JP2018080541A - 複合ドレーン体及びそれを使用した水平ドレーン圧密工法 - Google Patents

Abstract

【課題】水平ドレーン材を等間隔に埋設することができ、且つ、効率よく圧密を促進することができる複合ドレーン体及び水平ドレーン圧密工法の提供。【解決手段】この複合ドレーン体１は、隣り合う水平ドレーン材２，２間に渡って配置される展張用剛性部材３と、隣り合う水平ドレーン材２，２間に渡って配置される透水性を有する補助ドレーン部材４とを備え、水平ドレーン材２、補助ドレーン部材４及び展張用剛性部材３が一体的に積層されており、この複合ドレーン体１を軟弱地盤中に埋設することにより各水平ドレーン材２，２を互いに連通した状態で間隔をおいて埋設することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、主に地盤改良や処理場の減容化に使用される複合ドレーン体及びそれを使用した水平ドレーン圧密工法に関する。

従来、水面下の軟弱地盤を圧密改良する方法として、軟弱地盤中に互いに間隔をおいて水平に向けた複数の水平ドレーン材を多段配置に埋設し、各水平ドレーン材を通して地盤中より吸水する水平ドレーン圧密工法が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

各水平ドレーン材は、軟弱地盤中に水平方向及び垂直方向に所定の間隔をおいて埋設され、例えば、所定の厚みまで軟弱土を水中に投入する工程と、投入された軟弱土上に各ドレーン材を並べて敷設する工程とを繰り返すことにより軟弱地盤中に水平方向及び垂直方向に所定の間隔をおいて埋設する方法や埋設船を使用して多段に埋設する方法により設置される。

この水平ドレーン工法では、各水平ドレーン材の一端が排水ホースを介して集水管に接続され、集水管に接続された真空ポンプによって各水平ドレーン材に負圧を作用させるようになっている。

また、各水平ドレーン材内を減圧させる方法には、水中に設置した縦向き筒状の排水ポンプ室に集水管を介して水平ドレーン材を連通させ、排水ポンプ室内より水中ポンプを利用して排水し、室内の水位を低下させ、排水ポンプ室内外の水頭差によって水平ドレーン材内を減圧させる方法も知られている（例えば、特許文献２を参照）。

そして、この水平ドレーン工法では、各水平ドレーン材内を減圧させた際、図９（ｂ）に示すように、その有効範囲が各水平ドレーン材２を中心とした円柱粘土塊に作用すると考えられている。

特開２００２−０３０６４６号公報 特開２００３−２６１９２９号公報

しかしながら、上述の如き従来の技術では、軟弱土に負圧を作用させるために真空ポンプや排水ポンプ室内の水中ポンプを稼働させなければならないことから、効率よく圧密を促進し、ポンプ稼働に伴う運転コストの軽減を図る手段が求められている。

一方、ポンプによる負圧は、図９（ｂ）に示すように、水平ドレーン材を中心に作用するため、効率よく軟弱地盤に負圧を作用させるためには、各水平ドレーン材間の間隔が一定とすべきところ、従来の敷設方法では、各水平ドレーン材の間隔を一定に保つことが困難であるという問題があった。

そこで、本発明は、このような従来の問題に鑑み、水平ドレーン材を等間隔に埋設することができ、且つ、効率よく圧密を促進することができる複合ドレーン体及び水平ドレーン圧密工法の提供を目的としてなされたものである。

上述の如き従来の問題を解決するための請求項1に記載の発明の特徴は、軟弱地盤中に互いに間隔をおいて水平に埋設される複数の水平ドレーン材を備えた複合ドレーン体であって、隣り合う水平ドレーン材間に渡って配置され、各水平ドレーン材間を一定間隔に保持する展張用剛性部材と、隣り合う前記水平ドレーン材間に渡って配置される透水性を有する補助ドレーン部材とを備え、前記水平ドレーン材、前記補助ドレーン部材及び前記展張用剛性部材が一体的に積層されている複合ドレーン体にある。

