JP2009046918A - 真空圧密による軟弱地盤改良工法 - Google Patents

Abstract

【課題】気密シートのコストがかからずに気密を確保して真空圧密工法を行うことができ、また、残留沈下が生じないようにした真空圧密による軟弱地盤改良工法を提供する。
【解決手段】この真空圧密による軟弱地盤改良工法は、ドレーン材１１を軟弱地盤Ｇ中に打設し、ドレーン材内を真空ポンプにより減圧することで軟弱地盤中の水をドレーン材を通じて排水させるものあって、軟弱地盤の改良域の周囲に築堤３０を行い、改良域に凹部領域４０を形成し、凹部領域の底面を覆うようにして気密シート４１を敷設し、気密シート上に水Ｗを溜めてから真空ポンプにより減圧を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、軟弱地盤を改良するための真空圧密による軟弱地盤改良工法に関する。

従来のシート式真空圧密による軟弱地盤改良工法の概要図を図７に示す。図７のように、改良区域の軟弱地盤Ｇ上にサンドマットＭを敷設した後、軟弱地盤Ｇ内に一定間隔毎に多数の鉛直ドレーン材Ｄを上部がサンドマットＭ内に埋め込まれるように打設し、その後、サンドマットＭの表面を気密シートＳで覆い、気密シートＳ内を、サンドマットＭ内に埋め込んだ集水管Ｊを通して真空ポンプＰを使用した減圧手段で減圧させる方法が公知である（例えば、下記特許文献１参照）。この従来のシート式真空圧密工法は、軟弱地盤Ｇ中に挿入したドレーン材Ｄ内を減圧することにより大気圧を地盤表面に載荷し圧密及び排水を促進させることで軟弱地盤を改良するものである。このようなシート式真空圧密工法では、改良区域を覆う気密シートとして積層構造の気密シート（例えば、特許文献１では、合成樹脂シートや繊維基材表面に合成樹脂フィルムをラミネートしたもの）を用い、熱融着を利用して接着するなどによって、ほぼ完全な気密状態をつくり出し、充分な負圧による圧密効果を得るようにしている。

また、下記特許文献２のように、透水性の鉛直ドレーン材を改良区域の軟弱地盤中に打設し、鉛直ドレーン材内を減圧手段により減圧することにより軟弱地盤中の水を鉛直ドレーン材を通じて排水させる真空圧密ドレーン工法が公知である。すなわち、図８のように、ドレーン材１１０は軟弱地盤Ｇ中への挿入深さに対応した長さを有し、ドレーン材１１０の上端に気密性キャップ１２０を取り付け、ドレーン材１１０を気密性キャップ１２０を上側にし気密性キャップ１２０の深さが上面１００から地下水位面２００に達するまで軟弱地盤中に挿入する。気密性キャップ１２０は排水用筒材１３０及び集水管１５０を通して減圧手段に通じている。かかる真空圧密ドレーン工法によれば、気密性キャップ１２０の深さ位置以上の部分を気密シール層として利用でき、効率良く軟弱地盤改良を行うことができる。
特許第３２７０９６８号公報 特開２００６−２４１８７２号公報

しかし、図７のシート式真空圧密工法によれば、サンドマットの敷設にコストがかかり、また、ほぼ完全な気密状態をつくるために高価な積層構造の気密シートや熱融着を利用した接着等が必要となり、コストが嵩んでしまう。これに対し、図８の真空圧密ドレーン工法によれば、キャップ付ドレーン材を用い、気密性キャップ１２０の深さ位置以上の部分に位置する改良対象粘土層の上部（例えば１ｍほど）を負圧シール層として利用するので、図７のようなサンドマット及び気密シートの敷設が不要となるが、例えば宅地造成などのような陸上の地盤改良においては、図８の気密性キャップ１２０の深さ位置以上の部分に対応する負圧シール層が未改良となるため、残留沈下が幾分生じるという問題があった。

本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑み、気密シートのコストがかからずに気密を確保して真空圧密工法を行うことができ、また、残留沈下が生じないようにした真空圧密による軟弱地盤改良工法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本実施形態による真空圧密による軟弱地盤改良工法は、ドレーン材を軟弱地盤中に打設し、前記ドレーン材内を真空ポンプにより減圧することで前記軟弱地盤中の水を前記ドレーン材を通じて排水させるようにした真空圧密による軟弱地盤改良工法であって、前記軟弱地盤の改良域の周囲に築堤を行い、前記改良域に凹部領域を形成し、前記凹部領域の底面を覆うようにして気密シートを敷設し、前記気密シート上に水を溜めてから前記真空ポンプにより減圧を行うことを特徴とする。

