JPH03281826A - 粘性土地盤における掘削工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は立坑、開削トンネルや工場及び建築物の地下階
等を構築するための粘性土地盤における掘削工法に関す
るものである。

（従来の技術） 近年、沖積粘性土地盤や臨海埋め立て地盤等の、いわゆ
る軟弱粘性土地盤において盛んに建設工事が行われてい
る。

このような粘性土地盤における掘削工事に際してはヒー
ビング対策、被圧地下水による変状防止対策、掘削時の
地盤変形対策などが必要とされており、夫々の対策とし
て以下のような工法が採用されている。

例えば、ヒービング防止対策としては、深層混合工法、
生石灰杭工法など、掘削対象地盤の土質を改良すること
が行われてきた。

また、被圧地下水による変状防止対策としては、ウェル
ポイント、ディープウェル等による地下水位低下工法に
より対処してきた。

さらに、掘削時の地盤変形対策としては、上記の土質改
良工法によるほか、地中に予め強固な層を形成する土中
梁工法が採用されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記のような粘性土地盤での掘削工事の
問題に対して、従来は上述のように夫々別個に対策を立
案し解決を図っていたため、工費が嵩み、かつ工期も長
いという問題があった。

また、深層混合工法、生石灰杭工法、土中梁工法等の土
質改良による対策工法においては、（１）作業用機械が
大型であるため、狭隘な場所での施工が困難である。

（２）改良後の土砂が高アルカリ性を示すため、産業廃
棄物として取り扱われることが多く、掘削残土の処理に
多大の費用を要する。

という問題があった。

さらに、地下水対策としての地下水位低下工法において
は、一般に工事敷地周辺の広い範囲にわたる地下水の低
下がみられ、地盤性下等の建設公害を招くという問題が
あった。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであ
り、その目的は、 （１）遮水性を備えた土留壁としての機能（２）圧密促
進を図るドレーンとしての機能を兼ね備えることにより
、地下水位低下工法（被圧滞水層が存在する地盤の掘削
工事ではほとんどの場合必要となる）を有効かつ積極的
に土質改良工法として利用し、狭隘な場所であっても短
期間で安全、かつ経済的に掘削作業ができると共に、周
辺地盤に地盤沈下の影響を与えない、粘性土地盤におけ
る掘削工法を提供しようとするものである。

（課題を達成するための手段） 以上の課題を達成するための本発明の粘性土地盤におけ
る掘削工法は、掘削対象範囲における粘性土地盤の粘性
土層を貫通して下部透水層に到達し、かつ平面的に連続
した格子状の薄型溝と、該薄型溝の交差部に掘削された
円形孔とによるなる排水溝を掘削形成し、前記薄型溝の
最も外側の外周溝に土留材を挿入すると共に、該外周溝
以外の排水溝に透水性材料を充填し、前記円形孔に設置
した揚水装置により地下水を強制排水して粘性土地盤の
地下水位を低下させた後、前記土留材で囲繞された内側
の粘性土地盤を掘削することを特徴とする構成にするこ
とである。

（作用） 而して、上記のような構成によれば、土留材で囲繞され
た粘性土地盤の地下水を地下水位低下工法で低下させて
土質を改良した後に、該粘性土地盤を掘削することによ
り、狭隘な場所における掘削作業を、短期間でかつ経済
的に実施することができ、周辺地域における地盤沈下の
建設公害等も防止することができる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図、第２図及び第８図は本発明の粘性土地盤におけ
る掘削工法の平面図、断面図及び要部拡大断面図である
。

［１］排水溝の掘削 先ず初めに粘性土地盤ｎに、薄溝用掘削機Ａにより第１
図に示すような格子状の排水７１１１を掘削形成する。

薄溝用掘削機Ａは第３図に示すように、下端にパイロッ
トビット３ａを装備した左右一対のサイドケーシング３
と、該サイドケーシング３に回転可能に軸支された左右
一対のディスクカッタ５と、前記サイドケーシング３の
中間に設けられ、且つ下端にリバースビット４ａを装備
すると共に、土砂排出用リバース管４ｂを内蔵したセン
ターケーシング４と、上記パイロットビット３ａと、デ
ィスクカッタ５と、リバースビット４ａとを夫々回転駆
動させる水中モータ６とから成っている。

