様にプラスチックボードドレーン材23aが貼り付けられている。各鋼管杭23のドレーン材23aを水平方向に連結するために水平ドレーン材の不織布15が図1,図2と同様に配置されている。また、上面側の樹脂系板材22の一部に樹脂系板材22の代わりに鋼板27を取り付けており、この鋼板27に真空ポンプ等に接続される吸出口26が設けられている。ユニット20を改良対象の地盤に設置し吸出口26から真空吸引等することで同様に地盤の圧密を促進することができる。
【0059】
図10のユニット20によれば、図1〜図3のユニットと同様の効果を得ることができるとともに、枠部材21に樹脂系板材22を貼り付けた構造であるから、ユニットをより軽量に構成でき、好ましい。なお、樹脂系板材22の代わりにシート材を貼り付けるようにしてもよい。また、図13のように枠部材21の側面周囲の上枠21cから下枠21dの間に貼り付けられる樹脂系板材またはシート材は、上枠21cと下枠21dの内面側に貼り付けてあるが、外面側に貼り付けてもよい。
【0060】
〈鋼管杭(ドレーン材)の変形例〉
【0061】
次に、図4のドレーン機能を有する鋼管杭の変形例を図14(a)、(b)により説明する。図14(a)は多数の集水孔を外周面に形成した鋼管杭を示す図であり、図14(b)は外周面をメッシュ構造とした鋼管杭を示す図である。
【0062】
図14(a)の鋼管杭24は、その外周面の全面に上端から下端に至るまで多数の孔24aを形成し、これらの孔24aを集水孔として用いるものである。また、図14(b)の鋼管杭25は、その外周面の全面を上端から下端までメッシュ構造としたものである。
【0063】
上記鋼管杭24及び25は、地盤内に設置されたときに集水孔またはメッシュを通して導かれた水を更に鋼管の上端まで導くために鋼管内部に、天然繊維を用いたファイバドレーン材、不織布を兼ね合わせた透水機能を有するドレーン材等の公知の排水材を充填している。なお、地盤に設置したときに鋼管杭24,25の内部の水位が上昇する場合には、これらの排水材は省略してもよい。
【0064】
以上のように、本実施の形態の軟弱地盤改良工法によれば、陸上または水底下の軟弱な粘性土地盤等の改良に当たり、排水機能を備えた複数の鋼管杭と、内面上部に透水機能を持つ蓋部材とが一体となったユニットを改良対象の地盤に設置し、真空ポンプによる負圧の作用等により圧密を促進させ、改良後にユニットを撤去することにより、改良後の地盤にドレーン等の残材を一切残さずに、また、水底下でも容易な地盤改良が可能になる。
【0065】
以上のように本発明を実施の形態により説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が可能である。例えば、図1〜図3のユニット10、図10のユニット20における鋼管杭12、23は適宜その数及び配置を変更することができることは勿論である。また、各鋼管杭12,23,24,25は、断面形状が円形に限らず、四角形等の多角形状であってもよい。
【0066】
【発明の効果】
本発明によれば、改良後の地盤にドレーン材等の残材が残らずに、また水底下での地盤改良を容易に行うことが可能な軟弱地盤改良工法、及びその軟弱地盤改良工法に適用可能な軟弱地盤改良ユニットを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態による軟弱地盤改良ユニットの側面図である。
【図2】図1の軟弱地盤改良ユニットの一部側断面図である。
【図3】図1の軟弱地盤改良ユニットの平面図である。
【図4】図1の鋼管杭の縦断面図(a)及び拡大した横断面図(b)である。
【図5】本実施の形態による軟弱地盤改良工法において陸上の地盤を改良対象とした場合の各工程(a)乃至(d)を示す図である。
【図6】本実施の形態による軟弱地盤改良工法において水底下の地盤を改良対象とした場合の各工程(a)乃至(d)を示す図である。
【図7】図6(c)における水底下の地盤改良工程の別の例を説明するための図である。
【図8】図1〜図3のユニットに設けた鋼管杭の伸縮構造を示す部分的な側断面図である。
【図9】図8の伸縮構造を有するユニットの施工及び沈下追従の各工程(a)乃至(g)を示す工程図である。
【図10】図1〜図3の変形例のユニット20の枠部材等の外観を示す斜視図である。
【図11】図10のユニットの平面図である。
【図12】図10のユニットの側面図である。
【図13】図11の破線で示すXIII-XIII線に沿って切断してみた一部断面図である。
【図14】図14(a)は多数の集水孔を外周面に形成した鋼管杭を示す図であり、図14(b)は外周面をメッシュ構造とした鋼管杭を示す図である。
【符号の説明】
10,20 ユニット、軟弱地盤改良ユニット
11 蓋部材
12、23 鋼管杭(柱状部材)
24,25 鋼管杭(柱状部材)
12a ドレーン材
13 蓋部
14 スカート部
15 不織布、水平ドレーン材
16 吸出口
17 さや管
18 スペーサ管
19 盲フランジ
21 枠部材
22 樹脂系板材
23 鋼管杭
70、76 地盤
71,77 地盤表面
81 真空ポンプ
82 配水管
85 水中真空ポンプ
86 配水管
79 水中排水ポンプ
87 揚水井
88 真空ポンプ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a soft ground improvement method and a soft ground improvement unit for improving soft ground such as soft viscous ground.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when trying to reduce the volume and increase the strength of soft viscous ground, a vertical drain material is poured into the ground, a drainage path is secured with horizontal drainage material, etc. A method of promoting consolidation is often used. In this method, a plastic drain is often used as the drain material, and the drain material remains on the ground after the improvement, and thus there is a problem that it becomes an obstacle when excavating later.
