JPH0833004B2

JPH0833004B2 - 粘性土地盤の土質改良工法

Info

Publication number: JPH0833004B2
Application number: JP2080917A
Authority: JP
Inventors: 知海山田; 幸司多田; 徹谷口; 雅弘中川; 裕次舘川; 正水落合; 敬昭窪田
Original assignee: Toda Corp
Current assignee: Toda Corp
Priority date: 1990-03-30
Filing date: 1990-03-30
Publication date: 1996-03-29
Anticipated expiration: 2011-03-29
Also published as: JPH03281818A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は粘性土地盤、特に圧規圧密状態又は圧密未了
の状態にある沖積粘性土層の改良に関するものであり、
更に詳しくは、載荷盛土工法と、地盤内の地下水位低下
工法とを併用することにより、沖積粘性土層を圧密して
土質改良を図る工法に関するものである。

（従来の技術）近年、臨海地域いわゆるウォータフロントと呼ばれる
地域での開発が盛んに行われている。このような地域の
沖積粘性土層地盤は、圧密未了であったり、正規圧密状
態であっても軟弱な粘性土層を主体として構成されるこ
とが多く、構造物の基礎地盤や宅地として利用するため
には何らかの地盤改良を必要とする場合が多い。

従来、このような軟弱な粘性土地盤の土質改良対策と
しては種々の工法が提案され、実施されているが、比較
的経済的でかつ確実に改良効果が得られる工法として、
載荷盛土等による予圧密工法が知られている。

この工法は構造物荷重に対応する圧密荷重を載荷盛土
によって、予め軟弱な粘性土地盤に負荷して、構造物基
礎として十分な耐力を付与しようとするものである。

一方、前記の他に第６図に示すような粘性土地盤ｎ内
の地下水位を低下させて、粘性土層n₁の間隙水圧を減少
させることにより、該粘性土層n₁に圧密現象を生ぜしめ
て土質改良を行う工法がある（土質工学会「軟弱地盤対
策工法」参照）。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記のような載荷盛土による土質改良
工法においては、（１）粘性土層の層厚が大きいと、圧密に要する時間が
著しく長期化するので、サンドドレーン工法等の補助工
法を必要とする。

（２）段階的な盛土工法を必要とすることが多く、多大
な労力と費用を要する。

（３）盛土材の運搬を必要とするため、運搬経路の環境
が悪化する。

（４）余盛りを必要とする場合が多いので、余盛り厚さ
分の盛土撤去作業を必要とする。

（５）粉塵等が発生するため工事敷地周辺の環境問題を
誘発することがある。

という問題があった。

また、前記地下水位低下による土質改良工法において
は、（１）粘性土層が厚いと、改良効果を得るのに長時間を
要する。

（２）地下水位の低下が広い範囲にわたって影響するの
で、周辺地盤に対しても圧密沈下が生じ、そのための対
策として、工事敷地の周囲に遮水壁を構築する必要があ
る。

（３）地下水位低下による土質改良工法では、第７図の
（ａ）に示すように、粘性土地盤の表層部においては大
きな改良効果を得ることができない。

という種々の問題があった。

本発明は、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、従来技術の上記のような欠点を補完
するために、載荷盛土と地下水位低下とを組み合わせる
ことにより、地盤条件及び設計条件に適した経済的かつ
合理的な粘性土地盤の土質改良工法を提供することにあ
る。

（課題を解決するための手段）以上の課題を達成するための本発明の粘性土地盤の土
質改良工法の主たる構成は、改良地盤内に粘性土層を貫
通して下部透水層に到達し、かつ平面的に連続した格子
状の排水溝を形成し、該排水溝からの強制排水によって
地下水位を低下させるとともに、前記排水溝に囲まれた
改良対象範囲の地表面に載荷盛土を行って粘性土層を圧
密・改良する土質改良工法であって、前記排水溝におけ
る最も外側の排水溝の全長にわたって遮水材を設置した
ことを特徴とし、また、改良地盤内に粘性土層を貫通して下部透水層に
到達し、かつ平面的に連続した格子状の排水溝を形成
し、該排水溝からの強制排水によって地下水位を低下さ
せるとともに、前記排水溝に囲まれた改良対象範囲の地
表面に載荷盛土を行って粘性土層を圧密・改良する土質
改良工法であって、前記排水溝を格子状の薄型溝と、該
薄型溝の交差部及び中途部に形成された円形孔とから形
成し、この格子状の排水溝における最も外側の排水溝の
全長にわたって遮水材を設置したことを特徴とし、また、前記格子状の排水溝における最も外側の排水溝
を、他の排水溝より深く掘削形成したことを特徴とし、また、前記載荷盛土を、圧密理論に基づいて予め演算
した圧密沈下量に見合う厚さの載荷盛土とすることによ
り、改良後の地盤高さが予め設定した地盤高さと同一に
なるようにしたことを特徴とする構成にすることであ
る。

