JP3650861B2 - 既存構造物直下の被圧地盤の改良方法及びその改良方法に使用する止水装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、地下水で被圧されている地盤（以下、被圧地盤と云うことがある。）上の既存構造物における基礎スラブ直下の当該被圧地盤を、地下水等の排出を行うことなく地盤改良固結法により改良する方法、及び前記地下水等の噴出を抑えるために基礎スラブコンクリート上で使用される止水装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液状化等で傾斜した既存の構造物をジャッキアップして復旧する場合、地盤改良固結法により基礎スラブ直下に反力となる地盤改良体を施工し、ジャッキアップした後に、基礎スラブ下に注入材を注入することが行われている。また、既存構造物の支持地盤の液状化が予測される場合等も、同様に基礎スラブ直下の地盤を補強するために地盤改良を行うことがある。しかし、図８に示したように、基礎スラブｂの下の地盤ｇが地下水ｃで被圧されている場合に、基礎スラブｂを直接、掘削パイプｄ等で貫通して地盤改良を行おうとすると、当該掘削パイプｄの周辺から地下水ｃや土砂ｅが噴き出してしまう。そのため、地盤改良中の改良体ｆの注入材が流出したり、又は希釈されたりし、改良体ｆの品質が確保できず、地盤改良作業が停滞する。
【０００３】
そのような場合、既存の技術では、図９に示したようなディープウェルｈ等により被圧地下水位を低下させて施工する、次の▲１▼、▲２▼の方法が考えられる。即ち、▲１▼建物ａの外周に止水性の山留め壁ｉを施工し、地下水ｃの水位が低下した後、建物ａの外周部を地上から基礎スラブコンクリートｂの直下まで掘削し、その掘削した掘削下底面上で地盤改良を施工する方法（図９）と、▲２▼止水性の山留め壁は施工せず、地下水位が低下した後、建物の基礎スラブコンクリートを貫通し、地盤改良を施工する方法（図示は省略）である。
【０００４】
また、近年、図１０に示した次の▲３▼の方法（特開平５−１１２９２７号公報参照）も開発されている。
▲３▼改良地盤に注入管を挿入してジェット噴流を噴射し（図１０Ｃ参照）、注入管ｊの周囲から上昇する排泥の排出圧を圧力調整装置ｘを用いて適正となし、それによって排泥量を制御しながら地盤改良を行う方法である。注入管ｊ及び同注入管ｊを収納し削孔する掘削パイプｄの口元パッカー装置ｋは、上端部に上下２段をなす掘削パイプ用パッカーリングｑと注入管用パッカーリングｒを備え、下端部は立坑内に施工した施工基盤（コンクリート）ｍに嵌込む嵌着部ｎを形成し、中間部に開閉バルブｙを介在させ、前記中間部の開閉バルブｙの下から、前記圧力調整装置ｘ及び開閉バルブｙ’を介して排泥管ｚを分岐させ、地下水や土砂の排出を行っている。
【０００５】
【本発明が解決しようとする課題】
前記▲１▼の地盤改良方法は、建物ａの外周部に山留め壁ｉを施工できるスペースや、止水に必要な止水層ｖが必要となるため、市街地では施工不可能が場合が多い。また、建物ａの基礎スラブコンクリートｂ上で作業を行わないため、作業効率が非常に悪いといった問題がある。
【０００６】
▲２▼の方法は、山留め壁を施工しないで実施するため、周辺地盤の沈下を引き起こす虞れがある。また、地下水の排出量が多いと地盤改良が不可能となる。
▲３▼の方法は、掘削パイプｄ及び注入管ｊの削孔時、注入管ｊの設置時、あるいは掘削パイプｄ等の引き抜き時において、掘削パイプｄや注入管ｊの周辺、口元からの地下水ｃや土砂ｅ等の排出を許容する。そのため、開閉バルブｙ、ｙ’を操作し、圧力調整装置ｘで排水圧を調整しながら地下水等の排出を制御したり、掘削パイプ用パッカーリングｑと注入管用パッカーリングｒを交互に操作しなければならず、それらの作業が大変面倒で煩わしい。しかも、当該パッカー装置ｋが複雑であって、設備費用が増大する。更に、この▲３▼の場合、通常、立坑内の所定深さ位置に予め施工基盤ｍを設け、その施工基盤ｍの上に口元パッカー装置ｋを設置して施工するので、作業効率が悪いといった問題もある。
