JP4862706B2 - 地中壁構造物内に井戸を構築する方法、並びにこの方法で構築された井戸の利用方法 - Google Patents

Description

本発明は、芯材が埋設されている地中壁構造物及びこの地中壁構造物の構築方法に関する。

従来より、開削工法にて地盤を掘削する際、水抜き用の井戸を構築して地下水を揚水し、地下水位を低下させることが行われている。特に近年においては、ソイルセメントやＲＣ等の地中構造内に水抜き用の井戸を設ける方法が用いられている。

例えば、特許文献１には、先端に蓋を取り付けた鋼管を複数のソイルセメント柱からなる地中壁構造物内に挿入し、この鋼管をガイドにして該鋼管の下端から所定の深さまでの地盤を削孔して水抜き用井戸を構築する方法が開示されている。この方法は、予め設計等により地中壁構造物内に構築する水抜き用井戸の位置を決定し、この位置のソイルセメント柱内には地盤を削孔する際のガイドとして用いる鋼管を設置し、水抜き用井戸を構築しないソイルセメント柱内にはＨ型鋼を設置するものである。

また、特許文献２には、複数の水抜き用井戸を構築し、これらの井戸間に複数のソイルセメント柱からなる地中壁構造物を構築する方法が開示されている。この方法は、まず、地中壁構造物を構築する予定箇所にストレーナ付き鋼管を複数本挿入し、各ストレーナ付き鋼管の周りにソイルセメントを充填して水抜き用井戸を構築し、次に、これらの井戸間の地盤を削孔してソイルセメントを充填するとともに、各ソイルセメント柱内にＨ型鋼を挿入して地中壁構造物を構築し、最後に、この地中壁構造物の両端部を井戸に連結して水抜き用井戸を備えた地中壁構造物を構築するものである。
特開２００１−１１５４５８号公報 特開平１１−８１３０１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、予め設計等により決定された位置に鋼管を設置して水抜き用井戸を構築するので、地中壁構造物で囲まれた掘削予定箇所の地下水位を低下させる際、設計等により構築された水抜き用井戸から揚水を行っても予想通りに地下水位が低下しない場合は、新たに鋼管を設置することは困難であり、水抜き用井戸を増築することができない。

特許文献２に記載の方法では、地中壁構造物を構築する際は、すでに井戸が構築されているので、井戸を破損しないように重機の取り扱いに注意を払いながら作業を行わなければならず作業効率が悪くなる。

そこで、本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、井戸の増築が可能な地中壁構造物に井戸を構築する方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明の地中壁構造物内に井戸を構築する方法は、地中壁構造物内に井戸を構築する方法であって、前記地中壁構造物内に、該地中壁構造物の鉛直方向に配置される両端が開口した筒状の鋼管からなる芯材を前記地中壁構造物の面内で横方向に並ぶように埋設しておき、前記複数の芯材から選択した１又は複数の芯材の前記鋼管をガイドとしてその内部に井戸を削孔する削孔工程を行うことを特徴とする。
本発明による地中壁構造物内に井戸を構築する方法によれば、地中壁構造物に埋設された複数の芯材のなかから、例えば、作業に邪魔にならない位置や水処理設備に近い位置等の芯材を選択して、この芯材内に井戸を削孔することが可能となる。
また、複数の芯材が前記地中壁構造物内に埋設されるので、地中壁構造物で囲まれた掘削予定箇所の地下水位を低下させる際、設計等により構築された井戸から揚水を行っても予想通りに地下水位が低下しない場合に、新たに他の芯材の鋼管内部を削孔することにより井戸を増築することが可能となる。

第２の発明は、第１の発明において、地盤の地質、透水性等の水理状態を調査する水理調査工程と、前記水理調査工程の結果に基づいて、井戸の数及び位置を含む仕様を設計する設計工程とを更に備え、前記削孔工程では前記設計した仕様に基づいて前記１又は複数の芯材を選別することを特徴とする。
本発明による地中壁構造物内に井戸を構築する方法によれば、地中壁構造物内に埋設された複数の芯材のなかから、井戸に最適な位置の芯材を選択することが可能となる。

第３の発明の井戸の利用方法は、第１又は第２の発明の地中壁構造物内に井戸を構築する方法にて井戸を構築し、その井戸を揚水井として利用することを特徴とする。
本発明による井戸の利用方法によれば、井戸を揚水井として利用するので、地下水を揚水することが可能となる。

第４の発明の井戸の利用方法は、第１又は第２の発明の地中壁構造物内に井戸を構築する方法にて複数の井戸を構築し、それら複数の井戸を揚水井又は復水井として利用することを特徴とする。
本発明による井戸の利用方法によれば、複数の井戸をそれぞれ揚水井又は復水井として利用するので、揚水井から地下水を揚水し、この揚水した地下水を復水井にて地下に復水することが可能となる。

