土留め工法
【課題】この発明は、シートパイルなどの土留め部材の引き抜きによる地中の空隙を生じさせず、施工後にも周囲の地盤や地下水の流れに変動を与えることがなく、環境問題を発生させない施工方法、そのための土留め部材および土留め工事プラントを提供することを目的とする。
【解決手段】溝を掘削し、硬化剤注入管が取り付けられた土留め部材で溝の両壁を土留めしながら溝内で作業をする土留め工法であって、硬化剤注入管は多重管であり、硬化剤注入管の先端部には複数の噴出孔８と栓９と栓９を上向きに付勢する付勢手段１０が設けられており、溝を埋めた後に土留め部材を引き抜くとともに土留め部材に設けられた硬化剤注入管にゲルタイムが１０秒以下の硬化剤を注入し、その圧力によって栓９を噴射口を塞がない位置に移動させ、硬化剤を横向きに地中に注入して土留め部材が引き抜かれた後の空隙を埋めることにより課題を解決する。
【解決手段】溝を掘削し、硬化剤注入管が取り付けられた土留め部材で溝の両壁を土留めしながら溝内で作業をする土留め工法であって、硬化剤注入管は多重管であり、硬化剤注入管の先端部には複数の噴出孔８と栓９と栓９を上向きに付勢する付勢手段１０が設けられており、溝を埋めた後に土留め部材を引き抜くとともに土留め部材に設けられた硬化剤注入管にゲルタイムが１０秒以下の硬化剤を注入し、その圧力によって栓９を噴射口を塞がない位置に移動させ、硬化剤を横向きに地中に注入して土留め部材が引き抜かれた後の空隙を埋めることにより課題を解決する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、地中に水道管、ガス管、側溝、カルバートボックス等を埋設する土留め工事の施工に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地中で比較的浅いところに水道管、ガス管、カルバートボックス等を埋設する工事においては、まず溝の両壁を構成すべき位置に簡易矢板、鉄板、シートパイル等の土留め部材を設置して溝壁が崩れるのを防止した上で、地面を掘削して溝を形成し、溝内での水道管等の敷設作業が行われる。この工事について図５に基づいて説明する。
【０００３】
舗装２１をカッターで切って取り除き、溝の両壁を構成すべき位置に簡易矢板、鉄板、シートパイル等の土留め部材２３を設置して溝壁が崩れるのを防止した上で、掘削を開始する。（図５ａ）。シートパイル２３の転倒を防止するための横梁２８を設置しながら所定の深さまで掘り進めて溝２２を形成する（図５ｂ）。水道管等の埋設の場合は１．２〜１．７ｍ程度の深さに掘る場合が多い。このシートパイル２３によって溝２２の壁が崩れるのを防止し、その後の作業を溝内で安全に支障なく行えるようにする。溝２２の底盤部を整地し、グリ２４とよばれる小石を所定の厚さだけ敷き点圧を行う（図５ｃ）。このグリ２４の層の上に砂２６と埋設物２５を入れる（図５ｄ）。砂２６は埋設物２５の上をある程度の厚さで覆う程度に入れる。さらに砂２６の層の上に土２７を盛って溝２２を完全に埋める（図５ｅ）。ここで、砂２６および土２７は十分な強度に固められるように２５ｃｍ程度の厚さずつ入れては点圧器で点圧しながら盛っていく。溝２２が完全に埋まったらシートパイル２３を引き抜く。そして、舗装を行う（図５ｆ）。
【０００４】
上記のようなシートパイルを用いた工事に関連して、特許文献１には、シートパイルを整然と真直に押込み、建設公害を生じない土留めユニットが記載されている。
【特許文献１】特開平４−２００４８１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の通り、シートパイルを用いた従来の工法において、工事の後半においてシートパイルの引き抜きが行われる。こうして回収されたシートパイルは次の工事で再利用されることになる。しかし、溝内に砂や土を盛った後にシートパイルを引く抜くことにより、地中にはシートパイルの体積分の空隙が生じることになる。この空隙の問題はこれまでほとんど検討されていない。この空隙を埋めるために周囲の土砂が移動し、さまざまな問題が生じうる。例えば、時間とともに溝内に充填した砂や土砂が空隙を埋めるために移動し、溝の上に敷かれた舗装面が沈下して、道路表面にくぼみを生じる。また、溝の外の土砂が移動することにより、溝の両側の地盤状態に変動をきたし、近くの建造物に影響を与えうる。さらに、周囲の地下水の状態が変われば、広範囲での影響も発生する。地下水は最も通りやすいところに水路を形成するので、シートパイルの引き抜きによって生じた空隙や、それを埋めるために移動した土砂によってできた水の通りやすい場所に新たな水路を形成し、周囲の地下水の流れが大きく変動する。この地下水の状態の変動によってそれまで保たれていた周囲の地盤の地圧のバランスがくずれ、地盤沈下等の地盤変動が生じ、そこに建造されている塀や建物等を変形させることになる。
【０００６】
そこで、シートパイルによる空隙を生じさせないために、シートパイルを引き抜かず、施工後も地中へ残すことが考えられる。しかし、地中に残されたシートパイルは時間とともに酸化・腐食により消失し、いずれは上述のような問題が生じることに変わりがない。また、シートパイルの素材である金属が土壌や地下水等を汚染することになる。シートパイルを使い捨てにすることは資源としても無駄な消費である。
【０００７】
この発明は、施工後にも周囲の地盤や地下水の流れに変動を与えることがなく、環境問題を生させない施工方法、そのための土留め部材および土留め工事プラントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の課題を解決するため、この発明の土留め部材は、硬化剤注入管取り付け手段を有するものである。さらに、この発明の土留め部材は、硬化剤注入管を有するものであってもよい。硬化剤注入管を、土留め部材本体部の高さより長い管本体部と、管本体部の先端付近に設けられた噴出口と、管本体部の先端付近に設けられた栓と、この栓を付勢する付勢手段とを有し、付勢手段に栓は噴出口をふさぐ位置に付勢されており、硬化剤が管本体部に注入されたときにはその圧力によって栓が噴出口をふさがない位置に移動するものとすることもできる。
【０００９】
この発明の硬化剤注入管は土留め部材への取り付け手段を有するものである。先端部の側面の少なくとも一部を平面状にしてもよく、先端部に軸方向に対して傾斜した面が設けられていてもよい。長さ方向に沿って異なる位置に概ね等間隔で噴射口を設けて、多段に噴射するようにもできる。
【００１０】
この発明の別の硬化剤注入管は、硬化剤が通過する複数の独立した通路と、それぞれの通路を通る硬化剤を噴射する噴射口を有し、前記噴射口が長さ方向に沿って異なる位置に設けられているものである。概ね同心円状に複数の管が組み合わされた多重管の構造にしてもよい。
【００１１】
この発明の土留め工事プラントは、硬化材の原材料を貯蔵する原料貯留部と、給水手段と、硬化材の原材料と水を混合するミキサーと、混合された硬化剤を送る注入ポンプと、土留め部材と、硬化剤注入管とを有するものである。
【００１２】
この発明の土留め工法は、溝を掘削し、土留め部材で溝の両壁を土留めしながら溝内で作業をする土留め工法であって、溝を埋めた後に土留め部材を引き抜くとともに硬化剤を地中に注入して土留め部材が引き抜かれた後の空隙を埋めるものである。硬化剤注入管を有する土留め部材によって土留めを行ってもよく、また、硬化剤注入管を土留め部材に隣接させながら所定間隔で設置し、土留め部材を引く抜いた後に硬化剤注入管を引き抜きながら硬化剤を地中に注入して土留め部材が引き抜かれた後の空隙を埋めてもよい。さらに、土留め部材として所定間隔で並んだ親杭と親杭間に設けられた横矢板よりなるものを使用し、硬化剤注入管を親杭に隣接させて設置するものであって、横矢板を外しながら溝を埋める工程と、硬化剤注入管で硬化剤を地中に注入ながら親杭を引き抜く工程を有するものでもよい。
【００１３】
さらに、この発明の土留め工法は、既に設置された土留め部材に隣接させながら硬化剤注入管を所定間隔で設置し、土留め部材と硬化剤注入管を相互に固定し、土留め部材と硬化剤注入管を引き抜きながら硬化剤を地中に注入して土留め部材が引き抜かれた後の空隙を埋めるとすることもできる。長さ方向に沿って異なる位置に概ね等間隔で噴射口を有する硬化剤注入管によって、複数の深さにおいて同時に硬化剤を注入してもよい。
