JP2011106231A - 地中連続壁の構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】地中連続壁が備える熱交換パイプが損傷し難く、かつ、効率良く短期間にて施工可能な地中連続壁の構築方法を提供する。
【解決手段】ソイルセメントにより構築する地中連続壁の構築方法であって、地盤を削孔しつつセメントミルクを注入するとともに攪拌して前記ソイルセメントを形成するソイルセメント形成工程と、前記ソイルセメントが硬化する前に、当該地中連続壁に備えられる熱交換パイプを囲み上端が開放されたケース体を、前記上端を養生して前記ソイルセメント内に建て込む建込工程と、前記ソイルセメントが硬化した後に、前記ケース体内に前記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、熱交換パイプを備えた地中連続壁の構築方法に関する。

熱交換パイプを備えた地中連続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構築し、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施工する場合には、設備業者によりＨ鋼に熱交換パイプが固定され、施工業者にて、地盤が掘削されるとともにソイルセメント体が構築されて熱交換パイプが固定されたＨ鋼が建て込まれた後に、設備業者にて熱交換パイプと熱交換設備との接続が行われる。このため、施工期間内に施工業者と設備業者とでスケジュールの調整が必要であり、作業効率が低下して施工期間が長くなるという課題がある。
また、上記地中構造体の施工方法では、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、地中連続壁が備える熱交換パイプが損傷し難く、かつ、効率良く短期間にて構築可能な地中連続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の地中連続壁の構築方法は、ソイルセメントからなる地中連続壁の構築方法であって、地盤を削孔しつつセメントミルクを注入するとともに攪拌して前記ソイルセメントを形成するソイルセメント形成工程と、前記ソイルセメントが硬化する前に、当該地中連続壁に備えられる熱交換パイプを囲み上端が開放されたケース体を、前記上端を養生して前記ソイルセメント内に建て込む建込工程と、前記ソイルセメントが硬化した後に、前記ケース体内に前記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地中連続壁の構築方法である。
このような地中連続壁の構築方法によれば、建込工程により建て込まれたケース体により熱交換パイプが設置される空間が確保される。このため、熱交換パイプが設置される際に、熱交換パイプは予め形成された空間に設置されるだけなので、設置される熱交換パイプに負荷が作用しない。このため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。

また、熱交換パイプは、ソイルセメントが硬化した後にケース体内に設置されるので、ソイルセメントを形成してケース体を建て込む施工業者と、熱交換パイプを設置する設備業者との作業を各々独立させることが可能である。このため、施工業者及び設備業者の作業効率が向上し、施工期間を短縮することが可能である。
このため、熱交換パイプが損傷し難く、かつ、効率良く短期間にて施工可能な地中連続壁の構築方法を提供することが可能である。

かかる地中連続壁の構築方法であって、前記地中連続壁は応力材を備えており、前記ケース体は、前記応力材に予め取り付けられて、硬化する前の前記ソイルセメントに前記応力材とともに建て込まれることが望ましい。
このような地中連続壁の構築方法によれば、ケース体を剛性が高い応力材に予め取り付けて硬化前のソイルセメントに建て込むので、ケース体が損傷を受けることも防止することが可能である。また、ケース体と応力材とを一体として設置するので、現場での作業工数が削減されることにより工期を短縮することが可能である。

かかる地中連続壁の構築方法であって、前記地中連続壁は応力材を備えており、前記応力材は、前記ケース体が建て込まれる前に建て込まれることが望ましい。
このような地中連続壁の構築方法によれば、ケース体が建て込まれる前に応力材が建て込まれるので、地中連続壁の耐力を高めるための応力材の設置スペースを確保したうえでケース体を備えることが可能である。

かかる地中連続壁の構築方法であって、前記熱交換パイプが設置された前記ケース体内に高熱伝導材を充填する充填工程を有することが望ましい。
このような地中連続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。

かかる地中連続壁の構築方法であって、前記ケース体は、金属製であり、前記熱交換パイプを前記ケース体に当接させて配置することが望ましい。
このような地中連続壁の構築方法によれば、熱交換パイプが備えられているケース体は金属製なので、熱交換パイプをケース体に当接させて配置することにより、金属の高い熱伝導性により、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。

