JP2012112163A - 汚染土壌における杭施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】汚染土壌の撤去量が少ない杭施工方法を提供する。
【解決手段】先ずケーシング圧入工程１０を実行する。即ち、汚染土壌を含む地盤にケーシングを圧入する。地盤は、汚染土壌が含まれた汚染土層の下に砂層、シルト層、礫層及び支持層がこの順序で積層されている。ケーシングは、汚染土層と砂層を貫通し、砂層の下にあるシルト層まで達する深さとされている。次に排土工程１２を実行する。即ち、ケーシングの内部を掘削しながら土砂を排土させる。掘削深さはケーシングの下端までである。次に杭施工工程１４を実行する。即ち、ケーシング内を貫通させて、既成杭を支持層に達する深さまで建て込む。最後にケーシング引抜工程１６を実行する。即ち、既成杭を施工した後、ケーシングの内周壁と既成杭の外周壁の隙間にソイルセメントを充填しながら、ソイルセメントの硬化前にケーシングを引き抜く。
【選択図】図１

Description

本発明は、汚染土壌における杭施工方法に関する。

従来、汚染土壌を貫通する杭を施工する場合には、汚染土壌を含む汚染土層の下にある健全な土砂や地下水を、汚染物質で汚染させないために、予め、杭を施工する位置の汚染土壌を部分的に除去した後、健全土で埋め戻してから杭を建て込んでいた。

このため、汚染土壌の除去費用や埋め戻し費用が発生する。これらの費用は、汚染土壌が深い位置まで達している場合や、除去面積が広い場合には増加する。また、土壌汚染対策法が２０１０年４月１日に改正され、土地の形質変更の規制が強化された。このため、汚染土壌の撤去量を少なくする杭施工方法がより強く望まれている。
汚染土壌を含む汚染土壌の撤去量を少なくした杭施工法としては、例えば、特許文献１がある。

特許文献１の杭施工法は、図９に示すように、地盤６０は、汚染層（汚染土層）２０と、汚染層２０の下方に位置する非透水層（シルト層）２４と、非透水層２４の下方に位置する支持層２８を有している。地盤６０を、地表面から汚染土壌６１を貫通して非透水層２４に到達する深さまで掘削すると共に、掘削した土砂を泥土モルタル６２に置換する。泥土モルタル６２が硬化した後、泥土モルタル６２を貫通し、下端が支持層２８に到達する深さまで掘削孔６３を削孔する。その後、掘削孔６３内に既成杭６４を挿入し、既成杭６４の下端部をセメントミルク６５で根固めする。

しかし、特許文献１では、地盤改良時に汚染土壌６１と汚染されていない土砂を混合、攪拌して泥土モルタル６２を構築する。このため、泥土モルタル６２に汚染土壌６１が含まれてしまう。また、例えば、汚染層２０と非透水層２４の間に水流を伴う砂層がある地盤では、砂層で汚染が拡大される恐れがある。

特開２０１０−９５９４１号公報

本発明は、上記事実に鑑み、汚染土壌の撤去量が少ない杭施工方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明に係る汚染土壌における杭施工方法は、地盤表面から、汚染土壌を含む汚染土層の下の地層までケーシングを圧入するケーシング圧入工程と、前記ケーシング内の土砂を排土する排土工程と、前記ケーシング内に杭を施工する杭施工工程と、を有することを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、ケーシング圧入工程において、地盤表面から、汚染土壌を含む汚染土層の下層までケーシングが圧入される。また、排土工程において、ケーシング内の土砂がケーシング内から排土される。更に、杭施工工程において、杭がケーシング内に施工される。
これにより、汚染土壌が撤去されたケーシング内に杭が施工されるので、汚染土壌の下の土砂や地下水が、杭の施工により汚染土壌で汚染されることはない。また、撤去する汚染土壌は、ケーシング内の汚染土壌のみでよいため、汚染土壌の撤去量が少ない杭施工方法を提供できる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の汚染土壌における杭施工方法において、前記杭施工工程の後に、前記ケーシングに充填材を充填しながら前記ケーシングを引き抜くケーシング引抜工程を有することを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、ケーシング引抜工程において、ケーシング内に充填材を充填しながらケーシングが引き抜かれる。
これにより、杭とケーシングの隙間に充填材が充填され、地盤の強度が上がる。同時に、隙間を通じた汚染土壌の拡散が防止される。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の汚染土壌における杭施工方法において、前記杭施工工程の前に、前記ケーシングに充填材を充填し、その後前記ケーシング内に前記杭を施工し、前記杭施工工程の後に、前記ケーシングを引き抜くケーシング引抜工程を有することを特徴としている。