【０００７】
本発明の目的は、前記▲１▼、▲２▼、▲３▼の問題点を解決するべく、既存構造物の基礎スラブコンクリート直下が地下水で被圧されている地盤を地盤改良固結法により改良するに際し、地下水等は完全に止水して排出させることなく、構造物の基礎スラブコンクリートの上で効率よく合理的に地盤改良する方法と、同方法の実施に好適な止水装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１の発明に係る既存構造物直下の被圧地盤の改良方法は、
ａ） 支持プレート１で支持されたシャッタープレート２がスライド移動して貫通孔１５を閉塞自在に構成された下位止水部材Ｓを、地下水１３で被圧されている地盤１４上の既存構造物の基礎スラブコンクリート１２上に設置する段階と、ｂ） 先端にビットを有する掘削パイプ７のパイプ径ｗよりやや小さい径ｔの挿入孔４が略中央に形成された止水ゴムパッキング３が、座金５を介した積層状態でケース６内に複数収納して成る上位止水部材Ｐを、前記下位止水部材Ｓの上に設置する段階と、
ｃ） 上方から上位止水部材Ｐの挿入孔４内に掘削パイプ７を挿入し、止水ゴムパッキング３により水密状態を維持しながら当該掘削パイプ７で基礎スラブコンクリート１２に必要最小径の貫通孔１５を形成し、地盤１４を所望深度まで削孔した後、注入材を注入して前記深度位置から基礎スラブコンクリート１２のレベル位置まで地盤改良を行う段階と、
ｄ） 地盤改良が完了した後、前記掘削パイプ７を少なくとも下位止水部材Ｓのシャッタープレート２より上まで上昇させ、当該シャッタープレート２をスライド移動して前記貫通孔１５を閉塞する段階と、
ｅ） 上位止水部材Ｐを取り外し、シャッタープレート２に設けた注入口８より注入材９を注入する段階と、より成ることをそれぞれ特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明に係る既存構造物直下の被圧地盤の改良方法は、前記請求項１におけるｅ）段階の注入材９の注入後に、下位止水部材Ｓの上に補強用の押えコンクリート１６を打設することを特徴とする。
請求項３の発明に係る被圧地盤の改良方法に使用する止水装置は、地下水１３で被圧されている建物１１等の構造物の基礎スラブコンクリート１２上に設置される下位止水部材Ｓと、その下位止水部材Ｓの上に着脱自在な上位止水部材Ｐとより成り、前記下位止水部材Ｓは、支持プレート１で支持されたシャッタープレート２が水平方向にスライド移動して貫通孔１５を閉塞自在に構成され、前記上位止水部材Ｐは、掘削パイプ７のパイプ径ｗよりやや小さい径ｔの挿入孔４が略中央に形成された止水ゴムパッキング３…が座金５を介した積層状態でケース６内に複数収納され、前記止水ゴムパッキング３が挿入孔４内の掘削パイプ７に密着して止水する構成であることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明に係る既存構造物直下の被圧地盤の改良方法は、建物１１等の基礎スラブコンクリートの下が地下水で被圧されているような地盤を、地盤改良固結法によって改良する際に、地下水等の噴出を抑えつつ基礎スラブコンクリート上で使用される止水装置を用いて実施される。
【００１１】