かかる地中連続壁の構築方法であって、前記応力材は、Ｈ形鋼であり、前記ケース体を前記Ｈ形鋼に当接させて配置することが望ましい。
このような地中連続壁の構築方法によれば、応力材はＨ形鋼なので、ケース体を前記Ｈ形鋼に当接させて配置することにより、鋼材の熱伝導性により、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を備えることが可能である。

かかる地中連続壁の構築方法であって、前記セメントミルクとともに高熱伝導材を混合することが望ましい。
このような地中連続壁の構築方法によれば、熱交換パイプが収容されているケース体の周りに形成されているソイルセメントにも高熱伝導材が混合されて、ソイルセメントの部分も熱伝導性が高くなるので、より高い熱交換効率を得ることが可能である。

かかる地中連続壁の構築方法であって、前記ソイルセメント内に、前記応力材に当接又は近接させて建て込む前記ケース体と、単独で建て込む前記ケース体とを有することが望ましい。
このような地中連続壁の構築方法によれば、ケース体は応力材とは無関係に単独でも建て込まれるので、応力材の数や配置に制限されることなくケース体を設置し、地中連続壁内に設置される熱交換パイプの長さを自由に確保することが可能である。

本発明によれば、地中連続壁が備える熱交換パイプが損傷し難く、かつ、効率良く短期間にて施工可能な地中連続壁の構築方法を提供することが可能である。

本実施形態に係る地中連続壁の構築方法を説明するための図である。 地中連続壁の構築方法のエレメントが形成される様子を説明するための概念図である。 本実施形態に係る地中連続壁の構築方法を示すフロー図である。 本実施形態に係る地中連続壁の構築方法にて構築された地中連続壁の平面図であり、図４（ａ）は、竪孔内にソイルセメントが形成された状態を示す平面図、図４（ｂ）は、Ｈ形鋼が建て込まれた状態を示す平面図、図４（ｃ）は、ケース体が建て込まれた状態を示す平面図、図４（ｄ）は、ケース体内に熱交換パイプが設置された状態を示す平面図、図４（ｅ）は、ケース体内に高熱伝導材が充填された状態を示す平面図である。

以下、本発明に係る一実施形態について図を用いて詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る地中連続壁の構築方法を説明するための図である。
本実施形態の地中連続壁の構築方法にて構築される地中連続壁は１、土とセメントミルクとを原位置で混合・攪拌して構築する、所謂ＳＭＷ工法が利用されて構築され、図１に示すように、削孔されてソイルセメント３６が形成された竪孔３内に応力材としてのＨ形鋼８と金属製のケース体３０とが建て込まれている。また、建て込まれたケース体３０内には熱交換パイプ２０が設置されるとともに、充填材が充填されている。

ケース体３０は、例えば鋼等の金属製の角パイプであり、角パイプの長手方向が竪孔３の上下方向に沿わされて配置されている。ケース体３０の下端は塞がれており、上端は開放されてソイルセメント３６の天端より上方に突出している。また、ケース体３０は、Ｈ形鋼８も建て込まれる竪孔３内に建て込まれ、Ｈ形鋼８の対向するフランジ８ａ間に、ウエブ８ｂに当接させて配置される場合もある。

熱交換パイプ２０は、ポリエチレン等の樹脂製であり、ケース体３０内にてＵ字状に屈曲され、屈曲された部位が下端に位置するように配置される。また、ケース体３０内に設置された熱交換パイプ２０の両端部２０ａは、ケース体３０内に充填された充填材の天端より上方に突出している。
ケース体３０内に充填される充填材は、例えば、炭化珪素などの高熱伝導材３５である。

