JP2011202495A - 軟弱地盤の改良装置及び分岐管 - Google Patents

Abstract

【課題】水平ドレーン材の末端の鉛直ドレーン材まで真空圧を確実に伝え、満遍なく間隙水を排水する。
【解決手段】真空圧密による軟弱地盤の改良装置において、鉛直ドレーン材３と、水平ドレーン材４と、鉛直ドレーン材３と水平ドレーン材４を介して繋がる配管５と、配管５の集水経路に接続された集水桝６と、集水桝６に集水された間隙水を、排水管７を介して排水タンク８へ排水する水中ポンプ９と、配管５に真空圧を負荷する真空ポンプ１０とを備え、配管５は、第１の管部２１と、複数の分岐部２２を介して第１の管部２１と連通し、第１の管部２１の鉛直下方向に配置された第２の管部２３とを有し、第１の管部２１が水平ドレーン材４と連通し、第２の管部２３が集水桝６と連通している。
【選択図】図３

Description

本発明は、泥土による埋め立て地等の軟弱地盤を圧密するための真空圧密による軟弱地盤改良工法に用いる改良装置及び分岐管に関する。

従来、軟弱地盤の改良装置としては、改良地盤中に所定の間隔をおいて設置した鉛直ドレーン材を通じて改良地盤中に真空圧を負荷することで、改良地盤中に改良地盤周辺部と隔離された減圧領域を造り出すようにしたものがある。

図１７に示す改良装置は、改良地盤Ａ中に所定の間隔をおいて設置した鉛直ドレーン材４０と、この各鉛直ドレーン材４０の上端部と接続されるように配置された水平ドレーン材４１と、この水平ドレーン材４１に接続した集水管４２と、改良地盤Ａ上面を前記鉛直ドレーン材４０、水平ドレーン材４１及び集水管４２とともに被覆する密封シート４４と、前記集水管４２に真空タンク４５を介して接続する真空ポンプ４６とを有するものである。

図１７に示す装置を用いた改良工法では、真空ポンプ４６を稼働させ、この真空ポンプ４６からの真空圧で真空タンク４５内が所定の減圧度に達すると、減圧逆止弁（図示しない）が開き、これに接続する集水管４２が減圧される。次いで、この集水管４２に接続する水平ドレーン材４１に真空圧が伝播し水平ドレーン材４１が減圧される。さらにこの水平ドレーン材４１に上端部が接続する鉛直ドレーン材４０に真空圧が伝播し、鉛直ドレーン材４０内を所定の真空圧（例えば、０．４気圧以下）とする。
さらに鉛直ドレーン材４０内の真空圧は、鉛直ドレーン材４０周囲の地盤Ａへと伝播し、鉛直ドレーン材４０を中心にその周囲の地盤を減圧状態の領域（以下、減圧領域という）とする。

真空圧は、減圧領域となった鉛直ドレーン材４０周りの地盤から、さらに外側周りの地盤へと伝播してゆき、この結果、鉛直ドレーン材４０へと向かう地盤加圧（水圧、土圧）が発生する。

この地盤加圧に従って、鉛直ドレーン材４０周囲の地盤に含まれる間隙水は鉛直ドレーン材４０に向かって吸い出され、鉛直ドレーン材４０、水平ドレーン材４１及び集水管４２を排水経路として排水され、これに伴って鉛直ドレーン材４０周囲の地盤のさらに外側周りの地盤も減圧領域となる。

こうして、鉛直ドレーン材４０を中心にしてその周囲の地盤に減圧領域が広がり、やがて改良地盤Ａ全域が減圧領域となり、同時に鉛直ドレーン材４０を中心にして圧密、強度増加が進行し、改良地盤Ａ全域の圧密、強度増加が行われることになる。

特許第３６５６２１７号公報

ところで、従来の改良装置にあっては、真空ポンプ４６からの真空圧の伝播経路である、真空ポンプ４６、真空タンク４５、集水管４２、水平ドレーン材４１及び鉛直ドレーン材４０が、そのまま改良地盤から吸い出された間隙水の排水経路となっている。

このため、この改良装置によれば、真空圧を負荷した当初、集水管４２内には、鉛直ドレーン材４０及び水平ドレーン材４１を通じて改良地盤Ａからの間隙水が改良地盤Ａ中の空気とともに一気に大量に流れ込んで該集水管４２内を満たし、集水管内に水と空気が混在することで真空ポンプ４６からの真空圧が鉛直ドレーン材４０へ伝わらないか、あるいは伝わりにくくなってしまい、改良効率を著しく阻害していた。

このような問題に対して、集水管４２の集水経路上に、気水分離用の排水タンクを設けた軟弱地盤の改良装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この種の改良装置では、鉛直ドレーン材４０及び水平ドレーン材４１を介して集水された間隙水の経路と真空圧の伝搬経路とが集水管４２内で同一であったものが、重力にしたがって間隙水が排水タンクに流れ込むことによって分離される。そして、この改良装置は、排水タンクで集水した間隙水を、ポンプによって改良地盤外へ排出する。

このように、改良装置は、集水管４２において同一であった間隙水の集水経路と真空圧の伝搬経路とを排水タンクによって分離しているため、排水タンクの設置位置までは、間隙水の集水経路と真空圧の伝搬経路は同一となる。

一方、１本の集水管に対して排水タンクを多数設置すると、その分、排水タンク内の間隙水を排出する水中ポンプも多数用意する必要が生じ、また、排水タンクの設置や撤去のための工数が増加してしまう。また、複数の水平ドレーン材４１によってある程度間隙水が集まったところで排水タンクへ流水させることが効率的であることから、排水タンクの設置位置は、集水管４２の端部ではなく、改良域の中央部が望ましい。

すなわち、排水タンクを用いて間隙水の集水経路と真空圧の伝搬経路とを分離するこの種の改良装置を実際に施工しようとすると、排水タンクは集水管４２の末端に設置する方法は現実的ではない。しかし、これでは、集水管４２の末端位置では、間隙水の集水経路と真空圧の伝搬経路とが分離されず、当該位置に接続された水平ドレーン材４１及び鉛直ドレーン材４０まで真空圧が伝達されにくくなり、均一な改良地盤成形の目的に反する。

