JP2011106230A - 山留め壁の構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】山留め壁に併設される熱交換パイプが損傷を受けにくい山留め壁の構築方法を提供する。
【解決手段】山留め壁の構築方法であって、複数の親杭を建込む親杭建込工程と、建込まれた前記複数の親杭のうちの隣接する親杭間を所定深さ分掘削する掘削工程と、前記隣接する親杭間であって、前記掘削された側に横矢板及び熱交換パイプを設置する設置工程と、を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、熱交換パイプが併設される山留め壁の構築方法に関する。

熱交換パイプが併設される山留め壁の構築方法としては、例えば、掘削混練機を用いて掘削土とセメントミルクとを混練してソイルセメント体を生成し、ソイルセメント体が硬化する前に、熱交換パイプが固定されたＨ鋼をソイルセメント体に建て込む地中構造体の施工方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第３９３５８８７号明細書

上記地中構造体の施工方法にて熱交換パイプを備える山留め壁の構築する場合には、熱交換パイプが固定されたＨ鋼がソイルセメント体に建て込まれていくので、熱交換パイプや熱交換パイプとＨ鋼との接合部分にソイルセメント体に埋もれる際の摩擦負荷が作用し、熱交換パイプや熱交換パイプとＨ鋼との接合部分が損傷を受ける虞があるという課題がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、山留め壁に併設される熱交換パイプが損傷を受けにくい山留め壁の構築方法を提供することにある。

かかる目的を達成するために本発明は、山留め壁の構築方法であって、複数の親杭を建込む親杭建込工程と、建込まれた前記複数の親杭のうちの隣接する親杭間を所定深さ分掘削する掘削工程と、前記隣接する親杭間であって、前記掘削された側に横矢板及び熱交換パイプを設置する設置工程と、を有することを特徴とする山留め壁の構築方法。
このような山留め壁の構築方法によれば、掘削工程により所定深さ分掘削して広げた空間に、横矢板と熱交換パイプとを設置するので、熱交換パイプは予め形成された空間に配設される。このため、熱交換パイプには設置する際に負荷が作用しないので、熱交換パイプを損傷することなく山留め壁を構築することが可能である。

かかる山留め壁の構築方法であって、前記親杭は、Ｈ形鋼であり、前記横矢板は、前記Ｈ形鋼が備えるフランジに沿って設置することが望ましい。
このような山留め壁の構築方法によれば、横矢板を、Ｈ形鋼が備えるフランジに沿って配置するので、施工が容易である。

かかる山留め壁の構築方法であって、前記熱交換パイプは前記フランジ間に設置することが望ましい。
このような山留め壁の構築方法によれば、熱交換パイプは、フランジ間に設置されるので、土砂等の圧力が作用したとしても、親杭に支えられるので大きく屈曲することなく配置することが可能である。

かかる山留め壁の構築方法であって、前記親杭が建て込まれている竪孔に充填材を充填することが望ましい。
このような山留め壁の構築方法によれば、親杭が建て込まれている竪孔に充填材が充填されるので、親杭を確実に立設することが可能である。

かかる山留め壁の構築方法であって、前記熱交換パイプの周囲に充填材を充填することが望ましい。
このような山留め壁の構築方法によれば、熱交換パイプの周囲に充填材が充填されるので、熱交換パイプを確実に立設することが可能である。

かかる山留め壁の構築方法であって、前記充填材は、高熱伝導材であることが望ましい。
このような山留め壁の構築方法によれば、高熱伝導材が竪孔内に充填されるので、親杭とともに竪孔に設置された熱交換パイプは充填材内に埋設される。このため、高熱伝導材の高い熱伝導性により高い熱交換効率を得ることができるように熱交換パイプを備えることが可能である。

かかる山留め壁の構築方法であって、前記熱交換パイプを囲むケース体を、前記親杭に沿って設置することが望ましい。
このような山留め壁の構築方法によれば、設置された熱交換パイプはケース体に囲まれるので、熱交換パイプが損傷を受けることを防止することが可能である。

