JP5034581B2

JP5034581B2 - 地中構造の構築工法及びその工法で構築された地中構造物

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Publication number: JP5034581B2
Application number: JP2007067554A
Authority: JP
Inventors: 義彦森尾; 孝之上野; 登美夫森脇
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2007-03-15
Filing date: 2007-03-15
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2027-03-15
Also published as: JP2008223434A

Description

本発明は、管が埋設された地中構造を構築する工法に関するものである。

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ソイルセメントからなる土留め壁内に挿入し、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、ソイルセメントが内部に入らないように先端をプラスチック等の蓋でキャップした鋼管を未固結状態のソイルセメント内の下端まで挿入し、その後、削孔機で蓋を破砕するとともに鋼管の下端から所定の深さまで孔を削孔して水抜き用の井戸を構築するものである。

また、特許文献２には、複数の水抜き用井戸を構築し、これらの井戸間にソイルセメントからなる土留め壁を構築する方法が開示されている。この方法は、まず、土留め壁を構築する予定箇所にストレーナ付き鋼管を挿入し、これらの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複数の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して土留め壁を構築するとともにこの土留め壁の両端部を井戸に連結することにより水抜き用井戸を備えた土留め壁を構築するものである。

さらに、特許文献３には、連続地中壁を構築し、この連続地中壁内を貫通するように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、まず、地盤を削孔し、この削孔した箇所にセメントミルク等を充填して連続地中壁を構築し、次に、地上からこの連続地中壁内を貫通して所定の深さまで到達する孔を削孔して水抜き用井戸を構築するものである。
特開２００１−１１５４５８号公報特開平１１−８１３０１号公報特開２００２−１３８４６１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、ソイルセメントは粘性が高く流動性が低いので、先端をキャップした鋼管をソイルセメント内に建て込むためには大きな荷重が必要であり、建て込み時の荷重に耐えるように鋼管の肉厚を厚くしなければならない。また、この鋼管を挿入するためには大型の杭打ち機が必要となる。したがって、材料費や設備投資費が高くなるという問題点があった。

また、特許文献２に記載の方法では、土留め壁を構築する際は、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。さらに、井戸のソイルセメントの一部を削って井戸と土留め壁とを連結するので、この連結部分が水みちやせん断力による滑り面になる可能性があるという問題点があった。したがって、連結部に止水対策を施したり、滑り面にならないようにダボを挿入する等の対策を実施する必要があり、施工期間が長くなるという問題点があった。

また、特許文献３に記載の方法では、連続地中壁を貫通する孔を削孔する際に、孔が曲がってしまい連続地中壁の側面に孔が貫通する可能性があるという問題点があった。また、硬化した連続地中壁内を一般的なボーリング方法で削孔すると時間がかかるので井戸の構築工程が長くなるという問題点があった。さらに、地盤条件が悪い箇所や根切り深度が深い場合には連続地中壁の強度が高くなるので、さらに削孔にかかる時間が長くなるという問題点があった。

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、ボイリングを防止しつつ、井戸を構築する際に用いられる管等の埋設された地中構造を短時間で容易に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、本発明の地中構造の構築工法は、管が埋設された地中構造の構築工法であって、時間が経過すると硬化して前記地中構造を構成する硬化材を流動状態で地中に設ける設置工程と、両端が開口した筒状の管を流動状態の前記硬化材内に挿入する挿入工程と、土砂や地下水等の流動体が前記管の下端より該管内へ流入することを防止する流入防止工程とを備え、前記流入防止工程では、前記管内に存在する前記硬化材を液体に置換しながら、該液体の自重で前記流動体の前記管内への流入を防止することを特徴とする。（第１の発明）。

本発明による地中構造の構築工法によれば、時間が経過すると硬化する硬化材を流動状態で地中に設ける設置工程と、両端が開口した筒状の管を流動状態の硬化材内に挿入する挿入工程とを備えるので、管を地中構造内に設置することが可能となる。また、流入防止工程で管の下端より管内に地下水や土砂等の流動体の流入を防止するのでボイリングを防ぐことが可能となる。

また、本発明による地中構造の構築工法によれば、水や泥水等の液体の自重で流動体の管内への流入を防止するので、管の下端から地下水や土砂等の流動体が管内に流入しない。

第２の発明は、管が埋設された地中構造の構築工法であって、時間が経過すると硬化して前記地中構造を構成する硬化材を流動状態で地中に設ける設置工程と、両端が開口した筒状の管を流動状態の前記硬化材内に挿入する挿入工程と、土砂や地下水等の流動体が前記管の下端より該管内へ流入することを防止する流入防止工程とを備え、前記挿入工程では、前記管の下端に開閉可能に設けた蓋を、前記管の下端を開放する状態にし、前記流入防止工程では、前記管の下端を前記蓋で閉止して前記流動体の前記管内への流入を防止することを特徴とする。
本発明による地中構造の構築工法によれば、管の下端を蓋で閉止するので、管の下端から地下水や土砂等の流動体が管内に流入しない。

