JP2017122311A - 多層地盤の地盤改良工法 - Google Patents

Abstract

【課題】粘土層上に砂、シルト、フライアッシュ等からなる小粒子層が積層してなる多層地盤を効率良く改良することができる多層地盤の地盤改良工法の提供。【解決手段】通水部が粘土層１に配置されるように複数のドレーン材３，３...を地盤Ａ中に打設するとともに、地表部に互いに間隔を置いて設置した各集水管５ａ〜５ｄに各ドレーン材３，３...を接続し、各集水管５ａ〜５ｄ内を減圧してドレーン材３，３...を通して粘土層１から吸水し、粘土層１を圧密した後、地表部に設置された集水管を撤去して地表部に加圧作業部１２を形成し、残存した集水管５ａ，５ｄ内を減圧してドレーン材３，３...を通して粘土層１から吸水しつつ、加圧作業部１２に締固め用重錘１４を落下させ、加圧作業部１２下の小粒子層２を押圧する作業を集水管毎に順次行う。【選択図】図４

Description

本発明は、粘土層上に砂、シルト、フライアッシュ等の粒径の小さな粒子からなる小粒子層が積層してなる多層地盤の地盤改良工法に関する。

従来、埋立地等の減容化や建造物の構築を目的とした地盤改良においては、その地盤の構成によってその性質が異なることから、地盤の構成毎にその地盤改良に適した工法も相違している。

即ち、圧密沈下に伴う地盤沈下を考慮すべき粘土層に対しては、プラスチックボードドレーン、サンドドレーンなどを利用した排水工法やキャップ付ドレーンを利用した真空圧密工法（例えば、特許文献１参照）などが適しており、液状化を考慮すべき砂、シルト、フライアッシュ等の粒径の小さな粒子からなる小粒子層に対しては、埋設した振動棒の振動や地表面に落下させた重錘の落下衝撃により加圧して地盤を締固める締固め工法が適している（特許文献２を参照）。

一方、在来の粘土地盤上に砂、シルト、フライアッシュ等を埋め立てた埋立地等においては、粘土層上に砂、シルト、フライアッシュ等の粒径の小さな粒子からなる小粒子層が積層した多層地盤が形成される場合があり、このような多層地盤においても、埋立地の不足等による減容化や地盤改良が求められている。

特開２００４−４４１６８号公報 特開平０９−２２１７３７号公報

しかしながら、上述の如き従来の技術では、粘土層上に砂、シルト、フライアッシュ等からなる小粒子層が積層した多層地盤の減容化や地盤改良に適した工法がなく、粘土層と小粒子層との改良作業をそれぞれ適した工法によって別々に施工する必要があり、その分、工期が長期化するとともに、作業効率が悪く、工費が嵩むという問題があった。

そこで、本発明は、このような従来の問題に鑑み、粘土層上に砂、シルト、フライアッシュ等からなる小粒子層が積層してなる多層地盤を効率良く地盤改良・減容化することができる多層地盤の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、粘土層上に粒径の小さな粒子からなる小粒子層が積層してなる多層地盤の地盤改良工法において、通水部が前記粘土層に配置されるように複数のドレーン材を地盤中に打設するとともに、地表部に互いに間隔を置いて設置した各集水管に前記各ドレーン材を接続し、前記各集水管内を減圧して前記ドレーン材を通して粘土層から吸水し、前記粘土層を圧密した後、地表部に設置された前記各集水管の何れかを撤去して地表部に加圧作業部を形成し、地表に残存した集水管内を減圧して前記ドレーン材を通して前記粘土層から吸水しつつ、前記加圧作業部を加圧する作業を前記集水管毎に順次行う多層地盤の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、前記小粒子層内に埋め込まれた汲み上げ管と、地上に設置され、前記汲み上げ管を通して前記小粒子層の地下水を汲み上げるポンプとを備え、前記地下水の汲み上げによって前記小粒子層を不飽和状態とし、その状態で前記加圧作業部を加圧し、前記加圧作業部下の前記小粒子層を押圧することにある。

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、前記加圧作業部に所望の高さより締固め用重錘を落下させ、その落下衝撃で加圧作業部を加圧することにある。