かかる山留め壁の構築方法であって、前記ケース体内に、高熱伝導材を充填することが望ましい。
このような山留め壁の構築方法によれば、高熱伝導材がケース体内に充填されるので、熱交換パイプは充填材内に埋設される。このため、高熱伝導材の高い熱伝導性により高い熱交換効率を得ることができるように熱交換パイプを備えることが可能である。

かかる山留め壁の構築方法であって、最も下に位置する前記横矢板の下から山留め壁にて仕切られた掘削領域の床付面側に前記熱交換パイプを突出させて、前記床付面上に前記熱交換パイプを敷設することが望ましい。
このような山留め壁の構築方法によれば、掘削領域の深さが浅い場合であっても、床付面上に敷設することにより、熱交換に有効な長さの熱交換パイプを備えることが可能である。

本発明によれば、熱交換パイプが損傷を受けにくい山留め壁の構築方法を提供することが可能である。

本実施形態に係る山留め壁の構築方法にて構築された山留め壁の水平断面図である。 本実施形態に係る山留め壁の構築方法にて構築された山留め壁の正面図である。 本実施形態に係る山留め壁の構築方法を示すフロー図である。 本実施形態に係る山留め壁の構築方法を示す図である。 山留め壁の構築方法の第１変形例を示す図であり、図５（ａ）は、水平断面図、図５（ｂ）は、縦断面図である。 山留め壁の構築方法の第２変形例を示す水平断面図である。 山留め壁の構築方法の第３変形例を示す図であり、図７（ａ）は、水平断面図、図７（ｂ）は、縦断面図である。 山留め壁の構築方法の第４変形例を示す図であり、図８（ａ）は、水平断面図、図８（ｂ）は、縦断面図である。

以下、本発明に係る山留め壁の構築方法の一実施例について図を用いて詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る山留め壁の構築方法を示す図である。
図１、図２に示すように、本実施形態の山留め壁の構築方法は、所定方向に互いに間隔を隔てて構築されたＨ形鋼でなる親杭１０と、隣接する親杭１０間に横矢板１２を設置する親杭横矢板工法にて構築されていく。そして、本実施形態の山留め壁１の構築方法は、親杭横矢板工法にて構築される山留め壁１の隣接する親杭１０間に複数の熱交換パイプ２０を設置するものである。
熱交換パイプ２０は、ポリエチレン等の樹脂製であり、山留め壁１に仕切られて掘削される掘削領域１５の背面地山側にＵ字状に屈曲された屈曲部２０ａが下端に位置するように配置される。

図３は、本実施形態に係る山留め壁の構築方法を示すフロー図である。図４は、本実施形態に係る山留め壁の構築方法を説明するための図である。
本実施形態の山留め壁１の構築方法は、図３、図４に示すように、まず、地盤Ｇにオーガ等の削孔機５により鉛直に竪孔３を削孔する。このとき、竪孔３は、所定方向に互いに間隔を隔てて複数形成し、掘削した竪孔３の各々にＨ形鋼でなる親杭１０を建て込む（親杭建込工程Ｓ１）。このとき、設定されている床付面１５ａより下側の根入れ部分には根固め材３７を充填しておく。また、親杭１０が建て込まれた竪孔３内の床付面１５ａより上の部分は土砂３６にて埋め戻しておく。

次に、建て込まれた親杭１０を繋ぐラインＬ（図１参照）にて仕切られる掘削領域１５を、掘削機６にて掘削する。このとき、まず、例えば２ｍの深さで掘削する。
そして、掘削した領域、すなわち掘削領域１５側から、隣接する親杭１０の間を掘削して（掘削工程Ｓ２）、図２に示すように熱交換パイプ２０を設置すると共に、親杭１０の掘削領域１５側のフランジ１０ａに沿わせて横矢板１２を配置する（設置工程Ｓ３）。このとき、例えば、１枚の横矢板１２の上下方向における幅が１．０ｍならば、４枚の横矢板１２を上から順次並べて配置する。設置された横矢板１２の下側に楔(不図示)を打って横矢板１２の位置を維持させる。