第３の発明は、管が埋設された地中構造の構築工法であって、時間が経過すると硬化して前記地中構造を構成する硬化材を流動状態で地中に設ける設置工程と、両端が開口した筒状の管を流動状態の前記硬化材内に挿入する挿入工程と、土砂や地下水等の流動体が前記管の下端より該管内へ流入することを防止する流入防止工程とを備え、前記流動防止工程では、前記管内の下端部に前記硬化材を所定の量だけ残置して、前記残置された前記硬化材の自重で前記流動体の前記管内への流入を防止することを特徴とする。
本発明による地中構造の構築工法によれば、管内に存在する硬化材を所定の量さだけ残置するので、管の下端から地下水や土砂等の流動体が管内に流入しない。

第４の発明は、管が埋設された地中構造の構築工法であって、時間が経過すると硬化して前記地中構造を構成する硬化材を流動状態で地中に設ける設置工程と、両端が開口した筒状の管を流動状態の前記硬化材内に挿入する挿入工程と、土砂や地下水等の流動体が前記管の下端より該管内へ流入することを防止する流入防止工程とを備え、前記管には、一端が前記管の下部に設けられた給水口に接続され、水や泥水等の液体を前記管内に送給するための圧送管が接続されていることを特徴とする。
本発明による地中構造の構築工法によれば、管の下部に設けられた給水口に圧送管が接続されているので、圧送管を介して液体を管内に供給することができる。

第５の発明は、第４の発明において、前記給水口には、前記圧送管内の前記液体が所定の圧力よりも高くなると開いて、前記液体を前記管内へ供給可能となる止水手段が設けられていることを特徴とする。
本発明による地中構造の構築工法によれば、管の給水口に止水手段を備えることにより、管を地中構造内に建て込む際のセメントミルク等の圧送管内への流入を防止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、前記止水手段は、逆止弁又は前記管の内側から設けられた止水栓であることを特徴とする。
本発明による地中構造の構築工法によれば、逆止弁、止水栓は市場での入手性にすぐれている。

第７の発明は、管が埋設された地中構造の構築工法であって、時間が経過すると硬化して前記地中構造を構成する硬化材を流動状態で地中に設ける設置工程と、両端が開口した筒状の管を流動状態の前記硬化材内に挿入する挿入工程と、土砂や地下水等の流動体が前記管の下端より該管内へ流入することを防止する流入防止工程とを備え、前記流入防止工程では、前記管の下端を閉止手段で閉止して前記流動体の前記管内への流入を防止し、前記閉止手段は、管の前記下端面を閉じるための蓋と、前記管の外周面に沿って配設され、一端が前記蓋に接続されているワイヤーロープと、前記ワイヤーロープの他端が接続され、このワイヤーロープを巻取るための巻取機とから構成されることを特徴とする。
本発明による地中構造の構築工法によれば、管を所定の位置に挿入した後にワイヤーロープを巻取ることにより管の下端面を容易に閉止することが可能となる。

第８の発明は、第７の発明において、前記蓋は、円板形状を有し、直径方向の両端部に突起部を備え、前記管は、前記一端側に前記突起部を係合するための切り欠き部を備え、前記蓋の前記突起部を前記管の前記切り欠き部に係合することにより、前記蓋は、前記管に回転可能に取り付けられることを特徴とする。
本発明による地中構造の構築工法によれば、蓋の突起部を管の切り欠き部に係合することにより、蓋を管に容易に取り付けることが可能となる。
また、蓋は突起部を中心に管内で回転するので、管の下端面を開閉することが可能となる。したがって、管を両端が開口した状態で地盤や土留め壁等の所定の位置に建て込むことが可能となる。

第９の発明は、管が埋設された地中構造の構築工法であって、時間が経過すると硬化して前記地中構造を構成する硬化材を流動状態で地中に設ける設置工程と、両端が開口した筒状の管を流動状態の前記硬化材内に挿入する挿入工程と、土砂や地下水等の流動体が前記管の下端より該管内へ流入することを防止する流入防止工程とを備え、前記管の内部に所定の深度まで孔を掘削して前記地中構造内に井戸を構築することを特徴とする。
本発明による地中構造の構築工法によれば、管が地中構造内に設置されているので削孔中の孔壁の崩落を防止することが可能となる。したがって、長期間、確実に地下水の水位を確認することが可能となる。

第１０の発明は、第９の発明において、前記管は、前記管の下端部が前記地中構造の下端よりも下に突出するように埋設されることを特徴とする。
本発明による地中構造の構築工法によれば、管の内部に孔を削孔して井戸を構築した際に、管の下端が地中構造の下端部から離れているので、地中構造の下端部周辺の地下水や土砂等の流動体は管内に流入しないので、地中構造の周囲の地盤を緩めることがない。

第１１の発明は、第１〜第１０のいずれかの発明において、前記管は、前記地中構造の芯材であることを特徴とする。
本発明による地中構造の構築工法によれば、管を芯材として用いられるので地中構造の強度を向上させることができる。

第１２の発明は、第１、第３のいずれかの発明において、前記硬化材は、ソイルセメント又はコンクリートのいずれかを含むことを特徴とする。
本発明による地中構造の構築工法によれば、ソイルセメントやコンクリートは、市場での入手性にすぐれている。