【発明の効果】
【００１４】
この発明は、施工後にもシートパイル等の土留め部材の引き抜きによる地中の空隙を作らず、周囲の地盤や地下水の流れに変動を与えることがなく、環境問題を生じない施工方法、そのための土留め部材および土留め工事プラントを実現できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
この発明を実施するための最良の形態について、図面に基づいて説明する。図１はシートパイルを示す斜視図で、図２は硬化剤注入管の詳細を示す断面図、図３は土留め工事プラントを示す説明図、図４は硬化剤注入管の別の例の詳細を示す断面図、図５はシートパイルによる土留め工事の手順の手順を示す説明図である。
【００１６】
図１に示す例においては土留め部材として、シートパイル１を使用する。シートパイル１は、シートパイル本体部２（土留め部材本体部）と、硬化剤注入管３とを有する。シートパイル本体部２に取り付け孔等の取り付け手段４を設け、留金５等によって硬化剤注入管３を着脱自由な状態で取り付けている。取り付け孔や取り付け板などの取り付け手段は、硬化剤注入管３に設けてもよく、さらにシートパイル本体部２と硬化剤注入管３の双方に設けてもよい。これ以外に、硬化剤注入管３をシートパイル本体２に溶接して、一体に形成してもよい。シートパイル本体２は、シートパイルとして通常使用されているものでよい。硬化剤注入管３は、その先端部がシートパイル本体部２の下端より下に出るように取り付けられる。
【００１７】
硬化剤注入管３の先端部は様々な形状に成形することができる。図９は硬化剤注入管の先端部形状の例を示す説明図である。図９（ａ−１）は第１の先端部の例を示す正面図、図９（ａ−２）は同右側面図である。円柱を斜めに切断したような形状をしており、先端部には硬化剤注入管３の長さ方向に対して傾斜した面３ａが形成されている。この先端部で最も突き出た部分がシートバイル１に接するように配置し、留金５などの取り付け手段によって固定する。先端部に傾斜した面３ａを設け、このような向きでシートバイル１に取り付けることにより、硬化剤注入管３を地中へ打ち込むときに、先端部はシートパール１に対して押し付けられるような力が生じ、シートバイル１と硬化剤注入管３は強く接合された状態で地中に設置される。
【００１８】
図９（ｂ−１）は第２の先端部の例を示す正面図、図９（ｂ−２）は同右側面図である。先端部には硬化剤注入管３の長さ方向に対して傾斜した面３ａが形成されており、さらに側面でシートパイル１と接する側は平面状に形成されている。このように硬化剤注入管３の先端部の側面に平面を設けることにより、先端部においてシートバイル１と硬化剤注入管３は隙間なく密着させることができるので、打ち込む際にシートバイル１と硬化剤注入管３の間に土砂が入り込まなくなる。
【００１９】
図９（ｃ−１）は第３の先端部の例を示す正面図、図９（ｃ−２）は同右側面図である。第２の先端部の例と同様に、先端部には硬化剤注入管３の長さ方向に対して傾斜した面３ａが形成されており、さらに側面でシートパイル１と接する側は平面状に形成されている。そして、最先端の部分が尖った形に形成されており、第２の先端部の例のをさらに左右から切り取ったような形状になっている。このように先端を尖った形にすることにより、地中へ打ち込みやすくなる。
【００２０】
図９（ｄ−１）は第４の先端部の例を示す正面図、図９（ｄ−２）は同右側面図である。側面でシートパイル１と接する側は平面状に形成されている。シートパイル１と接する側の先端部はには硬化剤注入管３の長さ方向に対して傾斜した面３ａが形成されており、その逆側の先端部は概ね円錐状に形成されている。
【００２１】
図９（ｅ−１）は第５の先端部の例を示す正面図、図９（ｅ−２）は同右側面図である。第４の先端部の例と同様に、側面でシートパイル１と接する側は平面状に形成されていて、シートパイル１と接する側の先端部はには硬化剤注入管３の長さ方向に対して傾斜した面３ａが形成されており、その逆側の先端部は概ね円錐状に形成されている。そして、傾斜した面３ａがさらに左右から切り取られて尖った先端が形成されている。
【００２２】
図Ａ（ｆ−１）は第６の先端部の例を示す正面図、図９（ｆ−２）は同右側面図である。先端部は円錐状に形成されており、鉛筆を削ったような形状になっている。硬化剤注入管３は打ち込む際にまっすぐ進行し、硬化剤注入管３を曲げるような力がかからない。
【００２３】
図９（ｇ−１）は第７の先端部の例を示す正面図、図９（ｇ−２）は同右側面図である。先端は、軸方向に垂直な円形の面に形成されている。なお、図９に示されているの先端部の形状は例に過ぎず、これ以外の形状に加工してもよい。
【００２４】
硬化剤注入管３は、中空となっている管本体部６を有し、上端部には注入口７が設けられており、先端部には噴出口８が複数設けられている。また、管本体部６の内部で先端部付近には円柱状の栓９が設けられ、この栓９は付勢手段１０によって上向きに付勢されている。この付勢手段１０の付勢力によって栓９は噴出口８をふさぐ位置に保持されている（図２ａ）。しかし、注入口７より管本体部６に硬化剤が注入されるとその圧力によって栓９は下へ押し下げられ、噴射口８を塞がない位置に移動する（図２ａ）。なお、栓９は上部の外周部が斜めに切り取られている。この傾斜した切り取り面に沿って硬化剤は横向きに導かれ、噴射口８から横に向いて地中に噴射される。
【００２５】
硬化剤注入管３は、先端に切削用の噴出口を有するものでもよい。図１０は切削用の噴出口を有する硬化剤注入管を示す断面図である。先端部には下方向に空気や水を噴出するための切削用の噴出口５ｃが設けられている。また、栓９にも穴９ａが貫通している。硬化剤注入管３を打ち込むときは、図１０（ａ）に示すように栓９の穴９ａが塞がれていない状態である。上部から空気、水、または空気と水の双方を供給すると、これらの流体は穴９ａを通過し、切削用の噴出口５ｃから下向きに地中に噴出される。このようにして、空気や水を噴出して土砂や切削しながら硬化剤注入管３を進行させることができる。
【００２６】
硬化剤を注入するときには図１０（ｂ）に示すように穴９ａの径より少し大きいスティールボールＸを上部より硬化剤注入管３の中に投入する。スティールボールＸは穴９ａを塞ぐ。ついで、上部より硬化剤を注入すると、栓９は下へ押し下げられ、噴射口８が開放される。この噴射口８より、硬化剤が地中へ注入される。この例の硬化剤注入管３の先端もさまざまな形状に形成することができ、図９に示された形状やそれ以外の形状を自由に選択できる。
【００２７】
次に、比較的浅い場所でこのシートパイル１を使用した埋設工事の施工方法について図５に基づいて説明する。舗装２１をカッターで切って取り除き、溝の両壁を構成すべき位置にシートパイル１を設置して溝壁が崩れるのを防止した上で、掘削を開始する。（図５ａ）。左右のシートパイル１間に横梁２８を設置しながら所定の深さまで掘り進めて溝２２を形成する（図５ｂ）。左右のシートパイル１間に設けられた突っ張りのための横梁によりシートパイルの転倒を防止し、シートパイルが溝の両壁を確実に押さえるようにする。
【００２８】
ここで、シートパイルの配置について説明する。土留めとして設置するシートパイルの全てを硬化剤注入管が取り付けられたシートパイル１にすることは必ずしも必要ではなく、硬化剤注入管付きシートパイル１と硬化剤注入管が取り付けられていない通常のシートパイル２３を併用してもよい。この実施の形態においては、図４に示すように硬化剤注入管が取り付けられたシートパイル１に続いて硬化剤注入管が取り付けられていない通常のシートパイル２３が２基又は３基設置され、また硬化剤注入管が取り付けられたシートパイル１が設置されるという繰り返しで配置される。シートパイル１の硬化剤注入管３から注入された硬化剤が到達する距離の範囲内で次の硬化剤注入管付きシートパイル１が設置されるように配置すればよい。
【００２９】
このシートパイル１によって溝２２の壁が崩れるのを防止し、その後の作業を溝内で安全に支障なく行えるようにする。溝２２の底盤部を整地し、グリ２４とよばれる小石を所定の厚さだけ敷き点圧を行う（図５ｃ）。このグリ２４の層の上に砂２６と埋設物２５を入れる（図５ｄ）。砂２６は埋設物２５の上をある程度の厚さで覆う程度に入れる。さらに砂２６の層の上に土２７を盛って溝２２を完全に埋める（図５ｅ）。ここで、砂２６および土２７は十分な強度に固められるように２５ｃｍ程度の厚さずつ入れては点圧器で点圧しながら盛っていく。
