JP4202231B2 - 地中連続壁水抜きパイプの施工装置および施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、地中に構築した連続壁に水抜きパイプを施工する装置および方法に関し、より詳しくは、安全確実に作業を実施できるばかりでなく、粘土塊等による水抜きパイプの詰まりを防止することができ、さらには汎用性の高い推進機を用いて簡単で効率的にかつ経済的に施工できるように改良された装置および方法に関する。

従来、地中に構造物を構築する際には、地山の崩壊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地中連続壁を構築するが、地中連続壁工法等により構築した地中壁は地中構造物の完成後も地中に残置される場合がある。

ところが、止水性を備えた地中壁を地中に残置しておくと地下水流を遮断するため、地下水流の上流側では地下水位の上昇に伴う地下水の湧出や浸水が発生し、下流側においては地下水位の低下による地盤沈下や井戸枯れ等が発生する。

このため、地中連続壁を構築した後に開削側からブレーカー等を用いて貫通孔を削孔するとともにこの貫通孔に水抜きパイプを施工して通水路を確保する作業を行うが、地下水位が高い場合には作業中に水が噴出することがあり、さらには貫通孔の周囲の補強が必要な場合もあった。

また、地中壁の内部に箱抜き構造を設けて通水開閉弁を配置するとともに開削側からはつり出す方法も取られているが、箱抜き構造の強度低下や断面欠損に加えて、はつり作業に手間がかかる等の問題があった。

そこで、地中連続壁に地下水の通路を構築する様々な方法が提案されている（下記特許文献１〜３を参照）。
特開２００２−３４８８５８号公報 特開平８−２８４１５４号公報 特開平７−１３８９３９号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されている「地下通水装置および地下通水方法」は、地中に掘削形成した掘削溝内に鉄筋籠を建て込む際に鉄筋籠の所定位置に通水管や集水部を配置して固定するとともに、掘削溝内にコンクリートを打設して連続壁が完成した後に通水管の端部をはつり出す構成であり、設置作業やはつり作業に手間がかかる。

また、上記特許文献２に記載されている「連続地中壁の構築方法」は、透水装置を装備したＨ形鋼を未硬化状態の地中壁に建て込む構成であり、透水装置の外管および内管の寸法がこのＨ形鋼の寸法によって制限されることから地下水流の通水路として用いるには不適当である。

さらに、上記特許文献３に記載されている「連続地中壁を構築する方法及び連続地中壁」は、掘削溝の両壁面に透水シートを取り付けた後にこれらの透水シート間で延びるように口元管を配設してから掘削溝内にコンクリートを充填する構成であるため、材料費がかさむとともに施工方法が複雑である。

そこで本発明の目的は、上述した従来技術が有する問題点を解消し、安全確実に作業できるばかりでなく、粘土塊等による水抜きパイプの詰まりを防止することができ、さらには汎用性の高い推進機を用いて簡単で効率的にかつ経済的に施工できるように改良された地中連続壁水抜きパイプの施工装置および施工方法を提供することにある。

上記の課題を解決する請求項１に記載した手段は、地中連続壁に水抜きパイプを施工するための装置であって、
地中連続壁を掘削する掘削ヘッドをその先端に有したスクリュロッドと、
その内部に前記スクリュロッドが挿通された管状の排土用ケーシングと、
前記排土用ケーシングの内周面と前記スクリュロッドの外周面と間の環状隙間を開閉自在に封止する、前記排土用ケーシングの基端側に配置されたピンチ弁と、
前記スクリューロッドを正逆両方向に回転駆動するとともに前記排土用ケーシングと共に掘削方向に前後進させる推進機と、
前記排土用ケーシングにスライド自在に外嵌されるとともに、前記排土用ケーシングと一体に前記地中連続壁を貫通した後に前記地中連続壁に残置される水抜きパイプと、
前記排土用ケーシングを挿抜可能でありかつ前記水抜きパイプの後端を封止可能な、前記水抜きパイプの後端に接続された止水弁と、
前記止水弁および前記水抜きパイプを前記排土用ケーシングと一体に推進させるために前記止水弁を着脱自在に支持する、前記推進機に設けられた止水弁支持部と、
前記排土用ケーシングの先端から地中および前記水抜きパイプの内部に充填するフィルタ材を密閉収納する、前記排土用ケーシングの内部に連通接続されたフィルタ材収納ホッパと、
前記排土用ケーシングと前記フィルター材収納ホッパとの間の連通を開閉自在に遮断するホッパ遮断弁とを備えることを特徴としている。

