JP4816193B2

JP4816193B2 - 地中壁の造成方法

Info

Publication number: JP4816193B2
Application number: JP2006090990A
Authority: JP
Inventors: 義雄紫竹
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2006-03-29
Filing date: 2006-03-29
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2026-03-29
Also published as: JP2007262789A

Description

本発明は、材質が異なる壁を水平方向に連続的に並べて配置する地中壁の造成方法に関し、特に、汚染地下水を浄化する透水性の浄化壁と遮水壁とを水平方向に連続して設ける地中壁の造成方法に関する。

従来、有害物質で汚染された地下水を浄化する方法として、透水性の浄化壁を地中に造成する方法が知られている（例えば特許文献１）。特許文献１に開示された方法では、地下水の流れを遮るように、地下水の流下方向に直交する透水性の浄化壁を汚染された地下水が流れる帯水層に設置する。

透水性の浄化部分を有する地中壁は、地下水が流れる領域の全幅に渡って延びるように設けられる場合もあるが、一部を遮水壁とすることにより汚染地下水を幅狭の浄化壁に集めるように構成される場合もある。透水性の浄化壁は、例えば砂等の透水性材料に鉄粉その他の浄化材を混合して掘削孔に充填することで造成される。一方、遮水壁はコンクリートや鋼材等の遮水性材料で構成される。

遮水壁を地中に設置する工法としては、矢板を地中に埋め込む方法や、「ソイルセメント地中壁」と呼ばれる壁を地中に造成する方法等がある。ソイルセメント地中壁造成法としては、ＳＭＷ（ＳｏｉｌＭｉｘｉｎｇＷａｌｌ）法、およびＴＲＤ法（ＴｒｅｎｃｈＣｕｔｔｉｎｇＲｅ−ｍｉｘｉｎｇＤｅｅｐＷａｌｌＭｅｔｈｏｄ）等がある。こうした工法では、地中を掘削しながら原位置にある土とセメントミルク等の固化材とを混合攪拌し、ソイルセメント地中壁を造成する（例えば特許文献２）。
特表平５−５０１５２０号公報特開平１０−３１１０５４号公報

上述した地中壁は、水平に延びる方向（以下、「延長方向」という場合がある）で異なる材料で構成される場合がある。例えば、鋼矢板とソイルセメント地中壁とを互いに隣接させて遮水壁とする場合や、地下水の流れを遮るように帯水層を横切る地中壁を設け、その一部を透水性の浄化壁、他部を遮水壁とする場合等である。

このように、異なる材料で延長方向に連続する地中壁を設ける場合、異なる材質で構成された壁の間の接続良否が問題となる。特に、汚染地下水を浄化する目的で地中壁を設ける場合に、材質が異なる壁間の接続が不完全であると、接続部分から浄化されていない汚染地下水が下流側に漏出するおそれがある。

本発明は上記課題に鑑みてなされ、材質が異なる壁を地中に造成する際、材質が異なる壁同士の接合をより確実にできる地中壁の造成方法を提供することを目的とする。

本発明では、地中壁を構築するために地中を掘削した掘削孔に固化材をスラリー状で充填し、該固化材が固化する前に板状の遮水部を備える鋼矢板の一部を掘削孔に挿入し、鋼矢板の一側縁を掘削孔から延出させる。より具体的には、本発明は以下を提供する。

（１）それぞれ異なる材料で延長方向に連続し、かつ、透水壁、遮水壁、鋼矢板を有する地中壁を、該透水壁、該遮水壁、該鋼矢板の順に設ける場合において、掘削孔にスラリー状の固化材を充填した後、該固化材が固化する前に、板状の遮水部を有する該鋼矢板の該遮水部の一方の側縁を該掘削孔の内側に、他方の側縁を該掘削孔から延出させた状態で配設する地中壁の造成方法。
（２）前記鋼矢板は、前記外側に突出させる側縁に沿って延びる接続部をさらに有する（１）に記載の地中壁の造成方法。
（３）前記透水壁が浄化壁である（１）に記載の地中壁の造成方法。

スラリー状の固化材としては、セメント、ベントナイト、および石灰を含むスラリーが挙げられ、具体的にはセメントミルク、ベントナイトスラリー、および水ガラス等を使用できる。固化材は、掘削位置にある土と混合して掘削孔中で固化させてよい。固化材と土との混合物を掘削孔に充填して固化させることで、遮水性のソイルセメント地中壁を地中に造成できる。

