JP6838978B2 - 軟弱地盤の改良装置及び軟弱地盤の改良工法 - Google Patents

Description

本発明は、水分を多く含む軟弱地盤から水分を除去して、軟弱地盤を硬質地盤に改良するために用いられる軟弱地盤の改良装置及び軟弱地盤の改良工法に関するものである。

従来の軟弱地盤の改良工法としては、改良対象の地盤表面を気密シートで覆い、真空ポンプにより気密シート内側の空気を抜いて、改良対象の地盤に負圧を発生させ、その負圧により地盤内の水を、土中や土上に設けたドレーン材の内部に浸入させて、そのドレーン材の内部を通って水を地盤の外部に排出する工法が知られていた（例えば特許文献１の図４）。

図６ないし図９は、従来の軟弱地盤の改良工法に用いる従来の軟弱地盤の改良装置について説明するために、参照する図である。

図６に示すように、従来の軟弱地盤の改良装置は、多数の鉛直ドレーン材５が、改良対象の地盤３の内部に、水平方向に所定の間隔をおいて、鉛直方向に伸びるように地盤中に打設されており、その鉛直ドレーン材５の上端部５ａは地盤表面３ａから上方に突出していた。

また図６，図７に示すように、複数の水平ドレーン材７が、地盤表面３ａの上に水平方向に伸びるように配置され、互いに所定の間隔をおいて平行に配置されていた。そして、水平ドレーン材７の長さ方向の複数の位置には、鉛直ドレーン材５の上端部５ａが、水を受け渡し可能に接触するように配置されていた。

鉛直ドレーン材５や水平ドレーン材７は、図８に示すように、それらの長さ方向に対して垂直な断面が、細長い矩形状に形成され、その断面は、中心板部６１とその表裏両面に複数の立設部６３が形成された芯部材と、この芯部材の周囲を覆う膜状のフィルタ６５から構成されていた。

そして、図８に示す断面の、芯部材の中心板部６１及び立設部６３と、フィルタ６５との間には空隙６７が形成され、この空隙６７はドレーン材５，７の長さ方向に連続している。そして、水がフィルタ６５の目を通ってドレーン材内部の空隙６７に浸入し、浸入した水が空隙６７を通ってドレーン材５，７の長さ方向に移動可能となっていた。

次に図６，図７に示すように、地盤表面３ａの上には集水管９が水平方向に伸びるように配置され、複数の水平ドレーン材７と直交するように配置されていた。そして図９に示すように、集水管９はその円周状の肉厚部に、軸線が管の中心に向くような貫通孔９ａが複数形成された管状部材９ｂと、この管状部材９ｂの周囲を覆う膜状のフィルタ９ｃを備えて構成されていた。

集水管９と水平ドレーン材７は図６に示すように、互いの凸曲面と凹曲面が接触するように配置されるだけで、図８に示すような水平ドレーン材７の空隙６７と、フィルタ６５の目と、図９に示すような集水管９のフィルタ９ｃの目と、貫通孔９ａが連通して、水が受け渡し可能な状態になっていた。

そして、図６に示すように、これらの水平ドレーン材７、集水管９及びそれらの間から露出した改良対象の地盤３の地盤表面３ａの上から、その地盤表面３ａの全面を覆うように、気密シート１１が敷設されていた。

気密シート１１の周縁部１１ａの気密処理は、図７に示すように、改良対象の地盤３の周縁部に沿って地盤３を包囲するように、断面がＶ字溝状のシート埋設穴１３を掘削し、そこに気密シート１１の周縁部１１ａを埋設することにより行なっていた。

そして、図６に示すように、排水管１９の地盤３側の端部が、気密シート１１を貫いて集水管９に接続され、排水管１９の地盤３と反対側の端部が、負圧の発生源であるドレーン用真空ポンプ２１に連結されていた。排水管１９はその円周状の肉厚部に貫通孔は形成されていない無孔管状部材であり、気密シート１１の気密性を損なわないように配慮してその端部が集水管９に接続されていた。

このような従来の軟弱地盤の改良装置を用いた、従来の軟弱地盤の改良工法によれば、ドレーン用真空ポンプ２１を作動させて集水管９の内部の空気や、集水管９の貫通孔９ａを通って、気密シート１１と地盤表面３ａとの間の空気を吸引することにより、改良対象の地盤３に負圧が発生し、これにより鉛直ドレーン材５及び水平ドレーン材７を伝って地盤３の内部の水分が集水管９に吸引されて地盤３の外部に排出される。その結果、水分を多く含む軟弱地盤が改良されて、目的とする硬質の地盤に変えることができる。

