JP2009068203A - 親杭横矢板からなる土留め壁、親杭横矢板からなる土留め壁の止水構造、及び親杭横矢板からなる土留め壁の構築方法、並びに親杭横矢板からなる土留め壁の止水工法 - Google Patents

Abstract

【課題】土留め壁の構築際は、地下水の突出や土砂の流出を防止し、構築後は、撤去が容易な親杭横矢板からなる土留め壁及びその構築方法を提供する。
【解決手段】親杭横矢板１は、所定の間隔で地盤１０内に打設される親杭２と、親杭２間に設置される横矢板３と、地盤１０の帯水層６、８内の地下水の流れを遮断する位置にのみそれぞれ形成される止水部４とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、親杭横矢板からなる土留め壁に関するものである。

地下に構造物を構築する際は、地盤を掘削して空洞部を形成した後に、周囲の地盤（以下、背面地盤という）の側面が崩壊するのを防止するための土留め壁が構築される。土留め壁として、一般的に、親杭横矢板やソイルセメント柱列壁等が用いられている。

例えば、特許文献１に示すように、親杭横矢板は、地盤に打設されたＨ形鋼からなる親杭のフランジ間に、複数枚の横矢板を上下方向に積層状態で架設し、横矢板によって背面地盤の土砂の崩壊を防ぐものである。

また、特許文献２に示すように、ソイルセメント柱列壁は、アースオーガ機で地盤を掘削しつつ、アースオーガ機の先端からセメントミルクを注入し、このセメントミルクと掘削土砂とを掘削した孔内で混合してソイルセメントを作製するとともに、このソイルセメント内の所定の位置にＨ形鋼を打設して構築されたもので、背面地盤の崩壊を防止するとともに、背面地盤内の水を止水するものである。
特開２００１−１０７３６１ 特開２００２−１４６７７４

しかしながら、特許文献１に記載されている親杭横矢板を設置する方法では、地盤を掘削する際に、背面地盤内に存在する地下水の突出とともに、土砂が空洞部に流出して、背面地盤が沈下する可能性があるという問題点があった。

また、特許文献２に記載されているソイルセメント柱列壁を構築する方法では、このソイルセメント柱列壁を仮設構造物として使用すると、撤去時に、セメント柱列壁の破砕、斫り等の作業に時間と手間がかかり、施工期間が長くなるという問題点があった。

そこで、本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、その目的は、土留め壁の構築時は、地下水の突出や土砂の流出を防止することができ、構築後は、撤去が容易な親杭横矢板からなる土留め壁及びその構築方法を提供することである。

前記目的を達成するため、本発明の親杭横矢板からなる土留め壁は、地盤の崩壊を防止するための親杭横矢板からなる土留め壁であって、前記地盤内の地下水の流れを遮断する位置にのみ形成される止水部を備えることを特徴とする（第１の発明）。
本発明による親杭横矢板からなる土留め壁によれば、地盤内の地下水の流れを遮断するように止水部が形成されているので、地盤を掘削して空洞部を形成する際に、背面地盤から空洞部構築予定箇所への地下水の突出及び土砂の流出を防止することができる。したがって、背面地盤の崩落を防止することができるとともに、横矢板入れ作業を安全に、かつ、効率良く施工することが可能となる。
また、地盤内の地下水の流れを遮断する位置にのみ止水材を充填して止水部を形成するので、地盤全体に止水材を注入して地盤を改良する場合よりも、止水材の量及び注入時間を少なくすることができるので、コストの低減及び工期を短縮することができる。

第２の発明は、第１の発明において、前記止水部は、地下水に接する前記止水部の止水面がその地下水の流れの方向に対して傾斜するように形成されることを特徴とする。
本発明による親杭横矢板からなる土留め壁によれば、止水部の止水面は、地下水の流れの方向に対して傾斜するので、下流側に向かって水平に作用する地下水の圧力は、止水部に対して垂直に作用する水圧よりも小さくなる。したがって、止水部が地下水の流れに対して垂直に形成されていて、水圧がそのままの大きさで下流側に水平に作用する場合と比べて、下流側に向かって作用する圧力（以下、背面水圧という）を低減することができる。