第５の発明の井戸の利用方法は、第１又は第２の発明の地中壁構造物内に井戸を構築する方法にて複数の井戸を構築し、それら複数の井戸を揚水井、復水井、又は観測井として利用することを特徴とする。
本発明による井戸の利用方法によれば、複数の井戸をそれぞれ揚水井、復水井、又は観測井として利用するので、揚水井から地下水を揚水し、この揚水した地下水を復水井にて地下に復水するとともに、地下水位の低下の状態を観測井で確認することが可能となる。
また、地中壁構造物内に、揚水井、復水井及び観測井を備えることにより、井戸を設置するスペースを作業用敷地内に確保する必要がないので、敷地内を有効に使用することが可能となる。

第６の発明は、第５の発明において、前記観測井を揚水井又は復水井としても利用することを特徴とする。
本発明による井戸の利用方法によれば、地中壁構造物で囲まれた掘削予定箇所の地下水位を低下させる際、設計工程により揚水井として構築された井戸から揚水を行っても予想通りに地下水位が低下しない場合に、観測用に構築された観測井を揚水井として利用することにより、効率的に地下水位を低下することが可能となる。

本発明により、井戸の増築が可能な地中壁構造物に井戸を構築する方法を提供することが可能となる。また、地中壁構造物の構築後に、所望の位置に揚水井、復水井、観測井を設けることが可能となる。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の実施形態では地中構造であるソイルセメント柱列壁内に芯材を設置する場合について説明するが、本発明は、ＲＣ等の地中構造内に設置する場合も適用することができる。

図１〜図３は、それぞれ本発明の第一実施形態であるソイルセメント柱列壁２を示す斜視断面図、縦断面図、及び平面図である。

図１〜図３に示すように、ソイルセメント柱列壁２は、地下構造物等を構築するために開削工法にて掘削される掘削予定箇所５の周囲を取り囲むように設置されている。

ソイルセメント柱列壁２は、単軸又は多軸のアースオーガーにより形成した柱列状の掘削孔にソイルセメントを充填し、その中に丸型鋼管からなる芯材１を横方向に並ぶように複数本建て込むことにより構築される。

また、ソイルセメント柱列壁２の下端は地下構造物を構築する不透水層の粘土層３を貫通して被圧帯水層の砂層４の上部に到達するように設置される。そして、芯材１は、このソイルセメント柱列壁２内を深度方向に貫通して、芯材１の下端がソイルセメント柱列壁２の下方に突出するように設置されている。

なお、本実施形態においては、地盤は粘土層３と砂層４とからなる場合について説明するが、これに限定されるものではなく、例えば、すべて砂層４からなる地盤であってもよい。

ソイルセメント柱列壁２の厚さや設置深度、芯材１の径や設置深度等は、掘削予定箇所５周辺をボーリングし、地盤の地質や透水性等の水理状態を調査する水理調査後、この水理調査の結果に基づいて行う設計により予め決定される。

以下に、上述した芯材１を用いてソイルセメント柱列壁２内に井戸を削孔する方法について説明する。

上記水理調査の結果に基づいて行う設計時に、地下水位を低下させるための揚水井、揚水した地下水を復水するための復水井、地下水位の変化を観測するための観測井のそれぞれについて数、位置、深さ等を決定する。

次に、この設計により各井戸として利用すべく選択された芯材１内にアースオーガーを挿入してソイルセメントを破砕しつつ、排出し、各井戸に対応する所定の深度まで掘削する。本実施形態においては、揚水井及び観測井の所定の深度は、例えば、砂層４の深度とする。また、図示しないが復水井の所定の深度は、砂層４に連通していない他の帯水層の深度とする。

最後に、掘削した芯材１内にストレーナ付き鋼管を挿入し、このストレーナ付き鋼管の外周と芯材１の内周との間にソイルセメントを充填することにより、各井戸を削孔する。

そして、揚水井から地下水を揚水して地下水位を低下することにより、ソイルセメント柱列壁２に取り囲まれた掘削予定箇所５を掘削する際の被圧地下水の水圧による盤膨れを防止する。

また、掘削予定箇所５の地下水位を低下させる際、揚水井から揚水を行っても予想通りに地下水位が低下しない場合は、観測井内に揚水ポンプ等を設置し、揚水をおこなうことにより、地下水位を低下する。

さらに、掘削予定箇所５の地下水位を低下させる際、揚水井から揚水を行っても予想通りに地下水位が低下しない場合は、新たに芯材１内部を削孔して揚水井を増築してもよい。
そして、揚水井から揚水した地下水は、復水井を介して再び地盤内に復水する。

以上説明した本実施形態における芯材１によれば、鋼管からなる芯材１がソイルセメント柱列壁２内に設置されるので、この芯材１の内部を掘削して該芯材１内を貫通する空洞を形成することにより、容易に井戸を増築することが可能となる。

