JP2008002237A - ドレーン装置、地盤改良装置、及び、地盤改良方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 地盤改良後に残置されたドレーン材の不透気部が造成作業の障害にならず、経済的な軟弱地盤の改良方法に用いられるドレーン装置を提供する。
【解決手段】 不透水性材料により中空部を有するように形成され、軟弱地盤１００の地表面から所定の長さを残し軟弱地盤１００に打設される不透水部材１１と、透水性材料により中空部を有するように形成され、軟弱地盤１００中の所定の深度に打設される透水部材１２と、不透水部材１１及び透水部材１２のそれぞれの中空部を連通させ、各部材１１、１２を着脱自在に連結する連結部材１３とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、地盤を軟弱化させている地盤中に含まれる水分等を排出し、軟弱地盤を改良するために用いられるドレーン装置、及び、このドレーン装置を用いた地盤改良方法に関する。

軟弱地盤中の水分や空気を排出することにより軟弱地盤を硬質地盤に改良する軟弱地盤の改良方法として、大気圧工法が知られている。この大気圧工法は、軟弱地盤中に鉛直ドレーン材を打設し、この軟弱地盤を密封シートで覆い、鉛直ドレーン材を介して地盤中の水分等を抜き取って地盤の圧密を促進する真空圧密による軟弱地盤改良工法である。

この大気圧工法は、軟弱地盤を圧密するために真空状態を作り出す必要があり、そのために軟弱地盤上を密封シートで覆わなければならない。そのため、この大気圧工法は、作業効率が悪い上に、経済的ではなかった。

そこで、密封シートを用いない真空圧密による軟弱地盤改良工法が種々提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に示す真空圧密による軟弱地盤改良工法は、密封シートを用いる代わりに、上端に端部より一定長さ分だけ、内部は通水性を有し、周面からの通気を遮断させた不透気部が設けられたドレーン材を用いることについて記載されている。

ところで、特許文献１に示すような工法は、地盤改良後、不透気部を有するドレーン材が地盤に残置される。特に、比較的深度の浅い地盤中の表層部に打設され残置される不透気部は、その後の土地造成に伴う掘削作業において、廃棄処分が必要などの理由により障害となっていた。また、このようなドレーン材は、使い捨てタイプとして用いられ、材料費がかかるなど、経済的ではなかった。

特開２００１−２２６９５１号公報

本発明は、上述の実情に鑑みてなされたものであり、軟弱地盤の地盤改良後に、宅地造成などとして土地利用を行う際に、残置されたドレーン材の不透気部が造成作業の障害にならず経済的な、軟弱地盤の改良方法に用いられるドレーン装置、軟弱地盤改良装置、及び、軟弱地盤改良方法を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するために、本発明に係るドレーン装置は、地盤中の水分を排出して地盤改良を行う地盤改良方法に用いられるドレーン装置において、不透水性材料により中空部を有するように形成され、上記地盤の地表面から所定の長さを残し上記地盤に打設される不透水部材と、透水性材料により中空部を有するように形成され、上記地盤中の所定の深度に打設される透水部材と、上記不透水部材及び透水部材のそれぞれの中空部を連通させ、各部材を着脱自在に連結する連結部材とを備える。

また、本発明に係る軟弱地盤改良装置は、地盤中の水分を排出して地盤改良を行う地盤改良装置において、不透水性材料により中空部を有するように形成され、上記地盤の地表面から所定の長さを残し上記地盤に打設される不透水部材と、透水性材料により中空部を有するように形成され、上記地盤中の所定の深度に打設される透水部材と、上記不透水部材及び透水部材のそれぞれの中空部を連通させ、各部材を着脱自在に連結する連結部とを備える少なくとも１つのドレーン手段と、上記ドレーン手段の不透水部材と連結される減圧手段とを備える。

さらに、本発明に係る軟弱地盤改良方法は、地盤中の水分を排出して地盤改良を行う地盤改良方法において、不透水性材料により中空部を有するように形成された不透水部材と、透水性材料により中空部を有するように形成された透水性部材とが、それぞれの中空部を着脱自在に連通させる連結部によって連結されたドレーン手段を、該不透水部材の上端部が地表面に残こるように上記地盤中に打設し、上記ドレーン手段の不透水部材の上端部と減圧手段とを連結し、上記減圧手段により、上記ドレーン手段の中空部を減圧することを特徴とする。

