JP3338910B2 - 地盤凍結工法 - Google Patents

地盤凍結工法

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JP3338910B2 JP01472394A JP1472394A JP3338910B2 JP 3338910 B2 JP3338910 B2 JP 3338910B2 JP 01472394 A JP01472394 A JP 01472394A JP 1472394 A JP1472394 A JP 1472394A JP 3338910 B2 JP3338910 B2 JP 3338910B2
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  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、地盤改良の固結工法の
一種である地盤凍結工法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の地盤凍結工法では、凍結管を地盤
内に挿入して、その地盤を凍結させ、凍土の強度のみで
土圧及び水圧に対抗していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の地盤
凍結工法は、凍土の強度のみで土圧及び水圧に対抗して
いるが、凍土の引張強度は圧縮強度の1/10〜1/2
0程度しかなく、引張強度で必要な凍土厚さが決定され
る場合が多い。
【0004】したがって、凍土に所望の強度をもたせる
ためには、凍土厚さ(凍結領域)を大きくしなければな
らず、特に大深度にわたる地盤凍結工法では凍結厚さを
非常に大きくしなければならず、凍結厚さの増大に伴っ
て凍結膨張圧が非常に大きくなるといった問題があり、
凍結膨張圧を軽減するために凍結領域の外側に溝状ある
いは孔状の変位吸収溝を別途構築している。
【0005】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、凍土地盤の曲げ耐力を大幅に増加させることがで
き、もって、凍結厚さ(凍結領域)を小さくすることが
でき、凍結膨張圧を軽減することができる地盤凍結工法
を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1記載の
地盤凍結工法は、地盤に形成された溝内に、凍結管及び
グリッド状の補強部材を挿入して設置し、この後、前記
凍結管及び補強部材の周りの溝内に非凍上性材料を充填
し、前記凍結管により少なくとも前記非凍上性材料を凍
結させることを特徴とする。
【0007】本発明の請求項2記載の地盤凍結工法は、
請求項1記載の地盤凍結工法において、前記非凍上性材
料に吸水性ポリマーを混入することを特徴とする。
【0008】本発明の請求項3記載の地盤凍結工法は、
請求項1又は2記載の地盤凍結工法において、前記補強
部材の長さ方向の所定長さ部分に補強部材よりも強度の
低い低強度部を設けることを特徴とする。
【0009】なお、前記補強部材が鉄筋であることが好
ましく、前記非凍上性材料が砂又は礫により構成されて
いることが好ましい。
【0010】
【作用】本発明の請求項1記載の地盤凍結工法によれ
ば、凍結される非凍上性材料中にグリッド状の補強部材
が配置されるので、凍結した非凍上性材料(凍土地盤)
の曲げ耐力を大幅に増加させることができる。したがっ
て、所望の強度をもたせるための凍結厚さ(凍結領域)
を小さくすることができる。この結果、凍結の際に発生
する凍結膨張圧を軽減することができる。しかも、凍結
領域に対応した部分に非凍上性材料が充填されているこ
とからも、凍結膨張圧を軽減することができる。また、
凍結管を埋設するためのボーリングを行う必要がなくな
るとともに、変位吸収溝を設ける必要がなくなる。
【0011】本発明の請求項2記載の地盤凍結工法によ
れば、非凍上性材料の粒子間の間隙が吸水性ポリマーが
水を吸収したゲル状の物質で充満されるので、非凍上性
材料への塩分の侵入を防止することができ、この結果、
