(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記下部層が粘土層、前記上部層が砂層である場合、前記粘土層について前記第1ドレーン材により真空圧密工法を実施し、前記砂層について前記第2ドレーン材により吸水締固め工法を実施する請求項1乃至3のいずれか1項に記載の地盤改良工法。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上述のような2層系地盤を改良する場合には、通常、粘土層と砂層を別々に地盤改良している。この理由は、粘土層と砂層の改良に別々の工法を適用するためと考えられる。このため、2層系地盤の改良工事は、工期が長くなり、効率的に実施できず、コストがかさむ結果となっていた。
【0005】
本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑み、2層系地盤について各層に別々の工法を適用して地盤改良を行う際に効率よく経済的に地盤改良を実施可能な地盤改良工法およびドレーン材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するための地盤改良工法は、下部層と上部層の2層系地盤についての地盤改良工法であって、下部層に対してその改良層厚さに応じた長さを有する第1ドレーン材と、上部層に対してその改良層厚さに応じた長さを有する第2ドレーン材と、を一体化した一体化ドレーン材を用意し、
前記下部層に対して真空ポンプで前記第1ドレーン材により負圧を作用させ
て第1地盤改良工程
を実施し、
前記上部層に対して前記真空ポンプで前記第2ドレーン材により負圧を作用させ
て第2地盤改良工程
を前記第1地盤改良工程とほぼ同時期に
かつ異なる期間で実施する。
【0007】
この地盤改良工法によれば、下部層に対応した第1ドレーン材と上部層に対応した第2ドレーン材とを一体化した一体化ドレーン材を改良対象の2層系地盤に打設するので、1回の打設工程で、下部層および上部層に第1および第2ドレーン材を打設することができ、また、第1ドレーン材による下部層に対する第1地盤改良工程と、第2ドレーン材による上部層に対する第2地盤改良工程と、をほぼ同時期に
かつ異なる期間で実施するので、工期が長くならず、2層系地盤について各層に別々の工法を適用しても効率よく地盤改良を実施可能で、経済的である。
【0008】
上記地盤改良工法において、前記第1ドレーン材および前記第2ドレーン材は、それぞれ排水部を上部に備え、前記第1ドレーン材の排水部を、前記第2ドレーン材の排水ホースと一体化することが好ましい。
【0009】
また、前記第1ドレーン材と前記第2ドレーン材との一体化をバンド手段により行うことで、効率よく第1ドレーン材と第2ドレーン材を一体化できる。
【0010】
また、前記下部層が粘土層、前記上部層が砂層である場合、前記粘土層について前記第1ドレーン材により真空圧密工法を実施し、前記砂層について前記第2ドレーン材により吸水締固め工法を実施することが好ましい。なお、吸水締固め工法を実施する際に砂層に振動を与え、かかる振動により生じた余剰間隙水を第2ドレーン材により吸引するようにしてもよい。
【0011】
上記目的を達成するためのドレーン材は、下部層と上部層の2層系地盤についての地盤改良工法に用いるドレーン材であって、下部層に対してその改良層厚さに応じた長さを有する第1ドレーン材と、上部層に対してその改良層厚さに応じた長さを有する第2ドレーン材と、が一体化され、改良対象の2層系地盤に打設されてから、前記第1ドレーン材により負圧を作用させて前記下部層に対して行う第1地盤改良工程と、前記第2ドレーン材により負圧を作用させて上部層に対して行う第2地盤改良工程と、を実施可能であ
り、前記第1ドレーン材および前記第2ドレーン材は、それぞれ排水部を上部に備え、前記第1ドレーン材の排水部を前記第2ドレーン材と一体化したものである。
【0012】
このドレーン材によれば、下部層に対応した第1ドレーン材と上部層に対応した第2ドレーン材とを一体化しているので、改良対象の2層系地盤に下部層および上部層に第1および第2ドレーン材を1回の打設工程で打設することができ、また、第1ドレーン材による下部層に対する第1地盤改良工程と、第2ドレーン材による上部層に対する第2地盤改良工程と、をほぼ同時期に実施できるので、工期が長くならず、2層系地盤について各層に別々の工法を適用しても効率よく地盤改良を実施可能で、経済的である。
【0014】
また、前記第1ドレーン材と前記第2ドレーン材とを一体化するためのバンド手段を備えることが好ましい。
【0015】
また、前記第1ドレーン材と前記第2ドレーン材とが同一の外形形状を有するように構成してもよい。
