JP4076424B2 - 軟弱地盤改良方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基礎地盤が軟弱で地耐力が不足している場合、地下水を多く含んでおり施工が困難な場合などに用いられる軟弱地盤改良方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の軟弱地盤改良装置としては、例えば軟弱地盤における地下水位を低下させる地下水位低下手段と、この地下水位低下手段により地下水位の低下した地盤に大気圧を載荷重として加えて地盤を圧密沈下させる地盤載荷手段とから構成されるものが開示されている（例えば、非特許文献１参照）。
一方、従来の汚染地盤浄化装置としては、例えば汚染物質たる有機化合物により汚染された地盤における地下水及び地下水の上側に位置する帯水地盤に含まれる水を加熱することにより処理する汚染物質加熱処理手段を含むものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】
三浦裕二，宮田弘之介著，「土木施工」，実教出版，１９９８年２月２５日，ｐ．１５０−ｐ．１５１
【特許文献１】
特開２００２−１２９９号公報
【０００４】
かかる軟弱地盤改良装置によれば、地下水位低下手段により地下水位が低下することとなり、同時に、地盤載荷手段により地盤が圧密沈下することとなるので、脱水機能のみならず載荷機能もが重畳的に発揮されることとなり、比較的短期間で地盤のせん断強さの増加効果が得られる。
一方、かかる汚染地盤浄化装置によれば、汚染された地盤に含まれる有機化合物が地下水等に溶出又は懸濁して除去されることとなるので、汚染地盤から有機化合物を除去するについて十分な施工効率の向上効果が得られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、地盤における粘性土は、クーロン力などによる凝集力によって粘土粒子が集合体を形成してなるペッド構造を基本単位としてその挙動を考えることが好ましい。
というのも、従前より用いられてきた粘土粒子の一つ一つの配列に着目した綿毛化構造などの構造形態を基本単位としても、そのような単純な構造形態は、現実には殆ど生じることがなく、わずかに板状結晶の卓越したカオリナイト鉱物の均一土層においてみられる程度であり、加えて、一般の自然粘性土では、粘土鉱物粒子が団粒状のペッドを形成しており、圧密のプロセスにおいても、このペッド構造の挙動こそが重要となるからである。
すなわち、ペッドの外側にある間隙水が、圧密の進行に伴ってペッドの形状が角が取れて楕円へと変化する過程において比較的容易に排出されることとなるのに対して、ペッド内側にある間隙水は、局部せん断等によりペッド構造が破壊されない限り、脱水や載荷による圧密の進行に伴って排出することは困難である。
【０００６】
しかしながら、従来の軟弱地盤改良装置では、脱水及び載荷により圧密を進行させるに止まるものであり、しかも、粘性土は透水性が非常に低いものであることから、軟弱地盤の改良が完了するまでに、依然として、きわめて長時間を要してしまうという問題がある。
【０００７】
また、改良すべき軟弱地盤に対して大きな載荷重を付与したとしても、ペッドの形状が適宜変形してしまえば、ペッド構造は破壊されないことから、脱水及び載荷により圧密を進行させるだけの軟弱地盤改良装置では、ペッド構造を破壊することが困難となる場合も少なくないと考えられ、軟弱地盤の改良を確実に行うことができないという問題もある。
【０００８】
一方、従来の汚染地盤浄化装置は、地下水を排出することなく加熱することのみにより汚染物質を地下水等に溶出又は懸濁させるものであり、ペッドの外側には、依然として、地下水が存在することから、熱をペッドに伝達してペッド構造を破壊することが困難となり、ひいてはペッド内側にある間隙水に含まれる汚染物質の除去も困難となることから、かかる汚染地盤浄化装置では、汚染地盤の浄化が完了するまでに、きわめて長時間を要してしまうとともに、汚染地盤の浄化を確実に行うことができない場合も起こり得る。
【０００９】
そこで、本発明の課題は、脱水及び載荷を利用した軟弱地盤の改良が短時間に確実に完了する軟弱地盤改良方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に用いる軟弱地盤改良装置は、軟弱地盤における地下水位を低下させる地下水位低下手段と、地下水位低下手段により低下した地下水位の上側に位置する地盤を加熱して地盤に含まれる間隙水を気化させる地盤加熱手段と、地盤加熱工程により気化した気体を、吸引して排出する吸引排出手段と、地盤加熱手段により加熱した地盤に荷重を加えて地盤を圧密沈下させる地盤載荷手段とを備えている。
このような軟弱地盤改良装置によれば、地下水位低下手段及び地盤載荷手段のみならず地盤加熱手段をも備えているので、加熱により粘性土中のペッド構造が容易に破壊されることとなり、脱水及び載荷を利用した軟弱地盤の改良が短時間に確実に完了することとなる。
【００１１】
また、地下水位低下手段は地盤載荷手段も兼ねており、より安価な軟弱地盤の改良を実現できる装置を市場に供給しようとする観点から、軟弱地盤において上下方向に埋設され、地下水の内部への流入が可能であるストレーナーが付設されるケーシング管と、ケーシング管の内部に内側面から隙間をおいて設けられ、下端部に通水孔を有する内筒管と、ストレーナー及び通水孔を通過した地下水を吸引して排出する吸引排出装置とから構成されている。
【００１２】
吸引排出装置は、地盤加熱手段により気化した気体をも吸引して排出するものであるため、軟弱地盤中を可及的に負圧状態として、間隙水をより低い温度で効率的かつ確実に気化させることができる。
【００１３】
さらに、誘電体内部で生じた電子双極子が高周波により回転することとして、分子間の摩擦により熱を発生させるという観点からすれば、地盤加熱手段は、軟弱地盤において埋設され、上側に位置する地盤を電磁波により加熱する電磁波発生装置と、上側に位置する地盤の表面に敷設され、電磁波発生装置による電磁波を遮断する電磁波遮断シートとからなることが好ましい。
【００１４】
また、本発明に係る軟弱地盤改良方法は、上下方向に埋設され、地下水の内部への流入が可能であるストレーナーが付設されるケーシング管と、前記ケーシング管の内部に内側面から隙間をおいて設けられ、下端部に通水孔を有する内筒管と、前記ストレーナー及び前記通水孔より地下水および空気を吸引して排出することで、地下水位を前記通水孔付近まで低下させると共に、地下水面の上側にある地盤の空隙を真空とすることが可能な吸引排出装置からなる地下水位低下手段を用いて、粘性土を含む軟弱地盤における地下水位を低下させる地下水位低下工程と、前記地盤を加熱して該地盤に含まれる間隙水を気化させて、前記粘性土のペッド構造を内部から破壊する地盤加熱工程と、前記地盤加熱工程により気化した気体を、前記吸引排出装置を用いて吸引して排出する吸引排出工程と、前記地盤加熱工程により加熱した地盤に荷重を加えて該地盤を圧密沈下させる地盤載荷工程とからなること特徴としている。
このような軟弱地盤改良方法によれば、地下水位低下工程及び地盤載荷工程のみならず地盤加熱工程吸をも備えることを特徴として構成されるので、加熱により粘性土中のペッド構造が容易に破壊されることとなり、脱水及び載荷を利用した軟弱地盤の改良が短時間に確実に完了することとなる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１９】
