JP2005344397A - 地下室構築用地下水コントロール方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 地下室の構築にあたり、掘削した地盤の残土処理を乾燥した残土として処理でき、かつ、掘削現場近隣の地下水位を下げないようにするための地下室構築用地下水コントロール方法を提供する。
【解決手段】 地面掘削における地下水の横方向浸透移動を遮断する止水部１１，１２を地中の所定範囲に環状に構築する止水部構築工程と、止水部１１，１２で囲まれた前記所定範囲よりも小さい面積の排水穴４１を掘削して該穴４１に湧き出して溜まる地下水を汲み出して、止水部１１，１２の周囲に前記止水部１１，１２に沿って構築された土手部５１と止水部１１，１２との間に形成される溝５２に排出する湧き水排出工程とにより、地下室構築に際して地下水をコントロールする。
【選択図】 図２

Description

この発明は、比較的小規模な構造物の地下室を構築する場合に、その構築現場の残土を乾燥した状態で処理し、かつ、その構築現場周辺の水位に変動を生じさせない地下水コントロール方法に関するものである。

一般に、住宅等の小規模な構造物の地下室を構築しようとする場合に、横矢板やシートパイルによる山留めを行いながら地面を掘削して行き、地面を掘削して地下水が湧き出した場合には、ポンプでその地下水を汲み出し、その汲み出した地下水は下水に排水するようにされている。

しかし、その湧き出した地下水を下水に排水することによって、掘削現場の地下水位だけではなく近隣の地下水位も次第に下がってくるため、掘削現場及びその近隣で地盤沈下を生じ、それも片寄って地盤沈下が生じ、隣家が木造であるような場合などは、亀裂が入ったり傾いたりする虞がある。このように、地下室を構築する作業には、隣地の地盤に悪影響を与えてしまう場合がある。

このような事態を回避する方法として、従来から特許文献１に記載されたようなものがある。すなわち、この特許文献１には、「地下室を構築する地盤に連壁を構築する縦溝を掘削して安定液を充填し、掘削完了後、縦溝に鉄筋籠を挿入し、コンクリートを溝の底部より安定液と置換させながら打設し、鉄筋コンクリートの連壁を地中に構築し、次いで、連壁で囲まれた地盤を所定深さまで掘削し、地下床スラブ用コンクリートを連壁と接続して打設し地下室を築造する方法において、鉄筋籠の少なくとも内面にボードを取付け、このボードを取り付けた鉄筋籠を縦溝に挿入することを特徴とする方法が紹介されている。

これによれば、止水性があって地下水位に影響が及ばないようにすることができる。」旨記載されている。
特開平１０−２９９００９号公報。

しかしながら、このような従来のものであっては、地下に連設された連壁から地下水が湧き出てくるのを防止することはできるが、連壁の構築後から地下床スラブ用コンクリートの打設前までの間は、地下床から地下水が湧き出てくるのを防止することはできないので、その地下水を下水へ捨ててしまうと、掘削現場周辺の地下水位が下がってしまい、近隣の地盤沈下が生じる虞があった。

また、そのような湧き水が下水を通して捨てられることにより、掘削現場周辺では湧き水となって出て行った減少した分の地下水を補給する道筋がないため、地下水位が下がって地盤沈下を生じる虞があった。

そこで、この発明は、地下室の構築にあたり、掘削した地盤の残土処理を乾燥した残土として処理でき、かつ、掘削現場近隣の水位を下げないようにするための地下室構築用地下水コントロール方法を提供することを課題とする。

