JP6730121B2 - 地中壁の施工法 - Google Patents
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Description
しかし、地下構造物の大深度化や、不透水層の深度などの地盤条件などによっては、実績最大深度よりも更に深い深度まで山留壁(遮水壁)を構築することが求められ、従来の回転式掘削機EMXやバケット式掘削機MEHなどで掘削した溝にRC地中連続壁を構築する方法では、要求の深度まで山留壁(遮水壁)を構築することが困難になる場合があった。
また、バケット式掘削機MEHを用いる場合は、掘削機のワイヤーの延伸などの改造が必要になり、さらに、バケット式掘削機MEHでは、バケットに入った土を毎回地上まで搬出するため、大深度になるほど掘削溝の構築に時間を要するという問題が生じる。
本願発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、掘削機の大規模な改造や作業時間の増加などを抑制しつつ大深度の地中壁を構築できる地中壁の施工法を提供することを目的とする。
図1は、本発明に係る地中壁の施工法を、地下構造物である地下式タンク用の山留壁の構築に適用した例を示す。なお、地下式タンクは、例えばLNG(Liquefied Natural Gas)を超低温のまま貯える地下式LNGタンクなどである。
図1に示す地中壁100は、山留壁200と、山留壁200の下部に連続する改良壁体300とで構成される。
改良壁体300は、山留壁200の下部の地盤改良によって形成された円柱状の地盤改良体320が連続してなる壁体であり、下端が不透水層深度DW以深に達するまで(不透水層500に根入れされるように)構築される。
しかし、施工地盤面から地下式タンク400の床付け深度DFまでは、外側から作用する土圧、水圧に耐える構造寸法、強度が地中壁に求められるが、床付け深度DFよりも下については、地中壁100の外側から作用する土圧、水圧に対し反対側の土圧、水圧、地盤反力が抵抗することによって、地中壁100に大きな力は作用しない。このため、床付け深度DFよりも下に構築される地中壁100は、高い強度が要求されずに遮水機能のみが求められる。
換言すれば、地盤改良体320が連続して構成される壁体である改良壁体300は、ほとんど力が作用しないことから強度をあまり必要とせず、十分な遮水機能を奏するものであれば良い。
つまり、改良壁体300は、圧縮強度が山留壁(RC地中連続壁)200よりも低く、遮水機能を有する壁体として構築される。
しかし、RC地中連続壁の最大構築深度の延伸が要求される深度域が、高い圧縮強度が要求されずに、主として遮水機能が求められる深度域である床付け深度以深であれば、RC地中連続壁の最大構築深度の延伸に代えて、地盤改良体320が連続して構成される改良壁体300をRC地中連続壁の下に連続して構築させ、この改良壁体300が不透水層深度DW以深に達するようにすれば、地下式タンク400を囲む地中壁100に要求される山留め・遮水機能を満たすことができる。
そして、掘削機の改造などによってRC地中連続壁の構築可能な最大深度をより深くするよりも、地盤改良体320が連続して構成される改良壁体300をRC地中連続壁の下に構築させる方がコストを低く抑えることができる。
そこで、山留壁(RC地中連続壁)200を構築する工程において、壁の全高さに亘るガイド管を壁面に沿って所定の間隔毎に埋設させ、山留壁200の構築後に、係るガイド管を利用して山留壁200の下部を地盤改良して改良壁体300を構築する。
かかる工程による地盤改良では、実際にボーリングするのは山留壁200の下端以深の深度域であり、施工地盤面から山留壁200の下端までのボーリングを省略できるので、高精度にボーリングすることができ、また、ボーリング作業のコストを低くすることができ、更に、作業時間を短縮できる。