また、前記センターケーシング４はサイドケーシング３
とほぼ同径となっており、左右一対のパイロットビット
３ａ及びディスクカッタ５は夫々が逆方向に回転するこ
とにより、互に回転トルクを相殺するようになっている
。

以上の構成からなる薄情用掘削機Ａを用いて、第１図に
示すような薄型溝１ａと円形孔１ｂ、ＩＣとによりなる
格子状の排水溝１を、粘性土地盤ｎの粘性土層ｎ□を貫
通して下部透水層ｎ２にいたるまで掘削し、該排水溝の
最も外側の外周溝ＩＡを下部透水層ｎ２内の適宜深さま
で掘削する。

この排水溝１は第４図に示すような１エレメントの薄型
溝】ａを掘削し、該薄型溝１ａの円形孔１ｃを中心とし
て、薄情用掘削機Ａを９０度回転させながら掘削するこ
とにより格子状に掘削形成される。

このとき、該排水溝１の間隔ａは、薄情用掘削機Ａのデ
ィスクカッタ５の直径φと、パイロットビット３ａ及び
リバースビット４ａの中心間隔Ｊとの組合せを適宜選択
することにより、任意の長さに設定することができる。

従って、粘性土地盤ｎの土質定数や設定工期に応じた排
水溝１の間隔ａを適宜選択することができる。

また前記排水溝１の掘削と共に、該排水溝１の周囲に適
宜数の復水弁ｍも掘削しておくとよい。

［２］土留材の挿入 次に、このように掘削形成された排水溝１の最も外側の
外周溝ＩＡに土留材７を挿入して、排水溝１が掘削され
た粘性土地盤ｎを囲繞する。

土留材７は両面に減摩材を塗布した平板状の鋼板７ａを
外周溝ＩＡの中央に挿入し、該外周溝ｌＡの外側にセメ
ントミルクやコンクリート等の不透水性材７ｂを充填し
て形成する。

そして、前記鋼板７ａが挿入された外周溝ＩＡの内側や
、該外周溝ＩＡに囲繞された排水溝１には砂、礫、砕石
等の透水係数の大きな自然材料や人工材料を主体とする
透水性材料２を充填する。

第７図の（ａ）及び（ｂ）は土留材の他の実施例であり
、（ａ）は鋼板７ａを外周溝ＩＡの内側の壁面１、に密
接するように挿入し、その外側に不透水性材７ｂを充填
すると共に、内側の円形孔１ｂに透水性材料２を充填し
て形成したものである。

また、（ｂ）は外周溝ＩＡの外側の壁面に密着するよう
に、不透水性シート７ｃ等を巻き付けると共に、該外周
溝１．　Ａには前記と同様の透水性材料２を充填する。

前記不透水性シー）７ｃはロール状のものを円形孔１ｂ
、ＩＣに挿入し、該円形孔１ｂ、ＩＣを起点として外周
溝ＩＡの壁面に巻き伺ける。

１３］地下水の排水 次に、前記土留材７内側に適宜間隔ごとに設けｔ：円形
孔１ｂ、又は円形孔ＩＣに、吐出管りと水中ポンプＰと
によりなる揚水装置８を設置し、該排水袋Ｗ８により円
形孔１ｂ、１ｃを揚水井として、粘性土地盤ｎの地下水
を強制的に汲み上げて前記復水弁ｍに還流させて、該地
下水位Ｔ（自然水位）の低下を図る。尚、図中Ｔ′は地
下水低下後の水位である。

この場合、前記揚水装置８による地下水低下量はヒービ
ング防止に必要な地盤強度を得るために要する地下水位
低下量と、被圧地下水位に対する掘削底面の安全性を得
るために要する地下水低下量との大きい方の値に設定す
る。

ここにおいて、ヒービング防止に必要な地盤強度を得る
ために要する地下水位低下量は、例えば第９図の（ａ）
に示す検討式において、Ｃの粘着力を知ることにより、
それに対する必要な地下水位低下量を得ることができる
。

さらに、被圧地下水位に対する掘削底面の安全性を得る
ために要する地下水低下量は、例えば第９図の（ｂ）に
示す検討式において、安全率に対する必要な被圧水頭（
ｈｗ）値から必要な地下水位低下量を得ることができる
。

このように、粘性土地盤ｎに他の排水溝よりも深く掘削
形成した外周溝ＩＡに不透水性の土留材７を挿入すると
共に、揚水装置８で円形孔１ｂ、１Ｃから汲み揚げた地
下水を復水弁ｍに還流することにより、周辺地盤の地下
水位が回復するので、地下水位の低下が周辺地盤へ影響
するのを防止して、周辺地盤の圧密沈下を防ぐことがで
きる。

