JP6045951B2

JP6045951B2 - 土留め構造の構築方法及び土留め構造

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Publication number: JP6045951B2
Application number: JP2013058031A
Authority: JP
Inventors: 勇登土居; 昇小池; 学薦田
Original assignee: Penta Ocean Construction Co Ltd
Current assignee: Penta Ocean Construction Co Ltd
Priority date: 2013-03-21
Filing date: 2013-03-21
Publication date: 2016-12-14
Anticipated expiration: 2033-03-21
Also published as: JP2014181531A

Description

本発明は、円形立坑の土留め構造及びその構築方法に関する。

地盤を掘削する際に、土留め壁の変形を抑制するために地盤改良を行う工法が知られている。特許文献１には、土留め壁に平行な部分と直交する部分とで成るＴ字型形状の改良体を形成することにより、土留め壁が変形すること（掘削領域側に崩れてくること）を防止する技術が記載されている。

特開２０１２−１７５８４号公報

ところで、円形立坑の土留め構造を構築する際には、土留め壁の内側にある地盤に対してこのような地盤改良を行う場合がある。しかし、従来は、土留め壁の内側にある地盤の円形断面全体に地盤改良を行っていたため、地盤改良を行うための工期や工費がかさんでしまうという問題があった。

そこで、本発明は、土留め構造の構築において、地盤改良を行うための工期や工費を削減することを目的とする。

本発明は、地盤中にリング状の土留め壁を形成する土留め壁形成工程と、前記土留め壁の内壁に面するリング状の断面形状をしたリング状地盤に対して地盤改良を行う一方、当該リング状地盤の内側にある地盤に対しては、地盤改良を行わないか、又は、当該リング状地盤に対する地盤改良の強度よりも弱い地盤改良を行う地盤改良工程とを備える土留め構造の構築方法を提供する。

また、前記地盤改良工程において、複数の地中深度にて前記地盤改良を行うようにしてもよい。これにより、土留め壁を支える複数の地中梁が形成されるため、土留め構造全体の強度を高めることができる。

また、前記地盤改良工程において、前記複数の地中深度のうち掘削床付面以深では、前記リング状地盤の内側の地盤に対しては、当該リング状地盤に対する地盤改良の強度よりも弱い地盤改良を行い、前記複数の地中深度のうち前記掘削床付面より浅い地中深度では、前記リング状の地盤の内側の地盤に対しては地盤改良を行わないようにしてもよい。これにより、掘削床付面以深の地盤については、その断面全体に地盤改良が行われるため、地盤条件等により、掘削床付面以深からの地下水の浸入リスクがある場合には、掘削床付面からの地下水の浸入を防ぐことができる。

また、本発明は、地盤中に形成されるリング状の土留め壁と、前記土留め壁の内壁に面するリング状の断面形状をしたリング状地盤改良体とを備え、前記リング状地盤改良体の内側の地盤に対しては、地盤改良が行われていないか、又は、当該リング状地盤改良体に対して行われた地盤改良の強度よりも弱い地盤改良が行われている土留め構造を提供する。

本発明によれば、土留め構造の構築において、地盤改良を行うための工期や工費を削減することができる。

本実施形態による円形立坑の土留め構造の構築手順を示すフロー図である。土留め壁の平面図である。土留め壁のＡ−Ａ断面図である。地盤改良工程を説明するためのＡ−Ａ断面図である。地盤改良体を示すＢ−Ｂ断面図である。リング状支保工取付工程を説明するためのＡ−Ａ断面図である。リング状支保工を示す平面図である。アーチ効果を説明するための地盤改良体のＢ−Ｂ断面図である。変形例１による地盤改良体を示すＡ−Ａ断面図である。変形例１による地盤改良体を示すＢ−Ｂ断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。図１は、本実施形態による円形立坑の土留め構造の構築手順を示すフロー図である。図１に示すように、本実施形態による土留め構造は、土留め壁１を形成し（ステップＳ１：土留め壁形成工程）、土留め壁１を支えるために、土留め壁１によって囲まれた地盤Ｇ（以下、土留め壁１の内側の地盤Ｇという）に対して地盤改良を行った後（ステップＳ２：地盤改良工程）、土留め壁１の内側の地盤Ｇを掘削しながら、土留め壁１を支えるリング状支保工を取り付ける（ステップＳ３：リング状支保工取付工程）という手順で構築される。以下、各工程について詳細に説明する。

