JP4078999B2

JP4078999B2 - 通水性地中連続壁の構築方法

Info

Publication number: JP4078999B2
Application number: JP2003028729A
Authority: JP
Inventors: 淳一平尾; 道考河野; 昌佳井沢
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2003-02-05
Filing date: 2003-02-05
Publication date: 2008-04-23
Anticipated expiration: 2023-02-05
Also published as: JP2004238903A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、通水性地中連続壁の構築方法に関し、特に、用地に制約がある場合などに好適な通水性地中連続壁の構築方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地下鉄や車両道路用の地下トンネルなどの地下構造物を開削工法で構築する場合、地山の崩落を防止して、内部の掘削を可能にするために止水性を備えた土留め壁が構築される。
【０００３】
この種の土留め壁には、例えば、ソイルセメント柱列式地中連続壁や、コンクリート地中連続壁など各種の構造が提供されている。ところで、このような止水性の地中連続壁を地中に構築すると、地中連続壁が構築された部分で、地下水脈を遮断するため、地中連続壁の上流側で地下水位が上昇し、下流側で地下水位が低下するいわゆるダムアップ現象が生じる。
【０００４】
そこで、このような現象を解消する方策として、地中連続壁の所定個所に通水装置を設置して、通水性を確保することが提案されていて、例えば、特許文献１には、ソイルセメント柱列式地中連続壁に通水性を持たせる地中連続壁が開示されている。
【０００５】
この特許文献１に開示されている通水性地中連続壁は、現地盤土砂をセメントスラリーで固化させたソイルセメント壁体と、ソイルセメント壁体の固化前にその内部に挿入される応力負担用の芯材と、ソイルセメント壁体の外方地山側に設けられる通水部とを備ている。
【０００６】
通水部は、ソイルセメント壁体の固化前に、芯材間に渡設される止水プレートと、ソイルセメント壁体の固化前に、止水プレートと外方地山との間に挿入設置した袋体内に、流体を注入して拡大膨張させ、ソイルセメント壁体の固化後に流体および袋体を除去した空間部に、粒状固形物を充填して形成するフィルター層と、一端側がフィルター層と連通する通水管とを備えており、この通水部のフィルター層を地下水脈と繋げると、地中連続壁の通水性が確保される。
【０００７】
特許文献１に開示されている構成によれば、地中連続壁の壁厚の範囲内で通水性を確保することができるという特徴があるが、以下に説明する技術的な課題もあった。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−１３８４６４号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、特許文献１に開示されている通水性地中連続壁は、袋体内に流体を注入して、これを拡大膨張させて、粒状固形物を充填する空間部を確保するが、この際に、袋体内の膨張圧が低下した場合、地山からの側圧や固化前のソイルセメントによる液圧（水圧）などにより、袋体の体積が収縮して、フィルター層の形成に要する体積の確保が困難になるという問題があった。
【００１０】
また、流体と袋体とを除去した空間部内に粒状固形物を充填してフィルター層を形成するが、この際に、空間部の隅々まで固形物を充填することが難しいという問題もあった。