[0003]
In addition, when consolidating the ground under the water bottom such as the seabed, lake bottom, and riverbed, a conventional vacuum consolidation method, for example, a method of covering the improved area with a sealing sheet after placing a vertical drain, is used. Under the bottom, it is very difficult work to secure a horizontal drainage path and apply a sealing sheet.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above-described problems of the related art, and has a soft ground improvement method capable of easily performing ground improvement under water without leaving residual materials such as drain materials on the ground after the improvement. And a soft ground improvement unit applicable to the soft ground improvement method.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the soft ground improvement method according to the present invention provides a unit in which a columnar member having a drainage function and a lid member having a water-permeable function on an inner surface are integrally formed with the columnar member in the ground. A step of installing the lid member so as to be substantially vertical and facing the ground surface, and applying a negative pressure to the ground surface from the lid member by a vacuum pump connected to the unit, thereby forming water in the ground. Discharging the air, and removing the unit after the ground has been improved.
[0006]
According to this soft ground improvement method, the unit is integrally provided with a columnar member having a drainage function and a lid member having a water-permeability function. ), And the ground can be easily improved even under the water. Further, since the integrated unit is removed by lifting or the like after the ground improvement, no residual material remains on the ground.
[0007]
In addition, a drainage pump may be installed in the vicinity of the underwater ground in a river, a lake, or a sea area instead of the vacuum pump, so that the pressure caused by the head difference caused by the drainage pump acts on the ground surface from the lid member. Thereby, the pressure due to the head difference caused by the drain pump acts on the ground surface, so that the consolidation of the ground can be promoted and the ground can be easily improved particularly at the original position under the water bottom.
[0008]
In this case, by further installing a vacuum pump so that the differential pressure between the reduced pressure by the vacuum pump and the atmospheric pressure acts on the ground surface from the lid member, it is possible to further promote the consolidation of the ground. It should be noted that the vacuum pump and the drainage pump can be operated simultaneously, or the drainage pump alone can be operated so as to be appropriately selected according to the situation of the ground improvement work.
[0009]
In addition, when the unit is removed, the unit is easily removed by injecting air from outside into the unit. In this case, air from the outside is pressed into the ground surface and the ground through the cover member and the columnar member of the unit.
[0010]
Further, the columnar member may be a steel pipe to which a drain material is attached, and the columnar member may be a pipe having a water collecting hole or a pipe having a mesh structure.
[0011]
The lid member may include a steel lid and a skirt, and the unit may be installed such that the skirt is positioned in the ground when the unit is installed. Further, since the lid member includes a steel frame member and a resin-based material or a sealing sheet material attached to the frame member, a structure having a higher sealing effect can be achieved.
[0012]
In addition, it is preferable that the columnar member has a structure capable of expanding and contracting, whereby the columnar member can expand and contract to follow the settlement of the ground, and the settlement following ability can be improved. In addition, it is preferable that the unit includes a plurality of the columnar members, and a horizontal drain member is arranged in a horizontal direction near the lid member of the plurality of columnar members. Thereby, a horizontal drainage path can be easily secured even under the water bottom.
[0013]
The soft ground improvement unit according to the present invention is configured such that a columnar member having a drainage function and a lid member having a water permeable function are integrally formed at an upper portion of the inner surface, and the columnar member is located substantially vertically in the ground, and an inner surface of the lid member is provided. Can be installed so as to face the ground surface and can be integrally removed after the ground is improved.
