JP4793722B2 - 真空圧密ドレーン工法及びシール層埋戻し用マンドレル - Google Patents

Description

本発明は、真空圧密ドレーン工法及びこの方法で用いるシール層埋戻し用マンドレルに関する。

従来の真空圧密工法は、図８に示すように、粘性土地盤１に鉛直に複数本のドレーン材２を１０ｍ程度打設し、これらドレーン材２を打設した粘性土地盤１の上にサンドマット３を敷き、その上に密封シート４を被せ、この密封シート４の縁部を粘性土地盤１に埋め、密封シート４内を排水ホース５を介して真空ポンプ６で負圧に吸引して、粘性土地盤１中の水分を各ドレーン材２を介して吸い上げて、地盤を改良してした。
しかしながら、このような真空圧密工法では、大きな密封シート４を必要とする問題点があった。

そこで密封シート４を必要としない真空圧密ドレーン工法が提案され、実施されている。この真空圧密ドレーン工法は、図９に示すように、上端にそれぞれ排水ホース７をキャップ８を介して接続した各ドレーン材２を、後述するマンドレルをガイドとして軟弱地盤９の中に鉛直にそれぞれ打設して埋設し、しかる後前述したマンドレルを引き抜き、ドレーン材２の上端より上の軟弱地盤９をシール層１０とし、ドレーン材２を排水ホース７及びメイン排水ホース１１を介して真空ポンプ６に接続して真空引きを行うことにより軟弱地盤の排水を行う工法である（例えば、特許文献１参照。）。

この真空圧密ドレーン工法は、図１０（Ａ）に示すように、ドレーン材２を、長四角筒状のマンドレル１２をガイドとして軟弱地盤９の中に打設して埋設する。ドレーン材２の埋設後に、図１０（Ｂ）に示すように、マンドレル１２を引き抜く。このとき、図１０（Ｃ）に示すように、シール層１０にマンドレル引き抜き孔１３が形成される。このとき、ドレーン材２にキャップ８を介して接続した排水ホース７がこのマンドレル引き抜き孔１３を通って外に導出されている。
特開２００２−１３８４５６号公報

しかしながら、シール層１０がある程度固まっていて、そこにマンドレル引き抜き孔１３が形成されると、真空ポンプ６で負圧に軟弱地盤９の吸引を行う際に、シール層１０によるシールができなくなり、水分の排出ができなくなる問題点があった。

本発明の目的は、シール層にマンドレル引き抜き孔が形成されても、シール層のシールを十分に行える真空圧密ドレーン工法及びシール層埋戻し用マンドレルを提供することにある。

上記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、上端に排水ホースを接続したドレーン材を、マンドレルをガイドとして軟弱地盤の中に鉛直に打設して埋設し、しかる後前記マンドレルを引き抜き、前記ドレーン材の上端より上の前記軟弱地盤をシール層とし、該シール層に前記マンドレルの引き抜きにより形成されたマンドレル引き抜き孔を、気密性を有する素材で埋め、前記排水ホースを介して真空ポンプに接続して真空引きを行うことにより前記ドレーン材を通して軟弱地盤の排水を行う真空圧密ドレーン工法であって、前記マンドレル引き抜き孔を埋める作業は、前記マンドレルに設けた吐出口から浚渫泥土、ベントナイト泥土、または粘性の高い水溶性の高分子材料を溶かした泥水のいずれかからなる前記気密性を有する素材を前記マンドレルの引き抜き過程で吐出させるか、引き抜き後に吐出させることによって行うことにある。

請求項２に記載の発明の特徴は、請求項１に記載の真空ドレーン工法に使用するマンドレルであって、ドレーン材をガイドするマンドレル本体の下部に、泥土または泥水の吐出を行う吐出口が設けられ、該吐出口から浚渫泥土、ベントナイト泥土、または粘性の高い水溶性の高分子材料を溶かした泥水のいずれかからなる気密性を有する素材を吐出させるようにしたことにある。

