JPH0949228A - スラググラフト系循環地中壁工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 深い溝であっても、スムーズに横方向の掘削
ができると共に掘削した溝の側壁の崩壊を防止する。原
地盤の掘削土砂を骨材としながら、掘削溝内に目的とす
る配合の混合物を返送して均質な強度の地中連続壁を形
成する。配管の詰まりを防止し、また、セメントの使用
量も少なくする。 【解決手段】 地中に一定幅の垂直な地中連続壁を築造
するに当たり、地中に挿入された掘削機１を横方向に移
動すると共に地中にスラググラウトを吐出しながら掘削
機１に設けた掘削手段２により溝３を掘削する。スラグ
グラウトと掘削土砂とが混合した第１の混合物Ａを地上
に排出する。地上に排出した第１の混合物Ａにセメント
成分を混合して第２の混合物Ｂを得て、該第２の混合物
Ｂを溝３に戻す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原地盤の掘削土砂
を骨材として地中連続壁を連続して築造する工法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から地中に一定幅の垂直な地中連続
壁を築造するに当たり、地中に挿入された掘削機を横方
向に移動しながら掘削機に設けた掘削手段により溝を掘
削し、この溝の掘削時に生じた掘削土砂を地上に引き上
げ、地上に引き上げた掘削土砂をぼろぼろに崩し、セメ
ント液を混合して得た掘削土砂とセメント液との混合物
を溝に戻すことで地中連続壁を築造する工法が、特開平
７ー１３８９４１号公報により知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例にあって
は、掘削機を横方向に移動して溝を形成しながら掘削土
砂を地上に排出するのであるが、掘削機を横方向に移動
しながら無水掘削により地盤を掘削する場合、横進行方
向の地盤の抵抗が大きくて掘削機で掘削しながら横方向
に移動しにくくなり、また、無水掘削であるため掘削し
た溝の側壁が崩壊して溝内に位置する掘削機が崩壊土砂
により埋まり、掘削機の横方向への移動が困難となり、
また、正確な溝の形成ができないという問題があり、特
に、深い溝を無水掘削により横方向に連続して掘削する
場合には、上記の掘削時の進行方向側の地盤の抵抗は更
に大きくなって掘削がしにくく、また、掘削した溝の側
壁が崩壊して掘削機が埋まると、掘削機を横方向はおろ
か上下方向にも移動できない事態に陥るという問題があ
る。

【０００４】このため、掘削機を横方向に移動して溝を
形成しながら掘削土砂を地上に引き上げるに当たり、掘
削を容易にするために、水を吐出しながら掘削しつつ掘
削機を横方向に移動して溝を形成し、水と掘削土砂との
混合物を地上に排出することが考えられる。ところが、
水を噴射して掘削する場合も依然として掘削した溝の側
壁が崩壊し易く、溝内に位置する掘削機が崩壊土砂に埋
まるおそれがある。特に、砂質土が崩壊して掘削機が埋
まると、水により砂質土が締まって、いっそう掘削機が
移動できないとい事態に陥るという問題がある。

【０００５】また、ここで、溝に充填する充填物の比
重、粘性が大きい程溝の側壁の崩壊が防止できるので、
掘削機を横方向に移動しつつ掘削して溝を形成する際、
水に代えて水よりも比重、粘性共高いセメントミルクを
噴射しながら掘削機を横方向に移動しつつ掘削すること
で、横方向への掘削を容易にし、且つセメントミルクと
掘削土砂との混合物により溝の側壁の崩壊を防止するこ
とが考えられる。しかしながら、この場合、セメントミ
ルクと掘削土砂との混合物を地上に排出し、この地上に
排出したセメントミルクと掘削土砂との混合物に、更
に、セメントを混合して目的とする強度を発現するよう
な配合に調整し、調整済みの混合物を溝内に戻すこと
で、目的とする強度を発現させる地中連続壁を形成しよ
うとするのであるが、再度溝内に戻される混合物中には
調整時に混合されるセメント成分の他に掘削時に使用し
たセメント成分があり、この掘削時に使用したセメント
成分は硬化反応が進行していて、移送しにくく、また、
配管等が詰まったりする恐れもあり、また、全体として
使用するセメントの使用量も多くなるという問題があ
る。

