JP4707001B2 - 透水層混在軟弱地盤の真空圧密改良工法 - Google Patents
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Description
本発明は、中間深さ位置に砂質層等の透水層が存在する地盤に鉛直方向にドレーン材を挿入し、そのドレーン材内を減圧することによって圧密させる透水層混在軟弱地盤の真空圧密改良工法に関する。
従来、大気圧工法とも称される真空圧密による軟弱地盤改良工法（以下真空圧密工法と記す）が知られている。これは浚渫土による埋め立て地盤などのように、高含水比の軟弱粘土質地盤中に、透水性を有するドレーン材を鉛直方向に多数打設し、そのドレーン材を通じて軟弱地盤内を減圧させることによって大気圧による圧密沈下を促すとともに、ドレーン材を通じて地盤中の水を排出させるものである。
このような真空圧密工法では、ドレーン材を通じて地盤内を減圧させるものであるため、改良しようとする地盤中に砂質層のような透水層が存在すると、透水層が地下水脈となり、これがドレーン材に流れ込んで改良しようとする軟弱地盤内を減圧できないという問題が生じる。
この問題を解決するため、従来、事前調査によって軟弱地盤中に存在している透水層の位置を確認しておき、鉛直に打設されるドレーン材の、前記透水層に対応する高さ位置に、巻き付けや塗布によって不透水材を固着しておき、これによってドレーン材内を減圧した際に、軟弱地盤中の透水層からは水を吸引しないようにした工法が開発されている(例えば特許文献１)。
特許第３６９０４７５号公報
しかし、鉛直方向に打設されるドレーン材の外周に不透水材を巻きつけたり塗布したりする方法では、ドレーン材をドレーン材打設機のマンドレル内に挿入する際や、マンドレルとともに土中に挿入した後にドレーン材を土中に残してマンドレルを引き上げる際などにおいて、不透水材を損傷し、不透水性が損なわれて充分な真空圧密がなされなくなる場合が生じる。
本発明はこのような従来の問題に鑑み、透水層が混在する軟弱地盤の透水層からの給水を、常に完全に遮断させることができる信頼性の高い真空圧密改良工法の提供を目的としてなされたものである。
上述の如き従来の問題を解決し、所期の目的を達成するための請求項１に記載の発明の特徴は、深さ方向の中間高さ位置に１又は複数の透水層があり、該透水層の上下に軟弱粘土層がある透水層混在軟弱地盤の真空圧密改良に際し、前記透水層を上下に貫通し、該透水層内の水を吸引しない長さの透水層用通水パイプの両端を、前記透水層の上下の軟弱粘土層内の水を吸引するための透水性を有する各ドレーン材の端部に嵌め付けた不透水性のキャップの端部に該キャップ内と連通させて透水層用通水パイプを連結させることによって互いに連通させて連結するとともに、前記透水層用通水パイプの両端にそれぞれ連結されたキャップ間に、該キャップ間の間隔の伸長を防止する耐引張力補強材を介在させた複合挿入材を使用し、該複合挿入材を、前記軟弱粘土層と透水層の上下方向の分布に対応した長さに形成して施工現場に搬入し、該複合挿入材を、その透水層用通水パイプが前記透水層を上下に貫通する深さに挿入して前記ドレーン材内を減圧手段に連通させ、該ドレーン材の内部を減圧することにある。
請求項２に記載の発明の特徴は、前記請求項１の構成に加え、前記耐引張力補強材は帯状をした繊維補強合成樹脂性テープであることにある。
請求項３に記載の発明の特徴は、前記請求項１又は２の構成に加え、前記複合挿入材には、その最上部のドレーン材の上端に減圧手段連通用通水パイプを連通させて備え、該減圧手段連通用通水パイプを別の複合挿入材の最下部のドレーン材下端に連結することによって多数の複合挿入材を１本の状態に連結して施工現場に搬入し、ドレーン材打設装置により、順次繰り出して各複合挿入材を透水層混在軟弱地盤に挿入することにある。
