JPH07100929B2 - ドレーン柱の形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は軟弱地盤の地盤改良工法である圧密脱水工法に
適用されるドレーン柱の形成方法に関するものである。

（従来の技術） 高含水で流動性の高い軟弱粘性土地盤を改良するには、
軟弱地盤中に適宜間隔毎に鉛直方向のドレーン柱を多数
本、形成して地盤中における水平方向の圧密排水距離を
短縮すると共に、軟弱地盤表面に載荷盛土を施してその
荷重により地盤内の間隙水圧を増大させ、地盤中の間隙
水をドレーン柱を通じて地上に排水させて地盤の圧密を
促進する、所謂、圧密脱水工法が採用されている。

このような圧密脱水工法において、上記ドレーン柱を形
成する方法としては、従来から、サンドドレーン工法や
パックドレーン工法が知られており、サンドドレーン工
法は、中空筒状の鋼製管を地上から軟弱地盤中に所要深
さまで鉛直方向に圧入したのち、該鋼製管内に砂を供
給、充填させながら鋼製管を引き上げることにより、地
盤中に一定径（300〜600mmφ）の砂杭を所望間隔（2.0
〜4.4m）毎に形成する工法であり、パックドレーン工法
はサンドドレーン工法と同様に砂杭を打設、形成する工
法であるが、地盤の圧密排水に要する時間を短縮するた
めに砂杭の打設間隔を１〜2mと小さくすると共にその径
も小径（120mm程度）とし、該砂杭全体を不織布で被覆
してなるものである。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記のような圧密脱水工法によれば、ド
レーン材となる良質砂の入手が困難であるばかりでな
く、砂杭を全長に亘って均質な状態に打設することが難
しく、小径部や大径部が形成されたり、部分的に不連続
な部分が形成されて充分な排水能力を得ることができな
いものであり、その上、地盤の圧密が進行するに伴なっ
て上記砂杭の変形や不連続性が拡大する虞れがある。

特に、前者のサンドドレーン工法においては、高含水で
流動性の高い軟質地盤では砂杭を自立させることができ
ず、それに加えて砂の重量と周辺地盤の重量との相違に
より砂杭の水平方向の変形が大きく助長されて部分的に
不連続となり、排水作用を発揮させることができない場
合が生じるものである。

本発明はこのような問題点を解消し得るドレーン柱の形
成方法の提供を目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明のドレーン柱の形成
方法は、軟弱地盤中の所望深さまで透水性円筒部材を埋
設したのち、この透水性円筒部材内に発泡によって表面
のみ溶融してなる発泡樹脂粒状体を送給充填し、透水性
円筒部材内で発泡樹脂粒状体の表面同士を融着一体化さ
せると共に接していない発泡樹脂粒状体間に間隙を形成
することを特徴とするものである。

この際、軟弱地盤中に埋設される透水性円筒部材の下端
に浮上抵抗板を装着しておくことが望ましい。

なお、上記透水性円筒部材としては、不織布又は多数本
の延伸細幅偏平糸条を縦横に配してその交差部を溶着し
てなる割り布から形成されたものが使用される。

（作用） 発泡樹脂粒状体が砂材に比して軽量であるために低圧で
の空気輸送が可能であり、加熱発泡装置側から簡単な配
管によって透水性円筒部材内への供給が行なえると共
に、表面のみを溶融してなる発泡樹脂粒状体を透水性円
筒部材内に供給、充填して発泡樹脂粒状体同士の接触部
を融着一体化させるので、従来の砂杭のように不連続部
分が生じることなく、全長に亘って発泡樹脂粒状体同士
が一体的に連続し且つ発泡樹脂粒状体と透水性円筒部材
とが一体化したドレーン柱が得られる。

さらに、発泡樹脂粒状体は砂粒子よりも大径であるか
ら、発泡樹脂粒状体同士の接触部が融着することによっ
て形成される発泡樹脂粒状体間の間隙比が砂杭よりも著
しく大きくなると共に、発泡樹脂粒状体の粒径が略均一
に揃っているから、全長に亘って均一で且つ良好な透水
性を発揮し且つ長さ方向の間隙水移動に伴うドレーンレ
ジスタンス（損失水頭）が極めて小さいドレーン柱を形
成することができる。

