JP7129823B2 - 土留め掘削の周辺地盤補強方法 - Google Patents

Description

本発明は、土留め掘削において、土留め壁の周辺地盤を補強する土留め掘削の周辺地盤補強方法に関する。

土留め掘削は、掘削する場所の周囲に土留め壁、ここでは鋼矢板を地盤中に打設し、打設した後、鋼矢板で囲まれた内側を掘削して、例えば開放空間を造る作業である。
ところで、土留め掘削では、鋼矢板の周辺地盤の不安定化を招くヒービングやボイリングなどが発生する虞がある。土留め掘削において、ヒービングやボイリングなどが発生すると、鋼矢板の崩壊などが起き、その後の掘削作業が困難になるという問題がある。

ヒービングは、掘削対象地盤の掘削底面付近に軟らかい粘性土がある場合に発生する。ヒービングは、図１５に示すように、鋼矢板３０の内側を掘削すると、鋼矢板３０の外側（背面）の地表荷重及び土の重量により、土が鋼矢板３０の外側から内側に向かって動き出し、鋼矢板３０の下において土が回り込むようにすべる。それにより、鋼矢板３０の外側である周辺の地盤が沈下するとともに、鋼矢板３０の内側の掘削底面Ｂが隆起して破壊することで、鋼矢板３０の崩壊に至る現象である。

ボイリングは、掘削対象地盤が地下水位の高い砂質土の場合、あるいは掘削対象地盤の付近に河川や海などの地下水の供給源がある場合に発生する。ボイリングは、図１６に示すように、鋼矢板３０の内側を掘削すると、鋼矢板３０の内側と外側（背面）の地下水Ｗの水位差により、地下水Ｗが鋼矢板３０の外側から内側に向かって流れだし、鋼矢板３０の下において地下水Ｗが回り込むように流れる。それにより、鋼矢板３０の外側である周辺の地盤が沈下するとともに、鋼矢板３０の内側の掘削底面Ｂから地下水Ｗや土が湧き出し、土のせん断抵抗が失われて掘削底面Ｂが隆起して破壊することで、鋼矢板３０の崩壊に至る現象である。

そこで、従来、土留め掘削でのヒービングの発生の防止は、例えば、薬剤を注入して地盤中に固結改良体を造成する地盤改良工法によって鋼矢板の周辺地盤の補強、特に鋼矢板の内側の掘削底面付近の地盤を補強することで行っている。
即ち、地盤中に、鋼矢板を打設して、掘削する場所の周囲を鋼矢板で囲む。続いて、鋼矢板で囲んだ内側に、施工装置でロッドを地盤中に貫入する。このときのロッドの貫入深さは掘削底面より下の位置である。貫入後、ロッドの先端から薬剤を地盤中に注入しつつ、ロッドを掘削底面の位置まで引き抜く。これにより、鋼矢板の内側の掘削底面付近の地盤中に固結改良体を造成する。固結改良体の造成を、鋼矢板の内側に沿って複数の箇所で行うことで、鋼矢板の内側の掘削底面付近の地盤を補強する。このように鋼矢板の内側の掘削底面付近の地盤を補強することにより、掘削時のヒービングの発生を防止する。

また、前述した鋼矢板の内側の掘削底面付近の地盤を補強するとともに、鋼矢板の下端付近の地盤も補強することでも、ヒービングの発生を防止している。
即ち、鋼矢板の外側にも、施工装置でロッドを地盤中に貫入する。このときのロッドの貫入深さは鋼矢板の下端より下の位置である。貫入後、前述と同様、ロッドの先端から薬剤を地盤中に注入しつつ、ロッドを掘削底面の位置まで引き抜く。これにより、鋼矢板の下端付近の地盤中にも固結改良体を造成する。固結改良体の造成を、鋼矢板に沿って複数の箇所で行うことで、鋼矢板の下端付近の地盤を補強し、これによっても、掘削時のヒービングの発生を防止する。

また、従来、土留め掘削でのボイリングの発生の防止は、例えば、鋼矢板の外側（背面）の地下水を強制的に排出して地下水位を下げるウェルポイント工法によって鋼矢板の周辺地盤を補強することで行っている。
即ち、地盤中に、鋼矢板を打設して、掘削する場所の周囲を鋼矢板で囲む。続いて、鋼矢板で囲んだ外側に、先端に水を流入するウェルポイントを取り付けた吸水パイプを、鋼矢板に沿って所定の間隔を空けて複数打ち込む。複数の吸水パイプを地上に配置した集水パイプを介して集水装置に連結する。集水装置は、地下水を吸引する真空ポンプやタンクなどを有する。これにより、集水装置の真空ポンプで吸水パイプの先端のウェルポイントより地下水を吸引すると、鋼矢板の外側の地下水位が下がる。鋼矢板の外側の地下水位を下げることで、鋼矢板の外側の地盤を補強する。このように鋼矢板の外側の地盤を補強することにより、掘削時のボイリングの発生を防止する。