【００３０】
溝２２が全て埋まるまで土２７を盛ったら、シートパイルの引抜きを行う。シートパイルは端から順次引き抜くが、硬化剤注入管付きシートパイル１の引き抜きは硬化剤注入管３より地中に硬化剤を注入しながら行う。
【００３１】
ここで、硬化剤の注入について説明する。土留め工事プラント１１には水タンク１２（給水手段）と材料貯留部１３が設けられている。材料貯留部１３にはセメント、ベントナイト、ケイ酸などの硬化剤の原材料が貯留されている。ミキサー１４はホース１５によって水タンク１２および材料貯留部１３と結ばれている。ミキサー１４に送られた硬化剤の原料と水は混ぜ合わされ、硬化剤が調製される。注入ポンプ１６から続いているホース１５を硬化剤注入を行うべき位置のシートパイル１の硬化剤注入管３の注入口７に接続し、注入ポンプ１６を作動させて、ミキサー１４で混ぜ合わされた硬化剤を硬化剤注入管３へ送り、地中へ硬化剤を注入する。
【００３２】
注入する硬化剤は、施工場所の土質に合わせて適宜選択すればよいが、比較的ゲルタイムが長く強度の高い材料を選定することが好ましい。本例ではゲルタイムが１０〜２０分程度のセメント系の硬化剤を使用している。この硬化剤は地中に均一に行き渡り、一時的な体積膨張を起こさないので、周辺の地面を持ち上げるようなことが起こらない。一方、地下水が通っている場所の近くや土圧がかかっている場所などでは、ゲルタイムの短い硬化剤を使うこともできる。
【００３３】
硬化剤注入管３より地中に注入された硬化剤は、先に引き抜かれたシートパイル２３および硬化剤注入管付きシートパイル１自体によってできる空隙を埋める。したがって、空隙に起因する地中の土壌の移動や地下水の水路の変化に伴う地盤状態の変動が発生しない。また、硬化剤は溝２２内のグリ・砂・土にも浸透し、粒子間にある小さな空隙を埋めるとともに、溝内の強度を高める。
【００３４】
硬化剤を供給するプラント１１内には流量計１７が設けられており、注入した硬化剤の量が把握できるようになっている。必要量の硬化剤を注入したら注入をやめ、その硬化剤注入管付きシートパイル１とそれに続く通常のシートパイル２３を引く抜く。ついで、次の硬化剤注入管付きシートパイル１により硬化剤を注入する。以上、この作業を繰り返し、全てのシートパイル１，２３を引き抜いたら、溝２２の上に舗装２１を敷き、工事を終了する。
【００３５】
なお、硬化剤注入管としては、図４に示す二重管を使うこともできる。管本体部が外管６ａと内管６ｂの二重構造になっており、例えば２種類の薬液（Ａ液、Ｂ液）を注入し、ゲルタイムを１０秒以下にすることもできる。この例の硬化剤注入管は下方向に噴出口８を有する。したがって、地中に打ち込む際に、下方向に空気を噴出しながら掘り進むことができ、後述の簡易矢板等を用いた方法などに適用して、土留め部材の設置と独立して別途設置するような使用もできる。これ以外にも硬化剤注入管としては、二重管や三重管などの多重管を含め、さまざまなものを使用することができる。図６に硬化剤注入管の変形例を示す。図６ａ〜ｃは硬化剤を横方向に噴出するタイプのものであり、主にシートパイルやＨ鋼に取り付けた状態で地中に挿入する方法に適したものである。図６ｄ〜ｆは硬化剤を下方向に噴出するタイプのものである。図６ｂ、ｅの二重管や図６ｃ、ｆの三重管などを使用すると、多種類の薬液を使用することができる。
【００３６】
以上、溝内に水道管を埋設する工事の例で説明をしたが、本発明の適用はこれにとどまらない。シートパイルにより土留めを行いながら行う工事について広く適用できることは明らかである。これらの場合も、工事の終盤において土留めに使用したシートパイルを引き抜くことに変わりがないので、硬化剤注入管付きシートパイルを適宜配置しておき、上述の通り硬化剤注入管付きより硬化剤を注入して先のシートパイルによって生じた空隙を埋めながら、シートパイルを引き抜いていけば、地中に空隙を残すことなく施工ができる。硬化剤注入により周囲の地盤の強化が合わせて行われることはいうまでもない。
【００３７】
次に本発明の別の実施形態について説明する。図７は、簡易矢板による土留め工事の手順を示す説明図である。舗装２１をカッターで切って取り除き、溝の両壁となる位置に簡易矢板２９を押し込みながら溝を掘削する（図７ａ）。溝の掘削を進めながら途中で簡易矢板２９の転倒防止のため、横梁２８を左右両壁の簡易矢板２９間に設けながら、所定の深さまで溝を掘り進める（図７ｂ）。掘削が完了したならば、簡易矢板２９の側部に隣接するように硬化剤注入管３を所定間隔で設置する（図７ｃ）。ここでは、１ｍ程度の間隔で硬化剤注入管３を設置しているが、各硬化剤注入管３から硬化剤が到達する距離によってこの間隔を適宜決めればよい。
【００３８】
ついで、底部を整地し、所定の厚さまでグリ２４を敷き、点圧を行う（図７ｄ）。溝内に埋設物２５を設置し、砂２６の充填・点圧を繰り返しながら、埋設物２５を固定する（図７ｅ）。砂２６の充填および横梁２８の除去を行ったら、上層部に土２７を充填し、さらに点圧を行う（図７ｆ）。溝２２が完全に埋まるまで土２７を充填したら、簡易矢板２９を引き抜く（図７ｇ）。簡易矢板２９を引き抜いた後に、硬化剤注入管３を引き上げながら硬化剤を地中に注入する。ここでは硬化剤注入管３を２５ｃｍずつ引き上げながら硬化剤を注入していった。簡易矢板２９の引き上げによってできた空隙は、注入された硬化剤によって埋められるので、その後に地盤変動が生じることはない。なお、簡易矢板の変わりに鉄板等の土留め部材を使用しても同様である。
【００３９】
さらに別の実施形態について図８に基づいて説明する。図８は、親杭３０と横矢板３１による土留め工事の手順を示す説明図である。溝２２の両壁となる位置に沿ってＨ鋼等の親杭３０を所定間隔で打設する（図８ａ）。あわせて、硬化剤注入管３を親杭３０に隣接して設置する。硬化剤注入管３は予め親杭３０に取り付けられた状態で設置してもよく、親杭３０とは独立して設置してもよい。舗装２１を取り除き、親杭３０の間に溝の両壁となる横矢板３１を設置しながら、溝を掘り進める（図８ｂ）。溝の掘削を進めながら途中で横矢板３１の転倒防止のため、横梁２８を左右の横矢板３１間に設けながら、所定の深さまで溝を掘り進める（図８ｃ）。ついで、底部を整地し、所定の厚さまでグリ２４を敷き、点圧を行う（図８ｄ）。溝内に埋設物２５を設置し、横矢板３１を撤去しながら砂２６の充填・点圧を繰り返して行い、埋設物２５を固定する（図８ｅ）。砂２５の充填・点圧および横梁２８・横矢板３１の撤去を行ったら、上層部に土２７を充填し、さらに点圧を行う（図８ｆ）。溝２２が完全に埋まるまで土２７を充填したら、硬化剤注入管３で硬化剤を注入しながら親杭３０を引き抜く。親杭３０の引き上げによってできる空隙は、注入された硬化剤によって埋められる。親杭３０の撤去が終了したら、溝２２の上面に舗装の復旧を行う（図８ｇ）。
【００４０】
ここまでの例においては、硬化剤注入管の設置は土留め部材の設置時に行うものであった。しかし、既に埋設工事などのために設置された土留め部材であって、地中に残されたものもある。これらの土留め部材も単に引き抜けば地中に空隙を生じ、周囲に地盤沈下などの問題を発生させることに変わりがない。そこで、既に設置された土留め部材に隣接させながら硬化剤注入管３を所定間隔で設置し、土留め部材と硬化剤注入管をネジ止めや溶接などによって相互に固定して、土留め部材と硬化剤注入管を引き抜きながら硬化剤を地中に注入することもできる。このように硬化剤を地中に注入することによって土留め部材が引き抜かれた後の空隙を埋める。この場合、図９のａ〜ｅの例のような先端部に軸方向に対して傾斜した面３ｂを有するものを使用すると、硬化剤注入管３を地中へ打ち込むときに、先端部はシートパイル１に対して押し付けられながら進行していく。このようにシートパイルの表面を滑りながら進行するほうが、土砂の抵抗を受けながら進行するよりも抵抗が少ないので、地中への設置が容易になる。
【００４１】
