JP2019019633A - 連続地中壁の施工方法及び鋼管杭 - Google Patents

Abstract

【課題】産業廃棄物を生じることなく、高強度な連続地中壁を少ない作業工数と低コストで施工できる。【解決手段】連続地中壁Ｒの施工方法は、第一鋼管１と第二鋼管２を連続して交互に打設する鋼管打設工程と、第一鋼管１及び第二鋼管２内を掘削する掘削工程と、第一鋼管１内にコンクリートを充填しながらまたは充填した後に第一鋼管１を引き抜く第一固化材料充填工程と、第二鋼管２内にコンクリートを充填しながらまたは充填した後に第二鋼管２の外側に突出する爪部３によって第一杭１Ａａ、１Ａｂを乱しつつ第二鋼管２を引き抜く第二固化材料充填工程とを備えた。爪部３で第一杭１Ａａ、１Ａｂをかき乱しながら補充コンクリートによって第二杭２Ａａの両側部を第一杭１Ａａ、１Ａｂと連結した。【選択図】図７

Description

本発明はコンクリート等の固化材料からなる杭を地中で互いに連結して形成した連続地中壁の施工方法と、この連続地中壁の施工に用いる鋼管杭に関する。

従来、建築現場における構造物の施工方法として地下または地中に連続地中壁を構築することが知られている。また、止水壁として連続地中壁を構築することが知られている。
従来の連続地中壁の施工方法では、例えば掘削孔を所定間隔で地中に掘削して内部にコンクリートを充填し、これらのコンクリートが半硬化して自立できるようになると、その間に他の掘削孔を掘削してコンクリートを充填して、互いにオーバーラップさせて連続地中壁を構築している。掘削孔の崩壊防止のため、入口部分にケーシングを設置し掘削孔内にベントナイト液等を充満させている。

また、特許文献１に記載された止水壁の構築方法では、ケーシングによって削孔を行い、ケーシング内の土砂を排土しながら地中に挿入し、ケーシング内に鋼管杭を建て込む。孔内に固化材を注入しながらケーシングを引き抜き、固化材環を形成することで、２重構造の杭を先行杭として所定間隔を開けて打設する。更に、先行杭の間に固化材環をラップさせるように後行杭を形成することで連続地中壁を形成している。

特許文献２に記載された連続地中壁の構築方法では、軟弱地盤に掘削した縦孔内にケーシングを取り付けた止水用有底筒状体を挿入すると共に、有底筒状体を通して硬化性充填材を縦孔内に充填して２重構造の止水杭体を形成する。そして、隣り合う止水杭体相互が硬化性充填材の部分で重なるように連続する地中連続遮水壁を形成する。止水性有底筒状体の外周面に設けた硬化性充填材を残してケーシングを引き上げる。
しかも、止水性有底筒状体の外周面に設けた螺旋状撹拌部材で隣り合う止水杭体間の硬化性充填材を撹拌し、螺旋状撹拌部材を引き上げた後で硬化性充填材を硬化させて連続地中壁を構築している。

特開２００１−９００６０号公報 特開２０１２−２３７１３８号公報

ところで、ベントナイト液は連続地中壁の構築と共に汲み上げて再処理するが、再処理で生じるベントナイトは産業廃棄物として廃棄されるため環境に悪影響を与えていた。
また、特許文献１及び２に記載された連続地中壁の施工方法は鋼管以外にケーシングや螺旋状撹拌部材等が必要であり、作業工数が多いために手間がかかりコスト高になるという欠点があった。

そのため、本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、処理を伴う産業廃棄物を生じず、杭体も２重構造となることが無く、少ない作業工数と低コストで施工できるようにした連続地中壁の施工方法とこの施工方法に用いる鋼管杭を提供することを目的とする。

本発明による連続地中壁の施工方法は、第一鋼管と第二鋼管を施工方向に沿って連続して交互に打設する鋼管打設工程と、第一鋼管及び第二鋼管を打設しながらまたは打設した後に第一鋼管及び第二鋼管内を掘削する掘削工程と、一本置きに配置された第一鋼管内に固化材料を充填しながらまたは充填した後に第一鋼管を引き抜く第一固化材料充填工程と、第一鋼管の間に配設された第二鋼管内に固化材料を充填しながらまたは充填した後に第二鋼管の外側に突出する爪部によって第一固化材料充填工程で充填した固化材料を乱しつつ第二鋼管を引き抜く第二固化材料充填工程と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、連続して打設した第一鋼管及び第二鋼管から、第一鋼管を引き抜いた固化材料の杭の間で第二鋼管の爪部によって固化材料を乱しつつ固化材料から引き抜くことで、固化材料の杭同士を連結させた連続地中壁を形成することができる。そのため、少ない工数で固化材料の杭体同士を一体化させた連続地中壁を施工できる。しかも、施工時に固化材料の崩壊を防ぎ、ベントナイト等を使用しないため産業廃棄物を生じることを防止できる。

本発明による連続地中壁の施工方法は、施工方向に沿って間隔を開けて第一鋼管を打設する第一鋼管打設工程と、第一鋼管を打設しながらまたは打設した後に第一鋼管内を掘削する第一掘削工程と、第一鋼管内に固化材料を充填しながらまたは充填した後に第一鋼管を引き抜く第一固化材料充填工程と、第一鋼管の間に第二鋼管を打設する第二鋼管打設工程と、第二鋼管を打設しながらまたは打設した後に第二鋼管内を掘削する第二掘削工程と、第二鋼管内に固化材料を充填しながらまたは充填した後に第二鋼管の外側に突出する爪部によって第一固化材料充填工程で充填した固化材料を乱しつつ第二鋼管を引き抜く第二固化材料充填工程と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、先に打設した第一鋼管を引き抜いた固化材料の杭の間で後に打設した第二鋼管の爪部によって固化材料を乱しつつ固化材料から引き抜くことで、固化材料の杭同士を連結させた連続地中壁を形成できる。

