JP4596962B2 - 軟弱地盤の改良構造およびその改良工法 - Google Patents

Description

本願発明は軟弱地盤の改良構造およびその改良工法に関するものである。

河川や湖沼などの軟弱地盤、または埋立地などの軟弱地盤の改良工法として、いわゆる真空圧密工法が知られている。この真空圧密工法は、例えば図４に示すように、サンドマット２０の上から軟弱地盤２１に鉛直ドレーン材４を所定間隔をもって列状に打設し、これらの鉛直ドレーン材４の上端部に気密キャップ２２を介して排水ホース２３を連結し、該排水ホース２３が接続された集水管２４に真空ポンプ２５を接続し、これで鉛直ドレーン材２６内を負圧にして圧密および排水による軟弱地盤２１の改良を行うものである。また圧密および排水を促進させるために、サンドマット２０を気密シート２７で覆うことも行われている。またその他の軟弱地盤の改良工法としては、例えば特開２００４−４４１６８号公報の発明がある。
特開２００４−４４１６８号公報

しかし、上記の方法は気密性を確保するために、鉛直ドレーン材２６の上端部を軟弱地盤の表面層２８より深く打設するために、この表面層２８が改良されず、かつ排水ホース２３も長くなるため非経済的であった。また鉛直ドレーン材２６の打設時に軟弱地盤に気密キャップ２２の大きさの打設孔２９が形成されるため、これが空気抜けの通路となって鉛直ドレーン材２６の負圧が低減されるという問題があった。また地盤改良後に気密キャップ２２などが表面層２８の下側に残存してしまうという問題があった。さらに、サンドマット２０を気密シートで覆うと手間がかかるという問題があった。

本願発明は上記のような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、表面層まで改良でき、かつ気密キャップなどを地中から撤去できる軟弱地盤の改良構造およびその改良工法を提供することである。

以上の課題を解決するための本願発明の軟弱地盤の改良構造は、気密性の下面シートと、該下面シートの上面に形成した膨潤材層と、該膨潤材層の上面に設けたサンドマットとからなる気密シール層が軟弱地盤の上面に形成され、前記気密シール層の上から軟弱地盤に鉛直ドレーン材が打設され、該鉛直ドレーン材に真空ポンプが接続されてなることを特徴とする。また膨潤材層の上面には多数の孔が開いた上面シートが敷設されたことを含む。また膨潤材層はベントナイト、高分子吸水材、ベントナイトまたは高分子吸水材と土砂との混合材、ベントナイトまたは高分子吸水材と古紙との混合材のいずれかであることを含む。また鉛直ドレーン材の上端部には連結具を介して排水ホースが連結され、前記連結具が膨潤材層の近傍に埋設されたことを含むものである。

また軟弱地盤の改良工法は、気密性の下面シートと、該下面シートの上面に形成した膨潤材層と、該膨潤材層の上面に設けたサンドマットとからなる気密シール層を軟弱地盤の上面に形成し、前記気密シール層の上から軟弱地盤に鉛直ドレーン材を打設し、該鉛直ドレーン材に接続した真空ポンプで排水することを特徴とする。また膨潤材層の上面に多数の孔が開いた上面シートを敷設することを含む。また膨潤材層はベントナイト、高分子吸水材、ベントナイトまたは高分子吸水材と土砂との混合材、ベントナイトまたは高分子吸水材と古紙との混合材のいずれかであることを含む。また鉛直ドレーン材は上端部に設置した連結具が膨潤材層の近傍に位置するように打設することを含む。また膨潤材層が適切な含水状態を保持することを含むものである。

膨潤材層が自己修復力を有するので、鉛直ドレーン材の打設孔が膨潤材層によって塞がれて気密性が保持される。また鉛直ドレーン材が表面層の近傍まで打設されるため、この表面層付近まで十分に改良することができる。また鉛直ドレーン材の連結具を全て地中から撤去することができる。また膨潤材層が上下面シートで包まれているため、地盤改良後に膨潤材層をシートで包んだままで撤去することができる。また膨潤材層が適切な含水状態を保持するため、膨潤材層の自己修復力を高めることができる。また上面シートに多数の孔を開けたことにより、この孔から膨潤材層に散水などによる給水をすることができる。

以下、本願発明の軟弱地盤の改良構造およびその改良工法の実施の形態を図面に基づいて説明する。はじめに軟弱地盤の改良構造について説明し、この後に軟弱地盤の改良工法について説明するが、各実施の形態において同じ構成は同じ符号を使用して説明し、異なった構成にのみ異なった符号を付して説明する。

