JP4751129B2 - 二層構造の山留め壁とその構築方法、及び水平多軸回転式の地盤改良装置 - Google Patents

Description

この発明は、掘削する地盤の外周に構築される二層構造のソイルセメント壁による山留め壁とその構築方法、及び水平多軸回転式の地盤改良装置の技術分野に属し、更に云うと、背面側の設計強度を有する層と、掘削側の強度が低い層との二層構造改良体に芯材を建て込んだ二層構造の山留め壁とその構築方法、及び水平多軸回転式の地盤改良装置に関する。

従来からソイルセメント壁による山留め壁を構築し、同山留め壁内の地盤を掘削して、例えば地下躯体を構築する技術が広く実施されている。このとき、山留め壁内の地盤を掘削すると共に、山留め壁の芯材より掘削側のソイルセメントを除去して同芯材を露出させ、この露出させた芯材と一体化するように地下躯体の側壁を構築して合成地下壁とすることが多いが、通例の山留め壁は等しい強度のソイルセメントから成る改良体（即ち、全ての領域が等しい強度の改良体）に芯材が建て込まれた構成であり、山留め壁の芯材より掘削側のソイルセメントを除去する斫り作業の際に多大な労力を有する。しかし、有効な手立てがない現状である。

つまり、従来は上記斫り作業を軽減できる構成の山留め壁を見聞することができず、勿論、背面側の設計強度を有する層と、掘削側の強度が低い層との二層構造改良体に芯材が建て込まれた二層構造の山留め壁は見聞することができない。よって、二層構造の山留め壁の構築方法や、同山留め壁の構築に用いる水平多軸回転式の地盤改良装置も見聞することができない。

ちなみに、二層構造の山留め壁は構築できないが、セメントミルクの噴出口をヘッド部の先端部と、攪拌翼の上方位置に有し、掘削時には先端部の噴出口から、引き上げ時には攪拌翼の上方位置の噴出口からセメントミルクが噴出する構成とした地盤改良装置が公知である（特許文献１）。
特開２００２−３０６５０号公報

本発明の目的は、背面側の設計強度を有する層と、掘削側の強度が低い層との二層構造改良体に芯材を建て込んだ構成とし、斫り作業が容易な二層構造の山留め壁とその構築方法、及び水平多軸回転式の地盤改良装置を提供することである。

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に記載した発明に係る二層構造の山留め壁は、
掘削する地盤の外周に構築されるソイルセメント壁による山留め壁であって、
山留め壁は、平面的に見て、背面側の設計強度を有する層と、掘削側の強度が低い層との二層構造改良体として形成され、同改良体に芯材が略等間隔に建て込まれていることを特徴とする。

請求項２に記載した発明に係る二層構造の山留め壁の構築方法は、
掘削する地盤の外周に構築されるソイルセメント壁による山留め壁を構築する方法であって、
山留め壁は、平面的に見て、背面側の設計強度を有する層と、掘削側の強度が低い層との二層構造改良体として形成し、同改良体に芯材を略等間隔に建て込んで構築することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２に記載した二層構造の山留め壁の構築方法において、
平面的に見て、山留め壁の背面側と掘削側とに少なくとも一個ずつセメントミルクの噴出口を有する水平多軸回転式の地盤改良装置を用い、背面側の噴出口からは設計強度を満たす量のセメントが配合されたセメントミルクを噴出させ、掘削側の噴出口からはセメントの配合量が少ないセメントミルクを噴出させてそれぞれ掘削土壌と混合攪拌し、二層構造改良体を形成することを特徴とする。

請求項４に記載した発明に係る水平多軸回転式の地盤改良装置は、
水平回転式のカッターホイールを備えたヘッド部を有する水平多軸回転式の地盤改良装置において、
カッターホイールにおける山留め壁の背面側と掘削側にセメントミルクの噴出口が配置されていること、
背面側の噴出口からは設計強度を満たす量のセメントが配合されたセメントミルクを噴出させ、掘削側の噴出口からはセメントの配合量が少ないセメントミルクを噴出させる構成であることを特徴とする。

