JPH11280101A - 地盤改良体の遮水性評価方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複雑な計測システムを必要としないと共に、
地盤改良体（人工底盤）に損傷を与えず、しかも、信頼
性の高い観測結果が得られる地盤改良体の評価方法を提
供する。 【解決手段】 温度センサー５を測定対象であり、水和
熱をもつ人工底盤（地盤改良体）３の表面に近づけて配
置し、当該人工底盤３の水みちを通る地下水の漏水によ
り水流が生じた付近の地下水温度を前記温度センサー５
で測定することにより人工底盤３の遮水性を評価する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地中連続壁人工底
盤や、その他各種の地盤改良体の遮水性評価方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】地中連続壁工法では、通常、地中連続壁
を、地中に存在するシルト層のような難透水層に達する
まで十分根入れし、この難透水層を地中連続壁の底盤と
し、その強度，遮水性により、地中連続壁内の掘削時に
生じる底部からの土圧，水圧を受け持たせ、底盤からの
出水，盤ぶくれ，パイピングなどを防止している。前記
の従来工法では、難透水層を地中連続壁の底盤とするも
のであるから、この難透水層の深度が、地中連続壁内で
掘削する所期の掘削深度と離れていても、地中連続壁を
難透水層に達するまで施工し、その難透水層に十分な根
入れを行う。そのため従来工法では、所期の掘削深度と
難透水層深度が離れるほど、地中連続壁の施工は不経済
なものとなる。

【０００３】そこで最近の新しい工法として、所期の地
盤掘削深度に合わせて難透水層を人工的に構築する方法
が開発された。これは、コラムジェット工法などと称さ
れる方法で、地盤掘削深度にあわせて柱状の地盤改良体
を複数列施工し、地中連続壁の根入れに必要な難透水層
を人工的に構築する方法である。このように、前記工法
は、地中連続壁内の掘削深度に合わせ、かつ必要な厚さ
に、地盤改良体による人工底盤を作ることで、地中連続
壁の施工深度を必要最小限に抑えることができ、地中連
続壁の施工コスト低減につながる工法である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述の改良工法では、
人工底盤が十分な遮水性能を有する必要があるが、その
遮水性能を適正に評価する技術はまだ実用化されていな
い。従来の地盤改良体の品質評価技術としては、(A) 超
音波，弾性波測定法、(B) 電気比抵抗測定法があるが、
これらはいずれも２極の検出端子を間隔を離して人工底
盤に接触させて測定するものであり、次の欠点がある。 人工底盤を構成する複数の各柱状体単体のみの健全
性（強度，欠損部）を評価する方法であり、複数列の柱
状体相互間の遮水性を評価できない。 検出端子取付けのため地盤改良体（底盤）に直接削
孔を施すため、改良体自体に遮水性を損なうような欠陥
を加える可能性がある。 改良体の状態を通して遮水性能を評価する間接評価
であるため、直接透水性を評価できない。

【０００５】前記，，から現状では、(A),(B) の
測定法は地盤改良体（人工底盤）全体の遮水性評価技術
として適用されていない。このように、人工底盤工法の
問題点は、その遮水性能評価法が確立されていないこと
である。

【０００６】本発明は前記従来技術の課題を解決し、人
工底盤をはじめその他の地盤改良体における遮水性能評
価に適用できる改良地盤体の遮水性評価方法を提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、温度センサー
を測定対象であり、水和熱をもつ地盤改良体の表面に近
づけて配置し、当該地盤改良体を通り抜けて出入する地
下水の水流が生じた付近の地下水温度を前記温度センサ
ーで測定することにより地盤改良体の遮水性を評価する
ことを特徴とする。また本発明は、前記温度センサーを
前記地盤改良体の複数の地点に設置し、前記地盤改良体
の未改良部分に近い地点に設置の温度センサーと、未改
良部分から遠い地点に設置の温度センサーの測定温度結
果から前記未改良部分を特定することを特徴とする。ま
た本発明は、前記地盤改良体が地中における締め切られ
た壁の人工底盤であり、この人工底盤の遮水性評価地点
に設置した複数の前記温度センサーのうち、前記人工底
盤の漏水個所により近い温度センサーが、他の温度セン
サーより低い自然温度を測定することで前記人工底盤の
全体的および／または局所的遮水性を評価することを特
徴とする。さらに本発明は、前記地盤改良体が地中にお
ける締め切られた壁の人工底盤であり、この人工底盤の
遮水性評価地点に複数の前記温度センサーを設置し、前
記人工底盤上方の地下水を揚水することで人工底盤を貫
通してその上部に流入する地下水により、前記地下水流
入箇所により近い温度センサーが、他の温度センサーよ
り低い自然温度を測定することで前記人工底盤の全体的
および／または局所的遮水性を評価することを特徴とす
る。

