JP4033561B2 - 真空圧密工法における気密構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軟弱地盤に含まれる水分や気体等を排出することで普通地盤へ改良する地盤改良工法における地表面の気密構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
埋立て層、ヘドロ層、泥炭層などの軟弱な粘性土地盤を改良する工法として、鉛直ドレーンと真空圧を利用した真空圧密工法が知られている。この工法は、ボード系ドレーン、サンドドレーンなどの鉛直ドレーン材を地盤中に設置し、その上端部に不織布や有孔管などの通水材を配置し、この不織布や有孔管の上部を気密シートで密閉し、さらに、有孔管は配管を介して真空ポンプに連通させて、真空ポンプを作動して軟弱粘性土地盤に含まれる水及び空気を鉛直ドレーン材や通水材を介して排出するようにしたものである。
【０００３】
この工法では気密性の確保が大きな課題の一つであり、特に、気密シートからの圧力漏れを防止するために、気密シートの端部の納まりが極めて重要である。この気密シートの端部に気密性を確保するために、従来、バックホーなどの掘削機により、例えば、幅７０cm、深さ１２０cm程度の溝４４を地盤４０に形成し、図７に示すように、水平ドレーン材４２の上に敷設された、気密シート４１の端部を溝４４の中に入れて掘削土で埋め戻している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、気密シートを損傷しないように、かつ、隙間なく掘削土を埋め戻すことは極めて手間がかかり困難であり、さらに、埋戻土に砂質土が混入するだけで気密性が損なわれることとなる。
【０００５】
また地表面から深さ５〜６ｍ程度までの地盤内に砂質土層がある場合には、この層よりも深くまで気密シート端部を埋め込まないと、この砂質土層を介して負圧が洩れて気密性が損なわれる可能性が高いという問題がある。
【０００６】
さらに、地盤が極めて軟弱な場合や地下水位が高い場合には、軟弱土が自立しないため所定深さまで溝を掘削することができない。
【０００７】
さらに又、気密シートは施工時の損傷に加えて、製造時にもピンホールが生じやすく、一枚ものの気密シートではピンホールは避けがたく、気密性の確保はほとんど無理なため、従来は２枚を積層して用いている。
【０００８】
本発明は上記従来技術の問題点に着目し、これを解決せんとしたものであり、その課題は、気密シート端部における気密性を確実に、しかも容易に確保することができる気密構造を提供することにある。
【０００９】
また本発明の別の課題は、上述の砂質土層やその他に、気密シートの気密性を損なうような地層が地盤内に存在しても、気密シート端部の埋め込み深さを抑えながら、気密性を確実に確保することができる気密構造を提供することにある。
【００１０】
さらに、本発明の別の課題は、砂質土等の気密性を阻害する材料が、溝内への埋戻材に混入しても、該溝内における気密シートの気密性を確保することができる気密構造を提供することにある。
【００１１】
さらに又、本発明の別の課題は、たとえ、気密シートにピンホールが存在しても確実に気密性を確保することができる気密構造を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、真空圧により軟弱地盤から水分や気体を排出して地盤の強度を増加させる真空圧密工法における気密構造であって、地盤上に配置された気密シート端部の上に枠部材が載置され、該枠部材で囲まれた範囲に流動体が充填されたことを特徴とする気密構造を提供する。ここで、前記枠部材は、気密シート端部を挟んで、一方を気密シート端部の上に置き、他方を軟弱地盤の上に置いて、この両者の枠体間に水や泥水等の液体、および流動体を注ぎ入れたときに、この枠体間にこれら流動体を溜めることができるような構造に形成する。
【００１６】
また本発明では、真空圧により軟弱地盤から水分や気体を排出して地盤の強度を増加させる真空圧密工法における気密構造であって、軟弱地盤の所定位置を掘削して溝を形成し、該溝のなかに気密シート端部を挿入すると共に、泥水等の流動体を該溝の中に供給するための有孔管を配置し、該溝を埋戻材で埋め戻して成る気密構造を提供する。
【００１９】
【実施例】
以下、添付図面に基づいて実施例を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。図１（１）〜（５）は本発明の気密構造を示す簡略断面図である。図１（１）に示した気密構造、すなわち、気密シート端部の埋設構造では、水平ドレーン材３の上に気密シート２が敷設され、改良対象地盤４０の所定位置に形成された溝５の中に流動体４が充填され、この流動体４内には気密シート端部２ａが埋設されている。なお、図１（１）〜（５）において、流動体４は、ベントナイト泥水、セメントミルク、両者を混合したもの、あるいは、これらと現場土砂と撹拌・混合して成るものである。また、図１（１）〜（５）において、垂直ドレーン材は図示を省略した。
