JP2013159927A - 地中壁の通水孔およびその施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】所定幅の通水孔をより短時間で効率良く形成することができる地中壁の通水孔およびその施工方法を提供する。
【解決手段】地中壁１の内部に設けられる挿通孔６に配置したノズル１５から、研磨材を含むスラリーを外壁面１ａに向けて高圧で噴射して地中壁１を切削する際に、スラリーを噴射しつつ当該ノズル１５の向きを挿通孔６に沿う所定軸周りに所定角度だけ回転して停止した後、ノズル１５からの噴射方向を所定時間だけ固定した状態とする操作を複数の回転位置について行うことで地中壁１を切削し、これにより挿通孔６から外壁面１ａに通じて形成されるスリット孔７の内部の形状が、挿通孔６に沿う所定の軸方向視でこの軸心を頂点とし、外壁面１ａを対辺または弧とする略三角形状または略扇形状である。
【選択図】図７

Description

本発明は、主に地下構造物の施工時に建設現場に対する土留めおよび地下水流の遮断をする地中壁に係り、地下構造物の施工後において地下水流を確保するために地中壁に形成される通水孔およびその施工方法に関するものである。

地下構造物の施工時には、施工現場に対する土留めおよび地下水流の遮断をするための土留め壁などの地中壁が用いられる。この地中壁は、地下構造物を構築した後、地下水流を遮って地下ダムのような機能を生じ、地下水の上流側では地下水位の上昇が起こり、下流側では水位の低下が起こる。この結果、地下水の上流側にある構造物に対して浮上や浸水の影響が及ぶおそれがあり、下流側では井戸枯れや地盤沈下が生じるおそれがある。そこで、従来から、地中壁に通水孔を形成して地下水を通す機能を持たせることによって上記問題に対処している（例えば、特許文献１〜３参照）。

例えば、特許文献１に示される技術では、地上に繋がるガイド孔（または保護筒）を地中壁に設け、このガイド孔に挿入したノズルから高圧水を噴射して、地中壁の躯体内を切り広げることで、地中壁の外壁面に鉛直方向および水平方向に大きく開口する貫通空間を形成し、地下水の上流側と下流側とに通じさせる。その後、前記ガイド孔を利用して地上から投入した透水性材料を貫通空間内に充填して通水孔を形成する。

また、本発明者らが提案した特許文献３の地中壁の通水部施工方法は、地中壁内に通じる挿通孔にノズルを挿入し、ノズルから高圧水を噴射しつつ当該ノズルを挿通孔に沿う所定軸周りに回転させることで、挿通孔の内部から外壁面に向かって真直に連続し、外壁面を線状に貫通するように切削された複数のスリット孔からなる通水部を形成するというものである。

特開２０００−３２８５６１号公報 特開平１０−３０２２８号公報 特開２００８−８１９４２号公報

ところで、地中壁に所定幅の通水孔を形成する場合、地中壁の壁厚がある程度厚いと（例えば０．５〜１メートル程度）、上記の特許文献１のノズルから高圧水を噴射する方法では、多大な時間を要することになる。また、本発明者らが提案した特許文献３の方法では、ノズルを噴射しながら何回転もさせる必要があるので、これも多大な時間を要してしまう。このため、所定幅の通水孔をより短時間で効率良く形成することができる技術の開発が求められていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、所定幅の通水孔をより短時間で効率良く形成することができる地中壁の通水孔およびその施工方法を提供することを目的とする。

上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の請求項１に係る地中壁の通水孔は、地中壁が隔てる地下水の上流側と下流側とに通じるように前記地中壁に形成される通水孔であって、前記地中壁の内部に設けられる挿通孔に配置したノズルから、研磨材を含むスラリーを外壁面に向けて高圧で噴射して前記地中壁を切削する際に、前記スラリーを噴射しつつ当該ノズルの向きを前記挿通孔に沿う所定軸周りに所定角度だけ回転して停止した後、前記ノズルからの噴射方向を所定時間だけ固定した状態とする操作を複数の回転位置について行うことで前記地中壁を切削し、これにより前記挿通孔から前記外壁面に通じて形成されるスリット孔の内部の形状が、前記挿通孔に沿う所定の軸方向視でこの軸心を頂点とし、前記外壁面を対辺または弧とする略三角形状または略扇形状であることを特徴とする。

また、本発明の請求項２に係る地中壁の通水孔は、上述した請求項１において、前記スリット孔を形成した後、前記ノズルを前記挿通孔に沿って移動させ、複数の回転位置について前記操作を繰り返すことで、前記外壁面におけるスリット孔の開口面積を大きくしたことを特徴とする。

