JP7104536B2 - 遮水壁の構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、主に都市部等の制約の多い工事現場において使用される遮水壁の構築方法に関する。

従来、地下構造物の施工等においては、施工区域に遮水壁を構築し、当該施工区域の土留め及び遮水をした状態で作業を行っている。

このような遮水壁の構築方法には、ＳＭＷ工法（Ｓｏｉｌ Ｍｉｘｉｎｇ Ｗａｌｌ工法）やＢＨ（Ｂｏｒｉｎｇ Ｈｏｌｅ）工法によるもの等が知られている。

ＳＭＷ工法は、多軸混練オーガ機で原地盤を掘削しつつ、その先端からセメントスラリーを吐出して土砂と混練することにより、各軸のオーガによって各々造成されるソイルセメント柱体を相互に重複させた状態で形成し、連続壁を形成するようになっている（例えば、特許文献１を参照）。

しかしながら、ＳＭＷ工法は、多軸混練オーガ機（ベースマシン）が大型にならざるを得ず、都市部等のように周辺地域への圧迫感軽減を求められる場所や施工エリアが限定される狭隘な箇所等の制約の多い場所に適用することが難しいという問題があった。

一方、ＢＨ（Ｂｏｒｉｎｇ Ｈｏｌｅ）工法は、小型の単軸ボーリング機を用いて、単軸ロッドの下端に取り付けたビットを回転させつつ地盤をケーシング無しで掘削しつつ、正循環方式によってロッド下端より安定液を送り出し、掘削した土砂を上昇水流によって孔口に運び、サンドポンプで排出するものであり、都市部等の制約の多い場所での施工に適している（例えば、特許文献２を参照）。

そして、ＢＨ工法による連続壁の構築は、掘削後に安定液を循環させてスライムを除去した後、掘削された孔に鉄筋籠等の芯材を建て込み、そこにモルタル等の固化材を充填して杭を形成し、柱列状の壁体を構築するようになっている。

特開２０１２－１４０８２６号公報 特開平９－２４２０６７号公報

しかしながら、上述の如き従来のＢＨ工法によるものでは、単軸のロッド下端に取り付けられたビットを回転させつつ下降させることで地盤を掘削するため、モルタル等の固化材を充填して先行杭を形成した後、先行杭と重複した状態で後行杭用の掘削を行おうとすると、モルタル等の固化材が固結した先行杭と接触したビットが先行杭から反力を受け、ビットの回転が阻害されるおそれがある。

また、従来のＢＨ工法では、固結した先行杭と回転するビットが接触した場合、ビットが先行杭から反力を受けることで、大きな振動及び騒音が生じ、周辺地域への圧迫感が増大するという問題があった。

さらに、従来のＢＨ工法では、固結した先行杭と回転するビットが接触した場合、先行杭にクラック等が生じるおそれがあるとともに、その回転中心にズレを生じ、後行杭の施工精度を確保し難いという問題もあった。

従って、従来のＢＨ工法では、壁体を構成する杭体を互いに重複する配置（ラップした状態）に構築することができず、遮水性を確保するためには、背面側の地盤に薬液を注入して地盤改良する必要があり、工種が多くなるとともに、薬液注入に用いる装置も必要なことから、本体のサイズが小さい単軸のボーリング機を用いることによる優位性が活かせていなかった。

そこで、本発明は、このような従来の問題に鑑み、小型の単軸ボーリング機を用いるこ
とができ、都市部等の狭隘部においても施工性に優れた遮水壁の構築方法の提供を目的としてなされたものである。

上述の如き従来の問題を解決するための請求項1に記載の発明の特徴は、連続した複数の場所打ち杭からなる遮水壁の構築方法において、各々間隔をおいてＢＨ工法用又はＴＢＨ工法用の単軸ボーリング機によって掘削した先行杭孔に柱状の逸脱防止ガイド兼用芯材を建て込み、該先行杭孔の下端までトレミー管を挿入し、単軸ボーリング機による掘削が可能な程度の強度の低強度モルタルを底部より順次前記先行杭孔の所定の深度まで充填して先行杭を形成した後、前記両逸脱防止ガイド兼用芯材間で前記単軸ボーリング機に備えたリング付きビットを回転させ、隣り合う前記両先行杭間に跨る後行杭孔を形成し、該後行杭孔の下端までトレミー管を挿入し、底部より順次モルタルを前記後行杭孔の所定の深度まで充填して後行杭を形成し、前記両先行杭間を遮水することにある。

