JP5161815B2 - 地盤の改良工法 - Google Patents
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Description
したがって、本発明が解決しようとする主たる課題は、地盤の広範囲な対象領域の飽和度を低下させるにあたり、従来よりも効率的に超微細気泡を多数有する水を地盤に供して、地盤の改良を行うことができる方法を提供することにある。
〔請求項1記載の発明〕
対象領域の地盤中に超微細気泡を多数有する水を混入する地盤の改良工法であって、
対象領域の地盤に、先端付近に気泡発生ノズルを有する混入管を設け、
予め生成された多量に空気を含む混入水を前記混入管に供給し、
前記混入水を対象領域の地盤中に混入する直前に、前記気泡発生ノズルによって平均径10〜60マイクロメートルの多数の超微細気泡を混入水中に発生させながら前記地盤中に混入する、
ことを特徴とする地盤の改良工法。
本発明では、予め容器内で多数の空気を含む水を生成した後、地盤強度の改善を図る対象領域付近まで混入し、混入直前に超微細気泡を発生させる。本発明により、地盤中に平均径10〜60マイクロメートル、好適には10〜45マイクロメートル、より好適には20〜30マイクロメートルの多数の気泡を多数に含有する水を混入することができる。
前記気泡発生ノズルの吐出口にオリフィスを配する請求項1記載の地盤の改良工法。
前記気泡発生ノズルの吐出口にオリフィスを配することにより、低流量でも安定して微細気泡を発生させることができる。
前記混入管の外壁にスリーブ逆止弁を有する請求項1または2に記載の地盤の改良工法。
混入管の外壁、好ましくは先端付近の外壁に、スリーブ逆止弁を配する。逆止弁は複数設置することも可能である。スリーブ逆止弁自体が混入水に超微細気泡を発生させる機能を有するのに加えて、地盤中からの微細粒子のノズル内への混入を防止することが可能である。
前記の予め生成された多量に空気を含む混入水は、耐圧容器内の水中に気泡発生ノズルを臨ませ、かつ、容器内を加圧状態に保持した状態で、前記水中の気泡発生ノズルから気泡を発生させて得られる、請求項1〜3のいずれか1項に記載の地盤の改良工法。
混入水を地盤中に混入する直前に気泡発生ノズルを用いるのみでは、混入された水に十分な空気を含んでいないため、効率的に気泡を発生させることができない。したがって、予め混入水にできるだけ多くの空気を含ませる必要がある。
前記の予め生成された多量に空気を含む混入水は、渦流タービンポンプを用いて生成される、請求項1〜3のいずれか1項に記載の地盤の改良工法。
多量に空気を含む水は、渦流タービンポンプを使用して生成することも可能である。この場合、渦流タービンポンプを用いて水と空気を混合し、過飽和の空気溶存水を生成し。余剰エア分離タンクで充分に空気の溶存量を高めた後、混入管に混入する。
対象地盤に設けた揚水井戸によって地下水を揚水し地下水位を低下させ過圧密を生じさせた後、前記混入水を混入する請求項1〜5のいずれか1項に記載の地盤の改良工法。
本出願人は、地下水を揚水し続けて地下水位を常に低く維持するのではなく、地下水位を一時的に低下させて地盤の飽和度を低下させ、それによって液状化に対する地盤強度を高めるという液状化防止方法を提案した(特許文献1)。この方法は、地下水位を常に低く維持するために地下水を常時連続的にしかも恒久的に揚水し続けなければならないために伴う、運転費と維持管理費が嵩む問題を解消できる利点がある。
前記気泡発生ノズルが、ノズル中心軸回りの旋回水流の縮流の中心に沿って圧力空気を噴出させる構成である請求項1〜6のいずれか1項に記載の地盤の改良工法。
ノズル中心軸回りの旋回水流の縮流の中心に沿って圧力空気を噴出させる構成であると、高速旋回水流の縮流部位において渦が崩壊するようになり、そこに圧力空気の噴出に伴う気泡を混入すると、その気泡が破壊し、小さい気泡となる。この場合、容器内を加圧状態に保持しておくと、気泡はさらに微細となる。