なお、止水弁と止水弁支持部との間に水抜きパイプと同径のパイプ材を着脱自在に接続しておくことが好ましい。

上記の課題を解決する請求項２に記載した手段は、請求項１に記載した装置を用いて地中連続壁に水抜きパイプを施工する方法であって、
前記掘削ヘッド、前記スクリュロッド、前記排土用ケーシングおよび前記推進機を用いて前記地中連続壁に貫通孔を掘削しつつ前記水抜きパイプを推進して前記地中連続壁に貫設し、
前記ホッパ遮断弁を開いた後に前記スクリュロッドを逆回転させて前記排土用ケーシングの先端から前記フィルタ材を地中および前記水抜きパイプの内部に送り出して充填し、 前記止水弁を前記止水弁支持部から切り離した後に前記排土用ケーシングおよび前記スクリュロッドを後退させて前記水抜きパイプおよび前記止水弁から抜き出し、
前記止水弁を閉じて前記水抜きパイプの後端を閉鎖することを特徴としている。

本発明の装置および方法によれば、掘削ヘッドにより地中連続壁を掘削しつつ、排土用ケーシングおよびスクリュロッドによって地中連続壁の破砕片を排土しながら、水抜きパイプを一体に推進することにより地中連続壁に水抜きパイプを貫通させることができる。 地中連続壁を貫通すると地中の地下水が水抜きパイプ内に流入するが、水抜きパイプには排土用ケーシングがスライド自在に内嵌しているので、地下水は排土用ケーシングの内周面とスクリュロッドの外周面との間の環状の隙間を通って排土用ケーシング内に流入する。

このとき、排土用ケーシングの基端側に配設されているピンチ弁をスクリュロッドの外周面に圧着させることにより、排土用ケーシングの基端側から地下水が噴出することを防止できる。

次いで、ホッパ遮断弁を開けるとともにスクリュロッドを逆回転させると、フィルタ材収納ホッパから供給される小石等のフィルタ材をスクリュロッドによって送り出し、排土用ケーシングの先端から地中に充填することができる。

さらに、スクリュロッドおよび排土用ケーシングを後退させつつフィルタ材をスクリュロッドによって送り出すことにより、水抜きパイプの内部にもフィルタ材を充填することができる。

なお、フィルタ材を収納しているホッパが密閉状態に構成されているので、地下水がフィルタ材収納ホッパの内部に噴出することはない。

そして、地中および水抜きパイプの内部に充填されたフィルタ材は、地中連続壁に貫設した水抜きパイプの先端から粘土塊等が浸入して水抜きパイプが水抜き不能となることを防止する。

次いで、止水弁と止水弁支持部との接続を切り離した後に掘削機を後退させると、排土用ケーシングおよびスクリュロッドを水抜きパイプおよび止水弁から引き抜くことができる。

引き抜きが完了したときに止水弁を閉じることにより、水抜きパイプからの地下水の噴出を止めることができる。

そして、このようにして地下水脈の上流側および下流側において地中連続壁に貫設した水抜きパイプ同士を排水管で接続することにより、地下水を上流側から下流側へと排水することができる。

なお、止水弁と止水弁支持部との間に水抜きパイプと同径のパイプ材を着脱自在に接続した場合には、このパイプ材の後端と止水弁支持部とを切り離すとともに、排土用ケーシングおよびスクリュロッドを後退させるときに排土用ケーシングの先端がパイプ材の内周面に内嵌しているときにその後退を停止させて止水弁を閉じることとすれば、水抜きパイプの内部に浸入した地下水がパイプ材の後端開口から噴出することを防止しつつ止水弁を閉じることが可能となる。

すなわち、本発明の装置および方法によれば、地中連続壁に水抜きパイプを施工する作業を安全確実に実施できるばかりでなく、粘土塊等による水抜きパイプの詰まりを防止することができ、さらには汎用性の高い推進機を用いて簡単で効率的にかつ経済的に施工することができる。

以下、図１乃至図１０を参照し、本発明に係る地中連続壁水抜きパイプの施工装置および施工方法の一実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明においては、掘削方向前方を前側と言い、掘削方向後方を後側という。

まず最初に図１を参照すると、地山（地中）１に構築したソイルセメント壁等の地中連続壁２に水抜きパイプを施工するための装置１００が示されている。

この装置１００は、地中連続壁２により構築された地下室等の地下構造物の底壁３上に水平に設置された架台４を有している。

この架台４上には推進機５が前後方向（図示左右方向）に変位自在に支持されており、かつその油圧シリンダ６のピストン７の先端７ａは、底壁３上に固定されて左右方向（図示する紙面に対して垂直な方向）に延びる型鋼８に接続されている。

