JP2021181721A - ソイルモルタル山留壁出隅部の施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】山留壁の隅角部のうち、掘削側に凸となる出隅部でのクラックの発生を抑制するソイルモルタル山留壁出隅部の施工方法を提供する。【解決手段】第１及び第２のソイルモルタル壁１１、１３が交差する出隅部１２には、特殊芯材２２を建て込む。特殊芯材２２は、通常の芯材２０（Ｈ形鋼）を斜めに配置してなるとともに、ウェブ面の中央からコーナー部に向かう突出部２６を有する。山留壁１０の構築後に、その内側を掘削するに先立って、出隅部１２の掘削側の周囲を部分掘削する。そして、部分掘削箇所に、出隅部１２の掘削側を拘束するように、平面視でＬ字状に変形防止用鋼材３０（及び鋼板３２）を設置する。【選択図】図２

Description

本発明は、掘削側と地山側とを仕切るように地中に構築される芯材入りソイルモルタル山留壁（地中連続壁）の施工方法に関し、特に、山留壁の隅角部のうち、掘削側に凸となる出隅部の施工方法に関する。

山留の一形態として、ソイルモルタル地中連続壁がある。その工法には、ＴＲＤ工法（等厚式ソイルモルタル地中連続壁工法）と、ＳＭＷ工法（柱列式ソイルモルタル地中連続壁工法）とがある。いずれも、地盤の溝状掘削（削溝）、溝内でのソイルモルタル壁の造成（溝内へのセメントミルク（固化液）の注入と、現地土との混合・攪拌）、その中への芯材（通常はＨ形鋼）の建て込みを行って、山留壁を構築する。

ソイルモルタル山留壁の隅角部の施工方法の従来例を図４により説明する。なお、山留壁において２つの壁が角度をもって交わる隅角部のうち、掘削側から見て、凸となる隅角部を「出隅部」といい、凹となる隅角部を「入隅部」という。

図４（Ａ）はソイルモルタル山留壁１０の一形態例を示す平面図であり、掘削側から見て凸となる出隅部１２と、凹となる入隅部１４とを有している。

図４（Ｂ）は図４（Ａ）の山留壁１０のうち点線円内の部分（出隅部１２と入隅部１４）を拡大して、当該部分のＴＲＤ工法による施工方法を示している。これについて説明する。

ＴＲＤ工法は、地上に設置されるＴＲＤ機にカッターポスト、カッターチェーンを取付け、掘削液を注入しながら、カッターチェーンを回転させ、ＴＲＤ機を横移動させていく。ある程度削溝（溝状掘削）が進行したらＴＲＤ機を一旦戻し、セメントミルク（固化液）を注入しながら、攪拌進行する。そして、造成されたソイルモルタル壁の中に芯材（Ｈ形鋼）を建て込んでいく。

ＴＲＤ機は基本的に横方向（直線方向）の移動しかできないことから、隅角部においては、一旦カッターポストを引き上げ、ＴＲＤ機の方向変換、カッターポスト、カッターチェーンの建て込み、再削溝、ソイルモルタル壁の造成、芯材建て込みとなる。

図４（Ｂ）の例では、先ず、出隅部１２の一方の壁（１１）を構築するように、矢印１（図では丸付き数字で示す。矢印２、３についても同様。）の方向に、ＴＲＤ機で、出隅部１２まで削溝し、溝内に第１のソイルモルタル壁１１を造成する。そして、第１のソイルモルタル壁１１の中に、出隅部１２を残して、芯材（Ｈ形鋼）２０を建て込む。なお、Ｈ形鋼２０は、その両フランジ面を地山側及び掘削側に対向させる。

次に、ＴＲＤ機の向きを変え、出隅部１２の他方の壁（１３）を構築するように、矢印２の方向に、出隅部１２から、出隅部１２の再削溝を含んで、削溝し、溝内に第２のソイルモルタル壁１３を造成する。そして、第２のソイルモルタル壁１３の中に、出隅部１２を含み、芯材（Ｈ形鋼）２０を建て込む。ここでも、Ｈ形鋼２０は、その両フランジ面を地山側及び掘削側に対向させる。