【００１１】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、フイルター層の体積を確実に確保し、その隅々まで粒状固形物を充填することができ、施工能率も向上する通水性地中連続壁の構築方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、現地盤土砂にセメントスラリーを供給して混合攪拌して固化させるソイルセメント壁体を地盤中に形成する地中連続壁の構築方法において、前記ソイルセメント壁体の固化前に応力負担用の芯材を挿入するとともに、前記ソイルセメント壁体の外方地山側に通水部を形成する通水性地中連続壁の構築方法であって、前記通水部は、止水プレートと、フィルター層と、通水管とを備え、前記ソイルセメント壁体の固化前に、前記芯材間に前記通水管を設けた前記止水プレートを渡設し、前記ソイルセメント壁体の固化前に、前記止水プレートと前記外方地山との間に、温水溶解性シートからなる袋体を挿入設置して、前記袋体内に流動性改善用のゲル状材料と、せん断抵抗補強用の粒状固形物とからなる充填材を注入して拡大膨張させ、前記ソイルセメント壁体の固化後に、前記袋体内に消粘剤を供給して、前記ゲル状材料の粘性を低下させた後に、温水を供給して前記袋体を溶解除去して、露出させた前記粒状固形物を構成材料とする前記フィルター層を形成するようにした。
【００１３】
このように構成した通水性地中連続壁の構築方法によれば、フィルター層は、止水プレートと外方地山との間に挿入設置した温水溶解性シートからなる袋体内に、袋体内に流動性改善用のゲル状材料と、せん断抵抗補強用の粒状固形物とからなる充填材を注入して拡大膨張させ、ソイルセメント壁体の固化後に、袋体内に消粘剤を供給して、ゲル状材料の粘性を低下させた後に、温水を供給して袋体を溶解除去して、露出させた粒状固形物で構成するので、袋体内の膨張圧が低下した場合には、地山もしくはソイルセメントなどからの圧力に対して、袋体内の粒状固形物のせん断抵抗により、収縮が抑制され、確実にフィルター層を形成することができる。
【００１４】
また、充填材は、ゲル状材料と粒状固形物とから構成され、ゲル状材料を併用することで、充填材の流動性が改善され、これにより、袋体内の隅々まで粒状固形物を充填することができ、その結果、フィルター層の体積を確実に確保することができる。
【００１９】
このように構成した通水性地中連続壁の構築方法によれば、フィルター層は、ソイルセメント壁体の固化前に、止水プレートと外方地山との間に、温水溶解性シートからなる袋体を挿入設置して、袋体内に流動性改善用のゲル状材料と、せん断抵抗補強用の粒状固形物とからなる充填材を注入して拡大膨張させ、ソイルセメント壁体の固化後に、袋体内に消粘剤を供給して、ゲル状材料の粘性を低下させた後に、温水を供給して袋体を溶解除去して、露出させた粒状固形物を構成材料として形成するので、フィルター層に粒状固形物を充填する工程が不要になり、施工手順の省略により、工期の短縮を図れる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１から図８は、本発明にかかる通水性地中連続壁の構築方法の一実施例を示している。
【００２１】
本実施例の構築方法で形成される通水性地中連続壁１０は、図７，８にその構築完了状態を示すように、現地盤土砂をセメントスラリーで固化させた複数本のソイルセメント柱体１２と、各ソイルセメント柱体１２中に挿入設置された応力負担用の芯材１４と、ソイルセメント柱体１２の外方地山Ａ側に設けられた通水部１６とを備えている。
【００２２】
なお、本実施例においては、図７などの各上面図において、ソイルセメント柱体１２の下部側が根切り掘削される内方地山Ｂとなっていて、柱体１２を挟んでその上部側が掘削されない外方地山Ａとなっている。
【００２３】
本実施例の場合には、ソイルセメント柱体１２は、地盤中に所定の間隔を隔てて既に形成されている一対の先行ソイルセメント柱体１２ａと、この先行ソイルセメント柱体１２間に形成される３本の後行ソイルセメント柱体１２ｂ１〜１２ｂ３とから構成されている。