しかしながら、従来の土留め掘削において、ヒービングあるいはボイリングの発生を防止するための地盤改良工法による周辺地盤の補強あるいはウェルポイント工法による周辺地盤の補強は、それに用いる専用の装置が大掛かりになり、また、非常に手間のかかる作業となるため、多大な時間と費用を要する。その結果、土留め掘削の工期が長くなり、その工費も高くなるという問題がある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、土留め掘削において、その工期を短くするとともに、工費も安価にするため、土留め掘削の周辺地盤を補強する際に、それに用いる装置が大掛かりにならず、かつ、手間のかからない作業にすることのできる土留め掘削の周辺地盤補強方法を提供することである。

本発明は、土留め掘削において、土留め壁の周辺地盤を補強する土留め掘削の周辺地盤補強方法であって、長手方向に延在する複数のホース状の長い孔を備え、複数の長い孔それぞれに連通する複数の開口部を設けるとともに、非通水性の材料で形成された板状の地盤埋設ボードを、その長手方向を土留め壁の長手方向に合わせて土留め壁に取り付ける工程と、地盤埋設ボードを取り付けた土留め壁を地盤中に打設する工程と、地盤埋設ボードの長い孔に連通した開口部から地盤中に薬剤又は硬化剤を注入して、固結改良体を地盤中に造成することにより周辺地盤を補強する、土留め壁に取り付けた地盤埋設ボードを用いて周辺地盤を補強する工程と、を有し、地盤埋設ボードは、その長手方向の一端の下端に土留め壁の下端に下方より引っ掛かるアンカーを取り付け、土留め壁に対して下方に外れるようにし、土留め壁を地盤中に打設するときに、地盤埋設ボードを土留め壁とともに地盤中に打設し、地盤中から土留め壁を引き抜くときに、土留め壁から地盤埋設ボードが下方に外れて、地盤中に地盤埋設ボードを残置する土留め掘削の周辺地盤補強方法である。

本発明によれば、土留め掘削の周辺地盤の補強を、地盤中に打設する土留め壁に取り付けた地盤埋設ボードを用いた簡単な作業で行うことができ、その作業に用いる専用の装置も大掛かりにならずにすみ、これにより、多大な時間や費用を要することなく、周辺地盤を補強することができ、土留め掘削において、その工期を短縮し、工費も安価にできる。

本発明の土留め掘削の周辺地盤補強方法において用いる地盤埋設ボードの斜視図である。 図２Ａは、地下水採取ボードの正面図であり、図２Ｂは、地下水採取ボードの側面図である。 図３Ａは、図２ＡのＡ－Ａ断面図であり、図３Ｂは、図３ＡのＢ部の拡大図である。 図４Ａは、ガイド部材の斜視図であり、図４Ｂは、別のガイド部材の斜視図である。 鋼矢板に地盤埋設ボードを取り付けた状態の平面図である。 鋼矢板に地盤埋設ボードを取り付けた状態の内側から見た斜視図である。 鋼矢板に地盤埋設ボードを取り付けた状態の外側から見た斜視図である。 図８Ａは、鋼矢板を打設した状態の図であり、図８Ｂは、地盤中に薬剤を注入した状態の図であり、図８Ｃは、鋼矢板で囲まれた内側を掘削した状態の図である。 図９Ａは、埋め戻し後に鋼矢板を引き抜いた状態の図であり、図９Ｂは、空洞に薬剤を注入する状態の図であり、図９Ｃは、薬剤を注入して空洞を埋めた状態の図である。 鋼矢板の外側に地盤埋設ボードを取り付けた状態の平面図である。 鋼矢板の外側に地盤埋設ボードを取り付けた状態の外側から見た斜視図である。 図１２Ａは、鋼矢板を打設した状態の図であり、図１２Ｂは、地盤埋設ボードの長い孔内に地下水を流入した状態の図であり、図１２Ｃは、鋼矢板で囲まれた内側を掘削した状態の図であり、図１２Ｄは、鋼矢板の内側に地盤埋設ボードを取り付けた状態の図である。 図１３Ａは、埋め戻し後に鋼矢板を引き抜いた状態の図であり、図１３Ｂは、空洞に薬剤を注入する状態の図であり、図１３Ｃは、薬剤を注入して空洞を埋めた状態の図である。 図１４Ａは、外側に地盤埋設ボードを取り付けた鋼矢板を打設した状態の図であり、図１４Ｂは、地盤中に薬剤を注入した状態の図であり、図１４Ｃは、鋼矢板にシールド掘進機の発進用の開口部を形成した状態の図である。 土留め掘削においてヒービング発生時の状態の図である。 土留め掘削においてボイリング発生時の状態の図である。

本発明の土留め掘削の周辺地盤補強方法の第一実施形態について説明する。
第一実施形態に係る土留め掘削の周辺地盤補強方法（以下、単に本周辺地盤補強方法という）は、概略的には、土留め壁に地盤埋設ボード１を、その長手方向を土留め壁の長手方向に合わせて取り付けて、地盤埋設ボード１を土留め壁とともに地盤中に打設し、地盤埋設ボード１を用いて、土留め壁の周辺地盤を補強する方法である。これにより、土留め掘削において、土留め壁の崩壊などの掘削作業に支障を来すような問題が起きないようにする。
ここでは、土留め壁は、凸状のウェブ１０ａを有するＵ形の鋼矢板１０である。ただし、土留め壁は、前記鋼矢板１０に限らない。