［４〕軟弱地盤の掘削 次に、上記の工法により粘性土地盤の地下水位を低下さ
せた後、土留材７の内側の粘性土地盤ｎを掘削し、第８
図に示すように土留材７内側の鋼板７ａに腹起こし９を
設けると共に、切梁１０を架設して土留支保工を構築す
る。そして、これらの作業を繰り返すことにより所定の
深さの掘削作業を行う。

尚、前記切梁１０の代わりにアースアンカーを使用する
こともできる。

また、前記鋼板７ａは両面に減摩材が塗布されているた
め、地下階等を構築した後に容易に引き抜くことができ
、その転用を可能にすると共に、敷地境界におけるトラ
ブルを防ぐことができる。

（発明の効果） 本発明は以上の様な構成にしたことにより下記の効果を
有する。

■　格子状の排水溝を掘削形成し、前記薄型溝の最も外
側の外周溝に土留材を挿入すると共に、該外周溝以外の
排水溝に透水性材料を充填し、前記円形孔に設置した揚
水装置により地下水を強制排水して粘性土地盤の地下水
位を低下させた後、前記土留材で囲繞された内側の粘性
土地盤を掘削することにより、狭隘な場所においても短
期間でかつ経済的に掘削作業をすることができる。

■　格子状の排水溝における最も外側の外周溝を、他の
排水溝よりも深く掘削し、その全長にわたって不透水性
の土留材を設置したことにより、工事敷地の周辺に別途
に遮水壁を設けなくても、工事敷地周辺の環境の悪化、
特に地盤沈下を生ずることなく、当該範囲に限定された
地下水位の低下を可能にすることができるので、周辺地
域における地盤性下等の建設公害等も防止することがで
きる。

■　ヒービング防止に必要な地盤強度を得るために要す
る地下水位低下量と、被圧地下水位に対する掘削底面の
安全性を得るために要する地下水位低下量との大きい方
の値に、地下水位低下量を設定することにより、掘削工
事の安全性を確保し、かつ合理的、経済的な設計が可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の排水溝の平面図、第２図は同断面図、
第３図は薄溝用掘削機の正面図、第４図は薄溝用掘削機
によって掘削された排水溝の１エレメントを示す平面図
、第５図は格子状の排水溝の掘削方法を示す平面図、第
６図は土留材の拡大断面図、第７図の（ａ）及び（ｂ）
は土留材の他の実施例を示す断面図、第８図は要部拡大
断面図、第９図の（ａ）はヒービングを防止する検討法
の一例を示す断面図、同図の（ｂ）は盤ぶくれを防止す
る検討法の一例を示す断面図である。 また図中、 １：排水溝　　　　ＩＡ：薄型溝 １ａ：薄型溝　　　１ｂ、ＩＣ：円形孔２：透水性材料 ８：揚水装置 ｎ：粘性土地盤 ｎｌ　：粘性土層 ｎ２：下部透水層 を示す。 ７　： 土留材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）掘削対象範囲における粘性土地盤の粘性土層を貫
   通して下部透水層に到達し、かつ平面的に連続した格子
   状の薄型溝と、該薄型溝の交差部に掘削された円形孔と
   によりなる排水溝を掘削形成し、前記排水溝の最も外側
   の外周溝に土留材を挿入すると共に、該外周溝以外の排
   水溝に透水性材料を充填し、前記円形孔に設置した揚水
   装置により地下水を強制排水して粘性土地盤の地下水位
   を低下させた後、前記土留材で囲繞された内側の粘性土
   地盤を掘削することを特徴とする粘性土地盤における掘
   削工法。
2. （２）前記外周溝に止水性材料を挿入したことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の粘性土地盤における掘
   削工法。
3. （３）前記外周溝を外周溝以外の排水溝よりも深く掘削
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項
   記載の粘性土地盤における掘削工法。
4. （４）前記揚水装置による地下水位低下量は、ヒービン
   グ防止に必要な地盤強度を得るために要する地下水位低
   下量と、被圧地下水位に対する掘削底面の安全性を得る
   ために要する地下水位低下量との大きい方の値に設定す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第３項のい
   ずれかに記載の粘性土地盤における掘削工法。