JPH07107258B2 - 軟弱地盤の圧密工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は間隙水を含んでいる軟弱粘性土地盤等の軟弱地
盤の改良を行うための圧密脱水工法において、間隙水圧
を上昇させるために必要な地表面載荷盛土に代わる、或
いは該載荷重盛土の載荷量を軽減し得る軟弱地盤の圧密
工法に関する。

（従来の技術） 従来から、高含水で流動性の高い軟弱粘性土地盤を改良
するには、サンドドレーン工法やパックドレーン工法に
よって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
その垂直方向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。

又、このような載荷盛土による垂直方向の地盤圧密工法
を採用する一方、軟弱地盤中にゴム等の弾性材料よりな
る袋体を打設し、該袋体内に液体を注入、充満させるこ
とによってその液圧により袋体を膨張させ、その膨張圧
によって軟弱地盤を水平方向に押圧する工法も開発され
ている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、載荷盛土の重量によって軟弱地盤を圧密
する工法にすれば、載荷盛土の絶対量によって地盤内の
間隙水圧が決定されるので、ドレーン柱を通じて排水さ
れる間隙水量も載荷盛土量によって左右されることにな
る。

この際、初期計画の地盤改良強度を得るために必要な盛
土量を一挙に施工すると、軟弱地盤はその大きな荷重に
よって側方流動やすべりが発生し、その移動によりドレ
ーン柱が中間部で切断されて不連続部分が生じ、圧密脱
水ができなくなるので、載荷盛土を段階的に行って徐々
に軟弱地盤を圧密沈下させなければならない。

従って、載荷盛土に応じた圧密による地盤改良強度とし
た後、次段階の盛土を行って再度圧密沈下させ、この作
業を繰り返し行なわなければならないために、施工管理
が煩雑化するばかりでなく、必然的に長期間の工期を要
し、且つ載荷盛土の施工が全体施工費用の大半を占める
現状から鑑みて盛土量を増大させることは、施工性、経
済性の点においても問題があった。

一方、後者の方法、即ち、軟弱地盤中に袋体を打設し、
該袋体内に液体を注入、充満させることによって生じる
液圧で、袋体を介して軟弱地盤を水平方向に押圧する方
法によれば、上記問題点のいくつかは一応解消し得る
が、袋体内に注入する液体の単位体積重量は、軟弱地盤
のそれよりも小さいために、液圧を上昇させると、上層
部の軟弱地盤が下層部の軟弱地盤よりも相対的に大きく
加圧されて軟弱地盤に対する水平方向の圧密に不均等が
生じ、又、袋体がゴム等の弾性材料よりなるので、地盤
の弱い部分に液圧が集中して該袋部分のみが膨張し、他
の地盤部分の圧密が殆ど行われない場合が生じるという
問題点があった。

本発明はこのような問題点を解消することを目的とした
軟弱地盤の圧密工法を提供するものである。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明の請求項に記載し
た軟弱地盤の圧密工法は、軟弱地盤に円筒体を所定深さ
まで打設したのち、該円筒体内に単位体積重量が軟弱地
盤の単位体積重量に略等しい粘性物質を供給して円筒体
を引き抜きながら該円筒体が打設されていた軟弱地盤中
に粘性物質の柱状体を形成し、この柱状体を加圧して軟
弱地盤を水平方向に圧密することを特徴とするものであ
る。

又、上記軟弱地盤の圧密工法とは異なる本発明の別な軟
弱地盤の圧密工法は、請求項に記載しているように、
内部に非伸縮性の柔軟な生地よりなる長尺袋体を径方向
に伸縮させた状態で内蔵してなる円筒体を軟弱地盤に所
定深さまで打設したのち、この袋体内に単位体積重量が
軟弱地盤の単位体積重量に略等しい粘性物質を供給、充
填し、円筒体を引き抜いたのちに、軟弱地盤中に残置し
た上記非伸縮性袋体内の粘性物質を加圧することにより
軟弱地盤と接する袋体を介して該軟弱地盤を水平方向に
圧密することを特徴とするものである。