また、本発明の請求項３に係る地中壁の通水孔は、上述した請求項１または２において、前記スリット孔に透水性の間詰材を充填したことを特徴とする。

また、本発明の請求項４に係る地中壁の通水孔の施工方法は、地中壁が隔てる地下水の上流側と下流側とに通じるように前記地中壁に形成される通水孔の施工方法であって、前記地中壁の内部に設けられる挿通孔に配置したノズルから、研磨材を含むスラリーを外壁面に向けて高圧で噴射して前記地中壁を切削する際に、前記スラリーを噴射しつつ当該ノズルの向きを前記挿通孔に沿う所定軸周りに所定角度だけ回転して停止した後、前記ノズルからの噴射方向を所定時間だけ固定した状態とする操作を複数の回転位置について行うことで前記地中壁を切削し、これにより前記挿通孔から前記外壁面に通じるスリット孔を形成するスリット孔形成工程を含むことを特徴とする。

また、本発明の請求項５に係る地中壁の通水孔の施工方法は、上述した請求項４において、前記スリット孔形成工程により前記地中壁の片側の前記外壁面を切削して前記スリット孔を形成した後、前記スラリーを噴射しつつ前記ノズルの向きを前記挿通孔に沿う所定軸周りに回転し、前記スリット孔形成工程により前記地中壁の反対側の前記外壁面を切削して前記スリット孔を形成することを特徴とする。

また、本発明の請求項６に係る地中壁の通水孔の施工方法は、上述した請求項４または５において、前記スリット孔形成工程により前記スリット孔を形成した後、前記ノズルを前記挿通孔に沿って移動させ、前記スリット孔に隣接する位置において前記スリット孔形成工程をさらに行うことで、前記外壁面におけるスリット孔の開口面積を大きくすることを特徴とする。

また、本発明の請求項７に係る地中壁の通水孔の施工方法は、上述した請求項４〜６のいずれか一つにおいて、前記スリット孔形成工程により形成された前記スリット孔に透水性の間詰材を充填することを特徴とする。

本発明に係る地中壁の通水孔によれば、地中壁が隔てる地下水の上流側と下流側とに通じるように前記地中壁に形成される通水孔であって、前記地中壁の内部に設けられる挿通孔に配置したノズルから、研磨材を含むスラリーを外壁面に向けて高圧で噴射して前記地中壁を切削する際に、前記スラリーを噴射しつつ当該ノズルの向きを前記挿通孔に沿う所定軸周りに所定角度だけ回転して停止した後、前記ノズルからの噴射方向を所定時間だけ固定した状態とする操作を複数の回転位置について行うことで前記地中壁を切削し、これにより前記挿通孔から前記外壁面に通じて形成されるスリット孔の内部の形状が、前記挿通孔に沿う所定の軸方向視でこの軸心を頂点とし、前記外壁面を対辺または弧とする略三角形状または略扇形状である。ここで、ノズルの噴射方向を所定時間だけ固定して外壁面の一点を削孔した後、噴射を継続しつつノズルを所定角度だけ回転して噴射方向を変えて近傍の他の一点を削孔すると、噴射に伴って二点間に挟まれる領域は吹き飛ばされるようにして切削される。この一連の操作を複数の回転位置について行うことで外壁面に通水孔としてのスリット孔が形成される。このため、上記の従来の方法に比べて所定幅の通水孔をより短時間で効率良く形成することができるという効果を奏する。また、本発明は、特に、壁厚が比較的厚い地中壁に好適である。

また、本発明に係る地中壁の通水孔の施工方法によれば、地中壁が隔てる地下水の上流側と下流側とに通じるように前記地中壁に形成される通水孔の施工方法であって、前記地中壁の内部に設けられる挿通孔に配置したノズルから、研磨材を含むスラリーを外壁面に向けて高圧で噴射して前記地中壁を切削する際に、前記スラリーを噴射しつつ当該ノズルの向きを前記挿通孔に沿う所定軸周りに所定角度だけ回転して停止した後、前記ノズルからの噴射方向を所定時間だけ固定した状態とする操作を複数の回転位置について行うことで前記地中壁を切削し、これにより前記挿通孔から前記外壁面に通じるスリット孔を形成するスリット孔形成工程を含む。ここで、ノズルの噴射方向を所定時間だけ固定して外壁面の一点を削孔した後、噴射を継続しつつノズルを所定角度だけ回転して噴射方向を変えて近傍の他の一点を削孔すると、噴射に伴って二点間に挟まれる領域は吹き飛ばされるようにして切削される。この一連の操作を複数の回転位置について行うことで外壁面に通水孔としてのスリット孔が形成される。このため、上記の従来の方法に比べて所定幅の通水孔をより短時間で効率良く形成することができるという効果を奏する。また、本発明は、特に、壁厚が比較的厚い地中壁に好適である。