かかる課題を達成するために、請求項１に記載の発明は、地面掘削における地下水の横方向浸透移動を遮断する止水部を地中の所定範囲に環状に構築する止水部構築工程と、該止水部で囲まれた地面を掘削することにより掘削地面から湧き出して溜まる地下水を前記止水部周囲近傍の地面に排出する湧き水排出工程と、を備えた地下室構築用地下水コントロール方法としたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の工程に加え、前記湧き水排出工程は、前記止水部で囲まれた前記所定範囲よりも小さい面積の穴を掘削して該穴に湧き出して溜まる地下水を排出するようにしたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の工程に加え、前記湧き水排出工程は、前記止水部の周囲に前記止水部に沿って土手部を構築し、前記掘削により溜まった地下水を、前記止水部と前記土手部との間に形成される溝に排出することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一つに記載の工程において、前記止水部は、所定間隔で隣接して地中に圧入されて環状に配置された複数の山留め用Ｈ型鋼と、該隣接する山留め用Ｈ型鋼の各フランジの間に介在する平板状鋼板とを備えることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、地面掘削における地下水の横方向浸透移動を遮断する止水部を地中の所定範囲に環状に構築する止水部構築工程と、該止水部で囲まれた地面を掘削することにより掘削地面から湧き出して溜まる地下水を前記止水部周囲近傍の地面に排出する湧き水排出工程とを備えているため、止水部内を掘削することにより湧き出してくる地下水を排出すると、隣地の地下水が止水部内に引かれて地下水位が低下する虞があるが、この発明では、止水部内で湧き出した地下水を止水部周囲近傍の地面に排出して直ちに補充することができるので、地下室構築現場の近隣の地下水位が下がらず、地下室構築現場近隣における地盤沈下を防止することができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の工程に加え、前記湧き水排出工程は、前記止水部で囲まれた前記所定範囲よりも小さい面積の穴を掘削して該穴に湧き出して溜まる地下水を排出するようにされたため、止水部内の所定範囲を本掘削する前に、小さい穴が掘削されて、この穴を利用して止水部内の地下水が排水されるので、地面掘削前に予め掘削予定地の地盤を地下水を含まない乾燥した状態にして掘削することができるようになり、掘削地面の残土処理のコスト低減を図ることことができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の工程に加え、前記湧き水排出工程は、前記止水部の周囲に前記止水部に沿って土手部を構築し、前記掘削により溜まった地下水を、前記止水部と前記土手部との間に形成される溝に排出するため、近隣の敷地との境にはみ出さないように比較的止水部に近い位置に土手部を設け、止水部の周囲に集中して地下水が補充されるので、掘削予定地と隣家との間が狭い場合であっても、隣家に影響を与えることなく、地下水を補充することができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至３のいずれか一つに記載の工程において、前記止水部は、所定間隔で隣接して地中に圧入されて環状に配置された複数の山留め用Ｈ型鋼と、該隣接する山留め用Ｈ型鋼の各フランジの間に介在する平板状鋼板とを備えるため、山留め用Ｈ型鋼１１と平板状鋼板１２により、重量シートパイルを使用した場合と同等の止水性を維持でき、又、この地下室構築用地下水コントロール方法を実現するにあたり、重量シートパイルを用いて本発明の湧き水の排出を行うのに比較して、コストの低減を図ることができる。軽量シートパイルを用いて本発明の湧き水の排出を行うのに比較した場合でも、コストの面において、ほぼ同程度で済むようにできる。

以下、この発明の実施の形態について説明する。図１乃至図３は、この発明の実施の形態を示す。この発明の地下室構築用地下水コントロール方法は、地下室を構築するために敷地内の地盤を掘削する場合に、地面掘削に従って掘削壁面からの地下水が流出してくるのを防止するための壁を構築する止水部構築工程と、地面掘削に伴い湧き出してくる地下水を掘削場所から排出する湧き水排出工程とを備えている。

前記止水部構築工程は、地下水の横方向浸透移動を遮断して止水能力を発揮する止水部としての複数の山留め用Ｈ型鋼１１及び複数の平板状鋼板１２を、地中の所定範囲に環状に構築する工程である。この止水部構築工程は、地下室構築用山留め用構造１０を構築する一環として行われるので、まず、地下室構築用山留め構造１０及びその構築方法について説明する。地下室構築用山留め構造１０は、主として山留めの柱とする複数の山留め用Ｈ型鋼１１と、山留め用Ｈ型鋼１１の間に介在させる複数の平板状鋼板１２と、これらを補強する複数の補強用Ｈ型鋼１３とを備えている。

まず、山留め用Ｈ型鋼１１は、フランジ１１ａ，１１ｂとウェブ１１ｃで形成された凹部を相互に向き合う方向に配設されて、所定間隔で隣接して地中に圧入される鋼材であり、図３で示すように、ウェブ１１ｃの両方の側面にガイド部１６が設けられ、図２で示すように、ウェブ１１ｃの上端に凸部１７が設けられる。

ガイド部１６は、平板状鋼板１２の側縁部１２ａ，１２ｂを山留め用Ｈ型鋼１１のフランジ１１ｂに沿うようにして案内し、平板状鋼板１２を地中に圧入するためのものであり、図３で示すように、ウェブ１１ｃの側面に断面Ｌ字型に形成されている。また、図２で示すように、ガイド部１６ｂには、補強用Ｈ型鋼１３を山留め用Ｈ型鋼１１に固定するための固定ボルト２０を挿通するために、固定ボルト装着穴１９が形成されている。