本発明の真空圧密ドレーン工法では、マンドレルの引き抜きによりシール層に形成されるマンドレル引き抜き孔を気密性を有する素材で埋めるので、シール層のシールが十分になり、真空引きによるドレーン材を介しての軟弱地盤の排水を十分に行うことができる。

マンドレル引き抜き孔を埋める作業を、マンドレルに設けた吐出口から浚渫泥土、ベントナイト泥土、または粘性の高い水溶性の高分子材料を溶かした泥水のいずれかからなる気密性を有する素材をマンドレルの引き抜き過程で吐出させるか、引き抜き後に吐出させて埋めると、マンドレル引き抜き孔をこれら浚渫泥土、ベントナイト泥土、または粘性の高い水溶性の高分子材料を溶かした泥水のいずれかで容易に行うことができる。

吐出口からの泥土または泥水の吐出は、マンドレルの外のシール層に向けて行い、シール層と一体化させることにより行うと、吐出口からの吐出される泥土または泥水とシール層とが混練されてマンドレル引き抜き孔の埋め戻しを泥土または泥水の排出量を制限して容易に行うことができる。

マンドレル引き抜き孔を埋める作業を、マンドレルに設けたバイブレータの振動でシール層を崩して行うと、外部から気密性を有する素材を供給しなくてもマンドレル引き抜き孔の埋め戻しを行うことができる。

マンドレル引き抜き孔を埋める作業を、マンドレルに設けてシール層を崩すシール層崩し部材の回転または上下動により行うと、この方法でも外部から気密性を有する素材を供給しなくてもマンドレル引き抜き孔の埋め戻しを行うことができる。

シール層埋戻し用マンドレルが、ドレーン材をガイドするマンドレル本体の下部に、泥土または泥水の吐出を行う吐出口が設けられていると、マンドレル本体の打設時に吐出口が一緒に軟弱地盤に埋設され、マンドレル本体の引き上げ時にこの吐出口からの泥土または泥水の吐出によりマンドレル引き抜き孔の埋め戻しを容易に行うことができる。

またシール層埋戻し用マンドレルが、ドレーン材をガイドするマンドレル本体の下部に、バイブレータが設けられた構造でも、マンドレル本体の打設時にバイブレータが一緒に軟弱地盤に埋設され、マンドレル本体の引き上げ時にこのバイブレータの振動によりシール層を崩してマンドレル引き抜き孔の埋め戻しを容易に行うことができる。

またシール層埋戻し用マンドレルが、ドレーン材をガイドするマンドレル本体の下部にシール層崩し部材が設けられ、該シール層崩し部材が駆動源で駆動されるようになっていると、マンドレル本体の打設時にシール層崩し部材が一緒に軟弱地盤に埋設され、マンドレル本体の引き上げ時にこのシール層崩し部材の駆動によりシール層を崩してマンドレル引き抜き孔の埋め戻しを容易に行うことができる。

シール層崩し部材が、マンドレルの打設時にはマンドレルの内部下部に収納され、シール層を崩す際にマンドレルの下部の外に出される構造になっていると、マンドレルの打設時にシール層崩し部材をマンドレルで保護することができ、シール層を崩す際にマンドレルの下部の外に出ることによりシール層の崩しを容易に行うことができる。

以下、本発明の真空圧密ドレーン工法及びシール層埋戻し用マンドレルを実施するための最良の形態を、図面を参照して詳細に説明する。

図１（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）、図２は本発明に係る真空圧密ドレーン工法の第１例を示したもので、図１（Ａ）は本例の真空圧密ドレーン工法におけるドレーン材の打設工程、図１（Ｂ）は本例の真空圧密ドレーン工法におけるマンドレル引き抜き工程、図１（Ｃ）は本例の真空圧密ドレーン工法におけるマンドレル引き抜き孔の埋め戻し完了状態を示す縦断面図である。図２は図１（Ａ）中のａ−ａ線断面拡大図である。

