JP6408948B2 - 遮水壁の構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、遮水壁の構築方法に関するものであり、例えば、液状化対策として地下水位低下工法を実施するために構築する遮水壁に関するものである。

遮水壁の構築方法には、鋼矢板や鋼管矢板を地中に打ち込んで連続させる方法、地中に連続した鉄筋コンクリート壁を構築する方法、地中に遮水シートを挿入する方法等、種々の方法があるが、近年、作業効率がよく、優れた遮水性能を有する遮水壁を構築する方法として高圧噴射撹拌工法が注目されている。

高圧噴射撹拌工法を用いた地盤改良工事では、ロッドの先端部に設けた噴射口から、水、硬化材、改良材や空気等の噴射物を噴射して削孔及び地盤改良体の形成を行うようになっている。この際、ロッドを軸周りに回転又は揺動させることにより、所望の範囲で地盤改良を行うことができる。従来、高圧噴射撹拌工法により所望形状の地盤改良体を形成する技術が種々開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載された技術は、地盤に貫入したロッドの噴射口から、空気を含む高圧流体ジェットを噴射して地盤を切削しつつ攪拌する工程と、ロッドを上昇させる工程とを行うことにより、地盤改良体を形成する高圧噴射攪拌工法に関するものである。

特開２０１２−６２６１６号公報

高圧噴射撹拌工法は、ロッドの回転又は揺動角度を変更することにより、所望の形状の地盤改良体を形成することができる。したがって、ロッドの回転又は揺動角度を小さく設定すると、壁状の地盤改良体が形成される。この壁状の地盤改良体を連続させることにより、遮水壁等、種々の地中構造物を構築することができる。

しかし、図４に示すように、従来、高圧撹拌噴射工法を用いて連続した遮水壁１０等を構築するには、地盤改良体２０を１箇所ずつ構築（造成）し、各地盤改良体２０を繋げることにより遮水壁１０等を構築していた。この際、所定の間隔を隔てて地盤改良体２０を形成し、これらの地盤改良体２０が固結した後に、隣り合う地盤改良体２０の間に、新たに地盤改良体２０を形成する方法が一般的である。また、各地盤改良体２０を形成する工程毎に、排泥ピット４０を設けていた。なお、図４において、本発明の実施形態における装置等と同様の機能を有する装置等については、同一の符号を付している。

高圧噴射撹拌工法は、地上からは目視することができない地盤中に改良体を形成する工法であり、改良対象地盤の土質（例えば、地盤の硬さ）等の変化に応じて形成される地盤改良体の大きさが異なり、どの範囲で地盤改良が完了しているのかを正確に把握することができない場合がある。すなわち、改良対象地盤の土質は、改良範囲の全体にわたって均一とは言えず、さらに、地中に大きな礫（巨礫）やコンクリートガラ等の障害物が存在する場合もある。

このように、地中に大きな礫（巨礫）やコンクリートガラ等の障害物が存在すると噴射物が遮られ、その背面に地盤改良体を形成できない場合がある。このような状態では、完全な遮水壁を構築することができず、地下水が流入する可能性があった。

また、改良対象地盤の土質が均一でない場合には改良径が一定にならず、深度方向に不均一な改良体となってしまい、未改良部分６０が残存する可能性があった。

また、所定の間隔を隔てて地盤改良体２０を形成し、隣り合う地盤改良体２０の間に、新たに地盤改良体２０を形成することにより連続した遮水壁１０を構築しようとした場合に、固化後の地盤改良体２０と新たな地盤改良体２０との付着が悪い場合には、付着不良箇所が水道となって、遮水効果を著しく低下させる懸念があった。

本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、高圧噴射撹拌工法を用いて地中に遮水壁を構築する際に、未改良部分や付着不良部分が残ることなく、確実な遮水効果を有する遮水壁を構築することが可能な方法を提供することを目的とする。

本発明の遮水壁の構築方法は、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を有している。すなわち、本発明の遮水壁の構築方法は、高圧噴射撹拌工法を用いて地中に遮水壁を構築するための方法であって、まず初めに、削孔と地盤改良体の形成を行う第１の工程を実施し、次いで地盤改良体の形成のみを行う第２の工程を繰り返して行うことにより、地中に連続した遮水壁を構築する方法である。

第１の工程は、地中の所定深度までロッドを挿入しながら削孔を行い、当該ロッドの先端部に設けた噴射口から噴射物を噴射しながら当該ロッドを軸周りに所定角度だけ回転又は揺動させるとともに、当該ロッドを上下方向に移動させて（例えば、最深部から上方へ向かって引き抜いて）、所定形状の地盤改良体を構築する工程である。