そこで、本発明は、集水管の末端のドレーンまで真空圧を確実に伝えることにより、満遍なく間隙水を排水することができる軟弱地盤の改良装置及び分岐管を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明にかかる軟弱地盤の改良装置は、改良地盤中に真空圧を負荷することで、上記改良地盤中に改良地盤周辺部と隔離された減圧領域を造り出す軟弱地盤の改良装置において、上記改良地盤中に所定の間隔をおいて設置した複数の鉛直ドレーン材と、上記鉛直ドレーン材と繋がる配管と、上記配管の集水経路に接続された１又は複数の集水桝と、上記集水桝に集水された間隙水を、排水管を介して上記改良地盤外の排水タンクへ排水する水中ポンプと、上記配管に真空圧を負荷する真空ポンプとを備え、上記配管は、上記真空ポンプが接続された第１の管部と、所定の間隔で設けられた複数の分岐部を介して上記第１の管部と連通し、上記第１の管部の鉛直下方向に配置された第２の管部とを有し、上記第２の管部が上記鉛直ドレーン材及び上記集水桝と連通しているものである。

また、本発明にかかる軟弱地盤の改良装置は、改良地盤中に真空圧を負荷することで、上記改良地盤中に改良地盤周辺部と隔離された減圧領域を造り出す軟弱地盤の改良装置において、上記改良地盤中に所定の間隔をおいて設置した複数の鉛直ドレーン材と、上記鉛直ドレーン材と繋がる配管と、上記配管の集水経路に接続された１又は複数の集水桝と、上記集水桝に集水された間隙水を、排水管を介して上記改良地盤外の排水タンクへ排水する水中ポンプと、上記配管に真空圧を負荷する真空ポンプとを備え、上記配管は、複数の第１の管材と、複数の第２の管材と、複数の分岐管と、複数のドレーン連結管とを備え、上記分岐管は、一対の上記第１の管材が接続される第１の接続部と、一対の上記第２の管材が接続される第２の接続部と、上記第１の接続部及び上記第２の接続部を分岐させる分岐部とを有し、上記ドレーン連結管は、一対の上記第２の管材が接続される接続口と、上記鉛直ドレーン材と繋がる連結口とを有し、上記第１の管材は、上記真空ポンプが接続され、上記第２の管材は、上記集水桝と連通するとともに、上記分岐管を介して上記第１の管材の鉛直下方向に配置されているものである。

また、本発明にかかる軟弱地盤の改良装置は、改良地盤中に真空圧を負荷することで、上記改良地盤中に改良地盤周辺部と隔離された減圧領域を造り出す軟弱地盤の改良装置において、上記改良地盤中に所定の間隔をおいて設置した複数の鉛直ドレーン材と、上記鉛直ドレーン材と繋がる配管と、上記配管の集水経路に接続された１又は複数の集水桝と、上記集水桝に集水された間隙水を、排水管を介して上記改良地盤外の排水タンクへ排水する水中ポンプと、上記配管に真空圧を負荷する真空ポンプとを備え、上記配管は、複数の第１の管材と、複数の第２の管材と、上記第１の管材及び上記第２の管材が接続されるとともに上記鉛直ドレーン材と繋がる分岐管とを備え、上記分岐管は、一対の上記第１の管材が接続される第１の接続部と、一対の上記第２の管材が接続されるとともに上記鉛直ドレーン材と繋がる第２の接続部と、上記第１の接続部及び上記第２の接続部を分岐させる分岐部とを有し、上記第１の管材は、上記真空ポンプが接続され、上記第２の管材は、上記集水桝と連通するとともに、上記分岐管を介して上記第１の管材の鉛直下方向に配置されているものである。

また、本発明にかかる分岐管は、改良地盤中に埋設された鉛直ドレーン材を介して上記軟弱地盤中に真空圧を負荷する真空ポンプと接続された第１の管材が接続される第１の接続部と、上記鉛直ドレーン材と繋がるとともに、上記第１の管材の鉛直下方向に配置されて上記鉛直ドレーン材を介して集水された上記軟弱地盤中の間隙水を集水する集水桝と接続された第２の管材が接続される第２の接続部と、上記第１の接続部及び上記第２の接続部を分岐させる分岐部とを有するものである。

また、本発明にかかる軟弱地盤の改良装置は、改良地盤中に真空圧を負荷することで、上記改良地盤中に改良地盤周辺部と隔離された減圧領域を造り出す軟弱地盤の改良装置において、上記改良地盤中に所定の間隔をおいて設置した複数の鉛直ドレーン材と、上記改良地盤上面で、上記鉛直ドレーン材と接続される水平ドレーン材と、上記鉛直ドレーン材と上記水平ドレーン材を介して繋がる配管と、上記配管の集水経路に接続された１又は複数の集水桝と、上記集水桝に集水された間隙水を、排水管を介して上記改良地盤外の排水タンクへ排水する水中ポンプと、上記配管に真空圧を負荷する真空ポンプとを備え、上記配管は、第１の管部と、所定の間隔で設けられた複数の分岐部を介して上記第１の管部と連通し、上記第１の管部の鉛直下方向に配置された第２の管部とを有し、上記第１の管部が上記水平ドレーン材と連通し、上記第２の管部が上記集水桝と連通しているものである。

本発明によれば、二重構造の配管内において所定間隔で設けられた複数の分岐部により負圧経路と排水経路とを分離することによって、負圧経路と排水経路とが配管の全体に亘って分離され、配管内の負圧経路の末端部まで高真空度を維持することができる。したがって、本発明は、改良地盤内の何れの箇所においても高真空圧を維持することができ、改良地盤全体に亘って、均一に仕上げることができる。

