JP6988049B2 - 軸部材の鉛直度管理方法及び山留め壁の構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、軸部材の鉛直度管理方法、及び軸部材の鉛直度管理方法を用いた山留め壁の構築方法に関する。

地盤に形成された掘削孔にセメントミルクを注入することによって構築された山留め壁が知られている。近年、構造物の大深度化に伴って構造物の周囲に構築される山留め壁も大深度化しており、このため地盤深くまで掘削孔を形成する必要がある。しかし、掘削孔の深さが深くなるほど掘削孔の鉛直度を保つことが難しくなり、山留め壁の構築精度が低下する虞があった。

この問題を解決するため、例えば特許文献１には、掘削孔に預けられた掘削ロッドの注入管に傾斜計を挿入し、傾斜計によって掘削孔の鉛直度を計測しながら掘削を行う掘削精度計測方法が開示されている。

特許第５９１２６１３号公報

しかし、特許文献１に開示されている掘削精度測定方法では、掘削ロッドによる掘削後に掘削孔の鉛直度を計測するため、掘削ロッドの鉛直度を管理しながら掘削を行うことはできなかった。

本発明は上記事実に鑑み、軸部材によって形成される孔の鉛直度を高めることができる軸部材の鉛直度管理方法及び山留め壁の構築方法を提供することを目的とする。

第１態様に記載の軸部材の鉛直度管理方法は、杭打ち装置により地中へ挿入される軸部材を鉛直とする工程を有する。

上記構成によれば、軸部材を鉛直とすることで、掘削後の孔の鉛直度を計測することなく、軸部材によって形成される孔の鉛直度を高めることができる。

第２態様に記載の軸部材の鉛直度管理方法は、第１態様に記載の軸部材の鉛直度管理方法であって、前記軸部材を鉛直とする工程は、前記軸部材の地上部分における上下２点の座標を、前記杭打ち装置から離れた地上に設置された少なくとも１つの光学式測定装置によってそれぞれ計測する座標測定工程と、測定された前記座標から、上下２点の平面２軸上のズレ量を算出するズレ算出工程と、前記平面２軸上のズレ量が許容範囲内となるように、前記杭打ち装置を操作して前記軸部材の鉛直度を修正する鉛直度修正工程と、を有する。

上記構成によれば、軸部材の上下２点の平面２軸上のズレ量を算出して軸部材の鉛直度を修正することで、軸部材によって形成される孔の鉛直度を高めることができる。また、少なくとも１つの光学式測定装置によって杭打ち装置から離れた場所で軸部材の位置を測定することができるため、軸部材の鉛直度を容易に測定することができる。

第３態様に記載の軸部材の鉛直度管理方法は、第２態様に記載の軸部材の鉛直度管理方法であって、前記軸部材が地中へ一定の深度挿入される毎に、前記座標測定工程、前記ズレ算出工程、及び前記鉛直度修正工程を実施する。

上記構成によれば、軸部材が地中へ一定の深度挿入される毎に、座標測定工程、ズレ算出工程、及び鉛直度修正工程を繰り返すことで、軸部材の鉛直度をより高めることができる。

第４態様に記載の軸部材の鉛直度管理方法は、第１態様に記載の軸部材の鉛直度管理方法であって、前記軸部材を鉛直とする工程は、地下階を有する既存建物の地下部分に下部ガイド部材を設置する下部ガイド設置工程と、前記既存建物の地上部分に上部ガイド部材を設置する上部ガイド設置工程と、前記下部ガイド部材と前記上部ガイド部材の平面２軸上の位置を合わせる位置合わせ工程と、前記上部ガイド部材及び前記下部ガイド部材に沿って前記軸部材を建込む軸部材建込み工程と、を有する。

上記構成によれば、平面２軸上の位置が合わせられた上下一対のガイド部材に沿って軸部材を建込むため、軸部材、及び軸部材によって形成される孔の鉛直度を高めることができる。

ここで、下部ガイド部材が既存建物の地下部分に設置され、上部ガイド部材が既存建物の地上部分に設置されている。このため、特に光学式測定装置によって座標を測定することができない地下部分において、軸部材、及び軸部材によって形成される孔の鉛直度を高めることができる。

