JP6034121B2 - 地中構造体の施工方法 - Google Patents
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Description
本発明は、汚染土壌が存在する地盤に山留め壁等の地中構造体を構築する地中構造体の施工方法に関する。
建設工事において地盤掘削を行う場合、一般に、ソイルセメント、オーガー併用鋼矢板、親杭横矢板等により地盤掘削前に山留め壁を構築して、地盤の崩壊を防止する。例えば、特許文献１には、チェーン式カッターにより掘削された一定幅の溝に固化材を注入し、この固化材を溝内の土砂と混合して山留め壁（ソイルセメント壁）を構築する地中連続壁の施工方法が開示されている。
しかし、汚染土壌が存在する地盤において、これらの山留め壁等の地中構造体の施工を行うと、汚染されていない地盤の深部まで汚染が拡散したり、汚染土壌を含んだ地中構造体が形成されたりする（例えば、ソイルセメント壁の施工においては、セメントスラリーに汚染土壌が混入された状態で固化されて、汚染土壌を含んだソイルセメント壁が形成される）ことが懸念される。
本発明は係る事実を考慮し、汚染土壌が存在する地盤において、汚染土壌を周囲に拡散させることなく、汚染土壌を含まない地中構造体を形成することを課題とする。
第１態様の発明は、汚染土壌中に区画部材を建て込み、該区画部材によって区画された区画領域内の汚染土壌を排土する工程と、前記区画領域内に清浄土を埋め戻して地中構造体の施工箇所及び該施工箇所の周囲を前記清浄土に置き換える工程と、前記清浄土中に前記地中構造体を構築する工程と、を有する地中構造体の施工方法である。
第１態様の発明では、汚染土壌と置き換えた清浄土中に地中構造体を構築するので、汚染土壌が存在する地盤において、汚染土壌を周囲に拡散させることなく、汚染土壌を含まない地中構造体を形成することができる。
第２態様の発明は、第１態様の地中構造体の施工方法において、前記区画部材は、汚染土壌へ圧入されるケーシングである。
第２態様の発明では、区画部材をケーシングとすることによって、地盤中の深い深度に汚染土壌が存在する場合においても、汚染土壌を清浄土に置き換えることができる。また、汚染土壌が崩れやすい土質である場合においても、汚染土壌を清浄土に置き換えることができる。さらに、汚染土壌中に存在する石、岩等の地中障害物を、汚染土壌を清浄土に置き換える工程中において撤去することができる。
第３態様の発明は、第１又は第２態様の地中構造体の施工方法において、前記区画領域内に埋め戻す前記清浄土に固化材が添加されている。
第３態様の発明では、汚染土壌と置き換えた清浄土が地中構造体を施工するときに崩壊して、この清浄土の周囲に存在する汚染土壌が地中構造体を形成する領域内へ流れ込まないようにすることができる。
本発明は上記構成としたので、汚染土壌が存在する地盤において、汚染土壌を周囲に拡散させることなく、汚染土壌を含まない地中構造体を形成することができる。
図を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。まず、本発明の実施形態に係る地中構造体の施工方法について説明する。
ここでは、図１（ａ）に示すように、汚染土壌１０が存在する地盤１２において、ソイルセメントにより形成された地中構造体としての山留め壁１４（図５（ａ）を参照のこと）を構築する地中構造体の施工方法の一例を示す。なお、図１（ａ）〜（ｄ）、図２（ａ）〜（ｄ）、図３（ａ）〜（ｄ）、図４（ａ）、（ｂ）、及び図５（ａ）、（ｂ）中の上には、施工状況の側面図が示され、下には、この側面図において地上面から下方を見た平面図が示されている。
地中構造体の施工方法は、第１排土工程、清浄土置換工程、区画部材引抜工程、第２排土工程、地下構造体構築工程、及び第３排土工程を有して構成されている。
