JP4058550B2 - 軟弱地盤の改良工法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば湖沼周囲の埋立造成区域などの軟弱地盤に多量に含まれる水と空気とを排出することで、硬質地盤へと改良する軟弱地盤の改良工法に関する。詳細には軟弱地盤に含まれる水と空気とを効率よく、しかも確実に排出することができる軟弱地盤の改良工法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来、軟弱軟弱地盤の改良工法としては、サンドドレーン工法やペーパードレーン工法が代表的なものとして挙げられるバーチカルドレーン工法がある。サンドドレーン工法は、軟弱地盤中に適当な間隔で鉛直方向に数多くのサンドパイル（人工的に設けた砂柱）を設置し、このサンドパイルを通して地盤中の水を抜き取って地盤の圧密と強度増加を促進し、硬質地盤へと改良する方法である。
【０００３】
一方、ペーパードレン工法は、軟弱な地盤の圧密を促進するためのものであり、厚さ３ｍｍ、幅１００ｍｍ程度の帯状原紙の中に縦方向に連続した通水孔を設けたカードボードをマンドレルによって適当な間隔に打ち込み設置し、このカードボードを通して地盤中の水を抜き取るようにしたものである。
【０００４】
ところが、これらサンドドレーン工法やペーパードレーン工法などのバーチカルドレーン工法にあっては、処理を開始した当初はよいが、水の抜き取りが進行するにつれて、地盤中に水の通路となるべき間隙がなくなり、遂には排水されないという不具合が生じていた。
【０００５】
そこで、排水効率をさらに高める目的で提案されたのが図１６に示す改良工法である。この方法は、プラスチックドレーンを打設した後、カードボード１の上端部１ａにこれと接触するように水平状に真空ポンプ３に連結した有孔管２を配置し、これらカードボード１及び有孔管２を砂層４で覆うようにしたものであり、真空ポンプ３に連結した有孔管２を通して地盤Ａ上面を負圧とすることで、地盤Ａ中における間隙水圧との差を大きくし、地盤Ａ中の水をカードボード１及び有孔管２を介して排水するようにしたものである。
【０００６】
しかしながら、真空ポンプ３に連結した有孔管２は砂層４で覆われているだけであり、地盤Ａ上面に十分な負圧環境を創り出すことができない。また有孔管２の孔５が砂や地盤Ａ内からの土砂などで目詰まりを生じることもあり、地盤Ａの深部まで圧力差による水の吸い出し効果が得られないなどの不具合があり、十分な排水ができないことがあった。
【０００７】
また、図面に示した改良工法の場合には、地盤Ａ上面に負圧環境を創り出すために強力な吸引力で吸引しなければならず、しかも地盤Ａ中の排水が完了するまでの間中吸引しつづけることから、真空ポンプ３を作動させるために消費される電力、軽油も多く、地盤上面に負圧環境を創り出すために要する費用は莫大なものとなっていた。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、地盤中に含まれる水と空気とを効率よく、しかも確実に排出することができる軟弱地盤の改良工法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
また、例えば湖沼周囲の埋立造成区域などの軟弱地盤にあっては、地盤中に多量の水と空気とが含まれており、このような地盤改良には、上述の費用や労力だけではなく、３ヶ月から半年、場合によっては１年といった長期に渡る施工期間を必要としていた。
【００１０】
また、埋立造成時には、埋立造成区域の周囲を浚渫することから、その際に生じる浚渫泥の処理には、別に設けた浚渫泥用の処理プールに運び入れて処理しなければならず、その手間だけでも大変な労力と時間と費用とを必要としていた。
【００１１】
本発明の他の目的は、例えば湖沼州の埋立造成区域などの軟弱地盤を硬質地盤へと改良するとともに、その際に生じる浚渫泥、（あるいは別の工事や浚渫作業などに伴って生じた浚渫泥であってもよい）も確実に処理することができる軟弱地盤の改良工法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、以下のａ）〜ｈ）の工程を有することを特徴とする軟弱地盤の改良工法をその要旨とした。
ａ） 鉛直ドレーン材を上端部を残して地盤中に所定の間隔をおいて打設することにより、地盤中に鉛直排水壁を造成する工程、 ｂ） 前記鉛直ドレーン材上端部と接触するように水平状に真空ポンプに連結した通水材を配置する工程、
ｃ） 前記鉛直ドレーン材上端部及び通水材を砂層で覆う工程、 ｄ） 前記地盤上を前記鉛直ドレーン材上端部、通水材及び砂層とともに気密シートで覆う工程、
ｅ） 前記真空ポンプを作動させて地盤上面に負圧の状態を造り出す工程、
ｆ） 前記地盤の圧密沈下後の凹部内に土砂を撒き出す工程、
ｇ） 前記土砂層に前記気密シートを貫通して前記砂層に至る深さまで鉛直ドレーン材を打設する工程、
ｈ） 前記真空ポンプを作動させて前記地盤上面に負圧の状態を造り出し、前記土砂層中に打設した鉛直ドレーン材を介して土砂層中の水及び空気を排出させる工程。
【００１３】
請求項２記載の発明は、ｆ）、ｇ）、ｈ）の工程を繰り返すことを特徴とする軟弱地盤の改良工法をその要旨とした。
【００１４】
請求項３記載の発明は、気密シート上に撒き出す土砂が浚渫泥であることを特徴とする軟弱地盤の改良工法をその要旨とする。
【００１５】
請求項４記載の発明は、各工程に使用される鉛直ドレーン材、通水材及び気密シートのいずれか又は全てが、生分解性成形材料よりなることを特徴とする軟弱地盤の改良工法をその要旨とした。
【００１６】
請求項５記載の発明は、生分解性成形材料が天然高分子を主体とすることを特徴とする軟弱地盤の改良工法をその要旨とした。
【００１７】
請求項６記載の発明は、真空ポンプを間欠的に作動させることで、地盤上面に常圧及び負圧の状態を交互に造り出す工程をさらに含むことを特徴とする軟弱地盤の改良工法をその要旨とした。
【００１８】
（削除）
【００１９】
（削除）
【００２０】
請求項７記載の発明は、以下のａ）〜ｆ）の工程を有することを特徴とする軟弱地盤の改良工法をその要旨とした。
ａ） 圧密沈下後の地盤の凹部底面に、真空ポンプと連結し、排水ポンプを備える真空タンクと、同真空タンクと接続した第１の排水材とを設置すると共に、この第１の排水材と接するように、所定の間隔をおいて第１の水平ドレーン材を敷設する工程、
ｂ） 前記地盤の凹部内に土砂を撒き出す工程、
ｃ） 前記真空ポンプを作動させて、真空タンク、第１の排水材、第１の水平ドレーン材を介して土砂層に含まれる水分及び空気を除去し、土砂層を固化させる工程、
ｄ） 前記固化した土砂上面に、第２の排水材を設置し、この第２の排水材に接するように、所定の間隔をおいて第２の水平ドレーン材を敷設すると共に、前記第２の排水材と前記第１の排水材とを可撓管を介して接続する工程、
ｅ） 前記凹部内に再度土砂を撒き出す工程、
ｆ） 前記真空ポンプを作動させて、真空タンク、第１、第２の排水材、第１、第２の水平ドレーン材、可撓管を介して土砂層に含まれる水分及び空気を除去し、土砂層を固化させる工程。
【００２１】
請求項８記載の発明は、ａ）の工程における地盤を圧密沈下させて地盤に凹部を造成する工法が、以下のア）〜オ）の工程からなることを特徴とする軟弱地盤の改良工法をその要旨とした。
ア） 鉛直ドレーン材を上端部を残して地盤中に所定の間隔をおいて打設することにより、地盤中に鉛直排水壁を造成する工程、
イ） 前記鉛直ドレーン材上端部と接触するように水平状に真空ポンプに連結した通水材を配置する工程、
ウ） 前記鉛直ドレーン材上端部及び通水材を砂層で覆う工程、 エ） 前記地盤上を前記鉛直ドレーン材上端部、通水材及び砂層とともに気密シートで覆う工程、
オ） 前記真空ポンプを作動させて地盤上面に負圧の状態を造り出す工程。
【００２２】
請求項９記載の発明は、ｄ）、ｅ）、ｆ）の工程を繰り返すことを特徴とする軟弱地盤の改良工法をその要旨とした。
【００２３】
請求項１０記載の発明は、圧密沈下後の地盤の凹部内に撒き出す土砂が浚渫泥であることを特徴とする軟弱地盤の改良工法をその要旨とした。
【００２４】
請求項１１記載の発明は、各工程に使用される第１、第２の水平ドレーン材、第１、第２の排水材及び可撓管のいずれか又は全てが、生分解性成形材料よりなることを特徴とする軟弱地盤の改良工法をその要旨とした。
【００２５】
請求項１２記載の発明は、生分解性成形材料が天然高分子を主体とすることを特徴とする軟弱地盤の改良工法をその要旨とした。
【００２６】
【発明の実施の形態】
（作用）
請求項１〜６記載の軟弱地盤の改良工法にあっては、地盤上面が、鉛直ドレーン材上端部及び通水材とともに気密シートで覆われるとともに、通水材に連結された真空ポンプが作動して真空引きされることから、地盤上面は負圧の状態となり、地盤中における間隙水圧との間には差が生じるようになる。
【００２７】
そしてこの圧力差によって、鉛直ドレーン材を上端部を残して地盤中に所定の間隔をおいて打設することにより、地盤中に造成された鉛直排水壁を通して地盤中の水と空気が地盤表面へと吸い出されるようになっている。地盤表面の水と空気は、鉛直ドレーン材上端部と接触するように水平状に配された通水材を通って真空タンクへと排出されるようになっている。
【００２８】
地盤中の水と空気が地盤表面へと吸い出されると、地盤は水と空気が吸い出された分だけ圧密沈下し、凹部が形成されることになる。この後、圧密沈下後の凹部に土砂を撒き出す。これにより、地盤上には土砂による圧密載荷重が加わり、地盤の圧密脱水はさらに進行し、圧密沈下が促進することになる。
【００２９】
また凹部内に撒き出された土砂層中の水及び空気は、この土砂層に、前記気密シートを貫通して前記砂層に至る深さまで鉛直ドレーン材を打設し、前記真空ポンプを作動させて前記地盤上面に負圧の状態を造り出すことで、前記鉛直ドレーン材を介して排出されるようになっている。
【００３０】
そして上述の気密シート上への土砂の撒き出し、土砂層への鉛直ドレーン材の打設、及び地盤上面における負圧状態の造出といった操作を繰り返すことにより、地盤及び土砂層は土砂層による圧密載荷重と負圧力とによって圧密脱水が効果的に進行し、硬化地盤へと改良されるようになっている。