この軟弱地盤の改良構造１は、図１および図２に示すように、軟弱地盤２の上面に形成された気密シール層３の上から軟弱地盤２に鉛直ドレーン材４が打設されて構成されている。

気密シール層３は、軟弱地盤２の上面に敷設されたビニールシートからなる不透水性の下面シート５と、この下面シート５の上に設置されたベントナイト、高吸水性樹脂や吸水ポリマなどの高分子吸水材、ベントナイトまたは高分子吸水材と土砂との混合材、ベントナイトまたは高分子吸水材と古紙との混合材などからなる膨潤材層６と、この膨潤材層６の上面を覆った上面シート７と、この上面シート７の上に形成されたサンドマット８とから構成されている。また上面シート７は膨潤材層６に必要な水を供給する透水性のシートであり、例えば不織布または多数の小孔９が開口されたものであり、この小孔９からの給水によって膨潤材層６が十分な水分を保持している。

また鉛直ドレーン材４は適宜間隔をもって列状に打設され、上端部の連結具である気密キャップ１０を介して排水ホース１１が接続され、該排水ホース１１が、真空ポンプ１２を接続した集水管１３に連結されている。

この気密キャップ１０は膨潤材層６の近傍に打設されている。また膨潤材層６は自己修復力、すなわち復元力を有するため、鉛直ドレーン材４の打設孔１４などを塞ぐことができる。すなわち、図２の（２）に示すように、上下面シート７、５には鉛直ドレーン材４の打設によって孔１５が開けられるが、この孔１５は膨潤材層６が鉛直ドレーン材４に沿って密着することにより塞がれる。

したがって、鉛直ドレーン材４が上下面シート７、５を破って軟弱地盤２に打設されたとしても、軟弱地盤２はあたかも破られていない下面シート５で覆われた状態になっているため、気密性を保持することができる。

また鉛直ドレーン材４が軟弱地盤の表面層１６まで打設され、かつ気密キャップ１０が地表面１７の近くに位置するため、この気密キャップ１０と、これに接続された排水ホース１１とを簡単に地中から撤去することができるとともに、排水ホース１１の長さも短くすることができるので経費の節減にもなる。

したがって、真空ポンプ１２の駆動によって鉛直ドレーン材４を負圧にすると、ここから軟弱地盤２中の水が吸収され、これが集水管１３に吸い上げられて排水されることにより、軟弱地盤２の排水および圧密が促進されて地盤の表面層１６までの改良がおこなわれる。また鉛直ドレーン材４の打設孔１４が膨潤材層６で塞がれて気密性が保持されているため、鉛直ドレーン材４の負圧が低減されず、効率的な排水および圧密を行うことができる。

次に、軟弱地盤の改良工法を図３に基づいて説明する。まず、（１）に示すように、軟弱地盤２の上面にビニールシートからなる下面シート５を敷設して、軟弱地盤２を被覆する。これは軟弱地盤２の気密性を保持するとともに、後述する膨潤材層６が軟弱地盤２に混じらないようにするためである。

次に、この下面シート５の上に、適宜厚さのベントナイト、高吸水性樹脂や吸水ポリマなどの高分子吸水材、ベントナイトまたは高分子吸水材と土砂との混合材、ベントナイトまたは高分子吸水材と古紙との混合材などからなる膨潤材層６を形成する。この膨潤材層６には自己修復力、すなわち復元力を発揮できるように適度な水が含有されている。

次に、（２）に示すように、この膨潤材層６の上に多数の小孔９が開口された上面シート７を敷設して膨潤材層６を被覆する。この膨潤材層６には上面シート７の小孔９から十分な水が供給されるようになっている。このように膨潤材層６は上下面シート７、５で包み込まれて軟弱地盤２およびサンドマット８に混じらないようになっている。

次に、（３）に示すように、上下面シート７、５で包み込まれた膨潤材層６の上に適宜厚さのサンドマット８を敷き詰めると、上下面シート７、５で包み込まれた膨潤材層６とサンドマット８とからなる気密シール層３が形成され、下面シート５はサンドマット８の下面である軟弱地盤２の上面に敷設されている。

次に、この気密シール層３の上から軟弱地盤２に鉛直ドレーン材４を適宜間隔をもって列状に打設し、上端部の連結具である気密キャップ１０が膨潤材層６の近傍に位置するようにする。この鉛直ドレーン材４の打設により、上下面シート７、５は破られて孔１５が開けられるが、この孔１５と打設孔１４とが、図２の（２）に示すように、膨潤材層６の自己修復力、すなわち復元力によって塞がれて気密性が保持される。そして気密キャップ１０を介して接続した排水ホース１１を集水管１３に接続し、該集水管１３に真空ポンプ１２を接続する。