請求項２に記載の発明の特徴は、請求項１の構成に加え、前記後行杭孔は、前記リング付きビットの先端より安定液を吐出させつつ掘削し、前記安定液による上昇流によって前記リング付きビットによって掘削された土砂とともに低強度モルタルの切削片を後行杭孔の孔口部に排出することにある。

請求項３に記載の発明の特徴は、請求項１又は２の構成に加え、前記逸脱防止ガイド兼用芯材は、板状のウェブと、該ウェブの側縁より張り出したフランジとを備えていることにある。

請求項４に記載の発明の特徴は、請求項１～３の何れか一の構成に加え、前記低強度モルタルに不分離剤が含有されていることにある。

本発明に係る遮水壁の構築方法は、請求項１に記載の構成を具備することによって、ＢＨ工法に使用される小型のボーリング機を用いて、都市部等のように周辺地域への圧迫感軽減を求められる場所や施工エリアが限定される狭隘な箇所等の制約の多い場所での施工に適応できるとともに、先行杭と後行杭とを互いに重複させた状態に形成し、地盤改良を伴わずに遮水性を確保することができる。

また、本発明は、請求項２に記載の構成を具備することによって、低強度モルタルの切削片を泥水とともに好適に後行杭孔より排出することができる。

また、本発明は、請求項３に記載の構成を具備することによって、後行杭孔を掘削する際のビットの逸脱を好適に防止することができ、後行杭を高精度で形成することができ、高い遮水性を確保することができる。

さらに、本発明は、請求項４に記載の構成を具備することによって、セメント量の少ない低強度モルタルの材料分離が抑制され、高品質の先行杭を形成することができる。

本発明に係る遮水壁の構築方法に使用する装置の概要を示す側面図である。 本発明に係る遮水壁の構築方法の前半各工程の状態を示す平面図であって、（ａ）は先行杭孔掘削時の状態、（ｂ）は同逸脱防止ガイド兼用芯材の建て込み時の状態、（ｃ）は同低強度固化材充填時の状態を示す図である。 同上の先行杭設置の手順を示す断面図であって、（ａ）は凹部形成作業及びボーリング機の設置時の状態、（ｂ）は先行杭孔掘削時の状態、（ｃ）は逸脱防止ガイド兼用芯材の建て込み時の状態、（ｄ）は同低強度固化材の充填時の状態を示す図である。 同上の後半各工程の状態を示す平面図であって、（ａ）は後行杭孔掘削工程、（ｂ）は後行杭孔を形成した状態、（ｃ）は固化材充填後の状態を示す 図４（ａ）に示す後行杭掘削時の状態を示す断面図である。

次に、本発明に係る遮水壁の構築方法の実施態様を図１～図５に示した実施例に基づいて説明する。

尚、図１は、本発明に使用する装置の概要を示し、図中符号１はボーリング機である。

ボーリング機１は、都市部等のように施工エリアが制限されるような狭隘な箇所での使用に適応したＢＨ（Ｂｏｒｉｎｇ Ｈｏｌｅ）工法に用いられる小型の単軸ボーリング機であり、中空管状のロッド２と、ロッド２の下端に取り付けられたビット３とを備え、ロッド２を回転させつつビット３を下降させ、ケーシングを用いずに地盤を掘削するようになっている。

また、この装置は、ロッド２を通してビット３の先端から吐出させた安定液４を正循環させることによって生じる上昇流によってビット３で掘削した土砂９を杭孔の孔口部まで運び、地表部に形成された凹部５（排泥水ピット）に設置されたサンドポンプ６によって排出するようになっている。

また、サンドポンプ６によって汲み上げられた泥水（土砂９と安定液４との混合液）は、排土管７を通してマッドスクリーン８に送られ、マッドスクリーン８によって安定液４と土砂９とに分離される。