これにより、油圧シリンダ６を伸縮させることによって架台４上において推進機５を掘削方向（前後方向）に往復動させることができる。

推進機５の油圧シリンダ６や駆動モータ９の作動は制御盤１０を操作することによって制御することができる。

推進機５の駆動モータ９によって回転駆動されるスクリュロッド１１の先端には、地中連続壁２を掘削可能な掘削ヘッド１２が固定されている。

スクリュロッド１１は管状の排土用ケーシング１３の内部に挿通されつつ、この排土用ケーシング１３と推進方向に一体に往復動するようになっている。

排土用ケーシング１３は、同軸に延びる水抜きパイプ１４の内部に挿通されているが、その先端１３ａは拡径されて水抜きパイプ１４の内周面にスライド自在に内嵌し、掘削時に水抜きパイプ１４内に浸入した地下水を排土用ケーシング１３の内部に導くようになっている。

また、排土用ケーシング１３の基端側には、その内周面とスクリュロッド１１の外周面との間の環状の隙間を開閉自在に封止可能なピンチ弁１５が配設されている。

このピンチ弁１５の合成ゴム製の膨縮体に図示されない配管を介して圧縮空気を供給すると、この膨縮体が膨張してスクリュロッド１１の外周面に密着し、排土用ケーシング１３の内周面とスクリュロッド１１の外周面との間の環状の隙間を封止するので、排土用ケーシング１３の内部に浸入した地下水が排土用ケーシング１３の基端側から勢いよく噴出することを防止できる。

排土用ケーシング１３のピンチ弁１５よりも前側の部分には、フィルタ材１６としての小石等を収納する密閉式の収納ホッパ１７が、排土用ケーシング１３の管壁を貫通して液密に接続されている。

また、排土用ケーシング１３の内部空間と収納ホッパ１７の内部空間とが連通する部分には、両内部空間を開閉自在に遮断するホッパ遮断弁１８が設けられている。

このホッパ遮断弁１８を開けることにより、収納ホッパ１７内に収納されているフィルタ材１６を排土用ケーシング１３内に供給することができる。

なお、収納ホッパ１７が密閉式に構成されていることにより、ホッパ遮断弁１８を開けても、排土用ケーシング１３の内部に浸入した地下水が収納ホッパ１７を介して外部に溢出することはない。

推進機５の本体部分１９の前端に設けられているアダプタ１９ａの止水弁支持部１９ｂには、止水弁２０を着脱自在に固定することができる。

この止水弁２０は、水抜きパイプ１４の後部開口を開閉自在に封止するためのものであるが、スクリュロッド１１、掘削ヘッド１２および排土用ケーシング１３を挿抜自在に受け入れ可能なものであるならば、ゲート弁、プレート弁、ボール弁等、その形式は任意に選択することができる。

そして、止水弁支持部１９ｂに固定された止水弁２０には、水抜きパイプ１４の後端フランジ１４ａが着脱自在にかつ同軸に取り付けられる。

これにより、水抜きパイプ１４および止水弁２０は、スクリュロッド１１、掘削ヘッド１２および排土用ケーシング１３と一体に掘削方向に前後進することができる。

次に、上述した構造を有する本実施形態の施工装置１００を用いて地中連続壁２に水抜きパイプ１４を施工する手順について説明する。

地中連続壁２に水抜きパイプ１４を施工する際には、まず最初に、水抜きパイプ１４の後端フランジ１４ａに止水弁２０を取り付けるとともに、水抜きパイプ１４および止水弁２０を一体に接続した状態で排土用ケーシング１３に外嵌しつつ、止水弁２０を推進機５の本体部分１９の前端の止水弁支持部１９ｂに接続する。

次いで、図１および図２に示したように、地中連続壁２の壁面のうち水抜きパイプ１４を貫設する位置に止水抗口２１を取り付けた後、スクリュロッド１１および掘削ヘッド１２を一体に回転駆動しつつ、油圧シリンダ６を伸張させてスクリュロッド１１、掘削ヘッド１２、排土用ケーシング１３、水抜きパイプ１４，止水弁２０、収納ホッパ１７、推進機５の本体部分１９の全体を推進する。

掘削ヘッド１２が地中連続壁２を掘削することにより生じる破砕片は、排土用ケーシング１３内で回転するスクリュロッド１１によって後方に搬送され、排土用ケーシング１３の後端側から排出される。