【０００６】また、特開平７ー１３８９４１号公報に示
された従来例にあっては、地上に排出した土砂をぼろぼ
ろに崩してセメント液と混合しているが、単に掘削土砂
を崩すのみでは均一な土粒子にできるとはかぎらなず、
形成される地中連続壁の各部の均質さも損なわれる。ま
た、場合によっては、ぼろぼろに崩れない大きな塊の岩
石などが含まれており、これらのぼろぼろにくくずれな
い大きな岩石の塊がそのまま溝内に返送されることで、
配管がより詰まりやすくなる。

【０００７】本発明は上記の課題を解決して、深い溝で
あっても、スムーズに横方向の掘削ができると共に掘削
した溝の側壁の崩壊を防止し、また、原地盤の掘削土砂
を骨材としながら、掘削溝内に目的とする配合の混合物
を返送して均質な強度の地中連続壁を形成することがで
き、しかも、配管の詰まりを防止し、また、セメントの
使用量も少なくできるスラググラフト系循環地中壁工法
を提供するにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のスラググラフト系循環地中壁工法は、地中
に一定幅の垂直な地中連続壁を築造するに当たり、地中
に挿入された掘削機１を横方向に移動すると共に地中に
スラググラウトを吐出しながら掘削機１に設けた掘削手
段２により溝３を掘削し、該スラググラウトと掘削土砂
とが混合した第１の混合物Ａを地上に排出し、地上に排
出した第１の混合物Ａにセメント成分を混合して第２の
混合物Ｂを得て、該第２の混合物Ｂを溝３に戻すことを
特徴とするものである。

【０００９】また、地上に排出した第１の混合物Ａをふ
るい手段４によりふるい分けをして掘削土砂の中の大き
い粒子を除去し、しかる後セメント成分を混合して第２
の混合物Ｂを得て、該第２の混合物Ｂを溝３に戻すこと
も好ましい。また、掘削機１に設けた仕切りにより掘削
機１で掘削した溝３を掘削機１の横進行方向に仕切り、
移動掘削機１の横進行方向の仕切りよりも後方側の溝３
内に第２の混合物Ｂを戻すことも好ましい。

【００１０】また、地上で形成した第２の混合物Ｂを搬
送管５により溝３の内部に吐出して返送することも好ま
しい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施例の形態を詳述
する。図１乃至図３には本発明に用いる掘削機１を備え
た地中連続壁形成装置６の一形態が示してある。地中連
続壁形成装置６はベースマシーン７に掘削機１を取付け
て構成してある。ベースマシーン７にはキャタピラのよ
うな走行手段が設けてあって自走自在となっており、こ
のキャタピラのような走行手段が掘削機１を地上におい
て横方向に推進するための地上推進手段８となってい
る。ここで、ベースマシーン７に対して掘削機１を横方
向移動機構により横方向に移動自在とし、これを地上推
進手段８としてもよいものである。

【００１２】掘削機１の主体を構成する上下に長い枠主
体部９には上下両端部にはスプロケット１０が設けてあ
り、上下のスプロケット１０間にエンドレスチェーン１
１が掛け回してあり、上のスプロケット１０は枠主体部
９の上部に設けた上部基枠１２に設けた回転装置（図示
せず）により回転駆動してエンドレスチェーン１１を回
転駆動するようになっている。エンドレスチェーン１１
には多数の掘削爪１４が軸１５により回動自在に取付け
てある。エンドレスチェーン１１は前方側においては下
から上に移動し、後方側においては上から下に移動する
ように回転するものである。エンドレスチェーン１１に
はストッパ１３が設けてあり、掘削爪１４は図３に示す
ようにエンドレスチェーン１１の前方側においてはスト
ッパ１３に当たって横向き姿勢を保持するようになって
おり、エンドレスチェーン１１の後方側においては自重
で垂直姿勢となるように設定してある。上記掘削爪１４
を設けたエンドレスチェーン１１が掘削手段２を構成し
ている。更に、掘削爪１４は図２の実施態様ではバケッ
ト状をしていて、この掘削爪１４を設けたエンドレスチ
ェーン１１は排出手段１６も兼用している。