【００３１】
また、土砂層が浚渫泥によるものの場合には、上記圧密載荷重と負圧力とによる圧密脱水で、地盤改良と同時に浚渫泥の処理も行うことができるようになっている。
【００３２】
請求項７〜１２記載の軟弱地盤の改良工法にあっては、圧密沈下後の地盤の凹部底面に、真空ポンプと連結し、排水ポンプを備えた真空タンクと、同真空タンクと接続した第１の排水材とが設置され、この第１の排水材と接するように、所定の間隔をおいて第１の水平ドレーン材が敷設され、当該凹部内に土砂が撒き出され、前記真空ポンプが作動して真空引きされることから、真空タンク、第１の排水材及び第１の水平ドレーン材を介して土砂層中の水及び空気が排出され、土砂層は固化するようになる。また同時に、凹部内に撒き出された土砂層による圧密載荷重によって地盤の圧密脱水が効果的に進行し、硬化地盤へと改良されるようになっている。
【００３３】
土砂層の固化と軟弱地盤の硬化により圧密沈下がさらに進行した凹部内（固化した土砂層の上面）に、第２の排水材が設置され、この第２の排水材に接するように、所定の間隔をおいて第２の水平ドレーン材が敷設され、前記第２の排水材と前記第１の排水材とが可撓管を介して接続され、この凹部内に再度土砂が撒き出され、前記真空ポンプが作動して真空引きされることから、真空タンク、第１、第２の排水材及び第１、第２の水平ドレーン材、可撓管を介して新たに撒き出された土砂層中の水及び空気が排出され、土砂層は固化するようになる。また同時に、さきに撒き出された土砂層からの水及び空気の排出も行われ、さらに凹部内に再度撒き出された土砂層による圧密載荷重によって地盤の圧密脱水が効果的に進行し、さらなる硬化地盤へと改良されるようになっている。
【００３４】
尚、軟弱地盤の含水量（軟弱さ）によっては、上記固化した土砂上面に、第３、第４、第５・・・の排水材の設置、第３、第４、第５の水平ドレーン材の敷設、凹部内への土砂の撒き出し、真空ポンプによる土砂層中の水分及び空気の除去といった操作を繰り返すことで、より効果的でかつ確実な地盤の改良がなされるようになる。
【００３５】
また、土砂層が浚渫泥によるものの場合には、上記圧密載荷重と負圧力とによる圧密脱水で、地盤改良と同時に浚渫泥の処理も行うことができるようになっている。
【００３６】
尚、上記請求項７〜１２記載の工法においては、真空タンクとして排水ポンプを備えたものを採用している。これは、圧密による地盤の沈下が大きくても、凹部内に設置した真空タンク（排水ポンプ）の稼働により真空度ロスが軽減できるようにするためである。すなわち、図１３〜図１５に示すように、圧密による地盤Ａの沈下に伴って真空タンク３２も沈下することになる。真空タンク３２の沈下に伴い、本来負圧発生手段である真空ポンプ４０は、沈下した深さ（高さ）分だけ、地盤間隙水を揚水しなければならなくなる。そして、その揚水に真空ポンプ４０の負圧力が利用され、その結果として真空ポンプ４０による負圧能力も低下することになるのである。このような不具合が発生することがないよう、本発明では、排水ポンプを備えた真空タンク３２を採用し、これにより真空タンク３２内の間隙水が、常時、排水ポンプの稼働によって排水されて、真空ポンプ４０の真空度ロスを軽減しているのである。
【００３７】
以下、本発明の軟弱地盤の改良工法（以下単に改良工法という）を図面に示した一実施例に従って詳細に説明する。尚、図１〜図１５に示す実施例は、湖沼周囲の軟弱地盤の改良例を図示したものであり、同改良例では、地盤上に撒き出す土砂として湖沼からの浚渫泥を用いることで、軟弱地盤の改良と同時に湖沼からの浚渫泥の処理も行っている。
【００３８】
図１〜図１１には、請求項１〜６記載の発明の改良工法の実施例を示した。請求項１記載の改良工法は、以下のａ）〜ｈ）の工程を有することを特徴とするものである。図１に示すように、ａ）の工程、すなわち地盤中に鉛直排水壁を造成する工程は、鉛直ドレーン材１１を上端部１１ａを残して地盤Ａ中に所定の間隔をおいて打設することからなる。鉛直ドレーン材１１としては、従来より使用されているドレーン材を用いることができる。その中でもプラスチックドレーン材は、図１に示すように、マンドレル１２に内挿した状態で地盤Ａ中に貫入し、プラスチックドレーン材１１を地盤Ａに残したままマンドレル１２を引き上げることで打設することができ、打設作業の容易さ、目詰まりが生じ難く、確実な透水材としての機能をもつことから好ましく、本実施例ではこのドレーン材を採用している。
【００３９】
この鉛直ドレーン材１１を地盤Ａ中に所定の間隔をおいて打設することで、地盤Ａ中には所定の間隔をおいて鉛直状の排水壁が造成されることになり、各排水壁間の地盤中に含まれる水及び空気は、図１中矢印で示すように鉛直ドレーン材１１よりなる排水壁を通して地盤Ａ上面へと吸い上げられ、地盤Ａ上面に残されているドレーン材上端部１１ａより排出される。
【００４０】
次に、ｂ）の工程、すなわち、真空ポンプに連結した通水材を配置する。図２に示すように、ドレーン材上端部１１ａは地盤Ａの上面に突出している。この突出部分に通水材１３を接触するように平行状に配置するのである。通水材１３としては、水及び空気が該通水材１３の長手方向へと移動できる通路としての機能を持つものならば何でもよいが、地盤Ａ側からの水及び空気が該通水材１３内部へ侵入する口、例えば孔、スリットなどが、地盤Ａ中の砂や土砂などによって閉塞してしまい、水及び空気の通水材内部への侵入が困難となったり、同じく地盤中の砂や土砂などによって通路が閉塞して水及び空気が該通水材の長手方向へ移動できなかったりすることが少ない構造のものが好ましい。
【００４１】
具体的には図３に示すように、プラスチックネット１４とその表面に積層した繊維シート１５とからなるものが好ましい例として挙げられる。この通水材１３において水及び空気は、プラスチックネット１４の表面に積層した繊維シート１５側から侵入し、プラスチックネット１４と繊維シート１５との隙間、及び繊維シート１５の構成繊維相互間を通して移動するようになる。
【００４２】
この通水材１３の一端側には真空ポンプ１６が連結されている。図２に示すように、真空ポンプ１６は通水材１３の一端側に直接連結されず、真空タンク１７を介している。つまり真空ポンプ１６からの負圧が排水ポンプ（図示しない）を備える真空タンク１７を介して通水材１３へと伝達されるようになっている。そしてこの作用により水及び空気が通水材１３へと入り込み、同通水材１３内を移動して真空タンク１７へと排出され、排水ポンプ（図示しない）によってタンク１７外へ排出されるようになっているのである。
【００４３】
次いで、ｃ）、ｄ）の工程を行う。つまり図４に示すように、鉛直ドレーン材１１の上端部１１ａ及び通水材１３を砂層２１で覆い、地盤Ａ上を前記鉛直ドレーン材１１の上端部１１ａ、通水材１３及び砂層２１とともに気密シート１８で覆うのである。ここで気密シート１８は、空気が透過できない素材であるならば、合成樹脂シート、繊維基材表面に合成樹脂フィルムをラミネートしたものなど何でもよい。
【００４４】
次いで、ｅ）の工程、すなわち気密シート１８で地盤Ａ上を覆った状態で真空ポンプ１６を作動させるのである。真空ポンプ１６が作動すると、真空ポンプ１６からの負圧が排水ポンプを備える真空タンク１７を介して通水材１３へと伝達され、地盤Ａ上面は負圧状態となり、地盤Ａ中における間隙水圧との間には差が生じるようになる。
【００４５】
そしてこの圧力差によって、地盤Ａ中に造成された鉛直排水壁を通して地盤Ａ中の水と空気が、図４中矢印で示したように、地盤Ａ表面へと吸い出され、地盤表面の水と空気は、鉛直ドレーン材上端部１１ａと接触するように水平状に配された通水材１３を通って真空タンク１７へと排出されるようになる。
【００４６】
真空ポンプ１６は勿論連続して作動させてもよいが、間欠的に作動させることもできる。図５に示すように、地盤Ａ表面が負圧の状態となり、その圧力差によって地盤Ａ中の水と空気が地盤Ａ表面へと吸い出されると、地盤、特に鉛直ドレーン材１１の周りは、地盤Ａを構成する粒子間隙が狭くなり、水と空気が通り難くなる。この結果、地盤Ａ中に残存する水と空気は、圧力差によっても十分に吸い出されなくなる。
【００４７】
真空ポンプを間欠的に作動させることで、地盤Ａ上面は常圧及び負圧の状態が交互に造り出されることになる。負圧の状態から常圧の状態へと変わるときには、空気が一気に入り込むことになる。このため、地盤Ａにはその圧力差によって空気が一気に入り込むことになり、このときの衝撃力が地盤Ａに作用して地盤Ａを揺り動かし、この結果図６に示すように地盤Ａ、特に鉛直ドレーン材１１周りの地盤Ａを構成する粒子間隙は広がり、水と空気は通り易くなる。
【００４８】
そこで、再び真空ポンプ１６を作動させることで、地盤Ａ表面が常圧の状態から負圧の状態へと変わることで、その圧力差によって地盤Ａ中の水と空気が吸い出されるようになる。このように真空ポンプを間欠的に作動させることで、地盤中の水と空気はより効率的に吸い出されることになる。
【００４９】
また真空ポンプを間欠的に作動させることで、地盤Ａ上面に常圧及び負圧の状態を交互に造り出す場合、負圧の状態から常圧の状態へと変わるときに、圧力差によって空気が一気に入り込むだけではなく、さらに積極的に空気を送り込むようにすることもできる。この場合には、地盤に作用する衝撃力もより大きくなり、地盤、特に鉛直ドレーン材１１周りの地盤Ａを構成する粒子間隙はより大きく広がり、水と空気はより通り易くなる。
【００５０】
この結果、より効果的に地盤中の水と空気の吸い出しができると共に、地盤上面をより速く常圧の状態へと戻すことができる。
【００５１】
また、地盤Ａを揺り動かす別の方法としては、鉛直ドレーン材１１自体を振動させる方法がある。この場合も地盤Ａ、特に鉛直ドレーン材１１周りの地盤を構成する粒子間隙は広がり、水と空気は通り易くなる。尚、鉛直ドレーン材を振動させる方法と前述の真空ポンプを間欠的に作動させる方法を併用したならば、より効果的に地盤Ａ中の水及び空気の吸い出しを行うことができる。
【００５２】
上述の如く地盤Ａ中の水と空気が地盤Ａ表面へと吸い出されることで、地盤Ａは、図７に示すように水と空気が吸い出された分だけ圧密沈下し、ここに凹部３０が造り出されることになる。
【００５３】