凸部１７は、掘削壁面にかかる土圧が山留め用Ｈ型鋼１１に伝達され、その山留め用Ｈ型鋼１１に伝達された土圧を補強用Ｈ型鋼１３に受け持たせるために、補強用Ｈ型鋼１３を山留め用Ｈ型鋼１１の上端に沿って水平方向に配設させるための部材である。凸部１７は、補強用Ｈ型鋼１３の凹部に挿入し易くするために、ウェブ１１ｃと略連続する山留め用Ｈ型鋼１１の上端に設けられ、補強用Ｈ型鋼１３のフランジ１３ａ，１３ｂとウェブ１３ｃとで形成する凹部に嵌め合わせるために、その凹部よりも小さい凸形状に平板で形成されている。

平板状鋼板１２は、隣接する山留め用Ｈ型鋼１１の各フランジ１１ｂとガイド部１６との間に挿入して地中に圧入されて土圧を支える鋼板であり、両方の側縁部１２ａ，１２ｂが断面コ字型に曲げられて形成され、地中に圧入された場合に折れ曲がり難くなるように所定の強度を持たせられている。平板状鋼板１２は、山留め用Ｈ型鋼１１が隣接して地中に圧入された後に、平板状鋼板１２の一方の側縁部１２ａが、山留め用Ｈ型鋼１１に設けられたガイド１６ｂ、１６ｄと、ウェブ１１ｃ、フランジ１１ｂによって囲まれる空間に入り込むようにしつつ、フランジ１１ｂに沿わせるようにして、又、平板状鋼板１２の他方の側縁部１２ｂが、山留め用Ｈ型鋼１１に設けられたガイド１６ａ、１６ｃと、ウェブ１１ｃ、フランジ１１ｂによって囲まれる空間に入り込むようにしつつ、フランジ１１ｂに沿わせるようにして、地中に圧入される。

補強用Ｈ型鋼１３は、山留め用Ｈ型鋼１１が土圧によって倒壊しないように山留め用Ｈ型鋼１１を補強する鋼材であり、山留め用Ｈ型鋼１１の凸部１７に載せられる。補強用Ｈ型鋼１３には、図２で示すように、山留め用Ｈ型鋼１１と固定するための固定ボルト２０を締結するための断面Ｌ字型の固定金具２１が装着されている。この固定金具２１には挿通穴が形成され、この挿通穴に固定ボルト２０の基端部に形成されたねじ部が螺合されている。固定ボルト２０の先端部は断面Ｌ字型に形成され、その断面Ｌ字型の先端部分が山留め用Ｈ型鋼１１のガイド部１６ｂに形成された固定ボルト装着穴１９に係合している。また、固定ボルト２０には、ナット２４が螺合されており、このナット２４を締めて行くに従って固定ボルト２０が上昇し、固定ボルト２０の先端部が固定ボルト装着穴１９の上縁部を引っ掛けて係合力を強めることにより、補強用Ｈ型鋼１３が山留め用Ｈ型鋼１１に仮留めされるようになっている。また、補強用Ｈ型鋼１３の両端部同士は、相互に溶接されて固定される。この固定の仕方は、溶接の他の固定手段によっても良い。

かかる構成の止水部は、以下のように構築される。

まず、複数の山留め用Ｈ型鋼１１が、所定間隔で隣接して地面に圧入され、地中に環状に配設される。この時、フランジ１１ａ，１１ｂとウェブ１１ｃで囲まれた凹部が相互に向き合うように配設され、ガイド部１６が内周側に来るように配設される。そして、複数の各平板状鋼板１２、特に平板状鋼板１２の側縁部１２ａ，１２ｂが、隣接する各山留め用Ｈ型鋼１１のフランジ１１ｂに沿うようにして、地中に圧入される。その後、複数の補強用Ｈ型鋼１３が、フランジ１３ａ，１３ｂとウェブ１３ｃとで形成される凹部を下向きにして、山留め用Ｈ型鋼１１の凸部１７の上に載置され、四角形の環状に配設される。

なお、図１で示すように、補強用Ｈ型鋼１３が山留め用Ｈ型鋼１１よりも外周側にずれるように配置されるが、これは、地中に大きな石等が埋まっており、平板状鋼板１２を地中に圧入することが圧入途中から困難になり、隣接する平板状鋼板１２の上端の高さが不揃いになった場合でも、補強用Ｈ型鋼１３の配設を可能として山留め用Ｈ型鋼１１を補強できるようにしたものである。