（作用）上記構成によれば、地下水位低下と載荷盛土とを併用
したことにより、サンドドレーン等を併用した予圧密工
法と同等以上の圧密促進効果が得られると共に、設計条
件に応じた盛土高さと地下水位低下量の最適の組合せを
選択することができるので、経済的、合理的な土質改良
工法を提供することができる。

この場合、格子状の排水溝がドレーン機能を発揮する
ため圧密を促進させることができ、最も外側の排水溝に
遮水材が設置されているため対象範囲外の周辺地盤の水
位低下・沈下等の悪影響を減少させることができる。

また、排水溝を格子状の薄型溝と、該薄型溝の交差部
及び中途部に形成された円形孔とから形成したことによ
り、該円形孔を揚水井として利用できるので周辺地盤に
与える悪影響を減少させ、かつ別途に揚水井を掘削・形
成する必要がなくなる。

また、最も外側の排水溝を他の排水溝より深く掘削形
成したことにより、さらに周辺地盤・環境への影響を著
しく低減することが可能になる。

また、盛土高さと地下水位低下量とを沈下後の設定GL
と同一レベルになるように予め設定することにより、地
盤条件及び設計条件に応じた盛土高さと地下水位低下量
の最適の組合せを選択することができ、経済的、合理的
な土質改良ができる。

（実施例）以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図及び第２図は本発明の粘性土地盤の土質改良工
法の平面図及び断面図である。

本発明は、先ず初めに粘性土地盤ｎに、第１図に示す
ような格子状の排水溝１を薄溝用掘削機Ａで掘削形成す
る。

薄溝用掘削機Ａは第３図に示すように、下端にパイロ
ットビット3aを装備した左右一対のサイドケーシング３
と、該サイドケーシング３に回転可能に軸支された左右
一対のディスクカッタ５と、前記サイドケーシング３の
中間に設けられ、且つ下端にリバースビット4aを装備す
ると共に、土砂排出用リバース管4bを内蔵したセンター
ケーシング４と、上記パイロットビット3aと、ディスク
カッタ５と、リバースビット4aを回転駆動させる水中モ
ータ６とから成っている。

また、前記センターケーシング４はサイドケーシング
３とほぼ同径となっており、左右一対のパイロットビッ
ト3a及びディスクカッタ５は夫々が逆方向に回転するこ
とにより、互に回転トルクを相殺するようになってい
る。

以上の構成からなる薄溝用掘削機Ａを用いて、第４図
に示すような薄型溝1a及び円形孔1b、1cを粘性土地盤ｎ
の粘性土層n₁を貫通して下部透水層n₂にいたるまで掘削
する。

そして、第５図に示すように、該薄型溝1a中央の円形
孔1cを中心として、薄溝用掘削機Ａを90度回転させる
と、該円形孔1cを中心とする交差した薄型溝1aが掘削形
成される。

このように、上記の掘削を順次繰り返すことにより、
格子状に掘削された薄型溝1aと、該薄型溝1aの交差部及
び中途部に掘削された円形孔1b、1cとから成る排水溝１
が掘削形成される。

このとき、該排水溝１の間隔ａは、薄溝用掘削機Ａの
ディスクカッタ５の直径φと、パイロットビット3a、3a
の中心間隔ｌとの組合せを適宜選択することにより、任
意に設定することができる。

従って、粘性土地盤ｎの土質定数（特に圧密係数Cvの
値）や設定工期に応じた排水溝１の間隔ａを適宜選択す
ることができる。

尚、前記排水溝１の掘削と共に、該排水溝１の周囲に
適宜数の復水井ｍも掘削しておくとよい。

次に、このように掘削形成された排水溝１における最
も外側の排水溝1Aを、第２図に示すように、他の排水溝
１よりも深く掘削形成し、その外側に遮水材７を設置す
る。

遮水材７としては鋼材と固結性材料との組合せや薄膜
状遮水材等を利用することができる。

該薄膜状遮水材を利用する場合は、ロール状の薄膜状
遮水材を最も外側の排水溝1Aにおける円形孔1b、1cに挿
入し、該円形孔1b、1cを起点として排水溝1Aの外側の壁
面に張り付けるようにするとよい。

