JP2020060020A - 地盤改良装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水封式の真空ポンプの封水の温度上昇を防止することにより、地盤改良の効率を向上させることができ、地盤改良のコストを低減できる地盤改良装置を提供する。【解決手段】改良対象の地盤の内部に負圧を発生させ、その負圧によって地盤の内部の水分を吸引して地盤の外部へ排出させる排水装置３４を備えた地盤改良装置において、真空タンク３８の内部の水は、汲出ポンプ４０によって、汲出路４６を通って排水タンク４２に排出されると共に、真空タンク３８の内部の空気は、真空ポンプ３６によって、吸引路４４及び封水冷却装置５０の内部空間を通って真空ポンプ３６の吐出口３６ｂから排気され、排水タンク４２に排出された水の一部は、給水路５６を通って封水冷却装置５０に供給され、封水冷却装置５０の内部空間に細かい霧状になって吹き出されるように構成した。【選択図】図２

Description

本発明は、水分を多く含む軟弱地盤から水分を排水して強固な地盤に改良するための、水封式の真空ポンプを用いた排水装置を備えた地盤改良装置に関するものである。

水分を多く含む軟弱地盤を改良する工法としては、多数のドレーン材を改良対象の地盤の内部に鉛直方向に伸びるように埋設し、気密シートで地盤の表面を覆い、真空ポンプを用いて気密シートの内側の空気を抜いて、改良対象の地盤に負圧を発生させ、その負圧により地盤内の水分をドレーン材の内部に浸入させると共に、ドレーン材の内部を通って地盤の外部に排出する工法が知られていた（特許文献１参照）。

図７ないし図９は、従来の地盤改良装置について説明するために参照する図である。

従来の地盤改良装置２は、図７に示すように、地盤３の内部に鉛直方向に伸びるように埋設される多数の鉛直ドレーン材４と、地盤３の表面に配置されて、これら鉛直ドレーン材４の上端部に接続される複数の水平ドレーン材６と、この水平ドレーン材６に接続される集水管８と、これらの鉛直ドレーン材４、水平ドレーン材６及び集水管８と共に、改良対象の地盤３の表面を覆うように敷設される気密シート１０と、この気密シート１０の一部を貫通して集水管８に接続される排水管１２と、この排水管１２の集水管８と反対側の端部に接続される排水装置１４を備えていた。

従来の地盤改良装置２における排水装置１４は、図８に示すように、真空圧を発生させる真空ポンプ１６と、この真空ポンプ１６に接続される真空タンク１８と、この真空タンク１８の内部に設けられる汲出ポンプ２０と、この汲出ポンプ２０によって汲み出された水を溜める排水タンク２２を備えていた。

そして、図８に示すように、気密シート１０を貫通して集水管８に接続された排水管１２（図７参照）の、集水管８と反対側の端部が、排水装置１４の真空タンク１８に接続されていた。

また、真空タンク１８は、吸引路２４を介して、真空ポンプ１６の吸引口１６ａと接続されていた。

また、真空タンク１８の内底部には汲出ポンプ２０が設けられ、この汲出ポンプ２０は、汲出路２６を介して排水タンク２２に接続されていた。

これにより、真空ポンプ１６を作動させることにより、吸引路２４を通って真空タンク１８の内部の空気が吸引されて容器内に負圧が発生し、この負圧が真空タンク１８に接続された排水管１２を介して、改良対象の地盤３に設けられた集水管８、水平ドレーン材６及び鉛直ドレーン材４へと伝えられるようになっていた。

その結果、改良対象の地盤３に負圧が発生し、これにより、地盤３の内部の水分が鉛直ドレーン材４の内部に吸引されると共に、吸引された地盤３の内部の水分が、鉛直ドレーン材４、水平ドレーン材６及び集水管８の内部を通って排水管１２へと排水され、排水管１２を通って真空タンク１８に流れ込むようになっていた。

そして、真空タンク１８の内部に流れ込んだ地盤３の内部の水分は、図８に示すように、真空タンク１８の内底部に溜まり、真空タンク１８の内部の空気は、真空ポンプ１６によって吸引されて、吸引路２４を通って真空ポンプ１６の吐出口１６ｂから外部へと排気されるようになっていた。

そして、真空タンク１８の内底部に溜まった水は、図８に示すように、真空タンク１８の内底部に設けられた汲出ポンプ２０よって汲み出され、汲出路２６を通って排水タンク２２へと排出されるようになっていた。

