JP5132464B2 - 掘削工法 - Google Patents

Description

本発明は、開削工事における掘削工法に関する。

軟弱地盤等において、土留壁を利用して開削工事を行う場合には、盤ぶくれ対策として、一般的に土留壁を地中に深く貫入させている。ところが、盤ぶくれにより土留壁の根入れ長さを設定すると、土層（地山状況）によっては土留壁の深さ方向の長さが大幅に長くなってしまい、不経済になる場合がある。

そのため、従来、土留壁の根入れ長さを短くすることを可能とした、盤ぶくれ対策工法が多数開発されている。

例えば、特許文献１には、立坑の底部に固化材を充填することにより固結体を形成するとともに、固結体の下部に存在する地盤に埋め込まれるアンカー部材を固結体に設けることで、固結体に作用する揚圧力に抵抗する盤ぶくれ防止装置が開示されている。

また、特許文献２には、土留壁の内側の地盤中に地下水を通水するためのドレーンを設けることで、地下水圧を開放させて、盤ぶくれ等を防止する地盤掘削工法が開示されている。

特開２００１−１８２０８８号公報 特開２０００−１３６５３９号公報

ところが、特許文献１に記載の盤ぶくれ防止装置は、盤ぶくれ対策の仮設部材として複数のアンカー部材を配設するため、費用削減の障害となっていた。また、アンカー部材の施工に手間がかかるため、施工期間の短縮化の妨げになっていた。

また、特許文献２に記載の発明は、ドレーンを介して周辺地域の地下水位を低下させるものであるため、環境対策に要する費用が嵩むおそれがある。また、ドレーンやポンプ等の排水設備に費用が嵩むとともにその設置に手間がかかるという問題点を有していた。

本発明は、前記の問題点を解決するものであり、開削工事における盤ぶくれを、簡易かつ安価に抑制することを可能とした、掘削工法を提案することを課題とする。

前記の課題を解決するために、本発明は、土留壁の内側の掘削対象領域を所定深さまで掘削する掘削工法であって、前記掘削対象領域を先行掘削区間と前記先行掘削区間に隣接する後行掘削区間とに分割し、前記後行掘削区間に所定高さの未掘削部分を残した状態で、前記土留壁に沿って前記先行掘削区間の床付け掘削を行う工程と、床付け掘削が完了した前記先行掘削区間に底版を形成する工程と、前記先行掘削区間に形成した底版の構築が完了した後、前記後行掘削区間の未掘削部分を前記土留壁に沿って掘削し、該後行掘削区間の床付け掘削を行う工程と、前記先行掘削区間に形成された底版に連続する底版を前記後行掘削区間に形成する工程と、を備えることを特徴としている。

かかる掘削工法によれば、先行掘削区間の掘削時においては後行掘削区間の未掘削部分が抑え盛土の効果を発揮し、後行掘削区間の掘削時においては先行掘削区間に形成された底版が抑え盛土の効果を発揮するため、盤ぶくれを防止するとともに、土留壁に発生する水平変位を抑制することが可能となる。

また、前記掘削工法において、前記底版の側部を埋め戻すことにより、土留壁に発生する水平変位の抑制効果をさらに向上させるものとしてもよい。

本発明の掘削工法によれば、開削工事における盤ぶくれを、簡易かつ安価に抑制ことが可能となる。

本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素には同一の符号を用い、重複する説明は省略する。

本実施形態では、図１に示すように、所定の延長距離に対して連続して構築された一対の土留壁１，１（図１では一方の土留壁１のみを表示）の間に形成された掘削対象領域２を掘削する開削工事に対して、本発明に係る掘削工法を採用する場合について説明する。
本実施形態では、図２に示すように、地表側から粘土層Ａｃ、砂層Ａｓ、砂礫層Ｄｇ、粘土層Ｄｃが積層された地盤において施工する場合について説明するが、本発明の掘削工法が採用可能な地質条件は限定されるものではない。

本実施形態に係る掘削工法は、粘土層Ａｃに設定された掘削対象領域２を囲うように土留壁１を形成する土留壁構築工程と、床付け面２ａから所定の高さを残した深さまで掘削対象領域２の掘削を行う第一掘削工程と、第一掘削工程において残置された未掘削部分を掘削する第二掘削工程と、を備えている。