本発明に係る多層地盤の地盤改良工法は、上述したように、粘土層上に粒径の小さな粒子からなる小粒子層が積層してなる多層地盤の地盤改良工法において、通水部が前記粘土層に配置されるように複数のドレーン材を地盤中に打設するとともに、地表部に互いに間隔を置いて設置した各集水管に前記各ドレーン材を接続し、前記各集水管内を減圧して前記ドレーン材を通して粘土層から吸水し、前記粘土層を圧密した後、地表部に設置された前記各集水管の何れかを撤去して地表部に加圧作業部を形成し、地表に残存した集水管内を減圧して前記ドレーン材を通して前記粘土層から吸水しつつ、前記加圧作業部を加圧する作業を前記集水管毎に順次行うことにより、各層に適した工法を同時的に施工することができるので、工期を短縮できるとともに、粘土層に対して負圧による圧密効果と加圧による締固め効果との相乗効果によって効率良く地盤改良及び減容化を行うことができる。

また、本発明において、前記小粒子層内に埋め込まれた汲み上げ管と、地上に設置され、前記汲み上げ管を通して前記小粒子層の地下水を汲み上げるポンプとを備え、前記地下水の汲み上げによって前記小粒子層を不飽和状態とし、その状態で前記加圧作業部を加圧し、前記加圧作業部下の前記小粒子層を押圧することにより、重錘の落下衝撃や振動ローラ等の繰り返し荷重等で加圧作業部を加圧する際の締固め効果を向上させることができる。

更に、本発明において、前記加圧作業部に所望の高さより締固め用重錘を落下させ、その落下衝撃で加圧作業部を加圧することにより、好適に加圧作業部を加圧し、小粒子層を締固めることができるとともに、小粒子層下の粘土層に圧力を加えることができる。

本発明に係る多層地盤の地盤改良工法の実施態様の概略を示す平面図である。 同上の断面図である。 中央部分の集水管を撤去して加圧作業部を形成した状態を示す平面図である。 同上の加圧作業部を加圧する際の状態を示す断面図である。 外側の集水管を撤去して外側に加圧作業部を形成した状態を示す平面図である。 同上の加圧作業部を加圧する際の状態を示す断面図である。

次に、本発明に係る多層地盤の地盤改良工法の実施態様を図１〜図６に示した実施例に基づいて説明する。

尚、図中符号１は粘土層、符号２は砂、シルト、フライアッシュ等の粒径の小さな粒子からなる小粒子層であって、粘土層１上に小粒子層２が積層されて多層地盤Ａを形成している。

また、図中符号Ｗは地下水位であって、小粒子層２は、含水した砂質地盤等のように飽和状態にあって液状化現象の発生が懸念されるものとする。

このような多層地盤Ａを地盤改良するには、先ず、粘土層１中に複数のドレーン材３，３...を所定の間隔で多層地盤Ａ中に打設する。

ドレーン材３，３...は、例えば、キャップ付きのプラスチックボードドレーンを使用し、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、内外で土砂の流入が防止された状態で連通した通水部を有している。

各ドレーン材３，３...は、互いに所定の間隔を置いて埋設され、その上端部（キャップ部３ａ）を粘土層１の上端より一定の距離（約１ｍ）下がった位置まで埋め込むことにより、粘土層１内に配置され、且つ、粘土層１の上層部が気密シール層を成し、ドレーン材３，３...の内外で好適に圧力差が生ずるようにしている。

また、このドレーン材３，３...の上端は、不透水性の連結キャップ３ａを介して通水ホース４に連結され、各通水ホース４が小粒子層２を上下に貫通した状態に埋設され、各通水ホース４の他端が多層地盤Ａの表面に配置された各集水管５ａ〜５ｄに連通接続させている。

集水管５ａ〜５ｄは、図１に示すように、多層地盤Ａの表面、即ち小粒子層２の上面に、互いに間隔を置いた平行配置に敷設され、その管軸方向に間隔をおいて各ドレーン材３，３...に接続された通水ホース４が接続されている。