このように、従来の地盤改良装置２を用いることにより、改良対象の地盤３の内部の水分が地盤３の外部に排出され、その結果、水分を多く含む軟弱地盤が改良されて、目的とする硬質の地盤に変えることができるようになっていた。

ところで、従来の地盤改良装置２においては、排水装置１４に用いられる真空ポンプ１６には、封水と呼ばれる水をポンプの内部空間に入れて動作させる水封式の真空ポンプが用いられていた。

水封式真空ポンプ３０は、図９に示すように、軸線方向（図９の紙面に垂直方向）に対して垂直な断面が略円形に形成された内部空間を有するケーシング３０ａと、このケーシング３０ａの内部空間に配置され、その回転軸の周上に複数の羽根が設けられた羽根車３０ｂを備え、この羽根車３０ｂは、その回転軸がケーシング３０ａの中心軸と略平行、かつ、ケーシング３０ａの中心軸から下方に偏心した位置に設けられていた。

そして、ケーシング３０ａの内部空間には一定量の水が封入されており、この状態で羽根車３０ｂを回転させることによって、封入された水（封水）が羽根車３０ｂによってかき回され、その遠心力によって、ケーシング３０ａの内部空間に、図９に示すように、ケーシング３０ａの内壁に沿って環状の水流（水環流３０ｃ）が形成され、この水環流３０ｃによって、ケーシング３０ａの内壁と羽根車３０ｂの羽根の間の隙間がシーリングされるようになっていた。

これにより、羽根車３０ｂが回転するに従って、水環流３０ｃと羽根車３０ｂの羽根によって囲まれた空間３０ｄは、水環流３０ｃがピストンのように作用することにより、その容積が変化するようになっていた。

そして、図９に示すように、ケーシング３０ａの側壁部（図の紙面奥側の内壁部）には、排気口３０ｅ及び吸気口３０ｆが設けられており、羽根車３０ｂが回転するに従って、空間３０ｄの内部の気体が排気口３０ｅへと押し出されると共に、吸気口３０ｆから空間３０ｄの内部へと気体が吸い込まれるようになっており、羽根車３０ｂが回転することにより、吸気と排気が連続的に行われるようになっていた。

このような水封式真空ポンプ３０は、その構造上、ポンプの動作中は常に、封水の一部が吸引された気体と共に排気口３０ｅより外部へ排出されるため、封水が減少して水環流３０ｃによるシーリングが損なわれないように、ポンプの動作中は常に、一定量の封水をポンプへ補給し続ける必要があった。

そのため、従来の地盤改良装置２の排水装置１４においては、図８に示すように、排水タンク２２に排出された水の一部が、排水タンク２２に接続された封水補給路２６を通って、封水補給口１６ｃから真空ポンプ１６に補給され、真空ポンプ１６の封水として再利用されるようになっていた。

また、水封式真空ポンプ３０の動作中は、その内部空間、すなわち、水環流３０ｃと羽根車３０ｂの羽根に囲まれた空間３０ｄが低圧の状態となっていることもあって、ポンプ内の水環流３０ｃを形成する封水は空間３０ｄへと蒸発していた。

この封水の蒸発量は封水の温度によっても変化するため、ポンプ内の封水の温度が高くなると、封水の蒸発量も多くなってポンプの内部空間の圧力が上がってしまい、その結果、得られる真空度が下がり、ポンプの性能の低下を招いていた。

そのため、図９に示すような水封式真空ポンプを使用するにあたっては、封水の温度が上昇してポンプの性能の低下を防止するために、ポンプに補給する封水の温度は低温であることが望ましいとされていた。

特許第３１３８９０９号公報

上述したような地盤改良装置２においては、地盤改良の作業のほぼ全てが屋外で行われるため、地盤改良装置２の各設備も屋外に設置されていた。

そのため、地盤改良装置２の各設備は、地盤改良の作業中は常に外部の環境の影響を受け、特に、真夏の時期や熱帯地方等の高温環境下における作業時においては、例えば、地盤３から吸引された水分が水平ドレーン６の内部を移動中に直射日光によって温められたりした結果、排水装置１４の排水タンク２２に排出された水の温度が非常に高温となってしまうことがあった。

そして、このような高温の水をそのまま封水として真空ポンプ１６に補給すると、真空ポンプ１６の内部空間の圧力が上がり、得られる真空度が低下してしまうため、地盤改良の工期が長期化し、結果として、地盤改良の効率が低下し、地盤改良のコストが増大してしまうという問題があった。

