JP4255419B2 - 地盤改良装置 - Google Patents

Description

本発明は、地盤改良装置に関するものである。

地盤改良装置として「大気圧工法」が知られている。
この工法は、改良する対象地盤に鉛直に設置する鉛直排水材と、鉛直排水材の上部に接続した水平方向の有孔パイプと、改良対象地盤の上に敷設した気密性のシートと、気密シートの下面に負圧を供給するための真空ポンプとにより構成する。
そして真空ポンプを作動することによって、対象地盤の圧力を真空に近づけてシートの上側に負荷する大気圧によって圧密を促進させる。
圧密によって搾り出される水分を鉛直排水材に集め、その上部に水平方向に設置した有孔パイプによって地上に排水して地盤を改良する方法である。

前記した従来の地盤改良装置にあっては、次のような問題点がある。
＜１＞ 平面的に格子状に配置した水平排水材と有孔パイプと真空ポンプを連結して負圧を供給する構造である。ポンプ位置と負圧を供給する位置とに距離の差があるためにポンプに近い位置には高い負圧を供給できるが、ポンプから離れた位置においては負圧が減少してしまい十分な大気圧による圧密の効果を得ることがむずかしい。
＜２＞ 改良対象範囲の地盤において、軟弱な地盤の深さは必ずしも均一ではなく、深い範囲も浅い範囲も存在する。あるいは地盤も条件によって沈下速度の速い範囲も遅い範囲も存在する。そのような場合でも従来の地盤改良方法では負圧の供給条件を変えて調整するような方法を採用することができなかった。
＜３＞ 水平方向に配置する有孔パイプは、有効に排水するために地盤を掘削して埋設してやる必要があり、作業に手数を要するものであった。
＜４＞ さらに、有孔パイプは細粒土の侵入を防ぐためにパイプの全長にわたって不織布を巻きつける必要があり、その作業が煩雑で工期に影響を及ぼしていた。

上記のような従来の装置の課題を解決した本発明の地盤改良装置は、改良対象地盤の上に盛り上げる砂層と、前記砂層と改良対象地盤に貫入させて鉛直に設置する鉛直排水材と、前記砂層の上面に敷設されるとともに鉛直排水材の上部に負圧を伝達可能に接続した複数の帯状の水平排水材と、前記鉛直排水材及び水平排水材が露出した砂層の上面全面に亘って被覆するように敷設した気密シートと、気密シートの下側に負圧を供給するための真空ポンプと、前記気密シートの一部に設け、かつ、負圧を伝達可能に前記水平排水材と接続する複数の負圧供給点と、前記複数の負圧供給点と接続する負圧集中点とにより構成し、前記負圧供給点は、内部に水平排水材を挿入する空間を形成した薄箱と、この薄箱の表面に取り付けた中空パイプよりなり、中空パイプに供給した負圧は、薄箱の内部に負荷するように構成したことを特徴としたものである。

本発明の地盤改良装置は以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜１＞ 負圧の供給位置を自由に選択することができるから、初期の段階では範囲全体の負圧供給点に均等な圧をかけることができる。これが従来の技術であると、負圧管の先端へ行くほど圧が下がってしまい、範囲全体に均等な圧の供給はできなかった。
＜２＞ そして沈下の程度に相違がでてきた場合には、沈下の早い位置のバルブを多少絞れば必要な部分へ負圧を有効に配分することができる。これが従来の技術であると、沈下が終わった範囲にも圧が無駄に配分されてしまうという不経済な問題があった。
＜３＞ 負圧を供給する本管、枝管がすべてシートの上に露出しているのでポンプを設置する位置を自由に選択できる。そのために接近して他の構造物が存在する場合でもその状況に左右されずに設備の配置を行うことができる。
＜４＞ 地盤に大気圧を与える場合に、シート上に配管した負圧管によって自由な位置から負圧を供給できる。そのためにポンプから離れた地点においてもほぼ均一に負圧を与えることができ、均一な大気圧による圧密を期待することができる。
＜５＞ 一部の範囲で軟弱地盤の深さが異なったり、沈下の速度が異なる場合にも、その周辺の負圧供給点への負圧の供給量を自由に選択できるから、沈下の状況に合わせて沈下量を調整することができる。
＜６＞ 地盤の沈下量が場所によって異なるときには、複数の沈下計を設置し、この沈下計と負圧供給点への負圧の供給の開閉とを連動させることによって、自動的に条件に合致した沈下の調整を行うことができる。
＜７＞ 水平方向に敷設する排水材をパイプではなく平板状のものを使用したので、従来のように有孔管を埋設するための掘削作業を行う必要がなく効率のよい設置を行うことができる。
＜８＞ 水平方向の排水材に平板状の排水材を使用したので、パイプの周囲に不織布をまきつけるような作業が不要となり、効率のよい作業を行うことができる。

