JP4080264B2

JP4080264B2 - 多目的ドレーン打設工法

Info

Publication number: JP4080264B2
Application number: JP2002202965A
Authority: JP
Inventors: 敏行萩原; 靖彦佐藤; 修吉野; 利侑藤井; 孝行平野; 浩山田
Original assignee: Nishimatsu Construction Co Ltd; Nittoc Constructions Co Ltd
Current assignee: Nishimatsu Construction Co Ltd; Nittoc Constructions Co Ltd
Priority date: 2002-07-11
Filing date: 2002-07-11
Publication date: 2008-04-23
Anticipated expiration: 2022-07-11
Also published as: JP2004044224A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液状化対策と軟弱粘性土地盤の圧密促進の両方を行える多目的ドレーン打設工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液状化対策工法として、ドレーンパイプ工法や砕石ドレーン工法などが知られている。ドレーンパイプ工法は、砂質地盤等における液状化の防止方法としては、砂質地盤に一種の井戸を掘り、地震発生時に上昇した地下水圧をその井戸から地表に逃がすことにより、液状化現象を抑制しようとするものとして、従来、例えば直径が１０cmのプラスチック製のパイプに多数の孔を開けたドレーンパイプの外周面に織布からなる薄いシート状のフィルター材を巻き付けたものを、対象とする砂質地盤中に所定間隔をもって縦方向に複数本埋設するものである。
【０００３】
砕石ドレーン工法は、対象とする砂質地盤に例えば直径５０cm、深さ２０ｍ程度の穴を所定間隔をもって複数個掘削し、その穴内に砕石を投入し、充填して砕石杭を形成する。
【０００４】
これらドレーンパイプ工法や砕石ドレーン工法の両者とも液状化地盤の液状化対策にのみ適用される工法である。ドレーンパイプ工法の場合、砂の流入を防ぐため織布からなる一種類のフィルター材がパイプ外周に巻かれている。砕石ドレーン工法の場合も砂が流入しない程度の砕石の粒径が使用される。しかし、両者とも圧密が問題となる粘性土地盤に対しては、フィルターおよび砕石を土粒子が通過しドレーンの目詰まりを生ずる。
【０００５】
軟弱粘性土地盤の圧密促進工法としては、サンドドレーン、ペーパードレーン、プラスチックボードドレーン工法などのバーチカルドレーン工法が知られている。バーチカルドレーン工法は、軟弱粘性土地盤中に透水性のある鉛直排水材を多数設置し、排水距離を短縮して圧密を促進し、併せて地盤のせん断強度の増加をはかる工法であり、サンドドレーン工法は粒状の砂をドレーン材料とするもの、ペーパードレーン工法は厚紙（カードボード）を透水材料として粘性土中に設置するもの、プラスチックボードドレーン工法は、板状の合成樹脂製透水材料を設置するものである。いずれの工法も粘性土地盤を対象にしており、ドレーンの透水性は大きくないため液状化対策の目的に使用することは難しい。
【０００６】
自然地盤では緩い砂質土層と軟弱な粘性土層が交互に重なって堆積している条件のところもあり、砂地盤の液状化対策と粘性土地盤の圧密促進対策の両方が必要な場合があるが、前記ドレーン工法はいずれも単一材料フィルターを用いるため、それぞれの目的に応じた工法が併用されてきた。
【０００７】
このような互層地盤に対し、粘性土層ではサンドドレーン（砂杭）を造成して圧密促進し、砂質土層では砕石に切り替えて砕石ドレーンを造成する複合ドレーン工法と呼ばれる工法もあるが、砕石部に砂が入り込み透水性が低下する問題がある。
【０００８】
なお、前記ドレーンパイプ工法及び砕石ドレーン工法の欠点を解消するものとして、特許第2556801号公報には、砂の地質・地盤に所定大きさで所定深さの井戸孔を所定間隔をもって削孔し、これら井戸孔に樹脂ストリングを不規則にカールさせた状態で中央部に長さ方向に沿って所定の孔を有する中空円柱状に積層しストリング同士の接触部を熔着させ、且つ外周面にフィルター材を巻き付けて配設した排水材を夫々埋設させたことを特徴とする砂の地質・地盤の液状化防止方法が提案されている。
【０００９】
