JP5390308B2

JP5390308B2 - 軟弱地盤の改良方法

Info

Publication number: JP5390308B2
Application number: JP2009205762A
Authority: JP
Inventors: 広志小笠原
Original assignee: Tokyu Construction Co Ltd
Current assignee: Tokyu Construction Co Ltd
Priority date: 2009-09-07
Filing date: 2009-09-07
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2029-09-07
Also published as: JP2011058173A

Description

本発明は、ため池の底泥などの含水比の高い軟弱地盤を改良する軟弱地盤の改良方法に関するものである。

従来、ため池等の湖沼に堆積した底泥を除去することで、ため池の貯水量を回復させたり、水質を改善させたりしていた（特許文献１参照）。

例えば底泥を除去するために浚渫が従来からおこなわれてきたが、水を貯めた状態で底泥をポンプで吸い上げる作業となるため、非常に含水比の高いヘドロ状の超軟弱粘性土が発生し、産業廃棄物として処理しなければならなかった。

また、ため池の水を抜いて堤体からバックホウで掘削する場合も、底泥の含水比が高いため、掘削された土砂の脱水を別途、行なわなければ、産業廃棄物として処理せざるを得なかった。

これに対して特許文献１には、水を抜いたため池の底泥にセメントを添加し、撹拌・混合して所定の強度に改良した後に、その改良土を掘削して堤体の補修・補強をおこなう技術が開示されている。

一方、特許文献２，３には、軟弱地盤に鉛直ドレーン材を打込み、鉛直ドレーン材とその頭部に配置した水平ドレーン材とを連結して真空ポンプと接続するとともに、軟弱地盤を気密シートで覆って真空ポンプを稼働させることで、軟弱地盤を圧密させる真空圧密工法が開示されている。

特許第３２４１３３９号公報特許第３８５５１９５号公報特開２００１−２２６９５１号公報

しかしながら、特許文献１に開示された底泥にセメントを混合する方法では、セメントなどの材料費が高くなるうえに、セメントの養生期間が必要になる。また、セメントなどの固化材の成分が残留してため池の水質に影響を及ぼすおそれがある。

そこで、本発明は、固化材などを添加しなくても、原位置の軟弱地盤から迅速に脱水をおこなうことが可能な軟弱地盤の改良方法を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の軟弱地盤の改良方法は、含水比の高い軟弱地盤を改良する軟弱地盤の改良方法であって、一端が真空ポンプに接続されるドレーン材を、前記軟弱地盤の表面に横たえて深度方向に沈降させることで複数のドレーン材を前記軟弱地盤の中に横向きに配置する工程と、前記軟弱地盤の表面を気密シートで覆う工程と、前記真空ポンプを稼働させて前記ドレーン材を介して前記軟弱地盤の脱水をおこなう工程とを備えたことを特徴とする。

ここで、前記ドレーン材は、周面に複数の孔が設けられた有孔管を備えた構成とすることができる。

また、複数の前記ドレーン材間は、両端が各ドレーン材にそれぞれ連通される連絡用ドレーン材によって連結される構成とすることができる。さらに、前記連絡用ドレーン材は、前記ドレーン材の間隔より長い方が好ましい。そして、前記連絡用ドレーン材は、可撓性材料によって形成することができる。

また、前記連絡用ドレーン材は、途中で分岐する枝部を備えている構成であってもよく、枝部を複数設けることもできる。

さらに、前記ドレーン材は、前記軟弱地盤の底部まで沈降させることが好ましい。

このように構成された本発明の軟弱地盤の改良方法は、軟弱地盤中に横向きにドレーン材を配置し、気密シートによって外気から遮断された軟弱地盤の中を負圧にすることで、原位置において脱水をおこなう。

このため、軟弱地盤の化学的性質に変化を与えることがないうえに、軟弱地盤に直接、横向きに埋め込まれたドレーン材によって効率的に脱水をおこなうことができる。

また、ドレーン材が管材を備えていれば、所望の曲げ剛性を確保しやすく、容易に軟弱地盤に押し込むことができる。

さらに、連絡用ドレーン材によってドレーン材間を連結すれば、ドレーン材間の軟弱地盤からも効率的に脱水をおこなうことができる。また、連絡用ドレーン材をドレーン材の間隔よりも長くすることで、集水距離が長くなってより広い範囲から脱水をおこなうことができる。

