JP3799284B2 - 地下構造物の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１ 】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基礎フーチング、地中梁、地中埋設管、ボックスカルバート等の現地製造またはプレキャスト製品を用いた地下構造物を、泥土モルタルにより地盤改良し、自立性のある掘削溝を利用して効率的に構築することのできる地下構造物の製造方法に関する。
【０００２ 】
【従来の技術】
従来、基礎フーチング、地中梁、地中埋設管、ボックスカルバート等の地下構造物を開削工法で構築する場合、土留め施工後に開削し、型枠を設置してから地下構造物を築造する工法が一般的であった。
この工法をより具体的に説明すれば、下記の通りである。
まず、図１１に示すように、基礎フーチング１および地中梁２をそれぞれ位置出しした後、形状に沿った根切り溝３を堀溝する。この根切り溝３は、略方形の基礎フーチング部と略長方形の地中梁部とからなる。掘削に際し、当然ながら掘削により発生した掘削土を残土として処分する付帯作業も必要となる。前記根切り溝３には、図１２に示すように、土留め処理がなされるとともに底部３ａに基礎砕石、均しコンクリートの打設が必要とされていた。さらに、均しコンクリートの硬化後に、基礎フーチング、地中梁の位置出しを行う。次に、図１３、図１４に示すように基礎フーチング用の鉄筋を組んで型枠を作成した後コンクリートを打設する。また、地中梁、柱の鉄筋を組んで型枠を作成した後、コンクリートを打設する。さらに、打設したコンクリート硬化後にフーチング，地中梁用の型枠を撤去し、一度掘削した地盤を再度土で埋め戻す。次に、図１５、１６に示すように土間となるべき範囲に基礎砕石を敷き均し、転圧した後、土間用の鉄筋（例えば金網）を敷設し、その後、土間コンクリート６を打設する。
【０００３ 】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の地下構造物の構築工法には、以下のような解決すべき課題がある。
（１）掘削法面が発生して掘削土の量が多くその処理が大変であると共に環境破壊の原因となるおそれがあり、また、建設汚泥が発生する。
（２）凹凸地盤での作業であるため、地下構造物の位置出しに手間取る。
（３）根切り溝の底に基礎砕石を敷き、均しコンクリートを打設する等の工程が必要とされるため、全体として作業工数が多くなる。
（４）地下構造物用の型枠の組み立て、およびその撤去作業が必要である。
（５）作業現場は、凹凸地盤内であるため、鉄筋組み作業等の効率が悪く、安全性の確保にも手間がかかる。
（６）一度掘り起こした地盤を再度埋め戻すという余分な工程が必要である。
（７）土間コンクリートを打設するために、土間用の基礎砕石が必要であり、埋め戻された地盤の特性によっては、土間が沈下する場合がある。基礎の不等沈下の影響を受ける可能性もある。
【０００４ 】
上記問題点を解決するため、本発明は、泥土モルタルを使用した改良地盤を掘削して地下構造物の外型枠および自立土留めとして使用する地下構造物の構築工法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、開削工法により地下構造物を構築する地下構造物の製造方法であって、前記方法を実施すべき現地に泥土モルタルプラントを設置する工程と、前記地下構造物を設けるべき範囲を掘削する工程と、前記泥土モルタルプラントにおいて、前記掘削した土、搬入土、もしくは隣接掘削区画における掘削土に水と固化材とを加えて泥土モルタルを製造する工程と、前記掘削個所を前記泥土モルタルにより埋め戻して改良地盤を形成する工程と、該改良地盤が硬化した後、改良地盤を再度掘削し、該改良地盤自身を土留め壁として、地下構造物を構築すべき空間を形成する工程と、該空間内に地下構造物を形成する工程とからなることを特徴とする。
【０００６ 】
また本発明は、前記地下構造物を形成する工程は、改良地盤の土留壁面を外型枠としてコンクリートを打設することにより、現場打コンクリートからなる地下構造物を形成する工程を有することを特徴とする。
【０００７ 】
また本発明は、前記地下構造物を形成する工程は、前記空間内に配置された型枠にコンクリートを打設することにより、現場打コンクリートからなる地下構造物を形成する工程と、該地下構造物と土留壁との間の空間または地下構造物の上部に、コンクリート、モルタル、泥土モルタル、土、発泡スチロールなどの発泡材料のいずれかを単独で若しくは複合的に用いて埋め戻す工程を有することを特徴とする。
【０００８ 】
また本発明は、前記地下構造物を形成する工程は、プレキャスト構造物を据え付けて地下構造物を形成する工程と、地下構造物と土留壁との間の空間または地下構造物の上部に、コンクリート、モルタル、泥土モルタル、土、発泡スチロールなどの発泡材料のいずれかを単独で若しくは複合的に用いて埋め戻す工程を有することを特徴とする。
【０００９ 】
また本発明は、前記泥土モルタルにより形成された改良地盤は、平面位置または深さによって、強度、材料配合の少なくとも一方が変更されたことを特徴とする。
