JP2022020402A - 埋設物の施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】周辺の地盤の沈下やクラック等が発生することなく埋設物を立て込むことができる埋設物の施工方法を提供する。【解決手段】埋設物に取り付けられた注入管から、ゲルタイムが５秒から６０秒である注入材を注入しながら埋設物を地盤内に挿入する工程Ｓ１０４を含む。この工程では、埋設物の挿入速度に応じて注入材の注入量を変更する。【選択図】図４

Description

本発明は、土留部材等の埋設物の施工方法に関する。

地盤は、建物の基礎を構築し、また、通信線の収容等の目的で使用される箱型の暗渠（カルバートボックス）の設置等のために掘削工事が行われる。施工対象の地盤が、海岸や河川等に近い地下水位が高い地盤の場合、地耐力が低く、その工事が難しい。そこで、地下水を排水し、地下水位を下げる工事が行われる。地下水位を下げる工法として、ウェルポイント工法やディープウェル工法等が知られている。

ウェルポイント工法を使用して地下水位を下げる工事を行う場合、地下水位の低下が周辺の地盤にも及び、周辺の地盤の沈下やクラック等が発生するおそれがある。地盤は、均一には沈下せず（不同沈下）、周辺に建物等があると、建物等が傾く可能性がある。そこで、鋼矢板（シートパイル）等の土留部材を立て込み、施工箇所を取り囲んだ上で、ウェルポイント工法を使用して工事が行われる。

土留部材は、資源の有効利用や温室効果ガスの発生を抑制するため、放置せず、回収することが望ましい。しかしながら、単に引き抜いて撤去するのみでは、周辺の地盤が沈下し、クラック等が発生するおそれがある。

そこで、土留部材を地盤内から撤去する技術として、地盤内に注入管を挿入し、注入材を注入しながら土留部材を引き抜く技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１６－２２３１４８号公報

しかしながら、上記従来の技術は、土留部材の撤去のみに適用され、土留部材の立て込みに関しては、従来の圧入等の方法により立て込むため、立て込み時にできる土留部材との空洞が水みちとなり、外部の地下水が流れ込み、周辺の地盤の沈下やクラックが発生する可能性があるという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑み、埋設物の施工方法であって、
埋設物に取り付けられた注入管から、ゲルタイムが５秒から６０秒である注入材を注入しながら埋設物を地盤内に挿入する工程を含む、埋設物の施工方法が提供される。

本発明の方法を採用することにより、周辺の地盤の沈下やクラック等が発生することなく埋設物を立て込むことができる。

ウェルポイント工法について説明する図。 シートパイルの立て込み作業の様子を示した図。 シートパイルの立て込み時の地盤の様子について説明する図。 シートパイルの立て込み作業の流れを示したフローチャート。 注入プラントの構成例を示した図。 注入プラントと注入管との接続例を示した図。 注入管の構造の第１の例を示した図。 注入管の構造の第２の例を示した図。 注入管の構造の第３の例を示した図。 注入管付きシートパイルの設置位置の一例を示した図。 注入管付きシートパイルを立て込んでいる様子を示した図。 注入材の地盤内での浸透について説明する図。 シートパイルの撤去作業の流れを示したフローチャート。 切替装置の構成例を示した図。

図１は、埋設物の１つであるシートパイルで包囲された地盤の施工方法の一例として、ウェルポイント工法について説明する図である。ウェルポイント工法は、施工対象の地盤に揚水管１０を打ち込み、真空ポンプ１１により集水管１２を通して揚水し、地下水位を下げる工法である。ここでは、ウェルポイント工法による地下水位を低下させる工事を一例として挙げているが、工事は、この工事に限定されるものではない。

ウェルポイント工法は、地耐力が低く、地下工事が難しい地盤の地下工事をスムーズに進めるために採用される。同様の工法としては、井戸を深く掘り、地下水を重力により井戸に集水し、水中ポンプで排水するディープウェル工法がある。

揚水管１０は、先端に、網状のストレーナを有するウェルポイント１０ａを備える。このため、ストレーナの網目より小さい成分を含む地下水が揚水管１０内へ吸引され、地上へと揚水される。複数本の揚水管１０は、１本の集水管１２に繋がり、１本の集水管１２に真空ポンプ１１が接続されている。このため、各揚水管１０を揚水された地下水は、集水管１２に集められ、必要に応じて排水処理を行い、河川や下水道に放流する。

真空ポンプ１１で地下水を吸引すると、地盤内が負圧になり、周辺の地盤へその負圧が伝播する。すると、周辺の地盤の地下水が吸い寄せられ、周辺の地盤が沈下する。これを防止するため、シートパイル１３により施工対象の地盤と周辺の地盤との縁切りが行われる。