特許第３１３８９０９号公報

しかしながら、上述したような従来の軟弱地盤の改良工法においては、ドレーン用真空ポンプ２１を作動させると、気密シート１１と地盤表面３ａとの間に発生した負圧により、地盤３の内部の水分が外部に排出されると同時に、シート埋設穴１３に埋設した気密シート１１の周縁部１１ａの周辺の地盤３から、気密シート１１の外側の空気が気密シート１１の内側へと吸気されていた。

そして、気密シート１１の内側に吸気された空気は、鉛直ドレーン材５から水平ドレーン材７、更に集水管９、排水管１９、ドレーン用真空ポンプ２１という、本来は地盤３の内部の水分を排出するための経路（以下「排水経路」という）を通り、地盤３の内部の水分と一緒に排出されていた。

そして、気密シート１１の外部から吸気された空気が排水経路に流れ込むことにより、改良対象の地盤３に発生する負圧と大気圧との間の差圧が小さくなってしまい、各ドレーン材からの吸水効果、ひいては軟弱地盤の改良効果が低減してしまうという問題があった。

また、このような状況下で、地盤３に発生する負圧と大気圧との間の差圧をより大きくするためには、ドレーン用真空ポンプ２１を排気能力が大きなものと交換する必要が生じ、ドレーン用真空ポンプ２１にかかるコスト、ひいては軟弱地盤の改良装置にかかるコストが増大してしまうという問題もあった。

また、前記排水経路には気密シート１１の外部から吸気された空気と地盤３の内部から吸水された水が一緒に流れるので、必要な水の流量を確保するためにはドレーン材や配管の断面積が大きなものと交換する必要が生じ、その結果、ドレーン材や配管にかかるコストが増大し、ひいては軟弱地盤の改良装置にかかるコストが増大してしまうという問題もあった。

そこで本発明は、上記問題点に鑑みて、気密シート外部の空気が排水経路に流れ込んで気密シート内部の負圧と大気圧との間の差圧が小さくなってしまうことを防止することにより、各ドレーン材からの吸水効果を向上させて地盤改良の効果を向上させることができる、軟弱地盤の改良装置及び軟弱地盤の改良工法を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために、本発明による軟弱地盤の改良装置は、
改良対象の地盤の内部に鉛直方向に配置された複数の鉛直排水用部材と、
前記地盤の表面の上に水平方向に配置し、前記鉛直排水用部材と水を受け渡し可能に接続した複数の水平排水用部材と、
前記水平排水用部材と前記地盤の表面を覆うように敷設し、周縁部を前記地盤の周縁部に沿って前記地盤の所定の深さに埋設した気密シートと、
前記水平排水用部材に連結されたドレーン用真空ポンプと、
前記気密シートの周縁部に沿って前記地盤を包囲するように配置された吸気用部材と、
前記吸気用部材に連結された吸気用真空ポンプを備え、
前記ドレーン用真空ポンプを作動させて、前記鉛直排水用部材や前記水平排水用部材を通って前記地盤内の水分を排出させると共に、
前記吸気用真空ポンプを作動させて、前記吸気用部材を通って前記地盤の周縁部から前記気密シートと前記地盤の間に浸入する空気を排出させるようにした
ことを特徴とするものである。

また、本発明による軟弱地盤の改良装置は、
前記吸気用部材は、前記気密シートの周縁部と共に前記地盤の周縁部に沿って前記地盤の所定の深さに埋設されることを特徴とするものである。

また、本発明による軟弱地盤の改良装置は、
前記吸気用部材は、前記地盤の表面の周縁部の上に配置され、
前記地盤の周縁部に沿って間隔をおいて鉛直吸気用部材を前記地盤の内部に鉛直方向に配置し、
前記鉛直吸気用部材と前記吸気用部材を空気を受け渡し可能に接続させて配置し、
前記気密シートは、前記水平排水用部材と前記吸気用部材及び前記地盤の表面を覆うように敷設されたことを特徴とするものである。

