JP2019138113A

JP2019138113A - 山留構築方法

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Publication number: JP2019138113A
Application number: JP2018024669A
Authority: JP
Inventors: 鉄也永田; Tetsuya Nagata
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2018-02-15
Filing date: 2018-02-15
Publication date: 2019-08-22
Anticipated expiration: 2038-02-15
Also published as: JP6994401B2

Abstract

【課題】砂山のような土質の地山に親杭横矢板工法を適用する場合に、適切に施工できる技術を提供する。【解決手段】親杭打込工程として、親杭１を所定間隔で地山９に打ち込み、接着剤浸透工程として、親杭１の周囲領域に、水溶性接着剤４を散布し地中に浸透させる。つづいて、掘削工程として、地山９を所定深度だけ掘削する。掘削の際、横矢板２を差し込むための空間を確保するために、親杭１の掘削側のフランジ１１表面よりも少し地山９側（非掘削側）に入るまで掘削する。つぎに、横矢板挿入工程として、所定の大きさに切断された横矢板２を、親杭１の間に形成された空隙にセットし、さらに、裏込め材充填工程として、砂とセメントとを空練りした空練モルタルである裏込め材を、横矢板２の背面側に形成されている空隙に充填する。【選択図】図１

Description

本発明は、山留構築方法に関する。

砂山において山留を構築する際、砂山の崩壊や山留壁面からの砂の流出を防ぐため、ＳＭＷ（Soil Mixing Wall）やシートパイル等で実施することが一般的である。これら工法はコスト高になるという課題があるため、コスト削減可能な山留方法（山留構築方法）として、親杭横矢板工法が用いられることも多い（例えば特許文献１参照）。

一般的な親杭横矢板による山留の施工方法（以下、「親杭横矢板工法」という）では、地山にＨ型鋼からなる親杭を打設後、地山を掘削する。掘削の際に、親杭の間に横矢板を差し込むための空間を確保すべく、親杭のフランジ面より少し内側（非掘削側の地山（背面土）側）まで食い込ませて掘削する。その後、親杭の間に対して矢板を隙間なく積み重ね、横矢板の裏側の地山との間の隙間に裏込め材（土、残土）を充填する。地下深く掘削する必要がある場合は、１次掘削をして横矢板を設置した後、２次掘削を行いさらに深い位置に横矢板を設置するという作業を繰り返して進める。

特公平６−９９９０８号公報

ところで、特許文献１に開示の親杭横矢板工法では、通常の地盤は土であるため問題ないが、砂山（砂丘など）の場合は自立できず、図９に示すように、親杭１０１を設置した後に、砂山１０９を掘削すると、浅い勾配でも砂が崩れ、横矢板を入れる事が出来ないという課題があった。

また、仮に砂山が掘削可能になり、Ｈ形鋼の間に横矢板を設置した際、横矢板の裏側に裏込め材として残砂を入れると、それよりさらに深く掘削し（すなわち２次掘削を行い）横矢板を設置する際、先に入れた裏込め材の砂が崩れ下部に流れ込み、横矢板を入れることができないという問題があった。また、雨が降ると横矢板の隙間から砂が流出するという課題もあった。

本発明は、以上のような状況に鑑みなされたものであって、砂山のような土質の地山に親杭横矢板工法を適用する場合に、適切に施工できる技術を提供することを目的とする。

本発明は、親杭横矢板による山留構築方法であって、複数の親杭を、間隔を置いて地山に打ち込む親杭打込工程と、前記親杭の間の前記地山に水溶性接着剤を浸透させ、前記地山を固化させる接着剤浸透工程と、前記水溶性接着剤を浸透させた前記地山の固化後、前記地山を掘削し、前記親杭の間に横矢板を挿入する横矢板挿入工程と、を含む。
砂山等における山留め構築において、親杭の間の地山を掘削する場合に、水溶性接着剤により固化されたを地山を掘削するため、掘削箇所の崩れを抑制・防止できる。また、地盤が安定するため作業性が向上する。

また、水溶性接着剤として、例えば工業由来剤のエチレン−酢酸ビニル共重合体エマルジョンや自然由来剤のニカワ、ゼラチン等がある。水溶性接着剤は、水で容易に希釈ができるため、施工条件（地山の土質、気候、作業時間等）に応じて調整できる。

また、工業由来剤の場合、耐水性、耐薬品性、耐候性、貯蔵安定性等に特徴を有するものが各種あり、施工条件に合わせて選択できる。自然由来剤の場合、生分解性があるため、特に環境に配慮が必要な場合に好適である。

また、水溶性接着剤を浸透させる接着剤浸透工程は、親杭打込工程の前後いずれの工程で実施されてもよい。接着剤浸透工程を前に実施する方法では、地山が緩く施工現場の作業性も考慮する場合に効果的である。接着剤浸透工程を後に実施する方法では、掘削により崩れが発生する可能性が高い部分を重点的・効率的に水溶性接着剤を浸透させることができる。

