JPS586012B2 - 動的荷重による軟弱粘性地盤の処理工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は動的荷重による軟弱粘性地盤の処理工法に関す
るものである。

軟弱粘性地盤１の安定処理工法の一つである、従来のサ
ンドドレーンエ法は、第１図に示すように、先づ軟弱粘
性地盤１上に、厚さ５０ｃｍ〜１００ｃｍ程度の敷砂排
水層２を設け、次いで鉛直方向に配置されている、下端
に底蓋を設けたケーシングに、該軟弱粘性地盤をなるべ
く乱さない程度の振動を与えて該地盤中に打設し、次い
で透水材を該ケーシング中に充填し、次に該ケーシング
沖の透水材の上端部から圧搾空気を送りつつ、且つ該ケ
ーシングには振動を与えつつケーシングのみを引抜いて
該透水材を透水性柱７として該軟弱粘性地盤１中に残し
、次いで上記敷砂排水層２の上面に土砂荷重６を載荷し
、該地盤中の間隙水の圧力を上昇させると、該間呻水は
透水性柱７がなければ、第２図イに示すように排水層２
までの長い距離を透水して行かなければならないのを、
第２図唱こ示すように近傍に透水性柱７があれば、それ
が排水層となってその方に透水し、短距離の透水で脱水
が行われ圧密を促進させる工法であるが、軟弱粘性地盤
は透水係数が極めて小さいから、上記脱水は極めて徐々
に進行し、特に地盤が極端に軟弱な場合は、地盤破壊を
避けるために、一次、二次と載荷重を数次に分け段階的
に載荷を行うので、工期も勢い長期間となるし、該載荷
重の土砂の搬人、搬出のためには絶体的に時間を必要と
するので、全体の工程を極端に短縮することは出来ず、
一方年々載荷重用の土砂の入手が困難となり、工事費も
割高となる欠点があった。

又上述の工法は云わば静的な荷重を使用するものである
が、これに対し云わば動的荷重を使用する軟弱粘性地盤
の改良工法さしてはサンドコンパクション工法があるが
、これは砂を強制的に軟弱粘性地盤中に圧入することに
より該地盤全体の密度を高めることを目的としたもので
ある。

然し、該地盤内の間隙水圧も上昇するので砂の圧入でで
きたサンドパイルが一部サンドドレーンとして機能を果
しているものである。

然し大量の砂を軟弱粘性地盤内に圧入することは、砂の
材料費は勿論、砂を圧入する工費も極めて大きく、而も
屡々砂の圧入によって軟弱粘性地盤が広範囲に亘って水
分と土粒子とに遊離してしまい、その結果地盤破壊を起
すことも多く、改良効果を期待できない場合が生じるば
かりでなく、サンドパイルの連続性すら、地盤が極端に
軟弱な場合は、期待が出来ないから、圧力の上昇した間
隙水を地表に導くドレーン機能も当てにならなくなる。

本発明悼従来の上述の軟弱粘性地盤の処理工法の欠点を
除去できた、静的載荷を行わない、動的荷重による軟弱
粘性地盤の処理工法を提供するの二をその目的とする。

本発明工法の工程を第３図に基いて説明すれば、先ず、 （１）軟弱粘性地盤１の表面に敷砂排水層２を設ける。

該敷砂は普通３０ｃｍ程度である。 （１１）次
いで下端に底蓋３′が枢支されており、鉛直方向に配置
されたケーシング３にバイブロハンマーに振動を与え、
該ケーシングを介し該地盤に所要の振動を与えることに
より該ケーシング３の外周の軟弱粘性地盤１を少くとも
該ケーシ３ングの直径ｄの厚さに亘る範囲を水と土粒子
とに遊離させ、その濃離した水を該ケーシング３の外周
に集めて土粒子と分離する。

《第３図イ参照》なお、この明細書中「遊離」とは第１
１図イに示すように、軟弱粘性地盤１が土粒子ｍの外周
を水分ｎが包囲しているものとみれば、「遊離」とは同
図口に示すように、十粒子ｍと水分ｎとが別々に混在す
るものを云い、「分離」とは同図ハに示すように、土粒
子ｍと水分ｎとが全く別々に集合して存在する状態を云
う。