シートパイル１３は、所定の強度をもつため、リブ状の鉄板を杭としたもので、両側の側方に設けられる継手同士を接続することにより連結される。複数のシートパイル１３を連結しながら立て込むことで、施工対象の地盤を取り囲む。これにより、外部からの地下水の流入を抑止しつつ、施工対象の地盤の地下水のみを排水して地下水位を低下させることができる。なお、地下水位を低下させた地盤は、掘削を行い、カルバートボックスの設置等の工事が行われる。

図２は、シートパイルの立て込み作業の様子を示した図である。シートパイル１３は、バイブロハンマー、サイレントパイラー、クラッシュパイラー等の圧入機を使用して地盤に立て込む（挿入する）ことができる。バイブロハンマーは、シートパイル１３に強制的に振動を与えて、先端の摩擦抵抗を急速かつ一時的に低減させて圧入する機械である。サイレントパイラーは、シートパイル１３を複数枚掴み、その引抜抵抗力を反力にして油圧による静荷重でシートパイル１３を圧入する機械である。クラッシュパイラーは、玉石や砂礫等を含む硬質地盤に圧入するべく、オーガー掘削と圧入を連動させた芯抜き圧入を行う機械である。図２に示す例では、サイレントパイラー１４によりシートパイル１３を圧入している。

サイレントパイラー１４は、シートパイル１３を掴むためのチャック１５と、チャック１５を昇降させる昇降装置１６とを備えている。チャック１５の上部には、シートパイル１３が通過できる大きさの円形の開口部が設けられている。サイレントパイラー１４は、地盤に埋められているシートパイル１３の頂部を掴むための掴み部１７を複数備えている。掴み部１７は、地盤に埋められているシートパイル１３から反力をとり、チャック１５によってシートパイル１３を地盤に対して圧入する。サイレントパイラー１４は、一列に並ぶシートパイル１３の頂部を伝って、その配列する方向へ移動することができるように構成されている。

サイレントパイラー１４は、シートパイル１３の継手同士が引っ掛かるように圧入し、施工対象の地盤を取り囲むようにシートパイル１３を圧入して地盤内に設置する。サイレントパイラー１４は、無振動の圧入機であり、施工対象の地盤の近くに建物等がある場合に有用である。

ここで、図３を参照して、シートパイル１３の立て込み時の地盤の様子について説明する。シートパイル１３の立て込みは、サイレントパイラー１４を使用して行うことができるが、硬い地盤の場合、サイレントパイラー１４のみでは打設できないことがある。その場合、サイレントパイラー１４とウォータージェット水とを併用して行うことができる。ウォータージェット水は、高圧水であり、土粒子間に入り込み、土粒子が移動しやすい状態を作り出し、シートパイル１３の貫入抵抗力を低減させる。なお、さらに硬い地盤に対しては、ドリルで削孔すると同時にシートパイル１３を押し込むクラッシュパイラーが使用される。

シートパイル１３の打設をサイレントパイラー１４とウォータージェット水とを併用して行う場合、図３（ａ）に示すように、ウォータージェット水により形成された空洞１８が、シートパイル１３を圧入しても残り、空洞１８をそのまま放置すると、空洞１８が水みちとなる。空洞１８は、サイレントパイラー１４のみで圧入する場合や、クラッシュパイラーで圧入する場合や、バイブロハンマーで圧入する場合においても発生するため、水みちが形成される。

水みちは、シートパイル１３の一方の側（外部）から深さ方向の先端を通して他方の側（内部）へと繋がって形成される。このため、シートパイル１３で縁切りを行っても、水みちを通して外部から地下水が流入する。すると、外部である周辺の地盤の地下水位が低下し、沈下するおそれがある。

そこで、図３（ｂ）に示すように、シートパイル１３を圧入しながら、注入材を注入する。空洞１８を瞬時に注入材１９により埋めることで、水みちの形成を防止することができる。図３（ｂ）では、理解を容易にするために、シートパイル１３の表面に沿って一定の幅の水みちが形成されていることを示しているが、水みちの形状はこれに限られるものではない。このことは、以下の説明でも同様である。

注入材１９は、空洞１８を瞬時に埋めるため、粘性が低い材料が望ましい。また、注入材１９は、シートパイル１３の圧入が継続している間、流動性を維持し、圧入が完了した段階で流動性を喪失し、粘性が急激に増加するまでの時間（ゲルタイム）が短い材料が望ましい。このような材料としては、２液からなり、２液を混合すると硬化する材料を用いることができる。２液をＡ液、Ｂ液とした場合、Ａ液はセメント、水、促進剤を含み、Ｂ液は硬化剤、水を含むものを挙げることができる。なお、Ａ液、Ｂ液は、混合後のゲルタイムが５～６０秒に調整したものを用いることができる。