高圧噴射撹拌工法は、先端部にノズルを設けた改良ロッドを地盤に構築したボーリング孔に挿入し、固化材を含む高圧流体をノズルから半径方向外方に向けて噴射し、地盤を切削しつつ、ロッド及びノズルを回転させるとともにロッド及びノズルを引き上げて、ボーリング孔よりも大径である略円柱状の地盤改良体を構築する工法である。
そして、高圧噴射撹拌工法による改良壁体300の構築においては、山留壁200に埋設させたガイド管内にボーリングロッドを挿通させ、改良壁体300を構築させる下端深度(不透水層深度以深)までボーリング孔を構築し、ボーリング孔を構築した後に、ガイド管内を介してボーリング孔に改良ロッドを挿通させ、固化材をボーリング孔周囲の地盤に混合撹拌し、ガイド管毎に円柱状の地盤改良体320を造成する。
まず、山留壁(RC地中連続壁)200を構築する工程を実施する(図2(A)参照)。
山留壁200を構築する工程は、地下式タンク(地下構造物)400の構築における地盤掘削に先立って、掘削地盤を囲むように地中に山留壁200を構築する工程である。
但し、RC地中連続壁は、床付け深度DFから10m程度下まで構築すれば、外側から作用する土圧、水圧に耐える構造にすることができるので、床付け深度DFが浅い場合は、最大構築深度Dmaxよりも浅い、床付け深度DFから10m程度下の深度までRC地中連続壁を構築することができる。つまり、RC地中連続壁の下端深度は、最大構築深度Dmaxに限定されず、最大構築深度Dmaxよりも浅い深度とすることができる。
ガイド管210として、例えば、内径が150〜160mm程度の炭素鋼鋼管SGPなどを用いることができる。
そして、山留壁(RC地中連続壁)200にガイド管210を埋設させる場合、図4に示すように、鉄筋かご220にガイド管210を予め固定しておいて、ガイド管210が固定された鉄筋かご220を掘削溝230に建て込むようにすることができる。
換言すれば、山留壁(RC地中連続壁)200を構築する工程に、鉄筋かご220にガイド管210を固定する工程を含めることで、山留壁(RC地中連続壁)200にガイド管210を埋設させることができる。
鉄筋かご220にガイド管210を固定すれば、鉄筋かご220とガイド管210とを個別に掘削溝230に建て込む場合に比べて、作業が簡略化、効率化され、また、ガイド管210を山留壁(RC地中連続壁)200の所望の位置に精度良く埋設することが容易になる。
また、コンクリートを打設する工程において、ガイド管210の下端開口部からコンクリートが入り込み、ガイド管210の内部(中空部)がコンクリートで閉塞されることを防ぐために、ガイド管210の下端開口部にキャップ(蓋部材)を装着し、キャップの装着状態でコンクリート打設が行われるようにすることができる。
なお、ガイド管210の下端開口部にキャップを装着してある場合、ボーリングロッドによるボーリングによってキャップを破壊した後、山留壁(RC地中連続壁)200の下部の地盤のボーリングが開始される。
そして、ガイド管210毎の地盤改良体320の造成によって山留壁(RC地中連続壁)200の下部に地盤改良体(固結体)320が連続してなる遮水機能を有した改良壁体300を、山留壁200に連続するように構築する(図2(C)、図3(A)(B)参照)。
高圧噴射撹拌工法として、例えば固化材ミルク切削方式の工法を採用する場合、高圧固化材ミルクを圧縮空気とともに地盤中で噴射して、地盤を切削するとともに、地盤と固化材ミルクの混合撹拌を行って、地盤改良体320を造成する。
また、改良壁体300を構築する深度域は床付け深度DFよりも深く、改良壁体300の内外での荷重がバランスしているため、改良壁体300の変形、破損、亀裂の発生などは無く、改良壁体300は安定した遮水機能を有することができる。
