沈下量測定装置、それを用いた軟弱地盤の改良工法、盛土構造物が造成される地盤の動態把握方法、及び地下埋設物が埋設される地盤の動態把握方法
【課題】簡単に施工することができ、しかも高価な圧力センサーは、埋め殺しをせずに何度も再利用することができる地盤の沈下量を把握する新規な沈下量測定装置を提供する。
【解決手段】地盤の沈下量を把握する沈下量測定装置２０であって、地盤上面に配置される、内部が水で満たされている筐体２１と、水で満たされ、筐体に繋がっており、その上端部２４ａが地盤外まで延びて一定高さ位置に固定され、外気に開放されている通水管２４と、筐体内に配される空気袋２２と、空気袋に下端部が連通し、その上端部が地盤外まで延びる連通管２３とを備えており、地盤が沈下したとき、筐体に繋がる通水管の先端部の高さが高くなるのに伴って筐体２１内の水頭圧が増大し、これに伴って前記空気袋が圧縮され、そのときの空気袋の圧力変化を前記空気袋に連通する連通管の上端部に取り付けた圧力センサー２５で測定するようにした。
【解決手段】地盤の沈下量を把握する沈下量測定装置２０であって、地盤上面に配置される、内部が水で満たされている筐体２１と、水で満たされ、筐体に繋がっており、その上端部２４ａが地盤外まで延びて一定高さ位置に固定され、外気に開放されている通水管２４と、筐体内に配される空気袋２２と、空気袋に下端部が連通し、その上端部が地盤外まで延びる連通管２３とを備えており、地盤が沈下したとき、筐体に繋がる通水管の先端部の高さが高くなるのに伴って筐体２１内の水頭圧が増大し、これに伴って前記空気袋が圧縮され、そのときの空気袋の圧力変化を前記空気袋に連通する連通管の上端部に取り付けた圧力センサー２５で測定するようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、沈下量測定装置、それを用いた軟弱地盤の改良工法、盛土構造物が造成される地盤の動態把握方法、及び地下埋設物が埋設される地盤の動態把握方法に関する。詳細には簡単に施工することができ、しかも高価な圧力センサーは、埋め殺しをせずに何度も再利用することができる新規な沈下量測定装置、それを用いた軟弱地盤の改良工法、盛土構造物が造成される地盤の動態把握方法、及び地下埋設物が埋設される地盤の動態把握方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
軟弱地盤上に家屋、上下水道、擁壁あるいは舗装道路などの構造物や盛土を設置する場合、これら構造物や盛土を地盤の沈下が完全に終了する前に設置すると、軟弱地盤はその支持力がきわめて弱いことから、これら構造物や盛土の荷重を支えきれずに不等沈下を生じ、この結果、軟弱地盤上の構造物や盛土が損壊してしまうことになる。これは単なる構造物や盛土の損壊に止まらず、人命をも巻き込んだ大災害にも発展する恐れがある。
【０００３】
このため、軟弱地盤上への構造物や盛土の設置は、地盤の沈下が完全に終了するのを待って行われていた。この際、軟弱地盤の沈下終了は、沈下計の挙動を測定して判断していた。また確実を期すため、ボーリングによって資料を採取し、強度試験などの分析を行って、この分析結果も合わせて終了判断を行うこともあった。
【０００４】
この場合に使用する沈下計としては、例えば対象とする地盤内に沈下板を埋設しておき、沈下板から目盛付きの支柱を立ち上げ、この目盛の移動を沈下しない点に設置した測量機で人が測量する方法などが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
ところが、沈下計の挙動を人が測量機で測定して軟弱地盤の沈下終了を判断する場合、その測定には人為的な誤差が含まれてしまい正確な測定を行うことは難しく、適正な沈下終了の判断を行うことができず、しかも軟弱地盤といっても種類は様々であり、その深度も地層も異なっていることから、例えば沈下量が小さくなったなどの沈下計の挙動だけから、終了判断するのは余りに無謀であり、危険でもあった。
【０００６】
ボーリングによる資料の採取、分析は、軟弱地盤の沈下終了を判断する上で大変に有効な手段ではある。しかしながら、ボーリングによる資料の採取、分析には、多額の費用を要するので、ボーリング調査できる箇所も限られていた。
【０００７】
このような事情から、軟弱地盤上に構造物や盛土を設置する場合には、安全を期して予め支持杭などを地盤中に打設し、その上に構造物や盛土を設置するという方法が採られていた。
【０００８】
このような技術的課題を鑑み、本発明者は、地盤の沈下量を高い精度で把握することで、正確な軟弱地盤の沈下終了の判断を下せるようにした軟弱地盤の沈下量把握システムを提供している（例えば特許文献２参照）。
【０００９】
この軟弱地盤の沈下量を把握する手段は、図７に示すように、軟弱地盤Ａ上に設置する測定用貯水管５０と、この測定用貯水管５０に連結パイプ５１を介して水を供給し、前記測定用貯水管５０と同一の所定水位に保持されている地盤変動のない場所に設置する水供給用貯水管５２とからなるものである。
【００１０】
この軟弱地盤の沈下量を把握する手段にあっては、軟弱地盤Ａの沈下に伴って前記測定用貯水管５０が沈下すると、水供給用貯水管５２から水位を同じとするように、水が連結パイプ５１を介して供給されるようになっており、この結果、測定用貯水管５０の水位（水圧）が上昇するので、これを前記測定用貯水管５０内に設置した水位測定端子または水圧測定端子Ｔ（圧力センサー）で測定することで、軟弱地盤Ｃの沈下量が測定できるようになっているのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００６−６３５８４号公報
【特許文献２】特開平０９−１２５３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところが、上記システムにおいて、軟弱地盤の沈下量把握手段として使用する圧力センサーは大変に高価であり、より正確な沈下量を把握するためには水位測定端子または水圧測定端子Ｔ（圧力センサー）を設置した測定用貯水管を軟弱地盤の改良領域にいくつも設置する必要があり、しかもその端子Ｔ（圧力センサー）は施工後、埋め殺しとされるため、大変に多くの手間と費用とを要していた。また、従来のシステムでは、施工後、圧力センサーを地盤内に埋め殺しとするため、端子Ｔ（圧力センサー）のキャリブレーションは設置前に行うだけであり、しかも該端子Ｔ（圧力センサー）が故障した場合、対処不能であった。
【００１３】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、簡単に施工することができ、しかも高価な圧力センサーは、埋め殺しをせずに何度も再利用することができる新規な沈下量測定装置、それを用いた軟弱地盤の改良工法、盛土構造物が造成される地盤の動態把握方法、及び地下埋設物が埋設される地盤の動態把握方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、地盤の沈下量を把握する沈下量測定装置であって、
地盤上面に配置される、内部が水で満たされている筐体と、
水で満たされ、前記筐体に繋がっており、その先端部が地盤外まで延びて一定高さ位置に固定され、外気に開放されている通水管と、
前記筐体内に配される空気袋と、
前記空気袋に下端部が連通し、その上端部が地盤外まで延びる連通管と、
を備えており、前記地盤が沈下したとき、前記筐体に繋がる通水管の先端部の高さが高くなるのに伴って前記筐体内の水頭圧が増大し、これに伴って前記空気袋が圧縮され、そのときの空気袋の圧力変化を前記空気袋に連通する連通管の上端部に取り付けた圧力センサーで測定するようにしたことを特徴とする沈下量測定装置をその要旨とした。
【００１５】
