JP2014531539A - 擁壁を構築するための方法及び擁壁 - Google Patents

Abstract

セメント状の材料からなる擁壁の構築方法であって、当該方法は、構築しようとする擁壁の外形を地盤の表面に画定する工程を備える。この外形により、掘削される地盤の区域が定まる。構築方法は、上記区域を締め固める工程も備える。締め固めにより、上記区域の下方及びその周辺の地盤の密度が高まり、掘削の際及び擁壁が形成された後の地盤の安定性が得られる。構築方法は、締め固めた区域において初期深度まで地盤を掘削することにより、壁付き凹所を形成する工程も備える。構築方法は、壁付き凹所の底面を締め固めた後、締め固めた底面の地盤を掘削する工程も備える。この工程は、壁付き凹所の深度が最終深度に達するまで、必要に応じて繰り返すことが可能である。最終深度に達すると、壁付き凹所の少なくとも一部にセメント状の材料を充填することにより、擁壁を形成することができる。【選択図】図２

Description

本発明は、擁壁などの支持壁に関するものであり、具体的には、擁壁を構築するための方法及び当該方法により構築された擁壁に関する。

地盤を掘削し、掘削現場に構造物を建設したり、汚染土壌を除去したりすることが知られている。しかし、このような掘削を行う前には、掘削現場の周辺の地盤を動かないようにする、即ち保持し、掘削現場に土砂が崩れ込んで作業が中断したり、その他の好ましくない障害が生じたりしないようにするための対策を講じる必要がある。擁壁は、地盤が動かないようにするために用いられるそのような対策の１つであって、保持された区域から土砂のない区域（即ち掘削現場）に土砂が移動するのを防止するために設置される。

通常、擁壁は、垂直に直立した壁、または側面に段がある壁であって、一方の面が掘削現場に向くと共に、他方の面は掘削現場に向かおうとする土砂を食い止めている。現場の状況や要求条件に応じ、現場の周囲に複数の擁壁を立設することもある。また、擁壁は、例えば防水堰の壁の形成、または埋め立て現場の封止もしくはせき止めに用いる場合のように、水が現場に入り込むのを防止するために使用されることもある。

擁壁が構築されると力が擁壁に作用し、擁壁はこれに耐える必要があるが、この力は、擁壁により保持される地盤の土砂の質量による力、擁壁上に設けられる何らかの物体の質量による力、及び擁壁が地中にある点の周りにおいて地盤により生じる回転力である。また、擁壁に対して別の力（即ち、地震、交通荷重、局部振動荷重などによる力）も作用することがある。公知の擁壁において、これらの力は、擁壁の慣性質量及び擁壁に対して地盤により生じる摩擦によって支えられる。従って、擁壁は水平方向の移動による力と、回転モーメントによる力との両方を支える必要がある。

さまざまな形式の擁壁及び擁壁の構築方法が知られている。

例えば、シートパイルで形成した擁壁が知られている。シートパイルは、木材や他の材料を用いることも可能であるが、金属製の波板であるのが一般的であり、金属製の波板を結合し、または組み立てて擁壁が形成される。一般的にシートパイルは、アンカーで固定しない場合、掘削の最終深度より遙かに下方となる深さまで、適切な打ち込み装置を用いて地盤内に打ち込む必要がある。シートパイルの一部は、地面から突き出したままとなるのが一般的である。地盤へのシートパイルの打ち込みが完了すると、その区域の掘削を行うことが可能となる。擁壁を構築するためにシートパイルを用いることに伴う不都合には以下が含まれる。

ａ）シートパイルを地中にたたき込むまたは打ち込む必要があり、大きな騒音が生じるおそれがあって、騒音規制のために夜間に擁壁を構築することはできない。
ｂ）シートパイルは、自立性を有しておらず、幅の広い擁壁、または深く設けられる擁壁に用いるには適切でないことが多い。
ｃ）シートパイルが地中にあって、隣接する構造物がその両側に存在する場合には、アンカーを打ち込むための十分なスペースが得られないことが多い。
ｄ）シートパイルは、地下の硬い岩盤層を貫通させることができないため、ドリルで岩盤層を破砕する必要があり、擁壁構築の時間が長びくと共にコストが増大する。
ｅ）シートパイルは、現場に隣接する建物の基礎部分の周辺の地盤を不安定にしないようにする必要があるような人口密集市街地の現場には不向きであることが多い。
ｆ）シートパイルの継ぎ目で漏洩が生じる可能性があり、腐食により金属の接合部分が破損する可能性があるため、遮水性を有した防壁を形成するには適切でない場合が多い。

「ベルリンの壁」或いは土留め壁としての擁壁も知られている。これらの擁壁は、土留め杭（基本的に、コンクリート製もしくは金属製の、柱体、Ｈ型ビームまたは板材）を一定の間隔で地中に打ち込むことによって構築されるのが一般的である。そして、極めて浅い掘削が行われる。その後、一般的に木製またはコンクリート製のパネルからなり、掘削区域に向かおうとする土砂を食い止めるための横板、即ち土留め板で土留め杭が連結される。土留め杭やベルリンの壁からなる擁壁の不都合な点には以下が含まれる。

ｉ）まず第一に、一時的な設置に限られるものである。
ｉｉ）シートパイルと同じく、遮水性を有した防壁として用いるには適切でない。
ｉｉｉ）木製の土留め板は、湿潤な地盤中において時間の経過と共に腐食することが多いため、地盤を保持する能力が低下すると共に、有害なバクテリアが発生する可能性がある。
ｉｖ）シートパイルと同じく、土留め杭を打ち込む際には大きな騒音が生じる。
ｖ）安定性を確保するためにビーム及びアンカーが必要であり、建造物のレイアウトに干渉する可能性がある。

もう１つの擁壁の形式にはコンクリート製のものが含まれる。コクラン（Cochran）に与えられた米国特許（特許文献１）は、壁で囲まれたプール用掘削凹所を構築するための方法及び装置に関するものであり、プールを設けるために地面を掘削し、セメント状の材料からなる壁で囲まれた凹所を形成するための方法及び装置が示されている。

リー（Lee）による米国特許出願（特許文献２）は、支え棒式の自立型土留め用擁壁を構築する方法に関するものである。この文献には、掘削に先立って土圧のような外部からの力を支えるために用いられる、支え棒式の自立型土留め用擁壁を構築する方法が示されており、流動性のある硬化材料もついても述べられている。

特許文献３〜６も、擁壁に関するものであり、擁壁またはその他の類似した構造物を構築するための方法に関するものである。

米国以外の特許文献７〜１６も公知である。

これらの公知の擁壁及びその構築方法のいくつかについて生じる不都合には、以下が含まれる。

Ｉ）擁壁用の地盤を整備するために極めて大型の機械が必要となる場合が多く、作業場所に制限のある現場での擁壁の構築能力を阻害するおそれがある。
ＩＩ）コンクリートやその他の材料の使用を最小限にする必要があるため、構築された擁壁は比較的薄くなる場合が多く、補強やアンカーによる固定が必要となって工事が複雑化する。
ＩＩＩ）このような擁壁は、他の構造物、車両、設備などを支持する上で十分な強度を有していないおそれがある。

米国特許第４，８１８，１４２号明細書 米国特許出願公開第２０１１／０１４２５５０号明細書 米国特許第７，１１４，８８７号明細書 米国特許第５，１９３，３２４号明細書 米国特許第３，８９８，８４４号明細書 米国特許第１，６５０，８２７号明細書 特開２００５−２０７１４４号公報 特開２００５−１５５０９４号公報 特開２００１−２２６９６８号公報 特開平１０−１３１１７５号公報 特開平０６−０８１３５４号公報 特開平０４−３３６１１７号公報 特開平０２−１６４９３７号公報 特開昭６０−１７３２２３号公報 特開昭６０−１７３２１４号公報 中国特許出願公開第１０１１３９８３８号明細書

従って、上述した問題点を鑑み、上述の先行技術における問題のいくつかを解消または少なくとも最小限にすることが可能な、擁壁及び擁壁の構築方法を、その工程、構造及び構成部品により実現することが求められている。