図２は、地中連続壁１の構築方法のエレメントが形成される様子を説明するための概念図である。
本実施形態の地中連続壁１の構築方法では、３本のスクリュー掘削軸５ａを有する３軸混練オーガー５にて構築する壁面方向に所定幅ずつ削孔しつつソイルセメント３６を形成していく。具体的には、図２に示すように、最初にまず、地中連続壁１を形成する位置に配置した３軸混練オーガー５により地盤Ｇを掘削しつつ第１エレメント１１を造成する。この状態では、ソイルセメント３６は硬化していない。このとき形成される第１エレメント１１は、３つの丸孔３ａ、３ｂ、３ｃが互いの一部が重複する竪孔３がソイルセメントにて満たされている。

次に、連なった３つの丸孔３ａ、３ｂ、３ｃの並ぶ方向に沿って、連なった丸孔１個分の間隔を隔てて第２エレメント１２を造成する。その後、第１エレメント１１の第２エレメント１２側の丸孔３ｃと第２エレメント１２の第１エレメント１１側の丸孔３ｄとに、３軸混練オーガー５の両端の２本のスクリュー掘削軸５ａを挿入させて第３エレメント１３を造成する。次に、第２エレメント１２の、第１エレメント１１と反対側に丸孔１個分の間隔を隔てて第４エレメント１４を造成し、第２エレメント１２の第４エレメント１４側の丸孔３ｆと第４エレメント１４の第２エレメント１２側の丸孔３ｈとに３軸混練オーガー５の両端の２本のスクリュー掘削軸５ａを挿入させて第５エレメント１５を造成する。このようにエレメントを造成することにより所定方向に連なった地中連続壁１が構築されていく。

本実施形態の地中連続壁１では、連なる複数の丸孔３ａ〜３ｋに１個置きにＨ形鋼８が１本ずつ設置され、ケース体３０は各丸孔３ａ〜３ｋに１本ずつ設置されている。このため、構築される地中連続壁１の壁面に沿う方向における異なる部位では、エレメントを造成していく工程と、Ｈ形鋼８とケース体３０とを建て込む工程とが、同時に行われる。地中連続壁１の壁面に沿う方向における各部位の構築方法は同じなので、ここでは、所定の部位の一例として第１エレメント１１の構築方法について説明する。

図３は、本実施形態に係る地中連続壁の構築方法を示すフロー図である。図４は、本実施形態に係る地中連続壁の構築方法にて構築された地中連続壁の平面図である。
地中連続壁１の構築は、まず、図１に示すように、３軸混練オーガー５の３本のスクリュー掘削軸５ａを正転させつつセメントミルクとエアーとをスクリュー掘削軸５ａの先端側に吐出させて孔内に注入する。このとき、図４（ａ）に示すように、３つの丸孔３ａ、３ｂ、３ｃが互いの一部が重複した断面形状を有する竪孔３が削孔され、内部にソイルセメント３６が形成される（ソイルセメント形成工程Ｓ１）。

地中連続壁１の高さに相当する深さの竪孔３が削孔された後、３本のスクリュー掘削軸５ａの正転と逆転とを交互に繰り返して攪拌しつつ３本のスクリュー掘削軸５ａを所定の高さまで引き上げる。所定高さまで３本のスクリュー掘削軸５ａを引き上げた後、３本のスクリュー掘削軸５ａを逆転させながら竪孔３から引き上げる。このようにして、竪孔３内がソイルセメント３６にて満たされる。

次に、ソイルセメント３６にて満たされた竪孔３内に、Ｈ形鋼８とケース体３０とを建て込む（建込工程Ｓ２）。このとき、先にＨ形鋼８が建て込まれ、次にケース体３０が建て込まれる。また、Ｈ形鋼８は、地中連続壁１に求められる耐力に応じて適宜建て込まれる。このため、必ずしも全ての丸孔３ａ、３ｂ、３ｃ内に建て込む必要はない。前述したように本実施形態では、図４（ｂ）に示すように、地中連続壁１が形成される複数の丸孔３ａ、３ｂ、３ｃ部分に対し、１個置きにＨ形鋼８が建て込まれているので、ここでは、第１エレメント１１の３つの丸孔３ａ、３ｂ、３ｃのうち両端の２つの丸孔３ａ、３ｃ内にＨ形鋼８が建て込まれているものとする。Ｈ形鋼８は、ソイルセメント形成工程Ｓ１にて、造成されたエレメントが繋がった部位から順次、丸孔１固置きにクレーン６等にて吊り下げてソイルセメント３６内に建て込んでいく。

