JP2009127357A - Vertical drain method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、軟弱地盤を改良するため地盤改良工法に係り、より詳しくは軟弱地盤中の間隙水をドレーン材を通して排水して軟弱地盤を圧密化するバーチカルドレーン工法に関する。 The present invention relates to a ground improvement method for improving soft ground, and more particularly to a vertical drain method for draining pore water in the soft ground through a drain material to consolidate the soft ground.
この種のバーチカルドレーン工法は、一般に軟弱地盤上に砂を堆積させてサンドマットを造成した後、このサンドマットを通して地盤中に鉛直ドレーン材を打設し、地盤中の間隙水を前記鉛直ドレーン材内の通水路を通して地表へ導き、さらに前記サンドマット内の間隙を通して側方へ排水させるようにしていた。ところで、前記サンドマットは、高い透水性が求められることから良質な砂が必要である。しかし、近年、川砂などの良質な砂の確保が困難になっており、サンドマットを用いないバーチカルドレーン工法の開発が望まれていた。 In this type of vertical drain method, generally, sand is deposited on soft ground to form a sand mat, and then a vertical drain material is placed in the ground through the sand mat, and the pore water in the ground is removed from the vertical drain material. It was led to the surface of the earth through an internal water passage and further drained to the side through a gap in the sand mat. By the way, since the said sand mat is requested | required of high water permeability, good quality sand is required. However, in recent years, it has become difficult to secure high-quality sand such as river sand, and the development of a vertical drain method that does not use a sand mat has been desired.
そこで、例えば、特許文献1には、地盤中に打設した鉛直ドレーン材の余長部を折り曲げ、この折り曲げ部分を隣接する鉛直ドレーン材の折り曲げ部分と連結して水平ドレーン部とする工法が開示されている。しかし、鉛直ドレーン材の折り曲げ部分を連結して水平ドレーン部とする場合は、圧密沈下に伴う地盤変形に水平ドレーン部が追従できず、連結部からの分断やドレーン材自体の切断などのトラブルが発生し易くなる。
Therefore, for example,
一方、特許文献2には、鉛直ドレーン材の余長部を同じ方向へ折り曲げて、相隣接する鉛直ドレーン材の折り曲げ部分を重ね合せて扁平筒状の接続具内に挿入し、該接続具を介して各鉛直ドレーン材の折り曲げ部分を連接して一連の水平ドレーン部とする工法が提案されている。この工法によれば、前・後ドレーン材が、単に重ね合せた状態で接続具内に納められるので、ドレーン材相互の長手方向でのすべりが許容され、地盤変形に対する追従性が高まるものと期待される。
On the other hand, in
しかしながら、上記特許文献2に記載された工法(バーチカルドレーン工法)によれば、前・後ドレーン材の重ね合せ部分を納める接続具が剛性を有する箱形状となっているため、接続具自体の地盤変形に対する追従性が悪く、場合によっては接続具が地盤変形の方向から大きくずれて、ドレーン材の一方または双方が接続具から離脱し、あるいは接続具のエッジによってドレーン材が損傷を受ける危険がある。
However, according to the construction method (vertical drain construction method) described in the above-mentioned
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、地盤変形に対する追従性に優れた接続具を用いることにより、ドレーン材の離脱防止はもとよりドレーン材の損傷防止を図ることができるバーチカルドレーン工法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and the problem is that by using a connection tool that is excellent in followability to ground deformation, the drain material can be prevented from being detached as well as the drain material. An object of the present invention is to provide a vertical drain method capable of preventing damage.
上記課題を解決するため、本発明は、軟弱地盤中に列状に打設した鉛直ドレーン材の余長部を同じ方向へ折り曲げて、相隣接する鉛直ドレーン材の折り曲げ部分を重ね合せて扁平筒状の接続具内に挿入し、該接続具を介して各鉛直ドレーン材の折り曲げ部分を連接して一連の水平ドレーン部とすることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a flat cylinder in which extra length portions of vertical drain materials placed in a row in soft ground are bent in the same direction, and the bent portions of adjacent vertical drain materials are overlapped. It inserts in a shape-like connection tool, The bending part of each vertical drain material is connected via this connection tool, It is characterized by making it a series of horizontal drain parts.
