JP2009013679A - シート埋設装置、及び、シート埋設方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 密封用のシートを簡易な方法により、しかも、掘削土の仮置き場などの余計な作業や場所を確保する必要なく、経済的に行うことができるシート埋設装置を提供する。
【解決手段】 軟弱地盤２中にシート１１を埋設するシート埋設装置１において、軟弱地盤２を地表面２ａから所定の深さに亘って撹拌又は掘削しながら地表面２ａと略平行な方向に移動する撹拌部１２と、ロール状に巻回されたシート１１を繰り出し可能に支持するシート支持部１３と、シート支持部１３から繰り出されたシート１１を、撹拌部１２によって撹拌又は掘削された軟弱地盤２中に、折り返し後の送り出し方向が地表面２ａと略平行な方向となるように折り返す折り返し部１４とを備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、シート埋設装置に関し、特に、軟弱地盤中にシートを埋設するためのシート埋設装置、及び、シート埋設方法に関する。

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改良する方法として、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。

密封シートを敷設する際には、密封シートからの圧力漏れを防止するために、密封シートの端部をきちんと地盤中に埋設する必要があった。

そこで、従来は、バックホーなどの掘削機により、軟弱地盤の周囲に亘って、所望とする深さの溝を形成し、密封シートを設置し、溝を埋め戻していた（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、密封シートを埋設するための方法としては、上述のように、溝を形成する工程と、密封シートを配置する工程と、掘削土等を埋め戻す工程等を要していた。このため、溝を形成する工程において、掘削された掘削土を埋め戻すまでにこの掘削土を保存するための仮置き場を用意する必要があり、余分な場所を確保する必要が生じていた。また、密封シートの気密性を十分なものとするためには、密封シートをより深く埋設する必要があるが、より深い溝を形成すれば、それだけ、掘削土の量も多くなり、上述の仮置き場の確保が困難となる。

また、掘削を行っても、地盤が軟弱のため、溝が形成されないような超軟弱地盤中における作業では、上述の工程を行うことができず、密封シートの埋設自体が不可能という場合もあった。このような超軟弱地盤における密封シートの埋設は、掘削工程を行わず、密封シートを地盤中に押し込むという方法がとられていたが、密封シートの破損の可能性が高く、十分な気密性を確保することができなかった。

さらに、上述の２つの方法では、各工程を行う際に、多くの作業員を動員する必要があり、経済的ではなかった。

特開２０００−１０４２４１号公報

そこで、本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、軟弱地盤の地盤改良時に敷設する密封用のシートを簡易な方法により、しかも、掘削土の仮置き場などの余計な作業や場所を確保する必要なく、経済的に行うことができるシート埋設装置、及び、シート埋設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、本発明に係るシート埋設装置は、軟弱地盤中にシートを埋設するシート埋設装置において、軟弱地盤を地表面から所定の深さに亘って撹拌又は掘削しながら地表面と略平行な方向に移動する撹拌部と、ロール状に巻回されたシートを繰り出し可能に支持するシート支持部と、シート支持部から繰り出されたシートを、撹拌部によって撹拌又は掘削された軟弱地盤中に、折り返し後の送り出し方向が地表面と略平行な方向となるように折り返す折り返し部とを備える。

また、折り返し部は、シートを折り返す棒状部材からなるようにしてもよい。

また、シート支持部は、シートを軟弱地盤の地表面に対して垂直方向に繰り出すように支持し、折り返し部は、シート支持部の中心軸に対して４５度に傾斜した棒状部材からなり、撹拌部は、折り返し部と略平行に配設されるようにしてもよい。

さらに、本発明に係るシート埋設方法は、軟弱地盤中にシートを埋設するシート埋設方法において、軟弱地盤を地表面から所定の深さに亘って撹拌又は掘削しながら地表面と略平行な方向に移動する撹拌移動工程と、ロール状に巻回されたシートを支持し、繰り出す繰り出し工程と、繰り出し工程から繰り出されたシートを、撹拌移動工程によって撹拌又は掘削された軟弱地盤中に、折り返し後の送り出し方向が地表面と略平行な方向となるように折り返す折り返し工程とを備える。

本発明は、軟弱地盤を地表面から所定の深さに亘って撹拌又は掘削しながら水平移動する撹拌部を有し、その撹拌又は掘削された軟弱地盤中に折り返し後のシートの送り出し方向が地表面と略平行な方向となるように折り返す折り返し部を有するシート埋設装置であるから、従来のように溝を形成することがないため、溝形成の際に生じる掘削土を仮置きする場所やその作業が不要となり、作業効率があがる。すなわち、撹拌部は、シートが地盤中に埋設されるに足りるだけの幅しか撹拌又は掘削せず、しかも、撹拌等を行った後段において、シートが埋設されているので、掘削土が発生することがなく、そのため、掘削土を移動等させる手間が生じず、効率的であり、経済的である。

