JP6181456B2 - 鋼矢板跡グラウト充填置換工法および注入用鋼矢板 - Google Patents

Description

本発明は、鋼矢板跡グラウト充填置換工法および注入用鋼矢板に関し、特に、鋼矢板引き抜き後の周辺地盤の沈降を防止する、作業性のよい鋼矢板跡グラウト充填置換工法および注入用鋼矢板に関する。

従来、土木工事等に際しては土留めとして鋼矢板が打ち込まれ、たとえば、ボックスカルパートの設置がなされる。

作業後は、鋼矢板を引き抜いてこれを再利用するが、施行現場に近接して上下水道管があったり、建築物があったりすると、鋼矢板を引き抜いた空隙に由来する地盤の歪みや沈降が懸念される。

従って、従来では、空隙箇所に土砂を充填したり、セメントを打ち込んだり、また場合によっては鋼矢板を存置したりしていた。

しかしながら、従来の技術では以下の問題点があった。
鋼矢板は多数用いられるため、存置は結局のところ工費の上昇を招来してしまうという問題点があった。また、鋼矢板は、そもそも回収することが前提とされ、存置による耐久性が必ずしも維持されないという問題点があった。

また、空隙を充填する場合も、これまで提案されている技術では実際の現場では採用しにくく、充填不良や空隙埋没が生じやすい、という問題点があった。たとえば、場所によっては、鋼矢板を引き抜きしばらくすると地下水がたまってきて、特に下部のセメントの硬化不良が生じる場合がある、という問題点があった。

特開平１−３１８６１５号 特開２０１１−２３６６３７号 特開２０１２−２６２１６号 特開２０１３−３６２８０号 特開２００５−２９０９６３号 特開２００８−１０１３７３号 特開２００９−１８５４９４号

本発明は上記に鑑みてなされたものであって、作業性よく、効率的に鋼矢板跡を充填置換するグラウト充填置換工法および注入用鋼矢板を提供することを目的とする。

請求項１に記載の鋼矢板跡グラウト充填置換工法は、フランジ端部のセクションにて組み合わさり土中に埋め込まれた鋼矢板群の、連続する三枚を引き抜き、真ん中の鋼矢板があった位置に、当該鋼矢板と略同形の注入用鋼矢板を挿入し、注入用鋼矢板を介して、当該鋼矢板跡部分および左右の引き抜き跡にグラウトを注入し、注入完了後に注入用鋼矢板を引き抜き、所定時間経過後に次の三枚の鋼矢板の引き抜き、注入用鋼矢板の挿入、グラウトの注入、および、注入用鋼矢板の引き抜き、を繰り返し、鋼矢板群をグラウトで充填置換する工法であって、注入用鋼矢板は、ウェブのフランジが起き上がっている側に、ウェブ下端近傍まで延伸した中空管である注入管が固着され、注入管の側周にグラウト用の吐出孔を複数設け、かつ、両フランジに、前記左右の引き抜き跡へのグラウト充填用の漏出孔を複数設けて構成され、グラウトは、複数の吐出孔および複数の漏出孔を介して三枚ずつ順次鋼矢板跡に充填されることを特徴とする。

すなわち、請求項１にかかる発明は、複数の孔を介して３枚の鋼矢板跡を速やかにグラウトで充填置換することができる。３枚分を単位とすることで、一枚ずつ充填置換するより効率的な作業が可能となり、また、３枚に留め、多数の鋼矢板を一度期に引き抜く結果土崩れが生じて周辺地盤の沈降を招来してしまうことなく、効率的な作業が可能となる。