本発明は、中間深さ位置に透水層が存在する透水層混在軟弱地盤の真空圧密改良に際し、透水層位置に、該透水層内の水を吸引しない通水パイプを貫通させ、その上下にドレーン材を連通させたことにより、従来に比べ、透水層に対する遮断性の信頼度が高くなり、透水層混在軟弱地盤に対する真空圧密改良がより確実に行われる。
また、本発明は、前記複合挿入材には、その最上部のドレーン材の上端に減圧手段連通用通水パイプを連通させて備え、該減圧手段連通用通水パイプを別の複合挿入材の最下部のドレーン材下端に連結することによって多数の複合挿入材を１本の状態に連結して施工現場に搬入し、ドレーン材打設装置により、順次繰り出して各複合挿入材を透水層混在軟弱地盤に挿入するようにしたことにより、地盤改良現場では、複合挿入材をドレーン材打設装置に連続させて通し、１本打設終了毎にこれを切り離して次の打設が可能になり、従来のドレーン材打設装置をそのまま使用できる。
更に、本発明は、ドレーン材と各通水パイプとの連結を、ドレーン材の端部に嵌め付けた不透水性のキャップの端部に該キャップ内と連通させて通水パイプを連結させることによって行うことにより、連結作業が容易となるとともに、通水パイプとドレーン材との連通が確実になされる。
更に、本発明は、通水パイプの両端にそれぞれ連結されたキャップ間に、該キャップ間の間隔の伸長を防止する耐引張力補強材を介在させることにより、打設時に要する耐引張力をこの補強材によって受け持たせることができ、柔軟性のある通水パイプを使用することができ、多数を１本に連結した複合挿入材取り扱いが容易となる。また、耐引張力補強材は帯状をした繊維補強合成樹脂性テープを使用することにより、その端部のキャップに対する固定作業が容易となる。
次に本発明の実施の形態を図面について説明する。
図１、図２は本発明方法において複合挿入材を軟弱地盤中に挿入し、減圧手段に連通させた状態を示しており、図において符号１は、例えば浚渫土による埋め立てによって形成された軟弱粘土層であり、中間深さ位置、即ち上下の軟弱粘土層１，１の間に砂等からなる透水層２が存在している。３は軟弱粘土層間に透水層が混在している改良予定軟弱地盤中に一定間隔毎に挿入されたドレーン材と通水パイプからなる複合挿入材である。
この複合挿入材３は、上下のドレーン材４，４とその間に介在させた透水層用通水パイプ５とを有しており、透水層用通水パイプ５を透水層２の上下に貫通させ、その上下のドレーン材４，４を透水層２の上下の軟弱粘土層１内に挿入させている。尚、透水層用通水パイプ５は上下のドレーン材４，４によって透水層２内の水を吸引しないために必要な長さ、例えば上下の両端が透水層２の上下より１ｍ程度の上下の軟弱粘土層１，１中に位置される長さに設定したものを使用している。
また、最上部のドレーン材の上端には減圧手段連通用通水パイプ６が連結され、その他端側が減圧手段７（図２に示す）に通じる集水管８に連通されている。また、最上部のドレーン材４の上端は、軟弱粘土層１の上面から水又は空気を吸引しないために必要な深さ、例えば軟弱地盤表面から１ｍ程度の深さまで挿入させている。
このようにして多数の複合挿入材３を地盤中に挿入し、それぞれを集水管８に連通させて真空ポンプからなる減圧手段７によって吸引する事によって地盤内を負圧にすることによって地盤改良するようにしている。
この工法に使用している前記複合挿入材３における各通水パイプ５，６とドレーン材４とは不透水性のキャップ１０を介して連結されている。このキャップ１０は、図３、図４に示すようにドレーン材４の端部がはめ込まれる有底角筒状をした本体部１１と、この本体部１０の頂板に突設されて本体部内と連通させた筒状のパイプジョイント部１２とから構成され、全体が軟質の合成樹脂により一体成型されている。
このキャップ１０のキャップ本体１１内にその開口部からドレーン材４の端部を挿入し、パイプジョイント部１２に各通水水パイプ５又は６を嵌め付けることによってドレーン材４と各通水パイプ５又は６とを連通状態に連結している。