このようにして、最も外側の排水溝1Aに遮水材７を設
置した後、排水溝１における各薄型溝1a及び円形孔1b、
1cに砂、礫、砕石等の透水係数の大きな自然材料や人工
材料を主体とする透水性材料２を充填すると共に、該円
形孔1b、1cに吐出管を連結した水中ポンプＰを適宜間隔
ごとに設置し、該水中ポンプＰにより地下水を強制的に
排水して工事敷地内の地下水位Ｗ（自然水位）を低下さ
せる。また、図中Ｗ′は低下後の地下水位を示す。

尚、この時強制排水された地下水は、通常、下水道へ
放流するが、前記した工事敷地周囲の復水井ｍへ還流す
ることが望ましい。

このように、粘性土地盤ｎに掘削形成した排水溝１に
おける最も外側の排水溝1Aの外側に遮水材７を設置する
ことにより、地下水位Ｗ（自然水位）の低下が周辺地盤
へ影響するのを防止して、周辺地盤の圧密沈下を防ぐこ
とができる。

また、粘性土地盤ｎ中の地下水を、円形孔1b、1cから
強制的に排水して地下水位Ｗ（自然水位）を低下させる
ことにより、該粘性土地盤ｎの圧密を進行させる（第２
図）。

さらに、格子状の掘削孔１がドレーン機能を発揮する
ため、前記圧密がさらに促進される。

しかしながら、地下水位Ｗ（自然水位）の低下による
改良後の粘性土地盤ｎの強度は、該地盤ｎの表層部にお
いてはそれ程大きな改良効果を得ることができないため
（第７図の（ａ）参照）、本発明では、改良対象範囲の
粘性土地盤ｎの上面に適宜厚さの載荷盛土Ｍを行う。

この時の盛土高さＨは、必要とされる改良後の地盤強
度及び、予め設定した改良後の地盤高さから経済的、か
つ合理的に決定することができる。

すなわち、必要とされる改良後の地盤強度を得るため
の地下水位低下量Δｈと盛土高さＨの組合せは多数存在
するが、圧密理論に基づいて工期内の圧密沈下量を予め
試算しておくことにより、粘性土地盤ｎの沈下後の地盤
高さを設計地盤高さと同一になるように盛土高さＨを定
めればよい。

この時の圧密沈下量Ｓは下記の式により求めることが
できる。

Ｓ＝Ｕ・So ここに、 U:工期中の平均圧密度 So:粘性土地盤の全沈下量（Ｕ＝100％のときの沈下量であり、例えば下記の式で
求めることができる。）ここに、 H_O:各圧密層の層圧ｅ、e_O:各圧密層の沈下後及び沈下前の間隙比 mv、Cc:各圧密層の体積圧縮係数及び圧縮指数 ΔＰ、Po:各圧密層の圧密圧力の増分及び圧密降伏応力また、第８図は載荷盛土と地下水位低下とを併用した
粘性土地盤の土質改良工法の実施例において、粘性土地
盤の沈下量を実測した例である。

この実施例では載荷盛土Ｍを先に行った後、地下水位
Ｗ（自然水位）を低下させて、所定の地盤高さになるよ
う最終的に盛土高さＨを調整したものであるが、本発明
においては、先に地下水位Ｗ（自然水位）を低下させた
後に載荷盛土Ｍを行うことも可能であり、また、地下水
位Ｗ（自然水位）の低下と載荷盛土Ｍとを同時に行うこ
とも任意である。

上記した如く、本発明では粘性土地盤ｎにおける載荷
盛土Ｍと地下水低下による圧密現象を利用した合理的な
土質改良工法を提供するものであり、その改良工法の原
理及び改良後の地盤強度の模式図を第７図に示す。

第７図の（ａ）は本発明による粘性土地盤ｎの土質改
良工法の概念図であり、地下水位低下と載荷盛土を合理
的に併用することにより、水位低下量Δｈ及び盛土高さ
Ｈに対応した粘性土地盤ｎ内の有効応力の増加による圧
密現象を生ぜしめ、第７図の（ｂ）に示すような改良後
の地盤強度を得るものである。