【００２４】
これらの先行および後行ソイルセメント柱体１２ａ，１２ｂ１〜１２ｂ３は、側方に隣接したもの同士の端部が相互に重なり合った重合部分Ｃを形成するようにして、一列状に連結形成されている。
【００２５】
各ソイルセメント柱体１２ａ，１２ｂ１〜１２ｂ３は、現地盤土砂を掘削しながらセメントスラリーと混合攪拌することで形成され、このような混合物が固化して形成されるソイルセメント柱体１２ａ，１２ｂ１〜１２ｂ３からなる柱列壁は、通常、遮水性を備えている。
【００２６】
芯材１４は、本実施例の場合には、Ｈ型鋼から構成されていて、各ソイルセメント柱体１２ａ，１２ｂ１〜１２ｂ３の中央部に、これらの柱体１２ａ，１２ｂ１〜１２ｂ３が固化する前に挿入される。
【００２７】
通水部１６は、遮水性を備えた柱列壁に所定の通水性能を与えるものであって、本実施例の場合には、止水プレート１８と、フィルター層２０と、通水管２２とを備えている。
【００２８】
止水プレート１８は、後行ソイルセメント柱体１２ｂ１〜１２ｂ３が固化する前に、後行ソイルセメント柱体１２ｂ１〜１２ｂ３に挿入設置されるものであって、各後行ソイルセメント柱体１２ｂ１〜１２ｂ３にそれぞれ挿入された芯材１４間に跨るように渡設されている。
【００２９】
本実施例の止水プレート１８は、芯材１４の外方地山Ａ側のフランジ１４ａにそれぞれ当接される３つの平坦部１８ａと、これらの平坦部１８ａ間に設けられた一対の凹部１８ｂとを備え、水平断面がほぼ波形に形成されている。
【００３０】
一対の凹部１８ｂは、後行ソイルセメント柱体１２ｂ１〜１２ｂ３の端部に形成された重合部分Ｃに位置対応するように設けられ、かつ、内方地山Ｂ側に突出するように形成されている。
【００３１】
このような構成の止水プレート１８は、後行ソイルセメント柱体１２ｂ１〜１２ｂ３で形成した厚み方向に凹凸のある柱列に対して、平坦部１８ａと凹部１８ｂとで形成する波形を、この凹凸に一致ないしは対応させることで、桁高の大きい芯材１４を用いた場合でも、止水プレート１８を後行ソイルセメント柱体１２ｂ１〜１２ｂ３内に容易に挿入設置することができる。
【００３２】
フィルター層２０は、例えば、砂，砕石やガラス塊などの粒状固形物２１から構成され、固形物２１間に形成される隙間が連続した状態になっていて、この隙間により通水性を確保している。
【００３３】
本実施例のフィルター層２０は、ソイルセメント柱体１２ｂ１〜１２ｂ３の固化前に、止水プレート１８と外方地山Ａとの間に、温水で溶解する液密性袋体２４を挿入設置し、その後に、袋体２４内に、充填材２５を注入して、袋体２４を拡大，膨張させて、ソイルセメント柱体１２ｂ１〜１２ｂ３の固化後に、袋体２４を、温水により除去することにより形成される。
【００３４】
この場合、充填材２５には、粒状固形物２１と、ゲル状材料、例えば、高吸水性樹脂を水でゲル化させた高分子材料との混合物を用い、袋体２４を除去した後、あるいは、袋体２４の除去前に、消粘剤、例えば、塩化物イオンを注入して、ゲル化材料を分解・除去して、粒状固形物２１を露出させることで、フィルター層２０とする。
【００３５】
なお、この場合、袋体２４を生分解性プラスチックシート、例えば、スーパーペーパー（信越ポリマー株式会社製、商品名）、ラクトロン（カネボウ合繊株式会社製、商品名）で構成し、ゲル状材料を、例えば、グアガムのような生分解性のＣＭＣ系の材料で構成し、一定期間放置することで、微生物により袋体２４およびゲル化材料を分解・除去して、粒状固形物２１を露出させることで、フィルター層２０とすることもできる。
【００３６】
また、温水溶解性の袋体２４は、溶解温度の選択が可能な合成樹脂シート、例えば、ソルブロン（株式会社ニチビ製，商品名）を用いることができる。
【００３７】