第１３の発明は、第１〜第１２のいずれかの発明において、前記地中構造は、壁、杭、壁杭のいずれかであることを特徴とする。

第１４の発明の地中構造物は、第１〜第１３のいずれかの発明の構築工法で構築されたことを特徴とする。

本発明の地中構造の構築工法を用いることにより、ボイリングを防止しつつ、井戸を構築する際に用いられる管等の埋設された地中構造を短時間で容易に構築することが可能となる。

以下、本発明の地中構造の構築工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、地中構造であるソイルセメント柱列壁内に筒状の管の井戸削孔用ガイドを設置する方法を例として説明するが、本発明は、ＲＣ等の地中構造にも適用することができる。ここで、本発明に係る管の井戸削孔用ガイドの設置とは、井戸削孔用ガイドをソイルセメント柱列壁等に挿入し、この井戸削孔用ガイドの下端より水や泥等の流動大が流入することを防止するまでの工程をいう。

図１及び図２は、それぞれ本発明の第一実施形態に係る井戸削孔用ガイド１をソイルセメント柱列壁２内に設置した状態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。この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。

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に取り囲まれた掘削予定箇所５を掘削する際、被圧地下水の水位を低下させるために、砂層４内の被圧地下水を排水することを目的として水抜き用の井戸が構築される。この水抜き用井戸を削孔する際に削孔方向を誘導するためのガイドとして、井戸削孔用ガイド１がソイルセメント柱列壁２内に設置されている。井戸削孔用ガイド１は、ソイルセメント柱列壁２内を深度方向に貫通するように設置される。

図３は、本実施形態に係る井戸削孔用ガイド１の断面図である。図３に示すように、井戸削孔用ガイド１は、筒状の井戸削孔用ガイド管６と、井戸削孔用ガイド管６内に水や泥水等の液体を送給するための圧送管９とを備える。

井戸削孔用ガイド管６は、両端が開口した中空管で、長手方向が水抜き用井戸の削孔方向と略同一になるように設置されている。

圧送管９は、その下端が井戸削孔用ガイド管６の下部に設けられた給水口７に接続され、上端が給水ポンプ等の給水機８に接続されている。また、圧送管９は、井戸削孔用ガイド管６の外周面に沿って溶接にて接合されており、下端（給水口７）側の内部には水圧を測定するための圧力センサー１０が設けられている。圧力センサー１０による測定値は、地上へ伝達され、地上のモニター等（図示しない）でモニタリングできるようになっている。圧送管９内に供給する水の圧力は、圧力センサー１０による測定値をモニタリングしつつ、給水機８にて調整する。本実施形態においては、井戸削孔用ガイド管６及び圧送管９は、丸型鋼管を用いた。なお、井戸削孔用ガイド管６及び圧送管９は、鋼管に限定されるものではなく、ソイルセメント柱列壁２内に建て込む際に破損しない強度を有するものであればよく、例えば、強化プラスチック等からなる筒状の管を用いてもよい。

井戸削孔用ガイド管６の給水口７には、圧送管９内の水の圧力が所定の値以上になると開いて圧送管９内の水を井戸削孔用ガイド管６内に供給可能にする止水手段１１が接続されている。本実施形態においては、止水手段１１として、ゴムやプラスチックからなる止水栓を用いた。止水栓は、凸型の形状を有し、その突起部が給水口７を井戸削孔用ガイド管６内から閉止するように装着されており、圧送管９内に水を圧入すると、止水栓が水圧により井戸削孔用ガイド管６内に脱落して圧送管９と井戸削孔用ガイド管６とが連通し、水が井戸削孔用ガイド管６内に供給される。

なお、止水手段１１は、止水栓に限定されるものではなく、逆止弁を用いてもよい。

次に、ソイルセメント柱列壁２内に井戸削孔用ガイド１を設置する方法について説明する。
図４〜図１０は、本実施形態に係る井戸削孔用ガイド１の設置手順を示す図である。

図４に示すように、地上に設置されたクレーン１２で井戸削孔用ガイド１を流動状態のソイルセメント柱列壁２内に建て込む。

図５に示すように、井戸削孔用ガイド１の建て込みは、井戸削孔用ガイド管６の下端部がソイルセメント柱列壁２を貫通して砂層４に到達するまで行う。給水口７を止水栓でキャップしているので井戸削孔用ガイド管６の建て込み時にソイルセメントが圧送管９内に流入することはない。

図６に示すように、ソイルセメントが固化し始めた半固結状態のときに、地上に設置された給水ポンプ等の給水機８を稼動させて圧送管９内に水を圧入する。圧送管９内に水が圧入されると給水口７の止水栓が水の注入圧によって井戸削孔用ガイド管６内に脱落し、水が井戸削孔用ガイド管６内の下端部にソイルセメントを押し上げながら流入して貯留する。このまま井戸削孔用ガイド管６内の水が圧力値Ｐ１（後述する）になるまで水を注入する。
この井戸削孔用ガイド管６内に貯留した水の圧力（圧力値Ｐ１）で井戸削孔用ガイド管６内のソイルセメントを上方に移動させて外部に排出する。