本発明の一態様によれば、セメント状の材料からなる擁壁を構築する方法が提供され、当該方法は、
ａ）構築しようとする擁壁の外形を地盤の表面に画定し、掘削される地盤の区域を前記外形により定める工程と、
ｂ）前記区域を締め固めることにより、前記区域の下方及びその周辺の地盤の密度を高める工程と、
ｃ）前記工程ｂ）で締め固めた区域において初期深度まで地盤を掘削することにより、底面及び側面からなる壁付き凹所を形成する工程と、
ｄ）前記壁付き凹所の前記底面を締め固めた後、締め固めた前記底面の地盤を掘削する工程と、
ｅ）前記壁付き凹所の深度が最終深度に達するまで、前記工程ｄ）を繰り返す工程と、
ｆ）前記壁付き凹所の少なくとも一部にセメント状の材料を充填することにより、前記擁壁を形成する工程と
を備える。

可能な一構成として、前記工程ｂ）における締め固めは、所定の加速度の範囲内での振動力を印加することにより行われる。このような振動力は、液圧回路に取り付け可能な振動プレートを用いて印加してもよい。また、掘削しようとする地盤の区域の周辺の地盤にも、締め固めを行うことが可能である。このような締め固めは、例えば、段差部、鉄道及び類似する構造物などの盛土の下方などに好適である。

前記工程ｃ）における掘削の際には、鋼製のケーソンなどの支保構造体を用いて壁付き凹所の側面を支持してもよい。このような支保構造体は、掘削の前、掘削の後、或いは掘削を行う際に同時に設置することが可能である。

本発明の方法で構築される擁壁は、付加的且つ選択的な特徴を有していてもよい。例えば、擁壁は、車両が移動可能な、または構造物を支持可能な上面を有していてもよい。

本発明の一態様によれば、周囲の物質を保持または封じるためのセメント状の材料からなる擁壁を構築するシステムが提供され、当該システムは、
擁壁を構築しようとする区域の地盤を締め固めて、前記地盤の密度及び安定性を高める締め固め装置と、
前記締め固め装置で締め固めた前記区域を、予め定めた深度まで掘削する掘削装置と、
前記掘削装置で掘削した前記区域にセメント状の充填材を充填することにより、セメント状の材料からなる擁壁を形成する充填装置と
を備える。

前記締め固め装置は、高振動数で作動する液圧駆動式の振動プレートであってもよい。別の振動素子または振動体を用い、形成しようとする擁壁に対する土圧を最小化するようにしてもよい。

また、別の選択的構成として、硬化した充填材によってサンドイッチ状の２つの壁が結合され、セメント状の充填材のための型枠にもなる積み重ねたコンクリートブロックの間に、打設されたセメント状の材料からなる基礎が形成される。打設の前または後に、掘削する区域に杭、補強材、アンカーなどを追加することにより、擁壁の補強及び安定化の少なくとも一方を行うようにしてもよい。

本発明による方法の目的、効果及び他の特徴は、添付の図面に基づく例示のみを目的とした、当該方法の選択的な構成に関する限定的ではない以下の説明によって更に明らかになるであろう。

本発明の一形態に係る擁壁を、周囲の環境と共に示す概略斜視図である。 本発明の一形態に係る擁壁の構築方法のフローチャートである。 本発明の一形態として、締め固められる地盤の区域を示す概略斜視図である。 図２の締め固め区域を掘削することによって形成された壁付き凹所を示すと共に、当該壁付き凹所において更なる締め固めが行われる底面を示す概略斜視図である。 締め固めた底面を掘削した後の、図３の壁付き凹所を示す概略斜視図である。 本発明の一形態として、セメント状の材料で充填された壁付き凹所を示す概略斜視図である。 本発明の一形態として、壁付き凹所の底面を締め固める振動プレートを示す概略斜視図である。 本発明の一形態として、壁付き凹所の底面に吹き付けられることにより壁付き凹所を掘削する水噴射を示す概略斜視図である。 擁壁の選択的構成の一例を示す概略立面図である。 擁壁の選択的構成の一例を示す概略立面図である。 擁壁の選択的構成の一例を示す概略立面図である。 擁壁の選択的構成の一例を示す概略立面図である。 擁壁の選択的構成の一例を示す概略立面図である。 擁壁の選択的構成の一例を示す概略立面図である。 擁壁の選択的構成の一例を示す概略立面図である。 本発明の一形態として、２つの構造物の間に用いられる場所打ち式の擁壁であって、掘削面よりも下方まで地中に入り込み、内部に埋め込まれた支柱を用いて２つの構造物の一方に上部が固定された擁壁を示す概略立面図である。 本発明の一形態として、鋼製のビームで連結され、上端に取り付けられた基礎ビームを有し、地中構造壁となる複数の擁壁を示す概略立面図である。 図１６の複数の擁壁を示す概略平面図である。 本発明の一形態として、対応の難しい条件の地盤中に設けられる深基礎に用いるセル型擁壁を示す概略平面図である。 図１８のセル型擁壁を示す概略立面図である。 本発明の一形態として、擁壁に設けられる構造物を示す概略平面図である。 本発明の一形態として、掘削現場の地盤を保持するための２つの擁壁を示す概略斜視図である。

以下の説明において、同様の要素については同じ参照符号を用いる。また、簡素化及び明瞭化のため、即ち、個々の参照符号で図面が過度に複雑にならないようにするため、本発明の擁壁の構築方法における構成、工程及び特徴の全てには参照符号を付しておらず、構成、工程及び特徴のいくつかは、１つの図のみにおいて参照符号を付す場合があり、別の図に示した構築方法における構成、工程及び特徴については、参照符号を付した図から容易に推測可能である。図に示した実施内容、外形形状、材料及び寸法は、任意のものであって例示のみを目的として示したものである。

また、本発明の擁壁の構築方法は、例えばセメント状の材料からなる擁壁の構築に用いることが可能であるが、別の流動性材料で形成される擁壁または別の形式の壁の構築に適用することも可能である。このため、「セメント状」、「コンクリート」などの表記は、本発明による方法の適用範囲をこれらの特定の材料に限定するものではなく、本発明による方法を適用可能であって有用となりうる、あらゆる種類の材料、対象物、用途を包含するものである。

更に、擁壁の構築方法のさまざまな選択的形態を説明する際、「保持」、「防止」、「抑制」、「制限」及びその他の同様の表現は、相互に入れ替えて適用可能である場合がある。また、「注入」、「充填」、「伝達」、「搬送」及び「挿入」といった表現は、別の同様の表現を適用することが可能である。

また、付随する図面に示した選択的形態は、さまざまな構成要素からなり、開示した方法の実行は、ここで説明し図示するような特定の形状的形態を伴うものであるが、これらの構成要素及び形状的形態の全てが必須というわけではないため、限定的解釈すべきではなく、本発明による擁壁の構築方法を限定するものではない。別の適切な形状的形態に加え、別の適切な構成要素及びそれらの組み合わせを、簡潔に説明するとおり、また容易に推測できるように、本発明の方法の範囲から逸脱することなく、本発明による擁壁の構築方法及び対応する擁壁に適用することが可能である。

全般に、本発明による擁壁の構築方法は、擁壁の構築を容易にし、地盤の掘削前、掘削中及び掘削後にかけて、擁壁の周辺の地盤の安定性を高めることができる。こうした安定化により、掘削作業をより一層安全なものとすると共に、構築された擁壁への荷重を軽減することが可能である。擁壁の周辺の地盤を高密度化することにより、後述するように、擁壁に対して作用する力を軽減することが可能となる。

実際に、高密度化していない地盤は、高密度化した地盤とは異なる固有の特性を有しており、擁壁に対してより大きな力が働くことになるため、水平方向の移動及び回転モーメントに十分に抗するだけの能力がない。高密度化（即ち締め固め）は、必要な抵抗力を地盤に与えるので、高密度化した地盤では、より小さな応力を擁壁に作用させることが可能となる。このように高密度化した区域の外側では、地盤が本来の特性を有している。