本発明による連続地中壁の施工方法は、施工方向に沿って間隔を開けて第二鋼管を打設する第二鋼管打設工程と、第二鋼管を打設しながらまたは打設した後に第二鋼管内を掘削する第二掘削工程と、第二鋼管の間に第一鋼管を打設する第一鋼管打設工程と、第一鋼管を打設しながらまたは打設した後に第一鋼管内を掘削する第一掘削工程と、第一鋼管内に固化材料を充填しながらまたは充填した後に第一鋼管を引き抜く第一固化材料充填工程と、第二鋼管内に固化材料を充填しながらまたは充填した後に第二鋼管の外側に突出する爪部によって第一固化材料充填工程で充填した固化材料を乱しつつ第二鋼管を引き抜く第二固化材料充填工程と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、先に打設した爪部を有する第二鋼管の間に第一鋼管を打設し、第一鋼管を引き抜いた固化材料の杭の間で第二鋼管の爪部によって固化材料を乱しつつ固化材料から引き抜くことで、固化材料の杭同士を連結させた連続地中壁を形成できる。

また、第二鋼管の打設時に爪部は第一鋼管に干渉しない位置に設けることが好ましい。
先に打設した第一鋼管に対して第二鋼管を圧入または揺動圧入等で打設することで爪部は第一鋼管に干渉しない位置に打設できる。

また、第二鋼管の爪部は第一鋼管及び／または第二鋼管の一方の外接線または両側の対向する２つの外接線と隣り合う第一鋼管との間の隙間に設けることが好ましい。
連続地中壁が既設構築物に近接する位置に構築する場合でも外接線と隣の第一鋼管との間に爪部を位置させて第二鋼管を打設できる。

また、爪部を設けた第二鋼管は圧入、回転圧入または揺動圧入で打設するようにしてもよい。
第二鋼管は地盤の固さや第一鋼管との関係で爪部が干渉しないように圧入、回転圧入または揺動圧入のいずれかを選択して打設できる。

また、第二鋼管を引き抜く際、第一固化材料充填工程で充填した固化材料は凝結始発時間から凝結終結時間までの状態とされていることが好ましい。
第一固化材料充填工程で充填した固化材料は、凝結開始時間から凝結終結時間までの状態であれば、第二鋼管の爪部で乱すことで流動して第二固化材料充填工程で充填した固化材料と撹拌されて一体化できる。

また、第二鋼管は爪部が外側に拡縮可能であることが好ましい。
第二鋼管の打設時には爪部を縮径させておくことで先に打設した第一鋼管と干渉することなく圧入できてスムーズに圧入できる。また、第二鋼管の引き抜き時には爪部を拡径させることで第一鋼管の固化材料を乱して一体化できる。

また、第二鋼管を引き抜く際に爪部によって第一固化材料充填工程で充填した固化材料を乱しつつ新たな固化材料を補充することが好ましい。
第二鋼管の爪部で乱した固化材料に新たな固化材料を補充することで固化材料同士の連結部を補強して一体化を助けることができる。

また、第一鋼管及び/または第二鋼管に圧入機を設置し、圧入機により第一鋼管及び第二鋼管を打設すると共に引き抜くようにしてもよい。
圧入機を第一鋼管及び/または第二鋼管に設置することで、第一鋼管や第二鋼管に反力をとって圧入と引き抜きを行うことができ、しかも周辺地盤を足場にすることなく打設した第一鋼管や第二鋼管の上を移動できるので、傾斜地や不整地上でも施工可能である。

また、掘削した第一鋼管及び/または第二鋼管内にＰＣ鋼線を設置しておき、第一鋼管に対応する第一固化材料及び/または第二鋼管に対応する第二固化材料の定着後にＰＣ鋼線を緊張させてプレストレスを導入するようにしてもよい。
連続地中壁を構成する第一杭及び/または第二杭にポストテンション方式でプレストレスを導入することで連続地中壁にかかる引張応力を制御することができる。

また、第一鋼管及び第二鋼管は地盤の領域では引き抜かれて第一固化材料及び第二固化材料が爪部で乱されていると共に、水中では第一鋼管及び第二鋼管を引き抜くことなく保持されていてもよい。
第一鋼管及び第二鋼管内に充填された固化材料は、直接水に接触しないので自立状態で保持できる。
また、第一鋼管及び第二鋼管は地盤の領域では引き抜かれて第一固化材料及び第二固化材料が爪部で乱されていると共に、地上では第一鋼管及び第二鋼管を引き抜くことなく保持されていてもよい。
地上では、第一鋼管及び第二鋼管内に充填された固化材料は、第一鋼管及び第二鋼管によって自立状態で保持できる。

本発明による鋼管杭は、鋼管と、鋼管の長手方向の適宜位置に径方向外側に突出させた爪部とを有し、地中に打設した鋼管を引き上げる際に爪部で隣接する固化材料を乱すようにしたことを特徴とする。
本発明によれば、打設した鋼管内に固化材料を充填できると共に、鋼管を引き上げる際に爪部で隣接する固化材料を乱すことで固化材料同士を一体化できる。

本発明による連続地中壁の施工方法によれば、第一鋼管を引き抜いた固化材料の杭体の間で第二鋼管の爪部で杭体を乱しつつ引き抜くことで杭体同士を連結させた連続地中壁を形成することができる。そのため、少ない工数で固化材料の杭体同士を一体化させた連続地中壁を確実に施工できる。
しかも、施工時に固化材料の崩壊を防ぎ、ベントナイト等を使用しないため産業廃棄物を生じることを防止できると共に部品点数と作業工数を削減できる。