以下図面を参照しながら本発明の地盤改良装置の実施例を説明する。

＜１＞全体の構成。
本発明の地盤改良装置の要部を図３の断面図で説明する。
基本の構造は、改良する対象地盤に鉛直に設置する鉛直排水材１と、鉛直排水材１の地上部と接続した水平排水材２と、改良対象地盤の上に敷設した気密性のシート３と、気密シート３の下側に負圧を供給するための真空ポンプＰとにより構成する。
なお、鉛直排水材１の地上部分と水平排水材２との接続は、鉛直排水材１の折り曲げた先端を水平排水材２に重ねてその外周に粘着テープを巻き付けたりホチキスで固定したり、土を盛って抑えるなどの簡単な作業によって行うことができる。

＜２＞鉛直排水材１。
地盤内に専用の装置を使用して打ち込む鉛直排水材１は、地盤改良用の排水材として市販されているものを利用できる。
例えば、帯状の芯材とフィルターとで構成してあり、フィルターを通して流入した水が芯材の中を鉛直に通水できるように断面が形成してある。
帯状の板材の間に隙間を確保してある点では水平排水材と共通しているが、過剰間隙水圧を利用することによって、特に鉛直方向へ水を導きやすい構造となっている。
その他、例えば塩化ビニルとポリエチレン製の芯材をポリエステル不織布で被ったもの、その他の構造のものも利用できる。
このような鉛直排水材１を、公知の打ち込み装置を使用して改良すべき対象の地盤に所定の間隔を介して複数本を鉛直に打ち込む。

＜３＞水平排水材２。
水平排水材２も、鉛直排水材１と同様の構造の、断面が薄い矩形で、延長が長い、帯状のものを使用する。
その他の市販品も使用できるが、パイプではなく、断面が薄い矩形の帯状体を使用することによって、従来のように有孔パイプの周囲に不織布を巻きつける作業が不要となる。
改良する対象地盤の上に砂層Ｓを盛り上げ、この砂層Ｓの上に鉛直排水材１の上端を露出させ、露出した上端を折り曲げて水平排水材２と重ねあわせる。
砂層Ｓの上に多数本の水平排水材２を平行に敷設したら、次には直交する方向にバルブの配置に合わせて数本の水平排水材２を平行に敷設する。
こうして多数本の水平排水材２を、平面的に格子状に敷設する。

＜４＞気密シート３の敷設。
格子状に配置した水平排水材２の上には、気密性のシート３を展開して敷設する。
気密性のシート３は、各種の市販品を使用することができる。
気密性シート３に傷が付くと、その気密性が損なわれるので、保護マットを重ねるといった、大気圧工法では公知の方法を採用する。

＜５＞負圧供給点４の構造。
本発明の構造の特徴のひとつは負圧供給点４において気密シート３を貫通させた状態で負圧を供給する点にある。
この負圧供給点４は、図４に示すように、当板４１と取付管４２で構成する。当板４１には穴を開口し、この穴に取付管４２を取り付ける。
水平排水材２として、例えば芯材２１の周囲をフィルター材２２で包囲してある水平排水材２を使用する場合には、外周のフィルター材２２に開口部２３を形成しておく。
そして、取付管４２の位置と、フィルター材２２の開口部２３の位置を一致させて、当板４１を水平排水材２の表面に粘着テープで巻きつけて一体化する。
この状態で取付管４２を通して負圧を供給すれば、負圧は当板４１の裏面に接する水平排水材２に負荷することになる。
なお、当板４１を板ではなく図５に示すように薄い箱４３の状態に形成することもできる。
その薄箱４３の内部に水平排水材２を挿入することによって、取付管４２を通して供給した負圧を水平排水材２に負荷することができる。
水平排水材２が長く、薄箱４３への挿入が困難である場合には、水平排水材２をいったん切断して薄箱４３の両側から挿入すればよい。

＜６＞負圧供給点４の露出。
気密シート３の一部を開口する。そしてその開口部から負圧供給点４の取付管４２を露出させる。
シート３に開口しても、取付管４２と周囲のシート３の上から粘着テープを巻きつけることで、シート３の気密性を維持することができる。
露出させた取付管４２に直接、あるいは配管の途中にバルブＶを取り付ける。
このバルブＶの開閉により負圧供給点４への負圧の供給の調整を行う。