なお、透水性円筒部材の下端に浮上抵抗板を装着してお
くことによって、ドレーン柱形成時や形成後、ドレーン
材である軽量な発泡樹脂粒状体の浮力によるドレーン柱
の変形或いは浮き上がりを防止することができるもので
ある。

（実施例） 本発明の実施例を図面について説明すると、第１図及び
第２図において、（１）は地表面から軟弱粘性土地盤
（ａ）の所望深さまで鉛直状態で打設されているドレー
ン柱であり、上記軟弱粘性土地盤（ａ）中に埋設された
直径が80〜100mm程度の透水性円筒部材（２）内にドレ
ーン材として１〜3mm径の発泡ポリスチレン等の発泡樹
脂粒状体（３）が充填され、且つ隣接する発泡樹脂粒状
体（３）（３）の互いに接する部分はその一次発泡（予
備発泡）又は完全発泡による表面の加熱溶融で一体的に
融着されていて、接していない発泡樹脂粒状体（３）
（３）の表面間に間隙（４）を形成してなるものであ
る。

（５）は透水性円筒部材（２）の下端に装着している浮
上抵抗板で、円筒部材（２）の底面に装着されて該開口
底面を閉止している先端キャップ体（６）の下面から水
平方向に突出して軟弱粘性土地盤（ａ）中に圧入、係止
しているものである。

上記ドレーン材としての無数の発泡樹脂粒状体（３）を
充填させている上記透水性円筒部材（２）は、透水性を
有する不織布を円筒形状に縫成したものや、第２図に示
すように、合成樹脂延伸フイルムをその延伸方向に細か
い割れ目を入れることにより、或いは引き裂くことによ
り形成された多数本の延伸細幅偏平糸条（2a）（2a）を
小間隔毎に縦横に配してその交差部を溶着することによ
り、縦横に配した延伸細幅偏平糸条（2a）（2a）間に平
均メッシュが1.0mm以下の細かい多数の矩形状細孔
（７）を設けてなる割り布を円筒状に形成してなるもの
が使用される。

なお、このような割り布よりなる透水性円筒部材（２）
の外周面にポリエチレン等の補強条体（８）を一定間隔
毎に螺旋条に巻着しておいてもよい。

次に、上記のようなドレーン柱を軟弱粘性土地盤（ａ）
の所望深さまで鉛直状態に打設、形成する方法について
述べる。

第３図はそのドレーン柱打設形成装置の全体簡略図であ
って、（10）は打設配管（11）の打設機で、打設配管
（11）を垂直方向に移動自在に挿通、支持し、且つ該打
設配管（11）の圧入、抜取機構（12）を備えているもの
である。

打設配管（11）の開口上端には発泡樹脂粒状体（３）の
供給ホース（13）の先端が連結、連通してあり、このホ
ース（13）は発泡樹脂粒状体貯留タンク（14）に連通し
ていると共に該タンク（14）内の発泡樹脂粒状体（３）
はコンプレッサ（15）によってホース（13）に給送され
るようになっている。

又、前記貯留タンク（14）に発泡樹脂粒状体（３）の養
生熟成タンク（16）、加熱発泡タンク（17）、ビーズ状
の未発泡樹脂粒状体収容タンク（18）を順次連結、連通
させてある。

上記打設配管（11）は、第４図に示すように、内径が80
〜100mm程度の外管（11a）と内径が40〜60mm程度の内管
（11b）との内外二重管の構造を有しており、外管（11
a）の上端部を大径に形成してこれらの内外二重管（11
a）（11b）間の上端部に、内外二重管（11a）（11b）間
の下端まで配設された透水性円筒部材（２）の上端に連
なって、次の打設時に使用する残余の長尺透水性円筒部
材（２）を長さ方向に収縮させた状態で収納した格納室
（19）を形成してある。

なお、この室（19）内に透水性円筒部材（２）を収縮さ
せて収納した状態においては、該透水性円筒部材（２）
が外管（11a）の内周面に接する状態となってこの透水
性円筒部材（２）の内周面と内管（11b）との間に発泡
樹脂粒状体（３）の流入可能な間隔が設けられるよう
に、上記透水性円筒部材（２）の径を設定している。

さらに、内管（11b）の上端にバルブ付排気口（20）を
設けていると共に開口下端に前記発泡樹脂粒状体（３）
の粒径よりも小さい多数の網目を有する逆流防止金網
（21）を張設してある。