また、本発明による鋼管杭によれば、鋼管杭の外周面に爪部を形成したため引き抜きの際に隣接する固化材料の杭体を乱して一体化させることができる。

本発明の実施形態による連続地中壁の施工方法に用いる鋼管を示すもので、（ａ）は第一鋼管、（ｂ）は第二鋼管を示す図である。 第二鋼管を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は部分側面図である。 地中に埋設した第一鋼管及び第二鋼管の配列を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は要部側面図、（ｃ）は第二鋼管の爪部を示す説明図である。 第一実施形態による連続地中壁の施工方法を示すもので、（ａ）は地中の壁体から第一鋼管を引き抜く工程の説明図、（ｂ）はその構造図である。 （ａ）、（ｂ）は別の第一鋼管を引き抜く工程の説明図とその構造図である。 （ａ）、（ｂ）は第二鋼管を引き抜く工程の説明図とその構造図である。 （ａ）、（ｂ）は別の第二鋼管を引き抜く工程の説明図とその構造図である。 （ａ）は連続地中壁の施工工程の説明図、（ｂ）は第一杭と第二杭の配置を示す説明図、（ｃ）は第一杭の変形例の図である。 第二鋼管に設けた爪部の第一変形例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は爪部を示す同図（ａ）のＡ−Ａ線部分断面図である。 第二実施形態による連続地中壁の施工方法における壁体から第一鋼管を引き抜く工程の説明図である。 別の第一鋼管を引き抜く工程の説明図である。 第二鋼管を引き抜く工程の説明図である。 別の第二鋼管を引き抜く工程の説明図である。 第三実施形態による連続地中壁の施工方法における第二鋼管を打設する工程の説明図である。 第一鋼管を引き抜く工程の図である。 別の第一鋼管を引き抜く工程の図である。 第二鋼管を引き抜く工程の図である。 壁体と爪部の変形例を示す図である。 第二鋼管に設けた爪部の第二変形例を示す図であり，（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図、（ｃ）は爪部の裏面図である。 爪部の分解斜視図である。 変形例による連続地中壁を示すものであり、（ａ）は第一鋼管及び第二鋼管の壁体の説明図、（ｂ）は連続地中壁の説明図である。 変形例による連続地中壁の一部を示すものであり、第一鋼管内にプレストレスユニットを設置した状態の説明図である。 コンクリートを充填した第一杭を示す図である。 プレストレスを与えた連続地中壁の第一杭を示す図である。 連続地中壁の施工方法の変形例を示す図である。 連続地中壁の変形例を示す要部断面図である。

以下、本発明の実施形態による連続地中壁の施工方法と施工方法で用いる第二鋼管２について添付図面による説明する。
図１乃至図８は本発明の第一実施形態による連続地中壁Ｒの施工方法を示す図である。
本第一実施形態では、第一鋼管１と第二鋼管２を用いて連続地中壁Ｒを構築する。第一鋼管１は図１（ａ）に示す通常の鋼管であり、第二鋼管２は図１（ｂ）に示すように管体の長手方向下部に外周面の対向する位置から径方向外側に突出する一対の爪部３を設けている。第一鋼管１と第二鋼管２は鋼管杭を構成する。

第二鋼管２の爪部３は図２（ａ）、（ｂ）に示すように例えばスチール製であり、略円弧板状で先端部３ａが円弧状に形成されている。爪部３の両側部３ｂには高硬度材料製、例えば超硬合金製の刃部４が溶接等で連結され、爪部３の先端部３ａと周方向両端部の刃部４が例えば断面略三角形状に形成されている。
そのため、第二鋼管２の地中への圧入時に直線的な圧入、回転圧入または揺動圧入することで爪部３の先端部３ａと両側の刃部４で地盤を掘削できる。第二鋼管２を地中から引き抜く際には爪部３の先端部３ａと刃部４とで隣接する硬化前のコンクリート製の第一杭を乱して一体化できる。なお、爪部３は必要に応じて第二鋼管２の長手方向適宜位置に設置できる。

つぎに本第一実施形態による連続地中壁Ｒの施工方法について、図３から図７に示す各工程に基づいて説明する。
まず、圧入及び引き抜き装置として例えば図４に示す圧入機６を用い、第一鋼管１と第二鋼管２を交互に圧入して順次打設する(鋼管打設工程)。図３（ａ）〜（ｃ）は連続して地中に圧入された第一鋼管１及び第二鋼管２の壁体７を示すものであり、第二鋼管２は第一鋼管１の間に打設されている。
鋼管打設工程において、第二鋼管２は先に圧入された第一鋼管１に爪部３が干渉しない範囲で揺動させて揺動圧入するか、揺動させずに直線的に圧入する。

次に図４〜図７により壁体７から第一及び第二鋼管１，２の引き抜きによる連続地中壁の構築方法を説明するが、各図の（ａ）は施工工程を示し、（ｂ）は各工程における壁体７の構成を示している。
図４において、圧入機６は台車８のロック部を既設の第一鋼管１及び第二鋼管２（または反力ウェイト）に設置して反力をとり、各鋼管１，２を把持部９で把持してコンクリートを充填しながらまたは充填した後で地盤から引き抜きを行うものである。
圧入機６は壁体７をなす複数の第一鋼管１及び第二鋼管２を地盤のＧＬ面からロック部のクランプのための高さだけ突出させておくことが好ましい。これにより、圧入機６は第一鋼管１及び第二鋼管２上で移動させながら第一鋼管１及び第二鋼管２の圧入と引き抜きの作業を行える。

図４（ａ）において、各鋼管１，２内を圧入機６で圧入した後で（または圧入しながら）各鋼管１，２内から掘削機（図示せず）で土砂を排出する(掘削工程)。つぎに、壁体７の端部に圧入された第一鋼管１にコンクリートを充填しながらまたは充填した後で、圧入機６で他の打設済み第一鋼管１に反力をとりながら引き抜く(第一固化材料充填工程)。これによりコンクリート製で略円柱状の第一杭１Ａが地中に埋設される。第一杭１Ａは未硬化であるが周囲の地盤に支持されている。
第一鋼管１はコンクリートを充填しながら引き抜いていくので地盤の穴の崩壊を生じない。図４では地盤のＧＬ面を第一杭１Ａａ（１Ａ）の上面とした。

次に、圧入機６を１本開けた別の第一鋼管１上で移動させる。第一杭１Ａａに対して第二鋼管２を挟んだ隣の第一鋼管１にコンクリートを充填しながらまたは充填した後で、圧入機６でこの第一鋼管１を引き抜く(第二固化材料充填工程)。圧入機６では他の第一鋼管１に反力をとりながら引き抜く。
この第一鋼管１を引き抜く際、図５（ａ）に示すように、第二鋼管２の間の第一鋼管１は把持しにくいので、圧入機６の把持部９に打ち下げ装置１１を把持してその先端部を第一鋼管１内に嵌合させて互いに係合させた状態で引き抜く。こうしてコンクリート製で略円柱状の第一杭１Ａｂが地中に埋設されている。