【０００８】第１の発明によると、地盤改良体を通り抜
ける地下水の流出入によって、その付近の地下水温度が
他の地点の地下水温度（水和熱）より低下するので、こ
の温度を温度センサーで測定するだけで、複雑な装置や
施工を必要とせず簡単に地盤改良体の遮水性を評価でき
る。第２の発明によると、第１の発明の原理の応用によ
り、地盤改良体の未改良部分を複雑な装置や施工を必要
としないで簡単に特定できる。第３と第４の発明による
と、第１，第２発明のさらなる応用により、地中連続壁
の人工底盤の遮水性能の品質管理を容易に行うことが可
能となる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態を図を参照
して説明する。図１〜図４は本発明の基本原理図を示
し、図１、図３において地表１から所定の深さ根入れの
地中連続壁２が構築され、この地中連続壁２の下部に所
定の厚みの人工底盤３が構築されている。この人工底盤
３には欠損などにより上下に貫通する水みち４が発生
し、水みち４からの漏水や逆に地下水の流入が生じるこ
とがある。この水みち４の発生個所の検知手段として地
中連続壁２の内側で、人工底盤３の上表面に近接して、
複数本の温度センサー５がリード線１７の先端に設けら
れ、所定間隔を離して配設されている。

【００１０】図１，図２についてさらに説明する。地中
連続壁２の内側の地層には、砂，シルト等の地層６が堆
積されており、地中連続壁２の内側地下水位７が外側地
下水位８より高く前記水みち４からの漏水により、人工
底盤３の上部には、図示矢印の水流が生じ、内側地下水
位７は時間経過により、低下水位１０になる。

【００１１】図２（Ａ），（Ｂ）には、前記人工底盤
（地盤改良体）３における地下水の漏水の有無と、その
ときの人工底盤３上の複数地点に設置される各温度セン
サー５で測定される温度分布を示す原理図が単純化して
示されている。人工底盤３は、既述のとおり、地中連続
壁２内に所定深度に多数の孔を掘削し、この孔を通して
地中にセメントミルクなどの硬化材を注入することで構
築される。前記セメントミルクなどが硬化する過程で５
０℃前後の水和熱が発生し、その発熱は２〜３週間続
き、そのため、人工底盤３上の地下水は、水和熱により
昇温し、通常１５〜２０℃の範囲にある地盤内自然温度
よりも高温となる。

【００１２】本発明は前記水和熱を利用している。ま
ず、図２（Ａ）に示すように、人工底盤３に水みちがな
い場合は、人工底盤３上方の複数地点に配置の各温度セ
ンサー５の測定値は、いずれも人工底盤水和熱に等しい
（又は近い）値となる。また、図２（Ｂ）に示すよう
に、人工底盤３に水みち（漏水個所）４がある場合は、
同図矢印で示すように地下水が漏水し、その水みち４に
より近い位置の温度センサー５が水の流れによる冷却効
果をより大きく受けて、他の温度センサー５の測定値よ
りも温度が下がり、人工底盤水和熱の温度分布は同図
（Ｂ）に示す曲線のようになる。

【００１３】したがって、前記各温度センサー５が検知
する人工底盤水和熱により昇温した地下水の流水の温度
変化を測定することにより、人工底盤３の水みち４の有
無を評価し、かつ特定することができる。

【００１４】図１に示した方法で、人工底盤３の水みち
４の特定を行う場合の測定順序を説明する。 遮水性能を評価したい人工底盤直上に、温度センサ
ーを平面的に複数配置する。 人工底盤の施工直後、この人工底盤表面は水和反応
熱により、５０℃前後の熱を有している。一方、人工底
盤（地盤改良体）から離れた個所の地中水温は、地盤の
自然温度（２０℃前後）である。 人工底盤に水みちがない場合は、各温度センサーの
測定値は、ほぼ一様な温度（人工底盤水和熱５０℃前
後）となる。 人工底盤に水みちがある場合は、地中連続壁内の水
圧が地中連続壁外に水みちを通じて抜けるため、水みち
周辺に水流が発生する。その冷却効果により、水みち周
辺の温度が人工底盤水和熱温度より低くなる（つまり、
人工底盤水和熱温度〜地盤内自然温度の間）。 各温度センサーによる温度分布を平面的に求めるこ
とで、水みちのある箇所の特定を行うことができる。