このように行うバーチカルドレーン工法においては、接続具が柔軟性を有しているので、圧密沈下に伴う地盤変形に容易に追従し、接続具からのドレーン材の離脱が防止されると共に、接続具によるドレーン材の損傷が防止される。 In the vertical drain method performed in this way, since the connecting device has flexibility, it easily follows the ground deformation caused by consolidation settlement and prevents the drain material from being detached from the connecting device. The drain material is prevented from being damaged.
本発明において、上記扁平状態とした接続具の内空幅Wは、接続具に対する鉛直ドレーン材挿入の作業性、得られる水平ドレーン部の直線性等を考慮して、鉛直ドレーン材の幅w、鉛直ドレーン材の厚さtおよび係数Kを含む下記の関係式
W=[w+2t]×K
に基づき、Kを1.1〜1.3の範囲から選択した任意の値を用いて設定するのが望ましい。
In the present invention, the width W of the vertical drain material in consideration of the workability of inserting the vertical drain material into the connection tool, the linearity of the obtained horizontal drain portion, etc. The following relational expression including the thickness t and coefficient K of the vertical drain material W = [w + 2t] × K
It is desirable to set K using an arbitrary value selected from the range of 1.1 to 1.3.
本発明において、上記接続具の長さは、相隣接するドレーン材1の重ね合せ部に必要とする重ね合せ長に応じて設定するが、その長さは、30cm以上望ましくは40cm以上とすれば十分である。
In the present invention, the length of the connecting tool is set according to the overlapping length required for the overlapping portions of the
また、上記袋体は、特にその材種を問うものではないが、生分解性プラスチック材からなるものとするのが望ましい。 Further, the bag body is not particularly limited as to its material type, but is preferably made of a biodegradable plastic material.
本発明に係るバーチカルドレーン工法によれば、柔軟性を有する接続具を用いて隣接する鉛直ドレーン材の折り曲げ部分を接続するので、地盤沈下に伴う地盤変形に接続具が容易に追従し、ドレーン材の離脱防止はもとよりドレーン材の損傷防止を図ることができ、地盤改良に対する信頼性が大きく向上する。 According to the vertical drain method according to the present invention, since the bent portion of the adjacent vertical drain material is connected using a flexible connecting device, the connecting device easily follows the ground deformation accompanying ground subsidence, and the drain material. In addition to preventing detachment, it is possible to prevent damage to the drain material and greatly improve the reliability of ground improvement.
以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1〜3は、本発明に係るバーチカルドレーン工法の一つの実施形態を示したものである。本バーチカルドレーン工法では、軟弱地盤G中に列状に打設した鉛直ドレーン材1、1・・・の余長部を同じ方向へ折り曲げて、相隣接する鉛直ドレーン材1の折り曲げ部分1aを重ね合せて扁平筒状の接続具2内に挿入し、該接続具2を介して各鉛直ドレーン材1の折り曲げ部分1aを連接して一連の水平ドレーン部3とする。
1 to 3 show one embodiment of the vertical drain method according to the present invention. In this vertical drain method, the extra length portions of the