次に、図６において、第一杭１Ａａ、１Ａｂの間の第二鋼管２内にコンクリートを充填しながらまたは充填した後で、圧入機６で他の第二鋼管２に反力をとりながら引き抜く。その際、第一杭１Ａａと１Ａｂは未硬化状態であり、第二鋼管２を回動させて第一杭１Ａａ、１Ａｂに重ねた状態で揺動させながらまたは揺動させずに直線的に引き抜く。
これにより、コンクリート製で略円柱状の第二杭２Ａａが未硬化状態で地中に埋設される。しかも、未硬化状態の第一杭１Ａａと１Ａｂは第二鋼管２の対向する爪部３で乱され、第二杭２Ａａ（２Ａ）と一体化される。

ここで、第二鋼管２の爪部３で両側の第一杭１Ａａ、１Ａｂを乱して第二鋼管２の第二杭２Ａａと一体化する際、引き抜く第二鋼管２を通して増加分のコンクリートが供給されるため、第一杭１Ａａ、１Ａｂとの連結部における第二杭２Ａａの断面積が増大する。これによって、第二杭２Ａａと両側の第一杭１Ａａ、１Ａｂとは連結部にコンクリートが補充されて高強度な連続地中壁Ｒが形成される。図７に示す例では、第二杭２Ａａが両側の第一杭１Ａａ、１Ａｂとの連結部で幅広に形成されている。

次に、圧入機６を第一杭１Ａｂから埋設状態の第二鋼管２を１本飛ばした第一鋼管１に移動させる。この第一鋼管１にコンクリートを充填しながらまたは充填した後で、圧入機６で第一鋼管１を引き抜く。圧入機６は他の第一鋼管１に反力をとりながら引き抜き、コンクリート製の第一杭１Ａｃを埋設状態に保持する。
この状態で、図７（ａ）に示すように、第一杭１Ａｂ、１Ａｃの間の第二鋼管２内にコンクリートを充填しながらまたは充填した後で、圧入機６で第二鋼管２を引き抜く。その際、第一杭１Ａｂと１Ａｃは未硬化状態であり、第二鋼管２を回動させて爪部３を第一杭１Ａｂ、１Ａｃに重ねた状態で揺動させながらまたは揺動させずに直線的に引き抜く。これによって、コンクリート製で略円柱状の第二杭２Ａｂが未硬化状態で地中に埋設される。しかも、未硬化状態の第一杭１Ａｂと１Ａｃは第二鋼管２の対向する爪部３で乱され、互いに未硬化状態であるため、補充されるコンクリートによって第二杭２Ａｂとの連結部が補強されて一体化される。しかも、図７（ａ）、（ｂ）に示すように第二杭２Ａｂの幅が増大する。

このような作業を繰り返すことで、壁体７はコンクリート製の第一杭１Ａと第二杭２Ａが交互に配列される。しかも第一杭１Ａ（＝１Ａａ、１Ａｂ、１Ａｃ、…）は第二鋼管２の爪部３に乱されるため、図８（ａ）、（ｂ）に示すように第一杭１Ａと第二杭２Ａ（＝２Ａａ、２Ａｂ、…）は地中で一体化され、第二杭２Ａの第一杭１Ａとの連結部が拡径された連続地中壁Ｒが形成される。
なお、連続地中壁Ｒの必要な壁強度に応じて第一杭１Ａや第二杭２Ａ内にＨ鋼を施工してもよい（図８（ｃ）参照）。

上述したように、本第一実施形態による連続地中壁Ｒの施工方法によれば、第一鋼管１の間に圧入された第二鋼管２に対向する爪部３を設けたため、コンクリート製の第一杭１Ａ、１Ａの間でコンクリートを充填した第二鋼管２を引き抜く工程を順次繰り返すことで、第一杭１Ａと第二杭２Ａとが一体化された連続地中壁Ｒを形成できる。そのため、施工が簡単で低コストである。
しかも、第二鋼管２の引き抜き時に内部にコンクリートを補充することで、両側の第一杭１Ａと第二杭２Ａとの連結部のコンクリートを補強して高強度な連続地中壁Ｒを形成でき、止水性も向上する。

なお、本発明による連続地中壁Ｒの施工方法とこれに用いる第二鋼管２は、上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更や置換等が可能であり、これらの場合も本発明の技術的範囲に含まれる。以下に本発明の他の実施形態や変形例について上述した実施形態と同一または同様な部分、部材には同一の符号を用いて説明する。

図９は第二鋼管２に設置した爪部３の第一変形例を示すものである。
本変形例による爪部１３は同図（ａ）に示すように先端部１３ａに所定間隔で例えば超硬合金製の刃部１４を固定してもよい。刃部１４は同図（ｂ）に示すように上側に鋭角の刃１４ａが突出して形成されている。これによって、第二鋼管２を引き抜く際、両側の第一杭１Ａを切削してかき乱すことができる。
また、別の変形例として、図２に示す爪部３の先端部３ａに図９に示す爪部１３の刃部１４を加えた構成を採用してもよい。このような構成を採用すれば爪部３の強度と切削能力が一層高強度となり、未硬化または半硬化状態の第一杭１Ａの乱し効果が向上する。また、刃部４、１４は超硬合金に限定されることなく、ｃＢＮ等の適宜の高強度合金を採用できる。

次に、本発明の第二実施形態による連続地中壁Ｒの施工方法について、図１０〜図１３により説明する。
図１０において、第一鋼管打設工程として、壁体７の施工方向に沿って第二鋼管２の１本の間隔を開けて第一鋼管１を圧入機６で圧入する。第一鋼管１の打設は、圧入、回転圧入、揺動圧入のいずれでもよい。次に第一掘削工程として、第一鋼管１を打設しながらまたは打設した後に第一鋼管１内を図示しない掘削機で掘削する。
そして、第一固化材料充填工程において、第一鋼管１内にコンクリート等の固化材料を充填しながらまたは充填した後に第一鋼管１を引き抜く。第一鋼管１を引き抜くことで、コンクリート製で略円柱状の第一杭１Ａａが未硬化状態で地中に埋設される。