図１は、本発明に係る地中壁の通水孔およびその施工方法における地中壁を示す概略図である。 図２は、図１に示した地中壁の平断面図である。 図３は、図１に示した地中壁の縦断面図である。 図４は、図１に示した地中壁の縦断面図である。 図５は、高圧水供給装置を示す概略図である。 図６は、通水孔形成装置を示す概略図である。 図７は、通水孔を形成する作用図である。 図８は、通水孔を形成する作用図である。 図９は、通水孔を形成する作用図である。 図１０は、通水孔を形成する作用図である。 図１１は、通水孔を形成する作用図である。 図１２−１は、通水孔を形成する他の作用図である。 図１２−２は、通水孔を形成する他の作用図である。 図１３は、通水孔の形成後にスクリーン管を挿入した図である。 図１４は、通水孔に間詰材を充填した図である。 図１５は、スクリーン管の目詰まりを解消する場合の図である。 図１６は、従来の地中壁の通水孔を形成する場合の概念図である。

以下に、本発明に係る地中壁の通水孔およびその施工方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図１は本発明に係る地中壁の通水孔およびその施工方法における地中壁を示す概略図、図２は図１に示した地中壁の平断面図、図３は図１に示した地中壁の縦断面図である。

ここでの地中壁１は、柱杭２を複数連続して並設して柱列壁としたものであって、当該柱杭２を透水層１０１に貫通してその下方の不透水層１０２まで到達して設けてある。また、地中壁１は、地下水上流側と地下水下流側とにそれぞれ対向して設けてあり、その間の透水層１０１に例えば車両用トンネルなどの構造物Ｋが建設してある。

柱杭２は、地表面ＧＬから透水層１０１を貫通してその下方の不透水層１０２に到達して掘削した削孔３内に、例えばソイルセメント４を充填したものであり、ソイルセメント４の内部に芯材５および導管６が内設してある。

芯材５は、例えばＨ鋼などの長手状の鋼材からなり、その長手方向を地表面ＧＬから構造物Ｋを建設した透水層１０１の部位に至るように設けてある。

導管６は、塩ビ管または鋼管など中空のパイプからなり、地上と地中壁１の内部との間に繋がるように、芯材５の長手方向に沿って地表面ＧＬから不透水層１０２に至るまで設けてある。導管６は、平面視で削孔３（ソイルセメント４）のほぼ中央に配置してあることが好ましい。

上記地中壁１を構築するには、まず、削孔３を複数連続して掘削する。次いで、削孔３内にソイルセメント４を形成する。次いで、ソイルセメント４の固化前に削孔３に芯材５および導管６を挿入する。その後、ソイルセメント４が固化することで地中壁１が完成する。このように地中壁１は、芯材５によって土圧に耐えるものとなり、対向した間の止水壁として機能する。そして、この対向した地中壁１の間に構造物Ｋが建設されることになる。

構造物Ｋの建設が完了した後、地中壁１に透水機能を付与する。図４に示すように、地上のボーリング装置（不図示）を用いて導管６下端から下方に鉛直削孔１７を形成する。通水機能は、導管６および鉛直削孔１７からなる挿通孔にノズルを挿入し、このノズルから高圧水を噴射して、地下水の上流側と下流側とに通じる通水孔を地中壁１に形成することによって得られる。図５は高圧水供給装置を示す概略図、図６は通水孔形成装置を示す概略図、図７〜図１１は通水孔を形成する作用図である。

図５に示すように高圧水供給装置１０は、水タンク１１、研磨材タンク１２、ミキサ１３、高圧スラリーポンプ１４およびノズル１５を有している。この高圧水供給装置１０は、水タンク１１に貯留した水と、研磨材タンク１２に貯留した研磨材（例えば７号珪砂で粒径が０．１２６ｍｍなど）とをミキサ１３で混合して、研磨材が水に混入したスラリーを形成する。そして、このスラリーを高圧スラリーポンプ１４で加圧し、加圧された高圧水を供給管１６を介してノズル１５から噴射させる。この高圧水供給装置１０では、予め研磨材が混入したスラリーをノズル１５から直接噴射させるため、ノズルにおいて噴射した高圧水に研磨材を混ぜる構成と比較して、ノズルを小型化することが可能である。

