JP7287839B2

JP7287839B2 - アンカープレート、アンカー装置及び軟弱地盤改良システム

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Publication number: JP7287839B2
Application number: JP2019107275A
Authority: JP
Inventors: 博文田口; 卓也田中; 雅樹足立; 健太水野; 俊治鈴木; 文伯橋詰
Original assignee: Toa Corp; Tokyu Construction Co Ltd; Chikami Miltec Inc
Current assignee: Toa Corp; Tokyu Construction Co Ltd; Chikami Miltec Inc
Priority date: 2019-06-07
Filing date: 2019-06-07
Publication date: 2023-06-06
Anticipated expiration: 2039-06-07
Also published as: JP2020200623A

Description

本発明は、上部地盤層と下部地盤層との間に存在する軟弱な改良対象地盤層にドレーン材ともに地表面から打設されるアンカープレート、アンカー装置及び軟弱地盤改良システムに関する。

従来、ロール状のドレーン材をドレーン打設装置のリールに取り付けて、埋設用ガイド体であるマンドレルの中に通した後、油圧装置を用いてマンドレルとともに改良対象地盤内に打設するドレーン材打設方法がよく知られている。より詳しくは、アンカープレートがマンドレル先端に配置され、そのアンカープレートに連結されたドレーン材がマンドレル内に挿入された状態で軟弱地盤中の所定の深さまで打設し、アンカープレートを地中に定着させ外側のマンドレルを引き抜いて内部のドレーン材を軟弱地盤中に埋設するというものである。このように、ロール状のドレーン材をマンドレルやアンカープレートを用いて軟弱地盤に打設するドレーン材打設方法に関連する技術が特許文献１，２に記載されている。

ここで、ドレーン工法には、一般的な盛土による方法の他に、シートを被せて密封した軟弱地盤から真空引きすることにより水分を除去する真空圧密工法がある。

特開２０１３－９６２１７号公報特開２０００－５４３５８号公報

ところで、一般的に、ドレーンの先端は軟弱地盤層下の下部地盤層（例えば砂層）まで打設する。アンカーは下部地盤に食い込む形で把駐力を発揮してドレーン材の共上がりを防止している。アンカーは鉄板製でマンドレル断面よりも小さいサイズのものが使われている。

しかし、下部地盤が被圧水状態の場合や真空圧密工法の施工ではドレーン先端を下部地盤層まで打設しない。すなわち、真空圧密工法では軟弱地盤に対し、ドレーン材を通して真空圧を付与するので、ドレーン材の先端が透水性下部地盤層に接していると、その透水性下部地盤層内の水を吸引してしまい、圧密に関係ない透水性地層の水を大量に吸引してしまうことにより真空圧の低下を招くという問題があった。

この問題に対しては、ドレーン材の先端は透水性下部地盤層の上から約１．５ｍの高さの軟弱地盤内に深度設定されることが好ましいことが判明している。

また、軟弱地盤層厚が打設機の施工限界を超える場合もある。

しかし、アンカーを軟弱地盤層内に留める場合は、一般的なアンカーでは把駐力が不足してマンドレルを引き抜く際にドレーン材の共上がりが発生するという問題があった。

この対策には、古いワイヤを切断して使用したり、厚手のアンカープレートを使用したり、これらを組み合わせているが、いずれもアンカープレートを大きくできず、重いアンカーを用意するしかない現状にある。その理由は、大きいアンカープレートでは、マンドレルの打設抵抗が大きく打設困難になる。無理に押し込めば鉄製のアンカープレートが曲がって押し込まれ、マンドレルを引き上げても変形したままで把駐力を発揮できないためである。

このような多様なアンカーを事前に用意しておくことは合理的でなく、結局、工事毎に試作することで対応している。

かつて、金型で製造されドレーン材との把持部も含めて一体構造したポリエチレン製のアンカーが使用されていたことがある。サイズは一種類で軟弱地盤層下の硬い下部地盤層に定着させるものであった。

通常のアンカープレートでは把駐力が不足するとき、アンカープレートのサイズを変更するだけで対応できる構造のアンカーが望ましい。

そこで、本発明の目的は、上述したような従来の技術の実状に鑑み、上部地盤層と下部地盤層との間に存在する軟弱な改良対象地盤層に、ドレーン材とともに地表面からマンドレルにより容易に打設することができ、マンドレルの引き上げに際して共上がりすることなく、改良対象地盤層内において必要な把駐力を発揮することができるアンカープレート、アンカー装置及び軟弱地盤改良システムを提供することにある。