図１に示すように、後述する方法により構築された擁壁１０は、構造物の建設や作業などを行うような現場１４にとって、例えば地盤１２の土砂や液体などの物質が障害とならないようにするため、これらの物質を保持または確保するために用いることができる構造物である。

本発明の一態様によれば、セメント状の材料からなる擁壁を構築するための方法が提供される。この方法を説明する場合、「構築」という用語は、擁壁の形成、設置、硬化などのことをいう。また、「セメント状」という用語は、コンクリートやそれ以外の硬化する流動性材料のような物質のことをいう。これに代えて、流動性を有さない別の材料を擁壁の構築に用いることも可能である。これらの材料には、金属製補強材、フレーム材、プラスチック、木材、断熱材、液固混合物、エポキシ材などが含まれるが、これらに限定されるものではない。

擁壁の構築方法には、構築しようとする擁壁の外形を地盤の表面に画定する工程として工程ａ）が含まれており、その一例が図１Ａ及び図２に示されている。工程ａ）を説明する際に用いる「画定」という用語は、地盤１２の表面に対し、境界の設定、範囲の設定、輪郭線の設定などを行い、構築しようとする擁壁の外形１６で地取りを行うことをいう。従って、外形１６の画定には、地盤１２への視覚的なマーキング、地盤１２の削り取り、或いはこれらに類似した別の行為を行うことにより、構築しようとする擁壁の境界を定める作業が含まれる。外形１６により、構築しようとする擁壁の長さ及び幅が定まるので、後述する工程において掘削する地盤１２の区域１８が外形１６によって取り囲まれる。図２は、外径１６及び区域１８の一例を立体画法により示している。図に示すように、地盤１２の表面における擁壁の外形１６は、擁壁がある程度の距離にわたって延設されることから、細長くなっている。

擁壁の構築方法には、区域１８を締め固めることにより、区域１８の下方及びその周辺の地盤１２の密度を高める工程として、図１Ａ及び図２に一例を示した工程ｂ）も含まれる。この工程によって生じる影響は、図２における地盤１２中の網掛け線によって例示されている。「締め固め」という用語は、体積の減少及び密度の上昇の少なくとも一方を意味するものと理解することができる。締め固めの目的は、区域１８の地盤１２の密度を高めることであって、その処理は「高密度化処理」として知られており、これによって地盤１２の安定性が増す。締め固めによって極めて集中的に力を加えることにより、擁壁を構築しようとする区域１８の地盤１２の密度が均一化すると共に高まり、締め固めによって地盤１２に伝達されるエネルギにより、地盤１２中の空所や別の障害物が破壊されると共に、地盤１２中の受動土圧が徐々に増大し、地盤１２の剪断強度及び安定性を増大させることが可能となる。飽和していない細土からなる地盤１２の場合、高密度化により、地盤１２の吸水能力が増し、掘削が行われる際の地盤１２の安定性が更に増す。また、極めて集中化されたエネルギにより、地盤１２から水分が効果的に排出され、地盤の密度がより一層高まると共に安定性が増す。従って、締め固め処理により、多くの場合には約１０フィート（約３．０４８ｍ）の深さにわたり、安定化した地盤１２の土砂からなる柱が、締め固められた区域１８の直下に形成される。このような処理は、「地中深部締め固め」として知られている。このような安定性は、区域１８の直下の地盤１２のみに限定して得られるわけではなく、地盤１２の側方の周辺領域に拡張して得られるものである。従って、締め固めにより区域１８の下方及びその周辺の地盤１２が安定化され、掘削の際の区域１８における安定性が得られると理解することができる。

区域１８の締め固めの一適用例では、適切な装置を用い、区域１８と、その周囲の地盤１２の表面との両方の締め固めが行われる。区域１８の周囲において締め固めされる地盤１２の範囲は、当該周辺部分に求められる安定性の程度、締め固める地盤１２の特性、最終的に構築される擁壁の特性などに加え、これらに限定されないさまざまな要素に応じて変更することが可能である。このような周辺領域の締め固めを行う際には、適度に密度を高めた土砂からなる多数の柱を、締め固めを行う場所の下方に形成してもよい。これらの柱の内側の高密度の地盤１２は、密度を高めていない地盤による通常の応力や動きを受けにくくなるので、これらの柱は、最終的に構築される擁壁に対して作用する力を効果的に低減しうるものとなる。

選択的な一構成例では、図２に例示するように、振動力１１を加えることによって締め固めが行われる。このような振動力１１は、極めて高い周波数で繰り返し印加される力としてもよい。このような振動力１１の印加は、締め固める地盤１２を継続的に繰り返してたたくことにより行われ、締め固めを行う場所の下方及びその周辺の地盤１２の密度が高められる。この振動力１１は、とりわけ締め固めの現場における騒音規制を満たす締め固めの範囲で変化するさまざまな要素に応じ、約０．５Ｇ〜約５Ｇの加速度で印加することができる。

締め固めは、図６に一例を示す振動プレート１３のような任意の適切な機具を用いて行うことができる。このような振動プレート１３は、とりわけ現場で使用可能な設備及び動力源に応じ、液圧または空気圧により駆動することができる。いくつかの実施可能な構成例では、振動プレート１３が、液圧回路１５に接続され駆動されるようになっており、この液圧回路１５は、現場の設備から形成するか、或いは振動プレート１３専用の別個の回路として設けることができる。この液圧回路１５により、振動力１１を地盤表面及び地盤内部の両方に印加する上で必要な動力及び耐久性が効果的に得られる。液圧回路１５が現場の装置１９から形成されている場合、そのような装置１９に振動プレート１３を結合することができる。そのような選択的な一構成例では、例えば掘削に用いる掘削機具１７を駆動する装置１９と共に、振動プレート１３を用いることができるようになっている。掘削作業を一旦中断して、掘削機具１７を振動プレート１３に交換することができる。このような相互運用の一例は以下のとおりである。即ち、地盤１２を締め固めるために装置１９に振動プレート１３を取り付け、締め固め作業が完了すると、振動プレート１３を掘削機具１７に交換し、締め固めが完了した地盤１２の掘削が行われる。このようにして掘削機具１７を振動プレート１３と交換することにより、極めて強力な振動力１１を用いることが可能となり、７ｍ以上の深さにわたって、地盤１２の密度を適切に高めることができる。

別の選択的な構成例では、より大きなシステムの一部を形成する締め固め装置１９を用いて締め固めが行われる。締め固め装置１９は、擁壁を形成しようとする区域１８の地盤１２を締め固めることができるようになっている。締め固め装置１９は、約２．５フィート（約０．７６２ｍ）×２フィート（０．６１０ｍ）の大きさの振動プレート１３を備えているが、別の大きさの振動プレート１３を用いることも可能である。振動プレート１３は、例えば、一般的に建設現場で容易に使用可能な油圧式ショベルのアームに作動可能に装着することができる。このような構成において、油圧式ショベルのアームにより振動プレート１３を下降させ、さまざまな深度まで締め固めを行うことが可能である。別の選択的な構成例では、クレーンまたはこれに類似する装置に、振動プレート１３が作動可能に装着され、後述するように、トレンチボックス及びその下方の掘削によって得られる空間内に締め固めのエネルギを伝えて締め固めを行うべく、掘削深度に応じて下降される。これにより、擁壁を構築する際に、さまざまな向きの深度で地盤１２の特性を改善することが可能となる。このような締め固めの手法により、現場の作業者は、例えば締め固めや掘削を行う場所の近くで障害を発見した場合など、必要に応じて容易に対応処置を行うことができる。