図６に示すように通水孔形成装置２０は、いわゆるボーリング装置であり、供給ロッド２１を、その中心軸周りに回転可能、かつ前記中心軸に沿って上下移動可能で、さらに水平方向に移動可能に保持している。供給ロッド２１は、上記地中壁１の導管６および鉛直削孔１７内に挿通可能な外径を有して上下方向（中心軸方向）に長手状に形成した筒体として構成してある。また、供給ロッド２１の上端には、当該供給ロッド２１の内部に高圧水を供給するために上記高圧水供給装置１０の供給管１６がスイベル２２を介して接続してある。スイベル２２は、図には明示しないが、例えば二重管をなす内管と外管とを中心軸周りに相対回転するように設け、かつ内管と外管との間の隙間を止水し、さらに内管と外管とを連通するように構成してある。そして、中心軸を一致するように内管を供給ロッド２１に連通して設け、外管を供給管１６に連通して設ける。このようにしてスイベル２２は、供給ロッド２１の中心軸周りの回転を許容しつつ、供給ロッド２１の内部に供給管１６からの高圧水を供給する。さらに、供給ロッド２１の下端には、上記高圧水供給装置１０のノズル１５が取り付けてある。すなわち、通水孔形成装置２０は、上下方向に昇降し、自身の中心軸周りに回転する供給ロッド２１を、図６に示すように地中壁１の導管６および鉛直削孔１７に挿入し、その下端にあるノズル１５から高圧水を噴射して地中壁１に通水孔を形成する。

高圧水は、地中壁１の外壁面１ａに交差する態様（例えば水平方向）でノズル１５から直線状に噴射される。本実施の形態では、例えば噴射圧力を４０Ｍｐａとし、噴射流量を１００Ｌ／ｍｉｎとしている。この高圧水により、地中壁１の外壁面１ａが貫通されることになる。

図７の地中壁の平断面図に示すように、本発明の施工方法は、鉛直削孔１７内に配置したノズル１５から研磨材を含むスラリーを外壁面１ａ、１ｂに向けて高圧で噴射して地中壁１を切削する際に、スラリーを噴射しつつ当該ノズル１５の向きを鉛直削孔１７に沿う所定軸周りに所定角度θだけ回転して停止した後、ノズル１５からの噴射方向を所定時間Ｔだけ固定した状態とする操作を、複数の回転位置（図では片側の外壁面に対して３箇所）について行うことで放射切削し、左右の外壁面１ａ、１ｂに所定幅Ｗのスリット孔からなる通水孔７を形成するスリット孔形成工程を有するものである。ここで、鉛直削孔１７の周囲には、スラリーを噴射しつつ回転することで切削される切削孔２５が形成される。本発明によれば、仮に地中壁１の壁厚Ｌが厚い場合であっても（例えばＬ＝０．５〜１ｍ程度）、短時間で効率良く所定幅Ｗ（例えばＷ＝２０ｃｍ程度）の通水孔を形成することができる。また、ノズル１５を上方に引き上げて同様の切削操作を繰り返すことで、幅Ｗにて鉛直方向に連続した開口の通水孔を形成することもできる。

スリット孔形成工程のより具体的な施工手順について図８を参照しながら説明する。
図８（１）に示すように、まず、左側の外壁面１ａに対するノズル１５の向きをθだけ反時計方向に回転し、この回転位置を維持しつつ点Ａに向けて時間Ｔだけ噴射をする。次に、図８（２）に示すように、噴射を継続しながらノズル１５の向きをθだけ時計方向に回転させて外壁面１ａに正対させた状態とし、この状態を維持しつつ点Ｂに向けて時間Ｔだけ噴射をする。さらに、図８（３）に示すように、噴射を継続しながらノズル１５の向きをθだけ時計方向に回転し、この回転位置を維持しつつ点Ｃに向けて時間Ｔだけ噴射をする。

ここで、図８（１）〜（２）にかけて、ノズル１５の噴射方向を所定時間だけ固定して外壁面１ａの点Ａを削孔した後、噴射を継続しつつノズル１５をθだけ回転して噴射方向を変えて近傍の点Ｂを削孔すると、噴射に伴って二点Ａ、Ｂ間に挟まれる領域Ｒ１は吹き飛ばされるようにして切削される。同様に、図８（２）〜（３）にかけて、二点Ｂ、Ｃ間に挟まれる領域Ｒ２は吹き飛ばされるようにして切削される。この一連の操作を複数の回転位置について行うことで、鉛直削孔１７から左側の外壁面１ａに通じて通水孔７（スリット孔）が形成される。