（作用） 上記請求項に記載した軟弱地盤の圧密工法によれば、
軟弱地盤中に打設した円筒体を引き上げると、該円筒体
内に注入された粘性物質が軟弱地盤と直接接するが、軟
弱地盤に浸透することなくその孔壁面に薄い膜を形成し
た状態となる。

又、粘性物質の単位体積重量が軟弱地盤のそれと略等し
いので、軟弱地盤側の土圧とバランスして該地盤と接す
る面を所定の圧力でもって押圧することになる。

この状態にして粘性物質を加圧すると、該粘性物質を介
して軟質地盤が水平方向に押圧力を受け、圧密される。

この軟弱地盤の圧密は粘性物質に対する加圧力を制御す
ることによって調整でき、又、軟弱地盤の圧密進行に従
って粘性物質は径方向に拡がっていくが、その拡がりに
応じた量の粘性物質を補充しながら加圧して地盤の圧密
を促進するものである。

次に、上記請求項に記載した軟弱地盤の圧密工法によ
れば、円筒体内に収納された状態で軟弱地盤中に打設さ
れる袋体は、径方向に収縮しているから、円筒体を引き
抜きと共に該袋体内に粘性物質を圧入、充填すると、袋
体は円筒体の径よりもはるかに大きな径にまで膨張し、
軟弱地盤に対する押圧力が増大する。この際、粘性物質
の単位体積重量が軟弱地盤のそれと略等しいので、上記
請求項１に記載した発明と同様に、軟弱地盤の土圧とバ
ランスして該地盤と接する面を袋体を介して所定の圧力
でもって押圧して良好な地盤圧密作用を発揮するもので
ある。

その上、袋体は非伸縮性の柔軟な生地より形成している
ので、ゴム袋のように地盤の状態によって部分的な膨張
が生じる虞れもなく、該袋体内に圧入、充填する粘性物
質による圧力を全面的に均等に作用させて全長に亘り一
定径まで均一な膨張圧を生じさせることができ、しか
も、その圧力調整が液体圧送ポンプによって容易に且つ
精度よく制御し得るものであり、地盤の圧密度も検出可
能にして緻密な施工管理が行えるものである。

なお、袋体底部に予め浮上抵抗板を装着しておくことに
よって、円筒体の引き抜き時における共上がりが防止さ
れる。

（実 施 例） 本発明の実施例を図面について説明すると、第１図にお
いて、（１）は軟弱粘性土地盤（以下、軟弱地盤と称す
る）であって、その上面にサンドマット（２）を介して
載荷盛土（３）を施工することにより、公知のように、
該盛土（３）の重量に応じた鉛直方向の圧密を行うと共
に、その圧密によって地盤内の間隙水圧を増大させ、地
盤中の間隙水を軟弱地盤中に適宜間隔毎に多数本、形成
している鉛直ドレーン柱（砂杭）（４）（４）・・・
（４）を通じて地上に排水させるようにしている。

このような従来工法によって施工される上記各隣接する
ドレーン柱（４）（４）の中間部に第２図及び第３図に
示すように、円筒体（５）を該ドレーン柱（４）と同等
の深さまで適宜な打設装置を使用して打ち込むと共にそ
の打ち込みに従って円筒体（５）内に配設したオーガー
スクリュー等の掘削手段（６）により地盤を掘削しなが
ら地上に排出し、円筒体（５）が所定深さまで達した時
に掘削手段を引き抜くと共に円筒体（３）を徐々に引き
上げ、その引き上げによって生じる軟弱地盤（１）中の
円形孔（７）に円筒体（５）内を通じて地上から単位体
積重量が軟弱地盤の単位体積重量に略等しい粘性物質
（８）を供給する。

なお、このような粘性物質（８）としては、軟弱地盤
（１）に浸透しない濃度の高いベントナイト泥水が用い
られる。

こうして、円筒体（５）を引き抜きながらその跡に形成
される円形孔（７）内に粘性物質（８）を配管（９）を
通じて注入、充填して粘性物質の柱状体を形成し、円筒
体（５）並びに配管（９）の撤去後、各円形孔（６）の
上端開口部に囲筒（10）の下端を密嵌合させると共に該
囲筒（10）を盛土（３）から上方に突出させてその上端
開口部を粘性物質圧送管（11）に連結、連通させる。

