JP2916428B2 - 軟弱地盤の改良施設とその工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、河川近辺の土地
で地下水位の高い軟弱な地盤、埋め立て地あるいは盛り
土造成地等の人工的造成地等において、地下水位を押し
下げて地盤の強化を図る軟弱地盤の改良施設とその工法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、軟弱地盤の改良には次のような工
法が用いられている。その第１工法は、ケーシングを地
層中に鉛直に打設して一定の深度に到達してからケーシ
ングを引き上げながら、あるいは引き上げた後に前記ケ
ーシングにより掘削された井戸穴に砕石、砂利、砂等を
投入し、投入した砕石、砂等を突き棒で突き固める工法
である。また、第２工法は、例えば、埋め立て地等の造
成地において、薄い布状不織布を鉛直に圧入して先端を
地上に露出するように埋設し、この不織布による毛細管
現象によって地下水を吸い上げる。吸い上げられた地下
水を地上で蒸発させることにより、地下水位を押し下げ
て地盤を締め固めさせて地盤の改良をするものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の上記工法には次
のような問題があった。即ち、第１の工法では、砕石、
砂利、砂等の突き固めによって軟弱地盤が締め固まり、
これによって、Ｎ値を増加させるものであるが、使用す
る砕石、砂利、砂等は限られた自然材であり、重量は重
く、空隙率は３３％程度であって、微細粒砂の侵入によ
って空隙部は目詰まりが生じる。また、施工単位径が直
径で４００ｍｍ〜５００ｍｍと大きくなり、使用する重
機も大型化するという問題がある。また、第２の工法で
は、地下水の汲み上げは、不織布の毛細管現象によるも
のであるから、地盤の締め固めには長時間を要し、必ず
しも満足できる効果を上げることはできなかった。

【０００４】

【発明の目的】この発明はかかる現況に鑑みてなされた
もので、中空濾過体を通して浸透してきた地下水を強制
的に汲み上げることにより、周囲の地下水位を順次下げ
て締め固める軟弱地盤の改良施設とその工法を提供する
ものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、この発明は次のような構成とした。即ち、この発明
に係る軟弱地盤の改良施設は、外周面に透水フィルタを
被覆するとともに、多数の通水孔を穿設したパイプを内
部に収納した円筒状立体空隙構造体を掘削した井戸穴に
挿入し、前記円筒状立体空隙構造体の下端部に先端ポイ
ントを取り付けてなり、前記先端ポイントは略逆円錐形
の先端部に連続して、さや管の先端ビットの一方向の回
転を係止する係止部を外周面に設けた円盤部を形成する
とともに、前記先端部から円盤部の外周面には排土用溝
を形成し、前記円盤部の上面には外周面に係止用突起を
多数突設した連結用突部を設け、前記連結用突部を前記
円筒状立体空隙構造体に挿入して係止用突起を係止させ
ることにより円筒状立体空隙構造体の下端部に先端ポイ
ントを一体に取り付けてなり、前記円筒状立体空隙構造
体の上端には蓋を装着し、円筒状立体空隙構造体と井戸
穴との間に埋め戻し材を充填することを特徴とする。前
記円筒状立体空隙構造体は、熱可塑性合成樹脂からなる
複数の線径の線条をノズルより押し出して、固化する前
に不規則に曲がりくねらせて相互に点溶着した後、冷却
固化して円筒状に成形したものであることが好ましい。
また、この発明に係る軟弱地盤の改良施設の工法は、外
周面に透水フィルタを被覆するとともに、多数の通水孔
を穿設したパイプを内部に収納し、下端部に先端ポイン
トを取り付けてなる円筒状立体空隙構造体をさや管の先
端ビットと一体に回転させながら先端ビットで掘削した
井戸孔に挿入し、次いで、さや管を引き上げながら残留
した前記円筒状立体空隙構造体と井戸穴との間の空隙に
埋め戻し材を充填することを特徴とする。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下に、図示する実施形態につい
て詳細に説明する。まず、軟弱地盤を改良する施設の構
造を図１に基づいて説明すると、地盤１に掘削した井戸
穴３に外表面を透水フィルタ５で被覆し内部にパイプ７
を収納した線条からなる円筒状立体空隙構造体９を挿入
し、前記円筒状立体空隙構造体９と井戸穴３との間の空
隙に透水性のよい埋め戻し材１０を充填し、前記円筒状
立体空隙構造体９の上端には内部への土砂の侵入を防止
する蓋１１を嵌着してなるものである。前記透水フィル
タ５と円筒状立体空隙構造体９によって中空濾過体１２
を形成する。