【００１３】枠主体部９の上下方向には複数箇所にスラ
ググラウトを地中に噴射するための噴射部２０が設けて
ある。噴射部２０は枠主体部９を上下に配管したスラグ
グラウト供給管の先端に設けてあり、該スラググラウト
供給管には地上に設置したフラググラウト供給装置にホ
ースなどにより接続してある。枠主体部９の後方には仕
切り１７が配設してある。この仕切り１７は上端部が上
部基枠１２に連結支持してある。また、枠主体部９と仕
切り１７とが連結部材１８により連結してある。仕切り
１７はほぼ枠主体部９と同じ上下長さとなっている。

【００１４】上部基枠１２には掘削爪１４で地上に排出
した掘削土砂とスラグブラウトとが混合した第１の混合
物Ａを受けるためのホッパー１９が設けてある。更に、
ベースマシンー７にこのホッパー１９から第１の混合物
Ａが供給されるふるい手段４を構成するふるい装置が設
けてあり、更に、ベースマシンー７にふるい装置で一定
の粒径以下にふるい分けられた第１の混合物Ａが供給さ
れる調整装置２１が設けてあり、この調整装置２１で第
１の混合物Ａにセメント、水等が混合され、設計値に調
整混合された第２の混合物Ｂが形成されようになってい
る。調整装置２１には搬送管５が接続してあり、搬送管
５は仕切り１７の枠主体部９と反対側の面に沿って取付
けてある。ここで、図示を省略しているが、下端部の吐
出口２２のレベルの異なる複数個の搬送管５を仕切り１
７に沿って取付けてもよい。この場合、複数個の吐出口
２２を仕切り１７の上下方向の下部、中央部、上部に配
置するのが好ましい。

【００１５】上記のような構成の掘削機１を備えた地中
連続壁形成装置６を用いて地中連続壁を構築するには以
下のようにして行うものである。すなわち、あらかじめ
地中に地中連続壁形成装置６の掘削機１を挿入すること
ができる縦穴を掘削し、該縦穴に地中連続壁形成装置６
の掘削機１を挿入する。図中３５は地盤である。このよ
うにして掘削機１を縦穴内に挿入した状態で、地上推進
手段８を駆動して掘削機１を横方向に移動させる。図に
おいて矢印イ方向が掘削機１の移動方向を示している。
この際、エンドレスチェーン１１を回転することで、エ
ンドレスチェーン１１の前方側において掘削爪１４が下
から上に移動する際、ストッパ１３により掘削爪１４が
横向き姿勢に保持してあるので、前方の地盤を掘削爪１
４により掘削しながら上昇することになり、この結果、
掘削爪１４により前方の地盤を上下方向にわたって掘削
して溝３が形成される。この時噴射部２０からスラググ
ラウトを噴射しながら掘削爪１４により前方の地盤３５
を掘削するものであり、掘削土砂とスラググラウトとが
混合された第１の混合物Ａが溝３内に存在することにな
り、この第１の混合物Ａは上記バケット状をした掘削爪
１４によりすくい取られて上方に運ばれ、掘削爪１４が
エンドレスチェーン１１の上端部に移動した際に掘削爪
１４からホッパー１９に落下し、第１の混合物Ａを落下
させた掘削爪１４はエンドレスチェーン１１の後方側に
来ると自重で垂直姿勢を保持しながら下降していく。ま
た、掘削爪１４がエンドレスチェーン１１の下端位置ま
で来ると、土の抵抗により回動し、ストッパ１３に当た
って止まり、エンドレスチェーン１１の前方側の下端に
来るとストッパ１３により掘削爪１４が横向き姿勢を保
持され、上記と同様の作用を繰り返すことになる。

