JP3773459B2 - 地中連続壁の構築方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地中に連続壁を構築する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、大都市周辺では、土壌汚染対策として、地中に遮水工事を施す必要性が高まってきている。このような遮水工事を行うことにより、工場跡地等、土壌汚染の原因になりうる特定の施設と、それ以外の場所とを、物理的に区画し、工場跡地等から、汚染物質が地下水とともに周囲へ流出しないようにすることができる。
【０００３】
このような遮水工事としては、従来より、特定の施設の周囲に、鋼矢板を打設するものが一般的である。
【０００４】
しかしながら、鋼矢板の打設によると、鋼矢板同士の継手部付近から、漏水が発生し、十分な遮水効果、つまり、土壌汚染防止効果が得られない。また、鋼矢板の引抜後に、地盤が緩むといった問題がある。
【０００５】
その代替工法として、まず、（従来例１）として、基礎杭造成用施工機により円柱状の改良体をラップさせ壁体を構築する工法等がある。
【０００６】
ところが、このものは、所詮、地面に対して垂直に掘削した、断面円状の柱を重ね合わせて、連続壁を構築するものに他ならないから、連続壁の厚さが不均等になってしまい、遮水効果のムラが避けられない。
【０００７】
また、（従来例２）として、専用の施工法等がある。このものは、矩形断面を掘削する掘削装置を用いて、掘削した空間に固化液を注入し、土と固化液を混合撹拌し、地中に地盤改良体を形成する工法である。
【０００８】
次に、図７を用いて、この工法を具体的に説明する。図７は、従来の地中連続壁の構築方法に用いる掘削装置の立面図である。
【０００９】
図７に示すように、この掘削装置１００は、地面Ｇ上に配置されており、地面Ｇから地中を掘削し、そのポスト１０１は、所定の掘削深さＨに至るまで、延びている。
【００１０】
ポスト１０１の周囲には、エンドレスチェーン１０２が張架され、エンドレスチェーン１０２の外周から、外側に向けて多数のビット１０３が突設されている。
【００１１】
また、エンドレスチェーン１０２には、駆動装置１０５から駆動力が付与されることにより、エンドレスチェーン１０２は、矢印Ｍ１方向に巡回する。
【００１２】
ここで、ポスト１０１は、掘削装置１００のベースマシン１０４に取り付けられた油圧ジャッキにより、連続壁の形成方向へ推力を付与され、矢印Ｍ２方向にゆっくり移動するものであり、エンドレスチェーン１０２の外周にあるビット１０３は、矢印Ｍ３方向に押しつけられ、矢印Ｍ３方向を向くビット１０３は、駆動装置１０５により駆動されて矢印Ｍ１方向に巡回しながら、地中を削ってゆくことになる。
【００１３】
また、図示していないが、地中の掘削を行うのと同時に、地中には、セメントミルク等の固化液が注入され、掘削された土砂とこの固化液が撹拌・混合されて、地中連続壁Ｗが形成される。
【００１４】
ところが、このようにすると、ポスト１０１及びビット１０３は、非常に分厚い（事実上、厚さ無限大といって差し支えない）土の壁を、矢印Ｍ３方向に押しつけながら、掘削する必要があり、それを支える、ベースマシン１０４の負荷は、非常に大きい。しかも、地面Ｇ付近から、掘削深さＨに至るまで、ビット１０３は、均等に地中を掘削しなければならず、ポスト１０１が掘削面を押圧する圧力の制御が難しい。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
このため、必然的に、掘削装置１００の必要な駆動力、重量及び規模は、非常に大きいものとなり、とても、鋼矢板の打設に使用するレベルの装置では、対応できない。
【００１６】
さらに、（従来例１）及び（従来例２）は、いずれも専用の大型施工機に搭載した掘削改良装置が必要となり、広い作業スペースを必要とし、都市部の狭隘な用地や操業中の工場用地外周など、実際に遮水工事を必要とする現場では、スペース上の問題により、施工が困難であることが多い。
