土留壁の構築方法

【課題】地盤の中に土留壁を構築する際に前記地盤から除去する土砂の量を減らすことにより、前記土留壁の構築に要する時間を短縮できるようにすること。
【解決手段】地盤の中に土留壁を構築する方法は、前記地盤に、地表において開放され、固化材で満たされた溝を設ける第１ステップと、前記溝の中に固化材を注入しつつ、前記溝における、地表から前記溝の底の上方の位置までの範囲を拡幅する第２ステップとを含む。前記方法は、前記第２ステップの後、前記範囲における前記溝の中に、それぞれが上下方向に伸び、金属又はプレキャストコンクリートからなる複数の芯材を隣接して配置する第３ステップを含む。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤の中に土留壁を構築する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地盤の中に土留壁を構築する方法には、まず、前記地盤に、地表において開放され、セメントミルクと土との混合物のような固化材で満たされた溝を設け、その後、前記溝の中に、それぞれが上下方向に伸びる複数の芯材を隣接して配置するものがある（特許文献１参照）。前記固化材は固化して前記土留壁を形成する。この方法は地中連続壁工法と呼ばれており、前記混合物はソイルセメントと呼ばれている。
【０００３】
前記地盤には、透水層と、該透水層の下の不透水層とを有するものがある。この場合、前記溝は、前記透水層の表面において開放され、前記不透水層の内部に達し、前記溝の中に前記芯材を配置するとき、前記透水層の前記表面から前記不透水層の上方の位置までの範囲における前記溝の中に前記芯材を配置する。前記地盤の中に前記土留壁を構築した後、前記透水層における、前記土留壁の一方の面に隣接する領域を前記透水層の前記表面から前記不透水層の上方の位置の上方まで掘削し、その後、前記領域の上に、建物の地下部分、暗渠等のような地下構造物を構築する。
【０００４】
前記土留壁における、前記透水層の前記表面から前記不透水層の上方の位置までの部分は、前記一方の面に隣接する領域を掘削したときに、前記透水層における、前記土留壁の他方の面に隣接する領域から受ける土圧と水圧とに抵抗し、前記他方の面に隣接する領域が崩壊することを防止する。前記土留壁における、前記不透水層の上方の位置から前記不透水層の内部までの部分は、前記他方の面に隣接する領域から前記一方の面に隣接する領域へ水が流れることを阻止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】登録実用新案第３１５５９４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記地盤に前記溝を設けている間に前記地盤から土砂を除去する。近年、前記溝は、幅が比較的広く、かつ、深さが比較的深いものが多く、前記地盤から除去する土砂の量が増し、前記土留壁の構築に多くの時間を要する。
【０００７】
本発明の目的は、地盤の中に土留壁を構築する際に前記地盤から除去する土砂の量を減らすことにより、前記土留壁の構築に要する時間を短縮できるようにすることである。
【０００８】
本発明は、地盤の中に土留壁を構築する際、前記地盤に、幅が比較的狭い溝を設けた後、該溝における、地表から前記溝の底の上方の位置までの範囲を拡幅する。これにより、前記地盤に、幅が比較的広い溝を設ける従来の場合と比べて、前記地盤から除去する土砂の量を減らし、前記土留壁の構築に要する時間の短縮を可能にする。
【０００９】
本発明に係る、地盤の中に土留壁を構築する方法は、前記地盤に、地表において開放され、固化材で満たされた溝を設ける第１ステップと、前記溝の中に固化材を注入しつつ、前記溝における、地表から前記溝の底の上方の位置までの範囲を拡幅する第２ステップとを含む。