本例の真空圧密ドレーン工法では、図１（Ａ）（Ｂ）、図２に示すようなシール層埋戻し用マンドレル１４を用いる。本例のシール層埋戻し用マンドレル１４は、ドレーン材２をガイドする長四角筒状のマンドレル本体１５の下部の対角線上の２つの角部に、泥土または泥水の吐出を行う吐出口１６が下向きに設けられ、各吐出口１６に接続された泥土または泥水の供給管１７はマンドレル本体１５に沿わされて設置されている。各吐出口１６からの泥土または泥水の吐出は、図１（Ｂ）に示すように、マンドレル本体１５の下端下に斜め内側に向けて行うようになっている。

かかるシール層埋戻し用マンドレル１４を用い、図１（Ａ）、図２に示すように、そのマンドレル本体１５内の対角線の位置にドレーン材２を納める。ドレーン材２の上部には、キャップ８を介して排水ホース７が接続されている。

このように上端に排水ホース７を接続したドレーン材２を、図１（Ａ）に示すように、シール層埋戻し用マンドレル１４をガイドとして軟弱地盤９の中に鉛直に打設して図１（Ｂ）に示すように埋設する。しかる後、図１（Ｂ）に示すように、シール層埋戻し用マンドレル１４を引き抜く。
このシール層埋戻し用マンドレル１４の引き抜き過程で、シール層１０に形成されるマンドレル引き抜き孔１３を気密性を有する素材１８で埋める。

本例でマンドレル引き抜き孔１３を埋める作業は、シール層埋戻し用マンドレル１４に設けた吐出口１６から浚渫泥土、ベントナイト泥土、または粘性の高い水溶性の高分子材料を溶かした泥水のいずれかからなる気密性を有する素材１８をシール層埋戻し用マンドレル１４の引き抜き過程で各吐出口１６から吐出させるか、引き抜き後に吐出させて埋める。各吐出口１６からの泥土または泥水の吐出は、マンドレル本体１５の外のシール層１０に向けて行い、シール層と泥土または泥水とを一体化させる。

このようにしてマンドレル引き抜き孔１３の埋め戻しが終了したら、ドレーン材２の上端より上の軟弱地盤９をシール層１０とし、前述した図８と同様に、ドレーン材２を排水ホース７及びメイン排水ホース１１を介して真空ポンプ６に接続して真空引きを行い、軟弱地盤９中の水分を排出させる。

本例の真空圧密ドレーン工法では、シール層埋戻し用マンドレル１４の引き抜きによりシール層１０に形成されるマンドレル引き抜き孔１３を気密性を有する素材１８で埋めるので、シール層１０のシールが十分になり、真空引きによるドレーン材２を介しての軟弱地盤９の排水を十分に行うことができる。

本例のようにマンドレル引き抜き孔１３を埋める作業を、シール層埋戻し用マンドレル１４に設けた吐出口１６から浚渫泥土、ベントナイト泥土、または粘性の高い水溶性の高分子材料を溶かした泥水のいずれかからなる気密性を有する素材１８をシール層埋戻し用マンドレル１４の引き抜き過程で吐出させるか、引き抜き後に吐出させて埋めるので、マンドレル引き抜き孔１３をこれら浚渫泥土、ベントナイト泥土、または粘性の高い水溶性の高分子材料を溶かした泥水のいずれかで容易に行うことができる。

また本例では、吐出口１６からの泥土または泥水の吐出は、シール層埋戻し用マンドレル１４の外のシール層１０に向けて行い、シール層１０と一体化させることにより行うので、吐出口１６からの吐出される泥土または泥水とシール層１０とが混練されてマンドレル引き抜き孔１３の埋め戻しを泥土または泥水の排出量を制限して容易に行うことができる。

図３（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）、図４は本発明に係る真空圧密ドレーン工法の第２例を示したもので、図３（Ａ）は本例の真空圧密ドレーン工法におけるドレーン材の打設工程、図３（Ｂ）は本例の真空圧密ドレーン工法におけるマンドレル引き抜き工程、図３（Ｃ）は本例の真空圧密ドレーン工法におけるマンドレル引き抜き孔の埋め戻し完了状態を示す縦断面図である。図４は図３（Ａ）中のｂ−ｂ線断面拡大図である。

