JP2009057760A - 地下水の流動化阻害防止方法、地下水の流動阻害を防止する山留め壁の構築方法及びその方法で構築された山留め壁、並びに通水部の構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】環境に与える影響が少なく、かつ、低コストで安全に施工できる流動阻害防止方法を提供する。
【解決手段】 ソイルセメント柱列壁１の所定の位置に丸型鋼管９を、丸型鋼管９の下端が砂層４のやや上端の深度に到達するまで建て込む。丸型鋼管９内に掘削機１１のロッド１２を挿入し、この丸型鋼管９をガイドにしてソイルセメント柱１ａの下端よりもやや浅い深度まで孔１３を掘削する。孔１３内に挿入された破砕機２２を回転させながら高圧水を外周側に向けて噴射して、ソイルセメントを孔１３の周方向に破砕する。その際、送水管２１を地上へ引き上げつつ、砂層４の下端付近から丸型鋼管９の下端付近までのソイルセメント柱列壁１を地下水が通水可能な状態になるまで破砕する。
【選択図】図１

Description

本発明は、山留め壁が構築された地盤内の地下水の流動阻害防止方法に関するものである。

地下構造物を開削工法等にて構築する際は、遮水性の土留め壁が地盤内に形成され、作業領域内への地下水の浸入を防止している。しかし、土留め壁を形成することにより、地盤内の地下水の流動を阻害するので、土留め壁の下流側に地下水が流れなくなり、下流側の井戸の水位が低下したり、地盤沈下が生じるという問題点があった。そこで、土留め壁の帯水層に位置する部分に開口部を設けて、地下水を下流に通水させている。

例えば、特許文献１には、帯水層よりも深い所定の深度までの止水壁と、帯水層よりも浅い深度までの壁とからなる土留め壁を形成するとともに、帯水層を含む地盤を凍結させて地下水の流れを遮断し、地下構造物を構築すると、凍結した地盤を解凍して地下水を下流側に通水する方法が開示されている。

また、特許文献２には、ソイルセメントからなる土留め壁に、その構築時又は構築後に、所望の間隔を隔てて縦向きの作業孔を形成し、その作業孔に水等の衝撃伝達材を注入するとともにプラズマ発生用電力を供給するためのプローブを挿入し、これに電力を供給してプラズマによる衝撃波を発生させて遮水性土留め壁を破砕し、この破砕により生じた隙間を介して地下水を下流側に通水する方法が開示されている。
特開２０００−１３６５２８号公報 特開２００４−１２４５７５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、帯水層を含む広い範囲の地盤を凍結するので、地盤内に生息する生き物や植物に悪影響をおよぼす可能性があるという問題点があった。さらに、広い範囲を長期間にわたって凍結しなければならないので、設備投資費及び維持管理費がかかり、施工費が高くなるという問題点もあった。

また、特許文献２に記載の方法では、プラズマ電力を発生させるための装置が高額なので設備投資費が高くなるという問題点があった。さらに、雨天時等には周囲に漏電する可能性があるという問題点もあった。

そこで、本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、環境に与える影響が少なく、かつ、低コストで安全に施工できる流動阻害防止方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明の地下水の流動阻害防止方法は、地盤内の帯水層よりも深くまで構築された山留め壁における地下水の流動阻害防止方法において、前記山留め壁内に、前記帯水層に達する深度又はそれよりも深い深度まで孔を掘削する削孔工程と、前記孔内に高圧水を噴出可能な破砕機を挿入して、前記帯水層の位置に相当する前記山留め壁の少なくとも一部を前記高圧水で破砕する破砕工程とを備えることを特徴とする。（第１の発明）。

本発明による地下水の流動阻害防止方法によれば、帯水層の位置に相当する山留め壁の少なくとも一部を高圧水で破砕することにより生じる隙間を介して地下水を下流側へ通水することができる。また、孔内にて高圧水を用いるので、安全に山留め壁を破砕することができる。さらに、高圧水を作成する装置は一般的なもので、入手性が良く、安価なので、設備投資費を低減することができる。