（１）土留め壁形成工程
図２は、土留め壁１を上方から見たときの平面図である。図３は、土留め壁１のＡ−Ａ断面図である。この土留め壁形成工程では、例えば柱列式地中連続壁工法によって地中に円筒状の土留め壁１が形成される。具体的には、例えば削孔混練機によって、地盤Ｇ中に深度Ｄ２以上の深さの孔を掘削し、その孔にセメントミルクなどの注入液を注入しながら混同・攪拌し、注入液が固化する前に、Ｈ形鋼などの土留め杭２を所定の間隔で建て込むことによって、土留め壁１が形成される。この土留め杭２は、図２に示すように、上から見たときに輪のような形状、つまりリング状に配置される。

（２）地盤改良工程
図４は、地盤改良工程を説明するためのＡ−Ａ断面図である。図５は、地盤改良工程により形成される地盤改良体３を示すＢ−Ｂ断面図である。この地盤改良工程では、例えば高圧噴射撹拌工法によって土留め壁１の内側にある地盤Ｇに対して深度Ｄ１及びＤ２の各位置で地盤改良が行われる。このとき、土留め壁１の内側にある地盤Ｇのうち、土留め壁１の内壁に面するリング状の部分にだけ地盤改良が行われる。

具体的には、まず図４（ａ）に示すように、地盤改良機１０の注入管１１を深度Ｄ２まで貫入し、この注入管１１から高圧水を噴射することによって地盤Ｇを切削し、固化材を充填して固化させることにより、所定の厚さ（例えば、１ｍ〜１．５ｍ）の地盤改良体３を形成する。この地盤改良体３は、図５に示すように、隣り合う地盤改良体３が互いに接し又はその一部が互いに重なるように、土留め壁１の内壁に沿って複数形成される。これにより、土留め壁１の内壁に面するリング状部分Ｐ１に地盤改良が行われる。このリング状部分Ｐ１は、土留め壁１の内側にある地盤Ｇのうちリング状の断面形状をした部分であり、本発明に係るリング状地盤の一例である。なお、図５では、リング状部分Ｐ１の中空部分の断面形状及び円周形状は真円ではないが、おおよそ輪のような形状になっているため、ここでは、このような形状も「リング状」という表現の意味に含まれるものとする。一方、リング状部分Ｐ１の内側にある地盤である中心部分Ｐ２については、地盤改良は行わない。これにより、深度Ｄ２の位置に、上下方向に扁平な円筒状の地盤改良体３が形成される。この地盤改良体３は、リング状の断面形状をした地盤改良体３であり、本発明に係るリング状地盤改良体の一例である。

深度Ｄ２と深度Ｄ１の間は地盤改良を行わず、図４（ｂ）に示すように、深度Ｄ１において再び上述と同様に地盤改良を行う。これにより、図４（ｃ）に示すように、深度Ｄ１及びＤ２の位置に、上下方向に扁平な円筒状の地盤改良体３が形成される。この地盤改良体３は、土留め壁１を支える先行地中梁としての役割を果たす。

（３）リング状支保工取付工程
図６は、リング状支保工取付工程を説明するためのＡ−Ａ断面図である。図７は、土留め壁１に取り付けられたリング状支保工５を示す平面図である。このリング状支保工取付工程では、土留め壁１の内側を地表面から掘削しながら、深度ｄ１からｄ６の各位置で土留め壁１の内壁にリング状支保工５の取り付けが行われる。