また、連絡用ドレーン材が可撓性材料によって形成されていれば、ドレーン材を押し込む際に下方からの抵抗を受けて撓み、ドレーン材とは異なる深さに配置されることになる。このように排水材が深度方向に分散配置されることで、３次元的に広い範囲で脱水をおこなうことができる。

さらに連絡用ドレーン材を分岐させて枝部を設けることで、集水距離の総延長が長くなるうえに、集水範囲をさらに広げることができる。

また、ドレーン材を軟弱地盤の底部まで沈降させることで、ドレーン材周辺の気密性が高まって吸水効率を向上させることができる。さらに、軟弱地盤の底部にドレーン材が配置されていれば、上方の水が流れ込みやすく、軟弱地盤を深度方向に効果的に改良することができる。

本発明の実施の形態の軟弱地盤の改良方法を説明する説明図である。ドレーン材が埋設された状態を説明する縦断面図である。ドレーン材が埋設された状態を図２のＡ−Ａ矢視方向で見た横断面図である。実施例１のドレーン材と連絡用ドレーン材の構成を説明する斜視図である。実施例１のドレーン材を軟弱地盤に押し込む工程を説明する横断面図である。実施例１のドレーン材が埋設された状態を説明する横断面図である。実施例２のドレーン材の配置パターンを説明する平面図である。実施例３の枝部を備えた連絡用ドレーン材が埋設された状態を説明する横断面図である。図８とは異なる形態の枝部を備えた連絡用ドレーン材が埋設された状態を説明する横断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本実施の形態の軟弱地盤Ｇの改良方法を説明する斜視図である。本実施の形態で説明する軟弱地盤Ｇは、ため池の基底Ｇ１上に沈殿し、堆積した底泥である。このような軟弱地盤Ｇは、基底Ｇ１上に１〜２ｍの厚さで堆積している。

この軟弱地盤Ｇを改良する際には、まず、ため池の水を抜き、軟弱地盤Ｇの表面を露出させる。そして、この軟弱地盤Ｇの表面からドレーン材としての水平ドレーン１を基底Ｇ１に向けて沈降させる。

この水平ドレーン１は、周面に複数の孔１１ａ，・・・が穿孔された有孔管１１と、その周面を覆うフィルター部１２とによって主に構成される排水材である。

この有孔管１１は、塩化ビニル管、鋼管などの周囲に、管の内外が貫通するように孔１１ａ，・・・を穿孔することによって形成される。そして、この孔１１ａを介して、軟弱地盤Ｇの水分が管内に取り込まれる。

また、フィルター部１２は、不織布、織布などによってシート状に形成されており、有孔管１１の外周に巻き付けられて孔１１ａ，・・・の目詰まりを防止する役割を果たす。さらに、有孔管１１の一端は、蓋部１１ｂによって塞がれて、管内への軟弱地盤Ｇの土砂の侵入が阻止される。

これに対して有孔管１１の他端には、接続管２１の一端が連結されている。この接続管２１は、接続ホース２２を介して真空ポンプ２に接続されている。また、この接続管２１は、接続ホース２２との接続部を境に分岐されて、別の水平ドレーン１にも連結されている。

このようにそれぞれ接続管２１に連結される水平ドレーン１，１は、平行に配置される。なお、図１では、簡略して２本の水平ドレーン１，１が一台の真空ポンプ２に接続される構成を示したが、これに限定されるものではなく、改良をおこなう軟弱地盤Ｇの広さに応じて３本以上の水平ドレーン１，・・・を配置することができる。

また、水平ドレーン１，１は、軟弱地盤Ｇの表面に横たえるだけで、自重によって深度方向に押し込まれることになる。さらに、沈降を早めるために、バックホウなどの重機を使って水平ドレーン１，１に下向きの力を加えることもできる。

また、水平ドレーン１，１が埋設された軟弱地盤Ｇの表面は、塩化ビニルシートなどの気密シート３によって覆う。この気密シート３の縁部３ａは、図２に示すように定着具３１などを使って基底Ｇ１に押し込み、縁部３ａから軟弱地盤Ｇ側に外気の侵入などが起きないようにする。

この図２は、軟弱地盤Ｇに埋設された水平ドレーン１の構成を説明するために、有孔管１１及びフィルター部１２の一部を破断して示している。すなわち、軟弱地盤Ｇに含まれる水は、矢印で示すようにフィルター部１２に浸み込み、有孔管１１の孔１１ａ，・・・から管内に取り込まれる。そして、真空ポンプ２の吸引力によって有孔管１１の内部を流れて排出される。