軟弱地盤の改良装置が施工された改良地盤を示す平面図である。 軟弱地盤に設置された鉛直ドレーン材及び水平ドレーン材を示す図である。 軟弱地盤の改良装置を示す模式図である。 改良地盤に設置された改良装置を示す斜視図である。 水平ドレーン材と配管との結合箇所を示す斜視図である。 鉛直ドレーン材を示す断面図である。 第１、第２の管材を分岐管で連結して構成される配管を示す分解斜視図である。 第１、第２の管材を分岐管で連結して構成される配管を示す分解斜視図である。 他の分岐管構成を示す図である。 他の配管構成を示す図である。 他の分岐管を示す斜視図である。 他の軟弱地盤の改良装置を示す模式図である。 改良地盤に設置された他の改良装置を示す斜視図である。 改良地盤に設置された他の改良装置を示す斜視図である。 接続部材が接続されるドレーン連結管を示す分解斜視図である。 接続部材が接続される分岐管を示す分解斜視図である。 従来の軟弱地盤の改良装置を示す図である。

以下、本発明が適用された軟弱地盤の改良装置について図面を参照しながら詳細に説明する。この軟弱地盤の改良装置１は、湖沼周囲の埋立造成区域や、泥土による埋立地等の軟弱地盤中に真空圧を負荷することにより、改良地盤の周辺部と隔離された減圧領域を作り出す軟弱地盤の改良装置である。

［全体構成］
図１〜図４に示す改良装置１は、改良地盤２上を密封シート（図１７参照）で被覆するとともに改良地盤２中に真空圧を負荷することで、改良地盤２中に改良地盤周辺部と隔離された減圧領域を造り出す軟弱地盤の改良装置である。この改良装置１は、改良地盤２中に所定の間隔をおいて設置された複数の鉛直ドレーン材３と、改良地盤２の上面で複数の鉛直ドレーン材３と接続される水平ドレーン材４と、複数の水平ドレーン材４と接続され、改良地盤２中の間隙水が集水される配管５と、改良地盤２に設置され、配管５の集水経路に接続された集水桝６と、集水桝６に集水された間隙水を、排水管７を介して改良地盤２外の排水タンク８へ排水する水中ポンプ９と、吸引管１１を介して配管５に真空圧を負荷する真空ポンプ１０とを備える。

そして、改良装置１は、図２に示すように、改良地盤２中に所定間隔で鉛直ドレーン材３を打設し、地表面に突き出た鉛直ドレーン材３の余長部が水平ドレーン材４の上に重ねられ、ステイプラーにより接続される。水平ドレーン材４は、略直交する方向に配設された配管５上に配置され、その交差部において配管５に接続される。

配管５は、集水桝６と接続されるとともに、吸引管１１を介して真空ポンプ１０が接続され、真空ポンプ１０によって配管５内が減圧されることにより、水平ドレーン材４及び鉛直ドレーン材３を介して吸い上げられた改良地盤２中の間隙水が流入し、集水桝６へ排水する。

［鉛直ドレーン］
鉛直ドレーン材３は、図６に示すように、改良地盤２中の間隙水が通水する芯材１２と、芯材１２の周囲に設けられ改良地盤２中の間隙水が透過するフィルタ１３とを有する。芯材１２は、長尺体の両面に長手方向に亘る隔壁が幅方向に複数立設されることにより、長手方向に改良地盤２内の水分の通水路となる溝１２ａが複数形成されている。この芯材１２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、改良地盤２への打設後においても十分な通水路を確保するための形状保持性を有する材料、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、その他の樹脂材料を用いて形成される。また、芯材１２は、例えば生分解性の樹脂材料で形成することにより、改良地盤２中に残置した場合にも環境負荷を低減させることができる。

芯材１２の周囲を覆うフィルタ１３は、透水性を有する材料、例えばポリエステル製の不織布から形成されている。フィルタ１３は、芯材１２の周囲に巻回され、熱溶着等によって接着されることにより芯材１２の周囲を覆う。また、フィルタも、芯材同様に、例えば生分解性の不織布で形成することにより、環境負荷を低減させることができる。

鉛直ドレーン材３は、予め製造工場において、前述のように芯材１２をフィルタ１３で覆うことにより製造されるとともに、ロール状に巻回された後、施工現場となる改良地盤２に搬入され、改良地盤２に所定間隔で打設される。次いで、鉛直ドレーン材３は、地表に突出されている余長部を水平ドレーン材４の上に重ねて接続される。

［水平ドレーン］
水平ドレーン材４は、鉛直ドレーン材３と同様に、芯材と、芯材を覆うフィルタとを有し、長尺状に形成されている。芯材は、例えば、硬質塩化ビニル、ポリエチレン、その他の樹脂材料を用いてエンボス加工により形成され、フィルタは、ポリエステル系不織布から形成されている。また、水平ドレーン材４は、芯材、フィルタともに、例えば生分解性材料により形成することにより、環境負荷を低減させることができる。かかる水平ドレーン材４は、地盤変形への追従性及び通水性能に優れ、かつ軽量で作業効率もよい。また、水平ドレーン材４は、配管５と接続され、配管５を介して真空圧が伝搬されるとともに、鉛直ドレーン材３が吸引した改良地盤２中の間隙水を配管５へ流す。

［配管］
複数の水平ドレーン材４と接続される配管５は、図３に示すように、第１の管部２１と、所定の間隔で設けられた複数の分岐部２２を介して第１の管部２１と連通し、第１の管部２１の鉛直下方向に配置された第２の管部２３とを有し、第１の管部２１が水平ドレーン材４と連通し、第２の管部２３が後述する集水桝６と連通している。

配管５は、例えば、硬質塩化ビニル、ポリエチレン、その他の樹脂材料を用いて形成されている。図５に示すように、第１の管部２１は、略中空円筒形に形成され、水平ドレーン材４と結合される所定の結合箇所に孔開部２５が複数形成されている。孔開部２５は、例えば水平ドレーン材４の交差方向に形成されたスリット形状をなし、また、周囲に砂塵混入防止用のフィルタ２６が巻回されている。また、第２の管部２３は、略中空円筒形に形成され、第１の管部２１より流入した間隙水を集水桝６へ流出させる排水口２４が形成されている。分岐部２２は、第１の管部２１と第２の管部２３とを連続させるものであり、所定間隔、例えば４〜５ｍおきに、複数設けられている。