本周辺地盤補強方法において用いる地盤埋設ボードについて説明する。
図１は、本周辺地盤補強方法において用いる地盤埋設ボード１の斜視図である。図２Ａは、地下水採取ボード１の正面図、図２Ｂは、地下水採取ボード１の側面図である。図３Ａは、図２ＡのＡ－Ａ断面図、図３Ｂは、図３ＡのＢ部の拡大図である。図４Ａは、ガイド部材７の斜視図、図４Ｂは、別のガイド部材７の斜視図である。
地盤埋設ボード１は、図１に示すように、非通水性でかつ剛性が低い材料で形成されているとともに全体が細長い板状であり、その長手方向に延在する複数のホース状の長い孔２を備える。ここで、非通水性でかつ剛性が低い材料は、例えば、ポリオレフィン樹脂である。ポリオレフィン樹脂は、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などが挙げられる。ただし、これに限らない。

具体的には、地盤埋設ボード１は、図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ、図３Ｂに示すように、横幅方向（図２Ａ及び図３Ａでの左右方向）に断面が凹凸状になる例えばポリオレフィン樹脂製の芯材３と、芯材３の表裏面（図３Ａにおける上下に断面で示す）側を挟持して一体化する例えばポリオレフィン樹脂製のシート材４からなる。芯材３及びシート材４は、その長手方向に延在する。なお、芯材３及びシート材４の延在方向（長手方向）は、芯材３及びシート材４の横幅方向と直交する縦方向（図２Ａ及び図２Ｂでの上下方向）である。

これにより、地盤埋設ボード１には、横幅方向に断面が凹凸状になる芯材３とその表裏面側を挟持するシート材４により区画されたホース状の長い孔２が形成される。即ち、地盤埋設ボード１は、その板厚内に長手方向に延在するホース状の長い孔２を横幅方向に沿って複数備えることになる。ここでは、複数の長い孔２の数は１１個であるが、数はこれに限らない。
地盤埋設ボード１は、横幅方向の寸法（図２Ａにおいて左右方向に示す）が３～３０ｃｍ程度、板厚の寸法（図２Ｂにおいて左右方向に示す）が０．５～３ｃｍ程度である。ただし、寸法は、これに限らない。
また、地盤埋設ボード１は、その下端において折り返して、そこにアンカー５を取り付けている。

また、地盤埋設ボード１には、図１、図２Ａに示すように、各長い孔２に連通する開口部６をそれぞれ設ける。
開口部６は、地盤埋設ボード１を構成する断面が凹凸状になる芯材３の凹状部ではシート材４に、または、芯材３の凸状部ではその凸状部とシート材４の両方に穴を空けることで形成される。開口部６は、図３Ｂに示すように、芯材３及びシート材４からなる地盤埋設ボード１の表裏面側のいずれか一方の面に設けて、長い孔２に連通する。ただし、開口部６は、これに限らず、芯材３及びシート材４からなる地盤埋設ボード１の表裏面側の両方の面に設けてもよい。なお、開口部６を設ける箇所は、地盤埋設ボード１を用いて行う作業に応じて決定される。

また、地盤埋設ボード１の長い孔２内には、開口部６と連通する箇所にガイド部材７を配置する。ガイド部材７は、例えば、図４Ａに示すように、底面部７ａと底面部７ａの左右両側に立設する二つの側面部７ｂとを有する断面Ｕ字状、あるいは、図４Ｂに示すように、底面部７ａと底面部７ａの左右両側に立設する二つの側面部７ｂと後側（図４Ｂで示す奥側）に立設する後面部７ｃとを有する形状である。ガイド部材７は、例えば、長い孔２内を流れてきた薬剤Ｓを長い孔２内から開口部６に向かわせて、開口部６から地盤中に薬剤Ｓを注入できるようにする。なお、ガイド部材７の形状は、前記形状に限らない。

次に、本周辺地盤補強方法について説明する。
図５は、鋼矢板１０に地盤埋設ボード１を取り付けた状態の平面図である。図６は、鋼矢板１０に地盤埋設ボード１を取り付けた状態の内側から見た斜視図である。図７は、鋼矢板１０に地盤埋設ボード１を取り付けた状態の外側から見た斜視図である。図８Ａは、鋼矢板１０を打設した状態の図、図８Ｂは、地盤中に薬剤Ｓを注入した状態の図、図８Ｃは、鋼矢板１０で囲まれた内側を掘削した状態の図である。図９Ａは、埋め戻し後に鋼矢板１０を引き抜いた状態の図、図９Ｂは、空洞Ｃに薬剤Ｓを注入する状態の図、図９Ｃは、薬剤Ｓを注入して空洞Ｃを埋めた状態の図である。
なお、図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ、図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃでは、鋼矢板１０や地盤埋設ボード１などを概略的に示している。