また、真空ポンプ２の吸引によって軟弱地盤Ｇの水や気体が吸い出されると、気密シート３で覆われた軟弱地盤Ｇの内部は負圧状態になり、図２の白抜き矢印で示すように大気圧が荷重となって載荷されることになる。

そして、この大気圧による載荷によって軟弱地盤Ｇが圧縮され、脱水が促進されることになる。図３は、図２のＡ−Ａ矢視方向で見た横断面図である。

次に、本実施の形態の軟弱地盤Ｇの改良方法、及びその作用について説明する。

まず、ため池の水を抜いて図１に示すように軟弱地盤Ｇの表面を露出させる。続いて、ため池の外側の作業ヤードで２本の水平ドレーン１，１を所定の間隔を置いて平行に並べ、それらの端部に接続管２１をそれぞれ接続する。なお、この接続管２１には、接続ホース２２は接続されているが、この段階では接続ホース２２と真空ポンプ２とは繋がれていなくてもよい。

そして、水平ドレーン１，１を横向きにしたままクレーンで吊り上げ、軟弱地盤Ｇ上に降ろすと、水平ドレーン１，１は自重によって沈降を始める。これらの水平ドレーン１，１は、図２，３に示すように基底Ｇ１付近まで押し込む。

その後、気密シート３を軟弱地盤Ｇ上に敷設し、縁部３ａは、図２に示すように定着具３１で固定して、軟弱地盤Ｇが外気から絶縁された状態にする。この状態で接続ホース２２に繋がれた真空ポンプ２を稼働すると、水平ドレーン１，１を介して軟弱地盤Ｇ中の気体及び水が吸引され、気密シート３上に大気圧が載荷される。

そして、この載荷によって軟弱地盤Ｇが圧縮され、その過程で軟弱地盤Ｇ中の水は通水能力の高い水平ドレーン１，１に流れ込んで脱水がおこなわれる。この脱水工程は、気密シート３の下で強制的におこなわれるので、天日干しなどに比べて天候の影響を受け難い。

また、脱水工程が終了した後は、気密シート３を撤去して、改良された底泥（軟弱地盤Ｇ）をバックホウなどの重機によって掘削する。この掘削は、含水比が低減された地盤に対するものなので掘削効率がよい。さらに、バックホウの接地圧以上の強度が確保できるまでに改良されていれば、ため池内にバックホウを乗り入れて、効率的に作業をおこなうことができる。

そして、掘削された土砂は、ため池の堤体を補強する盛土材などに利用できる。また、余ったとしても、脱水後の掘削土であれば産業廃棄物にはならず、他の現場で盛土材や埋戻し土などとして有効に利用することができる。

このように構成された本実施の形態の軟弱地盤Ｇの改良方法は、改良対象である軟弱地盤Ｇ中に、直接、横向きに水平ドレーン１，１を配置し、気密シート３によって外気から遮断された軟弱地盤Ｇの中を負圧にすることで、原位置で脱水をおこなう。

このため、セメントなどの固化材などを混合しなくても改良がおこなえ、軟弱地盤Ｇの化学的性質に変化を与えることがないので、周辺地盤や水質の汚染などの環境負荷が発生しない。また、セメントなどの材料費がかからないため、安価に実施することができる。

さらに、軟弱地盤Ｇに直接、横向きに水平ドレーン１，１が埋め込まれるため、平面的に広い範囲から効率的に脱水をおこなうことができる。

また、水平ドレーン１が有孔管１１などの管材を備えていれば、所望の曲げ剛性を確保しやすく、紙やプラスチックなどで可撓性の帯状に形成されたドレーン材に比べて容易に軟弱地盤Ｇに押し込むことができる。

さらに、水平ドレーン１が所望の曲げ剛性を備えていれば、押し込みによって塑性変形が生じないため、軟弱地盤Ｇ内にほぼ水平に水平ドレーン１を配置することができる。

また、水平ドレーン１を軟弱地盤Ｇの底部まで押し込むことで、水平ドレーン１周辺を囲む土砂によって気密性が高くなり、吸水効率を向上させることができる。

さらに、軟弱地盤Ｇの底部に水平ドレーン１が配置されていれば、軟弱地盤Ｇの上層の水が水平ドレーン１に流れ込みやすく、軟弱地盤Ｇを深度方向に効果的に改良することができる。

以下、前記した実施の形態とは別の形態の実施例１について、図４−図６を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。