土留壁構築工程は、図２に示すように、所定の間隔をあけて対向するように形成された一対の土留壁１，１を構築する工程である。
本実施形態では、土留壁１として壁式地中連続壁を採用するが、土留壁１の構成は限定されるものではなく、例えば、柱列式地中連続壁や鋼矢板により構築するなど、適宜公知の土留壁の中から選定して採用すればよい。

土留壁１は、先端が掘削対象領域２の床付け面２ａから所定深さの位置に到達するように形成されている。なお、土留壁１の根入れ深さは、土留壁１と地盤との摩擦抵抗ｆ、基礎地盤の重量と底版（先行底版５または後行底版６）の重量からなる自重Ｗ、基礎地盤のせん断抵抗力Ｃ１および底版または未掘削部分による横断面せん断抵抗力Ｃ２と、地下水による揚圧力Ｕと、の関係により適宜設定する。また、土留壁１の形状寸法（壁厚等）は限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。

第一掘削工程は、土留壁１，１により挟まれた（囲まれた）掘削対象領域２を、床付け面２ａから所定高さ（本実施形態では１．５ｍ）残した深さまで掘削する工程である。
第一掘削工程における掘削対象領域２の掘削は、バックホウ等の公知の掘削機Ｍを適宜利用して行えばよい。

第二掘削工程は、第一掘削工程において残置した未掘削部分を、床付け面２ａまで掘削する工程である。

第二掘削工程では、図１に示すように、未掘削部分を先行掘削区間３とこの先行掘削区間３に隣接する後行掘削区間４とに分割し、後行掘削区間４を残置させた状態で先行掘削区間３の床付け掘削を行う工程と、床付け掘削が完了した先行掘削区間３に先行底版５を形成する工程と、後行掘削区間４の未掘削部分を掘削し、この後行掘削区間４の床付け掘削を行う工程と、先行掘削区間３に形成された先行底版５に連続する後行底版６（図３（ｃ）参照）を後行掘削区間４に形成する工程と、を備えている。

図１に示すように、掘削対象領域２に、先行掘削区間３と後行掘削区間４を交互に設定する。先行掘削区間３および後行掘削区間４は、その区間長を掘削対象領域２の横断方向の幅寸法（土留壁１同士の間隔）と同等の間隔とすることで、平面視が略正方形に区画されるのが好ましい。なお、先行掘削区間３および後行掘削区間４の区間長は限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。

先行掘削区間３の掘削は、図３（ａ）に示すように、バックホウ等の公知の掘削機Ｍを使用して行うものとする。先行掘削区間３の掘削は、後行掘削区間４との境界部を安定勾配が確保された法面４ａに形成することで、後行掘削区間４（未掘削部分）を断面台形状に残置させた状態で行う。

先行掘削区間３の床付け掘削が完了したら、図３（ｂ）に示すように、先行掘削区間３に先行底版５を形成する。なお、本実施形態では、先行底版５の側部を掘削残土等により埋め戻すことで、土留壁１と先行底版５との隙間を塞ぐ。これにより先行底版５と埋め戻し土が、抑え盛土として機能するため、土留壁１に発生する水平変位が抑制される。

先行底版５の縦断方向（図３（ｂ）における左右方向）の両端面からは、先行底版５に配筋された鉄筋５ａの端部が突出しており、後行掘削区間４において形成される後行底版６（図３（ｃ）参照）との連結が可能に構成されている。
ここで、先行底版５の形状寸法や、部材厚等は限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。

先行掘削区間３の掘削により残置された後行掘削区間４の床付け掘削は、図３（ｂ）に示すように、先行掘削区間３の先行底版５の構築が完了した後、バックホウ等の公知の掘削機Ｍを利用して行う。

後行掘削区間４の床付け掘削が完了したら、図３（ｃ）に示すように、後行掘削区間４の床付け面２ａに後行底版６を構築する。後行掘削区間４における後行底版６の構築は、先行掘削区間３の先行底版５の端面から突設された鉄筋５ａを巻き込んだ状態で形成することで、先行底版５と一体にかつ連続させて形成する。