【００１０】
また本発明は、前記泥土モルタルにより形成された改良地盤は、深さ方向へ複数の層状をなし、かつ、層毎に強度、材料配合の少なくとも一方が変更されたことを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、前記泥土モルタルは、当該地下構造物を設けるべく掘削することにより得られた土を含有することを特徴とする。また本発明は、前記改良地盤の上面は、地表面より所定距離だけ低く設定されており、前記地下構造物を形成した後、前記所定距離の深さにわたって土間コンクリートを打設する工程をさらに行うことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。図１〜図９は本発明にかかる地下構造物の製造方法により基礎フーチングおよび地中梁を構築する場合を示すものである。先ず、現地に泥土モルタルプラントを設置しておき、地中梁等を設ける範囲を掘削するとともに、掘削した土（必要に応じて粗骨材、細骨材を除去あるいは添加する場合を含む）に水と固化材（例えばセメント）を加えて練ることにより、泥土モルタル１０とし、この泥土モルタルを固化させることにより、地下構造物を構築すべき区域全体の地盤を立体的に改良する。
この際、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、泥土モルタル１０の上面は、地表面（Ｇ.Ｌ）よりΔｈだけ低く設定される。また、泥土モルタル１０は、地盤位置ごとの改良条件に応じて、セメント、細骨材、粗骨材、および水の配合比を調整することにより、自由にその強度を変更して施工することができる。例えば、層状の改良では、上部強度を上げることでほぼ垂直に掘削しても自立が可能で、かつ崩れない地盤とすることができる。また、地下構造物基礎用の地盤改良では、地耐力を増して反力に対応できる地盤とすることができる。
また、地盤改良の不要部は弱強度または無改良とするなどの対応を図ることで、地盤改良に伴う無駄を省くこともできる。
なお、基礎深さに応じて泥土モルタル１０の強度を調整してもよいが、単に泥土モルタル１０の強度を上げるだけでなく、例えば、掘削土を篩い分けして粗骨材の比率を積極的に低くすることなどにより、後の工程における掘削が容易な程度の強度に設定することが望ましい。また、泥土モルタルの性状は強度によって特定することに限られず、配合を特定することで、流動性の良し悪しを決定することができる。
【００１３】
泥土モルタル１０が硬化後、基礎フーチング部１７，地中梁部１６の位置出し作業を行う。位置出し作業の後、改良地盤を再度掘削して基礎フーチング用および地中梁用の溝１３を形成して、形成すべき地中梁等の外型枠とする。図７は、硬化後の泥土モルタル１０に地中梁用の溝１３を形成し、地中梁用鉄筋１４を落とし込むために、鉄筋支持枠１５で支えた状態を示している。前記溝１３は、所定以上の強度を有する泥土モルタル１０に形成するものであるから、法面を設けることなく垂直に掘削できると共に、表層部に必要な強度が与えられていることにより、角欠けが防止されている。
【００１４】
図８は、鉄筋支持枠１５を外して、地中梁用の溝１３内に地中梁用鉄筋１４を落とし込んだ状態を示す説明図である。また、図９は、落とし込んだ地中梁用鉄筋１４の上からコンクリートを打設した状態を示す説明図である。
このようにして、泥土モルタル１０の中に地中梁１６を構築することができる。したがって、本発明の地下構造物の製造方法によれば、地中梁用の溝１３を外型枠として使用できるので、型枠の取り外し作業や埋戻し用の土留め型枠が必要ない。同様にして、基礎フーチング１７も泥土モルタル１０中に外型枠を使用することなく構築することができる。また、基礎砕石を敷くことや、均しコンクリートを打設する必要がない。なお、基礎フーチング１７の上には、柱用の鉄筋組１９を設置するが、この場合、型枠を設置してコンクリートを打設することが必要とされる。さらに柱部と土留壁との空隙については、コンクリート、モルタル、泥土モルタル、発泡スチロール等の発泡材料、あるいは土等で埋め戻すことが必要とされる。この他にも、エアーモルタルのような発泡により軽量化された材料を含み、これらの材料は、単独で、あるいは複数を層状に組み合わせて用いても良い。なお、無筋コンクリートの地下構造物を構築しようとする場合に上記鉄筋設置工程が不要なのはもちろんである。
【００１５】
図５、６は、前記地中梁用の溝１３内に打設したコンクリートが硬化した後、更に、その上から土間コンクリートを打設する工程を示す説明図である。前述したように泥土モルタル１０の上面は、地表面（Ｇ.Ｌ）よりΔｈだけ低く設定されるので、この高さΔｈに相当する厚さの土間コンクリート１８を構築することができる。すなわち、硬化した泥土モルタル１０および地中梁１６、基礎フーチング１７等の上に土間用鉄筋（図示略）を敷設し、その上からコンクリートを打設して土間コンクリート１８を構築すればよい。
このように本発明の地下構造物の構築工法によれば、土間部に基礎砕石を敷いたり、転圧する必要がない。また、土間部の下が泥土モルタルで地盤改良されているので、地盤沈下のおそれもない。
【００１６】
