JP3969118B2 - 真空度測定装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、大気圧工法によって改良された地盤表面とその被覆材との間の水及び気体の圧力を測定する真空度測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
河川や湖沼等に堆積している底泥のような軟弱地盤の処理方法として、これを掘削して取り除いたり、覆砂やセメントにより硬化させたりする方法が採用されてきたが、これらは大型施工機械の使用と搬入路の確保といった手間とコストがかかる。
【0003】
このような背景から、軟弱地盤の密度促進や強度増加を図る工法として、真空圧を利用して地盤を減容化及び強度発現させる大気圧工法が開発された。大気圧工法によれば、排水材を打設及び敷設された地盤を被覆材で覆って密閉し、これをポンプで吸引排水することによって、地盤中の水が排水されて地盤は固まりその強度が安定する。被覆材で密閉され、ポンプにより排水減圧された地盤強度の安定性を調べる場合、前記密閉部分の真空度が重要なデータの1つとなる。従来は、上記の真空度は、地盤中に埋め込まれた間隙水圧計が示す水圧として測定されてきた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら間隙水圧計による従来の真空度測定には以下の問題があった。
(1)間隙水圧計の設置場所は地盤中であるため、これを埋めるには地盤をボーリングしなければならない。これは高コストの工事となる上に手間がかかる。
(2)間隙水圧計は軟弱地盤中で使用されるため、水圧計全体が耐腐食且つ耐水仕様でなければならない。一般に、このような厳しい環境下で使用される水圧計は、耐腐食性の高価な金属を使用したり、金属表面部分や電気回路部分をすべて合成樹脂で被覆したり、セラミック材料を多用したり等、高コストになる。
(3)間隙水圧計が故障した場合、その交換は困難であり、現実的ではない。従って望む場所の真空度を間違いなく測定するには、バックアップとして複数個の間隙水圧計を埋めておかねばならず、これは高コストになる。
(4)間隙水圧計により測定された地盤中の真空度が、必ずしも地盤表面と被覆材との間隙の真空度と一致するわけではなく、この点で、測定の精度は高くない。
(5)とりわけ、地盤が水面下にある場合は、上述の真空計の設置及び交換は、より困難になる。
【0005】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡便且つ低コスト且つ高精度に、地盤表面と被覆材との間隙の真空度を測定する装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、第1の発明は、改良区域の地盤内に鉛直ドレーン材を貫入させ、前記改良区域の地盤表面に水平ドレーン材を敷設し、前記改良区域の全体を覆うように被覆材を敷設して、前記地盤表面と前記被覆材との間に間隙を形成し、該間隙にポンプを接続し、該ポンプにより前記間隙内を真空吸引して、前記改良区域の地盤中の水を排水させることにより、該地盤を減容化させて該地盤の強度を発現させる大気圧工法に用いられ、前記間隙内の真空度を測定する真空度測定装置であって、前記被覆材の表面の一部に設けられる前記間隙の内外を貫通するガス抜き孔と、該ガス抜き孔に取り付けられる真空計とを備えてなることを特徴とする真空度測定装置とした。
【0007】
第1の発明によれば、被覆材のガス抜き孔に取り付けた真空計によって間隙内の真空度を直接に測定することができるので、地盤強度の安定性を高精度で調べることができる。また、被覆材にガス抜き孔を設け、このガス抜き孔に真空計を取り付ければよいので、真空度測定装置の設置に要する手間を削減することができ、設置に要する費用を大幅に削減することができる。さらに、真空計を地盤中のような測定機器にとって厳しい環境下で使用する必要がないので、真空計の選択範囲を広げることができ、市販の安価な真空計であっても間隙内の真空度を高精度で測定することができる。
【0008】
また、第1の発明において、前記改良区域の地盤表面は水面下にあり、前記真空計は管体を介して前記ガス抜き孔に取り付けられるとともに、浮輪によって水面に浮かべられていることを特徴とする真空度測定装置を第2の発明とした。
【0009】
第2の発明によれば、地盤表面が水面下にある場合に、真空計は浮輪によって水面に浮かべられているので、センサや電気回路等を防水加工した水中で使用可能な真空計を特注する必要がなく、通常市販されている大気圧から真空までの測定レンジを有する真空計から広く選択することが可能となる。また、真空計が故障又は老朽化した場合に、真空計のみを交換することができるので、真空度測定装置のメンテナンスを容易にすることができる。さらに、管体の長さを長くとることにより、地盤中からの泥等が水に混じって真空計の中に入り込むのを阻止でき、真空計のセンサ等の部品が損傷するのを防止できる。
【0010】