そして、安定液４は、安定液貯留タンク１０に貯留され、土砂９は残土タンク１１に回収される。そして、安定液貯留タンク１０に貯留された安定液４は、グラウトポンプ１２によってスイベル１３を介してロッド２に送給されるようになっている。

ビット３は、ロッド２の下端に接続される中空管状の軸部に固定された掘削翼１４，１４を備え、掘削翼１４，１４を掘削面に押しつけながら回転させるとともに、軸部を通して安定液４が吐出されるようになっている。

また、ビット３には、軸部に支持された保護用リング１５を備えるリング付きビット３を使用する。尚、リング付きビット３は、少なくとも後述する後行杭孔１７を掘削する際に使用すればよく、先行杭孔１６の掘削時には、必ずしもリング付きビット３を使用せずともよい。

保護用リング１５は、掘削翼１４，１４の回転半径より径の大きなリング状に形成され、軸部の掘削翼１４，１４より上方に支持されている。

次に、本発明に係る遮水壁Ａの構築方法の手順を図に基づいて説明する。

先ず、図３（ａ）に示すように、地表部を溝掘りし、凹部５（排泥水ピット）を形成し、凹部５にサンドポンプ６を設置するとともに、先行杭孔１６を形成する位置に必要に応じて口元パイプ（図示せず）を設置する。

次に、図２（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、ボーリング機１を所定の位置に設置し、先端にビット３を備えたロッド２を回転させつつ所定の深さまで下降させて地盤を掘削し、先行杭孔１６を形成する。

その際、図１に示すように、正循環方式によって、ロッド２を通じて供給した安定液４をビット３先端から吐出させ、それに伴う上昇流によってビット３で掘削した土砂９を、先行杭孔１６の孔口部まで運び、凹部５（排泥水ピット）に設置されたサンドポンプ６によって排出するようになっている。

また、サンドポンプ６によって汲み上げられた泥水は、排土管７を通してマッドスクリーン８に送られ、マッドスクリーン８によって安定液４と土砂９とに分離され、安定液４は安定液貯留タンク１０に貯留され、土砂９は残土タンク１１に回収される。そして、安定液貯留タンク１０に貯留された安定液４は、グラウトポンプ１２によってスイベル１３を介してロッド２に送給され、安定液４が循環されるようになっている。

次に、形成された先行杭孔１６内に安定液を循環させて孔底部のスライムを除去した後、図２（ｂ）及び図３（ｃ）に示すように、掘削した先行杭孔１６に柱状の逸脱防止ガイド兼用芯材１８を建て込む。

逸脱防止ガイド兼用芯材１８は、Ｈ形鋼等を使用し、上下に長い板状のウェブ１８ａと、ウェブ１８ａの側縁より直角方向に張り出したフランジ１８ｂ，１８ｂとを備えている。

また、この逸脱防止ガイド兼用芯材１８は、ウェブ１８ａの上端部中央に吊り上げ用孔１９が形成されており、吊り上げ用孔１９にシャックル等を介して吊り上げワイヤ２０の下端を接続し、クレーンによって一点吊りでき、建て込み時の鉛直性を高めることができる。

この逸脱防止ガイド兼用芯材１８の建込は、先行杭孔１６の連続する方向に向けてＨ形鋼等からなる一対の定規材２１，２１を平行配置に設け、各定規材２１，２１にフランジ１８ｂ，１８ｂの表面を案内させつつ逸脱防止ガイド兼用芯材１８を上下に向けて吊り下ろし、先行杭孔１６の中心に位置するように建て込む。

よって、各逸脱防止ガイド兼用芯材１８は、図２（ｂ）及び（ｃ）に示すように、隣り合う両先行杭孔１６内においてウェブ１８ａが対向し、且つ、各フランジ１８ｂ，１８ｂの幅方向が遮水壁Ａの法線方向に向けられた状態で精度よく建て込まれる。

尚、先行杭孔１６内に建て込まれた各逸脱防止ガイド兼用芯材１８は、逸脱防止ガイド兼用芯材１８の上端が凹部５内に突出した状態になっている。

次に、図３（ｄ）に示すように、トレミー管２３を先行杭孔１６の下端まで挿入し、先行杭孔１６に低強度固化材２４を充填し、先行杭２５，２５を形成する。

その際、トレミー管２３は、管先端部を常に低強度固化材２４内に所定の深さ（１ｍ程度）以上貫入した状態を維持しつつ底部より順次低強度固化材２４を先行杭孔１６の所定の深度まで充填する。