以下に、井戸削孔用ガイド管６内のソイルセメントを上方に移動させるために必要な水の圧力値Ｐ１の算出方法について説明する。

図７に示すように、井戸削孔用ガイド管６の下端部に貯留している水のソイルセメントの下端面に作用する荷重Ｆｗは（１）式となる。
Ｆｗ＝Ｐ×π×ｒ^２・・・（１）
ここで、Ｐ：水圧、ｒ：井戸削孔用ガイド管６の内周面の半径である。

また、井戸削孔用ガイド管６内のソイルセメントの重量Ｆｓは（２）式となる。
Ｆｓ＝γｔ×Ｚ×π×ｒ^２・・・（２）
ここで、γｔ：ソイルセメント単位体積重量、Ｚ：ソイルセメント被り厚である。

また、ソイルセメントが井戸削孔用ガイド管６内を上方に移動する際に生じる摩擦力Ｆｍは（３）式となる。
Ｆｍ＝２×π×ｒ×Ｚ×ｆ・・・（３）
ここで、ｆ：井戸削孔鋼管周面摩擦力である。

井戸削孔用ガイド管６内のソイルセメントを上方に移動させて外部に排出するためには、次の（４）式を満たす必要がある。
Ｆｗ＞Ｆｓ＋Ｆｍ・・・（４）
そこで、この（４）式に（１）式〜（３）式をそれぞれ代入すると（５）式となる。
Ｐ×π×ｒ^２＞ γｔ×Ｚ×π×ｒ^２＋２×π×ｒ×Ｚ×ｆ・・・（５）
この（５）式を変形すると（６）式となる。
Ｐ＞γｔ×Ｚ＋Ｚ×ｆ／ｒ・・・（６）

つまり、（６）式に示すように、井戸削孔用ガイド管６内のソイルセメントを上方に移動させて外部に排出するためには、井戸削孔用ガイド管６内に貯留した水の圧力Ｐが、ソイルセメントの自重による圧力（＝γｔ×Ｚ）とソイルセメントの摩擦力（＝Ｚ×ｆ／ｒ）との合算値よりも大きくならなければならない。

また、ソイルセメントを上方に移動させるとともに、ボイリングを防止するためには、次の（７）式を満たす必要がある。
Ｐ＞Ｗｐ・・・・（７）
ここで、Ｗｐ：被圧地下水の水圧であり、地質調査等により予め測定された値を用いる。

このように、井戸削孔用ガイド管６内に貯留する水の圧力Ｐは、（６）式を満たし、かつ、（７）式を満たす必要がある。そこで、井戸削孔用ガイド管６内の水の圧力を、ソイルセメントの自重による圧力（＝γｔ×Ｚ）とソイルセメントの摩擦力（＝Ｚ×ｆ／ｒ）との合算値よりも所定圧だけ大きい値の圧力値Ｐ１に調整する。これにより、ソイルセメントは上方に移動してソイルセメントの上部から順次地上に排出される。このとき、図８に示すように、この排出されたソイルセメントと同体積分の水が井戸削孔用ガイド管６内に注入される。なお、上記所定圧は、現場条件、例えば、給水機８の圧力保持性能等に応じて適宜決定する。

ソイルセメントが順次排出されるとソイルセメントの自重が徐々に小さくなるので、圧力値Ｐ１を一定値のままで保持すると、圧力値Ｐ１とソイルセメントの自重による圧力にソイルセメントの摩擦力を加算した値との圧力差が徐々に大きくなり、ソイルセメントが地上に飛び出す可能性がある。そこで、排出したソイルセメントの体積から井戸削孔用ガイド管６内に残存しているソイルセメントの体積（ここでは、厚さＺ）を推定して、圧力値Ｐ１を徐々に小さくしてソイルセメントの飛び出しを防止しつつ、ソイルセメントを排出する。ただし、圧力値Ｐ１が被圧地下水の水圧Ｗｐよりも小さくならないようにする。

そして、最終的に図９に示すように、井戸削孔用ガイド管６内のソイルセメントをすべて排出し、井戸削孔用ガイド管６内に水が充満した状態となる。

最後に、図１０に示すように、井戸削孔用ガイド管６内に掘削ビットを備えるロッド１３を挿入し、この井戸削孔用ガイド管６を削孔時のガイドにして砂層４まで孔を削孔し、井戸を構築する。

以上説明した本実施形態における井戸削孔用ガイド１を設置する方法によれば、井戸削孔用ガイド管６内の下端部に水を圧入して、その水の圧力で被圧地下水の流入を押さえるとともに、井戸削孔用ガイド管６内に存在するソイルセメントを上方へ押し上げて外部に排出しつつ、井戸削孔用ガイド管６内をこの水で置換するので、ソイルセメントの排出時に、井戸削孔用ガイド管６の下端から地下水や土砂が井戸削孔用ガイド管６内に流入しない。したがって、ボイリングを防止することができる。

また、井戸削孔用ガイド管６の下端部に圧入した水の圧力でソイルセメントを上方へ移動させて排出するのでアースオーガー等の破砕機を使用せずにソイルセメントを排出することができる。したがって、騒音が発生しないので都心や住宅地での施工に適用することが可能である。

さらに、ソイルセメントの自重による荷重と井戸削孔用ガイド管６の内周面の摩擦力との和よりも大きくなるように水の圧力値Ｐ１を管理することによりソイルセメントの飛び出しを防止し、ソイルセメントを上方にゆっくりと安全に移動させることができる。また、ソイルセメントを排出して小さくなるソイルセメントの自重の変化に対応するように水の圧力値Ｐ１を管理することにより、給水機８の効率的な運転ができる。