請求項３に記載の発明によれば、杭施工工程の前にケーシング内部に充填材が充填される。そして、充填材の硬化前に杭施工工程が実行され、ケーシング内に杭が施工される。その後、ケーシング引抜工程が実行され、ケーシングが引き抜かれる。
これにより、杭とケーシングの隙間に充填材が充填され、地盤の強度が上がる。同時に、隙間を通じた汚染土壌の拡散が防止される。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の汚染土壌における杭施工方法において、前記杭施工工程の後に、前記ケーシングの先端部分にモルタルを打設し、前記ケーシング内に前記土砂を埋め戻しながら前記ケーシングを引き抜くケーシング引抜工程を有することを特徴としている。

請求項４に記載の発明によれば、杭が施工された後に、ケーシングの先端部分にモルタルが打設される。モルタルの上のケーシング内には土砂が埋め戻される。
これにより、モルタルで止水層が形成され、ケーシング内へ地下水が浸水するのを抑えることができる。このとき、掘削された、健全な土砂を利用して埋め戻すことで、処理する廃土を少なくできる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の汚染土壌における杭施工方法において、前記杭施工工程では、前記ケーシングの先端より以深にある地層まで、前記杭を施工することを特徴としている。
請求項５に記載の発明によれば、杭の先端は、ケーシングの先端より深い地層まで建て込まれている。これにより、杭の支持力を確保することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の汚染土壌における杭施工方法において、前記杭は、既成杭であることを特徴としている。
これにより、杭の施工が容易となる。例えば、既成杭を羽根付き鋼管杭とすることで、杭に打撃を与えることなく回転させて施工できる。この結果、杭施工に伴う騒音の発生を抑制できる。

請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の汚染土壌における杭施工方法において、前記杭施工工程では、前記ケーシング内に場所打ちコンクリート杭を施工することを特徴としている。
杭は、場所打ちコンクリート杭とされているので、充填材を充填しなくても、場所打ちコンクリート杭で地盤の強度が上がる。

請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の汚染土壌における杭施工方法において、前記杭施工工程前に、前記地盤中にある宙水を揚水する揚水工程を有することを特徴としている。
請求項８に記載の発明によれば、杭施工工程前に揚水工程を実行し、地盤中にある宙水を揚水する。

これにより、砂層に宙水が存在し、宙水が汚染されていたとしても、砂層の下層にある健全土や地下水への拡散を抑制できる。また、ケーシングを不透水層まで圧入する必要がなくなり、ケーシングの圧入深さを浅くできる。この結果、ケーシングの施工費用の低減、施工期間の短縮が図れる。

本発明は、上記構成としてあるので、汚染土壌の撤去量が少ない杭施工方法を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る汚染土壌における杭施工方法のフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態に係る汚染土壌における杭施工方法のケーシング圧入工程を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る汚染土壌における杭施工方法の排土工程を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る汚染土壌における杭施工方法の杭施工工程及びケーシング引抜工程を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る汚染土壌における杭施工方法の杭施工工程及びケーシング引抜工程を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係る汚染土壌における杭施工方法のケーシング圧入工程を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係る汚染土壌における杭施工方法の揚水工程を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係る汚染土壌における杭施工方法の杭施工工程及びケーシング引抜工程を示す図である。 従来例の汚染土壌における杭施工方法の施工内容を示す図である。