また、第2の発明において、前記管体は、耐圧耐水性を有するホースと、該ホースの一端に気密的に接着されるエルボと、該ホースの他端に気密的に接着される管とを備え、前記エルボが前記ガス抜き孔に気密的に取り付けられ、前記管が前記真空計に気密的に取り付けられていることを特徴とする真空度測定装置を第3の発明とした。
【0011】
第3の発明によれば、直角に曲げられたエルボがガス抜き孔に取り付けられていることにより、ガス抜き孔から放出される水に混じった泥等が真空計のセンサを直撃するのを防止できる。
【0012】
【発明の実施の形態】
===大気圧工法の概要===
本発明の一実施形態としての真空度測定装置は、水面下で大気圧工法により改良される底泥地盤にて使用されるものとする。
【0013】
本実施形態としての真空度測定装置が使用される、水面下の大気圧工法の概要について図1を参照しつつ説明する。図1は、大気圧工法で改良が進められている底泥1を有する池の断面を模式的に表した図である。軟弱な地盤を硬化させることが必要な改良区域3の底泥表層に鉛直ドレーン材5が打設され、水平ドレーン材7及び有孔管9が敷設され、有孔管9の一端がポンプ11の吸水口に接続されている。被覆材13は、改良区域3の全てを覆い、被覆材13の周縁は底泥1に打設される。これにより被覆材13と水底地盤表面15の形成する空間は池中の水から隔離される。
【0014】
鉛直ドレーン材5による毛細管現象で、水底地盤表面15にまで上昇した底泥中の水は、水平ドレーン材7により、被覆材13と水底地盤表面15との間隙の一方向に選択的に流れることが許容され、さらにこれが有孔管9で集められてポンプ11に吸い上げられる。
【0015】
ポンプ11の運転を続けることにより、底泥1の中の水が排水されて、この軟弱地盤は減容化して強度をもつ。また前記間隙は減圧状態となるため、被覆材13は改良区域3の表面に密着して改良区域3を密封した状態となり、池底の強度が安定した状態が持続する。
【0016】
従って、水底地盤表面15と被覆材13との間隙の真空度は、上記の安定度を評価するデータとして重要となる。
【0017】
===真空度測定装置及びその周辺部材の構成===
図1に示されるように、本実施形態の真空度測定装置における真空計17は、浮輪19により水面に浮き、ホース21を介して被覆材13の表面のガス抜き孔23に接続されている。また本実施形態においては、真空計17から2本のケーブル25が出て、真空計コントローラ27に接続している。
【0018】
被覆材13と水底地盤表面15との間隙の真空度を測定するための、本発明の一実施形態としての真空度測定装置の構成について、図2を参照しつつ、さらに詳細に説明する。図2は、コントローラを除く、本実施形態における真空度測定装置及びその周辺部材を模式的に示した図である。
【0019】
本実施形態において、前記間隙の真空がどの部分で保持されているかについて以下、説明する。被覆材13の表面にあけられたガス抜き孔23にはエルボ29の一端が連結され、エルボ29の他端にはホース21の一端が連結され、ホース21の他端には真空計17が連結され、真空計17のセンサ31で真空が閉じられている。従って、エルボ29とホース21とは、ガス抜き孔23と真空計17のセンサ31とを気密的に連結する管体とみなせる。ここでエルボ29は、ガス抜き孔23とホース21とを気密的に連結するための手段であるが、一方では、その直角に曲げられた単管は、ガス抜き孔23から放出される水に混じった泥等が真空計17のセンサ31を直撃するのを防ぐ機能を有している。
【0020】
真空計17には、通常市販されている、液体及び気体の圧力が測定できる圧力トランスデューサ等を使用する。例えば真空計17の中で、センサ31を一方の電極と見なし、不図示の他方の電極とでコンデンサを形成しているとすれば、センサ31で閉じられた真空の変化によって、センサ31が図2の上下方向に微小移動すれば、前記コンデンサの静電容量が変化する。従って、逆に真空計内部の前記コンデンサの静電容量を測定し、この測定値を所定の方法で変換すれば、センサ31が接触している真空の真空度を知ることが可能となる。
【0021】
被覆材13の表面にあけられたガス抜き孔23の周囲は、エルボ29の一端のフランジ33の面と密着され、水や気体のリークが無視できるほど小さくなるように気密的に熱溶着されている。ここで、フランジ33が、被覆材13とおよそ同じ材料であれば、前記熱溶着の強度が高まる。また、エルボ29はフランジ33を有する端から他端までが一体成形されたものであれば、リークが無視できるほど小さく気密になる。さらにエルボ29は、その内部が真空で外部が例えば水深10m程度であっても、その変形が無視できるほど小さい耐圧仕様となっている。
【0022】
ホース21の両端には、それぞれエルボ29の一端である単管及び真空計17のセンサ31に通ずる管が差し込まれて、水や気体のリークが無視できるほど小さくなるように気密的に接着されている。ホース21の本体も、水に対し気密であり、且つホース21の中が真空である時、外部から例えば水深10m程度の水圧が加えられても、ホース21の内面の形状の変化が無視できるほど小さい耐圧仕様のものが採用される。さらにホース21の外面は耐水性であり、水中で容易に劣化しない。