また、高圧噴射撹拌工法による地盤改良体320の造成は、ガイド管210毎に順繰りに行わせることができる他、地盤改良体320を造成したガイド管210に隣り合うガイド管210を1個乃至複数個飛ばして飛び飛びに地盤改良体320を造成し、地盤改良体320の造成が完了したガイド管210で挟まれるガイド管210で地盤改良体320の造成を行わせることができる。
また、円形山留壁(RC地中連続壁)200において、ガイド管210を同一円周上に配置する構成に代えて、円形山留壁(RC地中連続壁)200の半径方向の内外に千鳥状にずらしてガイド管210を埋設させ、地盤改良体320が千鳥状に連続して改良壁体300が構築されるようにすることができる。
かかる薬液注入工法における注入材として、主に溶液型の水ガラス系薬液注入材が用いられる。
また、地盤改良工法としては、普通セメントよりも平均粒径を小さくした超微粒子セメント(平均粒径=4μm程度)や極超微粒子セメント(平均粒径=1.5μm程度)などを注入材として用いる地盤注入工法を採用することもでき、地盤改良工法は、高圧噴射撹拌工法や薬液注入工法に限定されない。
つまり、セメント、水、添加材などを混練りしたスラリーを原位置土(Soil)と混合・撹拌(Mixing)し、地中にソイルセメント地中連続壁(Wall)を造成する工法(SMW工法やTRD工法)などで山留壁200を構築することができる。
なお、ソイルセメント柱に挿入する芯材は、H形鋼240に限定されず、例えば、I形鋼、C形鋼、鋼管杭、鋼矢板などであってもよい。
TRD工法では、ソイルセメント壁を連続して構築し、その中にガイド管210を固定したH形鋼を建て込む点においてSMW工法に同じである。
ガイド管210を埋設させたソイルセメント柱250を連続させてなるソイルセメント柱列地下連続壁を山留壁200として構築する場合も、ソイルセメント柱列地下連続壁を構築した後に、ボーリングロッド、改良ロッドをガイド管210に挿通させて高圧噴射撹拌工法、薬液注入工法などによって山留壁200の下部の地盤を改良し、山留壁200の下部に地盤改良体320が連続してなる改良壁体300を構築する。
山留壁200及び改良壁体300を、例えば地下構造物などを囲む四角形に形成することができ、円形に限定されない。
また、山留壁200と改良壁体300とで構成される地中壁は、例えば、大深度立坑の山留壁として用いることができ、地下タンクや貯水池などの地下構造物の遮水性山留壁としての用途に限定されない。
なお、出願当初の請求項は以下の通りであった。
〔請求項1〕
壁の全高さに亘るガイド管が壁面に沿って所定の間隔毎に埋設された山留壁を地中に構築する工程と、
前記山留壁の構築後に、前記ガイド管を利用して前記山留壁の下部を地盤改良し、前記山留壁の下部に地盤改良体が連続してなる改良壁体を構築する工程と、
を含む、地中壁の施工法。
〔請求項2〕
前記改良壁体を構築する工程は、
前記ガイド管内に挿通させたボーリングロッドによって前記山留壁の下部の地盤にボーリング孔を構築する工程と、
前記ガイド管内に挿通させた改良ロッドによって地盤改良材を前記ボーリング孔に供給し前記地盤改良体を造成する工程と、
を含む、請求項1記載の地中壁の施工法。
〔請求項3〕
前記地盤改良体を造成する工程は、前記地盤改良材としての固化材を地盤に撹拌混合する工法によって前記地盤改良体を造成する、請求項2記載の地中壁の施工法。
〔請求項4〕
前記地盤改良体を造成する工程は、前記地盤改良材としての注入材を地盤に注入する工法によって前記地盤改良体を造成する、請求項2記載の地中壁の施工法。
〔請求項5〕
前記改良壁体を構築する工程は、前記山留壁に連続する前記改良壁体を構築する、請求項1から請求項4のいずれか1つに記載の地中壁の施工法。