ここで、１１ｃは第１のソイルモルタル壁１１の構築終了時の余掘部、１３ａは第２のソイルモルタル壁１３の構築開始時の空堀部（ＴＲＤ機カッターポスト建込部）、１３ｂは第２のソイルモルタル壁１３の構築開始時の余掘部である。

第２のソイルモルタル壁１３は、本例では、出隅部１２の他方の壁であるとともに、入隅部１４の一方の壁である。従って、その構築時には、矢印２の方向に、入隅部１４まで、削溝し、入隅部１４まで、第２のソイルモルタル壁１３を造成する。そして、芯材（Ｈ形鋼）２０は、第２のソイルモルタル壁１３に、入隅部１４を残して、建て込む。

次に、ＴＲＤ機の向きを変え、入隅部１４の他方の壁（１５）を構築するように、矢印３の方向に、入隅部１４から、入隅部１４の再削溝を含んで、削溝し、溝内に第３のソイルモルタル壁１５を造成する。そして、第３のソイルモルタル壁１５の中に、入隅部１４を含み、芯材（Ｈ形鋼）２０を建て込む。ここでも、Ｈ形鋼２０は、その両フランジ面を地山側及び掘削側に対向させる。

ここで、１３ｃは第２のソイルモルタル壁１３の構築終了時の余掘部、１５ａは第３のソイルモルタル壁１５の構築開始時の空堀部（ＴＲＤ機カッターポスト建込部）、１５ｂは第３のソイルモルタル壁１５の構築開始時の余掘部である。

なお、出隅部１２及び入隅部１４に用いられる芯材（Ｈ形鋼）２０は、一般部のものと同じである。また、出隅部１２及び入隅部１４に芯材を配置しないこともある。

特許文献１は、ＳＭＷ工法によるソイルモルタル山留壁を開示している。ここでは、隅角部（入隅部）の芯材（Ｈ形鋼）は、斜めに配置して、幅狭のフランジ面を外側（地山側）に向けている。

特許第５４３９１２１号公報

しかしながら、従来のソイルモルタル山留壁では、その隅角部のうち、掘削側に凸となる出隅部について、次のような問題点があった。

出隅部は、掘削側に凸、従って、地山側に凹となっており、地山側からの土圧、水圧が凹側の２つの壁にそれぞれ直角に作用するため、地山側からの土圧、水圧によって、２つの壁が押し広げられて、目開きし、ソイルモルタルに鉛直方向クラックが入り、漏水することがある。
この対策として、芯材間に鉄板を貼り、ソイルモルタル壁の地山側に薬液注入を行うなどしている。

しかし、山留壁内側の掘削が進行する（１段掘削、２段掘削、・・・）ごとに、掘削側の反力が除去されていくことから、対策を行っても、また目開きし、再度対策が必要になる。

本発明は、このような実状に鑑み、土圧、水圧により出隅部にクラックが発生する前に、出隅部の変形を抑えることにより、クラックの発生を防止、あるいは、クラックが入るにしてもクラックを小さく抑えて、漏水量の低下などを図ることができるような、ソイルモルタル山留壁出隅部の施工方法を提供することを課題とする。

本発明に係るソイルモルタル山留壁出隅部の施工方法は、
（１）出隅部を挟む２つの壁のうち、一方の壁を構築するように、前記出隅部まで削溝し、溝内に第１のソイルモルタル壁を造成する工程と、
（２）前記第１のソイルモルタル壁の中に、前記出隅部を残して、芯材を建て込む工程と、
（３）前記出隅部を挟む２つの壁のうち、他方の壁を構築するように、前記出隅部から、前記出隅部の再削溝を含んで、削溝し、溝内に第２のソイルモルタル壁を造成する工程と、
（４）前記第２のソイルモルタル壁における前記出隅部の中に特殊芯材を建て込む工程と、
（５）前記第２のソイルモルタル壁における前記出隅部を除く部位の中に芯材を建て込む工程と、
（６）山留壁の内側を掘削するに先立って、前記出隅部の掘削側の周囲を部分掘削し、その中に前記出隅部の掘削側を拘束するように平面視でＬ字状に変形防止用鋼材を設置する工程と、
を含む。
そして、前記特殊芯材は、通常の芯材を斜めに配置してなるとともに、前記変形防止用鋼材の設置時に前記変形防止用鋼材と結合される突出部を有していることを特徴とする。