まず、第１排土工程では、図１（ａ）に示すように、汚染土壌１０の上にケーシング全旋回掘削機（以下、「ＣＤ機１６」）とする）をセットし、図１（ｂ）に示すように、汚染土壌１０中に区画部材としての円筒状のケーシング１８を圧入して建て込む。そして、クローラクレーン２０により吊り下げられたハンマーグラブ２２を用いて、区画部材によって区画された区画領域内（本実施形態では、ケーシング１８内）の汚染土壌１０及び地盤１２を掘削して排土する。図１（ｃ）に示すように、ケーシング１８は、汚染土壌１０の深度以下の位置（例えば、汚染土壌１０の深度に５００ｍｍ程度の余掘り深さを足した深さ）まで複数段建て込み、この深さまでのケーシング１８内の汚染土壌１０及び地盤１２を掘削して排土する。
次に、清浄土置換工程では、図１（ｄ）に示すように、バックホー２６により区画部材内（本実施形態では、ケーシング１８内）に清浄土２４を埋め戻して、ケーシング１８内を清浄土２４に置き換える。
ケーシング１８内に埋め戻す清浄土２４には、固化材としてのセメント系固化材が添加されている。固化材及びこの固化材の添加量は、埋め戻した清浄土２４内に地中構造体としての山留め壁１４を施工することが可能であり、且つこの山留め壁１４の施工時において、埋め戻された清浄土２４中に形成する削孔壁が崩壊しない強度を有するように、清浄土２４を固化できるものであればよい。例えば、固化材をセメント系固化材とした場合、添加量は、５０ｋｇ／ｍ３以上、１５０ｋｇ／ｍ３以下（＝清浄土１ｍ３に対してセメント固化材５０ｋｇ以上、１５０ｋｇ以下）とすることができる。
次に、区画部材引抜工程では、図２（ａ）に示すように、汚染土壌１０中に建て込んだケーシング１８を全て引き抜く。
次に、第２排土工程では、図２（ｂ）に示すように、ＣＤ機１６を横方向へ移動して（矢印２８）再び汚染土壌１０の上にセットし、図２（ｃ）に示すように、図２（ａ）において埋め戻された清浄土２４に区画部材としてのケーシング１８をラップさせて、汚染土壌１０中に建て込む。そして、クローラクレーン２０により吊り下げられたハンマーグラブ２２を用いて、区画部材によって区画された区画領域内（本実施形態では、ケーシング１８内）の汚染土壌１０、地盤１２、及び清浄土２４（ケーシング１８をラップさせて取り込んだ部分の清浄土２４）を掘削して排土する。図２（ｄ）に示すように、ケーシング１８は、汚染土壌１０の深度以下の位置（例えば、汚染土壌１０の深度に５００ｍｍ程度の余掘り深さを足した深さ）まで複数段建て込み、この深さまでのケーシング１８内の汚染土壌１０、地盤１２、及び清浄土２４を掘削して排土する。
次に、新たに建て込んだケーシング１８に対して、図３（ａ）に示す清浄土置換工程、図３（ｂ）に示す区画部材引抜工程を行う。後は、図３（ｃ）に示す第２排土工程、清浄土置換工程、及び区画部材引抜工程を必要回数だけ繰り返して、図３（ｄ）に示すように、後に説明する山留め壁１４の施工箇所と、この施工箇所の周囲とを合わせた領域のみを清浄土２４に置き換える。以下、埋め戻された清浄土２４によって形成された壁を清浄土壁３０とする。
次に、地下構造体構築工程では、所定の強度になるまで清浄土壁３０を養生した後、図４（ａ）、（ｂ）、図５（ａ）、及び図５（ａ）の領域３２を拡大した図６に示すように、清浄土壁３０中に山留め壁１４を構築する。図４（ａ）、（ｂ）、及び図５（ａ）には、ソイルセメントにより形成される山留め壁１４を、所謂、ＳＭＷ（Soil Mixing Wall ）工法によって構築している例が示されている。
図４（ａ）には、多軸混練オーガー機３４を地上にセットした状況が示され、図４（ｂ）には、多軸混練オーガー機３４を用いてソイルセメント壁（山留め壁１４）を施工している状況が示され、図５（ａ）には、清浄土壁３０中にソイルセメント壁（山留め壁１４）が構築された状況が示されている。山留め壁１４中には、芯材となる鋼矢板３６が所定の間隔で埋設されている。
山留め壁１４は、山留め壁１４として機能させるために必要な深さまで構築する。山留め壁１４の施工箇所、及びこの施工箇所の周囲は、清浄土２４に置き換えられているので、山留め壁１４は必要とする深さまで構築することができる。