塩分の侵入による凍土の強度低下を防止することができ
る。
【0012】本発明の請求項3記載の地盤凍結工法によ
れば、例えば、本地盤凍結工法をシールド工法における
発進・到達部に設けた場合において、発進・到達部に対
応した部分に低強度部を設ければ、補強部材を撤去する
ことなくシールド機を進行させてシールドトンネルを構
築することができ、工期の短縮を図ることができる。
【0013】
【実施例】以下に、図1を参照して、本発明の一実施例
の地盤凍結工法について説明する。
【0014】まず、図1(a)に示すように、地盤1に
地中連続壁を構築するように溝2を掘削する。次に、図
1(b)に示すように、溝2内にグリッド状の補強部材
(例えば、鉄筋籠)3を挿入する。この補強部材3には
所定の間隔で凍結管4が固定され、これらを同時に溝2
内に挿入することができるようになっている。次に、図
1(c)に示すように、溝2内に補強部材3が埋設され
るように非凍上性材料(例えば、砂や礫)5を充填す
る。次に、図1(d)に示すように、非凍上性材料5の
上部にコンクリート6を充填する。そして、凍結管4内
に冷媒を供給して主として非凍上性材料5の部分を凍結
させて凍結連続壁を構築する。
【0015】このように、本実施例の地盤凍結工法で
は、地盤1に掘削された溝2内に凍結管4がグリッド状
の補強部材3とともに挿入されるので、凍結管4のみを
挿入するためのボーリングを行う必要がなくなる。
【0016】また、凍結される非凍上性材料5中にグリ
ッド状の補強部材3が配置されるので、凍結した非凍上
性材料(凍土地盤)5の曲げ耐力を大幅に増加させるこ
とができ、所望の強度をもたせるための凍結厚さ(凍結
領域)を小さくすることができ、この結果、凍結の際に
発生する凍結膨張圧を軽減することができる。
【0017】しかも、凍結領域に対応した部分に非凍上
性材料5が充填されているので、非凍上性材料が凍結す
る際に生ずる凍結膨張圧は小さく、したがって、凍結膨
張圧を軽減することができる。
【0018】このように、補強部材3による凍土の補強
と、凍結領域の非凍上性材料5による置換とにより、凍
結膨張圧を小さくできるので、従来において凍結領域の
外側に設けていた変位吸収溝を設ける必要がなくなる。
【0019】次に、図2に基づいて、本発明の他の実施
例の地盤凍結工法について説明する。なお、本実施例の
地盤凍結工法は、シールド工法の発進・到達部に設置さ
れるものである。
【0020】まず、図2(a)に示すように、地盤11
に地中連続壁を構築するように溝12を掘削する。次
に、図2(b)に示すように、溝12内にグリッド状の
補強部材(例えば、鉄筋籠)3を挿入する。この補強部
材13にはその長さ方向の所定長さ部分に補強部材3よ
りも強度の低い低強度部(例えば、グラスファイバー等
の脆い材料から構成されるもの)17が設けられてお
り、この低強度部17はシールドの発進・到達部の位置
に対応して設けられている。また、補強部材13には所
定の間隔で凍結管14が固定され、これらを同時に溝2
内に挿入することができるようになっている。次に、図
2(c)に示すように、低強度部17よりも下部には、
コンクリート18が充填され、次いで、低強度部17の
周りには非凍上性材料(例えば、砂、礫、コンクリー
ト)15を充填し、次いで、低強度部17よりも上部に
はコンクリート19を充填する。さらに、溝12の側方
の地盤11に新たに凍結管14と同様な構造の凍結管2
0を埋設する。次に、図2(d)に示すように、凍結管
14,20内に冷媒を供給して非凍上性材料15の部分
及びその側方の部分を凍結させて凍結連続壁Tを構築す
る。そして、シールドの発進・到達を行いシールドトン
ネルSを構築する。
【0021】この際、シールドトンネルSに対応する部
分には、低強度部17が設置されているので、シールド
機を凍土連続壁Tと交差する方向に進行させたときに、
シールド機の進行に伴って低強度部17が破壊し、シー
ルド機の進行を妨げることがない。したがって、鉄筋を
除去するといった作業が必要なく、シールド工法の作業
を簡単なものとすることができ、工期を大幅に短縮する
ことができる。
【0022】また、本実施例においても、前記実施例と
