JP5330874B2

JP5330874B2 - ソイルセメントコラム山留壁

Info

Publication number: JP5330874B2
Application number: JP2009072333A
Authority: JP
Inventors: 直木麻生; 崇齋藤; 博章太田; 貴穂河野; 純次濱田; 友浩谷川; 祥雄志賀; 政史森
Original assignee: Takenaka Corp
Current assignee: Takenaka Corp
Priority date: 2009-03-24
Filing date: 2009-03-24
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2029-03-24
Also published as: JP2010222870A

Description

本発明は、構造物の周囲に構築されたソイルセメントコラム山留壁に関する。

構造物の基礎工事や地下工事を行うとき、地山の崩壊を防ぐために、Ｈ型鋼横矢板やシートパイルを使用して山留壁が構築される。また、軟弱地盤や液状化の恐れがある地盤に建てられる構造物の基礎工事では、地盤改良工事と山留工事を行うことが多い。

しかし、地盤改良工事では、地中に連続してソイルセメントコラムを構築して、構造物を支持する壁状の支持体をつくり、また、山留工事では、Ｈ型鋼横矢板、若しくはシートパイルで山留壁を構築するため、内容が異なる２種類の工事をそれぞれ別個に行うことになり、作業効率が悪い。
ここに、ソイルセメント改良体は、構造物を支持する強度を備えており、この強度を生かし、簡単な構成で山留壁に利用する技術開発が望まれている。

ソイルセメント改良体を山留壁に利用する技術として特許文献１が提案されている。
図１２に示すように、特許文献１に記載のソイルセメントコラム山留壁８０は、ソイルセメント柱列８２で掘削面側の地盤８８ａと、地山側の地盤８８ｂを仕切っている。

ソイルセメント柱列８２には、１つおきに、２本のソイルセメント柱列８３が地山側の地盤８８ｂに構築され、ソイルセメント柱列８２と連接されている。
ソイルセメント柱列８３、及びソイルセメント柱列８３と連接されているソイルセメント柱列８２には両者を貫通する芯材８４が挿入され、ソイルセメント柱列８３と連接されていないソイルセメント柱列８２には、Ｈ型鋼８６が挿入されている。

ここに、芯材８４は、一定の間隔を開けて垂直に貫入された２本の弦材と、２本の弦材の間を連結する束材から成るトラス構造材で構成されている。
このように、ソイルセメントコラム山留壁８０は、内部に芯材８４及びＨ型鋼８６を挿入することで、山留壁としての必要強度を確保している。

しかし、全てのソイルセメントコラム山留壁８０に、芯材８４若しくはＨ型鋼８６が挿入されているため、構成が複雑で施工コストの低減が図れない。

特開２００３−５５９５９号公報

本発明は、上記事実に鑑み、簡単な構成で、ソイルセメント改良体に山留壁としての強度を付与することを目的とする。

請求項１に記載の発明に係るソイルセメントコラム山留壁は、地中に連続して構築されたソイルセメント改良体で壁状に形成された土留壁と、前記土留壁と一体化され、地山側に壁状に延設されたソイルセメント改良体の倒壊防止壁と、前記土留壁に囲まれた領域に、ソイルセメント改良体で平面視が格子状に構築され、前記土留壁に沿って形成された外周部と前記土留壁が一体化され、頭部が構造物の基礎部を直接支持する支持壁と、を有することを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、壁状のソイルセメント改良体で構成された土留壁を、同じくソイルセメント改良体で構成された倒壊防止壁が地山側から支えている。これにより、地山の崩壊を土留壁と倒壊防止壁で防止する。
また、土留壁に囲まれた領域に、ソイルセメント改良体の支持壁が格子状に構築され、外周部は、土留壁に沿って土留壁と一体化されている。これにより、液状化が防止できると共に、地山側から受ける土圧に対する耐力を強くできる。

このとき、倒壊防止壁を構成するソイルセメント改良体の列数、又は隣り合う倒壊防止壁との間隔、の少なくとも一方を変更することで、地山側からの土圧に対する抵抗の強さを調整できる。即ち、簡単な構成で、ソイルセメント改良体に山留壁としての強度を付与することができる。

また、土留壁は、倒壊防止壁で地山側から支えられているため、掘削面側に、別途、倒壊防止用の腹起こし材を取り付ける工程が不要となる。また、土留壁と倒壊防止壁は同じソイルセメント改良体で構築されるため、同じ作業で対応でき作業効率がよい。更に、従来のようにＨ型鋼の芯材を必要とせず、構成が簡単なため、工期の短縮や施工コストの低減につながる。
また、支持壁は、構造物の基礎部を頭部で支持し、構造物の荷重の一部を負担している。このとき、支持壁の側面を土留壁の側面が囲み、支持壁と土留壁が接合されている。これにより、支持壁と土留壁を強く接合できる。
更に、支持壁、土留壁及び倒壊防止壁が、全て同じソイルセメント改良体で形成されている。これにより、基礎工事の作業工程の数が減らせ、施工コストが低減できる。