第５態様に記載の山留め壁の構築方法は、第１〜第４態様の何れか１態様に記載の軸部材の鉛直度管理方法を用い、前記軸部材としての削孔ロッドによって地中に複数の基準孔を形成する先行削孔工程と、一部が重複して連続する連続孔を複数の前記基準孔に沿って形成し、前記連続孔にセメントミルクを注入する山留め壁構築工程と、を有する。

上記構成によれば、先行削孔工程で基準孔を形成する際に、請求項１〜４のいずれか１項に記載の軸部材の鉛直度管理方法を用いるため、基準孔の鉛直度を高めることにより、基準孔に沿って構築された山留め壁の構築精度を高めることができる。

本発明によれば、軸部材によって形成される孔の鉛直度を高めることができる。

（Ａ）〜（Ｃ）は第１実施形態の軸部材の鉛直度管理方法における軸部材の地中への挿入手順を示す工程図である。 （Ａ）は座標測定工程における軸部材を示す立面図であり、（Ｂ）はその平面図である。 （Ａ）は第１実施形態の軸部材の鉛直度管理方法を用いた先行削孔の手順を示す立面図であり、（Ｂ）はその平面図である。 （Ａ）は第１実施形態の軸部材の鉛直度管理方法を用いた山留め壁の構築手順を示す立面図であり、（Ｂ）はその平面図である。 第２実施形態の軸部材の鉛直度管理方法を示す立面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は変形例の軸部材の鉛直度管理方法を示す立面図である。

＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態における軸部材の鉛直度管理方法について、図１、図２を用いて説明する。

（構造）
図１（Ａ）〜図１（Ｃ）に示すように、本実施形態で用いられる軸部材は、一例として地盤を掘削して孔を形成する削孔ロッド１０とされている。削孔ロッド１０は、ロッド本体１２と、ロッド本体１２の外周面に螺旋状に取付けられたスクリュー翼１４と、を有している。

地上には、削孔ロッド１０を地中に挿入する杭打ち装置１６が設置されている。杭打ち装置１６は一般的なオーガ機やパイルドライバであり、杭打ち装置１６によって削孔ロッド１０の上端部及び下部をそれぞれ支持しつつ削孔ロッド１０を回転させることにより、削孔ロッド１０の下端に設けられた図示しないオーガヘッドで地盤を掘削し、地中に孔１８を形成する。

また、地上における杭打ち装置１６から離れた場所には、１つの光学式測定装置２０が設置されている。光学式測定装置２０は、一例としてノンプリズム光波距離計であり、レーザ光を対象物である削孔ロッド１０に照射して反射光を受光することにより、光学式測定装置２０と削孔ロッド１０との間の距離、すなわち削孔ロッド１０の位置が測定可能とされている。

（軸部材の鉛直度管理方法）
本実施形態の軸部材の鉛直度管理方法は、杭打ち装置１６により地中へ挿入される削孔ロッド１０を鉛直とする工程を有している。また、削孔ロッド１０を鉛直とする工程は、座標測定工程と、ズレ算出工程と、鉛直度修正工程と、を有している。

まず、座標測定工程では、図１（Ａ）に示すように、光学式測定装置２０から削孔ロッド１０の地上部分における上下２点に向かってレーザ光Ｌ１、Ｌ２をそれぞれ照射することで、削孔ロッド１０の地上部分における上下２点の座標をそれぞれ計測する。なお、削孔ロッド１０の上下２点の位置は、なるべく離れていることが好ましい。

ここで、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）を用いて削孔ロッド１０の座標について詳しく説明する。なお、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）では、削孔ロッド１０を円柱形状として模式的に示す。

図２に示すように、削孔ロッド１０を初期位置に設置した場合、すなわち挿入予定位置に鉛直に設置した場合における削孔ロッド１０の平面２軸上の中心座標の位置を、光学式測定装置２０によって予め測定しておき、その座標を基準点（ｘ０、ｙ０）とする。