本発明によれば、掘削側に凸（地山側に凹）となる出隅部には、凹側の２つの壁にそれぞれ直角に地山側からの土圧、水圧（水圧については０の場合を含む）が作用するが、これらの２方向の力の合力の方向に対向するように、特殊芯材を斜め配置すること、山留壁内側の掘削に先立って部分掘削を行い、変形防止用鋼材を設置すること、及び、前記特殊芯材は突出部を有し、これを前記変形防止用鋼材と結合することにより、土圧、水圧により出隅部にクラックが発生する前に、出隅部の変形を抑えて、クラックの発生を防止、あるいは、クラックが入るにしてもクラックを小さく抑えて、漏水量の低下などを図ることができる。

本発明に係るソイルモルタル山留壁の施工方法の一実施形態を示す図 山留壁出隅部の変形防止方法を示す出隅部の平面図 図２のIII方向矢視図 ソイルモルタル山留壁の施工方法の従来例を示す図

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１〜図３は、本発明に係るソイルモルタル山留壁の施工方法の一実施形態を示している。

図１（Ａ）はソイルモルタル山留壁１０の一形態例を示す平面図であり、図４（Ａ）と同じく、掘削側から見て凸となる出隅部１２と、凹となる入隅部１４とを有している。

図１（Ｂ）は図１（Ａ）の山留壁１０のうち点線円内の部分（出隅部１２と入隅部１４）を拡大して、当該部分のＴＲＤ工法による施工方法を示している。これについて説明する。

図１（Ｂ）の例では、先ず、出隅部１２の一方の壁（１１）を構築するように、矢印１（図では丸付き数字で示す。矢印２、３についても同様。）の方向に、ＴＲＤ機で、出隅部１２まで削溝（溝状に掘削）し、溝内に第１のソイルモルタル壁１１を造成する。そして、第１のソイルモルタル壁１１の中に、出隅部１２を残して、芯材（Ｈ形鋼）２０を建て込む。なお、Ｈ形鋼２０としては、剛性の大きい細幅系列のＨ形鋼（H-700×300など）を用い、その両フランジ面を地山側及び掘削側に対向させる。

次に、ＴＲＤ機の向きを変え、出隅部１２の他方の壁（１３）を構築するように、矢印２の方向に、出隅部１２から、出隅部１２の再削溝を含んで、削溝し、溝内に第２のソイルモルタル壁１３を造成する。そして、第２のソイルモルタル壁１３の中に、出隅部１２を含み、芯材（Ｈ形鋼）２０を建て込む。

ただし、第２のソイルモルタル壁１３における出隅部１２の中には特殊芯材２２を建て込み、第２のソイルモルタル壁１３における出隅部１２を除く部位の中には通常の芯材２０を建て込む。特殊芯材２２については後述する。通常の芯材（Ｈ形鋼）２０は、その両フランジ面を地山側及び掘削側に対向させる。

ここで、１１ｃは第１のソイルモルタル壁１１の構築終了時の余掘部、１３ａは第２のソイルモルタル壁１３の構築開始時の空堀部（ＴＲＤ機カッターポスト建込部）、１３ｂは第２のソイルモルタル壁１３の構築開始時の余掘部である。

第２のソイルモルタル壁１３は、本例では、出隅部１２の他方の壁であるとともに、入隅部１４の一方の壁である。従って、その構築時には、矢印２の方向に、入隅部１４まで、削溝し、入隅部１４まで、第２のソイルモルタル壁１３を造成する。そして、芯材（Ｈ形鋼）２０は、第２のソイルモルタル壁１３に、入隅部１４を残して、建て込む。

