JP2000045264A - 耐水圧盤の築造工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 揚圧力により破壊されたり、地中高圧水が立
坑内に噴出してしまう事が確実に防止されると共に、耐
水圧盤築造のための各種コストを低減する事を可能なら
しめるような耐水圧盤の築造工法の提供。 【解決手段】 耐水圧盤（１００）を築造するべき立坑
（Ｈ）の下側の領域（Ｙ）を通過するように小径の掘削
孔（２０）を湾曲した経路にて掘削し、立坑（Ｈ）の下
側の領域（Ｙ）を含む領域を通過している前記小径の掘
削孔（２０）を耐水圧盤（１００）の厚さ方向寸法（Ｔ
Ｐ）に等しい数値の内径（φ）まで拡径掘削しつつ結合
材と混合し、曲りボーリングと拡径掘削と結合材との混
合とを繰り返して耐水圧盤（１００）を築造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地中の高圧水によ
る揚圧力に対抗するため、立坑の底部に設けられる耐水
圧盤を築造するための工法の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７で示すように、地盤Ｇに立坑Ｈを掘
削した場合、その底部ＨＢに対して、地中の高圧水によ
る揚圧力が作用する。底部ＨＢにおいて、当該揚圧力に
対して何等措置を講じない場合には、図８で示すよう
に、揚圧力ＵＦにより底部ＨＢが破壊されて、地中から
の高圧水が噴出（図８の符号Ｊで示す）してしまう可能
性がある。そのため、従来より、地盤Ｇに立坑Ｈを掘削
した場合には、その底部ＨＢには、例えばコンクリート
等の固結材によって耐水圧盤１０を築造しており、図８
で示すように地中の高圧水が噴出してしまう事を封じ込
めている。

【０００３】しかし、図９及び図１０から明らかなよう
に、従来の耐水圧盤１０は正面（図７−図１０で示す向
き）断面形状が四角形となっているので、図１０におい
て揚圧力ＵＦが作用した場合には、下方の領域１０−Ｌ
には圧縮力が作用し、上方の領域１０−Ｈには引っ張り
力が作用する。コンクリート等の固結材によって築造さ
れた構造体は、圧縮力に対しては強度があるが、引っ張
り力に対する強度は非常に弱い。そのため、揚圧力ＵＦ
に対して抵抗しているのは領域１０−Ｌのみであり、領
域１０−Ｈは地中高圧水の噴射を防止する作用は全く奏
していない。

【０００４】その結果、耐水圧盤１０の厚さ寸法Ｔを大
きくしないと、地中高圧水による揚圧力ＵＦに対して十
分対抗する事が出来なくなってしまう。換言すれば、従
来技術により築造された耐水圧盤１０は、厚さ方向寸法
Ｔを大きくしなければ、揚圧力ＵＦによって当該耐水圧
盤１０が破壊されて、図８で示すように立坑Ｈ内に地中
高圧水が噴出してしまう恐れが存在する。

【０００５】耐水圧盤１０の厚さ寸法Ｔを十分に大きく
築造すれば、立坑Ｈ内に地中高圧水が噴出する事態は防
止出来る。しかし、耐水圧盤１０の厚さ寸法Ｔを大きく
するという事は、耐水圧盤１０の築造のために用いられ
る固結材（コンクリート等）の消費量及び必要な労力を
増加させる事を意味する。そして、施工コストの高騰化
に直結してしまう。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述したよ
うな従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、
揚圧力により破壊されたり、地中高圧水が立坑内に噴出
してしまう事が確実に防止されると共に、耐水圧盤築造
のための各種コストを低減する事を可能ならしめるよう
な耐水圧盤の築造工法の提供を目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の耐水圧盤の築造
工法は、耐水圧盤を築造するべき立坑の下側の領域を通
過するように小径の掘削孔を湾曲した経路にて掘削する
曲りボーリング工程と、立坑の下側の領域を含む領域を
通過している前記小径の掘削孔を耐水圧盤の厚さ方向寸
法に等しい数値の内径まで拡径掘削しつつ結合材と混合
する拡径掘削工程とを含み、前記曲りボーリング工程と
拡径掘削工程とを繰り返して耐水圧盤を築造する事を特
徴としている。