本発明は、地盤改良が完了した際に、地表面から臨まされている不透水部材を用いて、連結部材１３と不透水部材又は透水部材１２との連結を解除することができ、容易に不透水部材１１を地盤中から回収することができる。そのため、表層部に不透水部材が残置されず、地盤改良後の土地造成において、廃棄物がなく、将来の掘削作業の妨げにならず、作業効率の向上が図れる。さらに、不透水部材が回収されるので、再利用ができコスト削減が図れる。

以下、本発明に係る地盤改良装置及びこの地盤改良装置に用いられるドレーン装置の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

地盤改良装置１に用いられるドレーン装置１０は、図１に示すように、不透水性材料により中空部を有するように形成された不透水部材１１と、透水性材料により中空部を有するように形成された透水部材１２と、不透水部材１１と透水部材１２とを連結する連結部材１３とから構成されている。ドレーン装置１０は、軟弱地盤１００中に所定の深さに打設された透水部材１２の上端部１２ａと連結部材１３を介して不透水部材１１の下端部１１ｂと連結され、この不透水部材１１の上端部１１ａが軟弱地盤１００の地表面から臨まされるように配置される。ドレーン装置１０は、軟弱地盤１００中の水分を排出することにより軟弱地盤の改良を行なうために、当該軟弱地盤１００に略鉛直に配置される装置である。ドレーン装置１０は、複数本が例えば１ｍ間隔に軟弱地盤１００に配置され、それぞれの不透水部材１１の上端部１１ａが後述する集水管１４及び排水管１５を介して接続された減圧手段により、軟弱地盤１００中の水分を排出する。

不透水部材１１は、塩化ビニルなどの不透水材料により円環状に形成された部材である。不透水部材１１は、下端部１１ｂが軟弱地盤１００の地表面から所定の深度に位置し、上端部１１ａが地表面から所定の長さ臨まれるように配置される。不透水部材１１は、上端部１１ａが集水管１４と連結され、下端部１１ｂが連結部材１３と連結される。また、不透水部材１１は、上端部１１ａ近傍が内部の中空部を視認でき、排水状態が確認することができる透明な材料により形成される。

透水部材１２は、図２に示すように、ある程度の可撓性と形状保持性を有する芯材１６と、芯材１６を覆う透水性材料からなるフィルタ１７とから構成されている。透水部材１２は、断面が略矩形で、フィルタ１７と芯材１６との隙間により形成される中空部１８を流入した水分が通水される。また、透水部材１２には、上端部１２ａに連結部材１３と連結するためのアダプタ部１９（図３参照）が設けられている。

透水部材１２の芯材１６は、長手方向に多数の溝を有し、その溝が軟弱地盤中の水分の通水路となる。芯材１６は、運搬等の利便性を考慮してある程度の可撓性を有するとともに、軟弱地盤１００への打設後において十分な通水路を確保するための形状保持性を有する、例えばプラスチック等の樹脂材料から形成される。芯材１６は、例えば、塩化ビニル、ポリエチレンなどの材料から形成される。

なお、芯材１６は、上述に限らず、運搬等の利便性を考慮した可撓性と通水路となる中空部１８が確保できる形状保持性を有するものであれば、いかなる材質、形状からなるものであってもよい。また、芯材１６は、上述に限らず、生分解性の樹脂材料で形成することにより、環境へ配慮したものとすることができる。

透水部材１２のフィルタ１７は、透水性を有する材料から形成され、芯材１６の外周を中空部１８を残して覆うように形成されている。フィルタ１７は、例えば、ポリエステル製の不織布から形成され、軟弱地盤１００中の水分を中空部１８に透過させ、透過した水分を減圧手段により排出する。

透水部材１２の上端部１２ａに設けられたアダプタ部１９は、図３に示すように、円環状部材から形成され、その外周部に連結部材１３と螺合するための雄ネジ部１９ａが形成されている。アダプタ部１９は、その下端部においてフィルタ１７が接合されている。

連結部材１３は、図１及び図３に示すように、透水部材１２と不透水部材１１とを連結させる部材である。連結部材１３は、具体的には、下端部１３ｂにおいて、透水部材１２の上端部１２ａのアダプタ部１９と螺合され、上端部１３ａにおいて、不透水部材１１の下端部１１ｂと嵌合されることにより、両部材１１、１２を連結する。連結部材１３は、円環状部材から形成され、内周部に透水部材１２のアダプタ部１９と螺合される雌ネジ部１３ｃが設けられている。連結部材１３は、その上端部１３ａにおいて不透水部材１１が嵌合されており、この不透水部材１１を回転させることにより、透水部材１２のアダプタ部１９の雄ネジ部１９ａと連結部材１３の雌ネジ部１３ｃとの螺合を取り外すことができる。