円形孔（７）内に注入した粘性物質（８）は、地盤に浸
透することなく、円形孔（７）と接する壁面に膜を形成
すると共に、粘性物質（８）の単位体積重量が軟弱地盤
（１）のそれと略等しいので、軟弱地盤（１）側の土圧
とバランスして該地盤と接する面を水頭圧でもって押圧
する。

この状態にして第１図に示すように、圧送管（11）に設
けた送泥ポンプ（12）を作動させると、円形孔（７）か
ら囲筒（10）内に充満している粘性物質（８）にさらに
粘性物質が圧入して円形孔（７）内の粘性物質（８）が
圧縮力を受け、その圧力が軟弱地盤（１）に対して水平
方向に作用して軟弱地盤（１）を圧密し、地中内の間隙
水圧を上昇させて間隙水を周囲のドレーン柱（４）側に
向かって強制的に移動させ、ドレーン柱（４）を通じて
地上に排水を行わせるものである。

この水平方向の圧密は盛土（３）による鉛直方向の圧密
と共に行われるが、盛土（３）はその重量を増加させる
ことによって軟弱地盤（１）に対する鉛直方向の圧密調
整が行われる一方、円形孔（７）内に注入している粘性
物質（８）に対する加圧力を送泥ポンプ（12）の圧力管
理で制御して、軟弱地盤（１）の水平方向の圧密をその
進行に従って調整する。

この際、軟弱地盤の圧密進行に従って粘性物質（８）を
径方向に拡がっていくが、その拡がりに応じた量の粘性
物質を補充しながら加圧して地盤の圧密を促進するもの
である。

なお、盛土（３）は軟弱地盤（１）を抑えて粘性物質
（８）を各圧した時に生じる該軟弱地盤（１）の盛り上
がりや噴発を防止しているものである。

次に、第４図〜第12図は本発明の別な圧密工法の実施例
を示すもので、上記した従来工法によって施工される上
記各隣接するドレーン柱（４）（４）の中間部に円筒体
（５）を該ドレーン柱（４）と同等の深さまで適宜な打
設装置（図示せず）を使用して打ち込むものであるが、
その際、該円筒体（５）内に非伸縮性の柔軟な生地、例
えば、不織布よりなる長尺袋体（13）を内蔵しておく
（第５図）。

この袋体（13）の径は円筒体（５）の径よりも大きく、
例えば円筒体（５）が10cm径の場合には30〜40cm径に形
成されており、第７、８図に示すように、周方向に波形
状の襞を形成するように折り曲げて収縮させた状態で収
納してある。

さらに、第９、10図に示すように、この袋体（13）の下
端開口部に円筒体（５）よりも僅かに大径で且つその開
口端を閉止している円板形状の先端キャップ体（14）を
取付けてあり、この先端キャップ体（14）の下面中央部
に回り止めアンカー板（15）を垂直方向に突設している
と共に該アンカー板（15）の両側における先端キャップ
体（14）の下面に半円形状の浮上抵抗板（16）（16）を
配設し、これらの浮上抵抗板（16）（16）の一端部を先
端キャップ体（14）にピン（17）によって回動自在に枢
着してある。

（18）は円筒体（５）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（16）の
一端に当接、係合させてある。

このように構成している袋体（13）の先端キャップ体
（14）の外周部上面を円筒体（５）の開口下端面に当接
係止させた状態にして袋体（13）を円筒体（５）内に収
納し、第５図に示すようにその開口上端部に泥水供給管
（19）を挿入して該管（19）の外周面に袋体（５）の上
端部を紐状物等によって結着、固定する。

この状態で適宜な打設装置によって軟弱地盤（１）中の
所定深さまで円筒体（５）を打設する。この時、袋体
（13）の下端に装着している先端キャップ体（14）の外
周部上面を円筒体（５）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（14）によって
円筒体（５）内に土砂が浸入するのを阻止しながら、袋
体（13）を内蔵した状態て軟弱地盤（１）中に圧入で
き、この圧入中に袋体（13）内に前記泥水供給管（19）
を通じて上記粘性物質（８）を注入すると共に必要に応
じて袋体（13）と円筒体（５）間の空間部にも粘性物質
（８）を適宜な供給管を使用して注入、充填する。