次に、この真空ポンプ１２の駆動によって鉛直ドレーン材４を負圧にすると、ここから軟弱地盤２中の水が吸収され、これが集水管１３に吸い上げられて排水されることにより、軟弱地盤２の排水および圧密が促進されて表面層１６までの改良がおこなわれる。そして、必要に応じてサンドマット８上からの散水を行って鉛直ドレーン材４の負圧による膨潤材層６の乾燥状態を解消して、この膨潤材層６の復元力を常に保持するようにする。

次に、このような排水および圧密の促進により軟弱地盤２の改良が終了した後に、サンドマット８を撤去するとともに、膨潤材層６を上下面シート７、５で包み込んで撤去するとともに、地表面の近くにある気密キャップ１０を撤去する。

このように膨潤材層６は上下面シート７、５で包み込んで撤去することができるとともに、気密キャップ１０も地表面の近くにあるため簡単かつ迅速に撤去することができる。

軟弱地盤の改良構造を示すものであり、（１）は平面図、（２）は（１）のＡ−Ａ線断面図である。 （１）は軟弱地盤の改良構造の断面図、（２）は（１）の拡大断面図、（３）は（２）のＢ−Ｂ線断面図である。 軟弱地盤の改良工法を示すものであり、（１）は軟弱地盤の上面に上下面シートで包み込んだ膨潤材層を設置した断面図、（２）は膨潤材層の断面図、（３）は膨潤材層の上にサンドマットを敷設して気密シール層を形成した断面図、（４）は気密シール層の上から鉛直ドレーン材を打設する断面図である。 従来の軟弱地盤の改良構造を示すものであり、（１）は断面図、（２）は拡大断面図、（３）はＣ−Ｃ線断面図である。

符号の説明

１ 軟弱地盤の改良構造
２、２１ 軟弱地盤
３ 気密シール層
４、２６ 鉛直ドレーン材
５ 下面シート
６ 膨潤材層
７ 上面シート
８、２０ サンドマット
９ 小孔
１０、２２ 気密キャップ
１１、２３ 排水ホース
１２、２５ 真空ポンプ
１３、２４ 集水管
１４、２９ 打設孔
１５ 孔
１６、２８ 表面層
１７ 地表面
２７ 気密シート

Claims (9)

1. 気密性の下面シートと、該下面シートの上面に形成した膨潤材層と、該膨潤材層の上面に設けたサンドマットとからなる気密シール層が軟弱地盤の上面に形成され、該気密シール層の上から軟弱地盤に鉛直ドレーン材が打設され、該鉛直ドレーン材に真空ポンプが接続されてなることを特徴とする軟弱地盤の改良構造。
2. 膨潤材層の上面には透水性の上面シートが敷設されたことを特徴とする請求項１に記載の軟弱地盤の改良構造。
3. 膨潤材層はベントナイト、高分子吸水材、ベントナイトまたは高分子吸水材と土砂との混合材、ベントナイトまたは高分子吸水材と古紙との混合材のいずれかであることを特徴とする請求項１または２に記載の軟弱地盤の改良構造。
4. 鉛直ドレーン材の上端部には連結具を介して排水ホースが連結され、前記連結具が膨潤材層の近傍に埋設された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構造。
5. 気密性の下面シートと、該下面シートの上面に形成した膨潤材層と、該膨潤材層の上面に設けたサンドマットとからなる気密シール層を軟弱地盤の上面に形成し、該気密シール層の上から軟弱地盤に鉛直ドレーン材を打設し、該鉛直ドレーン材に接続した真空ポンプで排水することを特徴とする軟弱地盤の改良工法。
6. 膨潤材層の上面に多数の孔が開いた上面シートを敷設することを特徴とする請求項５に記載の軟弱地盤の改良工法。
7. 膨潤材層はベントナイト、高分子吸水材、ベントナイトまたは高分子吸水材と土砂との混合材、ベントナイトまたは高分子吸水材と古紙との混合材のいずれかであることを特徴とする請求項５または６に記載の軟弱地盤の改良工法。
8. 鉛直ドレーン材は上端部に設置した連結具が膨潤材層の近傍に位置するように打設することを特徴とする請求項５〜７に記載の軟弱地盤の改良工法。
9. 膨潤材層が適切な含水状態を保持することを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載の軟弱地盤の改良工法。

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