JP2009150065A - 連続壁への横穴削孔方法 - Google Patents

Abstract

【課題】地盤中に設けられた連続壁に、安全かつ確実に横穴を削孔する。
【解決手段】連続壁３に縦穴５を形成し、連続壁３の外側の地盤に崩壊防止管１７を設ける。その後、前記縦穴５より、前記崩壊防止管１７に向かって、ウォータージェット２３を噴射し、連続壁３を掘削し、通水孔２５を削孔する。ウォータージェット２３が連続壁３を貫通する際には、ウォータージェット２３が崩壊防止管１７に衝突し、連続壁３の外側の地盤を掘削しない。また、ウォータージェット２３が崩壊防止管１７に衝突する際には、ウォータジェット２３が連続壁３を掘削する際に生じる音とは異なる音が生じるため、ウォータージェット２３が連続壁３を貫通したことが容易にわかる。
【選択図】図８

Description

本発明は、横穴の削孔方法に関するものである。

地球温暖化などの環境問題が注目されている中、クリーンかつ安全な熱エネルギーとして、地中熱の利用が進められている。地中熱は、１年にわたり１５〜１６℃程度と一定であるため、夏の冷房や冬の暖房の熱源として活用可能である。そのため、建物の下部に、地中熱交換システムを設けることが行われている。

このような地中熱交換システムにおいては、地下水との熱交換を行うため、建造物を建設する際に地盤に設けられる連続壁に孔を空け、建造物の地下に地下水を導入することが必要である。

また、止水壁が地下水の流れを遮断することにより、止水壁上流部での地下水位の上昇とそれに伴う立ち木の根腐れや地下室への浸水、止水壁下流部での地下水位の低下とそれに伴う井戸涸れや地盤沈下を引き起こすことがある。そのため、地下水流を確保するために、通水孔と開閉手段を有する壁体部材を止水壁に適用する事が行われている（例えば、特許文献１参照）。

また、土留壁内に鋼管を設け、鋼管内に縦穴を形成し、鋼管の下端よりも深く掘削した縦穴からウォータジェットを噴射し、横穴を設ける工法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００５−１７９９９３号公報 特開２０００−３２８５６１号公報

しかしながら、ウォータージェットで掘削する場合、掘削した長さがわかりにくい。そのため、ウォータージェットが連続壁を貫通後、連続壁外側の地盤を大きく削り、削孔後の連続壁外側の地盤が崩落しやすいという問題点があった。施工後に連続壁外側の地盤が崩落すると、建物や道路に大きな損害を与える。特に連続壁外側の地盤が脆弱な場合は重要な問題となる。

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的とすることは、地中の連続壁に確実かつ安全に横穴を削孔することである。

前述した目的を達成するために、第１の発明は地盤内に連続壁を設ける工程（ａ）と、前記連続壁中に、縦穴を設ける工程（ｂ）と、前記連続壁に隣接する一方の地盤に、崩壊防止体を設ける工程（ｃ）と、前記縦穴より、前記崩壊防止体まで、前記連続壁を掘削する工程（ｄ）と、を具備し、前記工程（ｂ）と前記工程（ｃ）の順が任意であることを特徴とする削孔方法である。

また、前記工程（ｄ）で、前記崩壊防止体まで掘削したことを、掘削時に発生する音の変化で知ることが望ましく、前記崩壊防止体が金属管であることが望ましく、高圧水噴射装置を用いて掘削することが望ましい。

また、前記工程（ａ）と前記工程（ｄ）の間に、前記連続壁に隣接する他方の地盤を掘削し、前記連続壁に横穴を設ける工程（ｅ）を更に具備し、前記工程（ｂ）と前記工程（ｃ）と前記工程（ｅ）の順序が任意であることが望ましい。

本発明により、地中の連続壁に確実かつ安全に横穴を削孔することができる。

以下図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。
第１の実施形態に係る削孔方法について、図１から図１２を用いて説明する。図１から図１２は、削孔方法の工程を示すもので、各図の（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。

図１（ａ）、（ｂ）に示すように、地盤１中に連続壁３を形成する。連続壁３は、ソイルセメント連続壁工法により設けられ、連続壁３で円形や矩形に囲った地盤内への地下水の流入を阻止する。また、連続壁３は、地下水位４よりも深く設け、不透水層６まで達することが好ましい。例えば、連続壁３の厚さは６５０ｍｍである。

ソイルセメント連続壁工法とは、短軸又は多軸のオーガスクリューにより設けられた柱列状の掘削孔にソイルセメントを充填しその中に芯材であるＨ型鋼を所要の間隔をおいて建て込んで連続壁３を設ける工法である。本実施の形態において、Ｈ型鋼は図示していないが、後述する通水孔２５を設ける箇所以外は、Ｈ型鋼を設けることが好ましい。

次に、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、連続壁３を構成するソイルセメントの硬化後、ボーリングマシンなどで縦穴５を設ける。縦穴５は、地下水位４よりも深く掘削し、内部には何も充填しない。例えば、直径は２００ｍｍであって、連続壁から９０ｍｍ内側に設けられる。