こうして、円筒体（５）を軟弱地盤（１）に打設すると
共に袋体（13）の内外に粘性物質（８）を充填したの
ち、円筒体（５）を適宜な手段によって周方向に回動さ
せると、第11、12図に示すように、円筒体（５）の下端
両側部に固着しているロッド体（18）により先端キャッ
プ体（14）の下面両側部に配設している半円形状の浮上
抵抗板（16）（16）の一端が押し進められてこれらの浮
上抵抗板（16）（16）がピン（17）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（14）の下面中央に突設しているアンカー板（15）
が地盤中に突入しているので、先端キャップ体（14）が
共回りすることなく浮上抵抗板（16）のみが水平方向に
開いて地盤中に圧入、係止し、袋体（13）の浮上を阻止
するものである。

次いで、円筒体（５）を適宜な手段によって抜き取るも
のであるが、上記粘性物質（８）の充填は、この円筒体
（５）の抜き取り中に行ってもよい。

この際、袋体（13）の底部に地盤中に突入、係止した浮
上抵抗板（16）を装着しているので、円筒体（５）と共
に抜き取られるのを確実に防止できるものである。

円筒体（５）の抜き取り後、第４図に示すように、軟弱
地盤（１）中に打設した上記各袋体（13）の泥水供給管
（19）を圧送管（20）にバルブ（21）を介して接続する
と共に、該圧送管（20）を泥水槽（22）中に配設してい
る送泥ポンプ（12）に接続する。

なお、圧送管（20）には圧力計（23）とバルブ（24）が
設けられている。

しかるのち、送泥ポンプ（12）を作動させて各袋体（1
3）内に粘性物質（８）を圧入充填すると、収縮してい
た袋体（13）は拡径方向に膨張し始める。

袋体（13）内に供給する粘性物質（８）の圧力は、軟弱
地盤（１）中の間隙水圧と水平方向の土圧との和よりも
大きくなるように泥水ポンプ（12）による送圧力の調整
によって設定され、粘性物質（８）の充填量の増大によ
って袋体（13）は円筒体（５）の径よりもはるかに大き
な一定径にまで膨張し、その膨張圧によって軟弱地盤
（１）を水平方向に圧縮して間隙水圧が上昇し、間隙水
がドレーン柱（４）側に向かって移動して該ドレーン柱
（４）を通じて地上に排水される。

この際、袋体（13）は非伸縮性の柔軟な生地より形成し
ているので、ゴム袋のように地盤の状態によって部分的
な膨張が生じる虞れもなく、該袋体（13）内に圧入、充
填する粘性物質（８）による圧力を全面的に均等に作用
させて全長に亘り均一な膨張圧を生じさせると共に、そ
の圧力調整が泥水ポンプ（12）によって容易に且つ精度
よく制御し得るものであり、地盤の圧密度を検出可能に
して緻密な施工管理が行える。

上記袋体（13）を形成する素材としては、好ましくは不
織布が使用され、不織布は安価にして材料の入手が容易
であると共に比較的引張強度、引裂強度が高いために膨
張時の応力にも充分に耐えることができ、柔軟性に優れ
て地盤への順応性が良好であり、さらに、濃度の高いベ
ントナイト泥水よりなる粘性物質（８）を袋体（13）内
に圧入すると、ベントナイトの粒子が不織布の繊維間に
捕捉されて泥膜を形成し、止水性を発揮して袋体（13）
が円滑に膨張するものである。

こうして、袋体（13）の膨張による軟弱地盤（１）の圧
密脱水作業が完了すると、粘性物質（８）の代わりにセ
メントモルトルを袋体（13）内に供給して粘性物質
（８）と置換し、袋体（13）を拡大させた状態でセメン
トモルタルを硬化させれば、摩擦杭としての利用も可能
となるものである。