硬化材の注入は先端部からだけでなく、硬化剤注入管３の途中からも注入することができる。図１１は注入の方法を示す説明図である。図１１（ａ）に示すように、噴出口を先端部のみに設け、硬化剤注入管がほぼ完全に引き抜かれるまで注入を行うこともできる。また、図１１（ｂ）に示すように、先端部のほか、地表から先端部までの約２分の１の深さに当たる位置にも噴出口を設け、２箇所の深さで同時に注入を行うこともできる。この場合、硬化剤注入管３を半分引き抜くまでの間だけ注入することにより、先端部から地表部付近までの全ての深さにおいて硬化剤を注入することができるので、注入時間を約半分に短縮することができる。
【００４２】
図１１（ｃ）に示す例では、地表から先端部までの深さを約３等分し、それぞれの深さにほぼ等間隔で噴出口を設け、これらの噴出口から同時に硬化剤を注入する。注入する時間は、約３分の１に短縮することができる。
【００４３】
図１１（ｂ）、（ｃ）に示す多段式注入の例では、硬化剤注入管３は２重管または３重管になっており、２または３の通路が同心円状に形成されている。そして、各通路を通る硬化材の噴出口がそれぞれ異なる深さに設けられている。図１１（ｂ）、（ｃ）の例では、上部から先端部まで外径は一定になっている。
【００４４】
図１２も多段式の硬化剤注入管の例を示す断面図であるが、変形例を示している。３重管構造になっているが、最も外の管は、地表から約３分の１の深さで終わっている。この約３分の１の深さの位置に噴出口が設けられており、最も外の通路を通る硬化剤が噴出される。その内側の管は地表から約３分の２の深さまで伸びでおり、その深さに噴出口が設けられいる。最も内側の管は最先端の深さ、すなわちシートパイルの下端の深さまで伸びでおり、やはり噴出口が設けられている。なお上部には専用のスイベル１８が設けられており、それぞれの噴出口へつながる注入口が項けられている。
【００４５】
図１３はスイベルの例を示す断面図である。図１３（ａ）は２重管用、図１３（ｂ）は３重管用を示す。たとえば、２重管の硬化剤注入管用の場合、スイベルも２重管構造を有する。上部には、注入ホース取り付け部１９が２つ設けられており、それぞれ、内側の硬化剤通路および外側の硬化剤通路に硬化剤を供給することができる。先端部にはネジ部１８ａが設けられていて、硬化剤注入管３の上端部に接続できるようになっていて、スイベル１８と硬化剤注入管３の内側の硬化剤通路同士および外側の硬化剤通路同士がつながる。３重管の場合も同様であり、３つの注入ホース取り付け部１９が設けられており、スイベル１８の３つの通路を介して硬化剤注入管３の通路へ硬化剤を供給できるようになっている。
【００４６】
図１４は、硬化剤注入管の接続部材の例を示す断面図である。深いところへ硬化剤を注入する場合、硬化剤注入管を複数のロッドに分割し、接続部材２０で接続することができる。図１４は、２重管の場合を示している。接続部材２０は硬化剤注入管３の内側の硬化剤通路同士をつなぐ中心部の通路２０ａと外側の硬化剤通路同士をつなぐ外側の通路２０ｂを有する。図１４（ａ）に示すように、接続部材２０の上下にネジ部を設けてロッド同士をネジ部によって接続してもよく、一方をＯリングを介した差込式の接続にしてもよい。
【００４７】
また、硬化剤に空気を混合して注入し、砂質土など注入しにくい土質でも均一に硬化剤を行き渡せることができる。図１７に示すようなエジェクト装置により空気を薬液に混入して硬化剤注入管３に送り込む。
【００４８】
図１２、図１４、図１５に示すような多段式硬化剤注入管は、複数の異なる深さにおいて同時に硬化剤を注入できるので、土留め部材が設けられた全深さについて短時間で注入作業を行うことができる。したがって、多段式硬化剤注入管は土留め部材の引き抜きの際に使用すると、特に効果的である。しかし、この多段式硬化剤注入管は、これ以外にも広い用途で地中への硬化剤注入に適用することができる。図１６はエアランナー工法の例を示す説明図である。この例においては、ボーリングマシン４１によって硬化剤注入管３を設置している。ここでは、Ａ液・Ｂ液の２種類の薬剤をグラウトポンプ４２によってエジェクト装置４３へ送り込む。エジェクト装置４３にはエアコンプレッサー４４も接続されている。図１７はエジェクト装置４３の詳細を示す断面図である。エジェクト装置４３によってＡ液・Ｂ液の混合液と空気が混ぜ合わされ、硬化剤注入ホース４５とスイベルを介して硬化剤注入管３へ供給される。
【００４９】
硬化剤に空気を混合して地中に注入するので、硬化剤は広範囲に均一に行き渡るが、この発明の多段式硬化剤注入管を使用することによって、最深部から地表までの深さの範囲を一回の注入作業で効率的に行うことができる。したがって、作業時管を短縮でき、深さ方向にも均一な注入作業が行える。
【００５０】
エアランナー工法においては、硬化剤注入管をケーシングに入れ、予め掘られた孔に硬化剤注入管をケーシングとともに設置することもできる。設置後、ケーシングを取り出し、硬化剤を注入する。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
この発明のシートパイルは、地中に水道管やガス管等を埋設する工事の施工等シートパイル等の土留め部材により土留めを行いながら行う工事について広く利用できるものである。土留め部材の跡に生じる空隙を残さないので、空隙に起因する地中の土壌の移動や地下水の水路の変化に伴う地盤状態の変動を発生させなることがなく、安全で環境への影響が少ない土留め工事が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】シートパイルを示す斜視図である。
【図２】硬化剤注入管の詳細を示す断面図である。
【図３】埋設工事ための現場プラントを示す説明図である。
【図４】硬化剤注入管の別の例を示す断面図である。
【図５】シートパイルによる土留め工事の手順を示す説明図である。
【図６】硬化剤注入管の変形例を示す断面図である。
【図７】簡易矢板による土留め工事の手順を示す説明図である。
【図８】親杭と横矢板による土留め工事の手順を示す説明図である。
【図９】硬化剤注入管の先端部を示す説明図である。
【図１０】硬化剤注入管の別の例を示す断面図である。
【図１１】硬化剤の注入を示す説明図である。
【図１２】多段式硬化剤注入管の例を示す説明図である。
【図１３】スイベルの例を示す断面図である。
【図１４】硬化剤注入管の接続部材の例を示す断面図である。
【図１５】多段式硬化剤注入管の別の例を示す説明図である。
【図１６】エアランナー工法の例を示す説明図である。
【図１７】エジェクト装置の詳細を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１．シートパイル（土止め部材）
２．シートパイル本体部（土止め部材本体部）
３．硬化剤注入管
４．硬化剤注入管取り付け手段
５．留め金
６．管本体部
７．注入口
８．噴出口
９．栓
１０．付勢手段
１１．土留め工事プラント
１２．水タンク
１３．材料貯留部
１４．ミキサー
１５．ホース
１６．注入ポンプ
１７．流量計
１８．スイベル
１９．注入ホース取り付け部
２０．接続部材
２１．舗装
２２．溝
２３．シートパイル
２４．グリ（小石）
２５．埋設物
２６．砂
２７．土
２８．横梁
２９．簡易矢板
３０．親杭
３１．横矢板
４１．ボーリングマシン
４２．グラウトポンプ
４３．エジェクト装置
４４．エアコンプレッサー
４５．硬化剤注入ホース
【技術分野】
【０００１】
この発明は、地中に水道管、ガス管、側溝、カルバートボックス等を埋設する土留め工事の施工に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地中で比較的浅いところに水道管、ガス管、カルバートボックス等を埋設する工事においては、まず溝の両壁を構成すべき位置に簡易矢板、鉄板、シートパイル等の土留め部材を設置して溝壁が崩れるのを防止した上で、地面を掘削して溝を形成し、溝内での水道管等の敷設作業が行われる。この工事について図５に基づいて説明する。
【０００３】
舗装２１をカッターで切って取り除き、溝の両壁を構成すべき位置に簡易矢板、鉄板、シートパイル等の土留め部材２３を設置して溝壁が崩れるのを防止した上で、掘削を開始する。（図５ａ）。シートパイル２３の転倒を防止するための横梁２８を設置しながら所定の深さまで掘り進めて溝２２を形成する（図５ｂ）。水道管等の埋設の場合は１．２〜１．７ｍ程度の深さに掘る場合が多い。このシートパイル２３によって溝２２の壁が崩れるのを防止し、その後の作業を溝内で安全に支障なく行えるようにする。溝２２の底盤部を整地し、グリ２４とよばれる小石を所定の厚さだけ敷き点圧を行う（図５ｃ）。このグリ２４の層の上に砂２６と埋設物２５を入れる（図５ｄ）。砂２６は埋設物２５の上をある程度の厚さで覆う程度に入れる。さらに砂２６の層の上に土２７を盛って溝２２を完全に埋める（図５ｅ）。ここで、砂２６および土２７は十分な強度に固められるように２５ｃｍ程度の厚さずつ入れては点圧器で点圧しながら盛っていく。溝２２が完全に埋まったらシートパイル２３を引き抜く。そして、舗装を行う（図５ｆ）。