◎実施の形態１
図１は本発明の実施の形態１に係る軟弱地盤改良装置の全体構成を示す断面図、図２は同軟弱地盤改良装置の部分構成を示す断面図である。
【００２０】
なお、ここでは、基礎地盤が軟弱で地耐力が不足している場合について説明するが、これに限られるものではなく、例えば地下水を多く含んでおり施工が困難な場合などでも、以下の説明が妥当する。
【００２１】
本実施の形態において、軟弱地盤改良装置は、図１に示すように、地下水位低下手段１と、地盤加熱手段２と、地盤載荷手段３とを含むものとして構成されている。
【００２２】
以下、これらの各構成要素についてさらに詳細に説明する。
【００２３】
（１）地下水位低下手段１
地下水位低下手段１は、図１に示すように、軟弱地盤における地下水位を低下させる機能を果たすものとして構成されている。
【００２４】
具体的には、この地下水位低下手段１は、図１及び図２に示すように、一方では、軟弱地盤において上下方向に埋設され、地下水の内部への流入が可能であるストレーナー１１ａが付設されるケーシング管１１と、ケーシング管１１の内部に内側面から隙間をおいて設けられ、下端部に通水孔１２ａを有する内筒管１２と、ストレーナー１１ａ及び通水孔１２ａを通過した地下水を吸引して排出する吸引排出装置１３とを含むものとして構成されている（特許３２４３５０１）。
【００２５】
すなわち、このような地下水位低下手段１によれば、吸引排出装置１３によりストレーナー１１ａ及び通水孔１２ａを通過した地下水が吸引され排出されることとなり、地下水位低下手段１としての機能が発揮されることとなる。
【００２６】
また、この地下水位低下手段１は、これらの図に示すように、他方では、地盤載荷手段３としても用いられるものとして構成されている。
すなわち、これらの図において、内筒管１２によりストレーナー１１ａの内側が仕切られており、地下水は通水孔１２ａからのみ流入することとなることから、例えば地下水位がストレーナー１１ａの上端部より下側にあったとしても通水孔１２ａよりも上側にあれば、エアーは内筒管１２の内部に吸引されず、ケーシング管１１の内部にエアーが混入する事態が有効に回避されることとなり、吸引排出装置１３による吸引効果が減殺されないこととなる。
【００２７】
すなわち、このような地下水位低下手段１によれば、吸引排出装置１３による吸引効果が確実かつ十分に発揮され、地下水面に対してのみならず軟弱地盤に対しても大気圧が載荷重として有効に付与されることとなり、地盤載荷手段３としての機能もが発揮されることとなり、しかも、地下水位低下手段１としての機能の増幅効果が得られる。
【００２８】
換言すれば、このような地下水位低下手段１によれば、地下水位低下手段１が地盤載荷手段３としても兼用されることとなり、これにより、より安価で合理的な装置が市場に供給されることとなる。
【００２９】
また、このような地下水位低下手段１において、吸引排出装置１３は、後記する地盤加熱手段２により気化した気体をも排出するものとして構成されている。
【００３０】
すなわち、このような吸引排出装置１３によれば、軟弱地盤における圧力状態が可及的に負圧状態とされることとなり、これにより、軟弱地盤中の自由水及び毛管水がより低い温度で効率的かつ確実に気化される効果が得られる。
【００３１】
（２）地盤加熱手段２
地盤加熱手段２は、図１に示すように、地下水位低下手段１により低下した地下水位の上側に位置している軟弱地盤を加熱することによりその軟弱地盤に含まれる間隙水としての自由水及び毛管水を気化させる機能を果たすものとして構成されている。
【００３２】
ここで、軟弱地盤に含まれる自由水をも気化させることとしたのは、自由水が重力の作用により間隙中を自由に移動できる間隙水をいうものと定義されることから、理論上は、地下水位低下手段１により低下した地下水位の上側に間隙水４２としての自由水は存在しないと考えられるが、実際上は、軟弱地盤中に難透水性の地層があるなど、地下水位の上側に自由水が残存する場合も少なくないと考えられるからである。
【００３３】
具体的には、この地盤加熱手段２は、同図に示すように、フローモール工法等を用いて軟弱地盤中に円弧状に埋設された管路２１と、管路２１の内部に送り込まれる十分に乾燥した高温ガスを発生させるとともに、発生した高温ガスを管路２１の一方の端部から他方の端部までに亘って送り込むジェットヒーター２２と、高温ガスが送り込まれた管路２１の内部における圧力をコントロールするための圧力コントロール弁２３とからなっている。
【００３４】
ここで、地盤加熱手段２として、管路２１、ジェットヒーター２２及び圧力コントロール弁２３からなるものを用いているが、これに限られるものではなく、例えばボーリング孔にパイプヒーターを挿入して地盤を加熱するものや、圧力タンク内の水を加熱して蒸気にし、タービンポンプにて立型及び水平タイプの復水井戸にて送って地盤を加熱するものなどの中から適宜選定しても差し支えない。
【００３５】
つまり、このような地盤加熱手段２によれば、後記するように、粘性土におけるペッド構造４１を破壊された状態におくことが可能となっており、これにより、軟弱地盤の圧密沈下を比較的短時間に生じさせることが可能となっている。
【００３６】
（３）地盤載荷手段３
地盤載荷手段３は、地盤加熱手段２により加熱した地盤に大気圧を載荷重として付与して地盤を圧密沈下させる機能を果たすものとして構成されている（図１参照）。
【００３７】
具体的には、この地盤載荷手段３としては、上記したように、地下水位低下手段１が兼用されている。
【００３８】
つまり、上記したような地下水位低下手段１によれば、吸引排出装置１３による吸引効果が確実かつ十分に発揮されることとなり、地下水面に対してのみならず軟弱地盤に対しても、大気圧が載荷重として有効に付与されることとなる。
【００３９】
以上のように、このような軟弱地盤改良装置によれば、地下水位低下手段１及び地盤載荷手段３のみならず地盤加熱手段２を含むものとして構成されているので、加熱により粘性土中のペッド構造が容易に破壊されることとなり、脱水及び載荷を用いて行う軟弱地盤の改良を短時間に確実に完了させることが可能となっている。
【００４０】
［軟弱地盤改良方法］
図３は本発明の実施の形態１に係る軟弱地盤改良方法の全体構成を説明するフローチャート、図４は同軟弱地盤改良方法が適用された場合における粘性土のペッド構造４１の変化を説明するプロセス図である。
【００４１】
本実施の形態において、汚染地盤浄化方法は、上記したような軟弱地盤改良装置を用いて行うものであり、図３にフローチャートとして示すように、地下水位低下工程（Ｓｔ１）〜地盤載荷工程（Ｓｔ３）までの各工程により構成されている。以下、図１〜図４を用いて、各工程について説明する。
【００４２】
（１）地下水位低下工程（Ｓｔ１）
これは、軟弱地盤における地下水位を低下させる工程である。
【００４３】
具体的には、吸引排出装置１３によりストレーナー１１ａ及び通水孔１２ａを通過した地下水が吸引され排出されることによって地下水位を低下させるのみならず、吸引排出装置１３による吸引効果が確実かつ十分に発揮される結果、地下水面に対して大気圧が載荷重として有効に付与されることによっても地下水位を低下させるという態様となる。
【００４４】
すなわち、この地下水位低下工程（Ｓｔ１）においては、ペッド４１ａの外側にある間隙水４２のうち自由水が間隙中を下方向に移動することとなり、これにより、汚染された地盤におけるペッド構造４１は、載荷や加熱によって容易に破壊され得る状態におかれることとなる（図４（ａ）参照）。