請求項２に記載の発明に係るソイルセメントコラム山留壁は、地中に連続して柱体が構築された壁状のソイルセメント改良体で構成された土留壁と、前記土留壁と一体化され、地山側に延設した壁状のソイルセメント改良体の倒壊防止壁と、を有し、平面視において、隣り合う２つの前記倒壊防止壁と前記土留壁で、前記地山を三角形状に取り囲んだことを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、隣り合う２つの倒壊防止壁と、これらの倒壊防止壁に挟まれた土留壁で地山側に閉じた三角形が形成される。
この、倒壊防止壁と土留壁で形成されたトラス構造により、ソイルセメントコラム山留壁が地山側から受ける土圧に対する耐力を強くできる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のソイルセメントコラム山留壁において、前記支持壁の頭部は前記基礎部に埋め込まれていることを特徴としている。

これにより、支持壁と基礎部を強く接合できる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のソイルセメントコラム山留壁において、前記倒壊防止壁及び前記土留壁の頂面に擁壁を構築したことを特徴としている。

請求項４に記載の発明によれば、倒壊防止壁及び土留壁の頂面に擁壁が構築されている。これにより、倒壊防止壁の高さを低く押さえることができ、倒壊防止壁に要求される強度が低減される。また、擁壁の重量が、倒壊防止壁及び土留壁に下向きの力を作用させるため、ソイルセメントコラム山留壁が地山側から受ける土圧に対する耐力を強くできる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のソイルセメントコラム山留壁において、前記ソイルセメント改良体に、引張強度を高めるファイバー材を混入させたことを特徴としている。

請求項５に記載の発明によれば、ソイルセメント改良体に引張強度を高めるファイバー材が混入されている。これにより、ソイルセメント改良体の引張強度を高めることができる。即ち、ソイルセメント改良体で構築される土留壁、倒壊防止壁、及び支持壁の引張強度を高めることができる。

本発明は、上記構成としてあるので、簡単な構成で、ソイルセメント改良体に山留壁としての強度を付与できる。

本発明の第１の実施の形態に係るソイルセメントコラム山留壁の掘削側から見た基本構成を示す図である。本発明の第１の実施の形態に係るソイルセメントコラム山留壁の地山側から見た基本構成を示す図である。本発明の第１の実施の形態に係るソイルセメントコラム山留壁の他の構成の掘削側から見た基本構成を示す図である。本発明の第１の実施の形態に係るソイルセメントコラム山留壁の他の構成の地山側から見た基本構成を示す図である。本発明の第１の実施の形態に係るソイルセメントコラム山留壁の施工方法を示す図である。本発明の第１の実施の形態に係るソイルセメントコラム山留壁の他の施工方法を示す図である。本発明の第２の実施の形態に係るソイルセメントコラム山留壁の基本構成を示す図である。本発明の第３の実施の形態に係るソイルセメントコラム山留壁の基本構成を示す図である。本発明の第３の実施の形態に係るソイルセメントコラム山留壁の支持壁と基礎部の接合部の構成を示す図である。本発明の第４の実施の形態に係るソイルセメントコラム山留壁の基本構成を示す図である。本発明の第４の実施の形態に係るソイルセメントコラム山留壁の基本構成を示す図である。従来例のソイルセメントコラム山留壁の基本構造を示す図である。

（第１の実施の形態）
図１、図２に示すように、第１の実施の形態に係るソイルセメントコラム山留壁１０は、地山側１６と掘削面側１８を仕切る土留壁１２を有している。
土留壁１２は、ソイルセメント改良体３２で壁状に形成され、地山側１６の地表面１７と、掘削された掘削面側１８の地表面１９との高低差を覆う高さを有している。これにより、地山側１６から受ける土圧Ｐに抵抗する。

ここに、ソイルセメント改良体３２は、スラリー状とされたセメント系固化材と、土留壁１２の場所の土を、攪拌装置で攪拌して固化させた円筒状の柱体である。なお、ソイルセメント改良体３２の施工方法については後述する。

土留壁１２の地山側１６には、同じくソイルセメント改良体３２で壁状に形成された倒壊防止壁１４が複数個接合されている。倒壊防止壁１４は、土留壁１２と直交する方向に設けられ、これにより、倒壊防止壁１４が土留壁１２を地山側１６から支え、地山側１６から受ける土圧Ｐで、土留壁１２が掘削面側１８に転倒するのを防止している。

このとき、地山側１６に延設されるソイルセメント改良体３２の列数や、隣り合う倒壊防止壁１４との間隔Ｄを変更することで、倒壊防止壁１４が土留壁１２を支える力を調整でき、土留壁１２の土圧Ｐに対する抵抗の強さを調整できる。