【００１６】ホッパー１９に投入された第１の混合物Ａ
はふるい手段４によりふるい分けられて掘削土砂中の粒
径の大きい粒子が除去され、一定の粒径以下にされ、こ
のようにしてふるいにかけられて一定の粒径以下となっ
た第１の混合物Ａが調整装置２１に供給され、ここで、
セメント、水、その他の材料等を加えて混合し、目的と
する配合に調整して第２の混合物Ｂを得る。このよう
に、目的とする配合に調整された第２の混合物Ｂは、搬
送管５に供給され、搬送管５の端部の吐出口２２から仕
切り１７より後方側の溝３内に返送されて溝３内に充填
される。

【００１７】本発明においては上記動作を連続して行う
ことで、地中連続壁を連続して形成するのである。とこ
ろで、本発明においては、地中に挿入された掘削機１を
横方向に移動しながら掘削する際、地中にスラググラウ
トを吐出しながら掘削するので、従来の無水掘削に比べ
て、掘削に当たってはスラググラウトの吐出により掘削
が容易になるものである。そして、掘削された溝３の仕
切り１７よりも前方部分においては掘削土砂とスラググ
ラウトとが混合した第１の混合物Ａが入っている状態と
なり、溝３の側壁が崩壊するのが防止される。

【００１８】ここで、使用するスラグラウトは例えば、
スラグ１０００ｋｇ、ベントナイト９０ｋｇ、水２５０
００ｋｇを混合したものであり、比重は約１．２５程度
である。そして、スラググラウトは水よりも粘性が高
く、比重も大きいのでこのスラググラウトと掘削土砂と
が混合した第１の混合物Ａが溝３の仕切り１７より前に
入っていることで、単に水と掘削土砂との混合物が入っ
ている場合に比べて溝３の側壁の崩壊が防止されること
になる。

【００１９】上記溝３の掘削の際に地中に吐出するスラ
ググラウトは潜在水硬性を有しているが、第１の混合物
Ａの状態ではセメントのようなカルシウム分が添加され
ないので、硬化が開始されず、地上への排出以降の工程
に当たり、スムーズに排出ができるものである。排出手
段１６により地上に排出された第１の混合物Ａはふるい
手段４を構成するふるい装置によりふるい分けられる。
次にこのようにして一定の粒径以下にふるい分けられた
第１の混合物Ａは調整装置２１に供給される。ふるい手
段４によりふるい分けする際、及びふるい分けたものを
調整装置２１に供給する間もスラググラウトにはセメン
トのようなカルシウム分が添加されないので、硬化が開
始されず、ふるい分け、搬送がスムーズに行えることに
なる。

【００２０】一定粒径以下にふるい分けられた第１の混
合物Ａは調整装置２１に供給され、この調整装置２１で
第１の混合物Ａにセメント、水、その他の材料等が混合
され、設計値になるように調整混合して第２の混合物Ｂ
を形成する。このようにして形成した第２の混合物Ｂを
搬送管５に送り、搬送管５に設けた吐出口２２から移動
掘削機１の横進行方向の仕切り１７よりも後方側の溝３
内に第２の混合物Ｂを吐出して該溝３の仕切り１７より
も後方側に充填するものである。この場合、充填した第
２の混合物Ｂは、溝３掘削により生じた掘削土砂を骨材
としているにもかかわらず、地上でふるい分けすると共
に地上でセメントを混合して調整してあるので、設計値
通りの均質な混合物として充填されることになる。

