地中構造の構築工法及びその工法で構築された地中構造物、並びに管状部材
【課題】ボイリングを防止しつつ、井戸を構築する際に用いられる管等の埋設された地中構造を短時間で容易に構築する方法を提供する。
【解決手段】井戸削孔用ガイド１は、両端が開口した筒状の中空管で、長手方向が水抜き用井戸の削孔方向と略同一になるように設置される井戸削孔用ガイド管６と、一端が井戸削孔用ガイド管６の下端部に設けられた給水口７に接続され、他端が給水ポンプ等の給水機８に接続されて水や泥水等の液体を井戸削孔用ガイド管６内に送給するための圧送管９とを備える。この圧送管９は、井戸削孔用ガイド管６の外周面に沿って溶接にて接合されており、地上には水圧を測定するための圧力センサー１０が取り付けられている。圧送管９内に供給する水の圧力は給水機８にて調整する。
【解決手段】井戸削孔用ガイド１は、両端が開口した筒状の中空管で、長手方向が水抜き用井戸の削孔方向と略同一になるように設置される井戸削孔用ガイド管６と、一端が井戸削孔用ガイド管６の下端部に設けられた給水口７に接続され、他端が給水ポンプ等の給水機８に接続されて水や泥水等の液体を井戸削孔用ガイド管６内に送給するための圧送管９とを備える。この圧送管９は、井戸削孔用ガイド管６の外周面に沿って溶接にて接合されており、地上には水圧を測定するための圧力センサー１０が取り付けられている。圧送管９内に供給する水の圧力は給水機８にて調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管が埋設された地中構造を構築する工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、開削工法にて地盤を掘削する際、水抜き用の井戸を構築して地下水を揚水し、地下水位を低下させることが行われている。特に近年においては、ソイルセメントやＲＣ等の地中構造内に水抜き用の井戸を設ける方法が用いられている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、先端に蓋を取り付けた鋼管をソイルセメントからなる土留め壁内に挿入し、この鋼管をガイドにして該鋼管の下端から所定の深さまでの地盤を削孔して水抜き用井戸を構築する方法が開示されている。この方法は、ソイルセメントが内部に入らないように先端をプラスチック等の蓋でキャップした鋼管を未固結状態のソイルセメント内の下端まで挿入し、その後、削孔機で蓋を破砕するとともに鋼管の下端から所定の深さまで孔を削孔して水抜き用の井戸を構築するものである。
【０００４】
また、特許文献２には、複数の水抜き用井戸を構築し、これらの井戸間にソイルセメントからなる土留め壁を構築する方法が開示されている。この方法は、まず、土留め壁を構築する予定箇所にストレーナ付き鋼管を挿入し、これらのストレーナ付き鋼管の周りにソイルセメントを充填して複数の水抜き用井戸を構築し、次に、これらの井戸間の地盤を削孔してソイルセメントを充填して土留め壁を構築するとともにこの土留め壁の両端部を井戸に連結することにより水抜き用井戸を備えた土留め壁を構築するものである。
【０００５】
さらに、特許文献３には、連続地中壁を構築し、この連続地中壁内を貫通するように水抜き用井戸を構築する方法が開示されている。この方法は、まず、地盤を削孔し、この削孔した箇所にセメントミルク等を充填して連続地中壁を構築し、次に、地上からこの連続地中壁内を貫通して所定の深さまで到達する孔を削孔して水抜き用井戸を構築するものである。
【特許文献１】特開２００１−１１５４５８号公報
【特許文献２】特開平１１−８１３０１号公報
【特許文献３】特開２００２−１３８４６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、ソイルセメントは粘性が高く流動性が低いので、先端をキャップした鋼管をソイルセメント内に建て込むためには大きな荷重が必要であり、建て込み時の荷重に耐えるように鋼管の肉厚を厚くしなければならない。また、この鋼管を挿入するためには大型の杭打ち機が必要となる。したがって、材料費や設備投資費が高くなるという問題点があった。
【０００７】
また、特許文献２に記載の方法では、土留め壁を構築する際は、すでに井戸が構築されているので、井戸を破損しないように注意を払いながら作業を行わなければならず作業効率が悪くなる。さらに、井戸のソイルセメントの一部を削って井戸と土留め壁とを連結するので、この連結部分が水みちやせん断力による滑り面になる可能性があるという問題点があった。したがって、連結部に止水対策を施したり、滑り面にならないようにダボを挿入する等の対策を実施する必要があり、施工期間が長くなるという問題点があった。