その一方で、補給する封水の温度を下げるためには、例えば、排水タンク２２や封水補給路２８の途中に、送風ファンや熱交換器等を設置して補給する封水を冷却することが考えられるが、いずれも大規模な設備や動力の追加を要するため、その分、地盤改良のコストが増大してしまうという問題があった。

そこで本発明は、上記問題点に鑑みて、水封式の真空ポンプの封水の温度上昇を防止することにより、地盤改良の効率を向上させることができ、地盤改良のコストを低減することができる地盤改良装置を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために、本発明による地盤改良装置は、
改良対象の地盤の内部に負圧を発生させ、その負圧によって前記地盤の内部の水分を吸引して前記地盤の外部へ排出させる排水装置を備えた地盤改良装置において、
前記排水装置は、
水封式の真空ポンプと、
前記真空ポンプの吸引口と吸引路を介して接続された真空タンクと、
前記吸引路の途中に設けられた封水冷却装置と、
前記真空タンクの内部に設けられた汲出ポンプと汲出路を介して接続された排水タンクと、
前記排水タンクと前記封水冷却装置を接続する給水路と、を備え、
前記真空ポンプにより発生した負圧によって、前記地盤の内部から吸引された水分が前記真空タンクに流れ込み、
前記真空タンクの内部の水は、前記汲出ポンプによって、前記汲出路を通って前記排水タンクに排出されると共に、
前記真空タンクの内部の空気は、前記真空ポンプによって、前記吸引路及び前記封水冷却装置の内部空間を通って前記真空ポンプの吐出口から排気され、
前記排水タンクに排出された水の一部は、前記給水路を通って前記封水冷却装置に供給され、前記封水冷却装置の内部空間に細かい霧状になって吹き出されるように構成した
ことを特徴とするものである。

また、本発明による地盤改良装置は、
前記排水タンクと前記真空ポンプの封水補給口を接続する封水補給路と、を備え、
前記排水タンクに排出された水の一部は、前記封水補給路を通って前記真空ポンプに封水として補給されるように構成した
ことを特徴とするものである。

また、本発明による地盤改良装置は、
前記封水冷却装置は、
上端部が閉塞された円筒状の本体部と、
中心軸が前記本体部の半径方向に伸び、軸方向の長さ部分が前記本体部の側面を貫通して、その内部空間が前記本体部の内部空間と連通する円筒状の吸引部と、
前記本体部の中心軸と略同一の中心軸を有し、軸方向の長さ部分が前記本体部の下端部から下方に伸びて、その内部空間が前記本体部の内部空間と連通する円筒状の吐出部と、を備え、
前記本体部の上端部には、前記本体部の内側に向けて突出するノズルが形成され、
前記ノズルには、前記ノズルを前記本体部の軸方向に貫通する、前記本体部の内部空間の内径寸法よりかなり小さな径の前記ノズル孔が形成され、
前記封水冷却装置は、前記吐出部が前記真空ポンプの前記吸引口側に接続され、前記吸引部が前記真空タンク側に接続されるように、前記吸引路の途中に設けられ、
前記ノズル孔の上端部に前記給水路が接続されるように構成した
ことを特徴とするものである。

また、本発明による地盤改良装置は、
前記地盤の内部に鉛直方向に伸びるように埋設される多数の鉛直ドレーン材と、
前記地盤の表面に配置されて、前記鉛直ドレーン材の上端部に接続される複数の水平ドレーン材と、
前記水平ドレーン材に接続される集水管と、
前記鉛直ドレーン材、前記水平ドレーン材及び前記集水管と共に、前記地盤の表面を覆うように敷設される気密シートと、
前記気密シートの一部を貫通して前記集水管に接続される排水管と、を備え、
前記排水管の前記集水管と反対側の端部が、前記排水装置の前記真空タンクに接続される
ことを特徴とするものである。