本周辺地盤補強方法は、地盤中に打設した鋼矢板１０の内側の掘削底面Ｂ付近と、地盤中に打設した鋼矢板１０の下端付近とに、地盤埋設ボード１を用いて、薬剤Ｓを注入し、地盤中に固結改良体Ｔを造成することで、掘削底面Ｂ付近の地盤と鋼矢板１０の下端付近の地盤とを補強し、掘削時のヒービングの発生を防止する。ここで、鋼矢板１０の内側は、土留め掘削において掘削する側であり、鋼矢板１０の外側は、土留め掘削において掘削しない側である。
本周辺地盤補強方法は、地盤埋設ボード１を、その長手方向を鋼矢板１０の長手方向に合わせて鋼矢板１０に取り付ける工程（以下、第１工程という）と、地盤埋設ボード１を取り付けた鋼矢板１０を地盤中に打設する工程（以下、第２工程という）と、鋼矢板１０に取り付けた地盤埋設ボード１を用いて周辺地盤を補強する工程（以下、第３工程という）と、を有する。

（第１工程）
第１工程は、鋼矢板１０を地盤中に打設する前に、地上において、鋼矢板１０に地盤埋設ボード１を、その長手方向を鋼矢板１０の長手方向に合わせて取り付ける工程である。地盤埋設ボード１の鋼矢板１０への取り付けは、図５、図６、図７に示すように、鋼矢板１０の中央部のウェブ１０ａの両面に、その長手方向に沿って地盤埋設ボード１を取り付ける。ただし、地盤埋設ボード１の取り付け箇所は、鋼矢板１０のウェブ１０ａの両面に限らず、他の箇所に取り付けてもよい。

地盤埋設ボード１は、その下端に取り付けたアンカー５が鋼矢板１０の下端に引っ掛かる。これとともに、鋼矢板１０のウェブ１０ａの面（地盤埋設ボード１の取り付け箇所）に、その長手方向に所定の間隔で複数固着した一対のＬ字形のフック１１により地盤埋設ボード１を鋼矢板１０に保持する。これにより、地盤埋設ボード１は、鋼矢板１０に対して下方に取り外し可能である。

また、地盤埋設ボード１において、開口部６を設ける箇所は、鋼矢板１０の内側（掘削する側）に取り付ける地盤埋設ボード１の場合は、鋼矢板１０とともに地盤中に打設したときに、掘削底面Ｂ付近に位置する箇所（図６参照）であり、また、鋼矢板１０の外側（掘削しない側）に取り付ける地盤埋設ボード１の場合は、鋼矢板１０とともに地盤中に打設したときに、鋼矢板１０の下端付近に位置する箇所（図７参照）である。

（第２工程）
第２工程は、第１工程の後に、地盤埋設ボード１を取り付けた鋼矢板１０を地盤中に打設する工程である。鋼矢板１０は、土留め掘削において、掘削する場所を囲むように、その周囲に打設する。
即ち、第１工程で作製した地盤埋設ボード１を取り付けた鋼矢板１０を複数用意し、図８Ａに示すように、複数の鋼矢板１０を地盤中に順次打設する。地盤埋設ボード１を取り付けた鋼矢板１０の打設は、通常のバイブロハンマによる振動打ち込み工法あるいは油圧圧入機による圧入工法などで行う。なお、鋼矢板１０の打設は、これらに限らず、その他の工法で行ってもよい。

また、鋼矢板１０を打設するとき、鋼矢板１０に取り付けた地盤埋設ボード１は、その下端に取り付けたアンカー５が鋼矢板１０の下端に引っ掛かるとともに、鋼矢板１０に設けたフック１１によって保持されていることで、鋼矢板１０とともに（鋼矢板１０に取り付いた状態で）、地盤中に打設される。これにより、地盤埋設ボード１を取り付けた鋼矢板１０が、掘削する場所の周囲の地盤中に打設される。

（第３工程）
第３工程は、第２工程の後に、鋼矢板１０に取り付けた地盤埋設ボード１を用いて鋼矢板１０の周辺地盤を補強する工程である。鋼矢板１０の周辺地盤の補強は、地盤中に打設した鋼矢板１０に取り付けた地盤埋設ボード１から地盤中に薬剤Ｓを注入し、注入した薬剤Ｓにより固結改良体Ｔを地盤中に造成して、地盤を補強する。
即ち、図８Ｂに示すように、鋼矢板１０に取り付けた地盤埋設ボード１の各長い孔２に、薬剤供給装置（図示せず）から薬剤Ｓを流入する。流入した薬剤Ｓを、各長い孔２内に通して、長い孔２内から開口部６に流し、開口部６から地盤中に注入する。このとき、鋼矢板１０の内側（掘削する側）に取り付けた地盤埋設ボード１では、鋼矢板１０の内側の掘削底面Ｂ付近の地盤中に薬剤Ｓを注入して、ここに固結改良体Ｔを造成する。また、鋼矢板１０の外側（掘削しない側）に取り付けた地盤埋設ボード１では、鋼矢板１０の下端付近の地盤中に薬剤Ｓを注入して、ここに固結改良体Ｔを造成する。