この通水孔７の内部の形状は、図８（４）に示すように、平面視（挿通孔に沿う所定の軸方向視）でノズル１５の中心（軸心）を頂点とし、外壁面１ａを対辺または弧とする略三角形状または略扇形状である。

続いて、図８（４）に示すように、噴射を継続しながらノズル１５の向きを大きく時計方向に回転して右側の外壁面１ｂに向け、点Ｄに向けて時間Ｔだけ噴射をする。引き続き、図８（５）、（６）に示すように、点Ｅ、Ｆに向けてそれぞれ時間Ｔだけ同様の噴射をすれば、右側の外壁面１ｂにも通水孔７（スリット孔）が形成され、図９に示すように、地中壁が貫通した状態となる。

次に、図８（７）に示すように、噴射を継続しながらノズル１５の向きを大きく時計方向に回転して左側の外壁面１ａに向け、ノズル１５の位置を若干上方に引き上げる。そして、図８（１）〜（６）の一連の操作を繰り返せば、図１０に示すように、ノズル１５を上方に引き上げた分（Ｈ）だけ鉛直方向に連続した開口面積が大きい通水孔７を得ることができる。なお、ノズル１５の位置を上方に引き上げるタイミングはこれに限るものではなく、例えば図８（６）の状態からノズル１５をそのまま上方に引き上げた後、一連の操作を繰り返してもよい。また、図８（６）の状態からノズル１５を上方に引き上げた後、ノズル１５の向きを反時計方向に回転させていくことで右側の外壁面１ｂから左側の外壁面１ａへと切削を進めてもよい。

また、図８の手順によるほか、図１２−１（１）〜（６）の手順で通水孔を形成することもできる。この場合、まず、図１２−１（１）〜（３）に示すように、ノズル１５を時計方向に回転して外壁面１ａの点Ａ、Ｂ、Ｃの順に削孔した後、ノズル１５を上方に少し引き上げる。そして、図１２−１（４）に示すように、点Ｃの直上の点Ｃ１を削孔する。次いで、図１２−１（５）に示すように、ノズル１５を反時計方向に回転して点Ｂ１を削孔して、点Ｃ１、Ｂ１間の領域Ｒ２１を除去し、図１２−１（６）に示すように、ノズル１５をさらに反時計方向に回転して点Ａ１を削孔して、点Ｂ１、Ａ１間の領域Ｒ１１を除去する。こうすることで、図１２−１（７）の正面図に示すように、外壁面１ａに幅Ｗ、高さＨの通水孔７を形成することができる。この後、ノズル１５を下方に引き下げるとともに１８０度回転して同様の工程を適用すれば、反対側の外壁面１ｂに対しても通水孔７を形成することができる。

あるいは、図１２−２（１）〜（４）の手順で通水孔を形成してもよい。図１２−２（１）、（２）に示すように、ノズル１５の噴射方向を所定時間だけ固定して外壁面１ａの点Ａを削孔した後、噴射を継続しつつノズル１５を所定角度だけ時計方向に回転して近傍の点Ｂを削孔して、点Ａ、Ｂ間の領域Ｒ１を除去する。続いて、ノズル１５を上方に少し引き上げて、図１２−２（３）に示すように、点Ｂの上方の点Ｂ１を削孔する。その後、図１２−２（４）に示すように、噴射を継続しつつノズル１５を所定角度だけ反時計方向に回転して点Ａの直上の点Ａ１を削孔して、点Ａ１、Ｂ１間の領域Ｒ１１を除去する。この操作を鉛直削孔１７に沿って繰り返すことで、図１２−２（５）の正面図に示すように、外壁面１ａの右側部分に幅Ｗ／２、高さＨの通水孔７を形成することができる。このような工程を外壁面１ａの左側部分についても適用することで必要幅Ｗ、高さＨの通水孔７を得ることができる。

ここで、本発明が従来技術（特に上記の特許文献３）に比較して有利な効果を有することを説明する。

一般に、高圧噴射による切削エネルギーはノズルから離れるほど減衰する。上記の特許文献３のノズルからの噴射に回転を加える場合には、ノズルからの距離が遠くなるほど回転による横方向（同心円方向）の移動が大きくなるためさらにエネルギー減衰は大きくなる。このため、ノズルの近傍では比較的短時間で切削できるが、遠方まで切削するためには（切削径を大きくするためには）、非常に多くの時間を要することになる。また、条件によっては切削不能（切削径の拡大ができない）となる場合もある。これに対し、本発明では所定の位置において回転を停止して切削し、回転による切削エネルギーのロスが発生しない。したがって、回転を加えた場合よりも遠方まで切削する（切削径を大きくする）ことができる。