【００１０】
前記地盤に、比較的狭い幅を有する前記溝を設けた後、該溝における、地表から前記溝の底の上方の位置までの範囲を拡幅するため、前記溝の底の上方の位置の下方における前記地盤から除去する土砂の量を少なくすることができる。このため、前記地盤に、比較的広い幅を有する溝を設ける従来の場合と比べて、前記地盤から除去する土砂の量を減らすことができ、前記土留壁の構築に要する時間を短縮することができる。
【００１１】
前記方法は、前記第２ステップの後、前記範囲における前記溝の中に、それぞれが上下方向に伸び、金属又はプレキャストコンクリートからなる複数の芯材を隣接して配置する第３ステップを含む。前記方法は、前記溝の深さが２０ｍ又は２０ｍより深く、前記範囲の拡幅前の前記溝の幅をｂとし、前記溝の深さをｄとし、地表からの前記溝の底の上方の位置の深さをＤとし、前記範囲の拡幅後の前記範囲における前記溝の幅をＢとしたとき、（ｂ×ｄ）＋（Ｂ×Ｄ）＜２×（Ｂ×ｄ）の関係が成り立つものとすることができる。また、前記方法は、前記溝の深さは４０ｍ又は４０ｍより浅く、前記範囲の拡幅前の前記溝の幅をｂとし、前記溝の深さをｄとし、地表からの前記溝の底の上方の位置の深さをＤとし、前記範囲の拡幅後の前記範囲における前記溝の幅をＢとしたとき、（ｂ×ｄ）＋（Ｂ×Ｄ）＜（Ｂ×ｄ）の関係が成り立つものとすることができる。
【００１２】
本発明に係る、透水層及び該透水層の下の不透水層を有する地盤の中に土留壁を構築する方法は、前記地盤に、前記透水層の表面において開放され、前記不透水層の内部に達する、固化材で満たされた溝を設けること、該溝の中に固化材を注入しつつ、前記溝における、前記透水層の前記表面から前記不透水層の上方の位置までの範囲を拡幅することを含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、地盤に、比較的狭い幅を有する溝を設けた後、該溝における、地表から前記溝の底の上方の位置までの範囲を拡幅するため、前記溝の底の上方の位置の下方における前記地盤から除去する土砂の量を少なくすることができる。このため、前記地盤に、比較的広い幅を有する溝を設ける従来の場合と比べて、前記地盤から除去する土砂の量を減らすことができ、前記土留壁の構築に要する時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施例に係る方法により地盤の中に構築された土留壁の縦断面図。
【図２】図１の線２における土留壁の平面図。
【図３】地盤に溝を設けているときの地盤の縦断面図。
【図４】図３の線４における地盤の縦断面図。
【図５】図４の線５における地盤の縦断面図。
【図６】溝を拡幅した後の地盤の縦断面図。
【図７】溝を拡幅しているときの地盤の縦断面図。
【図８】透水層を掘削した後の地盤の縦断面図。
【図９】地盤の中に２つの土留壁を構築した後の地盤の縦断面図。
【図１０】透水層における、２つの土留壁の間の領域を掘削した後の地盤の縦断面図。
【図１１】本発明の第２実施例に係る方法により地盤の中に構築された土留壁の縦断面図。
【図１２】本発明の第３実施例に係る方法により地盤の中に構築された土留壁の縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１、２に示すように、透水層１０及び該透水層の下の不透水層１２を有する地盤１４の中に土留壁１６を構築する。
【００１６】