本発明のさらに他の目的、本発明によって得られる具体的な利点は、以下において図面を参照して説明される実施の形態から一層明らかにされる。

本発明では、上部地盤層と下部地盤層との間に存在する軟弱な改良対象地盤層に、ドレーン材とともに地表面からマンドレルにより容易に打設することができ、マンドレルの引き上げに際して共上がりすることなく、改良対象地盤層内において必要な把駐力を発揮することができるようにするために、適度な剛性をもった弾塑性的性質の材料から成る平板をアンカープレートとして用いることにより、アンカープレートは大型でもドレーン打設時にはマンドレル先端に沿って屈曲し、マンドレル引き上げ時には元の形に近い状態に戻ることができるようにする。すなわち、上部地盤層と下部地盤層との間に存在する軟弱な改良対象地盤層に、ドレーン材の先端部に取付けられて地表面からマンドレルにより打設される際に、マンドレル先端の扁平した尖塔状の貫入部の形状に倣ってアンカープレートが有底Ｖ面状に変形することによって、打設抵抗が大きくならないようにする。そして、上記改良対象地盤層内に配設された状態ではアンカープレートが拡開した有底Ｖ面状に変形することによって、把駐力を発揮できるようにする。アンカープレートの材料としては、適度な剛性をもった弾塑性的性質の合成樹脂材料（例えばポリエチレン）を使用する。アンカー装置はアンカープレートとドレーン材を把持するための把持部品で構成され、把持部品は通常のアンカーの部品と同じもの使用するものとすることができる。適度な剛性をもった弾塑性的性質の合成樹脂材料からなるアンカープレートは、ドレーン材の先端を把持するための把持部品に取付けられて、ドレーン材のアンカーとして機能する。

すたわち、本発明は、上部地盤層と下部地盤層との間に存在する軟弱な改良対象地盤層に、ドレーン材を地表面からマンドレルにより打設して、上記改良対象地盤層内の土壌間隙水を上記ドレーン材を介して排水することにより地盤を改良する軟弱地盤改良システムにおける上記ドレーン材の先端部に取付けられて、上記マンドレルにより上記ドレーン材とともに打設されて上記改良対象地盤層内に配設されるアンカープレートであって、上記ドレーン材が挿通される開口が設けられた上記マンドレル先端の扁平した尖塔状の貫入部の長辺の長さＬ０に略等しい長さＬ１の短辺と長さＬ２（Ｌ１≦Ｌ２）の長辺を有する矩形状に形成され、上記マンドレルにより上記ドレーン材とともに打設される際に、上記貫入部により押圧される長辺方向の中央部分から両端側が上記貫入部の形状に倣って変形し、上記改良対象地盤層内に配設された状態では拡開した有底Ｖ面状に弾塑性変形することにより、上記マンドレルを引き上げる際に共上がり防止するアンカーとして機能する弾塑性変形可能な平板からなることを特徴とする。

本発明に係るアンカープレートにおいて、上記平板は、上記短辺の長さＬ１が１５０ｍｍのとき弾性係数Ｅと断面二次モーメントＩの積Ｅ・Ｉが１．２ＭＮ・ｍｍ^２から２．２ＭＮ・ｍｍ^２程度の合成樹脂板であるものとすることができる。

本発明に係るアンカープレートにおいて、上記平板は、厚さ４ｍｍ乃至６ｍｍ程度のポリエチレン板であるものとすることができる。

また、本発明は、アンカー装置であって、上記本発明に係る何れか一つのアンカープレートと、ドレーン材の先端部を把持する把持部品とからなり、上記アンカープレートが上記把持部品を介して上記ドレーン材の先端部に取り付けられることを特徴とする。

さらに、本発明は、軟弱地盤改良システムであって、上部地盤層と下部地盤層との間に存在する軟弱な改良対象地盤層に、上記本発明に係るアンカー装置をドレーン材の先端部に取付けてマンドレルにより上記ドレーン材とともに地表面から打設して、上記改良対象地盤層内の土壌間隙水を上記ドレーン材を介して排水することにより地盤を改良することを特徴とする。

本発明では、マンドレル先端の扁平した尖塔状の貫入部の長辺Ｌ０の長さに略等しい長さＬ１の短辺と長さＬ２（Ｌ１≦Ｌ２）の長辺を有する矩形状に形成された弾塑性変形可能な平板からなるアンカープレートが、上部地盤層と下部地盤層との間に存在する軟弱な改良対象地盤層に、ドレーン材とともにマンドレルにより地表面から打設される際に、上記形貫入部により押圧される長辺方向の中央部分から両端側が上部地盤層内では上記貫入部の形状に倣って変形することによってマンドレルの圧入抵抗が小さくなり、上記改良対象地盤層内に配設された状態では拡開した有底Ｖ面状に弾塑性変形することにより、上記マンドレルを引き上げる際に共上がり防止するアンカーとして機能する。

したがって、上部地盤層と下部地盤層との間に存在する軟弱な改良対象地盤層に、ドレーン材とともにアンカープレートを地表面からマンドレルにより容易に打設することができ、マンドレルの引き上げに際して共上がりすることなく、改良対象地盤層内において必要な把駐力を発揮することができるアンカープレート、アンカー装置及び軟弱地盤改良システムを提供することができる。