【０００７】前記中空濾過体１２を形成する円筒状立体
空隙構造体９は、熱可塑性合成樹脂からなる複数の線径
をヘチマの繊維状組織のように不規則に曲がりくねらせ
て相互に点接着してなる空隙構造体を円筒状に成形した
ものである。前記円筒状立体空隙構造体９は、例えば、
次のようにして成形することができる。円形または多角
形をした大きさの異なる複数のノズルを円形状に配設し
てなる口金を押出機に取り付け、ポリプロピレン（Ｐ
Ｐ），低密度ポリエチレン（ＰＥ）等の比重が０．９２
〜０．９６の熱可塑性合成樹脂を溶融した状態で線条に
冷却液面上に押し出す。押し出された線条は、比重の軽
さと冷却液の表面張力によって固化する前に冷却液面で
大きく不規則に湾曲して隣接する線条と点溶着し、複雑
に絡み合った線条による立体空隙構造体を形成する。

【０００８】上記複雑に絡み合った線条体を型枠で円筒
状に規制しながら押し出し速度よりも遅い速度で冷却液
中に引き取るにとにより、線条による円筒状の立体空隙
構造体が形成される（図２及び図３参照）。複数の線径
を絡み合わせることが強度を向上させ、可撓性を持たせ
る上で好ましく、例えば、大線径を６ｍｍ，中線径を４
ｍｍ、小線径を２ｍｍの３種類の線条を一定の間隔で押
し出し、円筒状立体空隙構造体の外径Ｄを１２５ｍｍ、
内径ｄを８５ｍｍとすることができる。この空隙構造体
は、表面開孔率９８〜９９％、空隙率９３〜９５％、耐
圧性能を１０％変形で１００ｋｇ／Ｌ：２０ｃｍの構造
性能を有する。

【０００９】上記押し出し成形された円筒状立体空隙構
造体９の外周面には、透水フィルタ５が被覆されてい
る。前記透水フィルタ５は、地層中を構成する土砂類と
地下水とを分離するもので合成樹脂その他の耐触性材質
からなり、円筒状立体空隙構造体９に追随して変形可能
である。前記透水フィルタ５は、微細粒砂が詰まる軟弱
地盤等では一定以下の粒径のもの（例えば０．１８ｍｍ
以下の粒径のもの）を透過させて前記円筒状立体空隙構
造体９内に導入し、それより大きい粒径のものを分離す
る構造のものが好ましい。前記透水フィルタ５を被覆す
るには、ラップ部に耐水性接着剤を塗布して接着する
か、溶着することにより固定すればよい。予め調査した
地層の粒度分布により、目詰まりを防止する透水フィル
タ５を選択する。

【００１０】前記円筒状立体空隙構造体９内に収納され
るパイプ７は、円筒状立体空隙構造体９とほぼ同じ長さ
で周面に直径２〜４ｍｍの通水孔１３を多数設けてな
り、外周面と円筒状立体空隙構造体９との間に間隙を有
して収納されている。透水フィルタ５を通して円筒状立
体空隙構造体９内に浸透してきた地下水、微細粒砂は、
前記通水孔１３からパイプ７内に導入される。前記パイ
プ７は腐食を防ぐために塩化ビニル等の合成樹脂製が好
ましく、このパイプ７にホースを挿入して地下水、微細
粒砂を汲み上げるものである。また、パイプ７を収納す
ることによって円筒状立体空隙構造体９の折れ曲がりを
防ぐとともに、円筒状立体空隙構造体９の透水性を確実
に保持することができる。

【００１１】上記透水フィルタ５を被覆しパイプ７を収
納してなる円筒状立体空隙構造体９の下端部には、先端
ポイント１５が取り付けられている。先端ポイント１５
は、図４に示すように、略逆円錐形の先端部１７にさや
管の先端ビットに装着される円盤部１９が形成されてお
り、前記円盤部１９の外周面には一方向の回転を係止す
る係止部２０が設けられ、さらに、先端部１７から円盤
部１９の外周面にはさや管の圧入を容易にする排土用溝
２１が形成されている。前記係止部２０は少なくとも一
つの方向に傾斜した傾斜面２３を設けることによって構
成され、図示する実施形態では対称位置に２箇所設けら
れている。排土用溝２１も前記係止部２０の間に２カ所
形成されている。