尚、キャップ本体部１１とドレーン材４との固定は、キャップ本体外からＵ字型の金具を打つことによってドレーン材４を抜け止めし、その外側をテーピングすることによって固定している。また、パイプジョイント部１２と通水パイプ５又は６とは、テーピングによって抜け止めするとともに止水性を持たせている。尚、キャップ本体部１１とドレーン材４との結合は、上述の他、接着剤を使用する等他の方法であっても良い。
ドレーン材４としては、例えばプラスチックボードドレーンを使用する。このドレーン材４は、波型断面を有する芯材４ａ両面に不織布からなる透水性被覆材４ｂを被着して構成されている。 この他、ドレーン材２としては、合成樹脂繊維製の多孔質材からなるケミカルドレーン等、内部に中空若しくは多孔質の通水路が形成され、それ自体に保形性がある鉛直ドレーン材が使用できる。通水パイプ５，６は、柔軟性のある合成樹脂ホースの肉厚内の螺旋状の補強線材が埋設された耐減圧補強を施した可撓性合成樹脂パイプを使用している。
各通水パイプ５又は６の両端のキャップ１０，１０間には、耐引張力補強材１５，１５が固定されている。これは通水パイプ４の両端のキャップ１０，１０に通水パイプを伸張する方向の引張力、即ち複合挿入材３に対してこれを伸張する方向の外力が作用したとき、通水パイプの代わりにその引張力に対抗させるものである。
この耐引張力補強材１５としては、帯状をした繊維補強合成樹脂性テープを使用し、その端部をＵ字型の金具を等の固定具を使用してキャップ本体部１１に固定し、その外側をテーピングすることによって連結している。この耐引張力補強材１５とキャップ本体との固定は、上述の他、接着剤による接着や溶着による固定であってもよい。
上述した複合挿入材３の使用に際しては、改良施工予定地盤の地層構造をポーリングなどによって調査しておき、軟弱粘土層１及び透水層２の厚さに対応させた長さにドレーン材4及び透水層用通水パイプ５を切断し、図３、図４に示すようにキャップ１０及び耐引張力補強材１５を使用してこれらを連結する。また、必要な長さの減圧手段連通用通水パイプ６を最上部のドレーン材４の上端にキャップ１０を使用して連結するこのようにして１本の複合挿入材３とする。
これと同時に、図５に示すように各複合挿入材３，３......を多数連結して１本の状態とし、これをロール状に巻いて施工現場に搬入する。複合材３，３相互間の連結は、図５に示すように、１つの複合挿入材３の上端の減圧手段連通用通水パイプ６の他端を別の複合挿入材３の最下部のドレーン材４の下端に前述と同様にキャップ１０を介して連結するとともに、該減圧手段連通用通水パイプ６上下端のキャップ１０，１０間に耐引張力引張補強材１５連結することによって行う。
複合挿入材３を軟弱地盤への挿入は、従来から使用されている鉛直ドレーン材打設装置を使用する。この装置は、図６に示すように自走式の台車２０にガイド用支柱２１が立設され、この支柱に沿ってマンドレル２２が強制的に上下動作されるようになっている。台車上２０には１本の状態に多数連結されロール状に巻かれた複合挿入３を順次繰り出し可能に搭載し、その先端を引き出してマンドレル２２の上端からその内部に通し、打設しようとする複合挿入材３の最下部のドレーン材下端をマンドレル２２の下端から稍突出させ、これにアンカー２３を固定する。
この状態でマンドレル２２を軟弱地盤中の所定の深さまで挿入したのち、内部の複合挿入材３を軟弱地盤中に残した状態でマンドレル２２だけを上昇させて軟弱地盤から引き抜く。これによって状態でマンドレル２２下端の地盤表面には、今打設された複合挿入材上端の減圧手段連通用通水パイプ６が突出している状態となる。
この状態でマンドレル２２内の次に打設する複合挿入材３の最下部のドレーン材４とその下端のキャップ１０とを切り離す。この切り離しはドレーン材４をキャップ１０の稍上の位置（図５中符号ａ−ａ線位置）で切断することによって行う。然る後減圧手段連通用通水パイプ６の上端部位置（図５中符号ｂ−ｂ位置）を切断してキャップ１０を切り離す。
このようにして１の複合挿入材３の打設を終了した後、マンドレル２２内にある次の複合挿入材の最下部ドレーン材下端に前述と同様にしてアンカー２３を固定し、次の複合挿入材の地盤への打設作業を行う。