（発明の効果）本発明は上記のような構成にしたことにより下記の効
果を有する。

改良地盤内に粘性土層を貫通して下部透水層に到達
し、かつ平面的に連続した格子状の排水溝を形成し、該
排水溝からの強制排水によって地下水位を低下させると
ともに、前記排水溝に囲まれた改良対象範囲の地表面に
載荷盛土をし、かつ排水溝における最も外側の排水溝の
全長にわたって遮水材を設置したことにより、サンドド
レーン等を併用した予圧密工法と同等以上の圧密促進効
果が得られると共に、設計条件に応じた盛土高さと地下
水位低下量の最適の組合せを選択することができるの
で、経済的、合理的な土質改良工法を提供することがで
きる。

排水溝を格子状の薄型溝と、該薄型溝の交差部及び
中途部に形成された円形孔とから形成したことにより、
該円形孔を揚水井として利用できるので周辺地盤に与え
る悪影響を減少させ、かつ別途に揚水井を掘削・形成す
る必要がなくなる。

最も外側の排水溝を他の排水溝より深く掘削形成し
たことにより、さらに周辺地盤・環境への影響を著しく
低減することが可能になる。

盛土高さと地下水位低下量とを沈下後の設定GLと同
一レベルになるように予め設定することにより、地盤条
件及び設計条件に応じた盛土高さと地下水位低下量の最
適の組合せが選択でき、経済的、合理的な土質改良がで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の排水溝の平面図、第２図は同断面図、
第３図は薄溝用掘削機の正面図、第４図は薄型掘削機に
よって形成される排水溝孔の１エレメントを示す平面
図、第５図は排水溝の掘削方法を示す平面図、第６図は
従来の地下水位低下工法の断面図、第７図の（ａ）は本
発明の載荷盛土と地下水位低下工法とを併用した土質改
良工法による増加有効応力を示す模式図、同図の（ｂ）
は改良後の地盤強度を示す模式図、第８図は設計GLに一
致するよう盛土高さを調整するために粘性土地盤の沈下
量を測定した図である。また図中、 1:排水溝 n:粘性土地盤 n₁:粘性土層 n₂:下部透水層 W:地下水位（自然水位）、M:載荷盛土を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中川雅弘東京都中央区京橋１丁目７番１号戸田建設株式会社内 (72)発明者舘川裕次東京都中央区京橋１丁目７番１号戸田建設株式会社内 (72)発明者落合正水東京都中央区京橋１丁目７番１号戸田建設株式会社内 (72)発明者窪田敬昭東京都中央区京橋１丁目７番１号戸田建設株式会社内 (56)参考文献特開平１−226913（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−49017（ＪＰ，Ａ) 特公昭52−23163（ＪＰ，Ｂ１)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】改良地盤内に粘性土層を貫通して下部透水
層に到達し、かつ平面的に連続した格子状の排水溝を形
成し、該排水溝からの強制排水によって地下水位を低下
させるとともに、前記排水溝に囲まれた改良対象範囲の
地表面に載荷盛土を行って粘性土層を圧密・改良する土
質改良工法であって、前記排水溝における最も外側の排
水溝を全長にわたって遮水材を設置したことを特徴とす
る粘性土地盤の土質改良工法。
【請求項２】改良地盤内に粘性土層を貫通して下部透水
層に到達し、かつ平面的に連続した格子状の排水溝を形
成し、該排水溝からの強制排水によって地下水位を低下
させるとともに、前記排水溝に囲まれた改良対象範囲の
地表面に載荷盛土を行って粘性土層を圧密・改良する土
質改良工法であって、前記排水溝を格子状の薄型溝と、
該薄型溝の交差部及び中途部に形成された円形孔とから
形成し、この格子状の排水溝における最も外側の排水溝
の全長にわたって遮水材を設置したことを特徴とする粘
性土地盤の土質改良工法。
【請求項３】前記格子状の排水溝における最も外側の排
水溝を、他の排水溝より深く掘削形成したことを特徴と
する請求項１または２に記載の粘性土地盤の土質改良工
法。
【請求項４】前記載荷盛土を、圧密理論に基づいて予め
演算した圧密沈下量に見合う厚さの載荷盛土とすること
により、改良後の地盤高さが予め設定した地盤高さと同
一になるようにしたことを特徴とする請求項１、２また
は３のいずれかに記載の粘性土地盤の土質改良工法。