この特許第2556801 号公報の液状化防止方法によれば、井戸孔に、空隙率８０％以上の排水材が使用されているので、外周面に巻き付けたフィルター材のあらゆる部分から排水材の内部に地下水が侵入するようになり、フィルター材の目詰まり現象がほとんど見られず、長期にわたり充分な排水能力が維持でき、しかも排水材自体は耐圧性に優れているので、長期に渡る井戸孔の形状維持が可能になるとされる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記特許第2556801号公報の液状化防止方法でも、単一材料としてフィルターを用いるため、砂地盤の液状化対策と粘性土地盤の圧密促進対策の両方が必要な場合には対処できるものではなかった。
【００１１】
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、緩い砂質土層と軟弱な粘性土層が交互に重なって堆積している多様な地盤に対応して、液状化対策と軟弱粘性土地盤の圧密促進を１本のドレーンで行うことができ、しかも目詰まりの少ないドレーンを形成することができる多目的ドレーン打設工法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するため、第１に、ナイロン系等の合成樹脂を素材とした特殊糸（ 30 デニールモノヒラメント糸）を 40g/m ^２の目付けで縦は鎖状、横は３角２段網目構造で編んだ網目状またはメッシュ状の編布あるいは織布であり、砂の数倍の透水性を有する編布あるいは織布を用いたフィルターと、透水係数が５×10¹〜１×10³cm/sec程度のポリプロピレン樹脂またはポリエステル樹脂を原料とする連続長繊維不織布である合成樹脂を原料とする連続長繊維不織布を用いたフィルターとを対象地盤の土層の変化に応じて、ポリプロピレンまたはポリスチレンまたはポリエチレンまたはポリエステル等の熱可塑性素材の合成樹脂を加熱溶融してノズルから直径約１〜６mmの一定径の紐状に押し出し、不規則にカールさせた状態で樹脂ストリングを順次積層させ、中央部に所定の空洞を長さ方向に沿って有する積層ストリング状ポリプロピレンまたはポリスチレンまたはポリエチレンまたはポリエステルの相互接触部分が溶着し中空円筒状に成型された円筒状の排水材の周囲に装着し、任意の長さで接続することにより、１本のドレーン材として形成し、このドレーン材を地盤に建込む液状化対策と軟弱粘性土地盤の圧密促進を行うこと、第２に、施工機械でのケーシング削孔あるいは貫入時に、施工機械の削孔速度あるいは貫入抵抗力を測定し、現地で土層厚さを判定することにより、土層厚さの変化に対応して各フィルターを装着したドレーン材の長さを現地にて決定、調整することを要旨とするものである。
【００１３】
請求項１記載の本発明によれば、砂の数倍の透水性を有する編布あるいは織布を用いたフィルターを装着した排水材のドレーン材部分では、ドレーン材の内へ周囲の間隙水の速やかな流入が可能となり、地下水圧が急激に上昇した時に、ドレーン材の中央部の孔から地下水を速やかに外部に排水または噴出させるので、周辺地盤に液状化現象を生じさせない。特に、フィルターは砂の数倍の透水性を有するもので、目詰まりもせず、迅速に過剰間隙水を通過させてドレーン材内に導くことができる。
【００１４】
また、合成樹脂を原料とする連続長繊維不織布を用いたフィルターでは、ドレーン内への間隙水の流入が比較的ゆっくりであること、および細粒分流入によるドレーン材の目詰まりを防ぐため、細粒分が通り抜けないので粘性土層に対して圧密促進ができる。
【００１５】
このようにフィルター材の選定により、液状化対策のドレーン材、または軟弱地盤の圧密促進として利用できる。さらに、１本の削孔でも、地盤条件に応じて任意の長さ、フィルターを装着した短尺ドレーン材を接続、設置することにより、その場所に適合した多目的のドレーンを設置できる。さらに、フィルターを適切に選定することにより、各地点の土質に対して目詰まりしないドレーンを形成できる。
【００１６】
前記作用に加えて、液状化対策として、また、軟弱粘性土地盤の圧密促進として排水材に水を導く好適なフィルター材を提供するものである。
【００１７】
請求項２記載の本発明によれば、前記作用に加えて、事前の地質調査地点が限られており、削孔時において地層の厚さや深さが場所によって事前調査から推定したものと異なることが判明するような場合に、簡単に現地で土層厚さを判定することにより、土層厚さの変化に対応して各ドレーン部材の長さを現地にて決定、調整することが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の多目的ドレーン打設工法の１実施形態を示す縦断側面図、図２、図３は本発明工法で使用するドレーン材の斜視図である。
【００１９】