【００１５】次に、図３，図４について説明する。図３
の場合は、地中連続壁２の内側の地層には難透水層１１
が堆積されており、地中連続壁２の内側地下水位７と外
側地下水位８の差が少ない場合における人工底盤（改良
地盤）３の水みち４の有無を検出するための方法を図示
している。つまり、この場合は、地中連続壁２の内側
で、人工底盤３の上表面に近接して、複数体の温度セン
サー５を所定の間隔離して配設する。さらに、揚水パイ
プ１２が難透水層１１を貫通して、かつ先端開口部１３
を人工底盤３の上面に近接させて配設されている。揚水
パイプ１２で揚水することにより、連続地中壁２外の地
下水は、人工底盤３に発生した水みち４を通って図示矢
印のように上昇し、温度センサー５の周辺を通り、揚水
パイプ１２から上方に揚水される。

【００１６】図４（Ａ），（Ｂ）には、前記人工底盤
（地盤改良体）３における水みち４の有無と、人工底盤
３上の複数地点に設置の各温度センサー５で測定される
温度分布を示す原理図が示されている。

【００１７】前記から、図４（Ａ）に示すように、人工
底盤３に水みちがない場合は、人工底盤３上方に複数配
置の各温度センサー５の測定値は、いずれも人工底盤水
和熱に等しい値となる。また、図４（Ｂ）に示すよう
に、人工底盤３に水みち４がある場合は、同図矢印で示
すように地下水が下方から流入し、その水みち４により
近い位置の温度センサー５が、水の流れによる冷却効果
をより大きく受けて温度が下がり、人工底盤水和熱の温
度分布は同図（Ｂ）の曲線のようになる。

【００１８】したがって、前記各温度センサー５が検知
する人工底盤水和熱で昇温した地下水の温度変化を測定
することにより、人工底盤３の水みち４の有無を評価
し、特定することができる。

【００１９】図３に示した方法で、人工底盤３の水みち
４の特定を行う場合の測定順序を説明する。 遮水性能を評価したい人工底盤直上に、温度センサ
ーを平面的に複数配置する。 揚水パイプを１本ないし複数本設け、パイプ内の水
を揚水する。ただし、パイプ先端１３は、人工底盤３に
最も近い難透水層（シルト層など）１１と人工底盤との
間であることが望ましい。 人工底盤に水みちがない場合は、センサーの測定値
はほぼ一様な温度（人工底盤水和熱５０℃前後）とな
る。 人工底盤に水みちがあり、かつ温度センサー５が難
透水層（シルト層など）１１と人工底盤３とではさまれ
た設置状態であれば、地中連続壁外の水圧は水みちを通
じ、地中連続壁内の揚水パイプ１２に抜ける。その結
果、水みち４周辺に水流が発生し、その周辺は冷却さ
れ、地下水温度が人工底盤より低くなる（人工底盤水和
熱温度〜地盤内自然温度の間）。 各温度センサーによる温度分布を平面的に求めるこ
とで、水みちのある個所の特定を行うことができる。 揚水パイプ１２が、難透水層（シルト層など）１１
と人工底盤３とにはさまれている場合、揚水パイプ１２
内の水位観測により、透水係数を求めることができ、人
工底盤全体の遮水性を評価することができる。

【００２０】

【実施例】本発明の具体的実施例を説明する。本発明
は、人工底盤上に設置した温度センサー付近の人工底盤
の水和熱により昇温された地下水温度を測定することに
より、当該温度センサー付近の人工底盤を通り抜ける水
の流出入をより明確にとらえうるため、温度センサーの
設置、計測は人工底盤の施工中および施工直後に行うの
がよい。

【００２１】そして、人工底盤３上の複数の計測ポイン
トをランダムに決め、各計測ポイントに設けた温度セン
サーの検出温度変化から測定する現場透水試験の一種と
考えることができる。

【００２２】まず、温度センサー５の人工底盤３の上部
への設置方法を図５（Ａ）〜（Ｄ）に図示する。各図の
概要をまとめて説明すると、地表に設置のボーリングマ
シン１４により掘削された掘削孔１５にケーシング１６
が挿入され、掘削孔１５の下端に人工底盤（地盤改良
体）３が設けられ温度センサー（例えば熱電対など）５
がリード線９を介して人工底盤３の上表面に届くまで掘
削孔１５内に吊り下される。ケーシング１６はその後引
き抜かれる。