この後、Ｆ）の工程を行う。すなわち図８に示すように、前記軟弱地盤Ａの圧密沈下により造られた凹部３０内に土砂２２を撒き出す。これにより、地盤Ａ上には土砂２２よりなる層によって圧密載荷重が加わり、さらに地盤Ａの圧密脱水が行われるようになる。尚、土砂２２を撒き出す場合、土砂２２が周囲に広がらないように、改良区域を取り囲むように壁を設けておいてもよい。
【００５４】
次に、ｇ）の工程、すなわち図９に示す如く、前記土砂２２よりなる層中に前記気密シート１８を貫通して前記砂層２１に至る深さまで鉛直ドレーン材２４を打設するのである。この場合、鉛直ドレーン材２４の打設は、前述の鉛直ドレーン材１８の打設と同じ要領で行う。そして、ｈ）の工程、つまり前記真空ポンプ１６を作動させるのである。これにより真空ポンプ１６からの負圧が真空タンク１７を介して通水材１３へと伝達され、地盤Ａ上面は負圧状態となる。地盤Ａ上面の負圧力は、砂層２１中の前記通水材１３に上端部１１ａが接触する地盤Ａ中の鉛直ドレーン材１８とともに、砂層２１中に打ち込まれた鉛直ドレーン材２４にも伝わり、これら鉛直ドレーン材１８、２４を介して、地盤Ａ及び土砂２２よりなる層中の水及び空気が排出されるようになる。
【００５５】
尚、図９に示す態様では、土砂２２よりなる層の上面に砂層２１を覆う気密シート１８と同じ気密シート２５で覆われており、これにより真空ポンプ１６からの負圧力が確実に土砂２２よりなる層中に伝わり、より効果的な脱水が行えるようになっている。
【００５６】
次いで図１０に示すように、図８及び図９に示す土砂２２の撒き出し、鉛直ドレーン材２４の砂層２１への打設、及び真空ポンプ１６からの負圧力による排水によって地盤Ａ及び土砂２２よりなる層の圧密沈下が生じた後、再度上述の気密シート２５上への土砂の撒き出し、土砂層への鉛直ドレーン材の打設、及び地盤上面における負圧状態の造出といった操作を繰り返すのである。これにより、地盤及び土砂層は土砂による圧密載荷重と負圧力とによって圧密脱水が効果的に進行し、硬化地盤へと改良されるようになる。
【００５７】
尚、各工程に使用される鉛直ドレーン材、通水材及び気密シートのいずれか又は全てを生分解性成形材料により構成することもできる。生分解性成形材料とは土中又は水中に存在する微生物や水分などにより容易に分解してしまう材料をいう。この生分解性成形材料によって構成された鉛直ドレーン材、通水材及び気密シートを用いて、上述の方法に従い改良工法を施工した場合、鉛直ドレーン材、通水材及び気密シートを構成する生分解性成形材料が、地盤内の土中又は水中に存在する微生物や水分などにより容易に分解してしまうため、これらの部材を撤去する必要がなく、軟弱地盤の改良に要する費用と手間とを大幅に削減することができる。
【００５８】
また生分解性成形材料としては、芋類、米麦類、コーン類などの澱粉質、澱粉に酢酸ビニルなどのビニルモノマーを共重合させた澱粉質誘導体、パルプ、セルロースなどの植物繊維又は植物粉末、天然ゴム、アラビアゴムなどの植物性高分子、ガゼイン、ゼラチン、グルテンなどの動物性タンパク質といった天然高分子を主体とするものが好ましい。というのは、これら天然高分子を主体とするものにあっては、施工後に地盤内で分解しても環境に悪影響を与えることがないからである。
【００５９】
尚、本発明の軟弱地盤の改良工法を施工した後（地盤を十分に減圧した後）、必要に応じて前記砂層にセメント粉末またはセメントミルクを、地盤の減圧様態を利用して注入すれば、砂層の液状化を防止することができる。
【００６０】
尚、本発明の軟弱地盤の改良工法を、埋立造成区域などの軟弱地盤に適用する場合、埋立造成時には、埋立造成区域の周囲を浚渫することから、その際に生じる浚渫泥を気密シート上に撒き出す土砂とすればよい。これにより、軟弱地盤の改良と浚渫泥の処理とが同時に行えるようになる。また、河川や港湾などの浚渫工事の際に生じた浚渫泥を、本発明の地盤改良工法を適用するときに、気密シート上に投入される圧密載荷重（土砂）として用いることもできる。
【００６１】
尚、上に示したものは単なる説明例にすぎず、例えば鉛直ドレーン材１１の上端部１１ａと通水材１３との位置が施工時にズレてしまわないように、これらに固定手段を設けたりするなど、特許請求の範囲に記載された範囲で自由に変更することができる。
【００６２】
次に、請求項７〜１２記載の発明の改良工法を説明する。この発明の実施例を図１２〜図１５に示した。この改良工法は、以下のａ）〜ｆ）の工程を有することを特徴とするものである。まず最初に、ａ）の工程について説明する。ａ）の工程では、図１２及び図１３に示すように、圧密沈下後の地盤Ａの凹部３０底面に、真空ポンプ４０と連結した真空タンク３２（水中ポンプ内蔵、以下同様）と、この真空タンク３２と接続した第１の排水材３３ａとを設置すると共に、この第１の排水材３３ａと接するように、所定の間隔をおいて第１の水平ドレーン材３４ａを敷設する。尚、この例において、真空タンク３２は、図１２に示すように凹部３０底面のほぼ中央に設置した。これは、通常、中央部が最も沈下量が大きくなるからである。
【００６３】
尚、ここで軟弱地盤を圧密沈下させて、地盤に凹部を造成する方法は、地盤中に鉛直ドレーン材を打設し、この地盤上に土砂などの加重を載加して地盤中の水を圧密脱水する方法や真空圧密脱水による方法など、まったく任意である。本実施例では、前述の図１〜図７に示す工法を用いた。又、本例では、図１〜図７に示す工法で用いた真空ポンプ１６を、そのまま本工法の真空ポンプ４０として利用した。尚、地盤の沈下量、即ち凹部３０の深さとしては、１ｍ以上が好ましい。
【００６４】
この例において、真空タンク３２と真空ポンプ４０とは、耐圧ホース４１を介して連結されている。また第１の排水材３３ａには、多数の孔（図示しない）を有する管体であり、その周面には不織布などの繊維シートが張り付けられて孔及び管の目詰まりを防止しているものを用いた。図１２及び図１３の例では、凹部３０底部の長さ方向に間隔をおいて３本の第１の排水材３３ａを配置したが、凹部の大きさや深さに応じて、複数本縦方向に並設したり、縦横格子状に配したり、あるいは上部及び下部に平行して配置したりすることもできる。
【００６５】
また凹部３０の底部には、前記第１の排水材３３ａに接触するように、第１の水平ドレーン材３４ａを所定の間隔、好ましくは０．７〜１．０ｍの間隔を置いて敷設する。この第１の水平ドレーン材３４ａは、幅が１０〜３０ｃｍの帯状をなしており、プラスチックネットとその両表面に積層した繊維シートとからなり、後述する土砂層内の水分及び空気が、プラスチックネットと繊維シートとの間隙、繊維シートを構成する繊維間隙を通して侵入し、かつ移動するようにしたもの（尚、繊維シートには、不織布、織物、編物、紙などを用いることができる。）、あるいは同じく樹脂ネットを用い、このプラスチックネットの一方面側のみに繊維シートを積層一体化したものなどを適用することができる。尚、第１の水平ドレーン材３４ａ相互の間隔は、土質定数に従って適宜変更する。
【００６６】
図１２及び図１３に示すように、第１の水平ドレーン材３４ａは、縦横に０．７〜１．０ｍの間隔で格子状に配列して、各交差点を止め金（図示しない）で止めて固定した網目状として用いることもできる。
【００６７】
尚、水平ドレーン材３４ａは、凹部３０底部にのみ配されているだけでも良いが、凹部３０の底部及びその周辺部分にも敷設して、同水平ドレーン材３４ａで凹部３０（撒き出される土砂層３５）の全体を取り囲むようにすることもできる。この場合、凹部３０内に撒き出される土砂層３５が、底部のみならず、その周辺部からも水分及び空気の吸い出しが行われることになり、より効率的な水分及び空気の除去ができる。
【００６８】
この第１の水平ドレーン材３４ａと前記第１の排水材３３ａとは、例えば排水材３３ａ上に第１の水平ドレーン材３４ａを直接接続する態様を採ることができる。この場合、第１の排水材３３ａと第１の水平ドレーン材３４ａは、単に積層状態としておいても良いが、止め金（図示しない）などで相互を固定しておいても良い。また、第１の水平ドレーン材３４ａを敷設しておき、この上に排水材３３ａを配置し、この上に砂の層１３を設けるという態様も採ることもできる。
【００６９】
次に、前記凹部３０内に土砂３５を撒き出す。土砂３５の撒き出しにより、地盤Ａ上には土砂３５による圧密載荷重が加わり、さらに地盤Ａの圧密脱水が行われるようになる。この土砂３５の撒き出し量、換言すれば土砂３５よりなる層の厚さは任意である。土砂層の厚さが薄ければ、処理は速いものの、１回の処理量は少なくなり、土砂層の厚さが厚ければ、処理は遅くなるので、必要な処理量を考慮して適宜決定すると良い。具体的には１〜２ｍの厚さが好ましい。
【００７０】
次に、前記土砂層上面を気密シート３６で覆う。気密シートとしては、空気が透過できない素材であるならば、合成樹脂シート、繊維シート表面に合成樹脂フィルムをラミネートしたものなど何でも良い。この気密シート３６で、土砂層上面を覆うことで、凹部３０内は気密状態となり、より効率的な排水がなされるようになる。
【００７１】
この後、ｅ）の工程、すなわち真空ポンプ４０を作動させる。これにより、真空ポンプ４０からの負圧が真空タンク３２を介して第１の排水材３３ａに伝わり、この第１の排水材３３ａに接続する第１の水平ドレーン材３４ａを通して土砂層内の水分及び空気が、図１３中矢印で示すように、第１の水平ドレーン材３４ａへと吸い出され、第１の排水材３３ａ、真空タンク３２、耐圧ホース４１を介して排水され、土砂層が固化するようになっている。
【００７２】
次に、ｉ）の工程、すなわち図１４に示すように、前記固化した土砂３５よりなる層上面に、第２の排水材３３ｂを設置し、この第２の排水材３３ｂに接するように、所定の間隔をおいて第２の水平ドレーン材３４ｂを敷設する。また、可撓管３７を介して前記第１の排水材３３ａと第２の排水材３３ｂとを接続する。
【００７３】
この後、ｊ）、ｋ）の工程、つまり前記凹部内（固化した土砂３５の層の上面）に再度土砂４２を撒き出し、土砂４２からなる層の上面を気密シート４３で覆い、真空ポンプ４０を作動させるのである。これにより、真空ポンプ４０からの負圧が、真空タンク３２、第１、第２の排水材３３ａ、３３ｂ、第１、第２の水平ドレーン材３４ａ、３４ｂ、可撓管３７を介して土砂３５、４２からなる層に伝わり、図１４中矢印に示すように、土砂層中の水分と空気が、第１、第２の水平ドレーン材３４ａ、３４ｂへと吸い出され、第１、第２の排水材３３ａ、真空タンク３、耐圧ホース４１を介して排水され、土砂３５、４２からなる層が固化するようになっている。勿論この場合も、固化した土砂３５の層の上面への土砂４２の撒き出しにより、地盤Ａには、土砂３５の荷重に加え、土砂４２の荷重が加わることになり、この荷重の載加により、地盤Ａの圧密脱水も進行することになる。
