JP2013194408A - 堤体内の遮水壁構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】管路と遮水壁との一体性及び両者間の止水性を高める。
【解決手段】堤体に推進管ａを埋設して管路を構築する。その管路の途中外周に、堤体の上面からの高圧噴流地盤改良工法によって遮水壁Ｗを構築する。遮水壁Ｗに臨む推進管ａは、ダクタイル鋳鉄管１外周面の鉄筋２ａ入りコンクリート層２の一部全周が欠如された凹溝３が形成され、その凹溝３内にゴム製弾性リング５が押し板６を介して設けられている。押しボルト７を鋳鉄管１にねじ込めば、弾性リング５が遮水壁Ｗ内面に圧接され、遮水壁Ｗが固まっていない状態では、弾性リング５が遮水壁Ｗ内面に食込み、遮水壁Ｗが固まった状態では、弾性リング５が遮水壁Ｗ内面に圧接した状態となる。その何れも、弾性リング５が遮水壁Ｗ内面に圧接（密接）されて推進管ａと遮水壁Ｗとが一体化、かつ両者間の十分な止水性が担保される。
【選択図】図４

Description

この発明は、河川、溜池等の堤体を貫通する水路の遮水壁構築方法及びそれに使用する推進管に関するものである。

従来から、河川等の水を用水として使用したり、逆に河川等へ水を排出したりするために、その河川等の堤体にそれを横切る水路が構築される。その構築時、堤体の上面（天端）が道路となっている場合、非開削な水路の構築方法として、図１１に示すように、堤体Ｂを挟んで発進坑Ｈ_１と到達坑Ｈ_２を構築し、その発進坑Ｈ_１から到達坑Ｈ_２に向かって推進工法によって推進管ａを埋設して管路（樋管）Ａを構築するものがある。
この管路Ａにおいて、河川等の水位が上がり、その水圧によって浸潤作用が起り、管路Ａに沿った土砂の中で粒子の流動が始まって高い水位から低い水位に水の浸透が生じる恐れがある。この浸透は堤体の破壊に繋がるため、その対策として、同図（ｃ）に示すように、管路Ａの途中外周に遮水壁Ｗを構築し、その遮水壁Ｗによって前記浸透を防止するようにしている（特許文献１図１、特許文献２図２等参照）。

その遮水壁Ｗの構築手段として、推進工法でもって管路Ａを構築した後、その管路Ａ内からその外周囲にグラウト材を充填して遮水壁Ｗを構築したり（特許文献１段落００１３、図１参照）、堤体Ｂの外面からの高圧噴流地盤改良工法によって前記遮水壁Ｗを構築し、その後、推進工法でもって管路Ａを前記遮水壁Ｗを貫通させて構築したり（特許文献２段落００１９〜００２０、図２、図４参照）するものがある。
なお、高圧噴流地盤改良工法は、二重管の先端から超高圧でセメント系硬化材を圧縮空気と同時に噴射し回転しながらロッドｂを引上げることにより（本願図１（ｃ）、同図１１（ｃ）参照）、パイル状固結体を造成する工法であって、従来、その固結体の直径は１〜２ｍ程度のものが一般的であった。

特開平１０−３０６４２３号公報 特開２０００−８７７４号公報 特開２００３−２８６７１７号公報

上記管路Ａ内からその外周囲にグラウト材を充填して遮水壁を構築する手段は、国土交通省河川砂防技術基準として、例えば、幅：１ｍ以上、高さ：１ｍ以上という寸法の遮水壁を構築することは、管路Ａ内面からのグラウト材の充填であることから、容易ではないうえに、作業性が悪く、近年、その遮水壁も大型化が要求、例えば、幅及び高さ：２ｍ〜３ｍが要求されるため、余り採用されていないのが実状である。