【００４５】
（２）地盤加熱工程（Ｓｔ２）
これは、地下水位低下工程（Ｓｔ１）により低下した地下水位の上側に位置する地盤を加熱することにより地盤に含まれる自由水及び毛管水を気化させる工程である。
【００４６】
すなわち、地下水位低下工程（Ｓｔ１）によって、汚染された地盤においては、ペッド構造４１の周囲において間隙水４２が存在しない状態におかれている。
【００４７】
この地盤加熱工程（Ｓｔ２）においては、ペッド構造４１の周囲に間隙水４２がある状況と異なり、ペッド４１ａへの熱の伝達が確実かつ十分に行われ、ペッド４１ａの内側にある間隙水（図示外）は加熱によって容易に気化することとなる。
【００４８】
ペッド４１ａ内側に閉じこめられていた間隙水たる自由水及び毛管水は、気化すると同時に飛躍的に膨張することとなり（図４（ｂ）参照）、これによってペッド構造４１が破壊され、気化した間隙水は、ペッド４１ａの内側からペッド４１ａの外側に逃げ出すこととなる（図４（ｃ）参照）。
ここで、水が気化した場合における体積変化率は、およそ１７００倍である。
【００４９】
（３）地盤載荷工程（Ｓｔ３）
これは、地盤加熱工程（Ｓｔ２）により加熱した地盤に荷重を加えて地盤を圧密沈下させる工程である。
【００５０】
具体的には、地下水位低下手段１によって、吸引排出装置１３による吸引効果が確実かつ十分に発揮され、軟弱地盤に対して大気圧が載荷重として有効に付与されることとなる。
【００５１】
このとき、地下水位低下工程（Ｓｔ１）及び地盤加熱工程（Ｓｔ２）によって、軟弱地盤における粘性土は、ペッド構造４１が破壊された状態におかれており、軟弱地盤における粘性土がペッド構造４１の周囲に間隙水４２があるのとは全く異なる状態にある。
【００５２】
しかも、ペッド４１ａ内側に間隙水４２たる自由水及び毛管水がなく、ペッド４１ａは、いわば空洞状態におかれている（図４（ｃ）参照）。
【００５３】
この地盤載荷工程（Ｓｔ３）における軟弱地盤の圧密沈下は、軟弱地盤における粘性土が間隙の体積の減少を生じやすい構造に変換されていることから、比較的短時間に生ずることとなる。
【００５４】
すなわち、このような汚染地盤浄化方法によれば、地下水位低下工程（Ｓｔ１）及び地盤載荷工程（Ｓｔ３）のみならず地盤加熱工程（Ｓｔ２）を含むものとして構成されているので、加熱により粘性土中のペッド構造が容易に破壊されることとなり、脱水及び載荷を用いて行う軟弱地盤の改良を短時間に確実に完了させることが可能となっている。
【００５５】
◎実施の形態２
図５は本発明の実施の形態２に係る軟弱地盤改良装置の全体構成を示す断面図である。なお、実施の形態１と同様な構成要素については、実施の形態１と同様な符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
【００５６】
この実施の形態２に係る軟弱地盤改良装置は、図５に示すように、実施の形態１とほぼ同様であるが、実施の形態１と異なり、地盤加熱手段２が、軟弱地盤において埋設され、地下水位低下手段１により低下した地下水位の上側に位置する地盤を電磁波により加熱する電磁波発生装置２６と、その上側に位置する地盤の表面に敷設され、電磁波発生装置２６による電磁波を遮断する電磁波遮断シート２７とを含むものとして構成されている。
【００５７】
すなわち、このような地盤加熱手段２によれば、誘電体内部で生じた電子双極子が高周波により回転することとなり、これにより、分子間の摩擦により熱を発生させることが可能となっている。
【００５８】
したがって、この実施の形態２に係る軟弱地盤改良装置によっても、実施の形態１と同様な機能を発揮する地盤加熱手段２を含むものとして構成されているので、実施の形態１とほぼ同様な効果が得られることとなる。
【００５９】
◎実施の形態３
図６は本発明の実施の形態３に係る汚染地盤浄化装置の全体構成を示す断面図、図２は同汚染地盤浄化装置の部分構成を示す断面図である。
【００６０】
本実施の形態において、汚染地盤浄化装置は、図６に示すように、地下水位低下手段５１と、地盤加熱手段５２と、汚染物質処理手段５３とを含むものとして構成されている。
【００６１】
以下、これらの各構成要素についてさらに詳細に説明する。
【００６２】
（１）地下水位低下手段５１
地下水位低下手段５１は、図６に示すように、地盤における地下水位を地盤中汚染物質で汚染された汚染箇所９１の下側まで低下させる機能を果たすものとして構成されている。
【００６３】
具体的には、この地下水位低下手段５１は、図６及び図２に示すように、地盤中の汚染箇所９１の近傍において又は汚染箇所９１を貫通するよう上下方向に埋設され、地下水の内部への流入が可能であるストレーナー６１ａが付設されるケーシング管６１と、ケーシング管６１の内部に内側面から隙間をおいて設けられ、下端部に通水孔６２ａを有する内筒管６２と、ストレーナー６１ａ及び通水孔６２ａを通過した地下水及び汚染物質を含む気体であって地盤加熱手段５２により気化したものを吸引して排出する吸引排出装置６３とを含むものとして構成されている。
【００６４】
すなわち、このような地下水位低下手段５１においては、吸引排出装置６３は、後記する地盤加熱手段５２により気化した気体をも排出するものとして構成されている。それゆえ、このような地下水位低下手段５１によれば、実施の形態１における地下水位低下手段５１と同様、汚染された地盤における圧力状態が可及的に負圧状態とされることとなり、これにより、汚染された地盤中の汚染物質がより低い温度で効率的かつ確実に気化する効果が得られる。
ここで、地盤中が真空状態に維持されている場合において水が気化する温度は、およそ４０℃〜６０℃程度である。
【００６５】
（２）地盤加熱手段５２
地盤加熱手段５２は、図６に示すように、地下水位低下手段５１により低下した地下水位の上側に位置している汚染箇所９１における汚染された地盤を加熱することにより、その汚染された地盤に含まれる汚染物質を気化させる機能を果たすものとして構成されている。
【００６６】
具体的には、この地盤加熱手段５２は、同図に示すように、フローモール工法等を用いて汚染された地盤における汚染箇所９１を貫通するよう円弧状に埋設された管路７１と、管路７１の内部に送り込まれるスチームを発生させるとともに、発生したスチームを管路７１の一方の端部から他方の端部までに亘って送り込むターンビンポンプ７２であって後記する水槽８２における浄化水及びプロパンガス等による加熱器７２ａを用いて温水が供給されるものとからなっている。
【００６７】
本実施の形態において、地盤加熱手段５２として、円弧状の管路７１及びターンビンポンプ７２を用いているが、これに限られるものではなく、例えばジェットヒーター及び圧力コントロール弁からなるものの他、ボーリング孔にパイプヒーターを挿入して地盤を加熱するものなどの中から適宜選定しても差し支えない。
【００６８】
（３）汚染物質処理手段５３
汚染物質処理手段５３は、汚染物質を処理する機能を果たすものとして構成されている。
【００６９】
具体的には、この汚染物質処理手段５３としては、図６に示すように、汚染物質処理プラント８１と、処理後に発生する浄化水を貯留するとともにこれを地盤加熱手段５２に供給するための水槽８２とを含むものとして構成されている。
【００７０】
すなわち、このような汚染物質処理プラント８１によれば、処理後に大量の浄化水が発生することとなるが、かかる浄化水は、同図に示すように、地盤加熱手段５２においてスチームを発生させるために用いられることとなっている。
