JP4905296B2 - 山留め壁の構築方法及び山留め壁 - Google Patents

Description

本発明は、地盤内の地下水の流動阻害を防止可能な山留め壁に関するものである。

地下構造物を開削工法等にて構築する際は、遮水性の土留め壁が地盤内に形成され、作業領域内への地下水の浸入を防止している。しかし、土留め壁を形成することにより、地盤内の地下水の流動を阻害するので、土留め壁の下流側に地下水が流れなくなり、下流側の井戸の水位が低下したり、地盤沈下が生じるという問題点があった。そこで、土留め壁の帯水層に位置する部分に開口部を設けて、地下水を下流に通水させている。

例えば、特許文献１には、帯水層よりも深い所定の深度までの止水壁と、帯水層よりも浅い深度までの壁とからなる土留め壁を形成するとともに、帯水層を含む地盤を凍結させて地下水の流れを遮断し、地下構造物を構築すると、凍結した地盤を解凍して地下水を下流側に通水する方法が開示されている。

また、特許文献２には、ソイルセメントからなる土留め壁に、その構築時又は構築後に、所望の間隔を隔てて縦向きの作業孔を形成し、その作業孔に水等の衝撃伝達材を注入するとともにプラズマ発生用電力を供給するためのプローブを挿入し、これに電力を供給してプラズマによる衝撃波を発生させて遮水性土留め壁を破砕し、この破砕により生じた隙間を介して地下水を下流側に通水する方法が開示されている。
特開２０００−１３６５２８号公報 特開２００４−１２４５７５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、帯水層を含む広い範囲の地盤を凍結するので、地盤内に生息する生き物や植物に悪影響をおよぼす可能性があるという問題点があった。さらに、広い範囲を長期間にわたって凍結しなければならないので、設備投資費及び維持管理費がかかり、施工費が高くなるという問題点もあった。

また、特許文献２に記載の方法では、プラズマ電力を発生させるための装置が高額なので設備投資費が高くなるという問題点があった。さらに、雨天時等には周囲に漏電する可能性があるという問題点もあった。

そこで、本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、環境に与える影響が少なく、かつ、低コストで安全に施工できる山留め壁及びその構築方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明の山留め壁の構築方法は、地下水の流動阻害を防止する山留め壁の構築方法において、前記山留め壁の構築予定位置の所定の箇所の地盤内に、継手を有する第１の止水用鋼材を打設する第１の設置工程と、前記第１の止水用鋼材を打設した箇所を除く前記構築予定位置に、時間が経過すると硬化して前記山留め壁を構成する硬化材を流動状態で、前記第１の止水用鋼材の継手が前記山留め壁に入り込まないように打設する打設工程と、継手を有する第２の止水用鋼材をその継手が前記山留め壁の外側で前記第１の止水用鋼材の継手と係合するように、流動状態の前記硬化材内に打設する第２の設置工程と、前記第１の止水用鋼材を地下水が通水可能な所定の深度まで引き上げる引上工程とを備えることを特徴とする（第１の発明）。

本発明による山留め壁の構築方法によれば、第１の止水用鋼材を帯水層の存在する深度よりも浅い所定の深度まで引き上げるので、工事終了後は、地下水が帯水層を通水可能となり、土留め壁の上流側の地下水を下流側へ通水することができる。
また、第１の止水用鋼材は地盤内に設置されており、土留め壁の内部に設置されていないので、容易に引き上げることができる。

さらに、第１及び第２の設置工程や引上工程は、一般的な土留め壁の構築時に使用される打設機やクレーン等の機械を用いて行うことができるので、新たに設備投資費がかからない。また、これらの作業は、手間がかからず短時間で施工することができるので、従来の流動阻害を防止可能な土留め壁よりも短期間で構築できる。したがって、工期が短くなり、施工費を低減することができる。

第２の発明は、第１の発明において、前記係合した継手に遮水性を有する止水材を設ける止水工程を更に備えることを特徴とする。
本発明による山留め壁の構築方法によれば、第１の止水用鋼材の継手と第２の止水用鋼材の継手とが係合した継手に遮水性を有する止水材を設けるので、継手を遮水することができる。

第３の発明は、第２の発明において、前記止水材は、固化することなく変形自在な性状を維持することを特徴とする。
本発明による山留め壁の構築方法によれば、止水材は、固化することなく変形自在な性状を維持するので、止水用鋼材を鉛直方向や水平方向へ移動させても、移動後の止水用鋼材の継手の形状に追随して変形し、継手を確実に遮水することができる。

また、止水材は変形自在なので、第１の止水用鋼材を引き上げる際にも抵抗を生じることなく容易に引き上げることができる。したがって、第１の止水用鋼材を引き上げるときに第２の止水用鋼材に振動や衝突等の衝撃を与えないので、第２の止水用鋼材が埋設されている土留め壁を傷つけることがない。