また、上記の特許文献３に提案されているノズルを挿通孔に沿って移動させながら切削する方法では、供給ロッドを挿通孔に再挿入する必要があるが、このとき、挿通孔に切削したズリが溜まっているため再挿入が困難となり、挿通孔を再度削孔する必要がある。しかしながら、本発明の方法によれば、供給ロッド２１を挿通孔（鉛直削孔１７）に再挿入する必要がないので挿通孔を再度削孔する手間は要しない。

また、上記の特許文献３に提案されている方法で、複数のスリット孔を設けた場合の断面形状は図１６に示すようになる。この場合、通水性能に寄与する実質的な有効幅は鉛直削孔１７の直径Ｗ１になる。この部分がボトルネックになるため、複数のスリット孔を設けても通水性能は向上しない。これに対し、本発明では、スラリーを噴射しながらゆっくり回転することによって、鉛直削孔１７よりも一回り大きな径の切削孔２５をあける。このため、有効幅の大きなスリット孔を設けることが可能となる。

したがって、本発明によれば、上記の従来のノズルを単に回転させる方法等に比べて、より短時間で効率良く所定幅の通水孔を形成することができる。特に、壁厚が比較的厚い地中壁に対して短時間で効率良く所定幅の通水孔を形成したい場合に好適である。

なお、上記の図８の例ではノズル１５の向きを点Ａから時計方向に回転させていく場合を示したが、これに限るものでなく、例えば点Ｄを始点として時計方向に回転させてもよいし、点Ｃや点Ｆを始点として反時計方向に回転させてもよい。また、ノズル１５の回転位置が各外壁面１ａ、１ｂに対して３箇所である場合を示したが、２箇所でも４箇所以上でもよいし、各外壁面に対して異なる箇所数としてもよい。さらに、回転角度θは回転位置毎に異なる角度に設定してもよいし、時間Ｔは回転位置毎に異なる時間に設定してもよい。

また、これらの条件は、地中壁の強度、ノズルから外壁面に至る切削距離（あるいは壁厚）、ノズルからの噴射流量、噴射圧力、形成しようとする通水孔の必要幅、高さ等に応じて適宜設定することができ、例えば実施工の前に現地試験等を行って最適な条件を取得しておくことが好ましい。さらに、地中壁内の複数箇所に挿通孔を配置するとともに、各々に配置したノズルから噴射して地中壁を切削するようにしてもよい。

なお、参考までに、本発明者らの実験により得られた具体的な数値を使って上記の図８（１）〜（６）の一連の操作を以下に説明する。

壁厚がＬ＝０．５ｍ、一軸圧縮強度が１Ｎ／ｍｍ^２である地中壁１内部の中央にノズル１５を設け、このノズル１５から点Ａに向けて１方向にＴ＝３０秒程度噴射・切削し、次いで、角度θを３０度ずつ２回ずらして計３方向を切削する。これにより、片側の外壁面１ａに幅Ｗ＝２０ｃｍ程度以上のスリット孔からなる通水孔７が開孔する。次に、ノズル１５をそのまま反対側の外壁面１ｂに向けて回転し、同様にノズル１５から点Ｄに向けて１方向にＴ＝３０秒程度噴射・切削し、角度θを３０度ずつ２回ずらして計３方向を切削する。これにより、反対側の外壁面１ｂに幅Ｗ＝２０ｃｍ程度以上のスリット孔からなる通水孔７が開孔する。続いて、ノズル１５を１ステップ（２．５ｃｍ程度）引き上げながら略１８０度回転し、以下、同様の手順を繰り返して、通水孔７を形成する。ノズル１５を引き上げる操作は、必要な通水孔の高さ寸法に応じた所定の鉛直方向長さＨに達するまで繰り返すようにする。なお、上記において角度θを１０度ずつ６回ずらして計７方向を切削したり、あるいは、角度θを２０度ずつ３回ずらして計４方向を切削することももちろん可能である。

以上のようにして、図１０に示すように、地中壁１に、地下水の上流側と下流側とに通じる通水孔７が形成されることになる。また、高圧水には、研磨材が混入されて、ソイルセメント４の粒子を確実に削り取るため、大きな破砕片が発生しにくい。そして、図９に示すように、細かい破砕片１８は、高圧水とともに導管６および鉛直削孔１７の内部を上昇し、ソイルセメント４を破損させることなく地上に排出される。

