JP7074655B2 - 傾斜地での土留壁の構築方法、及び、傾斜地での廃棄物処分場の構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、傾斜地での土留壁の構築方法、及び、傾斜地での廃棄物処分場の構築方法に関する。
本明細書でいう「土留壁」は、開削側（開削予定領域）と地山側（非開削領域）とを仕切って、施工場所に対する土留め（及び止水）を行うものであり、深型廃棄物処分場などで開削予定領域（廃棄物埋立用の空間）を囲むように地中に鉛直方向に筒状に構築される地中連続壁を含む。

廃棄物は一般廃棄物と産業廃棄物に分類され、一般廃棄物は、生ごみ、破砕ごみ、焼却灰などの形状で、地方自治体が準備する管理型最終処分場に埋立処分される。

管理型最終処分場の一形態として深型廃棄物処分場が考えられおり、例えば、特許文献１、２に記載のものが提案されている。

特許文献１、２に記載の深型廃棄物処分場は、いずれも、地中に不透水層に達する深さまで鉛直方向に筒状に構築される地中連続壁と、地中連続壁内を１／２程度の深さまで掘削した床付け地盤上に砕石層を介して構築した底版とを含み、地中連続壁と底版とにより廃棄物埋立用の空間が画成される。ここで、地中連続壁は、土留壁としての機能を有している。

特許第２５００６９０号公報 特許第２８４２１７３号公報

上記の深型廃棄物処分場は、都市部や臨海部埋立地などの平地部に適した構造とされている。ただ、処分場の建設に責任を負う地方自治体の中には山間部に位置し、山間部の傾斜地を建設場所とせざるを得ないところもある。

しかしながら、傾斜地については平地にしてから地中連続壁を構築するのが一般的である。このため、斜面を切土し、傾斜地の最も低い部分に合わせて平地を造成する場合、切土によって大量の残土が発生し、その処分にかなりの費用を要する。

また、高い方を切土し、低い方に盛土して土量をバランスさせることも可能であるが、盛土部の地盤が弱く、地中連続壁工事に先立って、この部分の地盤補強が必要になる。

従って、傾斜地にそのまま地中連続壁を構築できるようにすることが望まれるが、かかる技術はいまだ確立されていない。

本発明は、このような実状に鑑み、傾斜地での地中連続壁などの土留壁の構築方法を提供することを主たる課題とする。

本発明に係る傾斜地での土留壁の構築方法は、傾斜地の地盤面下に傾斜面に沿って土留壁を構築する方法であって、
地盤面に土留壁の構築予定ラインを挟んで一対のガイドウォールを設置する工程と、
前記一対のガイドウォール間の地盤を、ガイドウォール延在方向に交互に先行処理部と後行処理部とに分け、そのうちの先行処理部を先行して鉛直方向に掘削する工程と、
前記先行処理部の掘削溝内に、当該先行処理部とその両側の後行処理部とを仕切る一対の埋設型枠を設置する工程と、
前記先行処理部の掘削溝内の前記一対の埋設型枠間にコンクリートを打設する工程と、
前記コンクリートの打設を終えた両側の先行処理部に挟まれた後行処理部の、片側の埋設型枠と反対側の埋設型枠との間を、鉛直方向に掘削する工程と、
前記後行処理部の両側の埋設型枠間にコンクリートを打設する工程と、
を含む。
ここにおいて、前記埋設型枠の上端部の高さを、傾斜している地盤面の高さに合わせて、異ならせることにより、地盤面の傾斜方向に沿って上端部が階段状に傾斜した土留壁を構築する。

本発明はまた、上記の傾斜地での土留壁の構築方法を廃棄処分場の地中連続壁の構築に適用することで、傾斜地での廃棄物処分場の構築方法をも提供する。
本発明に係る傾斜地での廃棄物処分場の構築方法は、
上記の土留壁の構築方法を用いて、傾斜地の地盤面下の地中に不透水層に達する深さまで鉛直方向に、上端部が傾斜した斜切円筒状の地中連続壁を構築する工程と、
前記地中連続壁内を掘削して、廃棄物埋立用の空間を形成する掘削工程と、
前記地中連続壁内の床付け地盤上に底版を構築する工程と、
前記地中連続壁の上方に、これに連ねて、上端部が水平な円筒状の側壁を構築する工程と、
前記側壁の周囲に掘削土を盛土して、平坦な盛土地盤を形成する工程と、
を含む。