請求項２記載の発明にあっては、地盤の沈下量を把握する沈下量測定装置であって、
地盤上面に間隔を置いて配置される、内部が水で満たされている複数の筐体と、
水で満たされ、前記各筐体に繋がっており、その先端部が地盤外まで延びて一定高さ位置に固定され、外気に開放されている通水管と、
前記各筐体内の長手方向一方端側に配される空気袋と、
前記各空気袋に一端部が連通し、他端部が地盤外まで延びる連通管と、
を備えており、前記各連通管の上端部が１つの圧力センサーにまとめて取り付けられており、前記地盤が沈下したとき、前記筐体に繋がる通水管の先端部の高さが高くなるのに伴って前記筐体内の水頭圧が増大し、これに伴って前記空気袋が圧縮され、そのときの空気袋の圧力変化を前記空気袋に連通する連通管の上端部に取り付けた１つの圧力センサーで測定するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の沈下量測定装置をその要旨とした。
【００１６】
請求項３に記載の発明にあっては、改良する軟弱地盤内に真空圧を利用して改良地盤周辺部と隔離された減圧領域を造り出し、前記軟弱地盤中の間隙水を排水することで、該軟弱地盤を硬質地盤へと改良する軟弱地盤の改良工法において、前記軟弱地盤に対する上積荷重を把握するために該地盤上面に配置される沈下量測定手段として用いられることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の沈下量測定装置をその要旨とした。
【００１７】
請求項４に記載の発明にあっては、盛土構造物が地盤の変動に伴って損傷を受けるのを未然に察知するために、前記地盤上面に配置され、前記地盤の変動に伴う地盤の沈下量の変動を測定するために用いられることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の沈下量測定装置をその要旨とした。
【００１８】
請求項５に記載の発明にあっては、地下埋設物が地盤の変動に伴って損傷を受けるのを未然に察知するために、前記地盤上面に配置され、前記地盤の変動に伴う地盤の沈下量の変動を測定するために用いられることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の沈下量測定装置をその要旨とした。
【００１９】
請求項６に記載の発明にあっては、改良する軟弱地盤内に真空圧を利用して改良地盤周辺部と隔離された減圧領域を造り出し、前記軟弱地盤中の間隙水を排水することで、該軟弱地盤を硬質地盤へと改良する軟弱地盤の改良工法において、
前記軟弱地盤に対する上積荷重を把握するために請求項１又は２のいずれかに記載の沈下量測定装置を用いたことを特徴とする軟弱地盤の改良工法をその要旨とした。
【００２０】
請求項７に記載の発明にあっては、盛土構造物が地盤の変動に伴って損傷を受けるのを未然に察知するために、前記地盤上面に配置され、前記地盤の変動に伴う地盤の沈下量の変動を測定するために請求項１又は２のいずれかに記載の沈下量測定装置を用いたことを特徴とする盛土構造物が造成される地盤の動態把握方法をその要旨とした。
【００２１】
請求項８に記載の発明にあっては、地下埋設物が地盤の変動に伴って損傷を受けるのを未然に察知するために、前記地盤上面に配置され、前記地盤の変動に伴う地盤の沈下量の変動を測定するために請求項１又は２のいずれかに記載の沈下量測定装置を用いたことを特徴とする地下埋設物が埋設される地盤の動態把握方法をその要旨とした。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の沈下量測定装置にあっては、地盤が沈下したとき、その沈下した分だけ一定高さ位置に固定された通水管の先端部の高さが高くなり、これに対応して前記通水管が繋がる水で満たされた筐体内の水頭圧も増大し、これにより前記筐体内の空気袋にはその分だけ大きな水圧が加わり該空気袋が圧縮される。そして、この空気袋の圧力変化は該空気袋に連通する連通管の地盤外まで延びる上端部に取り付けられる圧力センサーで測定されるようになっているのである。
【００２３】
このため、本発明の沈下量測定装置にあっては、地盤上面に単に筐体を配置するだけで良く、その施工は極めて簡単である。また、この沈下量測定装置にあっては、高価な圧力センサーは、地盤内に配置されるのではなく、空気袋に下端部が連通する連通管の地盤外まで延びる閉鎖された上端部に取り付けられるため、従来の軟弱地盤の沈下量把握システムのように、埋め殺しをせずに何度も再利用することができる。また、この沈下量測定装置にあっては、圧力センサーが地盤外まで延びる連通管の上端部に取り付けられるため、該圧力センサーのキャリブレーションを常時行うことができ、より正確な沈下量の測定ができるようになっている。また、圧力センサーを埋め殺しにしないため、該センサーが故障した場合、いつでも簡単に対処が可能である。
【００２４】
また本発明の沈下量測定装置にあっては、高価な圧力センサーは埋め殺しされず、地盤外まで延びる連通管の閉鎖された上端部に取り付けられるようになっており、何度も再利用することができることから、地盤上面にはいくつもの圧力センサーを設置することができ、より精度の高い沈下量の測定が可能となる。
【００２５】
本発明の沈下量測定装置は、上記作用効果を奏するものであるから、軟弱地盤の改良工法における上積荷重の把握手段として、盛土構造物の地盤変動に伴う損傷の未然察知手段として、或いは地下埋設物の地盤変動に伴う損傷の未然察知手段として好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の沈下量測定装置を軟弱地盤の改良工法における沈下量の把握手段として適用した例であって、該沈下量測定装置の筐体を地盤上面に配置した状態を示す模式図。
【図２】同じく平面図。
【図３】本発明の沈下量測定装置を示す拡大模式図。
【図４】軟弱地盤の改良工法の施工によって地盤が圧密沈下したときの沈下量測定装置を示す模式図。
【図５】本発明の沈下量測定装置を軟弱地盤の改良工法における沈下量の把握手段として適用した別例を示す平面図。
【図６】本発明の沈下量測定装置を盛土構造物が造成される地盤の沈下量の把握手段として適用した別例を示す平面図。
【図７】従来の沈下量測定装置を軟弱地盤の改良工法を適用した地盤を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の沈下量測定装置、、それを用いた軟弱地盤の改良工法、盛土構造物が造成される地盤の動態把握方法、及び地下埋設物が埋設される地盤の動態把握方法をさらに詳しく説明する。本発明の沈下量測定装置（以下、単に装置という）は、硬質地盤へと改良される軟弱地盤、電話線や上水道などのパイプやケーブルといった地下埋設物が埋設される地盤、高速道路、堤防道路、鉄道、滑走路などの盛土構造物が造成される地盤、法面背後の地盤、或いはトンネル周囲の地盤内に配置されて、これら地盤の沈下量を測定する装置である。以下は、本発明の装置を軟弱地盤の改良工法に用いた例を示す図１〜図４に従って説明する。
【００２８】
図１〜図４に示すように、本発明の装置２０は、地盤上面に配置される、水で満たされる筐体２１と、この筐体２１内の配される空気袋２２と、この空気袋２２に連通する連通管２３と、前記筐体２１に繋がっており、その先端部が地盤外まで延びて一定高さ位置に固定され、外気に開放されている通水管通水管２４と、前記連通管２３の上端部に取り付けられる圧力センサー２５とを備えている。
【００２９】