本例の真空圧密ドレーン工法でも、図３（Ａ）（Ｂ）、図４に示すようなシール層埋戻し用マンドレル１４を用いる。本例のシール層埋戻し用マンドレル１４は、ドレーン材２をガイドする長四角筒状のマンドレル本体１５の下部の対角線上の２つの角部に、バイブレータ１９が設けられた構造になっている。図示しないが各バイブレータ１９に接続されたコードは、マンドレル本体１５に沿って立ち上げられている。

かかるシール層埋戻し用マンドレル１４を用い、図３（Ａ）、図４に示すように、そのマンドレル本体１５内の対角線の位置にドレーン材２を納める。ドレーン材２の上部には、キャップ８を介して排水ホース７が接続されている。

このように上端に排水ホースを接続したドレーン材２を、図３（Ａ）に示すように、シール層埋戻し用マンドレル１４をガイドとして軟弱地盤９の中に鉛直に打設して図３（Ｂ）に示すように埋設する。しかる後、図３（Ｂ）に示すように、シール層埋戻し用マンドレル１４を引き抜く。

このシール層埋戻し用マンドレル１４の引き抜き過程で、シール層１０に形成されるマンドレル引き抜き孔１３を気密性を有する素材１８で埋める。本例では。マンドレル引き抜き孔１３を埋める作業は、シール層埋戻し用マンドレル１４に設けたバイブレータ１９の振動でシール層１０を崩して行う。
その後の工程は、前述した第１例と同様である。

本例では、マンドレル引き抜き孔１３を埋める作業を、シール層埋戻し用マンドレル１４に設けたバイブレータ１９の振動でシール層１０を崩して行うので、外部から気密性を有する素材８を供給しなくてもマンドレル引き抜き孔１３の埋め戻しを行うことができる。

図５（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）乃至図７は本発明に係る真空圧密ドレーン工法の第３例を示したものである。本例で、図５（Ａ）は本例の真空圧密ドレーン工法におけるドレーン材の打設工程、図５（Ｂ）は本例の真空圧密ドレーン工法におけるマンドレル引き抜き工程、図５（Ｃ）は本例の真空圧密ドレーン工法におけるマンドレル引き抜き孔の埋め戻し完了状態を示す縦断面図である。図６（Ａ）（Ｂ）は本例のシール層埋戻し用マンドレルでシール層崩し部材をマンドレル本体内に収納した状態とシール層崩し部材をマンドレル本体の外に出した状態を示す底面図である。図７はシール層崩し部材を駆動する駆動源の概要図である。

本例の真空圧密ドレーン工法でも、図５（Ａ）（Ｂ）、図６（Ａ）（Ｂ）、及び図７に示すようなシール層埋戻し用マンドレル１４を用いる。本例のシール層埋戻し用マンドレル１４は、ドレーン材２をガイドする長四角筒状のマンドレル本体１５の下部に、シール層崩し部材２０が設けられ、該シール層崩し部材２０は駆動軸２１を介して駆動源２２で駆動されるようになっている。シール層崩し部材２０は、長四角筒状のマンドレル本体１５内の対角線上にそれぞれ配置されている。これらシール層崩し部材２０を駆動する駆動軸２１は、マンドレル本体１５内の対角線上の内壁に沿って配置されている。図７に示すように駆動源２２は、シール層崩し部材２０を駆動する駆動軸２１をテーブル２３を介して昇降させるシリンダー２４と、テーブル２３に支持されていて駆動軸２１を回転させるモータ２５とで構成されている。本例のシール層崩し部材２０は、３枚の三角形をなすシール層崩し片２６を、その板面を上下方向に向けて駆動軸２１の下部に上下方向に間隔を開けて取り付けて構成されている。シール層崩し部材２０は、図５（Ａ）及び図６（Ａ）に示すように、シール層埋戻し用マンドレル１４の打設時にはマンドレル本体１５の内部下部に収納され、図５（Ｂ）及び図６（Ｂ）に示すように、シール層１０を崩す際にマンドレル本体１５の下部の外に出される構造になっている。