【００２３】各図をさらに説明すると、 最初図５（Ａ）に示すとおり、掘削孔１５が削孔さ
れる。この孔１５は、人工底盤（つまり地盤改良体）３
の施工のための固化材注入用の掘削孔あるいは、これと
は別に掘した観測センサー設置用のボーリング孔のいず
れでもよい。 図５（Ｂ）に示すように、温度センサー５の先端に
おもりをつけて、掘削孔１５の上部から吊り下す。 図５（Ｃ）に示すように、温度センサー５の周辺が
砂等の粗粒子材料１８で埋め戻されるようにしてケーシ
ング１６を引き抜く。埋め戻しに砂等の材料を用いるの
は、地下水が温度センサー５の表面までよく到達できる
ようにするためである。 さらに、図５（Ｄ）に示すように、ケーシング１６
を引き抜きながら、砂，セメントミルク等の埋戻し材料
１９で掘削孔を埋め戻す。

【００２４】前述のようにして、地中連続壁内の人工底
盤３上に多数の温度センサー５を設置し、人工底盤３の
水みち（未改良部分）の有無と温度センサー５による測
定温度との関係を調べた。それにより得られた結果の概
念図（温度のコンター図）を図６（Ａ），（Ｂ）に示
す。同図において、＋印２０が人工底盤３上に設けた温
度センサー設置位置であり、図６（Ａ）が人工底盤３に
水みち４がない場合を示し、各温度センサーの測定値は
全体がほぼ一様であることが分かる。図６（Ｂ）は人工
底盤３の中央部に水みちがある場合を示し、水みち個所
４の温度センサー５の測定温度が最も低く（自然温度に
近い）なり、遠方に行くに従って改良体温度（水和熱温
度）となる温度コンター図が描かれ、この温度コンター
図により人工底盤３の水みちの特定が可能となる。

【００２５】次に具体的観測例として、実際の地中連続
壁に人工底盤施工が行なわれた現場において、実験的に
温度測定を行ったので説明する。図７に温度センサー設
置位置を示す。同図において、○図示部分２１が改良体
１本の施工範囲を示す。また、●点で示し、No１〜No１
０で示すのが１０個の温度センサー５の平面からみた設
置位置である。そして、温度センサー５のNo３の位置に
おいて斜線で示す範囲２２が未改良部分（つまり、水み
ちのある部分）である。なお、温度センサー５のNo１〜
No８は人工底盤３の直上に設置したのに対し、No９とNo
１０は地盤自然温度を測定するというNo１〜No８とは別
の目的のために水和熱温度の影響を受ける位置、つまり
人工底盤３の上方約１０ｍの位置に設置した。

【００２６】図８には、人工底盤３に水みち４がある状
態でのNo１〜No１０の温度センサー５の温度測定結果が
グラフで示されている。この図から分かるとおり、人工
底盤３に水みち４がある状態では水みち４に最も近いNo
３の温度センサー５が地盤内自然温度２０℃により近い
温度（３４°Ｃ）を示し、No３から少し離れたNo２，No
４の温度センサーは、４０℃〜４５℃であって、人工底
盤３の水和熱温度（５０℃前後）と地盤内自然温度（約
２０℃前後）の中間にある。このことは、No１の周辺で
地下水の水流が生じていることを示し、No１がその水み
ちに最も近いことを示している。さらに水みち４からよ
り遠い地点のNo１，No５，No６，No７，No８の温度セン
サー５は人工底盤３の水和熱温度（５０℃前後）により
近い温度を示す。このようにして、前記No１〜No８温度
センサーから水みち４を特定できた。また、No９、No１
０によって地盤自然温度の下限が２０℃前後であること
が観測された。なお、No１〜No１０の測定温度に若干の
バラツキがあるが、これは地層の状態（地質、密度な
ど）や地下水の移動、温度センサーの設置深度の若干の
差などによる誤差の範囲であり前記水みちを特定するう
えで障害とならない。前記温度測定結果の具体的数値を
表１に示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】なお、前記の実施形態では、地中連続壁の
人工底盤について説明したが、本発明はこれに限らずそ
の他の地盤改良体の遮水性の評価にも適用できる。例え
ば、前記人工底盤の上部を締め切る壁は、地中連続壁の
代わりにシートパイル，ＳＭＷ柱列壁等で締め切られた
山留め壁であってもよい。さらに地盤改良体で締め切ら
れた側壁を構築するときは、この締め切り壁の遮水性の
評価に本発明を適用できる。その場合は、側壁の沿って
温度センサーを１ケ所又は複数ケ所配設すればその側壁
の遮水性を評価できる。またさらに、人工底盤と側壁と
で締め切られた仕切りの内側が地層である場合に限ら
ず、水や泥水で満たされている場合の前記人工底盤や側
壁の遮水性をも評価できる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の地盤改良
体の評価方法によると次の効果がある。 温度センサーによる人工底盤その他の地盤改良体上
の温度分布から、水みちを容易に特定することができ
る。 温度センサーは地盤改良体上に近接配置するため、
地盤改良体に損傷を与えない。 温度センサーのみを用いるため、複雑な計測システ
ムを必要としない。 温度センサーは、地盤改良体（人工底盤）施工時の
ボーリング孔を利用して設置することができる。 複雑な施工を必要としないこと、および市販されて
いる安価な温度センサー（熱電対）を用いることができ
るので、従来技術に比較し、コストを低く抑えることが
可能である。 コストを低く抑えることが可能なため、計測ポイン
トを多くとることができ、測定精度を上げることが可能
である。 地盤改良体上に揚水井を設置した場合は、揚水井の
水位観測を行うことにより、地盤改良体全体の遮水性を
評価でき、かつ水みちの特定も同時に行える。 揚水井を地盤改良体の中央に設けることにより、地
盤改良体（人工底盤）周辺に強制流を形成することがで
き、温度測定精度が高まる。 地盤改良体施工途中で、本発明の評価技術により十
分な遮水性が認められた場合、それ以降の改良体の追加
施工を省略でき、地盤改良体施工の工費を低減すること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の地盤改良体としての人工底盤の遮水性
を評価する方法の第１の原理を示す図である。