第２の発明の地下水の流動阻害防止方法は、地盤内の帯水層よりも深くまで構築された山留め壁における地下水の流動阻害防止方法において、時間が経過すると硬化して前記山留め壁を構成する硬化材を流動状態で地中に打設する打設工程と、両端が開口した筒状の管を流動状態の前記硬化材内に、地盤内の帯水層よりも浅い深度まで挿入する挿入工程と、前記硬化材が硬化した後に、前記管内に前記帯水層に達する深度又はそれよりも深い深度まで孔を掘削する削孔工程と、前記孔内に高圧水を噴出可能な破砕機を挿入して、前記帯水層の位置に相当する前記山留め壁の少なくとも一部を前記高圧水で破砕する破砕工程とを備えることを特徴とする。

本発明による地下水の流動阻害防止方法によれば、帯水層の位置に相当する山留め壁の少なくとも一部を高圧水で破砕することにより生じる隙間を介して地下水を下流側へ通水することができる。また、孔内にて高圧水を用いるので、安全に山留め壁を破砕することができる。さらに、高圧水を作成する装置は一般的なもので、入手性が良く、安価なので、設備投資費を低減することができる。そして、山留め壁内に敷設された管をガイドにして孔を掘削するので、精度良掘削することができる。

第３の発明は、第１又は２の発明において、前記孔内に挿入した前記破砕機を地上へ引き上げつつ、前記山留め壁を破砕することを特徴とする。
本発明による地下水の流動阻害防止方法によれば、破砕機を地上へ引き上げつつ、孔の下側から上側へ向かって山留め壁を破砕するので、砕石等により破砕機が捕捉されることがない。

第４の発明は、第１〜３のいずれかの発明において、前記破砕機を回転させながら高圧水を噴出し、前記山留め壁を破砕することを特徴とする。
本発明による地下水の流動阻害防止方法によれば、破砕機が回転しながら高圧水を噴出するので孔の周囲の土留め壁を周方向に破砕することができる。

第５の発明は、第１〜３のいずれかの発明において、前記高圧水の水は、周囲の地下水を利用することを特徴とする。
本発明による地下水の流動阻害防止方法によれば、高圧水用の水に地下水を利用するので、土留め壁を破砕した後に、そのまま下流側に流すことができる。

第６の発明の通水部の構築方法は、地盤内の帯水層よりも深くまで構築された山留め壁に、地下水の流動阻害を防止するために設けられる通水部の構築方法において、前記山留め壁内に、前記帯水層に達する深度又はそれよりも深い深度まで孔を掘削する削孔工程と、前記孔内に高圧水を噴出可能な破砕機を挿入して、前記帯水層の位置に相当する前記山土壁の少なくとも一部を前記高圧水で破砕する破砕工程とを備えることを特徴とする。

第７の発明の山留め壁の構築方法は、時間が経過すると硬化する硬化材を流動状態で地中の帯水層よりも深くまで打設する打設工程と、両端が開口した筒状の管を流動状態の前記硬化材内に、地盤内の帯水層よりも浅い深度まで挿入する挿入工程と、前記硬化材が硬化した後に、前記管内に前記帯水層に達する深度又はそれよりも深い深度まで孔を掘削する削孔工程と、前記孔内に高圧水を噴出可能な破砕機を挿入して、前記帯水層の位置に相当する前記山留め壁の少なくとも一部を前記高圧水で破砕する破砕工程とを備えることを特徴とする。

第８の発明の山留め壁は、第７の発明の山留め壁の構築方法で構築されることを特徴とする。

本発明の流動阻害防止方法を用いることにより、環境に与える影響が少なく、かつ、低コストで安全に土留め壁で遮断された地下水を下流に流すことができる。

以下、本発明の流動阻害防止方法の好ましい実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、山留め壁であるソイルセメント柱列壁を地山に設置した場合について説明するが、本発明は、ＲＣ等の山留め壁にも適用することができる。