すなわち、本発明によれば、適度な剛性と弾塑性的な特性を有する平板を使用することで、アンカープレートのサイズを選択することで共上がりしないアンカーを得ることができ、工事の度に種々の比較検討を実施する必要がなくなる。

さらに、アンカーの使用実績が増えれば、事前のボーリング調査から試験施工をしなくてもアンカープレートの適切なサイズを判断できるようになる。

また、本発明に係るアンカー装置では、アンカープレートとドレーン材を把持する把持部品とがそれぞれ分かれていることにより、事前に複数のアンカーを用意する必要が無くなる。アンカープレートは、板を切断するだけで簡単に作成することができ、施工現場において最適サイズのものを適宜採用することができる。把持部品は通常使用するアンカーのものをそのまま使用できる。

ドレーン材打設装置を主に外観から説明するための側面図（地下のみ断面図）であり、（Ａ）は全体図、（Ｂ）は打設ポイント近傍の拡大断面図である。ドレーン材打設装置によりドレーン材をアンカープレートとともに打設する工程を示す図であり、（Ａ）は打設開始直前の状態、（Ｂ）はマンドレル先端の貫入部が上部地盤層内に圧入されている状態、（Ｃ）は上部地盤層を通過したマンドレル先端の貫入部が上部地盤層と下部地盤層との間に存在する軟弱な改良対象地盤層に圧入されている状態、（Ｄ）はマンドレル先端の貫入部が改良対象地盤層内の目標位置に到達した状態、（Ｅ）は先端の貫入部が改良対象地盤層内の目標位置に到達したマンドレルを引き上げている状態、（Ｆ）はマンドレルを引き上げて改良対象地盤層内へのドレーン材の打設を完了した状態、をそれぞれ模式的に示している。ドレーン材打設装置の構成および動作を説明するための模式説明図である。鉛直ドレーン材の構造を説明するために一部断裁した斜視図である。マンドレルに挿通したドレーン材の先端にアンカープレートを係止して打設可能な状態の説明図であり、（Ａ）は全体の側断面図、（Ｂ）は平面略図である。ドレーン材の先端にアンカープレートを係止した形状を説明するための図である。（Ａ）は全体の正面図、（Ｂ）は側面図である。アンカープレートを説明するための平面図である。アンカープレートのサンプル例について打設実験を行った際の各工程を示す図であり、（Ａ）は圧入開始直前の状態を示し、（Ｂ）は圧入開始直後の状態を示し、（Ｃ）はアンカープレートの両端まで地表面の上部地盤層に圧入した状態を示し、（Ｄ）は地表面の上部地盤層の奥までにアンカープレート全体を圧入した状態を示している。打設実験後のアンカープレートのサンプル例の状態を示す斜視図である。打設実験に用いたマンドレル先端の貫入部の形状を示す図であり、（Ａ）は貫入部の側面図、（Ｂ）は貫入部の底面図である。打設中のアンカープレートの状態を示す図であり、（Ａ）はマンドレル先端の貫入部が上部地盤層内に圧入されている状態、（Ｂ）は上部地盤層を通過したマンドレル先端の貫入部が上部地盤層と下部地盤層との間に存在する軟弱な改良対象地盤層に圧入されている状態を、それぞれ模式的に示している。実験施工に用いた各サイズのアンカープレートのサンプル例を示す図であり、（Ａ）は１５０ｍｍ×１５０ｍｍの正方形で厚さ５ｍｍのポリエチレン板を用いたアンカープレートのサンプル例、（Ｂ）は２００ｍｍ×１５０ｍｍの長方形で厚さ５ｍｍのポリエチレン板を用いたアンカープレートのサンプル例、（Ｃ）は３００ｍｍ×１５０ｍｍの長方形で厚さ５ｍｍのポリエチレン板を用いたアンカープレートのサンプル例、（Ｄ）は３７０ｍｍ×１５０ｍｍの長方形で厚さ５ｍｍのポリエチレン板を用いたアンカープレートのサンプル例、をそれぞれ示している。地表面から順に、第１の上部地盤層、第１の軟弱地盤層、第２の上部地盤層、第２の軟弱地盤層、下部地盤層が存在する地層構造の第２の軟弱地盤層を改良対象盤層として、地盤改良対策を施す場合のドレーン材の設置状態を模式的に示す図である。

以下、本発明に係るアンカープレート及びそれを用いた軟弱地盤改良システムの実施の形態を図面を参照にして詳細に説明をする。

本発明は、例えば、図１に示すようなドレーン材打設装置５０を用いて、図２に示すように、上部地盤層１と下部地盤層２との間に存在する軟弱な改良対象地盤層３に、ドレーン材１０を地表面からマンドレル２０により打設して、改良対象地盤層３内の土壌間隙水をドレーン材１０を介して排水することにより地盤を改良する軟弱地盤改良システム１００に適用される。