また、図１１に示すように、第一杭１Ａａから間隔を開けた隣の位置で、第一鋼管１内にコンクリート等の固化材料を充填しながらまたは充填した後に第一鋼管１を引き抜く。第一鋼管１を引き抜くことで、コンクリート製で略円柱状の第一杭１Ａｂが未硬化状態で地中に埋設される。
次に、第二鋼管打設工程として、第一杭１Ａａ、１Ａｂの間に第二鋼管２を圧入機６で圧入する。第二鋼管２は下端部の対向する位置に一対の爪部３（または爪部１３）が固定されているため、第一杭１Ａａ，１Ａｂと干渉しないように圧入または揺動圧入によって打設する。第二掘削工程として、第二鋼管２を打設しながらまたは打設した後に第二鋼管２内を図示しない掘削機で掘削して排土する。

次に第二固化材料充填工程として、図１２に示すように、地中に埋設した第二鋼管２内にコンクリートを充填しながらまたは充填した後に第二鋼管２を圧入機６で引き抜く。これによってコンクリート製の第二杭２Ａａが地中に埋設される。第二鋼管２の引き抜き時に、第二鋼管２の外側に突出する爪部３によって両側の第一杭１Ａａ、１Ａｂを乱しながら第二鋼管２を引き抜く。しかも、第二鋼管２の引き抜き時に第二鋼管２を通して追加のコンクリートを補充する。
その際、第一杭１Ａａと１Ａｂは未硬化状態であり、第二鋼管２を回動させて爪部３を第一杭１Ａｂ、１Ａｃに重ねた状態で揺動させながらまたは揺動させずに直線的に引き抜く。これによって、コンクリート製で略円柱状の第二杭２Ａａが未硬化状態で地中に埋設される。しかも、未硬化状態の第一杭１Ａａと１Ａｂは第二鋼管２の対向する爪部３で乱されるため第二杭２Ａａと一体化され、追加のコンクリートによって第二杭２Ａａの連結部が拡径される。

このような作業を繰り返すことで、第一鋼管１を引き抜いた第一杭１Ａ、１Ａの間に第二鋼管２を引き抜いた第二杭２Ａが連結される。しかも、未硬化状態の第一杭１Ａは第二鋼管２の爪部３に乱され且つ追加のコンクリートが補充されるため、図１３に示すように、第二杭２Ａの両側の第一杭１Ａとの連結部が拡径された連続地中壁Ｒが形成される。なお、第二鋼管２の第二固化材料充填工程は、先に打設した第一杭１Ａ、１Ａが未硬化の段階で行うものである。そのため、第二固化材料充填工程に至るまでの第一杭１Ａの打設可能本数は制限され、これらの施工を繰り返して行う。
本第二実施形態においても、高強度な連続地中壁Ｒを構築できる上に施工工数とコストを削減できる。

次に、本発明の第三実施形態による連続地中壁Ｒの施工方法について、図１４〜図１７に示す各工程により説明する。本実施形態では硬質地盤に連続地中壁Ｒを構築するものであり、爪部３を設置した第二鋼管２を回転圧入によって硬質地盤に埋設する。そのため、第二鋼管２を先に圧入し、その後に第一鋼管１を圧入する。
図１４に示す第二鋼管打設工程において、圧入機６を用いて壁体７の施工方向に沿って間隔を開けて第二鋼管２を回転圧入によって地中に埋設する。第二掘削工程として第二鋼管２を打設しながらまたは打設した後で、掘削機によって第二鋼管２内を掘削して排土する。
次に、図１５において、第一鋼管打設工程として、埋設した第二鋼管２の間に第一鋼管１を圧入する。第一鋼管１の圧入は、圧入、回転圧入、揺動圧入のいずれを用いてもよい。第一鋼管１の打設をしながらまたは打設後に第一鋼管１内を掘削する。

そして、図１５の第一固化材料充填工程において、第一鋼管１内にコンクリートを充填しながらまたは充填した後に第一鋼管１を圧入機６で引き抜く。第一鋼管１の引き抜きによってコンクリート製で略円柱状の第一杭１Ａａが地中に埋設される。また、図１６において、第一杭１Ａａから第二鋼管２を飛ばした第一鋼管１内にコンクリートを充填しながらまたは充填した後に第一鋼管１を圧入機６で引き抜く。この第一鋼管１の引き抜きによってコンクリート製で略円柱状の第一杭１Ａｂが地中に埋設される。
そして、図１７に示す第二固化材料充填工程において、第一杭１Ａａ、１Ａｂの間に圧入された第二鋼管２内にコンクリートを充填しながらまたは充填した後に第二鋼管２を圧入機６で引き抜く。これによってコンクリート製の第二杭２Ａａが地中に埋設される。

第二鋼管２の引き抜き時に、第二鋼管２の外側に突出する爪部３によって両側の第一杭１Ａａ、１Ａｂをかき乱しながら第二鋼管２を引き抜く。第二鋼管２の引き抜きは爪部３を第一杭１Ａａ，１Ａｂに重ねて揺動させずに、或いは第二鋼管２を揺動させながら行う。これによって、コンクリート製で略円柱状の第二杭２Ａａが未硬化状態で地中に埋設される。
しかも、未硬化状態の第一杭１Ａａと１Ａｂは第二鋼管２の爪部３で乱されて未硬化状態の第二杭２Ａａと一体化され、しかも補充コンクリートによって第二杭２Ａａの連結部が拡径される。

このような作業を繰り返すことで、第一鋼管１を引き抜いた第一杭１Ａ、１Ａの間で第二鋼管２を引き抜いた第二杭２Ａが埋設されてコンクリート製の第一杭１Ａと第二杭２Ａが交互に配列される。未硬化状態の第一杭１Ａは第二鋼管２の爪部３に乱されるため地中で一体化され、しかも補充コンクリートが加わって図１７に示すように第二杭２Ａの両側の第一杭１Ａとの連結部が拡径された連続地中壁Ｒが形成される。
本第三実施形態においても、高強度な連続地中壁Ｒを構築でき、施工工数とコストを削減できる。