図１及び図２は、それぞれ本発明の実施形態に係るソイルセメント柱列壁１を示す斜視断面図及び縦断面図である。

図１及び図２に示すように、ソイルセメント柱列壁１は、帯水層の砂層４に位置する深度に、所定の間隔毎にソイルセメントが破砕されて地下水が通水可能な破砕部７を備えている。
ソイルセメント柱列壁１は、不通水層の粘土層３及び砂層４を貫通して不通水層の土丹層５の上部に到達するように構築されている。

ソイルセメント柱列壁１の上流側の地下水は、ソイルセメント柱列壁１の破砕部７を通過して下流側に流れることができる。破砕部７の設置数等は、設計等により決定され、各現場により異なる。

なお、本実施形態においては、粘土層３と砂層４と土丹層５とからなる地盤に本発明を適用した場合について説明するが、これに限定されるものではなく、例えば、すべて砂層４、つまり帯水層からなる地盤であっても良い。

図３〜図９は、本実施形態に係るソイルセメント柱列壁１の破砕部７の構築手順を示す図である。
まず、図３に示すように、単軸又は多軸のアースオーガーにより形成した柱列状の掘削孔にセメントミルクを充填して、土中に土を骨材とするソイルセメント柱列壁１を構築する。

ソイルセメント柱列壁１の下端は、粘土層３及び砂層４を貫通して土丹層５の上部に到達するように構築する。

次に、図４Ａに示すように、地上に設置されたクレーン８で、ソイルセメント柱列壁１の所定の位置に丸型鋼管９を建て込む。丸型鋼管９の建て込みは、丸型鋼管９の下端が砂層４の上端の深度に到達するまで行う。

丸型鋼管９は、ソイルセメント柱列壁１内に孔１３を掘削する際のガイド管として使用する（後述する）ので、破砕部７を形成する予定のソイルセメント柱１ａにのみ建て込む。本実施形態においては、図４Ｂに示すように、直径が、例えば、８５０ｍｍのソイルセメント柱１ａ内に、直径が、２５０ｍｍの丸型鋼管９を建て込んだ。

次に、図５に示すように、丸型鋼管９の建て込まれているソイルセメント柱１ａに隣接するソイルセメント柱１ｂにＨ型鋼１０を建て込む。Ｈ型鋼１０の建て込みは、Ｈ型鋼１０の下端がソイルセメント柱列壁１の下端よりもやや浅い深度に到達するまで行う。

次に、図６に示すように、ソイルセメントが硬化した後に、丸型鋼管９内に掘削機１１のロッド１２を挿入し、この丸型鋼管９をガイドにしてソイルセメント柱１ａの下端よりも浅く、かつ、砂層４の下端付近の深度まで孔１３を掘削する。

次に、図７に示すように、地下構造物２の構築工事中の地下水を下流側に通水するための送水手段１４をソイルセメント柱列壁１の周囲に構築し、上流側の地下水を下流側に通水する。
送水手段１４は、上流側の地下水を揚水する揚水井１５と、揚水井１５から揚水した地下水を下流側に復水するための復水井１６と、揚水井１５から揚水した地下水を復水井１６に送給するための送水管１７とから構成される。

揚水井１５は、図示しないが、揚水ポンプと、この揚水ポンプから吐出する吐出量を測定するための揚水流量計と、地下水位を測定するための水位計とを備えている。
復水井１６には、図示しないが、復水される復水量を測定するための復水流量計と、地下水位を測定するための水位計とを備えている。

送水管１７は、揚水井１５と復水井１６とを接続し、揚水井１５から揚水される地下水を大気に触れさせること無く復水井１６に送水する。ある揚水井１５から揚水された地下水は送水管１７を介してすべての復水井１６へ復水できるように連結されている。

次に、図８に示すように、ソイルセメント柱列壁１に取り囲まれた掘削予定箇所６を掘削して空洞部を形成し、この空洞部に地下構造物２を構築する。

次に、図９に示すように、ソイルセメント柱列壁１内に掘削された孔１３に高圧水を噴出可能な破砕機２２を挿入し、砂層４の存在する深度のソイルセメント柱列壁１を高圧水で破砕する。