【００７４】
次いで、図１５に示すように、上記ｉ）、ｊ）、ｋ）の工程を繰り返すのである。これにより、地盤Ａは、繰り返し載加される土砂による圧密載荷重によって圧密脱水が効果的に進行し、硬化地盤へと改良されるようになる。同時に地盤Ａ上の土砂層も、土砂による圧密載荷重と負圧力とによって圧密脱水が効果的に進行し、盛土材などに再生利用ができるまでに固化処理がなされるようになる。
【００７５】
また、図１５に示すように、固化した土砂をそのまま盛土材として用い、軟弱地盤Ａ上に堤防を造成することができる。
【００７６】
尚、前記ｃ）〜ｆ）の工程を繰り返す毎に、地盤Ａの凹部３０底面に設置した真空タンク３２は、図１３〜図１５に示すように、地盤Ａと共に沈下することになる。真空タンク３２の沈下に伴い、真空ポンプ４０による負圧能力も低下していくことになる。というのは真空ポンプ４０は本来負圧発生手段であるが、沈下した深さ（高さ）分だけ、地盤間隙水を揚水しなければならなくなり、その揚水に真空ポンプ４０の負圧力が利用され、その結果として真空ポンプ４０による負圧能力も低下することになるからである。このような不具合の発生を解消するため、本例では、水中ポンプ（図示しない）を内蔵した真空タンク３２を設置している。これにより真空タンク３２内の間隙水は、常時、水中ポンプの稼働によって排水されるので、真空ポンプ４０による真空度ロスを軽減することができる。尚、水中ポンプが故障したときに対処すべく、真空タンク内の底部に耐圧ホースを設置して地上（外側）まで配管しておくとよい。また本例では、タンク内に水中ポンプを設置した真空タンクを採用したが、地盤間隙水を排水するための排水ポンプを備えるものならば何でも良く、例えばタンク外部に排水ポンプを付設した真空タンク、あるいは地上に設置した排水ポンプと連結させた真空タンクなども用いることができる。
【００７７】
尚、各工程に使用される第１、第２の水平ドレーン材、第１、第２の排水材、可撓管、及び気密シートのいずれか又は全てを生分解性成形材料により構成することもできる。生分解性成形材料とは土中又は水中に存在する微生物や水分などにより容易に分解してしまう材料をいう。この生分解性成形材料によって構成された第１、第２の水平ドレーン材、第１、第２の排水材、可撓管、及び気密シートを用いて、上述の方法に従い改良工法を施工した場合、第１、第２の水平ドレーン材、第１、第２の排水材、可撓管、及び気密シートを構成する生分解性成形材料が、地盤、土砂内の土中又は水中に存在する微生物や水分などにより容易に分解してしまうため、これらの部材を撤去する必要がなく、軟弱地盤の改良に要する費用と手間とを大幅に削減することができる。
【００７８】
また生分解性成形材料としては、芋類、米麦類、コーン類などの澱粉質、澱粉に酢酸ビニルなどのビニルモノマーを共重合させた澱粉質誘導体、パルプ、セルロースなどの植物繊維又は植物粉末、天然ゴム、アラビアゴムなどの植物性高分子、ガゼイン、ゼラチン、グルテンなどの動物性タンパク質といった天然高分子を主体とするものが好ましい。というのは、これら天然高分子を主体とするものにあっては、施工後に地盤内で分解しても環境に悪影響を与えることがないからである。
【００７９】
尚、請求項７〜１２記載の改良工法を、埋立造成区域などの軟弱地盤に適用する場合、埋立造成時には、埋立造成区域の周囲を浚渫することから、その際に生じる浚渫泥を凹部内に撒き出す土砂とすればよい。これにより、軟弱地盤の改良と浚渫泥の処理とが同時に行えるようになる。また、河川や港湾などの浚渫工事の際に生じた浚渫泥を、この改良工法を適用するときに、凹部内に撒き出す土砂として用いることもできる。
【００８０】
【発明の効果】
請求項１〜６記載の軟弱地盤の改良工法にあっては、ａ）〜ｈ）の工程を有することから、土砂層による圧密載荷重と負圧力とによって地盤及び土砂層の圧密脱水が効果的に進行し、より効率的な軟弱地盤の硬化地盤への改良がなされる。
【００８１】
また、上記工法においてｆ）、ｇ）、ｈ）の工程を繰り返すことで、土砂層による圧密載荷重と負圧力とによる軟弱地盤及び土砂層の圧密脱水はさらに進行し、より確かな硬化地盤への改良がなされるようになる。
【００８２】
また、土砂層が浚渫泥によるものの場合には、上記圧密載荷重と負圧力とによる圧密脱水で、地盤改良と同時に浚渫泥の処理も行うことができる。
【００８３】
また、前記各工程に使用される鉛直ドレーン材、通水材及び気密シートのいずれか又は全てに、生分解性成形材料（特に好ましくは天然高分子）を用いたならば、これらの部材が地盤内で容易に分解してしまうので、これらの部材を撤去する必要がなく、軟弱地盤の改良に要する費用と手間とを大幅に削減することができる。
【００８４】
また、上記工法において、真空ポンプを間欠的に作動させることもでき、この場合、地盤上面は、負圧の状態と常圧の状態とが交互に造り出されることになる。負圧の状態から常圧の状態に変わるとき、その圧力差によって地盤中に空気が一気に入り込むことになり、その衝撃力によって脱水により閉塞状態となっていた地盤を構成する粒子間隔が広がり、地盤中の水及び空気の排出経路が確保され、より効率的な水及び空気の排出がなされるようになる。
【００８５】
（削除）
【００８６】
請求項７〜１２記載の軟弱地盤の改良工法にあっては、ａ）〜ｆ）の工程を有することから、圧密沈下が大きな場合でも、土砂層による圧密載荷重と負圧力とによって地盤及び土砂層の圧密脱水が効果的に進行し、効率的な軟弱地盤の硬化地盤への改良がなされる。
【００８７】
また、上記工法においてｄ）ｅ）ｆ）の工程を繰り返すことで、より効果的でかつ確実な地盤の改良がなされるようになる。
【００８８】
また、土砂層が浚渫泥によるものの場合には、上記圧密載荷重と負圧力とによる圧密脱水で、地盤改良と同時に浚渫泥の処理も行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】地盤中に鉛直ドレーン材を打設した状態を示す断面図。
【図２】鉛直ドレーン材上端部と接触するように平行状に通水材を配置した状態を示す断面図。
【図３】通水材を示す要部拡大断面図。
【図４】地盤上を前記鉛直ドレーン材上端部及び通水材とともに気密シートで覆った状態を示す断面図。
【図５】水と空気が吸い出された後の鉛直ドレーン材周りの地盤を示す模式図。
【図６】負圧状態から常圧の状態へ戻すことにより、鉛直ドレーン材周りの地盤を構成する粒子間隙を広げた状態を示す模式図。
【図７】本発明の改良工法により圧密沈下した地盤の凹部を示す断面図。
【図８】圧密沈下した地盤の気密シート上に土砂を撒き出した状態を示す断面図。
【図９】土砂層中に鉛直ドレーン材を打設すると共に土砂層上面を気密シートで覆った状態を示す断面図。
【図１０】圧密沈下した地盤の凹部を示す断面図。
【図１１】圧密沈下した凹部内にさらに土砂を撒き出した状態を示す断面図。
【図１２】圧密沈下した凹部内に第１の排水材、真空タンクを設置する共に、第１の水平ドレーン材を敷設した状態を示す平面図。
【図１３】同じく断面図。
【図１４】固化後の土砂層の上面に第２の排水材を設置する共に、第２の水平ドレーン材を敷設した状態を示す平面図。
【図１５】固化した土砂を盛土材として、軟弱地盤上に堤防を造成した状態を示す断面図。
【図１６】従来の軟弱軟弱地盤の改良施工装置を示す断面図。
【符号の説明】
１１、２４・・・鉛直ドレーン材
１３・・・通水材
１６、４０・・・真空ポンプ
１７・・・真空タンク
１８、２５、３６、４３・・・気密シート
２１・・・砂層
２２、２６、３５、４２・・・土砂
３０・・・凹部
３２・・・真空タンク（水中ポンプ内蔵）
３３ａ、３３ｂ・・・排水材
３４ａ、３４ｂ・・・水平ドレーン材
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば湖沼周囲の埋立造成区域などの軟弱地盤に多量に含まれる水と空気とを排出することで、硬質地盤へと改良する軟弱地盤の改良工法に関する。詳細には軟弱地盤に含まれる水と空気とを効率よく、しかも確実に排出することができる軟弱地盤の改良工法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来、軟弱軟弱地盤の改良工法としては、サンドドレーン工法やペーパードレーン工法が代表的なものとして挙げられるバーチカルドレーン工法がある。サンドドレーン工法は、軟弱地盤中に適当な間隔で鉛直方向に数多くのサンドパイル（人工的に設けた砂柱）を設置し、このサンドパイルを通して地盤中の水を抜き取って地盤の圧密と強度増加を促進し、硬質地盤へと改良する方法である。
【０００３】
一方、ペーパードレン工法は、軟弱な地盤の圧密を促進するためのものであり、厚さ３ｍｍ、幅１００ｍｍ程度の帯状原紙の中に縦方向に連続した通水孔を設けたカードボードをマンドレルによって適当な間隔に打ち込み設置し、このカードボードを通して地盤中の水を抜き取るようにしたものである。
【０００４】
ところが、これらサンドドレーン工法やペーパードレーン工法などのバーチカルドレーン工法にあっては、処理を開始した当初はよいが、水の抜き取りが進行するにつれて、地盤中に水の通路となるべき間隙がなくなり、遂には排水されないという不具合が生じていた。
【０００５】
そこで、排水効率をさらに高める目的で提案されたのが図１６に示す改良工法である。この方法は、プラスチックドレーンを打設した後、カードボード１の上端部１ａにこれと接触するように水平状に真空ポンプ３に連結した有孔管２を配置し、これらカードボード１及び有孔管２を砂層４で覆うようにしたものであり、真空ポンプ３に連結した有孔管２を通して地盤Ａ上面を負圧とすることで、地盤Ａ中における間隙水圧との差を大きくし、地盤Ａ中の水をカードボード１及び有孔管２を介して排水するようにしたものである。
【０００６】