なお、上記のような摩擦杭の形成は、袋体（13）を使用
することなく軟弱地盤中に直接形成した粘性物質（８）
の柱状体に対しても実施できることは勿論である。

（発明の効果） 以上のように本発明の軟弱地盤の圧密工法によれば、軟
弱地盤中に単位体積重量が軟弱地盤のそれと略等しい粘
性物質の柱状体を形成して該柱状体を膨張させるので、
軟弱地盤側の土圧とバランスしながら該地盤と接する面
を所定の圧力でもって水平方向に押圧して地盤に対する
水平方向の圧密を確実に行うことができると共に深々度
の地盤の圧密が可能となり、この圧密工法と共に載荷盛
土による鉛直方向の圧密工法を実施することによってそ
の載荷盛土の土量の軽減と共に工期の短縮を図ることが
できるものである。

その上、軟弱地盤に対する水平方向の圧密度を粘性物質
の供給量や圧送ポンプの吐出圧力を調整することによっ
て容易に且つ正確に設定でき、常時一定量の圧密脱水状
態を保つことが可能となって同一圧密沈下量を得るため
の時間を著しく短縮し得ると共に圧密施工管理が容易に
行うことができて施工性の向上を図ることができる。

又、請求項２に記載した発明のように、内部に非伸縮性
の柔軟な生地よりなる長尺袋体を径方向に収縮させた状
態で内蔵してなる円筒体を軟弱地盤に所定深さまで打設
したのち、この袋体内に単位体積重量が軟弱地盤の単位
体積重量に略等しい粘性物質を供給、充填し、円筒体を
引き抜いたのちに、軟弱地盤中に残置した上記非伸縮性
袋体内の粘性物質を加圧することにより軟弱地盤と接す
る該袋体を介して軟弱地盤を水平方向に圧密する方法に
よれば、非伸縮性の袋体を介して該袋体内に供給、充填
した粘性物質の加圧力を軟弱地盤と接する面に作用させ
て圧縮状態の袋体を膨張させながら袋体の全長に亘って
水平方向に均一に押圧することができ、従って、軟弱地
盤を上層部から下層部にまで均等な圧密が行えるもので
あり、しかもその圧力調整が粘性物質圧送ポンプによっ
て容易に且つ精度よく制御し得るものであり、地盤の圧
密度も検出可能にして緻密な施工管理が行えるものであ
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図はその圧密
施工状態を示す簡略縦断側面図、第２図及び第３図は粘
性物質の柱状体の形成工程を示す縦断面図、第４図乃至
第12図は本発明の別な圧密工法の実施例を示すもので、
第４図はその簡略縦断側面図、第５図及び第６図は軟弱
地盤中に袋体を埋設施工時と施工後における膨張状態の
縦断面図、第７図及び第８図は袋体の収納状態を示す拡
大横断面図、第９図は袋体の浮き上がり防止手段の簡略
縦断側面図、第10図はその底面図、第11図は浮上抵抗板
を開放させた状態の縦断側面図、第12図はその底面図で
ある。 （１）……軟弱地盤、（４）……ドレーン柱、（５）…
…円筒体、（８）……粘性物質、（11）……圧送管、
（12）……送泥ポンプ、（13）……袋体、（14）……先
端キャップ体、（16）……浮上抵抗板、（20）……圧送
管。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軟弱地盤に円筒体を所定深さまで打設した
   のち、該円筒体内に単位体積重量が軟弱地盤の単位体積
   重量に略等しい粘性物質を供給して円筒体を引き抜きな
   がら該円筒体が打設されていた軟弱地盤中に粘性物質の
   柱状体を形成し、この柱状体を加圧して軟弱地盤を水平
   方向に圧密することを特徴とする軟弱地盤の圧密工法。
2. 【請求項２】内部に非伸縮性の柔軟な生地よりなる長尺
   袋体を径方向に収縮させた状態で内蔵してなる円筒体を
   軟弱地盤に所定深さまで打設したのち、この袋体内に単
   位体積重量が軟弱地盤の単位体積重量に略等しい粘性物
   質を供給、充填し、円筒体を引き抜いたのちに、軟弱地
   盤中に残置した上記非伸縮性袋体内の粘性物質を加圧す
   ることにより軟弱地盤と接する該袋体を介して軟弱地盤
   を水平方向に圧密することを特徴とする軟弱地盤の圧密
   工法。