配管５は、改良地盤２に、第１の管部２１の鉛直下方に第２の管部２３が位置するように設置される。また、配管５は、図１に示すように、改良地盤２に一定方向に亘って略平行に配設された複数の水平ドレーン材４を横断するように設置され、水平ドレーン材４との交差部に設けた孔開部２５を介して複数の水平ドレーン材４と第１の管部２１とが連通される。また、配管５は、吸引管１１を介して第１の管部２１と真空ポンプ１０とが連結され、第１の管部２１を介して真空圧が水平ドレーン材４及び鉛直ドレーン材３へ伝搬される。さらに、配管５は、第２の管部２３が長手方向の略中間に設置されている集水桝６と連結される。

このような配管５は、真空ポンプ１０によって内部が減圧されることにより、各鉛直ドレーン材３によって負圧吸引された間隙水が水平ドレーン材４を介して第１の管部２１へ流入するとともに、重力により所定間隔で設けられた分岐部２２を介して第２の管部２３へ落下する。これにより、配管５は、間隙水の流路と、真空圧の伝搬経路とを、全長に亘って分離することができる。

［集水桝］
集水桝６は、第２の管部２３に流れる間隙水を集水するものであり、例えば、図１に示すように、第２の管部２３の長手方向の略中間位置且つ水平ドレーン材４間で、第２の管部２３の下方に設置されている。集水桝６は、内部に水中ポンプ９が設けられ、第２の管部２３を通して集水された間隙水を、排水管７を介して、改良地盤２外に設置されている排水タンク８に排水する。なお、集水桝は、配管５の長さに応じて、第２の管部２３の長手方向の中間位置に１つ、又は等間隔で複数設けられる。

［配管］
また、配管５は、第１の管部２１、分岐部２２及び第２の管部２３を備えた一体成型品として形成しても良く、あるいは図７に示すように、第１の管材３１及び第２の管材３３を継手となる分岐管３２によって接続することにより形成してもよい。第１の管材３１及び第２の管材３３は、例えば硬質塩化ビニル、ポリエチレン、その他の樹脂材料を用いて成型された中空円筒形状を有する。

また、分岐管３２は、第１の管材３１の端部が嵌合する一対の嵌合口を備えた第１の嵌合部３４と、第２の管材３３の端部が嵌合する一対の嵌合口を備えた第２の嵌合部３５と、第１の嵌合部３４及び第２の嵌合部３５を連結する連結部３６とを備え、全体を略Ｈ字状に形成されている。

第１の管材３１及び第２の管材３３は、いずれも４ｍ〜５ｍの長さを有し、分岐管３２の第１の嵌合部３４及び第２の嵌合部３５の各嵌合口に４ｍ〜５ｍ間隔で嵌合する。このとき、第１の管材３１及び第２の管材３３は、真空圧を維持するように、各嵌合部３４，３５と気密に嵌合される。なお、配管５の端部を構成する分岐管３２は、図８に示すように第２の管材３３に一方の嵌合口のみを形成し、あるいは、一対の嵌合口の一方を塞ぐことにより、第２の管材の両端を閉塞する。

また、分岐管３２は、図９に示すように、第１の嵌合部３４及び連結部３６ａを有する第１の分岐管と、第２の嵌合部３５及び連結部３６ｂを有する第２の分岐管との各連結部３６ａ，３６ｂを連結することにより形成するようにしてもよい。

また、配管５は、図１０に示すように、水平ドレーン材４との連結口３７を備えたドレーン連結管３８を用いてもよく、第１の管材３１を分岐管３２及びドレーン連結管３８を介して連結してもよい。この場合、配管５は、例えば、分岐管３２とドレーン連結管３８を交互に介在させてもよく、複数の連結管３８に対して一つの分岐管３２の割合で介在させてもよい。

連結口３７は、中空円筒形状に形成されたドレーン連結管３８の外周面より突設された、水平ドレーン材４の先端が気密に装着可能な中空平板形状の凸部である。連結口３７は、水平ドレーン材４の先端が外面に被覆され、あるいは水平ドレーン材４の先端が中空内部に挿入されることにより連結され、適宜テープ等で補強される。また、連結口３７は、水平ドレーン材４を引き込みやすくするために、先端が幅狭のテーパ状に形成してもよい。

また、配管５は、図１０に示すように、第２の管材３３と集水桝６とを継手となる集水管３０によって接続してもよい。集水管３０は、第２の管材３３の端部が嵌合する一対の嵌合口３０ａと、集水桝６と接続する接続口３０ｂとが形成されている。

さらに、配管５は、図１１に示すように、第１の嵌合部３４、第２の嵌合部３５、連結部３６を備えるとともに、第１の嵌合部３４に水平ドレーン材４との連結口３７が形成された分岐管３９を用いてもよい。

［施工］
このような改良装置１は、図１に示すように、改良地盤２に鉛直ドレーン材３を１〜２ｍ間隔で打設する。鉛直ドレーン材３は、予め長尺に形成されるとともにリール状に巻き取った状態で改良地盤２に搬入され、公知の打ち込み装置を用いて鉛直に打設される。打設後は、鉛直ドレーン材３は、改良地盤２の地表より数十ｃｍほど突出した状態で切断される。なお、打設後は、改良地盤２に形成された打設時の孔を埋め戻す。

次いで、水平ドレーン材４を改良地盤２の地表に設置する。水平ドレーン材４は、ロール状に巻回されて現場に搬入される。水平ドレーン材４の巻回体は軽量であり、人力により転動させながら敷設していく。敷設後、地表から突出した鉛直ドレーン材３の先端を水平ドレーン材４の上に重ね、ステイプラーにより接続する。

次いで、配管５及び集水桝６を改良地盤２の地表に設置する。配管５は、複数の水平ドレーン材４を横断するように設置され、第１の管部２１は、孔開部２５及びフィルタ２６が設けられた接続箇所の各々にそれぞれ水平ドレーン材４が接続される。また、配管５は、分岐部２２を介して第１の管部２１の鉛直下側に第２の管部２３が位置されるように設置される。

集水桝６は、第２の管部２３の長手方向の略中間位置に、改良地盤２を必要な深さまで掘削して配置する。また、集水桝６は、例えば一つの配管５に対して一つ設けられ、図１に示す例では、二つ設置されている。また、集水桝６は、水中ポンプ９が設置されるとともに、水中ポンプ９から排出される間隙水を排水タンク８へ送る排水管７と連結される。