【００１２】前記円盤部１９の上面には前記円筒状立体
空隙構造体９を取り付けるための連結用突部２５が突設
されている。前記突部２５は前記円筒状立体空隙構造体
９の中空部に挿入される大きさであって、外周面に下向
きの係止用突起２７が多数突設されている。使用すると
きは、図１に示すように、連結用突部２５を前記円筒状
立体空隙構造体９の中空部に挿入しパイプ７を載置すれ
ばよい。円筒状立体空隙構造体９の下端面が円盤１９の
上面に当接するとともに、係止用突起２７が空隙内に挿
入されて線条を係止させるから、一体に固定され引き抜
きを困難にさせる。前記円盤部１５は円筒状立体空隙構
造体９よりも大径であって、さや管の下端面が当接する
ように形成されている。また、前記係止用突起２７は必
ずしも下向きであることは必要でなく、水平方向であっ
てもよい。前記先端ポイント１５は、コンクリート製、
合成樹脂製等一定の硬さを有するものであれば任意の材
質により成形することができる。尚、前記先端ポイント
１５は、土砂等が円筒状立体空隙構造体９内に入り込む
のを防止できるものであればよく、上記構造に限定され
るものではない。

【００１３】前記井戸穴３に充填される埋め戻し材１０
は、透水フィルタ５から透過しない程度の大きさの砕
石、砂利、砂、砂質土等であり、一定の透水係数を有し
フィルタ層を形成する。

【００１４】次に上記改良施設の施工方法について説明
すると、まず、円筒状立体空隙構造体９の外周面を透水
フィルタ５で被覆した中空濾過体１２の内部にパイプ７
を収納して準備する。次いで、杭打ち車両２９を所定の
位置に配置し、リーダ３０の上端からリーダ３０の上部
に取り付けられた回転圧入装置３１のさや管３３内に垂
下されたワイヤーロープ３５を円筒状立体空隙構造体９
の上端部に取り付けて、ワイヤーロープ３５を引き上げ
ることによって前記さや管３３内に収納する。このと
き、パイプ７が離脱しないように上端部において円筒状
立体空隙構造体９に固定しておく。その後、円筒状立体
空隙構造体９の下端部に先端ポイント１５を装着する。
先端ポイント１５を取り付けた後、さや管３３の先端ビ
ット３７を円盤部１９に装着させて係止部２０に係止さ
せると同時に、排土用溝２１を先端ビット３７の間に位
置させる。

【００１５】そこで、図７に示すように、回転圧入装置
３１を駆動してさや管３３を回転させながら地盤１に打
ち込む。このとき、先端ポイント１５は、係止部２０に
係止した先端ビット３７によって一体に回転し、同時に
連結用突部２５の外周面に突設した係止用突起２７に係
止された中空濾過体１２も回転するから、さや管３３の
回転によって掘削された井戸穴３内に透水フィルタ５を
被覆しパイプ７を収納した中空濾過体１２が徐々に挿入
される。先端ポイント１５には排土用溝２１が形成され
ているから、排土が容易に行われる。このようにして、
さや管３３を所定の深度まで打ち込む。

【００１６】さや管３３を所定深度まで打ち込んだ後、
さや管３３を逆方向に回転させて係止部１５との係止状
態を解除し、その後さや管３３を少し引き上げて共上が
りがないことを確認して引き上げる。中空濾過体１２は
先端ポイント１５の係止用突起２７によって一体に係止
されているから、共上がりは防止される。さや管３３を
引き上げながら、中空濾過体１２とさや管３３との間か
ら埋め戻し材１０を投入してさや管３３の下方に生じた
空隙を充填する。このようにして、さや管３３を引き上
げながら井戸穴３と中空濾過体１２との間に埋め戻し材
１０を充填して、中空濾過体１２の外周部に埋め戻し材
１０によるフィルタ層を設ける。

【００１７】埋め戻し材１０を均一に確実に充填するた
めに、中空濾過体１２に振動を与えながらゆる詰まりを
防止することが好ましい。さや管３３を引き上げ、埋め
戻し材１０の充填が完了した後、円筒状立体空隙構造体
９の上端部に蓋１１を装着する。蓋１１は水は透過して
も土砂等を透過しない材質であればよい。また、蓋１１
は、円筒状立体空隙構造体９をさや管３３に挿入する前
に予め装着しておくか、さや管３３を所定深度まで打ち
込み埋め戻し材を充填する前に装着することも可能であ
る。また、蓋１１は、埋め戻し材を充填後、シートを被
せ砕石、砂利等を投入して造成した被覆層であってもよ
い。