図４は、シートパイル１３の立て込み作業の流れを示したフローチャートである。ステップ１００から作業を開始し、ステップ１０１では、立て込み作業の準備を行う。準備は、空洞１８へ注入材を注入するための注入プラントの搬入、組み立て等の充填準備、シートパイル１３の設置位置の確認、サイレントパイラー１４および反力架台の搬入、設置等を含む。反力架台上には、土質条件やシートパイル１３の長さ等に応じた重りを積載する。

シートパイル１３を立て込む場合、１以上の枚数のシートパイル１３につき、１本の注入管を使用して注入を行うことができる。また、圧入機が、自走可能になるまで、反力架台および重りを使用し、反力架台上に積載した重りを反力として用いる。

ステップ１０２では、複数枚のシートパイル１３を１組とし、シートパイル１３の組を選択する。選択した組には、注入管が取り付けられたシートパイル（以下、注入管付きシートパイルとする。）１３が１枚含まれている。ステップ１０３では、注入管付きシートパイル１３の注入管と、注入プラントとを管により接続する。

ステップ１０４では、選択した組の注入管付きシートパイル１３の注入管から注入材を注入しながら、当該注入管付きシートパイル１３を地盤に圧入して立て込む。注入材は、シートパイル１３を圧入する速度（挿入速度）に応じて、地表面にリークすることを確認しながら、地盤に注入することができる。リーク量が多い場合、注入量が多いため、ポンプの吐出量を低下させることができ、リークしない場合は、ポンプの吐出量を増加させることができる。これにより、シートパイル１３の圧入により形成される空洞１８を確実かつ密に充填することができる。なお、注入材は、空洞１８以外の空隙にも充填することができる。

ステップ１０５では、選択した組に、注入管が取り付けられていないシートパイル（以下、注入管なしシートパイルとする。）１３があるかどうかを確認する。ない場合は、ステップ１０２へ進み、次の組を選択する。一方、ある場合は、ステップ１０６へ進み、その同じ組の注入管なしシートパイル１３を、ステップ１０４で使用した注入管から注入材を注入しながら立て込む。

ステップ１０７では、全ての組につきシートパイル１３を設置したかどうかを確認する。設置していない場合、ステップ１０２へ戻り、設置した場合、ステップ１０８へ進む。ステップ１０８では、注入管から注入プラントと接続する管を取り外し、サイレントパイラー１４および注入プラントを撤去し、ステップ１０９で作業を終了する。

図５は、注入プラントの構成例を示した図である。注入プラントは、従来のシートパイルの撤去作業のみを行う場合に使用した注入プラントと同様の構成である。注入プラントは、注入材を構成するＡ液、Ｂ液を供給する。注入プラントは、Ａ液を供給する供給ポンプ２０と、Ｂ液を供給する供給ポンプ２１と、Ａ液、Ｂ液をそれぞれ作製するためのミキサー２２、２３と、Ａ液、Ｂ液の原料となる水、硬化剤、促進剤、セメントをそれぞれ収容する容器２４～２７とを備える。また、注入プラントは、水を供給するための水中ポンプ２８と、供給ポンプ２０、２１やミキサー２２、２３等に電源を供給する発電機２９とを備える。

注入プラントは、トラック等の車両に搭載し、移動可能とされていることが望ましい。これは、施工場所までの注入プラントの移動を容易にし、注入プラントの設置作業をなくすことができ、工事を短縮することができるからである。

供給ポンプ２０、２１としては、２つの液を別々に供給することが可能なポンプで、例えば容積式の往復ポンプを採用することができる。容積式の往復ポンプとしては、吐出量を変化させることが容易な２液プランジャーポンプを用いることができる。２液プランジャーポンプは、ロッド状のピストンをカムやクランクにより往復動させる機構を２組備えている。ここでは、供給ポンプ２０、２１を２台としたが、これに限られるものではなく、各液につき２台ずつとし、計４台のポンプを用いてもよい。なお、ポンプは偶数台とし、６台以上を用いてもよい。

２つの液をＡ液、Ｂ液とした場合、Ａ液は、水にセメント、促進剤を加えて練り上げた液とされ、Ｂ液は、水に硬化剤を加えて練り上げた液とされる。Ａ液は、容器２４から水中ポンプ２８により適量の水を加え、容器２７、２５からミキサー２２へ適量のセメント（例えば１８７．５ｋｇ）、促進剤（例えば４０ｋｇ）を投入し、混練することにより作製される。Ｂ液も同様に、容器２６から水中ポンプ２８により適量の水を加え、容器２６からミキサー２３へ適量の硬化剤（例えば５０ｋｇ）を入れ、混練することにより作製される。Ａ液、Ｂ液に添加される水の量は、練り上がりに影響を与えるため、一定の精度が必要であり、水計量器を使用して計量することが望ましい。

