JP2008081942A

JP2008081942A - 地中壁の通水部施工方法

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Publication number: JP2008081942A
Application number: JP2006260385A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Nishimura; 晋一西村; Takuo Yoshida; 卓生吉田; Nobuaki Kosaka; 信章高坂; Kazumi Osawa; 一実大沢; Takashi Niizaka; 孝志新坂
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp; Sanshin Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp; Sanshin Corp
Priority date: 2006-09-26
Filing date: 2006-09-26
Publication date: 2008-04-10

Abstract

【課題】地下水を通す通水能力を十分に得た上で、貫通部の崩壊を抑えることができる地中壁の通水部施工方法を提供する。
【解決手段】地中壁１の内部に通じる導管（挿通孔）６にノズル１５を挿入し、ノズル１５から噴射した高圧水によって地中壁１の外壁面１ａを貫通して、地中壁１が隔てる地下水の上流側と下流側とに通じた通水部７を形成する施工方法において、地中壁１の内部から外壁面１ａに向かって真直に連続し、外壁面１ａを線状に貫通するように、ノズル１５から噴射した高圧水によって切削された複数のスリット孔からなる通水部７を形成する。このスリット孔のように細長い隙間では、従前のように垂直方向および水平方向に大きく開口する貫通空間と比較して貫通部分の内側壁部の強度の低下が極めて少ない。このため、貫通部分の崩壊を抑えることができる。そして、このスリット孔を複数設けたことで、地下水を通す通水能力を十分に得ることができる。
【選択図】図７

Description

本発明は、主に地下構造物の施工時に建設現場に対する土留めおよび地下水流の遮断をする地中壁に係り、地下構造物の施工後において地下水流を確保するための通水部を地中壁に形成する地中壁の通水部施工方法に関するものである。

地下構造物の施工時には、施工現場に対する土留めおよび地下水流の遮断をするための土留め壁などの地中壁が用いられる。この地中壁は、地下構造物を構築した後、地下水流を遮って地下ダムのような機能を生じ、地下水の上流側では地下水位の上昇が起こり、下流側では水位の低下が起こる。この結果、地下水の上流側にある構造物対して浮上や浸水の影響がおよぶおそれがあり、下流側では井戸枯れや地盤沈下が生じるおそれがある。そこで、従来から、地中壁に通水部を形成して地下水を通す機能を持たせることによって上記問題に対処している。

従来では、地上に繋がる孔（または保護筒）を地中壁に設け、この孔に挿入したノズルから高圧水を噴射して、地中壁の躯体内を切り広げることで、地中壁の外壁面に垂直方向および水平方向に大きく開口する貫通空間を形成し、地下水の上流側と下流側とに通じさせる。その後、前記孔を利用して地上から投入した透水性材料を貫通空間内に充填して通水部を形成する（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。

特開平７−７６８２７号公報特開平７−７６８２８号公報

従来において、地中壁の外壁面に垂直方向および水平方向に大きく開口する貫通空間は、地下水を通す通水能力を十分に得る面では好ましい。しかし、垂直方向および水平方向に大きく開口する貫通空間を形成した場合には、貫通空間の上部を支える貫通空間の内側壁部の強度が低下することから、貫通空間が潰れて崩壊し、地上部が陥没するおそれがある。

本発明は、上記実情に鑑みて、地下水を通す通水能力を十分に得た上で、貫通部の崩壊を抑えることができる地中壁の通水部施工方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の請求項１に係る地中壁の通水部施工方法は、地中壁が隔てる地下水の上流側と下流側とに通じた通水部を形成する地中壁の通水部施工方法において、地中壁の内部から外壁面に向かって真直に連続し、前記外壁面を線状に貫通するように切削された複数のスリット孔からなる通水部を形成することを特徴とする。

また、本発明の請求項２に係る地中壁の通水部施工方法は、上記請求項１において、地中壁内に通じる挿通孔にノズルを挿入し、前記ノズルから高圧水を噴射しつつ当該ノズルを前記挿通孔に沿う所定軸周りに回転させることでスリット孔を設け、その後ノズルを挿通孔に沿って移動させて前記スリット孔を複数設けて通水部を形成することを特徴とする。