通常の作業の際、締め固めの装置１９は、締め固めようとする地盤１２の対象範囲の上方に配置することが可能であり、構築しようとする擁壁の軸線に概ね沿って配置される。次に、締め固めの装置１９が作動すると、振動プレート１３が対象範囲を丹念且つ力強くたたき、打ち、締め固める。対象範囲の地盤１２が十分に締め固められたことを確認すると、締め固めの装置１９は別の対象範囲に移動し、作業が繰り返される。このような作業は区域全体にわたって行われる。ここで用いている「区域」という用語は、表面において境界が画定された場所のことであり、形成しようとする擁壁の外形の幅と長さとに概ね一致する。このような区域には、締め固めの装置１９によって締め固められる地盤１２が含まれる。このような締め固め工法は３次元で作用が及ぶものであって、擁壁の外形に沿う面も締め固められる。

締め固めは、所望の地盤１２の特性が得られるまで継続して行うことが可能である。そのような特性の１つは、最大密度に対する実密度の比率である締め固め度である。締め固め度は、締め固めの後に現場で計測された密度を、実験室で計測された同様の地盤の実験値と比較したものである。いくつかの構成では、比較対象となる所定の地盤についての標準プロクタ（Proctor）密度と比較した場合に、締め固めによって、約９０％〜約１００％の締め固め度を得ることができる。

擁壁の構築方法には、一例を図１Ａ及び図３に示した工程ｃ）も含まれ、この工程ｃ)は、工程ｂ）で締め固められた区域において、初期深度２０まで地盤１２を掘削することにより、壁付き凹所２２を形成する工程である。この壁付き凹所２２は、底面２４と側面２６とを備えている。

地盤１２の掘削は、任意の適切な装置を用いて完了することができる。図６には、そのような装置の一例として、掘削機具１７が示されている。このような装置は、上述した更に大きなシステムの一部として用いることが可能である。この掘削装置は、工程ｂ）に関して説明したようにして締め固められた区域の地盤１２を掘削するために用いることができる。掘削装置は、ショベル、掘削機、スコップ、金ごて、浚渫機などの公知の任意の装置とすることが可能であり、機械式、空気圧式及び液圧式のいずれか、またはその組み合わせとすることができる。実施可能な一構成例として、図７に例示するように、水噴射など、ホース２３からの供給による流体噴射２１によって掘削を行うことが可能である。掘削しようとする区域の地盤１２に向け、加圧して流体噴射２１を行うことにより、掘削しようとする地盤の土砂が液状化し、一種のスラリ２５が形成される。その後、例えば負圧ホース２７を用い、壁付き凹所２２からスラリ２５を吸引または除去することができる。このような手法により、後に続く地盤１２の層を掘削することが可能となり、現場の作業スペースが限られて機械式または液圧式の掘削器具を用いることができない場合には極めて実用的である。掘削しようとする地盤１２の中に、識別が困難であるか、または十分に識別できない障害物が多数埋まっているような場合にも、このような手法は同様に実用的である。また、このような手法を用いた掘削により、既存の地下構造物の下方に、当該構造物の解体を要することなく、トンネルを形成することが可能となる。

図３に戻ると、ステップｂ）で対象となる区域の地盤１２を締め固めた後は、地盤１２を掘削することが可能になると共に、周囲の側面２６が壁付き凹所２２内に崩れ込む危険性が大幅に減少する。掘削は初期深度２０まで行われるが、この初期深度２０は、例えば約２ｍ〜約３ｍの範囲で変更することが可能である。初期深度２０は、第１掘削段階における底部の位置に相当する。後述するように、複数回にわたって掘削が行われるに従い、初期深度２０は、実施される掘削段階の数に対応して、異なるｎ個の中間深度に置き換わっていく。掘削が行われることにより壁付き凹所２２が形成され、掘削により形成される壁付き凹所２２は、任意の立て坑、クレータ、穴、窪みなどとすることができる。締め固め及び掘削が繰り返し行われるに従い、壁付き凹所２２の形状が変化し、具体的には次第に深くなっていく。但し、それぞれの掘削の後、壁付き凹所２２は、そのときの掘削段階において壁付き凹所２２の底部となる底面２４を有することになり、この底面２４は、実質的に平坦であってもよいし、でこぼこの面であってもよい。壁付き凹所２２は、側部に側面２６を有し、これら側面２６も各掘削段階において下降していくことになるが、上述した区域の周辺の地盤１２に対して締め固めが行われているため、側面２６は極めて安定した状態とすることができる。側面２６は、掘削によって露出した、締め固められた地盤１２からなる。いくつかの構成例として、プラスチック製または木製のシート材といった覆いを側面２６に付加してもよい。

いくつかの選択的な構成例として、擁壁の経費及び効果を可能な限り最適化するため、側面２６を支保構造体２９で補強または支持するのが望ましい。支保構造体２９はさまざまな形態とすることができる。そのような形態の１つは、鋼製プレート、及び「ケーソン」として知られる鋼製ボックスまたはシートパイルボックスの少なくとも一方からなるものであって、これらは一時的に設置することができる。これら鋼製プレート及びケーソンは、深さを約１ｍ〜３ｍの範囲で変更することが可能である。多くの場合、これらの支保構造体２９は、第１掘削段階の間にのみ、安定化のために設置される。このような支保構造体２９の設置の一例として、約１ｍの深度まで掘削が行われた後に、ケーソンが地中に押し込まれ、次の締め固め及び掘削が開始される。ケーソンは、必要に応じ、材料や大量の土砂を支えて圧力に耐えるように補強された基本的に大きな鋼製の箱体である。支保構造体２９の設置の別の一例として、掘削を行うと共に、掘削中にケーソンを設置するようにしてもよい。

擁壁の構築方法には、一例を図１Ａ及び図３に示した工程ｄ）も含まれ、この工程ｄ)は、壁付き凹所２２の底面２４を締め固めた後、締め固めた底面２４において地盤１２を掘削する工程である。底面２４の締め固めは、工程ｂ）に関して上述したようにして行うことができる。締め固めは初期深度２０において行われるので、適切な締め固め装置を用いて作業を完了することができる。このような装置の一例には、上述したような掘削機具が含まれ、振動プレートを掘削機具と交換して締め固めに用いることができる。底面２４の締め固めにより、上述した対象の区域における締め固めと同様の効果が得られる。より具体的には、例えば振動力１１のような締め固め力の印加により、締め固められた底面２４の下方及びその周辺の地盤１２の密度が増す。このような影響の範囲は図３に例示されており、密度の増した地盤１２が網掛け線によって示されている。このような高密度化により、壁付き凹所２２の下方及び周辺の地盤１２が安定化し、掘削が容易になると共に、構築された擁壁に対する荷重を軽減することが可能となる。

底面２４が十分に締め固められると、その後、締め固められた地盤１２が掘削されることによって壁付き凹所２２がより深くなり、更に継続して掘削が行われる。工程ｄ）において用いる「その後」という用語は、締め固め工程及び掘削工程の連続した状態を示すものである。例えば、締め固め作業は掘削作業の前に行われ、このような一連の作業は、後述するように、締め固め及び掘削が不要となるまで、同じ順序で繰り返し行われる。この一連の作業の繰り返し回数は限定されるものではなく、締め固め及び掘削が行われる地盤１２の特性、掘削の最終深度、現場の作業規制などを含む、さまざまな要素に基づいて決定することができる。

擁壁の構築方法には、一例を図１Ａ、図３及び図４に示した工程ｅ）も含まれ、この工程ｅ)は、壁付き凹所２２の深度が最終深度に達するまで、行程ｄ）の締め固め及び掘削を繰り返す工程である。第１掘削段階での掘削が行われると、図３に基づき上述したように、掘削によって形成された底面２４の締め固めを、適切な締め固め装置で開始することが可能となる。この底面２４が締め固められると、次の段階まで掘削を行うことが可能となり、掘削段階毎に個別の底面２４が得られる。必要に応じ、鋼製プレートのような支保構造体２９を側面２６に配置して保持することにより、地盤１２を一時的に支え、掘削の進行に従い、掘削装置に追従して移動させるようにしてもよい。掘削装置は、例えばケーソンの下方などの側面２６を掘削することも可能であって、これにより、支保構造体２９を地中に打ち込むことなく容易に下降させることが可能となり、騒音を低減することができる。