図６は、注入プラントと注入管との接続例を示した図である。注入プラントは、Ａ液を供給する供給ポンプ２０に繋がるＡ液用の管３０と、Ｂ液を供給する供給ポンプ２１に繋がるＢ液用の管３１とが接続されている。管３０、３１は、継手を介してＹ字管３２に接続される。Ｙ字管３２は、１本の混合管３３と、三方弁３４とを介して注入管４０に接続される。

注入管４０は、２つの接続点をもって互いに自由に回転可能に構成された中空円筒部材を内部に備えた接続部（スイベル）４１を含む。スイベル４１の２つの中空円筒部材は、三方弁３４と２本の管３５、３６により接続される。

Ａ液とＢ液は、Ｙ字管３２により混合し、混合管３３内で一液となり、三方弁３４により開かれた管３５もしくは管３６を流れ、一方の中空円筒部材へ供給される。

図７は、注入管４０の第１の構成例を示した図である。図７は、正面および側方から見た図である。注入管４０は、スイベル４１と、ロッド４２と、モニター４３とを含む。ロッド４２は、スイベル４１内の２つの中空円筒部材のそれぞれに一端が接続される管状部材である。ロッド４２の他端は、モニター４３が備える、水平方向に向けて延びる注入材の吐出部４４に接続される。

吐出部４４は、立て込み時に周囲の土砂等が流入しないようにキャップ４５で閉鎖され、キャップ４５の隙間をシリコン等の封止材料により封止される。なお、キャップ４５は、ロッド４２内へ供給された注入材が外部へ流出する際に、注入材に押されて周囲の地盤へ吹き飛ばされる。これにより、注入材の注入が可能となる。

注入管４０は、所定の枚数のシートパイル１３を立て込んでいる間、連続して注入材を注入する。注入管４０内は、注入材の注入を完了した後、即座に少量の水を供給し、洗浄される。なお、少量の水が地盤内へ注入されることになるが、少量であり、空洞１８は、既に注入材が硬化しているため、周辺の地盤に影響を与えるものではない。

注入管４０は、シートパイル１３の周辺の地盤に向く側（外側）の平坦な面に取り付けられる。このため、注入管４０は、シートパイル１３の平坦な面に隣接する平坦な面を有する。また、注入管４０の挿入方向の先端にあるモニター４３は、シートパイル１３の挿入を容易にするため、注入管４０の挿入方向に向けてテーパが形成されている。

注入管４０は、例えば立て込み時に、一方のロッド４２内に一液となった注入材が供給され、一方の吐出部４４から注入材が注入される。一方のロッド４２内および吐出部４４内は、立て込み完了時に水で洗浄され、その後のシートパイル１３の引き抜き時にも使用することができる。このため、もう一方のロッド４２および吐出部４４は、予備とすることができる。このとき、立て込み時に使用したロッド４２に繋がるスイベル４１内の中空円筒部材にキャップを嵌め込み、ロッド４２内を逆流する土砂等が、注入プラント側へ入らないように閉鎖することができる。

なお、ロッド４２内および吐出部４４内は、水で洗浄しても土砂等を落とし切ることが難しいこともあるため、その後のシートパイル１３の引き抜き時には、もう一方の予備のロッド４２および吐出部４４を使用することができる。このため、注入管４０は、引き抜き時まで地盤に設置し、スイベル４１まで取り付けたままの状態とすることができる。これにより、繋ぎ変えが簡単になり、施工時間を短縮することができる。

注入管４０は、シートパイル１３の引き抜き時に即座に使用できるようにするため、シートパイル１３の立て込みから引き抜きまでの間、シートパイル１３に取り付けた状態とされる。このため、スイベル４１、ロッド４２、モニター４３は、それぞれを溶接して連結したものを用いることができる。

図８は、注入管４０の第２の構成例を示した図である。図８に示す注入管４０では、ロッド４２の長さが異なり、吐出部４４の位置も異なっている。２本のロッド４２と２つの吐出部４４を立て込みと引き抜きにそれぞれ使用する場合、注入材は圧力の低い地表面へ向けて移動することから、立て込み時には出来るだけ下側から注入することが望ましい。一方、引き抜き時は、地盤を沈下させないように地表面付近を出来るだけ早く密に充填するため、出来るだけ上側から注入することが望ましい。これらのことから、図８に示すように、ロッド４２の長さを変え、吐出部４４の位置も変えることができる。

