JP2017002556A

JP2017002556A - 地盤改良工法

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Publication number: JP2017002556A
Application number: JP2015117145A
Authority: JP
Inventors: 博新舎; Hiroshi Niiya; 熊谷　隆宏; Takahiro Kumagai; 隆宏熊谷
Original assignee: Penta Ocean Construction Co Ltd
Current assignee: Penta Ocean Construction Co Ltd
Priority date: 2015-06-10
Filing date: 2015-06-10
Publication date: 2017-01-05
Anticipated expiration: 2035-06-10
Also published as: JP6558685B2

Abstract

【課題】用地確保の範囲が限られた場合であっても真空圧密ドレーン工法によって軟弱地盤を均一に改良することができる地盤改良工法の提供。【解決手段】軟弱地盤中の改良対象域に多数のドレーン材２，２...を打設し、各ドレーン材２，２...に負圧を作用させ、軟弱地盤１を圧密沈下させる地盤改良工法において、改良対象域４の端部４ａ内側に、単位面積当たりの打設されるドレーン材２，２...の数がその他の部分に比べて多い圧密促進部１０を形成し、各ドレーン材２，２...に負圧を作用させ、圧密促進部１０の圧密を促進しつつ、改良対象域４全体を圧密する。【選択図】図１

Description

本発明は、遊水池の建設等において軟弱地盤に複数のドレーン材を打設し、ドレーン材に負圧を作用させることにより軟弱地盤を圧密する地盤改良工法に関する。

従来、軟弱地盤の改良には、図６（ａ）に示すように、軟弱地盤１に複数のドレーン材２，２...を打設し、各ドレーン材２，２...に負圧を作用させ、軟弱地盤１中の間隙水を地上に排水しつつ地表面３を圧密沈下させる真空圧密ドレーン工法が広く用いられている（例えば、特許文献１を参照）。

その際、各ドレーン材２，２...は、図６（ａ）に示すように、設計上、軟弱地盤１の改良対象域４全体が均等に沈下するように改良対象域４内に一定間隔ｄを置いて均等に打設するのが一般的である。尚、図中符号４ａは、改良対象域４端部の非改良域５との境界線である。

しかしながら、実際の現場における地表面３の沈下は、図６（ａ）中に二点鎖線で示すように、改良対象域４の非改良域５と近接する部分、即ち、改良対象域４の外縁部が接している非改良域５の粘土層の抵抗によって改良対象域４の中央側部分に比べて沈下が阻害され、それによって改良対象域４全体が不同沈下、即ち、改良対象域４全体の地表面３が均一に沈下されないおそれがあった。

この場合には、不同沈下により所定の沈下量に達していない部分があると、その分の土砂を移動させる必要が生じ、工期が長期化等を招くおそれがあり、また、改良品質のばらつきが生じるおそれがあった。

そこで、従来では、図６（ｂ）に示すように、本来の改良対象域４の外側、即ち非改良域５にドレーン材２，２...を打設する範囲を拡幅し、その拡幅部６も含めて圧密沈下させることで本来の改良対象域４の地表面３を均一に沈下させる工法も考えられている。

特開２００４−４４１６８号公報

しかしながら、上述の如き従来の技術では、本来の改良対象域の外側にドレーン材を打設する範囲を拡幅する為、用地取得が困難な場合には、拡幅部分を設けることが出来ないので当該工法を採用できないという問題があり、そのような場合、固化壁の構築等の高価な他の工法を採用せざるを得ない場合もあった。

そこで、本発明は、このような従来の問題に鑑み、用地確保の範囲が限られた場合であっても真空圧密ドレーン工法によって軟弱地盤を均一に改良することができる地盤改良工法の提供を目的としてなされたものである。