請求項２に記載の発明の特徴は、請求項１の構成に加え、前記展張用剛性部材は、樹脂材によって網状又は格子状に形成されていることにある。

請求項３に記載の発明の特徴は、請求項１又は２の構成に加え、前記補助ドレーン部材は、多数の繊維体を撚った紐材からなることにある。

請求項４に記載の発明の特徴は、請求項１又は２の構成に加え、前記補助ドレーン部材は、透水性素材をもってシート状に形成されていることにある。

請求項５に記載の発明の特徴は、軟弱土を投入する工程と、所定の厚みまで軟弱土を投入する毎に投入した軟弱土上に複数の水平ドレーン材を並べて敷設する工程とを繰り返し、軟弱地盤中に複数の水平ドレーン材を埋設し、前記水平ドレーン材より吸水するようにした水平ドレーン圧密工法において、互いに間隔を置いて並べられた複数の水平ドレーン材と、隣り合う水平ドレーン材間に渡って配置され、該各水平ドレーン材間を一定に保持する展張用剛性体と、隣り合う前記水平ドレーン材間に渡って配置される透水性を有する補助ドレーン部材とが一体的に積層されてなる複合ドレーン体を使用し、投入した軟弱土が一定厚みに達する毎に前記前記複合ドレーン体を展開し、展開した前記複合ドレーン体を投入された軟弱土上に敷設し、しかる後、敷設された前記複合ドレーン体上に軟弱土を投入することにある。

請求項６に記載の発明の特徴は、請求項５の構成に加え、前記複合ドレーン体を巻き体としておき、投入した軟弱土が一定厚みに達する毎に前記巻き体を水上で展開することにある。

請求項７に記載の発明の特徴は、請求項５又は６の構成に加え、縦向き筒状の排水ポンプ室を水中に設置しておき、沈下させた前記複合ドレーン体の各水平ドレーン材を前記排水ポンプ室に連通させておき、しかる後、前記排水ポンプ室内より排水することにより室内の水位を低下させ、該排水ポンプ室内外の水頭差によって前記各水平ドレーン材内を減圧させることにある。

本発明に係る複合ドレーン体は、上述したように、軟弱地盤中に互いに間隔をおいて水平に埋設される複数の水平ドレーン材を備えた複合ドレーン体であって、隣り合う水平ドレーン材間に渡って配置され、各水平ドレーン材間を一定間隔に保持する展張用剛性部材と、隣り合う前記水平ドレーン材間に渡って配置される透水性を有する補助ドレーン部材とを備え、前記水平ドレーン材、前記補助ドレーン部材及び前記展張用剛性部材が一体的に積層されていることにより、水平ドレーン材間の間隔を常に一定に保つことができ、容易に水平ドレーン材を埋設することができるとともに、各水平ドレーン材間の連通を確保し、高い圧密効果を得ることができる。

また、本発明において、前記展張用剛性部材は、樹脂材によって網状又は格子状に形成されていることによって、幅及び長手方向の圧縮力及び引張力に対し一定の剛性を発揮するとともに、巻き取り可能な程度に可撓性を有する。

更に、本発明において、前記補助ドレーン部材は、多数の繊維体を撚った紐材からなることにより、簡易な部材で水平ドレーン材間の連通を確保することができる。

さらにまた、本発明において、前記補助ドレーン部材は、透水性素材をもってシート状に形成されていることにより、隣り合う水平ドレーン材の全体を互いに連通させることができる。

本発明方法は、軟弱土を投入する工程と、所定の厚みまで軟弱土を投入する毎に投入した軟弱土上に複数の水平ドレーン材を並べて敷設する工程とを繰り返し、軟弱地盤中に複数の水平ドレーン材を埋設し、前記水平ドレーン材より吸水するようにした水平ドレーン圧密工法において、互いに間隔を置いて並べられた複数の水平ドレーン材と、隣り合う水平ドレーン材間に渡って配置され、該各水平ドレーン材間を一定に保持する展張用剛性体と、隣り合う前記水平ドレーン材間に渡って配置される透水性を有する補助ドレーン部材とが一体的に積層されてなる複合ドレーン体を使用し、投入した軟弱土が一定厚みに達する毎に前記前記複合ドレーン体を展開し、展開した前記複合ドレーン体を投入された軟弱土上に敷設し、しかる後、敷設された前記複合ドレーン体上に軟弱土を投入することにより、水平ドレーン材をその間隔を一定に保った状態で容易に埋設することができ、軟弱地盤を均一に圧密することができるとともに、水平ドレーン材間の連通が確保されているので圧密を促進することができる。

更に、本発明において、前記複合ドレーン体を巻き体としておき、投入した軟弱土が一定厚みに達する毎に前記巻き体を水上で展開することにより、容易に運搬することができ、且つ、水平ドレーン材間の間隔を保った状態で容易に展開することができる。