また、各補強用Ｈ型鋼１３のフランジ１３ｂの近傍に固定ボルト２０が配設され、山留め用Ｈ型鋼１１と補強用Ｈ型鋼１３とが固定される。固定ボルト２０は、
ネジが切られている基端側が、補強用Ｈ型鋼１３の固定金具２１に形成された挿通穴に挿通されて固定ナット２４に螺合され、Ｌ字型の先端側が、山留め用Ｈ型鋼１１のガイド部１６ｂに形成された固定ボルト装着穴１９に引っ掛けられている。そして、固定ナット２４を締めて行くに従って固定ボルト２０が上昇し、固定ボルト２０の先端と固定ボルト装着穴１９との係合力が増して、山留め用Ｈ型鋼１３が仮留めされる。さらに、各補強用Ｈ型鋼１３の両端部同士が相互に溶接されることによって、地下室構築用山留め構造１０の構築が完成する。

次に湧き水排出工程を行う。この湧き水排出工程は、止水部１１，１２の内側を掘削することにより掘削地面から湧き出して溜まる地下水を、止水部１１，１２の周囲近傍の地面に排出する工程である。

前述した地下室構築用山留め構造１０が構築された後に、止水部１１，１２の内側では、図２に示すように、止水部１１，１２で囲まれた範囲よりも小さい所定範囲が井戸状に掘削されて地下水を汲み出すための排水穴４１が構築される。この排水穴４１は、地盤の地下水を汲み出して、地盤を乾燥した状態にするために用いる穴であり、少なくとも掘削予定の深度まで又はそれ以上の深度まで掘られる。排水穴４１の穴内に湧き出して溜まる地下水は、随時止水部１１，１２外へと排出される。実際に作業を行ってみると、排水穴４１を２．５ｍ位掘削し、湧き出してくる地下水を排出すれば、地盤が２．５ｍ位まで乾燥した状態になることが分かっている。

また、止水部１１，１２の外部では、止水部１１，１２の外周に沿って土手部５１が構築され、止水部１１，１２と土手部５１の間に溝５２が形成されるようにする。この溝５２は、排水穴４１から汲み出した地下水を排出する場所であり、このように止水部１１，１２の内側から汲み出した地下水を止水部１１，１２の外側へと排出すると、止水部１１，１２の外側における地盤の地下水位に変動が生じないようにすることができる。

排水穴４１の近傍には、図２に示すように、排水手段である排水ポンプ４２が設けられる。この排水ポンプ４２によって、排水は、排水穴４１の底から地下水を汲み出し、止水部である山留め用Ｈ型鋼１１及び平板状鋼板１２を通り越し、補強用Ｈ型鋼１３の上方を跨いで通り、土手部５１と止水部１１，１２との間を通って溝５２へと導かれる。

かかる湧き水を排出する構造を構築して、以下のように湧き水の排出を行う。

例えば、掘削予定現場を全体的に２ｍ位掘削したい場合には、作業日の前日に掘削予定現場内の適当な箇所を深さ２．５ｍ位まで井戸状に掘って排水穴４１を構築し、その中に排水ポンプ４２を設ける。排水穴４１に地下水が溜まる場合には、排水穴４１の底に溜まる地下水は、排水ポンプ４２を駆動して排水穴４１から汲み出されて、止水部１１，１２及び補強用Ｈ型鋼１３を跨いで通されて溝５２へと移動される。この移動された排水は、図２に示すＲ線のラインのように排水されてたまり、地中へと浸透していく。排水ポンプ４２の稼働は、次の日の掘削作業開始時まで行い続ける。これは、作業前日に地下水の汲み出しが終了し、途中で排水ポンプ４２の駆動を停止した場合に、翌日には、地下水が、床の方から浸透して地盤状態が元に戻ってしまう場合もあるからである。そのため、少なくとも掘削作業直前までは、継続して排水ポンプ４２を駆動させた方が良い。

そうすると、従来では止水部１１，１２の内側の地下水を排出するに従って掘削現場近隣の地下水位が下がり、地下室構築予定の敷地近隣の地盤沈下が生じる虞があったのに対し、この発明では溝５２を通して近隣地盤の地下水が補充され、近隣の地下水位が保たれるので、地盤沈下を生じる虞がなくなる。すなわち、図２の排水前地下水位を示すＰ線のラインに地下水位が保たれるのである。

また、このようにすれば、翌日の掘削作業で止水部１１，１２の内側の地面を掘削していっても、２．５ｍ位までは、地盤が地下水をほとんど含まない比較的乾燥した状態になっている。すなわち、図２のように、排水前地下水位を示すＰ線のラインから図２の排水後地下水位を示すＱ線のラインに地下水位が下がるのである。このように地下水をほとんど含まない乾燥した地盤にして掘削すれば、残土処理は、地下水を含んだ掘削地面の残土処理に比較して、コストが低減される。