以上の説明は、地中梁１６、基礎フーチング１７等を現地でコンクリートを打設して構築する場合について説明したが、本発明の地下構造物の構築工法は、上下水道管、ガス管、各種ケーブル等の地中埋設管、ボックスカルバート等のプレキャスト製品を用いて地下構造物を構築する場合についても同様に適用することができる。
上記プレキャスト構造物を構築する場合について、図１１を参照してより具体的に説明する。
プレキャスト地下構造物を埋設すべき個所を掘削し、泥土モルタル１０を埋め戻して改良地盤とし、さらに、埋設すべき個所を溝状に掘削して地下構造物２０を設置し、この地下構造物２０と溝の内面、および地下構造物２０の上をコンクリート２０（または泥土モルタル、モルタル、発泡スチロール等の発泡材料、土など）によって埋め戻すことにより、地下構造物を構築することができる。
また、上下水道管等の地下構造物を現地でコンクリートを打設して構築する場合にも、同様に施工区域を掘削し、泥土モルタル１０を埋め戻して地盤を改良し、泥土モルタル１０の硬化後、同様に溝を形成して外型枠とし、更に、溝の中へ地下構造物を敷設した後、コンクリートを打設すればよい。
なおプレキャスト製品とは、ボックスカルバートや上下水道管に限らず、構築すべき個所以外で予め所定形状に形成された構造物であり、コンクリート二次製品のみならず、コンクリート以外のプレキャスト製品をも含むものとする。
【００１７】
以上のようにして地下構造物を構築する場合、外型枠を必要とすることなく、地盤の埋め戻し作業も必要ない。したがって、従来の工法に比べて作業能率の向上を図ることができる。また、地盤の軟弱度に応じて地盤強度を上げられるので、あらゆる地盤に対応することができる。更に、多層にして層毎に地盤強度を変えることにより、三次元の地盤改良を行うことができる。
【００１８】
なお、泥土モルタルは、上記実施形態の如くセメントを添加したものに限定されるものではなく、掘削土に何らかの固化材を添加し、あるいは骨材等の配合を調整し、さらに水を加えて一旦流動化させたもの全般を含むのはもちろんである。この泥土モルタルの性状の指定は、強度または材料配合のいずれか一方に基づいて行われる。また、掘削土は、地下構造物を構築すべき個所そのものを掘削し、その場で流動化することにより得られたものに限定されるものではなく、例えば、購入土や、あるいは、その周辺の隣接する掘削区画における掘削土を搬入する場合をも含むのはもちろんである。
【００１９】
なお本発明における地下構造物は、全体が地下に埋設されるものに限定されるものではなく、一部が地下に埋設されるものをも含むのはもちろんである。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の地下構造物の製造方法は、掘削した土を泥土モルタル化することによって改良地盤を形成し、硬化した改良地盤を再度掘削して自立した土留壁を形成し、前記改良地盤を掘削して形成した空間内に地下構造物を配置するため、掘削残土量が少なく、特に、土留壁を外型枠として利用してコンクリートを打設する場合は、外型枠を必要とすることもない。また、建設汚泥をリサイクルして使用できる。また、泥土モルタルを利用することによって仕上げ面のレベリングが可能である。これにより、平場での作業であるため、位置出し作業が容易である。また、基礎砕石、均しコンクリートが不要である。また外型枠として使用する場合は地盤の埋め戻し作業がなく、作業能率を向上できる。
更にまた、平場作業のために作業の安全性が高く、コストの低減を図ることができる。
【００２１】
また、泥土モルタルの強度を平面方向へ、あるいは深さ方向へ変えることにより、自立性を持つためや、型枠として必要な強度を強度を有し、しかも、掘削が容易な最適な強度の地盤を得、また、地下構造物の基礎を改良して地耐力を向上させ、さらには、固化材の使用量を必要最小限とすることにより、地下構造物の製造作業をより能率的かつ低コストにて行うことができる。
【００２２】
また本発明の地下構造物の製造方法は、現場打ちコンクリートによって地下構造物を形成する場合のみならず、プレキャスト構造物やその他の各種地下構造物を形成する場合にも応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態である地下構造物の構築工法における泥土モルタルによる地盤改良工程を示す平面図である。
【図２】 図２（ａ）は図１におけるＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図３】 同地下構造物の構築工法における基礎フーチング、地中梁部の掘削工程、コンクリート打設工程等を示す平面図である。
【図４】 図４（ａ）は図３におけるＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は図３におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】 同地下構造物の構築工法における土間の鉄筋組み工程、コンクリート打設工程を示す平面図である。