しかしながら、真空ポンプ３に連結した有孔管２は砂層４で覆われているだけであり、地盤Ａ上面に十分な負圧環境を創り出すことができない。また有孔管２の孔５が砂や地盤Ａ内からの土砂などで目詰まりを生じることもあり、地盤Ａの深部まで圧力差による水の吸い出し効果が得られないなどの不具合があり、十分な排水ができないことがあった。
【０００７】
また、図面に示した改良工法の場合には、地盤Ａ上面に負圧環境を創り出すために強力な吸引力で吸引しなければならず、しかも地盤Ａ中の排水が完了するまでの間中吸引しつづけることから、真空ポンプ３を作動させるために消費される電力、軽油も多く、地盤上面に負圧環境を創り出すために要する費用は莫大なものとなっていた。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、地盤中に含まれる水と空気とを効率よく、しかも確実に排出することができる軟弱地盤の改良工法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
また、例えば湖沼周囲の埋立造成区域などの軟弱地盤にあっては、地盤中に多量の水と空気とが含まれており、このような地盤改良には、上述の費用や労力だけではなく、３ヶ月から半年、場合によっては１年といった長期に渡る施工期間を必要としていた。
【００１０】
また、埋立造成時には、埋立造成区域の周囲を浚渫することから、その際に生じる浚渫泥の処理には、別に設けた浚渫泥用の処理プールに運び入れて処理しなければならず、その手間だけでも大変な労力と時間と費用とを必要としていた。
【００１１】
本発明の他の目的は、例えば湖沼州の埋立造成区域などの軟弱地盤を硬質地盤へと改良するとともに、その際に生じる浚渫泥、（あるいは別の工事や浚渫作業などに伴って生じた浚渫泥であってもよい）も確実に処理することができる軟弱地盤の改良工法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、以下のａ）〜ｈ）の工程を有することを特徴とする軟弱地盤の改良工法をその要旨とした。
ａ） 鉛直ドレーン材を上端部を残して地盤中に所定の間隔をおいて打設することにより、地盤中に鉛直排水壁を造成する工程、 ｂ） 前記鉛直ドレーン材上端部と接触するように水平状に真空ポンプに連結した通水材を配置する工程、
ｃ） 前記鉛直ドレーン材上端部及び通水材を砂層で覆う工程、 ｄ） 前記地盤上を前記鉛直ドレーン材上端部、通水材及び砂層とともに気密シートで覆う工程、
ｅ） 前記真空ポンプを作動させて地盤上面に負圧の状態を造り出す工程、
ｆ） 前記地盤の圧密沈下後の凹部内に土砂を撒き出す工程、
ｇ） 前記土砂層に前記気密シートを貫通して前記砂層に至る深さまで鉛直ドレーン材を打設する工程、
ｈ） 前記真空ポンプを作動させて前記地盤上面に負圧の状態を造り出し、前記土砂層中に打設した鉛直ドレーン材を介して土砂層中の水及び空気を排出させる工程。
【００１３】
請求項２記載の発明は、ｆ）、ｇ）、ｈ）の工程を繰り返すことを特徴とする軟弱地盤の改良工法をその要旨とした。
【００１４】
請求項３記載の発明は、気密シート上に撒き出す土砂が浚渫泥であることを特徴とする軟弱地盤の改良工法をその要旨とする。
【００１５】
請求項４記載の発明は、各工程に使用される鉛直ドレーン材、通水材及び気密シートのいずれか又は全てが、生分解性成形材料よりなることを特徴とする軟弱地盤の改良工法をその要旨とした。
【００１６】
請求項５記載の発明は、生分解性成形材料が天然高分子を主体とすることを特徴とする軟弱地盤の改良工法をその要旨とした。
【００１７】
請求項６記載の発明は、真空ポンプを間欠的に作動させることで、地盤上面に常圧及び負圧の状態を交互に造り出す工程をさらに含むことを特徴とする軟弱地盤の改良工法をその要旨とした。
【００１８】
（削除）
【００１９】
（削除）
【００２０】
請求項７記載の発明は、以下のａ）〜ｆ）の工程を有することを特徴とする軟弱地盤の改良工法をその要旨とした。
ａ） 圧密沈下後の地盤の凹部底面に、真空ポンプと連結し、排水ポンプを備える真空タンクと、同真空タンクと接続した第１の排水材とを設置すると共に、この第１の排水材と接するように、所定の間隔をおいて第１の水平ドレーン材を敷設する工程、
ｂ） 前記地盤の凹部内に土砂を撒き出す工程、
ｃ） 前記真空ポンプを作動させて、真空タンク、第１の排水材、第１の水平ドレーン材を介して土砂層に含まれる水分及び空気を除去し、土砂層を固化させる工程、
ｄ） 前記固化した土砂上面に、第２の排水材を設置し、この第２の排水材に接するように、所定の間隔をおいて第２の水平ドレーン材を敷設すると共に、前記第２の排水材と前記第１の排水材とを可撓管を介して接続する工程、
ｅ） 前記凹部内に再度土砂を撒き出す工程、
ｆ） 前記真空ポンプを作動させて、真空タンク、第１、第２の排水材、第１、第２の水平ドレーン材、可撓管を介して土砂層に含まれる水分及び空気を除去し、土砂層を固化させる工程。
【００２１】
請求項８記載の発明は、ａ）の工程における地盤を圧密沈下させて地盤に凹部を造成する工法が、以下のア）〜オ）の工程からなることを特徴とする軟弱地盤の改良工法をその要旨とした。
ア） 鉛直ドレーン材を上端部を残して地盤中に所定の間隔をおいて打設することにより、地盤中に鉛直排水壁を造成する工程、
イ） 前記鉛直ドレーン材上端部と接触するように水平状に真空ポンプに連結した通水材を配置する工程、
ウ） 前記鉛直ドレーン材上端部及び通水材を砂層で覆う工程、 エ） 前記地盤上を前記鉛直ドレーン材上端部、通水材及び砂層とともに気密シートで覆う工程、
オ） 前記真空ポンプを作動させて地盤上面に負圧の状態を造り出す工程。
【００２２】
請求項９記載の発明は、ｄ）、ｅ）、ｆ）の工程を繰り返すことを特徴とする軟弱地盤の改良工法をその要旨とした。
【００２３】
請求項１０記載の発明は、圧密沈下後の地盤の凹部内に撒き出す土砂が浚渫泥であることを特徴とする軟弱地盤の改良工法をその要旨とした。
【００２４】
請求項１１記載の発明は、各工程に使用される第１、第２の水平ドレーン材、第１、第２の排水材及び可撓管のいずれか又は全てが、生分解性成形材料よりなることを特徴とする軟弱地盤の改良工法をその要旨とした。
【００２５】
請求項１２記載の発明は、生分解性成形材料が天然高分子を主体とすることを特徴とする軟弱地盤の改良工法をその要旨とした。
【００２６】
【発明の実施の形態】
（作用）
請求項１〜６記載の軟弱地盤の改良工法にあっては、地盤上面が、鉛直ドレーン材上端部及び通水材とともに気密シートで覆われるとともに、通水材に連結された真空ポンプが作動して真空引きされることから、地盤上面は負圧の状態となり、地盤中における間隙水圧との間には差が生じるようになる。
【００２７】
そしてこの圧力差によって、鉛直ドレーン材を上端部を残して地盤中に所定の間隔をおいて打設することにより、地盤中に造成された鉛直排水壁を通して地盤中の水と空気が地盤表面へと吸い出されるようになっている。地盤表面の水と空気は、鉛直ドレーン材上端部と接触するように水平状に配された通水材を通って真空タンクへと排出されるようになっている。
【００２８】
地盤中の水と空気が地盤表面へと吸い出されると、地盤は水と空気が吸い出された分だけ圧密沈下し、凹部が形成されることになる。この後、圧密沈下後の凹部に土砂を撒き出す。これにより、地盤上には土砂による圧密載荷重が加わり、地盤の圧密脱水はさらに進行し、圧密沈下が促進することになる。
【００２９】
また凹部内に撒き出された土砂層中の水及び空気は、この土砂層に、前記気密シートを貫通して前記砂層に至る深さまで鉛直ドレーン材を打設し、前記真空ポンプを作動させて前記地盤上面に負圧の状態を造り出すことで、前記鉛直ドレーン材を介して排出されるようになっている。
【００３０】
そして上述の気密シート上への土砂の撒き出し、土砂層への鉛直ドレーン材の打設、及び地盤上面における負圧状態の造出といった操作を繰り返すことにより、地盤及び土砂層は土砂層による圧密載荷重と負圧力とによって圧密脱水が効果的に進行し、硬化地盤へと改良されるようになっている。
【００３１】
また、土砂層が浚渫泥によるものの場合には、上記圧密載荷重と負圧力とによる圧密脱水で、地盤改良と同時に浚渫泥の処理も行うことができるようになっている。
【００３２】
請求項７〜１２記載の軟弱地盤の改良工法にあっては、圧密沈下後の地盤の凹部底面に、真空ポンプと連結し、排水ポンプを備えた真空タンクと、同真空タンクと接続した第１の排水材とが設置され、この第１の排水材と接するように、所定の間隔をおいて第１の水平ドレーン材が敷設され、当該凹部内に土砂が撒き出され、前記真空ポンプが作動して真空引きされることから、真空タンク、第１の排水材及び第１の水平ドレーン材を介して土砂層中の水及び空気が排出され、土砂層は固化するようになる。また同時に、凹部内に撒き出された土砂層による圧密載荷重によって地盤の圧密脱水が効果的に進行し、硬化地盤へと改良されるようになっている。
【００３３】
土砂層の固化と軟弱地盤の硬化により圧密沈下がさらに進行した凹部内（固化した土砂層の上面）に、第２の排水材が設置され、この第２の排水材に接するように、所定の間隔をおいて第２の水平ドレーン材が敷設され、前記第２の排水材と前記第１の排水材とが可撓管を介して接続され、この凹部内に再度土砂が撒き出され、前記真空ポンプが作動して真空引きされることから、真空タンク、第１、第２の排水材及び第１、第２の水平ドレーン材、可撓管を介して新たに撒き出された土砂層中の水及び空気が排出され、土砂層は固化するようになる。また同時に、さきに撒き出された土砂層からの水及び空気の排出も行われ、さらに凹部内に再度撒き出された土砂層による圧密載荷重によって地盤の圧密脱水が効果的に進行し、さらなる硬化地盤へと改良されるようになっている。
【００３４】
尚、軟弱地盤の含水量（軟弱さ）によっては、上記固化した土砂上面に、第３、第４、第５・・・の排水材の設置、第３、第４、第５の水平ドレーン材の敷設、凹部内への土砂の撒き出し、真空ポンプによる土砂層中の水分及び空気の除去といった操作を繰り返すことで、より効果的でかつ確実な地盤の改良がなされるようになる。
【００３５】
また、土砂層が浚渫泥によるものの場合には、上記圧密載荷重と負圧力とによる圧密脱水で、地盤改良と同時に浚渫泥の処理も行うことができるようになっている。