本発明によれば、傾斜地での土留壁の構築が比較的容易となり、また、これを用いて、傾斜地での深型の廃棄物処分場の構築も比較的容易となる。

本発明の適用対象例として示す傾斜地での廃棄物処分場の縦断面図 上記の例での施工地盤における地中連続壁の平面図 図２のＡ部の拡大図に相当する地中連続壁（土留壁）の要部平面図 図３のＢ－Ｂ断面に相当する地中連続壁（土留壁）の断面図 地中連続壁（土留壁）の構築手順を示す工程別の平面図 埋設型枠、モルタルバッグ等の説明図 図４の地中連続壁の上に側壁を設けた状態での断面図

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１は本発明の適用対象例として示す傾斜地での廃棄物処分場の縦断面図である。

施工地盤（盛土前の地盤）１は、傾斜している。そして、施工地盤１下の地中深くに不透水層２がほぼ水平に存在している。

地中連続壁３は、傾斜している施工地盤１下の地中に、不透水層２に達する深さまで、鉛直方向に円筒状に、ＲＣ（鉄筋コンクリート）により構築される。施工地盤１が傾斜していることから、地中連続壁３は、上部傾斜・下部水平の斜切円筒状をなしている。
地中連続壁３の構築方法については、後に詳述する。

地中連続壁３の内側は、地中連続壁３の深さの１／２程度の深さまで掘削され、その底部の床付け地盤４の上に、集水用の砕石層５が設けられる。

砕石層５の上には、ＲＣ製の底版６が構築される。詳しくは、砕石層５の上に縁切り用のシート（図示せず）を配置し、その上に鉄筋を配置した上で、コンクリートを打設することにより、底版６を構築する。尚、砕石層５の厚さは例えば０．８ｍ、底版６の厚さは例えば０．２ｍとする。

地中連続壁３の内面には、ＲＣ製の側壁７が構築される。地中連続壁３は壁厚を比較的薄くし、地中連続壁３の内側に側壁７を設けることで、外側からの土圧、水圧に対し二重壁（重ね壁）で抵抗する構造となっている。尚、底版６の周縁部と側壁７の下端部とは一体的に結合される。

地中連続壁３の上方には、地中連続壁３及び側壁７と一体的に結合して、ＲＣ製の円筒状の側壁８が所定の高さまで構築される。地中連続壁３の上端部が傾斜していることから、側壁８は下部傾斜・上部水平の斜切円筒状をなすようにし、側壁８の上端部は水平面状に存在する。

上側の側壁８の外側の傾斜した施工地盤１上には、掘削土が盛土され、側壁８の上端部とほぼ面一をなす平坦な盛土地盤９が造成される。

ここにおいて、底版６、側壁７、８により、廃棄物埋立用の空間１０が画成される。
そして、廃棄物埋立用の空間１０から汚染水が砕石層５に漏出（あるいは砕石層５の地下水が内部に浸透）するのを防止すべく、底版６の上面及び側壁７の内面には、廃棄物埋立用の空間１０内の汚染水の管理レベルより高位置まで、防水シート１１が設けられる。

そして、廃棄物埋立用の空間１０の上方には、該空間１０を覆うようにＲＣ製のドーム屋根１２が設けられる。ドーム屋根１２は、その周縁部の全周にて、円筒状の側壁８の上端部に支持されている。

また、地中連続壁３と側壁７及び底版６との間には、透水マット１３が配置される。透水マット１３は、厚手の土木シート、ドレーン材などから作られていて、透水性を有し、砕石層５と下端側で連通する水道（みずみち）を形成する。従って、本処分場の周辺（地中連続壁３の外側）の地下水が地中連続壁３から浸透した場合、その地下水は透水マット（水道）１３内を流下して、砕石層５に導かれる。

本処分場には、揚水管としては、汚染水用の揚水管１４と、地下水用の揚水管１６とが設けられる。

汚染水用の揚水管１４は、ドーム屋根１２を貫通し、下端部が廃棄物埋立用の空間１０の底部に開口している。詳しくは、底版６上の防水シート１１の上に、表面を土木シートにより覆った砕石堰堤１５を配置し、揚水管１４の下端部を砕石堰堤１５内に開口させている。