鉛直ドレーン材1は、ここでは帯状をなすプラスチックボードドレーン材からなっている。このプラスチックボードドレーン材は、一例として三次元網目構造の心材を透水性の表皮(不織布)で覆った構造となっており、耐圧性が高いにも拘わらず柔軟性を有している。したがって、その余長部を図示のように90度近く折り曲げても潰れることはなく、その内部には十分なる通水面積が確保される。なお、鉛直ドレーン材1がプラスチックボードドレーン材に限定されないことはもちろんで、より柔軟性に富むファイバードレーン材やペーパードレーン材などを選択することができる。
The
接続具2は、柔軟性を有する袋体からなっている。この接続具2としての袋体は、ここでは図4に示されるように、二つに折り畳んだシートの端縁部を縫着する(縫い目を点線で示す)ことにより製作されている。なお、この接続具2を構成する袋体の材種は、柔軟性を有していれば任意であり、透水性を有していても不透水性であっても、あるいは透明であっても不透明であってもよい。また、この袋体の材種としては、生分解性プラスチック材を用いてもよく、この場合は、数年後に分解して消失するので、環境保全を図る上で有用となる。
The
上記接続具2は、鉛直ドレーン材1を二枚重ねで収納できる必要最小限の大きさとなるようにその内空断面が設定されている。より詳しくは、扁平状態とした接続具2の内空幅Wは、鉛直ドレーン材1の幅w、鉛直ドレーン材1の厚さtおよび係数Kを含む下記の関係式(1)に基づいて設定されている。
W=[w+2t]×K (1)
The connecting
W = [w + 2t] × K (1)
上記(1)式において、係数Kは1.1〜1.3の範囲から選択した任意の値とする。これは、Kが1.1より小さいと鉛直ドレーン材1を二枚重ねの状態で接続具2に挿入することが困難となり、逆にKが1.3超では、二枚重ねの鉛直ドレーン材1が幅方向でずれを起こし易くなるためである。このように接続具2の内空断面を設定することにより、接続具2にドレーン材1を二枚重ねで挿入する際の作業性は良好となり、その上、前・後ドレーン材1の幅方向でのずれが押えられるので、水平ドレーン部3の直線性が保たれ、排水性能は安定的に維持される。
In the above equation (1), the coefficient K is an arbitrary value selected from the range of 1.1 to 1.3. This is because if K is smaller than 1.1, it becomes difficult to insert the
一方、接続具2の長さLは、相隣接する鉛直ドレーン材1の重ね合せ部に必要とする重ね合せ長に応じて設定する。この鉛直ドレーン材1の必要重ね合せ長は、圧密沈下に伴う地盤変形によって生じる長手方向の最大すべり量(ずれ量)よりも大きな値となっており、接続具2の長さLは、前記した鉛直ドレーン材1の必要重ね合せ長よりも長めに設定される。
On the other hand, the length L of the
因みに、「種々の軟弱地盤上の載荷盛土」に対する既往の「土/水連成弾粘塑性二次元FEM解析」から算出した地表面1mあたりの最大相対変位δrと基礎地盤最大沈下量との関係は、図5に示すとおりとなっている。図5より最大沈下量が10mを超える場合であっても、地表面の最大相対変位δrは10cm/m程度であり、現状の鉛直ドレーン材の打設ピッチが最大で3m程度であることを考慮すると、上記した鉛直ドレーン材1の必要重ね合せ長は30cmでも十分であることが分かる。したがって、接続具2の長さLは少なくとも30cmとする。ただし、鉛直ドレーン材1の重ね合せ部分に十分なる排水流路を確保するには、地盤変形後も、ある程度の重ね合せ長が確保されているのが望ましく、安全を見れば接続具2の長さLは、少なくとも40cmとするのがよいといえる。
Incidentally, the relationship between the maximum relative displacement δr per 1 m of the ground surface calculated from the existing “soil / water coupled elastic-viscoplastic two-dimensional FEM analysis” for the “loading embankment on various soft ground” and the maximum subsidence of the foundation Is as shown in FIG. Even if the maximum subsidence amount exceeds 10 m, it is considered that the maximum relative displacement δr of the ground surface is about 10 cm / m, and the current vertical drain material placement pitch is about 3 m at the maximum. Then, it can be seen that the required overlapping length of the above
