JP6225458B2 - 山留め壁及びその構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、山留め壁及びその構築方法に関する。

遮水壁を不透水層の深さまで施工することによって、帯水層の地下水が遮水壁の下側を通って遮水壁で囲った領域に流入することを防止している（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、遮水壁の施工方法として、矢板壁工法、薬液注入工法等が挙げられている。

特開平１１−２５６６０９号公報

ところで、山留め壁としてソイルセメント柱列壁を施工する場合があるが、施工能力上、ソイルセメント柱列壁の最大施工深さには限界がある。それに対して、帯水層がソイルセメント柱列壁の最大施工深さを超える程に大深度である場合がある。その場合、ソイルセメント柱列壁の下方を遮水するために、ソイルセメント柱列壁の内側又は外側に薬液注入工法等により遮水壁を施工する等の別途の対策が必要になる。ここで、地上から大深度まで薬液注入工法を実施する場合、遮水壁の鉛直精度が低くなる。そのため、薬液注入を一列実施するだけでは遮水性を確保できず、薬液注入を複数列実施しなければならず、施工コストが増大する。さらに、ソイルセメント柱列壁に替えて鉄筋コンクリート造の地中連続壁を施工する場合には、さらに施工コストが増大する。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ソイルセメント柱列壁を、帯水層が大深度まで存在する地盤に施工する際に、大深度まで遮水すると共に、施工コストを低減することを課題にするものである。

上記課題を解決するために、本発明に係る山留め壁は、帯水層に構築されたソイルセメント柱列壁と、前記ソイルセメント柱列壁の下端から下方へ延びるように薬液注入工法又は高圧噴射工法により構築された遮水壁と、前記ソイルセメント柱列壁の芯材に支持され、前記ソイルセメント柱列壁の上端から下端近傍まで延びる管材と、を備え、該管材の下端が、前記ソイルセメント柱列壁の下端より上側に位置するように配されるとともに、該ソイルセメント柱列壁の下端に凹部が形成され、該凹部に、遮水材が充填される。

前記山留め壁の構築方法は、ソイルセメント柱列壁を帯水層に構築する第１工程と、遮水壁を、前記ソイルセメント柱列壁の下端から下方へ延びるように薬液注入工法又は高圧噴射工法により構築する第２工程と、を備え、前記第１工程では、管材を、芯材に支持され前記ソイルセメント柱列壁の上端から下端の近傍まで延び、かつ、該管材の下端が前記ソイルセメント柱列壁の下端より上側に位置するよう、硬化前のソイルセメント柱に挿入し、前記第２工程では、前記管材を通して前記ソイルセメント柱の下端から下方へ延びるように削孔するとともに、該ソイルセメント柱の下端に凹部を形成し、前記管材及び削孔を通して、前記ソイルセメント柱の下方から前記ソイルセメント柱の下端まで薬液注入工法又は高圧噴射工法を実施するとともに、遮水材を前記凹部に充填する。

前記山留め壁の構築方法において、前記第１工程では、前記管材を、その下端を蓋で塞いだ状態で硬化前のソイルセメント柱に挿入してもよく、前記第２工程では、削孔する際に掘削機で前記蓋を前記管材の下端から外してもよい。

本発明によれば、ソイルセメント柱列壁を、帯水層が大深度まで存在する地盤に施工する際に、大深度まで遮水すると共に、施工コストを低減することができる。

一実施形態に係る山留め壁の概略を示す立断面図である。 一実施形態に係る山留め壁を示す平面図である。 一実施形態に係る山留め壁の施工手順を説明するための立断面図である。 一実施形態に係る山留め壁の施工手順を説明するための立断面図である。 一実施形態に係る山留め壁の施工手順を説明するための立断面図である。 他の実施形態に係る山留め壁を示す平面図である。 他の実施形態に係る山留め壁を示す平面図である。 他の実施形態に係る山留め壁を示す立断面図である。 他の実施形態に係る山留め壁を示す平面図である。 他の実施形態に係る山留め壁を示す平面図である。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、一実施形態に係る山留め壁１０の概略を示す立断面図である。この図に示すように、山留め壁１０を施工する地盤では、表層１の下に帯水層（砂層）２が存在し、帯水層２の下に不透水層（粘土層）３が存在する。

山留め壁１０は、上側がソイルセメント柱列壁２０であり、このソイルセメント柱列壁２０は、掘削領域を囲み、表層１から帯水層２の途中まで延びるように施工されている。ここで、不透水層３の深さは、ソイルセメント柱列壁２０の最大施工深さ（例えば、４０〜５０ｍ）より大きくなっており、ソイルセメント柱列壁２０は、不透水層３には達しておらず、ソイルセメント柱列壁２０の下側には、薬液注入工法によって遮水壁３０が不透水層３に達するように施工されている。この遮水壁３０は水ガラス等の遮水材によって形成されている。