また、井戸削孔用ガイド管６内のソイルセメントの下側に水を注入するので、ソイルセメントは乾燥した状態で地上に排出される。乾燥した状態のソイルセメントは、湿潤状態のソイルセメントを廃棄する場合に比べて、水分除去装置や排水処理装置等の設備が必要無いので設備費等のコストを削減することができる。さらに、乾燥した状態のソイルセメントはそのまま産業廃棄物として処理することができるので廃棄の手間がかからない。

そして、上述した方法により構築された井戸は、井戸削孔用ガイド１が設置されているので孔壁の崩落を防止することができる。したがって、長期間、確実に地下水の水位を確認することが可能となる。

また、上述した方法により構築された井戸を内部に備えたソイルセメント柱列壁２は、井戸を設置するスペースを確保する必要がないので、作業用敷地内を効果的に使用できる。そして、この井戸により地下水を排水することにより、被圧地下水の水位が低下するので、ソイルセメント柱列壁２により囲まれた掘削予定箇所５を開削工法にて開削する際の盤膨れを防止することができる。

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。

本発明の第二実施形態におけるソイルセメントの排出は、水の注入圧を一定のまま行うものである。
図１１及び図１２は、本発明の第二実施形態に係る井戸削孔用ガイド１の設置手順を示す図である。

図１１に示すように、地上に設置された給水ポンプ等の給水機８を稼動させて井戸削孔用ガイド管６内に水を圧入する。このとき、井戸削孔用ガイド管６内に貯留する水の圧力が圧力値Ｐ２になるまで水を圧入する。本実施形態においては、圧力値Ｐ２は、ボイリングの防止を目的として、被圧地下水の水圧Ｗｐよりもやや大きい値とした。

次に、図１２に示すように、井戸削孔用ガイド管６の上端側の開口からアースオーガー２２を挿入し、ソイルセメントの上部から下方へむかって順次無水で破砕して、地上へ排出する。

ソイルセメントを地上に排出するにつれてソイルセメントの厚さが薄くなり、この厚さがＺ２になると、ソイルセメントの自重による圧力（＝γｔ×Ｚ２）とソイルセメントの摩擦力（＝Ｚ２×ｆ／ｒ）との合算値に圧力値Ｐ２が一致し、水の圧力値Ｐ２とソイルセメントの荷重等とが釣り合った状態になる。つまり、
Ｐ２＝ γｔ×Ｚ２＋Ｚ２×ｆ／ｒ・・・（８）
が成立する状態となる。

（８）式に示す状態からソイルセメントを更に排出すると、ソイルセメントの厚さがＺ２よりも薄くなり、厚さがＺ３（＜Ｚ２）になると、水の圧力値Ｐ２がソイルセメントの自重による圧力（＝γｔ×Ｚ２）とソイルセメントの摩擦力（＝Ｚ２×ｆ／ｒ）との合算値よりも大きくなる。つまり、
Ｐ２＞ γｔ×Ｚ３＋Ｚ３×ｆ／ｒ・・・（９）
が成立する状態となる。

（９）式が成立する状態になると、ソイルセメントは水圧により上方に押し上げられる。このソイルセメントが上方に移動するときに、図１３に示すように、移動したソイルセメントと同体積分の圧力値Ｐ２の水が井戸削孔用ガイド管６内に注入される。こうして、圧力値Ｐ２を維持しながら水を供給するとソイルセメントは地上に到達し、井戸削孔用ガイド管６内から排出される。井戸削孔用ガイド管６内のソイルセメントがすべて排出されると井戸削孔用ガイド管６内は水で置換された状態となる。

以上説明した本実施形態における井戸削孔用ガイド１を設置する方法によれば、井戸削孔用ガイド管６内の下端部に水を圧入して、その水の圧力で被圧地下水の流入を押さえるとともに、井戸削孔用ガイド管６内に存在するソイルセメントを上方へ押し上げて外部に排出しつつ、井戸削孔用ガイド管６内をこの水で置換するので、ソイルセメントの排出時に、井戸削孔用ガイド管６の下端から地下水や土砂が井戸削孔用ガイド管６内に流入しない。したがって、ボイリングを防止することが可能となる。

また、井戸削孔用ガイド管６の上端側の開口からアースオーガー２２を挿入して、ソイルセメントを破砕して排出するので、短時間でソイルセメントを排出して井戸削孔用ガイド管６内を水で置換することができる。

次に、本発明の第三実施形態について説明する。
図１４（ａ）〜図１４（ｃ）は、本発明の第三実施形態に係る井戸削孔用ガイド３１を示す図である。

図１４（ａ）〜図１４（ｃ）に示すように、井戸削孔用ガイド３１は、井戸削孔用ガイド管６と、井戸削孔用ガイド管６の下端面を閉止するための閉止手段３２とを備える。

閉止手段３２は、井戸削孔用ガイド管６の下端面を閉じる蓋３３と、この蓋３３を閉止する閉止装置とから構成される。
蓋３３は、井戸削孔用ガイド管６の内径と同じ長さの直径を有する円板形状の板材で、直径方向の両端に円柱形状のピン３４が取り付けられている。