<工法の概要>
図1に超微細気泡水地盤混入システムの一例を示す。超微細気泡水(以下、マイクロバブル水)生成装置は耐圧タンク1、気泡発生ノズル2、循環用高揚程ポンプ3、コンプレッサー4からなり、圧力下でのマイクロバブル水の生成が可能である。マイクロバブル水は例えば揚水孔5から地下水を汲み取り、耐圧タンク内に充填を行い、タンク内を加圧して所定の時間タンク内の水を循環させることにより、マイクロバブルを発生させ高濃度の超微細な気泡水の作成を行う。生成完了後、混入管6(例えば混入ロッド10)からマイクロバブル水を混入する。その際、混入するボーリング孔または混入ロッド10の先端付近に気泡発生ノズル7を付けることにより、さらにマイクロバブルを発生させ地盤を不飽和化させる。
図2〜図4は気泡発生ノズル2,7を例示したもので、筒体21内に翼付案内体22を内装してある。筒体21は、円筒形の本体21Aと、先窄まりの円錐状の縮流部21Bと、小円筒形の噴出部21Cとを備える。円筒形の本体21A内には、案内体22が内装されている。
図6に、混入水の地盤混入に使用する混入管の一例として、混入ロッド10の先端部分を示す。現場での簡易な施工を目的とし、比較的に径が小さく、簡易なサウンディングマシンでも施工可能な33.5mm径のボーリングロッドを使用している。
なお、ロッドの先端は貫入が容易なように円錐型のコーンの形状とした。
本発明では、直径が100マイクロメートル未満のマイクロバブルを多数有する混入水を使用する。好ましいマイクロバブルの直径は、平均で10〜60マイクロメートル、好ましくは10〜45マイクロメートル、さらに好ましく20〜30マイクロメートルである。本発明において規定する気泡の直径は、70%以上、特に80%以上が上記に規定する直径のものを有すればよく、すべての気泡が上記に規定する直径である必要はない。
図9に他の実施形態を示す。図9に示す形態は、地下水を汲み上げるところまでは一図1に示す形態と同様であるが、過飽和の空気溶存水を生成するのに渦流タービンポンプ43を使い、余剰エア分離タンク41で余剰エアを除き、空気の溶存率に十分に高い水を混入管に注入する。混入水を地盤に混入する直前に混入ロッド10の気泡発生ノズル7を使ってマイクロバブルを発生させ、逆止弁11より地盤内に注水する。
Claims (7)
- 対象領域の地盤中に超微細気泡を多数有する水を混入する地盤の改良工法であって、
対象領域の地盤に、先端付近に気泡発生ノズルを有する混入管を設け、
予め生成された多量に空気を含む混入水を前記混入管に供給し、
前記混入水を対象領域の地盤中に混入する直前に、前記気泡発生ノズルによって平均径10〜60マイクロメートルの多数の超微細気泡を混入水中に発生させながら前記地盤中に混入する、
ことを特徴とする地盤の改良工法。 - 前記気泡発生ノズルの吐出口にオリフィスを配する請求項1記載の地盤の改良工法。
- 前記混入管の外壁にスリーブ逆止弁を有する請求項1または2に記載の地盤の改良工法。
- 前記の予め生成された多量に空気を含む混入水は、耐圧容器内の水中に気泡発生ノズルを臨ませ、かつ、容器内を加圧状態に保持した状態で、前記水中の気泡発生ノズルから気泡を発生させて得られる、請求項1〜3のいずれか1項に記載の地盤の改良工法。
- 前記の予め生成された多量に空気を含む混入水は、渦流タービンポンプを用いて生成される、請求項1〜3のいずれか1項に記載の地盤の改良工法。
- 対象地盤に設けた揚水井戸によって地下水を揚水し地下水位を低下させ過圧密を生じさせた後、前記混入水を混入する請求項1〜5のいずれか1項に記載の地盤の改良工法。
- 前記気泡発生ノズルが、ノズル中心軸回りの旋回水流の縮流の中心に沿って圧力空気を噴出させる構成である請求項1〜6のいずれか1項に記載の地盤の改良工法。
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