なお、ノズル１５から噴射される高圧水の噴射方向を変える場合には、図６に示される高圧水供給装置１０によって高圧水をノズル１５から直線状に噴射させつつ、通水孔形成装置２０の回転モータ（図示せず）を駆動して供給ロッド２１を所定角度だけ回転移動させる。これにより、図１１（ａ）の平面図、図１１（ｂ）の正面図に示すように、高圧水を噴射しているノズル１５が、鉛直削孔１７に沿って挿通した図示しない供給ロッド２１の中心軸周りに所定角度だけ回転し、ノズル１５から噴射される高圧水の噴射方向が変わる。

そして、３箇所の回転位置からの放射切削によってスリット状の通水孔７を形成した後、通水孔形成装置２０の昇降機構（図示せず）を駆動することで、供給ロッド２１を上方に移動させてノズル１５の高さ位置を変更し、再び高圧水供給装置１０によって高圧水をノズル１５から直線状に噴射させつつ、通水孔形成装置２０の回転モータ（図示せず）を駆動して供給ロッド２１を所定角度だけ回転させ３箇所の回転位置にて放射切削を行う。この動作を繰り返し行うことにより、図１１（ｂ）および図１０に示すように導管６に沿って鉛直方向に連続した幅Ｗ、高さＨの開口からなる通水孔７が形成される。

また、上述のごとく形成した通水孔７の形状保持のために、その空洞部に透水性の間詰材（例えば３号珪砂）を充填することが好ましい。この場合、まず、図１３に示すように、導管６（不図示）内に小径の網状のスクリーン管１９を建て込んで、導管６を上方に引き抜く。このとき、図１４に示すように、導管６（不図示）を引き抜くと同時にスクリーン管１９の外側に水と共に間詰材２３を投入するようにする。間詰材２３は小分けにして投入しながら適時水締めを行う。こうすることで、間詰材２３を通水孔７内部全体に充填することができる。

そして、図１５に示すように、通水孔７に間詰材２３を充填した後において、スクリーン管１９内に適宜エアホース２４を建て込む。エアホース２４下端から吹き出されるエアのエアリフト効果によりスクリーン管１９を洗浄して目詰まりを解消することができる。なお、エアホース２４の代わりにウォータージェット用のノズルを挿入してスクリーン管１９を洗浄してもよい。

以上説明したように、本発明に係る地中壁の通水孔によれば、地中壁が隔てる地下水の上流側と下流側とに通じるように前記地中壁に形成される通水孔であって、前記地中壁の内部に設けられる挿通孔に配置したノズルから、研磨材を含むスラリーを外壁面に向けて高圧で噴射して前記地中壁を切削する際に、前記スラリーを噴射しつつ当該ノズルの向きを前記挿通孔に沿う所定軸周りに所定角度だけ回転して停止した後、前記ノズルからの噴射方向を所定時間だけ固定した状態とする操作を複数の回転位置について行うことで前記地中壁を切削し、これにより前記挿通孔から前記外壁面に通じて形成されるスリット孔の内部の形状が、前記挿通孔に沿う所定の軸方向視でこの軸心を頂点とし、前記外壁面を対辺または弧とする略三角形状または略扇形状である。ここで、ノズルの噴射方向を所定時間だけ固定して外壁面の一点を削孔した後、噴射を継続しつつノズルを所定角度だけ回転して噴射方向を変えて近傍の他の一点を削孔すると、噴射に伴って二点間に挟まれる領域は吹き飛ばされるようにして切削される。この一連の操作を複数の回転位置について行うことで外壁面に通水孔としてのスリット孔が形成される。このため、上記の従来の方法に比べて所定幅の通水孔をより短時間で効率良く形成することができるという効果を奏する。また、本発明は、特に、壁厚が比較的厚い地中壁に好適である。

また、本発明に係る地中壁の通水孔の施工方法によれば、地中壁が隔てる地下水の上流側と下流側とに通じるように前記地中壁に形成される通水孔の施工方法であって、前記地中壁の内部に設けられる挿通孔に配置したノズルから、研磨材を含むスラリーを外壁面に向けて高圧で噴射して前記地中壁を切削する際に、前記スラリーを噴射しつつ当該ノズルの向きを前記挿通孔に沿う所定軸周りに所定角度だけ回転して停止した後、前記ノズルからの噴射方向を所定時間だけ固定した状態とする操作を複数の回転位置について行うことで前記地中壁を切削し、これにより前記挿通孔から前記外壁面に通じるスリット孔を形成するスリット孔形成工程を含む。ここで、ノズルの噴射方向を所定時間だけ固定して外壁面の一点を削孔した後、噴射を継続しつつノズルを所定角度だけ回転して噴射方向を変えて近傍の他の一点を削孔すると、噴射に伴って二点間に挟まれる領域は吹き飛ばされるようにして切削される。この一連の操作を複数の回転位置について行うことで外壁面に通水孔としてのスリット孔が形成される。このため、上記の従来の方法に比べて所定幅の通水孔をより短時間で効率良く形成することができるという効果を奏する。また、本発明は、特に、壁厚が比較的厚い地中壁に好適である。