【００１７】
加えて、（従来例２）では、主に、真っ直ぐな地中連続壁を構築することを想定しており、比較的小さな曲率を持つ地中壁などは、構築できない。
【００１８】
そこで本発明は、セメントミルク等の固化液を使用して地中連続壁を構築するにつき、杭打機等の専用施工機械が不要で、より簡易かつ柔軟に地中連続壁を構築できる方法を提供することを目的とする。言い換えれば、鋼矢板を打設するのと同程度の施工性及び作業エリアにて、地中連続壁を構築できる技術を提供しようとするものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係る地中連続壁の構築方法では、掘削装置を用いて、地中を所定の掘削深さまで鉛直下方へ掘削して、断面略矩形の第１の縦穴を形成すると共に、この第１の縦穴に固化液を注入する第１の工程と、この第１の縦穴から掘削装置を鉛直上方へ引き抜くと共に、この第１の縦穴中の土砂と固化液とを混合・撹拌する第２の工程と、掘削装置を、第１の縦穴に対して、連続壁の形成方向の前方へずれた位置へ移動させ、この掘削装置を用いて、地中を所定の掘削深さまで鉛直下方へ掘削して、断面略矩形の第２の縦穴を形成すると共に、この第２の縦穴に固化液を注入する第３の工程と、掘削装置を、第２の縦穴から第１の縦穴側に向け、連続壁の形成方向とは逆方向に戻して、第２の縦穴と第１の縦穴との間に存在する土砂を掘削して除去し、第１の縦穴と第２の縦穴とを連続させる第４の工程と、次いで、掘削装置を鉛直上方へ引き抜くと共に、縦穴中の土砂と固化液とを混合・撹拌する第５の工程とを含む。
【００２０】
この構成において、掘削装置は、地中に対して、鉛直下方へ地中を掘削する第１の仕事と、第２の縦穴と第１の縦穴の間に存在する土砂を掘削する第２の仕事とを、行えば足りる。
【００２１】
このうち、第１の仕事は、掘削装置自身で処理できるから、杭打機等の専用施工機械を必要としない。
【００２２】
また、第２の仕事は、第１の縦穴と第２の縦穴の間に存在する土砂のみ（厚さは、非常に薄い）を掘削すれば足りるのであり、この土砂の両側は、第１の縦穴と第２の縦穴になっているから、容易に崩落する。
【００２３】
したがって、従来技術のように、事実上、厚さ無限大といって差し支えない土の壁を、押しつけながら掘削する場合に比べて、はるかに小さな負荷のみで、これらの縦穴の間の土砂を除去できる。よって、第２の仕事の負担は、非常に軽い。
【００２４】
このため、掘削装置に外部から、大きな荷重を作用させる必要はなく、鋼矢板を打設するのと同程度の施工性及び作業エリアにて、地中連続壁を構築できる。
【００２５】
第２の発明に係る地中連続壁の構築方法では、第１の工程及び第３の工程において、地中を鉛直下方へ掘削する際、掘削装置に設けられた多数のビットを、正転方向へ巡回させると共に、第４の工程において、地中を連続壁の形成方向とは逆方向に戻して掘削する際、掘削装置に設けられた多数のビットを、逆転方向へ巡回させて、第２の縦穴と第１の縦穴との間に存在する土砂を掘削して除去する。
【００２６】
この構成により、掘削装置に設けられた、多数のビットの巡回方向を変更するだけで、必要な仕事を完了できる。
【００２７】
第３の発明に係る地中連続壁の構築方法では、掘削装置は、クレーンのフックにより吊り下げられ、掘削装置は、その自重と掘削装置の下端部に位置するビットの仕事により、地中を掘削する。
【００２８】
この構成により、クレーンの操作と、掘削装置自体の動作だけにより、所望の仕事を完了できる。
【００２９】
第４の発明に係る地中連続壁の構築方法では、第１の縦穴の中心線と、第２の縦穴の中心線は、連続壁の形成方向を示す直線上に位置する。
【００３０】
この構成により、縦穴が一直線上に並ぶことになるから、直線的な地中連続壁を構築できる。
【００３１】