次に、Ｈ形鋼８が建て込まれた竪孔３内に、ケース体３０を建て込む。ケース体３０の配置は、図４（ｃ）の丸孔３ａのように、Ｈ形鋼８のフランジ８ａの外側に、フランジ８ａに当接させて設置したり、丸孔３ｃのように、図４（ｃ）の右の丸孔３ｃに設けられたケース体３０のように、Ｈ形鋼８の対向するフランジ８ａの間にてウエブ８ｂに当接させて設置したり、また、図４（ｃ）の中央の丸孔３ｂのようにＨ形鋼８のない位置に単独で設置しても良い。ケース体３０は、Ｈ形鋼８の設置が終了した部位から順次、各丸孔にクレーン６等にて吊り下げてソイルセメント３６内に建て込んでいく。

ケース体３０は下端が塞がれているので、ソイルセメント３６内に上方から降ろして設置してもケース体３０内にはソイルセメント３６が浸入しない。このため、ソイルセメント３６内にケース体３０を備えることにより熱交換パイプ２０を設置するための空間が確保される。
ソイルセメント３６内に、Ｈ形鋼８及びケース体３０を設置した後に、ソイルセメント３６が硬化するまで養生する。
ソイルセメント３６が硬化した後に、図４（ｄ）に示すように、ケース体３０内に熱交換パイプ２０を設置する（設置工程Ｓ３）。熱交換パイプ２０は、予めＵ字状に屈曲させておき、屈曲された部位がケース体３０の下端に位置するように配置し、両端部２０ａがケース体３０の上方に位置するように設置する。

次に、図４（ｅ）に示すように、熱交換パイプ２０が設置されたケース体３０内に、高熱伝導材３５を充填し（充填工程Ｓ４）、地中連続壁１が完成する。
本実施形態の地中連続壁１の構築方法によれば、建込工程Ｓ２により建て込まれたケース体３０により熱交換パイプ２０が設置される空間が確保される。このため、熱交換パイプ２０を設置する際には、熱交換パイプ２０を予め形成された空間に設置するだけなので、設置される熱交換パイプ２０に無用な負荷が作用しない。このため熱交換パイプ２０が損傷を受けることを防止することが可能である。

また、熱交換パイプ２０は、ソイルセメント３６が硬化した後にケース体３０内に設置されるので、ソイルセメント３６を形成してケース体３０を建て込む施工業者と、熱交換パイプ２０を設置する設備業者との作業を各々独立させることが可能である。このため、施工業者及び設備業者の作業効率が向上し、施工期間を短縮することが可能である。
すなわち、熱交換パイプ２０が損傷し難く、かつ、効率良く短期間にて施工可能な地中連続壁１の構築方法を提供することが可能である。

また、ケース体３０が建て込まれる前にＨ形鋼８が建て込まれるので、地中連続壁１の耐力を高めるためのＨ形鋼８の設置スペースを確保したうえでケース体３０を備えることが可能である。

また、高熱伝導材３５がケース体３０内に充填されるので、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、ケース体３０は、金属製なので、熱交換パイプ２０をケース体３０に当接させて配置することにより、金属の高い熱伝導性により、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、応力材はＨ形鋼８なので、ケース体３０をＨ形鋼８に当接させて配置することにより、鋼材の熱伝導性により、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。

また、ケース体３０はＨ形鋼８の有無とは無関係に単独でも建て込まれるので、Ｈ形鋼８の数や配置に制限されることなくケース体３０を設置して、所望の長さの熱交換パイプ２０を設置することが可能である。このため、設置する熱交換パイプ２０の長さを自由に設定することが可能である。

上記実施形態においては、Ｈ形鋼８とケース体３０とを各々別個にソイルセメント３６内に建て込む例について説明したが、ケース体３０をＨ形鋼８に予め取り付けて硬化前のソイルセメント３６に建て込んでもよい。この場合には、剛性が高いＨ形鋼８に予め取り付けてケース体３０をソイルセメント３６に建て込むので、ケース体３０が損傷を受けることも防止することが可能である。また、ケース体３０とＨ形鋼８とを一体として設置するので、現場における作業工数が削減されることにより工期を短縮することが可能である。