なお上記の遊離の状態が広範囲に亘ると破壊を起すこと
になる。

この場合ケーシングの外径ｄは１０〜２０ｃｍ且つケー
シングの長さＬと外径ｄとの割合Ｌ／ｄは５０以上が好
ましい。

即ち細長いケーシングが好ましい。

太く短いケーシングではパイプ口ハンマーにより振動を
与えても、ケーシング外周に集水するための所要の振動
が該地盤１に伝達することが困難である。

（ｉｉｉ）次に該ケーシング３の中に下端に錘４′をつ
けた網状円筒体４を垂下する。

この円筒体は耐水性で高強度の単糸で格子状に織った網
目を有するものでその径は１２ｃｍ程度がよい。

（第３図口参照）） （ｉｖ）次に該円筒体４の中に透水材例えば砂５をバイ
ブロハンマーで該ケーシングに振動を与えながら充填す
る。

《第３図ハ参照》（Ｖ）次いで該ケーシングに振動を与
えつ５該ケーシングの上端部から前記ケーシング外周に
集った分離水を前記敷砂排水層２に急速に排出するのに
充分な圧搾空気を送って、該ケーシングのみを引抜いて
前記分離本を排出させるとともに、該透水材５を透水性
柱７として該軟弱粘性地盤中に残す。

（（第３図二参照））この場合の空気圧は通常のケーシ
ングの引抜時に使用する大きさの２倍程度でや１０ｋ９
／ｃｍ２である。

又、該透水性柱は、その外周囲が網状円筒体によって連
続壁面を形成しているので、分離水は圧搾空気とともに
その壁面を伝わって上昇し地上に排出させるのに極めて
効果的である。

（ｖ１）次いで、該地盤１中に残された該透水性柱７を
所要期間放置することによって、前述の振動によって圧
力の高まった間隙水が該透水性柱７を通って地上に排出
されるサンドドレーン効果を発揮させる。

なお、放置所要期間は通常３〜５日程度である。

（ｖｉｉ）上記（１）乃至（ｖ１）の工程を以て第１次
サイクルとして次いでこのサイクルを、更に少くとも１
回は第１次サイクルで形成された透水性柱７の近傍で第
２次サイクルとして繰返えすものである。

従って、例えば、第４図に示すように、ケーシングが４
本立で正方形状に鉛直に並列垂下している場合には、４
本の透水性柱ｂで形成した正方形の一辺の長さを！とす
れば、縦、横に２ｌのピツチで上記第１次のサイクルＩ
を終り、次に正方形の中心ｍに透水性柱ｂが設けられる
ように、４本のケーシングを移動し、再び縦、横に２ｌ
のピッチで第２次サイクル■を施工して行くものである
，このようにして軟弱粘性地盤の安定具合を見て更に縦
、横基盤状の目のピッチを細かくして行くか、或は特に
未だ安定しない箇処について次のサイクルを行って行く
かするものである。

本発明の最も特徴的な工程は、細長いケーシングに振動
を与え、その外周の僅かな範囲の地盤を土粒子と水とに
遊離させ、その水をケーシングの外周に集めて分離し、
ケーシングを引抜く時、豫めケーシングの透水材５中に
圧大してある１０ｋｇ／ｃｍ２程度の圧搾突気で、該分
離水を透水性柱Ｔの外周に沿って排水層２に噴出させる
点である。

なお上記軟弱粘性地盤の十粒子と水との遊離と集水は１
ｖの工程、■の工程でもケーシングの振動により反覆促
進される。

又ケーシングの外径ｄが１０〜２０ｃｍ、外径ｄと長さ
Ｌとの関係がＬ／ｄ＞５０が好ましいのは、ケーシング
の外周の軟弱粘性地盤に所要の振動を与え、僅小な範囲
であるが、十粒子と水とに分離させるためと、振動を深
部の地盤にも伝え易くするためであり、ケーシングが４
本の場合のケーシングの外径と配シは、第５図に示すよ
うに、外径ｄ．ピツヂＤが１：６〜１：１２位が好まし
く、ケーシングの振動の影響円の直径をケーシング外径
の３倍程度に止めたのは、軟弱粘性地盤中に含まれる水
分を短時間に遊離且つ集水を行ない、その水を急速に排
水層２に排出させるためであり且つ軟弱地盤全体の地盤
破壊を防止することを考慮している。

なお、圧搾空気の噴出径路は該透水性柱７自身のみでな
く第２次サイクルの場合には第６図に示すように第１次
サイクルの時作った隣接する透水性柱７からも反覆噴出
する。

又ｖ１の工程である透水性柱７形成後の放置においては
その放置期間（通常３〜５日）には透水性柱周辺の、圧
力の高められた間隙水が透水性柱内を通って効果的に地
上に脱水する。