この真空圧密による軟弱地盤改良工法によれば、軟弱地盤の改良域の周囲に築堤により凹部領域を形成し、凹部領域の底面に敷設した気密シート上に水を溜めてから真空圧密を行うことで負圧が作用するドレーン材に流入する空気を遮断できるので、気密シート下の改良域において気密を確保した真空圧密工法を行うことができる。

すなわち、例えば、気密シートとして簡易なビニールシートを用いた場合、充分な気密効果を得ることができず空気の漏れが生じる可能性があるが、気密シート上に水を溜めておくことで、空気の流入を遮断できる。空気が流入するとドレーン材の負圧が低下するが、少量の水が流入しても負圧を充分に確保できる。このため、気密シートとして、従来のような積層構造のものは不要となり、例えば、厚さ１ｍｍ以下の簡易なビニールシートを用いることができ、また、シートの接着も施工現場での接着剤や接着テープで簡易に行うことができるので、気密シートに関し材料コスト及び接着コストがさほどかからない。さらに、気密シート上に溜めた水が地盤面に圧密荷重として作用するので、圧密効果が増す。

上記真空圧密による軟弱地盤改良工法において、前記ドレーン材の上端に気密性キャップを取り付け、前記ドレーン材を前記気密性キャップの位置が地盤面とほぼ同一となるように打設することで、軟弱地盤において未改良部分がなくなり、残留沈下が生じない。

なお、上記真空圧密による軟弱地盤改良工法では、前記気密性キャップに排水ホースを取り付け、前記排水ホースを前記改良域で延在する集水管に取り付け、前記集水管を介して前記真空ポンプが前記ドレーン材に連通するように構成することができる。

また、前記築堤に遮水層を地下水位以下に達するように形成することが好ましい。

また、前記気密シート上に溜めた水の水位は、前記凹部領域の底面全体の不陸をカバーする高さ以上とすることが好ましい。この場合、真空圧密工程の間に不陸の状態が変わっても水位が常に不陸をカバーする高さ以上となるように管理することが好ましい。

本発明の真空圧密による軟弱地盤改良工法によれば、気密シートに関しコストがかからずに気密を確保して真空圧密工法を行うことができ、また、未改良部分がなくなり残留沈下が生じない。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。図１は本実施の形態による軟弱地盤改良工法において軟弱地盤に打設した垂直ドレーン材、軟弱地盤の改良域の周囲の築堤及び気密シート等を概略的に示す地盤垂直方向の要部断面図である。

図２は図１の鉛直ドレーン材の一例を示し、これを一部切り欠いて示す斜視図である。図３は図２の鉛直ドレーン材（端部を切り欠いて示す）と排水ホースとを連結する気密性キャップを示す斜視図である。図４は図１の鉛直ドレーン材と集水管の水平配置例を示す平面図である。図５は図１の築堤を概略的に示す斜視図である。

図１に示すように、透水性を有するドレーン材１１は、気密性キャップ１２を介して排水ホース１３に連結されている。気密性キャップ１２を上側にし、ドレーン材１１が軟弱地盤Ｇの地盤面１０から軟弱地盤Ｇ中に気密性キャップ１２が地盤面１０とほぼ同一高さとなるように挿入される。軟弱地盤Ｇの地盤面１０から延びた排水ホース１３は集水管１５に接続され、排水路を構成する。

ドレーン材１１は、例えば、図２に示すようなプラスチックボードドレーンから構成され、内部に波型断面の補強材２１が収容された薄型角筒状の多孔質材からなる芯材２２の外周を不織布等からなる透水性被覆材２３にて被覆した構造を有する。なお、ドレーン材１１としては、例えば合成樹脂繊維製の多孔質材からなるケミカルドレーンなど、内部に中空若しくは多孔質の通水路が形成され、それ自体に保形性があるドレーン材を使用できる。

図３に示すように、気密性キャップ１２は、頂部に排水ホース１３が連結され、下端側開口部にドレーン材１１の上端が挿入され、例えばテーピングや接着剤塗布によりドレーン材１１と気密性キャップ１２との間の気密性を確保する。

図４に示すように、図１のドレーン材１１は、軟弱地盤改良対象地に多数本が打ち込まれ、気密性キャップ１２を介して連結された排水ホース１３の先端はそれぞれ集水管１５に連結され、集水管１５を減圧手段である真空ポンプ２０に連通させ、集水管１５、排水ホース１３を通じてドレーン材１１内を減圧し、軟弱地盤Ｇから水を吸い出し、軟弱地盤Ｇの地盤面１０の外部へと排水するようにして真空圧密による軟弱地盤改良を行う。

図１のドレーン材１１は、工場での製造時に、図２，図３のように、予め挿入深さに対応した長さに切断されたドレーン材１１の上端に気密性キャップ１２を取り付け、気密性キャップ１２に排水ホース１３を連結したドレーン材として軟弱地盤改良の施工現場に搬入されることが好ましい。これにより、施工現場においてドレーン材１１の切断や気密性キャップ１２の取り付けや排水ホース１３の気密性キャップ１２への連結が不要となり、現場作業工数が大幅に減り、現場作業の効率が向上し、効率良く軟弱地盤改良を行うことができる。