止水装置は、請求項２に記載したように、下位止水部材Ｓとその上に着脱自在な上位止水部材Ｐとで構成されている。前記下位止水部材Ｓは、支持プレート１で支持されたシャッタープレート２が水平方向にスライド移動して後述の貫通孔１５を閉塞自在な構成とされている（図２Ａ参照）。支持プレート１は、通常、図３Ｂに示したように、平面視形状が正方形で中央にパイプ孔１０ｃを有する上部プレート１ｃと、当該上部プレート１ｃと同形、同大でパイプ孔１０ａを有する下部プレート１ａ（図２Ａ参照）との間に、２本のレールプレート１ｂ、１ｂが挟まれている。そして、パイプ孔２ａを有するシャッタープレート２が、前記レールプレート１ｂ、１ｂの間に挟まる形で配置され、水平方向にスライド移動可能な構成とされている。前記各プレート１ｃ、１ａ、２のパイプ孔１０ｃ、１０ａ、２ａの直径ｕ（図３Ｄ参照）は、掘削パイプ７のパイプ径ｗ（図３Ａ参照）と同じである。なお、被圧の大きさなど、止水性、潤滑性を高める必要に応じて、シャッタープレート２にはグリース等の油分を塗布する。
【００１２】
前記上位止水部材Ｐは、図２Ｂに示したように、掘削パイプ７のパイプ径ｗ（図３Ａ参照）よりやや小さい径ｔの挿入孔４が略中央に形成された複数枚の止水ゴムパッキング３…が、上下に重なり合うもの同士の間に座金５を介在させた積層状態でケース６内に収納されている。
以下、図２〜図５に基づき、前記止水装置を使用した既存構造物直下の被圧地盤の改良方法（請求項１）の施工手順を説明する。
【００１３】
図２は、前記止水装置の基礎スラブコンクリート上への設置段階を示している。まず、図２Ａに示したように、止水装置のうち下位止水部材Ｓを、既存建物直下で改良予定の被圧地盤１４の直上位置の基礎スラブコンクリート１２上に設置する（図１参照）。その際、支持プレート１の下部プレート１ａと基礎スラブコンクリート１２との間はシーリング材で止水しておくことが望ましい。そして、支持プレート１の上部プレート１ｃの上方から基礎スラブコンクリート１２に通ずるケミカルアンカー２０を用いて、下位止水部材Ｓを基礎スラブコンクリート１２上に固定する。次に、図２Ｂに示したように、止水装置の上位止水部材Ｐを前記下位止水部材Ｓの上に設置する。
【００１４】
図３は、掘削パイプの挿入と地盤改良の施工段階を示している。まず、掘削パイプ７の降下位置に、シャッタープレート２のパイプ孔２ａが位置するように、シャッタープレート２をスライド移動する（図３Ｂ参照）。なお、掘削パイプ７の下端部には、図示を省略した掘削ビットが取り付けられている。前記掘削パイプ７を上方から降下させ、上位止水部材Ｐの挿入孔４内に挿入する（図３Ａ）。そうすると、当該掘削パイプ７の外周は、そのパイプ径ｗより小さい径ｔの挿入孔４を形成する複数の止水ゴムパッキング３…によってしっかりと密着され、水密状態（止水状態）が維持される。その水密状態を維持しながら、掘削パイプ７は降下して下位止水部材Ｓのパイプ孔１ｃ、１ａを通過し、下端の掘削ビットで基礎スラブコンクリート１２をコアリングにより貫通して、必要最小径の貫通孔１５を形成し、更に、地盤１４を改良予定深さまで削孔する。そして、所謂、地盤改良固結法により、掘削パイプ７内に図示を省略した注入管を挿入し、前記改良予定の深さ位置から掘削パイプ７を引き上げつつ、先端から注入管を少し突出させて注入材９を注入し、基礎スラブコンクリート１２のレベル位置までの被圧水下における地盤１４を改良する（図１）。正確には、図３Ｃに示したように、基礎スラブコンクリート１２の貫通孔１５内をも積極的に改良する。そして、万が一にも、当該掘削パイプ７による基礎スラブコンクリート１２の貫通や地盤１４の削孔の際に、地下水１３や土砂等が上昇するようなことがあっても、必要最小径の貫通孔１５と、同貫通孔１５に位置する掘削パイプ７との間には隙間が殆んどないから、その地下水１３等の上昇をくい止められる。仮に、その隙間を上昇してきても、複数の止水ゴムパッキング３に突き当って止水され、基礎スラブコンクリート１２上に噴き出すことがない。そして、地盤改良が完了した後、図３Ｃのように、前記掘削パイプ７を基礎スラブコンクリート１２から引き抜き、つづいて、下位止水部材Ｓのシャッタープレート２の上まで引き抜かれたら、直ちに当該シャッタープレート２をスライド移動させ、貫通孔１５の上を完全に閉塞する。