図２は、ドレーン材打設装置５０によりドレーン材１０をアンカープレート４０とともに打設する工程を示す図であり、（Ａ）は打設開始直前の状態、（Ｂ）はマンドレル２０先端の貫入部２１が上部地盤層１内に圧入されている状態、（Ｃ）は上部地盤層１を通過したマンドレル２０先端の貫入部２１が上部地盤層１と下部地盤層２との間に存在する軟弱な改良対象地盤層３に圧入されている状態、（Ｄ）はマンドレル２０先端の貫入部２１が改良対象地盤層３内の目標位置に到達した状態、（Ｅ）は先端の貫入部２１が改良対象地盤層３内の目標位置に到達したマンドレル２０を引き上げている状態、（Ｆ）はマンドレル２０を引き上げて改良対象地盤層３内へのドレーン材１０の打設を完了した状態、をそれぞれ模式的に示している。

図１は、ドレーン材打設装置５０を主に外観から説明するための側面図（地下のみ断面図）であり、（Ａ）は全体図、（Ｂ）は打設ポイント近傍９０の拡大断面図である。このドレーン材打設装置５０の構成および動作を説明するための模式説明図を図３に示してある。

ドレーン材打設装置５０は、図１（Ａ）に示すように、３０ｍを超えて直立するタワー５９を伴う重機の台座５２（図３）が、人の歩行速度くらいで移動可能なキャタピラ装置５１で懸架されており、鉛直に静止した状態のタワー５９に沿ってマンドレル２０を地中に圧入する。ドレーン材打設装置５０は、マンドレル２０に挿通したドレーン材１０を毎秒０．３ｍ位の速度で、最大打込深度３０ｍ近くまで打設することが可能である。

ドレーン材打設装置５０は、上述したタワー５９およびマンドレル２０のほか、図３に示すように、油圧装置と、制御部５３と、油圧抵抗検出器５４と、ドレーンリール５５と、バックテンション装置５６と、打設長検出器５７と備えて構成されている。長尺形状そのままのドレーン材では、輸送や取り扱いに不便であるため、ドレーンリール５５に巻き取りと送り出しを可能に巻回されている。

油圧装置は、マンドレル２０を地中に圧入するため、タワー５９に対して下向きに１５ｔ位の貫入圧を発生させる。制御部５３は、打設長検出器５７および油圧抵抗検出器５４の各検出出力に基づいて、マンドレル２０の貫入圧により規定どおりの打設深度にドレーン材１０を打設することが可能である。

図４はドレーン材１０の構造を説明するために一部断裁した斜視図である。

ドレーン材１０は、図４に示すように、改良対象地盤層３中の間隙水が通る芯材１８と、芯材１８の周囲に設けられ改良対象地盤層３中の間隙水が透過するフィルタ１９とを有する。芯材１８は、長尺体の両面に長手方向に亘る隔壁が幅方向に複数立設されることにより、長手方向に改良対象地盤層３内の水分の通水路となる溝１８ａが複数形成されている。この芯材１８は、地盤沈下へ追随する可撓性と、変形しても通水性能を維持する材料である。この可撓性により長尺ものを供給容易なリール巻きにできるため、コンパクトで運搬等の利便性や使い勝手も良好である。この芯材１８は、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、その他の樹脂材料を用いて形成される。また、芯材１８は、例えば生分解性の樹脂材料で形成することにより、改良対象地盤層３中に残置した場合にも環境負荷を低減させることができる。

芯材１８の周囲を覆うフィルタ１９は、透水性を有する材料、例えばポリエステル製の不織布から形成されている。フィルタ１９は、芯材１８の周囲に巻回され、熱溶着等によって接着されることにより芯材１８の周囲を覆う。また、フィルタ１９も、芯材１８同様に、例えば生分解性の不織布で形成することにより、環境負荷を低減させることができる。

ドレーン材１０は、予め製造工場において、上述のように芯材１８をフィルタ１９で覆うことにより製造されるとともに、ロール状に巻回された後、施工現場に搬入され、改良対象地盤層３に所定間隔で打設され、ドレーン材１０は、地表に突出されている余長部を不図示の水平ドレーン材の上に重ねて接続される。

ドレーンリール５５に巻回された長巻状のドレーン材１０は、埋設用ガイド体であるマンドレル２０に挿通させておく。

マンドレル２０は、図５に示すように、その下方先端がマイナスドライバーのように扁平した尖塔状の貫入部２１にスリット状の開口２２を有する筒体である。

図５は、マンドレル２０に挿通したドレーン材１０の先端にアンカープレート４０を係止して打設可能な状態を示す図であり、（Ａ）は全体の側断面図、（Ｂ）は平面略図である。