【００２０】
図１（１）に示した気密シート端部の埋設構造を形成する方法としては、最初に、多軸オーガー、アースオーガー、先端にビットを備えた多軸掘削機、または地中壁掘削機などの掘削装置で改良対象地盤４０の所定位置を掘削しながら、これら掘削装置の先端付近から水、ベントナイト泥水、セメントミルク又はこれらを混合したものを噴出して改良対象地盤の土砂と撹拌・混合し、この撹拌・混合した箇所に気密シートを所定深さまで圧入する。この気密シート２は、端部２ａに予め鳩目金具などの係止具（図示せず）が設けられたものを使用し、この係止具を棒の先に止めて人力で流動体４内に圧入する。なお、図示はしないが、以上の気密シート端部の埋設方法とは別に、溝の内壁面が自立するような地盤では、予め溝をバックフォー等の掘削機で掘削し、この溝５の内部に気密シート端部２ａを挿入し、別途準備したベントナイト泥水等の流動体４を溝５内に埋め戻すこともできる。
【００２１】
次に、図１（２）の気密シート端部の埋設構造では、改良対象地盤の所定位置に形成された溝５の下方のみにベントナイト泥水等の流動体４を充填し、この流動体４内に気密シート端部２ａを埋設し、さらに、溝５内における流動体４の上方には改良対象地盤の掘削土砂６を埋め戻している。このように、溝５内の上部に掘削土砂６を埋め戻せば、流動体４内に作業員が沈み込む事故を防止することができる。ここで、気密シート２を溝５に埋設する工程は、流動体４を溝５に埋め戻す工程の前後いずれに行っても良く、また気密シート端部２ａには必要に応じて予めアンカー２ｂや係止具を設けても良く、このアンカー２ｂや係止具により、気密シート端部の地盤への固定度を高めたり、溝内への圧入を容易にしたりすることができる。なお、図１（１），（２）における溝５は、幅３０〜６０cm程度、深さ５０〜２００cm程度に形成し、この溝５における気密シート端部２ａの埋め込み深さは５０〜２００cm程度とすることができる。
【００２２】
図１（３）は、掘削土量を減らすための気密シートの埋設構造であって、改良地盤４０に溝３７が設けられ、この溝３７の下端に断面が円形の横穴３７ａが形成され、この溝３７から横穴３７ａへ気密シート端部２ａが挿入され、溝３７内にはベントナイト泥水等の流動体４が注入されている。ここで、気密シート２は、必要に応じてアンカー２ｂや係止具が端部に設けられたものを用いても良い。なお、横穴３７ａを備える溝３７を構築するためには、最初に溝３７を形成し、この溝３７の平面位置の両端に縦穴（図示せず）を設け、次いで、推進工法で用いる掘削機を一方の縦穴に入れて、ここから他方の縦穴に向けて掘進させて横穴３７ａを形成する。
【００２３】
また、図１（４）（５）に示した実施例は、水中において気密シート端部を埋設する構造として、特に適しているものであり、同時に、これらの構造は地上の軟弱地盤においても適用可能である。図１（４）では、気密シート２が、その端部２ａに液体や流動体を注入することができる袋体２ｃを備えており、この気密シート２の端部２ａが、水底の軟弱地盤４０に形成された溝８内に配置され、この溝８内には流動体７が充填されている。
【００２４】
図１（４）の気密構造を形成するために、最初に、水底の改良対象地盤４０に溝８を形成する。そして、気密シート２を改良対象地盤４０上に敷設すると共に、その端部２ａを溝８内に配置し、気密シート２の袋体２ｃの中に液体や流動体を注入する。これにより、気密シート２の端部２ａは袋体２ｃの重量で溝８内の位置が安定し、この後に、溝８内へ流動体７を注入すれば、気密シート端部の気密性を確実なものにすることができる。
【００２５】
さらに、図１（５）では、気密シート端部２ａの固定度を高めるため、この端部２ａに高分子系材料などからなるアンカー２ｂを備えており、この気密シート２の端部２ａが水底の溝８内に配置され、この溝８内には流動体７が充填されている。このような気密構造を形成するため、最初に、水底の改良対象地盤４０に溝８を形成する。この溝８は、改良対象地盤４０を撹拌して現地土砂を流動状にしてこれを流動体７とすると共に、この撹拌位置を溝８とするか、あるいは、改良対象地盤４０を掘削して溝８を形成した後に、別途準備したソイルセメント等の流動体７を溝５内に充填する。溝８を形成した後に、気密シート２を改良対象地盤４０上に敷設すると共に、その端部のアンカー２ｂを流動体７内に圧入することにより、気密シート端部の固定度を高めると共に気密性を確実なものにすることができる。
【００２６】