【０００４】
上記のようなシートパイルを用いた工事に関連して、特許文献１には、シートパイルを整然と真直に押込み、建設公害を生じない土留めユニットが記載されている。
【特許文献１】特開平４−２００４８１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の通り、シートパイルを用いた従来の工法において、工事の後半においてシートパイルの引き抜きが行われる。こうして回収されたシートパイルは次の工事で再利用されることになる。しかし、溝内に砂や土を盛った後にシートパイルを引く抜くことにより、地中にはシートパイルの体積分の空隙が生じることになる。この空隙の問題はこれまでほとんど検討されていない。この空隙を埋めるために周囲の土砂が移動し、さまざまな問題が生じうる。例えば、時間とともに溝内に充填した砂や土砂が空隙を埋めるために移動し、溝の上に敷かれた舗装面が沈下して、道路表面にくぼみを生じる。また、溝の外の土砂が移動することにより、溝の両側の地盤状態に変動をきたし、近くの建造物に影響を与えうる。さらに、周囲の地下水の状態が変われば、広範囲での影響も発生する。地下水は最も通りやすいところに水路を形成するので、シートパイルの引き抜きによって生じた空隙や、それを埋めるために移動した土砂によってできた水の通りやすい場所に新たな水路を形成し、周囲の地下水の流れが大きく変動する。この地下水の状態の変動によってそれまで保たれていた周囲の地盤の地圧のバランスがくずれ、地盤沈下等の地盤変動が生じ、そこに建造されている塀や建物等を変形させることになる。
【０００６】
そこで、シートパイルによる空隙を生じさせないために、シートパイルを引き抜かず、施工後も地中へ残すことが考えられる。しかし、地中に残されたシートパイルは時間とともに酸化・腐食により消失し、いずれは上述のような問題が生じることに変わりがない。また、シートパイルの素材である金属が土壌や地下水等を汚染することになる。シートパイルを使い捨てにすることは資源としても無駄な消費である。
【０００７】
この発明は、施工後にも周囲の地盤や地下水の流れに変動を与えることがなく、環境問題を生させない施工方法、そのための土留め部材および土留め工事プラントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の課題を解決するため、この発明の土留め部材は、硬化剤注入管取り付け手段を有するものである。さらに、この発明の土留め部材は、硬化剤注入管を有するものであってもよい。硬化剤注入管を、土留め部材本体部の高さより長い管本体部と、管本体部の先端付近に設けられた噴出口と、管本体部の先端付近に設けられた栓と、この栓を付勢する付勢手段とを有し、付勢手段に栓は噴出口をふさぐ位置に付勢されており、硬化剤が管本体部に注入されたときにはその圧力によって栓が噴出口をふさがない位置に移動するものとすることもできる。
【０００９】
この発明の硬化剤注入管は土留め部材への取り付け手段を有するものである。先端部の側面の少なくとも一部を平面状にしてもよく、先端部に軸方向に対して傾斜した面が設けられていてもよい。長さ方向に沿って異なる位置に概ね等間隔で噴射口を設けて、多段に噴射するようにもできる。
【００１０】
この発明の別の硬化剤注入管は、硬化剤が通過する複数の独立した通路と、それぞれの通路を通る硬化剤を噴射する噴射口を有し、前記噴射口が長さ方向に沿って異なる位置に設けられているものである。概ね同心円状に複数の管が組み合わされた多重管の構造にしてもよい。
【００１１】
この発明の土留め工事プラントは、硬化材の原材料を貯蔵する原料貯留部と、給水手段と、硬化材の原材料と水を混合するミキサーと、混合された硬化剤を送る注入ポンプと、土留め部材と、硬化剤注入管とを有するものである。
【００１２】
この発明の土留め工法は、溝を掘削し、土留め部材で溝の両壁を土留めしながら溝内で作業をする土留め工法であって、溝を埋めた後に土留め部材を引き抜くとともに硬化剤を地中に注入して土留め部材が引き抜かれた後の空隙を埋めるものである。硬化剤注入管を有する土留め部材によって土留めを行ってもよく、また、硬化剤注入管を土留め部材に隣接させながら所定間隔で設置し、土留め部材を引く抜いた後に硬化剤注入管を引き抜きながら硬化剤を地中に注入して土留め部材が引き抜かれた後の空隙を埋めてもよい。さらに、土留め部材として所定間隔で並んだ親杭と親杭間に設けられた横矢板よりなるものを使用し、硬化剤注入管を親杭に隣接させて設置するものであって、横矢板を外しながら溝を埋める工程と、硬化剤注入管で硬化剤を地中に注入ながら親杭を引き抜く工程を有するものでもよい。
【００１３】
さらに、この発明の土留め工法は、既に設置された土留め部材に隣接させながら硬化剤注入管を所定間隔で設置し、土留め部材と硬化剤注入管を相互に固定し、土留め部材と硬化剤注入管を引き抜きながら硬化剤を地中に注入して土留め部材が引き抜かれた後の空隙を埋めるとすることもできる。長さ方向に沿って異なる位置に概ね等間隔で噴射口を有する硬化剤注入管によって、複数の深さにおいて同時に硬化剤を注入してもよい。
【発明の効果】
【００１４】
この発明は、施工後にもシートパイル等の土留め部材の引き抜きによる地中の空隙を作らず、周囲の地盤や地下水の流れに変動を与えることがなく、環境問題を生じない施工方法、そのための土留め部材および土留め工事プラントを実現できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
この発明を実施するための最良の形態について、図面に基づいて説明する。図１はシートパイルを示す斜視図で、図２は硬化剤注入管の詳細を示す断面図、図３は土留め工事プラントを示す説明図、図４は硬化剤注入管の別の例の詳細を示す断面図、図５はシートパイルによる土留め工事の手順の手順を示す説明図である。
【００１６】
図１に示す例においては土留め部材として、シートパイル１を使用する。シートパイル１は、シートパイル本体部２（土留め部材本体部）と、硬化剤注入管３とを有する。シートパイル本体部２に取り付け孔等の取り付け手段４を設け、留金５等によって硬化剤注入管３を着脱自由な状態で取り付けている。取り付け孔や取り付け板などの取り付け手段は、硬化剤注入管３に設けてもよく、さらにシートパイル本体部２と硬化剤注入管３の双方に設けてもよい。これ以外に、硬化剤注入管３をシートパイル本体２に溶接して、一体に形成してもよい。シートパイル本体２は、シートパイルとして通常使用されているものでよい。硬化剤注入管３は、その先端部がシートパイル本体部２の下端より下に出るように取り付けられる。
【００１７】
硬化剤注入管３の先端部は様々な形状に成形することができる。図９は硬化剤注入管の先端部形状の例を示す説明図である。図９（ａ−１）は第１の先端部の例を示す正面図、図９（ａ−２）は同右側面図である。円柱を斜めに切断したような形状をしており、先端部には硬化剤注入管３の長さ方向に対して傾斜した面３ａが形成されている。この先端部で最も突き出た部分がシートバイル１に接するように配置し、留金５などの取り付け手段によって固定する。先端部に傾斜した面３ａを設け、このような向きでシートバイル１に取り付けることにより、硬化剤注入管３を地中へ打ち込むときに、先端部はシートパール１に対して押し付けられるような力が生じ、シートバイル１と硬化剤注入管３は強く接合された状態で地中に設置される。
【００１８】
図９（ｂ−１）は第２の先端部の例を示す正面図、図９（ｂ−２）は同右側面図である。先端部には硬化剤注入管３の長さ方向に対して傾斜した面３ａが形成されており、さらに側面でシートパイル１と接する側は平面状に形成されている。このように硬化剤注入管３の先端部の側面に平面を設けることにより、先端部においてシートバイル１と硬化剤注入管３は隙間なく密着させることができるので、打ち込む際にシートバイル１と硬化剤注入管３の間に土砂が入り込まなくなる。