また、熱交換パイプ２０は、掘削された親杭１０間の地面上に載置するように配置する。このとき、複数（ここでは３本）の熱交換パイプ２０を隣接する親杭１０間に並ぶように配置する。
掘削された深さ分の山留め壁１が構築されると、掘削領域１５を、掘削機６にてさらに約２ｍの深さで掘削する。このとき、深さ４ｍの掘削領域１５の壁に対し、上側２ｍが横矢板１２にて山留め壁１が構築されており、下側の２ｍは地盤が露出している。

次に、地盤が露出している部分にて隣接する親杭１０の間を掘削して（掘削工程Ｓ２）、横矢板１２の裏側に備えられている熱交換パイプ２０を、下方に引き下ろし、掘削されて新たに形成された地面上に載置する。そして、上側に設けられている横矢板１２に並べて上方から順次、新たな横矢板１２を設置する（設置工程Ｓ３）。ここで、熱交換パイプ２０は、１本の繋がったパイプである必要はなく、掘削する毎に、掘削した深さに相当する長さの熱交換パイプを継ぎ足しても良い。

このように、熱交換パイプ２０を引き下ろして設置するとともに横矢板１２を設置する設置工程Ｓ３と、隣接する親杭１０の間を掘削する掘削工程Ｓ２とを、掘削領域１５の深さが、設定していた深さになるまで繰り返すことにより、図２に示すような、所定深さの山留め壁１が構築される。

本実施形態の山留め壁１の構築方法によれば、所定深さ分ずつ（上記の例では２ｍずつ）掘削して空間を広げてから横矢板１２と熱交換パイプ２０とを設置していくので、熱交換パイプ２０は、隣接する親杭１０間に既に設けられている空間に配設されることになる。このため、熱交換パイプ２０には設置による負荷が作用しないので、熱交換パイプ２０が損傷を受けることなく、山留め壁１を構築することが可能である。

また、親杭１０は、Ｈ形鋼であり、横矢板１２を、Ｈ形鋼が備えるフランジ１０ａに沿って配置するので、横矢板１２を容易に設置することが可能である。このため、熱交換パイプ２０を損傷する虞がなく、容易に施工することが可能である。

図５は、山留め壁の構築方法の第１変形例を示す図である。図６は、山留め壁の構築方法の第２変形例を示す図である。

上記実施例では、熱交換パイプ２０を隣接する親杭１０間に並ぶように配置した例について説明したが、これに限らず、図５に示すように親杭１０の対向するフランジ１０ａ間に配置しても良い。このとき、図６に示すように、熱交換パイプ２０を親杭１０のウエブ１０ｂに当接させると、鋼材の高い熱交換性能により、さらに熱交換性能を向上させることが可能である。図５、図６のように、親杭１０を構築する竪孔３内に熱交換パイプ２０を備える場合には、竪孔３を掘削した後に、親杭１０とともに熱交換パイプ２０を建て込み、床付面１５ａより下側の根入れ部分には根固め材３７を充填し、床付面１５ａより上の部分は土砂３６にて埋め戻しておく。このとき、竪孔３内を埋め戻す土砂３６に充填材として炭化珪素などの高熱伝導材３５を混合しても良い。このように、親杭１０が建て込まれている竪孔３を埋め戻す土砂３６に高熱伝導材３５が混合されていることにより、竪孔３内に設置された熱交換パイプ２０の熱交換効率を向上させることが可能である。

図７は、山留め壁の構築方法の第３変形例を示す図である。
竪孔３内に熱交換パイプ２０を備える場合には、図７に示すように熱交換パイプ２０を囲む金属製のケース体３０を備えた構成としても良い。ここでケース体３０は、下端が閉塞された鋼製の角パイプであり、熱交換パイプ２０は、ケース体３０内にＵ字状に屈曲されて、屈曲部２０ａが下端に位置するように配置される。以下の説明では、上記実施形態と同様の構成及び工程は説明を省略する。