土留壁１６を構築するとき、まず、図３に示すように、地盤１４に、地表１８（すなわち、透水層１０の表面１８）において開放され、不透水層１２の内部に達する、固化材２０で満たされた溝２２を設ける。固化材２０はセメントミルクと土との混合物からなり、該混合物はソイルセメントと呼ばれている。図４、５に示すように、地盤１４に溝２２を設けるときに第１掘削機２４を用いる。
【００１７】
第１掘削機２４は、地盤１４の上に配置された走行体２６と、該走行体の上に配置され、走行体２６に旋回可能に取り付けられた旋回体２８と、下端部が旋回体２８に回転可能に取り付けられ、旋回体２８から伸びるブーム３０と、該ブームから吊り下げられた第１カッター３２と、該第１カッターに設けられた、セメントミルクのための放出口（図示せず）とを有する。第１カッター３２は、水平な軸線の周りに回転可能な複数の刃３４を備える。
【００１８】
地盤１４に溝２２を設けるとき、まず、第１掘削機２４を用意し、次に、前記放出口から前記セメントミルクを放出しつつ、刃３４を回転させた状態で第１カッター３２を透水層１０の表面１８から不透水層１２の内部まで下降させる。第１カッター３２を下降させている間、刃３４は地盤１４から土砂を削り取り、削り取られた土砂は前記セメントミルクと混合され、前記土砂と前記セメントミルクとの混合物２０は刃３４の回転により撹拌される。第１カッター３２を不透水層１２の内部まで下降させた後、第１カッター３２を透水層１０の上方まで上昇させ、その後、第１カッター３２をその幅寸法３６（図４）に相当する距離だけ幅方向に移動させる。
【００１９】
その後、再び、前記放出口からセメントミルクを放出しつつ、刃３４を回転させた状態で第１カッター３２を透水層１０の表面１８から不透水層１２の内部まで下降させ、その後、第１カッター３２を透水層１０の上方まで上昇させる。その後、第１カッター３２をその幅方向に移動させること、前記放出口からセメントミルクを放出しつつ、刃３４を回転させた状態で第１カッター３２を透水層１０の表面１８から不透水層１２の内部まで下降させること、第１カッター３２を透水層１０の上方まで上昇させることを繰り返す。このようにして地盤１４に溝２２を設ける。
【００２０】
地盤１４に溝２２を設けた後、図６に示すように、溝２２の中に、セメントミルクからなる固化材を注入しつつ、溝２２における、透水層１０の表面１８から不透水層１２の上方の位置３８（溝２２の底２２ａの上方の位置３８）までの範囲Ｄを拡幅する。このとき、まず、図７に示すように、第１カッター３２の厚さ寸法４２（図５）より大きい厚さ寸法４４を有する第２カッター３２’と、該第２カッターに設けられた、セメントミルクのための放出口（図示せず）とを有する第２掘削機２４’を用意する。第２カッター３２’は、水平な軸線の周りに回転可能な複数の刃３４’を備える。第２掘削機２４’を用意するとき、第１掘削機２４と別個の第２掘削機２４’を用意してもよいし、第１掘削機２４の第１カッター３２を第２カッター３２’に交換してもよい。
【００２１】
次に、第２カッター３２’の厚さ方向が溝２２の幅方向と一致するように第２カッター３２’を溝２２の上に配置し、その後、前記放出口から前記セメントミルクを放出しつつ、刃３４’を回転させた状態で第２カッター３２’を溝２２の中で透水層１０の表面１８から不透水層１２の上方の位置３８まで下降させる。第２カッター３２’を下降させている間、刃３４’は地盤１４から土砂を削り取り、削り取られた土砂は前記セメントミルクと混合され、前記土砂と前記セメントミルクとの混合物２０は刃３４’の回転により撹拌される。第２カッター３２’を不透水層１２の上方の位置３８まで下降させた後、第２カッター３２’を透水層１０の上方まで上昇させ、その後、第２カッター３２’をその幅寸法に相当する距離だけ幅方向に移動させる。
【００２２】