以上のような方法でフィルター層２０を形成すると、充填材２５の注入により袋体２４が拡大，膨張すると、袋体２４の両端が、止水プレート１８および外方地山Ａの双方に当接するので、フィルター層２０は、一方端側が止水プレート１８の内面側に接触するとともに、他方端側が外方地山Ａに直接接触させられる。
【００３８】
このような構造のフィルター層２０は、地盤中に存在する地下水脈にその一部ないしは全部が臨むような深度位置や、ソイルセメント柱体１２ｂ１〜１２ｂ３の全長に渡って設けることができる。
【００３９】
通水管２２は、両端が開口したパイプ状のものであって、図５および図８に示すように、その下端側が略Ｌ字状に屈曲していて、本実施例の場合には、２本から構成されている。
【００４０】
通水管２２の下端側開口は、止水プレート１８に貫通形成された貫通孔１８ｃに固設されており、止水プレート１８と外方地山Ａとの間に介在するフィルター層２０と連通している。
【００４１】
止水プレート１８の貫通孔１８ｃは、重合部分Ｃに位置対応するように配置された凹部１８ｂに設けられている。従って、本実施例の場合には、通水管２２は、ソイルセメント柱体１２ｂ１〜１２ｂ３の端部重合部分Ｃに配設される。
【００４２】
このような位置に通水管２２を配置すると、端部重合部分Ｃは、これ以外の部分のように芯材１４が存在しておらず、ソイルセメントだけが存在して、比較的大きな部材の挿入が可能な個所となっており、このような個所を通水管２２の設置用として有効に利用することができる。
【００４３】
また、通水管２２を端部重合部分Ｃに配設すると、その大径化が容易なので、例えば、通水管２２内には、揚水ポンプを内蔵設置することができる。
【００４４】
さらに、通水管２２の上端側は、ソイルセメント柱体１２ｂ１〜１２ｂ３の長手軸方向に沿って、上方に延設されている。本実施例のように、通水部１６にこのような構成の通水管２２を用いると、通水管２２は、下端開口がフィルター層２０と連通し、上端側がソイルセメント柱体１２ｂ１〜１２ｂ３に沿って上方に延設されるので、根切り掘削深度以下の地下水脈を対象とする通水性も確保することができる。
【００４５】
なお、通水管２２の設置状態は、ソイルセメント柱体１２ｂ１〜１２ｂ３の長手軸方向に沿って、上方に延設すること以外に、図４，５に仮想線で示すように、水平方向に延設させてもよい。この場合、通水管２２の端部は、内部の根切り掘削までは、閉塞しておく。
【００４６】
一方、芯材１４と内方地山Ｂとの間には、袋体２４内に充填材２５を注入して拡大，膨張させる際の反力受け部２６が設けられている。本実施例の反力受け部２６は、両端が芯材１４と内方地山Ｂとにそれぞれ当接していて、伸縮性袋体２６ａと、この伸縮性袋体２６ａ内に注入充填された硬化体２６ｂとを備えている。
【００４７】
硬化体２６ｂは、例えば、モルタルやセメントミルクなどが硬化したものであり、フィルター層２０を拡大，膨張させる際に、これらの液体を伸縮性袋体２６ａ内に注入して、伸縮性袋体２６ａを拡大させて、その両端を芯材１４と内方地山Ｂとにそれぞれ接触させる。
【００４８】
以上のように構成した通水性地中連続壁によれば、フィルター層２０は、止水プレート１８と外方地山Ａとの間に挿入設置した温水溶解性シートからなる袋体２４内に、ゲル状材料と粒状固形物２１とからなる充填材２５を注入して拡大膨張させ、ソイルセメント壁体（ソイルセメント柱体１２ｂ１〜１２ｂ３）の固化後に、袋体２４を除去して粒状固形物２１を露出させることで構成するので、袋体２４内の膨張圧が低下した場合には、地山もしくはソイルセメントなどからの圧力に対して、袋体２４内の粒状固形物２１のせん断抵抗により、収縮が抑制され、確実にフィルター層２０を形成することができる。
【００４９】
また、充填材２５は、ゲル状材料と粒状固形物２１とか構成され、ゲル状材料を併用することで、充填材２５の流動性が改善され、これにより、袋体２４内の隅々まで充填することができ、その結果、フィルター層２０の体積を確実に確保することができる。
【００５０】