また、上記遮水壁Ｗに推進管路Ａを貫通させる構築手段は、遮水壁Ｗに管路Ａが穿孔によって構築されるため、管路Ａ（推進管ａ）の外周面と遮水壁Ｗのその管路側内周面との間に空隙（間隙）が生じる。このため、その空隙の管軸方向一定長さを環状弾性リングによって閉塞し、その間にグラウト材を充填するようにしている（特許文献２段落００１８、図１０参照）。
そのグラウト材の充填は、狭い管路Ａからの作業であるため、作業性が悪く、改善が望まれている。

一方、管路Ａの構築後に遮水壁Ｗを構築する手段は、管路Ａの構築及び遮水壁Ｗの構築の両者ともに、堤体Ｂの外面（外側）から行うため、作業性は上記遮水壁Ｗに推進管路Ａを貫通させる手段に比べて良いとなっている。
しかし、高圧噴流地盤改良工法は、地盤を掘削し、その掘削土砂とセメントスラリーを混合撹拌しつつ後者と前者を置換して遮水壁Ｗを構築するため、その遮水壁Ｗと管路Ａとの間（遮水壁Ｗと管路Ａの取り合い部）の一体性及び止水性が永久構造物としては長期的に十分でない問題がある。例えば、長期間に亘ると、地盤変動等によってその取合い部（界面）に亀裂（隙間）が発生し、止水性が劣化する恐れがある。

この発明は、以上の実状に鑑み、上記管路Ａの構築後に遮水壁Ｗを構築する手段において、遮水壁Ｗと管路Ａの取り合い部の一体性及び止水性を高めることを課題とする。

上記課題を達成するために、この発明は、まず、上記遮水壁は、堤体の外側面（表面）からの高圧噴流地盤改良工法によって構築することとしたのである。
高圧噴流地盤改良工法は、近年、飛躍的に進歩し、特許文献３に記載のような、より幅の広い、掘削径の大きな掘削土砂とセメントスラリーの混合撹拌部分を得ることができるようになっている。このため、その管路の半径以上の幅（径）をもった混合撹拌部分を得ることができるようになった（本願図２参照）。

つぎに、この発明は、遮水壁Ｗと管路Ａの取り合い部に特許文献２の上記グラウト充填用空隙を構築する環状弾性リング等の閉塞手段を採用することとしたのである。
この発明は、管路Ａを構築した後、遮水壁を構築するため、特許文献２のような、遮水壁と管路の間に大きな空隙は生じず、弾性リング等の弾性部材によって閉塞すれば、遮水壁Ｗと管路Ａの取り合い部の十分な一体性及び止水性を担保できる。この十分な一体性及び止水性を担保できることは、仮に、長期間が経過して管路（推進管）外周面と遮水壁内周面の間に亀裂（隙間）が生じた場合であっても、弾性部材がその部分に追従して変形した状態でその亀裂を塞いでしまうため、長期間に亘って止水性が劣化する恐れも少ない。

なお、この発明の閉塞手段は、管路Ａ外周面と遮水壁との間の一体性及び止水性を高める作用を行なうのに対し、特許文献２の閉塞手段は、グラウト材の充填スペースを構築するために、管路Ａと遮水壁の間に圧接介在されてその間を閉塞するものであることから、この発明の閉塞手段と特許文献２の閉塞手段とは構造を同じとするも、その作用が明確に異なり、発明特定事項としては異なるものである。

この発明の一手段の構成としては、堤体を貫通する管路の途中外周に遮水壁を構築する遮水壁構築方法において、まず、前記堤体を挟む発進坑と到達坑との間に推進工法による推進管の埋設によって前記管路を埋設し、つぎに、その埋設された管路の途中外周に、前記堤体の外面（表面）からの高圧噴流地盤改良工法によって前記遮水壁を構築し、さらに、前記遮水壁に接する管路内から、その管路をなす推進管外周に設けた弾性部材を前記遮水壁内周全面に直接圧接して、その弾性部材によって管路外周面と前記遮水壁内周面との間の止水を行なう構成を採用することができる。