第２の工程は、第１の工程で形成した地盤改良体が固結する前に、ロッドを地中から引き抜かずに、次の遮水壁を構築する位置まで、高圧噴射撹拌装置に付属するアウトリガーとスライドを利用しロッドを地中で移動させて、当該ロッドの先端に設けた噴射口から噴射物を噴射しながら当該ロッドを軸周りに所定角度だけ回転又は揺動させるとともに、当該ロッドを上下方向に移動させて（例えば、最深部から上方へ向かって引き抜いて）、所定形状の地盤改良体を構築する工程である。

本発明の遮水壁の構築方法は、第１の工程に続いて、第２の工程を繰り返し実施することにより、連続した遮水壁を構築することを特徴とするものである。

また、第２の工程において、ロッドを移動させる距離は、遮水壁を構築する地盤の強度に応じて調整することが好ましい。

本発明の遮水壁の構築方法によれば、前工程で形成した地盤改良体が固結する前に、当該地盤改良体に連続させて次の地盤改良体を形成することにより、改良対象地盤の土質や地盤中に存在する大きな礫（巨礫）やコンクリートガラ等の障害物の影響を受けて改良不良箇所や水道が発生することがないため、確実な遮水効果を有する遮水壁を構築することが可能となる。

また、第２の工程（２孔目）以降では削孔を行う必要がなくなり、工程に要する時間を短縮することが可能となり、工期の短縮及び工費の削減を図ることが可能となる。

本発明の実施形態に係る遮水壁の構築方法の説明図。 本発明の実施形態に係る構築方法で構築した遮水壁の横断面模式図。 高圧噴射撹拌工法の概要を示す説明図。 従来の遮水壁の構築方法の説明図。

以下、図面を参照して、本発明に係る遮水壁の構築方法の実施形態を説明する。図１は本発明の実施形態に係る遮水壁の構築方法の説明図、図２は遮水壁の横断面模式図、図３高圧噴射撹拌工法の概要を示す説明図（（ａ）は斜視図、（ｂ）は地盤改良体の横断面模式図）である。また、図４は従来の遮水壁の構築方法の説明図である。

＜遮水壁の構築方法の概要＞
本発明の実施形態に係る遮水壁の構築方法は、図１に示すように、高圧噴射撹拌工法を用いて地中に遮水壁１０を構築するための方法であって、１孔目の削孔を行うとともに地盤改良体２０を形成する第１の工程と、第１の工程に続いて次の地盤改良体２０を形成する第２の工程とからなり、第２の工程を連続して実施することにより地中に遮水壁１０（図２参照）を構築するようになっている。

＜高圧噴射撹拌工法＞
本発明の適用対象である高圧噴射撹拌工法とは、図３に示すように、セメント等の硬化材を空気とともに高圧（例えば４０ＭＰａ）で噴射して、地盤を強制的に切削しながら地盤改良体２０を造成する工法である。この高圧噴射撹拌工法では、改良対象地盤中に貫入したロッド３０を軸周りに回転又は揺動させながら、噴射口３１から硬化材、水、空気等の噴射物を噴射することにより、円柱状、壁状、扇形、格子状等の所望形状の地盤改良体２０を造成することができる。

＜第１の工程＞
第１の工程では、まず初めに、遮水壁１０を構築する地中の所定深度まで削孔を行う。この削孔工程は、ロッド３０の先端部に設けた噴射口３１から水やエアー等を高圧で噴射して地盤を掘削する工程である。また、図示しないが、ロッド３０の先端部に切削ビットを取り付け、あるいは下向きに噴射口３１を設けて噴射物を噴射することにより、削孔を行うこともできる。

そして、ロッド３０が所定深度（最深部）まで到達したら、ロッド３０の先端部に設けた噴射口３１から横方向に噴射物を噴射しながら当該ロッド３０を軸周りに所定角度だけ回転又は揺動させるとともに、当該ロッド３０を上下方向に移動させて（例えば、上方へ向かって引き抜いて）、所定形状の地盤改良体２０を構築する。なお、本実施形態の噴射物とは、モルタル等の硬化材、改良材、水、空気等からなるが、第１の工程の削孔工程における噴射物は、硬化材を含まない、水や空気等からなる。なお、噴射口３１の数、噴射口３１の向き、噴射口３１の形状等については、特に限定されるものではなく、一般的に使用されている既存の噴射口３１を有するロッド３０を用いることができる。