第４の発明の山留め壁は、地下水の流動阻害を防止する山留め壁であって、時間の経過とともに硬化する硬化材を所定の間隔で地盤内に打設して構築された壁部と、継手を有し、隣接する前記壁部間の地盤内の所定の帯水層よりも浅い深度に、前記継手が前記壁部に入り込まないように設置された第１の止水用鋼材と、継手を有し、その継手が前記壁部の外側で前記第１の止水用鋼材の継手に係合されるとともに、前記壁部内に設置された第２の止水用鋼材とを備えることを特徴とする。

第５の発明は、第４の発明において、前記係合する継手内は、固化することなく変形自在な性状を維持するとともに、遮水性を有する止水材が設けられていることを特徴とする。

本発明の山留め壁の構築方法を用いることにより、環境に与える影響が少なく、かつ、低コストで地下水の流動阻害を防止可能な土留め壁を構築することができる。

以下、本発明の山留め壁の構築方法の好ましい実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、山留め壁であるソイルセメント柱列壁を地山に設置した場合について説明するが、本発明は、ＲＣ等の山留め壁にも適用することができる。

図１及び図２は、それぞれ本発明の実施形態に係るソイルセメント柱列壁１を示す斜視断面図及び縦断面図である。

図１及び図２に示すように、ソイルセメント柱列壁１は、時間の経過とともに硬化する硬化材を所定の間隔で地盤内に打設して構築されたソイルセメント柱列部１Ａと、継手を有し、隣接するソイルセメント柱列部１Ａ間の地盤内の帯水層の砂層４よりも浅い深度で不通水層の粘土層３に設置された第１の止水用鋼材９と、継手を有し、第１の止水用鋼材９の継手に係合されるとともに、ソイルセメント柱列部１Ａ内に設置された第２の止水用鋼材７ａ、７ｂとを備える。

ソイルセメント柱列部１Ａは、粘土層３及び砂層４を貫通して不通水層の土丹層５の上部に到達するように構築されている。

第２の止水用鋼材７ａ、７ｂは、ソイルセメント柱列部１Ａとほぼ同じ深さになるように設置されている。

第１の止水用鋼材９は、砂層４よりも浅い深度の粘土層３に設置されているので、ソイルセメント柱列壁１の上流側の地下水は、ソイルセメント柱列部１Ａ間の砂層４を通過して下流側に流れることができる。

第２の止水用鋼材７ａ、７ｂの継手と第１の止水用鋼材９の継手とが係合した継手部１０内は、地下水がこの継手部１０内を通過してソイルセメント柱列壁１で囲まれた内側、つまり、掘削予定箇所６に流入しないように止水材１２で充填されている。

本実施形態においては、第１の止水用鋼材９及び第２の止水用鋼材７ａ、７ｂとして、両端に継手を有するシートパイルを用いたが、これに限定されるものではなく、鋼管矢板、鋼矢板等を用いてもよい。

なお、第１の止水用鋼材９は、ソイルセメント柱列壁１で囲まれた内側に地下構造物２を構築する際は、この内側への地下水の流入を防止するために粘土層３及び砂層４を貫通して土丹層５に到達するように設置されており、地下構造物２を構築した後に、砂層４の地下水を通水するために粘土層３まで引き上げたものである（詳細は後述する）。第１の止水用鋼材９の設置位置等は、設計により決定され、各現場により異なる。

次に、上述したソイルセメント柱列壁１の構築方法について説明する。
図３〜図９は、本実施形態に係るソイルセメント柱列壁１の構築手順を示す図である。

まず、図３に示すように、地上に設置された打設機８で、ソイルセメント柱列壁１の構築予定位置１８の所定の箇所に、第１の止水用鋼材９を打設する。
第１の止水用鋼材９の打設は、その止水用鋼材の下端が土丹層５に到達するまで行う。

次に、図４に示すように、第１の止水用鋼材９の両側の構築予定位置１８に、柱列状の孔を削孔し、この孔にセメントミルクを充填して、土中に土を骨材とするソイルセメント柱列部１Ａを構築する。
ソイルセメント柱列部１Ａは、粘土層３及び砂層４を貫通して土丹層５の上部に到達するように構築される。

次に、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、打設機８で、第２の止水用鋼材７ａを第１の止水用鋼材９の継手と係合するように、流動状態のソイルセメント内に打設する。第２の止水用鋼材７ａの打設は、第１の止水用鋼材９の一方の継手と第２の止水用鋼材７ａの継手とを係合しつつ、第２の止水用鋼材７ａの下端がソイルセメント柱列部１Ａの下端とほぼ同じ深さに到達するまで行う。