従って、所望の掘削深度、または最終深度に達するまで、上述したような締め固め及び掘削の手法をどのように繰り返すかが明らかとなった。最終深度２８の位置の一例は図５に示されている。最終深度２８は任意の値とすることが可能であり、主として現場の必要条件と制限とに依存したものとなる。一例として、最終深度２８の範囲は、約４ｍ〜約１２ｍとすることができる。いくつかの選択的な構成例において、隣接する掘削現場の深度より深い最終深度２８とすることにより、構築される擁壁に何らかの受動的抵抗力が与えられる。ときには、掘削の深度より下方には僅かな根入れ深さしか必要とされない場合もある。締め固め及び掘削の周期をさまざまに異ならせることが可能であることは明らかである。例えば、まず初めに、深く長い距離にわたって締め固めを行い、次に第１の掘削を行い、更に、地盤１２が十分な深さまで締め固められていることから、第１の掘削後に締め固めを実施せずに第２の掘削を行うことも可能である。このように、締め固め作業を終える度に、直ちに掘削作業を行う必要はないし、それぞれの掘削作業の直前に常に締め固め作業を必要とするわけでもない。

擁壁の構築方法には、一例を図１Ａ及び図５に示した工程ｆ）も含まれ、この工程ｆ)は、壁付き凹所２２の少なくとも一部にセメント状の材料１１０を充填し、擁壁を形成する工程である。地盤１２が最終深度２８まで掘削されれば、擁壁が容易に構築される。工程ｆ）の説明で用いる「充填」という用語は、セメント状の材料１１０を壁付き凹所２２内に加える何らかの作業を示すものである。図５には、セメント状の材料１１０で完全に満たされた壁付き凹所２２の一例を示しているが、壁付き凹所２２の一部のみに充填するようにしてもよい。例えば、後述するように、構築した擁壁上に別の構造物を設置しようとする場合、壁付き凹所２２の部分的な充填が必要となることがある。工程ｆ）で用いる「セメント状の材料」１１０は、時間の経過と共に硬化する任意の流動性材料とすることが可能である。これに代え、石、砂利、材木、フレーム、金属などの、従来から用いられている非流動性材料で擁壁を構築することも可能である。

工程ｆ）の一例について以下に説明する。セメント状の材料からなる擁壁を形成するための、壁付き凹所２２へのセメント状の材料１１０の注入による充填には、上述したシステムの一部とすることが可能な充填装置を用いることができる。充填装置には、固まる前のコンクリートやセメントなどを壁付き凹所２２に打設可能な公知の任意の裏込め装置を用いることが可能である。比較的深い最終深度２８（即ち、約８ｍ程度）である場合、大量のセメント状の材料１１０の注入により、掘削した区域の最終深度２８にある底面２４を、落下時の衝撃で更に締め固めることができる。使用するセメント状の材料１１０の種類は、約０．５ＭＰａ〜約６０ＭＰａの範囲の強度を有したコンクリートとすることができる。この強度は、擁壁の使用目的に応じて変更することが可能である。例えば、保持された地盤１２によって生成される荷重のみを支えるのに擁壁が用いられる場合は、約０．２ＭＰａ〜約１５ＭＰａの範囲の強度とすることができる。例えば、輸送路に隣接して擁壁が設けられる場合、約１５ＭＰａ〜約３０ＭＰａの範囲の強度とすることができる。このような擁壁は、鉄道線路の近くに配置することが可能であり、列車が通過する線路用の盛り土を安定化するために用いることができる。更に別の例では、構造物または重量物用に一時的または恒久的な基礎として擁壁を用いる場合、約２０ＭＰａ〜約５０ＭＰａの範囲の強度とすることができる。注入により形成される擁壁の厚みや、必要とされるコンクリートの強度は、地盤１２の土砂の量、支えようとする荷重、現場の地盤１２の状態、擁壁の使用目的などといったさまざまな要素に応じて変更することができる。

セメント状の材料からなる擁壁の使用は、周囲の物質の保持に加えて、遮水性を有した防壁としても機能する必要がある場合に有効である。例えば、地下水流、湿潤な地盤、スラリ状廃棄物、液体、もしくは汚染された地盤が存在する場合、または擁壁が埋め立て地に隣接して設けられるか、もしくはダムとして機能する場合がこれに該当する。このような擁壁により、移動しようとするスラリ状廃棄物の安定化、堤防の封止、或いは地滑り箇所の保全を行うことができる。一般的に、シートパイルの壁は接合部分を有するため、遮水性が十分ではない。しかしながら、セメント状の材料からなる厚い擁壁は遮水性を持たせることが可能である、このような遮水性を強化するため、例えば高分子添加剤のような化学添加剤をセメント状の材料の混合物に添加してもよい。また、セメント状の材料の注入前または注入後に設けることが可能な内張材またはジオメンブレンにより、擁壁の遮水性を強化することが可能である。

セメント状の材料からなる擁壁の厚みにより、擁壁は断熱体としても良好に機能し、現場周辺から保持している地盤１２に伝達されうる低温を遮断する。厚みは擁壁の外形に対応するものであるが、厚みの範囲の一例は、約１ｍ〜約６ｍである。このような厚みにより、保持している地盤１２の凍結を防止すると共に、凍結による予測不能の応力が擁壁の全深度にわたって生じるのを良好に防止することができる。これは、熱伝導体として機能することによって、保持している地盤の土砂に低温が伝わるような金属製のシートパイルからなる擁壁とは全く異なるものである。擁壁を構築することにより、擁壁の所望の側の地盤１２を掘削することが可能となる。

上述した擁壁の構築方法及びシステムをさまざまな形式の擁壁の形成に適用可能であることは理解しうるものであり、そのいくつかについて、以下に説明すると共に図に例示する。これらの擁壁は、「マッシーフ（massifs）」または「マス（masses）」と称することもあり、本発明者の名前と共に用い、例えば「ガルツォンマッシーフ（Garzon massifs）」または「ガルツォンマス（Garzon masses）」と称することもある。

図８は、コンクリートブロック３０からなる柱の間に場所打ち壁１４０が介装されたサンドイッチ状構造体を上部に有する擁壁１０（或いは単に壁１０）の一例を示している。これに代え、コンクリートブロック３０からなる柱を垂直方向に積み重ねた後、コンクリートの注入により壁１４０を形成することも可能である。このようなサンドイッチ状の擁壁１０の構成は、一方の側または両側に、固まる前のコンクリートを注入する地盤１２がない場合、またはタイバックのような補強部材４０を支える地盤１２がない場合に用いることが可能である。この構成におけるコンクリートブロック３０は、アンカ４０を支持するために用いることが可能であり、アンカ４０の高さに達するまでコンクリートブロック３０が垂直方向に積み重ねられる。アンカ４０は、補強用バー、鉄筋、鋼線、またはプラスチックケーブルなど、擁壁１０を支える任意の部材とすることができる。

図９は、もう１つの例を示しており、比較的高い土地が隣接している場合の擁壁１０を示すものである。一般的な作業では、約２．４ｍの深さの支保ボックスまたは鋼製のケーソンが速やかに地盤１２中に押し込まれて設置されることにより、掘削が開始された際に地盤１２の壁が一時的に補強される。この方法は、例えば擁壁１０が鉄道または盛土道に隣接している場合に特に有用である。図１に例示した擁壁１０と同様に、この方法ではアンカ４０をコンクリートブロック３０の高さに設けて擁壁１０を補強することが可能である。次に、支保ボックスがある部分の掘削された領域に注入を行うことにより、別のプレキャスト式の壁１４０を形成することができる。

図１０は、更に別の例を示しており、この例では、擁壁１０が、その上部に設けられたプレキャスト式の壁１４０のための基礎壁として使用可能となっている。このような構成は、プレキャスト式の壁１４０が必要とされているものの、地盤１２の特性がプレキャスト式の壁１４０を支持するには不十分である場合に適している。従って、擁壁１０は、プレキャスト式の壁１４０のための基礎として機能する。プレキャスト式の壁１４０は、選択的に、タイバック４０、アンカ、或いは補強土（ジオメンブレン、または地盤に強度を与えるメッシュを形成するプラスチックシートなど）を用いて補強してもよい。このような構成では、擁壁１０が「アンカマス」として知られているものであってもよい。