次に図２を参照して、地表面付近に透水性の高い、例えば、砂質土のような透水性地層４５が存在する改良対象地盤４０における気密構造について説明する。このような改良対象地盤４０では、気密シート２の端部２ａが埋設された溝５の下方に連続するように止水壁１３を設け、さらに、この止水壁１３は透水性地層４５を貫いて不透水層４６に達するまで延長する。
【００２７】
ここで、止水壁１３を構成する立孔１５の内部には、ベントナイト泥水やセメント混入泥水等の透水性の低い流動状の材料を充填する。また止水壁１３は、例えば、従来のソイルセメント壁掘削機（図示せず）のような地盤改良用の撹拌型掘削機を用いて軟弱地盤４０を撹拌・混合し、立孔１５の掘削をしながら形成し、この立孔１５の上端部を、気密シート端部２ａを埋設するための溝として使用する。したがって、溝５と、止水壁１３を構成する立孔１５とは、同じ形状・同じ寸法で連続するように設けるのが好ましく、溝５を埋め戻す埋戻材１２としては、止水壁１３と同様の材料を用いても良い。以上の気密シート端部２ａの溝５への埋め込み長さは１００cm程度にして、止水壁１３の長さは不透水層４６の深度によるものの、例えば１０ｍ程度とすることができる。上記流動状の材料が満たされた止水壁１３は、内部を流動状態に保持することにより、周囲の地盤との間に縁切り効果が期待できて、周辺地盤への影響を大幅に軽減することができる。
【００２８】
図３（１）〜（３）では、止水壁を設けた気密構造として、図２とは異なる実施例を示した。図３（１）（２）に示した気密構造５０では、気密シート端部２ａを埋設するための溝５４の内側に所定長離して止水壁５１が設けられ、この止水壁５１の中には塩化ビニール等からなる止水シート５２が挿入され、ソイルセメント溶液等の充填材５３で満たされている。ここで、止水壁５１は、図３（２）に示したような平面形状に形成され、この止水壁５１と止水シート５２とは、透水性地層４５を貫いて不透水層４６に至るまで延設される。そして、止水シート５２は、図３（２）に示したように止水壁５１の太径部５１ａにおいて重ね合わされて充填材５３で固定され、また止水シート５２の上端部は、図３（１）に示したように、外側に折り返されて溝５４内へ挿入され、気密シート端部２ａと共に埋戻材１２で埋め戻されるか、あるいは、図３（３）に示したように、接着剤５５で気密シート２に接着される。
【００２９】
なお、上記止水壁５１は、ワイヤーソーを備えた掘削機（図示せず）と、この掘削機を昇降させる一対のレールとしてのガイドコラム（図示せず）とからなる従来装置を用いて掘削され、掘削幅は３〜４ｍ程度で、厚さは５０〜１００mm程度に形成される。
【００３０】
次に、図４（１）（２）では、水中地盤において溝を設けること無く気密シート端部２ａの気密性を確保する気密構造を示しており、図４（１）では、端部にアンカー２ｂが設けられた気密シート２を改良対象地盤４０上に敷設し、気密シート端部２ａを挾んで一方の枠部材１６を気密シート２の上に設置し、他方の枠部材１６を改良対象地盤４０上に設置し、この２つの枠部材１６，１６で気密シート端部２ａの全周を囲み、枠部材１６と１６との間にはベントナイト泥土等の流動体１７が充填される。これにより、気密シート端部２ａは、全周にわたって流動体１７で密封されて改良対象地盤４０には気密状態が維持される。
【００３１】
一方、図４（２）では、塩化ビニールパイプ、ビニールホース又はビニールチューブ等からなる有孔管１９が、気密シート２の端部２ａの下に配置され、この端部２ａが土砂３６で覆われて、気密シート端部２ａと改良対象地盤４０との間には、有孔管１９を介してベントナイト泥土等の流動体１７が注入されている。ここで、流動体１７を注入する工程は、土砂３６で気密シート端部２ａを覆う工程と同時か、または、この作業に先行して行うこともできる。また前記有孔管１９は、気密シート２の敷設に先立って改良対象地盤４０の所定位置に配置しても良く、あるいは、気密シート端部２ａの下面に予め一体に取り付けても良い。このようにして、気密シート端部２ａは、土砂３６の荷重と、流動体１７とで密封されて改良対象地盤４０には気密状態が維持される。なお、図４（１）（２）では、水中の改良対象地盤４０についての実施例を示したが、この気密構造は地上の軟弱地盤にも適用可能である。
【００３２】
また図５では、改良対象地盤４０の所定位置を掘削して溝５を形成し、この溝５の中には気密シート端部２ａを挿入すると共に有孔管１９も配置し、溝５の中に掘削土砂等の埋戻材１８を埋め戻して、気密シート端部２ａと有孔管１９とを埋設した。ここで、有孔管１９は水、泥水又はベントナイト泥土等の流動体を溝５内に供給するために用いられるものであり、この有孔管１９を介して流動体が溝５内に供給されると埋戻材１８の間隙に流動体が行き渡り、溝５における気密シート端部２ａの気密性は向上する。