また、上述した第２の止水用鋼材７ａと同様に、第２の止水用鋼材７ｂを設置する。第２の止水用鋼材７ｂも、第１の止水用鋼材９の他方の継手と第２の止水用鋼材７ｂの継手とを係合しつつ、第２の止水用鋼材７ｂの下端がソイルセメント柱列部１Ａの下端とほぼ同じ深さに到達するまで打設する。

次に、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、第２の止水用鋼材７ａ、７ｂの打設されているソイルセメント柱１ａに隣接するソイルセメント柱１ｂにＨ型鋼１１を建て込む。Ｈ型鋼１１の建て込みは、Ｈ型鋼１１の下端がソイルセメント柱列壁１の下端とほぼ同じ深さに到達するまで行う。

次に、継手部１０内に止水材１２を充填する。図示しないが、止水材１２を注入する注入管を継手部１０内の孔底まで挿入し、注入管を徐々に引き上げながら管先端から継手部１０内に止水材１２を充填する。止水材１２は継手部１０内に充填され、両継手の内周面に押し付けられて密着し、止水性を発揮する。

なお、本実施形態においては、第１の止水用鋼材９及び第２の止水用鋼材７ａ、７ｂを打設した後に、止水材を継手部１０内に充填して継手部１０を止水する方法について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、第２の止水用鋼材７ａ、７ｂを打設する前に、予めそれらの継手に水膨潤性遮水材を塗布し、すでに先行して地盤に打設された第１の止水用鋼材９の継手と係合するように第２の止水用鋼材７ａ、７ｂを打設し、打設した後に、水膨潤性遮水材が地中の水分を吸収して膨潤し、第１の止水用鋼材９の継手の内周面又は外周面等に密着することにより止水する方法を用いてもよい。

止水材１２は、砂と水と高膨潤性ベントナイトとを混合してなるものであり、適度の粘性を有するとともに比重が大きいので（１．８〜２．０ｔ／ｍ^３）、充填性にも優れており、良好な施工性を有する。また、止水材１２は、砂を含んでいるので、圧密されても体積が小さくなりにくく、しかも膨潤した高膨潤性ベントナイトの粒子を介して砂の粒子同士が擦れ合って、変形追随性を有するので、第１の止水用鋼材９を引き上げても（後述する）継手部１０は止水性能を維持する。

次に、図７に示すように、ソイルセメント柱列壁１Ａが硬化した後に、地下構造物２の構築工事中の地下水を下流側に通水するための送水手段１４をソイルセメント柱列壁１の周囲に構築し、上流側の地下水を下流側に通水する。

送水手段１４は、上流側の地下水を揚水する揚水井１５と、揚水井１５から揚水した地下水を下流側に復水するための復水井１６と、揚水井１５から揚水した地下水を復水井１６に送給するための送水管１７とから構成される。

揚水井１５は、図示しないが、揚水ポンプと、この揚水ポンプから吐出する吐出量を測定するための揚水流量計と、地下水位を測定するための水位計とを備えている。
復水井１６には、図示しないが、復水される復水量を測定するための復水流量計と、地下水位を測定するための水位計とを備えている。
送水管１７は、揚水井１５と復水井１６とを接続し、揚水井１５から揚水される地下水を大気に触れさせることなく復水井１６に送水する。ある揚水井１５から揚水された地下水は送水管１７を介してすべての復水井１６へ復水できるように連結されている。

次に、図８に示すように、ソイルセメント柱列壁１に取り囲まれた掘削予定箇所６を掘削して空洞部を形成し、この空洞部に地下構造物２を構築する。

最後に、図９に示すように、第１の止水用鋼材９の下端が粘土層３内に到達するまで第１の止水用鋼材９をクレーン１９で引き上げて、上流側の砂層４内の地下水が下流側に流通できるようにする。そして、揚水井１５からの揚水を停止し、揚水井１５の地下水位と復水井１６の地下水位を比較して、ソイルセメント柱列壁１の上流側の地下水のすべてが下流側に流水していることを確認し、通水手段１４を撤去する。

以上説明した本実施形態における山留め壁の構築方法によれば、第１の止水用鋼材９を粘土層３まで引き上げるので、工事終了後は、ソイルセメント柱列壁１の上流側の地下水を下流側へ通水することができる。

また、第１の止水用鋼材９は地盤内に設置されており、ソイルセメント柱列部１Ａ内に設置されていないので、容易に引き上げることができる。

さらに、第１及び第２の止水用鋼材９、７ａ、７ｂを打設する作業や第１の止水用鋼材９を引き上げる作業は、一般的な土留め壁の構築時に使用される打設機８やクレーン１９等の重機を用いて行うことができるので、新たに設備投資費がかからない。また、これらの作業は、手間がかからず短時間で施工することができるので、従来の流動阻害を防止可能な土留め壁よりも短期間で構築できる。したがって、工期が短くなり、施工費を低減することができる。