破砕機２２は、高圧水を噴出しつつ、回転可能なノズルであり、高圧水を作成する破砕手段１８に接続されている。破砕手段１８は、水を貯留するための水タンク１９と、水タンク１９内の水を圧縮して高圧にするためのコンプレッサー２０と、コンプレッサー２０から吐出される高圧水を破砕機２２に送給するための送給管２１とから構成される。

孔１３内に挿入された破砕機２２を回転させながら高圧水を外周側に向けて噴射して、ソイルセメントを孔１３の周方向に破砕する。その際、孔１３内に挿入した送給管２１や破砕機２２がジャミングしないように、送水管２１を地上へ引き上げつつ、砂層４の下端付近から丸型鋼管９の下端付近までのソイルセメント柱列壁１を地下水が通水可能な状態になるまで破砕する。高圧水を噴射する向きは破砕機２２の角度を変更することにより調整可能である。

なお、ソイルセメント柱列壁１を破砕する水は、例えば、揚水井１５より揚水された地下水を貯水タンク１９で貯留して用いればよい。

なお、本実施形態においては、破砕機２２としてノズルを用いた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、水を噴出しながら回転するビットを有するカッターでもよい。

最後に、ソイルセメント柱列壁１の下端部の他の位置にも上述した方法で破砕部７を構築し、揚水井１５からの揚水を停止する。そして、揚水井１５の地下水位と復水井１６の地下水位を比較して、ソイルセメント柱列壁１の上流側の地下水のすべてが下流側に流水していることを確認し、通水手段１４を撤去する。

以上説明した本実施形態における流動阻害防止方法によれば、砂層４の存在する深度のソイルセメント柱列壁１を高圧水で破砕することにより生じる隙間を介して地下水を下流側へ通水することができる。また、孔１３内にて高圧水を用いるので、安全にソイルセメント柱列壁１を破砕することができる。

そして、ソイルセメント柱列壁１の破砕は、送水管２１及び破砕機２２を地上へ引き上げつつ、孔１３の下側から上側へ向かって行うので、送水管２１及び破砕機２２がジャミングすることがない。このとき、破砕機２２が回転しながら高圧水を噴出するので孔１３の周方向のソイルセメント柱列壁１を破砕することができる。さらに、この高圧水を作成する装置は一般的なもので、入手性が良く、安価なので、設備投資費を低減することができる。

また、高圧水用の水に地下水を利用するので、ソイルセメント柱列壁１を破砕した後に、そのまま下流側に流すことができる。

そして、ソイルセメント柱列壁１内に敷設された丸型鋼管９をガイドにして孔１３を掘削するので、精度良く掘削することができる。したがって、ソイルセメント柱列壁１に隣接するように地下構造物２が構築されていても、この地下構造物２を損傷することなく孔１３を掘削することができる。

なお、本実施形態においては、丸型鋼管９をガイドにして孔１３を掘削する方法について説明したが、これに限定されるものではなく、丸型鋼管９を利用せずにソイルセメント柱列壁１内に孔１３を削孔しても良い。

また、本実施形態においては、孔１３を掘削した後に、送水手段１４を構築する順番の施工方法について説明したが、これに限定されるものではなく、送水手段１４を構築した後に孔１３を掘削する順番で施工しても良い。

さらに、本実施形態においては、帯水層である砂層４よりもやや深くまで孔１３を掘削した場合について説明したが、この深さに限定されるものではなく、地下水の通水量に応じて砂層４の下端から上端までの間の深度に、設計等により決定される。

本発明の第一実施形態に係るソイルセメント柱列壁を示す斜視図である。 本実施形態に係るソイルセメント柱列壁を示す縦断面図である。 本実施形態に係るソイルセメント柱列壁の破砕部の構築手順を示す図である。 本実施形態に係るソイルセメント柱列壁の破砕部の構築手順を示す図である。 本実施形態に係るソイルセメント柱列壁の破砕部の構築手順を示す図である。 本実施形態に係るソイルセメント柱列壁の破砕部の構築手順を示す図である。 本実施形態に係るソイルセメント柱列壁の破砕部の構築手順を示す図である。 本実施形態に係るソイルセメント柱列壁の破砕部の構築手順を示す図である。 本実施形態に係るソイルセメント柱列壁の破砕部の構築手順を示す図である。 本実施形態に係るソイルセメント柱列壁の破砕部の構築手順を示す図である。