【０００８】このような構成を具備する本発明の耐水圧
盤の築造工法によれば、耐水圧盤の正面（図７−図１０
で示す方向）断面形状は下側に凸状のアーチ状となる。
そして、下側に凸状のアーチ状となった耐水圧盤に地中
高圧水による揚圧力が作用すると、その厚さ方向の全領
域に圧縮力が作用する事になる。前述したように、固結
材（コンクリート等）で築造された構造物は、圧縮に対
しては十分な強度を有するので、本発明によって築造さ
れた耐水圧盤は、地中高圧水による揚圧力に対して、厚
さ方向の全領域において抵抗する事となる。換言すれ
ば、本発明により築造された耐水圧盤には、従来の耐水
圧盤とは異なり、揚圧力に対して全く抵抗として作用し
ない領域は存在しないので、その様な領域（揚圧力に対
して全く抵抗として作用しない領域）の分だけ、耐水圧
盤の厚さ方向寸法を小さくする事が出来る。そして、固
結材の消費量を節約する事が出来る。

【０００９】ここで、従来技術においては、下側に凸状
のアーチ状となった耐水圧盤を築造する事は困難であっ
た。すなわち、従来技術により下側に凸状のアーチ状と
なった耐水圧盤を築造するためには、図１１で示すよう
に、異なる深度の複数（図１１では５本）の小径の立坑
を掘削し、各掘削孔Ｈ１−Ｈ５の各々に固結材注入管Ｐ
１−Ｐ５を挿入し、固結材注入管Ｐ１−Ｐ５の各々から
固結材を注入して、各掘削孔Ｈ１−Ｈ５に円柱形の構造
物Ｂ１−Ｂ５を築造する。そして、この不連続な円柱形
の構造物Ｂ１−Ｂ５を以って「下側に凸状のアーチ状と
なった耐水圧盤」と称するのである。しかし、このよう
な不連続な円柱形の構造物Ｂ１−Ｂ５では、隣接する構
造物間に応力集中個所が存在してしまうので揚圧力に十
分に対抗する事が出来ず、地中高圧水の噴出を防止する
のには不十分である。

【００１０】これに対して本発明の耐水圧盤の築造工法
によれば、曲りボーリング工程により掘削された湾曲し
た経路を有する小径の掘削孔を、拡径掘削工程にて耐水
圧盤の厚さ方向寸法に等しい数値の内径まで拡径掘削し
つつ結合材と混合し、その様にして築造された湾曲して
いる円筒形の地中固結体をオーバーラップさせつつ複数
本組みあわせる事により耐水圧盤を築造しているので、
築造された耐水圧盤の正面断面形状は下側に凸となった
滑らかな曲線を有するアーチとなり、連続的である。そ
のため、図１１で示す従来技術で築造された場合とは異
なり、応力集中が生じ難いので、揚圧力が作用しても耐
水圧盤が破壊されたり、地中高圧水が噴出してしまう可
能性は非常に小さい。

【００１１】本発明の実施に際して、前記曲りボーリン
グ工程で掘削される小径の掘削孔は、その経路の正面断
面形状が均一の曲率半径を有しているのが好ましい。し
かし、均一の曲率半径を有しておらず、経路の曲率半径
が場所毎に変化するような湾曲経路であっても、連続性
が維持される湾曲経路であれば、本発明の技術的範囲に
含まれる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ、本発明
の実施形態について説明する。なお、図７−図１１で示
すのと同様の部材、要素に対しては、原則として同様な
符号を付してある。本発明によって耐水圧盤が築造され
る立坑Ｈが、図１において、地盤Ｇに削孔されている。
ここで、立坑Ｈには土留壁１６が設けられている。

【００１３】耐水圧盤の築造に際しては、先ず、立坑Ｈ
の下方の領域（図１において符号Ｙで示す領域）を経由
して、所謂「曲りボーリング」の技術によって、小径の
掘削孔２０を削孔する。ここで、「曲りボーリング」の
技術については既に公知であるので、説明は省略する。
また、図１において符号２０−Ａ、２０−Ｂは、それぞ
れ、小径掘削孔２０が領域Ｙを通過する始点と終点を示
している。

