JP4992769B2 - 地下水の流動化阻害防止方法、地下水の流動阻害を防止する通水部の構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、山留め壁が構築された地盤内の地下水の流動阻害防止方法に関するものである。

地下構造物を開削工法等にて構築する際は、遮水性の土留め壁が地盤内に形成され、作業領域内への地下水の浸入を防止している。しかし、土留め壁を形成することにより、地盤内の地下水の流動を阻害するので、土留め壁の下流側に地下水が流れなくなり、下流側の井戸の水位が低下したり、地盤沈下が生じるという問題点があった。そこで、土留め壁の帯水層に位置する部分に開口部を設けて、地下水を下流に流水させている。

例えば、特許文献１には、帯水層よりも深い所定の深度までの止水壁と、帯水層よりも浅い深度までの壁とからなる土留め壁を形成するとともに、帯水層を含む地盤を凍結させて地下水の流れを遮断し、地下構造物を構築すると、凍結した地盤を解凍して地下水を下流側に流水させる方法が開示されている。

また、特許文献２には、ソイルセメントからなる土留め壁に、その構築時又は構築後に、所望の間隔を隔てて縦向きの作業孔を形成し、その作業孔に水等の衝撃伝達材を注入するとともにプラズマ発生用電力を供給するためのプローブを挿入し、これに電力を供給してプラズマによる衝撃波を発生させて遮水性土留め壁を破砕し、この破砕により生じた隙間を介して地下水を下流側に流水させる方法が開示されている。
特開２０００−１３６５２８号公報 特開２００４−１２４５７５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、帯水層を含む広い範囲の地盤を凍結するので、地盤内に生息する生き物や植物に悪影響をおよぼす可能性があるという問題点があった。さらに、広い範囲を長期間にわたって凍結しなければならないので、設備投資費及び維持管理費がかかり、施工費が高くなるという問題点もあった。

また、特許文献２に記載の方法では、プラズマ電力を発生させるための装置が高額なので設備投資費が高くなるという問題点があった。さらに、雨天時等には周囲に漏電する可能性があるという問題点もあった。

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、環境に与える影響が少なく、かつ、低コストで安全に施工できる流動阻害防止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、本発明の地下水の流動阻害防止方法は、地盤内の帯水層よりも深くまで構築された山留め壁であって、前記帯水層に達する深度又はそれよりも深い深度まで到達する管が埋設されている当該山留め壁における地下水の流動阻害防止方法において、前記山留め壁をソイルセメントで構築し、その際、両端が開口した前記管を前記山留め壁の中に建て込んで、前記管の中のソイルセメントを除去し、前記管内に高圧水を噴射可能な破砕機を挿入して、前記帯水層の位置において前記高圧水を噴射することにより、前記管及び前記山留め壁を貫通して前記帯水層まで貫通する貫通孔を形成することを特徴とする（第１の発明）。

本発明による地下水の流動阻害防止方法によれば、管内に高圧水を噴射可能な破砕機を挿入して、帯水層の位置において高圧水を噴射して帯水層まで貫通する貫通孔を形成することにより、この貫通孔を介して地下水を下流側へ流水させることができる。
そして、管内にて高圧水の噴射を行うので、安全に山留め壁及び管に貫通孔を形成することができる。
さらに、高圧水を作成する装置は、一般的なもので、入手性が良く、安価なので、設備投資費を低減することができる。

また、管及び山留め壁に貫通孔を形成することができる。

第２の発明は、第１の発明において、前記山留め壁は、Ｈ型鋼と前記管とが建て込まれたソイルセメント柱列壁であり、前記管は、前記Ｈ型鋼が建て込まれていないソイルセメント柱に建て込まれていることを特徴とする。

第３の発明の通水部の構築方法は、地盤内の帯水層よりも深くまで構築された山留め壁であって、前記帯水層に達する深度又はそれよりも深い深度まで到達する管が埋設されている当該山留め壁に地下水の流動阻害を防止するための通水部を構築する通水部の構築方法において、前記山留め壁をソイルセメントで構築し、その際、両端が開口した前記管を前記山留め壁の中に建て込んで、前記管の中のソイルセメントを除去し、前記管内に高圧水を噴射可能な破砕機を挿入して、前記帯水層の位置において前記高圧水を噴射することにより、前記管及び前記山留め壁を貫通して前記帯水層まで貫通する貫通孔を形成することを特徴とする。