上記課題を解決するために、本発明による軟弱地盤の改良工法は、
改良対象の地盤の内部に鉛直方向に配置された複数の鉛直排水用部材により前記地盤内の水分を吸引し、
前記地盤の表面の上に水平方向に配置し、前記鉛直排水用部材と水を受け渡し可能に接続した複数の水平排水用部材により前記地盤内の水分を吸水し、
前記水平排水用部材と前記地盤の表面を覆うように敷設し、前記地盤の周縁部に沿ってその周縁部が前記地盤の所定の深さに埋設された気密シートにより前記地盤表面を密封し、
前記気密シートの周縁部に沿って前記地盤を包囲するように配置した吸気用部材から吸気して前記地盤の外部に排出させ、
前記水平排水用部材に連結されたドレーン用真空ポンプを作動させて、前記鉛直排水用部材と前記水平排水用部材から吸水して前記地盤の外部に排出させると共に、
前記吸気用部材に連結された吸気用真空ポンプを作動させて、前記吸気用部材により前記地盤の周縁部から前記気密シートと前記地盤の間に浸入する空気を吸引して前記地盤の外部に排出させるようにした
ことを特徴とするものである。

また、本発明による軟弱地盤の改良工法は、
前記吸気用部材は、前記気密シートの周縁部と共に前記地盤の周縁部に沿って前記地盤の所定の深さに埋設されることを特徴とするものである。

また、本発明による軟弱地盤の改良工法は、
前記吸気用部材は、前記地盤の表面の周縁部の上に配置され、
前記地盤の周縁部に沿って間隔をおいて鉛直吸気用部材を前記地盤の内部に鉛直方向に配置し、
前記鉛直吸気用部材と前記吸気用部材を空気を受け渡し可能に接続させて配置し、
前記気密シートは、前記水平排水用部材と前記吸気用部材及び前記地盤の表面を覆うように敷設されることを特徴とするものである。

このような本発明による軟弱地盤の改良装置によれば、
改良対象の地盤の内部に鉛直方向に配置された複数の鉛直排水用部材と、
前記地盤の表面の上に水平方向に配置し、前記鉛直排水用部材と水を受け渡し可能に接続した複数の水平排水用部材と、
前記水平排水用部材と前記地盤の表面を覆うように敷設し、周縁部を前記地盤の周縁部に沿って前記地盤の所定の深さに埋設した気密シートと、
前記水平排水用部材に連結されたドレーン用真空ポンプと、
前記気密シートの周縁部に沿って前記地盤を包囲するように配置された吸気用部材と、
前記吸気用部材に連結された吸気用真空ポンプを備え、
前記ドレーン用真空ポンプを作動させて、前記鉛直排水用部材や前記水平排水用部材を通って前記地盤内の水分を排出させると共に、
前記吸気用真空ポンプを作動させて、前記吸気用部材を通って前記地盤の周縁部から前記気密シートと前記地盤の間に浸入する空気を排出させるようにしたことにより、
気密シート外部の空気が排水経路に流れ込んで気密シート内部の負圧と大気圧との間の差圧が小さくなってしまうことを防止することにより、各ドレーン材からの吸水効果を向上させて地盤改良の効果を向上させることができる。

また、このような本発明による軟弱地盤の改良工法によれば、
改良対象の地盤の内部に鉛直方向に配置された複数の鉛直排水用部材により前記地盤内の水分を吸引し、
前記地盤の表面の上に水平方向に配置し、前記鉛直排水用部材と水を受け渡し可能に接続した複数の水平排水用部材により前記地盤内の水分を吸水し、
前記水平排水用部材と前記地盤の表面を覆うように敷設し、前記地盤の周縁部に沿ってその周縁部が前記地盤の所定の深さに埋設された気密シートにより前記地盤表面を密封し、
前記気密シートの周縁部に沿って前記地盤を包囲するように配置した吸気用部材から吸気して前記地盤の外部に排出させ、
前記水平排水用部材に連結されたドレーン用真空ポンプを作動させて、前記鉛直排水用部材と前記水平排水用部材から吸水して前記地盤の外部に排出させると共に、
前記吸気用部材に連結された吸気用真空ポンプを作動させて、前記吸気用部材により前記地盤の周縁部から前記気密シートと前記地盤の間に浸入する空気を吸引して前記地盤の外部に排出させるようにしたことにより、
気密シート外部の空気が排水経路に流れ込んで気密シート内部の負圧と大気圧との間の差圧が小さくなってしまうことを防止することにより、各ドレーン材からの吸水効果を向上させて地盤改良の効果を向上させることができる。