実施例１では、図４に示すように、平行に配置された水平ドレーン１，１間を、連絡用ドレーン材としての帯状ドレーン４，４によって連結させる構成について説明する。

この帯状ドレーン４には、凹凸が形成された凹凸樹脂板又は格子板などの芯材を不織布などの透水性の袋体に収容することによって帯状に形成されたものが使用できる。また、帯状ドレーン４は、可撓性を有しており、巻き取った荷姿で搬送することができる。

この帯状ドレーン４は、不織布などによって形成された側面から地下水などを取り込み、帯状ドレーン４の長手方向に取り込まれた水を搬送させる排水材である。

この実施例１では、帯状ドレーン４の端部４ａを、図５，６に示すように有孔管１１の内空に連通されるように接合することによって、水平ドレーン１，１間を帯状ドレーン４で通水可能に連結する。

この帯状ドレーン４は、図５に示すように、水平ドレーン１，１の配置間隔よりも長いものを使用する。このため、軟弱地盤Ｇに押し込む前は、撓んだ状態となっている。

そして、この帯状ドレーン４で連結された水平ドレーン１，１を軟弱地盤Ｇに押し込むと、図６に示すように、水平ドレーン１，１は基底Ｇ１付近まで沈降するが、帯状ドレーン４は軟弱地盤Ｇの下方からの抵抗によってアーチ状に盛り上がった状態で配置されることになる。

このように水平ドレーン１，１間を帯状ドレーン４によって連結すると、水平ドレーン１，１間の軟弱地盤Ｇからも効率的に脱水をおこなうことができる。また、帯状ドレーン４に接している軟弱地盤Ｇから図６の矢印で示すように水が取り込まれるので、水平ドレーン１，１の間隔よりも長くすることで集水距離が長くなり、より広い範囲の軟弱地盤Ｇの脱水をおこなうことができる。

さらに、帯状ドレーン４が可撓性材料によって形成されていて、水平ドレーン１，１の沈設によって深度方向に広がるようになっていれば、水平ドレーン１，１とは異なる深さに帯状ドレーン４が広がって配置されることになって、３次元的に広範囲の軟弱地盤Ｇから脱水をおこなうことができる。

なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるので説明を省略する。

以下、前記した実施の形態及び実施例とは別の形態の実施例２について、図７を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態又は実施例で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。

前記実施の形態及び実施例１では、説明のため簡略化して平行な２本の水平ドレーン１，１を配置する場合について説明した。しかしながら、水平ドレーン１は、改良をおこなう軟弱地盤Ｇの広さに応じて全域に配置する必要がある。例えば、前記実施の形態及び実施例１で説明した２本の水平ドレーン１，１と真空ポンプ２の組み合わせを複数セット用意して、軟弱地盤Ｇの全域に配置することができる。

この実施例２では、一台の真空ポンプ２に４本の水平ドレーン１，・・・を接続する場合について説明する。すなわち、図７に示すように、間隔を置いて平行に並べられた４本の水平ドレーン１，・・・の端部は、４本の分岐管２３ａ，・・・を備えた接続管２３にそれぞれ接続される。また、接続管２３の中央付近には接続ホース２２の一端が接続されており、接続ホース２２の他端は真空ポンプ２に接続される。

さらに、水平ドレーン１，１間は、複数の帯状ドレーン４，・・・によって連結される。この帯状ドレーン４，・・・の連結位置は、図７に示すように水平ドレーン１，１間ごとにずらすことができる。

このように帯状ドレーン４，・・・を分散して配置することで、水平ドレーン１，・・・との接合が容易になるうえに、接合箇所が弱部になることを防ぐことができる。また、軟弱地盤Ｇの全域に帯状ドレーン４，・・・が分散配置されていれば、各領域から均等に脱水をおこなうことができる。

以下、前記した実施の形態及び実施例とは別の形態の実施例３について、図８，９を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態又は実施例で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。

この実施例３では、枝部５１，６１を備えた連絡用ドレーン材としての連絡ドレーン５，６について説明する。

まず、図８に示した連絡ドレーン５は、水平ドレーン１，１間を連結する門形の本体部５２と、本体部５２の中央付近から分岐して垂下される枝部５１とを備えている。

この本体部５２の両方の端部５ａ，５ａは、それぞれ水平ドレーン１，１の有孔管１１，１１の内空に連通するように接合されている。また、本体部５２は、合成樹脂などの芯材によって門形に形状が保持されている。