その後、再び、前記放出口からセメントミルクを放出しつつ、刃３４’を回転させた状態で第２カッター３２’を溝２２の中で透水層１０の表面１８から不透水層１２の上方の位置３８まで下降させ、その後、第２カッター３２’を透水層１０の上方まで上昇させる。その後、第２カッター３２’をその幅方向に移動させること、前記放出口からセメントミルクを放出しつつ、刃３４’を回転させた状態で第２カッター３２’を溝２２の中で透水層１０の表面１８から不透水層１２の上方の位置３８まで下降させること、第２カッター３２’を透水層１０の上方まで上昇させることを繰り返す。このようにして溝２２を拡幅する。
【００２３】
溝２２を拡幅した後、範囲Ｄにおける溝２２の中の混合物２０が固化する前に、図１、２に示したように、範囲Ｄにおける溝２２の中に、それぞれが上下方向に伸びる複数の芯材４６を隣接して配置する。その後、範囲Ｄにおける溝２２の中の混合物２０が固化するまで各芯材４６を保持する。芯材４６は、金属又はプレキャストコンクリートからなる。芯材４６は、図２に示した例では、Ｈ形鋼であるが、これに代え、鋼管でもよいし、Ｈ形、円形等の断面形状を有するプレキャストコンクリート製品でもよい。混合物２０と芯材４６とにより土留壁１６が構成される。
【００２４】
地盤１４の中に土留壁１６を構築した後、図８に示すように、透水層１０における、土留壁１６の一方の面４８に隣接する領域５０を透水層１０の表面１８から不透水層１２の上方の位置３８の上方まで掘削し、その後、領域５０の上に、建物の地下部分、暗渠等のような地下構造物（図示せず）を構築する。
【００２５】
土留壁１６における、透水層１０の表面１８から不透水層１２の上方の位置３８までの部分１６ａは、一方の面４８に隣接する領域５０を掘削したときに、透水層１０における、土留壁１６の他方の面５２に隣接する領域５４から受ける土圧と水圧とに抵抗し、他方の面５２に隣接する領域５４が崩壊することを防止する。土留壁１６における、不透水層１２の上方の位置３８から不透水層１２の内部までの部分１６ｂは、他方の面５２に隣接する領域５４から一方の面４８に隣接する領域５０へ水が流れることを阻止する。
【００２６】
地盤１４に、不透水層１２の内部に達する、比較的狭い幅を有する溝２２を設けた後、該溝における、透水層１０の表面１８から不透水層１２の上方の位置３８までの範囲Ｄを拡幅するため、不透水層１２の上方の位置３８の下方における地盤１４から除去する土砂の量を少なくすることができる。このため、地盤１４に、不透水層１２に達する、比較的広い幅を有する溝（図示せず）を設ける従来の場合と比べて、地盤１４から除去する土砂の量を減らすことができ、土留壁１６の構築に要する時間を短縮することができる。
【００２７】
ところで、仮に、土留壁１６を構築するとき、まず、透水層１０に、該透水層の表面１８において開放され、不透水層１２の上方の位置３８に達する、固化材で満たされた溝（図示せず）を設け、次に、前記溝の中に固化材を注入しつつ、前記溝が不透水層１２の内部に達し、かつ、不透水層１２の上方の位置３８から不透水層１２の内部までの範囲における前記溝の幅が透水層１０の表面１８から不透水層１２の上方の位置３８までの範囲Ｄにおける前記溝の幅より狭くなるように前記溝を深くし、その後、範囲Ｄにおける前記溝の中に芯材４６を配置した場合、透水層１０に前記溝を設けた後、前記溝の中に芯材４６を配置する前に前記溝を深くするため、透水層１０に前記溝を設けた後、前記溝の中に芯材４６を配置するまでに比較的長い時間を要する。このため、前記溝の中に芯材４６を配置するまでに範囲Ｄにおける前記溝の中の固化材が固化し始め、前記溝の中への芯材４６の配置が困難になる恐れがある。これに対して、まず、地盤１４に、不透水層１２の内部に達する溝２２を設け、次に、溝２２における、透水層１０の表面１８から不透水層１２の上方の位置３８までの範囲Ｄを拡幅し、その後、範囲Ｄにおける溝２２の中に芯材４６を配置する場合、範囲Ｄを拡幅した後、直ちに、範囲Ｄにおける溝２２の中に芯材４６を配置することができ、範囲Ｄにおける溝２２の中の固化材が固化して溝２２の中への芯材４６の配置が困難になることはない。