汚染水用の揚水管１４内には、揚水ポンプ及び水位計（共に図示せず）が設けられ、揚水管１４内の水位（廃棄物埋立用の空間１０内の汚染水の水位）が所定の水位（地中連続壁３の外側の地下水位より低位のレベル）となるように、当該揚水ポンプが自動運転（ＯＮ・ＯＦＦ運転）されて、汚染水が汲み上げられる。汲み上げられた地下水は汚染水の処理部（水処理設備）へ送られ、浄化される。

地下水用の揚水管１６は、ドーム屋根１２を貫通し、下端部が更に防水シート１１及び底版６を貫通して、砕石層５内に開口している。詳しくは、砕石層５の最下部に設けた集水ピット１７に開口させている。

地下水用の揚水管１６内には、揚水ポンプ及び水位計（共に図示せず）が設けられ、揚水管１６内の水位（砕石層５と連通する透水マット１３内の水位）が所定の水位（地中連続壁３の外側の地下水位より低位のレベル）となるように、当該揚水ポンプが自動運転（ＯＮ・ＯＦＦ運転）されて、砕石層５内の地下水が汲み上げられる。汲み上げられた地下水は、地中連続壁３の外側の水であり、そのまま放流可能である。但し、廃棄物が積み上がってきた状態においては、揚水管１６内の水位を地中連続壁３の外側の地下水位以下、廃棄物の高さ以下に維持し、地下水を汲み上げることも可能である。

上記の水位コントロールにおいて、基準となる本処分場の周辺（地中連続壁３の外側）の地下水位は、傾斜地ゆえ、降雨などによって変動しやすい。このため、盛土内に、水平方向に、排水性の高いドレーン材（具体例としては、土木シートに挟まれた砕石層）１８を配置し、本処分場の周辺の地下水位がほぼ均等になるようにするとよい。

次に傾斜地での地中連続壁３の構築方法について説明する。
図２は図１の例での施工地盤１における地中連続壁３の平面図である。

図３は図２のＡ部（傾斜方向に延在する部分）の拡大図に相当する地中連続壁３の要部平面図である。また、図４は図３のＢ－Ｂ断面に相当する地中連続壁３の断面図である。
尚、実際の地中連続壁３は円筒形であるので、傾斜方向にストレートではなく、湾曲しているが、ここでは「土留壁」一般の構築方法として説明するため、図３では傾斜方向にストレートに示している。

図３及び図４には、地中連続壁３の構築の際に構築予定ラインを挟んで施工地盤上に配置される一対のガイドウォール３０、３０と、一対のガイドウォール３０、３０間の地盤をガイドウォール延在方向に交互に先行処理部３１と後行処理部３２とに分ける埋設型枠３４、３４、・・・とが示されている。ここでいう「埋設型枠」とは、コンクリートの打設に際し用いられる型枠であって、コンクリートの固化後に脱型されることなく、そのまま残置されるものをいう。

図３及び図４に示す地中連続壁３などの土留壁について、傾斜地での構築方法を図５により工程順に説明する。
図５は地中連続壁（土留壁）３の構築手順を示す工程別の平面図である。

（Ａ）ガイドウォール設置工程
傾斜している施工地盤面に土留壁の構築予定ラインを挟んで一対のガイドウォール３０、３０を設置する。ガイドウォール３０としてはコ字形鉄筋コンクリートを用い、一対のコ字形鉄筋コンクリートの互いのウェブ部の外面を対向させて配置する。ガイドウォール３０は掘削機による掘削作業等の位置決めガイド用であり、土留壁の構築後は撤去可能である。

（Ｂ）先行掘削工程
一対のガイドウォール３０、３０間の地盤を、ガイドウォール延在方向に交互に先行処理部３１と後行処理部３２とに分け、そのうちの先行処理部３１を先行して、掘削機により鉛直方向に掘削する。尚、先行処理部３１の掘削溝はガイドウォール延在方向に大きめに形成する。

（Ｃ）鉄筋籠及び埋設型枠設置工程
先行処理部３１の掘削溝内に、鉄筋籠３３を挿入配置する。また、図６の詳細図にも示されるように、先行処理部の鉄筋籠３３の両端部（ガイドウォール延在方向の両端部）には、先行処理部の鉄筋籠３３の横方向鉄筋に固定する形で、埋設型枠３４、３４が取付けられている。従って、本工程では、先行処理部３１の掘削溝内に、一対の埋設型枠３４、３４を、ガイドウォール延在方向の両端部に位置させて、設置する。