井戸削孔用ガイド管６の下端部には、蓋３３のピン３４を係合するための切り欠き部３７が形成されている。ピン３４が切り欠き部３７に係合するように組み付けると、蓋３３がこのピン３４の軸方向（つまり、蓋３３の直径方向）を中心にして回転可能に井戸削孔用ガイド管６の下端に取り付けられる。

閉止装置は、蓋３３の一部に取り付けられたワイヤーロープ３５と、地上に設置され、このワイヤーロープ３５を巻取るための巻取機（図１５）とから構成されており、巻取機でワイヤーロープ３５を操作することにより蓋３３を回転させることができる。ワイヤーロープ３５は井戸削孔用ガイド管６の下端から上端まで外周面に沿って配設されている。

次に、ソイルセメント柱列壁２内に井戸削孔用ガイド３１を設置する方法について説明する。
図１５〜図１７は、本実施形態に係る井戸削孔用ガイド３１の設置手順を示す図である。

図１５に示すように、井戸削孔用ガイド管６を蓋３３が取り付けられた側の端部が下になるように未固結状態のソイルセメント柱列壁２内に建て込む。
このとき、ソイルセメントに建て込む際の抵抗を減らすために、地上に設置された巻取機３６でワイヤーロープ３５を操作して蓋３３を鉛直にした状態に保っておく。このため、建て込み時には井戸削孔用ガイド管６の下端は開口しており、ソイルセメントが井戸削孔用ガイド管６内に流入する。建て込みは、この井戸削孔用ガイド管６内に取り付けられた蓋３３がソイルセメント柱列壁２を貫通して砂層４に到達するまで行う。

そして、図１６に示すように、巻取機３６でワイヤーロープ３５を操作して蓋３３を水平な状態に回転させて井戸削孔用ガイド管６の下端面を閉じる。被圧地下水の水圧Ｗｐ等により蓋３３が回転して下端面が開口しないようにワイヤーロープ３５に張力をかけた状態で固定する。

次に、図１７に示すように、井戸削孔用ガイド管６の上端側の開口からアースオーガー２２を挿入してソイルセメントを破砕して、地上へ排出する。そして、井戸削孔用ガイド管６内のソイルセメントをすべて排出した後に井戸削孔用ガイド管６内に水を注入して井戸削孔用ガイド管６内を水で充満する。

最後に、第一実施形態と同様に、井戸削孔用ガイド管６内に掘削ビットを備えるロッド１３を挿入し、この井戸削孔用ガイド管６を削孔時のガイドにして蓋３３を破砕しつつ、砂層４まで孔を削孔し、井戸を構築する。

以上説明した本実施形態における井戸削孔用ガイド３１を設置する方法によれば、井戸削孔用ガイド管６の下端面を蓋３３で閉じ、この蓋３３で被圧地下水の流入を押さえてソイルセメントを外部に排出するので、井戸削孔用ガイド管６の下端から地下水や土砂が井戸削孔用ガイド管６内に流入しない。したがって、ボイリングを防止することができる。なお、井戸削孔用ガイド管６をソイルセメント内に挿入するときは、蓋３３を鉛直にして井戸削孔用ガイド管６の下端面を開けた状態を保つので、抵抗が小さく挿入作業を容易に行える。

さらに、ソイルセメントを乾燥した状態で地上に排出することができる。したがって、湿潤状態のソイルセメントを廃棄する場合に比べて、水分除去装置や排水処理装置等の設備が必要無いので設備費等のコストを削減することが可能となる。

次に、本発明の第四実施形態について説明する。
図１８は、本発明の第四実施形態に係る井戸削孔用ガイド４１を示す図である。図１８に示すように、井戸削孔用ガイド４１は、井戸削孔用ガイド管６と、圧送管９と、閉止手段３２とを備える。

以下、ソイルセメント柱列壁２内に井戸削孔用ガイド管６を設置する方法について説明する。
図１９〜図２１は、本実施形態に係る井戸削孔用ガイド４１の設置手順を示す図である。

図１９に示すように、井戸削孔用ガイド管６内に取り付けられた蓋３３が砂層４に到達するまで井戸削孔用ガイド管６をソイルセメント柱列壁２内に建て込む。
図２０に示すように、巻取機３６でワイヤーロープ３５を操作して蓋３３を水平な状態に回転させて井戸削孔用ガイド管６の下端面を閉じる。
次に、図２１に示すように、地上に設置された給水機８を稼動させて圧送管９内に水を圧入すると、この水が井戸削孔用ガイド管６内の下端部にソイルセメントを押し上げながら流入して貯留する。このまま井戸削孔用ガイド管６内の水が圧力値Ｐ１になるまで水を注入する。
そして、第一実施形態と同様に、この井戸削孔用ガイド管６内に貯留した水の圧力で井戸削孔用ガイド管６内のソイルセメントが上方に移動して外部に排出され、井戸削孔用ガイド管６内に水が充満した状態となる。