ドレーン材１０は、マンドレル２０の上方から筒内に挿通したドレーン材下端部１１を、下方のスリット状の開口２２から引き出して、ドレーン材下端部１１にアンカープレート４０が取り付けられ、アンカープレート４０をマンドレル２０の下方先端の外側に引き寄せることにより、打設可能な状態とされる。なお、ドレーン材１０の上方は、バックテンション装置５６により上向きにバックテンションが付与されているため、ドレーン材下端部１１および、そこに固定されたアンカープレート４０を、上向きに引っ張る応力が作用するので、ドレーン材１０に弛みは無い。

アンカープレート４０には、例えば、図６に示すように、ドレーン材１０の下方先端部の把持するための略逆Ｕ字状に形成された把持部品４５がネジ止め等により取り付けられる。

そして、ドレーン材１０の下方先端部をアンカープレート４０の上面と把持部品４５の中央長さ部４５Ａの間に挿通し、挿通したドレーン材１０の下方先端部側の長さ部分が把持部品４５を包むように上方に折り返され、折り返されたドレーン材１０の下方先端部側の長さ部分を互いに対向するように重ね合わせ、重ね合わせたドレーン材１０の長さ部分同士をステープラ３３等により接合することにより、ドレーン材１０の下方先端部にアンカープレート４０が取り付けられる。

アンカープレート４０は、例えば、図７に示すように、ドレーン材１０が挿通される開口２２が設けられたマンドレル２０先端の扁平した尖塔状の貫入部２１の長辺の長さＬ０に略等しい長さＬ１の短辺と長さＬ２（Ｌ１≦Ｌ２）の長辺を有する矩形状に形成されており、マンドレル２０によりドレーン材１０とともに打設される際に、貫入部２１により押圧される長辺方向の中央部分から両端側が貫入部２１の形状に倣って変形し、改良対象地盤層３内に配設された状態では拡開する弾塑性変形可能な平板からなる。

これら、アンカープレート４０に接続されたドレーン材１０は、ドレーン材打設装置５０を用いて、地表面から、マンドレル２０により、アンカープレート４０とともに改良対象地盤層３に圧入される。

ドレーン材１０は、ドレーンリール５５から巻きほぐされながら連続して送り出される。

ドレーン材１０の下方先端部に取り付けられたアンカープレート４０は、その弾塑性変形特性により、図２の（Ａ）に示すように、打設開始直前の状態は平板状であるが、マンドレル２０先端の貫入部２１が地表面から上部地盤層１内に圧入される際の圧入抵抗により、図２の（Ｂ）に示すように、貫入部２１により押圧される長辺方向の中央部分から両端側が貫入部２１の形状に倣って有底Ｖ面状に変形する。

このように、このアンカープレート４０は、長辺方向の中央部分から両端側が上部地盤層１内に圧入されたマンドレル２０先端の貫入部２１の形状に倣って有底Ｖ面状に変形することにより、上部地盤層１内におけるマンドレル２０の貫入抵抗を小さい状態に保つことができる。

そして、マンドレル２０先端の貫入部２１が上部地盤層１を通過して上部地盤層１と下部地盤層２との間に存在する軟弱な改良対象地盤層３に圧入される状態になると、軟弱な改良対象地盤層３内では上部地盤層１内よりも圧入抵抗が小さくなるので、アンカープレート４０は、図２の（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、長辺方向の中央部分から両端側が拡開して有底Ｖ面状に変形する。

このように有底Ｖ面状に拡開した状態のアンカープレート４０は、図２の（Ｅ）に示すように、先端の貫入部２１が改良対象地盤層３内の目標位置に到達したマンドレル２０を引き上げる際に、共上がりすることなく、改良対象地盤層３内のドレーン材１０の先端位置においてアンカーとして機能し、図２の（Ｆ）に示すように、改良対象地盤層３内へのドレーン材１０の打設を完了させることができる。

アンカープレート４０は、ドレーン材１０の先端部に把持部品４５を介して取付けられて、マンドレル２０によりドレーン材１０とともに打設されて改良対象地盤層３内に配設されことにより、マンドレル２０を引き抜く際にドレーン材１０の共上がりを防止するアンカーとして機能する。

ここで、アンカープレート４０には、上述の如き弾塑性変形が可能な特性を有する合成樹脂材料から成る平板（合成樹脂板）、例えば、ポリエチレン板を用いることができる。

安価で入手し易い市販の厚さｔが５ｍｍのポリエチレン板を次の表１に示す各種サイズに切断したアンカープレートのサンプル４０ａ～４０ｆを作製して、図８に示すような打設実験を行い、打設したアンカープレートのサンプル４０ａ～４０ｆ等を掘り出したところ、図９に示すように拡開して有底Ｖ面状に弾塑性変形することが確認された。

図８は、アンカープレートのサンプル例４０ａ～４０ｆ等について打設実験を行った際の各工程を示す図であり、（Ａ）は圧入開始直前の状態を示し、（Ｂ）は圧入開始直後の状態を示し、（Ｃ）はアンカープレート４０の両端まで地表面の上部地盤層に圧入した状態を示し、（Ｄ）は地表面の上部地盤層の奥までアンカープレート４０全体を圧入した状態を示している。