【００２８】
範囲Ｄを拡幅している間、該範囲における固化材が、溝２２の中に注入された固化材に置換されて、溝２２の中から除去される。このため、地盤１４に溝２２を設けている間に地盤１４から除去された土砂と、範囲Ｄを拡幅している間に地盤１４から除去された土砂と、範囲Ｄを拡幅している間に溝２２の中から除去された固化材とが廃棄物として処理される。ここで、範囲Ｄの拡幅前の溝２２の幅をｂとし、溝２２の深さをｄとし、透水層１０の表面１８からの不透水層１２の上方の位置３８の深さをＤとし、範囲Ｄの拡幅後の該範囲における溝２２の幅をＢとしたとき（図６）、溝２２の単位長さ（図６における奥行き方向の単位長さ）当たり、地盤１４に溝２２を設けている間に地盤１４から除去された土砂の量はｂ×ｄであり、範囲Ｄを拡幅している間に地盤１４から除去された土砂の量と範囲Ｄを拡幅している間に溝２２の中から除去された固化材の量との合計はＢ×Ｄであり、前記廃棄物の量は（ｂ×ｄ）＋（Ｂ×Ｄ）である。
【００２９】
ところで、地盤１４に、幅がＢであり、深さがｄである溝（図示せず）を設ける従来の場合において、前記溝の深さｄが２０ｍ又は２０ｍより深いとき、地盤１４に前記溝を設けることに比較的多くの時間を要し、前記溝の中への芯材の配置を、地盤１４に前記溝を設けた日の翌日に行うことが多い。このため、１日目に地盤１４に、安定材で満たされた前記溝を設け、２日目に、前記安定材を固化材に置換し、その後、前記溝の中に前記芯材を配置する。この場合、地盤１４に前記溝を設けている間に地盤１４から除去された土砂と、前記安定材を前記固化材に置換している間に前記溝の中から除去された前記安定材とが廃棄物として処理される。前記溝の単位長さ当たり、地盤１４に前記溝を設けている間に地盤１４から除去された土砂の量はＢ×ｄであり、前記安定材を前記固化材に置換している間に前記溝の中から除去された前記安定材の量はＢ×ｄであり、前記廃棄物の量は２×（Ｂ×ｄ）である。
【００３０】
例えば、溝２２の幅ｂが０．５ｍないし０．８ｍであり、溝２２の深さｄが２０ｍないし６５ｍであり、透水層１０の表面１８からの不透水層１２の上方の位置３８の深さＤが溝２２の深さｄより浅く、かつ、１０ｍないし６０ｍであり、範囲Ｄを拡幅するとき、該範囲における溝２２の幅Ｂが０．９ｍないし１．２ｍとなるように拡幅した場合、前記廃棄物の量（ｂ×ｄ）＋（Ｂ×Ｄ）は、幅がＢであり、深さがｄである前記溝を設ける従来の場合における前記廃棄物の量２×（Ｂ×ｄ）より少なく、（ｂ×ｄ）＋（Ｂ×Ｄ）＜２×（Ｂ×ｄ）の関係が成り立つ。このため、廃棄物の量を減らすことができ、廃棄物の処理に要する費用を低減させることができる。
【００３１】
地盤１４に、幅がＢであり、深さがｄである前記溝を設ける従来の場合において、前記溝の深さｄが４０ｍ又は４０ｍより浅いとき、まず、地盤１４に、固化材で満たされた前記溝を設け、その後、地盤１４に前記溝を設けた日と同じ日に前記溝の中に前記芯材を配置することがある。この場合、地盤１４に前記溝を設けている間に地盤１４から除去された土砂のみが廃棄物として処理される。この場合、前記溝の単位長さ当たり、前記廃棄物の量はＢ×ｄである。
【００３２】