改良装置１が設置された後、改良地盤２は、密封シートで覆われる。そして、真空ポンプ１０を稼働させると、吸引管１１を介して配管５の第１の管部２１（第１の管材３１）、水平ドレーン材４及び鉛直ドレーン材３の各内部が減圧され、所定の真空圧とされる。真空圧は、減圧領域となった鉛直ドレーン材３周りの地盤から、さらに外側周りの地盤へと伝播してゆき、この結果、鉛直ドレーン材３へと向かう地盤加圧（水圧、土圧）が発生する。この地盤加圧に従って、鉛直ドレーン材３周囲の地盤に含まれる間隙水は、鉛直ドレーン材３に向かって吸い出され、鉛直ドレーン材３、水平ドレーン材４及び配管５を排水経路として排水される。

このとき、改良装置１は、水平ドレーン材４を介して間隙水が第１の管部２１（第１の管材３１）に流れ込み、当該第１の管部２１（第１の管材３１）内を間隙水が通過する過程で所定間隔で設けられた複数の分岐部２２（分岐管３２）により間隙水のみ第２の管部２３（第２の管材３３）に流れ落ちることによって、配管５内において排水経路と負圧経路とを分離する。

このようにして、改良装置１は、上述した二重構造の配管５内において所定間隔で設けられた複数の分岐部２２（分岐管３２）により負圧経路と排水経路とを分離することによって、負圧経路と排水経路とが配管５の全体に亘って分離され、配管５内の負圧経路の末端部まで高真空度を維持することができる。したがって、改良装置１は、改良地盤２内の何れの箇所においても高真空圧を維持することができ、改良地盤２全体に亘って、均一に仕上げることができる。

なお、改良装置１は、第２の管部２３に流れ落ちた間隙水を集水桝６に溜め、水中ポンプ９により排水管７を介して、改良地盤２外に設置されている排水タンク８に排水している。

［改良装置］
次いで、本発明が適用された他の軟弱地盤の改良装置について説明する。なお、上述した改良装置１と同じ構成については、同一の符号を付してその詳細を省略する。図１２及び図１３に示すように、この改良装置５０は、改良地盤２中に所定の間隔をおいて設置された複数の鉛直ドレーン材３と、改良地盤２の上面で複数の鉛直ドレーン材３と接続される水平ドレーン材４と、複数の水平ドレーン材４と接続され、改良地盤２中の間隙水が集水される配管５１と、改良地盤２に設置され、配管５１の集水経路に接続された集水桝６と、集水桝６に集水された間隙水を、排水管７を介して改良地盤２外の排水タンク８へ排水する水中ポンプ９と、吸引管１１を介して配管５１に真空圧を負荷する真空ポンプ１０とを備える。鉛直ドレーン材３、水平ドレーン材４、集水桝６、排水管７、排水タンク８、水中ポンプ９、真空ポンプ１０、及び吸引管１１は、上述した改良装置１と同じ構成であるので、詳細は省略する。

改良装置５０は、改良地盤２中に打設された鉛直ドレーン材３の地表面に突き出た余長部が水平ドレーン材４の上に接続される。そして、改良装置５０は、水平ドレーン材４が、配管５１の第１の管部５２の鉛直下側に配設された第２の管部５３に接続されるものである。

［配管］
配管５１は、第２の管部５３が集水桝６と接続され、第１の管部５２が吸引管１１を介して真空ポンプ１０と接続され、真空ポンプ１０によって配管５１内が減圧されることにより、水平ドレーン材４及び鉛直ドレーン材３を介して吸い上げられた改良地盤２中の間隙水が第２の管部５３に流入し、そのまま集水桝６へ排水する。

改良装置５０では、第１の管部５２に真空ポンプ１０が接続され、第１の管部５２の鉛直下側に配設された第２の管部５３に水平ドレーン材４が接続されることにより、間隙水が第２の管部５３を流れ、空気が第１の管部５２を流れる。すなわち、第１の管部５２に間隙水と空気とが共に流れることがなく、改良域の端部から負圧経路と排水経路を分離でき、より効率的な改良を行うことができる。

配管５１は、例えば、硬質塩化ビニル、ポリエチレン、その他の樹脂材料を用いて形成されている。また、配管５１は、図１２及び図１３に示すように、真空ポンプ１０が接続される第１の管部５２と、第１の管部５２と分岐部５４を介して連通し鉛直下側に設けられる第２の管部５３とを有する。

第２の管部５３は、水平ドレーン材４が接続される連結口５５と、水平ドレーン材４より流入した間隙水を集水桝６へ流出がさせる排水口５６が形成されている。連結口５５は、例えば、中空円筒形をなし、水平ドレーン材４の先端部に取り付けられた接続部材６０の先端が気密に挿入されることにより水平ドレーン材４が連結される。

ここで、図１４及び図１５を参照しながら、水平ドレーン材４の先端に取り付けられる接続部材６０について説明する。接続部材６０は、水平ドレーン材４を第２の管部５３の連結口５５に接続するための部材であり、ポリプロピレン樹脂等を用いて中空板状に成型されている。接続部材６０は、水平ドレーン材４の先端が挿入する矩形状の挿入孔６１と、連結口５５に挿入する中空円筒形の嵌合凸部６２が形成されている。

そして、接続部材６０は、挿入孔６１に水平ドレーン材４が挿入された後、ステイプラーによって水平ドレーン材４の挿入端が接続される。これにより、接続部材６０は、水平ドレーン材４の抜け止めを図ることができる。また、接続部材６０は、水平ドレーン材４をステイプラーで接続した後、粘着テープで部材本体との境界を封止してもよい。これにより、接続部材６０は、水平ドレーン材４との接続箇所を密封することができ、減圧時にも挿入孔６１からの空気の流入出を防止することができる。

水平ドレーン材４が接続された接続部材６０は、第２の管部５３に設けられた連結口５５に嵌合凸部６２が挿入されることにより、第２の管部５３と気密に接続する。

配管５１の分岐部５４は、第１の管部５２と第２の管部５３とを分岐させることにより負圧経路と排水経路とを分離させるものであり、所定間隔、例えば４〜５ｍおきに、複数設けられている。