筐体２１は、その内部が水で満たされる長尺状の箱体であり、その材質は特に限定されないが、この筐体２１は地盤上面に配置され、その地盤上面には盛土が施される場合もあり、該筐体２１内は水で満たされることから、防錆性に富み、かつ盛土荷重にも耐え得る程度の保形性を有するものが望ましい。具体的には、鉄やステンレス、硬質プラスチック、それらの複合物などが好ましい。また筐体２１は、長方体や円筒などの形態のものが好ましい。
【００３０】
この筐体２１内の長手方向一方端側には空気袋２２が配される。空気袋２２は、天然ゴムや合成ゴム、或いはこれら天然ゴムや合成ゴムの一方面側に織物や編物をラミネートして強度を高めたものなどを材料とし、これを袋状に成形したものを用いることができる。また空気袋２２は筐体２１内で、運搬時や取り扱い時、後述する傾動時に筐体２１に加わる外力によってその位置（筐体２１内の長手方向一方端側）が容易にずれることがないように確実に固定しておく必要がある。図示の例では、筐体２１内に設けた固定アーム２１ａによって筐体２１内の長手方向一方端側に取り外し可能に固定されるようになっている。
【００３１】
空気袋２２には、空気が注入されて所定の大きさに膨出された状態におかれるようになっており、固定アーム２１ａは空気袋２２の膨出形態に対応する大きさ及び形態に設けられている。
【００３２】
前記空気袋２２には連通管２３の下端部２３ｂが接続されており、空気袋２２内部と連通管２３内部とは連通状態に設けられている。連通管２３としては、空気袋２２内部と連通状態を保持し得る程度の気密性を有しており、かつ外圧によっても管が折れ曲がったり、へこんだり、押し潰されたりしないものが望ましく、例えばコンプレッサーやエアガンなどに接続されるエアホースなどが十分な気密性、形状保持性を有していることから好ましい。また、連通管２３は、その上端部２３ａが地盤外まで延びて一定高さ位置に固定され、地盤が沈下した場合にも対応できる十分な長さを有しており、空気袋２２の内圧がそのまま連通管２３の上端部の圧力として捉えることができるようになっている。
【００３３】
また、前記筐体２１の長手方向他方端側には通水管２４が接続されている。この通水管２４内は水で満たされており、前記筐体２１に繋がっている。通水管２４の先端部２４ａは地盤外まで延びて一定高さ位置に固定され、外気に開放されている。このため、この通水管２４に繋がる筐体２１内には、先端部２１ａの高さ位置に対応する水頭圧が加わるようになっている。また、図示の形態では、通水管２４内に前記連通管２３が挿通され、該通水管２４が連通管２３を内包し保護する役割をなすようになっている。連通管２３は通水管２４の地盤外まで延びる先端部２１ａ近傍で枝分かれしている。通水管２４は、外圧によって連通管２３が押し潰されるのを防止するように内包し、これを保護し得る強度を持ち、かつ筐体２１を地盤外で引張し得る十分な引張強度を持つものが望ましい。具体的には布入りのゴムクロス製の蛇腹管などを挙げることができる。
【００３４】
上記連通管２３は、その上端部２３ａが地盤外まで延びる長さを有しており、空気袋２２の内圧がそのまま連通管２３の上端部２３ａの圧力として捉えることができるようになっており、その上端部２３ａには開口（図示しない）が設けられている。この連通管２３上端部２３ａの開口（図示しない）を覆うように圧力センサー２５が取り付けられている。圧力センサー２５の受圧部２５ａは、前記開口（図示しない）の位置に配されて、該受圧部２５ａが連通管２３上端部内に露出するようになっており、空気袋２２の内圧の変化を連通管２３を通して上端部２３ａにおける圧力の変化として受圧部２５ａが捉えようになっている。
【００３５】
図１〜図４に示すように、上記構成を有する本発明の装置２０は、図１に示すように筐体２１が地盤Ａの表面に横たわるように配置される。筐体２１内の空気袋２２と連通する連通管２３及びこれを内包する通水管２４の上端部２４ａは地盤Ａ外まで延びて配され、連通管２３の上端部２３ａには圧力センサー２５が取り付けられる。こうして、本発明の装置２０の設置が完了し、地盤が沈下したとき、その沈下した分だけ一定高さ位置に固定された通水管２４の先端部２４ａの高さ（筐体２１からの高さ（ｈ））、これに対応して前記通水管２４が繋がる水で満たされた筐体２１内の水頭圧も増大し、これにより前記筐体２１内の空気袋２２にはその分だけ大きな水圧が加わり該空気袋２２が圧縮される。
【００３６】
空気袋２２の圧力変化は該空気袋２２に連通する連通管２３を介してその上端部２３ａ内に露出する圧力センサー２５の受圧部２５ａによって連通管２３の上端部２３ａ内における圧力の変化として捉えられ、圧力センサー２５において電気信号に変換し、管理用コンピュータ２６に送信され、この結果、地盤の沈下量が空気袋２２内の圧力変化、連通管２３の上端部２３ａ内における圧力の変化として、リアルタイムでコンピュータ管理されるのである。
【００３７】
次に、図５に示す形態について説明する。沈下量の測定は、地盤Ａ表面に複数の筐体２１を間隔を置いて配置するなど、測定点を多くすればするほど、より精度の高い測定結果を得ることができ、信頼性はより高まる。しかし、筐体２１毎に圧力センサー２５を取り付け場合、測定点の数だけの圧力センサーが必要となり、その分コストも高くなる。
【００３８】
図５に示す形態は、地盤Ａ表面に複数の筐体２１を間隔を置いて配置し、これら複数の筐体２１内に配した各空気袋２２内の沈下に伴う圧力変化をこれに連通する各連通管２３の上端側２３ａを１つの圧力センサー２５にまとめて取り付けることで、１つの圧力センサー２５で複数の各空気袋２２内の圧力の変化を測定できるようにしたものである。図５に示すように、複数の空気袋２２からの各連通管２３の各上端側２３ａを１つの圧力センサー２５にまとめて取り付けた場合、使用する圧力センサーの数は大幅に削減できるというメリットがある。尚、このような態様に使用する圧力センサーとしては、例えば複数の空気袋２２からの各連通管２３の各上端側２３ａ内の圧力の変化を各空気袋２２毎に順に繰り返して測定し、データ化できるようにしたものなどを挙げることができる。
【００３９】
次に、本発明の装置を軟弱地盤の改良工法に適用した例について説明する。図１に示す改良工法は、改良する軟弱地盤（改良地盤）Ａ中に真空圧を負荷することで、前記改良地盤Ａ中に改良地盤周辺部Ｂと隔離された減圧領域を造り出すものであり、複数の鉛直ドレーン材３１を上端部を残して地盤Ａ中に所定の間隔をおいて打設することにより地盤Ａ中に多数の鉛直排水壁を造成し、前記鉛直ドレーン材３１の上端部と接触するように真空タンク３３を介して真空ポンプ３４に連結した水平ドレーン材３２を配置し、次いで、地盤Ａ上を前記鉛直ドレーン材３１の上端部及び水平ドレーン材３２とともに気密シート３５で覆い、この後、前記真空ポンプ３４を作動させる工程からなる。
【００４０】
真空ポンプ３４からの真空圧は真空タンク３３を経てこれに接続する水平ドレーン材３２へと伝達され、改良地盤Ａの表層は負圧状態となる。さらに改良地盤Ａの表層が負圧状態となることで、改良地盤Ａ中の間隙水圧との間には差が生じ、この圧力差によって鉛直ドレーン材３１によって軟弱地盤Ａ中に造成された鉛直排水壁を通して地盤Ａ中の水と空気とが地盤Ａ表層へと吸い出され、地盤Ａ外へ排出される。この結果、改良地盤Ａ中も負圧状態となり、真空度が高くなる。
【００４１】
こうして略真空となった改良地盤Ａの空気及び間隙水の排出、これに伴う改良地盤Ａの圧密による沈下量を測定することで、地盤Ａの沈下終了を判断する材料を得ることができるのである。尚、地盤Ａの沈下終了を判断する材料には、地盤の沈下量の他に地盤に対する上積荷重の大小、地盤から排出される間隙水の排水量があり、これらを総合して地盤の沈下終了を判断することになる。
【００４２】