鋼矢板は、全体として板状を呈する遮水部を備えればよく、遮水部の互いに対向する一対の側縁に沿って延びる接続部を備えることが好ましい。接続部の形状は特に限定されない。鋼矢板は、遮水部の一方の側縁が固化材を充填した掘削孔（固化壁）内を掘削方向に延び、反対側の側縁が固化壁の外側に延出するように掘削孔に挿入する。

遮水部は、全体として板状となっていればよく、遮水部の水平断面形状は直線、Ｕ字、その他の任意の形状であってよい。鋼矢板は、遮水部の一方の側縁が５０〜３００ｍｍ程度の長さで掘削孔内に陥入し、他方の側縁は５０〜３００ｍｍ程度の長さで掘削孔の外側に延出し、掘削孔の深さ方向に延びていることが好ましい。

透水壁を構成する粒状物としては、実質的に吸水膨張性がない任意の透水用の粒状物を使用できる。「実質的に吸水膨張性がない」とは、例えば、最大限まで吸水させた場合の吸水膨張率が１０％未満、特に５％未満であればよく、より具体的には地盤工学会基準ＪＧＳ番号２１２１−１９９８による吸水膨張性試験で測定した場合の吸水膨張率が１０％未満、特に５％未満であればよい。

透水用粒状物は、粒径が０．０１〜１０ｍｍ程度であることが好ましく、特に０．３〜５ｍｍであることが好ましい。こうした透水用粒状物の具体例としては、粒径が１／１６ｍｍ以上２ｍｍ未満の砂、粒径が２ｍｍ以上の砂利（「礫」とも称する）、粒径が１０ｍｍを超える豆砂利等が挙げられる。なお、砂（砂利）には川砂（川砂利）、山砂（山砂利）、海砂（海砂利）、陸砂（陸砂利）、および砕砂（砕石）が含まれるものとする。

本発明によれば、遮水壁を構成する固化材が完全に固化する前に、固化材を充填した掘削孔に鋼矢板の一部を陥入させる。このため、鋼矢板は、固化材が固化してできた遮水壁の内部から外部にわたって延び、固化材製の遮水壁と鋼矢板との間の接続部からの漏水を防止できる。

以下、図面を参照して本発明について詳細に説明する。以下、同一部材には同一符号を付し、説明を省略または簡略化する。

図１は、本発明の一実施形態に係る地中壁の造成方法によって構築された地中壁１が地中に埋設された状態を示す斜視図である。地中壁１は、延長方向に異なる材質で構成された複数の壁で構成されている。具体的には、砂等を充填して構成された透水壁１０、セメント等の固化材で構成された遮水性のソイルセメント壁１１、および鋼矢板で構成された矢板壁１２を互いの側縁同士が隣接するように並べて地中壁１が構成されている。以下、地中壁１の構成と造成方法について説明する。

まず掘削機で土中を掘削し第１の掘削孔Ｈ１を形成する。第１掘削孔Ｈ１は、１または２以上のオーガヘッドスクリューを備えるオーガ式掘削機、またはチェーンカッターをベースマシンに接続した掘削機等を用いて地中を掘削することで形成できる。また、開削掘削法、泥水掘削法等の掘削法を用いてもよい。本実施形態では、第１掘削孔Ｈ１は多軸オーガ式掘削機により掘削された略円柱孔である。ソイルセメント壁１１は、４本の第１掘削孔Ｈ１が水平方向に連続的に穿孔されることにより形成されている。

本実施形態では、第１掘削孔Ｈ１を掘削する際、掘削した部分にセメントミルク等のスラリー状の固化材を充填し、掘削位置の土と混合する。固化材と土とを十分に混合するために、固化材を第１掘削孔Ｈ１に充填する注入管は、第１掘削孔Ｈ１の最下部より上方へ徐々に引き上げながら固化材を注入して土と混合するとよい。

互いに隣接する第１掘削孔Ｈ１同士は、外縁の一部が他方の第１掘削孔Ｈ１の内側に入り込むように形成されており、かかる第１掘削孔Ｈ１に固化材が充填されることで、遮水性の連続地中壁であるソイルセメント壁１１が形成される。ソイルセメント壁１１を遮水壁とするために、固化材と土との混合割合は重量比で１：６〜１：５程度とすればよい。