【００１４】次に、小径の掘削孔２０の始点個所２０−
Ａと終点個所２０−Ｂとの間を、耐水圧盤（図５におい
て符号１００で示す：図１及び図２では図示せず）の厚
さ寸法（図５の符号ＴＰで示す寸法）に対応する径（図
２において、符号φで示す）まで拡径する。この拡径を
行う手法については、高圧噴流を用いれば良いが、図２
においては、所謂「交差噴流（クロスジェット）」を用
いた技術が示されている。

【００１５】図２において、回転（図２の矢印Ｒで表現
する）しつつ図示しない一対のノズルから高圧水ジェッ
トＪ１、Ｊ２を噴出し、且つ、後端の図示しないノズル
から固結材ジェット（例えばコンクリートのジェット噴
流）Ｊ３を噴射するモニタ４０が、小径掘削孔２０内に
挿入される。図２においてモニタ４０は、図示しない回
転駆動源の回転動力を伝達し、高圧水及び固結材を供給
するための多重管４２に接続している。そして、モニタ
４０から噴射される高圧水ジェットＪ１、Ｊ２は、耐水
圧盤の所望厚さに相当する径φに対応する位置にて衝突
して、地盤Ｇを必要以上に切削、破砕する事が無いよう
に設定されている。

【００１６】このようなモニタ４０を始点個所２０Ａに
配置して、高圧水噴流（クロスジェット）Ｊ１、Ｊ２に
より小径の掘削孔２０を大口径（内径φ）掘削孔３０に
拡径しつつ、固結材（例えばコンクリート）のジェット
噴流Ｊ３を噴射して、クロスジェットＪ１，Ｊ２で掘削
された土壌と固結材とを混合する。そして、少なくとも
始点個所２０−Ａから終点個所２０−Ｂに至る領域Ｙを
包含する範囲について、拡径掘削及び固結材との混合を
行い、湾曲した円筒形の地中構造物（図３において符号
１０−Ｐで示す）を築造する。

【００１７】ここで、築造される耐水圧盤の構造的な強
度についての安全率を考慮して、また、土留壁１６との
止水（後述）処理を容易にするため、円筒形地中構造物
１０−Ｐは、始点個所２０−Ａと終点個所２０−Ｂとを
遥かに超える範囲について築造されている。また、図２
においては、２０−Ａから２０−Ｂに向かって拡径掘削
されているが、その逆の方向に拡径掘削しても良い。

【００１８】そして、図４で示すように（図１、図２の
紙面に直角な方向について）、発進立坑Ｈの内径に相当
する範囲をカバーできる程度まで、円筒形の地中構造物
１０−Ｐを複数本或いは複数箇所に亘って築造して、図
５の符号１００で示すような耐水圧盤を築造する。図４
において、複数の（図４では６本）の円筒形構造物１０
−Ｐは、隣接するもの同士がオーバラップするように築
造されている（図４において、オーバーラップ個所は、
点線及びハッチングで示されている）。ここで、オーバ
ラップする部分を大きくして、円筒形構造物１０−Ｐの
本数を増加する事により、円筒形構造物１０−Ｐ間の境
界部分における不連続性は緩和され、応力集中が生じ難
くなる。

【００１９】図１−図４の作業により、図１１で示すよ
うな下側に凸となったアーチ状の耐水圧盤１００が築造
されるのである。

【００２０】図１−図５で示す本発明を実施して築造さ
れた耐水圧盤１００を、従来の耐水圧盤１０と比較して
示すのが図６である。図６において、符号５０で示すの
は、土留壁１６と耐水圧盤１００との境界領域（取合い
位置）であり、この領域には任意公知の止水処理が施さ
れる。また、符号ＢＬで示す面は最終床付面であり、従
来の耐水圧盤１０を築造した場合には当該耐圧水盤の上
面に一致する。また、符号Ｌで示すのは、土留壁１６が
耐水圧盤１００と接触する長さ（土留壁１６の根入れ
長）である。

【００２１】

【実施例】立坑Ｈの内径１２ｍ、土壌は砂質土（１立方
メートル当たりの重量は１．９ｔ）、本発明による耐水
圧盤１００の（正面から見た断面の）曲率半径が１１
ｍ、耐水圧盤１０及び１００の最低部に作用する地中高
圧水のヘッドが４０ｍ、前記最低部の深度が４５ｍ、耐
水圧盤１００の剪断強度（τ）が５Ｋｇｆ／ｃｍ２とし
た場合における揚圧力ＵＦに対して必要な強度を有する
ために必要な厚さを、従来技術による耐水圧盤１０と、
本発明により築造された耐水圧盤１００の各々につい
て、計算を行った。