そして、枝部５１を備えた連絡ドレーン５であれば、枝部５１においても矢印で図示したように軟弱地盤Ｇの水が集水され、門形の本体部５２における集水とともに水平ドレーン１，１に効率的に水が搬送される（破線矢印参照）。このため、水平ドレーン１，１間の軟弱地盤Ｇの脱水も確実におこなうことができる。

一方、図９に示した連絡ドレーン６は、水平ドレーン１，１間を連結する板状の本体部６２と、本体部６２の中央付近から分岐して上方に向けて立設される枝部６１とを備えている。

この本体部６２の両方の端部６ａ，６ａは、それぞれ水平ドレーン１，１の有孔管１１，１１の内空に連通するように接合されている。また、本体部６２は、合成樹脂などの芯材によって板状に形状が保持されている。

そして、枝部６１を備えた連絡ドレーン６であれば、枝部６１においても矢印で図示したように軟弱地盤Ｇの水が集水され、底部付近の本体部６２における集水とともに水平ドレーン１，１に効率的に水が搬送される（破線矢印参照）。このため、水平ドレーン１，１間の軟弱地盤Ｇの脱水も確実におこなうことができる。

このように連絡ドレーン５，６を分岐させて枝部５１，６１を設けることで、集水距離の総延長を長くすることができるうえに、集水範囲をさらに広げることができる。また、このような枝部５１，６１は、一本に限定されるものではなく、本体部５２，６２に複数、設けることができる。

以上、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態及び実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、前記実施の形態及び実施例では、ため池の底泥から強制脱水をして改良をおこなう方法について説明したが、これに限定されるものではなく、埋立地の浅層地盤などの軟弱地盤を改良する際にも本発明を適用できる。

また、前記実施の形態及び実施例では、軟弱地盤Ｇの底部まで水平ドレーン１を押し込んだが、これに限定されるものではなく、軟弱地盤Ｇの中間位置に浮遊させるなど任意の位置に水平ドレーン１を配置することができる。

さらに、前記実施の形態及び実施例では、軟弱地盤Ｇに水平ドレーン１をほぼ水平に配置したが、これに限定されるものではなく、軟弱地盤Ｇの中に斜めにドレーン材を配置することもできる。

Ｇ軟弱地盤
１水平ドレーン（ドレーン材）
１１有孔管
１１ａ孔
２真空ポンプ
２１，２３接続管
２２接続ホース
３気密シート
４帯状ドレーン（連絡用ドレーン材）
４ａ端部
５，６連絡ドレーン（連絡用ドレーン材）
５ａ，６ａ端部
５１，６１枝部

Claims

堆積した含水比の高い軟弱地盤を改良する軟弱地盤の改良方法であって、
一端が真空ポンプに接続されるドレーン材を、前記軟弱地盤の表面に横たえて深度方向に沈降させることで複数のドレーン材を前記軟弱地盤の中に横向きに配置する工程と、
前記軟弱地盤の表面を気密シートで覆う工程と、
前記真空ポンプを稼働させて前記ドレーン材を介して前記軟弱地盤の脱水をおこなう工程とを備え、
複数の前記ドレーン材間は、両端が各ドレーン材にそれぞれ連通されるように接合される連絡用ドレーン材によって連結されることを特徴とする軟弱地盤の改良方法。
前記ドレーン材は、周面に複数の孔が設けられた有孔管を備えていることを特徴とする請求項１に記載の軟弱地盤の改良方法。
前記連絡用ドレーン材は、前記ドレーン材の間隔より長いことを特徴とする請求項１又は２に記載の軟弱地盤の改良方法。
前記連絡用ドレーン材は、可撓性材料によって形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の軟弱地盤の改良方法。
前記連絡用ドレーン材は、途中で分岐する枝部を備えていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の軟弱地盤の改良方法。
含水比の高い軟弱地盤を改良する軟弱地盤の改良方法であって、
一端が真空ポンプに接続されるドレーン材を、前記軟弱地盤の表面に横たえて深度方向に沈降させることで複数のドレーン材を前記軟弱地盤の中に横向きに配置する工程と、
前記軟弱地盤の表面を気密シートで覆う工程と、
前記真空ポンプを稼働させて前記ドレーン材を介して前記軟弱地盤の脱水をおこなう工程とを備え、
複数の前記ドレーン材間は、連絡用ドレーン材によって連結されるとともに、前記連絡用ドレーン材は、途中で分岐する枝部を備えていることを特徴とする軟弱地盤の改良方法。
前記ドレーン材を前記軟弱地盤の底部まで沈降させることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の軟弱地盤の改良方法。