図１，図４のように、軟弱地盤Ｇの改良域には、多数のドレーン材１１が所定間隔で打設され、気密性キャップ１２を介してドレーン材１１に連結された排水ホース１３が集水管１５に連結され、集水管１５が真空ポンプ２０に連通している。

図１，図５のように、軟弱地盤Ｇの改良域の周囲において築堤し、土盛りをして築堤部３０を形成している。築堤部３０が軟弱地盤Ｇの改良域を包囲するようにして形成されることで築堤部３０の内側に凹部領域４０が形成される。

築堤部３０の上面３０ａの幅方向の略中央に鋼板からなる矢板３１が打設され、遮水層が形成される。矢板３１の下端３２は、図２のように、地下水位２よりも深く粘土層の中に達している。

築堤部３０の内部の凹部領域４０の底面全体を覆うようにして簡易な気密シート４１が敷設される。気密シート４１は築堤部３０の上面３０ａまで延びており、気密シート４１の端部４２が矢板３１の近傍で築堤部３０内に巻き込まれる。ここで、簡易な気密シート４１とは、厚さ１ｍｍ程度以下の安価なビニールシート等であって、フィルム等をラミネートした積層構造を有しないものである。

軟弱地盤Ｇの改良域の凹部領域４０の底面全体を覆う気密シート４１には水Ｗが溜められてから、図４の真空ポンプ２０が作動し真空圧密による軟弱地盤改良が行われる。

次に、本実施の形態の軟弱地盤改良工法による施工例について図６を参照して説明する。図６は、本実施の形態の真空圧密による軟弱地盤改良工法の各工程（Ｓ０１〜Ｓ０７）を説明するためフローチャートである。

図２，図３のような気密性キャップ１２の付いたドレーン材１１を図１のように改良域の軟弱地盤Ｇに所定間隔例えば１ｍ間隔で打設し（Ｓ０１）、地盤面１０上で図４のように排水ホース１３や集水管１５等の配管を行い、負圧作用のための準備を行う。このとき、気密性キャップ１２は地盤面１０とほぼ同一の高さ位置とする。

次に、改良域の周囲で土盛りを行い、例えば１．５ｍ高さの築堤を行い、図１，図５のように築堤部３０を形成する（Ｓ０２）。改良域の周囲に形成した築堤部３０により凹部領域４０が形成される。

次に、図１，図５のように、築堤部３０の上面３０ａの中央部に遮水層の形成のために鋼板製の矢板３１を打設する（Ｓ０３）。なお、遮水層（矢板３１）の下端３２の深度は地下水位２よりも深くかつ粘土層の中とする。

次に、図１のように、改良域の凹部領域４０の地盤面１０全域に簡易な気密シート４１を設置する（Ｓ０４）。なお、簡易な気密シート４１は、例えば、０．２ｍｍ厚さの安価な（積層構造を有しない）ビニールシートを用い、幅４ｍ、長さ１００ｍのロール状で現地に搬入し、気密シート４１の展張を人力で行い、気密シート４１は３０ｃｍ幅を重ねて接着剤で接着する。

次に、築堤部３０の矢板３１近傍の上面３０ａを例えば５０ｃｍ程度掘削し、凹部領域４０内の地盤面１０全域に設置した簡易な気密シート４１の端部４２を巻き込み、粘土を充填して密封する（Ｓ０５）。

次に、図１のように凹部領域４０内で気密シート４１上に例えば約１ｍの水を溜める（Ｓ０６）。このとき、気密シート４１上に溜める水の水位は、施工場所の不陸をカバーできる高さ以上とし、地盤面１０に凹凸があっても、地盤面１０の全域が水で満たされるようにする。

次に、図４の真空ポンプ２０を作動させて負圧作用で真空圧密による地盤改良を行う（Ｓ０７）。なお、この真空圧密工程（Ｓ０７）の間に気密シート４１の下の地盤面１０が沈下しても気密シート４１上の水の水位は常に不陸をカバーできる高さ以上となるように管理する。

以上のように、本実施の形態によれば、真空圧密による地盤改良工法において、改良域の地盤面１０を簡易な気密シート４１で覆うとともに気密シート４１の上部に水を溜め、真空圧密工法を適用して負圧による圧密地盤改良を行うが、このとき、地盤面１０を覆う気密シート４１上に水を溜めることで気密シート４１下で充分な気密を確保することができる。