図２は、山留め壁１０を示す平面図である。図１及び図２に示すように、ソイルセメント柱列壁２０のソイルセメント柱２１には、Ｈ形鋼２２とガイド管２３とが埋設されている。ここで、ガイド管２３は、角形鋼であり、Ｈ形鋼２２のウェブ２２Ａの幅方向中央部に溶接されている。また、図１に示すように、ガイド管２３の下端は、ソイルセメント柱２１の下端近傍で該下端よりも上側に配置されており、ソイルセメント柱２１の下端面にはガイド管２３の下端まで凹んだ凹部２１Ａが形成されている。この凹部２１Ａには遮水壁３０の上端の遮水材が充填されている。

図３〜図５は、山留め壁１０の施工手順を説明するための立断面図である。山留め壁１０の施工では、まず、図３に示すように、ソイルセメント柱列壁２０を表層１から帯水層２の途中まで延びるように構築する。この工程では、表層１から帯水層２の途中まで削孔し、この削孔作業と並行して、孔内にセメントミルクを供給することで、掘削土とセメントミルクとを攪拌混合する。そして、ガイド管２３を取り付けたＨ形鋼２２を、硬化前のソイルセメント柱２１に建て込む。この際、ガイド管２３を、その下端がソイルセメント柱２１の下端近傍で該下端より上側で止まるように建て込む。

ここで、予め、ガイド管２３の下端に蓋２４を取り付けておき、ガイド管２３の下端を閉塞しておく。これにより、ガイド管２３の中にソイルセメントが入り込むことを防止できる。ここで、蓋２４は、後述の削孔時に掘削機４によって外されるように、適切な強度でガイド管２３に接合されており、例えば、点溶接によりガイド管２３に接合されている。

次に、図４に示すように、ガイド管２３を通して掘削機４をソイルセメント柱２１の下側まで挿入し、該掘削機４により、ソイルセメント柱２１の下側を、不透水層３に達するように削孔する。この際、掘削機４により蓋２４をガイド管２３の下端から外し、また、ソイルセメント柱２１の下端を破砕して凹部２１Ａを形成する。

次に、図５に示すように、ガイド管２３を通して削孔５の下端から上端まで薬液注入を行うことにより、遮水壁３０を構築する。この際、遮水壁３０の上端の遮水材を、ソイルセメント柱２１の下端の凹部２１Ａに充填する。これにより、ソイルセメント柱２１の下端と遮水壁３０の上端との境界部が遮水材で閉塞され、当該境界部の遮水性が確保される。

ここで、ガイド管２３は、全てのソイルセメント柱２１に設けてもよいが、隣接する改良体の一部が互いに重なり合えばよく、薬液注入の対象の土質に応じて１本おき又は２本おきに設ける等、その設置間隔を適宜設定すればよい。例えば、薬液注入で造成できる改良体の直径が１０００ｍｍ程度であり、ソイルセメント柱２１のピッチが４５０ｍｍ程度である場合には、１本おきに設置すれば、隣接する改良体の一部が互いに重なり合う。また、薬液注入で造成できる改良体の直径が１０００ｍｍ程度であり、ソイルセメント柱２１のピッチが６００ｍｍ程度である場合には、全てのソイルセメント柱２１に設置すれば、隣接する改良体の一部が互いに重なり合う。

また、ガイド管２３のサイズは適宜選択すればよい。例えば、せいが４００ｍｍ、フランジ幅が２００ｍｍのＨ形鋼に対して１００ｍｍ×１００ｍｍの角パイプを用いる等すればよい。また、ガイド管２３の種類も角形鋼管に限られるものではなく、丸形鋼管でもよい。

さらに、ガイド管２３は、Ｈ形鋼２２に直接取り付けてもよいが、図６及び図７に示すように、支持部材２５、２６を介してＨ形鋼２２に取り付けてもよい。これらの実施例では、Ｈ形鋼２２が設置されていないソイルセメント柱２１にガイド管２３を設置することを目的として、隣接するＨ形鋼２２に平面視でＨ形の支持部材２５や平板状の支持部材２６を固定し、該支持部材２５、２６にガイド管２３を取り付けている。

以上説明したように、本実施形態に係る山留め壁１０は、帯水層２に構築されたソイルセメント柱列壁２０と、ソイルセメント柱列壁２０の下端から不透水層３に達するように薬液注入工法により構築された遮水壁３０とを備える。すなわち、ソイルセメント柱列壁２０の下端から薬液注入工法を実施するため、地上から実施する場合に比して、薬液注入工法を実施する距離を短くすることができ、遮水壁３０の鉛直精度を高くすることが出来る。従って、本実施形態に係る山留め壁１０のように柱列が一列でも遮水性が確保された遮水壁３０を構築できるため、ソイルセメント柱列壁２０と不透水層３との間の遮水性を確保すると共に、施工コストを低減することができる。