【００３６】
尚、上記請求項７〜１２記載の工法においては、真空タンクとして排水ポンプを備えたものを採用している。これは、圧密による地盤の沈下が大きくても、凹部内に設置した真空タンク（排水ポンプ）の稼働により真空度ロスが軽減できるようにするためである。すなわち、図１３〜図１５に示すように、圧密による地盤Ａの沈下に伴って真空タンク３２も沈下することになる。真空タンク３２の沈下に伴い、本来負圧発生手段である真空ポンプ４０は、沈下した深さ（高さ）分だけ、地盤間隙水を揚水しなければならなくなる。そして、その揚水に真空ポンプ４０の負圧力が利用され、その結果として真空ポンプ４０による負圧能力も低下することになるのである。このような不具合が発生することがないよう、本発明では、排水ポンプを備えた真空タンク３２を採用し、これにより真空タンク３２内の間隙水が、常時、排水ポンプの稼働によって排水されて、真空ポンプ４０の真空度ロスを軽減しているのである。
【００３７】
以下、本発明の軟弱地盤の改良工法（以下単に改良工法という）を図面に示した一実施例に従って詳細に説明する。尚、図１〜図１５に示す実施例は、湖沼周囲の軟弱地盤の改良例を図示したものであり、同改良例では、地盤上に撒き出す土砂として湖沼からの浚渫泥を用いることで、軟弱地盤の改良と同時に湖沼からの浚渫泥の処理も行っている。
【００３８】
図１〜図１１には、請求項１〜６記載の発明の改良工法の実施例を示した。請求項１記載の改良工法は、以下のａ）〜ｈ）の工程を有することを特徴とするものである。図１に示すように、ａ）の工程、すなわち地盤中に鉛直排水壁を造成する工程は、鉛直ドレーン材１１を上端部１１ａを残して地盤Ａ中に所定の間隔をおいて打設することからなる。鉛直ドレーン材１１としては、従来より使用されているドレーン材を用いることができる。その中でもプラスチックドレーン材は、図１に示すように、マンドレル１２に内挿した状態で地盤Ａ中に貫入し、プラスチックドレーン材１１を地盤Ａに残したままマンドレル１２を引き上げることで打設することができ、打設作業の容易さ、目詰まりが生じ難く、確実な透水材としての機能をもつことから好ましく、本実施例ではこのドレーン材を採用している。
【００３９】
この鉛直ドレーン材１１を地盤Ａ中に所定の間隔をおいて打設することで、地盤Ａ中には所定の間隔をおいて鉛直状の排水壁が造成されることになり、各排水壁間の地盤中に含まれる水及び空気は、図１中矢印で示すように鉛直ドレーン材１１よりなる排水壁を通して地盤Ａ上面へと吸い上げられ、地盤Ａ上面に残されているドレーン材上端部１１ａより排出される。
【００４０】
次に、ｂ）の工程、すなわち、真空ポンプに連結した通水材を配置する。図２に示すように、ドレーン材上端部１１ａは地盤Ａの上面に突出している。この突出部分に通水材１３を接触するように平行状に配置するのである。通水材１３としては、水及び空気が該通水材１３の長手方向へと移動できる通路としての機能を持つものならば何でもよいが、地盤Ａ側からの水及び空気が該通水材１３内部へ侵入する口、例えば孔、スリットなどが、地盤Ａ中の砂や土砂などによって閉塞してしまい、水及び空気の通水材内部への侵入が困難となったり、同じく地盤中の砂や土砂などによって通路が閉塞して水及び空気が該通水材の長手方向へ移動できなかったりすることが少ない構造のものが好ましい。
【００４１】
具体的には図３に示すように、プラスチックネット１４とその表面に積層した繊維シート１５とからなるものが好ましい例として挙げられる。この通水材１３において水及び空気は、プラスチックネット１４の表面に積層した繊維シート１５側から侵入し、プラスチックネット１４と繊維シート１５との隙間、及び繊維シート１５の構成繊維相互間を通して移動するようになる。
【００４２】
この通水材１３の一端側には真空ポンプ１６が連結されている。図２に示すように、真空ポンプ１６は通水材１３の一端側に直接連結されず、真空タンク１７を介している。つまり真空ポンプ１６からの負圧が排水ポンプ（図示しない）を備える真空タンク１７を介して通水材１３へと伝達されるようになっている。そしてこの作用により水及び空気が通水材１３へと入り込み、同通水材１３内を移動して真空タンク１７へと排出され、排水ポンプ（図示しない）によってタンク１７外へ排出されるようになっているのである。
【００４３】
次いで、ｃ）、ｄ）の工程を行う。つまり図４に示すように、鉛直ドレーン材１１の上端部１１ａ及び通水材１３を砂層２１で覆い、地盤Ａ上を前記鉛直ドレーン材１１の上端部１１ａ、通水材１３及び砂層２１とともに気密シート１８で覆うのである。ここで気密シート１８は、空気が透過できない素材であるならば、合成樹脂シート、繊維基材表面に合成樹脂フィルムをラミネートしたものなど何でもよい。
【００４４】
次いで、ｅ）の工程、すなわち気密シート１８で地盤Ａ上を覆った状態で真空ポンプ１６を作動させるのである。真空ポンプ１６が作動すると、真空ポンプ１６からの負圧が排水ポンプを備える真空タンク１７を介して通水材１３へと伝達され、地盤Ａ上面は負圧状態となり、地盤Ａ中における間隙水圧との間には差が生じるようになる。
【００４５】
そしてこの圧力差によって、地盤Ａ中に造成された鉛直排水壁を通して地盤Ａ中の水と空気が、図４中矢印で示したように、地盤Ａ表面へと吸い出され、地盤表面の水と空気は、鉛直ドレーン材上端部１１ａと接触するように水平状に配された通水材１３を通って真空タンク１７へと排出されるようになる。
【００４６】
真空ポンプ１６は勿論連続して作動させてもよいが、間欠的に作動させることもできる。図５に示すように、地盤Ａ表面が負圧の状態となり、その圧力差によって地盤Ａ中の水と空気が地盤Ａ表面へと吸い出されると、地盤、特に鉛直ドレーン材１１の周りは、地盤Ａを構成する粒子間隙が狭くなり、水と空気が通り難くなる。この結果、地盤Ａ中に残存する水と空気は、圧力差によっても十分に吸い出されなくなる。
【００４７】
真空ポンプを間欠的に作動させることで、地盤Ａ上面は常圧及び負圧の状態が交互に造り出されることになる。負圧の状態から常圧の状態へと変わるときには、空気が一気に入り込むことになる。このため、地盤Ａにはその圧力差によって空気が一気に入り込むことになり、このときの衝撃力が地盤Ａに作用して地盤Ａを揺り動かし、この結果図６に示すように地盤Ａ、特に鉛直ドレーン材１１周りの地盤Ａを構成する粒子間隙は広がり、水と空気は通り易くなる。
【００４８】
そこで、再び真空ポンプ１６を作動させることで、地盤Ａ表面が常圧の状態から負圧の状態へと変わることで、その圧力差によって地盤Ａ中の水と空気が吸い出されるようになる。このように真空ポンプを間欠的に作動させることで、地盤中の水と空気はより効率的に吸い出されることになる。
【００４９】
また真空ポンプを間欠的に作動させることで、地盤Ａ上面に常圧及び負圧の状態を交互に造り出す場合、負圧の状態から常圧の状態へと変わるときに、圧力差によって空気が一気に入り込むだけではなく、さらに積極的に空気を送り込むようにすることもできる。この場合には、地盤に作用する衝撃力もより大きくなり、地盤、特に鉛直ドレーン材１１周りの地盤Ａを構成する粒子間隙はより大きく広がり、水と空気はより通り易くなる。
【００５０】
この結果、より効果的に地盤中の水と空気の吸い出しができると共に、地盤上面をより速く常圧の状態へと戻すことができる。
【００５１】
また、地盤Ａを揺り動かす別の方法としては、鉛直ドレーン材１１自体を振動させる方法がある。この場合も地盤Ａ、特に鉛直ドレーン材１１周りの地盤を構成する粒子間隙は広がり、水と空気は通り易くなる。尚、鉛直ドレーン材を振動させる方法と前述の真空ポンプを間欠的に作動させる方法を併用したならば、より効果的に地盤Ａ中の水及び空気の吸い出しを行うことができる。
【００５２】
上述の如く地盤Ａ中の水と空気が地盤Ａ表面へと吸い出されることで、地盤Ａは、図７に示すように水と空気が吸い出された分だけ圧密沈下し、ここに凹部３０が造り出されることになる。
【００５３】
この後、Ｆ）の工程を行う。すなわち図８に示すように、前記軟弱地盤Ａの圧密沈下により造られた凹部３０内に土砂２２を撒き出す。これにより、地盤Ａ上には土砂２２よりなる層によって圧密載荷重が加わり、さらに地盤Ａの圧密脱水が行われるようになる。尚、土砂２２を撒き出す場合、土砂２２が周囲に広がらないように、改良区域を取り囲むように壁を設けておいてもよい。
【００５４】
次に、ｇ）の工程、すなわち図９に示す如く、前記土砂２２よりなる層中に前記気密シート１８を貫通して前記砂層２１に至る深さまで鉛直ドレーン材２４を打設するのである。この場合、鉛直ドレーン材２４の打設は、前述の鉛直ドレーン材１８の打設と同じ要領で行う。そして、ｈ）の工程、つまり前記真空ポンプ１６を作動させるのである。これにより真空ポンプ１６からの負圧が真空タンク１７を介して通水材１３へと伝達され、地盤Ａ上面は負圧状態となる。地盤Ａ上面の負圧力は、砂層２１中の前記通水材１３に上端部１１ａが接触する地盤Ａ中の鉛直ドレーン材１８とともに、砂層２１中に打ち込まれた鉛直ドレーン材２４にも伝わり、これら鉛直ドレーン材１８、２４を介して、地盤Ａ及び土砂２２よりなる層中の水及び空気が排出されるようになる。
【００５５】
尚、図９に示す態様では、土砂２２よりなる層の上面に砂層２１を覆う気密シート１８と同じ気密シート２５で覆われており、これにより真空ポンプ１６からの負圧力が確実に土砂２２よりなる層中に伝わり、より効果的な脱水が行えるようになっている。
【００５６】
次いで図１０に示すように、図８及び図９に示す土砂２２の撒き出し、鉛直ドレーン材２４の砂層２１への打設、及び真空ポンプ１６からの負圧力による排水によって地盤Ａ及び土砂２２よりなる層の圧密沈下が生じた後、再度上述の気密シート２５上への土砂の撒き出し、土砂層への鉛直ドレーン材の打設、及び地盤上面における負圧状態の造出といった操作を繰り返すのである。これにより、地盤及び土砂層は土砂による圧密載荷重と負圧力とによって圧密脱水が効果的に進行し、硬化地盤へと改良されるようになる。
【００５７】