本発明の流動阻害防止方法を用いることにより、環境に与える影響が少なく、かつ、低コストで安全に土留め壁で遮断された地下水を下流に流すことができる。

以下、本発明の流動阻害防止方法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、山留め壁であるソイルセメント柱列壁を地山に設置した場合について説明するが、本発明は、ＲＣ等の山留め壁全般にも適用することができる。

図１及び図２は、それぞれ本発明の第一実施形態に係るソイルセメント柱列壁１を示す斜視断面図及び縦断面図である。

図１及び図２に示すように、ソイルセメント柱列壁１は、不通水層の粘土層３及び帯水層の砂層４を貫通して不通水層の土丹層５の上部に到達するように構築されている。

ソイルセメント柱列壁１には、砂層４よりも深い深度まで到達する丸型鋼管９が壁面方向に間隔をおいて埋設されている。

丸型鋼管９及びソイルセメント柱列壁１の砂層４に相当する深度部分には、スリット６が複数形成されており、このスリット６が地下水の通水可能な通水部７となっている。したがって、ソイルセメント柱列壁１の上流側の地下水は、丸型鋼管９の上流側に形成されているスリット６を通過して丸型鋼管９内に流入し、その後、丸型鋼管９の下流側に形成されたスリット６を通過して、ソイルセメント柱列壁１の下流側に流水することができる。通水部７の設置数等は、設計等により決定され、各現場により異なる。

なお、本実施形態においては、粘土層３と砂層４と土丹層５とからなる地盤に本発明を適用した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、つまり帯水層からなる地盤であっても良い。

図３〜図８は、本発明の第一実施形態に係るソイルセメント柱列壁１の通水部７の構築手順を示す図である。

まず、図３に示すように、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セメントミルクを充填して、土中に土を骨材とするソイルセメント柱列壁１を構築する。
ソイルセメント柱列壁１の下端は、粘土層３及び砂層４を貫通して土丹層５の上部に到達するように構築する。

次に、図４に示すように、地上に設置されたクレーン８で、ソイルセメント柱列壁１の所定の位置に丸型鋼管９を建て込む。丸型鋼管９の建て込みは、丸型鋼管９の下端がソイルセメント柱列壁１の下端よりもやや浅い深度に到達するまで行う。丸型鋼管９は、通水部７を形成する予定のソイルセメント柱１ａにのみ建て込む。

次に、図５に示すように、丸型鋼管９の建て込まれているソイルセメント柱１ａに隣接するソイルセメント柱１ｂにＨ型鋼１０を建て込む。Ｈ型鋼１０の建て込みは、Ｈ型鋼１０の下端がソイルセメント柱列壁１の下端よりもやや浅い深度に到達するまで行う。

次に、図６に示すように、ソイルセメントが硬化した後に、丸型鋼管９内のソイルセメントを掘削機１１で破砕して除去する。丸型鋼管９の内周面を破砕機２２のガイドとして利用する（後述する）ので、掘削機１１でソイルセメントを除去した後、ソイルセメントが丸型鋼管９の内周面に残置されないように、さらに、丸型鋼管９内を洗浄してソイルセメントをできるだけ除去する。

次に、図７に示すように、ソイルセメントを除去した丸型鋼管９内に高圧水を噴射可能な破砕機２２を挿入し、砂層４に相当する深度の丸型鋼管９及びソイルセメント柱列壁１に高圧水を噴射して、これらを貫通するスリット６を形成する。

破砕機２２は、棒状で、両端から高圧水を噴射可能なノズル１４と、このノズル１４に高圧水を供給する水供給手段１８と、ノズル１４に研磨材を供給する研磨材供給手段１３とを備えている。
ノズル１４は、その長さが丸型鋼管９の内径よりもわずかに短く、両端に噴射口を有しており、両端から同時に高圧水を噴射するので、対向する向きの２箇所に同時にスリット６を形成することができる。なお、ノズル１４は、送給管２１に脱着可能であり、丸型鋼管９の内径に対応した長さのものを取り付ける。
水供給手段１８は、水を貯留するための水用タンク１９と、水用タンク１９内の水をノズル１４に送給管２１を介して圧送するための圧入ポンプ２０とから構成されている。
研磨材供給手段１３は、研磨材を貯蔵するための研磨材用タンク１６と、研磨材用タンク１６内の研磨材をノズル１４に送給管１７を介して圧送するためのエアーコンプレッサー１５とから構成されている。