上述の如き従来の問題を解決するための請求項1に記載の発明の特徴は、軟弱地盤中の改良対象域に多数のドレーン材を打設し、該各ドレーン材に負圧を作用させ、前記軟弱地盤を圧密沈下させる地盤改良工法において、前記改良対象域の端部内側に、改良対象域の中央側部分に比べて単位面積当たりの打設される前記ドレーン材の数が多い圧密促進部を形成し、前記各ドレーン材に負圧を作用させ、前記圧密促進部の圧密を促進しつつ、前記改良対象域全体を圧密する地盤改良工法にある。

請求項２に記載の発明の特徴は、請求項１の構成に加え、前記圧密促進部を構成するドレーン材と、前記改良対象域の他の部分のドレーン材とを同一の減圧手段に接続し、該減圧手段を稼働して全ての前記ドレーン材に同時に一定期間負圧を作用させた後、前記減圧手段を停止することにある。

請求項３に記載の発明の特徴は、請求項１又は２の構成に加え、設定した改良深さと通常のドレーン材間隔とに基づいて、圧密促進部幅と圧密促進部におけるドレーン材の間隔との組み合わせを適宜選択することによって前記圧密促進部の沈下を制御することにある。

本発明に係る地盤改良工法は、上述したように、軟弱地盤中の改良対象域に多数のドレーン材を打設し、該各ドレーン材に負圧を作用させ、前記軟弱地盤を圧密沈下させる地盤改良工法において、前記改良対象域の端部内側に、改良対象域の中央側部分に比べて単位面積当たりの打設される前記ドレーン材の数が多い圧密促進部を形成し、前記各ドレーン材に負圧を作用させ、前記圧密促進部の圧密を促進しつつ、前記改良対象域全体を圧密することにより、改良対象域の端部と非改良域との間に抵抗が生じて改良対象域端部の沈下が阻害される場合であっても改良対象域全体の圧密沈下を均一化することができる。

また、本発明において、前記圧密促進部を構成するドレーン材と、前記改良対象域の他の部分のドレーン材とを同一の減圧手段に接続し、該減圧手段を稼働して全ての前記ドレーン材に同時に一定期間負圧を作用させた後、前記減圧手段を停止することにより、圧密促進部と他の部分とに圧密応力差を生じさせ、圧密促進部に圧密沈下を促進させることができる。

更に、本発明において、設定した改良深さと通常のドレーン材間隔とに基づいて、圧密促進部幅と圧密促進部におけるドレーン材の間隔との組み合わせを適宜選択することによって前記圧密促進部の沈下を制御することにより、改良対象域全体の圧密沈下を精度よく均一化することができる。

（ａ）は本発明に係る地盤改良工法の実施態様を示す平面図、（ｂ）は同縦断面図である。本発明方法における圧密促進部幅を設定する工程を示すフローチャートである。図２中の工程で使用する二次元ＦＥＭ解析モデルの一例を示す解析メッシュ図である。本発明に係る地盤改良工法の効果を示すグラフである。本発明に係る地盤改良工法に係る他の実施例を示す断面図である。（ａ）は従来の真空圧密ドレーン工法による地盤改良の一例を示す縦断面図、（ｂ）はドレーン材の打設範囲を拡幅した状態を示す縦断面図である。

次に、本発明に係る地盤改良工法の実施態様を図に示した実施例に基づいて説明する。尚、上述の従来例と同様の構成には同一符号を付して説明し、図中符号１は軟弱地盤、符号４は改良対象域、符号５は非改良域、符号４ａは改良対象域４端部の非改良域５との境界線、符号７は改良対象域４の中央地点である。

図１は、本発明に係る地盤改良工法を実施する際の状態を示し、改良対象域４に所望の間隔ｄで複数のドレーン材２，２...を打設するとともに、改良対象域４の端部内側、即ち、非改良域５との境界線４ａの内側の一定幅Ｗ_Ｅの部分に、改良対象域４の他の部分に比べて単位面積当たりの打設されるドレーン材２，２...の数が多い圧密促進部１０を形成し、この圧密促進部１０の沈下を促進しつつ、改良対象域４全体を圧密沈下させる。