【００１９】
図９（ｃ−１）は第３の先端部の例を示す正面図、図９（ｃ−２）は同右側面図である。第２の先端部の例と同様に、先端部には硬化剤注入管３の長さ方向に対して傾斜した面３ａが形成されており、さらに側面でシートパイル１と接する側は平面状に形成されている。そして、最先端の部分が尖った形に形成されており、第２の先端部の例のをさらに左右から切り取ったような形状になっている。このように先端を尖った形にすることにより、地中へ打ち込みやすくなる。
【００２０】
図９（ｄ−１）は第４の先端部の例を示す正面図、図９（ｄ−２）は同右側面図である。側面でシートパイル１と接する側は平面状に形成されている。シートパイル１と接する側の先端部はには硬化剤注入管３の長さ方向に対して傾斜した面３ａが形成されており、その逆側の先端部は概ね円錐状に形成されている。
【００２１】
図９（ｅ−１）は第５の先端部の例を示す正面図、図９（ｅ−２）は同右側面図である。第４の先端部の例と同様に、側面でシートパイル１と接する側は平面状に形成されていて、シートパイル１と接する側の先端部はには硬化剤注入管３の長さ方向に対して傾斜した面３ａが形成されており、その逆側の先端部は概ね円錐状に形成されている。そして、傾斜した面３ａがさらに左右から切り取られて尖った先端が形成されている。
【００２２】
図Ａ（ｆ−１）は第６の先端部の例を示す正面図、図９（ｆ−２）は同右側面図である。先端部は円錐状に形成されており、鉛筆を削ったような形状になっている。硬化剤注入管３は打ち込む際にまっすぐ進行し、硬化剤注入管３を曲げるような力がかからない。
【００２３】
図９（ｇ−１）は第７の先端部の例を示す正面図、図９（ｇ−２）は同右側面図である。先端は、軸方向に垂直な円形の面に形成されている。なお、図９に示されているの先端部の形状は例に過ぎず、これ以外の形状に加工してもよい。
【００２４】
硬化剤注入管３は、中空となっている管本体部６を有し、上端部には注入口７が設けられており、先端部には噴出口８が複数設けられている。また、管本体部６の内部で先端部付近には円柱状の栓９が設けられ、この栓９は付勢手段１０によって上向きに付勢されている。この付勢手段１０の付勢力によって栓９は噴出口８をふさぐ位置に保持されている（図２ａ）。しかし、注入口７より管本体部６に硬化剤が注入されるとその圧力によって栓９は下へ押し下げられ、噴射口８を塞がない位置に移動する（図２ａ）。なお、栓９は上部の外周部が斜めに切り取られている。この傾斜した切り取り面に沿って硬化剤は横向きに導かれ、噴射口８から横に向いて地中に噴射される。
【００２５】
硬化剤注入管３は、先端に切削用の噴出口を有するものでもよい。図１０は切削用の噴出口を有する硬化剤注入管を示す断面図である。先端部には下方向に空気や水を噴出するための切削用の噴出口５ｃが設けられている。また、栓９にも穴９ａが貫通している。硬化剤注入管３を打ち込むときは、図１０（ａ）に示すように栓９の穴９ａが塞がれていない状態である。上部から空気、水、または空気と水の双方を供給すると、これらの流体は穴９ａを通過し、切削用の噴出口５ｃから下向きに地中に噴出される。このようにして、空気や水を噴出して土砂や切削しながら硬化剤注入管３を進行させることができる。
【００２６】
硬化剤を注入するときには図１０（ｂ）に示すように穴９ａの径より少し大きいスティールボールＸを上部より硬化剤注入管３の中に投入する。スティールボールＸは穴９ａを塞ぐ。ついで、上部より硬化剤を注入すると、栓９は下へ押し下げられ、噴射口８が開放される。この噴射口８より、硬化剤が地中へ注入される。この例の硬化剤注入管３の先端もさまざまな形状に形成することができ、図９に示された形状やそれ以外の形状を自由に選択できる。
【００２７】
次に、比較的浅い場所でこのシートパイル１を使用した埋設工事の施工方法について図５に基づいて説明する。舗装２１をカッターで切って取り除き、溝の両壁を構成すべき位置にシートパイル１を設置して溝壁が崩れるのを防止した上で、掘削を開始する。（図５ａ）。左右のシートパイル１間に横梁２８を設置しながら所定の深さまで掘り進めて溝２２を形成する（図５ｂ）。左右のシートパイル１間に設けられた突っ張りのための横梁によりシートパイルの転倒を防止し、シートパイルが溝の両壁を確実に押さえるようにする。
【００２８】
ここで、シートパイルの配置について説明する。土留めとして設置するシートパイルの全てを硬化剤注入管が取り付けられたシートパイル１にすることは必ずしも必要ではなく、硬化剤注入管付きシートパイル１と硬化剤注入管が取り付けられていない通常のシートパイル２３を併用してもよい。この実施の形態においては、図４に示すように硬化剤注入管が取り付けられたシートパイル１に続いて硬化剤注入管が取り付けられていない通常のシートパイル２３が２基又は３基設置され、また硬化剤注入管が取り付けられたシートパイル１が設置されるという繰り返しで配置される。シートパイル１の硬化剤注入管３から注入された硬化剤が到達する距離の範囲内で次の硬化剤注入管付きシートパイル１が設置されるように配置すればよい。
【００２９】
このシートパイル１によって溝２２の壁が崩れるのを防止し、その後の作業を溝内で安全に支障なく行えるようにする。溝２２の底盤部を整地し、グリ２４とよばれる小石を所定の厚さだけ敷き点圧を行う（図５ｃ）。このグリ２４の層の上に砂２６と埋設物２５を入れる（図５ｄ）。砂２６は埋設物２５の上をある程度の厚さで覆う程度に入れる。さらに砂２６の層の上に土２７を盛って溝２２を完全に埋める（図５ｅ）。ここで、砂２６および土２７は十分な強度に固められるように２５ｃｍ程度の厚さずつ入れては点圧器で点圧しながら盛っていく。
【００３０】
溝２２が全て埋まるまで土２７を盛ったら、シートパイルの引抜きを行う。シートパイルは端から順次引き抜くが、硬化剤注入管付きシートパイル１の引き抜きは硬化剤注入管３より地中に硬化剤を注入しながら行う。
【００３１】
ここで、硬化剤の注入について説明する。土留め工事プラント１１には水タンク１２（給水手段）と材料貯留部１３が設けられている。材料貯留部１３にはセメント、ベントナイト、ケイ酸などの硬化剤の原材料が貯留されている。ミキサー１４はホース１５によって水タンク１２および材料貯留部１３と結ばれている。ミキサー１４に送られた硬化剤の原料と水は混ぜ合わされ、硬化剤が調製される。注入ポンプ１６から続いているホース１５を硬化剤注入を行うべき位置のシートパイル１の硬化剤注入管３の注入口７に接続し、注入ポンプ１６を作動させて、ミキサー１４で混ぜ合わされた硬化剤を硬化剤注入管３へ送り、地中へ硬化剤を注入する。
【００３２】
注入する硬化剤は、施工場所の土質に合わせて適宜選択すればよいが、比較的ゲルタイムが長く強度の高い材料を選定することが好ましい。本例ではゲルタイムが１０〜２０分程度のセメント系の硬化剤を使用している。この硬化剤は地中に均一に行き渡り、一時的な体積膨張を起こさないので、周辺の地面を持ち上げるようなことが起こらない。一方、地下水が通っている場所の近くや土圧がかかっている場所などでは、ゲルタイムの短い硬化剤を使うこともできる。
【００３３】
硬化剤注入管３より地中に注入された硬化剤は、先に引き抜かれたシートパイル２３および硬化剤注入管付きシートパイル１自体によってできる空隙を埋める。したがって、空隙に起因する地中の土壌の移動や地下水の水路の変化に伴う地盤状態の変動が発生しない。また、硬化剤は溝２２内のグリ・砂・土にも浸透し、粒子間にある小さな空隙を埋めるとともに、溝内の強度を高める。
【００３４】
硬化剤を供給するプラント１１内には流量計１７が設けられており、注入した硬化剤の量が把握できるようになっている。必要量の硬化剤を注入したら注入をやめ、その硬化剤注入管付きシートパイル１とそれに続く通常のシートパイル２３を引く抜く。ついで、次の硬化剤注入管付きシートパイル１により硬化剤を注入する。以上、この作業を繰り返し、全てのシートパイル１，２３を引き抜いたら、溝２２の上に舗装２１を敷き、工事を終了する。
【００３５】