次に、スリット６の形成方法について説明する。
まず、図７に示すように、丸型鋼管９内の砂層４の下端深度付近まで挿入されたノズル１４を、この丸型鋼管９をガイドにして地上側へ一定の速度で引き上げつつ、高圧水を所定の時間間隔で、所定の時間だけ噴射して丸型鋼管９及びソイルセメント柱列壁１ａを貫通するスリット６を複数形成する。

本実施形態においては、高圧水の噴射圧力は、例えば、２０００ｋｇ／ｃｍ^２としたが、この値に限定されるものではなく、丸型鋼管９の肉厚、ソイルセメント柱列壁１ａの太さ等により適宜決定される。

次に、図８に示すように、ノズル１４が砂層４の上端深度付近まで到達したら、ノズル１４を、この丸型鋼管９をガイドにして丸型鋼管９の周方向に所定の角度（例えば、１５°）だけ回転させる。その後、ノズル１４を丸型鋼管９内の底側へ一定の速度で降下させつつ、引き上げ時と同様に、高圧水を所定の時間間隔で、所定の時間だけ噴射してスリット６を複数形成する。

そして、ノズル１４が砂層４の下端深度付近まで到達したら、ノズル１４を上記角度だけ回転させて、再び、地上側へ一定の速度で引き上げつつ、高圧水を噴射してスリット６を形成する。

上述したように、砂層４に相当する深度部分の範囲内にノズル１４を上下させるとともに、丸型鋼管９の周方向に所定の角度ずつ回転させて、丸型鋼管９及びソイルセメント柱列壁１ａにスリット６を形成する作業を、あらかじめ地質調査等により取得された地下水の流量に基づいて設計等により決定されているスリット６の開口率に達するまで繰り返す。

また、スリット６の幅は、砂層４内の土砂の粒径に応じてその土砂が流入しにくい程度の大きさに開口率を決定する際に、同時に設計等に基づいて適宜決定する。このスリット６の幅は、ノズル１４の噴射口の開閉程度により調整される。

砂層４に相当する深度部分に複数のスリット６からなる通水部７を設けることにより、ソイルセメント柱列壁１の上流側に位置する砂層４内の地下水は、丸型鋼管９の上流側に形成されている丸型鋼管９内及びソイルセメント柱列壁１ａ内のスリット６を通過して丸型鋼管９内に流入し、その後、丸型鋼管９の下流側に形成された丸型鋼管９内及びソイルセメント柱列壁１ａ内のスリット６を通過して、ソイルセメント柱列壁１の下流側に位置する砂層４内に流れる。

以上説明した本発明の第一実施形態における流動阻害防止方法によれば、砂層４に相当する深度部分の丸型鋼管９及びソイルセメント柱列壁１ａに高圧水を噴射して砂層４まで貫通するスリット６を形成することにより、このスリット６を介して地下水を下流側へ流水させることができる。また、丸型鋼管９内で高圧水を噴射させるので、安全に丸型鋼管９及びソイルセメント柱列壁１ａにスリット６を形成することができる。

また、スリット６の幅は、砂層４の土砂の粒径に応じてその土砂が流入しにくい大きさに開口され、砂層４内の土砂はほとんどスリット６内に流入しないので、スリット６は目詰まりしにくい。

そして、破砕機２２は、丸型鋼管９の内周面をガイドにして移動するので、スリット６の位置、長さ等を精度良く形成することができる。さらに、破砕機２２及び水供給手段１８は、一般的なもので、入手性が良く、安価なので、設備投資費を低減することができる。