次ぎに、上記構成の通水性地中連続壁１０の構築方法について、添付図面に基づいて説明する。通水性地中連続壁１０を構築する際には、まず、図１に示すように、先行ソイルセメント柱体１２ａ間に、後行ソイルセメント柱体１２ｂ１〜１２ｂ３が形成される。
【００５１】
先行ソイルセメント柱体１２ａは、その内部に芯材１４が挿入されていて、すでに固化している。なお、ソイルセメント柱体１２ｂ１〜１２ｂ３の形成は、先行ソイルセメント柱体１２ａの固化前に行うこともできる。本実施例の場合には、この先行ソイルセメント柱体１２ａ間に、端部に重合部分Ｃを設けた３連の後行ソイルセメント柱体１２ｂ１〜１２ｂ３を形成する。
【００５２】
後行ソイルセメント柱体１２ｂ１〜１２ｂ３を形成する際には、従来と同様に、現地盤土砂とセメントスラリーとを混合攪拌して、混合物が固化する前に、図２に示すように、芯材１４をそれぞれ挿入するが、この際に、本実施例の場合には、図４，５に示すように、芯材１４とともに通水部１６の形成部材が設置される。
【００５３】
すなわち、本実施例の通水部１６の形成部材は、止水プレート１８，温水溶解性の袋体２４および止水プレート１８に固設された通水管２２とから構成されているので、袋体２４を止水プレート１８に係止した状態で、例えば、ロープやワイヤなどを用いて、まだ固化していない後行ソイルセメント柱体１２ｂ１〜１２ｂ３内に引き込む。
【００５４】
この場合、止水プレート１８は、平坦部１８ａと凹部１８ｂとを有する波形に形成され、この波形が柱列の厚み方向の凹凸に対応しているので、比較的容易にソイルセメント柱体１２ｂ１〜１２ｂ３内に引き込むことができる。
【００５５】
止水プレート１８は、平坦部１８ａが、各芯材１４の外方地山Ａ側のフランジ１４ａの外面に当接するようにして、芯材１４間に渡設され、かつ、通水管２２が重合部分Ｃに位置するように設置する。
【００５６】
また、袋体２４は、止水プレート１８の外方地山Ａ側において、平坦部１８ａの全幅に亘るように配置する。一方、各芯材１４の内方地山Ｂ側のフランジ１４ｂの外方には、一端側がこれに接触するようにして伸縮性袋体２６ａがそれぞれ挿入配設される。
【００５７】
以上の通水部１６の形成部材および伸縮性袋体２６ａが設置されると、図６に示すように、袋体２４内に充填材２５が注入される。この充填材２５は、本実施例の場合には、粒状固形物２１と、ゲル状材料、例えば、高吸水性樹脂を水でゲル化させた高分子材料との混合物が用いられている。
【００５８】
この充填材２５は、塩化イオンなどの消粘剤を注入することにより、ゲル化させた材料の粘性を低下させることができる。このような充填材２５を袋体２４内に注入して拡大，膨張させると、固化前のソイルセメント柱体１２ｂ１〜１２ｂ３を外方に押しやるようにして、その両端は、止水プレート１８と外方地山Ａとに密着する。
【００５９】
このとき、充填材２５の注入に伴う袋体２４の拡大，膨張による芯材１４の移動を防止するために、伸縮性袋体２６ａ内にセメントミルクなどの硬化材２６ａを注入して、伸縮性袋体２６ａを拡径させて、これが芯材１４のフランジ１４ｂと内方地山Ｂの双方に当接するようにし、反力受け部２６とする。
【００６０】
このような反力受け部２６は、必ずしも必須のものではないが、これを設けておくことにより、フィルター層２０の形成材料の拡大，膨張による芯材１４の移動を防止することができるし、また、袋体２４を外方地山Ａに強く押圧密着することもできる。なお、反力受け部２６は、袋体２４を拡大，膨張させる前に、硬化材２６ａを注入して、伸縮性袋体２６ａを拡開させても良い。
【００６１】
そして、時間の経過とともにソイルセメント柱体１２ｂ１〜１２ｂ３が固化すると、図７に示すように、通水管２２を介して、消粘剤を充填材２５に供給して、その粘性を低下させる。
【００６２】
そして、その後に、通水管２２を介して、温水を供給し、袋体２４を溶解させて、充填材２５に含まれていた粒状固形物２１を露出させて、フィルター層２０とする。