また、連続地中壁Ｒを施工する際、近接箇所に他の既設構造物が設置されている場合がある。この場合には、図１８に示すように施工方向に配列された第一鋼管１及び第二鋼管２(第一杭１Ａ及び第二杭２Ａ)からなる壁体７の一方の外側の接線である外接線Ｌより第二鋼管２の爪部３が飛び出さないように施工する必要がある。この場合には、第二鋼管２を圧入施工するか、外接線Ｌと隣の第一鋼管１との隙間の範囲内で揺動圧入することで、爪部３が外接線Ｌより飛び出さないように施工することができる。この場合、爪部３を例えば各辺が凸曲線をなす略三角形板状等に形成すればよい。
また、既設構造物は壁体７の一方だけでなく対向する他方にも構築されていてもよい。両方の外接線Ｌ，Ｌａに挟まれた領域で第二鋼管２を圧入施工するか、両側の外接線Ｌ、Ｌａと隣の第一鋼管１との隙間の範囲内で揺動圧入することで、爪部３が外接線Ｌ、Ｌａより飛び出さないように施工することができる。

なお、上述した各実施形態や変形例では、第二鋼管２に爪部３を対向して固定配置したが、この場合、第二鋼管２を地中に圧入する際に爪部３が抵抗になるため回転圧入か揺動圧入で行われることがある。
これに対して、本第二変形例では爪部１６を拡縮可能または進退可能に設置した。以下に、拡縮可能な爪部１６の一例を図１９及び図２０により説明する。図１９に示す第二鋼管２の下端部において、対向する位置に第二変形例による拡縮可能な爪部１６が対向して設置されている。爪部１６は、第二鋼管２の外周面に固定された軸受部１７と、軸受部１７の貫通孔に挿通された支軸１８と、支軸１８の両端部を嵌合させていて支軸１８を中心に上下方向に回動可能な爪部本体１９とを備えている。

爪部本体１９は図２０に示すように第二鋼管２の外周面に沿った凹曲面をなす板状とされ、その基部には軸受部１７を嵌入可能な凹部１９ａが形成され、刃部をなす先端部１９ｂは厚み方向に傾斜する凸曲面または傾斜面とされている。凹部１９ａ内の両側面には支軸１８を嵌入させる穴部が形成されている。また、凹部１９ａの両側の端部はストッパ部１９ｃであり、爪部本体１９が水平位置に開いた際に第二鋼管２の外周面に当接して引き抜き時のかき乱し荷重を受けることができる。

爪部本体１９は常態において凹曲面が第二鋼管２の外周面に当接した起立位置に保持され、この状態で先端部１９ｂは第二鋼管２の外周面から厚み方向に離間するに従って上方に湾曲または傾斜するポケットＰを形成する。地中に埋設した第二鋼管２を引き抜くと先端部１９ｂのポケットＰに第一杭１Ａのコンクリート等が流入するため、爪部本体１９が支軸１８回りに外側に開いて略水平位置に拡径され、第一杭１Ａを掘削してかき乱すことができる。
一方、第二鋼管２の圧入に際して爪部本体１９は起立して外周面に当接した縮径状態に保持され、圧入の邪魔にならない。そのため第二鋼管２は回転圧入や揺動圧入だけでなく、直線的に圧入できる。

また、上述した各実施形態では、爪部３、１３、１６を第二鋼管２の下端部近傍に設置してほぼ全長に亘って止水可能で壁体強度を備えた連続地中壁Ｒを施工するようにした。しかしながら、例えば連続地中壁Ｒが壁体強度よりも止水に目的であるなら、止水範囲に爪部３や爪部１６を設置すればよい。このような変形例による連続地中壁Ｒの施工方法について図２１により説明する。
図２１（ａ）において、例えば地中に粘土層あり、その上側に地下水が流れている場合、この地下水を止水するためには粘土層の上側に連続壁体Ｒ１が施工されていればよい。そのため、粘土層に対応する第二鋼管２の長手方向中間位置に爪部３を設置する。

本変形例では、例えば打設された第一鋼管１内にコンクリートを充填しながらまたは充填した後に第一鋼管１を引き抜いて第一杭１Ａａ、１Ａｂを順次施工する。次に、第一杭１Ａａ、１Ａｂの間の第二鋼管２内にコンクリートを充填しながらまたは充填した後に第二鋼管２を引き抜くことで、爪部３を設けた部分から上側で第一杭１Ａａ，１Ａｂのコンクリートをかき乱し、更に補充コンクリートを加えて第二杭２Ａａの両側を拡幅して第一杭１Ａａ，１Ａｂと一体化させる。このような作業を順次行うことで図２１（ｂ）に示す連続壁体Ｒ１が止水範囲に形成される。
この場合、連続壁体Ｒ１の下側の第一杭１Ａと第二杭２Ａが互いに連結されていなくても土圧は第一杭１Ａと第二杭２Ａ自身の曲げ強度で支持できて、連続地中壁Ｒの壁体強度を確保できる。しかも、爪部３の下側で第一杭１Ａの掘削によるかき乱しをしなくてもよく、施工がより迅速でコンクリート等の材料コストを削減できる。

また、連続地中壁Ｒの第一杭１Ａと第二杭２Ａにポストテンション方式でプレストレスを導入してもよい。この変形例について図２２〜図２４により説明するが、図では第一鋼管１とこれに対応する第一杭１Ａのみを示し、他の第一鋼管１と第二鋼管２に対応する第一杭１Ａ，第二杭２Ａは省略する。
上述した各実施形態と同様に第一鋼管１及び第二鋼管２を地中に打設して第一鋼管１及び第二鋼管２の内部を掘削して排土する。図２２に示す第一鋼管１内にプレストレスユニット２１を設置する。プレストレスユニット２１は、端板２２の一方の面にＰＣ鋼線２３を内蔵したシース管２４を設置し、端板２２の他方の面にＰＣ鋼線２３を貫通させて定着具２５で定着させる。プレストレスユニット２１は端板２２を排土した第一鋼管１の下端部に設置し、ＰＣ鋼線２３及びシース管２４を第一鋼管１の内部を通して上部開口から外部に延ばしておく。

そして、上述した各実施形態と同様の工程により、図２３に示すように第一鋼管１内にコンクリートを充填しながらまたは充填した後で圧入機６によって第一鋼管１を地中から引き抜き、第一杭１Ａを生成する。コンクリートを充填しながらまたは充填した後で第二鋼管２を引き抜く際に爪部３によってその両側に設けた第一杭１Ａを乱して第二杭２Ａと一体化する。次に第一杭１Ａを養生させて所定の強度を発現した後に、コンクリート製の第一杭１Ａの上面に蓋２６を設置してシース管２４内のＰＣ鋼線２３を貫通させて引っ張り、定着具２５で第一杭１Ａを緊張させて保持する。第二鋼管２に対応する第二杭２Ａについても同様の工程によりプレストレス(圧縮力)を付与する。
これによって、全ての第一鋼管１及び第二鋼管２に対応する第一杭１Ａ及び第二杭２Ａの連続地中壁Ｒについてプレストレスがかかった状態になり、荷重を受けても引張応力を制御してひび割れ等を防ぐことができる。