符号の説明

１ ソイルセメント柱列壁
１ａ、１ｂ ソイルセメント柱
２ 地下構造物
３ 粘土層
４ 砂層
５ 土丹層
６ 掘削予定箇所
７ 破砕部
８ クレーン
９ 丸型鋼管
１０ Ｈ型鋼
１１ 掘削機
１２ ロッド
１３ 孔
１４ 送水手段
１５ 揚水井
１６ 復水井
１７ 送水管
１８ 破砕手段
１９ 水タンク
２０ コンプレッサー
２１ 送給管
２２ 破砕機

Claims (8)

1. 地盤内の帯水層よりも深くまで構築された山留め壁における地下水の流動阻害防止方法において、
   前記山留め壁内に、前記帯水層に達する深度又はそれよりも深い深度まで孔を掘削する削孔工程と、
   前記孔内に高圧水を噴出可能な破砕機を挿入して、前記帯水層の位置に相当する前記山留め壁の少なくとも一部を前記高圧水で破砕する破砕工程とを備えることを特徴とする地下水の流動阻害防止方法。
2. 地盤内の帯水層よりも深くまで構築された山留め壁における地下水の流動阻害防止方法において、
   時間が経過すると硬化して前記山留め壁を構成する硬化材を流動状態で地中に打設する打設工程と、
   両端が開口した筒状の管を流動状態の前記硬化材内に、地盤内の帯水層よりも浅い深度まで挿入する挿入工程と、
   前記硬化材が硬化した後に、前記管内に前記帯水層に達する深度又はそれよりも深い深度まで孔を掘削する削孔工程と、
   前記孔内に高圧水を噴出可能な破砕機を挿入して、前記帯水層の位置に相当する前記山留め壁の少なくとも一部を前記高圧水で破砕する破砕工程とを備えることを特徴とする地下水の流動阻害防止方法。
3. 前記孔内に挿入した前記破砕機を地上へ引き上げつつ、前記山留め壁を破砕することを特徴とする請求項１又は２に記載の地下水の流動阻害防止方法。
4. 前記破砕機を回転させながら高圧水を噴出し、前記山留め壁を破砕することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の地下水の流動阻害防止方法。
5. 前記高圧水の水は、周囲の地下水を利用することを特徴とする請求項４に記載の地下水の流動阻害防止方法。
6. 地盤内の帯水層よりも深くまで構築された山留め壁に、地下水の流動阻害を防止するために設けられる通水部の構築方法において、
   前記山留め壁内に、前記帯水層に達する深度又はそれよりも深い深度まで孔を掘削する削孔工程と、
   前記孔内に高圧水を噴出可能な破砕機を挿入して、前記帯水層の位置に相当する前記山土壁の少なくとも一部を前記高圧水で破砕する破砕工程とを備えることを特徴とする通水部の構築方法。
7. 山留め壁の構築方法において、
   時間が経過すると硬化する硬化材を流動状態で地中の帯水層よりも深くまで打設する打設工程と、
   両端が開口した筒状の管を流動状態の前記硬化材内に、地盤内の帯水層よりも浅い深度まで挿入する挿入工程と、
   前記硬化材が硬化した後に、前記管内に前記帯水層に達する深度又はそれよりも深い深度まで孔を掘削する削孔工程と、
   前記孔内に高圧水を噴出可能な破砕機を挿入して、前記帯水層の位置に相当する前記山留め壁の少なくとも一部を前記高圧水で破砕する破砕工程とを備えることを特徴とする山留め壁の構築方法。
8. 請求項７に記載の山留め壁の構築方法で構築されることを特徴とする山留め壁。

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