また、本実施形態に係る山留め壁１０は、Ｈ形鋼２２に支持され、地上からソイルセメント柱列壁２０の下端の近傍まで延びるガイド管２３を備える。そして、遮水壁３０を構築する工程では、ガイド管２３を通してソイルセメント柱２１の下端から不透水層３まで削孔し、ガイド管２３及び削孔５を通して、不透水層３からソイルセメント柱２１の下端まで薬液注入工法を実施する。これにより、ソイルセメント柱列壁２０と不透水層３との間に、柱列が一列でも遮水性が確保された遮水壁３０を構築することができる。

また、ソイルセメント柱列壁２０を施工する工程では、ガイド管２３を、その下端を蓋２４で塞いだ状態で硬化前のソイルセメント柱２１に挿入し、遮水壁３０を構築する工程では、削孔する際に掘削機４で蓋２４をガイド管２３の下端から外す。これによって、ガイド管２３を硬化前のソイルセメント柱２１に挿入する際に、ガイド管２３の中にソイルセメントが入ることを防止でき、ガイド管２３内からソイルセメントを除去する工程を無くすことができる。

さらに、ソイルセメント柱列壁２０を施工する工程では、ガイド管２３の下端を、ソイルセメント柱２１の下端の近傍で該下端より上側に位置するように配し、遮水壁３０を構築する工程では、削孔する際に掘削機４でソイルセメント柱２１の下端に凹部２１Ａを形成する。そして、薬液注入工法を実施する際に遮水壁３０の上端の遮水材を凹部２１Ａに充填する。これによって、ソイルセメント柱列壁２０の下端と遮水壁３０の上端との境界部を遮水材で閉塞することができ、当該境界部の遮水性を確保することができる。

なお、上述の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。例えば、上述の実施形態では、遮水壁３０を薬液注入工法によって構築したが、ジェットグラウト工法等の高圧噴射工法によって構築してもよい。また、上述の実施形態では、ソイルセメント柱列壁の芯材をＨ形鋼としたが、鋼管としてもよい。

また、上述の実施形態では、遮水壁３０を不透水層３に達するように施工したが、これは必須ではない。図８に示すように、遮水壁３０によりソイルセメント柱列壁２０と不透水層３との間を完全に遮水していない場合でも、ソイルセメント柱列壁２０の下に遮水壁３０が設けられていない場合に比して、ソイルセメント柱列壁２０及び遮水壁３０の外側から内側へ地下水が流れ難くすることができ、揚水量を低減できる等の効果が得られる。

さらに、上述の実施形態では、ガイド管２３をＨ形鋼２２のウェブ２２Ａの幅方向中央部に溶接したが、図９に示すように、ウェブ２２Ａの幅方向両端部に溶接したり、図１０に示すように、ガイド管２３が千鳥状に配されるようにウェブ２２Ａの幅方向一端部又は他端部に溶接したりしてもよい。

１ 表層、２ 帯水層、３ 不透水層、４ 掘削機、５ 削孔、６ 薬液注入管、１０ 山留め壁、２０ ソイルセメント柱列壁、２１ ソイルセメント柱、２１Ａ 凹部、２２ Ｈ形鋼、２２Ａ ウェブ、２３ ガイド管、２４ 蓋、２５、２６ 支持部材、３０ 遮水壁

Claims (3)

1. 帯水層に構築されたソイルセメント柱列壁と、
   前記ソイルセメント柱列壁の下端から下方へ延びるように薬液注入工法又は高圧噴射工法により構築された遮水壁と、
   前記ソイルセメント柱列壁の芯材に支持され、前記ソイルセメント柱列壁の上端から下端近傍まで延びる管材と、を備え、
   該管材の下端が、前記ソイルセメント柱列壁の下端より上側に位置するように配されるとともに、該ソイルセメント柱列壁の下端に凹部が形成され、
   該凹部に、遮水材が充填されることを特徴とする山留め壁。
2. ソイルセメント柱列壁を帯水層に構築する第１工程と、
   遮水壁を、前記ソイルセメント柱列壁の下端から下方へ延びるように薬液注入工法又は高圧噴射工法により構築する第２工程と、を備え、
   前記第１工程では、管材を、芯材に支持され前記ソイルセメント柱列壁の上端から下端の近傍まで延び、かつ、該管材の下端が前記ソイルセメント柱列壁の下端より上側に位置するよう、硬化前のソイルセメント柱に挿入し、
   前記第２工程では、前記管材を通して前記ソイルセメント柱の下端から下方へ延びるように削孔するとともに、該ソイルセメント柱の下端に凹部を形成し、前記管材及び削孔を通して、前記ソイルセメント柱の下方から前記ソイルセメント柱の下端まで薬液注入工法又は高圧噴射工法を実施するとともに、遮水材を前記凹部に充填することを特徴とする山留め壁の構築方法。
3. 前記第１工程では、前記管材を、その下端を蓋で塞いだ状態で硬化前のソイルセメント柱に挿入し、
   前記第２工程では、削孔する際に掘削機で前記蓋を前記管材の下端から外すことを特徴とする請求項２に記載の山留め壁の構築方法。

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