第５の発明に係る地中連続壁の構築方法では、第１の縦穴の中心線と、第２の縦穴の中心線は、連続壁の形成方向を示し、所定の曲率を有する曲線上において、この曲線に接する。
【００３２】
この構成により、従来技術では構築がきわめて困難であった、曲線的な地中連続壁を、容易に構築できる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。図１（ａ）は、本発明の実施の形態における地中連続壁の構築方法に使用する掘削装置の正面図、図１（ｂ）は、同側面図である。
【００３４】
以下、図１に基づいて、この掘削装置１０の構成を説明するが、勿論、図示している掘削装置は、例示に過ぎず、地中を所定の掘削深さまで鉛直下方へ掘削して、断面略矩形の縦穴を形成できるものであれば、任意である。
【００３５】
但し、取り扱いの容易さを考慮して、できるだけ軽量のものを使用することが望ましい。
【００３６】
さて、図１に示すように、この掘削装置１０は、チェーンソー型掘削装置である。即ち、四角形の断面を持ち、縦長のポスト１１の周囲に、エンドレスチェーン１２が張架され、エンドレスチェーン１２の外周から、外側に向けて多数のビット１３が突設されている。
【００３７】
また、エンドレスチェーン１２には、駆動装置１４から駆動力が付与されることにより、エンドレスチェーン１２は、矢印Ｍ１方向に巡回する。
【００３８】
ここで、駆動装置１４は、モータなどの原動機１５と、この原動機１５の駆動力を、所定の歯車比で減速して、エンドレスチェーン１２に伝達する、減速機１６とからなる。
【００３９】
また、図２に拡大して示しているように、ポスト１１の下端部には、リターンローラ１７が、回転自在に軸支されており、複数のビット１３は、リターンローラ１７に周接して、下降方向から上昇方向へ折り返す。
【００４０】
なお、掘削装置１０が、地中を鉛直下方へ掘削する際には、ビット１３は、専らリターンローラ１７付近、つまり、ポスト１１の下端部付近でのみ、掘削の仕事を行う。
【００４１】
また、図３に示すように、この掘削装置１０の上端部にある、連結部１８には、クローラクレーン１９のフック２０が、係合しており、クローラクレーン１９によって、掘削装置１０を地中から引き上げることができる。
【００４２】
逆に、この掘削装置１０は、その自重とビット１３の仕事により、地中を掘削する。勿論、掘削装置１０が、地中を掘削するときには、クローラクレーン１９のフック２０の位置を、掘削装置１０にあわせて下げてゆけばよい。但し、この際、クローラクレーン１９は、掘削装置１０に、押し下げる荷重を作用させるわけではない。
【００４３】
なお、掘削装置１０を、地中から引き抜いたり、水平方向に移動させることができさえすれば、図示しているクローラクレーン１９に代えて、任意の装置を用いても良い。
【００４４】
ここで付言すれば、図３から明らかなように、本発明による構築方法によれば、鋼矢板を打接するよりも、さらに簡易な設備で実施できることが理解されよう。
【００４５】
また、クローラクレーン１９を、工場跡地等の内部に配置できれば、掘削装置１０を、工場跡地等の境界すれすれまで、望ませることができ、したがって、この境界すれすれの、地中連続壁を形成できる。即ち、以下に述べるように、掘削装置１０をクレーン１９にて用地外周の必要な位置にセツトし、吊り下げた状態でエンドレスチェーン１２を回転させながら地中に掘削貫入し、同時に固化材を吐出し掘削された土と撹拌混合することにより四角柱状の縦穴（改良体）を造成する。そして、戻し動作を絡めて、この縦穴を連続して形成することにより、地中に連続壁を築造するものである。
【００４６】
次に、図４を用いて、本形態による、地中連続壁の構築方法の、各工程を説明する。
【００４７】
まず、図４（ａ）〜（ｂ）に示すように、第１の工程において、掘削装置１０を用いて、地中を所定の掘削深さＨまで鉛直下方（矢印Ｎ１）へ掘削して、断面略矩形の第１の縦穴を形成すると共に、この第１の縦穴に固化液３０を注入する。