熱交換パイプ２０を囲む金属製のケース体３０を備える場合には、掘削した竪孔３内に親杭１０を建て込み、竪孔３内を土砂３６で埋め戻し、掘削領域１５を掘削機６にて掘削する。
そして、掘削領域１５側から隣接する親杭１０の間を掘削して（掘削工程Ｓ２）、掘削した深さとほぼ同じ長さの熱交換パイプ２０及びケース体３０を設置すると共に、親杭１０の掘削領域１５側のフランジ１０ａに沿わせて横矢板１２を配置する（設置工程Ｓ３）。

掘削された深さ分の山留め壁１が構築されると、掘削領域１５を、掘削機６にてさらに掘削し、その後、隣接する親杭１０の間を掘削して（掘削工程Ｓ２）、横矢板１２の裏側、すなわち背面地山側に備えられている熱交換パイプ２０及びケース体３０の下端に新たな熱交換パイプ２０及びケース体３０を接合する。そして、上側に設けられている横矢板１２に並べて上方から順次、新たな横矢板１２を設置する（設置工程Ｓ３）。

このように、熱交換パイプ２０及びケース体３０を設置するとともに横矢板１２を設置する設置工程Ｓ３と、隣接する親杭１０の間を掘削する掘削工程Ｓ２とを、掘削領域１５の深さが、設定していた深さになるまで繰り返すことにより、所定深さの山留め壁１の背面地山側に熱交換パイプ２０が設けられる。所定深さの山留め壁１が構築された後、ケース体３０内に充填材としての炭化珪素などの高熱伝導材３５を充填する。

このように、熱交換パイプ２０を囲むケース体３０を備える場合には、熱交換パイプ２０を設置する空間が予め設けられているので、熱交換パイプ２０を設置する際に土砂３６等の影響を受けないので、熱交換パイプ２０を損傷することなく設置することが可能である。

また、ケース体３０により、熱交換パイプ２０を設置するスペースが確保されるので、山止め壁１が完成した後でも熱交換パイプ２０を容易に交換することができる。
また、ケース体３０内には、高熱伝導材３５が充填されているので、熱交換パイプ２０は高熱伝導材３５内に埋設される。このため、高熱伝導材３５の高い熱伝導性により高い熱交換効率を得ることができるように熱交換パイプ２０を備えることが可能である。

また、このとき、熱交換パイプ２０を、ケース体３０に当接させ、ケース体３０の熱交換パイプ２０が当接されている部位を親杭１０のフランジ１０ａまたはウエブ１０ｂに当接させると、鋼材等の金属による高い熱伝導性により、さらに高い熱交換効率を得ることができるように熱交換パイプ２０を備えることが可能である。この場合には、ケース体３０は、親杭１０であるＨ型鋼の対向するフランジ１０ａ間に、ウエブ１０ｂに当接させて配置されている。このとき、設置される全ての熱交換パイプ２０がケース体３０にて囲まれていなくとも構わない。また、竪孔３内は、土砂３６を含むことなく、高熱伝導材３５のみを充填しても良い。

図８は、山留め壁の構築方法の第４変形例を示す図である。
上記の実施形態では山留め壁１の背面地山側に熱交換パイプ２０が備えられているので、掘削された床付面１５ａまでの深さが浅い場合には、熱交換パイプ２０を鉛直方向にのみ配管しただけでは、熱交換に有効な長さが得られない場合がある。この場合には、図８に示すように、床付面１５ａの上側にて山留め壁４から熱交換パイプ２０を掘削領域１５側に引き出して、床付面１５ａ上に敷設することにより、熱交換に有効な長さを確保しても良い。