図８に示す例では、立て込み時はロッド４２の長さが長く、吐出部４４がシートパイル１３の先端に近い位置に設けられている、紙面に向かって右側のものを使用する。引き抜き時はロッド４２の長さが短く、吐出部４４がシートパイル１３の頂部に近い位置に設けられている、紙面に向かって左側のものを使用する。

吐出部４４は、キャップ４５とシリコンにより閉鎖してもよいが、図８に示すように、球体（ボール）４６と、コイルバネ４７等の弾性体とを用い、注入材の供給の有無により土砂等がロッド４２内に入らないように閉鎖することができる。

この構成では、注入材の供給前はコイルバネ４７が伸び、ボール４６が吐出部４４より上側に位置する。ボール４６は、ロッド４２の中空部分の断面の径とほぼ同じ径を有し、吐出部４４より下方にコイルバネ４７の一端が接続され、他端がボール４６に接続されているため、吐出部４４内に入った土砂等がスイベル４１側へと移動するのを抑止する。したがって、注入プラント側へ土砂等が逆流するのを防止する。

一方、注入材を供給すると、注入材の圧力によりボール４６を下側へ押下し、コイルバネ４７が縮み、吐出部４４を開き、吐出部４４から注入材を流出させることができる。このため、キャップ４５とシリコンが不要となる。なお、図８に示した例では、２重に土砂等の逆流を防止するため、キャップ４５とボール４６の両方が設けられている。

図９は、注入管４０の第３の構成例を示した図である。図９に示す例では、２本のロッド４２がほぼ同じ長さで、吐出部４４の位置もほぼ同じ位置で、両方にボール４６およびコイルバネ４７が設けられている。

図８に示した構成では、吐出部４４が上側にある方を引き抜き、吐出部４４が下側にある方を立て込みに使用している。立て込み完了時の洗浄である程度洗浄でき、再使用が可能な場合、立て込み時に使用したロッド４２および吐出部４４を使用して引き抜きを行い、何らかのトラブルが発生したときに、もう一方の予備のロッド４２および吐出部４４を使用したい場合がある。このような場合、図９に示した構成の注入管４０を採用することができる。

図１０は、複数のシートパイル１３を連結して設置する場合の注入管付きシートパイル１３の設置位置の一例を示した図である。注入管付きシートパイル１３のみを連結して設置してもよいが、コストがかかり、シートパイル１３を１枚立て込むごとに注入プラントを付け替えるのでは手間がかかる。そこで、数枚のシートパイル１３に１本の割合で注入管付きシートパイル１３を設置することができる。

注入管付きシートパイル１３は、１～１１枚のシートパイル１３に１本の割合で設置することが望ましい。なお、１２枚以上のシートパイル１３に１本の割合であってもよいが、注入管からの距離が遠くなるため、瞬時に空洞１８に注入することが難しくなる。

近隣に建物や重量物がある場合、地盤に荷重がかかっているため、空洞１８の発生により地盤に傾きが発生しやすい。このため、近隣に建物や重量物がある箇所については、注入管付きシートパイル１３の割合を多くし、周辺に建物や重量物等がない箇所については、注入管付きシートパイル１３の割合を少なくすることができる。注入管付きシートパイル１３の注入管から素早く注入材を注入することで、空洞１８の発生と同時にその空洞１８を注入材で充填することができる。

図１０は、建物や重量物が近くにある箇所では、１～６枚のシートパイル１３に１本という割合で注入管付きシートパイル１３を設置し、建物や重量物が近くにない箇所では、７～１１枚のシートパイル１３に１本という割合で注入管付きシートパイル１３を設置している。このように、建物や重量物が近くにあり、傾きを発生させないように注入材を密に充填しなければならない箇所については注入管の本数を増やすが、そうでない箇所については注入管の本数を減らすことで、コストを削減することができる。

なお、注入管付きシートパイル１３を設置する位置は、柱状図（地質断面図）、使用する圧入機、透水係数、周辺地盤、建物や重量物の有無などを考慮し、設計段階において決定することができる。柱状図は、その地域の地層を構成する層の順序や岩質等を柱状に示した図である。透水係数は、地層の透水性の程度を示す係数である。また、軟弱地盤で、地下水位が高い地盤の場合、注入管の本数を増やし、密に充填することができる。

図１１は、注入管付きシートパイル１３を立て込んでいる様子を示した図である。注入管４０には、２本の管として、２本の充填ホース５０、５１が接続されており、例えば充填ホース５０のみへ一液の注入材を供給し、シートパイル１３を立て込む。

玉石や砂礫等がある硬い地盤は、大きい力を加えても、低速度でしかシートパイル１３を圧入することができない。一方、シルト等の柔らかい地盤は、小さい力でも、比較的速い速度でシートパイル１３を圧入することができる。このため、シートパイル１３は、地質に応じて変えられる圧入機が加える力に比例した速度で、地盤に圧入される。