なお、連結部材１３は、上述のように、透水部材１２とが螺合されることに限らず、例えば、不透水部材１１を操作することにより、連結部材１３と透水部材１２との結合を外すことができるものであればよく、いかなる構成を有するものであってもよい。また、連結部材１３は、例えば、単に不透水部材１１と透水部材１２とを粘着部材等により、連結させるような構成であってもよい。さらに、不透水部材１１と透水部材１２とが嵌め合わされて連結され、その嵌め合いが不透水部材１１を操作することで連結を解除することができるが、打設後の透水部材１２が軟弱地盤１００から抜けない程度に嵌め合わされるような構成としてもよい。

また、連結部材１３は、不透水部材１１と別体の構成について説明したが、これに限らず、例えば、不透水部材１１と連結部材１３とを一体に形成し、連結部材１３と透水部材１２とが嵌合するような構成としてもよい。

このようなドレーン装置１０は、公知の打設装置を使用して軟弱地盤１００に所定の間隔を設けて鉛直に打設される。

以上のような構成を有するドレーン装置１０は、軟弱地盤１００に打設され、地盤改良が完了した際に、地表面から臨まされている不透水部材１１の上端部１１ａを回転させることにより、連結部材１３と透水部材１２との連結を解除することができ、容易に連結部材１３及び不透水部材１１を地盤中から回収することができる。ドレーン装置１０は、改良後の地盤に不透水部材ごと残置されていた従来のドレーン装置と比較して、不透水部材と透水部材とが着脱自在となっており、地盤改良が完了した地盤中から、不透水部材１１を容易に回収することができる。したがって、地盤改良後の土地造成において、廃棄物がなく、将来の掘削作業の妨げにならず、作業効率の向上が図れる。さらに、不透水部材及び連結部材は回収されるので、再利用ができコスト削減が図れる。

次に、上述のようなドレーン装置１０を用いた地盤改良装置１について説明する。地盤改良装置１は、上述のドレーン装置１０と、ドレーン装置１０の不透水部材１１と連結される減圧手段２０とを備える。地盤改良装置１は、図４に示すように、軟弱地盤１００の所定箇所に打設された複数本のドレーン装置１０と、集水管１４と排水管１５とを介して、減圧手段２０と連結され、地盤中の水分を排出する。地盤改良装置１は、図５に示すように、例えば、４本のドレーン装置１０を複数個のＴ型継手２１を組み合わせることにより、地盤中の水分を集水管１４に排水する。集水管１４に流入した水分は、集水管１４と連結された排水管１５へ流入し、排水管１５を通り排水される。地盤改良装置１は、集水管１４と、排水管１５との連結箇所において、バルブ２２が設けられ、排水箇所の制御ができるようになっている。地盤改良装置１は、例えば、図４中の斜線で囲まれた土地Ａにおいてすでに地盤改良が完了しこれ以上の地盤改良を行なわないと所望する場合には、その土地Ａに係るバルブ２２を閉塞することにより、土地Ａの排水が行なわれない。

なお、地盤改良装置１は、図４に示すような減圧手段２０が１箇所しか設けられていない構成に限らず、集水管１４及び排水管１５を組み合わせ減圧手段２０を複数設け、地盤改良を行なうようにしてもよい。

以上のような構成を有する地盤改良装置１は、所定箇所に複数本打設されたドレーン装置１０が、減圧手段２０と連結され、地盤中の水分の排出を行なうことができる。また、地盤改良装置１は、地盤改良後に容易にドレーン装置の連結部材１３及び不透水部材１１を地盤中から回収することができ、従来残置されていた不透水部材を回収することができる。したがって、地盤改良後の土地造成において、廃棄物がなく、将来の掘削作業の妨げとならず、作業効率の向上が図れる。また、不透水部材及び連結部材が回収されるので、再利用ができコスト削減が図れる。

さらに、地盤改良装置１は、ドレーン装置１０の不透水部材１１の上端部１１ａ近傍、すなわち、地表面に臨まされた部分が透明部材により形成されており、減圧手段２０による排水状況が内部の通水状態を視認することにより確認できる。

次に、ドレーン装置１０の軟弱地盤への打設作業及び地盤改良装置１の設置について、図６を用いて説明をする。まず最初に、ドレーン装置１０は、公知の打ち込み装置を使用して軟弱地盤１００に所定の間隔を設けて鉛直に打設される。

まず、ステップＳ１において、透水部材１２を所定の打ち込み長さに切断し、ドラム状のリールに巻きつけるとともに、透水部材１２の上端部１２ａとなる一方の端部に連結部材１３及び不透水部材１１を連結させ、小分けにしたドレーン装置を用意する。この作業は、予め工場において実施するものでもよく、又は、施工現場において行なうようにしてもよい。