低強度固化材２４は、低強度モルタル（普通ポルトランドセメント）等を使用し、固化した際の強度がＢＨ工法用のボーリング機１による掘削が可能な程度の強度、例えば、材齢２８日圧縮強度が５．０Ｎ／ｍｍ^２程度となるものを使用する。

また、低強度固化材２４には、不分離剤が含有され、セメント量の少ない低強度固化材２４の材料分離が抑制されている。

そして、ボーリング機１を移動させ、各先行杭孔１６において上記作業を行い、低強度固化材２４を養生・固化させることにより、図２（ｃ）に示すように、各々間隔をおいて掘削した先行杭孔１６に柱状の逸脱防止ガイド兼用芯材１８と低強度固化材２４とから構成される先行杭２５，２５が形成される。

次に、図４（ａ）及び図５に示すように、ボーリング機１を隣り合う先行杭２５，２５に跨る位置に移動させ、隣り合う先行杭２５，２５の両逸脱防止ガイド兼用芯材１８，１８間でリング付きビット３を回転させ、隣り合う両先行杭２５，２５間に跨る後行杭孔１７を形成する。

即ち、両先行杭２５，２５間に跨る位置において、先端にリング付きビット３を備えたロッド２を回転させつつ所定の深さまで下降させ、先行杭２５，２５を切削しつつ地盤とともに掘削し、後行杭孔１７を形成する。

尚、後行杭孔１７は、その外径が先行杭２５の外径と略同じかそれよりも小さい径で形成し、それに合わせてビット３を交換する。

後行杭孔１７の掘削は、先行杭２５，２５が低強度固化材２４によって構成されているので、ＢＨ工法用の小型の単軸ボーリング機１で後行杭孔１７を掘削でき、且つ、ビット３の回転力が過大とならないように切削することができるので、先行杭２５，２５にクラックが発生し難くなっている。

また、掘削にリング付きビット３を使用し、このリング付きビット３を各先行杭２５，２５に備えられたＨ形鋼等からなる逸脱防止ガイド兼用芯材１８，１８間で回転させるようにしたことによって、万が一、掘削時にリング付きビット３が先行杭２５，２５と接触し、反力を受けることによって大きく逸脱しようとすると、保護用リング１５が逸脱防止ガイド兼用芯材１８にガイドされ、リング付きビット３の大きな逸脱が規制され、確実に隣り合う先行杭２５，２５と重複した状態に跨る位置に鉛直性の高い、高精度の後行杭孔１７を形成することができる。

その場合、ビット３をリング付きビット３としたことで、ビット３が逸脱防止ガイド兼用芯材１８，１８間より大きく逸脱しようとした場合には、保護用リング１５が逸脱防止ガイド兼用芯材１８と接触するので、掘削翼１４，１４が逸脱防止ガイド兼用芯材１８を傷つけないようになっている。

尚、後行杭孔１７の掘削の際に発生する土砂９及び低強度固化材２４の切削片は、先行杭２５，２５の場合と同様に、正循環方式によって、ロッド２を通じて供給し、ビット３先端から吐出させた安定液４による上昇流によって、後行杭孔１７の孔口部まで運ばれ、凹部５（排泥水ピット）に設置されたサンドポンプ６によって排出される。

また、サンドポンプ６によって汲み上げられた泥水（土砂９、低強度固化材２４の切削片及び安定液４の混合液）は、排土管７を通してマッドスクリーン８に送られ、マッドスクリーン８によって安定液４と土砂９及び低強度固化材２４の切削片とに分離される。

そして、安定液４は、安定液貯留タンク１０に貯留され、土砂９及び低強度固化材２４の切削片は残土タンク１１に回収される。そして、安定液貯留タンク１０に貯留された安定液４は、グラウトポンプ１２によってスイベル１３を介してロッド２に送給され、安定液４が循環されるようになっている。