また本発明の装置は、盛土構造物が造成される地盤の動態把握方法や地下埋設物が埋設された地盤の動態把握方法に適用することができる。近年、地下水の過剰揚水によって地下水位が低下し、地盤の沈下を引き起こす例が数多く報告されている。沈下を引き起こした地盤中に例えば電話線や上水道などのパイプやケーブルといった地下埋設物が埋設されていたならば、或いはその地盤上に高速道路、堤防道路、鉄道、滑走路などの盛土構造物が造成されていたならば、これら地下埋設物や盛土構造物が大きな損傷を受け、その機能が失われた場合、国民生活に多大な被害を与えることになる。
【００４３】
このため、これら盛土構造物を造成する地盤や地下埋設物が埋設される地盤は、造成前又は埋設前に十分に地盤の調査がなされるが、地下水の過剰揚水による地下水位の低下に伴う地盤の沈下など、事後的に生じる地盤の沈下は予測困難である。
【００４４】
そこで、そのような地盤内には圧力センサーを設置して該地盤の沈下量を測定することで、盛土構造物や地下埋設物が地盤の変動に伴って損傷を受けるのを未然に察知できる監視システムが提案されている。ところが、圧力センサーの設置場所を高速道路などの盛土構造物を造成する地盤内や電話線や上水道などの地下埋設物が埋設される地盤内であって、地盤の変動、沈下によって被害が予想される場所に限ったとしても、そのエリヤは広く、そのようなシステムを導入するには、圧力センサーの設置作業など、莫大な費用が予測される。
【００４５】
本発明の装置を採用した場合、低コストでその監視システムを実現することができる。図６は、盛土構造物が地盤の変動に伴って損傷するのを未然に察知する手段として本発明の装置を適用した例を示すものである。図６に示す例では、道路４１下の地盤Ａ上面に複数の筐体２１を間隔を置いて配置している。また図５に示す例と同じく、複数の筐体２１内に配される空気袋２２と繋がる連通管２３の各上端側２３ａを１つの圧力センサー２５にまとめて取り付けることで、コストの低減化を図ると共により精度の高い測定結果を得ることができるようにしている。
【００４６】
図４に示す例と同様に、地下水の低下などを原因として地盤Ａに沈下が生じた場合、筐体２１に繋がる通水管２４の上端部２４ａの高さの変動として現れる。これが筐体２１内の水頭圧を増大させ、該筐体２１内の空気袋２２を圧縮し、その圧力変化は、空気袋２２に繋がる連通管２３の上端部２３ａの圧力の変化として現れる。このため、これを連通管２３の上端部２３ａに取り付けた圧力センター２５で測定することで、地盤Ａの沈下量を把握でき、道路５１（盛土構造物）が地盤Ａの変動に伴って損傷するのを未然に察知できるようにしているのである。
【００４７】
図６に示す例では、連通管２３の上端側２３ａに設けた圧力センサー２５によって測定される圧力変化が電気信号に変換され、無線で管理用コンピュータ２６に送信される。この結果、地盤Ａの変動がリアルタイムでコンピュータ管理できるようになっている。
【００４８】
また本発明の装置は、地下埋設物が地盤の変動に伴って損傷するのを未然に察知する手段として適用することもできる。この場合、本発明の装置は、地盤内の地下埋設物近傍に配置する。地下水の低下を原因として地盤沈下が生じた場合、図４に示す例と同様に、筐体２１に繋がる通水管２４の上端部２４ａの高さの変動として現れる。これが筐体２１内の水頭圧を増大させ、該筐体２１内の空気袋２２を圧縮し、その圧力変化は、空気袋２２に繋がる連通管２３の上端部２３ａの圧力の変化として現れる。このため、これを連通管２３の上端部２３ａに取り付けた圧力センター２５で測定することで、地盤Ａの沈下量を把握でき、地下埋設物が地盤の変動に伴って損傷するのを未然に察知できるようになるのである。
【００４９】
地下埋設物を埋設した地盤の変動を把握する場合も、図４に示す例のように、連通管の上端側に設けた圧力センサーによって測定される圧力変化を電気信号に変換し、無線で管理用コンピュータに送信して、地盤の変動をリアルタイムでコンピュータ管理することができる。
【００５０】
尚、本発明は、図面に示した例に限定されず、例えば連通管２３及び通水管２４を筐体２１からそれぞれ別々に地盤外に延びるようにしても良く、特許請求の範囲に記載した範囲で自由に変更して実施することができる。
【符号の説明】
【００５１】
２１ ・・・筐体
２２ ・・・空気袋
２３ ・・・連通管
２３ａ ・・・上端部
２４ ・・・通水管
２４ａ ・・・上端部
２５ ・・・圧力センサー
４１ ・・・盛土構造物
Ａ ・・・地盤
【技術分野】
【０００１】
本発明は、沈下量測定装置、それを用いた軟弱地盤の改良工法、盛土構造物が造成される地盤の動態把握方法、及び地下埋設物が埋設される地盤の動態把握方法に関する。詳細には簡単に施工することができ、しかも高価な圧力センサーは、埋め殺しをせずに何度も再利用することができる新規な沈下量測定装置、それを用いた軟弱地盤の改良工法、盛土構造物が造成される地盤の動態把握方法、及び地下埋設物が埋設される地盤の動態把握方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
軟弱地盤上に家屋、上下水道、擁壁あるいは舗装道路などの構造物や盛土を設置する場合、これら構造物や盛土を地盤の沈下が完全に終了する前に設置すると、軟弱地盤はその支持力がきわめて弱いことから、これら構造物や盛土の荷重を支えきれずに不等沈下を生じ、この結果、軟弱地盤上の構造物や盛土が損壊してしまうことになる。これは単なる構造物や盛土の損壊に止まらず、人命をも巻き込んだ大災害にも発展する恐れがある。
【０００３】
このため、軟弱地盤上への構造物や盛土の設置は、地盤の沈下が完全に終了するのを待って行われていた。この際、軟弱地盤の沈下終了は、沈下計の挙動を測定して判断していた。また確実を期すため、ボーリングによって資料を採取し、強度試験などの分析を行って、この分析結果も合わせて終了判断を行うこともあった。
【０００４】
この場合に使用する沈下計としては、例えば対象とする地盤内に沈下板を埋設しておき、沈下板から目盛付きの支柱を立ち上げ、この目盛の移動を沈下しない点に設置した測量機で人が測量する方法などが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
ところが、沈下計の挙動を人が測量機で測定して軟弱地盤の沈下終了を判断する場合、その測定には人為的な誤差が含まれてしまい正確な測定を行うことは難しく、適正な沈下終了の判断を行うことができず、しかも軟弱地盤といっても種類は様々であり、その深度も地層も異なっていることから、例えば沈下量が小さくなったなどの沈下計の挙動だけから、終了判断するのは余りに無謀であり、危険でもあった。
【０００６】
ボーリングによる資料の採取、分析は、軟弱地盤の沈下終了を判断する上で大変に有効な手段ではある。しかしながら、ボーリングによる資料の採取、分析には、多額の費用を要するので、ボーリング調査できる箇所も限られていた。
【０００７】
このような事情から、軟弱地盤上に構造物や盛土を設置する場合には、安全を期して予め支持杭などを地盤中に打設し、その上に構造物や盛土を設置するという方法が採られていた。
【０００８】
このような技術的課題を鑑み、本発明者は、地盤の沈下量を高い精度で把握することで、正確な軟弱地盤の沈下終了の判断を下せるようにした軟弱地盤の沈下量把握システムを提供している（例えば特許文献２参照）。
【０００９】
この軟弱地盤の沈下量を把握する手段は、図７に示すように、軟弱地盤Ａ上に設置する測定用貯水管５０と、この測定用貯水管５０に連結パイプ５１を介して水を供給し、前記測定用貯水管５０と同一の所定水位に保持されている地盤変動のない場所に設置する水供給用貯水管５２とからなるものである。
【００１０】