また、井戸をそれぞれ揚水井、復水井、観測井として用いるので、揚水井から地下水を揚水し、この揚水した地下水を復水井にて地下に復水するとともに、地下水位の低下の状態を観測井で確認することが可能となる。

そして、ソイルセメント柱列壁２で囲まれた掘削予定箇所５の地下水位を低下させる際、設計により構築された揚水用から揚水を行っても予想通りに地下水位が低下しない場合に、新たに他の芯材１内部を削孔することにより揚水用を増築することが可能となる。

また、ソイルセメント柱列壁２内に、揚水井、復水井及び観測井を備えることにより、井戸を設置するスペースを作業用敷地内に確保する必要がないので、敷地内を有効に使用することが可能となる。

なお、本実施形態においては、ソイルセメント柱列２内に芯材１を隣接するように配置した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図４に示すように、芯材１を所定の間隔を設けて配置してもよい。

また、本実施形態において、ソイルセメント柱列壁２を貫通するように芯材１を設置した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、芯材１の下面の深度が、ソイルセメント柱列壁２の下面の深度と同一になるように設置したり、ソイルセメント柱列壁２の下面よりやや浅い深度になるように設置してもよく、この場合は、芯材１内のソイルセメントをアースオーガー２２で排出した後に、ソイルセメント柱列壁２の下面部を掘削ビットを備えるロッド１３で貫通して井戸を削孔してもよい。

次に、本発明の第二実施形態について説明する。以下の説明において、上記の実施形態に対応する部分には同一の符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。

図５は、本発明の第二実施形態に係る芯材２１の斜視図であり、図６は、本発明の第二実施形態であるソイルセメント柱列壁２を示す拡大平面図である。
図５に示すように、芯材２１は、円筒形状の鋼管２１ａと、この鋼管２１ａの外周面に沿って長手方向に延設された２つの突起部２１ｂ、２１ｃとを備える。
図６に示すように、芯材２１の突起部２１ｂ、２１ｃは、鋼管２１ａの外周の対向する位置に、互いに平行に、かつ、鋼管２１ａの中心を通る直線に対して逆向きにずれた位置に設けられている。
芯材２１は、突起部２１ｂ、２１ｃがソイルセメント柱列壁２の壁面の面内方向に向くようにソイルセメント柱列壁２内に埋設される。また、芯材２１Ａの突起部２１ｂと隣接する芯材２１Ｂの突起部２１ｃ、及び芯材２１Ａの突起部２１ｃと隣接する芯材２１Ｃの突起部２１ｂは、それらの先端部分が重なるように配置される。

図７は、図６の一部拡大図である。図７に示すように、突起部２１ｂの幅Ｌは、鋼管２１ａの外周面からソイルセメント柱２Ｂの外周線の円弧状の仮想線ＶＬＢを通過し、さらに、ソイルセメント柱２Ａの外周と隣接するソイルセメント柱２Ｂの外周とが接続される接続部分ＴＨをやや超えるまでの長さを有する。

また、突起部２１ｃの幅Ｌも、突起部２１ｂと同様に、鋼管２１ａの外周面からソイルセメント柱２Ｃの外周線の円弧状の仮想線ＶＬＣを通過し、さらに、ソイルセメント柱２Ａの外周と隣接するソイルセメント柱２Ｃの外周とが接続される接続部分ＴＨをやや超えるまでの長さを有する。なお、本実施形態では、突起部２１ｂの幅Ｌと突起部２１ｂの幅Ｌの長さは同一としているが、これに限定されるものではなく、突起部２１ｂの幅Ｌと突起部２１ｃの幅Ｌとの長さは異なっていてもよい。
したがって、上述のように、芯材２１Ａの突起部２１ｂと隣接する芯材２１Ｂの突起部２１ｃとは部分的に重なり合う状態になる。

以上説明した本実施形態における芯材２１によれば、鋼管２１ａの外周面に突起部２１ｂ、２１ｃを設けることにより、鋼管２１ａのみを用いた場合よりも断面係数が大きくなって曲げ耐力が向上する。したがって、この芯材２１が内部に埋設されたソイルセメント柱列壁２は、鋼管２１ａのみを埋設した場合よりも高い曲げ剛性を有することになる。

また、突起部２１ｂ及び突起部２１ｃがソイルセメント柱列壁２の壁面に略並行に配置されているので、ソイルセメント柱列壁２は、地震時等に壁面に対して垂直に作用するせん断荷重に対するせん断耐力を向上させることができる。

そして、ソイルセメント柱２Ａ、２Ｂ、２Ｃ間で滑り面になる可能性のある上記仮想線ＶＬＡ、ＶＬＢ、ＶＬＣ部分にも突起部２１ｂ、２１ｃがそれぞれ滑り面に対して垂直になるように配置されているので、ソイルセメント柱列壁２は、地震時等に壁面に対して垂直に作用するせん断荷重に対するせん断耐力を向上させることができる。