次に、小分けされたドレーン装置を打設装置にセットし、所定位置に打設する（ステップＳ２、Ｓ３）。次に、ステップＳ４において、打設されたドレーン装置１０の打設のために形成した穴の埋め戻しを行なうことにより打設を完了する。最後に、ステップＳ５において、打設されたドレーン装置１０の不透水部材１１の上端部１１ａと集水管１４とが連結され、集水管１４と連結された排水管１５、減圧手段２０等により、地盤改良装置１の設置を完了する。

以上のように設置されるドレーン装置１０及び地盤改良装置１は、バルブ２１を設けたことや、不透水部材１１の内部を視認することができるようにしたことにより、効率よく地盤改良が行なえるとともに、従来は地盤改良後は残置されていた不透水部材１１を回収することができる。したがって、軟弱地盤の地盤改良後に、宅地造成などとして土地利用を行う際に、残置されたドレーン材の不透気部が造成作業の障害にならず経済的である。

ドレーン装置の概略を示した断面図である。 透水部材の断面構造を示した斜視図である。 （Ａ）は、ドレーン装置の連結部材の斜視図であり、（Ｂ）は、連結部材の断面図である。 軟弱地盤中に地盤改良装置を設置した様子を示した平面図である。 集水管と連結されたドレーン装置を示した要部拡大斜視図である。 ドレーン装置の打設作業及び地盤改良装置の設置作業を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１ 地盤改良装置、１０ ドレーン装置、１１ 不透水部材、１２ 透水部材、１３ 連結部材、１３ａ 上端部、１３ｂ 下端部、１３ｃ 雌ネジ部、１４ 集水管、１５ 排水管、１６ 芯材、１７ フィルタ、１８ 中空部、１９ アダプタ部、１９ａ 雄ネジ部、２０ 減圧手段、２１ Ｔ型継手、２２ バルブ、１００ 軟弱地盤

Claims (7)

1. 地盤中の水分を排出して地盤改良を行う地盤改良方法に用いられるドレーン装置において、
   不透水性材料により中空部を有するように形成され、上記地盤の地表面から所定の長さを残し上記地盤に打設される不透水部材と、
   透水性材料により中空部を有するように形成され、上記地盤中の所定の深度に打設される透水部材と、
   上記不透水部材及び透水部材のそれぞれの中空部を連通させ、各部材を着脱自在に連結する連結部材とを備えるドレーン装置。
2. 上記不透水部材は、該不透水部材の中空部を視認することができる不透水性材料から形成されていることを特徴とする請求項１記載のドレーン装置。
3. 地盤中の水分を排出して地盤改良を行う地盤改良装置において、
   不透水性材料により中空部を有するように形成され、上記地盤の地表面から所定の長さを残し上記地盤に打設される不透水部材と、透水性材料により中空部を有するように形成され、上記地盤中の所定の深度に打設される透水部材と、上記不透水部材及び透水部材のそれぞれの中空部を連通させ、各部材を着脱自在に連結する連結部とを備える少なくとも１つのドレーン手段と、
   上記ドレーン手段の不透水部材と連結される減圧手段とを備える地盤改良装置。
4. 複数の上記ドレーン手段が設けられ、該ドレーン手段の各々が上記減圧手段との連結を制御するバルブを介して上記減圧手段と連結されることを特徴とする請求項３記載の地盤改良装置。
5. 地盤中の水分を排出して地盤改良を行う地盤改良方法において、
   不透水性材料により中空部を有するように形成された不透水部材と、透水性材料により中空部を有するように形成された透水性部材とが、それぞれの中空部を連通させる着脱自在の連結部によって連結されたドレーン手段を、該不透水部材の上端部が地表面に残こるように上記地盤中に打設し、
   上記ドレーン手段の不透水部材の上端部と減圧手段とを連結し、
   上記減圧手段により、上記ドレーン手段の中空部を減圧することを
   特徴とする地盤改良方法。
6. 複数の上記ドレーン手段を所定の間隔を空けて上記地盤中に打設し、該ドレーン手段の各々が上記減圧手段と連結され、それぞれのドレーン手段の中空部を減圧することを
   特徴とする請求項５記載の地盤改良方法。
7. 上記ドレーン手段が上記減圧手段との連結を制御するバルブを介して上記減圧手段と連結され、上記バルブの開閉を制御し、上記地盤の排水位置を調整することを特徴とする請求項６記載の地盤改良方法。

Images