【００７１】
以上のように、このような汚染地盤浄化装置によれば、地盤加熱手段５２及び汚染物質処理手段５３のみならず地下水位低下手段５１を含むものとして構成されているので、地下水位の低下後における加熱により熱が粘性土中のペッドに直に伝達されペッド構造が容易に破壊されることとなり、汚染地盤の浄化を短時間に確実に完了させることが可能となっている。
【００７２】
［汚染地盤浄化方法］
図７は本発明の実施の形態３に係る汚染地盤浄化方法の全体構成を説明するフローチャート、図４は同汚染地盤浄化方法が適用された場合における粘性土のペッド構造の変化を説明するプロセス図である。
【００７３】
本実施の形態において、汚染地盤浄化方法は、上記したような汚染地盤浄化装置を用いて行うものであり、図７にフローチャートとして示すように、地下水位低下工程（Ｓｔ１１）〜汚染物質処理工程（Ｓｔ１４）までの各工程により構成されている。以下、図２、図６及び図７を用いて、各工程について説明する。
【００７４】
（１）地下水位低下工程（Ｓｔ１１）
これは、地盤における地下水位を地盤中汚染物質で汚染された汚染箇所９１の下側まで低下させる工程である。
【００７５】
具体的には、吸引排出装置６３によりストレーナー６１ａ及び通水孔６２ａを通過した地下水が吸引され排出されることによって地下水位を低下させるのみならず、吸引排出装置６３による吸引効果が確実かつ十分に発揮され、地下水面に対して大気圧が載荷重として有効に付与されることによっても地下水位を低下させるという態様となる。
【００７６】
すなわち、この地下水位低下工程（Ｓｔ１１）においては、ペッド４１ａの外側にある間隙水４２のうち自由水が間隙中を下方向に移動することとなり、これにより、汚染された地盤におけるペッド構造４１は、加熱によって容易に破壊され得る状態におかれることとなる（図４（ａ）参照）。
【００７７】
（２）地盤加熱工程（Ｓｔ１２）
これは、地下水位低下工程（Ｓｔ１１）により低下した地下水位の上側に位置している汚染箇所９１における地盤を加熱することにより、その地盤に含まれる汚染物質を気化させる工程である。
【００７８】
すなわち、地下水位低下工程（Ｓｔ１１）によって、汚染された地盤においては、ペッド構造４１の周囲において間隙水が存在しない状態におかれている（図４（ｂ）参照）。
【００７９】
この地盤加熱工程（Ｓｔ１２）においては、ペッド構造の周囲に間隙水４２がある状況と異なり、ペッドへの熱の伝達が確実かつ十分に行われ、ペッドの内側にある間隙水（図示外）は加熱によって容易に気化することとなる。
【００８０】
ペッド４１ａ内側に閉じこめられていた間隙水及びこれに含まれる汚染物質は、気化すると同時に飛躍的に膨張することとなり、これによってペッド構造４１が破壊され、気化した汚染物質は、ペッド４１ａの内側からペッド４１ａの外側に逃げ出すこととなる（図４（ｃ）参照）。
【００８１】
（３）吸引排出工程（Ｓｔ１３）
これは、地盤加熱工程（Ｓｔ１２）により気化した汚染物質を含む気体を吸引して排出する工程である。
【００８２】
具体的には、ペッド４１ａの外側に逃げ出した気化した汚染物質が、吸引排出装置６３によりストレーナー６１ａ及び通水孔６２ａを通じて吸引され、最終的に汚染物質処理プラント８１へと排出されることとなる。
【００８３】
（４）汚染物質処理工程（Ｓｔ１４）
これは、吸引排出工程（Ｓｔ１３）により吸引して排出した汚染物質を処理する工程である。
【００８４】
具体的には、汚染物質処理プラント８１を用いて気化した汚染物質が処理されるとともに、この処理によって発生した浄化水が水槽８２において貯留されることとなる。
【００８５】
すなわち、このような汚染物質処理プラント８１によれば、処理後に大量の浄化水が発生することとなるが、かかる浄化水は、同図に示すように、地盤加熱手段５２においてスチームを発生させるために用いられることとなっている。
【００８６】
以上のように、このような汚染地盤浄化方法によれば、地盤加熱工程（Ｓｔ１２）及び汚染物質処理工程（Ｓｔ１４）よりも時間的に前において地下水位低下工程（Ｓｔ１１）を含むものとして構成されているので、地下水位の低下後における加熱により熱が粘性土中のペッドに直に伝達されペッド構造が容易に破壊されることとなり、汚染地盤の浄化を短時間に確実に完了させることが可能となっている。
【００８７】
【発明の効果】
本発明に係る軟弱地盤改良方法によれば、脱水及び載荷を利用した粘性土の軟弱地盤の改良が短時間に確実に完了することとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る軟弱地盤改良装置の全体構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る軟弱地盤改良装置又は実施の形態３に係る汚染地盤浄化装置の部分構成を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る汚染地盤浄化方法の全体構成を説明するフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態１に係る軟弱地盤改良方法又は実施の形態３に係る汚染地盤浄化方法が適用された場合における粘性土のペッド構造の変化を説明するプロセス図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る軟弱地盤改良装置の全体構成を示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係る汚染地盤浄化装置の全体構成を示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係る汚染地盤浄化方法の全体構成を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１ 地下水位低下手段
２ 地盤加熱手段
３ 地盤載荷手段
１１ ケーシング管
１１ａ ストレーナー
１２ 内筒管
１２ａ 通水孔
１３ 吸引排出装置
２１ 管路
２２ ジェットヒーター
２３ 圧力コントロール弁
２６ 電磁波発生装置
２７ 電磁波遮断シート
４１ ペッド構造
４１ａ ペッド
４２ 間隙水
５１ 地下水位低下手段
５２ 地盤加熱手段
５３ 汚染物質処理手段
６１ ケーシング管
６１ａ ストレーナー
６２ 内筒管
６２ａ 通水孔
６３ 吸引排出装置
７１ 管路
７２ ターンビンポンプ
７２ａ 加熱器
８１ 汚染物質処理プラント
８２ 水槽
９１ 汚染箇所
【発明の属する技術分野】
本発明は、基礎地盤が軟弱で地耐力が不足している場合、地下水を多く含んでおり施工が困難な場合などに用いられる軟弱地盤改良方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の軟弱地盤改良装置としては、例えば軟弱地盤における地下水位を低下させる地下水位低下手段と、この地下水位低下手段により地下水位の低下した地盤に大気圧を載荷重として加えて地盤を圧密沈下させる地盤載荷手段とから構成されるものが開示されている（例えば、非特許文献１参照）。
一方、従来の汚染地盤浄化装置としては、例えば汚染物質たる有機化合物により汚染された地盤における地下水及び地下水の上側に位置する帯水地盤に含まれる水を加熱することにより処理する汚染物質加熱処理手段を含むものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】