具体的には、まず図６（ａ）に示すように、土留め壁１の内側を立坑掘削機によって深度ｄ１まで掘削する。続いて、深度ｄ１の位置で土留め壁１の内壁にリング状支保工５を取り付ける。このリング状支保工５は、図７に示すように、土留め壁１を内側から突っ張って支えるリング状の補強部材であり、例えば鋼材やコンクリートで構成されている。この作業を繰り返すことにより、深度ｄ１からｄ６の各位置で土留め壁１の内壁にリング状支保工５が取り付けられる。また、この掘削の過程で、深度Ｄ１の位置に形成された地盤改良体３も破壊して除去する。さらに掘削作業を行って深度ｄ７に到達すると、深度Ｄ２の位置に形成された地盤改良体３は除去せず、その上にコンクリートなどの底版６を打設する。

このような工程により、円形立坑が構築される。この円形立坑は、例えばシールド工法で用いられるシールドマシン発進用の発進立坑、シールドマシン到達用の到達立坑の他、工法や用途に限らず、円形状の立坑として用いられる。

次に、地盤改良体３の設計について説明する。本実施形態では、リング状の断面形状をした地盤改良体３が形成されるため、アーチ効果を考慮した設計が行われる。例えば、地盤改良体３の応力度照査では、アーチ効果を考慮して地盤改良体３の断面力を算出し、算出した断面力に基づいて地盤改良体３に生じる応力度が許容応力度以下であることが照査される。

図８は、アーチ効果を説明するための地盤改良体３のＢ−Ｂ断面図である。なお、図８では、説明の便宜上、土留め壁１の図示を省略している。地盤改良体３の或る位置に対し地盤Ｇから外力Ｆが加えられた場合、この外力Ｆは、地盤改良体３の内部で圧縮力ｆ１及び圧縮力ｆ２に変換され、円周方向に分散して伝達される（アーチ効果）。このとき、リング状地盤改良体の各位置においては、これらの圧縮力を互いに支えあうことになり、結果として、より大きな外力Ｆに耐えることが可能となる。このように、地盤改良体３はアーチ効果を発揮するため、外力Ｆに対する変形の度合いが小さく、つまり外力Ｆに対する剛性が高くなる。

本実施形態によれば、土留め壁１の内側にある地盤Ｇの円形断面のうちリング状部分Ｐ１にだけ地盤改良を行うため、円形断面全体に地盤改良を行う場合に比べて、地盤改良体３の施工本数を減らすことができるとともに、地盤改良体３の除去作業も容易になる。これにより、地盤改良及び地盤改良体３の除去を行うための工期や工費を削減することができる。また、本実施形態によれば、複数の地中深度で地盤改良を行うことにより、土留め壁１が複数の地盤改良体３で支えられるため、土留め構造全体の強度を高めることができる。

（変形例）
本発明は上述した実施形態に限定されず、次のような変形が可能である。また、以下の変形例を相互に組み合わせてもよい。
（変形例１）
実施形態では、深度Ｄ１及びＤ２のいずれの位置においても、地盤Ｇの円形断面のうちリング状部分Ｐ１にだけ地盤改良を行い、中心部分Ｐ２については地盤改良を行っていなかったが、掘削床付面Ｓ以深である深度Ｄ２に位置する地盤Ｇについては、リング状部分Ｐ１だけでなく中心部分Ｐ２にも地盤改良を行ってもよい。この掘削床付面Ｓとは、底版６の下面に接する掘削底面をいう。ただし、この場合には、中心部分Ｐ２の方がリング状部分Ｐ１より強度が低くなるように、地盤改良を行う。

図９は、変形例１による地盤改良体４を示すＡ−Ａ断面図である。図１０は、変形例１による地盤改良体４を示すＢ−Ｂ断面図である。この変形例では、図１０に示すように、土留め壁１の内側にある地盤Ｇの円形断面全体にわたって地盤改良を行う。ただし、図９に示すように、リング状部分Ｐ１については改良厚さ（深さ）が所定の厚さであるＴ１になるように地盤改良を行う一方、中心部分Ｐ２については改良厚さがＴ１より小さいＴ２になるように地盤改良を行う。これにより、地表面側の端部が閉口する上下方向に扁平な円筒状の地盤改良体４が形成される。この地盤改良体４の中心部分Ｐ２の厚さ（高さ）Ｔ２は、リング状部分Ｐ１の厚さＴ１より少ない。