〔請求項6〕
前記改良壁体を構築する工程は、圧縮強度が前記山留壁よりも低く遮水機能を有する前記改良壁体を構築する、請求項5記載の地中壁の施工法。
〔請求項7〕
前記改良壁体を構築する工程は、前記改良壁体の下端が不透水層深度以深に達するまで前記改良壁体を構築する、請求項6記載の地中壁の施工法。
〔請求項8〕
前記山留壁を構築する工程は、地下構造物の構築における地盤掘削に先立って地中に前記山留壁を構築する工程であって、前記地下構造物の床付け深度以深に達するまで前記山留壁を構築する、請求項1から請求項7のいずれか1つに記載の地中壁の施工法。
〔請求項9〕
前記山留壁を構築する工程は、前記山留壁として、鉄筋コンクリート製の連続地中壁を構築する、請求項1から請求項8のいずれか1つに記載の地中壁の施工法。
〔請求項10〕
前記山留壁を構築する工程は、鉄筋かごに前記ガイド管を固定する工程を含む、請求項9記載の地中壁の施工法。
〔請求項11〕
前記山留壁を構築する工程は、前記山留壁として、ソイルセメント柱またはソイルセメント壁を連続させてなるソイルセメント柱列地下連続壁またはソイルセメント壁地下連続壁を構築する、請求項1から請求項8のいずれか1つに記載の地中壁の施工法。
〔請求項12〕
前記山留壁を構築する工程は、前記ソイルセメント柱またはソイルセメント壁の芯材に前記ガイド管を固定する工程を含む、請求項11記載の地中壁の施工法。
Claims (8)
- 壁の全高さに亘るガイド管が壁面に沿って所定の間隔毎に埋設された上面視円形の山留壁を地中に構築する工程と、
前記山留壁の構築後に、前記ガイド管を利用して前記山留壁の下部を地盤改良し、前記山留壁の下部に地盤改良体が連続してなる改良壁体を構築する工程と、
を含む、地中壁の施工法であって、
前記山留壁を構築する工程は、前記山留壁として、鉄筋コンクリート製の連続地中壁を構築し、
前記改良壁体を構築する工程は、
前記ガイド管内に挿通させたボーリングロッドによって前記山留壁の下部の地盤にボーリング孔を構築する工程と、
前記ガイド管内に挿通させた改良ロッドによって地盤改良材を前記ボーリング孔に供給し前記地盤改良体を造成する工程と、
を含み、
前記改良壁体を構築する工程は、圧縮強度が前記山留壁よりも低く遮水機能を有し、かつ、前記山留壁に連続する前記改良壁体を構築し、
前記改良壁体を構築する工程は、前記改良壁体の下端が不透水層深度以深に達するまで前記改良壁体を構築する、
地中壁の施工法。 - 前記山留壁を構築する工程は、鉄筋かごに前記ガイド管を固定する工程と、前記ガイド管が固定された前記鉄筋かごを掘削溝に建て込む工程と、を含む、請求項1に記載の地中壁の施工法。
- 前記地盤改良体を造成する工程は、前記地盤改良材としての固化材を地盤に撹拌混合する工法によって前記地盤改良体を造成する、請求項1又は請求項2に記載の地中壁の施工法。
- 前記地盤改良体を造成する工程は、前記地盤改良材としての注入材を地盤に注入する工法によって前記地盤改良体を造成する、請求項1又は請求項2に記載の地中壁の施工法。
- 前記山留壁を構築する工程は、前記山留壁によって囲まれる地下構造物の構築における地盤掘削に先立って地中に前記山留壁を構築する工程であって、前記地下構造物の床付け深度以深に達するまで前記山留壁を構築する、請求項1〜請求項4のいずれか1つに記載の地中壁の施工法。
- 前記地下構造物は地下式タンク又は貯水池である、請求項5に記載の地中壁の施工法。
- 前記地下構造物は地下式LNGタンクである、請求項5又は請求項6に記載の地中壁の施工法。
- 前記山留壁は、その全深度が最大で100mである、請求項1〜請求項7のいずれか1つに記載の地中壁の施工法。
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