また、本発明の請求項３に係る地中壁の通水部施工方法は、上記請求項１において、地中壁内に通じる挿通孔にノズルを挿入し、前記ノズルから高圧水を噴射しつつ当該ノズルを前記挿通孔に沿う所定軸周りに揺動させることでスリット孔を設け、その後ノズルを挿通孔に沿って移動させて前記スリット孔を複数設けて通水部を形成することを特徴とする。

また、本発明の請求項４に係る地中壁の通水部施工方法は、上記請求項１において、地中壁内に通じる挿通孔にノズルを挿入し、前記ノズルから高圧水を噴射しつつ当該ノズルを前記挿通孔に沿って移動させる噴射工程によってスリット孔を設け、その後ノズルを前記挿通孔に沿う所定軸周りに回転移動させて前記噴射工程を行うことで前記スリット孔を複数設けて通水部を形成することを特徴とする。

また、本発明の請求項５に係る地中壁の通水部施工方法は、上記請求項２〜４のいずれか一つにおいて、前記スリット孔を設けた後、当該スリット孔の内部に充填させる透水性材を前記ノズルから送出することを特徴とする。

本発明に係る地中壁の通水部施工方法は、地中壁の内部から外壁面に向かって真直に連続し、前記外壁面を線状に貫通するように切削された複数のスリット孔からなる通水部を形成する。前記スリット孔のように細長い隙間では、従来のように垂直方向および水平方向に大きく開口する貫通空間と比較して貫通部分の内側壁部の強度の低下が極めて少ない。このため、貫通部分の崩壊を抑えることができる。そして、このスリット孔を複数設けたことで、地下水を通す通水能力を十分に得ることができる。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る地中壁の通水部施工方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

図１は本発明に係る地中壁の通水部施工方法における地中壁を示す概略図、図２は図１に示した地中壁の平断面図、図３は図１に示した地中壁の縦断面図である。

ここでの地中壁１は、柱杭２を複数連続して並設して柱列壁としたものであって、当該柱杭２を透水層１０１に貫通してその下方の不透水層１０２まで到達して設けてある。また、地中壁１は、地下水上流側と地下水下流側とにそれぞれ対向して設けてあり、その間の透水層１０１に例えば車両用トンネルなどの構造物Ｋが建設してある。

柱杭２は、地表面ＧＬから透水層１０１を貫通してその下方の不透水層１０２に到達して掘削した削孔３内に、例えばソイルセメント４を充填したものであり、ソイルセメント４の内部に芯材５および導管６が内設してある。

芯材５は、例えばＨ鋼などの長手状の鋼材からなり、その長手方向を地表面ＧＬから構造物Ｋを建設した透水層１０１の部位に至るように設けてある。

導管６は、塩ビ管または鋼管など有底中空のパイプからなり、地上と地中壁１の内部との間に繋がるように、芯材５の長手方向に沿って地表面ＧＬから不透水層１０２に至るまで設けてある。導管６は、平面視で削孔３（ソイルセメント４）のほぼ中央に配置してあることが好ましい。

上記地中壁１を構築するには、まず、削孔３を複数連続して掘削する。次いで、削孔３内にソイルセメント４を形成する。次いで、ソイルセメント４の固化前に削孔３に芯材５を挿入する。この芯材５には、導管６が取り付けてある。その後、ソイルセメント４が固化することで地中壁１が完成する。このように地中壁１は、芯材５によって土圧に耐えるものとなり、対向した間の止水壁として機能する。そして、この対向した地中壁１の間に構造物Ｋが建設されることになる。

構造物Ｋの建設が完了した後、地中壁１に透水機能を付与する。通水機能は、地中壁１の構築時に予め設けておいた導管６からなる挿通孔にノズルを挿入し、このノズルから高圧水を噴射して、地下水の上流側と下流側とに通じる通水部を地中壁１に形成することによって得られる。図４は高圧水供給装置を示す概略図、図５は通水部形成装置を示す概略図、図６〜図１０は通水部を形成する作用図である。