固化材と土との固化性混合物は、第１掘削孔Ｈ１に充填されてから○〜○時間程度で固化する。そこで第１掘削孔Ｈ１には、固化材を土と混合して充填した後、固化材が完全に固化する前、好ましくは固化材充填後直ちにまたは少なくとも１時間以内に、圧縮強度２Ｎ／ｍｍ^２未満の状態で鋼矢板Ｋを圧入機や打設機等により挿入する。

鋼矢板Ｋは、一対の互いに対向する側縁で囲われた略矩形板状の遮水部を有していれば特に形状は限定されない。この例では、第１掘削孔Ｈに一部が挿入される鋼矢板Ｋとして、断面形状がほぼ直線状の直線型鋼矢板Ｋを用いている。鋼矢板Ｋは、矩形板状の遮水部Ｋ１の一方の側縁Ｗ１が第１掘削孔Ｈ１内を垂直方向に延びるように、固化する前の固化材が充填された第１掘削孔Ｈ１内に挿入される。一方、遮水部Ｋ１の側縁Ｗ１に対向する側にある他方の側縁Ｗ２は、第１掘削孔Ｈ１の外に延出する。

このように本実施形態では、固化材が完全に固化する前に、固化材が充填された第１掘削孔Ｈ１に鋼矢板Ｋを挿入するため、鋼矢板Ｋの挿入が容易である。また、ソイルセメント壁１１は鋼矢板Ｋの一部が埋め込まれた状態で固化するため、互いに材質が異なるソイルセメント壁１１と鋼矢板Ｋとの接続部の接続をより確実にでき、接続部からの漏水等を防止できる。

鋼矢板Ｋは、接続部としての継手Ｋ２を有する。継手Ｋ２は、略長方形板状の遮水部Ｋ１の互いに対向する一対の長辺が片側板面に向かって折り曲げられて形成されている。一対の継手Ｋ２の一方は、遮水部Ｋ１の一方の側縁Ｗ１に沿って第１掘削孔Ｈ１内を垂直方向に延び、他方は第１掘削孔Ｈ１の外側に延出している。固化材と土とが混合された固化性混合物と鋼矢板Ｋとの接合を強固にするため、鋼矢板Ｋは、第１掘削孔Ｈ１への挿入前に清水で洗浄しておくことが好ましく、特に継手Ｋ２は清水洗浄しておくとよい。

このように、本実施形態では、鋼矢板Ｋの遮水部Ｋ１の側縁の一方は第１掘削孔Ｈ１の外側に延びているため、外側に延びる側縁に他の鋼矢板の側縁を隣接させることで、矢板壁１２を容易に延長できる。特に、第１掘削孔Ｈ１の外側にある側縁に継手Ｋ２を設けると、継手Ｋ２を介して鋼矢板同士を接合することができ、鋼矢板同士の接続をより確実にできる。

例えば、本実施形態では継手Ｋ２を介して、断面形状が略Ｕ字形のＵ字型鋼矢板Ｋ´を鋼矢板Ｋと接続している。Ｕ字型鋼矢板Ｋ´は、矩形平板の両側縁に一対の側壁が接続された水平断面略Ｕ字型部分が全体として板状の遮水部Ｋ１´となっており、側壁の外側側縁に沿って鋼板が折り曲げられて形成された継手Ｋ２´が設けられている。

図２は、図１の一部拡大図であり、直線型の鋼矢板Ｋと、Ｕ字型鋼矢板Ｋ´とが互いの継手Ｋ２、Ｋ２´を介して接続されている状態を示す。図２に示すように、鋼矢板Ｋの一方の側縁に沿って延びる継手Ｋ２は、第１掘削孔Ｈ１に形成されたソイルセメント壁１１の外側に延出しているため、この継手Ｋ２にＵ字型鋼矢板Ｋ´の継手Ｋ２´を嵌合させることで、ソイルセメント壁１１に一部が挿入されている鋼矢板ＫとＵ字型鋼矢板Ｋ´とを容易に確実に接続できる。

第１掘削孔Ｈ１には、直線型の鋼矢板Ｋを挿入する代わりにＵ字型鋼矢板Ｋ´を挿入してもよい。この場合、一方の側壁の一部もしくは全部、または側壁の全部と平板状部分の一部とが第１掘削孔Ｈに挿入されればよい。