又、透水性円筒部材（２）の開口下端に取付けて該開口
端を閉止している円板形状の先端キャップ体（６）は、
第７、８図に示すように、その下面中央部に回り止めア
ンカー板（22）を下方に向かって突設していると共に該
アンカー板（22）の両側における先端キャップ体（６）
の下面に半円形状の前記浮上抵抗板（５）（５）を配設
し、これらの浮上抵抗板（５）（５）の一端部を先端キ
ャップ体（６）にピン（23）によって回動自在に枢着し
てある。

（24）は打設配管（11）の外管（11a）の下端両側に下
方に向かって突設した抵抗板回動用ロッド体で、上記浮
上抵抗板（６）の一端に当接、係合させてある。

今、打設機（10）に打設配管（11）を垂直状態で昇降自
在に保持させ、圧入、抜取機構（12）によって該打設配
管（11）を地表より軟弱粘性土地盤（ａ）の所望深さま
で圧入する。この時、打設配管（11）の外管（11a）と
内管（11b）間の空間を通じて下端まで伸長状態で配設
されている透水性円筒部材（２）は、その下端に装着し
ている先端キャップ体（６）の外周縁上面を打設配管
（11）の開口下端面に係止させた状態となっているの
で、この先端キャップ体（６）によって打設配管（11）
内に土砂が浸入するのを阻止しながら、透水性円筒部材
（２）を打設配管（11）と一体に軟弱粘性土地盤（ａ）
中に圧入できる。

打設配管（11）を軟弱粘性土地盤（ａ）の所望深さまで
圧入、埋設したのち、打設配管（11）を人手により或い
は機械的に周方向に回動させると、第９、10図に示すよ
うに、打設配管（11）の下端両側部に固着しているロッ
ド体（24）によってキャップ体（６）の下面両側部に配
設している半円形状の浮上抵抗板（５）（５）がピン
（23）を中心として外方に回動し、地盤中に圧入、係止
する。この際、先端キャップ体（６）の下面中央に突設
しているアンカー板（22）が地盤中に突入しているの
で、先端キャップ体（６）が共回りすることなく浮上抵
抗板（５）のみが水平方向に開いて地盤中に圧入、係止
するものである。

こうして、打設配管（11）を軟弱粘性土地盤（ａ）に打
設したのち、次いで、該打設配管（11）内に配設した透
水性円筒部材（２）内に、貯留タンク（14）内に一旦貯
留されている一次発泡状態の発泡樹脂粒状体（３）をコ
ンプレーサ（15）によって給送する。

貯留タンク（14）に対しては収容タンク（18）側から発
泡樹脂粒状体（３）が供給される。

即ち、収容タンク（18）内にビーズ状の発泡性ポリスチ
レン等の未発泡の樹脂粒状体を投入すると共に発泡剤を
混入したのち、加熱発泡タンク（17）に送り込んで該発
泡性樹脂粒状体を発泡させ、しかるのち、養生熟成タン
ク（16）を通じて貯留タンク（14）に供給するものであ
る。

この際、発泡性樹脂粒状体は一次発泡によってその表面
のみが溶融状態の単泡粒（粒径１〜3mm）に加熱発泡さ
れるものであるが、上記のような一連の発泡装置を使用
することなく、別途の発泡装置から完全発泡させた単泡
粒の発泡樹脂粒状体を貯留タンク（18）に供給してもよ
く、要するに、表面が溶融状態の発泡樹脂粒状体を単泡
粒の状態で、供給ホース（13）を通じて打設配管（11）
側に給送させるようにすればよい。

こうして、発泡樹脂粒状体（３）を発泡時の高温状態に
保持しながら透水性円筒部材（２）の上端開口部から該
透水性円筒部材（２）内に空気圧送すると、この透水性
円筒部材（２）の先端キャップ体（６）上に集合、堆積
し、発泡樹脂粒状体（３）（３）同士が互いに接した表
面部分を溶着、一体化させると共に溶着しない表面部分
間に間隙（４）が形成されることになる。