固結改良体Ｔの造成により、鋼矢板１０の内側の掘削底面Ｂ付近の地盤を補強するとともに、鋼矢板１０の下端付近の地盤も補強する。これにより、この後に行う鋼矢板１０で囲まれた内側の掘削（土留め掘削）において、ヒービングの発生を防止でき、打設した鋼矢板１０の崩壊などの掘削作業に支障を来すという問題をなくす。

なお、第３工程での鋼矢板１０の周辺地盤の補強は、地盤中に薬剤Ｓを注入し、注入した薬剤Ｓにより固結改良体Ｔを地盤中に造成して地盤を補強していたが、これに限らず、例えば、地盤埋設ボード１から地盤中に硬化剤を注入し、注入した硬化剤と地盤を混合撹拌することにより固結改良体を地盤中に造成して地盤を補強するようにしてもよい。

次に、第３工程で地盤埋設ボード１を用いて鋼矢板１０の周辺地盤を補強した後、図８Ｃに示すように、鋼矢板１０で囲まれた内側を掘削する。この掘削により開放空間を造り、開放空間に例えば構造物などを構築する。開放空間に構造物などを構築した後は、掘削して造った開放空間に土砂の埋め戻しを行って、埋め戻し後に、地盤中に打設した鋼矢板１０を引き抜く。これにより、土留め掘削における一連の作業が完了する。

また、鋼矢板１０を地盤中から引き抜くとき、鋼矢板１０の両面に取り付けている地盤埋設ボード１は、鋼矢板１０から取り外されて、地盤中に残置される。地盤埋設ボード１の鋼矢板１０からの取り外しは、地盤埋設ボード１の下端に取り付けたアンカー５が鋼矢板１０の下端に引っ掛かるとともに、鋼矢板１０に固着した複数のフック１１により保持されているだけであるから、鋼矢板１０を地盤中より上方に引き抜くと、複数のフック１１が外れ、地盤埋設ボード１がそのままで、鋼矢板１０のみが引く抜かれることで、鋼矢板１０から地盤埋設ボード１が外れる。これにより、図９Ａに示すように、地盤埋設ボード１を地盤中に残置するとともに、鋼矢板１０のみを地盤中から引き抜くことができる。

以上のように、地盤中に地盤埋設ボード１を残置して、鋼矢板１０のみを引き抜くことで、引き抜く鋼矢板１０と地盤の接触面積を地盤埋設ボード１を取り付けた分だけ小さくでき、鋼矢板１０を引き抜く際に、土砂が鋼矢板１０に付着して鋼矢板１０とともに地上に排出されるのを低減できる。また、鋼矢板１０と地盤の接触面積を小さくできることから、鋼矢板１０を引き抜く際の地盤との抵抗も小さくなる。これにより、地盤中からの鋼矢板１０の引き抜きを容易に行うことができる。

また、本周辺地盤補強方法は、前記の第１工程、第２工程、第３工程とともに、地盤中に残置した地盤埋設ボード１を用いて、周辺地盤の安定化を行う工程（以下、第４工程という）を有する。

（第４工程）
第４工程は、地盤中から鋼矢板１０を引き抜いた後に、鋼矢板１０から取り外されて地盤中に残置している地盤埋設ボード１を用いて周辺地盤の安定化を行う工程である。すなわち、地盤中から鋼矢板１０を引き抜いた後には、そこに空洞Ｃ（鋼矢板１０の分）が生じる。空洞Ｃをそのままにしておくと、周辺の土砂が流れ込み地盤の変動が発生して、地盤沈下を招くという問題が生じる。そこで、地盤中から鋼矢板１０を引き抜いた後の空洞Ｃに、地盤中に残置している地盤埋設ボード１から薬剤Ｓを注入し、注入した薬剤Ｓにより固結改良体Ｔを造成して、周辺地盤の安定化を行う。
即ち、第３工程で行った地盤中への薬剤Ｓの注入と同様、図９Ｂに示すように、地盤中に残置している地盤埋設ボード１の各長い孔２に、薬剤供給装置（図示せず）から薬剤Ｓを流入し、流入した薬剤Ｓを各長い孔２内に通して、長い孔２内から開口部６に流し、開口部６から地盤中の前記空洞Ｃに注入して、ここに固結改良体Ｔを造成する。これにより、図９Ｃに示すように、空洞Ｃに固結改良体Ｔを造成して（空洞Ｃを埋めて）地盤の安定化を行うことで、地盤沈下を招くなどの問題をなくす。

なお、第４工程での周辺地盤の安定化は、地盤中の空洞Ｃに薬剤Ｓを注入し、注入した薬剤Ｓで固結改良体Ｔを空洞Ｃに造成することにより地盤の安定化を行っているが、これに限らず、例えば、地盤中に残置している地盤埋設ボード１から地盤中の空洞Ｃに硬化剤を注入し、注入した硬化剤で固結改良体Ｔを空洞Ｃに造成することにより地盤の安定化を行うようにしてもよい。

以上説明したように、本周辺地盤補強方法によれば、土留め掘削の周辺地盤の補強を、地盤中に打設する鋼矢板１０に取り付けた地盤埋設ボード１を用いた簡単な作業で行うことができ、またその作業に用いる専用の装置も大掛かりにならずにすむ。これにより、多大な時間や費用を要することなく、土留め掘削の周辺地盤を補強することができる。