第３の発明の親杭横矢板からなる土留め壁の止水構造は、地盤の崩壊を防止するための親杭横矢板からなる土留め壁の止水構造であって、前記地盤内の地下水の流れを遮断する位置にのみ形成される止水部を備えることを特徴とする。
本発明による親杭横矢板からなる土留め壁の止水構造によれば、地盤の地下水の流れを遮断するように止水部が形成されているので、地盤を掘削して空洞部を形成する際に、背面地盤内から空洞構築予定箇所への地下水の突出及び土砂の流出を防止することができる。したがって、背面地盤の崩落を防止することができるとともに、横矢板入れ作業を安全に、かつ、効率良く施工することが可能となる。
また、地盤内の地下水の流れを遮断する位置にのみ止水材を充填して止水部を形成するので、地盤全体に止水材を注入して地盤を改良する場合よりも、止水材の量及び注入時間を少なくすることができるので、コストの低減及び工期を短縮することができる。

第４の発明は、第３の発明において、前記止水部は、地下水に接する前記止水部の止水面がその地下水の流れの方向に対して傾斜するように形成されることを特徴とする。
本発明による親杭横矢板からなる土留め壁の止水構造によれば、止水部の止水面は地下水の流れの方向に対して傾斜する止水面を備えるので、下流側に向かって水平に作用する地下水の圧力は、止水部に対して垂直に作用する水圧よりも小さくなる。したがって、止水部が地下水の流れに対して垂直に形成されていて、水圧がそのままの大きさで下流側に水平に作用する場合と比べて、下流側に向かって作用する背面水圧を低減することができる。

第５の発明の親杭横矢板からなる土留め壁の構築方法は、地盤の崩壊を防止するための親杭横矢板からなる土留め壁の構築方法において、前記土留め壁の構築予定位置に間隔をおいて複数の親杭を打設する打設工程と、前記地盤内の地下水の流れを遮断する箇所にのみ止水材を充填して止水部を形成する止水部形成工程と、前記地盤の所定の位置を掘削して、前記親杭間に横矢板を設置する横矢板設置工程とを備えることを特徴とする。

第６の発明は、第５の発明において、地下水に接する前記止水部の止水面を、その地下水の流れの方向に対して傾斜するように形成することを特徴とする。

第７の発明の親杭横矢板からなる土留め壁の止水工法は、地盤の崩壊を防止するための親杭横矢板からなる土留め壁の止水工法において、地盤内の地下水の流れを遮断する箇所にのみ止水材を充填して止水部を形成することを特徴とする。

第８の発明は、第７の発明において、地下水に接する前記止水部の止水面を、その地下水の流れの方向に対して傾斜するように形成することを特徴とする。

本発明によれば、土留め壁の構築時は、地下水の突出や土砂の流出を防止することができ、構築後は、容易に土留め壁を撤去することができる。

以下、本発明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。
図１〜図３は、本発明の第一実施形態に係る親杭横矢板１の設置状況を示し、それぞれ平面図、斜視図、側断面図である。

図１〜図３に示すように、地盤１０を掘削して形成された空洞部１３の周囲の地盤（以下、背面地盤１４という）の崩壊を防止するための土留め壁である親杭横矢板１は、所定の間隔で地盤１０内に打設される親杭２と、親杭２間に設置される横矢板３と、地盤１０の第一及び第二の帯水層６、８内の地下水の流れを遮断する位置にのみそれぞれ形成される止水部４とを備える。

親杭横矢板１は、第一及び第二の帯水層６、８と第一及び第二の不透水層５、７とが交互に積層した背面地盤１４を支持している。第一の帯水層６は砂層で、透水係数は、例えば、７．１×１０^−３ｃｍ／ｓである。また、第二の帯水層８は礫層で、透水係数は、例えば、２．０×１０^−２ｃｍ／ｓである。そして、第一の不透水層５及び第二の不透水層７は共に粘度層であり、地下水を通さない。

止水部４は、帯水層６、８の上面よりやや上部から第一及び第二の帯水層６、８の下面のやや下部までの位置にゲル状の止水材を圧入して充填することにより形成される。本実施形態では、止水材として水ガラスを用いた。止水材はゲル状で第一及び第二の帯水層６、８内の地下水と混合しないため、流出することがない。