なお、硬化剤注入管としては、図４に示す二重管を使うこともできる。管本体部が外管６ａと内管６ｂの二重構造になっており、例えば２種類の薬液（Ａ液、Ｂ液）を注入し、ゲルタイムを１０秒以下にすることもできる。この例の硬化剤注入管は下方向に噴出口８を有する。したがって、地中に打ち込む際に、下方向に空気を噴出しながら掘り進むことができ、後述の簡易矢板等を用いた方法などに適用して、土留め部材の設置と独立して別途設置するような使用もできる。これ以外にも硬化剤注入管としては、二重管や三重管などの多重管を含め、さまざまなものを使用することができる。図６に硬化剤注入管の変形例を示す。図６ａ〜ｃは硬化剤を横方向に噴出するタイプのものであり、主にシートパイルやＨ鋼に取り付けた状態で地中に挿入する方法に適したものである。図６ｄ〜ｆは硬化剤を下方向に噴出するタイプのものである。図６ｂ、ｅの二重管や図６ｃ、ｆの三重管などを使用すると、多種類の薬液を使用することができる。
【００３６】
以上、溝内に水道管を埋設する工事の例で説明をしたが、本発明の適用はこれにとどまらない。シートパイルにより土留めを行いながら行う工事について広く適用できることは明らかである。これらの場合も、工事の終盤において土留めに使用したシートパイルを引き抜くことに変わりがないので、硬化剤注入管付きシートパイルを適宜配置しておき、上述の通り硬化剤注入管付きより硬化剤を注入して先のシートパイルによって生じた空隙を埋めながら、シートパイルを引き抜いていけば、地中に空隙を残すことなく施工ができる。硬化剤注入により周囲の地盤の強化が合わせて行われることはいうまでもない。
【００３７】
次に本発明の別の実施形態について説明する。図７は、簡易矢板による土留め工事の手順を示す説明図である。舗装２１をカッターで切って取り除き、溝の両壁となる位置に簡易矢板２９を押し込みながら溝を掘削する（図７ａ）。溝の掘削を進めながら途中で簡易矢板２９の転倒防止のため、横梁２８を左右両壁の簡易矢板２９間に設けながら、所定の深さまで溝を掘り進める（図７ｂ）。掘削が完了したならば、簡易矢板２９の側部に隣接するように硬化剤注入管３を所定間隔で設置する（図７ｃ）。ここでは、１ｍ程度の間隔で硬化剤注入管３を設置しているが、各硬化剤注入管３から硬化剤が到達する距離によってこの間隔を適宜決めればよい。
【００３８】
ついで、底部を整地し、所定の厚さまでグリ２４を敷き、点圧を行う（図７ｄ）。溝内に埋設物２５を設置し、砂２６の充填・点圧を繰り返しながら、埋設物２５を固定する（図７ｅ）。砂２６の充填および横梁２８の除去を行ったら、上層部に土２７を充填し、さらに点圧を行う（図７ｆ）。溝２２が完全に埋まるまで土２７を充填したら、簡易矢板２９を引き抜く（図７ｇ）。簡易矢板２９を引き抜いた後に、硬化剤注入管３を引き上げながら硬化剤を地中に注入する。ここでは硬化剤注入管３を２５ｃｍずつ引き上げながら硬化剤を注入していった。簡易矢板２９の引き上げによってできた空隙は、注入された硬化剤によって埋められるので、その後に地盤変動が生じることはない。なお、簡易矢板の変わりに鉄板等の土留め部材を使用しても同様である。
【００３９】
さらに別の実施形態について図８に基づいて説明する。図８は、親杭３０と横矢板３１による土留め工事の手順を示す説明図である。溝２２の両壁となる位置に沿ってＨ鋼等の親杭３０を所定間隔で打設する（図８ａ）。あわせて、硬化剤注入管３を親杭３０に隣接して設置する。硬化剤注入管３は予め親杭３０に取り付けられた状態で設置してもよく、親杭３０とは独立して設置してもよい。舗装２１を取り除き、親杭３０の間に溝の両壁となる横矢板３１を設置しながら、溝を掘り進める（図８ｂ）。溝の掘削を進めながら途中で横矢板３１の転倒防止のため、横梁２８を左右の横矢板３１間に設けながら、所定の深さまで溝を掘り進める（図８ｃ）。ついで、底部を整地し、所定の厚さまでグリ２４を敷き、点圧を行う（図８ｄ）。溝内に埋設物２５を設置し、横矢板３１を撤去しながら砂２６の充填・点圧を繰り返して行い、埋設物２５を固定する（図８ｅ）。砂２５の充填・点圧および横梁２８・横矢板３１の撤去を行ったら、上層部に土２７を充填し、さらに点圧を行う（図８ｆ）。溝２２が完全に埋まるまで土２７を充填したら、硬化剤注入管３で硬化剤を注入しながら親杭３０を引き抜く。親杭３０の引き上げによってできる空隙は、注入された硬化剤によって埋められる。親杭３０の撤去が終了したら、溝２２の上面に舗装の復旧を行う（図８ｇ）。
【００４０】
ここまでの例においては、硬化剤注入管の設置は土留め部材の設置時に行うものであった。しかし、既に埋設工事などのために設置された土留め部材であって、地中に残されたものもある。これらの土留め部材も単に引き抜けば地中に空隙を生じ、周囲に地盤沈下などの問題を発生させることに変わりがない。そこで、既に設置された土留め部材に隣接させながら硬化剤注入管３を所定間隔で設置し、土留め部材と硬化剤注入管をネジ止めや溶接などによって相互に固定して、土留め部材と硬化剤注入管を引き抜きながら硬化剤を地中に注入することもできる。このように硬化剤を地中に注入することによって土留め部材が引き抜かれた後の空隙を埋める。この場合、図９のａ〜ｅの例のような先端部に軸方向に対して傾斜した面３ｂを有するものを使用すると、硬化剤注入管３を地中へ打ち込むときに、先端部はシートパイル１に対して押し付けられながら進行していく。このようにシートパイルの表面を滑りながら進行するほうが、土砂の抵抗を受けながら進行するよりも抵抗が少ないので、地中への設置が容易になる。
【００４１】
硬化材の注入は先端部からだけでなく、硬化剤注入管３の途中からも注入することができる。図１１は注入の方法を示す説明図である。図１１（ａ）に示すように、噴出口を先端部のみに設け、硬化剤注入管がほぼ完全に引き抜かれるまで注入を行うこともできる。また、図１１（ｂ）に示すように、先端部のほか、地表から先端部までの約２分の１の深さに当たる位置にも噴出口を設け、２箇所の深さで同時に注入を行うこともできる。この場合、硬化剤注入管３を半分引き抜くまでの間だけ注入することにより、先端部から地表部付近までの全ての深さにおいて硬化剤を注入することができるので、注入時間を約半分に短縮することができる。
【００４２】
図１１（ｃ）に示す例では、地表から先端部までの深さを約３等分し、それぞれの深さにほぼ等間隔で噴出口を設け、これらの噴出口から同時に硬化剤を注入する。注入する時間は、約３分の１に短縮することができる。
【００４３】
図１１（ｂ）、（ｃ）に示す多段式注入の例では、硬化剤注入管３は２重管または３重管になっており、２または３の通路が同心円状に形成されている。そして、各通路を通る硬化材の噴出口がそれぞれ異なる深さに設けられている。図１１（ｂ）、（ｃ）の例では、上部から先端部まで外径は一定になっている。
【００４４】
図１２も多段式の硬化剤注入管の例を示す断面図であるが、変形例を示している。３重管構造になっているが、最も外の管は、地表から約３分の１の深さで終わっている。この約３分の１の深さの位置に噴出口が設けられており、最も外の通路を通る硬化剤が噴出される。その内側の管は地表から約３分の２の深さまで伸びでおり、その深さに噴出口が設けられいる。最も内側の管は最先端の深さ、すなわちシートパイルの下端の深さまで伸びでおり、やはり噴出口が設けられている。なお上部には専用のスイベル１８が設けられており、それぞれの噴出口へつながる注入口が項けられている。
【００４５】
図１３はスイベルの例を示す断面図である。図１３（ａ）は２重管用、図１３（ｂ）は３重管用を示す。たとえば、２重管の硬化剤注入管用の場合、スイベルも２重管構造を有する。上部には、注入ホース取り付け部１９が２つ設けられており、それぞれ、内側の硬化剤通路および外側の硬化剤通路に硬化剤を供給することができる。先端部にはネジ部１８ａが設けられていて、硬化剤注入管３の上端部に接続できるようになっていて、スイベル１８と硬化剤注入管３の内側の硬化剤通路同士および外側の硬化剤通路同士がつながる。３重管の場合も同様であり、３つの注入ホース取り付け部１９が設けられており、スイベル１８の３つの通路を介して硬化剤注入管３の通路へ硬化剤を供給できるようになっている。
【００４６】
図１４は、硬化剤注入管の接続部材の例を示す断面図である。深いところへ硬化剤を注入する場合、硬化剤注入管を複数のロッドに分割し、接続部材２０で接続することができる。図１４は、２重管の場合を示している。接続部材２０は硬化剤注入管３の内側の硬化剤通路同士をつなぐ中心部の通路２０ａと外側の硬化剤通路同士をつなぐ外側の通路２０ｂを有する。図１４（ａ）に示すように、接続部材２０の上下にネジ部を設けてロッド同士をネジ部によって接続してもよく、一方をＯリングを介した差込式の接続にしてもよい。