また、本発明は、撹拌部により軟弱地盤を撹拌又は掘削しながら、シートを地盤中に埋設するので、超軟弱地盤中にシートを埋設する際に行われていた地盤中に押し込む作業とは異なり、シート自体への負担が減り、そのため、シートの破損が発生しない。

以下、本発明に係るシート埋設装置の最良の形態を図面を参照して詳細に説明する。図１及び図２に示すように、シート埋設装置１は、軟弱地盤２中の水分や空気を排出することにより、地盤改良を行う改良方法として周知の大気圧工法の際に用いられる軟弱地盤２を圧密し真空状態にするために地表面２ａに敷設される被覆シート３の端部３ａを地盤中に埋設するための装置である。大気圧工法は、図１に示すように、軟弱地盤２中に打設された鉛直ドレーン材４にポンプ５が接続され、鉛直ドレーン材４を含む軟弱地盤２をシート３により覆い、鉛直ドレーン材４を介して地盤中の水分や空気を排出することにより行われる。本発明においては、軟弱地盤２を覆う被覆シート３は、地盤中に埋設される端部３ａと軟弱地盤２を覆う被覆部３ｂとに分離されたものを使用し、端部３ａとなるシート１１が地盤中に埋設された後、被覆部３ｂと接合される。

図２及び図３に示すように、本発明に係るシート埋設装置１は、軟弱地盤２を地表面２ａから所定の深さに亘って撹拌又は掘削しながら地表面２ａと略平行な方向に移動する撹拌部１２と、ロール状に巻回されたシート１１を繰り出し可能に支持するシート支持部１３と、シート支持部１３から繰り出されたシート１１を、撹拌部１２によって撹拌又は掘削された軟弱地盤２中に地表面２ａと略平行な方向に折り返す折り返し部１４とから構成されている。また、シート埋設装置１は、撹拌部１２、シート支持部１３、折り返し部１４が駆体１５と連結されている。駆体１５は、シート埋設装置１の各部材を所望とする位置となるような駆体であり、軟弱地盤２の地表面２ａ上を移動できるように、車輪１５ａが設けられている。

シート埋設装置１は、図２に示すように、撹拌部１２、シート支持部１３、折り返し部１４を支持する駆体１５を移動させる牽引車１６により牽引される。

牽引車１６は、例えば、土木作業現場において多様されている掘削機として用いられるバックホーなどが用いられる。牽引車１６は、撹拌部１２に駆動力を供給する。

なお、牽引車１６は、上述のように、バックホーなどに限らず、シート埋設装置１を牽引できるものであれば、いかなるものであってもよく、例えば、自動車のようなものであってもよい。

撹拌部１２は、軟弱地盤２に対して略４５°の角度で挿入された、いわゆるエンドレスカッタから構成されている。エンドレスカッタは、例えば、チェーンソーなどの切断装置として用いられる周知のものである。このエンドレスカッタは、例えば、エンドレス状のチェーンと、このチェーンに一定間隔をあけて設けられる多数の切断・撹拌用の小刃と、チェーンに噛合してチェーンに回転駆動力を付与する駆動ギアとを有する。撹拌部１２は、シート１１が容易に軟弱地盤２中に埋設されるように、シート１１が埋設される深さの軟弱地盤２を撹拌しほぐしながら、地表面２ａと略平行な方向に移動する。撹拌部１２は、牽引車１６の駆動源と接続され、エンドレスカッタを駆動させるための駆動力を牽引車１６より得る。また、撹拌部１２は、シート１１が埋設される位置の軟弱地盤２を撹拌することで足りることから、撹拌する幅は、約１０ｃｍ程度でよい。なお、上述のように、周知の切断装置として例示したチェーンソーは、切断を目的として使用するものであるが、ここで用いられる撹拌部１２としてのエンドレスカッタは、軟弱地盤を撹拌しほぐすことを目的とするものであるから、上述のエンドレスカッタの小刃は、軟弱地盤を掻くことができる程度のものでよい。

なお、撹拌部１２は、上述のように、シート１１が埋設される軟弱地盤２を撹拌することに限らず、軟弱地盤２を掘削するようにしてもよい。この場合、撹拌部１２は、エンドレスカッタに代わり、掘削ドリルから構成される。また、掘削ドリルを用いた撹拌部１２であっても、掘削する幅は約１０ｃｍ程度でよいことから、大量の掘削土が発生することはなく、例え掘削土が発生しても、シート１１も撹拌部１２による掘削とほぼ同時に埋設されるので、すぐに埋め戻しに使用されることになる。