以下に、親杭横矢板１からなる土留め壁の構築方法について、施工手順にしたがって説明する。
図４Ａ〜図４Ｅは、本実施形態に係る親杭横矢板１の設置方法を示す図である。

まず、図４Ａに示すように、複数の親杭２を親杭横矢板１の構築予定位置の地盤１０内に打設する。親杭２は、親杭横矢板１の構築予定位置の面内方向に所定の間隔で打設される。

次に、図４Ｂに示すように、地上に削孔機１１を設置し、ロッド１２を回転させて鉛直孔１５を掘削する。鉛直孔１５は、第二の帯水層８を貫通し、土丹層９の上部に到達するまで掘削される。

それから、図４Ｃに示すように、掘削した鉛直孔１５内の第二の帯水層８の位置にロッド１２を介して止水材を圧入して充填し、止水部４を形成する（図中の鉛直孔１５内の斜線部分）。具体的には、鉛直孔１５の孔底から孔口へ向かってロッド１２を引き上げつつ、第二の帯水層８の下面よりやや下方の深度から第二の帯水層８の上面よりもやや上方の深度まで止水材を圧入して充填し、第二の帯水層８に止水部４を形成する。その後、第二の不透水層７の位置に、埋め戻しを目的として、止水材に圧力を加えることなく注入する（図中の鉛直孔１５内の水平点線部分）。

次に、図４Ｄに示すように、鉛直孔１５内の第一の帯水層６の位置に、第二の帯水層８の位置に止水部４を形成するときと同様に、止水材を圧入して充填し、第一の不透水層５の位置には、第二の不透水層７の位置のときと同様に、止水材に圧力を加えることなく注入する。

なお、本実施形態においては、第二の不透水層７の位置にも止水材を注入する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、第二の不透水層７の位置には、掘削時に排出した土砂等を埋め戻してもよい。

最後に、図４Ｅに示すように、空洞部１３を形成する予定位置の地盤１０をユンボ等で掘削すると同時に、背面地盤１４の側面が崩壊しないように、親杭２間に横矢板３を設置することにより親杭横矢板１が構築される。

以上説明した本実施形態における親杭横矢板１によれば、第一及び第二の帯水層６、８内の地下水の流れを遮断するように止水部４がそれぞれ形成されているので、背面地盤１４の両帯水層６、８から空洞部１３への地下水の突出及び土砂の流出を防止することができる。したがって、背面地盤１４の崩落を防止することができるとともに、横矢板３入れ作業を安全に、かつ、効率良く施工することが可能となる。

また、帯水層６、８内の地下水の流れを遮断する位置にのみ止水材を充填して止水部４をそれぞれ形成するので、地盤１０全体に止水材を注入して地盤を改良する場合よりも、止水材の量及び注入時間を少なくすることができるので、コストの低減及び工期を短縮することができる。

次に、本発明の第二の実施形態について説明する。以下の説明において、第一実施形態に対応する部分には同一の符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。

図５は、本発明の第二実施形態に係る親杭横矢板２１の設置状況を示す側断面図である。図５に示すように、親杭横矢板２１は、親杭２と、横矢板３と、帯水層６、８内の地下水の流れる向きに対して止水面２４ａが傾斜するようにそれぞれ形成された止水部２４とを備える。

止水部２４の地下水に接する止水面２４ａは、第一及び第二の帯水層６、８内を水平に流れる地下水に対してα（０°＜α＜９０°）の角度を有するように（図５参照）傾斜して形成されている。

第一の帯水層６内の水圧Ｆ１は、第一の帯水層６の位置に形成された止水部２４の止水面２４ａに対して垂直に作用する。かかる状態において、水圧Ｆ１の鉛直方向の分力Ｖ１は、止水部２４を下向きに押すように作用し、水平方向の分力Ｈ１は、止水部２４を親杭横矢板２１側に押すように作用する。この分力Ｈ１は、止水部２４を介して親杭横矢板２１に背面水圧として載荷される。