＜第２の工程＞
第２の工程では、第１の工程で形成した地盤改良体２０が固結する前に、ロッド３０を地中から引き抜かずに、次の遮水壁１０を構築する位置（第１の工程で形成した地盤改良体２０の端部）までロッド３０を移動させる。そして、第１の工程と同様に、ロッド３０の先端に設けた噴射口３１から噴射物を噴射しながら当該ロッド３０を軸周りに所定角度だけ回転又は揺動させるとともに、当該ロッド３０を上下方向に移動させて（例えば、最深部から上方へ向かって引き抜いて）、所定形状の地盤改良体２０を構築する。第２の工程では、第１の工程で形成した地盤改良体２０が固結していないので、削孔を行う必要はない。

また、第２の工程における噴射物の噴射方向は、遮水壁１０を構築する方向である。すなわち、遮水壁１０を構築する方向へ向かって噴射物を噴射して、直前の工程で作成した地盤改良体２０に連続させて、新たな地盤改良体２０を形成する。そして、第２の工程を繰り返し実施することにより、連続した遮水壁１０を構築する。

本実施形態では、遮水壁１０を連続して構築する際に地上へ噴出する排泥を回収するための排泥ピット４０を、遮水壁１０の構築方向に沿って連続して設けてある。これにより、１つの工程毎に排泥ピット４０を設ける必要がなくなり、この点においても作業効率を向上させることができる。

＜本発明で構築する遮水壁＞
本発明で構築する遮水壁１０は、図２に示すように、直前に作成した地盤改良体２０が固結する前に、当該地盤改良体２０に連続して新たな地盤改良体２０を形成し、これらを連続させたものである。したがって、隣り合う地盤改良体２０には継ぎ目がないため、従来技術のように、付着不良箇所が発生したり、未改良部分６０（図４参照）が残存したりすることがない。

高圧噴射撹拌工法に使用する装置（高圧噴射攪拌装置５０）は、先端部分に噴射物の噴射口３１を有するロッド３０と、ロッド３０を保持して地中に挿入するロッド保持装置と、ロッド３０を所定角度だけ回転または揺動させるロッド回転装置と、噴射口３１から噴射する噴射物を供給するポンプやエアコンプレッサー等からなる。

高圧噴射撹拌工法に使用する高圧噴射攪拌装置５０（ロッド３０）を移動させるには、例えば、高圧噴射攪拌装置５０に付属するアウトリガーとスライドを利用すればよい。また、遮水壁１０の構築方向に沿ってレールを敷設し、当該レール上に高圧噴射攪拌装置５０を載置して移動させてもよい。

また、高圧噴射攪拌装置５０の移動距離は、遮水壁１０を構築する地盤の強度に応じて調整する。すなわち、強度が大きな地盤では地盤改良体２０の形成距離が短くなるため、高圧噴射攪拌装置５０の移動距離も短くなる。一方、強度が小さな地盤では地盤改良体２０の形成距離が長くなるため、高圧噴射攪拌装置５０の移動距離も長くなる。

本発明では、ロッド３０を地中から引き抜かないで、次の地盤改良体２０の形成位置まで高圧噴射攪拌装置５０を移動させるので、ロッド３０にかかる抵抗値が所定値を超えた場合に、高圧噴射攪拌装置５０の移動を停止すればよい。すなわち、ロッド３０にかかる抵抗値が所定値を超えた地点が、既に形成した地盤改良体２０の端部付近である。

１０ 遮水壁
２０ 地盤改良体
３０ ロッド
３１ 噴射口
４０ 排泥ピット
５０ 高圧噴射攪拌装置
６０ 未改良部分

Claims (2)

1. 高圧噴射撹拌工法を用いて地中に遮水壁を構築するための方法であって、
   地中の所定深度まで削孔を行ってロッドを挿入し、当該ロッドの先端部に設けた噴射口から噴射物を噴射しながら当該ロッドを軸周りに所定角度だけ回転又は揺動させるとともに、当該ロッドを上下方向に移動させて所定形状の地盤改良体を構築する第１の工程と、
   前記地盤改良体が固結する前に、前記ロッドを地中から引き抜かずに、次の地盤改良体を構築する位置まで前記ロッドを移動させて、当該ロッドの先端に設けた噴射口から噴射物を噴射しながら当該ロッドを軸周りに所定角度だけ回転又は揺動させるとともに、当該ロッドを上下方向に移動させて所定形状の地盤改良体を構築する第２の工程とからなり、
   前記第２の工程を繰り返し実施することにより、連続した遮水壁を構築することを特徴とする遮水壁の構築方法。
2. 前記第２の工程において、前記ロッドを移動させる距離は、遮水壁を構築する地盤の強度に応じて調整することを特徴とする請求項１に記載の遮水壁の構築方法。

Images