この軟弱地盤の沈下量を把握する手段にあっては、軟弱地盤Ａの沈下に伴って前記測定用貯水管５０が沈下すると、水供給用貯水管５２から水位を同じとするように、水が連結パイプ５１を介して供給されるようになっており、この結果、測定用貯水管５０の水位（水圧）が上昇するので、これを前記測定用貯水管５０内に設置した水位測定端子または水圧測定端子Ｔ（圧力センサー）で測定することで、軟弱地盤Ｃの沈下量が測定できるようになっているのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００６−６３５８４号公報
【特許文献２】特開平０９−１２５３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところが、上記システムにおいて、軟弱地盤の沈下量把握手段として使用する圧力センサーは大変に高価であり、より正確な沈下量を把握するためには水位測定端子または水圧測定端子Ｔ（圧力センサー）を設置した測定用貯水管を軟弱地盤の改良領域にいくつも設置する必要があり、しかもその端子Ｔ（圧力センサー）は施工後、埋め殺しとされるため、大変に多くの手間と費用とを要していた。また、従来のシステムでは、施工後、圧力センサーを地盤内に埋め殺しとするため、端子Ｔ（圧力センサー）のキャリブレーションは設置前に行うだけであり、しかも該端子Ｔ（圧力センサー）が故障した場合、対処不能であった。
【００１３】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、簡単に施工することができ、しかも高価な圧力センサーは、埋め殺しをせずに何度も再利用することができる新規な沈下量測定装置、それを用いた軟弱地盤の改良工法、盛土構造物が造成される地盤の動態把握方法、及び地下埋設物が埋設される地盤の動態把握方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、地盤の沈下量を把握する沈下量測定装置であって、
地盤上面に配置される、内部が水で満たされている筐体と、
水で満たされ、前記筐体に繋がっており、その先端部が地盤外まで延びて一定高さ位置に固定され、外気に開放されている通水管と、
前記筐体内に配される空気袋と、
前記空気袋に下端部が連通し、その上端部が地盤外まで延びる連通管と、
を備えており、前記地盤が沈下したとき、前記筐体に繋がる通水管の先端部の高さが高くなるのに伴って前記筐体内の水頭圧が増大し、これに伴って前記空気袋が圧縮され、そのときの空気袋の圧力変化を前記空気袋に連通する連通管の上端部に取り付けた圧力センサーで測定するようにしたことを特徴とする沈下量測定装置をその要旨とした。
【００１５】
請求項２記載の発明にあっては、地盤の沈下量を把握する沈下量測定装置であって、
地盤上面に間隔を置いて配置される、内部が水で満たされている複数の筐体と、
水で満たされ、前記各筐体に繋がっており、その先端部が地盤外まで延びて一定高さ位置に固定され、外気に開放されている通水管と、
前記各筐体内の長手方向一方端側に配される空気袋と、
前記各空気袋に一端部が連通し、他端部が地盤外まで延びる連通管と、
を備えており、前記各連通管の上端部が１つの圧力センサーにまとめて取り付けられており、前記地盤が沈下したとき、前記筐体に繋がる通水管の先端部の高さが高くなるのに伴って前記筐体内の水頭圧が増大し、これに伴って前記空気袋が圧縮され、そのときの空気袋の圧力変化を前記空気袋に連通する連通管の上端部に取り付けた１つの圧力センサーで測定するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の沈下量測定装置をその要旨とした。
【００１６】
請求項３に記載の発明にあっては、改良する軟弱地盤内に真空圧を利用して改良地盤周辺部と隔離された減圧領域を造り出し、前記軟弱地盤中の間隙水を排水することで、該軟弱地盤を硬質地盤へと改良する軟弱地盤の改良工法において、前記軟弱地盤に対する上積荷重を把握するために該地盤上面に配置される沈下量測定手段として用いられることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の沈下量測定装置をその要旨とした。
【００１７】
請求項４に記載の発明にあっては、盛土構造物が地盤の変動に伴って損傷を受けるのを未然に察知するために、前記地盤上面に配置され、前記地盤の変動に伴う地盤の沈下量の変動を測定するために用いられることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の沈下量測定装置をその要旨とした。
【００１８】
請求項５に記載の発明にあっては、地下埋設物が地盤の変動に伴って損傷を受けるのを未然に察知するために、前記地盤上面に配置され、前記地盤の変動に伴う地盤の沈下量の変動を測定するために用いられることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の沈下量測定装置をその要旨とした。
【００１９】
請求項６に記載の発明にあっては、改良する軟弱地盤内に真空圧を利用して改良地盤周辺部と隔離された減圧領域を造り出し、前記軟弱地盤中の間隙水を排水することで、該軟弱地盤を硬質地盤へと改良する軟弱地盤の改良工法において、
前記軟弱地盤に対する上積荷重を把握するために請求項１又は２のいずれかに記載の沈下量測定装置を用いたことを特徴とする軟弱地盤の改良工法をその要旨とした。
【００２０】
請求項７に記載の発明にあっては、盛土構造物が地盤の変動に伴って損傷を受けるのを未然に察知するために、前記地盤上面に配置され、前記地盤の変動に伴う地盤の沈下量の変動を測定するために請求項１又は２のいずれかに記載の沈下量測定装置を用いたことを特徴とする盛土構造物が造成される地盤の動態把握方法をその要旨とした。
【００２１】
請求項８に記載の発明にあっては、地下埋設物が地盤の変動に伴って損傷を受けるのを未然に察知するために、前記地盤上面に配置され、前記地盤の変動に伴う地盤の沈下量の変動を測定するために請求項１又は２のいずれかに記載の沈下量測定装置を用いたことを特徴とする地下埋設物が埋設される地盤の動態把握方法をその要旨とした。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の沈下量測定装置にあっては、地盤が沈下したとき、その沈下した分だけ一定高さ位置に固定された通水管の先端部の高さが高くなり、これに対応して前記通水管が繋がる水で満たされた筐体内の水頭圧も増大し、これにより前記筐体内の空気袋にはその分だけ大きな水圧が加わり該空気袋が圧縮される。そして、この空気袋の圧力変化は該空気袋に連通する連通管の地盤外まで延びる上端部に取り付けられる圧力センサーで測定されるようになっているのである。
【００２３】
このため、本発明の沈下量測定装置にあっては、地盤上面に単に筐体を配置するだけで良く、その施工は極めて簡単である。また、この沈下量測定装置にあっては、高価な圧力センサーは、地盤内に配置されるのではなく、空気袋に下端部が連通する連通管の地盤外まで延びる閉鎖された上端部に取り付けられるため、従来の軟弱地盤の沈下量把握システムのように、埋め殺しをせずに何度も再利用することができる。また、この沈下量測定装置にあっては、圧力センサーが地盤外まで延びる連通管の上端部に取り付けられるため、該圧力センサーのキャリブレーションを常時行うことができ、より正確な沈下量の測定ができるようになっている。また、圧力センサーを埋め殺しにしないため、該センサーが故障した場合、いつでも簡単に対処が可能である。
【００２４】
また本発明の沈下量測定装置にあっては、高価な圧力センサーは埋め殺しされず、地盤外まで延びる連通管の閉鎖された上端部に取り付けられるようになっており、何度も再利用することができることから、地盤上面にはいくつもの圧力センサーを設置することができ、より精度の高い沈下量の測定が可能となる。