従来のように、例えば、止水部２４が、第一の帯水層６内の地下水の流れの方向に対して垂直に形成されている場合には、水圧Ｆ１がそのままの大きさで水平方向に作用するが、本実施形態においては、止水部２４は、第一の帯水層６内の地下水の流れの方向に対してαの角度で傾斜しているので、水平方向へは、分力Ｈ１（＜Ｆ１）が作用する。したがって、止水部２４が垂直に形成された場合よりも親杭横矢板２１に作用する背面水圧が低減される。つまり、αの角度を小さくすると止水部２４を介して親杭横矢板２１に作用する分力Ｈ１を低減することができる一方、止水部２４を形成するための施工性が悪くなり、作業効率が低下してしまう。そこで、分力Ｈ１の大きさと作業効率との兼ね合いから止水面２４ａの角度は、４５°程度（例えば、４０°〜５０°）が好ましい。なお、この角度に限定されるものではなく、止水面２４ａの角度αは、０°＜α＜９０°であればよい。

また、第二の帯水層８に形成された止水部２４も第一の帯水層６に形成された止水部２４と同様に、第二の帯水層８内の地下水の流れの方向に対して傾斜しているので、止水部２４が垂直に形成された場合に作用する水圧Ｆ２よりも小さい分力Ｈ２が作用し、背面水圧が低減される。

以下に、親杭横矢板２１からなる土留め壁の構築方法について、施工手順にしたがって説明する。
図６Ａ〜図６Ｇは、本実施形態に係る親杭横矢板２１の設置方法を示す図である。

まず、図６Ａに示すように、第一実施形態と同様に、複数の親杭２を親杭横矢板２１の構築予定位置の地盤１０内に打設する。

次に、図６Ｂに示すように、空洞部１３を形成する予定位置の地盤１０の第一の不透水層５をユンボ等で掘削すると同時に、背面地盤１４の第一の不透水層５の側面が崩壊しないように、親杭２間に横矢板３を設置する。

それから、図６Ｃに示すように、空洞部１３に削孔機１１を設置し、第一の帯水層６内の地下水の流れの方向に対してαの角度で傾斜した斜孔１６を掘削する。斜孔１６は、背面地盤１４の第一の帯水層６を貫通し、第二の不透水層７の上部に到達するまで掘削される。

そして、図６Ｄに示すように、掘削した斜孔１６内に止水材を圧入して充填し、止水部２４を形成する。止水材は、第一実施形態と同様に、掘削に使用したロッド１２を地上に向かって引き上げつつ、そのロッド１２の下端から斜孔１６内に注入する。止水材の充填により、第一の帯水層６内の地下水の流れの方向に対してαの角度で傾斜した止水部２４が形成される。

次に、図６Ｅに示すように、背面地盤１４内の第一の帯水層６を止水部２４で遮水した状態で、空洞部１３を形成する予定位置の地盤１０の第一の帯水層６及び第二の不透水層７をユンボ等で掘削すると同時に、背面地盤１４の第一の帯水層６及び第二の不透水層７の側面が崩壊しないように、親杭２間に横矢板３を設置する。

そして、図６Ｆに示すように、空洞部１３に、再び、削孔機１１を設置し、第一の帯水層６に斜孔１６を掘削するときと同様に、第二の帯水層８を貫通し、土丹層９の上部に到達するまで斜孔１７を掘削する。そして、斜孔１７内に止水材を圧入して充填し、止水部２４を形成する。

最後に、図６Ｇに示すように、背面地盤１４内の第二の帯水層８を止水部２４で遮水した状態で、空洞部１３を形成する予定位置の地盤１０の第二の帯水層８をユンボ等で掘削すると同時に、第二の帯水層８の側面が崩壊しないように、親杭２間に横矢板３を設置する。

以上説明した本実施形態における親杭横矢板２１によれば、第一及び第二の帯水層６、８内の地下水の流れを遮断するように止水部２４がそれぞれ形成されているので、空洞部１３を形成する際に、背面地盤１４の両帯水層６、８から空洞部１３への地下水の突出及び土砂の流出を防止することができる。

また、止水部２４の止水面２４ａは、第一及び第二の帯水層６、８内に地下水の流れの方向に対して傾斜するように形成されるので、止水部２４に作用する分力Ｈ１、Ｈ２を低減することができる。したがって、止水部２４を介して親杭横矢板２１に作用する背面水圧を低減することができる。