この構成において、管路管軸に対し対称位置にズラして穿孔して遮水壁を構築すれば、管軸に対し遮水壁の大きさが対称となり、その管路周りの止水性が均一となる。

これらの構成において、上記弾性部材の遮水壁内周全面への直接圧接手段の構成としては、上記特許文献２に記載の構成等の公知の手段を適宜に採用することができる。例えば、推進管ａは、鉄管の外周面にコンクリート層を構築したものであるから、そのコンクリート層の一部を全周に亘って形成せずに凹溝とし、その凹溝内に弾性部材を介在し、その弾性部材を鉄管にその内側からねじ込んだボルト等によって遮水壁に圧接する構成等を採用する（特許文献２請求項４図１参照）。
その弾性部材による閉塞手段は、止水性が担保できれば、管路軸方向一個所でも良いが、その軸方向に複数設ければ、管路Ａと遮水壁Ｗと間の止水性及び一体性が向上する。このため、その数は、止水性等を考慮して適宜に設定する。

この弾性部材による止水性を有する特殊推進管としては、鉄管外周面にコンクリート層を設けたものであり、そのコンクリート層の一部全周が欠如されて凹溝が形成され、その凹溝内に前記弾性部材となる弾性リングが押し板を介して設けられ、その押し板の周囲適宜な位置の前記鉄管にその内側から押しボルトがねじ込まれ、その押しボルトをねじ込むことによって前記弾性リングを遮水壁内面に圧接させる構造等を採用し得る。

この構成の特殊推進管において、上記鉄管の外面に、上記押しボルトがねじ込まれて貫通する管厚増し鉄板を固着したものとすれば、その管厚増し鉄板の板厚長さのねじによって締結抗力を担保するため、鉄管のみに比べれば、弾性リングの圧接強度（弾性リングと遮水壁内面との一体性及び止水性）が長期に亘って安定する。
また、上記押しボルトは、上記鉄管のねじ孔を貫通可能なものとし、その押しボルトは推進時には、鉄管のねじ孔又は管厚増し鉄板にねじ込まれて鉄管のねじ孔にはキャップが嵌められている特殊推進管とすれば、推進時、鉄管等のねじ孔に砂等が入り込む恐れもなく、弾性リングの圧接後、キャップの大きさ（長さ）を適宜に設定することによって、鉄管内面の突起物の突出量を極力抑えることができる。

この発明は、以上のように、遮水壁は堤体の外面（表面）からの高圧噴流地盤改良工法によって構築し、その遮水壁と管路の間を環状弾性リング等の弾性部材で閉塞することとしたので、遮水壁構築の作業性が良いとともに、その遮水壁と管路との一体性及び両者間の止水性も高いものとなる。

この発明に係る堤体内の遮水壁構築方法の一実施形態の構築手順図 （ａ）は図１（ｃ）のＸ−Ｘ線方向からの遮水壁部分の切断側面図、（ｂ）は同遮水壁部分の切断平面図 図２（ａ）における遮水壁と弾性リングの圧接部分の要部断面図 同実施形態における遮水壁と管路との間の止水作用図 同実施形態における遮水壁と管路との間の他の止水作用図 他の実施形態における遮水壁と弾性リングの圧接部分の一部除去要部平面図 同実施形態における遮水壁と管路との間の止水作用図 同実施形態における遮水壁と管路との間の止水他例図 さらに他の実施形態における遮水壁と管路との間の止水態様図 同実施形態における遮水壁と管路との間のさらに他の止水作用図 従来の堤体内の遮水壁構築手順図

この発明の一実施形態を図１〜図４に示し、この実施形態の遮水壁構築方法は、従来と同様に、まず、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、堤体Ｂを挟んで発進坑Ｈ_１と到達坑Ｈ_２を形成し、その発進坑Ｈ_１から到達坑Ｈ_２に向かって推進工法によって推進管ａを埋設して管路（函体水路）Ａを構築する。