次に、ＴＲＤ機の向きを変え、入隅部１４の他方の壁（１５）を構築するように、矢印３の方向に、入隅部１４から、入隅部１４の再削溝を含んで、削溝し、溝内に第３のソイルモルタル壁１５を造成する。そして、第３のソイルモルタル壁１５の中に、入隅部１４を含み、芯材（Ｈ形鋼）２０を建て込む。

ただし、第３のソイルモルタル壁１５における入隅部１４の中には特殊芯材２４を建て込み、第３のソイルモルタル壁１５における入隅部１４を除く部位の中には通常の芯材２０を建て込む。特殊芯材２４については後述する。通常の芯材（Ｈ形鋼）２０は、その両フランジ面を地山側及び掘削側に対向させる。

ここで、１３ｃは第２のソイルモルタル壁１３の構築終了時の余掘部、１５ａは第３のソイルモルタル壁１５の構築開始時の空堀部（ＴＲＤ機カッターポスト建込部）、１５ｂは第３のソイルモルタル壁１５の構築開始時の余掘部である。

次に、出隅部１２の特殊芯材２２、及び、入隅部１４の特殊芯材２４について、説明する。

出隅部１２の特殊芯材２２は、通常の芯材（Ｈ形鋼）を斜めに（４５°傾けて）配置してなるとともに、後述する変形防止用鋼材３０（及び鋼板３２）と結合される突出部２６を有している。

詳しくは、特殊芯材２２用のＨ形鋼は、斜め配置により、地山側からの土圧（及び水圧）が２つの壁（１１、１３）にそれぞれ直角方向に（したがって２方向に）作用する力の合力の方向Ｐ１にウェブ面（フランジ面より幅広のウェブ面）を対向させる。斜め方向から作用する合力を幅広のウェブ面で受け、２つの壁（１１、１３）の延在方向に引張力となる。

突出部２６は、Ｈ形鋼のウェブ面の幅方向中央から、掘削側のコーナー部に向かって突出する構造で、具体的には、ウェブ面の幅方向中央に一端縁を溶着して直交配置した鋼板２６ａと、この鋼板２６ａの他端縁に溶着したＬ形鋼２６ｂとからなる。

なお、突出部２６は、鋼板２６ａとＬ形鋼２６ｂとを用いて形成する他、ＣＴ形鋼（Ｈ形鋼をウェブ中心で2つに切断した断面が「Ｔ」形の形鋼）を用いて形成するなどしてもよい。
また、突出部２６は、芯材（Ｈ形鋼）２０の上端から内側掘削床付面の下２ｍ程度までの範囲に形成するとよい。

また、ソイルモルタル壁の造成幅が例えば８５０ｍｍで、一般部の通常の芯材２０がH-700×300の場合、斜め配置の特殊芯材２２は通常の芯材と同じH-700×300としてもよいが、より大きなH-800×300、H-900×300などとしてもよい。

入隅部１４の特殊芯材２４は、通常の芯材（Ｈ形鋼）を斜めに（４５°傾けて）配置してなり、特殊芯材２２のような突出部２６は有していない。特殊芯材２４についても、通常の芯材と同じH-700×300としてもよいが、より大きなH-800×300、H-900×300などとしてもよい。

詳しくは、特殊芯材２４用のＨ形鋼は、斜め配置により、地山側からの土圧（及び水圧）が２つの壁（１３、１５）にそれぞれ直角方向に（したがって２方向に）作用する力の合力の方向Ｐ２にウェブ面（フランジ面より幅広のウェブ面）を対向させる。斜め方向から作用する合力を幅広のウェブ面で受け、２つの壁（１３、１５）の延在方向に圧縮力として分散するためである。

次に、山留壁１０の構築後、山留壁１０内側の全体掘削に先立って行う、出隅部１２の変形防止作業について、図２及び図３を参照して、説明する。
図２は山留壁出隅部の変形防止方法を示す出隅部１２の平面図、図３は図２のIII方向矢視図である。