前記横矢板と掘削壁面との間の空隙に、砂とセメントを混合し空練りした空練モルタルを裏込め材として充填する裏込め材充填工程を有してもよい。
裏込め材充填工程を行うことで、掘削壁面を安定させることができる。すなわち、裏込め材として、砂とセメントを水を含まず空練りすることにより、軽くサラサラした状態となるため、充填が容易であり、締固めが不要となる。

前記接着剤浸透工程は、前記親杭打込工程の前に行う第１接着剤浸透工程と、前記親杭打込工程の後に行う第２接着剤浸透工程と、を有してもよい。
地山が軟弱の場合に、第１接着剤浸透工程において、薄めの水溶性接着剤で軽く固化させ作業性を確保し、第２接着剤浸透工程で掘削による崩れを防止する水溶性接着剤を浸透させるということが可能となる。

本発明によると、砂山のような土質の地山に親杭横矢板工法を適用する場合に、親杭の間の掘削領域に対して事前に水溶性接着剤を浸透させることで、掘削に伴う地山の崩れを防止し、適切に山留めを構築できる技術を提供できる。

本発明の実施形態に係る、親杭横矢板による山留構築方法の施工状態を模式的に示す斜視図である。本発明の実施形態に係る、親杭横矢板により施工された山留部分を拡大して示す図である。本発明の実施形態に係る、図２のＡ矢視図（断面図）である。本発明の実施形態に係る、親杭が打ち込まれた領域に水溶性接着剤を散布し地中に浸透させる工程を模式的に示す斜視図である。本発明の実施形態に係る、水溶性接着剤が浸透する際の地山の内部状態を示す図である。本発明の実施形態に係る、親杭横矢板による山留構築方法の手順を示すフローチャートである。本発明の実施形態の変形例に係る、親杭横矢板による山留構築方法の手順を示すフローチャートである。本発明の実施形態の変形例に係る、親杭横矢板による山留構築方法の手順を示すフローチャートである。背景技術に係る、親杭横矢板による山留構築方法の施工状態を模式的に示す斜視図である。

次に、本発明を実施するための形態（以下、単に「実施形態」という）を、図面を参照して具体的に説明する。

図１は親杭横矢板による山留構築方法の施工状態を模式的に示す斜視図である。図２は親杭横矢板により施工された山留部分を拡大して示している。また図３は、図２のＡ矢視図（断面図）である。本実施形態では、地山９が砂丘等のように粒子の粗い砂により形成されている施工現場を想定する。砂丘の場合には、粒子が細かい砂は吹き飛び、粒子が大きい砂は吹き上がらないので、粒子が比較的粗い（大きい）砂だけで山が形成されている。そのため、通常の砂山より一層崩れやすい。そこで、掘削領域に水溶性接着剤４を浸透させ、掘削に伴う地山９の崩壊を防止する。以下、詳細に説明する。

例えば図３に示すように、山留が構築された状態では、掘削側から地山９側へ横矢板２、裏込め材６及び接着剤浸透土壌５が順に形成される。

より具体的には、図１や図２に示すように、地山９に、Ｈ形鋼からなる複数の親杭１が一定間隔で地中に埋め込まれる。このとき、親杭１のフランジ１１が同一直線上に位置するように配置されている。親杭１が打ち込まれている領域は、水溶性接着剤４を浸透させた接着剤浸透土壌５となっている。

背景技術で説明したように、親杭１を埋め込んだ後に、地山９の掘削を行うが、地山９が砂山等の場合、何ら対策がなされていないと掘削時に非掘削側の地山９の崩れが発生しやすい。しかし、接着剤浸透土壌５が形成されるため、掘削時の地山９の崩壊が防止される。

水溶性接着剤４は、例えば工業由来剤であれば、エチレン−酢酸ビニル共重合体エマルジョンや自然由来剤のニカワ、ゼラチン等がある。水溶性接着剤は、水で容易に希釈ができるため、施工条件（地山９の土質、気候、作業時間等）に応じて調整が容易である。また、工業由来剤の場合、耐水性、耐薬品性、耐候性、貯蔵安定性等に特徴を有するものが各種あり、施工条件に合わせて選択できる。自然由来剤の場合、生分解性があるため、特に環境に配慮が必要な場合に好適である。なお、水溶性接着剤４として、水で２０倍に希釈したエチレン−酢酸ビニル共重合体エマルジョンを用いて、砂丘に散布して所望の効果が得られることが確認できている。