【００１８】この施設を使用するには、上記のように施
工した後、一定時間経過後、蓋１１を取り外してパイプ
７内にホースを挿入する。ホースを挿入するにはホース
内にエアーを送り込みパイプ７内の土砂を水とともに撹
拌しながらパイプ底部まで送り込む。ほぼ底部に到達し
た後に、地下水の吸い上げを開始する。地下水を吸い上
げると、地下水とともにパイプ７内に滞留している微細
粒砂が吸い上げられ、さらに、透水フィルタ５と円筒状
立体空隙構造体９からなる中空濾過体１２内の微細粒砂
も吸い上げられる。これを複数回繰り返すことによって
パイプ７内の微細粒砂が吸い上げられるばかりでなく、
透水フィルタ５及び埋め戻し材１０によるフィルタ層に
よって粒径の異なるフィルタ層に分離される。

【００１９】埋め戻し材１０を透過した微細粒砂は透水
フィルタ５で濾過され、濾過されなかったものが埋め戻
し材１０内に残留し、さらに、埋め戻し材１０の外側に
おいては、図１０に示すように、大きな粒径のものから
順次小さな粒子へと安定した層が形成され、埋め戻し材
１０の範囲を拡大したようなより大きな径の砂層による
フィルタ層３９が形成される。このようにして、地下水
を汲み上げることにより、地下水位が順次下がり、周辺
地層の透水係数が大きく向上するとともに、その範囲を
順次拡大することができる。

【００２０】図１１は、地下水を吸い上げ周辺層の透水
係数の変化により地下水位が下がっていく状態の説明図
であって、水平方向の幅寸法Ｌは透水係数の変化を示
し、深度が大きくなるにつれて透水係数が大きくなる。
また、点線による曲線Ｓは地下水位の変化を示し、透水
係数が大きくなるにつれて地下水位も深くなる。地下水
を強制的に吸い上げることにより、円筒状立体空隙構造
体９の最下端部までの間で地下水位を任意にコントロー
ルすることができる。また、地下水位の低下によって地
盤の締め固め、圧密促進が図られ、安定した地盤とする
ことができる。

【００２１】図１２は施工方法の一例を示すもので、図
１２（ａ）に示すような段丘地帯においては、上記中空
濾過体１２を階段状に沿って下側の方をより深く埋設す
る。段丘地帯では地下水位４０も地形に沿って略階段状
に形成されているが、この発明の地盤改良施設を図示す
るように施工することによって改良後の地下水位４１は
深度が深くなるばかりでなく滑らかな傾斜面となる。ま
た、図１２（ｂ）に示すような台地においては、地盤改
良施設の深度を次第に深くすることによって、従来の段
状の水位４３が湾曲した水位４４とすることができる。
また、図１２（ｃ）に示すような盛り土した造成地や道
路や鉄道のような盛り土の法面においては、法面に沿っ
て地下水位４６が形成されているが、地下水の強制汲み
上げによってなだらかな地下水位４７とすることができ
る。このように、地下水位の深度を深くすることができ
るばかりでなく、水位のコントロールによって水位曲線
もなだらかにすることができ、地盤の締め固め、圧密促
進によって短時間で地盤を改良することができる。

【００２２】尚、この発明は円筒状立体空隙構造体を埋
設するものであるから、雨水等の自然水を一時的に貯留
する貯留層として機能させることができる。この貯留水
は汲み上げることが可能であるから、散水等に利用する
ことができる。

【００２３】

【発明の効果】この発明に係る軟弱地盤の改良施設は、
地下水を汲み上げるホース挿入用のパイプを配設してな
るから、周囲の地下水位を浸透させ内部に貯留した地下
水を汲み上げることができる。この地下水の汲み上げに
よって地盤の締め固め、圧密の促進効果を図ることがで
き、よって地盤の改良を行うことができる。また、円筒
状立体空隙構造体の外周には埋め戻し材を充填したか
ら、地下水の汲み上げによって埋め戻し材による自然の
フィルタ層が形成され、一層地盤改良を促進することが
できる。また、地下水の汲み上げを繰り返すことによっ
て、埋め戻し材の周囲にもフィルタ層が形成され、フィ
ルタ層の拡大によって地盤改良の範囲をさらに拡大する
ことができる。また、深度は予め設計した任意の深さと
することができる。