図６に示すように、ラップさせた円柱列によって清浄土壁３０及び山留め壁１４を構成した場合、清浄土壁３０及び山留め壁１４の円柱列の配置ピッチを、例えば次のように設定すればよい。
山留め壁１４の円柱の直径をＤ、この山留め壁１４の施工誤差をｄ、山留め壁１４の外周面から清浄土壁３０の外周面までの最小かぶり厚さをｔとすると、清浄土２４の円柱のラップしている部分の厚さＴは、（ｄ＋ｔ）＋Ｄ＋（ｄ＋ｔ）となる。最小かぶり厚さｔは、山留め壁１４の施工において、清浄土壁３０中に形成する削孔壁が崩壊して、この清浄土壁３０の周囲に存在する汚染土壌１０が山留め壁１４を形成する領域内へ流れ込まない厚さを意味する。
よって、厚さＴが（ｄ＋ｔ）＋Ｄ＋（ｄ＋ｔ）となるように、清浄土壁３０の円柱の直径、及び清浄土壁３０の円柱列の配置ピッチを幾何的に解いて設定すればよい。具体的には、Ｄ＝６５０ｍｍ、ｄ＝５０ｍｍ、ｔ＝１５０ｍｍとすると、Ｔ＝１０５０ｍｍとなるので、清浄土壁３０の円柱の直径を２０００ｍｍとした場合には、清浄土壁３０の円柱列の配置ピッチを略１７００ｍｍとすればよく、清浄土壁３０の円柱の直径を１２００ｍｍとした場合には、清浄土壁３０の円柱列の配置ピッチを略５５０ｍｍとすればよい。
次に、第３排土工程では、図５（ｂ）に示すように、構築した山留め壁１４に囲まれた汚染土壌１０を掘削して排土する。また、汚染土壌１０の排土により形成された底面３８（地盤１２）の掘削工事を必要に応じて行う。
次に、本発明の実施形態に係る地中構造体の施工方法の作用と効果について説明する。
本実施形態の地中構造体の施工方法では、図４（ｂ）及び図５（ａ）に示すように、汚染土壌１０と置き換えた清浄土２４中に山留め壁１４（本実施形態では、ソイルセメント壁）を構築するので、汚染土壌１０が存在する地盤１２において、汚染土壌１０を周囲に拡散させることなく、汚染土壌１０を含まない山留め壁１４を形成することができる。
また、従来は汚染土壌対策と山留めの為に山留め壁の施工を２回行っていたが、本実施形態の地中構造体の施工方法では、山留め壁の施工を１回行うだけでよい。よって、施工効率を向上させることができ、工期の短縮や工事コストの低減が期待できる。
さらに、本実施形態の地中構造体の施工方法では、図１（ｄ）及び図３（ａ）に示すように、区画部材をケーシング１８とすることによって、地盤１２中の深い深度に汚染土壌１０が存在する場合においても、汚染土壌１０を清浄土２４に置き換えることができる。また、汚染土壌１０が崩れやすい土質である場合においても、汚染土壌１０を清浄土２４に置き換えることができる。さらに、汚染土壌１０中に存在する石、岩等の地中障害物を、汚染土壌１０を清浄土２４に置き換える工程中において撤去することができる。
また、本実施形態の地中構造体の施工方法では、ケーシング１８内に埋め戻す清浄土２４に、固化材としてのセメント系固化材を添加しているので、山留め壁１４を施工するときに清浄土壁３０が崩壊して、この清浄土壁３０の周囲に存在する汚染土壌１０が山留め壁１４を形成する領域内へ流れ込まないようにすることができる。また、ケーシング１８内に埋め戻す清浄土２４に、固化材としてのセメント系固化材を添加することにより、清浄土壁３０の強度を高くすることができるので、最小かぶり厚さｔを小さくすることができる。
さらに、本実施形態の地中構造体の施工方法では、山留め壁１４をソイルセメント壁とすることによって、止水性を有する山留め壁１４を構築することができ、また、深い深度まで山留め壁１４を構築することができる。
以上、本発明の実施形態について説明した。
なお、本実施形態では、地中構造体をソイルセメントによって形成された山留め壁１４とした例を示したが、本実施形態の地中構造体の施工方法は、地中に埋設されるさまざまな構造体に適用可能であり、例えば、オーガー併用鋼矢板、親杭横矢板等の山留め壁や、格子状地盤改良体を地中構造体としてもよい。