図４や図５に示すように、親杭１の周辺領域に散布され地山９の内部に浸透した水溶性接着剤４は、砂の粒子９８同士を結合させる。地山９が砂丘の場合、比較的粗い粒子９８が均一的となっている砂地であるため、散布した水溶性接着剤４は、一瞬で浸透し、横方向への拡散も僅かで、ほとんど縦方向に浸透する。すなわち、接着剤浸透土壌５とする領域を所望の範囲にコントロールすることが容易である。したがって、水溶性接着剤４を適切な領域に浸透させることで、砂丘等の地山９であっても他の一般的な土質の場合と同様の掘削作業が可能となる。なお、接着剤として、セメント系のものもあるが、セメント等の固形分があると砂山に実質的に浸透することはなく、浸透した場合でも、浸透後に固化させるためには撹拌する必要があり、作業性が著しく低下してしまう。本実施形態では、水溶性接着剤４を用いることにより、撹拌を行うことなく、容易に浸透させることが可能であり、施工現場の作業性がよい。

図３に示すように、親杭１の間に設置される横矢板２の背面側（地山９側）には、接着剤浸透土壌５と横矢板２の間の空間に、裏込め材６が充填される。裏込め材６として、一般的には、掘削時に残土等が充填されるが、本実施形態では、砂とセメントとを空練りした空練モルタルであり、地山９の水分と水和反応し固化する。例えば、砂：セメント＝３：１程度で空練した裏込め材６を用いることができる。

裏込め材６は、充填時には水を含まないサラサラした状態であり、締め固めが不要で、施工現場の作業性がよい。一般的なモルタル充填のように、打設後にバイブレータをかけて空隙を潰す作業が不要であり、また、所望の強度発現まで数週間もかかり作業が中断するといったこともない。なお、裏込め材６は、地山９中の水分により水和反応により固化するが、地山９が湿潤状態であれば、半日〜１日程度で掘削可能状態となることが確認できている。

なお、図３に示すように、裏込め材６には多数の収縮クラック９６が発生すると考えられる。収縮クラック９６により、複数の塊に分断されるが、各塊は圧縮方向にのみ対応することになる。塊は、分割されても地山９（接着剤浸透土壌５）との凹凸に引っ掛かり横矢板２とは付着するため、落下することはない。

このように、裏込め材６は、圧縮に堪えられれば良いく十分に実用に耐えうることができる。また、隣の領域に形成されている接着剤浸透土壌５から、水溶性接着剤４の成分及び水分が供給されるため、収縮クラック９６にそれら成分が染みこみクラック補修の効果が期待できる。また、裏込め材６があるため、降雨時に横矢板２の隙間から砂が流出することを防止できる。

図６のフローチャートを参照して親杭横矢板による山留構築方法の施工手順を簡単に纏めて説明する。

まず、親杭打込工程（Ｓ１１）として、建造物の予定地に、親杭１を打設機によって所定間隔で地山９に打ち込む。

つぎに、接着剤浸透工程（Ｓ１２）として、図４に示すように、親杭１が打ち込まれた位置の周囲領域に、水溶性接着剤４を散布し地中に浸透させる。掘削時において親杭１の掘削側となる領域にはそれほど散布する必要はないが、その反対側（地山９側）には、崩れ防止の観点から広範囲に散布させることが好ましい。

つづいて、掘削工程（Ｓ１３）として、地山９を所定深度だけ掘削し、所望の掘削面９２を形成する。掘削の際、横矢板２を差し込むための空間を確保するために、親杭１の掘削側のフランジ１１表面よりも地山９側（非掘削側）に入るまで掘削する。それにより、掘削側のフランジ１１が露出する。この結果、フランジ１１を連結するウェブ１２の間の少なくとも一部の領域が、空隙として形成される。なお、非掘削側の地山９の表面（背面土）は、水溶性接着剤４が浸透した接着剤浸透土壌５となっており、接着剤浸透土壌５の一部が残るように掘削される。

つぎに、横矢板挿入工程（Ｓ１４）として、所定の大きさに切断された横矢板２を、親杭１（ウェブ１２）の間に形成された空隙に下側から積み重ねてセットする。

つづいて、裏込め材充填工程（Ｓ１５）として、砂とセメントとを空練りした空練モルタルである裏込め材６を、横矢板２の背面側に形成されている空隙に充填する。なお、一般的なモルタルを充填する工法では、上述の様に、モルタル充填後に締固めが必要であるため、横矢板２をセットする際に、下側から数枚程度セットしたらモルタル充填を行い、さらに横矢板２をセットしてモルタル充填を行うという作業を繰り返す必要があった。しかし、本実施形態のように裏込め材６が空練りの空練モルタルであるため、一度にセットする横矢板２の数に、モルタル充填時のような制限は無い。