つぎに、同図（ｃ）に示すように、その埋設された管路Ａの途中外周に、堤体Ｂの上面からの高圧噴流地盤改良工法によって遮水壁Ｗを構築する。
その構築は、図２に示すように、管路Ａの管軸からズラした左右対称位置において、その穿孔ロッドｂによって地盤を穿孔（掘削）し、管路Ａに孔などが生じないようにするとともに、穿孔ロッドｂの噴射ノズルからセメントスラリーを高圧噴出し、その掘削土砂とセメントスラリーを混合撹拌しつつ掘削土砂とセメントスラリーを置換して行なう。

このとき、今日の高圧噴流地盤改良工法は、掘削径の大きな掘削土砂とセメントスラリーとの混合撹拌部分を得ることができるため、図２（ａ）に示すように、管路Ａの側方の掘削孔からの混合撹拌であっても、その両側からの混合撹拌部分（斜線部分）が管路Ａの中心軸部分で重なる（同図の網目部分Ｗ’）。また、そのロッドｂの穿孔を管路Ａの管軸に対し対称位置に行なっているため、管軸に対し遮断壁Ｗの大きさが対称となり、その管路周りの止水性が均一となる。

また、上記管路Ａの構築時、遮水壁Ｗが構築される（遮水壁Ｗに対応する）推進管ａは特殊推進管となっている。他の推進管ａは内周面モルタルライニング１ａしたダクタイル鋳鉄管１外周面に鉄筋２ａ入りコンクリート層２を設けたものであるが、その特殊推進管ａは、図３、図４に示すように、そのコンクリート層２の一部全周が欠如されて凹溝３が形成され、その凹溝３の両側壁にフランジ４、４が設けられ、そのフランジ間（凹溝３内）にゴム等からなる弾性リング５が押し板６を介して設けられている。その押し板６の周囲適宜な位置のダクタイル鋳鉄管１にその内側からねじ込まれた押しボルト７の先端が当っている。
弾性リング５は、全周に亘って切り目のない環状であったり、周囲に等分割したものであったりと、そのリング形状は、止水性を担保し得れば任意である。押し板６はリング状をしてその全周囲に亘って所要数に分割されており、その分割数は、弾性リング５の分割数と同じとしたり、その弾性リング５の分割数より多かったり、少なかったりと、十分な押圧力が担保し得る限りにおいて任意である（特許文献２図１参照）。

このように、遮水壁Ｗに対応する推進管（特殊推進管）ａは、その外周面が図３及び図４（ａ）のようになっているため、押しボルト７をダクタイル鋳鉄管１にねじ込めば、弾性リング５が遮水壁Ｗ内面全周に圧接される。このとき、その弾性リング５の圧接を、遮水壁（セメントスラリー）Ｗが固まっていない状態で行うと、同図（ｂ）に示すように、弾性リング５が遮水壁Ｗ内面に食込んだ状態となり、同遮水壁Ｗが固まった状態で行うと、同図（ｃ）に示すように、弾性リング５が遮水壁Ｗ内面に食込むことなく圧接した状態となる。その何れの場合も、弾性リング５が遮水壁Ｗ内面に圧接（密接）されて有効な止水作用を行なうとともに、管路Ａ（特殊推進管ａ）と遮水壁Ｗとを一体化する（図３）。

上記実施形態の変形例としては、図５に示すように、押え板６を断面コ字状として両フランジ４、４間を大きく傾くことなく移動するようにしたり、ダクタイル鋳鉄管１外周面にナット状の管厚増し鉄板７ｂ（図６参照）を溶接してこの鉄板７ｂにボルト７をねじ込むようにしたり、運搬時、推進時は、そのボルト孔をシールボルト７ａ等のキャップによって閉じ（図５（ａ））、弾性リング５の圧接時には、そのキャップ７ａを外して六角孔付押しねじ（ボルト）７ｃをねじ込んで弾性リング５を遮水壁Ｗ内面全周に圧接するようにしたりし得る（同図（ｂ）から（ｃ））。