ここで、各鉛直ドレーン材1の折り曲げ部分1aの長さlは、少なくとも鉛直ドレーン材1の打設ピッチPに上記必要重ね合せ長(接続具2の長さL)を加えた大きさとなるが(図1参照)、接続具2に対する鉛直ドレーン材1の確実な挿入を確認するには、図2によく示されるように、折り曲げ部分1aの先端を接続具2からわずかの長さδだけ突出させるのが望ましい。したがって、折り曲げ部分1aの長さlは、前記突出させる長さδと折り曲げ部分1aの曲げアール部の長さδ´とを見込んで、前記打設ピッチPと接続具2の長さLとを加えた値よりもよりもわずか長めにする(P+L+α)。この場合、余裕代αは5〜10cm程度で十分である。ただし、接続具2として透明なものを用いた場合は、前記した余裕代αは不要である。
Here, the length l of the
本バーチカルドレーン工法の施工に際しては、軟弱地盤G中に所定のピッチPで列状に鉛直ドレーン材1を打設した後、各列の鉛直ドレーン材1の余長部を同じ方向へ折り曲げると共に、各鉛直ドレーン材1の折り曲げ部分1aに前記接続具2を差込む。次に、折り曲げ方向の前側に位置する鉛直ドレーン1の折り曲げ部分1a上の接続具2に対し、後続の鉛直ドレーン材1の折り曲げ部分1aを差込む。この時、接続具2は、折り曲げ部分1aの曲げ基端側(曲げアール部側)にできるだけ寄せるようにし、これによって前・後の鉛直ドレーン材1の重ね合せ部が確実に接続具2内に納まる。
In the construction of this vertical drain method, after the
このようにして隣接する鉛直ドレーン材1の折り曲げ部分1a同士を相互に重ね合せて接続具2を介して連接する作業を繰返し、これによって軟弱地盤Gの地表面には一連の水平ドレーン部3が設置される。接続具2は、上記したように鉛直ドレーン材1を二枚重ねで収納できる必要最小限の内空断面を有しているので、隣接する鉛直ドレーン材1の折り曲げ部分1aの重ね合せ部はほぼ密着する状態でかつ側面が押えられた状態(横ずれが規制された状態)で接続具2内に拘束され、これによって水平ドレーン部3の直線性が確保される。
In this way, the operation of repeatedly connecting the
バーチカルドレーン工法は、通常、地表面に盛土を行うことで完了し、この盛土による載荷重で軟弱地盤G中の間隙水は、鉛直ドレーン材1を通して地表へ導かれ、さらに水平ドレーン部3を通して、例えば、地盤改良域の周囲に設けられた排水溝へ排水される。この場合、前記した盛土の載荷重で柔軟性を有する接続具2が扁平に押し潰されるので、鉛直ドレーン材1の重ね合せ部分は完全に密着する状態となる。これにより各鉛直ドレーン材1を通して地表へ導かれた間隙水は、各接続具2内で隣接する一方の鉛直ドレーン材1の折り曲げ部分1aから他方の鉛直ドレーン材1の折り曲げ部分1aへ円滑に移動し、水平ドレーン部3を通して効率よく排水される。
The vertical drain method is usually completed by embankment on the ground surface, and the pore water in the soft ground G is guided to the ground surface through the
一方、上記排水により軟弱地盤Gの圧密化が進行して、地盤沈下(地盤変形)が起こる。しかし、各接続具2は柔軟性を有しているので、水平ドレーン部3は各接続具2を含めて前記地盤変形に追従する。このとき、接続具2内で前・後の鉛直ドレーン材1の重ね合せ部に相対的なすべりが生じるが、両者の間には、地表面の最大相対変位を考慮した十分なる重ね合せ長が確保されているので、地盤変形後も前・後の鉛直ドレーン材1の重ね合せ状態が維持され、この結果、所望の排水性能が維持される。また、接続具2が柔軟性を有していることから、接続具2によって鉛直ドレーン材1の折り曲げ部分1aが傷付けられることもなく、この面からも排水性能が維持される。
On the other hand, consolidation of the soft ground G progresses due to the drainage, and ground subsidence (ground deformation) occurs. However, since each
ところで、上記のように盛土の載荷重を受けて密着状態にあるドレーン材の相互間に、地盤変形によるすべりを生じさせる場合は、両者間の摩擦抵抗によってドレーン材に大きな張力が発生し、該張力が過大になるとドレーン材が破断してしまう。 By the way, when a slip due to ground deformation occurs between the drain materials that are in close contact under the loading load of the embankment as described above, a large tension is generated in the drain material due to the frictional resistance between the two, If the tension is excessive, the drain material will break.