以上の様に、本実施形態の山留構築方法では、掘削以前に地山９の山留面（すなわち親杭１が打ち込まれた位置）周辺に、水溶性接着剤４を散布し浸透させる。これにより、掘削前に砂山の地山９を固めることができるため、崩れを防止した掘削が可能となる。なお、地下深く掘削する必要がある場合は、１次掘削をして１次掘削面９２aまでの横矢板２を設置した後、２次掘削を行いさらに深い位置（図１では２次掘削面９２ｂ）に横矢板２を設置するという作業を繰り返す。

以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、また、そうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。例えば、裏込め材６として、土や、モルタル（水＋砂＋セメント）など他の充填材を使用してもよい。また、土や砂は現地で掘削した土や砂を用いてもよい。以下に、変形例１、２を説明する。

図７は変形例１に係る山留構築方法のフローチャートである。当該変形例では、接着剤浸透工程（Ｓ２１）として、親杭１が打ち込まれる予定領域に、水溶性接着剤４を散布してから、親杭打込工程（Ｓ２２）として親杭１を所定間隔で地山９に打ち込む。つづいて、掘削工程（Ｓ２３）として、地山９を所定深度だけ掘削し、横矢板挿入工程（Ｓ２４）として、所定の大きさに切断された横矢板２をセットする。横矢板２セット後、裏込め材充填工程（Ｓ２５）として、砂とセメントとを空練りした空練モルタルである裏込め材６を充填する。

このように、接着剤浸透工程（Ｓ２１）を先に行ってから親杭打込工程（Ｓ２２）を行っても、掘削工程（Ｓ２３）における砂山等の崩壊を防止できる。また、先に接着剤浸透土壌５を形成するため作業時の足場を安定化させることができ、親杭１の打込機等の搬送が容易になる。

図８は変形例２に係る山留構築方法のフローチャートである。当該変形例では、接着剤浸透工程を、親杭打込工程（Ｓ３２）の前後に第１接着剤浸透工程（Ｓ３１）と第２接着剤浸透工程（Ｓ３３）の２工程に分けている。すなわち、第１接着剤浸透工程（Ｓ３１）で水溶性接着剤４を散布し接着剤浸透土壌５を形成したのちに、親杭打込工程（Ｓ３２）で親杭１を打ち込む。つづいて、第２接着剤浸透工程（Ｓ３３）として親杭１を打ち込んだ周囲領域、すなわち山留面となる領域に水溶性接着剤４を散布し、順次、掘削工程（Ｓ３４）、横矢板挿入工程（Ｓ３５）、裏込め材充填工程（Ｓ３６）を行う。

接着剤浸透工程を、親杭打込工程（Ｓ３２）の前後に第１接着剤浸透工程（Ｓ３１）と第２接着剤浸透工程（Ｓ３３）の２工程に分けるため、それぞれの工程において必要とさえる領域や地山９の土壌接着に応じたきめ細かな施工を行うことができる。

なお、上記の実施形態では、地下水位の考慮が不要な条件の砂地での掘削構法として説明したが、地下水位が高い場合には、まずディープウェルで地下水位を下げ、次に接着剤浸透工程として水溶性接着剤４を散布・浸透することで、以降の山留施工部分（掘削工程、横矢板挿入工程、裏込め材充填工程等）を実施することができる。また、砂地の他の土でも土質によっては適用することができる。例えば、砂利地盤において効果的である。河川の近くでは砂利の地盤が多い。河川の近くの場合、地下水位が高いので、まずディープウェルで地下水位を下げ、次に接着剤浸透工程として水溶性接着剤４を散布・浸透し、砂利同士を強く接着させる。この場合、水溶性接着剤４として、例えば、特殊ゴムアスファルトエマルジョンを主剤に硬化剤を混合したものがある。以降の山留施工部分（掘削工程、横矢板挿入工程、裏込め材充填工程等）は上述の実施形態と同様である。

１親杭（Ｈ型鋼）
１１親杭のフランジ
１２親杭のウェブ
２横矢板
４水溶性接着剤
５接着剤浸透土壌
９地山
９１法面
９２掘削面
９６収縮クラック
９８粒子

Claims

親杭横矢板による山留構築方法において、
複数の親杭を、間隔を置いて地山に打ち込む親杭打込工程と、
前記親杭の間の前記地山に水溶性接着剤を浸透させ、前記地山を固化させる接着剤浸透工程と、
前記水溶性接着剤を浸透させた前記地山の固化後、前記地山を掘削し、前記親杭の間に横矢板を挿入する横矢板挿入工程と、
を含むことを特徴とする山留構築方法。
前記横矢板と掘削壁面との間の空隙に、砂とセメントを混合し空練りした空練モルタルを裏込め材として充填する裏込め材充填工程を有することを特徴とする請求項１に記載の山留構築方法。
前記接着剤浸透工程は、前記親杭打込工程の前に行う第１接着剤浸透工程と、前記親杭打込工程の後に行う第２接着剤浸透工程と、を有することを特徴とする請求項１または２に記載の山留構築方法。