具体的には、地山側１６の地表面１７と掘削面側１８の地表面１９との高低差Ｈ１が大きいときは、地山側１６から加えられる土圧Ｐが大きいため、ソイルセメント改良体３２の列数を多く（図は５列）する。又は、隣の倒壊防止壁１４との間の間隔Ｄを狭くして、倒壊防止壁１４が土留壁１２を支える力を強くする。

一方、図３、図４に示すように、地山側１６と掘削面側１８の高低差Ｈが小さいときは、地山側１６から加えられる土圧Ｐも小さいため、倒壊防止壁１４の列数を少なく（図は２列）する。又は、隣の倒壊防止壁１４との間の間隔Ｄを広くして、倒壊防止壁１４が土留壁１２を支える力を弱くする。
このように、倒壊防止壁１４の構成を変更することで、容易に、ソイルセメント改良体１０に山留壁として必要な強度を付与できる。

また、土留壁１２と倒壊防止壁１４は、同じソイルセメント改良体３２で構築されており、いずれも同じ作業で構築でき、作業効率がよい。また、土留壁１２は、倒壊防止壁１４で支えられているため、別途、倒壊防止用としての腹起こし材を取り付ける工程が不要となる。

更に、従来のようにＨ型鋼等の芯材を必要とせず構成が簡単であることから、工期の短縮や施工コストの低減ができる。

ここで、ソイルセメント改良体３２の施工方法の一例について説明する。
シングルソイルセメント柱列工法は、図５（Ａ）に示すように、クローラ杭打機５４を用いて、先ず、オーガマシン５６でオーガロッド５８を回転させながら地盤６０を穿孔する（ａ）。このとき、セメントミルクを注入しながら、セメントミルクと地盤の土砂を混合させながら所定の深さまで掘り下げる（ｂ）。所定の深さに到達後は、引き続き、セメントミルクを注入しながら、セメントミルクと土砂を混合させながらオーガロッド５８を引き抜く（ｃ）。これで、ソイルセメント改良体３２の柱体６６の加工が終了する。

続いて、図５（Ｂ）に示すように、連続した柱列とするため、１本目の柱体６６と所定の距離だけ離れた位置に２本目の柱体６８を、同じ要領で加工する。そして、１本目と２本目のセメントが固まらないタイミングで、１本目と２本目の間に３本目の柱体７０を加工する（ｄ）。このとき、１本目の柱体６６、２本目の柱体６８及び３本目の柱体７０を、周壁でオーバーラップさせて一体化させることで、連続した壁体が形成される。

なお、図６（Ａ）に示すように、多軸ソイルオーガマシン６２を用いれば、複数のオーガロッド６４を、同時に回転させながら穿孔、引抜きの作業ができる（ａ）（ｂ）（ｃ）。
これにより、図６（Ｂ）に示すように、１回の穿孔、引き抜きの工程で、複数個（図では３個）の柱列７２を同時に形成することができる。

（第２の実施の形態）
図７に示すように、第２の実施の形態の係るソイルセメントコラム山留壁２０は、隣り合う２つの倒壊防止壁１４Ａ、１４Ｂと、これらの倒壊防止壁１４Ａ、１４Ｂに挟まれた土留壁１２Ｃで、地山側１６に三角形Ｓを形成している。

三角形Ｓを形成する倒壊防止壁１４Ａ、１４Ｂ、及び土留壁１２Ｃの端部は、３つの角部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３でそれぞれ接合され、閉じた三角形となっている。このように、倒壊防止壁１４Ａ、１４Ｂ、及び土留壁１２Ｃで、地山側１６にトラス構造を形成することで、ソイルセメントコラム山留壁２０が地山側１６から受ける、土圧Ｐに対する耐力が強くなる。
その他の内容は第１の実施の形態と同じであり、説明は省略する。

（第３の実施の形態）
図８に示すように、第３の実施の形態の係るソイルセメントコラム山留壁４０は、液状化層の地盤３４に、建物３０が建てられている。

建物３０は、地盤３４を深さＨまで掘削して建てられている。建物３０の周囲には、第１の実施の形態で説明したソイルセメントコラム山留壁１０が構築され、地盤３４の崩壊を防止している。また、土留壁１２に囲まれた領域の内部には支持壁２２が設けられ、建物３０を支持すると共に、地盤３４の液状化を防止している。

支持壁２２は、第１の実施の形態で説明したソイルセメント改良体３２で形成されている。支持壁２２は、建物３０の基礎２８の下部に設けられ、支持壁２２の頭部２２Ｈは基礎２８の底面と接合されている。