更にまた、本発明において、縦向き筒状の排水ポンプ室を水中に設置しておき、沈下させた前記複合ドレーン体の各水平ドレーン材を前記排水ポンプ室に連通させておき、しかる後、前記排水ポンプ室内より排水することにより室内の水位を低下させ、該排水ポンプ室内外の水頭差によって前記各水平ドレーン材内を減圧させることにより、軟弱地盤に効率よく負圧を作用させることができる。

本発明に係る複合ドレーン体の一例を示す平面図である。 同上の分解斜視図である。 同上の複合ドレーン体を巻き取った状態を示す斜視図である。 本発明に係る水平ドレーン圧密工法における軟弱土投入工程の概略を示す断面図である。 同上の複合ドレーン体展張工程の概略を示す概略平面図である。 同上の複合ドレーン体敷設工程の概略を示す概略平面図である。 同上の概略縦断面図である。 同上の圧密作業の概略を示す横断面図、（ｂ）は同縦断面図である。 水平ドレーン材による負圧作用有効範囲を比較した概略断面図である。 同上の圧密効果を比較したグラフである。

次に、本発明に係る複合ドレーン体の実施態様を図１〜図１０に示した実施例に基づいて説明する。尚、図中符号１は、複合ドレーン体である。

この複合ドレーン体１は、水平ドレーン圧密工法に使用されるものであって、図に示すように、水平に向けた複数の水平ドレーン材２，２...が互いに間隔をおいた平行配置に備えられている。

また、この複合ドレーン体１は、図１、図２に示すように、隣り合う水平ドレーン材２，２...間に渡って配置され、各水平ドレーン材２，２...間を一定間隔に保持する展張用剛性部材３と、隣り合う水平ドレーン材２，２...間に渡って配置される透水性を有する補助ドレーン部材４とを備え、水平ドレーン材２，２...、補助ドレーン部材４及び展張用剛性部材３が一体的に積層されている。

尚、本実施例では、水平ドレーン材２，２...、補助ドレーン部材４、展張用剛性部材３の順に積層されているが、水平ドレーン材２，２...を補助ドレーン部材４と展張用剛性部材３との間に重ねてもよい。

水平ドレーン材２，２...は、プラスチックボードドレーンを使用し、特に図示しないが、断面がジグザク状に形成された帯状の心材と、心材の外面を覆う布状の透水材とを備え、透水材を通して内外で通水できるようになっている。

各水平ドレーン材２，２...は、その端部にキャップ５が連結され、キャップ５を介して集水管６に連結されるようになっている。

展張用剛性部材３は、図２に示すように、高密度ポリエチレン等の樹脂からなる縦材３ａ及び横材３ｂが交差する網状に形成され、幅方向及び長さ方向の圧縮力及び引張力に対し一定の剛性を備えているとともに、厚み方向において巻取り可能な程度の可撓性を有ししている。

この展張用剛性部材３は、その幅及び長さに対し十分に網目ピッチの小さいものを使用し、例えば、水平ドレーン材２，２...の間隔を３ｍとする場合、幅２１ｍ×長さ１００ｍ、網目のピッチが９３ｍｍ×９３ｍｍのものを使用する。

尚、展張用剛性部材３には、一般に市販されている園芸用の樹脂製ネットを利用することができる。

そして、この展張用剛性部材３には、その片面側に補助ドレーン部材４が接着テープなどによって接着されている。

補助ドレーン部材４は、多数のポリエステル繊維等の繊維体を撚った紐材４ａを格子状に編み込むことによって網状に形成され、各紐体４ａの繊維体間を通して通水できるようになっている。

補助ドレーン部材４の表面には、各水平ドレーン材２，２...が紐材４ａと接した状態に結束具によって固定され、各水平ドレーン材２，２...は、紐材４ａを介して互いに連通されている。

尚、補助ドレーン部材４は、上記実施例に限定されず、例えば、不織布等の透水性素材をもってシート状に形成したものであってもよい。

このように構成された複合ドレーン体１は、各水平ドレーン材２，２...間の間隔が展張用剛性部材３の剛性によって常に一定に保持されるとともに、各水平ドレーン材２，２...間が補助ドレーン部材４によって互いに連通した状態になっている。