また、撹拌部１２は、上述のように軟弱地盤２に対して略４５°の角度で挿入されることに限らず、例えば、軟弱地盤２の鉛直方向に設けられるエンドレスカッタとしてもよい。しかし、均一にシート１１を軟弱地盤２中に配置するためには、後述する折り返し部１４と等距離に位置する、すなわち、軟弱地盤２に対して略４５°の角度に設けられることが好ましい。

シート支持部１３は、ロール状に巻回されたシート１１を繰り出し可能に支持する部材であり、ロール状に巻回されたシート１１を地表面２ａに対して略垂直に繰り出すように駆体１５に設けられている。

折り返し部１４は、シート支持部１３によって繰り出されたシート１１を、シート１１の送り出し方向が地表面２ａと略平行な方向となるように折り返す。すなわち、折り返し部１４は、折り返し後のシート１１の長手方向が、地表面２ａと略平行な方向となるように折り返す。具体的には、折り返し部１４は、軟弱地盤２中の所定の深さまで略４５°の角度に挿入された棒状部材１４ａから構成されている。折り返し部１４は、撹拌部１２のエンドレスカッタが設けられる位置の後段に設けられる。このため、シート支持部１３により繰り出されたシート１１は、容易に軟弱地盤２の所定の深さに挿入されるとともに、折り返し部１４により、その送り出し方向が地表面２ａと略平行な方向となる。また、折り返し部１４は、シート１１の折り返しの際の摩擦抵抗を低減するために、棒状部材を軸とし、この軸に対し、回動自在となる回動部１４ｂが設けられる。なお、折り返し部１４は、シート１１が、埋設された後、軟弱地盤２を覆う被覆シート３の被覆部３ｂと接合するための接合部を一部地表面２ａから臨ませるように折り返す。

なお、折り返し部１４は、上述のように、軟弱地盤２に対して略４５°の角度に設けられることに限らず、シート１１を軟弱地盤２の地表面２ａに対して平行な方向、すなわち、折り返し部１４による折り返し、送り出し方向が地表面２ａと略平行な方向となるように配置できるものであればよく、その角度は、シート支持部１３から繰り出されるシート１１の繰り出し方向に応じて適宜選択される。

以上のような構成を有するシート埋設装置１は、バックホーなどの牽引車１６により牽引され、撹拌部１２により、シート１１が埋設される位置の軟弱地盤２を撹拌又は掘削することによりシート１１を埋設しやすくし、折り返し部１４により、シート支持部１３から繰り出されたシート１１を折り返し、その折り返し後のシート１１の送り出し方向が地表面２ａと略平行な方向となるようにし、シート１１を軟弱地盤２中に埋設する。したがって、シート埋設装置１は、従来のように溝を形成することがないため、溝形成の際に生じる掘削土を仮置きする場所やその作業が不要となり、作業効率があがる。すなわち、撹拌部１２においては、シート１１が軟弱地盤２中に埋設されるに足りるだけの幅しか撹拌又は掘削せず、しかも、撹拌等を行った後段において、シート１１が埋設されるので、掘削土が発生することがなく、そのため、掘削土を移動等させる手間が生じず、効率的であり、経済的である。

さらに、シート埋設装置１は、撹拌部１２により軟弱地盤２を撹拌又は掘削しながら、シート１１を軟弱地盤２中に繰り出すので、超軟弱地盤中にシート１１を埋設する際に行われていた地盤中に押し込む作業とは異なり、シート１１自体への負担が減り、そのため、シート１１の破損が発生しない。

なお、シート埋設装置１は、さらに、後段において、撹拌等された軟弱地盤２中に埋設されたシート１１の周辺を締め固めるために、撹拌部１２によって撹拌等された軌道上を圧接する圧接ローラを設けるようにしてもよい。

次に、上述のシート埋設装置１を用いて、シート１１を軟弱地盤２中に埋設する方法について図４を用いて説明をする。

まず、前処理について説明する。ステップＳ１において、作業者は、被覆シート３の端部３ａにあたるシート１１が埋設される開始位置において、ロール状に巻回されたシート１１の端部を固定するために、掘削機によって、穴を掘削し、穴の側面にシート１１が地表面２ａと略平行となるように延伸されるように固定する。

次に、ステップＳ２において、固定されたシート１１の端部を掘削土により埋め戻す。次に、ステップＳ３において、端部が埋設されたシート１１のロール状部分をシート支持部１３にセットし、シート埋設装置１に牽引車１６を連結する。なお、このとき、牽引車１６としては、ステップＳ１において用いた掘削機を使用するものであってもよいし、別途用意した牽引車を用いてもよい。

次に、ステップＳ４において、撹拌部１２のエンドレスカッタを所定の位置における深さに挿入するとともに駆動させる。なお、このときの撹拌部１２の駆動力は、牽引車１６から得る。