【0016】
本明細書において「ほぼ同時期に実施する」とは、少なくとも第1地盤改良工程の実施期間と第2地盤改良工程の実施期間とが重複することを意味する。たとえば、第1地盤改良工程で真空圧密工法を実施し、第2地盤改良工程で吸水締固め工法を実施する場合、真空圧密工法の実施期間中に吸水締固め工法を実施することを含む。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、2層系地盤について各層に別々の工法を適用して地盤改良を行う際に効率よく経済的に地盤改良を実施可能な地盤改良工法およびドレーン材を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。
図1は本実施形態によるドレーン材を地盤中に打設した状態で示す図(a)、b-b線方向に切断してみた図(b)およびc-c線方向に切断してみた図(c)である。
【0020】
図1(a)〜(c)のように、本実施形態によるドレーン材10は、粘土層G1に対してその改良層厚さAに応じた長さを有する第1ドレーン材11と、上部層に対してその改良層厚さBに応じた長さを有する第2ドレーン材12と、を一体化し、粘土層G1のような下部層と砂層G2のような上部層との2層系地盤についての地盤改良工法に適用可能に構成されている。
【0021】
第1ドレーン材11および第2ドレーン材12は、キャップ付きプラスチックボードドレーン材から構成される。すなわち、
図1(b)のように、ドレーン材11は、プラスチック材料から内部に複数の通水路pを有するとともに、その外面に不織布等からなるフィルタfが配置されることで、外部が透水性に内部が通水性に構成されている。ドレーン材12の上部には、非透水性のキャップ部12aを介して非透水性でかつ可撓性のある排水ホース12bが接続される。第1ドレーン材11も同様に外部が透水性に内部が通水性に構成され、その上部には、非透水性のキャップ部11aを介して非透水性でかつ可撓性のある排水ホース11bが接続される。
【0022】
なお、キャップ付きプラスチックボードドレーン材の具体的構成は、たとえば、特開2006-241872号公報に記載されている。また、ドレーン材11,12の横断面寸法は、たとえば、幅94mm×厚さ3.9mm、排水ホース11b,12bの外径は、たとえば、19mmである。
【0023】
第2ドレーン材12は、その下方から延びる第1ドレーン材11の排水ホース11bと複数箇所で結束バンド20により一体化されている。また、第2ドレーン材12の上部で排水ホース11bと排水ホース12bは結束バンド20aにより一体化されている。
【0024】
ドレーン材10は、
図1(a)〜(c)のように、第1ドレーン材11と第2ドレーン材12とが一体化された状態で通常のドレーン打設機械により地盤に打設可能であり、下部層である粘土層G1と上部層である砂層G2とに対し別々に負圧を作用させることができる。すなわち、ドレーン材10が改良対象の2層系地盤Gに打設されると、第1ドレーン材11は粘土層G1内に位置し、負圧を作用させて粘土層G1に対して真空圧密工法による地盤改良(第1地盤改良工程)を行うとともに、第2ドレーン材12は砂層G2内に位置し、負圧を作用させて砂層G2に対して吸水締固め工法による地盤改良(第2地盤改良工程)を行うことが可能である。
【0025】
次に、
図1(a)〜(c)の一体化したドレーン材10を用いて粘土層(下部層)と砂層(上部層)の2層系地盤について実施する地盤改良工法について
図2〜
図4を参照して説明する。
【0026】
図2は本実施形態による地盤改良工法の各工程S01〜S12を説明するためのフローチャートである。
図3は
図2の地盤改良工法を実施する地上部の要部平面図である。
図4は
図2の地盤改良工法における粘土層の真空圧密工法を説明するための断面図(a)および砂層の吸水締め固め工法を説明するための断面図(b)である。
【0027】
まず、
図1(a)〜(c)のようなドレーン材11とドレーン材12とを一体化したドレーン材10をドレーン製造工場で作製し、地盤改良の施工現場に搬入する(S01)。
【0028】
次に、ドレーン材10を改良対象の地盤G内にドレーン打設機械により略鉛直方向に打設する(S02)。打設されるドレーン材10の地上での平面位置は、
図3の破線で示す1回あたりの砂層の改良平面範囲である正方形M(a×a)の四隅30である。正方形Mの一辺aの長さは、たとえば,1mである。このように打設されたドレーン材10は、
図3の破線で示す各正方形の四隅30に位置する。かかるドレーン材10の打設により、