この場合には、ケース体３１として下端が曲がった形状の部材を用意し、下側の端部を塞がない構成としておく。そして、第３変形例のように、掘削工程Ｓ２と設置工程Ｓ３とを繰り返し、最後の掘削工程Ｓ２の後に、屈曲したケース体３１を既に設置されているケース体３１と接合し、ケース体３１が、親杭１０のフランジ１０ａを回避して、下端側の開口が掘削領域１５側に臨むように配置するとともに、ケース体３１内に熱交換パイプ２０を設置する。横矢板１２は、設置されたケース体３１の下端側の開口を覆わないように、ケース体３１の開口の上に位置する横矢板１２まで設置する。

その後、ケース体３１の下端側の開口近傍に位置する熱交換パイプ２０の端部に新たな熱交換パイプ２０を接続することにより、山留め壁１から突出させると共に床付面１５ａ上に熱交換パイプ２０を敷設する。熱交換パイプ２０が配置された床付面１５ａ上に砕石を入れ、その上からコンクリートを打設して熱交換パイプ２０を埋設する。すなわち、基礎下に熱交換パイプ２０を敷設する。このように、基礎下に熱交換パイプ２０を敷設することにより、熱交換に有効な長さの熱交換パイプ２０を備えることが可能である。

図８の例では、上記第３変形例のようにケース体３１を用いて熱交換パイプ２０を床付面１５ａ上に敷設する例について示したが、横矢板１２背面地山側や対向するフランジ１０ａ間に直接備えた熱交換パイプ２０を床付面１５ａ上に引き出すことにより突出させてもかまわない。

図１の例では、親杭間であって、横矢板１２の裏側、すなわち、横矢板１２背面地山側に熱交換パイプ２０を設置する例について示したが、横矢板１２の表側、すなわち、横矢板１２掘削領域１５側に設置しても構わない。この場合、熱交換パイプ２０は、掘削領域１５側に構築される構築物のコンクリート等に埋設されても構わない。

また、上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。

１ 山留め壁、３ 竪孔、５ 削孔機、６ 掘削機、１０ 親杭、１０ａ フランジ、
１０ｂ ウエブ、１２ 横矢板、１５ 掘削領域、１５ａ 床付面、
２０ 熱交換パイプ、２０ａ 屈曲部、３０ ケース体、３１ ケース体、
３５ 高熱伝導材、３６ 土砂、３７ 根固め材

Claims (9)

1. 山留め壁の構築方法であって、
   複数の親杭を建込む親杭建込工程と、
   建込まれた前記複数の親杭のうちの隣接する親杭間を所定深さ分掘削する掘削工程と、
   前記隣接する親杭間であって、前記掘削された側に横矢板及び熱交換パイプを設置する設置工程と、
   を有することを特徴とする山留め壁の構築方法。
2. 請求項１に記載の山留め壁の構築方法であって、
   前記親杭は、Ｈ形鋼であり、前記横矢板は、前記Ｈ形鋼が備えるフランジに沿って設置することを特徴とする山留め壁の構築方法。
3. 請求項２に記載の山留め壁の構築方法であって、
   前記熱交換パイプは前記フランジ間に設置することを特徴とする山留め壁の構築方法。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の山留め壁の構築方法であって、
   前記親杭が建て込まれている竪孔に充填材を充填することを特徴とする山留め壁の構築方法。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の山留め壁の構築方法であって、
   前記熱交換パイプの周囲に充填材を充填することを特徴とする山留め壁の構築方法。
6. 請求項４または請求項５に記載の山留め壁の構築方法であって、
   前記充填材は、高熱伝導材であることを特徴とする山留め壁の構築方法。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の山留め壁の構築方法であって、
   前記熱交換パイプを囲むケース体を、前記親杭に沿って設置す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あって、
   前記ケース体内に、高熱伝導材を充填することを特徴とする山留め壁の構築方法。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の山留め壁の構築方法であって、
   最も下に位置する横矢板の下から、構築する山留め壁にて仕切られた掘削領域の床付面側に前記熱交換パイプを突出させて、前記床付面上に前記熱交換パイプを敷設することを特徴とする山留め壁の構築方法。