なお、第２次或は数次のサイクル工程における第２次以
下複数次の透水性柱形成時における集水、脱水作用も上
述と全く同様であるが脱水量は漸次減少する。

又、複数本（例えば４本）のケーシングを同時に打設す
ると一度に改良する面積を広くでき、施工を短期間にす
ることが声来るばかりでなく、、第２次打設以降におい
ては、既打設透水性柱に周囲から影響を与え、既打設透
水性柱からの脱水効果も増加し、したがって改良期間も
更に短期化できる。

この発明にか５る動的荷重による軟弱粘性地盤の処理工
法は下記の如き優れた効果、利点をもたらす。

■ 短期間に軟弱粘性地盤の脱水が行われるので早期に
所要地盤強度を得ることが出来る。

■ 事前荷重（プレロード）を廃止できる。

■ 地盤の深部には、静的荷重では応力伝播が減衰する
（第７図参照）のに対し、直接動的荷重を与えるので効
果的に改良が出来る。

■ 自由に必要なだけ動的荷重を地盤に与えることが出
来るので合理的な設計が可能である。

すなわち、第８図に示すように設計構造体Ａの形状に即
した応力部分Ｂと一致するように改良強度Ｃを自由に選
択実施することが出来る。

■ 事前荷重（プレロード）が不要となるので全体の工
程管理が簡素化できる。

■ 総合的に経済性が高い。

実施例 この発明工法のフィールドテストの結果は第９図に示す
「時間一沈下量線図」に示す通り優れた改良効果を得た
。

対象地盤 ；含水比１００係、１．０００ｍ敷砂；３０
ｃｍ ケーシング；一点ヒンジ底蓋付、外径１５ｃｍ１厚み１
０ｍｍのケーシング４本を正 方形頂点位置に配列、ピッチ１．２ｍ バイブＯハンマー：１２００Ｏｒｐｍ 透水材；砂 施工深度；１０ｍ 打設本数；第１次、第２次及び第３次打設各６００本 網状円筒体；ポリエチレン単糸（３８０デニール）で織
り目３ｍｍ２、直径１２ｃｍ 打設配置；第１０図Ａに示す通りの配置で第１０図Ｂ中
イは第１次、口は第２ 次、ハは第３次打設を示す。

沈下量：第９図の線図の通り、地表への脱（改良度）水
作用により５００ｍｍの沈下があり充分な強度増加を得
た。

尚、第２次以降の打設を行った場合、近傍の既打設透水
性柱からも或る程度の脱水があることが認められた。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のサンドドレーン工法の説明図、第２図は
サンドドレーンの作用の説明図、第３図はこの発明に係
る動的荷重による軟弱粘性地盤の処理工法の説明図、第
４図は施工法の一例の説明図、第５図はケーシング４本
の場合の直径及び装置関係の説明図、第６図は第２次サ
イクルの効用の説明図、第７図及び第８図は地中応力係
数図、第９図は時間、沈下量線図、第１０図はこの発明
工法の施工方法の説明図、第１１図は本明細書中に使用
する「遊離」、「分離」の説明図を夫々示し、１は軟弱
粘性地盤、２は敷砂排水層、３はケーシング、４は網状
円筒体、５は透水材、７は透水性柱を夫々示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 下記の工程順に行うことを特徴とする動的荷重によ
   る軟弱粘性地盤の処理工法。 （［）軟弱粘性地盤１の表面に敷砂排水層２を設ける工
   程。 （１１）鉛直方向に配置されているケーシング３に振動
   を与えながら該地盤１に打設することにより、該ケーシ
   ングの外周の地盤を少くとも該ケーシングの外径ｄの厚
   さに亘や範囲を水と十粒子とに遊離させ、遊離した水を
   該ケーシング３の外周に集めて分離する工程。 （ｉ［１）網状円筒体４を該ケーシング３内に垂下する
   工程。 （ｉｖ）該ケーシング３に振動を与えながら透水材５を
   該円筒体４の中に充填する工程。 （Ｖ）該ケーシング３に振動を与えつ＼前記ケーシング
   外周に集っている分離水を前記敷砂排水層２にまで排出
   するのに充分な圧搾空気を送って、該ケーシングのみを
   引抜き、前記分離水を排出させるとともに該透水材５を
   透水性柱７として該軟弱地盤１中に残す工程。 （■１）該地盤１中に残された該透水性柱７を所要期間
   放置させることによって、該ケーシング３の振動によっ
   て圧力の高められた該地盤１中の間隙水が該透水性柱７
   を通って地上に排出されるサンドドレーン効果を発揮さ
   せる工程。 （ｖｉｉ）土記（ｉ）乃至（ｖ１）工程を第１次サイク
   ルとして、該サイクルを少くとも更に１回第１次サイク
   ルで形成された該透水性柱７の近傍に繰返して第２次サ
   イクルを行う工程。