三浦裕二，宮田弘之介著，「土木施工」，実教出版，１９９８年２月２５日，ｐ．１５０−ｐ．１５１
【特許文献１】
特開２００２−１２９９号公報
【０００４】
かかる軟弱地盤改良装置によれば、地下水位低下手段により地下水位が低下することとなり、同時に、地盤載荷手段により地盤が圧密沈下することとなるので、脱水機能のみならず載荷機能もが重畳的に発揮されることとなり、比較的短期間で地盤のせん断強さの増加効果が得られる。
一方、かかる汚染地盤浄化装置によれば、汚染された地盤に含まれる有機化合物が地下水等に溶出又は懸濁して除去されることとなるので、汚染地盤から有機化合物を除去するについて十分な施工効率の向上効果が得られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、地盤における粘性土は、クーロン力などによる凝集力によって粘土粒子が集合体を形成してなるペッド構造を基本単位としてその挙動を考えることが好ましい。
というのも、従前より用いられてきた粘土粒子の一つ一つの配列に着目した綿毛化構造などの構造形態を基本単位としても、そのような単純な構造形態は、現実には殆ど生じることがなく、わずかに板状結晶の卓越したカオリナイト鉱物の均一土層においてみられる程度であり、加えて、一般の自然粘性土では、粘土鉱物粒子が団粒状のペッドを形成しており、圧密のプロセスにおいても、このペッド構造の挙動こそが重要となるからである。
すなわち、ペッドの外側にある間隙水が、圧密の進行に伴ってペッドの形状が角が取れて楕円へと変化する過程において比較的容易に排出されることとなるのに対して、ペッド内側にある間隙水は、局部せん断等によりペッド構造が破壊されない限り、脱水や載荷による圧密の進行に伴って排出することは困難である。
【０００６】
しかしながら、従来の軟弱地盤改良装置では、脱水及び載荷により圧密を進行させるに止まるものであり、しかも、粘性土は透水性が非常に低いものであることから、軟弱地盤の改良が完了するまでに、依然として、きわめて長時間を要してしまうという問題がある。
【０００７】
また、改良すべき軟弱地盤に対して大きな載荷重を付与したとしても、ペッドの形状が適宜変形してしまえば、ペッド構造は破壊されないことから、脱水及び載荷により圧密を進行させるだけの軟弱地盤改良装置では、ペッド構造を破壊することが困難となる場合も少なくないと考えられ、軟弱地盤の改良を確実に行うことができないという問題もある。
【０００８】
一方、従来の汚染地盤浄化装置は、地下水を排出することなく加熱することのみにより汚染物質を地下水等に溶出又は懸濁させるものであり、ペッドの外側には、依然として、地下水が存在することから、熱をペッドに伝達してペッド構造を破壊することが困難となり、ひいてはペッド内側にある間隙水に含まれる汚染物質の除去も困難となることから、かかる汚染地盤浄化装置では、汚染地盤の浄化が完了するまでに、きわめて長時間を要してしまうとともに、汚染地盤の浄化を確実に行うことができない場合も起こり得る。
【０００９】
そこで、本発明の課題は、脱水及び載荷を利用した軟弱地盤の改良が短時間に確実に完了する軟弱地盤改良方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に用いる軟弱地盤改良装置は、軟弱地盤における地下水位を低下させる地下水位低下手段と、地下水位低下手段により低下した地下水位の上側に位置する地盤を加熱して地盤に含まれる間隙水を気化させる地盤加熱手段と、地盤加熱工程により気化した気体を、吸引して排出する吸引排出手段と、地盤加熱手段により加熱した地盤に荷重を加えて地盤を圧密沈下させる地盤載荷手段とを備えている。
このような軟弱地盤改良装置によれば、地下水位低下手段及び地盤載荷手段のみならず地盤加熱手段をも備えているので、加熱により粘性土中のペッド構造が容易に破壊されることとなり、脱水及び載荷を利用した軟弱地盤の改良が短時間に確実に完了することとなる。
【００１１】
また、地下水位低下手段は地盤載荷手段も兼ねており、より安価な軟弱地盤の改良を実現できる装置を市場に供給しようとする観点から、軟弱地盤において上下方向に埋設され、地下水の内部への流入が可能であるストレーナーが付設されるケーシング管と、ケーシング管の内部に内側面から隙間をおいて設けられ、下端部に通水孔を有する内筒管と、ストレーナー及び通水孔を通過した地下水を吸引して排出する吸引排出装置とから構成されている。
【００１２】
吸引排出装置は、地盤加熱手段により気化した気体をも吸引して排出するものであるため、軟弱地盤中を可及的に負圧状態として、間隙水をより低い温度で効率的かつ確実に気化させることができる。
【００１３】
さらに、誘電体内部で生じた電子双極子が高周波により回転することとして、分子間の摩擦により熱を発生させるという観点からすれば、地盤加熱手段は、軟弱地盤において埋設され、上側に位置する地盤を電磁波により加熱する電磁波発生装置と、上側に位置する地盤の表面に敷設され、電磁波発生装置による電磁波を遮断する電磁波遮断シートとからなることが好ましい。
【００１４】
また、本発明に係る軟弱地盤改良方法は、上下方向に埋設され、地下水の内部への流入が可能であるストレーナーが付設されるケーシング管と、前記ケーシング管の内部に内側面から隙間をおいて設けられ、下端部に通水孔を有する内筒管と、前記ストレーナー及び前記通水孔より地下水および空気を吸引して排出することで、地下水位を前記通水孔付近まで低下させると共に、地下水面の上側にある地盤の空隙を真空とすることが可能な吸引排出装置からなる地下水位低下手段を用いて、粘性土を含む軟弱地盤における地下水位を低下させる地下水位低下工程と、前記地盤を加熱して該地盤に含まれる間隙水を気化させて、前記粘性土のペッド構造を内部から破壊する地盤加熱工程と、前記地盤加熱工程により気化した気体を、前記吸引排出装置を用いて吸引して排出する吸引排出工程と、前記地盤加熱工程により加熱した地盤に荷重を加えて該地盤を圧密沈下させる地盤載荷工程とからなること特徴としている。
このような軟弱地盤改良方法によれば、地下水位低下工程及び地盤載荷工程のみならず地盤加熱工程吸をも備えることを特徴として構成されるので、加熱により粘性土中のペッド構造が容易に破壊されることとなり、脱水及び載荷を利用した軟弱地盤の改良が短時間に確実に完了することとなる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１９】
◎実施の形態１
図１は本発明の実施の形態１に係る軟弱地盤改良装置の全体構成を示す断面図、図２は同軟弱地盤改良装置の部分構成を示す断面図である。
【００２０】
なお、ここでは、基礎地盤が軟弱で地耐力が不足している場合について説明するが、これに限られるものではなく、例えば地下水を多く含んでおり施工が困難な場合などでも、以下の説明が妥当する。
【００２１】
本実施の形態において、軟弱地盤改良装置は、図１に示すように、地下水位低下手段１と、地盤加熱手段２と、地盤載荷手段３とを含むものとして構成されている。
【００２２】
以下、これらの各構成要素についてさらに詳細に説明する。
【００２３】
（１）地下水位低下手段１
地下水位低下手段１は、図１に示すように、軟弱地盤における地下水位を低下させる機能を果たすものとして構成されている。
【００２４】