同様に、凍結した非凍上性材料(凍土地盤)15の曲げ
耐力を大幅に増加させることができ、所望の強度をもた
せるための凍結厚さ(凍結領域)を小さくすることがで
き、この結果、凍結の際に発生する凍結膨張圧を軽減す
ることができる。しかも、非凍上性材料15が凍結する
際に生ずる凍結膨張圧は小さく、したがって、凍結膨張
圧を軽減することができる。このように、補強部材13
による凍土の補強と、凍結領域の非凍上性材料15によ
る置換とにより、凍結膨張圧を小さくできるので、従来
凍結領域の外側に設けていた変位吸収溝を設ける必要が
なくなる。
【0023】なお、前記各実施例の地盤凍結工法におい
て、非凍上性材料5,15に吸水性ポリマーを混入する
ようにしてもよい。凍土が塩分を含有すると、例えば砂
の場合には凍土の強度が約1/4に低下するが、吸水性
ポリマーを混入するようにしたものでは、非凍上性材料
5,15の粒子間の間隙が吸水性ポリマーが水を吸収し
たゲル状の物質で充満されるので、非凍上性材料5,1
5中への塩分の侵入を防止することができ、この結果、
塩分の侵入による凍土の強度低下を抑制することができ
る。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項1
記載の地盤凍結工法によれば、地盤に形成された溝内
に、凍結管及びグリッド状の補強部材を挿入して設置
し、この後、前記凍結管及び補強部材の周りの溝内に非
凍上性材料を充填し、前記凍結管により少なくとも前記
非凍上性材料を凍結させるので、凍土地盤の曲げ耐力を
大幅に増加させることができ、もって、凍結厚さ(凍結
領域)を小さくすることができ、凍結膨張圧を軽減する
ことができる。
【0025】本発明の請求項2記載の地盤凍結工法によ
れば、前記非凍上性材料に吸水性ポリマーを混入するの
で、非凍上性材料の粒子間の間隙が吸水性ポリマーが水
を吸収したゲル状の物質で充満され、非凍上性材料中へ
の塩分の侵入を防止することができ、この結果、塩分の
侵入による凍土の強度低下を防止することができる。
【0026】本発明の請求項3記載の地盤凍結工法によ
れば、前記補強部材の長さ方向の所定長さ部分に補強部
材よりも強度の低い低強度部を設けるようにしたので、
例えば、本地盤凍結工法をシールド工法における発進・
到達部に設けた場合において、発進・到達部に対応した
部分に低強度部を設ければ、補強部材を撤去することな
くシールド機を進行させてシールドトンネルを構築する
ことができ、工期の短縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の地盤凍結工法を示す図であ
る。
【図2】本発明の他の実施例の地盤凍結工法を示す図で
ある。
【符号の説明】
1,11 地盤 2,12 溝 3,13 補強部材 4,14 凍結管 5,15 非凍上性材料 17 低強度部

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 地盤に形成された溝内に、凍結管及びグ
    リッド状の補強部材を挿入して設置し、この後、前記凍
    結管及び補強部材の周りの溝内に非凍上性材料を充填
    し、前記凍結管により少なくとも前記非凍上性材料を凍
    結させることを特徴とする地盤凍結工法。
  2. 【請求項2】 前記非凍上性材料に吸水性ポリマーを混
    入することを特徴とする請求項1記載の地盤凍結工法。
  3. 【請求項3】 前記補強部材の長さ方向の所定長さ部分
    に補強部材よりも強度の低い低強度部を設けることを特
    徴とする請求項1又は2記載の地盤凍結工法。
  4. 【請求項4】 前記補強部材が鉄筋であることを特徴と
    する請求項1〜3のいずれかに記載の地盤凍結工法。
  5. 【請求項5】 前記非凍上性材料が砂又は礫により構成
    されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに
    記載の地盤凍結工法。
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