そこで、図6に示すように、上記した鉛直ドレーン材1(プラスチックボードドレーン材)から採取した二枚の供試材10を重ね合せてせん断試験機11にセットし、せん断試験を行ってドレーン材に発生する張力を確認した。せん断試験機11は、盛土材12が充填された下せん断箱13と同じく盛土材12が充填された上せん断箱14とを備えている。上せん断箱14は、位置を固定した下せん断箱13に重ねて配置され、この状態で図示を略すせん断付与手段により、図6の左方向へ横移動させられるようになっている。また、上せん断箱14の上部側には、その内部の盛土材12に載荷板15を介して載荷重を加える載荷手段(図示略)が配置されている。せん断試験に際しては、二枚の供試材10のうちの一方が下せん断箱13の上面に配置され、その一端部が該下せん断箱13の一側面に突設した固定部材13aに固定される。また、他方の供試材10は、前記一方の供試材10に重ね合せて配置され、その一端部が一方の供試材10と反対方向で、該上せん断箱14の側面に突設した固定部材14aに固定される。
Therefore, as shown in FIG. 6, two
試験は、予め二枚の供試材10の一方にひずみゲージ15を貼付けて、これを、前後方向に整列して配置した下せん断箱13と上せん断箱14との間にセットする。そして、上せん断箱14内の盛土材12に加える載荷重を160kN/m2(盛土高さ10mに相当)と240kN/m2(盛土高さ15mに相当)の二水準に変化させると共に、土質工学学会基準案(JIS T 941−199X)「土とジオテキスタイルの摩擦特性試験方法」に示されるジオテキスタイルの標準引き抜き変位速度1mm/minに準拠する、せん断速度1.0mm/minの条件で上せん断箱14を横移動させて行い、供試材10の合せ面に貼り付けた歪ゲージ15に発生する張力を測定した。
In the test, a
図7は、上記のように行ったせん断試験結果を示したものである。なお、図7では、ドレーン材に発生する張力を1m幅あたりで整理して示している。図7より載荷重を160kN/m2に設定した場合、240kN/m2に設定した場合共に、発生張力は2kN/m以下であり、ドレーン材の公称許容強度20kN/mと比較しても極めて低い値となっている。したがって、上記実施形態において前・後の鉛直ドレーン材1の重ね合せ部分に盛土の載荷重が作用した状態で相対的なすべりが生じても、鉛直ドレーン材1の折り曲げ部分1aが破断する危険が全くないことが明らかとなった。また、試験後、せん断試験機11を解体して供試材10(ドレーン材)の表面状態を観察したところ、全く損傷は認められず、耐久性も十分であることを確認できた。
FIG. 7 shows the result of the shear test performed as described above. In FIG. 7, the tension generated in the drain material is shown per 1 m width. If you set the load mounting from 7 to 160 kN / m 2, both when set to 240kN / m 2, developed tension is less than or equal 2 kN / m, very even compared to nominal
1 鉛直ドレーン材
1a 鉛直ドレーン材の折り曲げ部分
2 接続具
3 水平ドレーン部
G 軟弱地盤
DESCRIPTION OF
Claims (5)
W=[w+2t]×K
に基づき、Kを1.1〜1.3の範囲から選択した任意の値を用いて設定することを特徴とする請求項1に記載のバーチカルドレーン工法。 The following relational expression including the width w of the vertical drain material, the thickness t of the vertical drain material, and the coefficient K is used as the inner space width W of the connecting device in the flat state W = [w + 2t] × K
The vertical drain method according to claim 1, wherein K is set using an arbitrary value selected from a range of 1.1 to 1.3.
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