このような配管５１は、改良地盤２に、第１の管部５２の鉛直下方に第２の管部５３が位置するように設置される。また、配管５１は、図１３に示すように、改良地盤２に一定方向に亘って略平行に配設された複数の水平ドレーン材４を横断するように設置され、水平ドレーン材４との交差部に設けた連結口５５を介して複数の水平ドレーン材４と第２の管部５３とが連通される。また、配管５１は、吸引管１１を介して第１の管部５２と真空ポンプ１０とが連結される。さらに、配管５１は、第２の管部５３が長手方向の略中間に設置されている集水桝６と連結される。

真空ポンプ１０が作動すると、配管５１は、第１の管部５２、分岐部５４、第２の管部５３を介して真空圧が水平ドレーン材４及び鉛直ドレーン材３へ伝搬され、改良地盤２中の間隙水及び空気が負圧によって鉛直ドレーン材３内に吸い出される。配管５１は、鉛直ドレーン材３及び水平ドレーン材４を介して第２の管部５３内に流入した間隙水及び空気を、分岐部５４で分岐させ、間隙水はそのまま第２の管部５３を流れて集水桝６へ流入し、空気は第１の管部５２を流れて真空ポンプ１０によって排気される。これにより、改良装置５０は、改良地盤２の圧密、強度増加を行うことができる。

このとき、配管５１は、上述した配管５と異なり、第２の管部５３に水平ドレーン材４を接続させているため、吸い出した間隙水は第１の管部５２を経ることなく集水桝６へ流れる。このため、配管５１は、真空ポンプ１０と接続されている第１の管部５２内に間隙水及び空気が混在して流れることがなく、第１の管部５２と接続されている真空ポンプ１０のエネルギーをロスなく用いることができる。また、配管５１は、上述した配管５と同様に、負圧経路と排水経路とが水平ドレーン材４の直後に分離することによって、負圧経路と排水経路とが配管５１の全体に亘って早期に分離され、配管５１内の負圧経路の末端部まで高真空度を維持することができる。

［配管］
また、配管５１は、第１の管部５２、分岐部５４及び連結口５５が形成された第２の管部５３を備えた一体成型品として形成しても良く、あるいは図１４、図１５に示すように、第１の管材６５及び第２の管材６６を継手となる分岐管６７によって接続するとともに、第２の管材６６にドレーン連結管７１を接続することにより形成してもよい。

第１の管材６５は負圧経路を構成するものであり、第２の管材６６は排水経路を構成するものであり、それぞれ、例えば硬質塩化ビニル、ポリエチレン、その他の樹脂材料を用いて成型された中空円筒形状を有する。また、分岐管６７は、第１の管材６５の端部が嵌合することにより接続する一対の嵌合口を備えた第１の接続部６８と、第２の管材６６の端部が嵌合することにより接続する一対の嵌合口を備えた第２の接続部６９と、第１の接続部６８及び第２の接続部６９を分岐させる分岐部７０とを備え、例えば硬質塩化ビニル、ポリエチレン、その他の樹脂材料を用いて全体を略Ｈ字状に成型されている。

ドレーン連結管７１は、第２の管材６６が嵌合することにより接続する一対の接続口が長手方向の両端に設けられるとともに、水平ドレーン材４の先端に接続された接続部材６０の嵌合凸部６２が挿入される連結口７２が外周面より突出して形成されている。連結口７２は、接続部材６０の嵌合凸部６２が挿入されることにより、接続部材６０と気密に接続される。

なお、図１４に示すように、配管５１は、ドレーン連結管７１を集水桝６と第２の管材６６との接続に用いることもできる。この場合、ドレーン連結管７１は、連結口７２が、中空円筒状のパイプを介して、あるいは直接に、集水桝６に接続される。

かかる配管５１は、分岐管６７を介して第２の管材６６が第１の管材６５の鉛直下側に設置される。そして、配管５１は、真空ポンプ１０が作動すると、第１の管材６５、分岐管６７、第２の管材６６及びドレーン連結管７１を介して真空圧が水平ドレーン材４及び鉛直ドレーン材３へ伝搬され、改良地盤２中の間隙水及び空気が負圧によって鉛直ドレーン材３内に吸い出される。配管５１は、鉛直ドレーン材３、水平ドレーン材４及びドレーン連結管７１を介して第２の管部５３内に流入した間隙水及び空気を、分岐管６７で分岐させ、間隙水はそのまま第２の管材６６を流れて集水桝６へ流入し、空気は第１の管材６５を流れて真空ポンプ１０によって排気される。これにより、改良装置５０は、改良地盤２の圧密、強度増加を行うことができる。

このときも、配管５１は、真空ポンプ１０と接続されている第１の管材６５内に間隙水及び空気が混在して流れることがなく、第１の管材６５と接続されている真空ポンプ１０のエネルギーをロスなく用いることができる。また、配管５１は、負圧経路と排水経路とが水平ドレーン材４の直後に分離することによって、負圧経路と排水経路とが配管５１の全体に亘って早期に分離され、配管５１内の負圧経路の末端部まで高真空度を維持することができる。

［配管］
また、図１６に示すように、配管５１は、第１の管材６５が嵌合することにより接続する第１の接続部７５、第２の管材６６及び水平ドレーン材４が嵌合することにより接続する第２の接続部７６、第１の接続部７５と第２の接続部７６とを分岐させる分岐部７７とを有する分岐管７４を用いてもよい。分岐管７４は、中空円筒形状の第１の接続部７５及び第２の接続部７６を中空円筒形状の分岐部７７によって平行に連結する。

第１の接続部７５は、長手方向の両端に第１の管材６５の端部が嵌合することにより接続する一対の嵌合口が開口されている。また、第１の接続部７５は、長手方向の中間部に分岐部７７の一端が形成されている。

第２の接続部７６は、長手方向の両端に第２の管材６６の端部が嵌合することにより接続する一対の嵌合口が開口されている。また、第２の接続部７６は、長手方向の中間部に、分岐部７７の他端が形成されている。さらに、第２の接続部７６は、長手方向の中間部に、水平ドレーン材４の先端に接続された接続部材６０の嵌合凸部６２が挿入される連結口７８が外周面より突出して形成されている。連結口７８は、接続部材６０の嵌合凸部６２が挿入されることにより、接続部材６０と気密に接続される。