そして、継手部１０内に充填される止水材１２は、固化することなく変形自在な性状を維持するので、第１の止水用鋼材９を引き上げても、止水材１２が移動後の第１の止水用鋼材９の継手部１０の形状に追随して変形して、継手部１０を確実に遮水することができる。

また、止水材１２は変形自在なので、第１の止水用鋼材９を引き上げる際にも抵抗を生じることなく容易に引き上げることができる。したがって、第１の止水用鋼材９を引き上げるときに第２の止水用鋼材７ａ、７ｂに振動や衝突等の衝撃を与えないので、第２の止水用鋼材７ａ、７ｂが埋設されているソイルセメント柱列部１Ａを傷つけることがない。

さらに、ソイルセメント柱列壁１に近接するように地下構造物２が構築されていても、この地下構造物２を損傷することなく第１の止水用鋼材９を引き上げることができる。

なお、本実施形態においては、粘土層３と砂層４と土丹層５とからなる地盤に本発明を適用した場合について説明したが、この地層に限定されるものではなく、例えば、すべて砂層４、つまり帯水層からなる地盤であってもよい。

また、本実施形態においては、第１の止水用鋼材９を１本のみ使用する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、複数本を連結してもよく、隣接するソイルセメント柱列部１Ａ間を通過させる地下水の通水量等に応じて適宜変更する。

さらに、本実施形態においては、第１の止水用鋼材９及び第２の止水用鋼材７ａ、７ｂの継手の形状が略Ｃ字型の管状の場合について説明したが、この形状に限定されるものではなく、例えば、コ字型やＴ字型等の板状の形状でもよく、一般的な継手形状を用いることができる。

本発明の実施形態に係るソイルセメント柱列壁を示す斜視図である。 本実施形態に係るソイルセメント柱列壁を示す縦断面図である。 本実施形態に係るソイルセメント柱列壁の構築手順を示す図である。 本実施形態に係るソイルセメント柱列壁の構築手順を示す図である。 本実施形態に係るソイルセメント柱列壁の構築手順を示す図である。 本実施形態に係るソイルセメント柱列壁の構築手順を示す図である。 本実施形態に係るソイルセメント柱列壁の構築手順を示す図である。 本実施形態に係るソイルセメント柱列壁の構築手順を示す図である。 本実施形態に係るソイルセメント柱列壁の構築手順を示す図である。 本実施形態に係るソイルセメント柱列壁の構築手順を示す図である。 本実施形態に係るソイルセメント柱列壁の構築手順を示す図である。

符号の説明

１ ソイルセメント柱列壁
１Ａ ソイルセメント柱列部
１ａ、１ｂ ソイルセメント柱
２ 地下構造物
３ 粘土層
４ 砂層
５ 土丹層
６ 掘削予定箇所
７ａ、７ｂ 第２の止水用鋼材
８ 打設機
９ 第１の止水用鋼材
１０ 継手部
１１ Ｈ型鋼
１２ 止水材
１４ 送水手段
１５ 揚水井
１６ 復水井
１７ 送水管
１８ 構築予定位置
１９ クレーン

Claims (5)

1. 地下水の流動阻害を防止する山留め壁の構築方法において、
   前記山留め壁の構築予定位置の所定の箇所の地盤内に、継手を有する第１の止水用鋼材を打設する第１の設置工程と、
   前記第１の止水用鋼材を打設した箇所を除く前記構築予定位置に、時間が経過すると硬化して前記山留め壁を構成する硬化材を流動状態で、前記第１の止水用鋼材の継手が前記山留め壁に入り込まないように打設する打設工程と、
   継手を有する第２の止水用鋼材をその継手が前記山留め壁の外側で前記第１の止水用鋼材の継手と係合するように、流動状態の前記硬化材内に打設する第２の設置工程と、
   前記第１の止水用鋼材を地下水が通水可能な所定の深度まで引き上げる引上工程とを備えることを特徴とする山留め壁の構築方法。
2. 前記係合した継手に遮水性を有する止水材を設ける止水工程を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の山留め壁の構築方法。
3. 前記止水材は、固化することなく変形自在な性状を維持することを特徴とする請求項２に記載の山留め壁の構築方法。
4. 地下水の流動阻害を防止する山留め壁であって、
   時間の経過とともに硬化する硬化材を所定の間隔で地盤内に打設して構築された壁部と、
   継手を有し、隣接する前記壁部間の地盤内の所定の帯水層よりも浅い深度に、前記継手が前記壁部に入り込まないように設置された第１の止水用鋼材と、
   継手を有し、その継手が前記壁部の外側で前記第１の止水用鋼材の継手に係合されるとともに、前記壁部内に設置された第２の止水用鋼材とを備えることを特徴とする山留め壁。
5. 前記係合した継手内は、固化することなく変形自在な性状を維持するとともに、遮水性を有する止水材が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の山留め壁。

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