【００３３】
なお、前記有孔管１９は、同様に上述した図１（１）（２）における溝５の流動体４のなかに埋設するか、又は、図２の止水壁１３や溝５のなかに埋設しても良い。そして、真空圧密期間中に、有孔管１９から液体や流動体を適宜供給し続ければ、気密状態を効果的に維持することができて、しかも、真空圧の影響を受けても、これらの溝５や止水壁１３の圧密を防止することができて、周辺地盤への影響を抑制することができる。
【００３４】
次に、図６は真空圧密ヤードの縦断面図であり、改良対象地盤４０には鉛直ドレーン材２３が設置され、その上端部には水平ドレーン材３や有孔管２５などの通水材が配置され、この通水材の上が気密シート２で覆われている。また、気密シート２の端部は、改良対象地盤４０に設けられた溝５内に挿入され、掘削土等の埋戻材２４で埋め戻されている。そして、溝５の外側には改良対象地盤４０を囲むように所定高さに堰２２が盛り上げられて、この堰２２で囲まれた範囲には水や泥水等の液体が張られている。なお、この表面に張る液体として、真空圧密稼動時に地盤から排出される水を利用しても良い。
【００３５】
図６の気密構造では、気密シート２や溝５の上は、水や泥水等の液体で覆われているため、この液体の下方にある改良対象地盤４０の気密性は高まり、効率的な地盤改良が可能になる。すなわち、たとえ、気密シート２にピンホール等の損傷があったとしても、水は空気の約５０倍の粘性があるので、この損傷箇所からの漏気を防ぐことができて、また気密シート２端部の埋め込み部分である溝５からの漏気も低減できる。さらに、改良対象地盤周辺には、多くの場合、地盤の収縮に伴うひび割れが入るが、このひび割れからの漏気をも低減することができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明では、気密シート端部を泥水で埋め戻すので、気密性を高め、真空度を上げることができて、改良対象地盤の圧密を助長し、地盤改良効果を高めることができる。
【００３７】
また本発明では、溝の内壁が自立しないような軟弱な地盤においても、流動体で満たされた溝を確実に形成することができて、気密シート端部における気密性の確保が可能になった。
【００３８】
さらに本発明では、地表面付近に透水性の高い地層が在る場合でも、気密シート端部埋設用の溝の下方に連続させて止水壁を設けたので、透水性の高い地層から真空圧が洩れることを防止できて、改良対象地盤の気密性を高めることができる。
【００３９】
さらに又、本発明では、気密シート端部埋設用の溝や止水壁内の流動体を真空圧密期間を通じて流動化させておくことが可能になったので、溝や止水壁により、周辺地盤に真空圧が及ぶことを防止し、周辺地盤の水平変位や沈下を防止することができる。
【００４０】
また気密シートや気密シート埋込み用の溝の上に、水又は泥水等の液体を張ったので、真空圧密時の改良対象地盤の気密性が向上し、工事費の削減や改良効果を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（１）〜（５）は、それぞれ本発明の気密構造を簡略に示した断面図である。
【図２】図１とは異なる気密構造を簡略に示した断面図である。
【図３】図１及び図３とは異なる気密構造を示しており、（１）は断面図、（２）は（１）における止水壁の平面図、（３）は（１）とは異なる止水シートの納まりを示した断面図である。
【図４】（１）及び（２）は、図１〜図３とは異なる気密構造を断面図である。
【図５】図１〜図４とは異なる気密構造を断面図である。
【図６】図１〜図５とは異なる気密構造を簡略に示した縦断面図である。
【図７】従来の気密シート端部の埋設構造を簡略に示した断面図である。
【符号の説明】
１，１０，２０，３０，３１，３２，３３，３４ 気密構造
２ 気密シート
２ａ 気密シートの端部
４，７，１７， 流動体
５，８，１５， 溝
１３ 止水壁
１６ 枠部材
１８ 埋戻材
１９ 有孔管
２２ 堰
４０ 軟弱地盤
４６ 不透水層

Claims (2)

1. 真空圧により軟弱地盤から水分や気体を排出して地盤の強度を増加させる真空圧密工法における気密構造であって、地盤上に配置された気密シート端部の上に枠部材が載置され、該枠部材で囲まれた範囲に流動体が充填されたことを特徴とする気密構造。
2. 真空圧により軟弱地盤から水分や気体を排出して地盤の強度を増加させる真空圧密工法における気密構造であって、軟弱地盤の所定位置を掘削して溝を形成し、該溝のなかに気密シート端部を挿入すると共に、泥水等の流動体を該溝の中に供給するための有孔管を配置し、該溝を埋戻材で埋め戻して成る気密構造。

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