図４に示すように高圧水供給装置１０は、水タンク１１、研磨材タンク１２、ミキサ１３、高圧スラリーポンプ１４およびノズル１５を有している。この高圧水供給装置１０は、水タンク１１に貯留した水と、研磨材タンク１２に貯留した研磨材（例えば７号ケイ砂で粒径が０．１２６ｍｍなど）とをミキサ１３で混合して、研磨材が水に混入したスラリーを形成する。そして、このスラリーを高圧スラリーポンプ１４で加圧し、加圧された高圧水を供給管１６を介してノズル１５から噴射させる。この高圧水供給装置１０では、予め研磨材が混入したスラリーをノズル１５から直接噴射させるため、ノズルにおいて噴射した高圧水に研磨材を混ぜる構成と比較して、ノズルを小型化することが可能である。

図５に示すように通水部形成装置２０は、いわゆるボーリング装置であり、供給ロッド２１を、その中心軸周りに回転可能、かつ前記中心軸に沿って上下移動可能で、さらに水平方向に移動可能に保持している。供給ロッド２１は、上記地中壁１の導管６内に挿通可能な外径を有して上下方向（中心軸方向）に長手状に形成した筒体として構成してある。また、供給ロッド２１の上端には、当該供給ロッド２１の内部に高圧水を供給するために上記高圧水供給装置１０の供給管１６がスイベル２２を介して接続してある。スイベル２２は、図には明示しないが、例えば二重管をなす内管と外管とを中心軸周りに相対回転するように設け、かつ内管と外管との間の隙間を止水し、さらに内管と外管とを連通するように構成してある。そして、中心軸を一致するように内管を供給ロッド２１に連通して設け、外管を供給管１６に連通して設ける。このようにしてスイベル２２は、供給ロッド２１の中心軸周りの回転を許容しつつ、供給ロッド２１の内部に供給管１６からの高圧水を供給する。さらに、供給ロッド２１の下端には、上記高圧水供給装置１０のノズル１５が取り付けてある。すなわち、通水部形成装置２０は、上下方向に昇降し、自身の中心軸周りに回転する供給ロッド２１を、図５に示すように地中壁１の導管（挿通孔）６に挿入し、その下端にあるノズル１５から高圧水を噴射して地中壁１に通水部を形成する。

高圧水は、地中壁１の外壁面１ａに交差する態様（例えば水平方向）でノズル１５から直線状に噴射される。本実施の形態では、例えば噴射圧力を４０Ｍｐａとし、噴射流量を５０Ｌ／ｍｉｎとしている。この高圧水により図６に示すように導管６が貫通された後、図７に示すように地中壁１の外壁面１ａが貫通される。これにより、地中壁１に、地下水の上流側と下流側とに通じる通水部７が形成されることになる。また、高圧水には、研磨材が混入されて、ソイルセメント４の粒子を確実に削り取るため、大きな破砕片が発生しにくい。そして、細かい破砕片は、高圧水とともに導管６の内部を上昇し、ソイルセメント４を破損させることなく地上に排出される。

具体的に通水部７を得るには、高圧水供給装置１０によって高圧水をノズル１５から直線状に噴射させつつ、通水部形成装置２０の回転モータ（図示せず）を駆動して供給ロッド２１を回転させる。これにより、図８（ａ）の平面図、図８（ｂ）の正面図に示すように、高圧水を噴射しているノズル１５が、導管（挿通孔）６に沿って挿通した供給ロッド２１の中心軸周りに回転する。すると、ノズル１５から直線状に噴射された高圧水が、平面視で円形の軌跡を描くことによって地中壁１が切削される。この結果、ノズル１５から直線状に噴射した高圧水によって、地中壁１の内部から外壁面１ａに向かって真直に連続し、外壁面１ａを線状に貫通するように切削されたスリット孔からなる通水部７が形成されることになる。なお、図８で示す例では、ノズル１５は１つ設けてあるがこれに限らず複数であってもよい。

そして、１つのスリット孔からなる通水部７を形成した後、通水部形成装置２０の昇降機構（図示せず）を駆動することで、供給ロッド２１を上下に移動させてノズル１５の高さ位置を変更し、再び高圧水供給装置１０によって高圧水をノズル１５から直線状に噴射させつつ、通水部形成装置２０の回転モータ（図示せず）を駆動して供給ロッド２１を回転させる。この動作を繰り返し行うことにより、図８（ｂ）に示すように導管（挿通孔）６に沿って複数（ここでは５つ）のスリット孔からなる通水部７が形成される。また、他の導管（挿通孔）６に係り、同様に通水部７を形成すればよい。なお、スリット孔を形成するときに、通水部形成装置２０の昇降機構を駆動することで、スリット孔の隙間を拡張させることも可能である。