かかる配管５１は、改良地盤２中に、分岐管７４を介して第２の管材６６が第１の管材６５の鉛直下側となるように設置される。そして、配管５１は、真空ポンプ１０が作動すると、第１の管材６５、分岐管７４を介して真空圧が水平ドレーン材４及び鉛直ドレーン材３へ伝搬され、改良地盤２中の間隙水及び空気が負圧によって鉛直ドレーン材３内に吸い出される。配管５１は、鉛直ドレーン材３、水平ドレーン材４を介して分岐管７４内に流入した間隙水及び空気を、分岐部７７で分岐させ、間隙水はそのまま第２の管材６６を流れて集水桝６へ流入し、空気は第１の管材６５を流れて真空ポンプ１０によって排気される。これにより、改良装置５０は、改良地盤２の圧密、強度増加を行うことができる。

このときも、配管５１は、真空ポンプ１０と接続されている第１の管材６５内に間隙水及び空気が混在して流れることがなく、第１の管材６５と接続されている真空ポンプ１０のエネルギーをロスなく用いることができる。また、分岐管７７は、負圧経路と排水経路とが水平ドレーン材４の直後に分離することによって、負圧経路と排水経路とが配管５１の全体に亘って早期に分離され、配管５１内の負圧経路の末端部まで高真空度を維持することができる。

［その他］
上述した改良装置１，５０は、改良地盤２を圧密させるために、上述した改良地盤２上を密封シートで覆う工法の他、密封シートを用いることなく、鉛直ドレーン材３の地表面に臨む先端から地中にかけて不透気部を形成するとともに、水平ドレーン材４を用いることなく直接鉛直ドレーン材３を配管５１の連結口５５，７２や分岐管７４の連結口７８に繋いでもよい。

密封シートを用いない工法においては、鉛直ドレーン材３の先端部に塩化ビニルなどのホースを被着することなどにより、地表面に臨む先端から地中にかけて不透気部を形成する。ホースと鉛直ドレーン材３の先端部とは、ステイプラーや粘着テープ等で固定される。これにより、改良装置１，５０は、鉛直ドレーン材３の地表から地下数十〜数百ｃｍに至る箇所が不透水性材料によって覆われることにより、改良地盤２を密封シートで覆うことなく、真空圧密による地盤改良工事を行うことができる。

また、このとき、改良装置１，５０は、鉛直ドレーン材３の先端に接続部材６０が接続され、この接続部材６０を介して鉛直ドレーン材３が直接配管５１の連結口５５，７２や分岐管７４の連結口７８に繋がれる。鉛直ドレーン材３は、接続部材６０の挿入孔６１に先端が挿入された後、接続部材６０と鉛直ドレーン材３とに亘って上述した不透気性のホースを被着させてもよい。これにより、鉛直ドレーン材３は、接続部材６０との接続箇所を密封することができ、減圧時にも挿入孔６１からの空気の流入を防止することができる。

なお、接続部材６０は、ホースが被着される部材本体の外面に予め接着剤を塗布しておくことにより、気密性を向上させるとともに、鉛直ドレーン材３の抜け止めを図るようにしてもよい。また、接続部材６０は、鉛直ドレーン材３を挿入した後、ステイプラーによって部材本体と鉛直ドレーン材３とを接続してもよい。さらに、接続部材６０は、鉛直ドレーン材３を挿入した後、適宜、ステイプラーによる接続、ホースの被着を行った後、粘着テープで部材本体との境界を封止してもよい。これにより、接続部材６０は、鉛直ドレーン材３を密着させることができるとともに抜け止めも図ることができる。

その他、上述した改良装置１，５０は、上述した工法以外にも、真空ポンプで鉛直ドレーン材３を負圧吸引することにより改良地盤２中の間隙水や空気を吸い出す各種工法に用いることができる。

１ 改良装置、２ 改良地盤、３ 鉛直ドレーン材、４ 水平ドレーン材、５ 配管、６ 集水桝、７ 排水管、８ 排水タンク、９ 水中ポンプ、１０ 真空ポンプ、２１ 第１の管部、２２ 分岐部、２３ 第２の管部、２４ 排水口、３１ 第１の管材、３２ 分岐管、３３ 第２の管材、３４ 第１の嵌合部、３５ 第２の嵌合部、３６ 連結部、５０ 改良装置、５１ 配管、５２ 第１の管部、５３ 第２の管部、５４ 分岐部、５５ 連結口、６０ 接続部材、６１ 挿入孔、６２ 嵌合凸部、６５ 第１の管材、６６ 第２の管材、６７ 分岐管、６８ 第１の接続部、６９ 第２の接続部、７０ 分岐部、７１ ドレーン連結管、７２ 連結口、７４ 分岐管、７５ 第１の接続部、７６ 第２の接続部、７７ 分岐部

Claims (13)