本発明の第１の実施の形態に係る軟弱地盤の改良装置の概略を示した鉛直断面図である。 図１に示す軟弱地盤の改良装置の平面図である。 吸気管１７の構造を示すその斜視図である。 本発明の第２の実施の形態に係る軟弱地盤の改良装置の概略を示した鉛直断面図である。 図４に示す軟弱地盤の改良装置の平面図である。 従来の軟弱地盤の改良装置の概略を示した鉛直断面図である。 図６に示す従来の軟弱地盤の改良装置の平面図である。 ドレーン材の構造を示す断面図である。 集水管９の構造を示すその斜視図である。

以下、本発明による軟弱地盤の改良装置及び軟弱地盤の改良工法を実施するための形態について、図面に基づいて具体的に説明する。

図１ないし図３は、本発明の第１の実施の形態に係る軟弱地盤の改良装置について説明するために参照する図である。なお、図６ないし図９に示した従来の軟弱地盤の改良装置と同様の部分には、一部を除き同じ符号を付して説明するものとする。

図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る軟弱地盤の改良装置は、多数の鉛直ドレーン材５（鉛直排水用部材）が、改良対象の地盤３の内部に、水平方向に所定の間隔をおいて、互いに平行かつ鉛直方向に伸びるように地盤中に打設されており、その鉛直ドレーン材５の上端部５ａは地盤表面３ａから上方に突出している。

また図２に示すように、複数の水平ドレーン材７（水平排水用部材）が、地盤表面３ａの上に水平方向に伸びるように配置され、互いに所定の間隔をおいて平行に配置されている。そして、水平ドレーン材７の長さ方向の複数の位置には、鉛直ドレーン材５の上端部５ａが、水を受け渡し可能に接触するように接続されている。

このような水平ドレーン材７と鉛直ドレーン材５の接続は、例えば、地盤表面３ａから突出した鉛直ドレーン材５の上端部５ａを折り曲げて水平ドレーン材７と重ね、その重ねた２つの部材をステイプル（大型のホッチキスのような）で固定する等の作業で行う。

鉛直ドレーン材５や水平ドレーン材７は、図８に示す従来のものと同様に、それらの長さ方向に対して垂直な断面が、細長い矩形状に形成され、その断面は、中心板部６１とその表裏両面に複数の立設部６３が形成された芯部材と、この芯部材の周囲を覆う膜状のフィルタ６５から構成されている。

そして、図８に示すドレーン断面の、芯部材の中心板部６１及び立設部６３と、フィルタ６５との間には空隙６７が形成され、この空隙６７はドレーン材５，７の長さ方向に連続している。そして、水がフィルタ６５の目を通ってドレーン材内部の空隙６７に浸入すると、浸入した水が空隙６７を通ってドレーン材５，７の長さ方向に移動可能となっている。

鉛直ドレーン材５や水平ドレーン材７は、例えば、硬質塩化ビニルやポリオレフィン樹脂製の、中心板部６１と立設部６３を有する芯部材の周囲を、ポリエステル系不織布のフィルタ６５で覆ったプラスチックボードドレーンを使用したり、環境への負荷低減を考慮して生分解性の樹脂材料を用いたドレーン材を使用したりすることができる。

次に、図１，図２に示すように、地盤表面３ａの上には集水管９が水平方向に伸びるように配置され、複数の水平ドレーン材７と直交するように配置されていた。そして図９に示すように、集水管９はその円周状の肉厚部に、軸線が管の中心に向くような貫通孔９ａが複数形成された管状部材９ｂと、この管状部材９ｂの周囲を覆う膜状のフィルタ９ｃを備えて構成されている。

また、集水管９には、例えば硬質塩化ビニル管を用いた排水管１９の地盤表面３ａ側の端部が接続されている。この接続は、例えば、気密シート１１の一部を開口し、その開口部に排水管１９を挿通して集水管９と接続した後、気密シート１１の気密性を維持するために、排水管１９とその周囲の気密シート１１の開口の間の隙間を塞ぐように、気密シート１１の外側から気密シート１１をバインド(ガス配管用のホースの端部をガス配管に締め付けるのに用いるような締め付け具)で排水管１９に締め付けることにより行う。