このとき、図５（ｄ）に示すように、六角孔付押しねじ７ｃがねじ込まれたねじ孔には、シールボルト７ａ等から成るキャップをねじ込んで（嵌め込んで）閉塞することが好ましい。管厚増し鉄板７ｂは、ねじ孔でなく、バカ孔でもよいが、弾性リング５の圧接完了時、ねじ７ｃがダクタイル鋳鉄管１にねじ結合している必要がある。一方、管厚増し鉄板７ｂのみをねじ孔とし、ダクタイル鋳鉄管１をバカ孔とすることもできる。

また、図６、図７に示すように、両側フランジ４、４に押し板６のガイド６ａを設け、このガイド６ａによって、押し板６の管周方向の移動を阻止するとともに押し板６が両フランジ４、４間をさらに傾くことなく円滑に移動するようにしたり、図８に示すように、押し板６にその上面からピン６ｂを貫通させて回転自在とするとともにその先端を六角孔付押しねじ７ｃ又は押しボルト７にカチ込み、押し板６が両フランジ４、４間をさらに傾くことなく円滑に移動するようにしたりするとともに押し板６の管周方向及び径方向の移動を阻止することもできる。ガイド６ａの位置及び数は、押し板６を円滑に案内し得る限りにおいて任意である。押し板６にはそのガイド６ａが嵌る溝（切り欠き）６ｃを形成することができる。

さらに、図７（ａ）に示すように、推進管ａの運搬、推進時、押しねじ７ｃより小径の仮止めボルト７ｄを鉄管１及び管厚増し鉄板７ｂをねじ込むことなく貫通させて押し板６にねじ込むことによって押し板６の管径方向及び周方向の移動を阻止するようにし得る。この場合、同図（ｂ）〜（ｄ）に示すように、弾性リング５の遮水壁Ｗ内面への圧接は、そのボルト７ｄを抜き、その後、六角孔付押しねじ７ｃをねじ込んだ後、シールボルト７ａ等から成るキャップを嵌める。
また、図５の実施形態においては、図９に示すように、推進時、予め、管厚増し鉄板７ｂに六角孔付押しねじ７ｃをねじ込んでおき、その六角孔付押しねじ７ｃによって弾性リング５を遮水壁Ｗ内面全周に圧接した後、図５（ｄ）に示すように、シールボルト７ａ等から成るキャップを嵌める（ねじ込む）ようにすることもできる。

なお、仮止めボルト７ｄを押し板６にねじ込む（締結）時には、鉄管１との間にゴム板８ａ、ワッシャ８ｂを介在することができる（図７（ａ）参照）。また、図５（ａ）に示すように、シールボルト７ａと鉄管１の間や、図５（ｄ）、図７（ｄ）、図８、図９に示すように、最終的には鉄管１のねじ穴はＯリング８ｃで止水することは勿論である。

その管路Ａと遮水壁Ｗとの間のさらに他の止水手段としては、図１０に示す弾性チューブリングを採用したものとし得る。このチューブリング１５は、フランジ４、固定台１６にビス止めされて保護ゴム１５ａで覆われているとともに、その固定台１６の孔１７でもって流体が流入可能となっている。
このため、図１０（ａ）に示すように、この特殊推進管ａの埋設時（推進時）にはその孔１７をシールキャップ１８で閉じておき、遮水壁Ｗの構築後、同（ｂ）に示すように、そのシールキャップ１８を外して、その孔１７から、充填用短管２０を介してグラウト材１９を注入すると、チューブリング１５が膨張して遮水壁Ｗ内面に保護ゴム１５ａを介し圧接して止水される。このグラウト材１９の注入は、遮水壁Ｗが固まる前でも後でも良い。
なお、そのクラウト材１９の注入は、管路Ａ内から行なうが、その注入量は少なくてすむため、特許文献１、２に比べれば、その注入機材は小型で十分であって、作業性も良い。