先にドレーン材１についで説明すると、円筒状の排水材２とその周囲に巻き付けるフィルター３ａ、３ｂからなる。
【００２０】
排水材２は、例えば、樹脂ストリング、即ちポリプロピレンまたはポリスチレンまたはポリエチレンまたはポリエステル等の熱可塑性素材の合成樹脂を加熱溶融してノズルから直径約１〜6mm（標準径２mm）の一定径の紐状に押し出し、不規則にカールさせた状態で樹脂ストリングを順次積層させ、中央部に所定の空洞を長さ方向に沿って有する積層ストリング状ポリプロピレンまたはポリスチレンまたはポリエチレンまたはポリエステルの相互接触部分が溶着し中空円筒状に成型されたものであり、外径50mm〜150mmで、一般に市販されているもの（商品名：ヘチマロン−新光ナイロン株式会社）と同類のものを用いる。
【００２１】
前記排水材２は、その中央部に長さ方向に沿って所定の孔４が形成され、実質的にフレキシブルであると共に耐圧性が大きく、その表面開口率が９０〜９５％（密度により変化）、空隙率８５±５％（密度等調節可能）である。
【００２２】
排水材２の基本長さは３〜４ｍ程度であるが、後述のように適宜長で切断することで任意の長さに変えられ、専用のジョイント５を用いて継足して所定深度の地盤内まで設置できる。
【００２３】
フィルター３ａは、液状化対策用のものであり、砂の数倍の透水性を有する網目状またはメッシュ状の編布あるいは織布を用いる。主として合成繊維を素材とし、例えばナイロン系の特殊糸（30デニールモノヒラメント糸）を40g/m^２の目付けで編んだ編布あるいは織布がよく、一般に市販されている（商品名：ＴＮ３０−新光ナイロン株式会社）。このフィルターの網目は図４に示すように、縦は鎖状、横は３角２段網目構造である。
【００２４】
フィルター３ｂは、軟弱地盤の圧密促進用のものであり、ドレーン内への間隙水の流入が比較的ゆっくりであること、および細粒分流入によるドレーン材の目詰まりを防ぐため、細粒分が通り抜けない不織布をフィルターに用いる。例えば、透水係数が５×10¹〜１×10³cm/sec程度のポリプロピレン樹脂またはポリエステル樹脂を原料とする連続長繊維不織布などがよく、例えば商品名〔タフネルＥＸ〕（三井化学株式会社）が好適である。
【００２５】
商品名〔タフネルＥＸ〕は、ポリプロピレン樹脂を原料とし、スパンボンド法（ホッパーに送り込まれたポリプロピレン樹脂が押出機を通り、紡糸ノズルから溶融状態で紡出され、こうして繊維状になったポリプロピレン樹脂は、引取り装置で引き取られ、スクリーンベルト上に堆積された後、ニードルパンチ機で繊維が相互に絡まされたマット状の製品となる。）により製造された連続長繊維不織布である。
【００２６】
これらフィルター３ａ、３ｂは、排水材２の周囲に巻き付け、接着することで装着する。
【００２７】
ドレーン材１の打設は、図６に示すように、まず、専用小型ボーリングマシン等の施工機械６を用いて先端閉塞ビット７のケーシング８により削孔を行う。この施工機械６は、図５に示すように、小型クローラ等の重機１２に比較的短尺なリーダ１３を起伏自在に設け、リーダ１３に沿ってケーシング８のチャック・回転駆動装置１４を昇降させるものであり、ケーシング８削孔あるいは貫入時に、施工機械６の削孔速度あるいは貫入抵抗力を測定するために、リーダ１３に変位計１５を、また、チャック・回転駆動装置１４に回転トルク計１６を設け、その出力をデータ収録機１７に導入する。
【００２８】
このように地層判定システムとして、施工機械６の削孔速度あるいは貫入抵抗力を測定することで、システマチックに土層状態を捉え、現地で砂質土層α、粘性土層βの各土層厚さを判定できる。
【００２９】
前記地層判定システムとしては、施工機械の削孔の速度や回転トルク等を測定するほか、削孔水を計測する密度計２１を設け、削孔水に含まれる土粒子の粒度、もしくは削孔水スライムの密度等によって、砂質土と粘性土との判別をするようにしてもよい。
【００３０】
そして、建込んだケーシング８内に前記ドレーン材１を挿入するが、ドレーン材１は排水材２を３〜４ｍ程度のものを順次ジョイント５で継ぎ足しながら挿入していく。このとき、排水材２の外周にはフィルター３ａまたはフィルター３ｂが装着されており、前記砂質土層α、粘性土層βの各土層厚さの変化に対応してフィルター３ａまたはフィルター３ｂを装着し排水材２の長さを現地にて決定する。
【００３１】
前記の地層判定システムにより、現地で各地層（砂質土層α、粘性土層β）の厚さあるいは深さの違いが判明した場合には、現場用カッターと固定冶具を用いて、各種フィルター（フィルター３ａまたはフィルター３ｂ）の付いたままの排水材２を現地にて適切な長さに切断することができる。
【００３２】