このような本発明による地盤改良装置によれば、
改良対象の地盤の内部に負圧を発生させ、その負圧によって前記地盤の内部の水分を吸引して前記地盤の外部へ排出させる排水装置を備えた地盤改良装置において、
前記排水装置は、
水封式の真空ポンプと、
前記真空ポンプの吸引口と吸引路を介して接続された真空タンクと、
前記吸引路の途中に設けられた封水冷却装置と、
前記真空タンクの内部に設けられた汲出ポンプと汲出路を介して接続された排水タンクと、
前記排水タンクと前記封水冷却装置を接続する給水路と、を備え、
前記真空ポンプにより発生した負圧によって、前記地盤の内部から吸引された水分が前記真空タンクに流れ込み、
前記真空タンクの内部の水は、前記汲出ポンプによって、前記汲出路を通って前記排水タンクに排出されると共に、
前記真空タンクの内部の空気は、前記真空ポンプによって、前記吸引路及び前記封水冷却装置の内部空間を通って前記真空ポンプの吐出口から排気され、
前記排水タンクに排出された水の一部は、前記給水路を通って前記封水冷却装置に供給され、前記封水冷却装置の内部空間に細かい霧状になって吹き出されるように構成したことにより、
水封式の真空ポンプの封水の温度上昇を防止することにより、地盤改良の効率を向上させることができ、地盤改良のコストを低減することができる。

本発明の一実施の形態に係る地盤改良装置３２の構成を示す概略側面図である。 図１に示す地盤改良装置３２の排水装置３４の構成を示す概略図である。 図２に示す排水装置３４の封水冷却装置５０を示す図であって、図３（ａ）はその正面図であり、図３（ｂ）はその平面図である。 封水冷却装置５０を示す図であって、図３（ｂ）におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。 封水冷却装置５０の動作を説明するための図であって、図２の封水冷却装置５０の周辺を拡大した概略断面図である。 図１に示す地盤改良装置３２に用いられる各部材を示す図であって、図６（ａ）は鉛直ドレーン材４の構造を示す断面図であり、図６（ｂ）は集水管８の構造を示す概略図である。 従来の地盤改良装置２の構成を示す概略側面図である。 従来の地盤改良装置２の排水装置１４の構成を示す概略図である。 水封式真空ポンプ３０の構造を説明するための概略断面図である。

以下、本発明による地盤改良装置を実施するための形態について、図面に基づいて具体的に説明する。

図１ないし図６は、本発明の一実施の形態に係る地盤改良装置３２について説明するために参照する図である。なお、図７及び図８に示した従来の地盤改良装置２と同様の部分には、一部を除き同じ符号を付して説明するものとする。

本実施の形態に係る地盤改良装置３２は、図１に示すように、地盤３の内部に埋設される多数の鉛直ドレーン材４と、地盤３の表面に配置されて、これら鉛直ドレーン材４の上端部に接続される複数の水平ドレーン材６と、この水平ドレーン材６に接続される集水管８と、これらの鉛直ドレーン材４、水平ドレーン材６及び集水管８と共に、改良対象の地盤３の表面を覆うように敷設される気密シート１０と、この気密シート１０の一部を貫通して集水管８に接続される排水管１２と、この排水管１２の集水管８と反対側の端部に接続される排水装置３４を備えている。

鉛直ドレーン材４は、図６（ａ）に示すように、その長さ方向（図の紙面と垂直方向）に対して垂直な断面が細長い矩形状に形成された、図の紙面と垂直方向に細長く伸びる帯状の部材であり、中心板部４ｂ及びその表裏両面に形成された複数の立設部４ｃを有する芯部材４ａと、この芯部材４ａの周囲を覆う膜状のフィルタ４ｄから構成されている。

そのため、鉛直ドレーン材４の内部には、図６（ａ）に示すように、芯部材４ａの中心板部４ｂと立設部４ｃ、及びフィルタ４ｄに囲まれた空隙４ｅが形成され、この空隙４ｅが鉛直ドレーン材４の長さ方向に連続して形成されている。

これにより、鉛直ドレーン材４の外部の水分がフィルタ４ｄの微細な目を通って鉛直ドレーン材４の内部の空隙４ｅに浸入することができ、浸入した水分が空隙４ｅを通って鉛直ドレーン材４の長さ方向に移動できるようになっている。

鉛直ドレーン材４には、例えば、硬質塩化ビニルやポリオレフィン樹脂製の芯部材４ａの周囲を、ポリエステル系不織布のフィルタ４ｄで覆ったプラスチックボードドレーンを使用したり、環境への負荷低減を考慮して生分解性の樹脂材料を用いたドレーン材を使用したりすることができる。