因みに、図５〜図１０に示す各実施形態においても、弾性リング５の遮水壁Ｗへの圧接は、遮水壁Ｗが固まる前でも後でも良いことは勿論である。
また、各実施形態において、必要に応じて、遮水壁Ｗ以外の管路Ａと土壌の間（余掘部）に裏込材を充填することができる。さらに、管厚増し鉄板７ｂを鉄管１の内面に設けることもできる。

ａ 推進管
Ａ 管路
Ｂ 堤体
Ｗ 遮水壁
Ｈ_１ 発進坑
Ｈ_２ 到達坑
１ ダクタイル鋳鉄管
２ コンクリート層
３ 凹溝
４ フランジ
５ 弾性リング
６ 押し板
６ａ 押し板ガイド
６ｂ 押し板ガイドピン
７、７ｃ 押しボルト（六角孔付押しねじ）
７ｂ 管厚増し鉄板
７ａ キャップ（シールボルト）
１５ 弾性チューブリング
１６ 固定台
１７ 注入孔
１８ シールキャップ
１９ グラウト材

Claims (4)

1. 堤体（Ｂ）を貫通する管路（Ａ）の途中外周に遮水壁（Ｗ）を構築する遮水壁構築方法において、まず、前記堤体（Ｂ）を挟む発進坑（Ｈ_１）と到達坑（Ｈ_２）との間に推進工法による推進管（ａ）の埋設によって前記管路（Ａ）を埋設し、つぎに、その埋設された管路（Ａ）の途中外周に、前記堤体（Ｂ）の外面からの高圧噴流地盤改良工法によって前記遮水壁（Ｗ）を構築し、さらに、その遮水壁（Ｗ）に接する管路（Ａ）内から、その管路（Ａ）をなす推進管（ａ）外周に設けた弾性部材（５、１５）を前記遮水壁（Ｗ）内周全面に直接圧接して、その弾性部材（５、１５）によって管路（Ａ）外周面と前記遮水壁（Ｗ）内周面との間の止水を行なうことを特徴とする遮水壁構築方法。
2. 請求項１に記載の遮水壁構築方法に使用する、上記弾性部材（５、１５）を上記遮水壁（Ｗ）内周全面に直接圧接して、その弾性部材（５、１５）によって管路（Ａ）外周面と前記遮水壁（Ｗ）内周面との間の止水をする構造を有する特殊推進管（ａ）であって、
   鉄管（１）外周面にコンクリート層（２）を設けたものであり、そのコンクリート層（２）の一部全周が欠如されて凹溝（３）が形成され、その凹溝（３）内に上記弾性部材となる弾性リング（５）が押し板（６）を介して設けられ、その押し板（６）の周囲適宜な位置の前記鉄管（１）にその内側から押しボルト（７、７ｃ）がねじ込まれ、その押しボルト（７、７ｃ）をねじ込むことによって前記弾性リング（５）を遮水壁（Ｗ）内面に圧接させることを特徴とする特殊推進管。
3. 上記鉄管（１）の外面に、上記押しボルト（７、７ｃ）がねじ込まれて貫通する管厚増し鉄板（７ｂ）を固着したことを特徴とする請求項２に記載の特殊推進管。
4. 上記押しボルト（７ｃ）が上記鉄管（１）のねじ孔を貫通可能なものであり、その押しボルト（７ｃ）は、推進時には、前記鉄管（１）のねじ孔又は管厚増し鉄板（７ｂ）にねじ込まれて前記鉄管（１）のねじ孔にはキャップ（７ａ）が嵌められていることを特徴とする請求項２又は３に記載の特殊推進管。

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