尚、各工程に使用される鉛直ドレーン材、通水材及び気密シートのいずれか又は全てを生分解性成形材料により構成することもできる。生分解性成形材料とは土中又は水中に存在する微生物や水分などにより容易に分解してしまう材料をいう。この生分解性成形材料によって構成された鉛直ドレーン材、通水材及び気密シートを用いて、上述の方法に従い改良工法を施工した場合、鉛直ドレーン材、通水材及び気密シートを構成する生分解性成形材料が、地盤内の土中又は水中に存在する微生物や水分などにより容易に分解してしまうため、これらの部材を撤去する必要がなく、軟弱地盤の改良に要する費用と手間とを大幅に削減することができる。
【００５８】
また生分解性成形材料としては、芋類、米麦類、コーン類などの澱粉質、澱粉に酢酸ビニルなどのビニルモノマーを共重合させた澱粉質誘導体、パルプ、セルロースなどの植物繊維又は植物粉末、天然ゴム、アラビアゴムなどの植物性高分子、ガゼイン、ゼラチン、グルテンなどの動物性タンパク質といった天然高分子を主体とするものが好ましい。というのは、これら天然高分子を主体とするものにあっては、施工後に地盤内で分解しても環境に悪影響を与えることがないからである。
【００５９】
尚、本発明の軟弱地盤の改良工法を施工した後（地盤を十分に減圧した後）、必要に応じて前記砂層にセメント粉末またはセメントミルクを、地盤の減圧様態を利用して注入すれば、砂層の液状化を防止することができる。
【００６０】
尚、本発明の軟弱地盤の改良工法を、埋立造成区域などの軟弱地盤に適用する場合、埋立造成時には、埋立造成区域の周囲を浚渫することから、その際に生じる浚渫泥を気密シート上に撒き出す土砂とすればよい。これにより、軟弱地盤の改良と浚渫泥の処理とが同時に行えるようになる。また、河川や港湾などの浚渫工事の際に生じた浚渫泥を、本発明の地盤改良工法を適用するときに、気密シート上に投入される圧密載荷重（土砂）として用いることもできる。
【００６１】
尚、上に示したものは単なる説明例にすぎず、例えば鉛直ドレーン材１１の上端部１１ａと通水材１３との位置が施工時にズレてしまわないように、これらに固定手段を設けたりするなど、特許請求の範囲に記載された範囲で自由に変更することができる。
【００６２】
次に、請求項７〜１２記載の発明の改良工法を説明する。この発明の実施例を図１２〜図１５に示した。この改良工法は、以下のａ）〜ｆ）の工程を有することを特徴とするものである。まず最初に、ａ）の工程について説明する。ａ）の工程では、図１２及び図１３に示すように、圧密沈下後の地盤Ａの凹部３０底面に、真空ポンプ４０と連結した真空タンク３２（水中ポンプ内蔵、以下同様）と、この真空タンク３２と接続した第１の排水材３３ａとを設置すると共に、この第１の排水材３３ａと接するように、所定の間隔をおいて第１の水平ドレーン材３４ａを敷設する。尚、この例において、真空タンク３２は、図１２に示すように凹部３０底面のほぼ中央に設置した。これは、通常、中央部が最も沈下量が大きくなるからである。
【００６３】
尚、ここで軟弱地盤を圧密沈下させて、地盤に凹部を造成する方法は、地盤中に鉛直ドレーン材を打設し、この地盤上に土砂などの加重を載加して地盤中の水を圧密脱水する方法や真空圧密脱水による方法など、まったく任意である。本実施例では、前述の図１〜図７に示す工法を用いた。又、本例では、図１〜図７に示す工法で用いた真空ポンプ１６を、そのまま本工法の真空ポンプ４０として利用した。尚、地盤の沈下量、即ち凹部３０の深さとしては、１ｍ以上が好ましい。
【００６４】
この例において、真空タンク３２と真空ポンプ４０とは、耐圧ホース４１を介して連結されている。また第１の排水材３３ａには、多数の孔（図示しない）を有する管体であり、その周面には不織布などの繊維シートが張り付けられて孔及び管の目詰まりを防止しているものを用いた。図１２及び図１３の例では、凹部３０底部の長さ方向に間隔をおいて３本の第１の排水材３３ａを配置したが、凹部の大きさや深さに応じて、複数本縦方向に並設したり、縦横格子状に配したり、あるいは上部及び下部に平行して配置したりすることもできる。
【００６５】
また凹部３０の底部には、前記第１の排水材３３ａに接触するように、第１の水平ドレーン材３４ａを所定の間隔、好ましくは０．７〜１．０ｍの間隔を置いて敷設する。この第１の水平ドレーン材３４ａは、幅が１０〜３０ｃｍの帯状をなしており、プラスチックネットとその両表面に積層した繊維シートとからなり、後述する土砂層内の水分及び空気が、プラスチックネットと繊維シートとの間隙、繊維シートを構成する繊維間隙を通して侵入し、かつ移動するようにしたもの（尚、繊維シートには、不織布、織物、編物、紙などを用いることができる。）、あるいは同じく樹脂ネットを用い、このプラスチックネットの一方面側のみに繊維シートを積層一体化したものなどを適用することができる。尚、第１の水平ドレーン材３４ａ相互の間隔は、土質定数に従って適宜変更する。
【００６６】
図１２及び図１３に示すように、第１の水平ドレーン材３４ａは、縦横に０．７〜１．０ｍの間隔で格子状に配列して、各交差点を止め金（図示しない）で止めて固定した網目状として用いることもできる。
【００６７】
尚、水平ドレーン材３４ａは、凹部３０底部にのみ配されているだけでも良いが、凹部３０の底部及びその周辺部分にも敷設して、同水平ドレーン材３４ａで凹部３０（撒き出される土砂層３５）の全体を取り囲むようにすることもできる。この場合、凹部３０内に撒き出される土砂層３５が、底部のみならず、その周辺部からも水分及び空気の吸い出しが行われることになり、より効率的な水分及び空気の除去ができる。
【００６８】
この第１の水平ドレーン材３４ａと前記第１の排水材３３ａとは、例えば排水材３３ａ上に第１の水平ドレーン材３４ａを直接接続する態様を採ることができる。この場合、第１の排水材３３ａと第１の水平ドレーン材３４ａは、単に積層状態としておいても良いが、止め金（図示しない）などで相互を固定しておいても良い。また、第１の水平ドレーン材３４ａを敷設しておき、この上に排水材３３ａを配置し、この上に砂の層１３を設けるという態様も採ることもできる。
【００６９】
次に、前記凹部３０内に土砂３５を撒き出す。土砂３５の撒き出しにより、地盤Ａ上には土砂３５による圧密載荷重が加わり、さらに地盤Ａの圧密脱水が行われるようになる。この土砂３５の撒き出し量、換言すれば土砂３５よりなる層の厚さは任意である。土砂層の厚さが薄ければ、処理は速いものの、１回の処理量は少なくなり、土砂層の厚さが厚ければ、処理は遅くなるので、必要な処理量を考慮して適宜決定すると良い。具体的には１〜２ｍの厚さが好ましい。
【００７０】
次に、前記土砂層上面を気密シート３６で覆う。気密シートとしては、空気が透過できない素材であるならば、合成樹脂シート、繊維シート表面に合成樹脂フィルムをラミネートしたものなど何でも良い。この気密シート３６で、土砂層上面を覆うことで、凹部３０内は気密状態となり、より効率的な排水がなされるようになる。
【００７１】
この後、ｅ）の工程、すなわち真空ポンプ４０を作動させる。これにより、真空ポンプ４０からの負圧が真空タンク３２を介して第１の排水材３３ａに伝わり、この第１の排水材３３ａに接続する第１の水平ドレーン材３４ａを通して土砂層内の水分及び空気が、図１３中矢印で示すように、第１の水平ドレーン材３４ａへと吸い出され、第１の排水材３３ａ、真空タンク３２、耐圧ホース４１を介して排水され、土砂層が固化するようになっている。
【００７２】
次に、ｉ）の工程、すなわち図１４に示すように、前記固化した土砂３５よりなる層上面に、第２の排水材３３ｂを設置し、この第２の排水材３３ｂに接するように、所定の間隔をおいて第２の水平ドレーン材３４ｂを敷設する。また、可撓管３７を介して前記第１の排水材３３ａと第２の排水材３３ｂとを接続する。
【００７３】
この後、ｊ）、ｋ）の工程、つまり前記凹部内（固化した土砂３５の層の上面）に再度土砂４２を撒き出し、土砂４２からなる層の上面を気密シート４３で覆い、真空ポンプ４０を作動させるのである。これにより、真空ポンプ４０からの負圧が、真空タンク３２、第１、第２の排水材３３ａ、３３ｂ、第１、第２の水平ドレーン材３４ａ、３４ｂ、可撓管３７を介して土砂３５、４２からなる層に伝わり、図１４中矢印に示すように、土砂層中の水分と空気が、第１、第２の水平ドレーン材３４ａ、３４ｂへと吸い出され、第１、第２の排水材３３ａ、真空タンク３、耐圧ホース４１を介して排水され、土砂３５、４２からなる層が固化するようになっている。勿論この場合も、固化した土砂３５の層の上面への土砂４２の撒き出しにより、地盤Ａには、土砂３５の荷重に加え、土砂４２の荷重が加わることになり、この荷重の載加により、地盤Ａの圧密脱水も進行することになる。
【００７４】
次いで、図１５に示すように、上記ｉ）、ｊ）、ｋ）の工程を繰り返すのである。これにより、地盤Ａは、繰り返し載加される土砂による圧密載荷重によって圧密脱水が効果的に進行し、硬化地盤へと改良されるようになる。同時に地盤Ａ上の土砂層も、土砂による圧密載荷重と負圧力とによって圧密脱水が効果的に進行し、盛土材などに再生利用ができるまでに固化処理がなされるようになる。
【００７５】
また、図１５に示すように、固化した土砂をそのまま盛土材として用い、軟弱地盤Ａ上に堤防を造成することができる。
【００７６】
尚、前記ｃ）〜ｆ）の工程を繰り返す毎に、地盤Ａの凹部３０底面に設置した真空タンク３２は、図１３〜図１５に示すように、地盤Ａと共に沈下することになる。真空タンク３２の沈下に伴い、真空ポンプ４０による負圧能力も低下していくことになる。というのは真空ポンプ４０は本来負圧発生手段であるが、沈下した深さ（高さ）分だけ、地盤間隙水を揚水しなければならなくなり、その揚水に真空ポンプ４０の負圧力が利用され、その結果として真空ポンプ４０による負圧能力も低下することになるからである。このような不具合の発生を解消するため、本例では、水中ポンプ（図示しない）を内蔵した真空タンク３２を設置している。これにより真空タンク３２内の間隙水は、常時、水中ポンプの稼働によって排水されるので、真空ポンプ４０による真空度ロスを軽減することができる。尚、水中ポンプが故障したときに対処すべく、真空タンク内の底部に耐圧ホースを設置して地上（外側）まで配管しておくとよい。また本例では、タンク内に水中ポンプを設置した真空タンクを採用したが、地盤間隙水を排水するための排水ポンプを備えるものならば何でも良く、例えばタンク外部に排水ポンプを付設した真空タンク、あるいは地上に設置した排水ポンプと連結させた真空タンクなども用いることができる。