そして、削孔ロッド１０の地中への挿入前及び挿入中において、光学式測定装置２０によって削孔ロッド１０の高さｚ１、ｚ２の上下２点における平面２軸上の表面座標（ｘ１、ｙ１）、（ｘ２、ｙ２）をそれぞれ測定し、その表面座標を削孔ロッド１０の中心座標とする（近似する）。

次に、ズレ算出工程では、上述した座標測定工程で測定された削孔ロッド１０の座標（中心座標）から、高さｚ１、ｚ２の上下２点における平面２軸上のズレ量（Δｘ、Δｙ）を算出する。

なお、削孔ロッド１０の高さｚ１、ｚ２の上下２点における平面２軸上のズレ量（Δｘ、Δｙ）を算出することにより、削孔ロッド１０の傾きθ（鉛直度）を算出することができる。また、削孔ロッド１０の座標（中心座標）に基き、基準点（ｘ０、ｙ０）からのズレ量を算出することもできる。

そして、鉛直度修正工程では、上述したズレ算出工程で算出した平面２軸上のズレ量（Δｘ、Δｙ）が許容範囲内となるように、図１（Ａ）に示す杭打ち装置１６を操作して削孔ロッド１０の鉛直度を修正する。

上述した各工程により、削孔ロッド１０の鉛直度を管理しつつ、削孔ロッド１０を地中へ挿入していく。なお、図１（Ａ）〜図１（Ｃ）に示すように、座標測定工程、ズレ算出工程、及び鉛直度修正工程は、削孔ロッド１０が地中へ一定の深度挿入される毎に繰り返し実施される。

（山留め壁の構築方法）
次に、本実施形態の軸部材の鉛直度管理方法を用いて山留め壁を構築する工程について、図３及び図４を用いて説明する。

山留め壁を構築する場合、まず、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、上述した鉛直度管理方法を用いて山留め壁の構築予定箇所に複数の基準孔２２Ａ〜２２Ｅを形成する先行削孔工程を行う。具体的には、光学式測定装置２０を用いて軸部材としての削孔ロッド１０の鉛直度を管理しながら、削孔ロッド１０によって複数の基準孔２２Ａ〜２２Ｅを地中に互いに間隔を空けて形成する。

先行削孔工程で地中に基準孔２２Ａ〜２２Ｅを予め形成しておくことで、山留め壁の構築予定箇所の地盤を緩めるとともに、基準孔２２Ａ〜２２Ｅを山留め壁を構築する際のガイドとすることが可能となる。

次に、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、杭打ち装置２６に支持された軸部材としての３本の削孔ロッド２４Ａ〜２４Ｃを用い、上述した軸部材の鉛直度管理方法を用いて山留め壁構築工程を行う。

杭打ち装置２６は、３軸オーガ機又は３点式パイルドライバであり、杭打ち装置２６によって３本の削孔ロッド２４Ａ〜２４Ｃを同時に回転させることにより、地中に壁状の連続孔２８を形成する。

具体的には、３本の削孔ロッド２４Ａ〜２４Ｃのうち例えば左右２本の削孔ロッド２４Ａ、２４Ｃについて、光学式測定装置２０を用いて鉛直度を管理しながら、３本の削孔ロッド２４Ａ〜２４Ｃによって地盤を掘削する。

このとき、図４（Ｂ）に示すように、まず、基準孔２２Ａ及び２２Ｂに沿って実線で示す連続孔２８を形成し、基準孔２２Ｃ及び２２Ｄに沿って連続孔２８に対して間隔を空けて破線で示す連続孔３０を形成する。その後、連続孔２８、３０とラップするように、基準孔２２Ｂ及び２２Ｃに沿って二点鎖線で示す連続孔３２を形成することで、一部が重複して連続する連続孔２８、３０、３２を形成する。

また、連続孔２８、３０、３２にセメントミルクを注入し、掘削土とセメントミルクとを混合撹拌することにより、連続孔２８、３０、３２内に山留め壁を構築する。なお、上記手順は一例であり、例えば連続孔２８、３０、３２内に山留め壁の芯材として図示しないＨ形鋼等を挿入する工程等、他の手順が含まれていても構わない。