【0023】
真空計17は浮輪19で水面に浮いており、特に本実施形態においては、センサ31部分、及び真空計17の本体とケーブル25との接続部分は水面上に露出している。これにより、水中での真空計17の部品表面の腐食、及び真空計17の電力や電気信号等の電極の短絡を防ぐことが可能である。
【0024】
本実施形態においては、真空計コントローラ27から真空計17への電力供給及び真空計17から真空計コントローラ27への電気信号の伝達に、それぞれ2本ずつのケーブル25が必要であり、それぞれを同軸ケーブルにする等、1本にまとめて被覆し、池底を這わせて真空計17と真空計コントローラ27とを電気的に接続する。ここで、ケーブル21の表面は耐水性であり、水中で容易に劣化せず、従って電気的短絡は起こらない。
【0025】
===真空度測定装置の設置手順===
本実施形態における真空度測定装置は、以下の設置手順により実現される。即ち、垂直ドレーン材5が打設され、水平ドレーン材7及び有孔管9が敷設された水底地盤表面15を、表面のガス抜き孔23にエルボ29を介してホース21の連結された被覆材13で覆う。その後ホース21の一端を水面上に保持し、浮輪19を有する真空計17のセンサ31に通ずる管とホース21の一端とを水面上で接着して連結する。ポンプ11によって、改良区域3の底泥1の中の水を排水するとともに、上記の被覆材設置によって入り込んだ、ホース21の中の水を排水する。これらの手順を経て、改良区域3における水底地盤表面15と被覆材13との間の真空度の測定が可能となる。
【0026】
===その他の実施の形態===
上記実施の形態においては、真空計17がホース21等を介してガス抜き孔23に連結されているが、これに限定されるものではない。例えば、図3に示されるように、真空計17がガス抜き孔23に直接連結されてもよい。但し、真空計17が、ホース21等でガス抜き孔23に連結されて地上にある方が、真空計17を、耐水使用でない通常市販されている大気圧から真空までの測定レンジを有するものから広く選択することが可能となる点で望ましい。
【0027】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の真空度測定装置によれば、地盤表面と被覆材との間の間隙内の真空度を直接に測定することができるので、地盤強度の安定性を高精度で調べることができる。
また、被覆材にガス抜き孔を設け、このガス抜き孔に真空計を取り付ければよいので、真空度測定装置の設置に要する手間を削減することができ、設置に要する費用を大幅に削減することができる。
さらに、真空計を地盤中のような測定機器にとって厳しい環境下で使用する必要がないので、真空計の選択範囲を広げることができ、市販の安価な真空計であっても間隙内の真空度を高精度で測定することができる。
さらに、真空計が故障又は老朽化した場合に、真空計のみを交換することができるので、真空度測定装置のメンテナンスを容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】大気圧工法で改良が進められている底泥を有する池の断面を模式的に表した図である。
【図2】コントローラを除く、本実施形態における真空度測定装置及びその周辺部材を模式的に示した図である。
【図3】真空計とガス抜き孔とが直接連結された大気圧工法で改良が進められている底泥を有する池の断面を模式的に表した図である。
【符号の説明】
5 鉛直ドレーン材
13 被覆材
15 水底地盤表面
17 真空計
21 ホース
23 ガス抜き孔
Claims (3)
- 改良区域の地盤内に鉛直ドレーン材を貫入させ、前記改良区域の地盤表面に水平ドレーン材を敷設し、前記改良区域の全体を覆うように被覆材を敷設して、前記地盤表面と前記被覆材との間に間隙を形成し、該間隙にポンプを接続し、該ポンプにより前記間隙内を真空吸引して、前記改良区域の地盤中の水を排水させることにより、該地盤を減容化させて該地盤の強度を発現させる大気圧工法に用いられ、前記間隙内の真空度を測定する真空度測定装置であって、
前記被覆材の表面の一部に設けられる前記間隙の内外を貫通するガス抜き孔と、該ガス抜き孔に取り付けられる真空計とを備えてなることを特徴とする真空度測定装置。 - 前記改良区域の地盤表面は水面下にあり、前記真空計は管体を介して前記ガス抜き孔に取り付けられるとともに、浮輪によって水面に浮かべられていることを特徴とする請求項1に記載の真空度測定装置。
- 前記管体は、耐圧耐水性を有するホースと、該ホースの一端に気密的に接着されるエルボと、該ホースの他端に気密的に接着される管とを備え、前記エルボが前記ガス抜き孔に気密的に取り付けられ、前記管が前記真空計に気密的に取り付けられていることを特徴とする請求項2に記載の真空度測定装置。
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