【００２４】この発明に係る軟弱地盤の改良施設の工法
は、井戸穴を掘削しさや管の引き上げと同時に完了する
ことができるから、作業が簡単であり短時間で施工する
ことができる。また、さや管を回転させながら圧入する
ことにより振動の発生を抑えることができる。また、埋
め戻し材によるフィルタ層の形成によってフィルタ層の
範囲が大きくなり、それだけ間隔を大きくすることがで
きるから、工事の短縮とコストダウンを図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明により形成した地盤改良施設の構造を
示す説明用断面図である。

【図２】この発明において使用する円筒状立体空隙構造
体の説明用断面図である。

【図３】この発明において使用する円筒状立体空隙構造
体の説明用平面図である。

【図４】この発明において使用する先端ポイントの斜視
図である。

【図５】リーダを支持する杭打ち車両を示す説明図であ
る。

【図６】先端ポイントをさや管に装着させた状態の説明
用断面図である。

【図７】地中にさや管を圧入した状態の説明図である。

【図８】さや管を引き上げながら埋め戻し材を充填する
状態の説明図である。

【図９】井戸穴と中空濾過体との間に埋め戻し材を充填
し、蓋を装着した状態の説明図である。

【図１０】地中におけるフィルタ層の形成状態を示す説
明用要部断面図である。

【図１１】フィルタ層と地下水位の変位を示す説明図で
ある。

【図１２】各種の地形に適用した例を示す説明図である

【符号の説明】

１ 地盤 ３ 井戸穴 ５ 透水フィルタ ７ パイプ ９ 円筒状立体空隙構造体 １０ 埋め戻し材 １１ 蓋 １２ 中空濾過体 １３ 通水孔 １５ 先端ポイント １７ 先端部 １９ 円盤部 ２０ 係止部 ２１ 排土用溝 ２３ 傾斜面 ２５ 連結用突部 ２７ 係止用突起 ２９ 杭打ち車両 ３０ リーダ ３１ 回転圧入装置 ３３ さや管 ３５ ワイヤーロープ ３７ 先端ビット ３９ フィルタ層 ４０ 地下水位 ４１ 地下水位 ４３ 地下水位 ４４ 地下水位 ４６ 地下水位 ４７ 地下水位

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周面に透水フィルタを被覆するととも
   に、多数の通水孔を穿設したパイプを内部に収納した円
   筒状立体空隙構造体を掘削した井戸穴に挿入し、前記円
   筒状立体空隙構造体の下端部に先端ポイントを取り付け
   てなり、前記先端ポイントは略逆円錐形の先端部に連続
   して、さや管の先端ビットの一方向の回転を係止する係
   止部を外周面に設けた円盤部を形成するとともに、前記
   先端部から円盤部の外周面には排土用溝を形成し、前記
   円盤部の上面には外周面に係止用突起を多数突設した連
   結用突部を設け、前記連結用突部を前記円筒状立体空隙
   構造体に挿入して係止用突起を係止させることにより円
   筒状立体空隙構造体の下端部に先端ポイントを一体に取
   り付けてなり、前記円筒状立体空隙構造体の上端には蓋
   を装着し、円筒状立体空隙構造体と井戸穴との間に埋め
   戻し材を充填することを特徴とする軟弱地盤の改良施
   設。
2. 【請求項２】 前記円筒状立体空隙構造体を、熱可塑性
   合成樹脂からなる複数の線径の線条をノズルより押し出
   して、固化する前に不規則に曲がりくねらせて相互に点
   溶着した後、冷却固化して円筒状に成形したことを特徴
   とする請求項１記載の軟弱地盤の改良施設。
3. 【請求項３】 外周面に透水フィルタを被覆するととも
   に、多数の通水孔を穿設したパイプを内部に収納し、下
   端部に先端ポイントを取り付けてなる円筒状立体空隙構
   造体をさや管の先端ビットと一体に回転させながら先端
   ビットで掘削した井戸孔に挿入し、次いで、さや管を引
   き上げながら残留した前記円筒状立体空隙構造体と井戸
   穴との間の空隙に埋め戻し材を充填することを特徴とす
   る軟弱地盤の改良施設の工法。