なお、上述した各実施形態においては、親杭横矢板１、２１を、第一及び第二の帯水層６、８と第一及び第二の不透水層５、７とが互いに積層された地盤１０に設置し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、帯水層、つまり地下水が存在する地盤１０すべてに適用可能である。

なお、上述した各実施形態においては、止水材として水ガラスを用いた場合について説明したが、この材料に限定されるものではなく、例えば、アクリルアミド、尿素等を用いてもよい。

本発明の第一実施形態に係る親杭横矢板の設置状況を示し、それぞれ平面図、側面部図、断面図である。 本発明の第一実施形態に係る親杭横矢板の設置状況を示し、それぞれ平面図、側面部図、断面図である。 本発明の第一実施形態に係る親杭横矢板の設置状況を示し、それぞれ平面図、側面部図、断面図である。 本実施形態に係る親杭横矢板の設置方法を示す図である。 本実施形態に係る親杭横矢板の設置方法を示す図である。 本実施形態に係る親杭横矢板の設置方法を示す図である。 本実施形態に係る親杭横矢板の設置方法を示す図である。 本実施形態に係る親杭横矢板の設置方法を示す図である。 本発明の第二実施形態に係る親杭横矢板の設置状況を示す側断面図である。 本実施形態に係る親杭横矢板の設置方法を示す図である。 本実施形態に係る親杭横矢板の設置方法を示す図である。 本実施形態に係る親杭横矢板の設置方法を示す図である。 本実施形態に係る親杭横矢板の設置方法を示す図である。 本実施形態に係る親杭横矢板の設置方法を示す図である。 本実施形態に係る親杭横矢板の設置方法を示す図である。 本実施形態に係る親杭横矢板の設置方法を示す図である。

符号の説明

１ 親杭横矢板
２ 親杭
３ 横矢板
４ 止水部
５ 第一の不透水層
６ 第一の帯水層
７ 第二の不透水層
８ 第二の帯水層
９ 土丹層
１０ 地盤
１１ 削孔機
１２ ロッド
１３ 空洞部
１４ 背面地盤
１５ 鉛直孔
１６、１７ 斜孔
２１ 親杭横矢板
２４ 止水部
２４ａ 止水面

Claims (8)

1. 地盤の崩壊を防止するための親杭横矢板からなる土留め壁であって、
   前記地盤内の地下水の流れを遮断する位置にのみ形成される止水部を備えることを特徴とする親杭横矢板からなる土留め壁。
2. 前記止水部は、地下水に接する前記止水部の止水面がその地下水の流れの方向に対して傾斜するように形成されることを特徴とする請求項１に記載の親杭横矢板からなる土留め壁。
3. 地盤の崩壊を防止するための親杭横矢板からなる土留め壁の止水構造であって、
   前記地盤内の地下水の流れを遮断する位置にのみ形成される止水部を備えることを特徴とする親杭横矢板からなる土留め壁の止水構造。
4. 前記止水部は、地下水に接する前記止水部の止水面がその地下水の流れの方向に対して傾斜するように形成されることを特徴とする請求項３に記載の親杭横矢板からなる土留め壁の止水構造。
5. 地盤の崩壊を防止するための親杭横矢板からなる土留め壁の構築方法において、
   前記土留め壁の構築予定位置に間隔をおいて複数の親杭を打設する打設工程と、
   前記地盤内の地下水の流れを遮断する箇所にのみ止水材を充填して止水部を形成する止水部形成工程と、
   前記地盤の所定の位置を掘削して、前記親杭間に横矢板を設置する横矢板設置工程とを備えることを特徴とする親杭横矢板からなる土留め壁の構築方法。
6. 地下水に接する前記止水部の止水面を、その地下水の流れの方向に対して傾斜するように形成することを特徴とする請求項５に記載の親杭横矢板からなる土留め壁の構築方法。
7. 地盤の崩壊を防止するための親杭横矢板からなる土留め壁の止水工法において、
   前記地盤内の地下水の流れを遮断する箇所にのみ止水材を充填して止水部を形成することを特徴とする親杭横矢板からなる土留め壁の止水工法。
8. 地下水に接する前記止水部の止水面を、その地下水の流れの方向に対して傾斜するように形成することを特徴とする請求項７に記載の親杭横矢板からなる土留め壁の止水工法。

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