具体的には、この地下水位低下手段１は、図１及び図２に示すように、一方では、軟弱地盤において上下方向に埋設され、地下水の内部への流入が可能であるストレーナー１１ａが付設されるケーシング管１１と、ケーシング管１１の内部に内側面から隙間をおいて設けられ、下端部に通水孔１２ａを有する内筒管１２と、ストレーナー１１ａ及び通水孔１２ａを通過した地下水を吸引して排出する吸引排出装置１３とを含むものとして構成されている（特許３２４３５０１）。
【００２５】
すなわち、このような地下水位低下手段１によれば、吸引排出装置１３によりストレーナー１１ａ及び通水孔１２ａを通過した地下水が吸引され排出されることとなり、地下水位低下手段１としての機能が発揮されることとなる。
【００２６】
また、この地下水位低下手段１は、これらの図に示すように、他方では、地盤載荷手段３としても用いられるものとして構成されている。
すなわち、これらの図において、内筒管１２によりストレーナー１１ａの内側が仕切られており、地下水は通水孔１２ａからのみ流入することとなることから、例えば地下水位がストレーナー１１ａの上端部より下側にあったとしても通水孔１２ａよりも上側にあれば、エアーは内筒管１２の内部に吸引されず、ケーシング管１１の内部にエアーが混入する事態が有効に回避されることとなり、吸引排出装置１３による吸引効果が減殺されないこととなる。
【００２７】
すなわち、このような地下水位低下手段１によれば、吸引排出装置１３による吸引効果が確実かつ十分に発揮され、地下水面に対してのみならず軟弱地盤に対しても大気圧が載荷重として有効に付与されることとなり、地盤載荷手段３としての機能もが発揮されることとなり、しかも、地下水位低下手段１としての機能の増幅効果が得られる。
【００２８】
換言すれば、このような地下水位低下手段１によれば、地下水位低下手段１が地盤載荷手段３としても兼用されることとなり、これにより、より安価で合理的な装置が市場に供給されることとなる。
【００２９】
また、このような地下水位低下手段１において、吸引排出装置１３は、後記する地盤加熱手段２により気化した気体をも排出するものとして構成されている。
【００３０】
すなわち、このような吸引排出装置１３によれば、軟弱地盤における圧力状態が可及的に負圧状態とされることとなり、これにより、軟弱地盤中の自由水及び毛管水がより低い温度で効率的かつ確実に気化される効果が得られる。
【００３１】
（２）地盤加熱手段２
地盤加熱手段２は、図１に示すように、地下水位低下手段１により低下した地下水位の上側に位置している軟弱地盤を加熱することによりその軟弱地盤に含まれる間隙水としての自由水及び毛管水を気化させる機能を果たすものとして構成されている。
【００３２】
ここで、軟弱地盤に含まれる自由水をも気化させることとしたのは、自由水が重力の作用により間隙中を自由に移動できる間隙水をいうものと定義されることから、理論上は、地下水位低下手段１により低下した地下水位の上側に間隙水４２としての自由水は存在しないと考えられるが、実際上は、軟弱地盤中に難透水性の地層があるなど、地下水位の上側に自由水が残存する場合も少なくないと考えられるからである。
【００３３】
具体的には、この地盤加熱手段２は、同図に示すように、フローモール工法等を用いて軟弱地盤中に円弧状に埋設された管路２１と、管路２１の内部に送り込まれる十分に乾燥した高温ガスを発生させるとともに、発生した高温ガスを管路２１の一方の端部から他方の端部までに亘って送り込むジェットヒーター２２と、高温ガスが送り込まれた管路２１の内部における圧力をコントロールするための圧力コントロール弁２３とからなっている。
【００３４】
ここで、地盤加熱手段２として、管路２１、ジェットヒーター２２及び圧力コントロール弁２３からなるものを用いているが、これに限られるものではなく、例えばボーリング孔にパイプヒーターを挿入して地盤を加熱するものや、圧力タンク内の水を加熱して蒸気にし、タービンポンプにて立型及び水平タイプの復水井戸にて送って地盤を加熱するものなどの中から適宜選定しても差し支えない。
【００３５】
つまり、このような地盤加熱手段２によれば、後記するように、粘性土におけるペッド構造４１を破壊された状態におくことが可能となっており、これにより、軟弱地盤の圧密沈下を比較的短時間に生じさせることが可能となっている。
【００３６】
（３）地盤載荷手段３
地盤載荷手段３は、地盤加熱手段２により加熱した地盤に大気圧を載荷重として付与して地盤を圧密沈下させる機能を果たすものとして構成されている（図１参照）。
【００３７】
具体的には、この地盤載荷手段３としては、上記したように、地下水位低下手段１が兼用されている。
【００３８】
つまり、上記したような地下水位低下手段１によれば、吸引排出装置１３による吸引効果が確実かつ十分に発揮されることとなり、地下水面に対してのみならず軟弱地盤に対しても、大気圧が載荷重として有効に付与されることとなる。
【００３９】
以上のように、このような軟弱地盤改良装置によれば、地下水位低下手段１及び地盤載荷手段３のみならず地盤加熱手段２を含むものとして構成されているので、加熱により粘性土中のペッド構造が容易に破壊されることとなり、脱水及び載荷を用いて行う軟弱地盤の改良を短時間に確実に完了させることが可能となっている。
【００４０】
［軟弱地盤改良方法］
図３は本発明の実施の形態１に係る軟弱地盤改良方法の全体構成を説明するフローチャート、図４は同軟弱地盤改良方法が適用された場合における粘性土のペッド構造４１の変化を説明するプロセス図である。
【００４１】
本実施の形態において、汚染地盤浄化方法は、上記したような軟弱地盤改良装置を用いて行うものであり、図３にフローチャートとして示すように、地下水位低下工程（Ｓｔ１）〜地盤載荷工程（Ｓｔ３）までの各工程により構成されている。以下、図１〜図４を用いて、各工程について説明する。
【００４２】
（１）地下水位低下工程（Ｓｔ１）
これは、軟弱地盤における地下水位を低下させる工程である。
【００４３】
具体的には、吸引排出装置１３によりストレーナー１１ａ及び通水孔１２ａを通過した地下水が吸引され排出されることによって地下水位を低下させるのみならず、吸引排出装置１３による吸引効果が確実かつ十分に発揮される結果、地下水面に対して大気圧が載荷重として有効に付与されることによっても地下水位を低下させるという態様となる。
【００４４】
すなわち、この地下水位低下工程（Ｓｔ１）においては、ペッド４１ａの外側にある間隙水４２のうち自由水が間隙中を下方向に移動することとなり、これにより、汚染された地盤におけるペッド構造４１は、載荷や加熱によって容易に破壊され得る状態におかれることとなる（図４（ａ）参照）。
【００４５】
（２）地盤加熱工程（Ｓｔ２）
これは、地下水位低下工程（Ｓｔ１）により低下した地下水位の上側に位置する地盤を加熱することにより地盤に含まれる自由水及び毛管水を気化させる工程である。
【００４６】
すなわち、地下水位低下工程（Ｓｔ１）によって、汚染された地盤においては、ペッド構造４１の周囲において間隙水４２が存在しない状態におかれている。
【００４７】
この地盤加熱工程（Ｓｔ２）においては、ペッド構造４１の周囲に間隙水４２がある状況と異なり、ペッド４１ａへの熱の伝達が確実かつ十分に行われ、ペッド４１ａの内側にある間隙水（図示外）は加熱によって容易に気化することとなる。
【００４８】
ペッド４１ａ内側に閉じこめられていた間隙水たる自由水及び毛管水は、気化すると同時に飛躍的に膨張することとなり（図４（ｂ）参照）、これによってペッド構造４１が破壊され、気化した間隙水は、ペッド４１ａの内側からペッド４１ａの外側に逃げ出すこととなる（図４（ｃ）参照）。