そして、排水管１９の他端側にはドレーン用真空ポンプ２１が連結して設けられている。

集水管９と水平ドレーン材７は図１に示すように、互いの凸曲面と凹曲面が接触するように配置されるだけで、図８に示すような水平ドレーン材７の空隙６７と、フィルタ６５の目と、図９に示すような集水管９のフィルタ９ｃの目と、貫通孔９ａが連通して、水が受け渡し可能な状態になっている。集水管９は、例えば、硬質塩化ビニル製の管状部材９ｂに、不織布の膜状のフィルタ９ｃを巻き付けたものを使用することができる。

そして図１に示すように、水平ドレーン材７、集水管９及びそれらの間から露出する改良対象の地盤３の地盤表面３ａの上に、その地盤表面３ａの全面を覆うように、気密シート１１が敷設されている。気保険密シート１１には、例えば、軟質塩化ビニル等の合成樹脂製のシートを使用することができる。

地盤３が広い面積の場合は、既製品の所定寸法幅のシートを複数枚並べ、その隣接端部同士を接着することにより１枚の大きな気密シート１１を構成してもよい。また、気密シート１１に傷が付くとその気密性が損なわれるので、気密シート１１の下に保護マットを重ねて敷設してもよい。

次に、図２に示すように、改良対象の地盤３の周縁部に沿って、地盤３を包囲するように、断面がＶ字溝状のシート埋設穴１３を掘削し、その内部に気密シート１１の周縁部１１ａを垂らして配置する。

次に、図１，図２に示すように、気密シート１１の周縁部１１ａの形状に沿って、吸気管１７（吸気用部材）を、シート埋設穴１３の底部の、気密シート１１の周縁部１１ａの下側に配置する。

吸気管１７は、図３に示すように、その円周状の肉厚部に、軸線が管の中心に向くような貫通孔１７ａが複数形成された管状部材１７ｂと、この管状部材１７ｂの周囲を覆う膜状のフィルタ１７ｃを備えて構成されている。

すなわち吸気管１７は、その貫通孔１７ａを通じて管外の空気を管内に吸気することは可能だが、その管状部材１７ｂの周囲を覆うフィルタ１７ｃを備えていることにより、貫通孔１７ａから管内への土砂の侵入は防止できるように構成されている。

次に、図１，図２に示すように、シート埋設穴１３内に配置された吸気管１７に、排気管２３の一端が接続され、排気管２３の他端側には吸気用真空ポンプ２５が連結して設けられてる。排気管２３はその円周状の肉厚部に複数の貫通孔が形成されていない無孔の管状部材であり、この排気管２３には例えば、硬質塩化ビニル管を用いることができる。

そして、シート埋設穴１３を埋戻土１５により埋め戻すことにより、気密シート１１の周縁部１１ａの気密処理を行うことができる。

このような軟弱地盤の改良装置を用いて実施される軟弱地盤の改良工法の実施の形態について、以下に説明する。

ドレーン用真空ポンプ２１を作動させることにより、従来の軟弱地盤の改良工法と同様に、集水管９の内部の空気や、集水管９の貫通孔９ａを通って気密シート１１と地盤表面３ａとの間の空気が吸引され、改良対象の地盤３に負圧が発生し、これにより鉛直ドレーン５材及び水平ドレーン材７を伝って地盤３の内部の水分が集水管９に吸引されて地盤３の外部に排出される。

そして、これと同時に、吸気用真空ポンプ２５を作動させることにより、シート埋設穴１３に埋設された気密シート１１の周縁部１１ａの周辺の空気が、吸気管１７に吸気されて排気管２３を通って排出される。

従来の軟弱地盤の改良工法においては、気密シート１１の外部の空気が気密シート１１の内部に吸気されていたことにより、気密シート１１の内部の地盤３に働く負圧と大気圧との間の差圧が低減されていたのに対し、この実施の形態に係る軟弱地盤の改良工法によれば、気密シート１１の外部の空気は吸気管１７、排気管２３という経路を通って排出され、鉛直ドレーン５材及び水平ドレーン材７を伝って地盤３の内部の水分が集水管９に吸引されるような前記排水経路とは異なる経路で排出されるので、気密シート１１の外部の空気が前記排水経路に流れ込む量を減少させることができる。