【００２２】従来の耐水圧盤１０の厚さ方向寸法Ｔは１
１．７０ｍであり、本発明により築造された耐水圧盤の
厚さ方向寸法ＴＰは４．４１ｍとなった。この計算結果
から、本発明により築造された耐水圧盤１００は、従来
の耐水圧盤１０に比較して、その厚さ方向寸法が極めて
小さくても良い事が理解される。

【００２３】なお、図示の実施形態及び上述の実施例は
あくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する
趣旨の記述ではない。例えば、本発明による耐水圧盤１
００は、一定の曲率半径を有する下側に凸のアーチ状に
限定される訳ではなく、不均一な曲率半径を有する下側
に凸のアーチ状であっても良い。また、小径の掘削孔を
内径φまで拡径する手法としては、クロスジェット以外
の手法を用いる事が出来る。

【００２４】

【発明の効果】以下、本発明の作用効果について列挙す
る。 （１） 本発明によって築造された耐水圧盤は、地中高
圧水による揚圧力に対して、厚さ方向の全領域において
抵抗し、地中高圧水が耐水圧盤を破壊して立坑内に噴出
してしまう事が確実に防止される。 （２） 揚圧力に対して全く抵抗として作用しない領域
は存在しないので、その様な領域の分だけ、耐水圧盤の
厚さ方向寸法を小さく出来る。 （３） その結果、固結材の消費量を節約する事が出来
る。 （４） 正面断面形状が連続的でそのため、下側に凸と
なった滑らかな曲線を有するアーチを有する耐圧水盤が
築造される。 （５） 築造された耐圧水盤に対して応力集中が生じ難
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明により耐水圧盤を築造する際の１工程を
示す正面断面図。

【図２】図１で示す工程に連続する工程を示す部分正面
断面図。

【図３】図２で示す工程に連続する工程を示す正面断面
図。

【図４】図３のＦ４−Ｆ４矢視断面図。

【図５】本発明により築造された耐水圧盤を模式的に示
す正面断面図。

【図６】本発明により築造された耐水圧盤と、従来技術
による耐水圧盤とを比較して示す正面断面図。

【図７】立坑と、その底部に作用する揚圧力とを模式的
に示す図。

【図８】地中高圧水が立坑内に噴出した状態を模式的に
示す図。

【図９】従来の耐水圧盤と揚圧力とを模式的に示す図。

【図１０】従来の耐水圧盤に作用する応力を模式的に示
す図。

【図１１】その他の従来技術による施工状態を示す正面
断面図。

【符号の説明】

１０、１００…耐水圧盤 Ｇ…地盤 Ｈ…立坑 ＨＢ…立坑の底部 ＵＦ…揚圧力 １０−Ｌ…従来の耐水圧盤の下方の領域 １０−Ｈ…従来の耐水圧盤の上方の領域 Ｈ１−Ｈ５…掘削孔 Ｐ１−Ｐ５…固結材注入管 Ｂ１−Ｂ５…円柱形の構造物 １６…土留壁 ２０−Ａ…始点個所 ２０−Ｂ…終点個所 Ｔ、ＴＰ…耐水圧盤の厚さ方向寸法 φ…拡径された内径寸法 Ｊ１、Ｊ２…高圧水ジェット Ｊ３…固結材ジェット ２０…小径掘削孔 ３０…大口径（内径φ）掘削孔 ４０…モニタ ４２…多重管 １０−Ｐ…円筒形の地中構造物 ５０…土留壁と耐水圧盤の取合い位置 Ｌ…土留壁の根入れ長

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 耐水圧盤を築造するべき立坑の下側の領
   域を通過するように小径の掘削孔を湾曲した経路にて掘
   削する曲りボーリング工程と、立坑の下側の領域を含む
   領域を通過している前記小径の掘削孔を耐水圧盤の厚さ
   方向寸法に等しい数値の内径まで拡径掘削しつつ結合材
   と混合する拡径掘削工程とを含み、前記曲りボーリング
   工程と拡径掘削工程とを繰り返して耐水圧盤を築造する
   事を特徴とする耐水圧盤の築造工法。