図７、図８はその様子を示すもので、ドレーン材１の切断は、小型の高速な切断機１８を用いて行うことができるが、先に述べたように納品されるドレーン材１にはフィルター３ａまたはフィルター３ｂが装着されているので、そのまま切断しようとするとフィルターが引張られて破れたり縒れたりする。
【００３３】
そこで切断する際には、図７に示すように、ドレーン切断部分の外側に軟質プラスチック製のパイプ１９を被せるか、テープを巻きつけて切断すると、フィルターを損傷させることなく切断できる。
【００３４】
また、切断機１８の台座にドレーン固定冶具２０を設置すると、前記パイプ１９やテープを毎回装着させずとも簡単に切断が可能となる。ドレーン固定冶具２０には例えば首枷状の金バンドを加工したもの等を用いることができる。
【００３５】
ケーシング８内に、砂の数倍の透水性を有する編布あるいは織布を用いたフィルター３ａと、合成樹脂を原料とする連続長繊維不織布を用いたフィルター３ｂとを対象地盤の土層の変化に応じて線状合成樹脂を重ねた円筒状の排水材２または多数の孔が開設された合成樹脂製の円筒状排水材の周囲に装着し、任意の長さで接続することにより１本ものとして形成したドレーン材１を挿入したならば、先端閉塞ビット７を重りとして残してケーシング８を引き抜き、ドレーン材１を地盤に残す。そして、表層部の排水処理施設（グラベルマット９，透水マット等）を施す。
【００３６】
なお、ドレーン機能が不要な場所（地層）では盲パイプをドレーン材１に連結しても良い。
【００３７】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の多目的ドレーン打設工法は、緩い砂質土層と軟弱な粘性土層が交互に重なって堆積している多様な地盤に対応して、液状化対策と軟弱粘性土地盤の圧密促進を１本のドレーンで行うことができ、しかも目詰まりの少ないドレーンを形成することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の多目的ドレーン打設工法の１実施形態を示す縦断側面図である。
【図２】本発明の多目的ドレーン打設工法で使用するドレーン材の斜視図である。
【図３】本発明の多目的ドレーン打設工法で使用するドレーン材のジョイント状態を示す斜視図である。
【図４】本発明の多目的ドレーン打設工法で使用するドレーン材のフィルター材の編目構造説明図である。
【図５】本発明の多目的ドレーン打設工法の施工機械の説明図である。
【図６】本発明の多目的ドレーン打設工法の各工程を示す説明図である。
【図７】本発明の多目的ドレーン打設工法で使用するドレーン材の切断例を示す斜視図である。
【図８】本発明の多目的ドレーン打設工法で使用するドレーン材の他の切断例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…ドレーン材２…排水材
３ａ，３ｂ…フィルター４…孔
５…ジョイント６…施工機械
７…先端閉塞ビット８…ケーシング
９…グラベルマット１０…液状化層
１１…非液状化層
１２…重機１３…リーダ
１４…チャック・回転駆動装置１５…変位計
１６…回転トルク計１７…データ収録機
１８…切断機１９…パイプ
２０…固定冶具２１…密度計

Claims

ナイロン系等の合成樹脂を素材とした特殊糸（ 30 デニールモノヒラメント糸）を 40g/m ^２の目付けで縦は鎖状、横は３角２段網目構造で編んだ網目状またはメッシュ状の編布あるいは織布であり、砂の数倍の透水性を有する編布あるいは織布を用いたフィルターと、透水係数が５×10¹〜１×10³cm/sec程度のポリプロピレン樹脂またはポリエステル樹脂を原料とする連続長繊維不織布である合成樹脂を原料とする連続長繊維不織布を用いたフィルターとを対象地盤の土層の変化に応じて、
ポリプロピレンまたはポリスチレンまたはポリエチレンまたはポリエステル等の熱可塑性素材の合成樹脂を加熱溶融してノズルから直径約１〜６mmの一定径の紐状に押し出し、不規則にカールさせた状態で樹脂ストリングを順次積層させ、中央部に所定の空洞を長さ方向に沿って有する積層ストリング状ポリプロピレンまたはポリスチレンまたはポリエチレンまたはポリエステルの相互接触部分が溶着し中空円筒状に成型された円筒状の排水材の周囲に装着し、任意の長さで接続することにより、１本のドレーン材として形成し、このドレーン材を地盤に建込む液状化対策と軟弱粘性土地盤の圧密促進を行うことを特徴とした多目的ドレーン打設工法。
施工機械でのケーシング削孔あるいは貫入時に、施工機械の削孔速度あるいは貫入抵抗力を測定し、現地で土層厚さを判定することにより、土層厚さの変化に対応して各フィルターを装着したドレーン材の長さを現地にて決定、調整する請求項１記載の多目的ドレーン打設工法。