また、各集水管５ａ〜５ｄは、その一端が開閉バルブ６ａ〜６ｄを介して着脱可能にヘッダーパイプ７に連通接続され、このヘッダーパイプ７が真空ポンプ等からなるポンプユニット８に接続されている。

また、ヘッダーパイプ７の両端部には、開閉バルブ９ａ，９ｂを介して地表部に配置された汲み上げ管用集水管１０，１０が接続され、この汲み上げ管用集水管１０，１０には、小粒子層２内に埋め込まれた汲み上げ管１１，１１...が接続されている。

汲み上げ管１１，１１...は、下端に集水機能を有するウェルポイント１２を備え、ウェルポイント１２が地表より所望の深さ（４〜７ｍ）に位置するように小粒子層２に埋め込まれ、汲み上げ管用集水管１０，１０及びヘッダーパイプ７を介して地上に設置された真空ポンプ等のポンプユニット８に接続され、ウェルポイント１２より集水された地下水をポンプユニット８により地上に汲み上げ、小粒子層２の地下水位を下げ、不飽和状態にできるようになっている。

次に、両端の汲み上げ管用集水管１０，１０とヘッダーパイプ７とを接続する開閉バルブ９ａ，９ｂを閉じ、その状態でポンプユニット８を稼働させ、各集水管５ａ〜５ｄ内を減圧してドレーン材３，３...を通して粘土層１からの吸水を開始する。

このとき、汲み上げ管用集水管１０，１０とヘッダーパイプ７との間に介在させた開閉バルブ９ａ，９ｂが閉じられた状態にあるので、ポンプユニット８による負圧は、小粒子層２に作用せず、各ドレーン材３，３...に効率良く負圧を作用させることができる。

そして、ポンプユニット８による負圧作用によって、粘土層１内の間隙水が各ドレーン材３，３...に向けて流れ、ドレーン材３，３...、集水管５ａ〜５ｄ及びヘッダーパイプ７を通して外部に排水され、粘土層１の圧密を促進する。

この状態を一定期間維持し、粘土層１を圧密した後、図３、図４に示すように、地表部、即ち、小粒子層２の上面に設置された中央側の集水管５ｂ，５ｃとヘッダーパイプ７との間に介在された開閉バルブ６ｂ，６ｃを閉じ、当該各集水管５ｂ，５ｃを撤去して地表部の中央部分を露出させ、そこに加圧作業部１２を形成する。

その際、多層地盤中Ａの地表に残存した集水管５ａ，５ｄでは、ポンプユニット８による負圧によって減圧された状態を維持し、ドレーン材３，３...を通して粘土層１からの排水を継続する。

一方、ヘッダーパイプ７と汲み上げ管用集水管１０，１０との間に介在させた開閉バルブ９ａ，９ｂを開放し、小粒子層２内の間隙水の汲み上げを開始し、地下水位Ｗを下げて小粒子層２を不飽和状態とする。

そして、その状態でクレーン装置、その他の重機を用いて、ワイヤー１３で締固め用重錘１４を加圧作業部１２上の所望の高さまで吊り上げ、その高さから加圧作業部１２に向けて締固め用重錘１４を落下させ、その落下衝撃によって加圧し、加圧作業部１２下の小粒子層２を押圧する。

その際、加圧作業部１２下の小粒子層２が締固められるとともに、粘土層１に対しても錘落下による圧力が作用し、負圧による圧密効果と錘落下による締固め効果の相乗効果によって粘土層１を地盤改良し、減容化できる。

また、小粒子層２に対しては、地下水位Ｗを下げて不飽和状態としているので、錘落下による締固め効果が向上し、好適に地盤改良し、減容化できる。

そして、締固め用重錘１４の落下位置を変えつつ、締固め用重錘１４による締固め作業を繰り返し、加圧作業部１２全体を締固める。

次に、図５、図６に示すように、外側の集水管５ａ，５ｄとヘッダーパイプ７との間の開閉バルブ６ａ，６ｄを閉じ、外側の集水管５ａ，５ｄを撤去して多層地盤Ａの表層部を露出させ、中央の加圧作業部１２の両側に新たな加圧作業部１５，１５を形成する。