山留壁１０の構築後は、山留壁１０内側の全体掘削に先立って、出隅部１２の掘削側の周囲を１段ずつ、例えば深さ１ｍずつ、例えば、幅１．５〜２．０ｍ、片側の長さ３ｍ程度の大きさで、平面視Ｌ字状に部分掘削する。この部分掘削は「壺掘り」あるいは「布掘り」とも呼ばれる。この部分掘削により山留壁１０はほとんど変形しない。

そして、１段ずつ部分掘削するごとに、掘削された平面視Ｌ字状の溝内にて、出隅部１２の掘削側を拘束するように平面視でＬ字状に片側２〜３ｍ程度の長さの変形防止用鋼材３０を設置する。従って、山留壁１０内側の掘削工程では、出隅部１２周囲の部分掘削と、部分掘削箇所への変形防止用鋼材３０の設置とを深さ方向に繰り返すことになる。

変形防止用鋼材３０は、具体的には、２本の溝形鋼（Ｃ形鋼、例えば C-200×80）をＬ字状に組んだもので、特殊芯材２２の突出部２６（Ｌ形鋼２６ｂの角部）、及び、通常の芯材２０のウェブ面に結合（固定）する。

また、変形防止用鋼材３０の設置に先立って、出隅部１２の掘削側を面状に覆うように、鋼板３２を設置する。鋼板３２は、片側の長さ１．０〜１．５ｍ、深さ方向の長さ１．２ｍ程度であり、２枚をＬ字状にして用いる。

鋼板３２は、特殊芯材２２の突出部２６（Ｌ形鋼２６ｂの角部）、及び、通常の芯材２０のウェブ面に結合（固定）する。
従って、実際には、鋼板３２を設置してから、変形防止用鋼材３０を設置することになる。

変形防止用鋼材３０及び鋼板３２は、１段分、すなわち深さ１ｍの部分掘削ごとに、深さ方向に１組ずつ配置される。従って、変形防止用鋼材３０は深さ方向に１ｍ間隔で設置されることになる。上下の鋼板３２については、２段目の鋼板３２の上端部を１段目の鋼板３２の下端部の上に重ねて配置するようにすることで、ラップさせてある。すなわち、鋼板３２は鎧継ぎで２０ｃｍの重ね代で貼り付けられていく。

鋼板３２は、主として、地山側から掘削側への漏水防止、水の飛散防止用である。
また、山留壁１０（ソイルモルタル壁１１、１３）と鋼板３２、３２との間には、出隅部１２のコーナーを挟んで、２列の縦方向のドレーン材（図示省略）を設置するとよい。

ドレーン材としては、漏水量にもよるが、量が多い場合は、プラスチック製の立体網状構造体（ヘチマロン）又は複数本のドレーンパイプ（穴あきパイプ）を土木シートで巻いたものを用い、量が少ない場合は、ドレーンパイプのみを用いても可である。

なお、山留壁１０内側の全体掘削については、出隅部１２の掘削側の周囲を部分掘削して、変形防止用鋼材３０等を設置するごとに、例えば、深さ１ｍずつ行ってもよいし、部分掘削と変形防止用鋼材３０等の設置とを複数段（例えば３〜４段）行った後に、例えば、深さ３〜４ｍずつ行ってもよい。

掘削工程中（全体掘削中）の支保工（切梁、腹起しなど）の設置については、例えば、深さ３〜４ｍの掘削ごとに行えばよい。この際、出隅部１２についても同様に支保する。

従って、山留壁１０内側の掘削工程では、出隅部１２周囲の部分掘削、部分掘削箇所への変形防止用鋼材３０等の設置、及び、全体掘削を繰り返すこととなる。

上記のように、出隅部１２の周囲の部分掘削を一般部に比べて先行させ、１ｍ深度掘削ごとに変形防止用鋼材３０を取付けることで、出隅部１２のソイルモルタル壁１１、１３が目開きする前に、出隅部１２の拘束を行うことができる。そして、出隅部１２の拘束によるクラックの抑制を繰り返しながら、好適に全体掘削を進めることができる。

また、土圧、水圧によるクラックが発生する前に出隅部１２の変形を抑えていくことから、たとえクラックが入るにしても、その幅は小さく、漏水量は少ない。若干の漏水が発生することはあるが、鋼板３２及びドレーン材で進行中の掘削深さまで導水することができる。従って、掘削部の地盤が持っている貯留水（溜水）と一緒に排水すれば足りる。