なお、後述する崩壊防止体１７を設けた後に、縦穴５を設けてもよい。

次に、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、連続壁３の内側の地盤１を掘削する。同時に連続壁３の一部も掘削され、連続壁３の内側が平坦となる。また、連続壁３の内側より、縦穴５まで、連続壁３を掘削し、横穴７を設ける。掘削した地盤１の底部と横穴７内には、地下水が通りやすいよう、砂利や砂などの透水性の高い材料を充填する。敷き詰められた地盤１上の砂利部分を砂利層９と呼ぶ。砂利層９の厚さは、例えば、約１２ｃｍである。

次に、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、連続壁３の内側に建物１５を設ける。砂利層９の上に捨てコン１１を設け、更に捨てコン１１の上にスラブ１３を設け、スラブ１３の上に建物１５を建設する。地中熱交換システムを構築する場合、砂利層９の中に、地下水との熱交換を行う地中熱交換コイルを設ける。

捨てコン１１は、基礎形成時のならしコンクリートで、例えば厚さ４ｃｍのコンクリートである。スラブ１３は、鉄筋コンクリート製の平板の構造物である。建物１５は、ビルなどのさまざまな建造物が考えられる。

次に、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、連続壁３の外側の地盤に、崩壊防止管１７を設ける。崩壊防止管１７は、金属製の管であり、ボーリングマシンなどにより設けられる。崩壊防止管１７の代わりに、板状や、杭状の崩壊防止体を設けてもよい。また、材質は、ウォータージェットにより削られにくい必要があり、鉄やステンレスなどの金属である。また、崩壊防止管１７は、連続壁３に接するほどの近い位置に設け、下端は後述する通水孔２５の下端よりも深い。例えば、崩壊防止管１７の直径は２００ｍｍである。

次に、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、高圧水噴射装置１９を設け、縦穴５の掘削予定箇所までノズル２１を降ろし、ノズル２１の先端からウォータージェット２３を噴出し、連続壁３を掘削する。削りくずや、噴出した水は、縦穴５の下部にたまり、エアリフトやバキュームにより吸引、除去する。また、ウォータージェット２３による削孔方法は、超高圧交差噴流工法を採用することが好ましい。

前記超高圧交差噴流工法は、２本の交差する噴流で地盤を切削する工法である。２方向の噴流をある地点で交差させることで、ある地点より先での噴流の切削力を奪い、削孔時に連続壁３の向こう側にある地盤側の掘削を抑制できるため、地盤崩落を抑制できる。

次に、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、ウォータージェット２３はさらに連続壁３を掘削し、連続壁３を貫通し、崩壊防止管１７にまで到達する。貫通した箇所が通水孔２５になる。ウォータジェット２３が崩壊防止管１７にまで到達すると、ウォータージェット２３が連続壁３を掘削する際とは異なる音が発生し、ウォータジェット２３が連続壁３を貫通したことが容易にわかる。なお、崩壊防止管１７は、鉄製のため、ウォータジェット２３によっては掘削されない。音の変化は、人間の耳によっても容易に判別される上、マイクロホンで音圧や波形を採取することや、騒音計で騒音を測定することでも判定可能である。

次に、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、ノズル２１とウォータジェット２３を動かし、通水孔２５を所望の大きさに拡大する。例えば、高さ２０００ｍｍ、幅２００ｍｍである。

次に、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、高圧水噴射装置１９を撤去し、ウォータジェット２３による削孔を終了する。次に、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、崩壊防止管１７を撤去し、撤去後の空間に砂利を充填し、砂利部２７を形成する。

次に、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、縦穴５に、樹脂管２９を設け、樹脂管２９に流速計３１を設け、流速計３１により縦穴５内の流速を測定する。樹脂管２９に用いられる樹脂としては、塩化ビニルが挙げられる。樹脂管２９の内部に地下水が流入するように、樹脂管２９の端部には２０〜３０％の開口率のスリットを設ける。例えば、樹脂管２９の内径は５０ｍｍである。次に、地下水の流通を確認後、図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、流速計３１を撤去し、縦穴５の内部に砂利を充填をする。樹脂管２９の内側には砂利を充填しない。

流速計３１としては、温度の変化を測定する装置、カメラで粒子の動きを観察する装置、トレーサーの濃度の変化を観測する装置などを用いることが出来る。

地中熱交換システムを設置する場合、砂利層９の内部に地中熱交換コイルを設け、水やブラインなどの熱媒体を循環させる。通水孔２５を通り、砂利層９に流入する地下水は、前記地中熱交換コイル中の前記熱媒体と熱交換を行う。地下水は、温度が一年を通じて１５〜１６℃で一定であるため、夏における冷房や冬における暖房の熱源に使用することが出来る。熱交換された前記熱媒体は、ヒートポンプを介して、または直接に、建物１５の室内に設置された天井輻射パネルやファンコイルユニットへ送られ、室内を温調する。