具体的には、図９に示すように、頭部２２Ｈと基礎部１４の接合構造は、基礎部２８に深さ寸法Ｈで埋め込まれた頭部２２Ｈの両側面を、基礎部２８のコンクリート２７で両側から接合している。このとき、支持壁２２の頂部２２Ｓで、基礎部２８の基礎梁３８を支持している。
これにより、支持壁２２と基礎部１４の接合強度を強くできる。

このような接合構造とすることにより、支持壁２２と基礎部１４の接合部の長さ、又は支持壁２２の埋め込み深さ２２Ｈの少なくとも１つを変更することで、支持壁２２と基礎部１４の接合強度の調節が可能となる。この結果、支持壁２２の断面積や杭２６の断面積の最適化が図れ、施工コストの低減につながる。

また、支持壁２２は、柱状のソイルセメント改良体３２で、液状化層３４の底面まで到達する深さに形成されている。支持壁２２の外周部は土留壁１２に沿って構築され、内部は、平面視において格子状に配置されている。

格子で囲まれた内部には、建物３０の沈下を抑制する杭２６が設けられている。杭２６の先端は液状化層３４の下の不透水層３６に埋め込まれ、杭２６の頭部は、建物３０の基礎部２８の底面に接合されている。

これにより、支持壁２２の外周部が土留壁１２を掘削面１８側から支えるので、地山１６側から受ける土圧Ｐに対する耐力を強くできる。
また、格子状とされた支持壁２２が格子内部の液状化層３４の液状化を防止する。液状化層３４の液状化が防止されることで、杭２６と液状化層３４の間の摩擦力を維持でき、建物３０の沈下が継続して抑制される。

更に、支持壁２２、土留壁１２、及び倒壊防止壁１４が、全て同じソイルセメント改良体３２で形成されている。これにより、基礎工事の作業工程の数が減らせ、施工コストが低減できる。
その他の内容は第１の実施の形態と同じであり、説明は省略する。

（第４の実施の形態）
図１０に示すように、第４の実施の形態の係るソイルセメントコラム山留壁４０は、倒壊防止壁１４の上に擁壁４２が構築されている。
擁壁４２は、倒壊防止壁１４の頂面に構築されて地盤３４の崩壊を防止している。

これにより、倒壊防止壁１４の高さ寸法を、擁壁４２が負担する高さＨ分だけ低く押さえることができ、倒壊防止壁１４に要求される強度が低減される。また、擁壁４２の重量が、倒壊防止壁１４に下向きの力を作用させ、土留壁１２の耐力が向上する。
その他の内容は第１の実施の形態と同じであり、説明は省略する。

（第５の実施の形態）
図１１に示すように、第５の実施の形態に係るソイルセメントコラム山留壁５０は、例えばポリプロピレンやスチールファイバーなどの、セメントの引張強度を高めるファイバー材５２が、ソイルセメント改良体３２に混入されている。

ファイバー材５２をセメントに混入することで、ソイルセメント改良体３２の引張強度を高めることができ、この結果、ソイルセメント改良体３２で構築される土留壁１２、倒壊防止壁１４の耐力をそれぞれ高めることができる。
その他の内容は第１の実施の形態と同じであり、説明は省略する。
なお、本実施の形態は、第１の実施の形態に限定されることはなく、第２の実施の形態〜第４の実施の形態で使用するソイルセメント改良体３２に適用してもよい。

１０ソイルセメントコラム山留壁
１２土留壁
１４倒壊防止壁
１６地山
２２支持壁
２２Ｓ凹凸部
２８基礎部
３０建物（構造物）
３２ソイルセメントコラム改良体
４２擁壁

Claims

地中に連続して構築されたソイルセメント改良体で壁状に形成された土留壁と、
前記土留壁と一体化され、地山側に壁状に延設されたソイルセメント改良体の倒壊防止壁と、
前記土留壁に囲まれた領域に、ソイルセメント改良体で平面視が格子状に構築され、前記土留壁に沿って形成された外周部と前記土留壁が一体化され、頭部が構造物の基礎部を直接支持する支持壁と、
を有するソイルセメントコラム山留壁。
地中に連続して柱体が構築された壁状のソイルセメント改良体で構成された土留壁と、
前記土留壁と一体化され、地山側に延設した壁状のソイルセメント改良体の倒壊防止壁と、を有し、
平面視において、隣り合う２つの前記倒壊防止壁と前記土留壁で、前記地山を三角形状に取り囲んだソイルセメントコラム山留壁。
前記支持壁の頭部は前記基礎部に埋め込まれている請求項１に記載のソイルセメントコラム山留壁。
前記倒壊防止壁及び前記土留壁の頂面に擁壁を構築した請求項１〜３のいずれか１項に記載のソイルセメントコラム山留壁。
前記ソイルセメント改良体に、引張強度を高めるファイバー材を混入させた請求項１〜４のいずれか１項に記載のソイルセメントコラム山留壁。