また、出隅部１２のコーナーから片側２〜３ｍ程度の範囲は変形防止用鋼材３０で芯材２０を固定しており、大きなクラックはほとんど入らない。大きなクラックが発生することがないことから、背面地盤の薬液注入などの対策は不要となる。

なお、隅角部（出隅部１２及び入隅部１４）については、図では角度を９０°として説明したが、これに限るものではない。

また、ＴＲＤ工法（等厚式ソイルモルタル地中連続壁工法）の例で説明したが、ＳＭＷ工法（柱列式ソイルモルタル地中連続壁工法）の場合も同様に適用できる。

また、図示の実施形態はあくまで本発明を概略的に例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、特許請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更を包含するものであることは言うまでもない。

１０ ソイルモルタル山留壁
１１ 第１のソイルモルタル壁
１１ｃ 余掘部
１２ 出隅部
１３ 第２のソイルモルタル壁
１３ａ 空堀部
１３ｂ、１３ｃ 余堀部
１４ 入隅部
１５ 第３のソイルモルタル壁
１５ａ 空堀部
１５ｂ 余堀部
２０ 芯材（Ｈ形鋼）
２２ 特殊芯材
２４ 特殊芯材
２６ 突出部
２６ａ 鋼板
２６ｂ Ｌ形鋼
３０ 変形防止用鋼材（溝形鋼）
３２ 鋼板

Claims (5)

1. 掘削側と地山側とを仕切るように地中に構築される芯材入りソイルモルタル山留壁の隅角部のうち、掘削側に凸となる出隅部の施工方法であって、
   前記出隅部を挟む２つの壁のうち、一方の壁を構築するように、前記出隅部まで削溝し、溝内に第１のソイルモルタル壁を造成する工程と、
   前記第１のソイルモルタル壁の中に、前記出隅部を残して、芯材を建て込む工程と、
   前記出隅部を挟む２つの壁のうち、他方の壁を構築するように、前記出隅部から、前記出隅部の再削溝を含んで、削溝し、溝内に第２のソイルモルタル壁を造成する工程と、
   前記第２のソイルモルタル壁における前記出隅部の中に特殊芯材を建て込む工程と、
   前記第２のソイルモルタル壁における前記出隅部を除く部位の中に芯材を建て込む工程と、
   山留壁の内側を掘削するに先立って、前記出隅部の掘削側の周囲を部分掘削し、その中に前記出隅部の掘削側を拘束するように平面視でＬ字状に変形防止用鋼材を設置する工程と、
   を含み、
   前記特殊芯材は、通常の芯材を斜めに配置してなるとともに、前記変形防止用鋼材の設置時に前記変形防止用鋼材と結合される突出部を有していることを特徴とする、ソイルモルタル山留壁出隅部の施工方法。
2. 前記通常の芯材はＨ形鋼で、その両フランジ面を地山側及び掘削側に対向させてなり、
   前記特殊芯材は、Ｈ形鋼を斜めに配置して、地山側からの２方向の土圧の合力の作用する方向にウェブ面を対向させてなり、前記突出部は、ウェブ面の中央から突出していることを特徴とする、請求項１記載のソイルモルタル山留壁出隅部の施工方法。
3. 山留壁内側の掘削工程では、出隅部周囲の所定深さの部分掘削と、部分掘削箇所への前記変形防止用鋼材の設置とを深さ方向に繰り返すことを特徴とする、請求項１又は請求項２記載のソイルモルタル山留壁出隅部の施工方法。
4. 前記変形防止用鋼材の設置に先立って、前記出隅部の掘削側を面状に覆うように鋼板を設置し、前記変形防止用鋼材は、前記鋼板を介して設置することを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のソイルモルタル山留壁出隅部の施工方法。
5. 前記出隅部と前記鋼板との間に、縦方向にドレーン材を設置することを特徴とする、請求項４記載のソイルモルタル山留壁出隅部の施工方法。

Images