以上のように、本発明に係る地中壁の通水孔およびその施工方法は、地中壁に所定幅の通水孔をより短時間で効率良く形成するのに有用であり、特に、地中壁の壁厚が厚い場合に、所定幅の通水孔を効率良く形成するのに適している。

１ 地中壁
１ａ 外壁面
２ 柱杭
３ 削孔
４ ソイルセメント
５ 芯材
６ 導管
７ 通水孔（スリット孔）
１０ 高圧水供給装置
１１ 水タンク
１２ 研磨材タンク
１３ ミキサ
１４ 高圧スラリーポンプ
１５ ノズル
１６ 供給管
１７ 鉛直削孔
１８ 破砕片
１９ スクリーン管
２０ 通水孔形成装置
２１ 供給ロッド
２２ スイベル
２３ 間詰材
２４ エアホース
２５ 切削孔
１０１ 透水層
１０２ 不透水層
ＧＬ 地表面
Ｋ 構造物

Claims (7)

1. 地中壁が隔てる地下水の上流側と下流側とに通じるように前記地中壁に形成される通水孔であって、
   前記地中壁の内部に設けられる挿通孔に配置したノズルから、研磨材を含むスラリーを外壁面に向けて高圧で噴射して前記地中壁を切削する際に、前記スラリーを噴射しつつ当該ノズルの向きを前記挿通孔に沿う所定軸周りに所定角度だけ回転して停止した後、前記ノズルからの噴射方向を所定時間だけ固定した状態とする操作を複数の回転位置について行うことで前記地中壁を切削し、これにより前記挿通孔から前記外壁面に通じて形成されるスリット孔の内部の形状が、前記挿通孔に沿う所定の軸方向視でこの軸心を頂点とし、前記外壁面を対辺または弧とする略三角形状または略扇形状であることを特徴とする地中壁の通水孔。
2. 前記スリット孔を形成した後、前記ノズルを前記挿通孔に沿って移動させ、複数の回転位置について前記操作を繰り返すことで、前記外壁面におけるスリット孔の開口面積を大きくしたことを特徴とする請求項１に記載の地中壁の通水孔。
3. 前記スリット孔に透水性の間詰材を充填したことを特徴とする請求項１または２に記載の地中壁の通水孔。
4. 地中壁が隔てる地下水の上流側と下流側とに通じるように前記地中壁に形成される通水孔の施工方法であって、
   前記地中壁の内部に設けられる挿通孔に配置したノズルから、研磨材を含むスラリーを外壁面に向けて高圧で噴射して前記地中壁を切削する際に、前記スラリーを噴射しつつ当該ノズルの向きを前記挿通孔に沿う所定軸周りに所定角度だけ回転して停止した後、前記ノズルからの噴射方向を所定時間だけ固定した状態とする操作を複数の回転位置について行うことで前記地中壁を切削し、これにより前記挿通孔から前記外壁面に通じるスリット孔を形成するスリット孔形成工程を含むことを特徴とする地中壁の通水孔の施工方法。
5. 前記スリット孔形成工程により前記地中壁の片側の前記外壁面を切削して前記スリット孔を形成した後、前記スラリーを噴射しつつ前記ノズルの向きを前記挿通孔に沿う所定軸周りに回転し、前記スリット孔形成工程により前記地中壁の反対側の前記外壁面を切削して前記スリット孔を形成することを特徴とする請求項４に記載の地中壁の通水孔の施工方法。
6. 前記スリット孔形成工程により前記スリット孔を形成した後、前記ノズルを前記挿通孔に沿って移動させ、前記スリット孔に隣接する位置において前記スリット孔形成工程をさらに行うことで、前記外壁面におけるスリット孔の開口面積を大きくすることを特徴とする請求項４または５に記載の地中壁の通水孔の施工方法。
7. 前記スリット孔形成工程により形成された前記スリット孔に透水性の間詰材を充填することを特徴とする請求項４〜６のいずれか一つに記載の地中壁の通水孔の施工方法。

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