一方、この複合ドレーン体１は、水平ドレーン材２，２...、補助ドレーン部材４及び展張用剛性部材３がそれぞれ厚み方向に可撓性及び柔軟性を備えており、図３に示すように、ロール状に巻き取った巻き体１Ａとすることができるようになっている。

次に、この複合ドレーン体１を使用した水平ドレーン圧密工法について説明する。尚、図中符号１０は、護岸１１に囲まれた軟弱土処分場であって、軟弱土１２を順次投入するとともに、投入された軟弱土１２を水平ドレーン圧密工法によって圧密改良するようになっている。

先ず、事前に工場において、展張用剛性部材３の片面に補助ドレーン部材４を固定し、補助ドレーン部材４の表面に互いに間隔を置いて各水平ドレーン材２，２...を固定し、３層構造の複合ドレーン体１を製造する。

そして、この複合ドレーン体１をロール状に巻取って巻き体１Ａとし、その状態で工場より施工現場に搬送する。

次に、本発明に係る水平ドレーン圧密工法の具体的な手順について説明する。

先ず、図４に示すように、処分場１０内に所定の厚みに至るまで第１段目の軟弱土１２を投入し（軟弱土投入工程）、上端が閉鎖された筒状の排水ポンプ室１３を縦向きに構築し、排水ポンプ室１３内に水中ポンプ１４を設置する。

また、水中ポンプ１４には、排水管１５が接続されており、水中ポンプ１４を稼働することにより、排水ポンプ室１３内の水を外部に排水できるようにしている。

さらに、この排水ポンプ室１３には、排水ポンプ室１３と平行配置に上端が閉鎖された縦向きの集水管６ａを設置し、排水ポンプ室１３の下端部と集水管６ａの下端部とを互いに連通させる。

また、排水ポンプ室１３の上端部分には、接続管１６ａを介して真空ポンプ１６を接続する。

次に、図５に示すように、投入した第１段目の軟弱土１２上に複合ドレーン体１を敷設する。

複合ドレーン体１を敷設するには、図５（ａ）に示すように、施工現場に搬入した巻き体１Ａを、ロール中心軸を水平ドレーン材２，２...敷設方向に対して直角に向けて処分場１０の縁部に設置し、その一端に対岸のウインチ２１より繰り出した牽引ロープ２２を連結する。

次に、図５（ｂ）に示すように、ウインチ２１で牽引ロープ２２を巻取り、複合ドレーン体１を水上に引き出して展張する（複合ドレーン展張工程）。その際、複合ドレーン体１は、軽量であるので水上に浮かんだ状態となる。尚、複合ドレーン体１は、作業船によってえい航することによって引き出してもよい。

そして、図５（ｃ）に示すように、この複合ドレーン展張工程を幅方向及び長手方向で繰り返し、複数の複合ドレーン体１を互いに側縁を重ねた状態で水上に並べて配置し、各複合ドレーン体１の側縁を互いに結束具２４によって連結する。

そして、所定の配置が完了したら各水平ドレーン材２，２...の端部をキャップ５を介して水平方向に向けた集水管６ｂに接続し、図６、図７に示すように、各複合ドレーン体１の上面に錘２３，２３を載荷させ、沈下させる（複合ドレーン体敷設工程）。

その際、各水平ドレーン材２，２...は、展張用剛性部材３に保持された状態にあるので、隣り合う各水平ドレーン材２，２...の間隔が一定に保たれた状態で敷設することができる。

そして、集水管６ｂの一端を、縦向きの集水管６ａを介して排水ポンプ室１３に接続し、集水管６ｂと排水ポンプ室１３内とを連通させる。

次に、敷設された複合ドレーン体１の上に第２段目の軟弱土１２を投入する（軟弱土投入工程）。

そして、軟弱土投入工程と複合ドレーン体展張工程及び複合ドレーン体敷設工程を下側より順次繰り返すことにより、図８に示すように、処分場１０内に投入された軟弱土１２中に水平ドレーン材２，２...が水平及び垂直方向に互いに間隔をおいて埋設される。

次に、排水ポンプ室１３内の水中ポンプ１４を稼働させ、排水ポンプ室１３内より排水し、排水ポンプ室１３内の水位を低下させ、排水ポンプ室１３内外の水頭差を利用して各水平ドレーン材２，２...内を減圧させるとともに、地上に設置した真空ポンプ１６を稼働させ、各水平ドレーン材２，２...内を減圧し、軟弱地盤の圧密作業を開始する。