【図６】 図６（ａ）は図５におけるＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は図５におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】 同地下構造物の構築工法における掘削した溝へ地中梁用の鉄筋を設置する工程を示す説明図である。
【図８】 同地下構造物の構築工法における掘削した溝へ鉄筋を落とし込む工程を示す説明図である。
【図９】 同地下構造物の構築工法においてコンクリート打設工程を示す説明図である。
【図１０】 プレキャスト構造物を構築する場合の説明図である。
【図１１】 従来の地下構造物の構築工法における基礎フーチング、地中梁部の掘削工程を示す平面図である。
【図１２】 図１２（ａ）は図１１におけるＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は図１０におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図１３】 従来の地下構造物の構築工法における基礎フーチング、地中梁部の鉄筋組、型枠組、コンクリート打設工程を示す平面図である。
【図１４】 図１４（ａ）は図１３におけるＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は図１３におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図１５】 従来の地下構造物の構築工法における型枠の撤去、埋戻し、土間の鉄筋組、土間コンクリート打設工程を示す平面図である。
【図１６】 図１６（ａ）は図１５におけるＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は図１５におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【符号の説明】
１０ 泥土モルタル
１１ 基礎フーチング部
１２ 地中梁部
１３ 地中梁用の溝
１４ 地中梁用鉄筋
１５ 鉄筋支持枠
１６ 地中梁
１７ 基礎フーチング
１８ 土間コンクリート
１９ 柱用の鉄筋組
２０ 地下構造物

Claims (7)

1. 開削工法により地下構造物を構築する地下構造物の製造方法であって、
   前記方法を実施すべき現地に泥土モルタルプラントを設置する工程と、
   前記地下構造物を設けるべき範囲を掘削する工程と、
   前記泥土モルタルプラントにおいて、前記掘削した土、搬入土、もしくは隣接掘削区画における掘削土に水と固化材とを加えて泥土モルタルを製造する工程と、
   前記掘削個所を前記泥土モルタルにより埋め戻して改良地盤を形成する工程と、
   該改良地盤が硬化した後、改良地盤を再度掘削し、該改良地盤自身を土留め壁として、地下構造物を構築すべき空間を形成する工程と、
   該空間内に地下構造物を形成する工程とからなり、
   前記改良地盤の上面は、地表面より所定距離だけ低く設定されており、前記地下構造物を形成した後、前記所定距離の深さにわたって土間コンクリートを打設する工程をさらに行うことを特徴とする
   地下構造物の製造方法。
2. 前記地下構造物を形成する工程は、改良地盤の土留壁面を外型枠としてコンクリートを打設することにより、現場打コンクリートからなる地下構造物を形成する工程を有することを特徴とする請求項１に記載の地下構造物の製造方法。
3. 前記地下構造物を形成する工程は、前記空間内に配置された型枠にコンクリートを打設することにより、現場打コンクリートからなる地下構造物を形成する工程と、該地下構造物と土留壁との間の空間または地下構造物の上部に、コンクリート、モルタル、泥土モルタル、土、発泡材料のいずれかを単独で若しくは複合的に埋め戻す工程を有することを特徴とする請求項１記載の地下構造物の製造方法。
4. 前記地下構造物を形成する工程は、プレキャスト構造物を据え付けて地下構造物を形成する工程と、地下構造物と土留壁との間の空間または地下構造物の上部に、コンクリート、モルタル、泥土モルタル、土、発泡材料のいずれかを単独で若しくは複合的に埋め戻す工程を有することを特徴とする請求項１記載の地下構造物の製造方法。
5. 前記泥土モルタルにより形成された改良地盤は、平面位置または深さによって、強度、材料配合の少なくとも一方が変更されたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一に記載の地下構造物の製造方法。
6. 前記泥土モルタルにより形成された改良地盤は、深さ方向へ複数の層状をなし、かつ、層毎に強度、材料配合の少なくとも一方が変更されたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一に記載の地下構造物の製造方法。
7. 前記泥土モルタルは、当該地下構造物を設けるべく掘削することにより得られた土を含有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の地下構造物の製造方法。

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