以上のステップＳ１〜Ｓ４を行うことにより、シート埋設装置１の前処理を終了する。続いて、シート埋設方法について説明する。

まず、ステップＳ５において、シート埋設装置１は、撹拌部１２のエンドレスカッタがシート１１が埋設される位置の軟弱地盤２を撹拌等行いながら、地表面２ａ上を所定方向に移動する。この撹拌部１２の撹拌移動工程により、埋設されるシート１１の近傍の軟弱地盤２は撹拌され、ほぐされるので、シート１１を容易に埋設することができる。

次に、ステップＳ６において、シート埋設装置１は、シート支持部１３が牽引車１６の移動に伴って、シート１１を軟弱地盤２の地表面２ａに対して垂直方向に繰り出す。

次に、ステップＳ７において、シート埋設装置１は、折り返し部１４がシート支持部１３によって繰り出されたシート１１を、折り返し後のシート１１の送り出し方向が地表面２ａと略平行な方向となるように折り返す。この折り返し部１４の折り返し工程により、ロール状に巻回されたシート１１を連続的に、埋設することができる。なお、シート埋設装置１は、シート１１を完全に埋設するのではなく、被覆シート３の被覆部３ｂと接合されるための接合部を残して地表面２ａ上に埋設される。

以上のステップＳ５〜Ｓ７の工程を連続的行い、地盤改良が行われ、被覆シート３が敷設される地盤の周囲に亘ってシート１１が埋設される。

最後に、後処理として、ステップＳ８において、埋設されたシート１１（被覆シート３の端部３ａ）の地表面２ａから臨まれた接合部と、被覆シート３の被覆部３ｂとを接合する。このようにして、被覆シート３の端部３ａを地盤中に埋設することができる。

以上のようなシート埋設方法を用いると、従来のように、シート１１が埋設される全域に亘って溝を形成する必要がないため、溝形成の際に生じる掘削土を仮置きする場所やその作業が不要となり、作業効率があがる。すなわち、撹拌部は、シートが地盤中に埋設されるに足りるだけの幅しか撹拌又は掘削せず、しかも、撹拌等を行った後段において、シートが埋設されているので、掘削土が発生することがなく、そのため、掘削土を移動等させる手間が生じず、効率的であり、経済的である。

なお、シート埋設装置１は、上述のように、牽引車１６から駆動力を得ることについて述べたが、これに限らず、別途駆動源を用意するようにしてもよい。また、その駆動源を用いて、牽引式ではなく、自走式とするようにしてもよい。

大気圧工法を用いた地盤改良について説明するための概略図である。 本発明を適用したシート埋設装置の平面図である。 本発明を適用したシート埋設装置の上面図である。 本発明のシート埋設方法を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１ シート埋設装置、２ 軟弱地盤、２ａ 地表面、３ 被覆シート、３ａ 端部、３ｂ 被覆部、４ 鉛直ドレーン材、５ ポンプ、１１ シート、１２ 撹拌部、１３ シート支持部、１４ 折り返し部、１５ 駆体、１５ａ 車輪、１６ 牽引車

Claims (4)

1. 軟弱地盤中にシートを埋設するシート埋設装置において、
   上記軟弱地盤を地表面から所定の深さに亘って撹拌又は掘削しながら該地表面と略平行な方向に移動する撹拌部と、
   ロール状に巻回された上記シートを繰り出し可能に支持するシート支持部と、
   上記シート支持部から繰り出された上記シートを、上記撹拌部によって撹拌又は掘削された上記軟弱地盤中に、折り返し後の送り出し方向が上記地表面と略平行な方向となるように折り返す折り返し部と
   を備えるシート埋設装置。
2. 上記折り返し部は、上記シートを折り返す棒状部材からなることを特徴とする請求項１記載のシート埋設装置。
3. 上記シート支持部は、上記シートを上記軟弱地盤の地表面に対して垂直方向に繰り出すように支持し、
   上記折り返し部は、上記シート支持部の中心軸に対して４５度に傾斜した棒状部材からなり、
   上記撹拌部は、上記折り返し部の棒状部材と、略平行となるように配設されることを特徴とする請求項１のシート埋設装置。
4. 軟弱地盤中にシートを埋設するシート埋設方法において、
   上記軟弱地盤を地表面から所定の深さに亘って撹拌又は掘削しながら該地表面と略平行な方向に移動する撹拌移動工程と、
   ロール状に巻回されたシートを支持し、繰り出す繰り出し工程と、
   上記繰り出し工程から繰り出された上記シートを、上記撹拌移動工程によって撹拌又は掘削された上記軟弱地盤中に、折り返し後の送り出し方向が上記地表面と略平行な方向となるように折り返す折り返し工程と
   を備えるシート埋設方法。

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