その際、各水平ドレーン材２，２...が一定の間隔を維持した状態で埋設されているので、軟弱地盤に対し均一に負圧を作用させることができる。

また、その負圧の効果範囲は、図９（ａ）に示すように、各水平ドレーン材２，２...間に渡って補助ドレーン部材４が配置され、透水性を有する紐材を通して水が移動できるので、図９（ｂ）に示す水平ドレーン材２，２...のみの場合に比べ、軟弱地盤中の水を効率よく排水し、圧密を促進することができる。

図１０は、軟弱土１２の圧密係数ｃｖが１００ｃｍ２／ｄａｙの場合において，水平ドレーン材２，２...の間隔と平均圧密度が８０％と９０％になる時間ｔ８０とｔ９０との関係を示している。図１０に示されるように、本願発明では、水平ドレーン材２，２...のみの場合に比べ、圧密時間を大幅に短縮することができる。

尚、上述の実施例では、展張用剛性部材３を網状に形成した例について説明したが、展張用剛性部材３は、樹脂製の横材を水平ドレーン材２，２...間に架け渡したものであってもよい。

また、上述の実施例では、排水ポンプ室１３内外の水頭差を利用して各水平ドレーン材２，２...内を減圧させる方法と、地上に設置した真空ポンプによって各水平ドレーン材２，２...に負圧を作用させる方法とを併用した例について説明したが、何れか一方の方法で各水平ドレーン材２，２...内を減圧させるようにしてもよい。

１ 複合ドレーン体
２ 水平ドレーン材
３ 展張用剛性部材
４ 補助ドレーン部材
５ キャップ
６ａ，６ｂ 集水管
１０ 処分場
１１ 護岸
１２ 軟弱土
１３ 排水ポンプ室
１４ 水中ポンプ
１５ 排水管
１６ 真空ポンプ
２１ ウインチ
２２ 牽引ワイヤ

Claims (7)

1. 軟弱地盤中に互いに間隔をおいて水平に埋設される複数の水平ドレーン材を備えた複合ドレーン体であって、
   隣り合う水平ドレーン材間に渡って配置され、各水平ドレーン材間を一定間隔に保持する展張用剛性部材と、隣り合う前記水平ドレーン材間に渡って配置される透水性を有する補助ドレーン部材とを備え、前記水平ドレーン材、前記補助ドレーン部材及び前記展張用剛性部材が一体的に積層されていることを特徴とする複合ドレーン体。
2. 前記展張用剛性部材は、樹脂材によって網状又は格子状に形成されている請求項１に記載の複合ドレーン体。
3. 前記補助ドレーン部材は、多数の繊維体を撚った紐材からなる請求項１又は２に記載の複合ドレーン体。
4. 前記補助ドレーン部材は、透水性素材をもってシート状に形成されている請求項１又は２に記載の複合ドレーン体。
5. 軟弱土を投入する工程と、所定の厚みまで軟弱土を投入する毎に投入した軟弱土上に複数の水平ドレーン材を並べて敷設する工程とを繰り返し、軟弱地盤中に複数の水平ドレーン材を埋設し、前記水平ドレーン材より吸水するようにした水平ドレーン圧密工法において、
   互いに間隔を置いて並べられた複数の水平ドレーン材と、隣り合う水平ドレーン材間に渡って配置され、該各水平ドレーン材間を一定に保持する展張用剛性体と、隣り合う前記水平ドレーン材間に渡って配置される透水性を有する補助ドレーン部材とが一体的に積層されてなる複合ドレーン体を使用し、
   投入した軟弱土が一定厚みに達する毎に前記前記複合ドレーン体を展開し、展開した前記複合ドレーン体を投入された軟弱土上に敷設し、しかる後、敷設された前記複合ドレーン体上に軟弱土を投入することを特徴とする水平ドレーン圧密工法。
6. 前記複合ドレーン体を巻き体としておき、投入した軟弱土が一定厚みに達する毎に前記巻き体を水上で展開する請求項５に記載の水平ドレーン圧密工法。
7. 縦向き筒状の排水ポンプ室を水中に設置しておき、沈下させた前記複合ドレーン体の各水平ドレーン材を前記排水ポンプ室に連通させておき、しかる後、前記排水ポンプ室内より排水することにより室内の水位を低下させ、該排水ポンプ室内外の水頭差によって前記各水平ドレーン材内を減圧させる請求項５又は６に記載の水平ドレーン圧密工法。

Images