次に、隣り合う両先行杭２５，２５間に跨る後行杭孔１７が形成された後、安定液を循環させて孔底部のスライムを除去する。

そして、図３（ｄ）に示す場合と同様に、トレミー管２３を後行杭孔１７の下端まで挿入し、後行杭孔１７にモルタル等の固化材２６を吐出し、両先行杭２５，２５間に跨る後行杭２７を形成し、両先行杭２５，２５間を遮水する。

その際、トレミー管２３は、管先端部を常に固化材２６内に所定の深さ（１ｍ程度）以上貫入した状態を維持しつつ底部より順次モルタル等の固化材２６を後行杭孔１７の所定の深度まで充填する。

固化材２６は、モルタル等を使用し、例えば、材齢２８日圧縮強度が２０．０Ｎ／ｍｍ^２程度となるものを使用する。尚、固化材２６には、先行杭２５，２５と同様に低強度モルタル（普通ポルトランドセメント）を使用してもよい。

尚、後行杭２７は、固化材２６にモルタルを使用することによって、ソイルセメント等に比べ材料の均一性が高い高品質の後行杭２７を形成することができ、高い遮水性を確保することができる。

そして、ボーリング機１を移動させ、各々間隔をおいて形成された隣り合う先行杭２５，２５間において上記作業を行い、固化材２６を養生・固化させることにより、隣り合う先行杭２５，２５間に跨る後行杭２７を形成し、図４（ｃ）に示すように、遮水壁Ａを構築する。

尚、上述の実施例では、先行杭孔及び後行杭孔をそれぞれ正循環方式のＢＨ工法によって形成した例について説明したが、先行杭孔の掘削は、逆循環方式による所謂ＴＢＨ工法を用いてもよい。

また、上述の実施例では、図に示すような一般土質用に用いられるウイングビットを例に説明したが、ビット３の態様は上述の実施例に限定されず、土質等に応じて適宜形状を変更することができる。

１ ボーリング機
２ ロッド
３ ビット
４ 安定液
５ 凹部（排泥水ピット）
６ サンドポンプ
７ 排土管
８ マッドスクリーン
９ 土砂
１０ 安定液貯留タンク
１１ 残土タンク
１２ グラウトポンプ
１３ スイベル
１４ 掘削翼
１５ 保護用リング
１６ 先行杭孔
１７ 後行杭孔
１８ 逸脱防止ガイド兼用芯材
１９ 吊り上げ用孔
２０ 吊り上げワイヤ
２１ 定規材
２３ トレミー管
２４ 低強度固化材
２５ 先行杭
２６ 固化材
２７ 後行杭

Claims (4)

1. 連続した複数の場所打ち杭からなる遮水壁の構築方法において、
   各々間隔をおいてＢＨ工法用又はＴＢＨ工法用の単軸ボーリング機によって掘削した先行杭孔に柱状の逸脱防止ガイド兼用芯材を建て込み、該先行杭孔の下端までトレミー管を挿入し、単軸ボーリング機による掘削が可能な程度の強度の低強度モルタルを底部より順次前記先行杭孔の所定の深度まで充填して先行杭を形成した後、
   前記両逸脱防止ガイド兼用芯材間で前記単軸ボーリング機に備えたリング付きビットを回転させ、隣り合う前記両先行杭間に跨る後行杭孔を形成し、該後行杭孔の下端までトレミー管を挿入し、底部より順次モルタルを前記後行杭孔の所定の深度まで充填して後行杭を形成し、前記両先行杭間を遮水することを特徴とする遮水壁の構築方法。
2. 前記後行杭孔は、前記リング付きビットの先端より安定液を吐出させつつ掘削し、前記安定液による上昇流によって前記リング付きビットによって掘削された土砂とともに低強度モルタルの切削片を後行杭孔の孔口部に排出する請求項１に記載の遮水壁の構築方法。
3. 前記逸脱防止ガイド兼用芯材は、板状のウェブと、該ウェブの側縁より張り出したフランジとを備えている請求項１又は２に記載の遮水壁の構築方法。
4. 前記低強度モルタルに不分離剤が含有されている請求項１～３の何れか一に記載の遮水壁の構築方法。

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