ここで、水が気化した場合における体積変化率は、およそ１７００倍である。
【００４９】
（３）地盤載荷工程（Ｓｔ３）
これは、地盤加熱工程（Ｓｔ２）により加熱した地盤に荷重を加えて地盤を圧密沈下させる工程である。
【００５０】
具体的には、地下水位低下手段１によって、吸引排出装置１３による吸引効果が確実かつ十分に発揮され、軟弱地盤に対して大気圧が載荷重として有効に付与されることとなる。
【００５１】
このとき、地下水位低下工程（Ｓｔ１）及び地盤加熱工程（Ｓｔ２）によって、軟弱地盤における粘性土は、ペッド構造４１が破壊された状態におかれており、軟弱地盤における粘性土がペッド構造４１の周囲に間隙水４２があるのとは全く異なる状態にある。
【００５２】
しかも、ペッド４１ａ内側に間隙水４２たる自由水及び毛管水がなく、ペッド４１ａは、いわば空洞状態におかれている（図４（ｃ）参照）。
【００５３】
この地盤載荷工程（Ｓｔ３）における軟弱地盤の圧密沈下は、軟弱地盤における粘性土が間隙の体積の減少を生じやすい構造に変換されていることから、比較的短時間に生ずることとなる。
【００５４】
すなわち、このような汚染地盤浄化方法によれば、地下水位低下工程（Ｓｔ１）及び地盤載荷工程（Ｓｔ３）のみならず地盤加熱工程（Ｓｔ２）を含むものとして構成されているので、加熱により粘性土中のペッド構造が容易に破壊されることとなり、脱水及び載荷を用いて行う軟弱地盤の改良を短時間に確実に完了させることが可能となっている。
【００５５】
◎実施の形態２
図５は本発明の実施の形態２に係る軟弱地盤改良装置の全体構成を示す断面図である。なお、実施の形態１と同様な構成要素については、実施の形態１と同様な符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
【００５６】
この実施の形態２に係る軟弱地盤改良装置は、図５に示すように、実施の形態１とほぼ同様であるが、実施の形態１と異なり、地盤加熱手段２が、軟弱地盤において埋設され、地下水位低下手段１により低下した地下水位の上側に位置する地盤を電磁波により加熱する電磁波発生装置２６と、その上側に位置する地盤の表面に敷設され、電磁波発生装置２６による電磁波を遮断する電磁波遮断シート２７とを含むものとして構成されている。
【００５７】
すなわち、このような地盤加熱手段２によれば、誘電体内部で生じた電子双極子が高周波により回転することとなり、これにより、分子間の摩擦により熱を発生させることが可能となっている。
【００５８】
したがって、この実施の形態２に係る軟弱地盤改良装置によっても、実施の形態１と同様な機能を発揮する地盤加熱手段２を含むものとして構成されているので、実施の形態１とほぼ同様な効果が得られることとなる。
【００５９】
◎実施の形態３
図６は本発明の実施の形態３に係る汚染地盤浄化装置の全体構成を示す断面図、図２は同汚染地盤浄化装置の部分構成を示す断面図である。
【００６０】
本実施の形態において、汚染地盤浄化装置は、図６に示すように、地下水位低下手段５１と、地盤加熱手段５２と、汚染物質処理手段５３とを含むものとして構成されている。
【００６１】
以下、これらの各構成要素についてさらに詳細に説明する。
【００６２】
（１）地下水位低下手段５１
地下水位低下手段５１は、図６に示すように、地盤における地下水位を地盤中汚染物質で汚染された汚染箇所９１の下側まで低下させる機能を果たすものとして構成されている。
【００６３】
具体的には、この地下水位低下手段５１は、図６及び図２に示すように、地盤中の汚染箇所９１の近傍において又は汚染箇所９１を貫通するよう上下方向に埋設され、地下水の内部への流入が可能であるストレーナー６１ａが付設されるケーシング管６１と、ケーシング管６１の内部に内側面から隙間をおいて設けられ、下端部に通水孔６２ａを有する内筒管６２と、ストレーナー６１ａ及び通水孔６２ａを通過した地下水及び汚染物質を含む気体であって地盤加熱手段５２により気化したものを吸引して排出する吸引排出装置６３とを含むものとして構成されている。
【００６４】
すなわち、このような地下水位低下手段５１においては、吸引排出装置６３は、後記する地盤加熱手段５２により気化した気体をも排出するものとして構成されている。それゆえ、このような地下水位低下手段５１によれば、実施の形態１における地下水位低下手段５１と同様、汚染された地盤における圧力状態が可及的に負圧状態とされることとなり、これにより、汚染された地盤中の汚染物質がより低い温度で効率的かつ確実に気化する効果が得られる。
ここで、地盤中が真空状態に維持されている場合において水が気化する温度は、およそ４０℃〜６０℃程度である。
【００６５】
（２）地盤加熱手段５２
地盤加熱手段５２は、図６に示すように、地下水位低下手段５１により低下した地下水位の上側に位置している汚染箇所９１における汚染された地盤を加熱することにより、その汚染された地盤に含まれる汚染物質を気化させる機能を果たすものとして構成されている。
【００６６】
具体的には、この地盤加熱手段５２は、同図に示すように、フローモール工法等を用いて汚染された地盤における汚染箇所９１を貫通するよう円弧状に埋設された管路７１と、管路７１の内部に送り込まれるスチームを発生させるとともに、発生したスチームを管路７１の一方の端部から他方の端部までに亘って送り込むターンビンポンプ７２であって後記する水槽８２における浄化水及びプロパンガス等による加熱器７２ａを用いて温水が供給されるものとからなっている。
【００６７】
本実施の形態において、地盤加熱手段５２として、円弧状の管路７１及びターンビンポンプ７２を用いているが、これに限られるものではなく、例えばジェットヒーター及び圧力コントロール弁からなるものの他、ボーリング孔にパイプヒーターを挿入して地盤を加熱するものなどの中から適宜選定しても差し支えない。
【００６８】
（３）汚染物質処理手段５３
汚染物質処理手段５３は、汚染物質を処理する機能を果たすものとして構成されている。
【００６９】
具体的には、この汚染物質処理手段５３としては、図６に示すように、汚染物質処理プラント８１と、処理後に発生する浄化水を貯留するとともにこれを地盤加熱手段５２に供給するための水槽８２とを含むものとして構成されている。
【００７０】
すなわち、このような汚染物質処理プラント８１によれば、処理後に大量の浄化水が発生することとなるが、かかる浄化水は、同図に示すように、地盤加熱手段５２においてスチームを発生させるために用いられることとなっている。
【００７１】
以上のように、このような汚染地盤浄化装置によれば、地盤加熱手段５２及び汚染物質処理手段５３のみならず地下水位低下手段５１を含むものとして構成されているので、地下水位の低下後における加熱により熱が粘性土中のペッドに直に伝達されペッド構造が容易に破壊されることとなり、汚染地盤の浄化を短時間に確実に完了させることが可能となっている。
【００７２】
［汚染地盤浄化方法］
図７は本発明の実施の形態３に係る汚染地盤浄化方法の全体構成を説明するフローチャート、図４は同汚染地盤浄化方法が適用された場合における粘性土のペッド構造の変化を説明するプロセス図である。
【００７３】
本実施の形態において、汚染地盤浄化方法は、上記したような汚染地盤浄化装置を用いて行うものであり、図７にフローチャートとして示すように、地下水位低下工程（Ｓｔ１１）〜汚染物質処理工程（Ｓｔ１４）までの各工程により構成されている。以下、図２、図６及び図７を用いて、各工程について説明する。