【００４７】
また、硬化剤に空気を混合して注入し、砂質土など注入しにくい土質でも均一に硬化剤を行き渡せることができる。図１７に示すようなエジェクト装置により空気を薬液に混入して硬化剤注入管３に送り込む。
【００４８】
図１２、図１４、図１５に示すような多段式硬化剤注入管は、複数の異なる深さにおいて同時に硬化剤を注入できるので、土留め部材が設けられた全深さについて短時間で注入作業を行うことができる。したがって、多段式硬化剤注入管は土留め部材の引き抜きの際に使用すると、特に効果的である。しかし、この多段式硬化剤注入管は、これ以外にも広い用途で地中への硬化剤注入に適用することができる。図１６はエアランナー工法の例を示す説明図である。この例においては、ボーリングマシン４１によって硬化剤注入管３を設置している。ここでは、Ａ液・Ｂ液の２種類の薬剤をグラウトポンプ４２によってエジェクト装置４３へ送り込む。エジェクト装置４３にはエアコンプレッサー４４も接続されている。図１７はエジェクト装置４３の詳細を示す断面図である。エジェクト装置４３によってＡ液・Ｂ液の混合液と空気が混ぜ合わされ、硬化剤注入ホース４５とスイベルを介して硬化剤注入管３へ供給される。
【００４９】
硬化剤に空気を混合して地中に注入するので、硬化剤は広範囲に均一に行き渡るが、この発明の多段式硬化剤注入管を使用することによって、最深部から地表までの深さの範囲を一回の注入作業で効率的に行うことができる。したがって、作業時管を短縮でき、深さ方向にも均一な注入作業が行える。
【００５０】
エアランナー工法においては、硬化剤注入管をケーシングに入れ、予め掘られた孔に硬化剤注入管をケーシングとともに設置することもできる。設置後、ケーシングを取り出し、硬化剤を注入する。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
この発明のシートパイルは、地中に水道管やガス管等を埋設する工事の施工等シートパイル等の土留め部材により土留めを行いながら行う工事について広く利用できるものである。土留め部材の跡に生じる空隙を残さないので、空隙に起因する地中の土壌の移動や地下水の水路の変化に伴う地盤状態の変動を発生させなることがなく、安全で環境への影響が少ない土留め工事が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】シートパイルを示す斜視図である。
【図２】硬化剤注入管の詳細を示す断面図である。
【図３】埋設工事ための現場プラントを示す説明図である。
【図４】硬化剤注入管の別の例を示す断面図である。
【図５】シートパイルによる土留め工事の手順を示す説明図である。
【図６】硬化剤注入管の変形例を示す断面図である。
【図７】簡易矢板による土留め工事の手順を示す説明図である。
【図８】親杭と横矢板による土留め工事の手順を示す説明図である。
【図９】硬化剤注入管の先端部を示す説明図である。
【図１０】硬化剤注入管の別の例を示す断面図である。
【図１１】硬化剤の注入を示す説明図である。
【図１２】多段式硬化剤注入管の例を示す説明図である。
【図１３】スイベルの例を示す断面図である。
【図１４】硬化剤注入管の接続部材の例を示す断面図である。
【図１５】多段式硬化剤注入管の別の例を示す説明図である。
【図１６】エアランナー工法の例を示す説明図である。
【図１７】エジェクト装置の詳細を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１．シートパイル（土止め部材）
２．シートパイル本体部（土止め部材本体部）
３．硬化剤注入管
４．硬化剤注入管取り付け手段
５．留め金
６．管本体部
７．注入口
８．噴出口
９．栓
１０．付勢手段
１１．土留め工事プラント
１２．水タンク
１３．材料貯留部
１４．ミキサー
１５．ホース
１６．注入ポンプ
１７．流量計
１８．スイベル
１９．注入ホース取り付け部
２０．接続部材
２１．舗装
２２．溝
２３．シートパイル
２４．グリ（小石）
２５．埋設物
２６．砂
２７．土
２８．横梁
２９．簡易矢板
３０．親杭
３１．横矢板
４１．ボーリングマシン
４２．グラウトポンプ
４３．エジェクト装置
４４．エアコンプレッサー
４５．硬化剤注入ホース
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溝を掘削し、硬化剤注入管が取り付けられた土留め部材で溝の両壁を土留めしながら溝内で作業をする土留め工法であって、硬化剤注入管は多重管であり、硬化剤注入管の先端部には複数の噴出孔と栓と栓を上向きに付勢する付勢手段が設けられており、溝を埋めた後に土留め部材を引き抜くとともに土留め部材に設けられた硬化剤注入管にゲルタイムが１０秒以下の硬化剤を注入し、その圧力によって栓を噴射口を塞がない位置に移動させ、硬化剤を横向きに地中に注入して土留め部材が引き抜かれた後の空隙を埋める土留め工法。
【請求項２】
硬化剤注入管が取り付けられた土留め部材に続いて硬化剤注入管が取り付けられていない土留め部材が設置され、また硬化剤注入管が取り付けられた土留め部材が設置されるという繰り返しで設置し、硬化剤注入管が取り付けられた土留め部材を引き抜くときに硬化剤注入管より硬化剤を地中に注入して土留め部材が引き抜かれた後の空隙を埋める請求項１に記載の土留め工法。
【請求項３】
土留め部材として所定間隔で並んだ親杭と親杭間に設けられた横矢板よりなるものを使用し、硬化剤注入管を親杭に隣接させて設置するものであって、横矢板を外しながら溝を埋める工程と、硬化剤注入管で硬化剤を地中に注入ながら親杭を引き抜く工程を有する請求項１に記載の土留め工法。
【請求項１】
溝を掘削し、硬化剤注入管が取り付けられた土留め部材で溝の両壁を土留めしながら溝内で作業をする土留め工法であって、硬化剤注入管は多重管であり、硬化剤注入管の先端部には複数の噴出孔と栓と栓を上向きに付勢する付勢手段が設けられており、溝を埋めた後に土留め部材を引き抜くとともに土留め部材に設けられた硬化剤注入管にゲルタイムが１０秒以下の硬化剤を注入し、その圧力によって栓を噴射口を塞がない位置に移動させ、硬化剤を横向きに地中に注入して土留め部材が引き抜かれた後の空隙を埋める土留め工法。
【請求項２】
硬化剤注入管が取り付けられた土留め部材に続いて硬化剤注入管が取り付けられていない土留め部材が設置され、また硬化剤注入管が取り付けられた土留め部材が設置されるという繰り返しで設置し、硬化剤注入管が取り付けられた土留め部材を引き抜くときに硬化剤注入管より硬化剤を地中に注入して土留め部材が引き抜かれた後の空隙を埋める請求項１に記載の土留め工法。
【請求項３】
土留め部材として所定間隔で並んだ親杭と親杭間に設けられた横矢板よりなるものを使用し、硬化剤注入管を親杭に隣接させて設置するものであって、横矢板を外しながら溝を埋める工程と、硬化剤注入管で硬化剤を地中に注入ながら親杭を引き抜く工程を有する請求項１に記載の土留め工法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００６−２９１７０１（Ｐ２００６−２９１７０１Ａ）
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１７３５１２（Ｐ２００６−１７３５１２）
【出願日】平成１８年６月２３日（２００６．６．２３）
【分割の表示】特願２００４−１６７８６８（Ｐ２００４−１６７８６８）の分割
【原出願日】平成１６年６月７日（２００４．６．７）
【出願人】（５０４０９１５５５）
【出願人】（５０４０９２５５２）
【出願人】（５０４０９２５６３）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月２３日（２００６．６．２３）
【分割の表示】特願２００４−１６７８６８（Ｐ２００４−１６７８６８）の分割
【原出願日】平成１６年６月７日（２００４．６．７）
【出願人】（５０４０９１５５５）
【出願人】（５０４０９２５５２）
【出願人】（５０４０９２５６３）
【Ｆターム（参考）】
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