請求項５に記載した発明に係る水平多軸回転式の地盤改良装置は、
水平回転式のカッターホイールを備えたヘッド部を有する水平多軸回転式の地盤改良装置において、
ヘッド部は背面側のユニット部と掘削側のユニット部から成り、各々のユニット部は二組のカッターホイールが掘進方向に並べられており、その略中央位置にセメントミルクの噴出口が配置されていること、
背面側のユニット部の噴出口からは設計強度を満たす量のセメントが配合されたセメントミルクを噴出させ、掘削側のユニット部の噴出口からはセメントの配合量の少ないセメントミルクを噴出させる構成であることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項５に記載した水平多軸回転式の地盤改良装置において、
カッターホイールにおける山留め壁の背面側と掘削側の両外側部位にもセメントミルクの噴出口が配置されており、背面側の噴出口からは設計強度を満たす量のセメントが配合されたセメントミルクを噴出させ、掘削側の噴出口からはセメントの配合量が少ないセメントミルクを噴出させる構成であることを特徴とする。

本発明に係る二層構造の山留め壁及びその構築方法は、背面側の設計強度を有する層と、掘削側の強度が低い層との二層構造改良体に芯材を建て込んだ構成としたので、山留め壁内の掘削地盤を掘削すると共に、同山留め壁の芯材より掘削側のソイルセメントを除去する斫り作業が容易で、施工性が飛躍的に向上し、施工期間を大幅に短縮できる。

本発明に係る水平多軸回転式の地盤改良装置は、セメントの配合量の異なるセメントミルクを噴出可能な構成であるので、二層構造改良体を簡単且つ確実に構築することができる。

山留め壁は、平面的に見て、背面側の設計強度を有する層と、掘削側の強度が低い層との二層構造改良体として形成され、同改良体に芯材が略等間隔に建て込まれる。

以下に、請求項１に記載した発明に係る二層構造の山留め壁、及び請求項２、３に記載した発明に係る二層構造の山留め壁の構築方法、並びに請求項４に記載した発明に係る水平多軸回転式の地盤改良装置の実施例を、図面に基づいて説明する。

本発明の二層構造の山留め壁１は、通例のソイルセメント壁による山留め壁と略同様の構成であるが、図１及び図２に示すように掘削地盤２の周囲に、平面的に見て、背面側の設計強度（即ち、背面土圧などに十分耐え得る強度）を有する層３と、掘削側の強度が低い層４との二層構造改良体５が形成され、同改良体５にＨ形鋼（但し、角形鋼管、丸形鋼管、Ｉ型鋼などでも良い。）から成る芯材６が略等間隔に建て込まれていることを特徴とする（請求項１記載の発明）。そのため、山留め壁１内の掘削地盤２を掘削すると共に、同山留め壁１の芯材６より掘削側のソイルセメント４ａを除去する斫り作業が容易で、施工性が飛躍的に向上し、施工期間を大幅に短縮できる。なお、掘削側の強度が低い層４の強度は、斫り作業の施工性等を考慮して設定される。

上記構成の山留め壁１は、例えば以下の水平多軸回転式の地盤改良装置７を用いて構築される。
前記地盤改良装置７は、通例の水平多軸回転式の地盤改良装置と略同様の構成である。すなわち、図３に示すように、リーダー８の頂部にレール９の上端部が支持されており、同レール９に沿って移動するケリーバ１０が吊り下げられている。ケリーバ１０の下端部にヘッド部１１が接続されており、同ヘッド部１１は、図４に示すように背面側と掘削側に並列に並べられたカッターホイール１２、１２から成る二組のカッターホイール群１３、１３が、掘進方向に並べられた形態でケーシング１４の下端部に回転可能に支持されている。各組のカッターホイール群１３、１３はそれぞれ駆動手段１５、１５で回転駆動する構成である。

しかし、図５及び図６に示すように、ヘッド部１１（つまり、カッターホイール群１３）における背面側と掘削側の両外側部位にセメントミルクの噴出口１６、１７が配置されており、各々の噴出口１６、１７は異なるプラント１８、１９へ接続されている。プラント１８には設計強度を満たす量のセメントが配合されたセメントミルクを蓄蔵しており、このセメントミルクがプラント１８からグラウトホース２０を介して背面側の噴出口１６へ供給される。プラント１９には、前記背面側の噴出口１６から噴出させるセメントミルクよりセメントの配合量の少ないセメントミルクを蓄蔵しており、このセメントミルクがプラント１９からグラウトホース２１を介して掘削側の噴出口１７に供給される（請求項４記載の発明）。