この際、透水性円筒部材（２）の内周面に接する発泡樹
脂粒状体（３）はその溶融している表面を該透水性円筒
部材（２）に溶着させる。

一方、発泡樹脂粒状体（３）の投入量に応じて打設配管
（11）を徐々に引き上げると、内部に発泡樹脂粒状体
（３）を集積状態で充填された透水性円筒部材（２）は
その下端に設けている浮上抵抗板（５）によって地盤中
に固定されているので、共上がりすることなく、第５図
に示すように、打設配管（11）の下端から軟弱粘性土地
盤（ａ）中に引き出されて該地盤（ａ）中に残置する。

発泡樹脂粒状体（３）を打設配管（11）の内管（11b）
と透水性円筒部材（２）との空間に圧送するコンプレッ
サ（15）からの圧縮空気は、打設配管（11）の内管（11
b）の開口下端を通じて該内管（11b）内を上昇し、排気
口（20）から外部に排出される。この時、内管（11b）
の開口下端には発泡樹脂粒状体（３）よりも網目の細か
い逆流防止金網（21）を張設しているので、発泡樹脂粒
状体（３）は内管（11b）内に流入することがなく、輸
送空気と分離して透水性円筒部材（２）内に充填、堆積
する。又、このような透水性円筒部材（２）内に堆積す
る発泡樹脂粒状体（３）は圧送空気により押さえ付けら
れた状態になると共に該圧送空気は打設配管（11）の外
管（11a）と透水性円筒部材（２）との隙間にも流通す
るために、外管内面に対する透水性円筒部材（２）の摩
擦力が小さくなり、打設配管（11）の引き上げが円滑に
行えるものである。

こうして、打設配管（11）を引き上げながら発泡樹脂粒
状体（３）を透水性円筒部材（２）内に集積させて互い
に接する部分を一体に溶着させることにより、接してい
ない単泡粒間に多数の間隙（４）を設けたポーラスなド
レーン柱（１）を地表部まで形成するものである。

打設配管（11）の引き上げが完了すると、該打設配管
（11）内には次の打設に必要な透水性円筒部材（２）が
格納室（19）から引き出された状態となっており、上記
ドレーン柱（１）の上端との連接部である打設配管（1
1）の開口下端から引き出されている部分を切断してド
レーン柱（１）の上端に上部キャップ体（25）を装着
し、一本のドレーン柱（１）の施工作業が完了する（第
６図参照）。

なお、このドレーン柱（１）の上端は、軟弱粘性土地盤
（ａ）上に敷設したサンドマット（ｂ）の上面部に配置
される。

次いで、打設機（10）を次のドレーン柱打設位置に移動
させ、再び上記同様にして軟弱粘性土地盤（ａ）中にド
レーン柱（１）を施工し、この作業を繰り返し行って、
平面方向に一定間隔毎に多数本のドレーン柱（１）を打
設するものである。

このように改良すべき軟弱粘性土地盤（ａ）中に多数本
のドレーン柱（１）を打設し、その上にサンドマット
（ｂ）を介して載荷盛土（図示せず）を施すと、軟弱粘
性土地盤（ａ）中に含まれる間隙水がドレーン柱（１）
の外殻を形成している透水性円筒部材（２）を通過して
ドレーン柱（１）を形成している無数の発泡樹脂粒状体
（３）（３）間の間隙（４）内に透水し、地盤（ａ）の
圧密によって上方に流動してサンドマット（ｂ）に排出
される。この時、発泡樹脂粒状体（３）（３）間の間隙
（４）は従来の砂杭よりなるドレーン柱の砂粒間の間隙
よりも大きいので、透水性が極めて高く、ドレーンレジ
スタンス（損失水頭）が小さくなって軟弱粘性土地盤
（ａ）の深い部分においても排水効率の低下現象が生じ
ることなく円滑に該間隙（４）を通じて排水し得る。

さらに、ドレーン柱（１）は無数の発泡樹脂粒状体
（３）が溶着、一体化して柱状に形成されてなり、且つ
透水性円筒部材（２）によって被覆された形状を有して
いるから、圧密の進行に伴う地盤の沈下変形によっても
従来の砂杭のように不連続部分が生じることなく、全長
に亘って常に連続性を保持して確実な脱水作用を奏する
ものである。