掘削ヘッド１２および排土用ケーシング１３の前進に伴い、水抜きパイプ１４も一体に前進して徐々に地中連続壁２の内部に貫通する。

図３に示したように掘削ヘッド１２が地中連続壁２を貫通すると、地下水が水抜きパイプ１４の内部に浸入するが、排土用ケーシング１３の先端１３ａが水抜きパイプ１４に内嵌していることから、浸入した地下水は排土用ケーシング１３の内部に浸入して排土用ケーシング１３の後端側から排出される。

このとき、地下水の水圧が高いと排土用ケーシング１３に浸入した地下水が排土用ケーシング１３の後端から勢いよく噴出するおそれがあるが、この場合にはピンチ弁１５に圧縮空気を供給してその膨縮体を膨張させ、排土用ケーシング１３の内周面とスクリュロッド１１の外周面との間の環状の隙間を封止することにより、地下水の噴出を防止することができる。

これにより、地中連続壁２に水抜きパイプ１４を貫設する作業を安全かつ確実に実施することができる。

地中連続壁２を貫通した後、掘削ヘッド１２およびスクリュロッド１１の回転を停止させてホッパ遮断弁１８を開けると、収納ホッパ１７内に収納されている小石等のフィルタ材１６が排土用ケーシング１３の内部に供給される。

このとき、収納ホッパ１７が密閉式に構成されていることにより、ホッパ遮断弁１８を開けても、排土用ケーシング１３の内部に浸入した地下水が収納ホッパ１７を介して外部に溢出することはない。

そして、掘削ヘッド１２およびスクリュロッド１１を逆回転させると、図４に示したように、排土用ケーシング１３内のフィルタ材１６を送り出して、排土用ケーシング１３の先端開口から地山１の内部に充填することができる。

次いで、図５に示したように、アダプタ１９ａの後端フランジ１９ｃと本体部分１９の前端フランジ１９ｄとを切り離した後、掘削ヘッド１２およびスクリュロッド１１を逆回転させつつ、油圧シリンダ６を徐々に短縮させてスクリュロッド１１、掘削ヘッド１２、排土用ケーシング１３、収納ホッパ１７、推進機５の本体部分１９をゆっくりと後退させることにより、水抜きパイプ１４の内部にもフィルタ材１６を送り出して充填することができる。

次いで、図６に示したように、掘削ヘッド１２およびスクリュロッド１１の逆回転を停止させた後、油圧シリンダ６を徐々に短縮させてスクリュロッド１１、掘削ヘッド１２、排土用ケーシング１３、収納ホッパ１７、推進機５の本体部分１９をゆっくりと後退させ、排土用ケーシング１３の先端１３ａがアダプタ１９ａの内部に達したときに後退を停止させる。

このとき、排土用ケーシング１３の先端１３ａがアダプタ１９ａの内周面にスライド自在に内嵌しているので、水抜きパイプ１４内に浸入した地下水がアダプタ１９ａの後端開口から噴出することを防止できる。

そして、手動操作によって止水弁２０を閉じることにより、水抜きパイプ１４の後端開口を完全に封止することができる。

その後、アダプタ１９ａの前端フランジ１９ｂを止水弁２０から取り外すとともに、アダプタ１９ａの後端フランジ１９ｃを本体部分１９の前端フランジ１９ｄに接続する。

そして、架台４上においてスクリュロッド１１、掘削ヘッド１２、排土用ケーシング１３、収納ホッパ１７、推進機５の全体を左右方向（図示する紙面に対して垂直な方向）に変位させた後、図８に示したように、新たな止水弁２０がその後端フランジ１４ａに取り付けられている新たな水抜きパイプ１４を排土用ケーシング１３に外嵌し、この止水弁２０をアダプタ１９ａの前端フランジ１９ｂに接続し、新たな水抜きパイプ１４を施工する作業に備える。

次いで、図９に示したように、施工した水抜きパイプ１４の後端フランジ１４ａに固定されている止水弁２０の後側に排水管２２の前端フランジ２２ａを接続することにより、地山側に含まれる地下水Ｗ１を水抜きパイプ１４、止水弁２０および排水管２２を介して矢印Ｗ２で示したように排水することができる。

このとき、地山１側および水抜きパイプ１４の内部に小石等のフィルタ材１６が充填されているので、地山１側に含まれている粘土塊等が水抜きパイプ１４の内部に浸入して地下水Ｗ１の排水が不能となることを確実に防止できる。