【００４８】
そして、図４（ｂ）に示すように、第２の工程において、クローラクレーン１９で掘削装置１０を引き上げ、この第１の縦穴から掘削装置１０を鉛直上方（矢印Ｎ２）へ引き抜くと共に、この第１の縦穴中の土砂と固化液３０とを混合・撹拌する。
【００４９】
次に、クローラクレーン１９を用いて、掘削装置１０を、地面Ｇから引き上げたまま、第１の縦穴に対して、連続壁の形成方向の前方へずれた、第２の縦穴の位置へ移動させる。
【００５０】
さらに、図４（ｃ）に示すように、掘削装置１０を用いて、地中を所定の掘削深さＨまで鉛直下方（矢印Ｎ３）へ掘削して、断面略矩形の第２の縦穴を形成すると共に、この第２の縦穴に固化液３０を注入する。
【００５１】
そして、図４（ｄ）に示すように、掘削装置１０を、第２の縦穴から第１の縦穴側に向け、連続壁の形成方向とは逆方向（矢印Ｎ４）に戻す、戻し動作を実施し、第２の縦穴と第１の縦穴との間に存在する土砂を掘削して除去し、第１の縦穴と第２の縦穴とを連続させる。
【００５２】
次いで、掘削装置を鉛直上方（矢印Ｎ５）へ引き抜くと共に、縦穴中の土砂と固化液３０とを混合・撹拌する。
【００５３】
さらに、図４（ｅ）に示すように、現在の第２の縦穴を、第１の縦穴と見なし、図４（ｃ）〜図４（ｄ）の工程の繰り返す。以上の工程と、固化液３０が固化することにより、地中連続壁が構築される。
【００５４】
次に、図５を参照しながら、直線的な地中連続壁の構築方法を、説明する。直線的な地中連続壁を構築するには、第１の縦穴の中心線と、第２の縦穴の中心線は、連続壁の形成方向を示す直線上に位置するようにするとよい。
【００５５】
即ちまず、図５（ａ）に示すように、縦穴４１を、第１の縦穴として形成する。
【００５６】
そして、図５（ｂ）に示すように、これと平行に、かつ、間隔ｔをあけて、縦穴４２を、第２の縦穴として形成する。ここで、図においてわかりやすくするために、間隔ｔを大きめに表しているが、間隔ｔは、殆どゼロに近いようにしても差し支えない。
【００５７】
次に、図５（ｃ）に示すように、戻し動作により、間隔ｔの土砂を除去し、縦穴４１と縦穴４２の接続部４２ａを形成する。なお、この戻し動作は、間隔ｔよりも長いストロークで、縦穴４２内へ戻し入れるようにするのが、壁の連続性を高める点で好ましい。
【００５８】
そして、図５（ｄ）に示すように、縦穴４２を、第１の縦穴と見なして、以上の処理を繰り返せば、縦穴４１、４２、４３、．．．が、接続部４２ａ、４３ａ、．．．を含めて、一直線上に並ぶことになり、直線的な地中連続壁を構築できる。
【００５９】
次に、図６を参照しながら、曲線的な地中連続壁の構築方法を説明する。曲線的な地中連続壁を構築するには、まず、所定の曲率を有する曲線Ｓを定める。そして、第１の縦穴の中心線と、第２の縦穴の中心線とが、この曲線Ｓに接するようにすればよい。
【００６０】
即ちまず、図６（ａ）に示すように、縦穴５１を、第１の縦穴として形成する。この縦穴５１の中心線Ｌ１は、曲線Ｓに接するようになっている。
【００６１】
そして、第１の縦穴５１から、間隔をあけて、縦穴５２を、第２の縦穴として形成する。勿論、この縦穴５２の中心線Ｌ２は、曲線Ｓに接するようにする。このような操作も、クローラクレーン１９の位置を適宜調整することで、実現できる。
【００６２】
ここで、図５と同様に、図６においてわかりやすくするために、間隔を大きめに表しているが、間隔は、殆どゼロに近いようにしても差し支えない。勿論、一般には、この間隔の断面形状は、台形となるが、この間隔は、狭いため、後述する戻し動作で、この間隔の土砂を除去するのは、容易である。
【００６３】
次に、図６（ｃ）に示すように、戻し動作により、台形の間隔の土砂を除去し、縦穴５１と縦穴５２の接続部５２ａを形成する。
【００６４】