この変形例によれば、掘削床付面Ｓ以深である深度Ｄ２に位置する地盤Ｇについては円形断面全体にわたって地盤改良が行われるため、地盤Ｇ中の地下水が中心部分Ｐ２を通って円形立坑の内部に侵入するのを防ぐことができる。

なお、図９に示す例では、地盤改良体４は、地表面側の端部が閉口する円筒状の形状をしていたが、地中側の端部が閉口する円筒状の形状をしていてもよいし、円筒の両方の端部は開口しており、内部に円形の仕切りがあるような形状をしていてもよい。つまり、中心部分Ｐ２の地盤改良体４は、リング状部分Ｐ１の内側であれば、図９に示す位置以外の位置に形成されてもよい。また、地盤改良の強度を変える方法は、改良厚さを変える方法に限らず、例えば固化材の材料を変えることによって地盤改良の強度を変えてもよい。

また、図９に示す例では、掘削床付面Ｓより浅い深度に位置する地盤Ｇについては、実施形態で説明したように、リング状部分Ｐ１にだけ地盤改良を行い、中心部分Ｐ２については地盤改良を行っていなかったが、掘削床付面Ｓより浅い深度に位置する地盤Ｇについても、この変形例で説明したように、リング状部分Ｐ１については改良厚さが所定の厚さであるＴ１になるように地盤改良を行い、中心部分Ｐ２については改良厚さがＴ１より小さいＴ２になるように地盤改良を行ってもよい。このようにすれば、地盤改良体４の強度が増すとともに、地盤改良体４の中心部分Ｐ２は薄いため、掘削時に地盤改良体４を除去する手間が少なくて済む。

（変形例２）
実施形態では、深度Ｄ１と深度Ｄ２の２箇所で地盤改良を行っていたが、円形立坑の深さや地盤Ｇの状況によっては、掘削床付面Ｓより浅い位置において先行地中梁としての役割を果たす地盤改良の箇所を増やしてもよい。

（変形例３）
実施形態では、柱列式地中連続壁工法によって土留め壁１を形成していたが、土留め壁１を形成する工法は柱列式地中連続壁工法に限らず、例えば親杭横矢板土留め壁工法、鋼矢板土留め壁工法、鋼管矢板土留め壁工法、地下連続壁工法、泥水固化壁工法、ソイルセメント壁工法、深礎工法、井筒工法など、その他の工法が用いられてもよい。また、実施形態では、高圧噴射撹拌工法によって地盤改良を行っていたが、高圧噴射撹拌工法以外の化学的改良工法、又は物理的改良工法によって地盤改良を行ってもよい。

１土留め壁、２土留め杭、３，４地盤改良体、５リング状支保工、６底版、Ｐ１リング状部分、Ｐ２中心部分。

Claims

地盤中にリング状の土留め壁を形成する土留め壁形成工程と、
前記土留め壁の内壁に面するリング状の断面形状をしたリング状地盤に対して地盤改良を行う一方、当該リング状地盤の内側にある地盤に対しては、地盤改良を行わないか、又は、当該リング状地盤に対する地盤改良の強度よりも弱い地盤改良を行う地盤改良工程と
を備える土留め構造の構築方法。
前記地盤改良工程において、複数の地中深度にて前記地盤改良を行う
請求項１記載の土留め構造の構築方法。
前記地盤改良工程において、
前記複数の地中深度のうち掘削床付面以深では、前記リング状地盤の内側の地盤に対しては、当該リング状地盤に対する地盤改良の強度よりも弱い地盤改良を行い、
前記複数の地中深度のうち前記掘削床付面より浅い地中深度では、前記リング状の地盤の内側の地盤に対しては地盤改良を行わない
請求項２記載の土留め構造の構築方法。
地盤中に形成されるリング状の土留め壁と、
前記土留め壁の内壁に面するリング状の断面形状をしたリング状地盤改良体とを備え、
前記リング状地盤改良体の内側の地盤に対しては、地盤改良が行われていないか、又は、当該リング状地盤改良体に対して行われた地盤改良の強度よりも弱い地盤改良が行われている土留め構造。