【００２５】
本発明の沈下量測定装置は、上記作用効果を奏するものであるから、軟弱地盤の改良工法における上積荷重の把握手段として、盛土構造物の地盤変動に伴う損傷の未然察知手段として、或いは地下埋設物の地盤変動に伴う損傷の未然察知手段として好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の沈下量測定装置を軟弱地盤の改良工法における沈下量の把握手段として適用した例であって、該沈下量測定装置の筐体を地盤上面に配置した状態を示す模式図。
【図２】同じく平面図。
【図３】本発明の沈下量測定装置を示す拡大模式図。
【図４】軟弱地盤の改良工法の施工によって地盤が圧密沈下したときの沈下量測定装置を示す模式図。
【図５】本発明の沈下量測定装置を軟弱地盤の改良工法における沈下量の把握手段として適用した別例を示す平面図。
【図６】本発明の沈下量測定装置を盛土構造物が造成される地盤の沈下量の把握手段として適用した別例を示す平面図。
【図７】従来の沈下量測定装置を軟弱地盤の改良工法を適用した地盤を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の沈下量測定装置、、それを用いた軟弱地盤の改良工法、盛土構造物が造成される地盤の動態把握方法、及び地下埋設物が埋設される地盤の動態把握方法をさらに詳しく説明する。本発明の沈下量測定装置（以下、単に装置という）は、硬質地盤へと改良される軟弱地盤、電話線や上水道などのパイプやケーブルといった地下埋設物が埋設される地盤、高速道路、堤防道路、鉄道、滑走路などの盛土構造物が造成される地盤、法面背後の地盤、或いはトンネル周囲の地盤内に配置されて、これら地盤の沈下量を測定する装置である。以下は、本発明の装置を軟弱地盤の改良工法に用いた例を示す図１〜図４に従って説明する。
【００２８】
図１〜図４に示すように、本発明の装置２０は、地盤上面に配置される、水で満たされる筐体２１と、この筐体２１内の配される空気袋２２と、この空気袋２２に連通する連通管２３と、前記筐体２１に繋がっており、その先端部が地盤外まで延びて一定高さ位置に固定され、外気に開放されている通水管通水管２４と、前記連通管２３の上端部に取り付けられる圧力センサー２５とを備えている。
【００２９】
筐体２１は、その内部が水で満たされる長尺状の箱体であり、その材質は特に限定されないが、この筐体２１は地盤上面に配置され、その地盤上面には盛土が施される場合もあり、該筐体２１内は水で満たされることから、防錆性に富み、かつ盛土荷重にも耐え得る程度の保形性を有するものが望ましい。具体的には、鉄やステンレス、硬質プラスチック、それらの複合物などが好ましい。また筐体２１は、長方体や円筒などの形態のものが好ましい。
【００３０】
この筐体２１内の長手方向一方端側には空気袋２２が配される。空気袋２２は、天然ゴムや合成ゴム、或いはこれら天然ゴムや合成ゴムの一方面側に織物や編物をラミネートして強度を高めたものなどを材料とし、これを袋状に成形したものを用いることができる。また空気袋２２は筐体２１内で、運搬時や取り扱い時、後述する傾動時に筐体２１に加わる外力によってその位置（筐体２１内の長手方向一方端側）が容易にずれることがないように確実に固定しておく必要がある。図示の例では、筐体２１内に設けた固定アーム２１ａによって筐体２１内の長手方向一方端側に取り外し可能に固定されるようになっている。
【００３１】
空気袋２２には、空気が注入されて所定の大きさに膨出された状態におかれるようになっており、固定アーム２１ａは空気袋２２の膨出形態に対応する大きさ及び形態に設けられている。
【００３２】
前記空気袋２２には連通管２３の下端部２３ｂが接続されており、空気袋２２内部と連通管２３内部とは連通状態に設けられている。連通管２３としては、空気袋２２内部と連通状態を保持し得る程度の気密性を有しており、かつ外圧によっても管が折れ曲がったり、へこんだり、押し潰されたりしないものが望ましく、例えばコンプレッサーやエアガンなどに接続されるエアホースなどが十分な気密性、形状保持性を有していることから好ましい。また、連通管２３は、その上端部２３ａが地盤外まで延びて一定高さ位置に固定され、地盤が沈下した場合にも対応できる十分な長さを有しており、空気袋２２の内圧がそのまま連通管２３の上端部の圧力として捉えることができるようになっている。
【００３３】
また、前記筐体２１の長手方向他方端側には通水管２４が接続されている。この通水管２４内は水で満たされており、前記筐体２１に繋がっている。通水管２４の先端部２４ａは地盤外まで延びて一定高さ位置に固定され、外気に開放されている。このため、この通水管２４に繋がる筐体２１内には、先端部２１ａの高さ位置に対応する水頭圧が加わるようになっている。また、図示の形態では、通水管２４内に前記連通管２３が挿通され、該通水管２４が連通管２３を内包し保護する役割をなすようになっている。連通管２３は通水管２４の地盤外まで延びる先端部２１ａ近傍で枝分かれしている。通水管２４は、外圧によって連通管２３が押し潰されるのを防止するように内包し、これを保護し得る強度を持ち、かつ筐体２１を地盤外で引張し得る十分な引張強度を持つものが望ましい。具体的には布入りのゴムクロス製の蛇腹管などを挙げることができる。
【００３４】
上記連通管２３は、その上端部２３ａが地盤外まで延びる長さを有しており、空気袋２２の内圧がそのまま連通管２３の上端部２３ａの圧力として捉えることができるようになっており、その上端部２３ａには開口（図示しない）が設けられている。この連通管２３上端部２３ａの開口（図示しない）を覆うように圧力センサー２５が取り付けられている。圧力センサー２５の受圧部２５ａは、前記開口（図示しない）の位置に配されて、該受圧部２５ａが連通管２３上端部内に露出するようになっており、空気袋２２の内圧の変化を連通管２３を通して上端部２３ａにおける圧力の変化として受圧部２５ａが捉えようになっている。
【００３５】
図１〜図４に示すように、上記構成を有する本発明の装置２０は、図１に示すように筐体２１が地盤Ａの表面に横たわるように配置される。筐体２１内の空気袋２２と連通する連通管２３及びこれを内包する通水管２４の上端部２４ａは地盤Ａ外まで延びて配され、連通管２３の上端部２３ａには圧力センサー２５が取り付けられる。こうして、本発明の装置２０の設置が完了し、地盤が沈下したとき、その沈下した分だけ一定高さ位置に固定された通水管２４の先端部２４ａの高さ（筐体２１からの高さ（ｈ））、これに対応して前記通水管２４が繋がる水で満たされた筐体２１内の水頭圧も増大し、これにより前記筐体２１内の空気袋２２にはその分だけ大きな水圧が加わり該空気袋２２が圧縮される。
【００３６】
空気袋２２の圧力変化は該空気袋２２に連通する連通管２３を介してその上端部２３ａ内に露出する圧力センサー２５の受圧部２５ａによって連通管２３の上端部２３ａ内における圧力の変化として捉えられ、圧力センサー２５において電気信号に変換し、管理用コンピュータ２６に送信され、この結果、地盤の沈下量が空気袋２２内の圧力変化、連通管２３の上端部２３ａ内における圧力の変化として、リアルタイムでコンピュータ管理されるのである。
【００３７】
次に、図５に示す形態について説明する。沈下量の測定は、地盤Ａ表面に複数の筐体２１を間隔を置いて配置するなど、測定点を多くすればするほど、より精度の高い測定結果を得ることができ、信頼性はより高まる。しかし、筐体２１毎に圧力センサー２５を取り付け場合、測定点の数だけの圧力センサーが必要となり、その分コストも高くなる。
【００３８】