次に、本発明の土留め掘削の周辺地盤補強方法の第二実施形態について説明する。
第二実施形態に係る土留め掘削の周辺地盤補強方法（以下、単に本周辺地盤補強方法という）も、第一実施形態と同様、鋼矢板１０（土留め壁）に地盤埋設ボード１を、その長手方向を鋼矢板１０の長手方向に合わせて取り付けて、地盤埋設ボード１を鋼矢板１０とともに地盤中に打設し、地盤埋設ボード１を用いて、鋼矢板１０の周辺地盤を補強する方法である。また、本周辺地盤補強方法において用いる地盤埋設ボード１も、第一実施形態と同様である。

図１０は、鋼矢板１０の外側に地盤埋設ボード１を取り付けた状態の平面図である。図１１は、鋼矢板１０の外側に地盤埋設ボード１を取り付けた状態の外側から見た斜視図である。図１２Ａは、鋼矢板１０を打設した状態の図、図１２Ｂは、地盤埋設ボード１の長い孔２内に地下水Ｗを流入した状態の図、図１２Ｃは、鋼矢板１０で囲まれた内側を掘削した状態の図、図１２Ｄは、鋼矢板１０の内側に地盤埋設ボード１を取り付けた状態の図である。図１３Ａは、埋め戻し後に鋼矢板１０を引き抜いた状態の図、図１３Ｂは、空洞Ｃに薬剤Ｓを注入する状態の図、図１３Ｃは、薬剤Ｓを注入して空洞Ｃを埋めた状態の図である。
なお、図１２Ａ、図１２Ｂ、図１２Ｃ、図１２Ｄ、図１３Ａ、図１３Ｂ、図１３Ｃでは、鋼矢板１０や地盤埋設ボード１などを概略的に示している。

本周辺地盤補強方法は、地盤中に打設する鋼矢板１０の外側に、その長手方向を土留め壁の長手方向に合わせて地盤埋設ボード１を取り付け、地盤埋設ボード１を用いて、鋼矢板１０の外側の地下水Ｗを吸引し、鋼矢板１０の外側の地下水位を下げることで、鋼矢板の外側の地盤を補強し、掘削時のボイリングの発生を防止する。ここで、鋼矢板１０の外側は、土留め掘削において掘削しない側であり、鋼矢板１０の内側は、土留め掘削において掘削する側である。
本周辺地盤補強方法も、第一実施形態と同様、地盤埋設ボード１を鋼矢板１０に取り付ける工程（第１工程）と、地盤埋設ボード１を取り付けた鋼矢板１０を地盤中に打設する工程（第２工程）と、鋼矢板１０に取り付けた地盤埋設ボード１を用いて周辺地盤を補強する工程（第３工程）と、を有する。

（第１工程）
第１工程は、鋼矢板１０を地盤中に打設する前に、地上において、鋼矢板１０に地盤埋設ボード１を取り付ける工程である。地盤埋設ボード１の鋼矢板１０への取り付け箇所は、図１０に示すように、鋼矢板１０の外側（掘削しない側）で、その取り付けは、第一実施形態と同様である。地盤埋設ボード１は、第一実施形態と同様、鋼矢板１０に対して取り外し可能にする。また、地盤埋設ボード１に設ける複数の開口部６は、図１１に示すように、地盤埋設ボード１の長手方向に所定の間隔を空けて設ける。

（第２工程）
第２工程は、第１工程の後に、地盤埋設ボード１を取り付けた鋼矢板１０を地盤中に打設する工程である。鋼矢板１０は、土留め掘削において、掘削する場所を囲むように、その周囲に打設し、鋼矢板１０の打設は、第一実施形態と同様、図１２Ａに示すように、複数の鋼矢板１０を地盤中に順次打設する。

（第３工程）
第３工程は、第２工程の後に、鋼矢板１０に取り付けた地盤埋設ボード１を用いて、鋼矢板１０の周辺地盤を補強する工程である。鋼矢板１０の周辺地盤の補強は、地盤中に打設した鋼矢板１０の外側に取り付けた地盤埋設ボード１により鋼矢板１０の外側の地下水Ｗを吸引し、鋼矢板１０の外側の地下水位を下げて、鋼矢板１０の外側の地盤を補強する。
即ち、図１２Ｂに示すように、鋼矢板１０に取り付けた地盤埋設ボード１において、各長い孔２に連通した開口部６から鋼矢板１０の外側の地下水Ｗを各長い孔２内に流入する。次に、地上に設置した真空ポンプ（図示せず）を用いて、各長い孔２内に流入した地下水Ｗを長い孔２を通して上方に吸引し、地上に排出する。これにより、鋼矢板１０の外側の地下水位が下がる。

鋼矢板１０の外側の地下水位が下がることにより、鋼矢板１０の外側の地盤を補強する。これにより、この後に行う鋼矢板１０で囲まれた内側の掘削（土留め掘削）において、ボイリングの発生を防止でき、打設した鋼矢板１０の崩壊などの掘削作業に支障を来すという問題をなくす。