なお、第１の実施の形態では、縦穴５を設け、横穴７を設け、崩壊防止管１７を設ける順序となっているが、これらを設ける順序は任意である。ただし、横穴７の削孔目標がつけやすいため、横穴７を設ける前に縦穴５を設けるのが望ましい。

第１の実施の形態によれば、崩壊防止管１７を設けることで、ウォータージェット２３が連続壁３を貫通した後、地盤１を大きく削ることがない。そのため、施工後に地盤１が地盤崩壊を招く恐れがない。

また、第１の実施の形態によれば、崩壊防止管１７を設けることで、ウォータージェット２３が連続壁３を貫通したタイミングを音の変化により察知することができ、連続壁の削孔が確実に行われたかどうかが判断できる上、過剰に地盤１を掘削することがない。そのため、施工後に地盤１が地盤崩壊を招く恐れがない。

以上述べたとおり、第１の実施の形態によれば、崩壊防止管１７は、ウォータージェット２３が、連続壁３を貫通したことを知らせる効果と、ウォータジェット２３が過剰に地盤１を掘削することを妨げる効果を併せ持つ。

また、第１の実施の形態によれば、崩壊防止管１７を除去した箇所に砂利を充填するため、通水孔２５に礫などが流入し、地下水の流れを阻害することを防ぎ、地下水の流通を確実に確保できる。

また、第１の実施の形態によれば、施工後も樹脂管２９が縦穴５内部に残っているため、施工後に樹脂管２９に流速計３１を再び設けることで、地下水の流通の再確認することができる。

なお、通常は、通水孔２５を設けた反対側の連続壁に排水孔を設け、建物１５の下部を地下水が流通できるようにする。

また、本発明は、地中熱交換システムの構築以外の用途に用いることが可能である。

以上、添付図面を参照しながら、本発明にかかる削孔方法の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しえることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

第１の実施の形態に係る削孔方法において、連続壁を設けた状態を示す（ａ）平面図、（ｂ）正面からの断面図。 第１の実施の形態に係る削孔方法において、縦穴を設けた状態を示す（ａ）平面図、（ｂ）正面からの断面図。 第１の実施の形態に係る削孔方法において、横穴を設けた状態を示す（ａ）平面図、（ｂ）正面からの断面図。 第１の実施の形態に係る削孔方法において、建物を設けた状態を示す（ａ）平面図、（ｂ）正面からの断面図。 第１の実施の形態に係る削孔方法において、崩壊防止管を設けた状態を示す（ａ）平面図、（ｂ）正面からの断面図。 第１の実施の形態に係る削孔方法において、通水孔の掘削を開始した状態を示す（ａ）平面図、（ｂ）正面からの断面図。 第１の実施の形態に係る削孔方法において、ウォータージェットが崩壊防止管にあたった状態を示す（ａ）平面図、（ｂ）正面からの断面図。 第１の実施の形態に係る削孔方法において、通水孔の掘削の最終段階を示す（ａ）平面図、（ｂ）正面からの断面図。 第１の実施の形態に係る削孔方法において、通水口の掘削が終了した状態を示す（ａ）平面図、（ｂ）正面からの断面図。 第１の実施の形態に係る削孔方法において、崩壊防止管を除去した状態を示す（ａ）平面図、（ｂ）正面からの断面図。 第１の実施の形態に係る削孔方法において、地下水の流通を確認する状態を示す（ａ）平面図、（ｂ）正面からの断面図。 第１の実施の形態に係る削孔方法において、縦穴に砂利を充填した状態を示す（ａ）平面図、（ｂ）正面からの断面図。

符号の説明

１………地盤
３………連続壁
４………地下水位
５………縦穴
６………不透水層
７………横穴
９………砂利層
１１………捨てコン
１３………スラブ
１５………建物
１７………崩壊防止管
１９………高圧水噴射装置
２１………ノズル
２３………ウォータージェット
２５………通水孔
２７………砂利部
２９………樹脂管
３１………流速計

Claims (5)

1. 地盤内に連続壁を設ける工程（ａ）と、
   前記連続壁中に、縦穴を設ける工程（ｂ）と、
   前記連続壁に隣接する一方の地盤に、崩壊防止体を設ける工程（ｃ）と、
   前記縦穴より、前記崩壊防止体まで、前記連続壁を掘削する工程（ｄ）と、
   を具備し、
   前記工程（ｂ）と前記工程（ｃ）の順序が任意であることを特徴とする削孔方法。
2. 前記工程（ｄ）で、前記崩壊防止体まで掘削したことを、掘削時に発生する音の変化で知ることを特徴とする請求項１記載の削孔方法。
3. 前記崩壊防止体が金属管であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の削孔方法。
4. 前記工程（ｄ）で、高圧水噴射装置を用いて掘削することを特徴とする請求項１ないし請求項３記載の削孔方法。
5. 前記工程（ａ）と前記工程（ｄ）の間に、
   前記連続壁に隣接する他方の地盤を掘削し、前記連続壁に横穴を設ける工程（ｅ）を更に具備し、
   前記工程（ｂ）と前記工程（ｃ）と前記工程（ｅ）の順序が任意であることを特徴とする削孔方法。

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