【００６３】
この後は、通水管２２を介して、洗浄水や圧縮空気をフイルター層２０に送り込んで、外方地山Ａ側に残っているスラリー固化物などを除去して、通水能力の向上を図る。
【００６４】
以上のように構成した通水性地中連続壁の構築方法によれば、フィルター層２０は、止水プレート１８と外方地山Ａとの間に、温水溶解性シートからなる袋体２４を挿入設置して、袋体２４内にゲル状材料と粒状固形物２１とからなる充填材２５を注入して拡大膨張させ、ソイルセメント壁体（ソイルセメント柱体１２ｂ１〜１２ｂ３）の固化後に、袋体２４を除去して、露出させた粒状固形物２１を構成材料として形成するので、フィルター層２０に粒状固形物２１を充填する工程が不要になり、施工手順の省略により、工期の短縮を図れる。
【００６５】
なお、上記実施例では、後行ソイルセメント柱体１２ｂ１〜１２ｂ３に通水部１６を設ける場合を例示したが、通水部１６は、先行ソイルセメント柱体１２ａ側に設けることもできる。
【００６６】
また、上記実施例では、一対の先行ソイルセメント柱体１２ａ間に、３連の後行ソイルセメント柱体１２ｂ１〜１２ｂ３を形成する場合を例示したが、本発明の実施は、これに限定されることはなく、たとえば、一方向に連続してソイルセメント柱体を列状に形成する場合にも適用することができるし、一連のソイルセメント柱体の数も３に限ることはない。
【００６７】
また、上記実施例では、本発明を柱列状のソイルセメント柱体で形成する壁体に適用した場合を例示したが、本発明の実施は、これに限定されることはなく、例えば、トレーダートレンチ工法などにより等厚のソイルセメント壁を構築する場合にも適用することができる。
【００６８】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明にかかる通水性地中連続壁の構築方法によれば、フイルター層の体積を確実に確保し、その隅々まで粒状固形物を充填することができ、施工能率も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる通水性地中連続壁の構築方法の初期工程の上面説明図である。
【図２】図１に引続いて行われる工程の上面説明図である。
【図３】図２の要部縦断面説明図である。
【図４】図２に引続いて行われる工程の上面説明図である。
【図５】図４の要部縦断面説明図である。
【図６】図４に引続いて行われる工程の上面説明図である。
【図７】図６に引続いて行われる工程の上面説明図である。
【図８】図７の要部縦断面説明図である。
【符号の説明】
１０通水性地中連続壁
１２ソイルセメント柱体
１２ａ先行ソイルセメント柱体
１２ｂ１〜１２ｂ３後行ソイルセメント柱体
１４芯材
１６通水部
１８止水プレート
２０フィルター層
２１粒状固形物
２２通水管
２４袋体
２５充填材
２６反力受け部

Claims

現地盤土砂にセメントスラリーを供給して混合攪拌して固化させるソイルセメント壁体を地盤中に形成する地中連続壁の構築方法において、
前記ソイルセメント壁体の固化前に応力負担用の芯材を挿入するとともに、前記ソイルセメント壁体の外方地山側に通水部を形成する通水性地中連続壁の構築方法であって、
前記通水部は、止水プレートと、フィルター層と、通水管とを備え、
前記ソイルセメント壁体の固化前に、前記芯材間に前記通水管を設けた前記止水プレートを渡設し、
前記ソイルセメント壁体の固化前に、前記止水プレートと前記外方地山との間に、温水溶解性シートからなる袋体を挿入設置して、前記袋体内に流動性改善用のゲル状材料と、せん断抵抗補強用の粒状固形物とからなる充填材を注入して拡大膨張させ、
前記ソイルセメント壁体の固化後に、前記袋体内に消粘剤を供給して、前記ゲル状材料の粘性を低下させた後に、温水を供給して前記袋体を溶解除去して、露出させた前記粒状固形物を構成材料とする前記フィルター層を形成することを特徴とする通水性地中連続壁の構築方法。