【００１５】
図４は、上位止水部材の取り外しと注入材の注入段階を示している。即ち、下位止水部材Ｓのシャッタープレート２によって、基礎スラブコンクリート１２に穿設された貫通孔１５が閉塞されているので、上位止水部材Ｐは不要となるため取り除く。ブリージング等により改良地盤１４が硬化し、収縮した後に、シャッタープレート２の注入口８を用いて注入材９’を注入し、改良地盤１４の上面とシャッタープレート２との間に生じた隙間を埋める。
【００１６】
更に、請求項２に記載したように、必要に応じてコンクリート打設による補強仕上げを行う。即ち、図５に示したように、前記下位止水部材Ｓを完全に覆う形で、基礎スラブコンクリート１２の上に、鉄筋コンクリート１６を施工する。貫通孔１５の上方は、上位止水部材Ｐが取り外され何もない状態なので、基礎スラブコンクリート１２と略同じ厚さの鉄筋コンクリート１６で補強し、長期的な被圧に抵抗させるためである。その他、図示は省略するが、予め、下位止水部材Ｓの下の基礎スラブコンクリート１２を少し下げて形成しておき、注入材９の注入後に、上面をモルタル等で覆い、下位止水部材Ｓと基礎スラブコンクリート１２の上面とを平滑に仕上げることも好適に実施される。
【００１７】
【実施例】
上位止水部材Ｐに使用される止水ゴムパッキング３は、耐摩耗性ゴムで製作され、図示例では５枚を積層しているが、枚数はこれに限定されない。また、止水ゴムパッキング８の基本形状は問わないが、正方形や円形が好適である。
下位止水部材Ｓのレールプレート１ｂ及びシャッタープレート２は、例えば、図６に示したような態様で実施可能である。図６Ａは、平面方向からみると、コ字状のレールプレート１ｂと、そのコ字状のレールプレート１ｂの中央内部へ一方向から（図示例では手前側から）のみスライド移動して閉塞可能な、パイプ孔なしのシャッタープレート２を示している。図６Ｂは、平面方向からみると、２枚の長方形のレールプレート１ｂ’、１ｂ’が平行に設置され、その間を長めのシャッタープレート２’が前後両方向からスライド移動して閉塞可能な例を示している。図６Ｃは、図６Ｂの例と殆んど同じ構成だが、２枚の長方形のレールプレート１ｂ’、１ｂ’の間を移動するシャッタープレート２’が短めに形成され、パイプ孔２ａがその端部に設けられており、よって一方向のみからスライド移動する例を示している。
【００１８】
また、図示は省略するが、前記の各レールプレート１ｂを使用しないで、シャッタープレート２がスライド移動可能なレール（溝）を１枚の支持プレート１に形成して実施したり、レール（溝）を上部プレート１ｃに形成して上下２枚のプレート型として実施することも可能である。
シャッタープレート２に設ける注入口８は、図６Ｂ、Ｃのように、上下に貫通したものを複数形成して実施するほか、図６Ｄに示した注入口８’のように、プレートの外端面から水平方向に穿孔し、下方へ垂下せしめて実施してもよい。上下に貫通された注入口８には、表面が突出しないように、図７に示したような皿ボルト１６が好適に使用される。
【００１９】
【本発明の奏する効果】