そして、この加圧作業部１５，１５に対して、クレーン装置、その他の重機を用いて、ワイヤー１３で締固め用重錘１４を加圧作業部１５，１５上の所望の位置に吊り上げ、加圧作業部１５，１５に向けて締固め用重錘１４を落下させて加圧し、加圧作業部１５下の小粒子層２を押圧する。

このように、地表部に設置された各集水管５ａ〜５ｄを順次撤去しつつ多層地盤Ａの地表部に加圧作業部を形成し、地表に残存した集水管内を減圧してドレーン材３，３...を通して粘土層１から吸水しつつ、加圧作業部に締固め用重錘１４を落下させ、加圧作業部１２下の小粒子層２を押圧する作業を集水管５ａ〜５ｄ毎に順次行い、最終的に全ての集水管５ａ〜５ｄを撤去するとともに、改良対象区域全体を負圧による圧密効果と錘落下による締固め効果の相乗効果によって地盤改良する。

最後に、汲み上げ管１１，１１、ヘッダーパイプ７及びポンプユニット８を撤去し、作業が完了する。

尚、上述の実施例では、地表に設置される集水管５ａ〜５ｄを４列とした例について説明したが、集水管５ａ〜５ｄの配列は、これに限定されず、例えば、地表に設置される集水管の配置を４列以上としてもよい。

また、上述の実施例では、中央部分の集水管５ｂ，５ｃを撤去して中央部に加圧作業部１２を形成した後、既存の加圧作業部の外側に新たな加圧作業部１５，１５を順次形成した例について説明したが、集水管５ａ〜５ｄを撤去して加圧作業部を形成する作業は、これに限定されず、例えば、互いに平行な複数の集水管５ａ〜５ｄを一つ置きに撤去してもよく、一方より順次撤去してもよい。

更に、上述の実施例では、加圧作業部に向けて締固め用重錘１４を落下させ、その落下衝撃で加圧作業部を加圧する場合を例に説明したが、加圧作業部を加圧する手段は、締固め用重錘１４に限定されず、例えば、振動ローラ等の装置による振動で地表面に繰り返し荷重を作用させて加圧するようにしてもよい。

Ａ 多層地盤
Ｗ 地下水位
１ 粘土層
２ 小粒子層
３ ドレーン材
４ 通水ホース
５ａ〜５ｄ 集水管
６ａ〜６ｄ 開閉バルブ
７ ヘッダーパイプ
８ ポンプユニット
９ａ，９ｂ 開閉バルブ
１０ 汲み上げ管用集水管
１１ 汲み上げ管
１２ 加圧作業部
１３ ワイヤー
１４ 締固め用重錘
１５ 加圧作業部

Claims (3)

1. 粘土層上に粒径の小さな粒子からなる小粒子層が積層してなる多層地盤の地盤改良工法において、
   通水部が前記粘土層に配置されるように複数のドレーン材を地盤中に打設するとともに、地表部に互いに間隔を置いて設置した各集水管に前記各ドレーン材を接続し、前記各集水管内を減圧して前記ドレーン材を通して粘土層から吸水し、前記粘土層を圧密した後、地表部に設置された前記各集水管の何れかを撤去して地表部に加圧作業部を形成し、地表に残存した集水管内を減圧して前記ドレーン材を通して前記粘土層から吸水しつつ、前記加圧作業部を加圧する作業を前記集水管毎に順次行うことを特徴とする多層地盤の地盤改良工法。
2. 前記小粒子層内に埋め込まれた汲み上げ管と、地上に設置され、前記汲み上げ管を通して前記小粒子層の地下水を汲み上げるポンプとを備え、
   前記地下水の汲み上げによって前記小粒子層を不飽和状態とし、その状態で前記加圧作業部を加圧し、前記加圧作業部下の前記小粒子層を押圧する請求項１に記載の多層地盤の地盤改良工法。
3. 前記加圧作業部に所望の高さより締固め用重錘を落下させ、その落下衝撃で加圧作業部を加圧する請求項１又は２に記載の多層地盤の地盤改良工法。

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