そしてこのことにより、従来のように気密シート１１の外部の空気が前記排水経路に流れ込むことにより気密シート１１の内部の地盤３に働く負圧の、大気圧との間の差圧が低減することを防ぎ、大気圧との差が大きい負圧を発生させることができるので、各ドレーン材からの吸水効果、ひいては地盤改良の効果を向上させることができる。

また、ドレーン用真空ポンプ２１の排気能力を大きくすることなく大気圧との差が大きい負圧が得られるため、ドレーン用真空ポンプ２１の排気能力を大きくすることによるコスト高を防止することができ、ひいては軟弱地盤の改良装置のコスト高を防止することができる。

また、上記排水経路の水や空気の流量が減少するため、ドレーン材や配管の断面積を大きくする必要がないので、そのことによるコスト高を防止することができ、ひいては軟弱地盤の改良装置のコスト高を防止することができる。また、ドレーン材や配管の施工性が向上し、施工期間も短縮することができる。

また、吸気管１７が気密シート１１の周縁部１１ａの下側に配置されているため、気密シート１１の下側に達した空気のみが吸気管１７に吸引され、気密シート１１の上側の空気を吸引することがないので、前記排水経路に流れ込む可能性が高い場所の空気のみを効率よく吸気することができる。

このように本発明の第１の実施の形態によれば、気密シート外部の空気が排水経路に流れ込んで気密シート内部の負圧と大気圧との間の差圧が小さくなってしまうことを防止することにより、各ドレーン材からの吸水効果を向上させて地盤改良の効果を向上させることができる。

図４，図５は、本発明の第２の実施の形態に係る軟弱地盤の改良装置について説明するために参照する図である。なお、前記第１の実施の形態に係る軟弱地盤の改良装置と同様の部分には同じ符号を付して説明するものとする。

本実施の形態に係る軟弱地盤の改良装置は、図４に示すように、吸気管１７が気密シート１１の内側の地盤表面３ａ上に配置され、地盤３の周縁部に打設された吸気用鉛直ドレーン材１８（鉛直吸気用部材）と接続されている点において、前記第１の実施の形態における軟弱地盤の改良装置と異なるものである。

すなわち、地盤３の周縁部に沿って、水平方向に所定の間隔をおいて、複数の吸気用鉛直ドレーン材１８が打設されている。この吸気用鉛直ドレーン材１８は、図８に示されたものと同様の構造を有する部材である。また吸気用鉛直ドレーン材１８は、地盤３の内部に鉛直方向に互いに平行に打設され、その上端部は地盤表面３ａから上方に突出している。

次に、図５に示すように、吸気管１７（吸気用部材）を地盤表面３ａの周縁部の上に水平方向に伸びるように配置する。吸気管１７は、図３に示されたものと同様の構造を有する部材である。また、吸気管１７と地盤表面３ａから上方に突出した吸気用鉛直ドレーン材１８の上端部は互いに接触しており、相互間で水や空気が受け渡し可能に接続されている。

そして、これらの水平ドレーン材７、集水管９、吸気管１７及びそれらの間から露出した改良対象の地盤３の地盤表面３ａの上に、その地盤表面３ａの全面を覆うように気密シート１１を敷設する。気密シート１１の周縁部１１ａには気密処理を施し、この気密処理は従来の軟弱地盤の改良装置と同様に、改良対象の地盤３の外縁に掘削したシート埋設穴１３に埋設することにより行う。

そして、排気管２３の一端が気密シート１１を貫いて吸気管１７に接続し、排気管２３の他端は吸気用真空ポンプ２５に連結している。排気管２３はその円周状の肉厚部に貫通孔が形成されてない無孔の管状部材であり、気密シート１１の気密性を損なわないように吸気管１７に接続されている。

その他の構成は、前記第１の実施の形態に係る軟弱地盤の改良装置と同様である。すなわち、地盤３の内部に鉛直ドレーン材５が打設され、地盤表面３ａ上に水平ドレーン材７、集水管９が配置され、集水管９には排水管１９、ドレーン用真空ポンプ２１が連結されている。

このような実施の形態に係る軟弱地盤の改良装置を用いた軟弱地盤の改良工法によっても、気密シート１１の外部の空気が、吸気用鉛直ドレーン材１８、吸気管１７、排気管２３という経路を通って排出され、鉛直ドレーン５材及び水平ドレーン材７を伝って地盤３の内部の水分が集水管９に吸引されるような前記排水経路とは異なる経路で排出されるので、気密シート１１の外部の空気が前記排水経路に流れ込む量を減少させることができる。