【００２１】溝３の仕切り１７よりも後方側に充填され
た第２の混合物Ｂは潜在水硬性を有するスラググラウト
中のスラグの水硬が誘発されてスラグ、セメントが硬化
し、これによりセメントと、スラグと骨材となる掘削土
砂とが一体化したスラグ・セメント・ソイルが一体化し
た強度の強い地中連続壁が形成されることになる。この
ようにして形成したスラグ・セメント・ソイルは、従来
のセメントと原地盤の掘削土砂であるソイルとの硬化一
体物であるいわゆるソイルセメントに比べて、スラグが
硬化することで長期強度が増加するものであり、また、
スラググラウトにセメントのようなカルシウム成分を添
加して硬化させただけのものに比べて骨材としての掘削
土砂が存在することで強度を増し、この結果、従来のソ
イルセメントの地中連続壁やスラググラウトを硬化させ
た地中連続壁に比べて強度の強い地中連続壁を形成する
ことができ、また、第２の混合物Ｂの混合調整を地上で
行うので、均一な地中連続壁を形成できるものである。
また、スラググラウトを使用する分、地上で第２の混合
物Ｂを混合調整するに当たって使用するセメントの量を
少なくすることができ、その分コストを低減できるもの
である。

【００２２】ところで、第２の混合物Ｂを仕切り１７よ
りも後方側の溝３内に返送するに当たり、搬送管５によ
り溝３の内部に吐出して返送することで、溝３が深くて
も溝３の下部まで確実に第２の混合物Ｂを充填できるこ
とになる。次に、本発明の他の実施の形態につき図４、
図５に基づいて説明する。図４、図５に示す実施の形態
においては、溝３内に排出管３０を挿入し、この排出管
３０を用いてポンプのような吸い上げ手段により溝３の
仕切り１７より前方内に充填されているスラググラウト
と掘削土砂とが混合した第１の混合物Ａを吸い上げて地
上に排出するようにしている。つまり、吸い上げ手段を
備えた排出管３０が排出手段１６となっている。このよ
うに掘削手段２と排出手段１６とを別部材とすること
で、掘削手段２として前述の実施例のようにバケット状
にする必要がなく、掘削手段２をバケット状以外の形態
にできるものである。この実施形態において排出管３０
は枠主体部９に支持してもよいが、仕切り１７の前面側
に支持してもよい。

【００２３】なお、上記各実施形態において、ふるい手
段４や調整装置２１をベースマシーン７に設けた例を示
しているが、これらをベースマシーン７に設置すること
なく、地上に設置してホースにより接続してもよい。

【００２４】

【実施例】スラググラウトとセメントと土とを混合した
本発明の第２の混合物Ｂを実施例とし、セメントミルク
と土とを混合した従来のソイルセメントを比較例として
それぞれの材令毎の一軸圧縮強度試験をした。 （１）．使用材料 普通ポルトランドセメント（比重３．１５）、スラグ
（比重２．８９）、ベントナイト（比重２．６）、水、
土（砂、含水比６．３９％、ｒ＝１．８０ｔ／ｍ ³ ）を
用いた。

【００２５】（２）．配合 配合は以下の表１の配合とする。

【００２６】

【表１】

【００２７】上記の配合の本発明の実施例と、比較例と
の材令別一軸圧縮試験強度を求めた結果を図６に示す。
図６から明らかなように本発明の実施例が従来例のセメ
ントミルクと土とを混合したソイルセメントに比べて一
軸圧縮強度が優れているのが明らかである。

【００２８】

【発明の効果】本発明の請求項１記載の発明にあって
は、地中に一定幅の垂直な地中連続壁を築造するに当た
り、地中に挿入された掘削機を横方向に移動すると共に
地中にスラググラウトを吐出しながら掘削機に設けた掘
削手段により溝を掘削し、該スラググラウトと掘削土砂
とが混合した第１の混合物を地上に排出し、地上に排出
した第１の混合物にセメント成分を混合して第２の混合
物を得て、該第２の混合物を溝に戻すので、スラググラ
ウトを吐出しながらの横方向の掘削であるから横方向の
掘削が容易に行え、しかも、掘削した溝内にはスラググ
ラウトと掘削土砂との混合物である第１の混合物が充填
されていることになるので、溝の側壁が崩壊するのが防
止でき、更に、地上で調整した第２の混合物を溝内に返
送することで、原地盤の掘削土砂を骨材としながら均質
な強度の地中連続壁を形成することができるものであ
る。しかも、第１の混合物はスラググラウトと掘削土砂
との混合物であるから、セメントと混合しない以前にお
いてはスラグが硬化を開始せず、これを地上に排出して
も、硬化が開始していないので、配管が詰まったりする
のが防止できるものであり、また、硬化材としてセメン
トだけでなくスラグを使用するので、セメントの使用量
が少なくなってコストが低下すると共に、最終的に形成
される地中連続壁はスラグ・セメント・ソイルの一体化
物となって強度が強いものである。