このような鉛直ドレーン材４が、図１に示すように、その上端部が改良対象の地盤３の表面より上方に突出した状態で、地盤３の内部に鉛直方向に伸びるように埋設されている。そして、多数の鉛直ドレーン材４が、地盤３の内部に水平方向に所定の間隔をおいて互いに平行に並ぶように埋設されている。

水平ドレーン材６は、図６（ａ）に示すような鉛直ドレーン材４と同様の構造をした部材であり、図１に示すように、改良対象の地盤３の表面に水平方向に伸びるように配置されている。そして、水平ドレーン材６は、その長さ方向の途中の複数の位置で、地盤３の表面から突出した鉛直ドレーン材４の上端部と接触し、この接触部において、これらの水平ドレーン材６と鉛直ドレーン材４が、その内部の水分を互いに受け渡しできるように接続されている。

鉛直ドレーン材４と水平ドレーン材６は、例えば、地盤３の表面から突出した鉛直ドレーン材４の上端部を折り曲げて水平ドレーン材６と重ね、その重ねた２つの部材をステイプルで固定することにより、その内部の水分を互いに受け渡しできるように接続されている。

集水管８は、図６（ｂ）に示すように、その円周状の肉厚部に複数の貫通孔８ｃが形成された管状部材８ａと、この管状部材８ａの周囲を覆う膜状のフィルタ８ｂから構成されている。

これにより、集水管８の外部の水分がフィルタ８ｂの微細な目と貫通孔８ｃを通って管状部材８ａの内部に浸入することができ、浸入した水分が管状部材８ａの内部を通って集水管８の長さ方向に移動できるようになっている。

このような集水管８が、図１に示すように、改良対象の地盤３の表面に水平方向（図の紙面と垂直方向）に伸びるように配置されている。そして、集水管８は、その長さ方向の途中の位置で、地盤３の表面に配置された水平ドレーン材６と接触し、この接触部において、これらの集水管８と水平ドレーン材６が、その内部の水分を互いに受け渡しできるように接続されている。

そして、図１に示すように、これらの鉛直ドレーン材４、水平ドレーン材６、集水管８、及びそれらの間から露出する地盤３の表面の上から、改良対象の地盤３の表面の全面を覆うように気密シート１０が敷設されている。

この気密シート１０の周縁部は、改良対象の地盤３の周縁部に沿って地盤３を包囲するように掘削された溝１１の内部に埋設されている。これにより、気密シート１０の周縁部が気密処理され、気密シート１０の内側の気密性が維持されるようになっている。

気保シート１０には、例えば、軟質塩化ビニル等の合成樹脂製のシートを使用することができ、改良対象の地盤３の面積が広い場合は、既製品の所定寸法幅のシートを複数枚並べ、その隣接端部同士を接着することにより１枚の大きな気密シート１０を構成することもできる。

そして、図１に示すように、排水管１２が、気密シート１０の気密性を損なわないように、気密シート１０の一部を貫通して集水管８に接続されている。

排水管１２には、例えば、硬質塩化ビニル製の配管を使用することができ、気密シート１０の一部を開口し、その開口部に排水管１２を挿通して集水管８と接続した後、排水管１２とその周囲の気密シート１０の開口部の間の隙間を塞ぐように、気密シート１０の外側から気密シート１０をバインド(ガス配管用のホースの端部をガス配管に締め付けるために用いるような締結具)のような締結具を用いて排水管１２に締め付けることにより、気密シート１０の気密性が維持されている。

そして、図１に示すように、排水管１２の集水管８と反対側の端部には、排水装置３４が接続されている。

地盤改良装置３２における排水装置３４は、図２に示すように、真空圧を発生させる水封式の真空ポンプ３６と、この真空ポンプ３６に接続される真空タンク３８と、この真空タンク３８の内部に設けられる汲出ポンプ４０と、この汲出ポンプ４０によって汲み出された水を溜める排水タンク４２と、真空タンク３６と真空ポンプ３８の間に設けられた封水冷却装置５０を備えている。

そして、図２に示すように、気密シート１０を貫通して集水管８に接続された排水管１２（図１参照）の、集水管８と反対側の端部が、排水装置３４の真空タンク３８に接続されている。

真空タンク３８は、その内部に低い気圧で安定した空間が形成される密閉された容器であり、図２に示すように、吸引路４４を介して、真空ポンプ３６の吸引口３６ａと接続されている。そして、この吸引路４４の途中に、封水冷却装置５０が接続されている。