図１１及び図１２は、別の例を示しており、擁壁１０は、鉛直アンカ５０、及び例えば支持杭のような鉛直杭７０の少なくとも一方と共に用いられる。鉛直アンカ５０は、保持している地盤１２の土砂の質量によって生じるモーメントを相殺することにより、擁壁１０にモーメントに関する安定性を与える。鉛直アンカ５０は、安全面の要素を満たすために用いられることが多い。別の形態の補強を行うことも可能である。例えば、鉛直杭７０は、擁壁１０の下端部近傍に安定性を与えることで、保持している地盤１２の土砂の質量が引き起こす回転モーメントにより擁壁１０の下端部周りに発生する応力によって生じる可能性のある液状化力を相殺する。また、選択的に、最終深度より下方に挿入した石により鉛直杭７０を形成することも可能であり、この石は、固まる前の注入コンクリートを通過して、柔らかな地盤の中に容易に挿入される。補強の別の例には、擁壁１０に水平に取り付けてデッドマンまで延設し固定することが可能な、金属製の円筒またはＨ型鋼のようなタイバックアンカ４０が含まれる。鉛直アンカ５０は、コンクリートの注入前または注入後に、掘削区域に追加することができる。また、別の例として、鉛直アンカ５０は、比較的薄い擁壁１０に更なる安定性を与えことも可能であり、それによって擁壁１０に剪断強度及びモーメントに対する強度を与えることができる。軟弱な鋭敏粘土上に擁壁１０がある場合には、固まる前の打設コンクリートの内側に埋設杭７０を設けることにより、擁壁の下端部及びその周辺の粘土に対する応力の印加を抑制し、粘土の可塑化及び液状化を防止して、好ましくない退行性地滑りの発生を防止することができる。

図１３は、擁壁１０の更に別の例を示しており、この擁壁１０は、ブロック３０、鉛直アンカ５０及び補強土５２の少なくとも１つと組み合わせて用いられる。補強土５２は、剪断補強材及び引張補強材を有した任意の摩擦性裏込め土とすることが可能であり、自立性を有するように地盤１２に安定性を加えるものであって、締め固めてもよい。補強土５２には、金属片、メッシュ、ジオテキスタイルのさまざまなシートからなる布、或いは地盤１２に安定性を与えるような同様の材料もしくは部材を含めることができる。

図１４は、擁壁１０の更に別の例を示しており、傾斜グラウトアンカ６０及びマイクロパイルの少なくとも一方と共に鉛直アンカ５０が用いられることにより、擁壁１０に更なる安定性を与えている。傾斜グラウトアンカ６０は、岩盤、漂礫土または高密度地層の中に、任意の適切な角度で設けることが可能である。鉛直アンカ５０は、傾斜グラウトアンカ６０にに加えて固定を行うものであって、デッドマンや傾斜アンカを設置するのに十分な余地がない場合に好適である。

図１５は、擁壁１０の更に別の例を示しており、橋梁などの既存構造物１２４と、これから建設する新構造物１２６との間に擁壁１０が設けられる。このような選択的構成においては、擁壁１０及び鉛直アンカ５０の少なくとも一方を、既存構造物１２４に固定することができる。また、任意の構成として、現場の掘削面より下方の地盤１２中に擁壁１０を埋設することにより、擁壁下端部を支持する土砂の受動的な抵抗力を高めることができる。このような擁壁１０の構成は、既存構造物１２４と新構造物１２６との間に限られたスペースしかなく、限られた幅しか擁壁１０の構築に利用することができない場合に好適である。鉛直アンカ５０は、既存構造物の上部で擁壁１０を固定することができるよう、固まる前の打設コンクリート内に鉛直アンカ５０を導入するようにしてもよい。

このような擁壁１０では、上部基礎面１２８のように、作業用の幅を擁壁１０の頂部に確保することができ、削岩及びグラウチングを行う設備、ポンプ機構、計測及び監視用設備などの小型の装備からなる物を通路に沿って車両で移動することができる。上部基礎面１２８の幅は約１ｍ〜約６ｍとすることができる。また、上部基礎面１２８は、擁壁上端に設けられるフェンスのほか、新たにカバーやその他の保護構造を設置して固定するためのプラットフォームとなる。例えば橋梁の修復で、一方の側の交通を維持しつつ他方の側を取り壊して修復する必要がある場合のように、擁壁１０の一方の側で掘削を行い、次に他方の側で掘削を行おうとする場合、単一の擁壁１０が両方の状況に用いられ、反転して作用する力を受け止めることになる。

図１６は、擁壁１０の更に別の例を示しており、複数の擁壁１０が設置されることにより、極めて強固な基礎が得られる。このような擁壁１０の構成は、もともと液状化しやすい地盤に対して有効であり、或いは軟弱な地盤の上で流体的に制御された浮遊構造物を可能とする上で有効である。また、このような構成は、例えば地震の発生によって地盤が液状化するおそれがある地域のように、基礎に更なる支持や補強が必要とされる場合にも有効である。更に、複数の擁壁１０を用いることで、巨大で極めて重厚な単一の擁壁１０を設ける必要性を減らし、コンクリートの使用量を低減すると共に、局所的に生じる荷重を低減することが可能となる。図１６には３つの擁壁１０を用いた例を示しているが、これより多いまたは少ない数の擁壁１０を用いることも可能であることがわかる。

擁壁１０に応じて画成される区域の地盤１２は、前述したようにして締め固められ、掘削され、充填を行うことができる。擁壁１０同士の間の領域の掘削が、擁壁１０の深度より浅い深度まで行われることにより、回転力及び剪断力に抗するモーメント及びその他の支持が擁壁１０によって得られる。擁壁１０が打設された後、鉛直柱７２を挿入して擁壁１０の下端部に安定性を与えることにより、土圧に対抗する剪断抵抗を増大させることが可能である。任意の構成として、対応する擁壁１０の深度より下方まで鉛直柱７２を打ち込むようにしてもよい。鉛直柱７２は、アンカ４０を用い、固化した擁壁１０内に保持することが可能であり、アンカ４０は固化する前の打設コンクリート内に挿入される。鉛直柱７２は、固化する前の打設コンクリート内に挿入され、掘削を行う位置となる鉛直柱７２の少なくとも一部には、発泡ポリスチレンのカバーが設けられるようにしてもよい。この発泡体のカバーは、打設コンクリートが少なくとも部分的に固化した時点で、鋼製水平ビーム８０を連結するために取り去るようにしてもよい。また、打設コンクリートが固化する前に、さまざまな掘削深度で、鋼製水平ビーム８０を挿入し、２以上の鉛直柱７２を連結するようにしてもよい。これらの鋼製水平ビーム８０は、鉛直柱７２を介して擁壁１０を連結することで擁壁１０に更なる拘束力及び剪断抵抗を与え、これにより、必要な場合に鋼製水平ビーム８０が中間的基礎構造体となって、地盤から受ける力に屈しにくい構造的慣性を有した１つの大きな構造体を効果的に形成することができる。

鋼製水平ビーム８０の挿入について説明する。まず、鋼製水平ビーム８０を掘削場所の適切な深度まで降下させ、その両端を、対応する鉛直柱７２または擁壁１０に溶接またはボルト留めする。これに代えて、擁壁１０内に鋼管などの目印を残すか或いは目印を設けた状態で打設コンクリートが固化した後、ドリルで穴を開けて鋼製水平ビーム８０を設けるようにしてもよい。また、好ましくは、補強用ロッドまたは鉛直アンカ５０を擁壁１０中に設け、上述したように更なる安定性を得るようにしてもよい。