連続する３枚の鋼矢板の引き抜きは、サイレントパイラによりおこなうことができ、かつ、注入用鋼矢板も当該サイレントパイラにより挿入して作業性を向上させることができる。また、注入用鋼矢板の引き抜きは、ラフタクレーンによりおこなえ、このときサイレントパイラは充填置換した箇所に隣接する連続する次の３枚の鋼矢板の引き抜き作業に用いることができる。すなわち、注入用鋼矢板を二枚準備しておけば連続作業が可能となる。これは副次的に工費の低廉化にも資することとなり、また、地下水が浸み上がってくる環境下でも、一枚分の鋼矢板は止水の役割を果たし、連続作業であるのでグラウトの硬化不良を招来しない。

鋼矢板は、特に限定されず、ウェブからフランジが斜めに起き上がっているタイプであっても直角に起立しているタイプであってもよい。所定時間経過後とは、グラウトがある程度流動性を失い、隣接する鋼矢板を引き抜いても流動しないまたは影響がない程度の時間をいう。注入管は、たとえば、配管用炭素鋼管を挙げることができる。吐出孔は、左右のフランジ側に互い違いに配する例を挙げることができる。吐出孔を複数設けることにより、注入抵抗が小さく速やかな全体充填をおこなうことができる。漏出孔は、左右の鋼矢板跡に円滑に漏出させるため、縦長の孔とするのが好ましい。また、その位置は、吐出孔の高さに合わせた位置とすることが望ましい。

なお、グラウトは土壌に適したものを用いることができ、例えばセメントベントナイトを挙げることができる。

請求項２に記載の鋼矢板跡グラウト充填置換工法は、請求項１に記載の鋼矢板跡グラウト充填置換工法において、注入用鋼矢板は、セクション部分を切り欠いた鋼矢板を用いることを特徴とする。

すなわち、請求項２にかかる発明は、挿入時の土崩れを防ぎ円滑な挿入が可能となる。

請求項３に記載の鋼矢板跡グラウト充填置換工法は、請求項１または２に記載の鋼矢板跡グラウト充填置換工法において、吐出孔を鉛直上方に傾けて形成したことを特徴とする。

すなわち、請求項３にかかる発明は、注入用鋼矢板の挿入の際に土砂の浸入を防ぎ、円滑な注入が可能となる。傾き角度は６０°とすることができる。また、吐出孔は、高さの低い管、換言すれば、主管から枝分かれするように配して備えることができる。

請求項４に記載の鋼矢板跡グラウト充填置換工法は、請求項１、２または３に記載の鋼矢板跡グラウト充填置換工法において、注入管下端を、先端が尖鋭かつ着脱可能な封止栓として形成したことを特徴とする。

すなわち、請求項４にかかる発明は、挿入抵抗を低減させつつ、使用後の注入管内の洗浄を簡便におこなうことができる。

着脱態様は特に限定されないが、ネジ構造を採用する例を挙げることができる。

請求項５に記載の注入用鋼矢板は、請求項１に記載の鋼矢板跡グラウト充填置換工法に使用する注入用鋼矢板であって、ウェブのフランジが起き上がっている側に、ウェブ下端近傍まで延伸した中空管である注入管が固着され、注入管の側周にグラウト用の吐出孔を複数設け、かつ、両フランジに、前記左右の引き抜き跡へのグラウト充填用の漏出孔を複数設けて構成されていることを特徴とする。

すなわち、請求項５にかかる発明は、複数の孔を介して挿入箇所に隣接する鋼矢板跡も含めて速やかにグラウトで充填置換することができる。

なお、請求項２〜４の構成も採用できることはいうまでもない。

本発明によれば、作業性よく、効率的に鋼矢板跡を充填置換するグラウト充填置換工法および注入用鋼矢板を提供することができる。

作業のフロー充填の様子を示した説明図である。 注入用鋼矢板の説明図である。図２ａは、平面図を、図２ｂは正面図を、図２ｃは、他の形態の注入用矢板の平面図をそれぞれ示している。 本発明工法と従来工法の施工後の変位を示した測定図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。ここでは、幅約３００ｍｍ、長さ約１０ｍの注入用鋼矢板を用い、また、グラウトとしてセメントベントナイトを用いる例を説明する。図１は、作業のフローおよび充填の様子を示した説明図である。図２は、注入用鋼矢板の説明図である。なお、説明の便宜上各縮尺は適宜変更して描画している。