【００７７】
尚、各工程に使用される第１、第２の水平ドレーン材、第１、第２の排水材、可撓管、及び気密シートのいずれか又は全てを生分解性成形材料により構成することもできる。生分解性成形材料とは土中又は水中に存在する微生物や水分などにより容易に分解してしまう材料をいう。この生分解性成形材料によって構成された第１、第２の水平ドレーン材、第１、第２の排水材、可撓管、及び気密シートを用いて、上述の方法に従い改良工法を施工した場合、第１、第２の水平ドレーン材、第１、第２の排水材、可撓管、及び気密シートを構成する生分解性成形材料が、地盤、土砂内の土中又は水中に存在する微生物や水分などにより容易に分解してしまうため、これらの部材を撤去する必要がなく、軟弱地盤の改良に要する費用と手間とを大幅に削減することができる。
【００７８】
また生分解性成形材料としては、芋類、米麦類、コーン類などの澱粉質、澱粉に酢酸ビニルなどのビニルモノマーを共重合させた澱粉質誘導体、パルプ、セルロースなどの植物繊維又は植物粉末、天然ゴム、アラビアゴムなどの植物性高分子、ガゼイン、ゼラチン、グルテンなどの動物性タンパク質といった天然高分子を主体とするものが好ましい。というのは、これら天然高分子を主体とするものにあっては、施工後に地盤内で分解しても環境に悪影響を与えることがないからである。
【００７９】
尚、請求項７〜１２記載の改良工法を、埋立造成区域などの軟弱地盤に適用する場合、埋立造成時には、埋立造成区域の周囲を浚渫することから、その際に生じる浚渫泥を凹部内に撒き出す土砂とすればよい。これにより、軟弱地盤の改良と浚渫泥の処理とが同時に行えるようになる。また、河川や港湾などの浚渫工事の際に生じた浚渫泥を、この改良工法を適用するときに、凹部内に撒き出す土砂として用いることもできる。
【００８０】
【発明の効果】
請求項１〜６記載の軟弱地盤の改良工法にあっては、ａ）〜ｈ）の工程を有することから、土砂層による圧密載荷重と負圧力とによって地盤及び土砂層の圧密脱水が効果的に進行し、より効率的な軟弱地盤の硬化地盤への改良がなされる。
【００８１】
また、上記工法においてｆ）、ｇ）、ｈ）の工程を繰り返すことで、土砂層による圧密載荷重と負圧力とによる軟弱地盤及び土砂層の圧密脱水はさらに進行し、より確かな硬化地盤への改良がなされるようになる。
【００８２】
また、土砂層が浚渫泥によるものの場合には、上記圧密載荷重と負圧力とによる圧密脱水で、地盤改良と同時に浚渫泥の処理も行うことができる。
【００８３】
また、前記各工程に使用される鉛直ドレーン材、通水材及び気密シートのいずれか又は全てに、生分解性成形材料（特に好ましくは天然高分子）を用いたならば、これらの部材が地盤内で容易に分解してしまうので、これらの部材を撤去する必要がなく、軟弱地盤の改良に要する費用と手間とを大幅に削減することができる。
【００８４】
また、上記工法において、真空ポンプを間欠的に作動させることもでき、この場合、地盤上面は、負圧の状態と常圧の状態とが交互に造り出されることになる。負圧の状態から常圧の状態に変わるとき、その圧力差によって地盤中に空気が一気に入り込むことになり、その衝撃力によって脱水により閉塞状態となっていた地盤を構成する粒子間隔が広がり、地盤中の水及び空気の排出経路が確保され、より効率的な水及び空気の排出がなされるようになる。
【００８５】
（削除）
【００８６】
請求項７〜１２記載の軟弱地盤の改良工法にあっては、ａ）〜ｆ）の工程を有することから、圧密沈下が大きな場合でも、土砂層による圧密載荷重と負圧力とによって地盤及び土砂層の圧密脱水が効果的に進行し、効率的な軟弱地盤の硬化地盤への改良がなされる。
【００８７】
また、上記工法においてｄ）ｅ）ｆ）の工程を繰り返すことで、より効果的でかつ確実な地盤の改良がなされるようになる。
【００８８】
また、土砂層が浚渫泥によるものの場合には、上記圧密載荷重と負圧力とによる圧密脱水で、地盤改良と同時に浚渫泥の処理も行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】地盤中に鉛直ドレーン材を打設した状態を示す断面図。
【図２】鉛直ドレーン材上端部と接触するように平行状に通水材を配置した状態を示す断面図。
【図３】通水材を示す要部拡大断面図。
【図４】地盤上を前記鉛直ドレーン材上端部及び通水材とともに気密シートで覆った状態を示す断面図。
【図５】水と空気が吸い出された後の鉛直ドレーン材周りの地盤を示す模式図。
【図６】負圧状態から常圧の状態へ戻すことにより、鉛直ドレーン材周りの地盤を構成する粒子間隙を広げた状態を示す模式図。
【図７】本発明の改良工法により圧密沈下した地盤の凹部を示す断面図。
【図８】圧密沈下した地盤の気密シート上に土砂を撒き出した状態を示す断面図。
【図９】土砂層中に鉛直ドレーン材を打設すると共に土砂層上面を気密シートで覆った状態を示す断面図。
【図１０】圧密沈下した地盤の凹部を示す断面図。
【図１１】圧密沈下した凹部内にさらに土砂を撒き出した状態を示す断面図。
【図１２】圧密沈下した凹部内に第１の排水材、真空タンクを設置する共に、第１の水平ドレーン材を敷設した状態を示す平面図。
【図１３】同じく断面図。
【図１４】固化後の土砂層の上面に第２の排水材を設置する共に、第２の水平ドレーン材を敷設した状態を示す平面図。
【図１５】固化した土砂を盛土材として、軟弱地盤上に堤防を造成した状態を示す断面図。
【図１６】従来の軟弱軟弱地盤の改良施工装置を示す断面図。
【符号の説明】
１１、２４・・・鉛直ドレーン材
１３・・・通水材
１６、４０・・・真空ポンプ
１７・・・真空タンク
１８、２５、３６、４３・・・気密シート
２１・・・砂層
２２、２６、３５、４２・・・土砂
３０・・・凹部
３２・・・真空タンク（水中ポンプ内蔵）
３３ａ、３３ｂ・・・排水材
３４ａ、３４ｂ・・・水平ドレーン材
Claims (12)
- 以下のａ）〜ｈ）の工程を有することを特徴とする軟弱地盤の改良工法。
ａ） 鉛直ドレーン材を上端部を残して地盤中に所定の間隔をおいて打設することにより、地盤中に鉛直排水壁を造成する工程、 ｂ） 前記鉛直ドレーン材上端部と接触するように水平状に真空ポンプに連結した通水材を配置する工程、
ｃ） 前記鉛直ドレーン材上端部及び通水材を砂層で覆う工程、 ｄ） 前記地盤上を前記鉛直ドレーン材上端部、通水材及び砂層とともに気密シートで覆う工程、
ｅ） 前記真空ポンプを作動させて地盤上面に負圧の状態を造り出す工程、
ｆ） 前記地盤の圧密沈下後の凹部内に土砂を撒き出す工程、
ｇ） 前記土砂層に前記気密シートを貫通して前記砂層に至る深さまで鉛直ドレーン材を打設する工程、
ｈ） 前記真空ポンプを作動させて前記地盤上面に負圧の状態を造り出し、前記土砂層中に打設した鉛直ドレーン材を介して土砂層中の水及び空気を排出させる工程。 - 前記ｆ）、ｇ）、ｈ）の工程を繰り返すことを特徴とする請求項１記載の軟弱地盤の改良工法。
- 前記気密シート上に投入する土砂が浚渫泥であることを特徴とする請求項１または２記載の軟弱地盤の改良工法。
- 前記各工程に使用される鉛直ドレーン材、通水材及び気密シートのいずれか又は全てが、生分解性成形材料よりなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の軟弱地盤の改良工法。
- 生分解性成形材料が天然高分子を主体とすることを特徴とする請求項４記載の軟弱地盤の改良工法。
- 真空ポンプを間欠的に作動させることで、地盤上面に常圧及び負圧の状態を交互に造り出す工程をさらに含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の軟弱地盤の改良工法。
- 以下のａ）〜ｆ）の工程を有することを特徴とする軟弱地盤の改良工法。
ａ） 圧密沈下後の地盤の凹部底面に、真空ポンプと連結し、排水ポンプを備えている真空タンクと、同真空タンクと接続した第１の排水材とを設置すると共に、この第１の排水材と接するように、所定の間隔をおいて第１の水平ドレーン材を敷設する工程、
ｂ） 前記地盤の凹部内に土砂を撒き出す工程、
ｃ） 前記真空ポンプを作動させて、真空タンク、第１の排水材、第１の水平ドレーン材を介して土砂層に含まれる水分及び空気を除去し、土砂層を固化させる工程、
ｄ） 前記固化した土砂上面に、第２の排水材を設置し、この第２の排水材に接するように、所定の間隔をおいて第２の水平ドレーン材を敷設すると共に、前記第２の排水材と前記第１の排水材とを可撓管を介して接続する工程、
ｅ） 前記凹部内に再度土砂を撒き出す工程、
ｆ） 前記真空ポンプを作動させて、真空タンク、第１、第２の排水材、第１、第２の水平ドレーン材、可撓管を介して土砂層に含まれる水分及び空気を除去し、土砂層を固化させる工程。 - 前記ａ）の工程における地盤を圧密沈下させて地盤に凹部を造成する工法が、以下のア）〜オ）の工程からなることを特徴とする請求項７記載の軟弱地盤の改良工法。
ア） 鉛直ドレーン材を上端部を残して地盤中に所定の間隔をおいて打設することにより、地盤中に鉛直排水壁を造成する工程、 イ） 前記鉛直ドレーン材上端部と接触するように水平状に真空ポンプに連結した通水材を配置する工程、
ウ） 前記鉛直ドレーン材上端部及び通水材を砂層で覆う工程、 エ） 前記地盤上を前記鉛直ドレーン材上端部、通水材及び砂層とともに気密シートで覆う工程、
オ） 前記真空ポンプを作動させて地盤上面に負圧の状態を造り出す工程。 - 前記ｄ）、ｅ）、ｆ）の工程を繰り返すことを特徴とする請求項７または８のいずれかに記載の軟弱地盤の改良工法。
- 前記圧密沈下後の凹部内に撒き出す土砂が浚渫泥であることを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の軟弱地盤の改良工法。
- 前記各工程に使用される第１、第２の水平ドレーン材、第１、第２の排水材及び可撓管のいずれか又は全てが、生分解性成形材料よりなることを特徴とする請求項７〜１０いずれかに記載の軟弱地盤の改良工法。
- 生分解性成形材料が天然高分子を主体とすることを特徴とする請求項１１記載の軟弱地盤の改良工法。
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