＜７＞配管の状態。
シート３の表面に露出した取付管４２には、負圧を供給するための負圧枝管５を連結する。
一方、真空ポンプＰに負圧本管６を接続し、この本管の端に負圧集中点６１を設ける。
この集中点６１とは放射状に配置した複数の負圧枝管５の集合部分と負圧本管６端部との結合部分の集合体である。
この集中点６１に、複数の負圧枝管５を集中させる。
すると、真空ポンプＰで発生した負圧は、負圧本管６を通して負圧集中点６１に供給され、さらに負圧集中点６１に集まった複数の枝管５を通して各負圧供給点４に均等に供給される。
負圧の供給状態を確認するために、例えばバルブＶの位置に負圧計を設置しておくこともできる。

＜８＞枝管５の長さの均等化。
負圧本管６の端には負圧集中点６１を設け、負圧供給点４と負圧集中点６１との間には負圧枝管５を設けた構造の場合に、図６の配管例のように、各負圧枝管５の長さをほぼ均等に配置するよう設計する。
すると、負圧集中点６１からの負圧の低下は、すべての負圧供給点４でほぼ同一となる。
その結果、図６の点線で表わすように、広い範囲においても平均化した負圧を供給することができ、沈下量の均一化を図ることができる。

＜９＞真空ポンプＰとの直結。
負圧枝管５を使用せず、真空ポンプＰと負圧供給点４とを直接接続することも可能である。
負圧枝管５を使用する場合でも、直接負圧本管６を負圧供給点４に接続する場合でも、あるいは負圧枝管５の長さが不均一の場合でも、各配管はすべてシート３の上面で行うことができるから、自由な配置を採用することができる。
同時に真空ポンプＰの位置も自由に選択することができ、接近して他の構造物が存在する場合にも設置位置が制限されることがない。
また、負圧供給点はシート３の上に露出しており、各負圧供給点４にはバルブＶを設けてあるからバルブＶを独自に開閉して負圧を供給する点や負圧の度合いを自由に選択することができる。

＜１０＞沈下計との連動。
沈下計を各負圧供給点４、あるいはその周囲に設置することもできる。
その沈下計の検知数値と電磁バルブＶの開閉とを電気信号によって連動させる。
すると軟弱地盤層の深さの相違、その他の原因で平均値よりも沈下量の大きい範囲が生じた場合に、沈下量の大きい範囲の負圧供給点４のバルブＶを閉鎖し、他のバルブＶを開放しておくことによって沈下量の均等な促進を確保して全体が平均化した状態で沈下させることができる。
沈下計としては、対象とする地盤内に沈下板を埋設しておき、沈下板から目盛付きの支柱を立ち上げ、この目盛の移動を沈下しない点に設置した測量機から測量する方法、支柱の上端にプリズムを取り付けておき、やはり沈下しない地点に設置した測量機から自動追尾する方法などが知られている。

本発明の地盤改良装置の実施例の説明図。 配管のパターンの一例の説明図。 排水材と負圧供給点の説明図。 負圧供給点の一例の説明図。 負圧供給点の他の実施例の説明図。 配管のパターンの他の実施例の説明図。

符号の説明

１：鉛直排水材
２：水平排水材
３：気密シート
４：負圧供給点
５：負圧枝管
６：負圧本管

Claims (4)

1. 改良対象地盤の上に盛り上げる砂層と、
   前記砂層と改良対象地盤に貫入させて鉛直に設置する鉛直排水材と、
   前記砂層の上面に敷設されるとともに鉛直排水材の上部に負圧を伝達可能に接続した複数の帯状の水平排水材と、
   前記鉛直排水材及び水平排水材が露出した砂層の上面全面に亘って被覆するように敷設した気密シートと、
   気密シートの下側に負圧を供給するための真空ポンプと、
   前記気密シートの一部に設け、かつ、負圧を伝達可能に前記水平排水材と接続する複数の負圧供給点と、
   前記複数の負圧供給点と接続する負圧集中点とにより構成し、
   前記負圧供給点は、
   内部に水平排水材を挿入する空間を形成した薄箱と、
   この薄箱の上部表面の開口部に取り付けた中空パイプよりなり、
   中空パイプに供給した負圧は、薄箱の内部に負荷するように構成した、
   地盤改良装置。
2. 各負圧供給点への負圧の供給は、
   各負圧供給点ごとに独自に開閉できるように構成した、
   請求項１に記載の地盤改良装置。
3. 各負圧供給点への負圧の供給は、
   沈下計その他の計器による測定値によって、
   各負圧供給点ごとに独自に開閉できるように構成した、
   請求項１又は請求項２に記載の地盤改良装置。
4. 負圧本管の端には負圧集中点を備え、
   負圧供給点と負圧集中点との間には負圧枝管を備え、
   各負圧枝管の長さをほぼ均等に配置した、
   請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の地盤改良装置。

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