また、本実施形態では、図５（ｂ）に示すように、地中構造体の施工方法において、構築した山留め壁１４に囲まれた汚染土壌１０を掘削して排土する第３排土工程を行う例を示したが、この工程を行わず（汚染土壌１０を除去せず）に、山留め壁１４により囲んだ状態で汚染土壌１０を封じ込めても良い。
さらに、本実施形態では、汚染土壌１０の深度以下の位置までケーシング１８を複数段建て込み、この深さまでのケーシング１８内の汚染土壌１０、地盤１２、及び清浄土２４を掘削して排土する例を示したが、汚染土壌１０の深度よりも深い位置の地盤１２中に地中障害物がある場合には、その深度まで地盤１２を掘削して地中障害物を除去してもよい。
また、本実施形態では、区画部材をケーシングとした例を示したが、汚染土壌中に建て込んで汚染土壌を取り囲んで区画できるものであればよい。
さらに、汚染地下水が存在する環境で本実施形態の地中構造体の施工方法を行う際には、例えば以下の（ａ）〜（ｄ）に記載した方法を用いたり、これらの方法を組み合わせて用いたりすれば、汚染地下水の影響を受けることなく地下構造体を構築することができる。
（ａ）ポンプ等の汲み上げ設備を用いて地下水位を下げて、清浄土壁３０が構築される領域へ汚染地下水が流れ込まないようにする。清浄土２４の埋め戻しを行っている箇所の近傍の地下水位のみを下げるようにすれば、汲み上げ設備をそれほど大規模にしなくてもよいので、施工コストを抑えることができる。
（ｂ）図７の平面図に示すように、清浄土壁３０が構築される領域４０の外周面から少し距離をおいた外側の位置に複数の井戸４２を掘り、この井戸４２から汚染地下水を汲み上げ続けて、領域４０の外周面付近から外側へ向かう地下水流４４を生じさせる。これにより、領域４０へ汚染地下水が流れ込まないようにする。
（ｃ）ゼオライト、マグネシウム系不溶化材等の吸着材を清浄土２４に添加させて、汚染地下水の汚染物質をこの吸着材に付着させる。これにより、図８の平面図に示すように、清浄土壁３０の外周部４６の層で汚染物質の進入を阻止し、清浄土壁３０の中間部４８及び内周部５０に山留め壁１４を構築することができる。
（ｄ）図９の平面図に示すように、清浄土壁３０の外周面を覆うように止水性を有するシート材５２を敷設することにより、清浄土壁３０を汚染地下水の止水壁にすることができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
１０ 汚染土壌
１４ 山留め壁（地中構造体）
１８ ケーシング（区画部材）
２４ 清浄土
１４ 山留め壁（地中構造体）
１８ ケーシング（区画部材）
２４ 清浄土
Claims (4)
- 汚染土壌中に区画部材を建て込み、該区画部材によって区画された区画領域内の汚染土壌を排土する工程と、
前記区画領域内に清浄土を埋め戻して地中構造体の施工箇所及び該施工箇所の周囲を前記清浄土に置き換える工程と、
前記区画部材を引き抜いた後に、前記清浄土中に前記地中構造体を構築する工程と、
を有する地中構造体の施工方法。 - 汚染土壌中に区画部材を建て込み、該区画部材によって区画された区画領域内の汚染土壌を排土する第１工程と、
前記区画領域内に清浄土を埋め戻して前記清浄土に置き換える第２工程と、
前記区画部材を引く抜く第３工程と、
前記第１工程、前記第２工程、及び前記第３工程を繰り返すことにより、置き換えられた前記清浄土同士をラップさせて清浄土壁を形成する第４工程と、
前記清浄土壁中に地中構造体を構築する第５工程と、
を有する地中構造体の施工方法。 - 前記区画部材は、前記汚染土壌へ圧入されるケーシングである請求項１又は２に記載の地中構造体の施工方法。
- 前記区画領域内に埋め戻す前記清浄土に固化材が添加されている請求項１〜３の何れか１項に記載の地中構造体の施工方法。
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