本実施の形態では、負圧による充分な地盤改良効果を得るために簡易な気密シートと水とを併用している。すなわち、簡易な気密シートとは厚さ１ｍｍ程度以下の安価なビニールシートなどであり、現場での接着は接着剤や接着テープ（ガムテープ）などで行うことができ、簡易な気密シートを用いることで、材料にも接着施工にもコストがかからない。しかし、こうした簡易な気密シートでは充分な気密効果を得ることができず、空気の漏れが生じる可能性がある。そこで、気密シートの上部に水を溜めることで、負圧が作用している気密性キャップ付きのドレーン材（地盤内に打設）に入る空気を遮断することができる。

ドレーン材に空気が流入すると負圧が低下するが、少量の水が流入しても充分な負圧を確保することができる。このように負圧が確保できる理由(1)〜(3)は次のとおりである。

(1)真空ポンプの容量は少量の水が入っても、充分な負圧が確保できるように設計されていること。
(2)土の透水係数は１０^-3〜１０^-4ｃｍ／ｓ程度と小さく、簡易な気密シートからの漏水量は比較的少ないこと。
(3)負圧により空気は膨張するが、水は膨張しないことから漏水量は変化しないため。

また、気密シートの上部に溜めた水は、改良域の地盤面への圧密荷重としても作用するので、改良効果が増加するという利点もある。

これまで地盤改良に真空圧密工法を適用する際には、少量の水の漏れ（吸引）を許容しながら地盤改良を行うという考え方はなかったのに対し、本実施の形態では、真空圧密工法における気密確保に水を利用することで、簡易な気密シートを用いることができ、このため、従来の真空圧密工法に比べて、コストダウンを達成できる。

また、ドレーン材１１の上端の気密性キャップ１２が地盤面１０とほぼ同一の高さ位置であるので、地盤面１０直下から真空圧密を行うことができる。このため、未改良部分がなくなり、残留沈下をなくすことができる。

以上のように本発明を実施するための最良の形態について説明したが、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、本実施の形態では、気密性キャップ１２を付けたドレーン材１１を軟弱地盤に打設し、気密性キャップ１２に排水ホース１３を連結し、排水ホース１３を集水管に接続したが、本発明はかかる工法に限定されず、シートで改良域の地盤面を覆うようにした真空圧密工法や図１０のようなサンドマット式真空圧密工法のような他の工法であってもよいことはもちろんである。

本実施の形態による軟弱地盤改良工法において軟弱地盤に打設した垂直ドレーン材、軟弱地盤の改良域の周囲の築堤及び気密シート等を概略的に示す地盤垂直方向の要部断面図である。 図１の鉛直ドレーン材の一例を示し、これを一部切り欠いて示す斜視図である。 図２の鉛直ドレーン材（端部を切り欠いて示す）と排水ホースとを連結する気密性キャップを示す斜視図である。 図１の鉛直ドレーン材と集水管の水平配置例を示す平面図である。 図１の築堤を概略的に示す斜視図である。 本実施の形態の真空圧密による軟弱地盤改良工法の各工程（Ｓ０１〜Ｓ０７）を説明するためフローチャートである。 従来のシート式真空圧密による軟弱地盤改良工法の概要を説明するための図である。 従来の真空圧密ドレーン工法の概要を説明するための図である。

符号の説明

２ 地下水位
１０ 地盤面
１１ ドレーン材
１２ 気密性キャップ
１３ 排水ホース
１５ 集水管
２０ 真空ポンプ
３０ 築堤部
３１ 矢板
４０ 凹部領域
４１ 気密シート
Ｇ 軟弱地盤
Ｗ 水

Claims (5)

1. ドレーン材を軟弱地盤中に打設し、前記ドレーン材内を真空ポンプにより減圧することで前記軟弱地盤中の水を前記ドレーン材を通じて排水させるようにした真空圧密による軟弱地盤改良工法であって、
   前記軟弱地盤の改良域の周囲に築堤を行い、前記改良域に凹部領域を形成し、
   前記凹部領域の底面を覆うようにして気密シートを敷設し、
   前記気密シート上に水を溜めてから前記真空ポンプにより減圧を行うことを特徴とする真空圧密による軟弱地盤改良工法。
2. 前記ドレーン材の上端に気密性キャップを取り付け、前記ドレーン材を前記気密性キャップの位置が地盤面とほぼ同一となるように打設する請求項１に記載の真空圧密による軟弱地盤改良工法。
3. 前記築堤に遮水層を地下水位以下に達するように形成する請求項１または２に記載の真空圧密による軟弱地盤改良工法。
4. 前記気密シート上に溜めた水の水位は、前記凹部領域の底面全体の不陸をカバーする高さ以上とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の真空圧密による軟弱地盤改良工法。
5. 前記気密シートとして厚さ１ｍｍ以下の簡易なビニールシートを用いる請求項１乃至４のいずれか１項に記載の真空圧密による軟弱地盤改良工法。

Images