[0014]
According to this soft ground improvement unit, the columnar member and the cover member are integrally formed, so that the unit can be easily installed on the ground and can be easily removed, and the unit can be removed after the ground has been improved. No wood remains. In addition, the unit after removal can be reused, and the unit can be used efficiently. Preferably, a plurality of columnar members are provided.
[0015]
It is preferable that the unit has a suction port that can be connected to a pipe in which the lid member is connected to an external vacuum pump or a drain pump. Decompression and drainage by a vacuum pump or a drainage pump can be performed through the suction port. In addition, as described above, air can be injected from outside when the unit is removed through the suction port.
[0016]
The columnar member may include a steel pipe having a drain material attached to an outer peripheral surface thereof. Further, the columnar member may include a pipe having a water collecting hole or a pipe having a mesh structure.
[0017]
Preferably, the lid member includes a steel lid and a skirt. When the unit is installed, the skirt is located in the ground. In addition, since the lid member includes a steel frame member and a resin-based plate member or a sealing sheet member attached to the frame member, the weight of the unit can be reduced. In addition, it is preferable that the columnar member has a structure capable of expanding and contracting, whereby the columnar member can expand and contract to follow the settlement of the ground, and the settlement following ability can be improved.
[0018]
The soft ground improvement unit can be used as a unit in the soft ground improvement method described above.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the soft ground improvement unit according to the present embodiment and the installation process thereof will be described with reference to the drawings.
[0020]
<Soft ground improvement unit>
[0021]
FIG. 1 is a side view of a soft ground improvement unit according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a partial side sectional view of the soft ground improvement unit of FIG. 1, and FIG. 3 is a view of the soft ground improvement unit of FIG. It is a top view. FIG. 4 is a longitudinal sectional view (a) and an enlarged transverse sectional view (b) of the steel pipe pile of FIG. 1.
[0022]
As shown in FIGS. 1 to 3, a soft ground improvement unit (hereinafter, “unit”) 10 includes a plurality of steel pipe piles 12 each having a
[0023]
As shown in FIG. 3, the
[0024]
As shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), the
[0025]
As shown in FIGS. 1 and 2, a
[0026]
<Unit installation and removal process on land>
[0027]
Next, with reference to FIG. 5, a process until the soft ground improvement unit is installed on the ground on the ground to be improved and removed is described with reference to FIGS. 1 to 4. FIG. 5 is a diagram showing each of the steps (a) to (d) when the ground on land is an object of improvement.
[0028]
First, using the
[0029]
Next, a
[0030]
Next, when the
After this ground improvement, the
[0032]
As described above, according to the soft ground improvement method of FIG. 5, the
[0033]
<Installation and removal process of units on the ground where water drops>
[0034]
Next, referring to FIG. 6, a process until the soft ground improvement unit is installed on the soft ground such as the soft viscous ground to be ground-improved under the seabed, the lake bottom, and the riverbed such as a seabed, a lake bottom, and a riverbed and removed is shown in FIGS. 1 to 4. It will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram showing each of the steps (a) to (d) when the ground under the water bottom is targeted for improvement.
[0035]
First, using the hoist
[0036]
After installing the
[0037]
Next, when the
[0038]
After the ground improvement, the
[0039]
As described above, according to the soft ground improvement method of FIG. 6, the
[0040]
Next, a modified example of the method of improving the ground under the water will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a diagram for explaining another example of the ground improvement process under the water floor.
[0041]
The subsurface improvement process of FIG. 7 is such that both the pressure due to the pressure difference from the atmospheric pressure due to the decompression of the vacuum pump and the pressure due to the head difference due to the lowering of the water level act as a load on the subsurface underground to be improved. It was done.
[0042]
That is, as shown in FIG. 7, a pumping well 87 composed of a sealed tank is installed on a
[0043]
In FIG. 7, by opening the
[0044]
<Stretchable structure in the ground of steel pipe pile>
[0045]
Next, a structure in which a steel pipe pile of a unit installed on the ground is expandable and contractable so as to follow the settlement of the ground will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a partial side sectional view showing a telescopic structure of a steel pipe pile provided in the unit shown in FIGS. 1 to 3, and FIG. 9 is a diagram showing each step of construction and following settlement of the unit having the telescopic structure of FIG. It is process drawing which shows (a) thru | or (g).
