JPH0819667B2 - 粘性土地盤における掘削工法 - Google Patents

粘性土地盤における掘削工法

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JPH0819667B2
JPH0819667B2 JP2080918A JP8091890A JPH0819667B2 JP H0819667 B2 JPH0819667 B2 JP H0819667B2 JP 2080918 A JP2080918 A JP 2080918A JP 8091890 A JP8091890 A JP 8091890A JP H0819667 B2 JPH0819667 B2 JP H0819667B2
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groundwater level
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groove
excavated
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幸司 多田
徹 谷口
雅弘 中川
裕次 舘川
正水 落合
敬昭 窪田
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  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
  • Underground Structures, Protecting, Testing And Restoring Foundations (AREA)

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、地盤沈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。
(課題を解決するための手段) 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位置する円形孔とからなる排
水溝を掘削形成し、該排水溝における最も外側の外周溝
を、それ以外の排水溝よりも深く掘削するとともに、該
外周溝内に止水性材料及び土留材を挿入し、前記外周溝
以外の排水溝に透水性材料を充填し、前記円形孔に設置
した揚水装置を用いて地下水を強制排水して前記掘削対
象地盤の地下水位を低下させた後、前記土留材で囲繞さ
れた内側地盤を掘削することとし、 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
ととすることである。
(作用) 掘削対象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て掘削形成される排水溝のう
ち、最も外側の排水溝をそれ以外の排水溝よりも深く掘
削して止水性材料及び土留材を挿入することにより、外
周溝が遮水性を備えた土留壁として機能する。
したがって、別途に遮水壁を構築することなしに、掘
削対象地盤の地下水位を低下させたときの周辺地盤に与
える影響、すなわち、水位低下及びそれに起因する地盤
沈下を抑制することができる。
このとき、外周溝以外の排水溝に透水性材料を充填す
ることにより、ドレーンとしての機能を果たすため、地
下水位低下に伴って生じる粘性土層の圧密を促進するこ
とができ、短期間に地盤強度の増加を期待することがで
きる。
したがって、周辺地盤に影響を与えずに安全かつ経済
的に掘削作業を行うことができる。
この場合、地下水位低下量として、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
水位低下量との大きい方の値に設定することにより、地
盤改良効果がさらに大きくなり、掘削工事の安全性が向
上する。
(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溝1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溝用掘削機Aを用いて、第1図
に示すような薄型溝1aと円形孔1b、1c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n1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1A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図に示すようなエレメントの薄型
溝1aを掘削し、該薄型溝1aの円形孔1cを中心として、薄
溝用掘削機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、薄溝用掘削機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
パイロットビット3aの中心間隔l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
適宜数の復水井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1A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1Aの中央に挿入し、該外周溝1A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1Aの内側や、
該外周溝1A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1Aの内側の壁面に密接する
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1A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
1Aには前記と同様の透水性材料2を充填する。前記不透
水性シート7cはロール状のものを円形孔1b、1cに挿入
し、該円形孔1b、1cを起点として外周溝1Aの壁面に巻き
付ける。
[3]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た円形
孔1b、又は円形孔1cに、吐出管hと水中ポンプPとによ
りなる揚水装置8を設置し、該排水装置8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井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1A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
を復水井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。
掘削対象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て掘削形成される排水溝のう
ち、最も外側の排水溝をそれ以外の排水溝よりも深く掘
削して止水性材料及び土留材を挿入することにより、外
周溝が遮水性を備えた土留壁として機能するので、別途
に遮水壁を構築することなしに、掘削対象地盤の地下水
位を低下させたときの周辺地盤に与える影響、すなわ
ち、水位低下及びそれに起因する地盤沈下を抑制するこ
とができる。
また、外周溝以外の排水溝に透水性材料を充填するこ
とにより、ドレーンとしての機能を果たすため、地下水
位低下に伴って生じる粘性土層の圧密を促進することが
でき、短期間に地盤強度の増加を期待することができる
とともに、周辺地盤に影響を与えずに安全かつ経済的に
掘削作業を行うことができる。
地下水位低下量として、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水位低下
量との大きい方の値に設定することにより、地盤改良効
果がさらに大きくなり、掘削工事の安全性が向上する。
【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、1A:外周溝 1a:薄型溝、1b、1c:円形孔 2:透水性材料、7:土留材、7b:不透水性材 8:揚水装置 n:粘性土地盤 n1:粘性土層 n2:下部透水層 を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 E21D 13/00 (72)発明者 中川 雅弘 東京都中央区京橋1丁目7番1号 戸田建 設株式会社内 (72)発明者 舘川 裕次 東京都中央区京橋1丁目7番1号 戸田建 設株式会社内 (72)発明者 落合 正水 東京都中央区京橋1丁目7番1号 戸田建 設株式会社内 (72)発明者 窪田 敬昭 東京都中央区京橋1丁目7番1号 戸田建 設株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−138816(JP,A) 特開 昭61−1715(JP,A) 特開 平1−226913(JP,A) 特開 昭61−49017(JP,A) 特公 昭52−23163(JP,B1)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】掘削対象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位置する円形孔とからなる排水
    溝を掘削形成し、該排水溝における最も外側の外周溝
    を、それ以外の排水溝よりも深く掘削するとともに、該
    外周溝内に止水性材料及び土留材を挿入し、前記外周溝
    以外の排水溝に透水性材料を充填し、前記円形孔に設置
    した揚水装置を用いて地下水を強制排水して前記掘削対
    象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. 【請求項2】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請求項1または2に記載の粘
    性土地盤における掘削工法。
JP2080918A 1990-03-30 1990-03-30 粘性土地盤における掘削工法 Expired - Lifetime JPH0819667B2 (ja)

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