従って、全体的に結合されて安定化した擁壁を構築し、液状化や周囲の地面の変動が生じにくい地盤を得ることを目的とし、擁壁１０、鋼製水平ビーム８０及び鉛直柱７２の構成により、掘削を深く行って、擁壁１０の間の地盤の整備及び高密度化を行うことができることがわかる。構造物の周囲の地盤が変動しようとしても、このような擁壁１０の構成により、擁壁１０によって保持された地盤の変動が防止され、構造物自体の変動も大幅に抑制することが可能となる。

また、任意の構成として、少なくとも１つの基礎ビーム９０を、擁壁１０間で当該擁壁１０の上端に渡して設け、最終的に基礎ビーム９０の上に設置する構造物の基本的な支持を行うようにしてもよい。基礎ビーム９０は、任意のビーム（即ち、Ｉ型ビーム、Ｈ型ビーム、Ｚ型ビーム、鉄筋コンクリートビーム、プリキャスト鉄筋コンクリートビーム、現場打ち鉄筋コンクリートビームなど）とすることが可能である。基礎ビーム９０は、適切な鉛直アンカまたは水平アンカを用い、擁壁１０に固定されているのが好ましい。

最終的に、擁壁１０の間の掘削区域は、適切に整えられた土砂及び材料の少なくとも一方を用いて埋め戻され、埋め戻しに用いる材料は、液状化に対する安定性を有するように徐々に高密度化して整っていくようにしてもよい。

図１７は、図１６に示した構成を例示する平面図（即ち、上方から見た図）である。複数の基礎ビーム９０が擁壁１０を横切るように示されている。溶接またはボルト留めされた鋼製ビーム８０は、擁壁１０内で固定されたアンカ４０に連結された状態で示されている。鉛直アンカ５０は、擁壁１０内で下方に延びるているように示されている。従って、複数の基礎ビーム９０が複数の擁壁１０を横切って設けられる場合に、当該基礎ビーム９０が、その上に立設された構造物をどのようにして支持することができるかは明らかである。

図１８及び図１９は、複数の擁壁１０の更に別の構成例を示す平面図（即ち、上方から見た図）及び立面図である。これらの「セル型」または「クリブ状」の構造は、さまざまな地盤状態に適しており、個々の小室１００による土圧の均一化、或いは個々の小室１００における土圧の均一化が可能である。また、小室１００の１つから、それとは別の小室１００に対して、環境中または地盤中の汚染物質を隔離する必要がある場合にも有用である。この構造体の下部は、遮水性の地盤１２または高密度の地盤１２の中に配置されるのが好ましい。この構造体の残りの部分は、処置の難しい空隙のある地盤１３５に配置することができる。下部とそれ以外の部分とを異なる地盤に配置することにより、安定性の確保及び汚染抑制の少なくとも一方を行うことが可能となる。

各小室１００は、壁１０が交差することによって形成され、壁１０のそれぞれは、上述したようにして形成することができる。小室１００のそれぞれは互いに異なっており、このことは、小室１００のそれぞれは異なる深度まで掘削されること、内部に含まれる土砂及び材料の少なくとも一方が異なること、並びに固定及び支持の少なくとも一方が異なる方法で行われることの少なくとも１つを意味する。実施可能な一構成例では、隣り合う小室１００が、例えば海水などの液体を収容している。隣り合う小室１００が連通していることにより、一方の小室１００内の海水のレベルが上昇すると、双方の小室１００において海水のレベルが自動的に新たなレベルに調整される。従って、隣り合う小室１００が、水位の変化に対してどのように自動的且つ速やかに適応し、これらの上に設置される構造物に安定性を与えるかは明らかである。別の例として、各小室１００内を加圧するユニットが、小室１００内の圧力及び水位の少なくとも一方を調整して各小室１００に対する荷重配分を修正することにより、これらの上に設置される構造物を容易に水平に維持することができる。また、さまざまな深さまたは密度の地盤についても同様の調整を自動的に実行可能であることがわかる。

図２０は、擁壁１０の別の使用目的の一例を示している。擁壁１０には、上部基礎面１２８が形成されており、この上部基礎面１２８は、当該上部基礎面１２８に付加される直立構造物１２７を支持することが可能である。また、上部基礎面１２８は、その上で車両または設備を移動可能な通路を設けることもできる。実施可能な一構成例として、直立構造物１２７は、２以上の擁壁１０にアンカ固定されるようにしてもよい。

図２１は、擁壁１０の構成の別の一例を示している。掘削現場の両側において地盤１２を保持するために２つの擁壁１０が用いられている。擁壁１０はそれぞれ同じであってもよいし、異なっていてもよい。例えば、一方の擁壁１０の高さは、他方の高さより高くすることが可能である。また、このような擁壁１０は、掘削現場を取り囲むように設けることも可能であり、そのような構成における擁壁１０は、矩形またはその他の閉じた形状を形成するように互いに連結される。

本発明による方法及びシステムは、効率的で迅速且つ安価に擁壁を構築することができるという利点がある。また、本発明の方法により、公知の方法に比べて騒音が少なく、且つ迅速に擁壁１０を構築することが可能となり、周辺の住民に迷惑をかけずに、夜間に擁壁１０を形成することが可能である。多くの場合、擁壁１０は、約２時間でセメント状の材料を注入することができる。他の種類のコンクリートに比べて安価な比較的低強度のコンクリートで擁壁を構築することが可能であるため、擁壁１０のコスト削減効果をより一層大きなものとすることができる。

従来の擁壁を用いた場合、擁壁に対して作用する土圧の全てについて、アンカや杭などの、擁壁とは別個の部材により支える必要がある。これに対し、締め固め及び掘削を繰り返し行うことにより、構築された擁壁は自立可能となり、水平方向の力及び回転力に適切に対抗することが可能となる。現場に既にある機具を用いるなどして行うことが可能な締め固めの方法は、締め固めを局所的に行うこと、即ち必要なところだけを締め固めることが可能となり、作業時間及びコストを更に低減することができる。このような締め固めにより、
１）掘削の際の地盤を安定化させ、掘削時間及び安全性を改善することができ、
２）構築しようとする擁壁周辺の地盤を高密度化して、擁壁の抵抗能力を改善できる。
という２つの作用効果が得られる。

更に、本発明の方法で構築された擁壁１０の利点は、その厚みにある。厚いコンクリート製の擁壁１０は、断熱体として機能し、寒冷な気候において地盤が凍結する可能性を低減し、保持した地盤における凍結及び解凍の繰り返しによる応力の発生を防止することができる。事実、擁壁１０の通常の最小限の厚みは、低温が擁壁１０を貫通して擁壁１０の後方で凍結が生じるのを防止する上で十分な厚みである。これは、熱伝導体として機能して、保持している地盤に低温を伝達する鋼製のシートパイルからなる擁壁とは全く異なるものである。

締め固めを掘削前及び掘削中に行えるので、このような厚みのある断熱壁は、部分的に形成可能であり、周辺の土砂の柱を安定化することにより、擁壁に対して作用する荷重を軽減することができる。このような締め固め及びそれに伴う地盤の安定化により、別の種類のコンクリートに比べて一般的に安価な、比較的強度の低いコンクリートを使用することが可能となる。

更に、地盤の締め固めにより、地盤の密度及び安定性を高めるといった利点があり、これらは、例えば重機ローラなど、掘削には不適切な手法による公知の締め固めでは得ることができない。

また、本発明の方法によれば、掘削と共に締め固めを繰り返し行うことにより、現場の作業者は、新たに掘削を行う区域の処理を行う前に、掘削した箇所の処理を終えることができ、擁壁１０の安定性が増すと共に、作業者が現場の地盤状態に適応可能となるので、不明であった地盤状態及び障害の少なくとも一方に速やかに対応することが可能となる。従って、作業者は、必要に応じ、例えば追加のアンカ設置やモーメント対策を迅速に行うことにより、さまざまな要因や応力に対して迅速且つ容易に対策を講じることができる。また、実行される締め固め及び掘削により、鉛直アンカ、水平アンカまたはグラウトアンカを擁壁１０中に容易に挿入することが可能となり、必要に応じてプレストレスを与えることが可能である。