【００２９】また、請求項２記載の発明にあっては、上
記請求項１又は２記載の発明の効果に加えて、地上に排
出した第１の混合物をふるい手段によりふるい分けをし
て掘削土砂の中の大きい粒子を除去し、しかる後セメン
ト成分を混合して第２の混合物を得て、該第２の混合物
を溝に戻すので、原地盤の掘削土砂を骨材とするにもか
かわらず、骨材の粒径が一定以下の粒径となり、調整混
合する第２の混合物の強度を均一にでき、また、配管が
詰まるのを防止できるものである。

【００３０】また、請求項３記載の発明にあっては、上
記請求項１記載の発明の効果に加えて、掘削機に設けた
仕切りにより掘削機で掘削した溝を掘削機の横進行方向
に仕切り、移動掘削機の横進行方向の仕切りよりも後方
側の溝内に第２の混合物を戻すので、仕切りより前方の
溝内のスラググラウトと掘削土砂とが混合した第１の混
合物側に、仕切りより後方の溝内に充填される第２の混
合物のセメント成分が流入するのが防止され、この結
果、第１の混合物のスラグの硬化が開始されることがな
く、仕切りの前の溝内におけるスラググラウトの流動性
が損なわれず、掘削が容易に行え、また、排出が容易に
行えるものである。

【００３１】また、請求項４記載の発明にあっては、上
記請求項１乃至３のいずれかに記載の効果に加えて、地
上で形成した第２の混合物を搬送管により溝の内部に吐
出して返送するので、溝が深くても確実に第２の混合物
を返送して充填できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の施工途中の概略縦断面図
である。

【図２】同上の平断面図である。

【図３】同上の第１の混合物を地上に排出する例を示す
動作説明図である。

【図４】本発明の他の実施形態の施工途中の概略縦断面
図である。

【図５】同上の平断面図である。

【図６】本発明の実施例と比較例との一軸圧縮強度を示
すグラフである。

【符号の説明】

１ 掘削機 ２ 掘削手段 ３ 溝 ４ ふるい手段 ５ 搬送管 １７ 仕切り Ａ 第１の混合物 Ｂ 第２の混合物

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地中に一定幅の垂直な地中連続壁を築造
   するに当たり、地中に挿入された掘削機を横方向に移動
   すると共に地中にスラググラウトを吐出しながら掘削機
   に設けた掘削手段により溝を掘削し、該スラググラウト
   と掘削土砂とが混合した第１の混合物を地上に排出し、
   地上に排出した第１の混合物にセメント成分を混合して
   第２の混合物を得て、該第２の混合物を溝に戻すことを
   特徴とするスラググラフト系循環地中壁工法。
2. 【請求項２】 地上に排出した第１の混合物をふるい手
   段によりふるい分けをして掘削土砂の中の大きい粒子を
   除去し、しかる後セメント成分を混合して第２の混合物
   を得て、該第２の混合物を溝に戻すことを特徴とする請
   求項１記載のスラググラフト系循環地中壁工法。
3. 【請求項３】 掘削機に設けた仕切りにより掘削機で掘
   削した溝を掘削機の横進行方向に仕切り、移動掘削機の
   横進行方向の仕切りよりも後方側の溝内に第２の混合物
   を戻すことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のス
   ラググラフト系循環地中壁工法。
4. 【請求項４】 地上で形成した第２の混合物を搬送管に
   より溝の内部に吐出して返送することを特徴とする請求
   項１乃至請求項３のいずれかに記載のスラググラフト系
   循環地中壁工法。