上記構成の地盤改良装置７を用いて、図７に示すように背面側の噴出口１６からは設計強度を満たす量のセメントが配合されたセメントミルクを噴出させ、掘削側の噴出口１７からは前記背面側の噴出口から噴出させたセメントミルクよりセメントの配合量の少ないセメントミルクを噴出させてそれぞれ掘削土壌と混合攪拌し、掘削地盤２の周囲に、背面側の設計強度を有する層３と、掘削側の強度が低い層４との二層構造改良体５を形成し、同改良体５に芯材６を略等間隔に建て込むと、山留め壁１の構築が完了する（請求項２、３記載の発明）。セメントの配合量の異なるセメントミルクを噴出可能な地盤改良装置７を用いて山留め壁１を構築するので、二層構造改良体５を簡単且つ確実に構築することができる。

本実施例の山留め壁１は、図８及び図９に示すように、更に斫り作業によって露出させた芯材６にスタッド２２を接合し、地下躯体２３の側壁２３ａと一体化して合成地下壁２４を形成している。上述したように斫り作業が容易なので、素早く地下躯体２３の施工に移行することができ、やはり施工期間の大幅な短縮に寄与できる。

図１０に示す地盤改良装置２５は、図３に示す地盤改良装置７と同様にケリーバ１０の下端部にヘッド部２６が接続されているが、同ヘッド部２６の構成が異なる。ちなみに、前記ケリーバ１０内には、図示は省略するが、プラント１８（図６（Ａ）を援用）へ接続されたグラウトホースと、プラント１９へ接続されたグラウトホースとが格納されている。

ヘッド部２６は、背面側のユニット部２７ａと掘削側のユニット部２７ｂとが並列に並べられ一体化された構成であり、各々のユニット部２７ａ、２７ｂがケリーバ１０に支持されている。

このユニット部２７ａ（２７ｂ）は、図１１に示すように、背面側と掘削側に並列に並べられたカッターホイール１２、１２から成る二組のカッターホイール群１３、１３が、掘進方向に並べられた形態でケーシング１４の下端部に回転可能に支持されており、壁厚方向には前記掘削側と背面側に並列に並べられたカッターホイール１２と１２の間の位置であって、且つ掘進方向には二組のカッターホイール群１３と１３の間の位置（即ち略中央位置）にセメントミルクの噴出口２８ａ（２８ｂ）を有する。そして、図示は省略するが、背面側のユニット部２７ａの噴出口２８ａは、プラント１８へ接続されたグラウトホースと接続されており、設計強度を満たす量のセメントが配合されたセメントミルクを噴出させる構成である。掘削側のユニット部２７ｂの噴出口２８ｂは、プラント１９へ接続されたグラウトホースと接続されており、前記背面側の噴出口２８ａから噴出させるセメントミルクよりセメントの配合量の少ないセメントミルクを噴出させる構成である（請求項５記載の発明）。つまり、通例の水平多軸回転式の地盤改良装置のヘッド部を背面側と掘削側に並列に並べた構成である。上記構成の地盤改良装置２５も、セメントの配合量の異なるセメントミルクを噴出可能な構成であるので、二層構造改良体５を簡単且つ確実に構築することができる。しかも、厚みのある改良体５を形成することができる。

ちなみに、図１０及び図１１に示すように、ヘッド部２６（つまり、カッターホイール群１３、１３）における背面側と掘削側の両外側部位にもセメントミルクの噴出口２９、３０が配置され、背面側の噴出口２９からは設計強度を有する量のセメントが配合されたセメントミルクを噴出させ、掘削側の噴出口３０からは前記背面側の噴出口２９から噴出させるセメントミルクよりセメントの配合量の少ないセメントミルクを噴出させる構成であると、大量のセメントミルクを噴出させることができ好都合である（請求項６記載の発明）。

要するに、二層構造の改良体５を形成するための地盤改良装置は、背面側と掘削側にセメントミルクの噴出口を少なくとも一個ずつ有する構成であれば良く、例えば上記地盤改良装置７（２５）は背面側と掘削側にカッターホイール１２、１２が並列に並べられた構成であるが、個数は特に限定されない。

以上に本発明の実施例を説明したが、本発明はこうした実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施し得る。