現場での補強及び修正を補助するもう１つの要素は、擁壁１０の選択的に厚くした厚みにある。擁壁を構築してしまうと更に掘削を行うことが困難となる場合が多い従来の擁壁とは異なり、広大な上部基礎面により、車両や別の設備を擁壁１０の上部に保持することが可能であり、作業者が擁壁１０に穴を開けて下方に別の壁を組み込んだり、水をくみ出したり、材料を注入したり、或いはその他必要な作業を行ったりすることができる。このような上部基礎面により、直立構造物を支持することも可能であり、設置に経費がかかるような極めて大きな幅を有した基礎支持体を設ける必要性が減少する。

接合部を有することによって漏洩が生じる公知のシートパイル及びベルリンの壁の少なくとも一方を用いる方法に比べ、中実のコンクリート製の擁壁１０は優れた遮水性を有している。このことは、上述したように擁壁１０が交差して小室１００を形成する場合に特に有効であって、このようなセル型構造により、汚染物質、液体、土砂などを必要に応じて分離することができる。

また、擁壁１０は、鉄道または盛土道が損壊し、公知のシステムによる作業を行うには十分な余地がないような現場において、容易に構築することが可能である。地滑りや損壊の後で危険な状態にある可能性がある地盤を安定化させるため、及び保持する地盤を補強するために擁壁１０を構築することが可能であり、盛土が再び損壊する可能性を低減することができる。

上述した擁壁１０は、近隣の資産に対する干渉を避ける必要があるような地域にも構築することが可能である。また、擁壁１０は、回避したり取り除いたりすることができないような、でこぼこの地下岩盤が存在する場合にも好適である。コンクリート打設を適用することができることから、このようなでこぼこの岩盤に擁壁１０を安定して設置することが可能となり、地盤に対して十分な保持を行うことができる。

更に、複数の擁壁１０とすることにより、地盤の液状化や極めて大きな局所的荷重を生じる可能性のある重厚な擁壁の構築を必要とすることなく、広大な掘削区域に顕著な安定性をもたらすことができる。このような間隔を開けた配置構造により、擁壁１０の間に掛け渡された基礎ビーム９０の配置が可能となり、上部に立設される任意の構造物を支持する付加的な横方向支持構造が得られる。

また、擁壁１０は、他にも利点があるものの、以下のような利点がある。
１）工業技術設計基準に加え、適用しうる規約にも適合した一時的または恒久的構造物とすることができる。
２）地下漏出物の堰として機能することにより、環境への影響を最小限にして、水流を封じ込めたり囲い込んだりすることができる。
３）不安定な斜面を安定化し、修復を可能とする。
４）鉄道及び盛土道の不安定な状態を速やか且つ適切に調整し、安定した状態とすることができる。
５）既存の物資供給ラインを妨げることなく構築が可能である。
６）不飽和状態または地下水位より低い状態にある、最大限の土砂及び高破砕岩の少なくとも一方と共に用いることが可能である。
７）約６０ＭＰａから約１ＭＰａ以下までの範囲の強度のさまざまな種類のコンクリートで形成することが可能である。
８）鋼、プラスチックもしくはロープを用いたケージ、及びプラスチックもしくは鋼製の繊維もしくはメッシュにより補強を行うことが可能である。
９）溶接または接着されてコンクリートとの接合を容易にするアンカヘッドを用い、遮水性の平坦な堰板を組み込むことが可能である。
１０）擁壁に用いるコンクリートは、空気封入性、遮水性、流動性及び作業性、早強性などを高める添加物を含んでいてもよい。
１１）擁壁に用いるコンクリートは、セメント砂、砂利及び水をさまざまな比率で適切に混合したもの、またはセメントグラウト及び丸石の少なくとも一方からなるものとすることができる。
１２）擁壁の上流側、中央または下流側の部分にコンクリートを打設する前または後に導入される杭またはアンカロッドを組み込むことにより、擁壁の安定性を更に高めることが可能である。
１３）コンクリートに併せて、杭、及び圧力グラウチングを行った鉛直または傾斜アンカロッドの少なくとも一方を用いることにより、特定の地盤条件及び荷重条件に良好に適合させることができる。
１４）補強土を擁壁と共に用いることにより、土留め能力及び負担荷重を改善することが可能である。

添付の特許請求の範囲に規定するような発明の範囲から逸脱することなく、上述した構成にさまざまな変更を行うことが可能であることは当然である。

Claims (22)

1. セメント状の材料からなる擁壁を構築するための方法であって、
   ａ）構築しようとする擁壁の外形を地盤の表面に画定し、掘削される地盤の区域を前記外形により定める工程と、
   ｂ）前記区域を締め固めることにより、前記区域の下方及びその周辺の地盤の密度を高める工程と、
   ｃ）前記工程ｂ）で締め固めた区域において初期深度まで地盤を掘削することにより、底面及び側面からなる壁付き凹所を形成する工程と、
   ｄ）前記壁付き凹所の前記底面を締め固めた後、締め固めた前記底面の地盤を掘削する工程と、
   ｅ）前記壁付き凹所の深度が最終深度に達するまで、前記工程ｄ）を繰り返す工程と、
   ｆ）前記壁付き凹所の少なくとも一部にセメント状の材料を充填することにより、前記擁壁を形成する工程と
   を備えることを特徴とする方法。
2. 前記工程ｂ）及び前記工程ｄ）における締め固めは振動力の印加により行うことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記振動力は、約０．５Ｇ〜約５Ｇの加速度で印加されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記振動力は、振動プレートを用いて印加されることを特徴とする請求項２または３に記載の方法。
5. 液圧回路に取り付けられた掘削機具を前記振動プレートに交換する工程を備えることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記工程ｂ）は、前記区域の周辺の地盤を締め固める工程を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
7. 前記工程ｃ）は、支保構造体を用いて前記側面を支持する工程を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
8. 前記工程ｃ）は、掘削を行いながら、前記支保構造体を用いて前記側面を支持する工程を更に備えることを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記支保構造体は、鋼製のケーソンであることを特徴とする請求項７または８に記載の方法。
10. 前記工程ｂ）は、前記区域の下方の地盤において、最大密度に対する実密度の比率である締め固め度が約９０％〜約１００％となるまで、前記区域を締め固める工程を更に備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
11. 前記初期深度は、約２ｍ〜約３ｍであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
12. 前記最終深度は、約４ｍ〜約１２ｍであることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。
13. 前記擁壁の外形は、約１ｍ〜約６ｍの幅を有することを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の方法。
14. 前記工程ｆ）は、形成された擁壁を、前記壁付き凹所の周辺の地盤中においてアンカで固定する工程を備えることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の方法。
15. 前記工程ｃ）及び前記工程ｄ）は、流体を吹き付けて地盤を掘削することにより、スラリを形成し、前記壁付き凹所から前記スラリを除去する工程を備えることを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の方法。
16. 請求項１〜１５のいずれかに記載の方法によって構築されることを特徴とする擁壁。
17. 上部基礎面を備え、前記上部基礎面に付加される直立構造物が前記上部基礎面によって支持されることを特徴とする請求項１６に記載の擁壁。
18. 前記上部基礎面には、前記上部基礎面上で使用される車両または設備のための通路が設けられることを特徴とする請求項１７に記載の擁壁。
19. 前記上部基礎面は、約１ｍ〜約６ｍの幅を有することを特徴とする請求項１７または１８に記載の擁壁。
20. 前記擁壁は地中構造壁として用いられ、前記セメント状の材料は、約２０ＭＰａ〜約５０ＭＰａの強度を有することを特徴とする請求項１７〜１９のいずれかに記載の擁壁。
21. 前記擁壁は土留め壁として用いられ、前記セメント状の材料は、約０．２ＭＰａ〜約１５ＭＰａの強度を有することを特徴とする請求項１７〜１９のいずれかに記載の擁壁。
22. 前記擁壁は輸送路に隣接して設けられ、前記セメント状の材料は、約１５ＭＰａ〜約３０ＭＰａの強度を有することを特徴とする請求項１７〜１９のいずれかに記載の擁壁。

Images