各ドレーン材２，２...は、それぞれ同一の長さに形成され、例えば、プラスチックボードドレーンが使用され、特に図示しないが、波型断面を有する芯材の両面が不織布等の透水性被覆材で被覆され、各ドレーン材２，２...の内外が土砂の流入が防止された状態で連通している。尚、ドレーン材２，２...は、プラスチックボードドレーンに限定されず、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等を使用してもよい。

このドレーン材２，２...の上端は、不透水性の連結キャップ１１を介して通水ホース１２に連結され、各通水ホース１２の他端が集水管１３を通して真空ポンプ１４等の減圧手段に接続されている。また、各ドレーン材２，２...は、その上端部（キャップ部）を軟弱地盤１の地表から所望の深さまで埋め込むことにより、改良対象域４の表層部が気密シール層を成し、ドレーン材２，２...の内外で好適に圧力差が生ずるようにしている。

圧密促進部１０は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、改良対象域４の中央７側部分に比べてドレーン材２，２...の間隔（以下、促進部ドレーン材間隔ｄ_Ｅという）が狭く設定されており、地表面３を基準にした単位面積当たりのドレーン材２，２...の数が改良対象域４の中央７側部分に比べて多く、その分ドレーン材２，２...に負圧を作用させた際の圧密応力が大きくなり、改良対象域４の中央７側より圧密が促進されるようになっている。

この圧密促進部１０は、事前の土質調査及び圧密試験の結果を基に改良深さＤ（ドレーン材２，２...長さ）と、通常のドレーン材間隔ｄとを決定し、それに合わせて圧密促進部幅Ｗ_Ｅ及び促進部ドレーン材間隔ｄ_Ｅの好適な組み合わせを適宜選択し、それによって圧密促進部１０の沈下を制御するようになっている。

圧密促進部幅Ｗ_Ｅ及び促進部ドレーン材間隔ｄ_Ｅの組み合わせは、例えば、改良深さＤ＝１５ｍ、通常のドレーン材間隔ｄ＝１．０ｍの場合において、促進部ドレーン材間隔ｄ_Ｅ＝０．５ｍ（ｄの１／２）としたときには圧密促進部幅Ｗ_Ｅ＝３ｍ（Ｄの１／５）とし、促進部ドレーン材間隔ｄ_Ｅ＝０．７ｍとしたときにはその分圧密促進部幅ＷＥを広げ、Ｗ_Ｅ＝５．０（Ｄの１／３）とする。

尚、圧密促進部幅Ｗ_Ｅは、ＦＥＭ（有限要素法）圧密解析による軟弱地盤１の変形解析結果に基づき、非改良域５による抵抗の影響範囲を考慮すると、改良深さＤとの比が１を超えない範囲で選択することが望ましい。

以下に、本発明方法の具体的な施工手順について説明する。尚、図中符号ｂは改良対象域４の幅、符号Ｈは粘土層厚である。

先ず、対象とする軟弱地盤１の土質調査（ｓ１）及び圧密試験（ｓ２）を行い、その結果に基づき改良対象域幅ｂ、改良深さＤ及び通常のドレーン材の打設間隔ｄを設定する（ｓ３）。

次に、任意の圧密促進部幅Ｗ_Ｅと促進部ドレーン材打設間隔ｄ_Ｅとの組み合わせを適宜選択する（ｓ４）。

そして、設定した改良深さＤ、ドレーン材打設間隔ｄ、圧密促進部幅Ｗ_Ｅ及び促進部ドレーン材打設間隔ｄ_Ｅに基づいて解析メッシュを作成し、二次元ＦＥＭ（有限要素法）圧密解析を行い、その結果から改良対象域中央７の沈下量Ｓと改良対象域端部４ａの沈下量Ｓ_Ｅとを算出する（ｓ５）。

尚、図３は、二次元ＦＥＭ圧密解析モデルの一例を示し、例えば、粘土を弾塑性体と設定し、排水境界を圧密促進部１０以外では間隔ｄ、圧密促進部１０では間隔ｄ_Ｅに設定して解析メッシュを作成し、この排水境界に−６５ｋＮ／ｍ^２の負圧を作用させる条件で演算する。以下に解析に用いた地盤定数の一例を提示する。