本工程（Ｃ）で用いる埋設型枠３４は、コンクリート打設に際し、先行処理部３１と後行処理部３２とを仕切るためのものである。そして、図４から明らかなように、埋設型枠３４の上端部の高さは、傾斜している地盤面の高さに合わせて、異ならせてある。このため、同じ鉄筋籠３３の両端部に取付けられる一対の埋設型枠３４、３４についても、上端部の高さは異なる。

また、埋設型枠３４には、図６の詳細図に示されるように、ガイドウォール延在方向と直交する方向の両端部に、モルタル注入用のエアバッグ３５が取付けられている。埋設型枠３４の設置後に、エアバッグ３５にモルタルを注入し、モルタルバッグとして膨らませることで、埋設型枠３４と掘削溝面との隙間を塞ぐことができる。

（Ｄ）先行打設工程
先行処理部３１の掘削溝内の一対の埋設型枠３４、３４間にコンクリート３６を打設する。このとき、図４から明らかなように、一対の埋設型枠３４、３４の上端部の高さは異なるので、低い方の埋設型枠３４のレベルまで、コンクリートを打設する。

（Ｅ）後行掘削工程
コンクリートの打設を終えた前後の先行処理部３１、３１に挟まれた後行処理部３２について、前後の埋設型枠３４、３４の間を掘削機により鉛直方向に掘削する。このとき、先行処理部３１の掘削溝は大きく形成してあるので、前後の埋設型枠３４、３４の内側に掘削済みの部分があり、この部分を手がかりにして掘削を進めることができる。

（Ｆ）鉄筋籠設置工程
掘削を終えた後行処理部３２の前後の埋設型枠３４、３４間に、後行処理部の鉄筋籠３７を挿入配置する。

（Ｇ）後行打設工程
鉄筋籠３７の挿入を終えた後行処理部３２の前後の埋設型枠３４、３４間にコンクリート３８を打設する。このときも、図４から明らかなように、後行処理部３２の前後の埋設型枠３４、３４の上端部の高さは異なるので、低い方の埋設型枠３４のレベルまで、コンクリートを打設する。

以上の（Ａ）～（Ｇ）の工程により、地中連続壁（土留壁）３の構築が完了する。これにより、図４から明らかなように、地盤面の傾斜方向に沿って上端部が階段状に傾斜した地中連続壁（土留壁）３が構築される。

次に、上記のような構築方法で傾斜地に地中連続壁３を構築した後の図１の廃棄物処分場の構築方法（手順）について説明する。

地中連続壁３の構築後、地中連続壁３の内側を掘削し、床付け地盤４上に砕石層５及び底版６を構築する。地中連続壁３が十分な強度を有している場合、床付け地盤４まで一度に掘削することが可能となる。そして、掘削後、下から上へ、順巻き工法で、側壁７を構築し、更に側壁８を構築する。

あるいは、地中連続壁３の構築後、地中連続壁３の内側を所定の深さずつ掘削し、所定深さずつ掘削するごとに、側壁７を上から下へ逆巻き工法で構築する。そして、床付け地盤４まで掘削した後に、砕石層５及び底版６を構築する。上側の側壁８は下から上へ順巻き工法で構築する。

図７は図４の地中連続壁３の上に側壁８を設けた状態での断面図である。これから解るように、地中連続壁３の上端部が傾斜方向に階段状になるのに対応して、側壁８の下端部が傾斜方向に階段状となる。

側壁８の構築後、側壁８の周囲に掘削土を盛土して、平坦な盛土地盤９を形成する。そして、最後に、側壁８の上方に、廃棄物埋立用の空間１０を覆うドーム屋根１２を構築する。

本実施形態によれば、傾斜地にそのまま地中連続壁（土留壁）３を構築でき、また、これを用いて、傾斜地に深型の廃棄物処分場を構築することが容易となる。但し、構築に先立って、傾斜地盤の地盤整形や、重機を載せる水平な作業台を作ることは必要となる。

尚、図示の実施形態はあくまで本発明を例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、特許請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更を包含するものであることは言うまでもない。

また、本明細書や特許請求の範囲での「水平」、「鉛直」という文言は、幾何学上の厳密な概念ではなく、土木技術上の概念で、土木技術上で許容される範囲や、世間一般でいうところの「ほぼ水平」、「ほぼ鉛直」という概念を含むものであることも言うまでもない。