封水冷却装置５０は、図３（ａ）に示すように、円筒状に形成された本体部５０ａと、この本体部５０ａの側面に設けられた吸引部５０ｂと、本体部５０ａの下端部から伸びるように設けられた吐出部５０ｃを備えて構成されている。

封水冷却装置５０の本体部５０ａは、図４に示すように、その中心軸が図中上下方向に伸び、その上端部が閉塞された円筒状に形成されている。そして、本体部５０ａの上端部にはノズル５２が設けられている。

ノズル５２は、図４に示すように、本体部５０ａの閉塞された上端部の略中央から、本体部５０ａの内側（図中下方）に向けて、本体部５０ａの軸方向に突出するように形成され、このノズル５２の略中央には、ノズル５２を本体部５０ａの軸方向に貫通する、本体部５０ａの内部空間の内径寸法よりかなり小さな径のノズル孔５２ａが形成されている。

これにより、図４に示すように、本体部５０ａの上端部には、封水冷却装置５０の外側に開口する給水口５２ｂが形成され、ノズル５２の下端部には、封水冷却装置５０の本体部５０ａの内部空間に開口する吹出口５２ｃが形成されるようになっている。

封水冷却装置５０の吸引部５０ｂは、図４に示すように、その中心軸が本体部５０ａの半径方向（図中左右方向）に伸びる円筒状に形成され、その内部空間の内径寸法は、本体部５０ａの内部空間の内径寸法より小さく形成されている。

そして、吸引部５０ｂは、その軸方向の長さ部分が本体部５０ａの側面を貫通し、吸引部５０ｂと本体部５０ａの互いの内部空間が連通するように、本体部５０ａの側面に設けられている。

封水冷却装置５０の吐出部５０ｃは、図４に示すように、本体部５０ａの中心軸と略同一の中心軸を有する円筒状に形成され、その内部空間の内径寸法は、本体部５０ａの内部空間の内径寸法よりわずかに小さく形成されると共に、その軸方向の長さ寸法は本体部５０ａの軸方向の長さ寸法より長くなるように形成されている。

そして、吐出部５０ｃの内部空間には、図４に示すように、その軸方向の図中上端部寄りの位置に、吐出部５０ｃの中心軸と略同一の中心軸を有し、その上端部から下端部かけて、その内部空間の内径寸法が徐々に大きくなるような拡径した略円筒状に形成された拡散部５４が設けられている。

この拡散部５４は、図４に示すように、吐出部５０ｃの内部空間の軸方向の図中上端部寄りの位置に設けられた内部空間を上下に区切る隔壁５３を貫通するように設けられ、隔壁５３の上側と下側の内部空間が、拡散部５４の内部空間によって互いに連通するようになっている。

そして、吐出部５０ｃは、図４に示すように、その軸方向の長さ部分が本体部５０ａの下端部から下方に伸びて、吐出部５０ｃと本体部５０ａの互いの内部空間が連通するように、本体部５０ａの下端部に設けられている。

このような封水冷却装置５０が、図２に示すように、真空ポンプ３６と真空タンク３８を接続する吸引路４４の途中に設けられており、封水冷却装置５０の吐出部５０ｃが真空ポンプ３６の吸引口３６ａ側に接続されると共に、封水冷却装置５０の吸引部５０ｂが真空タンク３８側に接続されている。

また、図２に示すように、真空タンク３８の内底部には汲出ポンプ４０が設けられ、この汲上ポンプ４０は、汲上路４６を介して排水タンク４２に接続されている。

そして、排水タンク４２には封水補給路４８が接続されており、この封水補給路４８は真空ポンプ３６の封水補給口３６ｃに接続されている。

また、排水タンク４２には給水路５６が接続されており、この給水路５６は封水冷却装置５０の給水口５２ｂに接続されている。そして、給水路５６の途中には流量を調節するためのバルブ５８が設けられている。

このような地盤改良装置３２においては、真空ポンプ３６を作動させることにより、吸引路４４を通って、封水冷却装置５０の内部空間や真空タンク３８の内部の空気が吸引されて、これらの容器内に負圧が発生し、この負圧が真空タンク３８に接続された排水管１２を介して、改良対象の地盤３に設けられた集水管８、水平ドレーン材６及び鉛直ドレーン材４へと伝えられる。

その結果、改良対象の地盤３に負圧が発生し、これにより、地盤３の内部の水分が鉛直ドレーン材４の内部に吸引されると共に、吸引された地盤３の内部の水分が、鉛直ドレーン材４、水平ドレーン材６及び集水管８の内部を通って排水管１２へと排出され、排水管１２を通って排水装置３４の真空タンク３８に流れ込むようになっている。