（作用及び効果）
本実施形態によれば、座標測定工程において光学式測定装置２０によって削孔ロッド１０の地上部分における上下２点の座標をそれぞれ計測し、ズレ算出工程において上下２点の平面２軸上のズレ量を算出し、鉛直度修正工程において平面２軸上のズレ量が許容範囲内となるように鉛直度を修正している。

上述の各工程により削孔ロッド１０の鉛直度を管理しつつ、削孔ロッド１０を地中に挿入することで、削孔ロッド１０の鉛直度を高めることができ、削孔ロッド１０によって形成される孔１８の鉛直度を高めることができる。

特に本実施形態では、削孔ロッド１０の上下２点における平面２軸上の座標（中心座標）をそれぞれ測定するため、削孔ロッド１０の傾きθ（鉛直度）を算出することができるだけでなく、基準点（ｘ０、ｙ０）からのズレ量を算出することもできる。これにより、杭打ち装置１６を操作して削孔ロッド１０の挿入位置を初期位置（挿入予定位置）に修正することが可能となる。

また、座標測定工程において、１つの光学式測定装置２０によって杭打ち装置１６から離れた場所で削孔ロッド１０の位置を測定することができるため、削孔ロッド１０の鉛直度を容易に測定することができる。

さらに、本実施形態の鉛直度管理方法によれば、削孔ロッド１０が地中へ一定の深度挿入される毎に、座標測定工程、ズレ算出工程、及び鉛直度修正工程が繰り返し実施される。このため、各工程を１度のみ実施する方法と比較して、削孔ロッド１０の鉛直度をより高めることができる。

また、本実施形態の山留め壁の構築方法によれば、先行削孔工程において削孔ロッド１０の鉛直度を管理しつつ地中に複数の基準孔２２Ａ〜２２Ｅを形成し、山留め壁構築工程において基準孔２２Ａ〜２２Ｅに沿って連続孔２８、３０、３２を形成している。

これにより、基準孔２２Ａ〜２２Ｅを形成する際に削孔ロッド１０の鉛直度を管理することで、基準孔２２Ａ〜２２Ｅの鉛直度を高めることができ、基準孔２２Ａ〜２２Ｅに沿って構築された山留め壁の構築精度を高めることができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態における軸部材の鉛直度管理方法について、図５を用いて説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。

（構造）
図５に示すように、本実施形態では、既存建物３８の地下階のみが残されており、その地上部分に杭打ち装置１６が設置されている。本実施形態の軸部材としての削孔ロッド４０は、第１実施形態の削孔ロッド１０と同一の構成とされており、杭打ち装置１６によって支持され、既存建物３８の地下底版３８Ａを貫通して地下底版３８Ａの下部の地中に挿入されている。

また、削孔ロッド４０の周囲には、上部ガイド部材４２Ａ及び下部ガイド部材４２Ｂがそれぞれ設けられている。上部ガイド部材４２Ａ及び下部ガイド部材４２Ｂは、高さが１．５ｍ程度の円筒状の部材であり、既存建物３８の地上部分に上部ガイド部材４２Ａ、既存建物３８の地下部分に下部ガイド部材４２Ｂがそれぞれ設置されている。

（軸部材の鉛直度管理方法）
本実施形態の軸部材の鉛直度管理方法は、杭打ち装置１６により地中へ挿入される削孔ロッド４０を鉛直とする工程を有している。また、削孔ロッド４０を鉛直とする工程は、下部ガイド設置工程と、上部ガイド設置工程と、位置合わせ工程と、軸部材建込み工程と、を有している。

まず、下部ガイド設置工程では、地下底版３８Ａ上に図示しない一対の鋼材を設置し、一対の鋼材間に下部ガイド部材４２Ｂを載置する。また、地下底版３８Ａ及び鋼材の下部ガイド設置予定位置にマーキング（墨出し）を行っておく。

次に、上部ガイド設置工程では、下部ガイド設置工程と同様に、地上部分に図示しない一対の鋼材を設置し、一対の鋼材間に上部ガイド部材４２Ａを載置する。また、地上部分及び鋼材における下部ガイド設置予定位置のマーキングに対応する位置に、マーキング（墨出し）を行っておく。