打設実験には、図１０の（Ａ）、（Ｂ）に示すように、貫入部２１の頂角θ_０≒２２．５度で、開口２２を有する先端が長辺の長さＬ０≒１４０ｍｍで短辺の長さＬ≒４０ｍｍの長方形状になっているマンドレル２０を用いた。

アンカープレートのサンプル４０ａ～４０ｆは、打設を開始すると全て、貫入部２１の外径形状に倣って、短辺の長さＬ≒４０ｍｍに対応する底部を有する頂角θ_０≒２２．５度程度の有底Ｖ面状に変形した状態で圧入された。

地表面の上部地盤層の奥５ｍ程度まで打設した後に掘り出したアンカープレートのサンプル４０ａ～４０ｆは、図９に示すように、貫入部２１の長辺の長さＬ０≒１４０ｍｍよりも６０ｍｍ長い短辺の長さＬ１が２００ｍｍの各サンプル４０ｂ、４０ｆでは、圧入の際に、貫入部２１の長辺方向にはみ出した部分が変形してしまい、サンプル４０ｂは破損していたが、貫入部２１の長辺の長さＬ０≒１４０ｍｍに近い短辺の長さＬ１が１５０ｍｍの各サンプル４０ａ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅでは、元の平面状態までは戻りはしないが、拡開した有底Ｖ面状に弾塑性変形していた。

この打設実験によって明らかなように、マンドレル２０先端の貫入部２１が上部地盤層内に圧入されている状態では、図１１の（Ａ）に示すように、アンカープレート４０は、上部地盤層内に圧入されたマンドレル２０先端の貫入部２１の形状に倣って鋭角（θ_１）の有底Ｖ面状に変形する。これにより、上部地盤層内におけるマンドレル２０の貫入抵抗を小さい状態に保つことができる。

また、地表面の上部地盤層に打設後に掘り出して得られたアンカープレートのサンプル４０ａ～４０ｆの打設実験後の状態から明らかなように、アンカープレートのサンプル例４０ａ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅは、拡開した有底Ｖ面状に弾塑性変形していることから、上部地盤層内よりも圧入抵抗が小さくなる軟弱な改良対象地盤層内では、図１１の（Ｂ）に示すように、拡開して鈍角（θ_２）の有底Ｖ面状に弾塑性変形して、アンカーとして機能する。

このように、マンドレル２０先端の扁平した尖塔状の貫入部２１の長辺の長さＬ０に略等しい長さＬ１の短辺と長さＬ２（Ｌ１≦Ｌ２）の長辺を有する矩形状に形成されたポリエチレン板は、マンドレル２０によりドレーン材１０とともに打設される際に、貫入部２１により押圧される長辺方向の中央部分から両端側が貫入部２１の形状に倣って有底Ｖ面状に変形し、改良対象地盤層３内に配設された状態では拡開した有底Ｖ面状に変形する弾塑性変形可能なアンカープレート４０として用いることができ、マンドレル２０によりドレーン材１０とともに打設されて改良対象地盤層３内に配設されことにより、マンドレル２０を引き抜く際にドレーン材１０の共上がりを防止するアンカーとして機能する。

なお、アンカープレート４０は、軟弱地盤層においてアンカーとして機能するために適した面積を必要とし、短辺Ｌ１と長辺Ｌ２の長さが短かい場合、把駐力を発揮することができずアンカーとして機能しなくなってしまう。また、アンカープレート４０の短辺の長さＬ１をマンドレル２０先端の貫入部２１の長辺の長さＬ０よりも大きくしてしまうと、上部地盤層１に圧入した際に、貫入部２１の長辺方向にはみ出した部分も変形することにより、アンカープレート４０が貫入部２１を包み込むように変形して貫入部２１から離れなくなってしまい、共上がりすることになる。また、アンカープレート４０は、短辺の長さＬ１を貫入部２１の長辺の長さＬ０よりも短くしておけば共上がりしないのであるが、アンカーとしての機能が低下する。同様に、長辺の長さＬ２が短いと軟弱地盤層においてアンカーとしての機能が低下するが、短辺の長さＬ１以上の長さとしておくことにより、軟弱地盤層においてアンカーとして機能することが、図１２に示す各サイズのアンカープレートのサンプルサンプル例４０Ａ～４０Ｄを用いた試験施工により確認されている。