第１掘削孔Ｈ１内に延びる鋼矢板Ｋの幅は、５０〜３００ｍｍ程度であることが好ましく、特に１５０〜２５０ｍｍ程度であることが好ましい。また、第１掘削孔Ｈ１から突出する鋼矢板Ｋの幅は、５０〜３００ｍｍ程度であることが好ましく、特に１００〜３００ｍｍ程度であることが好ましい。第１掘削孔Ｈ１内に鋼矢板Ｋをかかる幅で陥入させるためには、ソイルセメント壁１１の幅は２００ｍｍ以上、厚さ２００〜８００ｍｍ程度であることが好ましい。

ソイルセメント壁１１の片側には、第２掘削孔Ｈ２を掘削して透水壁１０を設けてもよい。第２掘削孔Ｈ２の透水壁１０を設ける部分には、透水層形成用の粒状物または浄化材を単独または混合して充填することで、浄化機能のない透水壁または重金属や有機塩素化合物で汚染された地下水を浄化できる透過性反応壁を形成できる。本実施形態では、透水層形成用の粒状物として粒径が０．１〜５ｍｍ程度、吸水膨張率が１％程度の川砂を用い、この川砂に浄化材として粒径が０．１〜２ｍｍ程度の鉄粉を混合することにより、透水壁１０に浄化機能を付与している。

浄化材は、鉄粉に限定されず、例えば吸着剤等が使用できる。浄化材と透水用粒状物とを混合して第２掘削孔Ｈ２に充填する場合、浄化材と透水用粒状物との混合物を第２掘削孔Ｈ２に充填する管を徐々に上方に引き上げれば、浄化材と粒状物とが分離することを防止できる。

透水壁１０は、砂等の掘削が容易な材料で構成されることから、ソイルセメント壁１１の矢板壁１２接続側縁と反対側の側縁に透水壁１０を設ける場合は、第１掘削孔Ｈ１を掘削する前に第２掘削孔Ｈ２を掘削して透水壁１０を構成しておくとよい。第１掘削孔Ｈ１は、第２掘削孔Ｈ２を掘削して造成された透水壁１０の一部とともに土中を掘削して形成すればよい。これにより、透水壁１０の中に遮水性のソイルセメント壁１１が陥入する形になるため、透水壁１０とソイルセメント壁１１との接続部分からの漏水も防止できる。

このように、本実施形態で造成される地中壁１は、全体としては透水壁１０、ソイルセメント壁１１および矢板壁１２が並ぶ方向（地中壁１の延長方向）で異なる材質で構成されたものである。そして、ソイルセメント壁１１と矢板壁１２とは、上述したとおり互いにしっかりと接合されていることから、材質が異なる壁同士の接合部分からの漏水を防止できる。

また、透水壁１０とソイルセメント壁１１とは、透水壁１０がソイルセメント壁１１の一部を包含するように容易に造成できる。このため、ソイルセメント壁１１を間に挟んで透水壁１０と矢板壁１２とを配置することで、材質が異なる壁同士の接続部からの漏水を防止でき、特に、設置コストの安い矢板を多く使用できる。

本発明は、汚染地下水の原位置浄化用等の地中壁造成工事に用いることができる。

本発明の一実施形態に係る地中壁造成方法で造成された地中壁が地中に埋設された状態を示す斜視図である。図１の一部拡大図である。

符号の説明

１地中壁
１０透水壁
１１ソイルセメント壁（遮水壁）
１２矢板壁
Ｈ１、Ｈ２掘削孔
Ｋ、Ｋ´ 鋼矢板

Claims

それぞれ異なる材料で延長方向に連続し、かつ、透水壁、遮水壁、鋼矢板を有する地中壁を、該透水壁、該遮水壁、該鋼矢板の順に設ける場合において、掘削孔にスラリー状の固化材を充填した後、該固化材が固化する前に、板状の遮水部を有する該鋼矢板の該遮水部の一方の側縁を該掘削孔の内側に、他方の側縁を該掘削孔から延出させた状態で配設する地中壁の造成方法。
前記鋼矢板は、前記外側に突出させる側縁に沿って延びる接続部をさらに有する請求項１に記載の地中壁の造成方法。
前記透水壁が浄化壁である請求項１に記載の地中壁の造成方法。