さらに、芯材２１Ａの突起部２１ｂと隣接する芯材２１Ｂの突起部２１ｃとが重なるように埋設されることにより、突起部２１ｂ、２１ｃを厚くすることと同様の効果が得られ、地震時等にソイルセメント柱列壁２の壁面に垂直に作用するせん断荷重に対するせん断耐力を向上させることが可能となる。

また、芯材２１が突起部２１ｂ、２１ｃを有することにより、鋼管２１ａのみの場合よりもソイルセメント柱列壁２との接触面積が増えるので、ソイルセメント柱列壁２との結合が強固になる。

なお、本実施形態においては、ソイルセメント柱列２内に芯材２１を隣接するように配置した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図８に示すように、芯材２１を所定の間隔を設けて配置してもよい。

さらに、本実施形態においては、鋼管１ａの両側に突起部１ｂ、１ｃを有する芯材1を用いた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、片側の突起部１ｂのみを備えた芯材を用いてもよい（図示しない）。

また、上述した各実施形態においては、鋼管からなる芯材１のみを、突起部２１ｂ、２１ｃを有する芯材２1のみをそれぞれソイルセメント柱列壁２に配置した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、図９に示すように、芯材１と芯材２１とを交互に配置したり、図１０に示すように、片側の突起部２１ｂのみを備えた芯材３１と芯材１とを交互に配置してもよい。

なお、上述したすべての実施形態において、ソイルセメント柱列壁２内に芯材１、２１、３１を設置する場合について説明したが、壁に限定されるものではなく、例えば、杭や壁杭内に設置してもよい。

さらに、上述したすべての実施形態において、ソイルセメント柱列壁２はすべて地中に存在している場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ソイルセメント柱列壁の一部が地上に突出していてもよい。

なお、上述したすべての実施形態において、芯材１、２１、３１として丸型鋼管を用いたが、丸型に限定されるものではなく四角等の角型のものを用いてもよい。

本発明の第一実施形態であるソイルセメント柱列壁を示す斜視断面図である。 本発明の第一実施形態であるソイルセメント柱列壁を示す縦断面図である。 本発明の第一実施形態であるソイルセメント柱列壁を示す平面図である。 芯材の配置方法の他の実施例を示す図である。 本発明の第二実施形態に係る芯材の斜視図である。 本発明の第二実施形態であるソイルセメント柱列壁を示す拡大平面図である。 図６の一部拡大図である。 芯材の配置方法の他の実施例を示す図である。 芯材の配置方法の他の実施例を示す図である。 芯材の配置方法の他の実施例を示す図である。

符号の説明

１ 芯材
２ ソイルセメント柱列壁
２Ａ、２Ｂ、２Ｃ ソイルセメント柱
３ 粘土層（不透水層）
４ 砂層（被圧帯水層）
５ 掘削予定箇所
１１ 芯材
２１（＝２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ） 芯材
２１ａ 鋼管
２１ｂ、２１ｃ 突起部
３１ 芯材
ＶＬＡ、ＶＬＢ、ＶＬＣ 仮想線
ＴＨ 接続部分
Ｌ 突起部の幅

Claims (6)

1. 地中壁構造物内に井戸を構築する方法であって、
   前記地中壁構造物内に、該地中壁構造物の鉛直方向に配置される両端が開口した筒状の鋼管からなる芯材を前記地中壁構造物の面内で横方向に並ぶように埋設しておき、
   前記複数の芯材から選択した１又は複数の芯材の前記鋼管をガイドとしてその内部に井戸を削孔する削孔工程を行うことを特徴とする地中壁構造物内に井戸を構築する方法。
2. 地盤の地質、透水性等の水理状態を調査する水理調査工程と、
   前記水理調査工程の結果に基づいて、井戸の数及び位置を含む仕様を設計する設計工程とを更に備え、
   前記削孔工程では前記設計した仕様に基づいて前記１又は複数の芯材を選別することを特徴とする請求項１に記載の地中壁構造物内に井戸を構築する方法。
3. 請求項１又は２に記載の方法により井戸を構築し、その井戸を揚水井として利用することを特徴とする井戸の利用方法。
4. 請求項１又は２に記載の方法により複数の井戸を構築し、それら複数の井戸を揚水井又は復水井として利用することを特徴とする井戸の利用方法。
5. 請求項１又は２に記載の方法により複数の井戸を構築し、それら複数の井戸を揚水井、復水井、又は観測井として利用することを特徴とする井戸の利用方法。
6. 前記観測井を揚水井又は復水井としても利用することを特徴とする請求項５に記載の井戸の利用方法。

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