そして、位置合わせ工程では、マーキングの位置に従って上部ガイド部材４２Ａ及び下部ガイド部材４２Ｂの平面２軸上の位置を合わせ、固定具によって鋼材上に上部ガイド部材４２Ａ及び下部ガイド部材４２Ｂをそれぞれ固定する。

その後、軸部材建込み工程では、位置合わせされた上部ガイド部材４２Ａ及び下部ガイド部材４２Ｂ内に削孔ロッド４０を挿入することで、上部ガイド部材４２Ａ及び下部ガイド部材４２Ｂに沿って削孔ロッド４０を地中に建込み、地中に孔４４を形成する。

なお、第１実施形態と同様に、削孔ロッド４０によって孔４４を複数形成し、複数の孔４４を基準孔として基準孔に沿って図示しない連続孔を形成することで、地下底版３８Ａの下部に山留め壁を構築することが可能である。

（作用及び効果）
本実施形態によれば、下部ガイド設置工程、上部ガイド設置工程、及び位置合わせ工程によって平面２軸上の位置が合わせられた上部ガイド部材４２Ａ及び下部ガイド部材４２Ｂを設置している。

また、上部ガイド部材４２Ａ及び下部ガイド部材４２Ｂに沿って削孔ロッド４０を建込むことで、地中に孔４４を形成している。このため、削孔ロッド４０の鉛直度、及び削孔ロッド４０によって形成された孔４４の鉛直度を高めることができる。

特に本実施形態のように、既存建物３８の地下底版３８Ａの下部に孔４４を形成する場合、地上に設置された光学式測定装置のレーザ光を地下底版３８Ａ上（孔４４の上端部）に照射することができないため、第１実施形態のような光学式測定装置２０を用いた鉛直度管理方法をそのまま適用することが困難である。

ここで、本実施形態によれば、上部ガイド部材４２Ａ及び下部ガイド部材４２Ｂに沿って削孔ロッド４０を建込むことで、光学式測定装置を用いずに削孔ロッド４０の鉛直度を高めることが可能となる。すなわち、光学式測定装置のレーザ光を軸部材の上下２点に照射することが困難な現場での軸部材の鉛直度管理に、特に有用な方法となる。

＜その他の実施形態＞
以上、本発明について第１、第２実施形態を説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能である。また、第１、第２実施形態の構成は適宜組み合わせることが可能である。

例えば、第１実施形態では、光学式測定装置２０を用いて削孔ロッド１０の鉛直度管理を行い、第２実施形態では、上部ガイド部材４２Ａ及び下部ガイド部材４２Ｂを用いて削孔ロッド４０の鉛直度管理を行っていた。しかし、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すように、光学式測定装置とガイド部材とを併用して削孔ロッドの鉛直度管理を行ってもよい。

具体的には、図６（Ａ）に示すように、既存建物４８の地下底版４８Ａ上にガイド部材５０を設置し、地上に光学式測定装置５２を設置してもよい。又は図６（Ｂ）に示すように、既存建物５８の地下底版５８Ａ上に光学式測定装置６０を設置し、地上にガイド部材６２を設置してもよい。

上記構成によれば、ガイド部材５０、６２によって削孔ロッド７０の上端及び下端の一方を位置決めしつつ、光学式測定装置５２、６０によって削孔ロッド７０の上端及び下端の他方の位置を測定することができる。これにより、削孔ロッド７０の上端及び下端の平面２軸上のズレ量を算出し、ズレ量が許容範囲内となるように鉛直度を修正することで、削孔ロッド７０の鉛直度、及び削孔ロッド７０によって形成された孔７２の鉛直度を高めることができる。

同様に、第１実施形態では、光学式測定装置２０によって削孔ロッド１０の地上部分における上下２点の位置を測定することで削孔ロッド１０の鉛直度管理を行っていた。しかし、ガイド部材によって削孔ロッド１０の地上部分における下端を位置決めしつつ、光学式測定装置２０によって削孔ロッド１０の上端の位置を測定することで削孔ロッド１０の鉛直度管理を行ってもよい。