次に、本発明の他の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９は、本発明の第二実施形態に係るソイルセメント柱列壁３１を示す斜視図である。
図９に示すように、ソイルセメント柱列壁３１には、第一実施形態で用いた丸型鋼管９よりも径の小さい丸型鋼管３２が壁面方向に間隔をおいて埋設されている。
丸型鋼管３２及びソイルセメント柱列壁１の砂層４に相当する深度部分には、それぞれスリット３３ａ、３３ｂが複数形成されており、これらのスリット３３ａ、３３ｂが地下水の通水可能な通水部３４となっている。

次に、ソイルセメント柱列壁３１の構築方法について説明する。
図１０〜図１３は、本実施形態に係るソイルセメント柱列壁３１の通水部３４の構築手順を示す図である。

まず、図１０に示すように、クレーン８で、ソイルセメント柱列壁３１の所定の位置に丸型鋼管３２を建て込む。丸型鋼管３２は丸型鋼管９よりも径が小さく、砂層４に相当する深度部分には、予めスリット３３ａが複数設けられている。

丸型鋼管３２の建て込みは、第一実施形態と同様に、通水部３４を形成する予定のソイルセメント柱３１ａにのみ行い、また、図１１に示すように、丸型鋼管３２の建て込まれているソイルセメント柱３１ａに隣接するソイルセメント柱３１ｂには、Ｈ型鋼１０を建て込む。そして、丸型鋼管３２内のソイルセメントを掘削機１１で破砕して除去する。

次に、図１２に示すように、ソイルセメントを除去した丸型鋼管３２内に破砕機２２のノズル１４を挿入し、このノズル１４を丸型鋼管３２のスリット３３ａに沿うように地上側へ引き上げつつ、スリット３３ａを介して高圧水をソイルセメント柱列壁３１ａに噴射して、スリット３３ａの設けられている位置に対応する部分のソイルセメント柱列壁３１ａを貫通するスリット３３ｂを複数形成する。本実施形態においては、高圧水の噴射圧力は、例えば、５００ｋｇ／ｃｍ^２としたが、この値に限定されるものではなく、ソイルセメント柱列壁３１ａの太さ等により適宜決定される。なお、ソイルセメント柱列壁３１ａのみを貫通すればよいので、高圧水に研磨材を混合しなくてもよい。

次に、図１３に示すように、ノズル１４が砂層４の上端深度付近まで到達したら、ノズル１４を隣接するスリット３３ａの位置まで所定の角度だけ回転させる。その後、そのスリット３３ａに沿うように丸型鋼管３２内の底側へ降下させつつ、引き上げ時と同様に、スリット３３ａを介して高圧水をソイルセメント柱列壁３１ａに噴射してスリット３３ｂを複数形成する。

そして、ノズル１４が砂層４の下端深度付近まで到達したら、ノズル１４を上記角度だけ回転させて、再び、地上側へ引き上げつつ、高圧水を噴射してスリット３３ｂを形成する。

上述したように、砂層４に相当する深度部分の範囲内にノズル１４を上下させるとともに、丸型鋼管３２の周方向に所定の角度ずつ回転させて、スリット３３ａを介して高圧水をソイルセメント柱列壁３１ａに噴射し、スリット３３ｂを形成する作業を繰り返す。

以上説明した本発明の第二実施形態における流動阻害防止方法によれば、砂層４に相当する深度部分のソイルセメント柱列壁３１ａに高圧水を噴射して砂層４まで貫通するスリット３３ｂを形成することにより、地下水を下流側へ流水させることができる。

また、丸型鋼管３２には予めスリット３３ａが設けられており、ソイルセメント柱列壁３１ａにのみスリット３３ｂを形成するので、第一実施形態よりも高圧水の吐出圧を低くすることができる。したがって、小型の水供給手段１８を使用することができる。

そして、丸型鋼管３２は、ノズル１４を挿入できる程度の径を有するものであればよいので、小さい径の鋼管を用いることができる。また、小さい径の鋼管は、安価なので材料費を削減することができる。

なお、上述した各実施形態においては、縦方向にスリット６、３３ａ、３３ｂを形成す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、図１４及び図１５に示すように、横方向のスリット４１や斜め方向のスリット５１を形成してもよい。また、スリット６、３３ａ、３３ｂ、４１、５１の形状も丸形や角形でもよく、形状は問わない。