例えば、溝２２の幅ｂが０．５ｍであり、溝２２の深さｄが３５ｍないし４０ｍであり、透水層１０の表面１８からの不透水層１２の上方の位置３８の深さＤが１０ｍないし１５ｍであり、範囲Ｄを拡幅するとき、該範囲における溝２２の幅Ｂが０．９ｍないし１．２ｍとなるように拡幅した場合、前記廃棄物の量（ｂ×ｄ）＋（Ｂ×Ｄ）は、固化材で満たされた前記溝を設けた後、地盤１４に前記溝を設けた日と同じ日に前記溝の中に前記芯材を配置した場合における前記廃棄物の量Ｂ×ｄより少なく、（ｂ×ｄ）＋（Ｂ×Ｄ）＜（Ｂ×ｄ）の関係が成り立つ。このため、廃棄物の量を減らすことができる。
【００３３】
図９、１０に示す例では、地盤１４の中に、相対する２つの土留壁１６を間隔を置いて構築し、その後、透水層１０における、一方の土留壁１６と他方の土留壁１６との間の領域５０を透水層１０の表面１８から不透水層１２の上方の位置３８の上方まで掘削しつつ、一方の土留壁１６と他方の土留壁１６との間に複数の切梁５６を間隔を置いて配置する。その後、領域５０の上に前記地下構造物を構築する。
【００３４】
溝２２に満たされた固化材２０は、セメントミルクと土との混合物からなる上記の例に代え、セメントミルクと土とベントナイト液との混合物、ベントナイト液と土との混合物、ベントナイト液等でもよい。図１に示した例では、透水層１０と不透水層１２とが接しているが、これに代え、図１１に示すように、透水層１０と不透水層１２との間に他の不透水層１２ａと該他の不透水層の下の他の透水層１０ａとが介在してもよい。溝２２が不透水層１２の内部に達する図１に示した例に代え、図１２に示すように、溝２２が不透水層１２の内部に達しなくてもよい。この場合にも、地盤１４の中に土留壁１６を構築するとき、まず、地盤１４に、地表１８において開放され、固化材２０で満たされた溝２２を設け、その後、溝２２の中に固化材を注入しつつ、溝２２における、地表１８から溝２２の底２２ａの上方の位置３８までの範囲Ｄを拡幅する。
【符号の説明】
【００３５】
１０透水層
１２不透水層
１４地盤
１６土留壁
２０固化材
２２溝
４６芯材

【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤の中に土留壁を構築する方法であって、
前記地盤に、地表において開放され、固化材で満たされた溝を設ける第１ステップと、
前記溝の中に固化材を注入しつつ、前記溝における、地表から前記溝の底の上方の位置までの範囲を拡幅する第２ステップとを含む、土留壁の構築方法。
【請求項２】
前記第２ステップの後、前記範囲における前記溝の中に、それぞれが上下方向に伸び、金属又はプレキャストコンクリートからなる複数の芯材を隣接して配置する第３ステップを含む、請求項１に記載の土留壁の構築方法。
【請求項３】
前記溝の深さは２０ｍ又は２０ｍより深く、前記範囲の拡幅前の前記溝の幅をｂとし、前記溝の深さをｄとし、地表からの前記溝の底の上方の位置の深さをＤとし、前記範囲の拡幅後の前記範囲における前記溝の幅をＢとしたとき、（ｂ×ｄ）＋（Ｂ×Ｄ）＜２×（Ｂ×ｄ）の関係が成り立つ、請求項１又は２に記載の土留壁の構築方法。
【請求項４】
前記溝の深さは４０ｍ又は４０ｍより浅く、前記範囲の拡幅前の前記溝の幅をｂとし、前記溝の深さをｄとし、地表からの前記溝の底の上方の位置の深さをＤとし、前記範囲の拡幅後の前記範囲における前記溝の幅をＢとしたとき、（ｂ×ｄ）＋（Ｂ×Ｄ）＜（Ｂ×ｄ）の関係が成り立つ、請求項１又は２に記載の土留壁の構築方法。
【請求項５】
透水層及び該透水層の下の不透水層を有する地盤の中に土留壁を構築する方法であって、
前記地盤に、前記透水層の表面において開放され、前記不透水層の内部に達する、固化材で満たされた溝を設けること、
前記溝の中に固化材を注入しつつ、前記溝における、前記透水層の前記表面から前記不透水層の上方の位置までの範囲を拡幅することを含む、土留壁の構築方法。

【図１】