作業は、まず、サイレントパイラにより、既設の鋼矢板群の、連続する３枚を引き抜く（ステップＳ１）。

次いで、サイレントパイラを用いて、引き抜いた３枚の中間の鋼矢板跡に、注入用鋼矢板１００を挿入する（ステップＳ２）。注入用鋼矢板１００は、基体１０１と、注入管１０２とを基本構成とする。

基体１０１は、引き抜いた鋼矢板と略同型であり、ウェブ部１１１と、ウェブ部１１１の両側から同方向にフランジ１１２が起き上がって構成される。ただし、フランジ１１２端部のセクションは除去している。セクションを除去することにより、注入用鋼矢板１００の挿抜性が高まり、また、セメントベントナイトの充填性も高まる。

また、フランジ１１２には、後述の注入孔に合わせて左右に互い違いに長方形の漏出孔１１３をあけている。ここでは、長方形の孔は３０ｍｍ×２００ｍｍの大きさとし、漏出孔１１３の間隔は２ｍおき（フランジ１１２全体では１ｍおき）としている。縦長とすることによりセメントベントナイトが左右の引き抜き跡に円滑に漏出していく。

注入管１０２は、内径２２ｍｍの配管用中空炭素鋼管であり、ウェブ部１１１の中央に固着されていて、注入用鋼矢板１００の下端まで延伸している。また、注入管１０２には、左右の漏出孔１１３の位置に合わせて漏出孔１１３側に互い違いに吐出孔１２１を設けている。この吐出孔１２１は、短い管として注入管（主管）に挿入方向後側（鉛直上側）に約６０°の角度をつけて接合させている。角度をつけることにより、挿入時に土砂が管内に入り込まず、セメントベントナイトの円滑な吐出を実現する。

また、注入管１０２下端には、先端が尖鋭であってネジにより注入管１０２に着脱可能な封止栓１２２を接続している。先端を尖らせることにより、注入用鋼矢板１００の挿入円滑性を高め、また、取り外し可能として、使用後の管内洗浄性を高めている。

注入用鋼矢板１００の挿入後、注入管１０２の上部からセメントベントナイトを注入する（ステップＳ３）。セメントベントナイトの配合は、たとえば、重量比として、セメント：ベントナイト：アルミ粉：水＝１：０．３：１／５０００：２．３とすることができる。適宜減水剤等を混和してもよい。

混和に際しては、施工現場近傍に、グラウトミキサ、水タンク、グラウトポンプを備え、原料をグラウトミキサに投入して混練し、これをグラウトポンプを介して注入管１０２に流し込む。なお、グラウトポンプの下流に流量計を備え、流量管理をおこなう。

注入されたセメントベントナイトは、注入管１０２を下降し、左右の吐出孔１２１から所定の押出圧を以て吐出していき、まず、注入用鋼矢板１００部分が充填されていく。充填がある程度進むと、左右のフランジ１１２の漏出孔１１３から、左右の鋼矢板跡に漏出し、引き抜き跡全体がセメントベントナイトで充填置換される。なお、充填が十全におこなわれていることは、左右の孔矢板跡の土壌表面へのあふれ出し、および、流量計によって確認する。

セメントベントナイトは一般的にある程度粘性が高く、また、アルミ粉を入れているので比較的速やかに流動性を失って硬化する。従って、セメントベントナイトを注入し、所定時間経過後に、サイレントバイラは、隣接する次の連続した３枚の既設校矢板の引き抜きをおこなう（ステップＳ４）。