そして、真空タンク３８の内部に流れ込んだ地盤３の内部の水分は、図２に示すように、真空タンク３８の内底部に溜まり、真空タンク３８の内底部に設けられた汲出ポンプ４０よって汲み出され、汲出路４６を通って排水タンク４２へと排出される。

そして、真空タンク３８の内部の空気は、真空ポンプ３６によって吸引されて、吸引路４４や封水冷却装置５０の内部空間を通って、真空ポンプ３６の吐出口３６ｂから外部へと排気される。

そして、排水タンク４２に排出された水の一部は、図２に示すように、排水タンク４２に接続された封水補給路４８を通り、封水補給口３６ｃから真空ポンプ３６の内部に補給され、真空ポンプ３６の封水として再利用される。

そして、排水タンク４２に排出された水の一部は、図２に示すように、排水タンク４２に接続された給水路５６を通り、給水口５２ｂから封水冷却装置５０へと供給される。

そして、図５に示すように、封水冷却装置５０の給水口５２ｂに供給された水Ｗは、封水冷却装置５０の内部空間に発生した負圧によって、ノズル５２の吹出口５２ｃから封水冷却装置５０の本体部５０ａの内部空間へ勢いよく吹き出される。

吹出口５２ｃから吹き出した水Ｗは、封水冷却装置５０の本体部５０ａの内部空間で、封水冷却装置５０の吸引部５０ｂから吸引された空気Ａと混合され、細かい霧状になって吐出部５０ｃへと吹き出される。

このとき、真空ポンプ３６によって封水冷却装置５０の内部空間には負圧が発生しているため、空気Ａと混合されて霧状になった水Ｗの一部が水蒸気へと気化し、その時の気化熱によって、封水冷却装置５０の内部空間の空気Ａや供給された水Ｗの一部が冷却されるようになっている。

そして、気化熱によって冷却された空気Ａや水Ｗが、封水冷却装置５０の吐出部５０ｃの下端部から吐き出され、吸引口３６ａから真空ポンプ３６の内部に供給されることにより、真空ポンプ３６内部の封水が冷却されるようになっている。

これにより、真夏の時期や熱帯地方等の高温の環境下においても、真空ポンプ３６の封水の温度が上昇することを防止できるため、真空ポンプ３６で得られる真空度が低下することを防止できる。

また、真空ポンプ３６に補給される封水を冷却するための大規模な設備や、それを動かす動力が不要なため、その分、地盤改良のコストを低減することができる。

このように、本願発明の実施の形態に係る地盤改良装置３２によれば、水封式の真空ポンプの封水の温度上昇を防止することにより、地盤改良の効率を向上させることができ、地盤改良のコストを低減することができる。

なお、本発明は、前記実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の目的を達成することができる範囲内であれば、種々の変更が可能である。

例えば、前記実施の形態に係る地盤改良装置３２においては、図６（ａ）及び（ｂ）に示すような鉛直ドレーン材４、水平ドレーン材６及び集水管８を用いていたが、これらの部材に限定される必要はなく、例えば、内部を水や空気が浸透可能な砂礫等を用いて形成された砂杭（サンドパイル）や、砂層（サンドマット）などの他の構造の排水用の部材を用いてもよい。

また、前記実施の形態に係る地盤改良装置３２においては、改良対象の地盤３の表面に気密シート１０を敷設していたが、例えば、気密シート１０に傷がかないように気密シート１０の下に保護マットを重ねて敷設したり、地盤改良を促進させるために気密シート１０の上に載荷盛土をしたりしてもよい。