なお、透水性円筒部材（２）として、不織布製のものを
採用した場合には、不織布は、繊維の絡み合いにより生
じている繊維間の間隙部を通じて濾過作用を行うもので
あるから、目が細かくて泥土の微粒子を通過させること
なく間隙水のみを透過させることができる反面、その厚
みが比較的厚いために水の通過抵抗が大きくなると共に
土粒子がフイルター表層部の繊維間に残留、堆積して目
詰まりが生じる場合があるが、上記割り布より形成した
透水性円筒部材（２）の場合には、厚みが薄くて且つ強
靱であり、その上、延伸フイルムに設けた切目の交差、
重合によって形成される多数の細孔が常に一定の大き
さ、形状を維持して水の通過抵抗が極めて小さくなり、
薄い細孔を通じて素早く容易に透水して円滑な排水を長
期間に亘って奏することができるので好ましい。

（発明の効果） 以上のように本発明のドレーン柱の形成方法は、軟弱地
盤中の所望深さまで透水性円筒部材を埋設したのち、こ
の透水性円筒部材内に発泡によって表面のみ溶融してな
る発泡樹脂粒状体を送給、充填し、透水性円筒部材内で
発泡樹脂粒状体の表面同士を融着一体化させると共に接
していない発泡樹脂粒状体間に間隙を形成することを特
徴とするものであるから、発泡樹脂粒状体が砂材に比し
て軽量であるために低圧での空気輸送が可能であり、加
熱発泡装置側から簡単な配管によって透水性円筒部材内
への円滑な供給が可能となると共に、表面のみを溶融し
てなる発泡樹脂粒状体を透水性円筒部材内に供給、充填
して透水性円筒部材内で発泡樹脂粒状体同士の接触部を
融着一体化させるので、従来の砂杭のように不連続部分
が生じることなく、全長に亘って発泡樹脂粒状体同士が
一体的に連続し且つ発泡樹脂粒状体と透水性円筒部材と
が一体化したドレーン柱を能率よく形成することができ
る。

さらに、発泡樹脂粒状体は砂粒子よりも大径であるか
ら、発泡樹脂粒状体同士の接触部が融着することによっ
て形成される発泡樹脂粒状体間の間隙比を砂杭よりも著
しく大きくすることができると共に、発泡樹脂粒状体の
粒径が略均一に揃っているから、全長に亘って均一で且
つ高い透水性を発揮するドレーン柱を得ることができ、
その上、鉛直方向の間隙水移動に伴うドレーンレジスタ
ンスが極めて小さいドレーン柱を形成することができて
軟弱粘性地盤中に深々度のドレーン柱を打設しても、排
水効率の低下減少を生じさせることなく、長期間に亘っ
て脱水作用を奏するものである。

また、透水性円筒部材の下端に浮上抵抗板を装着してお
くことによって、ドレーン柱形成時や形成後、ドレーン
材である軽量な発泡樹脂粒状体の浮力によるドレーン柱
の変形や浮き上がりを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は軟弱粘性
土地盤中に打設したドレーン柱の簡略縦断正面図、第２
図はその一部拡大断面図、第３図はドレーン柱の施工状
態を示す装置全体の簡略側面図、第４図乃至第６図は施
工順序を示す簡略縦断正面図、第７図は打設配管の下端
部におけるドレーン柱の浮き上がり防止手段を示す縦断
正面図、第８図はその横断底面図、第９図は浮上抵抗板
を開放した状態を示す縦断正面図、第10図はその横断底
面図である。 （１）……ドレーン柱、（２）……透水性円筒部材、
（３）……発泡樹脂粒状体、（４）……間隙、（５）…
…浮上抵抗板、（６）……先端キャップ体、（10）……
打設機、（11）……打設配管、（11a）（11b）……内外
管、（19）……格納室、（ａ）……軟弱粘性土地盤。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軟弱地盤中の所望深さまで透水性円筒部材
   を埋設したのち、この透水性円筒部材内に発泡によって
   表面のみ溶融してなる発泡樹脂粒状体を送給、充填し、
   透水性円筒部材内で発泡樹脂粒状体の表面同士を融着一
   体化させると共に接していない発泡樹脂粒状体間に間隙
   を形成することを特徴とするドレーン柱の形成方法。
2. 【請求項２】下端に浮上抵抗板を装着している透水性円
   筒部材を軟弱地盤中に埋設することを特徴とする請求項
   記載のドレーン柱の形成方法。