シートパイル１３の圧入する速度は、地質や使用する圧入機等を考慮して決定することができる。注入材の注入量は、決定された速度に応じて決定することができる。シートパイル１３は、一定の厚さを有する板から構成されるため、決定された速度から単位時間当たりに圧入されるシートパイル１３の容積を計算することができる。注入量は、計算した容積の１～１０倍の量とすることができ、３～５倍の量が好ましい。このため、各供給ポンプ２０、２１は、この注入量になるように各液を供給することができる。注入量は、例えば２０～２００Ｌ／ｍｉｎとすることができる。スイベル４１の中空円筒部材およびロッド４２の径は、この注入量の注入材を供給するため、適切な径とすることができ、従来のＡ液、Ｂ液を別々に供給する場合の径に比較して大きくすることができる。

一般的に、シートパイル１３を圧入すると、実際には図１１（ａ）に示すように、シートパイル１３近傍の地盤にせん断力が作用し、シートパイル１３近傍の地盤が下方へ引っ張られ、シートパイル１３を中心として大きく窪み、それに伴い、周辺の地盤が傾斜する。傾斜する範囲は、シートパイル１３から数メートル、具体的には４～５ｍの範囲にまで及ぶ。

しかしながら、注入材を注入しながらシートパイル１３を圧入した場合、図１１（ｂ）に示すように、シートパイル１３を中心とした窪みは非常に小さくなる。この場合、傾斜する範囲が、数十センチメートル程度である。したがって、建物や重量物が１ｍ以上離れていれば、建物や重量物が傾くことなく、シートパイル１３を立て込むことができる。

なお、注入材は、浸透性が高い溶液型ではなく、強度を重視し、セメント等の粒子分を含む、収縮も、分離もしない懸濁型である。このため、細かい土粒子間を広く浸透することはなく、空洞１８を瞬時に埋めることができ、収縮しないため、地盤の傾きを抑止することができる。

図１２は、注入管付きシートパイル１３を立て込んでいる間に注入管４０から注入した注入材の地盤内での浸透について説明する図である。注入管４０の水平方向に向いた吐出部４４から注入材を吐出すると、図１２に示すように、圧力の低い地表面へ向けて略４５°の角度で浸透する。注入材は、地盤中の玉石や砂礫等の隙間や地下水がある箇所等へ浸透し、その隙間を埋め、また、滞留する地下水を追い出し、追い出した空間を充填して地下水を置換する。このように、注入材で隙間を埋め、地下水を置換するために、隙間を埋め、地下水を置換するために必要な量の数倍の量を供給する。これにより、瞬時に隙間を埋め、地下水を置換することができ、また、注入材のゲルタイムが短く、収縮しない材料であるため、地盤の沈下を確実に抑止することができる。

次に、立て込んだシートパイル１３を撤去する作業について説明する。施工対象の地盤を取り囲むシートパイル１３は、カルバートボックスの設置等の工事が完了した後、引き抜き、撤去される。撤去後、シートパイル１３は、再利用することができる。シートパイル１３を引き抜くと、引き抜き跡の空隙に、周囲の土砂が流入し、それに伴い、周辺の地盤が沈下する。このため、空隙を注入材で充填しながらシートパイル１３を引き抜く。

注入材は、立て込み時と同じ注入材を使用することができ、注入量は、引き抜き速度に応じて決定することができる。この場合も、決定された速度から単位時間当たりに引き抜かれるシートパイル１３の容積を計算し、計算した容積の１～１０倍の量を注入量とすることができる。なお、注入量は、計算した容積の３～５倍の量が好ましい。なお、引き抜き時の注入材の注入は、立て込み時の供給ポンプ２０、２１の圧送圧力や土圧に加えて、シートパイル１３の引き抜きにより発生する負圧によって行われる。

シートパイル１３の撤去は、注入管から注入材を注入しながらシートパイル１３を引き抜く。シートパイル１３の引き抜きにも、サイレントパイラー１４等の圧入機を使用することができる。注入管は、シートパイル１３に取り付けられた注入管を用いることができる。注入材を注入するロッド４２および吐出部４４は、立て込み時に洗浄したロッド４２および吐出部４４を使用してもよいし、立て込み時とは別のロッド４２および吐出部４４を使用してもよい。

図１３を参照して、シートパイル１３を撤去する作業について説明する。ステップ２００から作業を開始し、ステップ２０１では、撤去作業の準備を行う。準備は、サイレントパイラー１４や注入プラントの設置、シートパイル１３の引き抜きの順序の確認等である。