以上説明した本実施形態における井戸削孔用ガイド４１を設置する方法によれば、井戸削孔用ガイド管６の下端面を蓋３３で閉じ、この蓋３３で被圧地下水の流入を押さえてソイルセメントを外部に排出するので、井戸削孔用ガイド管６の下端から地下水や土砂が井戸削孔用ガイド管６内に流入しない。したがって、ボイリングを防止することが可能となる。

また、井戸削孔用ガイド管６内の下端部に水を注入することにより、この水の圧力が井戸削孔用ガイド管６の蓋３３を閉じる方向に作用するので井戸削孔用ガイド管６の下端面を確実に閉止できる。

次に、本発明の第五実施形態について説明する。
図２２〜図２４は、本発明の第五実施形態に係る井戸削孔用ガイド５１の設置手順を示す図である。

図２２に示すように、ソイルセメント柱列壁２内に井戸削孔用ガイド管６のみからなる井戸削孔用ガイド管５１を建て込む。そして、井戸削孔用ガイド管６の上端側の開口からアースオーガー２２を挿入し、ソイルセメントの上部から下方へむかって順次無水で破砕して、地上へ排出する。

次に、図２３に示すように、ソイルセメントの厚さがＺ２（（８）式参照）になるまで井戸削孔用ガイド管６内のソイルセメントを掘削する。ソイルセメントの厚さＺ２は、第二実施形態で示したように、ソイルセメントの自重による圧力（＝γｔ×Ｚ２）とソイルセメントの摩擦力（＝Ｚ２×ｆ／ｒ）との合算値に地下水の圧力値Ｐ２が一致し、この地下水の圧力値Ｐ２とソイルセメントの荷重等とが釣り合った状態になる厚さである。なお、ソイルセメントで地下水や土砂の流入を確実に抑えるために、井戸削孔用ガイド管６内に残置するソイルセメントの厚さをＺ２よりもやや厚いＺ３（Ｚ３＞Ｚ２）にしてもよい。

次に、図２４に示すように、井戸削孔用ガイド管６内のソイルセメントを除去した部分に水を注入し、残置したソイルセメント２Ａの上に水を充満する。

最後に、第一実施形態と同様に、井戸削孔用ガイド管６内に掘削ビットを備えるロッド１３を挿入し、この井戸削孔用ガイド管６を削孔時のガイドにして砂層４まで孔を削孔し、井戸を構築する。

以上説明した本実施形態における井戸削孔用ガイド５１を設置する方法によれば、井戸削孔用ガイド管６の上端側の開口からアースオーガー２２を挿入して、ソイルセメントを破砕して排出するので、短時間でソイルセメントを排出して井戸削孔用ガイド管６内を水で置換することができる。

なお、上述したすべての実施形態において、井戸削孔用ガイド管６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。

また、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を貫通するように井戸削孔用ガイド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、井戸削孔用ガイド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、井戸削孔用ガイド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すればよい。

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内に井戸削孔用ガイド管１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。

また、上述したすべての実施形態において、地盤内に被圧地下水が存在する場所への適用について説明したが、これに限定されるものではなく、不圧地下水でも自噴するような場所にも適用できる。

本発明の第一実施形態に係る井戸削孔用ガイドをソイルセメント柱列壁内に設置した状態を示す斜視断面図である。本発明の第一実施形態に係る井戸削孔用ガイドをソイルセメント柱列壁内に設置した状態を示す縦断面図である。本実施形態に係る井戸削孔用ガイドの断面図である。本実施形態に係る井戸削孔用ガイドの設置手順を示す図である。本実施形態に係る井戸削孔用ガイドの設置手順を示す図である。本実施形態に係る井戸削孔用ガイドの設置手順を示す図である。本実施形態に係る井戸削孔用ガイドの設置手順を示す図である。本実施形態に係る井戸削孔用ガイドの設置手順を示す図である。本実施形態に係る井戸削孔用ガイドの設置手順を示す図である。本実施形態に係る井戸削孔用ガイドの設置手順を示す図である。本発明の第二実施形態に係る井戸削孔用ガイドの設置手順を示す図である。本発明の第二実施形態に係る井戸削孔用ガイドの設置手順を示す図である。本発明の第二実施形態に係る井戸削孔用ガイドの設置手順を示す図である。本発明の第三実施形態に係る井戸削孔用ガイドを示す図である。本実施形態に係る井戸削孔用ガイドの設置手順を示す図である。本実施形態に係る井戸削孔用ガイドの設置手順を示す図である。本実施形態に係る井戸削孔用ガイドの設置手順を示す図である。本発明の第四実施形態に係る井戸削孔用ガイドを示す図である。本実施形態に係る井戸削孔用ガイドの設置手順を示す図である。本実施形態に係る井戸削孔用ガイドの設置手順を示す図である。本実施形態に係る井戸削孔用ガイドの設置手順を示す図である。本発明の第五実施形態に係る井戸削孔用ガイドを示す図である。本実施形態に係る井戸削孔用ガイドの設置手順を示す図である。本実施形態に係る井戸削孔用ガイドの設置手順を示す図である。