このようにして順次、複合挿入材の打設、切断を繰り返し、図２に示すように多数の複合挿入材３，３を軟弱地盤中に打設し、各減圧手段連通用通水パイプ６，６......先端を減圧手段７に通じる集水管８に連結する。しかる後、減圧手段７により集水管８を通じて各複合挿入材３内を減圧させることによって軟弱地盤の真空圧密を行う。
尚、上述の例では、改良予定の軟弱地盤中に地盤に１層の透水層が存在している場合を示しているが、本発明は、複数の透水層が存在している軟弱地盤に対しても実施することができ、その場合には透水層の数及び深さ方向の分布に対応させて、その数分の透水層用通水パイプを組み付けた複合挿入材を使用する。
また、上述の例では陸上を自走できる鉛直ドレーン材打設装置を使用しているが、超軟弱地盤等、表層に水又はこれに近い流動性のある泥層が存在するような地盤の改良には、牽引式又は自走式の台船を使用した鉛直ドレーン材打設装置を使用する。
また、上述の例では、耐引張力補強材１５の端部をキャップ本体１１に固定した場合を示しているが、この他、図７に示すようにキャップ１０のパイプジョイント部１２に固定しても良い。即ち、図に示すように耐引張力補強材１５を通水パイプ５又は６に沿わせ、その両端をパイプジョイント部１２の外側にて通水パイプとともに巻き締め具１６によって締め付けることによって固定する。この他耐引張力補強材の配置及び固定は各種の方法を採り得る。更に耐引張力補強材は、上述したテープの他、ワイヤーその他の線材等、耐引張力のある細長材であれば良い。
また、図には示してないが、キャップ１０とドレーン材４及び通水パイプ５又は６とのの接合部分は、その外周に水密製の接着テープを巻き、接合部分の水密製を維持させるようにしても良い。
１ 軟弱粘土層
２ 透水層
３ 複合挿入材
４ ドレーン材
４ａ 芯材
４ｂ 透水性被覆材
５ 透水層用通水パイプ
６ 減圧手段連通用通水パイプ
７ 減圧手段
８ 集水管
１０ キャップ
１１ 本体部
１２ パイプジョイント部
１５ 耐引張力補強材
１６ 巻き締め具
２０ 台車
２１ ガイド用支柱
２２ マンドレル
２３ アンカー
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Claims (3)
- 深さ方向の中間高さ位置に１又は複数の透水層があり、該透水層の上下に軟弱粘土層がある透水層混在軟弱地盤の真空圧密改良に際し、
前記透水層を上下に貫通し、該透水層内の水を吸引しない長さの透水層用通水パイプの両端を、前記透水層の上下の軟弱粘土層内の水を吸引するための透水性を有する各ドレーン材の端部に嵌め付けた不透水性のキャップの端部に該キャップ内と連通させて透水層用通水パイプを連結させることによって互いに連通させて連結するとともに、前記透水層用通水パイプの両端にそれぞれ連結されたキャップ間に、該キャップ間の間隔の伸長を防止する耐引張力補強材を介在させた複合挿入材を使用し、
該複合挿入材を、前記軟弱粘土層と透水層の上下方向の分布に対応した長さに形成して施工現場に搬入し、
該複合挿入材を、その透水層用通水パイプが前記透水層を上下に貫通する深さに挿入して前記ドレーン材内を減圧手段に連通させ、該ドレーン材の内部を減圧することを特徴としてなる透水層混在軟弱地盤の真空圧密改良工法。 - 前記耐引張力補強材は帯状をした繊維補強合成樹脂性テープである請求項１に記載の透水層混在軟弱地盤の真空圧密改良工法。
- 前記複合挿入材には、その最上部のドレーン材の上端に減圧手段連通用通水パイプを連通させて備え、該減圧手段連通用通水パイプを別の複合挿入材の最下部のドレーン材下端に連結することによって多数の複合挿入材を１本の状態に連結して施工現場に搬入し、ドレーン材打設装置により、順次繰り出して各複合挿入材を透水層混在軟弱地盤に挿入する請求項１又は２に記載の透水層混在軟弱地盤の真空圧密改良工法。
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