他に、通水部７を得るには、高圧水供給装置１０によって高圧水をノズル１５から直線状に噴射させつつ、通水部形成装置２０の回転モータを駆動して供給ロッド２１を揺動させる。これにより、図９（ａ）の平面図、図９（ｂ）の正面図に示すように、高圧水を噴射しているノズル１５が、導管（挿通孔）６に沿って挿通した供給ロッド２１の中心軸周りに揺動する。すると、地中壁１の両外壁面１ａに向けて対をなす各ノズル１５からそれぞれ直線状に噴射された高圧水が、平面視で扇形の軌跡を描くことによって地中壁１が切削される。この結果、ノズル１５から直線状に噴射した高圧水によって、地中壁１の内部から外壁面１ａに向かって真直に連続し、外壁面１ａを線状に貫通するように切削されたスリット孔からなる通水部７が形成されることになる。なお、図９で示す例では、ノズル１５は地中壁１の両外壁面１ａに貫通するように１つずつ（１対）設けてあるがこれに限らず複数ずつ（複数対）であってもよい。

そして、１つのスリット孔からなる通水部７を形成した後、通水部形成装置２０の昇降機構を駆動することで、ノズル１５の高さ位置を変更し、再び高圧水供給装置１０によって高圧水をノズル１５から直線状に噴射させつつ、通水部形成装置２０の回転モータを駆動して供給ロッド２１を揺動させる。この動作を繰り返し行うことにより、図９（ｂ）に示すように導管（挿通孔）６に沿って複数（ここでは５つ）のスリット孔からなる通水部７が形成される。また、他の導管（挿通孔）６に係り、同様に通水部７を形成すればよい。なお、スリット孔を形成するときに、通水部形成装置２０の昇降機構を駆動することで、スリット孔の隙間を拡張させることも可能である。

他に、通水部７を得るには、高圧水供給装置１０によって高圧水をノズル１５から直線状に噴射させつつ、通水部形成装置２０の昇降機構を駆動して供給ロッド２１を上下方向に移動させる。これにより、図１０（ａ）の平面図、図１０（ｂ）の正面図に示すように、高圧水を噴射しているノズル１５が、導管（挿通孔）６に沿って上下方向に移動する。すると、地中壁１の両外壁面１ａに向けて設けた各ノズル１５から直線状に噴射された高圧水が、上下に移動することによって地中壁１が切削される。この結果、ノズル１５から直線状に噴射した高圧水によって、地中壁１の内部から外壁面１ａに向かって真直に連続し、外壁面１ａを線状に貫通するように切削された一対のスリット孔からなる通水部７が形成されることになる（噴射工程）。次に、通水部形成装置２０の回転モータを駆動して供給ロッド２１を若干回転移動させてノズル１５から噴射される高圧水の噴射方向を変える。そして、高圧水をノズル１５から直線状に噴射させつつ、供給ロッド２１を上下方向に移動させて上記噴射工程を行うことで、スリット孔からなる他の通水部７を形成する。以下、同様の手順を繰り返して図１０に示すように複数のスリット孔からなる通水部７を形成する。なお、図１０で示す例では、ノズル１５は地中壁１の両外壁面１ａに貫通するように１つずつ（１対）設けてあるが、ノズル１５の数はこれに限らない。

このように、上述した地中壁の通水部施工方法では、地中壁１の内部に通じる導管（挿通孔）６にノズル１５を挿入し、当該ノズル１５から直線状に噴射した高圧水によって地中壁１の外壁面１ａを貫通して、地中壁１が隔てる地下水の上流側と下流側とに通じた通水部７を形成する施工方法において、地中壁１の内部から外壁面１ａに向かって真直に連続し、外壁面１ａを線状に貫通するように、ノズル１５から直線状に噴射した高圧水によって切削された複数のスリット孔からなる通水部７を形成する。このスリット孔のように細長い隙間では、従来のように垂直方向および水平方向に大きく開口する貫通空間と比較して貫通部分の内側壁部の強度の低下が極めて少ない。このため、貫通部分の崩壊を抑えることができる。そして、このスリット孔を複数設けたことで、地下水を通す通水能力を十分に得ることができる。