ステップ２０２では、シートパイル１３の組を選択する。ステップ２０３では、選択した組の注入管付きシートパイル１３の注入管と、注入プラントとを接続し、注入材の供給を準備する。

ステップ２０４では、選択した組に、注入管なしシートパイル１３があるかを確認する。ある場合、ステップ２０５へ進み、サイレントパイラー１４を使用し、選択した組の注入管付きシートパイル１３の注入管から注入材を注入しながら、その同じ組の注入管なしシートパイル１３を引き抜く。一方、ない場合は、ステップ２０７へ進む。

ステップ２０６では、その同じ組に、引き抜かれていない注入管なしシートパイル１３があるかを確認する。ある場合、ステップ２０５へ戻り、その引き抜かれていない注入管なしシートパイル１３を、注入材を注入しながら引き抜く。ない場合は、ステップ２０７へ進む。

ステップ２０７では、選択した組に、注入管なしシートパイル１３がない、もしくは注入管なしシートパイル１３を全て引き抜いたことから、選択した組の注入管付きシートパイル１３を最後に引き抜く。このとき、注入管付きシートパイル１３の注入管から注入材を注入しながら、当該注入管付きシートパイル１３を引き抜く。

ステップ２０８では、全てのシートパイル１３の引き抜きが完了したかを確認する。完了していない場合、ステップ２０２へ戻り、別の組を選択し、同様にしてシートパイル１３を引き抜く。一方、完了した場合、ステップ２０９へ進み、注入プラントを解体し、トラック等に乗せて搬出するとともに、サイレントパイラー１４も低床トレーラ等に乗せ、搬出し、ステップ２１０で作業を終了する。

この場合も、シートパイル１３が残り数本になったところで、反力架台を搬入して設置し、重りを積載し、反力架台上の重りを反力として使用し、残りのシートパイル１３を引き抜くことができる。

ところで、砂地盤等では、注入材を注入すると、砂等の粒子が注入材により移動し、砂粒子間の隙間に詰まり、密になって、シートパイル１３との摩擦力が増大する。この摩擦力の増大は、ジャーミングと呼ばれる。ジャーミングが発生すると、シートパイル１３が引き抜けなくなる。

しかしながら、本方法では、必要量の数倍という多い量の注入材を、シートパイル１３の立て込み速度、もしくは引き抜き速度に合わせて供給するため、ジャーミングの発生を抑止することができる。これは、多い量の注入材を素早く注入することで、砂粒子が移動するより先に注入材で隙間を埋めることができ、また、シートパイル１３近傍ではシートパイル１３の圧入もしくは引き上げに伴い、注入材の流動性が維持されるからである。

注入管４０は、立て込みから引き抜きまでの間、地盤内に設置した状態で保持される。このため、周辺の地盤の様子等を確認し、適宜注入プラントを接続し、注入材の注入を実施することができる。

シートパイル１３の立て込み作業および引き抜き作業は、シートパイル１３を連続して立て込み、および連続して引き抜き、注入材の注入も連続して行うことができるが、これに限られるものではない。例えば、シートパイル１３を一定の高さだけ立て込む毎および引き抜く毎に、一定量の注入材を注入するステップを繰り返して、立て込み、および引き抜きを行ってもよい。この場合、ステップ毎に一定量の注入材が注入されたかどうかを確認することができる。一定量の注入材が注入されたかどうかは、例えば地表面に注入材が漏洩してきたか否かにより確認することができる。

これまでの説明では、１つの注入管付きシートパイル１３を含む１組のシートパイル群を立て込む毎に、または１組のシートパイル群を引き抜く毎に、注入管付きシートパイル１３の注入管と注入プラントとを繋ぎ変えていた。

しかしながら、このような繋ぎ変えは、時間や手間がかかる。そこで、図１４（ａ）に示すような切替装置６０を用い、切り替えを簡単に行えるようにすることができる。切替装置６０は、三方向に流体の出入口を有する２つの三方弁６１を含む。三方弁６１は、１つの入口と、２つの出口とを有する。

三方弁６１の１つの入口は、例えば一液の注入材を供給する管（ホース）６２と接続され、２つの出口は、注入材の供給対象の注入管４０のスイベル６３と、次に供給する注入管４０のスイベル６４とに、ホース６５、６６を介して接続される。

スイベル６３、６４のホース６５、６６が接続されない側の中空円筒部材の入口は、キャップ６７、６８で閉鎖される。キャップ６７、６８の周囲に隙間が存在する場合には、シリコンを用いて隙間を埋めることができる。

三方弁６１は、略９０°回転可能なレバー６９を有し、その内部は、例えば図１４（ｂ）に示すように、円柱状の空洞７０と、空洞７０と各出入口とを繋ぐ３つの連通路７１～７３と、レバー６９の回転に伴って回転するＬ字状の通路７４とを有している。