（第１の実施の形態）
第１の実施の形態に係る汚染土壌における杭施工方法は、図１のフローチャートに示す工程を経て施工される。
先ず、ケーシング圧入工程１０を実行する。具体的には、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、地盤１８の表面から汚染土壌を含む汚染土層２０の下の地層まで、ケーシングドライバー３２を用いてケーシング３０を圧入する。

地盤１８は、汚染土層２０の下に砂層２２、シルト層２４、礫層２６、及び支持層２８がこの順序で積層されている。ケーシング３０は、汚染土層２０と砂層２２を貫通し、砂層２２の下にあるシルト層２４まで達する深さとされている。なお、シルト層２４は不透水層であり、ケーシングの下端はシルト層２４を貫通してはいないため、シルト層２４の下にある健全土、及び地下水が汚染土壌で汚染されることはない。また、汚染された宙水２３が砂層２２に形成されている。しかし、ケーシング３０が宙水２３を貫通しても、シルト層２４の下まで汚染が拡散されることはない。

ここに、ケーシング３０は、短尺（例えば、径６００Φ、長さ９００ｍｍ）のタイプを継ぎ足しながらシルト層２４まで圧入する例を記載している。これは、作業スペースとして、天井高さの制約がある場合の圧入例であり、天井高さの制約がない場合には、長尺タイプのケーシング３０を用いればよい。

次に、排土工程１２を実行する。具体的には、図３（Ｄ）〜（Ｆ）に示すように、スクリューロッド３４を用いて、ケーシング３０の内部の土砂を上方に移動させながら、地表面に排土する。掘削深さは、ケーシング３０の下端までである。これにより、ケーシング３０により切り取られた、汚染土層２０、砂層２２、シルト層２４のそれぞれの土砂が、ケーシング３０の内部から排出される。排土に含まれた汚染土壌については、健全土と分離され、廃棄物として適正に処理される。

次に、杭施工工程１４を実行する。具体的には、図４（Ｇ）（Ｈ）に示すように、パイルドライバー３６を用いて、ケーシング３０内を貫通させて、羽根付き鋼管杭３８を、支持層２８に達する深さまで建て込む。羽根付き鋼管杭３８は、杭に打撃を与えることなく回転させて施工できる。この結果、杭施工に伴う騒音の発生を抑制できる。
なお、図４では、短尺の羽根付き鋼管杭３８を継ぎ足して建て込む方法を記載したが、施工場所に天井高さの制約がない場合には、長尺の羽根付き鋼管杭を用いればよい。

羽根付き鋼管杭３８は、汚染土に直接接することなく建て込まれるため、シルト層２４の下の礫層２６、及び支持層２８が汚染されることはない。

最後に、ケーシング引抜工程１６を実行する。具体的には、図４（Ｉ）に示すように、羽根付き鋼管杭３８を施工した後、ケーシング３０の内周壁と羽根付き鋼管杭３８の外周壁の隙間に、セメントスラリ（ソイルセメント）４０等の充填剤を充填しながら、ソイルセメント４０の硬化前にケーシング３０を順次引き抜く。ソイルセメント４０は、地上のセメントプラント４８で製造され、供給される。これにより、地盤１８の強度が上がる。また、同時に、隙間を通じて汚染土層２０の拡散が防止される。また、ケーシング３０の再利用ができる。

以上説明したように、本実施の形態では、汚染土層２０を、シルト層２４に至る深さまでケーシング３０で囲んだ状態で撤去した後、ケーシング３０内に羽根付き鋼管杭３８を施工するので、汚染土層２０の下の土層や地下水が、羽根付き鋼管杭３８の施工で汚染されることはない。
また、撤去される汚染土層２０は、ケーシング内の汚染土層２０のみでよいため、汚染土層（汚染土壌）２０の撤去量が少ない杭施工方法を提供できる。