また、ラフタクレーンを用いて、注入用鋼矢板１００を引き抜く（ステップＳ５）。このとき、注入用鋼矢板１００の体積分、セメントベントナイトが目減りするが、適宜補充をおこなう。使用の態様によっては、注入用鋼矢板１００を引き抜きの際も、流量を減らしてセメントベントナイトの注入を続けるようにしてもよい。

以下、ステップＳ２〜ステップＳ５を繰り返し、三枚ずつ鋼矢板跡をセメントベントナイトで注入置換していく。なお、施工時期や気温、天候によっては、セメントベントナイトの硬化の状態が異なるので、連続する３枚でなく、３枚おきに充填置換するようにしても良い。

本方法を用いて、深さ１０ｍの鋼矢板群を施行した場合の変位量を測定した。また、グラウトを注入しないもの（引き抜きだけをおこなったもの）とを比較した。結果を図３に示す。地表付近では、従来工法では７ｍｍのずれが生じたが、本工法では２ｍｍ程度の土砂移動しか起こらず、地盤沈降等の影響はほとんど生じないことを確認した。

なお、以上の例では用いた注入用鋼矢板は、いわゆる鋼矢板ＩＩＩ型タイプであるが、溝型鋼タイプを用いることができるのはいうまでもない（図２ｃ）。また、次の鋼矢板の引き抜きと、注入をおこなった注入用鋼矢板の引き抜きとは、セメントベントナイトの硬化状況等を見極めて、適宜どちらかを先におこなっても良く、同時におこなうようにしても良い。

本工法は、大型建造物の建築、道路工事、立坑など、鋼矢板を用いる様々な現場で採用することができる。

１００ 注入用鋼矢板
１０１ 基体
１０２ 注入管
１１１ ウェブ部
１１２ フランジ
１１３ 漏出孔
１２１ 吐出孔
１２２ 封止栓

Claims (5)

1. フランジ端部のセクションにて組み合わさり土中に埋め込まれた鋼矢板群の、連続する三枚を引き抜き、
   真ん中の鋼矢板があった位置に、当該鋼矢板と略同形の注入用鋼矢板を挿入し、
   注入用鋼矢板を介して、当該鋼矢板跡部分および左右の引き抜き跡にグラウトを注入し、
   注入完了後に注入用鋼矢板を引き抜き、
   所定時間経過後に次の三枚の鋼矢板の引き抜き、注入用鋼矢板の挿入、グラウトの注入、および、注入用鋼矢板の引き抜き、を繰り返し、鋼矢板群をグラウトで充填置換する工法であって、
   注入用鋼矢板は、
   ウェブのフランジが起き上がっている側に、ウェブ下端近傍まで延伸した中空管である注入管が固着され、
   注入管の側周にグラウト用の吐出孔を複数設け、かつ、
   両フランジに、前記左右の引き抜き跡へのグラウト充填用の漏出孔を複数設けて構成され、
   グラウトは、複数の吐出孔および複数の漏出孔を介して三枚ずつ順次鋼矢板跡に充填されることを特徴とする鋼矢板跡グラウト充填置換工法。
2. 注入用鋼矢板は、セクション部分を切り欠いた鋼矢板を用いることを特徴とする請求項１に記載の鋼矢板跡グラウト充填置換工法。
3. 吐出孔を鉛直上方に傾けて形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の鋼矢板跡グラウト充填置換工法。
4. 注入管下端を、先端が尖鋭かつ着脱可能な封止栓として形成したことを特徴とする請求項１、２または３に記載の鋼矢板跡グラウト充填置換工法。
5. 請求項１に記載の鋼矢板跡グラウト充填置換工法に使用する注入用鋼矢板であって、
   ウェブのフランジが起き上がっている側に、ウェブ下端近傍まで延伸した中空管である注入管が固着され、
   注入管の側周にグラウト用の吐出孔を複数設け、かつ、
   両フランジに、前記左右の引き抜き跡へのグラウト充填用の漏出孔を複数設けて構成されていることを特徴とする注入用鋼矢板。
   
   
   

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