なお、全ての第一鋼管１及び第二鋼管２に対応する第一杭１Ａ及び第二杭２Ａにプレストレスをかけなくてもよい。例えば第一杭１Ａのみ、または第二杭２Ａのみにプレストレスをかけてもよい。或いは、一部の第一杭１Ａや第二杭２Ａのみ、或いは曲げ荷重がかかる部分のコンクリートのみプレストレスを導入してもよい。

上述した各実施形態や変形例等による連続地中壁Ｒの施工方法において、第二鋼管２の引き抜き時に爪部３，１３、１６でコンクリート製の第一杭１Ａを掘削してかき乱す際、第一杭１Ａは未硬化状態であるとした。爪部３，１３、１６による第一杭１Ａのかき乱しはコンクリートの凝結始発時間から凝結終結時間の範囲で行うことが好ましい。また、凝結終結時間後であっても半硬化状態または硬化状態で第一杭１Ａを削ってかき乱してもよい。この場合でも追加の補充コンクリートで第二杭２Ａと一体化できる。

また、上述した各実施形態や変形例等の連続地中壁Ｒの施工方法では、第一鋼管１及び第二鋼管２の圧入と引き抜きを圧入機６によって行うようにしたが、本発明はこのような構成に限定されない。圧入機６に代えて、公知の圧入引き抜き装置を採用できる。

また、第二鋼管２の爪部３、１３、１６は円弧板状に形成したが、第二鋼管２の全周にリング状に形成されていてもよい。この構成を採用すれば、第二鋼管２の引き抜き時に爪部３を第一杭１Ａと重なるように位置合わせする必要がなく、また爪部３を揺動または回転させる必要もない。
この場合には第三実施形態のように第二鋼管２を第一鋼管１より先に打設することが好ましい。また、上述した各実施形態や変形例等の連続地中壁Ｒの施工方法において、一部の第一鋼管１を他の第一鋼管１や第二鋼管２より長く設定して第一杭１Ａや第二杭２Ａを形成してもよい。

次に、上述した第二実施形態による連続地中壁Ｒの施工方法の変形例について、図２５により説明する。
本変形例の施工方法では、図２５において、第一鋼管１を間隔を開けて打設しながらまたは打設後に掘削機で第一鋼管内を掘削するが、第二鋼管２は第一鋼管１の間に順次打設することはしない。例えば、適宜の隣り合う２本の第一鋼管１の間に第二鋼管２を打設する。第二鋼管２を打設しながらまたは打設後に第二鋼管２内を掘削する。
そして、両側の第一鋼管１内に固化材料を充填しながらまたは充填した後に、第一鋼管１を順次引き抜く。得られた第一杭１Ａａ，１Ａｂの間に打設した第二鋼管２内に固化材料を充填しながらまたは充填した後に第二鋼管２を引き抜く。その際、第二鋼管２の爪部３によって未硬化の第一杭１Ａａ及び第一杭１Ａｂを掻き乱しながら引き抜く。
次に、図２５に示すように、第一杭１Ａｂと第一鋼管１の間に第二鋼管２を打設して同様に施工してもよい。或いは離れた位置で、隣り合う第一鋼管１の間に第二鋼管２を打設して同様に施工してもよい。このように、必ずしも打設した第一鋼管１の間に順次第二鋼管２を打設しなくてもよく、結果的に第一杭１Ａと第二杭２Ａとで連続する連続壁Ｒが構築できればよい。

図２６は他の変形例による連続地中壁Ｒを示すものである。
河川や沼Ｈ等に連続地中壁Ｒを施工する場合、水中でコンクリート等の固化材料は硬化前には自立できない。そのため、連続地中壁Ｒを構成する第一杭１Ａの第一鋼管１及び第二杭２Ａの第二鋼管２を完全に引き抜かないで、第一杭１Ａ、第二杭２Ａの上部の水中に一部残して覆ってもよい。
本変形例による連続地中壁Ｒでは、河川や沼Ｈ等の水底の地盤内では、第一鋼管１と第二鋼管２を途中まで引き抜いて第一杭１Ａａ，１Ａｂと第二杭２Ａａとを第二鋼管２の爪部３で掻き乱した一体化する。この部分の連続地中壁Ｒは地盤に接触している。
その上部から河川や沼等の水中では、第一杭１Ａａ，１Ａｂの上部に第一鋼管１を残して、水に接触させている。しかも、第一鋼管１の水面より上方は必要に応じてカットしている。地盤中の第二杭２Ａａの上部にも第二鋼管２を残しており、河川や沼等の水中で水に接触させている。しかも、第二鋼管２の下端部の爪部３は地中に埋設されている。第二鋼管２の水面より上方は必要に応じてカットしている。第一鋼管１、第二鋼管２の上端部に継手２８を設けて鋼管を接続して延ばしてもよいし、継手２８で分離除去してもよい。
水底から地盤中の第一杭１Ａａ，１Ａｂ及び第二杭２Ａａの上部までの根入れ部Ｐは第一鋼管１及び第二鋼管２を残すことで連続地中壁Ｒの強度を増している。

また、第一杭１Ａや第二杭２Ａの長手方向の上部等の一部に第一鋼管１や第二鋼管２を残す構成は、水中に限らず高天端等、地上に壁部が突出しているような領域に連続壁を形成する場合にも適用できる。これによって、地上の壁部で例えば土圧がかかるような連続壁面に固化材料の第一杭１Ａや第二杭２Ａを第一鋼管１や第二鋼管２で保護して当接させ、連続壁の一部に連結することができる。第一杭１Ａや第二杭２Ａに続く地上の第一鋼管１や第二鋼管２はわずかな間隙を開けて起立している。本明細書では、このような地上に延びる連続壁も連続地中壁Ｒに含めるものとする。
また、本実施形態による連続地中壁Ｒの他の変形例として、第一杭１Ａや第二杭２Ａの上部に残した第一鋼管１及び第二鋼管２の配列の一方の片側に土壁や固化材料が接触し他方の片側が空間に接触していてもよい。或いは、第一鋼管１及び第二鋼管２の両側に空間が接触している場合や、第一鋼管１及び第二鋼管２の一方の片側に土壁や固化材料が接触し、他方の片側に水面が接触している場合等、各種の場合も含めることができる。