なお、本実施の形態では、杭の代表例として羽根付き鋼管杭３８を用いて説明した。しかし、羽根付き鋼管杭３８に限定さることはなく、図示は省略するが、例えば、鋼管杭等の他の既成杭や場所打ちコンクリート杭等広く使用することができる。なお、場所打ちコンクリート杭では、ソイルセメント４０を充填しなくてもよい。

また、本実施の形態では、地層の代表例として地層１８を用いて説明した。しかし、地層１８に限定されることはなく、異なる構成の地層でもよい。即ち、ケーシング３０の下端部が汚染土層２０の下にあるシルト層（不透水層）２４に圧入されていればよい。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係る汚染土壌における杭施工方法は、図１のフローチャートに示す工程において、上述した第１の実施の形態とケーシング引抜工程１６が相違する。相違点を中心に説明する。

図５（Ｇ）（Ｈ）に示すように、ケーシング引抜工程１６において、羽根付き鋼管杭３８を支持層２８の深さまで建て込んだ後、ケーシング３０の内周壁と羽根付き鋼管杭３８の外周壁の隙間であり、ケーシング３０の先端部分に１ｍ程度の深さでモルタル４２を打設する。

その後、図５（Ｉ）に示すように、ケーシング引抜工程１６を実行する。即ち、ケーシング３０の内周壁と羽根付き鋼管杭３８の外周壁の間に土砂４４を埋め戻しながら、ケーシング３０を引き抜く。
このとき、モルタル４２は１ｍ程度の厚さで打設され、止水層として作用する。埋め戻す土砂４４には、掘削された土砂の中から汚染土を除いた健全土、若しくは他の場所の地盤で掘削された健全土が使用される。

本実施の形態では、モルタル４２が止水層として作用するため、羽根付き鋼管杭３８と地盤１８の間に地下水が浸入するのが抑えられる。また、掘削土４４を再利用するため、処理する廃土が少なくなる。

（第３の実施の形態）
第３の実施の形態に係る汚染土壌における杭施工方法は、図１のフローチャートに示す工程において、上述した第１の実施の形態とケーシング圧入工程１０、及び杭施工工程１４が相違する。相違点を中心に説明する。

ケーシング圧入工程１０においては、図６（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、ケーシング３０の下端部を、汚染土層２０の直下の砂層２２まで圧入する。このとき、砂層２２には宙水２３が存在しており、宙水２３の上方まで圧入する。この宙水２３は、上層の汚染土層２０により汚染されている可能性があり、このまま杭を施工すれば、砂層２２の下にある土層及び地下水が汚染される恐れがある。

このため、杭施工工程１４においては、図７（Ｄ）（Ｅ）に示すように、宙水２３を砂層２２の下方へ拡散させるのを防ぐため、杭３８を施工する前に、砂層２２にある宙水２３を揚水する揚水工程を実行する。揚水工程は、杭３８を施工する場所の周囲に簡易井戸４６を設け、宙水２３を揚水して水位を低下させる。水位が低下した後、杭３８の施工を開始する。そして、図８（Ｆ）に示すように、継続して、揚水工程で宙水２３を揚水しながら、羽根付き鋼管杭３８を支持層２８まで建て込む。

また、図８（Ｇ）に示すように、ケーシング引抜工程１６において、羽根付き鋼管杭３８を建て込んだ後、ソイルセメント４０を、ケーシング３０との隙間に充填しながらケーシング３０を引抜く。その後、揚水を終了させ、宙水２３を元の水位に戻す。

本実施の形態では、ケーシング３０の下端部が砂層２２に圧入され、砂層２２に宙水２３が存在していても、揚水工程で宙水２３を揚水しながら杭を施工することで、汚染土壌が、下方にある健全土や地下水へ拡散されるのを抑制できる。
また、ケーシング３０をシルト層２４まで圧入する必要がなくなり、ケーシング３０の圧入深さを浅くできる。この結果、ケーシング３０の施工費用の低減、施工期間の短縮が図れる。