図１２は、各サイズのアンカープレートのサンプル例を示す図であり、（Ａ）は１５０ｍｍ×１５０ｍｍの正方形で厚さ５ｍｍのポリエチレン板を用いたアンカープレートのサンプル例４０Ａ、（Ｂ）は２００ｍｍ×１５０ｍｍの長方形で厚さ５ｍｍのポリエチレン板を用いたアンカープレートのサンプル例４０Ｂ、（Ｃ）は３００ｍｍ×１５０ｍｍの長方形で厚さ５ｍｍのポリエチレン板を用いたアンカープレートのサンプル例４０Ｃ、（Ｄ）は３５０ｍｍ×１７０ｍｍの長方形で厚さ５ｍｍのポリエチレン板を用いたアンカープレートのサンプル例４０Ｄ、をそれぞれ示している。

ここで、ポリエチレンの弾性係数Ｅは、Ｅ＝１０８０Ｎ／ｍｍ^２であり、厚さｔが５ｍｍで幅１５０ｍｍの断面二次モーメントＩは、Ｉ＝１５６２．５ｍｍ^４であるから、ポリエチレンの弾性係数Ｅと厚さｔが５ｍｍで幅１５０ｍｍの断面二次モーメントＩの積Ｅ・Ｉ（Ｅ・Ｉ＝１６８７５００Ｎ・ｍｍ^２）程度、すなわち、短辺の長さＬ１が１５０ｍｍのとき弾性係数Ｅと断面二次モーメントＩの積Ｅ・Ｉが１．２ＭＮ・ｍｍ^２から２．２ＭＮ・ｍｍ^２の弾塑性変形可能な合成樹脂材料からなる平板であれば、マンドレル２０先端の貫入部２１の長辺の長さＬ０に略等しい長さＬ１の短辺と長さＬ２（Ｌ１≦Ｌ２）の長辺を有する矩形状のアンカープレート４０とすることにより、図１１に示すように、マンドレル２０によりドレーン材１０とともに打設される際に、貫入部２１により押圧される長辺方向の中央部分から両端側が貫入部２１の形状に倣って有底Ｖ面状に変形し、改良対象地盤層３内に配設された状態では拡開した有底Ｖ面状に変形する弾塑性変形可能なアンカープレート４０として用いることができ、マンドレル２０によりドレーン材１０とともに打設されて改良対象地盤層３内に配設されことにより、マンドレル２０を引き抜く際にドレーン材１０の共上がりを防止するアンカーとして機能する。

したがって、上部地盤層１と下部地盤層２との間に存在する軟弱な改良対象地盤層３に、アンカープレート４０をドレーン材１０の先端部に取付けてマンドレル２０によりドレーン材１０とともに地表面から打設して、ドレーン材１０を地表面からマンドレル２０により打設して、改良対象地盤層３内の土壌間隙水をドレーン材１０を介して排水することにより地盤を改良する軟弱地盤改良システム１００において、アンカープレート４０をドレーン材１０が挿通される開口２２が設けられたマンドレル２０先端の貫入部２１の長辺の長さＬ０に略等しい長さＬ１の短辺と長さＬ２（Ｌ１≦Ｌ２）の長辺を有する矩形状に形成された弾塑性変形可能な平板からなり、マンドレル２０によりドレーン材１０とともに打設される際に、貫入部２１により押圧される長辺方向の中央部分から両端側が貫入部２１の形状に倣って有底Ｖ面状に変形し、改良対象地盤層３内に配設された状態では拡開した有底Ｖ面状に変形する弾塑性変形可能な平板からなるものとすることにより、アンカープレート４０を上部地盤層１と下部地盤層２との間に存在する軟弱な改良対象地盤層３に、ドレーン材１０とともに地表面からマンドレル２０により容易に打設することができ、マンドレル２０を引き上げに際して共上がりすることなく、改良対象地盤層３内において必要な把駐力を発揮することができる。

軟弱地盤改良システム１００では、適度な剛性と弾塑性的な特性を有する平板をアンカープレート４０として使用することで、アンカープレート４０のサイズを選択することで共上がりしないアンカーを得ることができ、工事の度に種々の比較検討する必要がなくなる。

アンカーの使用実績が増えれば、事前のボーリング調査から試験施工をしなくてもアンカープレート４０の適切なサイズを判断できるようになる。

この軟弱地盤改良システム１００において、ドレーン材１０の先端部に把持部品４５を介して取付けられるアンカープレート４０は、把持部品４５とともにアンカー装置２００を構成している。

このアンカー装置２００では、アンカープレート４０とドレーン材１０を把持するための把持部品４５とがそれぞれ分かれていることにより、事前に複数のアンカーを用意する必要が無くなる。アンカープレート４０は板を切断するだけで施工現場でも簡単に作製することができる。把持部品４５は通常使用するアンカーのものをそのまま使用することができる。

以上の説明では、軟弱地盤改良システム１００により、地表面にある上部地盤層１と下部地盤層２との間に存在する軟弱な改良対象地盤層３に、ドレーン材１０を地表面からマンドレル２０により打設して、改良対象地盤層３内の土壌間隙水をドレーン材１０を介して排水することにより地盤を改良するようにしたが、軟弱地盤改良システム１００では、図１３に示すように、地表面から順に、第１の上部地盤層１Ａ、第１の軟弱地盤層３Ａ、第２の上部地盤層１Ｂ、第２の軟弱地盤層３Ｂ、下部地盤層２が存在する地層構造の第１の軟弱地盤層３Ａと第２の軟弱地盤層３Ｂを改良対象盤層として、地盤を改良することもできる。