図５に示す形態は、地盤Ａ表面に複数の筐体２１を間隔を置いて配置し、これら複数の筐体２１内に配した各空気袋２２内の沈下に伴う圧力変化をこれに連通する各連通管２３の上端側２３ａを１つの圧力センサー２５にまとめて取り付けることで、１つの圧力センサー２５で複数の各空気袋２２内の圧力の変化を測定できるようにしたものである。図５に示すように、複数の空気袋２２からの各連通管２３の各上端側２３ａを１つの圧力センサー２５にまとめて取り付けた場合、使用する圧力センサーの数は大幅に削減できるというメリットがある。尚、このような態様に使用する圧力センサーとしては、例えば複数の空気袋２２からの各連通管２３の各上端側２３ａ内の圧力の変化を各空気袋２２毎に順に繰り返して測定し、データ化できるようにしたものなどを挙げることができる。
【００３９】
次に、本発明の装置を軟弱地盤の改良工法に適用した例について説明する。図１に示す改良工法は、改良する軟弱地盤（改良地盤）Ａ中に真空圧を負荷することで、前記改良地盤Ａ中に改良地盤周辺部Ｂと隔離された減圧領域を造り出すものであり、複数の鉛直ドレーン材３１を上端部を残して地盤Ａ中に所定の間隔をおいて打設することにより地盤Ａ中に多数の鉛直排水壁を造成し、前記鉛直ドレーン材３１の上端部と接触するように真空タンク３３を介して真空ポンプ３４に連結した水平ドレーン材３２を配置し、次いで、地盤Ａ上を前記鉛直ドレーン材３１の上端部及び水平ドレーン材３２とともに気密シート３５で覆い、この後、前記真空ポンプ３４を作動させる工程からなる。
【００４０】
真空ポンプ３４からの真空圧は真空タンク３３を経てこれに接続する水平ドレーン材３２へと伝達され、改良地盤Ａの表層は負圧状態となる。さらに改良地盤Ａの表層が負圧状態となることで、改良地盤Ａ中の間隙水圧との間には差が生じ、この圧力差によって鉛直ドレーン材３１によって軟弱地盤Ａ中に造成された鉛直排水壁を通して地盤Ａ中の水と空気とが地盤Ａ表層へと吸い出され、地盤Ａ外へ排出される。この結果、改良地盤Ａ中も負圧状態となり、真空度が高くなる。
【００４１】
こうして略真空となった改良地盤Ａの空気及び間隙水の排出、これに伴う改良地盤Ａの圧密による沈下量を測定することで、地盤Ａの沈下終了を判断する材料を得ることができるのである。尚、地盤Ａの沈下終了を判断する材料には、地盤の沈下量の他に地盤に対する上積荷重の大小、地盤から排出される間隙水の排水量があり、これらを総合して地盤の沈下終了を判断することになる。
【００４２】
また本発明の装置は、盛土構造物が造成される地盤の動態把握方法や地下埋設物が埋設された地盤の動態把握方法に適用することができる。近年、地下水の過剰揚水によって地下水位が低下し、地盤の沈下を引き起こす例が数多く報告されている。沈下を引き起こした地盤中に例えば電話線や上水道などのパイプやケーブルといった地下埋設物が埋設されていたならば、或いはその地盤上に高速道路、堤防道路、鉄道、滑走路などの盛土構造物が造成されていたならば、これら地下埋設物や盛土構造物が大きな損傷を受け、その機能が失われた場合、国民生活に多大な被害を与えることになる。
【００４３】
このため、これら盛土構造物を造成する地盤や地下埋設物が埋設される地盤は、造成前又は埋設前に十分に地盤の調査がなされるが、地下水の過剰揚水による地下水位の低下に伴う地盤の沈下など、事後的に生じる地盤の沈下は予測困難である。
【００４４】
そこで、そのような地盤内には圧力センサーを設置して該地盤の沈下量を測定することで、盛土構造物や地下埋設物が地盤の変動に伴って損傷を受けるのを未然に察知できる監視システムが提案されている。ところが、圧力センサーの設置場所を高速道路などの盛土構造物を造成する地盤内や電話線や上水道などの地下埋設物が埋設される地盤内であって、地盤の変動、沈下によって被害が予想される場所に限ったとしても、そのエリヤは広く、そのようなシステムを導入するには、圧力センサーの設置作業など、莫大な費用が予測される。
【００４５】
本発明の装置を採用した場合、低コストでその監視システムを実現することができる。図６は、盛土構造物が地盤の変動に伴って損傷するのを未然に察知する手段として本発明の装置を適用した例を示すものである。図６に示す例では、道路４１下の地盤Ａ上面に複数の筐体２１を間隔を置いて配置している。また図５に示す例と同じく、複数の筐体２１内に配される空気袋２２と繋がる連通管２３の各上端側２３ａを１つの圧力センサー２５にまとめて取り付けることで、コストの低減化を図ると共により精度の高い測定結果を得ることができるようにしている。
【００４６】
図４に示す例と同様に、地下水の低下などを原因として地盤Ａに沈下が生じた場合、筐体２１に繋がる通水管２４の上端部２４ａの高さの変動として現れる。これが筐体２１内の水頭圧を増大させ、該筐体２１内の空気袋２２を圧縮し、その圧力変化は、空気袋２２に繋がる連通管２３の上端部２３ａの圧力の変化として現れる。このため、これを連通管２３の上端部２３ａに取り付けた圧力センター２５で測定することで、地盤Ａの沈下量を把握でき、道路５１（盛土構造物）が地盤Ａの変動に伴って損傷するのを未然に察知できるようにしているのである。
【００４７】
図６に示す例では、連通管２３の上端側２３ａに設けた圧力センサー２５によって測定される圧力変化が電気信号に変換され、無線で管理用コンピュータ２６に送信される。この結果、地盤Ａの変動がリアルタイムでコンピュータ管理できるようになっている。
【００４８】
また本発明の装置は、地下埋設物が地盤の変動に伴って損傷するのを未然に察知する手段として適用することもできる。この場合、本発明の装置は、地盤内の地下埋設物近傍に配置する。地下水の低下を原因として地盤沈下が生じた場合、図４に示す例と同様に、筐体２１に繋がる通水管２４の上端部２４ａの高さの変動として現れる。これが筐体２１内の水頭圧を増大させ、該筐体２１内の空気袋２２を圧縮し、その圧力変化は、空気袋２２に繋がる連通管２３の上端部２３ａの圧力の変化として現れる。このため、これを連通管２３の上端部２３ａに取り付けた圧力センター２５で測定することで、地盤Ａの沈下量を把握でき、地下埋設物が地盤の変動に伴って損傷するのを未然に察知できるようになるのである。
【００４９】
地下埋設物を埋設した地盤の変動を把握する場合も、図４に示す例のように、連通管の上端側に設けた圧力センサーによって測定される圧力変化を電気信号に変換し、無線で管理用コンピュータに送信して、地盤の変動をリアルタイムでコンピュータ管理することができる。
【００５０】
尚、本発明は、図面に示した例に限定されず、例えば連通管２３及び通水管２４を筐体２１からそれぞれ別々に地盤外に延びるようにしても良く、特許請求の範囲に記載した範囲で自由に変更して実施することができる。
【符号の説明】
【００５１】
２１ ・・・筐体
２２ ・・・空気袋
２３ ・・・連通管
２３ａ ・・・上端部
２４ ・・・通水管
２４ａ ・・・上端部
２５ ・・・圧力センサー
４１ ・・・盛土構造物
Ａ ・・・地盤
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤の沈下量を把握する沈下量測定装置であって、
地盤上面に配置される、内部が水で満たされている筐体と、
水で満たされ、前記筐体に繋がっており、その先端部が地盤外まで延びて一定高さ位置に固定され、外気に開放されている通水管と、
前記筐体内に配される空気袋と、
前記空気袋に下端部が連通し、その上端部が地盤外まで延びる連通管と、
を備えており、前記地盤が沈下したとき、前記筐体に繋がる通水管の先端部の高さが高くなるのに伴って前記筐体内の水頭圧が増大し、これに伴って前記空気袋が圧縮され、そのときの空気袋の圧力変化を前記空気袋に連通する連通管の上端部に取り付けた圧力センサーで測定するようにしたことを特徴とする沈下量測定装置。
【請求項２】
地盤の沈下量を把握する沈下量測定装置であって、