（第４の実施の形態）
第４の実施の形態に係る汚染土壌における杭施工方法は、図１のフローチャートに示す工程において、上述した第１の実施の形態と杭施工工程１６のみが相違する。なお、違いは作業手順のみであり、新たな図は使用せずに、第１の実施の形態で使用した図を用いて、相違点を中心に説明する。

即ち、杭施工工程１６において、図４（Ｇ）に示す、羽根付き鋼管杭３８をケーシング３０に挿入する工程の前に、ケーシング３０内にソイルセメント４０を充填させる。ソイルセメント４０を充填させた後、図４（Ｈ）に示すように、ソイルセメント４０が硬化する前に、ケーシング３０を貫通させて羽根付き鋼管杭３８を支持層２８まで建て込む。

その後、図４（Ｉ）に示すように、ソイルセメント４０が硬化する前にケーシング３０を引き抜く。
これにより、第１の実施の形態と同じ作用、効果を得ることができる。

（第５の実施の形態）
第５の実施の形態に係る汚染土壌における杭施工方法は、図１のフローチャートに示す工程において、上述した第３の実施の形態と杭施工工程１６のみが相違する。なお、違いは作業手順のみであり、新たな図は使用せずに、第３の実施の形態で使用した図を用いて、相違点を中心に説明する。

即ち、杭施工工程１６において、図７（Ｅ）に示す、羽根付き鋼管杭３８をケーシング３０に挿入する工程の前に、ケーシング３０内にソイルセメント４０を充填させる。ソイルセメント４０を充填させた後、図８（Ｆ）に示すように、ソイルセメント４０が硬化する前に、ケーシング３０を貫通させて羽根付き鋼管杭３８を支持層２８まで建て込む。

その後、図８（Ｇ）に示すように、ソイルセメント４０が硬化する前にケーシング３０を引き抜く。
これにより、第３の実施の形態と同じ作用、効果を得ることができる。

１０ ケーシング圧入工程
１２ 排土工程
１４ 杭施工工程
１６ ケーシング引抜工程
１８ 地盤
２０ 汚染土壌
２３ 宙水
３０ ケーシング
３８ 羽根付き鋼管杭（杭）
４０ セメントスラリ（ソイルセメント、充填材）
４２ モルタル
４４ 土砂

Claims (8)

1. 地盤表面から、汚染土壌を含む汚染土層の下の地層までケーシングを圧入するケーシング圧入工程と、
   前記ケーシング内の土砂を排土する排土工程と、
   前記ケーシング内に杭を施工する杭施工工程と、
   を有する汚染土壌における杭施工方法。
2. 前記杭施工工程の後に、前記ケーシングに充填材を充填しながら前記ケーシングを引き抜くケーシング引抜工程を有する請求項１に記載の汚染土壌における杭施工方法。
3. 前記杭施工工程の前に、前記ケーシングに充填材を充填し、
   その後前記ケーシング内に前記杭を施工し、
   前記杭施工工程の後に、前記ケーシングを引き抜くケーシング引抜工程を有する請求項１に記載の汚染土壌における杭施工方法。
4. 前記杭施工工程の後に、前記ケーシングの先端部分にモルタルを打設し、前記ケーシング内に前記土砂を埋め戻しながら前記ケーシングを引き抜くケーシング引抜工程を有する請求項１に記載の汚染土壌における杭施工方法。
5. 前記杭施工工程では、前記ケーシングの先端より以深にある地層まで、前記杭を施工する請求項１〜４のいずれか１項に記載の汚染土壌における杭施工方法。
6. 前記杭は、既成杭である請求項１〜５のいずれか１項に記載の汚染土壌における杭施工方法。
7. 前記杭施工工程では、前記ケーシング内に場所打ちコンクリート杭を施工する請求項１に記載の汚染土壌における杭施工方法。
8. 前記杭施工工程前に、前記地盤中にある宙水を揚水する揚水工程を有する請求項１〜７のいずれか１項に記載の汚染土壌における杭施工方法。
   

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