本発明に係る二層構造の山留め壁の実施例を示した縦断面図である。 本発明に係る二層構造の山留め壁の実施例を示した平面図である。 本発明に係る水平多軸回転式の地盤改良装置の実施例を示した立面図である。 ヘッド部を示した構造図である。 （Ａ）はヘッド部を概略的に示した斜視図である。（Ｂ）は底面図である。 （Ａ）は地盤改良装置とプラントとの接続関係を概略的に示した平面図である。（Ｂ）は正面図である。 本発明に係る二層構造の山留め壁の構築方法の実施例を概略的に示した施工図である。 本発明に係る二層構造の山留め壁に地下躯体の側壁を一体化して合成地下壁とした実施例を示した縦断面図である。 図８の部分水平断面図である。 本発明に係る水平多軸回転式の地盤改良装置の異なる実施例を示した立面図である。 （Ａ）はヘッド部を概略的に示した斜視図である。（Ｂ）は底面図である。

符号の説明

１ 二層構造の山留め壁
２ 掘削地盤
３ 背面側の設計強度を有する層
４ 掘削側の強度が低い層
５ 二層構造改良体
６ 芯材
７ 水平多軸回転式の地盤改良装置
１１ ヘッド部
１２ カッターホイール
１６ セメントミルクの噴出口
１７ セメントミルクの噴出口
２５ 水平多軸回転式の地盤改良装置
２６ ヘッド部
２７ａ、２７ｂ ユニット部
２８ａ、２８ｂ セメントミルクの噴出口
２９ セメントミルクの噴出口
３０ セメントミルクの噴出口

Claims (6)

1. 掘削する地盤の外周に構築されるソイルセメント壁による山留め壁であって、
   山留め壁は、平面的に見て、背面側の設計強度を有する層と、掘削側の強度が低い層との二層構造改良体として形成され、同改良体に芯材が略等間隔に建て込まれていることを特徴とする、二層構造の山留め壁。
2. 掘削する地盤の外周に構築されるソイルセメント壁による山留め壁を構築する方法であって、
   山留め壁は、平面的に見て、背面側の設計強度を有する層と、掘削側の強度が低い層との二層構造改良体として形成し、同改良体に芯材を略等間隔に建て込んで構築することを特徴とする、二層構造の山留め壁の構築方法。
3. 平面的に見て、山留め壁の背面側と掘削側とに少なくとも一個ずつセメントミルクの噴出口を有する水平多軸回転式の地盤改良装置を用い、背面側の噴出口からは設計強度を満たす量のセメントが配合されたセメントミルクを噴出させ、掘削側の噴出口からはセメントの配合量が少ないセメントミルクを噴出させてそれぞれ掘削土壌と混合攪拌し、二層構造改良体を形成することを特徴とする、請求項２に記載した二層構造の山留め壁の構築方法。
4. 水平回転式のカッターホイールを備えたヘッド部を有する水平多軸回転式の地盤改良装置において、
   カッターホイールにおける山留め壁の背面側と掘削側にセメントミルクの噴出口が配置されていること、
   背面側の噴出口からは設計強度を満たす量のセメントが配合されたセメントミルクを噴出させ、掘削側の噴出口からはセメントの配合量が少ないセメントミルクを噴出させる構成であることを特徴とする、水平多軸回転式の地盤改良装置。
5. 水平回転式のカッターホイールを備えたヘッド部を有する水平多軸回転式の地盤改良装置において、
   ヘッド部は背面側のユニット部と掘削側のユニット部から成り、各々のユニット部は二組のカッターホイールが掘進方向に並べられており、その略中央位置にセメントミルクの噴出口が配置されていること、
   背面側のユニット部の噴出口からは設計強度を満たす量のセメントが配合されたセメントミルクを噴出させ、掘削側のユニット部の噴出口からはセメントの配合量の少ないセメントミルクを噴出させる構成であることを特徴とする、水平多軸回転式の地盤改良装置。
6. カッターホイールにおける山留め壁の背面側と掘削側の両外側部位にもセメントミルクの噴出口が配置されており、背面側の噴出口からは設計強度を満たす量のセメントが配合されたセメントミルクを噴出させ、掘削側の噴出口からはセメントの配合量が少ないセメントミルクを噴出させる構成であることを特徴とする、請求項５に記載した水平多軸回転式の地盤改良装置。

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