図4(a)(b)のように、ドレーン材11は下部層の粘土層G1内に位置し、ドレーン材12は上部層の砂層G2内に位置する。なお、第2ドレーン材12のキャップ部12aは、砂層G2内の地下水位Hよりも下方に位置するように打設される。
【0029】
次に、打設されたドレーン材10のドレーン材12から延びる排水ホース12bを、
図3のように配置した排水管31にそれぞれ開閉バルブ32a〜32f,33a〜33fを介して接続し、また、ドレーン材11から延びる排水ホース11bを排水管31に直接接続し、排水管31には真空ポンプPが接続される(S03)。
【0030】
次に、真空ポンプPを作動させてドレーン材11を介した粘土層G1への負圧作用を開始する(S04)。この負圧作用開始のとき、砂層G2のためのドレーン材12から延びる排水ホース12bの開閉バルブ32a〜32f,33a〜33fは閉じられているので、砂層G2には負圧が作用していない。
【0031】
上記負圧の作用状態を
図4(a)に示すが、ドレーン材11を介した真空ポンプPによる負圧作用により、粘土層G1内の間隙水が方向cに流れ、ドレーン材11,排水ホース11b,排水管31を通して外部へ排水される。ドレーン材11への負圧の作用期間は、たとえば150日(連続)である。このようにして、粘土層G1に対して真空圧密工法による地盤改良を実施する。
【0032】
次に、上述のドレーン材11による粘土層G1への負圧作用状態を保ちながら、砂層G2に対し液状化対策のために吸水締固め工法による地盤改良を実施する。すなわち、振動棒で振動を与える砂層の改良平面範囲(
図2の正方形M)の四隅30に打設した各ドレーン材12の排水ホース12bの開閉バルブ32a,33a,32b,33bを開けて、砂層G2へ局部的に負圧を作用させる(G05)。
【0033】
次に、砂層G2の改良平面範囲である正方形Mの対角中心部に振動棒
31’を挿入する(S06)。振動棒
31’は、略鉛直方向に挿入され、通電されると鉛直方向上下に振動を与える。
【0034】
次に、通電により振動棒
31’を振動させるとともに、ドレーン材12を介して粘土層G2へ負圧を作用させ、間隙水を負圧吸引する(S07)。
【0035】
上記負圧の作用状態を
図4(b)に示すが、振動棒
31’の鉛直方向上下の振動により砂層G2内において砂構造を破壊し液状化させ、このとき生じる余剰間隙水がドレーン材12を介した真空ポンプPによる負圧作用により、砂層G2内で方向dに流れ、ドレーン材12,排水ホース12b,排水管31を通して外部へ排水される。このようにして、砂層G2に対して振動併用の吸水締め固め工法による地盤改良を実施する。このとき、締固め時間は、たとえば、砂層G2の透水係数が10
-4〜10
-5m/sec程度である場合、1箇所(1m×1mの正方形M)あたり、約10分である。
【0036】
上記振動・吸引工程S07が終了すると、未改良域がある場合(S08)、たとえば、
図3の正方形Mの下側の正方形M1の改良平面範囲が未改良の場合、工程S05に戻り、開閉バルブ32a,33aを閉め、開閉バルブ32c,33cを開け、正方形M1の改良平面範囲において、工程S05を実行し、続いて工程S06〜S08を実行する。
【0037】
上述のようにして、砂層G2に対して工程S05〜S08を繰り返すことで、改良対象の地盤全域に対し吸水締固めを行うことで、砂層G2に対する吸水締固め工法による地盤改良(第2地盤改良工程)が終了する(S09)。
【0038】
上述の砂層G2の吸水締固めがすべて終了すると、粘土層G1に対する真空圧密の所定期間が経過するまで(S10)、粘土層G1に負圧を継続して作用させ、所定期間が経過すると、粘土層G1に対する真空圧密工法による地盤改良(第1地盤改良工程)が終了する(S11)。次に、排水管31や真空ポンプPなどの負圧作用設備を撤去する(S12)。
【0039】
粘土層G1に対する真空圧密における負圧作用期間は、上述のように、たとえば、150日(連続)であるのに対し、砂層G2に対する吸水締め固めにおける負圧作用期間は、たとえば、1箇所(1m×1mの正方形M)あたり約10分であるので、砂層G2に対する吸水締め固めは、粘土層G1に対する真空圧密の実施期間中に実行することができる。
【0040】
以上のように、本実施形態の地盤改良工法によれば、下部層である粘土層G1に対応した第1ドレーン材11と上部層である砂層G2に対応した第2ドレーン材12とを一体化したドレーン材10を改良対象の2層系地盤Gに打設するので、1回の打設工程で、粘土層G1および砂層G2に各ドレーン材11,12を打設することができ、また、粘土層G1および砂層G2に対し負圧を作用させるために設置される真空ポンプPや排水管31などの負圧作用設備を共通に使用でき、その設置工程・除去工程を共通に実施できる。このため、粘土層G1および砂層G2に対して別々の設備で異なる期間に各地盤改良を行う場合と比べて、施工コスト減や工期短縮を達成できる。