さらに、止水部１１，１２の直ぐ近傍に溝５２が設けられて地下水の排水がされるので、掘削予定地と隣家との間が狭い場合であっても、隣家に影響を与えることなく地下水を補充することができる。

これらに加え、山留め用Ｈ型鋼１１と平板状鋼板１２により、重量シートパイルを使用した場合と同等の止水性を維持でき、この地下室構築用地下水コントロール方法を実現するにあたり、重量シートパイルを用いて本発明の湧き水の排出を行うのに比較して、コストの低減を図ることができる。軽量シートパイルを用いて本発明の湧き水の排出を行うのに比較した場合でも、コストの面において、ほぼ同程度で済むようにできる。

この工程の後、地面の本堀り、すなわち、止水部１１，１２である山留め用Ｈ型鋼１１と平板状鋼板１２によって環状に囲まれた地面の本掘削を開始する。

なお、この発明の実施の形態では、湧き水排出工程は、地盤を本掘削する前に排水穴４１から地下水を排出する工程であったが、上記実施の形態に限られず、本掘削中に、溜まってくる地下水を随時排出する工程であっても良いし、これらの両方の工程を併用する工程であっても良い。

また、この発明の実施の形態では、湧き水排出工程は、地下水を排出する場所が、土手部５１と止水部１１，１２の間に形成される溝５２であったが、上記実施の形態に限られず、掘削現場周辺の地下水位に変動を生じないようにできるものであれば、土手部５１を構築して溝５２に排出することなく、その溝５２以外の近隣地盤に排出する工程を含むものであっても良い。特に近隣の敷地に住宅がないような敷地に住宅用地下室等を構築する場合には、土手部５１を構築する必要がなく作業が楽になる。

さらに、この発明の実施の形態では、湧き水排出工程は、止水部１１，１２の全周囲に沿って土手部５１を構築する工程を備えているが、上記実施の形態に限られず、その土手部５１は、止水部１１，１２の外周の特定範囲に沿ってのみ構築しても良い。この場合、土手部５１の両端を止水部１１，１２と繋げ、止水部１１，１２と土手部５１とによって環状に囲まれる溝５２に排水が溜められるようにしても良い。このようにすれば、止水部１１，１２の全周囲に沿って土手部５１を構築する必要がなくなり作業が楽な場合もある。

また、このような特定範囲の溝５２を止水部の外周の複数箇所に設けるようにしても良い。特に、掘削現場の地下水位が高い場合には、止水部１１，１２で囲まれる範囲内に複数の排水穴４１を掘削して複数箇所から地下水を汲み出し、各々の排水穴４１に近い止水部１１，１２の外周に土手部５１を構築して溝５２を形成して、この溝５２に排水すれば、排水の移動距離が短くなり作業が楽になる。

この発明の実施の形態１に係る地下室構築用地下水コントロール方法を適用する地下室構築用山留め構造の平面図である。 同実施の形態に係る地下室構築用地下水コントロール方法を適用する敷地の断面図である。 同実施の形態に係る山留め用Ｈ型鋼を示す平面図である。

符号の説明

10 地下室構築用山留め構造
11 山留め用Ｈ型鋼
11a,11b フランジ
11c ウェブ
12 平板状鋼板
12a,12b 側縁部
13 補強用Ｈ型鋼
13a,13b フランジ
13c ウェブ
16a,16b,16c,16d ガイド部
17 凸部
41 排水穴
42 排水ポンプ
51 土手部
52 溝

Claims (4)

1. 地面掘削における地下水の横方向浸透移動を遮断する止水部を地中の所定範囲に環状に構築する止水部構築工程と、
   該止水部で囲まれた地面を掘削することにより掘削地面から湧き出して溜まる地下水を前記止水部周囲近傍の地面に排出する湧き水排出工程と、
   を備えたことを特徴とする地下室構築用地下水コントロール方法。
2. 前記湧き水排出工程は、前記止水部で囲まれた前記所定範囲よりも小さい面積の穴を掘削して該穴に湧き出して溜まる地下水を排出するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の地下室構築用地下水コントロール方法。
3. 前記湧き水排出工程は、前記止水部の周囲に前記止水部に沿って土手部を構築し、前記掘削により溜まった地下水を、前記止水部と前記土手部との間に形成される溝に排出することを特徴とする請求項１又は２に記載の地下室構築用地下水コントロール方法。
4. 前記止水部は、所定間隔で隣接して地中に圧入されて環状に配置された複数の山留め用Ｈ型鋼と、該隣接する山留め用Ｈ型鋼の各フランジの間に介在する平板状鋼板とを備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の地下室構築用地下水コントロール方法。

Images