【図２】図１の原理をより単純化して示す図である。

【図３】本発明の地盤改良体としての人工底盤の遮水性
を評価する方法の第２の原理を示す図である。

【図４】図３の原理をより単純化して示す図である。

【図５】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）は温度センサ
−の設置工程を示す断面説明図である。

【図６】（Ａ），（Ｂ）は地盤改良体に水みちがない場
合とある場合の温度センサ−のコンタ−図である。

【図７】地盤改良体上における温度センサ−の設置位置
を示す平面的説明図である。

【図８】地盤改良体に水みちがある場合の温度センサ−
による温度測定結果をグラフで示す図である。

【符号の説明】

１ 地表 ２ 地中連結壁 ３ 人工底盤 ４ 水みち ５ 温度センサ− ６ 砂、シルト層 ７ 内側地下水位 ８ 外側地下水位 １０ 低下水層 １１ 難透水位 １２ 揚水パイプ １３ 先端開口部 １４ ボ−リングマシン １５ 掘削孔 １６ ケ−シング １７ リ−ド線 １８ 粗粒子材料 １９ 埋戻し材料 ２０ 十印 ２１ ○図示部分 ２２ 斜線で示す範囲

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北野 良典 埼玉県大宮市大成町２丁目226番地 株式 会社熊谷組北関東支店内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 温度センサーを測定対象であり、水和熱
   をもつ地盤改良体の表面に近づけて配置し、当該地盤改
   良体を通り抜けて出入する地下水の水流が生じた付近の
   地下水温度を前記温度センサーで測定することにより地
   盤改良体の遮水性を評価することを特徴とする地盤改良
   体の遮水性評価方法。
2. 【請求項２】 前記温度センサーを前記地盤改良体の複
   数の地点に設置し、前記地盤改良体の未改良部分に近い
   地点に設置の温度センサーと、未改良部分から遠い地点
   に設置の温度センサーの測定温度結果から前記未改良部
   分を特定することを特徴とする請求項１に記載の地盤改
   良体の遮水性評価方法。
3. 【請求項３】 前記地盤改良体が地中における締め切ら
   れた壁の人工底盤であり、この人工底盤の遮水性評価地
   点に設置した複数の前記温度センサーのうち、前記人工
   底盤の漏水個所により近い温度センサーが、他の温度セ
   ンサーより低い地盤内の自然温度を測定することで前記
   人工底盤の全体的および／または局所的遮水性を評価す
   ることを特徴とする請求項１又は２に記載の地盤改良体
   の遮水性評価方法。
4. 【請求項４】 前記地盤改良体が地中における締め切ら
   れた壁の人工底盤であり、この人工底盤の遮水性評価地
   点に複数の前記温度センサーを設置し、前記人工底盤上
   方の地下水を揚水することで人工底盤を貫通して下方か
   らその上方に流入する地下水により、前記地下水流入箇
   所により近い温度センサーが、他の温度センサーより低
   い自然温度を測定することで前記人工底盤の全体的およ
   び／または局所的遮水性を評価することを特徴とする請
   求項１又は２に記載の地盤改良体の遮水性評価方法。