そしてこのことにより、従来のように気密シート１１の外部の空気が前記排水経路に流れ込むことにより気密シート１１の内部の地盤３に働く負圧の、大気圧との間の差圧が低減することを防ぎ、大気圧との間の差圧が大きい負圧を発生させることができるので、各ドレーン材からの吸水効果、ひいては地盤改良の効果を向上させることができる。

また、ドレーン用真空ポンプ２１の排気能力を大きくすることなく大気圧との差が大きい負圧が得られるため、ドレーン用真空ポンプ２１の排気能力を大きくすることによるコスト高を防止することができ、ひいては軟弱地盤の改良装置のコスト高を防止することができる。

また、上記排水経路の水や空気の流量が減少するため、ドレーン材や配管の断面積を大きくする必要がないので、そのことによるコスト高を防止することができ、ひいては軟弱地盤の改良装置のコスト高を防止することができる。また、ドレーン材や配管の施工性が向上し、施工期間も短縮することができる。

また、吸気用鉛直ドレーン材１８の打設は鉛直ドレーン材５の打設と施工内容がほぼ同じなので連続して施工することができ、吸気管１７の配置と集水管９の配置も施工内容がほぼ同じなので連続して施工することができる。このため、新たに吸気管１７をシート埋設穴１３に埋設する工程を要する第１の実施の形態と比較して施工内容が単純であり、施工期間をより短縮することができる。

このような本発明の第２の実施の形態によっても、気密シート外部の空気が排水経路に流れ込んで気密シート内部の負圧と大気圧との間の差圧が小さくなってしまうことを防止することにより、各ドレーン材からの吸水効果を向上させて地盤改良の効果を向上させることができる。

なお、本発明は、前記第１，第２の実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の目的を達成することができる範囲内であれば、種々の変更が可能である。

例えば、前記第１，第２の実施の形態に係る軟弱地盤の改良装置においては、地盤３の内部からの水分の排出を１つのドレーン用真空ポンプ２１により行なっていたが、これらに限定される必要はなく、複数台のドレーン用真空ポンプ２１を用いてもよい。

また、改良対象の地盤３が広い面積の場合は、地盤３を複数のブロックに区分けし、ブロック毎に排水経路を分けて設け、それぞれの排水経路毎にドレーン用真空ポンプ２１を設置してもよい。

同じように、前記第１，第２の実施の形態に係る軟弱地盤の改良装置においては、地盤３の周辺に配置された吸気管１７の全体を１台の吸気用真空２５ポンプにより吸気していたが、これらに限定される必要はなく、複数台の吸気用真空ポンプ２５を用いてもよい。
例えば、地盤３の外周に配置された吸気管１７を複数の区間に区分けし、区間毎に吸気用真空ポンプ２５を設置してもよい。

また、前記第１，第２の実施の形態に係る軟弱地盤の改良装置を併用してもよい。すなわち、シート埋設穴１３に埋設した吸気管１７から吸気を行う経路と併せて、地盤３の周縁部に吸気用鉛直ドレーン材１８を打設し、これに接続した吸気管１７から吸気を行う経路を設け、上記２つの経路で吸気を行なうことで、気密シート１１の外部の空気が前記排水経路に流れ込む量を更に減少させ、地盤改良の効果を一層向上させるようにしてもよい。

また、前記第１，第２の実施の形態に係る軟弱地盤の改良装置においては、鉛直排水用部材、水平排水用部材として図８に示すようなドレーン材が用いられていたが、このようなドレーン材に限定される必要はなく、例えば、内部を水や空気が浸透可能な砂礫等を用いて形成された砂杭（サンドパイル）や、砂層（サンドマット）などの他の構造の排水用部材を用いてもよい。

また、前記第１，第２の実施の形態に係る軟弱地盤の改良装置においては、地盤３に発生した負圧により、気密シート１１を地盤３の地盤表面３ａ上に大気圧で押圧するが、気密シート１１の上に載荷盛土をして、その載荷重による押圧と併用することにより、地盤改良を一層促進させるようにしてもよい。