上記実施形態においては、ケース体３０内のみに高熱伝導材３５を充填したが、セメントミルクに高熱伝導材３５を混合してソイルセメント３６内に高熱伝導材３５を混合しても良い。この場合には、熱交換パイプ２０が収容されているケース体３０の周りに存在するソイルセメント３６にも高熱伝導材３５が混合されて、ソイルセメント３６も熱伝導性が高くなっているので、より高い熱交換効率を得ることが可能である。

上記実施形態においては、地中連続壁１が、複数の丸孔３ａ〜３ｋに１個置きにＨ形鋼８が、配置された例について説明したが、これに限らず、例えば、丸孔２個以上間隔を隔てたます孔に備えたり、応力が作用する状態に応じて適宜備えられていても良い。また、Ｈ形鋼は必ずしも備えていなくともよい。

上記実施形態においては、ケース体３０がＨ形鋼８に当接されている例について説明したが、ケース体３０とＨ形鋼８とは近接させて設置されていても良い。

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 地中連続壁、３ 竪孔、３ａ 丸孔、３ｂ 丸孔、３ｃ 丸孔、３ｄ 丸孔、
３ｆ 丸孔、３ｈ 丸孔、５ ３軸混練オーガー、５ａ スクリュー掘削軸、
６ クレーン、８ Ｈ形鋼、８ａ フランジ、８ｂ ウエブ、
１１ 第１エレメント、１２ 第２エレメント、１３ 第３エレメント、
１４ 第４エレメント、１５ 第５エレメント、２０ 熱交換パイプ、
２０ａ 両端部、３０ ケース体、３５ 高熱伝導材、３６ ソイルセメント

Claims (8)

1. ソイルセメントからなる地中連続壁の構築方法であって、
   地盤を削孔しつつセメントミルクを注入するとともに攪拌して前記ソイルセメントを形成するソイルセメント形成工程と、
   前記ソイルセメントが硬化する前に、当該地中連続壁に備えられる熱交換パイプを囲み上端が開放されたケース体を、前記上端を養生して前記ソイルセメント内に建て込む建込工程と、
   前記ソイルセメントが硬化した後に、前記ケース体内に前記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地中連続壁の構築方法。
2. 請求項１に記載の地中連続壁の構築方法であって、
   前記地中連続壁は応力材を備えており、
   前記ケース体は、前記応力材に予め取り付けられて、硬化する前の前記ソイルセメントに前記応力材とともに建て込まれることを特徴とする地中連続壁の構築方法。
3. 請求項１に記載の地中連続壁の構築方法であって、
   前記地中連続壁は応力材を備えており、
   前記応力材は、前記ケース体が建て込まれる前に建て込まれることを特徴とする地中連続壁の構築方法。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の地中連続壁の構築方法であって、
   前記熱交換パイプが設置された前記ケース体内に高熱伝導材を充填する充填工程を有することを特徴とする地中連続壁の構築方法。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の地中連続壁の構築方法であって、
   前記ケース体は、金属製であり、前記熱交換パイプを前記ケース体に当接させて配置することを特徴とする地中連続壁の構築方法。
6. 請求項２乃至請求項５のいずれかに記載の地中連続壁の構築方法であって、
   前記応力材は、Ｈ形鋼であり、前記ケース体を前記Ｈ形鋼に当接させて配置することを特徴とする地中連続壁の構築方法。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の地中連続壁の構築方法であって、
   前記セメントミルクとともに高熱伝導材を混合することを特徴とする地中連続壁の構築方法。
8. 請求項２乃至請求項７のいずれかに記載の地中連続壁の構築方法であって、
   前記ソイルセメント内に、前記応力材に当接又は近接させて建て込む前記ケース体と、単独で建て込む前記ケース体とを有することを特徴とする地中連続壁の構築方法。

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