【0041】
また、第1ドレーン材11による粘土層G1に対する真空圧密による第1地盤改良工程の実施期間中に、第2ドレーン材12による砂層G2に対する吸水締め固めによる第2地盤改良工程を実施できるので、工期が長くならず、2層系地盤について各層に別々の工法を適用しても効率よく地盤改良を実施することができ、工期短縮を達成でき、経済的である。
【0042】
次に、第1ドレーン材と第2ドレーン材とを一体化したドレーン材の変形例について
図5を参照して説明する。
図5は、本変形例によるドレーン材を地盤中に打設した状態で示す図(a)、b-b線方向に切断してみた図(b)およびc-c線方向に切断してみた図(c)である。なお、
図1に示す構成と同一部分には同じ符号を付けてその説明は省略する。
【0043】
本例のドレーン材40は、第1ドレーン材41と第2ドレーン材42とを外形形状が同一になるように一体化し、地盤内で上側に位置する第2ドレーン材42が第1ドレーン材41の排水部41bを一体に有するように構成されている。
【0044】
ドレーン材41は、
図5(a)(b)のように、プラスチック材料から内部に複数の通水路pを有し、その外面にフィルタfが配置され、外部が透水性に内部が通水性に構成され、下部層である粘土層G1の改良層厚さに対応した長さを有する。
【0045】
ドレーン材42は、
図5(a)〜(c)のように、プラスチック材料から内部に複数の通水路pを有し、その外面にフィルタfが配置され、外部が透水性に内部が通水性に構成され、また、複数の通水路pの一端側にはドレーン材41の各通水路pからの水が流れるように排水部41bが構成されている。排水部41bの外面にはシール材42bが配置され、排水部41bは水密になっている。ドレーン材42は、上部層である砂層G2の改良層厚さに対応した長さを有する。
【0046】
ドレーン材40は、ドレーン材41とドレーン材42とが連続して形成されて外形が同一であり、それらの境界41aから下側内部に複数の通水路pが形成され(ドレーン材41)、上側内部に複数の通水路pと排水部41bが形成されている(ドレーン材42)。境界部41aが粘土層G1の上部に位置するように打設される。
【0047】
図5(a)のように、ドレーン材42の上端にはキャップ部42aが設けられ、ドレーン材42の上端が非透水性のキャップ部42aにはめ込まれる。ドレーン材41の非透水性・可撓性の排水ホース41cが排水部41bと連通するようにキャップ部42aにはめ込まれる。また、ドレーン材42の非透水性・可撓性の排水ホース42cがドレーン材42の各通水路pと連通するようにキャップ部42aにはめ込まれる。排水ホース41c、42cは、
図3と同様に、排水管31に接続される。キャップ部42aは、砂層G2内の地下水位Hの下方に位置するように打設される。
【0048】
ドレーン材40は、通常のドレーン打設機械により地盤内に打設可能であり、
図5(a)のように、2層系地盤Gに打設されると、ドレーン材41が粘土層G1内に位置し、ドレーン材42が砂層G2内に位置し、
図2〜
図4と同様にして、粘土層G1,砂層G2とに別々に負圧を作用させることで、粘土層G1に対し真空圧密による第1地盤改良工程、および、砂層G2に対し吸水締め固めによる第2地盤改良工程を実施することができる。
【0049】
本例のドレーン材40によれば、下部層のための第1ドレーン材41と上部層のための第2ドレーン材42とを一体化するに際し、地盤内で上側に位置する第2ドレーン材42が第1ドレーン材41の排水部41bを一体に有するように構成し、両ドレーン材41,42が同一の外形形状を有するので、簡単な構成にすることができ、ドレーン材の打設がより実施しやすくなる。
【0050】
以上のように本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が可能である。たとえば、本実施形態では、砂層の液状化対策のための地盤改良には、振動棒による真空吸水締固め工法を採用したが、本発明は、これに限定されるものではなく、たとえば、振動を用いない真空吸水締め固め工法であってもよいことはもちろんである。
【0051】
また、
図3,
図4の振動棒
31’は、地盤に鉛直方向上下に振動を与えるが、これに限定されず、鉛直方向および水平方向に振動するように構成してもよく、また、水平方向のみに振動させるようにしてもよい。
【0052】
また、本実施形態では、
図3の破線で示す1回あたりの砂層の改良平面範囲である正方形M(a×a)の一辺aの長さを、たとえば、1mとしたが、これに限定されず、適宜変更可能である。