１ 第一鋼管
１Ａ、１Ａａ、１Ａｂ、１Ａｃ 第一杭
２ 第二鋼管
２Ａ、２Ａａ、２Ａｂ 第二杭
３、１６ 爪部
６ 圧入機
２１ プレストレスユニット
２３ ＰＣ鋼線
２４ シース管
Ｒ 連続地中壁

Claims (14)

1. 第一鋼管と第二鋼管を施工方向に沿って連続して交互に打設する鋼管打設工程と、
   前記第一鋼管及び第二鋼管を打設しながらまたは打設した後に前記第一鋼管及び第二鋼管内を掘削する掘削工程と、
   一本置きに配置された前記第一鋼管内に固化材料を充填しながらまたは充填した後に前記第一鋼管を引き抜く第一固化材料充填工程と、
   前記第一鋼管の間に配設された前記第二鋼管内に固化材料を充填しながらまたは充填した後に前記第二鋼管の外側に突出する爪部によって前記第一固化材料充填工程で充填した固化材料を乱しつつ前記第二鋼管を引き抜く第二固化材料充填工程と、
   を備えることを特徴とする連続地中壁の施工方法。
2. 施工方向に沿って間隔を開けて第一鋼管を打設する第一鋼管打設工程と、
   前記第一鋼管を打設しながらまたは打設した後に前記第一鋼管内を掘削する第一掘削工程と、
   前記第一鋼管内に固化材料を充填しながらまたは充填した後に前記第一鋼管を引き抜く第一固化材料充填工程と、
   前記第一鋼管の間に第二鋼管を打設する第二鋼管打設工程と、
   前記第二鋼管を打設しながらまたは打設した後に前記第二鋼管内を掘削する第二掘削工程と、
   前記第二鋼管内に固化材料を充填しながらまたは充填した後に前記第二鋼管の外側に突出する爪部によって前記第一固化材料充填工程で充填した固化材料を乱しつつ前記第二鋼管を引き抜く第二固化材料充填工程と、
   を備えることを特徴とする連続地中壁の施工方法。
3. 施工方向に沿って間隔を開けて第二鋼管を打設する第二鋼管打設工程と、
   前記第二鋼管を打設しながらまたは打設した後に前記第二鋼管内を掘削する第二掘削工程と、
   前記第二鋼管の間に第一鋼管を打設する第一鋼管打設工程と、
   前記第一鋼管を打設しながらまたは打設した後に前記第一鋼管内を掘削する第一掘削工程と、
   前記第一鋼管内に固化材料を充填しながらまたは充填した後に前記第一鋼管を引き抜く第一固化材料充填工程と、
   前記第二鋼管内に固化材料を充填しながらまたは充填した後に前記第二鋼管の外側に突出する爪部によって前記第一固化材料充填工程で充填した固化材料を乱しつつ前記第二鋼管を引き抜く第二固化材料充填工程と、
   を備えることを特徴とする連続地中壁の施工方法。
4. 前記第二鋼管の打設時に前記爪部は前記第一鋼管に干渉しない位置に設けた請求項１または２に記載された連続地中壁の施工方法。
5. 前記第二鋼管の爪部は前記第一鋼管及び／または第二鋼管の一方の外接線または両側の対向する２つの外接線と隣り合う前記第一鋼管との間の隙間に設けた請求項１から４のいずれか１項に記載された連続地中壁の施工方法。
6. 前記爪部を設けた前記第二鋼管は圧入、回転圧入または揺動圧入で打設するようにした請求項１から５のいずれか１項に記載された連続地中壁の施工方法。
7. 前記第二鋼管を引き抜く際、前記第一固化材料充填工程で充填した固化材料は凝結始発時間から凝結終結時間までの状態とされている請求項１から６のいずれか１項に記載された連続地中壁の施工方法。
8. 前記第二鋼管は前記爪部が外側に拡縮可能である請求項１から７のいずれか１項に記載された連続地中壁の施工方法。
9. 前記第二鋼管を引き抜く際に前記爪部によって前記第一固化材料充填工程で充填した固化材料を乱しつつ新たな固化材料を補充するようにした請求項１から８のいずれか１項に記載された連続地中壁の施工方法。
10. 前記第一鋼管及び/または前記第二鋼管に圧入機を設置し、前記圧入機により前記第一鋼管及び第二鋼管を打設すると共に引き抜くようにした請求項１から９のいずれか１項に記載された連続地中壁の施工方法。
11. 掘削した前記第一鋼管及び/または第二鋼管内にＰＣ鋼線を設置しておき、
    前記第一鋼管に対応する第一固化材料及び/または前記第二鋼管に対応する第二固化材料の定着後に前記ＰＣ鋼線を緊張させてプレストレスを導入するようにした請求項１から１０のいずれか１項に記載された連続地中壁の施工方法。
12. 前記第一鋼管及び第二鋼管は地盤の領域では引き抜かれて第一固化材料及び第二固化材料が前記爪部で乱されていると共に、水中では前記第一鋼管及び第二鋼管を引き抜くことなく保持されている請求項１から１１のいずれか１項に記載された連続地中壁の施工方法。
13. 前記第一鋼管及び第二鋼管は地盤の領域では引き抜かれて第一固化材料及び第二固化材料が前記爪部で乱されていると共に、地上では前記第一鋼管及び第二鋼管を引き抜くことなく保持されている請求項１から１１のいずれか１項に記載された連続地中壁の施工方法。
14. 鋼管と、
    前記鋼管の長手方向の適宜位置に径方向外側に突出させた爪部とを有し、
    地中に打設した前記鋼管を引き上げる際に前記爪部で隣接する固化材料を乱すようにしたことを特徴とする鋼管杭。

Images