なお、上述のごとく形成した通水部７は、スリット孔からなることから、空洞のままで透水性材を充填しなくてもよい。ただし、スリット孔の空洞部には周囲の土層から僅かながら土砂が流入する。このため、地中壁１の極めて近くに地下構造物が存在する場合には、空洞部への土砂の流入によって地下構造物に影響が及ぶ可能性がある。このような場合には、通水部７を空洞のまま放置せず透水性材を充填する。透水性材を充填するには、高圧水供給装置１０を低圧（例えば噴射圧力：２〜５Ｍｐａ、噴射流量：１０〜２０Ｌ／ｍｉｎ）で稼働し、スラリーを利用して透水性材（例えばケイ砂）をノズル１５から送出して通水部７の内部に充填させる。このように、透水性材を高圧水供給装置１０によって送出することで、透水性材が導管６の内部に詰まることがなく、さらに通水部７に対して確実に透水性材を充填させることが可能である。

なお、上述した実施の形態では、高圧水をノズル１５から直線状に噴射させつつ高圧水を移動させることで、外壁面１ａを線状に貫通するように切削されたスリット孔を形成したが、この限りではない。例えば、地中壁１の内部から外壁面１ａに向かって真直に連続し、外壁面１ａを線状に貫通するように、スリット孔の隙間に合わせてノズル１５の口径を絞って扇状に噴射した高圧水によってスリット孔を形成するようにしてもよい。この場合、図８および図９に示すようにノズル１５を回転または揺動させなくてもよくなる。

本発明に係る地中壁の通水部施工方法における地中壁を示す概略図である。図１に示した地中壁の平断面図である。図１に示した地中壁の縦断面図である。高圧水供給装置を示す概略図である。通水部形成装置を示す概略図である。通水部を形成する作用図である。通水部を形成する作用図である。通水部を形成する作用図である。通水部を形成する作用図である。通水部を形成する作用図である。

符号の説明

１地中壁
１ａ外壁面
２柱杭
３削孔
４ソイルセメント
５芯材
６導管
７通水部
１０高圧水供給装置
１１水タンク
１２研磨材タンク
１３ミキサ
１４高圧スラリーポンプ
１５ノズル
１６供給管
２０通水部形成装置
２１供給ロッド
２２スイベル
１０１透水層
１０２不透水層
ＧＬ地表面
Ｋ構造物

Claims

地中壁が隔てる地下水の上流側と下流側とに通じた通水部を形成する地中壁の通水部施工方法において、
地中壁の内部から外壁面に向かって真直に連続し、前記外壁面を線状に貫通するように切削された複数のスリット孔からなる通水部を形成することを特徴とする地中壁の通水部施工方法。
地中壁内に通じる挿通孔にノズルを挿入し、前記ノズルから高圧水を噴射しつつ当該ノズルを前記挿通孔に沿う所定軸周りに回転させることでスリット孔を設け、その後ノズルを挿通孔に沿って移動させて前記スリット孔を複数設けて通水部を形成することを特徴とする請求項１に記載の地中壁の通水部施工方法。
地中壁内に通じる挿通孔にノズルを挿入し、前記ノズルから高圧水を噴射しつつ当該ノズルを前記挿通孔に沿う所定軸周りに揺動させることでスリット孔を設け、その後ノズルを挿通孔に沿って移動させて前記スリット孔を複数設けて通水部を形成することを特徴とする請求項１に記載の地中壁の通水部施工方法。
地中壁内に通じる挿通孔にノズルを挿入し、前記ノズルから高圧水を噴射しつつ当該ノズルを前記挿通孔に沿って移動させる噴射工程によってスリット孔を設け、その後ノズルを前記挿通孔に沿う所定軸周りに回転移動させて前記噴射工程を行うことで前記スリット孔を複数設けて通水部を形成することを特徴とする請求項１に記載の地中壁の通水部施工方法。
前記スリット孔を設けた後、当該スリット孔の内部に充填させる透水性材を前記ノズルから送出することを特徴とする請求項２〜４のいずれか一つに記載の地中壁の通水部施工方法。