そして、算出した沈下量の比Ｓ_Ｅ／Ｓが所定の範囲外（Ｓ_Ｅ／Ｓ＜０．９）の場合には、上記選択した圧密促進部幅Ｗ_Ｅと促進部ドレーン材打設間隔ｄ_Ｅとの組み合わせを不適合とし、再度任意の圧密促進部幅Ｗ_Ｅと促進部ドレーン材打設間隔ｄ_Ｅとの組み合わせを選択し直し、図２中のｓ４〜ｓ６の工程を繰り返す。

一方、算出した沈下量比Ｓ_Ｅ／Ｓが所定の範囲内（Ｓ_Ｅ／Ｓ≧０．９）の場合には、その選択した圧密促進部幅Ｗ_Ｅと促進部ドレーン材打設間隔ｄ_Ｅとの組み合わせを採用する。

次に、決定した改良対象域幅ｂ、改良深さＤ、通常のドレーン材打設間隔ｄ、圧密促進部幅Ｗ_Ｅ及び促進部ドレーン材打設間隔ｄ_Ｅを基にドレーン材２，２...を改良対象域４に打設するとともに圧密促進部１０を形成し、全てのドレーン材２，２...を通水ホース１２及び集水管１３を通して真空ポンプ１４に接続する。

そして、真空ポンプ１４等の減圧手段を稼働させ、全てのドレーン材２，２...に同時に負圧を作用させ改良対象域４全体の圧密を開始する。

地表面３の沈下は、圧密促進部１０に作用する圧密応力が中央７側部分より大きいことから、図４中の実線で示すように、圧密促進部１０を設けない場合（図４中の点線）に比べて圧密促進部１０の圧密が促進され、非改良域５との間に圧密沈下に伴うせん断抵抗が生じても中央７側部分との沈下量差が最小限に抑えられ、改良対象域４全体の圧密沈下が均一化される。

そして、一定期間稼働させた後、真空ポンプ１４等の減圧手段を停止し、必要に応じて真空ポンプ１４等を撤去して改良作業を終了する。

尚、本発明の実施態様は、上述の実施例に限定されず、例えば、図５に示すように、載荷盛土２０を併用した工法にも適用することができる。上述の実施例と同様の構成には同一符号を付して説明を省略する。

また、上述の実施例では、全てのドレーン材を一つの真空ポンプ１４等の減圧手段に接続した例について説明したが、圧密促進部１０を構成するドレーン材２，２...を他の真空ポンプ等の減圧手段に接続してもよい。

１軟弱地盤
２ドレーン材
３地表面
４改良対象域
５非改良域
１０圧密促進部
１１連結キャップ
１２通水ホース
１３集水管
１４真空ポンプ

Claims

軟弱地盤中の改良対象域に多数のドレーン材を打設し、該各ドレーン材に負圧を作用させ、前記軟弱地盤を圧密沈下させる地盤改良工法において、
前記改良対象域の端部内側に、改良対象域の中央側部分に比べて単位面積当たりの打設される前記ドレーン材の数が多い圧密促進部を形成し、前記各ドレーン材に負圧を作用させ、前記圧密促進部の圧密を促進しつつ、前記改良対象域全体を圧密することを特徴とする地盤改良工法。
前記圧密促進部を構成するドレーン材と、前記改良対象域の他の部分のドレーン材とを同一の減圧手段に接続し、該減圧手段を稼働して全ての前記ドレーン材に同時に一定期間負圧を作用させた後、前記減圧手段を停止する請求項１に記載の地盤改良工法。
設定した改良深さと通常のドレーン材間隔とに基づいて、圧密促進部幅と圧密促進部におけるドレーン材の間隔との組み合わせを適宜選択することによって前記圧密促進部の沈下を制御する請求項１又は２に記載の地盤改良工法。