地盤上面に間隔を置いて配置される、内部が水で満たされている複数の筐体と、
水で満たされ、前記各筐体に繋がっており、その先端部が地盤外まで延びて一定高さ位置に固定され、外気に開放されている通水管と、
前記各筐体内の長手方向一方端側に配される空気袋と、
前記各空気袋に一端部が連通し、他端部が地盤外まで延びる連通管と、
を備えており、前記各連通管の上端部が１つの圧力センサーにまとめて取り付けられており、前記地盤が沈下したとき、前記筐体に繋がる通水管の先端部の高さが高くなるのに伴って前記筐体内の水頭圧が増大し、これに伴って前記空気袋が圧縮され、そのときの空気袋の圧力変化を前記空気袋に連通する連通管の上端部に取り付けた１つの圧力センサーで測定するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の沈下量測定装置。
【請求項３】
改良する軟弱地盤内に真空圧を利用して改良地盤周辺部と隔離された減圧領域を造り出し、前記軟弱地盤中の間隙水を排水することで、該軟弱地盤を硬質地盤へと改良する軟弱地盤の改良工法において、前記軟弱地盤に対する上積荷重を把握するために該地盤上面に配置される沈下量測定手段として用いられることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の沈下量測定装置。
【請求項４】
盛土構造物が地盤の変動に伴って損傷を受けるのを未然に察知するために、前記地盤上面に配置され、前記地盤の変動に伴う地盤の沈下量の変動を測定するために用いられることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の沈下量測定装置。
【請求項５】
地下埋設物が地盤の変動に伴って損傷を受けるのを未然に察知するために、前記地盤上面に配置され、前記地盤の変動に伴う地盤の沈下量の変動を測定するために用いられることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の沈下量測定装置。
【請求項６】
改良する軟弱地盤内に真空圧を利用して改良地盤周辺部と隔離された減圧領域を造り出し、前記軟弱地盤中の間隙水を排水することで、該軟弱地盤を硬質地盤へと改良する軟弱地盤の改良工法において、
前記軟弱地盤に対する上積荷重を把握するために請求項１又は２のいずれかに記載の沈下量測定装置を用いたことを特徴とする軟弱地盤の改良工法。
【請求項７】
盛土構造物が地盤の変動に伴って損傷を受けるのを未然に察知するために、前記地盤上面に配置され、前記地盤の変動に伴う地盤の沈下量の変動を測定するために請求項１又は２のいずれかに記載の沈下量測定装置を用いたことを特徴とする盛土構造物が造成される地盤の動態把握方法。
【請求項８】
地下埋設物が地盤の変動に伴って損傷を受けるのを未然に察知するために、前記地盤上面に配置され、前記地盤の変動に伴う地盤の沈下量の変動を測定するために請求項１又は２のいずれかに記載の沈下量測定装置を用いたことを特徴とする地下埋設物が埋設される地盤の動態把握方法。
【請求項１】
地盤の沈下量を把握する沈下量測定装置であって、
地盤上面に配置される、内部が水で満たされている筐体と、
水で満たされ、前記筐体に繋がっており、その先端部が地盤外まで延びて一定高さ位置に固定され、外気に開放されている通水管と、
前記筐体内に配される空気袋と、
前記空気袋に下端部が連通し、その上端部が地盤外まで延びる連通管と、
を備えており、前記地盤が沈下したとき、前記筐体に繋がる通水管の先端部の高さが高くなるのに伴って前記筐体内の水頭圧が増大し、これに伴って前記空気袋が圧縮され、そのときの空気袋の圧力変化を前記空気袋に連通する連通管の上端部に取り付けた圧力センサーで測定するようにしたことを特徴とする沈下量測定装置。
【請求項２】
地盤の沈下量を把握する沈下量測定装置であって、
地盤上面に間隔を置いて配置される、内部が水で満たされている複数の筐体と、
水で満たされ、前記各筐体に繋がっており、その先端部が地盤外まで延びて一定高さ位置に固定され、外気に開放されている通水管と、
前記各筐体内の長手方向一方端側に配される空気袋と、
前記各空気袋に一端部が連通し、他端部が地盤外まで延びる連通管と、
を備えており、前記各連通管の上端部が１つの圧力センサーにまとめて取り付けられており、前記地盤が沈下したとき、前記筐体に繋がる通水管の先端部の高さが高くなるのに伴って前記筐体内の水頭圧が増大し、これに伴って前記空気袋が圧縮され、そのときの空気袋の圧力変化を前記空気袋に連通する連通管の上端部に取り付けた１つの圧力センサーで測定するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の沈下量測定装置。
【請求項３】
改良する軟弱地盤内に真空圧を利用して改良地盤周辺部と隔離された減圧領域を造り出し、前記軟弱地盤中の間隙水を排水することで、該軟弱地盤を硬質地盤へと改良する軟弱地盤の改良工法において、前記軟弱地盤に対する上積荷重を把握するために該地盤上面に配置される沈下量測定手段として用いられることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の沈下量測定装置。
【請求項４】
盛土構造物が地盤の変動に伴って損傷を受けるのを未然に察知するために、前記地盤上面に配置され、前記地盤の変動に伴う地盤の沈下量の変動を測定するために用いられることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の沈下量測定装置。
【請求項５】
地下埋設物が地盤の変動に伴って損傷を受けるのを未然に察知するために、前記地盤上面に配置され、前記地盤の変動に伴う地盤の沈下量の変動を測定するために用いられることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の沈下量測定装置。
【請求項６】
改良する軟弱地盤内に真空圧を利用して改良地盤周辺部と隔離された減圧領域を造り出し、前記軟弱地盤中の間隙水を排水することで、該軟弱地盤を硬質地盤へと改良する軟弱地盤の改良工法において、
前記軟弱地盤に対する上積荷重を把握するために請求項１又は２のいずれかに記載の沈下量測定装置を用いたことを特徴とする軟弱地盤の改良工法。
【請求項７】
盛土構造物が地盤の変動に伴って損傷を受けるのを未然に察知するために、前記地盤上面に配置され、前記地盤の変動に伴う地盤の沈下量の変動を測定するために請求項１又は２のいずれかに記載の沈下量測定装置を用いたことを特徴とする盛土構造物が造成される地盤の動態把握方法。
【請求項８】
地下埋設物が地盤の変動に伴って損傷を受けるのを未然に察知するために、前記地盤上面に配置され、前記地盤の変動に伴う地盤の沈下量の変動を測定するために請求項１又は２のいずれかに記載の沈下量測定装置を用いたことを特徴とする地下埋設物が埋設される地盤の動態把握方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２１９４８７（Ｐ２０１２−２１９４８７Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８５２８２（Ｐ２０１１−８５２８２）
【出願日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【出願人】（５９５１０７５０８）丸山工業株式会社 (10)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【出願人】（５９５１０７５０８）丸山工業株式会社 (10)
【Ｆターム（参考）】
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