そして、図６（ｄ）に示すように、縦穴５２を、第１の縦穴と見なして、以上の処理を繰り返せば、縦穴５１、５２、５３、．．．が、接続部５２ａ、５３ａ、．．．を含めて、曲線Ｓ上に並ぶことになり、従来技術では構築がきわめて困難であった、曲線的な地中連続壁を、容易に構築できる。
【００６５】
【発明の効果】
本発明は、以上のような戻し動作を活用したので、鋼矢板を打設するのと同程度の施工性及び作業エリアにて、地中連続壁を構築できる。より詳しくは、狭い現場でも、地中連続壁を構築できるし、直線的な地中連続壁だけでなく、曲線的な地中連続壁も構築できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態における地中連続壁の構築方法に使用する掘削装置の正面図
（ｂ）同側面図
【図２】図１の下端部拡大図
【図３】本発明の実施の形態における掘削装置の立面図
【図４】（ａ）同地中連続壁の構築方法の工程説明図
（ｂ）同地中連続壁の構築方法の工程説明図
（ｃ）同地中連続壁の構築方法の工程説明図
（ｄ）同地中連続壁の構築方法の工程説明図
（ｅ）同地中連続壁の構築方法の工程説明図
【図５】（ａ）同地中連続壁の構築方法の工程説明図
（ｂ）同地中連続壁の構築方法の工程説明図
（ｃ）同地中連続壁の構築方法の工程説明図
（ｄ）同地中連続壁の構築方法の工程説明図
【図６】（ａ）同地中連続壁の構築方法の工程説明図
（ｂ）同地中連続壁の構築方法の工程説明図
（ｃ）同地中連続壁の構築方法の工程説明図
（ｄ）同地中連続壁の構築方法の工程説明図
【図７】従来の地中連続壁の構築方法に用いる掘削装置の立面図
【符号の説明】
１０ 掘削装置
１１ ポスト
１２ エンドレスチェーン
１３ ビット
１４ 駆動装置
１５ 原動機
１６ 減速機
１７ リターンローラ
１８ 連結部
１９ クローラクレーン
２０ フック
３０ 固化液
Ｇ 地面
Ｈ 掘削深さ

Claims (5)

1. 掘削装置を用いて、地中を所定の掘削深さまで鉛直下方へ掘削して、断面略矩形の第１の縦穴を形成すると共に、この第１の縦穴に固化液を注入する第１の工程と、
   この第１の縦穴から前記掘削装置を鉛直上方へ引き抜くと共に、この第１の縦穴中の土砂と固化液とを混合・撹拌する第２の工程と、
   前記掘削装置を、第１の縦穴に対して、連続壁の形成方向の前方へずれた位置へ移動させ、この掘削装置を用いて、地中を所定の掘削深さまで鉛直下方へ掘削して、断面略矩形の第２の縦穴を形成すると共に、この第２の縦穴に固化液を注入する第３の工程と、
   前記掘削装置を、第２の縦穴から第１の縦穴側に向け、連続壁の形成方向とは逆方向に戻して、第２の縦穴と第１の縦穴との間に存在する土砂を掘削して除去し、第１の縦穴と第２の縦穴とを連続させる第４の工程と、
   次いで、前記掘削装置を鉛直上方へ引き抜くと共に、縦穴中の土砂と固化液とを混合・撹拌する第５の工程とを含む、地中連続壁の構築方法。
2. 第１の工程及び第３の工程において、地中を鉛直下方へ掘削する際、前記掘削装置に設けられた多数のビットを、正転方向へ巡回させると共に、第４の工程において、地中を連続壁の形成方向とは逆方向に戻して掘削する際、前記掘削装置に設けられた多数のビットを、逆転方向へ巡回させて、第２の縦穴と第１の縦穴との間に存在する土砂を掘削して除去する、請求項１記載の地中連続壁の構築方法。
3. 前記掘削装置は、クレーンのフックにより吊り下げられ、前記掘削装置は、その自重と前記掘削装置の下端部に位置するビットの仕事により、地中を掘削する、請求項１または２記載の地中連続壁の構築方法。
4. 第１の縦穴の中心線と、第２の縦穴の中心線は、連続壁の形成方向を示す直線上に位置する、請求項１から３のいずれか記載の地中連続壁の構築方法。
5. 第１の縦穴の中心線と、第２の縦穴の中心線は、連続壁の形成方向を示し、所定の曲率を有する曲線上において、この曲線に接する、請求項１から３のいずれか記載の地中連続壁の構築方法。

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