なお、上述した各実施形態においては、ソイルセメント柱列壁１に埋設されている管として丸型鋼管９、３２を用いた場合について説明したが、材質は鋼材に限定されるものではなく、塩ビやプラスチックからなる管を用いてもよい。

なお、上述した各実施形態においては、ソイルセメント柱列壁１に埋設されている管として丸型鋼管９、３２を用いた場合について説明したが、形状は丸型に限定されるものではなく、角形等の多角形の管を用いてもよい。

本発明の第一実施形態に係るソイルセメント柱列壁を示す斜視図である。 本実施形態に係るソイルセメント柱列壁を示す縦断面図である。 本実施形態に係るソイルセメント柱列壁の通水部の構築手順を示す図である。 本実施形態に係るソイルセメント柱列壁の通水部の構築手順を示す図である。 本実施形態に係るソイルセメント柱列壁の通水部の構築手順を示す図である。 本実施形態に係るソイルセメント柱列壁の通水部の構築手順を示す図である。 本実施形態に係るソイルセメント柱列壁の通水部の構築手順を示す図である。 本実施形態に係るソイルセメント柱列壁の通水部の構築手順を示す図である。 本発明の第二実施形態に係るソイルセメント柱列壁を示す斜視図である。 本実施形態に係るソイルセメント柱列壁の通水部の構築手順を示す図である。 本実施形態に係るソイルセメント柱列壁の通水部の構築手順を示す図である。 本実施形態に係るソイルセメント柱列壁の通水部の構築手順を示す図である。 本実施形態に係るソイルセメント柱列壁の通水部の構築手順を示す図である。 スリットの他の形状を示す図である。 スリットの他の形状を示す図である。

符号の説明

１ ソイルセメント柱列壁
１ａ、１ｂ ソイルセメント柱
３ 粘土層
４ 砂層
５ 土丹層
６ スリット
７ 通水部
８ クレーン
９ 丸型鋼管
１０ Ｈ型鋼
１１ 掘削機
１３ 研磨材供給手段
１４ ノズル
１５ エアーコンプレッサー
１６ 研磨材用タンク
１７ 送給管
１８ 水供給手段
１９ 水用タンク
２０ 圧入ポンプ
２１ 送給管
２２ 破砕機
３１ ソイルセメント柱列壁
３１ａ、３１ｂ ソイルセメント柱
３２ 丸型鋼管
３３ａ、３３ｂ、４１、５１ スリット
３４ 通水部

Claims (3)

1. 地盤内の帯水層よりも深くまで構築された山留め壁であって、前記帯水層に達する深度又はそれよりも深い深度まで到達する管が埋設されている当該山留め壁における地下水の流動阻害防止方法において、
   前記山留め壁をソイルセメントで構築し、その際、両端が開口した前記管を前記山留め壁の中に建て込んで、前記管の中のソイルセメントを除去し、
   前記管内に高圧水を噴射可能な破砕機を挿入して、前記帯水層の位置において前記高圧水を噴射することにより、前記管及び前記山留め壁を貫通して前記帯水層まで貫通する貫通孔を形成することを特徴とする地下水の流動阻害防止方法。
2. 前記山留め壁は、Ｈ型鋼と前記管とが建て込まれたソイルセメント柱列壁であり、
   前記管は、前記Ｈ型鋼が建て込まれていないソイルセメント柱に建て込まれていることを特徴とする請求項１に記載の地下水の流動阻害防止方法。
3. 地盤内の帯水層よりも深くまで構築された山留め壁であって、前記帯水層に達する深度又はそれよりも深い深度まで到達する管が埋設されている当該山留め壁に地下水の流動阻害を防止するための通水部を構築する通水部の構築方法において、
   前記山留め壁をソイルセメントで構築し、その際、両端が開口した前記管を前記山留め壁の中に建て込んで、前記管の中のソイルセメントを除去し、
   前記管内に高圧水を噴射可能な破砕機を挿入して、前記帯水層の位置において前記高圧水を噴射することにより、前記管及び前記山留め壁を貫通して前記帯水層まで貫通する貫通孔を形成することを特徴とする通水部の構築方法。

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