次に、第３工程で地盤埋設ボード１を用いて鋼矢板１０の周辺地盤を補強した後、図１２Ｃに示すように、鋼矢板１０で囲まれた内側を掘削する。この掘削により開放空間を造り、開放空間に例えば構造物などを構築する。開放空間に構造物などを構築した後は、掘削して造った開放空間に土砂の埋め戻しを行って、埋め戻し後に、地盤中に打設した鋼矢板１０を引き抜く。これにより、土留め掘削における一連の作業が完了する。

また、掘削して造った開放空間に土砂の埋め戻しを行う前に、地盤中に打設した鋼矢板１０の内側（掘削した側）に地盤埋設ボード１を取り付ける。
即ち、地盤埋設ボード１の取り付けは、図１２Ｄに示すように、掘削されてその表面がでている鋼矢板１０の内側で、中央部のウェブ１０ａの面に、その長手方向に沿って、第１の実施形態と同様に、つまり鋼矢板１０のウェブ１０ａの面（地盤埋設ボード１の取り付け箇所）に、その長手方向に所定の間隔で複数固着した一対のＬ字形のフック１１によって、地盤埋設ボード１を取り付ける。なお、地盤埋設ボード１の取り付け箇所は、鋼矢板１０のウェブ１０ａに限らない。また、地盤埋設ボード１は、鋼矢板１０に対して取り外し可能である。このように鋼矢板１０の内側に地盤埋設ボード１を取り付けた後に、土砂の埋め戻しを行う。

続いて、鋼矢板１０を地盤中から引き抜くとき、鋼矢板１０の両面に取り付けている地盤埋設ボード１は、フック１１から外れて鋼矢板１０から取り外され、地盤中に残置される。地盤埋設ボード１の鋼矢板１０からの取り外しは、第一実施形態と同様である。これにより、図１３Ａに示すように、地盤埋設ボード１を地盤中に残置するとともに、鋼矢板１０のみを地盤中から引き抜くことができる。

以上のように、地盤中に地盤埋設ボード１を残置して、鋼矢板１０のみを引き抜くことで、第一実施形態と同様、引き抜く鋼矢板１０と地盤の接触面積を地盤埋設ボード１を取り付けた分だけ小さくでき、鋼矢板１０を引き抜く際に、土砂が鋼矢板１０に付着して鋼矢板１０とともに地上に排出されるのを低減できる。また、鋼矢板１０と地盤の接触面積を小さくできることから、鋼矢板１０を引き抜く際の地盤との抵抗も小さくなる。これにより、鋼矢板１０の引き抜きを、容易に行うことができる。

また、本周辺地盤補強方法も、第一実施形態と同様、周辺地盤の安定化を行う工程（第４工程）を有する。
（第４工程）
第４工程は、地盤中から鋼矢板１０を引き抜いた後に、鋼矢板１０から取り外されて地盤中に残置している地盤埋設ボード１を用いて周辺地盤の安定化を行う工程であり、第一実施形態と同様、地盤中から鋼矢板１０を引き抜いた後の空洞Ｃに、地盤中に残置している地盤埋設ボード１から薬剤Ｓを注入し、注入した薬剤Ｓにより固結改良体Ｔを造成して、周辺地盤の安定化を行う。
即ち、図１３Ｂに示すように、地盤中に残置している地盤埋設ボード１の各長い孔２に、薬剤供給装置（図示せず）から薬剤Ｓを流入し、流入した薬剤Ｓを各長い孔２内に通して、長い孔２内から開口部６に流し、開口部６から地盤中の空洞Ｃに注入して、ここに固結改良体Ｔを造成する。これにより、図１３Ｃに示すように、空洞Ｃに固結改良体Ｔを造成して（空洞Ｃを埋めて）地盤の安定化を行うことで、地盤沈下を招くなどの問題をなくす。

なお、地盤埋設ボード１の複数の長い孔２では、第４工程で地盤中に注入する薬剤Ｓを通す長い孔２と、第３工程で開口部６から流入した地下水Ｗを通す長い孔２とを、薬剤用と地下水用とに区別して別々にする。ただし、これに限らず、薬剤用と地下水用とに区別することなく、同じ長い孔２を使用するようにしてもよい。

また、第４工程での周辺地盤の安定化も、第一実施形態と同様、地盤中の空洞Ｃに薬剤Ｓを注入し、注入した薬剤Ｓで固結改良体Ｔを空洞Ｃに造成することにより地盤の安定化を行っているが、これに限らず、例えば、地盤中に残置している地盤埋設ボード１から地盤中の空洞Ｃに硬化剤を注入し、注入した硬化剤で固結改良体Ｔを空洞Ｃに造成することにより地盤の安定化を行うようにしてもよい。

以上説明したように、本実施形態に係る周辺地盤補強方法においても、第一実施形態と同様に、土留め掘削の周辺地盤の補強を、地盤中に打設する鋼矢板１０に取り付けた地盤埋設ボード１を用いた簡単な作業で行うことができ、またその作業に用いる専用の装置も大掛かりにならずにすむ。これにより、多大な時間や費用を要することなく、土留め掘削の周辺地盤を補強することができる。