図１４（ｃ）に示すように、レバー６９が位置Ｄにあるとき、すなわち一端を中心に回転するレバー６９の他端が位置Ｄにあるとき、Ｌ字状の通路７４は、ホース６２が接続される連通路７２と、ホース６５が接続される連通路７１とを繋ぎ、ホース６２を流れてきた一液からなる注入材を、ホース６５へと流し、スイベル６３へ供給する。

レバー６９の他端を矢線Ｅの方向へ傾けることによりレバー６９を回転させると、レバー６９の回転に伴って内部のＬ字状の通路７４も回転する。レバー６９の他端が位置Ｆに到達すると、通路７４は、ホース６２が接続される連通路７２と、ホース６６が接続される連通路７３とを繋ぐ形となる。これにより、ホース６２を流れてきた一液からなる注入材を、ホース６６へと流し、スイベル６４へ供給することができる。

切り替えを行うと、スイベル６３へは注入材が供給されなくなるので、スイベル６４へ注入材を供給している間に、スイベル６３からホース６５を外し、さらに次の注入管４０のスイベルにホース６５を接続することで、さらに切り替えることが可能となる。

注入プラントは、Ａ液、Ｂ液を供給する供給ポンプ２０、２１を２組以上備えていてもよく、２以上の注入管４０に注入材を同時に供給できるものであってもよい。また、２以上の注入管４０に注入材を同時に供給するために、２以上の注入プラントを用いてもよい。２以上の注入管４０に注入材を同時に供給できるプラントである場合、切替装置６０を２台以上使用し、次の２以上の注入管４０への切り替えを容易にすることができる。

以上に説明してきたように、本方法を採用することで、適切に注入材を注入しながら埋設物を立て込み、また、撤去することができる。したがって、建物や重量物が近隣して存在する場合であっても、建物や重量物の沈下を防止しつつ、埋設物を立て込み、また、撤去することができる。

これまで本発明の埋設物の施工方法について図面に示した実施形態を参照しながら詳細に説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態や、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

１０…揚水管
１０ａ…ウェルポイント
１１…真空ポンプ
１２…集水管
１３…シートパイル
１４…サイレントパイラー
１５…チャック
１６…昇降装置
１７…掴み部
１８…空洞
１９…注入材
２０、２１…供給ポンプ
２２、２３…ミキサー
２４～２７…容器
２８…水中ポンプ
２９…発電機
３０、３１、３３、３５、３６…管
３２…Ｙ字管
３４…三方弁
４０…注入管
４１…スイベル
４２…ロッド
４３…モニター
４４…吐出部
４５…キャップ
４６…ボール
４７…コイルバネ
５０、５１…ホース
６０…切替装置
６１…三方弁
６２、６５、６６…ホース
６３、６４…スイベル
６７、６８…キャップ
６９…レバー
７０…空洞
７１～７３…連通路
７４…通路

Claims (7)

1. 埋設物の施工方法であって、
   前記埋設物に取り付けられた注入管から、ゲルタイムが５秒から６０秒である注入材を注入しながら該埋設物を地盤内に挿入する工程を含む、埋設物の施工方法。
2. 前記挿入する工程では、前記埋設物の挿入速度に応じて前記注入材の注入量を変更する、請求項１に記載の埋設物の施工方法。
3. 前記埋設物は、土留部材であり、
   前記挿入する工程では、１以上の前記土留部材からなり、前記注入管が取り付けられた土留部材を１つ含む土留部材の組につき、前記注入管から前記注入材を注入しながら前記組を構成する土留部材を前記地盤内に挿入する、請求項１または２に記載の埋設物の施工方法。
4. 前記注入材を構成する２つの液を別々に作製する工程と、
   前記２つの液を混合し、一液として前記注入管に供給する工程と
   を含む、請求項１～３のいずれか１項に記載の埋設物の施工方法。
5. 前記注入管は、前記注入材を吐出する第１の吐出口に連続する第１の通路と、前記注入材を吐出する第２の吐出口に連続する第２の通路とを有し、
   前記挿入する工程では、前記第１の通路のみを使用して前記注入材を供給し、前記第１の吐出口から吐出させる、請求項４に記載の埋設物の施工方法。
6. 前記注入管から、ゲルタイムが５秒から６０秒である注入材を注入しながら前記埋設物を前記地盤内から引き抜く工程を含み、
   前記引き抜く工程では、前記第２の通路のみを使用して前記注入材を供給し、前記第２の吐出口から吐出させる、請求項５に記載の埋設物の施工方法。
7. 切替装置により前記注入材を供給する注入管を切り替える工程を含む、請求項１～６のいずれか１項に記載の埋設物の施工方法。
   

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