１ 施工地盤（盛土前の傾斜地盤）
２ 不透水層
３ 地中連続壁（土留壁）
４ 床付け地盤
５ 砕石層
６ 底版
７ 側壁
８ 側壁
９ 盛土地盤
１０ 廃棄物埋立用の空間
１１ 防水シート
１２ ドーム屋根
１３ 透水マット
１４ 汚染水用の揚水管
１５ 砕石堰堤
１６ 地下水用の揚水管
１７ 集水ピット
１８ ドレーン材（砕石層）
３０ ガイドウォール
３１ 先行処理部
３２ 後行処理部
３３ 先行処理部の鉄筋籠
３４ 埋設型枠
３５ モルタル注入用のエアバッグ（モルタルバッグ）
３６ 先行処理部のコンクリート
３７ 後行処理部の鉄筋籠
３８ 後行処理部のコンクリート

Claims (7)

1. 傾斜地の地盤面下に傾斜面に沿って土留壁を構築する方法であって、
   地盤面に土留壁の構築予定ラインを挟んで一対のガイドウォールを設置する工程と、
   前記一対のガイドウォール間の地盤を、ガイドウォール延在方向に交互に先行処理部と後行処理部とに分け、そのうちの先行処理部を先行して鉛直方向に掘削する工程と、
   前記先行処理部の掘削溝内に、当該先行処理部とその両側の後行処理部とを仕切る一対の埋設型枠を設置する工程と、
   前記先行処理部の掘削溝内の前記一対の埋設型枠間にコンクリートを打設する工程と、
   前記コンクリートの打設を終えた両側の先行処理部に挟まれた後行処理部の、片側の埋設型枠と反対側の埋設型枠との間を、鉛直方向に掘削する工程と、
   前記後行処理部の両側の埋設型枠間にコンクリートを打設する工程と、
   を含み、
   前記埋設型枠の上端部の高さを、傾斜している地盤面の高さに合わせて、異ならせることにより、地盤面の傾斜方向に沿って上端部が階段状に傾斜した土留壁を構築することを特徴とする、傾斜地での土留壁の構築方法。
2. 前記先行処理部のコンクリート打設に先立って、前記先行処理部の掘削溝内に鉄筋籠を設置する工程と、
   前記後行処理部のコンクリート打設に先立って、前記後行処理部の掘削溝内に鉄筋籠を設置する工程と、
   を更に含み、
   前記一対の埋設型枠は、前記先行処理部の掘削溝内に設置する鉄筋籠の両端部に取付けて設置することを特徴とする、請求項１記載の傾斜地での土留壁の構築方法。
3. 前記土留壁は、傾斜地の地盤面下の地中に不透水層に達する深さまで鉛直方向に筒状に構築される地中連続壁であって、この地中連続壁は、廃棄物処分場において、廃棄物埋立用の空間を画成することを特徴とする、請求項１又は請求項２記載の傾斜地での土留壁の構築方法。
4. 請求項１又は請求項２記載の土留壁の構築方法を用いて、傾斜地の地盤面下の地中に不透水層に達する深さまで鉛直方向に、上端部が傾斜した斜切円筒状の地中連続壁を構築する工程と、
   前記地中連続壁内を掘削して、廃棄物埋立用の空間を形成する掘削工程と、
   前記地中連続壁内の床付け地盤上に底版を構築する工程と、
   前記地中連続壁の上方に、これに連ねて、上端部が水平な円筒状の側壁を構築する工程と、
   前記側壁の周囲に掘削土を盛土して、平坦な盛土地盤を形成する工程と、
   を含むことを特徴とする、傾斜地での廃棄物処分場の構築方法。
5. 前記盛土地盤を形成する工程では、盛土中に水平にドレーン材を配置することを特徴とする、請求項４記載の傾斜地での廃棄物処分場の構築方法。
6. 前記側壁の上方に、前記廃棄物埋立用の空間を覆う屋根を構築する工程を更に含むことを特徴とする、請求項４又は請求項５記載の傾斜地での廃棄物処分場の構築方法。
7. 前記側壁は、上端部が階段状に傾斜した地中連続壁に対応して、下端部を階段状に傾斜させることを特徴とする、請求項４～請求項６のいずれか１つに記載の傾斜地での廃棄物処分場の構築方法。

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