なお、図１０（ａ）（ｂ）に示したように、地下水流の上流側において地中連続壁２に貫通させた水抜きパイプ１４と地下水流の下流側において地中連続壁２に貫通させた水抜きパイプ２３とを排水管２２で接続することにより、地中連続壁２による地下水流の遮断を回避することができる。

また、排水管２２を地下構造物の底壁３側に接近させて配置することにより、地下構造物の内部空間を有効活用することができる。

本発明の地中連続壁水抜きパイプ施工装置を示す側面断面図。 図１の要部を拡大して示す側面断面図。 地中連続壁を掘削して貫通した状態を示す側面断面図。 地中にフィルタ材を充填した状態を示す側面断面図。 水抜きパイプにフィルタ材を充填しつつ排土用ケーシングおよびスクリュロッドを後退させる状態を示す側面断面図。 排土用ケーシングを用いて止水しつつ止水弁を閉じた状態を示す側面断面図。 止水弁からアダプタを取り外して本体部分に取り付け直した状態を示す側面断面図。 アダプタの先端に新たな止水弁および水抜きパイプを取り付けた状態を示す側面断面図。 止水弁に接続した排水管により地下水を排水する状態を示す側面断面図。 地下水を排水する状態を示す（ａ）平面図および（ｂ）側面断面図。

符号の説明

１ 地山
２ 地中連続壁
３ 地下構造物の底壁
４ 架台
５ 推進機
６ 油圧シリンダ
７ ピストン
９ 駆動モータ
１０ 制御盤
１１ スクリュロッド
１２ 掘削ヘッド
１３ 排土用ケーシング
１４ 水抜きパイプ
１５ ピンチ弁
１６ フィルタ材
１７ 収納ホッパ
１８ ホッパ遮断弁
１９ 本体部分
１９ａ アダプタ
１９ｂ アダプタ前端フランジ（止水弁支持部）
１９ｃ アダプタ後端フランジ
１９ｄ 本体部分前端フランジ
２０ 止水弁
２２ 排水管
２３ 水抜きパイプ
１００ 地中連続壁水抜きパイプの施工装置

Claims (2)

1. 地中連続壁を掘削する掘削ヘッドをその先端に有したスクリュロッドと、
   その内部に前記スクリュロッドが挿通された管状の排土用ケーシングと、
   前記排土用ケーシングの内周面と前記スクリュロッドの外周面と間の環状隙間を開閉自在に封止する、前記排土用ケーシングの基端側に配置されたピンチ弁と、
   前記スクリューロッドを正逆両方向に回転駆動するとともに前記排土用ケーシングと共に掘削方向に前後進させる推進機と、
   前記排土用ケーシングにスライド自在に外嵌されるとともに、前記排土用ケーシングと一体に前記地中連続壁を貫通した後に前記地中連続壁に残置される水抜きパイプと、
   前記排土用ケーシングを挿抜可能でありかつ前記水抜きパイプの後端を封止可能な、前記水抜きパイプの後端に接続された止水弁と、
   前記止水弁および前記水抜きパイプを前記排土用ケーシングと一体に推進させるために前記止水弁を着脱自在に支持する、前記推進機に設けられた止水弁支持部と、
   前記排土用ケーシングの先端から地中および前記水抜きパイプの内部に充填するフィルタ材を密閉収納する、前記排土用ケーシングの内部に連通接続されたフィルタ材収納ホッパと、
   前記排土用ケーシングと前記フィルター材収納ホッパとの間の連通を開閉自在に遮断するホッパ遮断弁と、
   を備えることを特徴とする地中連続壁に水抜きパイプを施工するための装置。
2. 請求項１に記載した装置を用いて地中連続壁に水抜きパイプを施工する方法であって、 前記掘削ヘッド、前記スクリュロッド、前記排土用ケーシングおよび前記推進機を用いて前記地中連続壁に貫通孔を掘削しつつ前記水抜きパイプを推進して前記地中連続壁に貫設し、
   前記ホッパ遮断弁を開いた後に前記スクリュロッドを逆回転させて前記排土用ケーシングの先端から前記フィルタ材を地中および前記水抜きパイプの内部に送り出して充填し、 前記止水弁を前記止水弁支持部から切り離した後に前記排土用ケーシングおよび前記スクリュロッドを後退させて前記水抜きパイプおよび前記止水弁から抜き出し、
   前記止水弁を閉じて前記水抜きパイプの後端を閉鎖する、
   ことを特徴とする地中連続壁水抜きパイプの施工方法。

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