かかるシール層埋戻し用マンドレル１４を用い、図５（Ａ）及び図６（Ａ）に示すように、シール層埋戻し用マンドレル１４の打設時にはマンドレル本体１５内の下部にシール層崩し部材２０を収納した状態で、マンドレル本体１５内の対角線の位置にドレーン材２を納め、ドレーン材２の上部には予めキャップ８を介して排水ホース７を接続しておく。

このように上端に排水ホースを接続したドレーン材２を、図５（Ａ）に示すように、シール層埋戻し用マンドレル１４をガイドとして軟弱地盤９の中に鉛直に打設して図５（Ｂ）に示すように埋設する。しかる後、図５（Ｂ）に示すように、シール層埋戻し用マンドレル１４を引き抜く。

このシール層埋戻し用マンドレル１４の引き抜き過程で、シール層１０に形成されるマンドレル引き抜き孔１３を気密性を有する素材１８で埋める。本例では。マンドレル引き抜き孔１３を埋める作業は、シール層崩し部材２０をシリンダー２４の操作で駆動軸２１を介してマンドレル本体１５の下に突き出し、モータ２５の駆動で駆動軸２１を介してシール層崩し部材２０を駆動軸２１と共に回転してシール層１０を崩して行う。
その後の工程は、前述した第１例と同様である。

本例では、マンドレル引き抜き孔１３を埋める作業を、シール層埋戻し用マンドレル１４に設けてシール層１０を崩すシール層崩し部材２０の回転または上下動により行うので、この方法でも外部から気密性を有する素材１８を供給しなくてもマンドレル引き抜き孔１３の埋め戻しを行うことができる。

またシール層埋戻し用マンドレル１４が、ドレーン材２をガイドするマンドレル本体１５の下部にシール層崩し部材２０が設けられ、該シール層崩し部材２０が駆動源２５で駆動されるようになっているので、マンドレル本体１５の打設時にシール層崩し部材２０が一緒に軟弱地盤９に埋設され、マンドレル本体１５の引き上げ時にこのシール層崩し部材２０の駆動によりシール層１０を崩してマンドレル引き抜き孔１３の埋め戻しを容易に行うことができる。

また、シール層崩し部材２０が、シール層埋戻し用マンドレル１４の打設時にはマンドレル本体１５の内部下部に収納され、シール層１０を崩す際にマンドレル本体１５の下部の外に出される構造になっているので、シール層埋戻し用マンドレル１４の打設時にシール層崩し部材２０をマンドレル本体１５で保護することができ、シール層１０を崩す際にマンドレル本体１５の下部の外に出ることによりシール層１０の崩しを容易に行うことができる。
なお、シール層１０の上に重機が走行できるようにサンドマットを敷いている場合にも、本発明は同様にして適用することができる。

表１に示す物性の原地盤における１０ｍの軟弱地盤９、１ｍのシール層１０に、ドレーン材２を１ｍのピッチの正方形配置で「真空圧密ドレーン工法」による試験施工を行った。試験では、１０ｍ四方で、（ａ）埋め戻しをしない工区（ケース１）と、埋め戻しをする工区（ケース２）の２つのケースで施工を行った。埋め戻しは、マンドレル本体１５に泥水の供給管１７及び吐出口１６を設けたシール層埋戻し用マンドレル１４を用いて、ドレーン材２の打設後に、シール層埋戻し用マンドレル１４の引き抜きと同時に泥土または泥水の吐出を行った。泥土または泥水の吐出量は、１リットル／ｓ（マンドレル本体１５の面積が１０ｃｍ×１０ｃｍで、引き上げ速度を１０ｃｍ／ｓとすると、１ｓでのマンドレル引き抜き孔１３の最大体積は１０００ｃｍ３となる。）とした。
結果として、埋め戻しをしないケース１での負圧は５０ｋＮ／ｍ２で、埋め戻しをするケース２での負圧は７０ｋＮ／ｍ２となり、埋め戻しの効果が見られた。