以上、本実施形態の掘削工法によれば、第二掘削工程における床付け掘削を、先行掘削区間３と後行掘削区間４とに分割して行うことで、床付け面２ａを長期間放置させることがないため、土留壁１前面の地盤の強度を維持させることが可能となる。このため、土留壁１前面の受動抵抗が期待でき、近接施工を行う場合であっても、隣接する既設の構造物などに影響を及ぼすことが防止される。

後行掘削区間４に未掘削部分を残して先行掘削区間３を掘削することで、盤ぶくれ抵抗力が付加された状態で掘削することが可能となるため、土留壁１の根入れ長を低減することができる。
また、後行掘削区間４の掘削時は、先行掘削区間３に形成された先行底版５により、盤ぶくれ抵抗力が付加された状態で施工を行うため、土留壁１の根入れ長を低減することができる。
したがって、図２に示すように、土留壁１を、深い位置に配置された遮水層である粘土層Ｄｃまで到達するように、根入れ長を長く確保することにより盤ぶくれに抵抗する従来の施工方法における土留壁１’と比較して、比較的浅い位置に配置された遮水層である粘土層Ａｃ内に土留壁１の根入れを収めることが可能となり、土留壁１の施工の手間や材料費等のコストの削減が可能となる。

また、先行底版５の側面を埋め戻すことで、先行底版５と埋め戻し土とにより抑え盛土としての機能を発揮させて、盤ぶくれ抵抗力としての横断面せん断抵抗力Ｃ２を期待することができる。
故に、３次元応力解析を実施することで、より高品質は盤ぶくれ対策構造を構築することが可能となる。

つまり、従来の掘削工法では、掘削対象領域２の基礎地盤（土留壁１，１により囲まれた地盤）に作用する揚圧力Ｕに対して、基礎地盤の土塊重量Ｗと、基礎地盤と土留壁１との摩擦抵抗ｆと、基礎地盤のせん断抵抗力Ｃ１と、により二次元的に抵抗力を検討していた。
一方、本実施形態に係る掘削工法によれば、後行掘削区間４の未掘削部分または先行掘削区間３の先行底版５および埋め戻し土により、さらに横断面せん断抵抗Ｃ２を加えた抵抗力により３次元応力による検討を行うことができる（図１参照）。

以上、本発明について、好適な実施形態の一例を説明した。しかし、本発明は、前記実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜設計変更が可能である。
例えば、先行底版５の側面の埋め戻しは、必要に応じて行えばよく、省略することも可能である。

また、図１および図３に示すように、先行掘削区間３を複数設けた場合には、二以上の先行掘削区間３，３，…において、床付け掘削および先行底版５の形成を同時進行で行ってもよいし、時間差をもって行ってもよい。
後行掘削区間４を複数設けた場合も同様であるが、後行掘削区間４に関しては、掘削を行う後行掘削区間４に隣接する両側（前後）の先行掘削区間３，３の先行底版５，５が形成された後に行う必要がある。

本発明の好適な実施の形態に係る掘削工法の概略を示す斜視図である。 図１に示す掘削工法の横断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、図１に示す掘削工法の各施工手順を示す縦断面図である。

符号の説明

１ 土留壁
２ 掘削対象領域
２ａ 床付け面
３ 先行掘削区間
４ 後行掘削区間
４ａ 法面
５ 先行底版（底版）
５ａ 鉄筋
６ 後行底版（底版）
Ｍ 掘削機

Claims (2)

1. 土留壁の内側の掘削対象領域を所定深さまで掘削する掘削工法であって、
   前記掘削対象領域を先行掘削区間と前記先行掘削区間に隣接する後行掘削区間とに分割し、前記後行掘削区間に所定高さの未掘削部分を残した状態で、前記土留壁に沿って前記先行掘削区間の床付け掘削を行う工程と、
   床付け掘削が完了した前記先行掘削区間に底版を形成する工程と、
   前記先行掘削区間に形成した底版の構築が完了した後、前記後行掘削区間の未掘削部分を前記土留壁に沿って掘削し、該後行掘削区間の床付け掘削を行う工程と、
   前記先行掘削区間に形成された底版に連続する底版を前記後行掘削区間に形成する工程と、を備えることを特徴とする掘削工法。
2. 前記底版の側部を埋め戻す工程と備えることを特徴とする、請求項１に記載の掘削工法。
   

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