1. 改良地盤中に真空圧を負荷することで、上記改良地盤中に改良地盤周辺部と隔離された減圧領域を造り出す軟弱地盤の改良装置において、
   上記改良地盤中に所定の間隔をおいて設置した複数の鉛直ドレーン材と、
   上記鉛直ドレーン材と繋がる配管と、
   上記配管の集水経路に接続された１又は複数の集水桝と、
   上記集水桝に集水された間隙水を、排水管を介して上記改良地盤外の排水タンクへ排水する水中ポンプと、
   上記配管に真空圧を負荷する真空ポンプとを備え、
   上記配管は、上記真空ポンプが接続された第１の管部と、所定の間隔で設けられた複数の分岐部を介して上記第１の管部と連通し、上記第１の管部の鉛直下方向に配置された第２の管部とを有し、上記第２の管部が上記鉛直ドレーン材及び上記集水桝と連通している軟弱地盤の改良装置。
2. 改良地盤中に真空圧を負荷することで、上記改良地盤中に改良地盤周辺部と隔離された減圧領域を造り出す軟弱地盤の改良装置において、
   上記改良地盤中に所定の間隔をおいて設置した複数の鉛直ドレーン材と、
   上記鉛直ドレーン材と繋がる配管と、
   上記配管の集水経路に接続された１又は複数の集水桝と、
   上記集水桝に集水された間隙水を、排水管を介して上記改良地盤外の排水タンクへ排水する水中ポンプと、
   上記配管に真空圧を負荷する真空ポンプとを備え、
   上記配管は、複数の第１の管材と、複数の第２の管材と、複数の分岐管と、複数のドレーン連結管とを備え、
   上記分岐管は、一対の上記第１の管材が接続される第１の接続部と、一対の上記第２の管材が接続される第２の接続部と、上記第１の接続部及び上記第２の接続部を分岐させる分岐部とを有し、
   上記ドレーン連結管は、一対の上記第２の管材が接続される接続口と、上記鉛直ドレーン材と繋がる連結口とを有し、
   上記第１の管材は、上記真空ポンプが接続され、
   上記第２の管材は、上記集水桝と連通するとともに、上記分岐管を介して上記第１の管材の鉛直下方向に配置されている軟弱地盤の改良装置。
3. 改良地盤中に真空圧を負荷することで、上記改良地盤中に改良地盤周辺部と隔離された減圧領域を造り出す軟弱地盤の改良装置において、
   上記改良地盤中に所定の間隔をおいて設置した複数の鉛直ドレーン材と、
   上記鉛直ドレーン材と繋がる配管と、
   上記配管の集水経路に接続された１又は複数の集水桝と、
   上記集水桝に集水された間隙水を、排水管を介して上記改良地盤外の排水タンクへ排水する水中ポンプと、
   上記配管に真空圧を負荷する真空ポンプとを備え、
   上記配管は、複数の第１の管材と、複数の第２の管材と、上記第１の管材及び上記第２の管材が接続されるとともに上記鉛直ドレーン材と繋がる分岐管とを備え、
   上記分岐管は、一対の上記第１の管材が接続される第１の接続部と、一対の上記第２の管材が接続されるとともに上記鉛直ドレーン材と繋がる第２の接続部と、上記第１の接続部及び上記第２の接続部を分岐させる分岐部とを有し、
   上記第１の管材は、上記真空ポンプが接続され、
   上記第２の管材は、上記集水桝と連通するとともに、上記分岐管を介して上記第１の管材の鉛直下方向に配置されている軟弱地盤の改良装置。
4. 改良地盤上面全体を密封シートで被覆して、上記改良地盤中に改良地盤周辺部と隔離された減圧領域を造り出す軟弱地盤の改良装置であって、
   上記改良地盤上面で、上記鉛直ドレーン材と接続される水平ドレーン材を備え、
   上記鉛直ドレーン材は、上記水平ドレーン材を介して上記配管又は上記分岐管と繋がる請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の軟弱地盤の改良装置。
5. 改良地盤中に埋設された鉛直ドレーン材を介して上記軟弱地盤中に真空圧を負荷する真空ポンプと接続された第１の管材が接続される第１の接続部と、
   上記鉛直ドレーン材と繋がるとともに、上記第１の管材の鉛直下方向に配置されて上記鉛直ドレーン材を介して集水された上記軟弱地盤中の間隙水を集水する集水桝と接続された第２の管材が接続される第２の接続部と、
   上記第１の接続部及び上記第２の接続部を分岐させる分岐部とを有する分岐管。
6. 上記第２の接続部は、上記改良地盤上面で上記鉛直ドレーン材と接続された水平ドレーン材を介して上記鉛直ドレーン材と繋がる請求項５記載の分岐管。
7. 改良地盤中に真空圧を負荷することで、上記改良地盤中に改良地盤周辺部と隔離された減圧領域を造り出す軟弱地盤の改良装置において、
   上記改良地盤中に所定の間隔をおいて設置した複数の鉛直ドレーン材と、
   上記鉛直ドレーン材と繋がる配管と、
   上記配管の集水経路に接続された１又は複数の集水桝と、
   上記集水桝に集水された間隙水を、排水管を介して上記改良地盤外の排水タンクへ排水する水中ポンプと、
   上記配管に真空圧を負荷する真空ポンプとを備え、
   上記配管は、第１の管部と、所定の間隔で設けられた複数の分岐部を介して上記第１の管部と連通し、上記第１の管部の鉛直下方向に配置された第２の管部とを有し、上記第１の管部が上記鉛直ドレーン材と連通し、上記第２の管部が上記集水桝と連通している軟弱地盤の改良装置。
8. 上記配管は、複数の第１の管材と、複数の第２の管材と、複数の分岐管とを備え、
   上記分岐管は、一対の上記第１の管材が接続される第１の接続部と、一対の上記第２の管材が接続される第２の接続部と、上記第１の接続部及び上記第２の接続部を連結する連結部とを有し、
   一対の上記第１の管材及び一対の上記第２の管材は、上記分岐管を介して連続されている請求項７記載の軟弱地盤の改良装置。
9. さらに、上記分岐管は、上記水平ドレーン材との連結口を有する請求項８記載の軟弱地盤の改良装置。
10. 上記配管は、複数の第１の管材と、複数の第２の管材と、複数の分岐管とを備え、
    上記分岐管は、一対の上記第１の管材又は一対の上記第２の管材が接続される接続部と、他の分岐管と連結される連結部とを有し、
    一対の上記第１の管材及び一対の上記第２の管材は、上記分岐管を介して連続されている請求項７記載の軟弱地盤の改良装置。
11. 上記第１の管部には、外周面より突出し、中空状に設けられ、上記水平ドレーン材が連結される連結口が設けられている請求項７記載の軟弱地盤の改良装置。
12. 上記連結口は、先端が幅狭となるテーパ状に形成されている請求項９又は請求項１１に記載の軟弱地盤の改良装置。
13. 改良地盤上面全体を密封シートで被覆して、上記改良地盤中に改良地盤周辺部と隔離された減圧領域を造り出す軟弱地盤の改良装置であって、
    上記改良地盤上面で、上記鉛直ドレーン材と接続される水平ドレーン材を備え、
    上記鉛直ドレーン材と上記水平ドレーン材を介して上記配管と繋がる請求項７〜請求項１２のいずれか１項に記載の軟弱地盤の改良装置。

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