（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は本発明に係る真空圧密ドレーン工法の第１例を示したもので、（Ａ）は本例の真空圧密ドレーン工法におけるドレーン材の打設工程、（Ｂ）は本例の真空圧密ドレーン工法におけるマンドレル引き抜き工程、（Ｃ）は本例の真空圧密ドレーン工法におけるマンドレル引き抜き孔の埋め戻し完了状態を示す縦断面図である。 図１（Ａ）中のａ−ａ線断面拡大図である。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は本発明に係る真空圧密ドレーン工法の第２例を示したもので、（Ａ）は本例の真空圧密ドレーン工法におけるドレーン材の打設工程、（Ｂ）は本例の真空圧密ドレーン工法におけるマンドレル引き抜き工程、（Ｃ）は本例の真空圧密ドレーン工法におけるマンドレル引き抜き孔の埋め戻し完了状態を示す縦断面図である。 図３（Ａ）中のｂ−ｂ線断面拡大図である。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は本発明に係る真空圧密ドレーン工法の第３例を示したもので、（Ａ）は本例の真空圧密ドレーン工法におけるドレーン材の打設工程、（Ｂ）は本例の真空圧密ドレーン工法におけるマンドレル引き抜き工程、（Ｃ）は本例の真空圧密ドレーン工法におけるマンドレル引き抜き孔の埋め戻し完了状態を示す縦断面図である。 （Ａ）（Ｂ）は本例のシール層埋戻し用マンドレルでシール層崩し部材をマンドレル本体内に収納した状態とシール層崩し部材をマンドレル本体の外に出した状態を示す底面図である。 第３例でシール層崩し部材を駆動する駆動源の概要図である。 従来の真空圧密工法を示す縦断面図である。 従来の真空圧密ドレーン工法を示す縦断面図である。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は従来の真空圧密ドレーン工法を示したもので、（Ａ）は従来の真空圧密ドレーン工法におけるドレーン材の打設工程、（Ｂ）は従来の真空圧密ドレーン工法におけるマンドレル引き抜き工程、（Ｃ）は従来の真空圧密ドレーン工法におけるマンドレル引き抜き孔の埋め戻し完了状態を示す縦断面図である。

２ ドレーン材
３ サンドマット
４ 密封シート
５ 排水ホース
６ 真空ポンプ
７ 排水ホース
８ キャップ
９ 軟弱地盤
１０ シール層
１１ メイン排水ホース
１２ マンドレル
１３ マンドレル引き抜き孔
１４ シール層埋戻し用マンドレル
１５ マンドレル本体
１６ 吐出口
１７ 供給管
１８ 気密性を有する素材
１９ バイブレータ
２０ シール層崩し部材
２１ 駆動軸
２２ 駆動源
２３ テーブル
２４ シリンダー
２５ モータ
２６ シール層崩し片

Claims (2)

1. 上端に排水ホースを接続したドレーン材を、マンドレルをガイドとして軟弱地盤の中に鉛直に打設して埋設し、しかる後前記マンドレルを引き抜き、前記ドレーン材の上端より上の前記軟弱地盤をシール層とし、該シール層に前記マンドレルの引き抜きにより形成されたマンドレル引き抜き孔を、気密性を有する素材で埋め、前記排水ホースを介して真空ポンプに接続して真空引きを行うことにより前記ドレーン材を通して軟弱地盤の排水を行う真空圧密ドレーン工法であって、
   前記マンドレル引き抜き孔を埋める作業は、前記マンドレルに設けた吐出口から浚渫泥土、ベントナイト泥土、または粘性の高い水溶性の高分子材料を溶かした泥水のいずれかからなる前記気密性を有する素材を前記マンドレルの引き抜き過程で吐出させるか、引き抜き後に吐出させることによって行うことを特徴とする真空圧密ドレーン工法。
2. 請求項１に記載の真空ドレーン工法に使用するマンドレルであって、ドレーン材をガイドするマンドレル本体の下部に、泥土または泥水の吐出を行う吐出口が設けられ、該吐出口から浚渫泥土、ベントナイト泥土、または粘性の高い水溶性の高分子材料を溶かした泥水のいずれかからなる気密性を有する素材を吐出させるようにしたことを特徴とするシール層埋戻し用マンドレル。

Images