この場合、軟弱地盤改良システム１００は、ドレーン材打設装置５０を用いて、図１３に示すように、先端にアンカープレート４０が取り付けられたドレーン材１０をアンカープレート４０とともに地表面からマンドレル２０により打設して、マンドレル２０先端の貫入部２１を第１の上部地盤層１Ａ、第１の軟弱地盤層３Ａ、第２の上部地盤層１Ｂを通過させて、改良対象盤層である第２の軟弱地盤層３Ｂ内の目標位置まで圧入して、マンドレル２０を引き上げることにより、改良対象盤層である第２の軟弱地盤層３Ｂ内にドレーン材１０をアンカープレート４０とともに設置する。

適度な剛性と弾塑性的な特性を有する平板から成るアンカープレート４０は、第１の上部地盤層１Ａ内と第２の上部地盤層１Ｂ内ではマンドレル２０先端の貫入部２１の形状に倣って有底Ｖ面状に変形することにより、第１の上部地盤層１Ａと第１の軟弱地盤層３Ａと第２の上部地盤層１Ｂを容易に通過して、改良対象盤層である第２の軟弱地盤層３Ｂ内の目標位置に設置することができ、第２の軟弱地盤層３Ｂ内において拡開した有底Ｖ面状に弾塑性変形することにより、アンカーとして機能するので、改良対象盤層である第２の軟弱地盤層３Ｂ内からマンドレル２０を引き上げる際に共上がりすることがない。

１上部地盤層、１Ａ第１の上部地盤層、１Ｂ第２の上部地盤層、２下部地盤層、３改良対象地盤層、３Ａ第１の軟弱地盤層、３Ｂ第２の軟弱地盤層、１０ドレーン材、１１ドレーン材下端部、１８芯材、１８ａ溝、１９フィルタ、２０マンドレル、２１貫入部、２２開口、３３ステープラ、４０アンカープレート、４０Ａ～４０Ｄ、４０ａ～４０ｆアンカープレートのサンプル、４５把持部品、５０ドレーン材打設装置、５１キャタピラ装置、５２台座、５３制御部、５４油圧抵抗検出器、５５ドレーンリール、５６バックテンション装置、５７打設長検出器、５９タワー、１００軟弱地盤改良システム、２００アンカー装置

Claims

上部地盤層と下部地盤層との間に存在する軟弱な改良対象地盤層に、ドレーン材を地表面からマンドレルにより打設して、上記改良対象地盤層内の土壌間隙水を上記ドレーン材を介して排水することにより地盤を改良する軟弱地盤改良システムにおける上記ドレーン材の先端部に取付けられて、上記マンドレルにより上記ドレーン材とともに打設されて上記改良対象地盤層内に配設されるアンカープレートであって、
上記ドレーン材が挿通される開口が設けられた上記マンドレル先端の扁平した尖塔状の貫入部の長辺の長さＬ０に略等しい長さＬ１の短辺と長さＬ２（Ｌ１≦Ｌ２）の長辺を有する矩形状に形成され、上記マンドレルにより上記ドレーン材とともに打設される際に、上記貫入部により押圧される長辺方向の中央部分から両端側が上記貫入部の形状に倣って変形し、上記改良対象地盤層内に配設された状態では拡開した有底Ｖ面状に弾塑性変形することにより、上記マンドレルを引き上げる際に共上がり防止するアンカーとして機能する弾塑性変形可能な平板からなることを特徴とするアンカープレート。
上記平板は、上記短辺の長さＬ１が１５０ｍｍのとき弾性係数Ｅと断面二次モーメントＩの積Ｅ・Ｉが１．２ＭＮ・ｍｍ^２から２．２ＭＮ・ｍｍ^２の合成樹脂板であることを特徴とする請求項１に記載のアンカープレート。
上記平板は、厚さ４ｍｍ乃至６ｍｍのポリエチレン板であることを特徴とする請求項２に記載のアンカープレート。
請求項１乃至請求項３の何れか１項記載のアンカープレートと、
ドレーン材の先端部を把持する把持部品とからなり、
上記アンカープレートが上記把持部品を介して上記ドレーン材の先端部に取り付けられることを特徴とするアンカー装置。
上部地盤層と下部地盤層との間に存在する軟弱な改良対象地盤層に、請求項４記載のアンカー装置をドレーン材の先端部に取付けてマンドレルにより上記ドレーン材とともに地表面から打設して、上記改良対象地盤層内の土壌間隙水を上記ドレーン材を介して排水することにより地盤を改良することを特徴とする軟弱地盤改良システム。