【００７４】
（１）地下水位低下工程（Ｓｔ１１）
これは、地盤における地下水位を地盤中汚染物質で汚染された汚染箇所９１の下側まで低下させる工程である。
【００７５】
具体的には、吸引排出装置６３によりストレーナー６１ａ及び通水孔６２ａを通過した地下水が吸引され排出されることによって地下水位を低下させるのみならず、吸引排出装置６３による吸引効果が確実かつ十分に発揮され、地下水面に対して大気圧が載荷重として有効に付与されることによっても地下水位を低下させるという態様となる。
【００７６】
すなわち、この地下水位低下工程（Ｓｔ１１）においては、ペッド４１ａの外側にある間隙水４２のうち自由水が間隙中を下方向に移動することとなり、これにより、汚染された地盤におけるペッド構造４１は、加熱によって容易に破壊され得る状態におかれることとなる（図４（ａ）参照）。
【００７７】
（２）地盤加熱工程（Ｓｔ１２）
これは、地下水位低下工程（Ｓｔ１１）により低下した地下水位の上側に位置している汚染箇所９１における地盤を加熱することにより、その地盤に含まれる汚染物質を気化させる工程である。
【００７８】
すなわち、地下水位低下工程（Ｓｔ１１）によって、汚染された地盤においては、ペッド構造４１の周囲において間隙水が存在しない状態におかれている（図４（ｂ）参照）。
【００７９】
この地盤加熱工程（Ｓｔ１２）においては、ペッド構造の周囲に間隙水４２がある状況と異なり、ペッドへの熱の伝達が確実かつ十分に行われ、ペッドの内側にある間隙水（図示外）は加熱によって容易に気化することとなる。
【００８０】
ペッド４１ａ内側に閉じこめられていた間隙水及びこれに含まれる汚染物質は、気化すると同時に飛躍的に膨張することとなり、これによってペッド構造４１が破壊され、気化した汚染物質は、ペッド４１ａの内側からペッド４１ａの外側に逃げ出すこととなる（図４（ｃ）参照）。
【００８１】
（３）吸引排出工程（Ｓｔ１３）
これは、地盤加熱工程（Ｓｔ１２）により気化した汚染物質を含む気体を吸引して排出する工程である。
【００８２】
具体的には、ペッド４１ａの外側に逃げ出した気化した汚染物質が、吸引排出装置６３によりストレーナー６１ａ及び通水孔６２ａを通じて吸引され、最終的に汚染物質処理プラント８１へと排出されることとなる。
【００８３】
（４）汚染物質処理工程（Ｓｔ１４）
これは、吸引排出工程（Ｓｔ１３）により吸引して排出した汚染物質を処理する工程である。
【００８４】
具体的には、汚染物質処理プラント８１を用いて気化した汚染物質が処理されるとともに、この処理によって発生した浄化水が水槽８２において貯留されることとなる。
【００８５】
すなわち、このような汚染物質処理プラント８１によれば、処理後に大量の浄化水が発生することとなるが、かかる浄化水は、同図に示すように、地盤加熱手段５２においてスチームを発生させるために用いられることとなっている。
【００８６】
以上のように、このような汚染地盤浄化方法によれば、地盤加熱工程（Ｓｔ１２）及び汚染物質処理工程（Ｓｔ１４）よりも時間的に前において地下水位低下工程（Ｓｔ１１）を含むものとして構成されているので、地下水位の低下後における加熱により熱が粘性土中のペッドに直に伝達されペッド構造が容易に破壊されることとなり、汚染地盤の浄化を短時間に確実に完了させることが可能となっている。
【００８７】
【発明の効果】
本発明に係る軟弱地盤改良方法によれば、脱水及び載荷を利用した粘性土の軟弱地盤の改良が短時間に確実に完了することとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る軟弱地盤改良装置の全体構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る軟弱地盤改良装置又は実施の形態３に係る汚染地盤浄化装置の部分構成を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る汚染地盤浄化方法の全体構成を説明するフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態１に係る軟弱地盤改良方法又は実施の形態３に係る汚染地盤浄化方法が適用された場合における粘性土のペッド構造の変化を説明するプロセス図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る軟弱地盤改良装置の全体構成を示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係る汚染地盤浄化装置の全体構成を示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係る汚染地盤浄化方法の全体構成を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１ 地下水位低下手段
２ 地盤加熱手段
３ 地盤載荷手段
１１ ケーシング管
１１ａ ストレーナー
１２ 内筒管
１２ａ 通水孔
１３ 吸引排出装置
２１ 管路
２２ ジェットヒーター
２３ 圧力コントロール弁
２６ 電磁波発生装置
２７ 電磁波遮断シート
４１ ペッド構造
４１ａ ペッド
４２ 間隙水
５１ 地下水位低下手段
５２ 地盤加熱手段
５３ 汚染物質処理手段
６１ ケーシング管
６１ａ ストレーナー
６２ 内筒管
６２ａ 通水孔
６３ 吸引排出装置
７１ 管路
７２ ターンビンポンプ
７２ａ 加熱器
８１ 汚染物質処理プラント
８２ 水槽
９１ 汚染箇所
Claims (3)
- 上下方向に埋設され、地下水の内部への流入が可能であるストレーナーが付設されるケーシング管と、前記ケーシング管の内部に内側面から隙間をおいて設けられ、下端部に通水孔を有する内筒管と、前記ストレーナー及び前記通水孔より地下水および空気を吸引して排出することで、地下水位を前記通水孔付近まで低下させると共に、地下水面の上側にある地盤の空隙を真空とすることが可能な吸引排出装置からなる地下水位低下手段を用いて、粘性土を含む軟弱地盤における地下水位を低下させる地下水位低下工程と、
前記地盤を加熱して該地盤に含まれる間隙水を気化させて、前記粘性土のペッド構造を内部から破壊する地盤加熱工程と、
前記地盤加熱工程により気化した気体を、前記吸引排出装置を用いて吸引して排出する吸引排出工程と、
前記地盤加熱工程により加熱した地盤に荷重を加えて該地盤を圧密沈下させる地盤載荷工程とからなることを特徴とする軟弱地盤改良方法。 - 前記地盤加熱工程で用いる地盤加熱手段は、軟弱地盤において円弧状に埋設された管路と、前記管路の内部に送り込まれる十分に乾燥した高温ガスを発生させるとともに、発生した高温ガスを前記管路の一方の端部から他方の端部までに亘って送り込むジェットヒーターと、高温ガスが送り込まれた管路の内部における圧力をコントロールするための圧力コントロール弁とからなることを特徴とする請求項１に記載の軟弱地盤改良方法。
- 前記地盤加熱工程で用いる地盤加熱手段は、前記軟弱地盤に埋設され、前記地下水位低下工程を経て低下した地下水位の上側に位置する地盤を電磁波により加熱する電磁波発生装置と、その上側に位置する地盤の表面に敷設され、電磁波発生装置による電磁波を遮断する電磁波遮断シートとからなることを特徴とする請求項１に記載の軟弱地盤改良方法。
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