３ 地盤
３ａ 地盤表面
５ 鉛直ドレーン材
５ａ 上端部
７ 水平ドレーン材
９ 集水管
９ａ 貫通孔
９ｂ 管状部材
９ｃ フィルタ
１１ 気密シート
１１ａ 周縁部
１３ シート埋設穴
１５ 埋戻土
１７ 吸気管
１７ａ 貫通孔
１７ｂ 管状部材
１７ｃ フィルタ
１８ 吸気用鉛直ドレーン材
１９ 排水管
２１ ドレーン用真空ポンプ
２３ 排気管
２５ 吸気用真空ポンプ
６１ 中心板部
６３ 立設部
６５ フィルタ
６７ 空隙

Claims (6)

1. 改良対象の地盤の内部に鉛直方向に配置された複数の鉛直排水用部材と、
   前記地盤の表面の上に水平方向に配置し、前記鉛直排水用部材と水を受け渡し可能に接続した複数の水平排水用部材と、
   前記水平排水用部材と前記地盤の表面を覆うように敷設し、周縁部を前記地盤の周縁部に沿って前記地盤の所定の深さに埋設した気密シートと、
   前記水平排水用部材に連結されたドレーン用真空ポンプと、
   前記気密シートの周縁部に沿って前記地盤を包囲するように配置された吸気用部材と、
   前記吸気用部材に連結された吸気用真空ポンプを備え、
   前記ドレーン用真空ポンプを作動させて、前記鉛直排水用部材や前記水平排水用部材を通って前記地盤内の水分を排出させると共に、
   前記吸気用真空ポンプを作動させて、前記吸気用部材を通って前記地盤の周縁部から前記気密シートと前記地盤の間に浸入する空気を排出させるようにした
   ことを特徴とする軟弱地盤の改良装置。
2. 前記吸気用部材は、前記気密シートの周縁部と共に前記地盤の周縁部に沿って前記地盤の所定の深さに埋設されることを特徴とする請求項１に記載の軟弱地盤の改良装置。
3. 前記吸気用部材は、前記地盤の表面の周縁部の上に配置され、
   前記地盤の周縁部に沿って間隔をおいて鉛直吸気用部材を前記地盤の内部に鉛直方向に配置し、
   前記鉛直吸気用部材と前記吸気用部材を空気を受け渡し可能に接続させて配置し、
   前記気密シートは、前記水平排水用部材と前記吸気用部材及び前記地盤の表面を覆うように敷設された
   ことを特徴とする請求項１に記載の軟弱地盤の改良装置。
4. 改良対象の地盤の内部に鉛直方向に配置された複数の鉛直排水用部材により前記地盤内の水分を吸引し、
   前記地盤の表面の上に水平方向に配置し、前記鉛直排水用部材と水を受け渡し可能に接続した複数の水平排水用部材により前記地盤内の水分を吸水し、
   前記水平排水用部材と前記地盤の表面を覆うように敷設し、前記地盤の周縁部に沿ってその周縁部が前記地盤の所定の深さに埋設された気密シートにより前記地盤表面を密封し、
   前記気密シートの周縁部に沿って前記地盤を包囲するように配置した吸気用部材から吸気して前記地盤の外部に排出させ、
   前記水平排水用部材に連結されたドレーン用真空ポンプを作動させて、前記鉛直排水用部材と前記水平排水用部材から吸水して前記地盤の外部に排出させると共に、
   前記吸気用部材に連結された吸気用真空ポンプを作動させて、前記吸気用部材により前記地盤の周縁部から前記気密シートと前記地盤の間に浸入する空気を吸引して前記地盤の外部に排出させるようにした
   ことを特徴とする軟弱地盤の改良工法。
5. 前記吸気用部材は、前記気密シートの周縁部と共に前記地盤の周縁部に沿って前記地盤の所定の深さに埋設されることを特徴とする請求項４に記載の軟弱地盤の改良工法。
6. 前記吸気用部材は、前記地盤の表面の周縁部の上に配置され、
   前記地盤の周縁部に沿って間隔をおいて鉛直吸気用部材を前記地盤の内部に鉛直方向に配置し、
   前記鉛直吸気用部材と前記吸気用部材を空気を受け渡し可能に接続させて配置し、
   前記気密シートは、前記水平排水用部材と前記吸気用部材及び前記地盤の表面を覆うように敷設される
   ことを特徴とする請求項４に記載の軟弱地盤の改良工法。

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