[0046]
As shown in FIG. 8, the
[0047]
The installation process of the
[0048]
5 or 6, the
[0049]
Next, the
[0050]
When negative pressure loading is started from the
[0051]
After the completion of the negative pressure loading, the
[0052]
Next, when the
[0053]
When the
[0054]
<Modified example of unit>
[0055]
Next, modified examples of the units shown in FIGS. 1 to 3 will be described with reference to FIGS. FIG. 10 is a perspective view showing the appearance of a frame member and the like of the
[0056]
As shown in FIGS. 10 to 13, the
[0057]
The
[0058]
A plastic
[0059]
According to the
[0060]
<Modified example of steel pipe pile (drain material)>
[0061]
Next, a modified example of the steel pipe pile having the drain function in FIG. 4 will be described with reference to FIGS. FIG. 14A is a diagram illustrating a steel pipe pile having a plurality of water collecting holes formed on an outer peripheral surface, and FIG. 14B is a diagram illustrating a steel pipe pile having an outer peripheral surface having a mesh structure.
[0062]
The
[0063]
The steel pipe piles 24 and 25 are provided with a fiber drain material using a natural fiber and a nonwoven fabric inside the steel pipe in order to further guide water guided through a water collecting hole or a mesh when installed in the ground to the upper end of the steel pipe. It is filled with a known drainage material such as a drain material having a combined water permeability function. In addition, when the water level inside the steel pipe piles 24 and 25 rises when installed on the ground, these drainage materials may be omitted.
[0064]
As described above, according to the soft ground improvement method of the present embodiment, a plurality of steel pipe piles having a drainage function and a water-permeable function are provided on the upper inner surface in improving soft viscous ground on land or below the water floor. Install the unit with the lid member on the ground to be improved, promote the consolidation by the action of negative pressure by the vacuum pump, etc., and remove the unit after the improvement, so that drain etc. It is possible to easily improve the ground without leaving any residue and under the water.
[0065]
As described above, the present invention has been described with the embodiments, but the present invention is not limited to these, and various modifications can be made within the technical idea of the present invention. For example, it is a matter of course that the number and arrangement of the steel pipe piles 12 and 23 in the
[0066]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is applied to a soft ground improvement method capable of easily performing soil improvement under the water bottom without leaving residual materials such as drain materials on the improved ground, and a soft ground improvement method thereof. A possible soft ground improvement unit can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of a soft ground improvement unit according to the present embodiment.
FIG. 2 is a partial side sectional view of the soft ground improvement unit of FIG.
FIG. 3 is a plan view of the soft ground improvement unit of FIG. 1;
FIG. 4 is a longitudinal sectional view (a) and an enlarged transverse sectional view (b) of the steel pipe pile of FIG.
FIG. 5 is a diagram showing each step (a) to (d) in a case where land on the ground is to be improved in the soft ground improvement method according to the present embodiment.
FIG. 6 is a view showing each step (a) to (d) when the ground under the water bottom is targeted for improvement in the soft ground improvement method according to the present embodiment.
FIG. 7 is a view for explaining another example of the ground improvement process under the water floor in FIG. 6 (c).
FIG. 8 is a partial side sectional view showing a telescopic structure of a steel pipe pile provided in the unit shown in FIGS.
FIG. 9 is a process diagram showing each of the steps (a) to (g) of construction and settlement following of the unit having the elastic structure of FIG.
FIG. 10 is a perspective view showing an appearance of a frame member and the like of a
FIG. 11 is a plan view of the unit of FIG. 10;
FIG. 12 is a side view of the unit of FIG. 10;
FIG. 13 is a partial cross-sectional view taken along line XIII-XIII shown by a broken line in FIG.
FIG. 14 (a) is a diagram showing a steel pipe pile having a large number of water collecting holes formed on an outer peripheral surface, and FIG. 14 (b) is a diagram showing a steel pipe pile having an outer peripheral surface having a mesh structure.
[Explanation of symbols]
10, 20 units, soft
24,25 steel pipe pile (columnar member)
Claims (18)
前記ユニットに連結された真空ポンプによって負圧を前記蓋部材から前記地盤表面に作用させることで前記地盤内の水及び空気を排出する工程と、
前記地盤の改良後に前記ユニットを撤去する工程と、を含むことを特徴とする軟弱地盤改良工法。A unit in which a columnar member having a drainage function and a lid member having a water-permeability function are integrally formed at the upper part of the inner surface is arranged such that the columnar member is located almost vertically in the ground, and the inner surface of the lid member faces the ground surface. The process of installing the
Draining water and air in the ground by applying a negative pressure to the ground surface from the lid member by a vacuum pump connected to the unit;
Removing the unit after the ground is improved.
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- 2002-12-12 JP JP2002360698A patent/JP2004190374A/en active Pending
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