また、第１実施形態では、１つの光学式測定装置２０によって削孔ロッド１０の上下２点の位置を測定していたが、複数の光学式測定装置によって削孔ロッド１０の上下２点の位置をそれぞれ測定してもよい。

また、第１、第２実施形態では、軸部材として削孔ロッド１０、４０が用いられていたが、軸部材は削孔ロッド１０、４０には限られず、例えば地中に建込まれるスクリュー翼付きの杭等であってもよい。

また、第１実施形態の山留め壁の構築手順では、鉛直度管理方法を用いて先行削孔工程及び山留め壁構築工程が実施されていた。しかし、先行削孔工程のみ鉛直度管理方法を用い、山留め壁構築工程については本発明の鉛直度管理方法を用いずに実施してもよい。

少なくとも先行削孔工程において鉛直度管理方法を用いることで、削孔ロッド１０の鉛直度及び基準孔２２Ａ〜２２Ｅの鉛直度を高めることができ、山留め壁構築工程において鉛直度の高い基準孔２２Ａ〜２２Ｅに沿って連続孔２８、３０、３２を形成することで、鉛直度の高い山留め壁を得ることができる。

また、第１実施形態の山留め壁の構築手順では、３本の削孔ロッド２４Ａ〜２４Ｃが用いられていたが、削孔ロッド２４Ａ〜２４Ｃの数は３本には限られず、例えば５本の削孔ロッドを有する５軸オーガを用いてもよい。５軸オーガの場合、少なくとも両端の２本の削孔ロッドの鉛直度を管理することで、削孔ロッドによって形成される連続孔及び山留め壁の鉛直度を高めることが可能である。

１０、２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、４０、７０ 削孔ロッド
１６、２６ 杭打ち装置
２０、５２、６０ 光学式測定装置
２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、２２Ｅ 基準孔
２８、３０、３２ 連続孔
３８、４８、５８ 既存建物
４２Ａ 上部ガイド部材
４２Ｂ 下部ガイド部材

Claims (3)

1. 杭打ち装置により地中へ挿入される削孔ロッドを鉛直とする工程は、
   地下階を有する既存建物の地下部分に下部ガイド部材を設置する下部ガイド設置工程と、
   前記既存建物の地上部分に上部ガイド部材を設置する上部ガイド設置工程と、
   前記下部ガイド部材と前記上部ガイド部材の平面２軸上の位置を合わせる位置合わせ工程と、
   前記上部ガイド部材及び前記下部ガイド部材に沿って前記削孔ロッドを建込む軸部材建込み工程と、
   を有する軸部材の鉛直度管理方法。
2. 請求項１に記載の軸部材の鉛直度管理方法を用い、前記削孔ロッドによって地中に間隔を空けて複数の基準孔を形成する先行削孔工程と、
   両端が前記基準孔と重複する連続孔を、間隔を空けて一対形成した状態で、形成された一対の前記連続孔に両端が夫々重複する連続孔を形成し、前記連続孔にセメントミルクを注入する山留め壁構築工程と、
   を有する山留め壁の構築方法。
3. 杭打ち装置により地中へ挿入される削孔ロッドを鉛直とする工程は、前記削孔ロッドの地上部分における上下２点の座標を、前記杭打ち装置から離れた地上に設置された少なくとも１つの光学式測定装置によってそれぞれ計測する座標測定工程と、測定された前記座標から、上下２点の平面２軸上のズレ量と、挿入予定位置からのズレ量とを算出するズレ算出工程と、前記平面２軸上のズレ量が許容範囲内となるように、前記杭打ち装置を操作して前記削孔ロッドの鉛直度を修正する鉛直度修正工程と、を有する軸部材の鉛直度管理方法を用い、前記削孔ロッドによって地中に間隔を空けて複数の基準孔を形成する先行削孔工程と、
   両端が前記基準孔と重複する連続孔を、間隔を空けて一対形成した状態で、形成された一対の前記連続孔に両端が夫々重複する連続孔を形成し、前記連続孔にセメントミルクを注入する山留め壁構築工程と、
   を有する山留め壁の構築方法。

Images