請求項１、２の発明の既存構造物直下の被圧地盤の改良方法によれば、既存構造物の基礎スラブコンクリート上で、請求項３の発明の止水装置を用いて地下水等を完全に止水して、被圧水下の地盤を地盤改良固結法により改良するので、合理的で効率よい地盤改良が達成され、液状化対策や耐震補強が図られる。地下水等を一切排出しないで補強地盤を改良するから、周辺地盤への影響がない。また、簡便な構成の止水装置により基礎スラブコンクリート上で全て作業を行えるから、大がかりな仮設は一切不要であり、工費の低減化や工期の短縮化も達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】地盤改良の要領を示した全体図である。
【図２】Ａは下位止水部材の設置状況を示した断面図、Ｂは上位止水部材の設置状況を示した断面図である。
【図３】Ａ、Ｂは掘削パイプの貫入状況を示した断面図と一部省略の平面図、Ｃ、Ｄは掘削パイプの引き抜き状況を示した断面図と一部省略の平面図である。
【図４】注入材の注入段階を示した断面図である。
【図５】押えコンクリートの打設状況を示した断面図である。
【図６】Ａ〜Ｄはレールプレートとシャッタープレートのバリエーションを示した平面図である。
【図７】Ａ、Ｂは注入口の仕舞い要領を示した断面図と平面図である。
【図８】従来例を示した断面図である。
【図９】異なる従来例を示した断面図である。
【図１０】Ａ〜Ｃは異なる従来例の断面図である。
【符号の説明】
Ｓ 下位止水部材
Ｐ 上位止水部材
１ 支持プレート
２ シャッタープレート
３ 止水ゴムパッキング
４ 挿入孔
５ 座金
６ ケース
７ 掘削パイプ
８ 注入口
９ 注入材
１１ 建物
１２ 基礎スラブコンクリート
１３ 地下水
１５ 貫通孔
１６ 押えコンクリート

Claims (3)

1. ａ） 支持プレートで支持されたシャッタープレートがスライド移動して貫通孔を閉塞自在に構成された下位止水部材を、地下水で被圧されている地盤上の既存構造物の基礎スラブコンクリート上に設置する段階と、
   ｂ） 先端にビットを有する掘削パイプのパイプ径よりやや小さい径の挿入孔が略中央に形成された止水ゴムパッキングが、座金を介した積層状態でケース内に複数収納して成る上位止水部材を、前記下位止水部材の上に設置する段階と、
   ｃ） 上方から上位止水部材の挿入孔内に掘削パイプを挿入し、止水ゴムパッキングにより水密状態を維持しながら当該掘削パイプで基礎スラブコンクリートに必要最小径の貫通孔を形成し、地盤を所望深度まで削孔した後、注入材を注入して地盤改良を行う段階と、
   ｄ） 地盤改良が完了した後、前記掘削パイプを少なくとも下位止水部材のシャッタープレートより上まで上昇させ、当該シャッタープレートをスライド移動して前記貫通孔を閉塞する段階と、
   ｅ） 上位止水部材を取り外し、シャッタープレートに設けた注入口より注入材を注入する段階と、
   より成ることをそれぞれ特徴とする、既存構造物直下の被圧地盤の改良方法。
2. 上位止水部材を取り外して注入材を注入した後に、下位止水部材の上に補強用の押えコンクリートを打設することを特徴とする、請求項１に記載した既存構造物直下の被圧地盤の改良方法。
3. 地下水で被圧されている地盤上の基礎スラブコンクリートの上に設置される下位止水部材と、その下位止水部材の上に着脱自在な上位止水部材とより成り、前記下位止水部材は、支持プレートで支持されたシャッタープレートが水平方向にスライド移動して貫通孔を閉塞自在に構成され、前記上位止水部材は、掘削パイプのパイプ径よりやや小さい径の挿入孔が略中央に形成された止水ゴムパッキングが座金を介した積層状態でケース内に複数収納され、前記止水ゴムパッキングが挿入孔内の掘削パイプに密着して止水する構成であることを特徴とする、被圧地盤の改良方法に使用する止水装置。

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