符号の説明

１井戸削孔用ガイド２ソイルセメント柱列壁
３粘土層（不透水層）４砂層（被圧帯水層）
５掘削予定箇所６井戸削孔用ガイド管
７給水口８給水機
９圧送管１０圧力センサー
１１止水手段１２杭打ち機
１３ロッド２２アースオーガー
３１井戸削孔用ガイド３２閉止手段
３３蓋３４ピン
３５ワイヤーロープ３６巻取機
３７切り欠き部４１、５１井戸削孔用ガイド
Ｐ１圧力値Ｐ２圧力値

Claims

管が埋設された地中構造の構築工法であって、
時間が経過すると硬化して前記地中構造を構成する硬化材を流動状態で地中に設ける設置工程と、
両端が開口した筒状の管を流動状態の前記硬化材内に挿入する挿入工程と、
土砂や地下水等の流動体が前記管の下端より該管内へ流入することを防止する流入防止工程とを備え、
前記流入防止工程では、前記管内に存在する前記硬化材を液体に置換しながら、該液体の自重で前記流動体の前記管内への流入を防止することを特徴とする地中構造の構築工法。
管が埋設された地中構造の構築工法であって、
時間が経過すると硬化して前記地中構造を構成する硬化材を流動状態で地中に設ける設置工程と、
両端が開口した筒状の管を流動状態の前記硬化材内に挿入する挿入工程と、
土砂や地下水等の流動体が前記管の下端より該管内へ流入することを防止する流入防止工程とを備え、
前記挿入工程では、前記管の下端に開閉可能に設けた蓋を、前記管の下端を開放する状態にし、
前記流入防止工程では、前記管の下端を前記蓋で閉止して前記流動体の前記管内への流入を防止することを特徴とする地中構造の構築工法。
管が埋設された地中構造の構築工法であって、
時間が経過すると硬化して前記地中構造を構成する硬化材を流動状態で地中に設ける設置工程と、
両端が開口した筒状の管を流動状態の前記硬化材内に挿入する挿入工程と、
土砂や地下水等の流動体が前記管の下端より該管内へ流入することを防止する流入防止工程とを備え、
前記流動防止工程では、前記管内の下端部に前記硬化材を所定の量だけ残置して、前記残置された前記硬化材の自重で前記流動体の前記管内への流入を防止することを特徴とする地中構造の構築工法。
管が埋設された地中構造の構築工法であって、
時間が経過すると硬化して前記地中構造を構成する硬化材を流動状態で地中に設ける設置工程と、
両端が開口した筒状の管を流動状態の前記硬化材内に挿入する挿入工程と、
土砂や地下水等の流動体が前記管の下端より該管内へ流入することを防止する流入防止工程とを備え、
前記管には、一端が前記管の下部に設けられた給水口に接続され、水や泥水等の液体を前記管内に送給するための圧送管が接続されていることを特徴とする地中構造の構築工法。
前記給水口には、前記圧送管内の前記液体が所定の圧力よりも高くなると開いて、前記液体を前記管内へ供給可能となる止水手段が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の地中構造の構築工法。
前記止水手段は、逆止弁又は前記管の内側から設けられた止水栓であることを特徴とする請求項５に記載の地中構造の構築工法。
管が埋設された地中構造の構築工法であって、
時間が経過すると硬化して前記地中構造を構成する硬化材を流動状態で地中に設ける設置工程と、
両端が開口した筒状の管を流動状態の前記硬化材内に挿入する挿入工程と、
土砂や地下水等の流動体が前記管の下端より該管内へ流入することを防止する流入防止工程とを備え、
前記流入防止工程では、前記管の下端を閉止手段で閉止して前記流動体の前記管内への流入を防止し、
前記閉止手段は、
管の前記下端面を閉じるための蓋と、
前記管の外周面に沿って配設され、一端が前記蓋に接続されているワイヤーロープと、
前記ワイヤーロープの他端が接続され、このワイヤーロープを巻取るための巻取機とから構成されることを特徴とする地中構造の構築工法。
前記蓋は、円板形状を有し、直径方向の両端部に突起部を備え、
前記管は、前記一端側に前記突起部を係合するための切り欠き部を備え、
前記蓋の前記突起部を前記管の前記切り欠き部に係合することにより、前記蓋は、前記管に回転可能に取り付けられることを特徴とする請求項７に記載の地中構造の構築工法。
管が埋設された地中構造の構築工法であって、
時間が経過すると硬化して前記地中構造を構成する硬化材を流動状態で地中に設ける設置工程と、
両端が開口した筒状の管を流動状態の前記硬化材内に挿入する挿入工程と、
土砂や地下水等の流動体が前記管の下端より該管内へ流入することを防止する流入防止工程とを備え、
前記管の内部に所定の深度まで孔を掘削して前記地中構造内に井戸を構築することを特徴とする地中構造の構築工法。
前記管は、前記管の下端部が前記地中構造の下端よりも下に突出するように埋設されることを特徴とする請求項９に記載の地中構造の構築工法。
前記管は、前記地中構造の芯材であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の地中構造の構築工法。
前記硬化材は、ソイルセメント又はコンクリートのいずれかを含むことを特徴とする請求項１、３のいずれかに記載の地中構造の構築工法。
前記地中構造は、壁、杭、壁杭のいずれかであることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の地中構造の構築工法。
請求項１〜１３のいずれかの構築工法で構築されたことを特徴とする地中構造物。