また、本発明の土留め掘削の周辺地盤補強方法は、第一実施形態では地盤埋設ボード１で薬剤Ｓ又は硬化剤を注入し、周辺地盤を補強して掘削時のヒービングの発生を防止するもの、あるいは、第二実施形態では地盤埋設ボード１で鋼矢板の外側の地下水Ｗを吸引し、地下水位を下げて周辺地盤を補強して掘削時のボイリングの発生を防止するものを例示したが、これらに限定されない。

別の例として、例えば、本発明の土留め掘削の周辺地盤補強方法を、シールド掘進機２０で地盤を掘削してトンネルなどを造る際に、シールド掘進機２０の発進スペースになる立坑Ｖに適用することもできる。
図１４Ａは、外側に地盤埋設ボード１を取り付けた鋼矢板１０を打設した状態の図、図１４Ｂは、地盤中に薬剤Ｓを注入した状態の図、図１４Ｃは、鋼矢板１０にシールド掘進機２０の発進用の開口部２１を形成した状態の図である。
なお、図１４Ａ、図１４Ｂ、図１４Ｃでは、鋼矢板１０や地盤埋設ボード１などを概略的に示している。

即ち、立坑Ｖを造るために、その周囲に鋼矢板１０を打設するが、立坑Ｖ内のシールド掘進機２０が発進する部分に打設する鋼矢板１０には、その外側（掘削しない側）に地盤埋設ボード１を、その長手方向を鋼矢板１０の長手方向に合わせて鋼矢板１０に取り付ける（第１工程）。地盤埋設ボード１を取り付けた鋼矢板１０を、図１４Ａに示すように、地盤中に打設する（第２工程）。続いて、シールド掘進機２０が発進する部分に打設した鋼矢板１０の外側に、地盤埋設ボード１を用いて、図１４Ｂに示すように、薬剤Ｓを注入し、地盤中に固結改良体Ｔを造成して（第３工程）、その外側の地盤を補強する。

次に、鋼矢板１０で囲まれた内側を掘削し、立坑Ｖを造る。続いて、立坑Ｖ内において、シールド掘進機２０による地盤の掘削を開始するとき、図１４Ｃに示すように、シールド掘進機２０が発進する部分に打設した鋼矢板１０を、ガス溶断などにより発進用の開口部２１を形成するが、このとき、従来は、形成する開口部２１から土砂や地下水が立坑Ｖ内に流入し、作業が中断する虞があったが、シールド掘進機２０が発進する部分に打設した鋼矢板１０の外側の地盤を補強（固結改良体Ｔを造成する）することで、開口部２１から土砂や地下水が立坑Ｖ内に流入するのを防ぐことができ、その結果、シールド掘進機２０を立坑Ｖ内から良好に発進させることができる。
以上のように、本発明の土留め掘削の周辺地盤補強方法は、種々の土留め掘削の現場に適用することができる。

１…地盤埋設ボード、２…長い孔、３…芯材、４…シート材、５…アンカー、６…開口部、７…ガイド部材、７ａ…底面部、７ｂ…側面部、７ｃ…後面部、１０…鋼矢板、１０ａ…ウェブ、１１…フック、２０…シールド掘進機、２１…開口部、３０…鋼矢板。

Claims (2)

1. 土留め掘削において、土留め壁の周辺地盤を補強する土留め掘削の周辺地盤補強方法であって、
   長手方向に延在する複数のホース状の長い孔を備え、複数の長い孔それぞれに連通する複数の開口部を設けるとともに、非通水性の材料で形成された板状の地盤埋設ボードを、その長手方向を土留め壁の長手方向に合わせて土留め壁に取り付ける工程と、
   地盤埋設ボードを取り付けた土留め壁を地盤中に打設する工程と、
   地盤埋設ボードの長い孔に連通した開口部から地盤中に薬剤又は硬化剤を注入して、固結改良体を地盤中に造成することにより周辺地盤を補強する、土留め壁に取り付けた地盤埋設ボードを用いて周辺地盤を補強する工程と、を有し、
   地盤埋設ボードは、その長手方向の一端の下端に土留め壁の下端に下方より引っ掛かるアンカーを取り付け、土留め壁に対して下方に外れるようにし、土留め壁を地盤中に打設するときに、地盤埋設ボードを土留め壁とともに地盤中に打設し、地盤中から土留め壁を引き抜くときに、土留め壁から地盤埋設ボードが下方に外れて、地盤中に地盤埋設ボードを残置することを特徴とする土留め掘削の周辺地盤補強方法。
2. 請求項１に記載された土留め掘削の周辺地盤補強方法において、
   地盤中から土留め壁を引き抜いた後の空洞に、地盤埋設ボードの長い孔に連通した開口部から地盤中に薬剤又は硬化剤を注入して、固結改良体を造成して空洞を埋めることにより周辺地盤の安定化を行う、地盤中に残置した地盤埋設ボードを用いて周辺地盤の安定化を行う工程を有したことを特徴とする土留め掘削の周辺地盤補強方法。
   

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