また、前記実施の形態に係る地盤改良装置３２においては、地盤３の内部から水分を排出するために排水装置３４を１つ用いていたが、排水装置３４を２つ以上設けてもよい。

２ 地盤改良装置
３ 地盤
４ 鉛直ドレーン材
４ａ 芯部材
４ｂ 中心板部
４ｃ 立設部
４ｄ フィルタ
４ｅ 空隙
６ 水平ドレーン材
８ 集水管
８ａ 管状部材
８ｂ フィルタ
８ｃ 貫通孔
１０ 気密シート
１１ 溝
１２ 排水管
１４ 排水装置
１６ 真空ポンプ
１６ａ 吸引口
１６ｂ 吐出口
１６ｃ 封水補給口
１８ 真空タンク
２０ 汲出ポンプ
２２ 排水タンク
２４ 吸引路
２６ 汲出路
２８ 封水補給路
３０ 水封式真空ポンプ
３０ａ ケーシング
３０ｂ 羽根車
３０ｃ 水環流
３０ｄ 空間
３０ｅ 排気口
３０ｆ 吸気口
３２ 地盤改良装置
３４ 排水装置
３６ 真空ポンプ
３６ａ 吸引口
３６ｂ 吐出口
３６ｃ 封水補給口
３８ 真空タンク
４０ 汲出ポンプ
４２ 排水タンク
４４ 吸引路
４６ 汲出路
４８ 封水補給路
５０ 封水冷却装置
５０ａ 本体部
５０ｂ 吸引部
５０ｃ 吐出部
５２ ノズル
５２ａ ノズル孔
５２ｂ 給水口
５２ｃ 吹出口
５３ 隔壁
５４ 拡散部
５６ 給水路
５８ バルブ
Ｗ 水
Ａ 空気

Claims (4)

1. 改良対象の地盤の内部に負圧を発生させ、その負圧によって前記地盤の内部の水分を吸引して前記地盤の外部へ排出させる排水装置を備えた地盤改良装置において、
   前記排水装置は、
   水封式の真空ポンプと、
   前記真空ポンプの吸引口と吸引路を介して接続された真空タンクと、
   前記吸引路の途中に設けられた封水冷却装置と、
   前記真空タンクの内部に設けられた汲出ポンプと汲出路を介して接続された排水タンクと、
   前記排水タンクと前記封水冷却装置を接続する給水路と、を備え、
   前記真空ポンプにより発生した負圧によって、前記地盤の内部から吸引された水分が前記真空タンクに流れ込み、
   前記真空タンクの内部の水は、前記汲出ポンプによって、前記汲出路を通って前記排水タンクに排出されると共に、
   前記真空タンクの内部の空気は、前記真空ポンプによって、前記吸引路及び前記封水冷却装置の内部空間を通って前記真空ポンプの吐出口から排気され、
   前記排水タンクに排出された水の一部は、前記給水路を通って前記封水冷却装置に供給され、前記封水冷却装置の内部空間に細かい霧状になって吹き出されるように構成した
   ことを特徴とする地盤改良装置。
2. 前記排水タンクと前記真空ポンプの封水補給口を接続する封水補給路と、を備え、
   前記排水タンクに排出された水の一部は、前記封水補給路を通って前記真空ポンプに封水として補給されるように構成した
   ことを特徴とする請求項１に記載の地盤改良装置。
3. 前記封水冷却装置は、
   上端部が閉塞された円筒状の本体部と、
   中心軸が前記本体部の半径方向に伸び、軸方向の長さ部分が前記本体部の側面を貫通して、その内部空間が前記本体部の内部空間と連通する円筒状の吸引部と、
   前記本体部の中心軸と略同一の中心軸を有し、軸方向の長さ部分が前記本体部の下端部から下方に伸びて、その内部空間が前記本体部の内部空間と連通する円筒状の吐出部と、を備え、
   前記本体部の上端部には、前記本体部の内側に向けて突出するノズルが形成され、
   前記ノズルには、前記ノズルを前記本体部の軸方向に貫通する、前記本体部の内部空間の内径寸法よりかなり小さな径の前記ノズル孔が形成され、
   前記封水冷却装置は、前記吐出部が前記真空ポンプの前記吸引口側に接続され、前記吸引部が前記真空タンク側に接続されるように、前記吸引路の途中に設けられ、
   前記ノズル孔の上端部に前記給水路が接続されるように構成した
   ことを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の地盤改良装置。
4. 前記地盤の内部に鉛直方向に伸びるように埋設される多数の鉛直ドレーン材と、
   前記地盤の表面に配置されて、前記鉛直ドレーン材の上端部に接続される複数の水平ドレーン材と、
   前記水平ドレーン材に接続される集水管と、
   前記鉛直ドレーン材、前記水平ドレーン材及び前記集水管と共に、前記地盤の表面を覆うように敷設される気密シートと、
   前記気密シートの一部を貫通して前記集水管に接続される排水管と、を備え、
   前記排水管の前記集水管と反対側の端部が、前記排水装置の前記真空タンクに接続される
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の地盤改良装置。

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