【０００８】
また、特許文献３に記載の方法では、連続地中壁を貫通する孔を削孔する際に、孔が曲がってしまい連続地中壁の側面に孔が貫通する可能性があるという問題点があった。また、硬化した連続地中壁内を一般的なボーリング方法で削孔すると時間がかかるので井戸の構築工程が長くなるという問題点があった。さらに、地盤条件が悪い箇所や根切り深度が深い場合には連続地中壁の強度が高くなるので、さらに削孔にかかる時間が長くなるという問題点があった。
【０００９】
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、ボイリングを防止しつつ、井戸を構築する際に用いられる管等の埋設された地中構造を短時間で容易に構築する方法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】
【００１０】
前記目的を達成するため、本発明の地中構造の構築工法は、管が埋設された地中構造の構築工法であって、時間が経過すると硬化して前記地中構造を構成する硬化材を流動状態で地中に設け、両端が開口した筒状の管を流動状態の前記硬化材内に挿入し、前記管内の下部に液体を圧入することにより、前記管内を前記液体に置換しながら前記管内に存在する前記硬化材を上方へ押し上げて外部に排出するとともに、該硬化材が上方へ押し上げられて形成される部分に地盤から土砂や地下水等の流動体が流入することを防止することを特徴とする（第１の発明）。
【００１１】
本発明による地中構造の構築工法によれば、地中構造内に挿入した管内の下部に水や泥水等の液体を圧入し、管内を液体に置換しつつ、管内に存在する硬化材を外部に排出するので、硬化材の排出時に管の下端から地下水や土砂等の流動体が管内に流入しない。したがって、ボイリングを防止することが可能となる。
【００１２】
また、硬化材の下側に液体を圧入して上方へ押し出すので、硬化材の下端面付近は湿気を帯びているものの硬化材のほとんどの部分は乾燥した状態で地上に排出される。乾燥した状態の硬化材は、湿潤状態の硬化材を廃棄する場合に比べて、水分除去装置や排水処理装置等の設備が必要無いので設備費等のコストを削減することが可能となる。さらに、乾燥した状態の硬化材はそのまま産業廃棄物として処理することができるので廃棄の手間がかからない。
【００１３】
さらに、管の下端部に圧入した液体の圧力で硬化材を上方に移動させて排出するのでオーガー等の破砕機を使用せずに硬化材を排出することが可能となる。したがって、騒音が発生しないので都心や住宅地での施工に適用することが可能である。
【００１４】
第２の発明は、第１の発明において、前記液体を、一端が前記管の下部に設けられた給水口に接続されている圧送管を介して所定の圧力で前記管内に供給することを特徴とする。
本発明による地中構造の構築工法によれば、液体が所定の圧力で管内に供給されるので、確実に流動体の管内への流入を防止することができる。また、液体の圧力を管理することにより硬化材の飛び出しを防止し、上方にゆっくりと安全に移動させることが可能となる。また、硬化材を排出することにより小さくなる硬化材の自重の変化に対応するように圧力を管理するので給水機の効率的な運転が可能となる。
【００１５】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記管の内部から所定の深度まで孔を掘削して前記地中構造内に井戸を構築することを特徴とする。
本発明による地中構造の構築工法によれば、管が設置されているので削孔中の孔壁の崩落を防止することが可能となる。したがって、長期間、確実に地下水の水位を確認することが可能となる。
【００１６】
第４の発明は、第３の発明において、前記管は、前記管の下端部が前記地中構造の下端よりも下に突出するように埋設されることを特徴とする。
本発明による地中構造の構築工法によれば、管の内部に孔を削孔して井戸を構築した際に、管の下端が地中構造の下端部から離れているので、地中構造の下端部周辺の地下水や土砂等の流動体が管内に流入しないので、地中構造の周囲の地盤を緩めることがない。
【００１７】
第５の発明は、第１〜第４のいずれかの発明において、前記管は、前記地中構造の芯材であることを特徴とする。
本発明による地中構造の構築工法によれば、管を芯材として用いられるので地中構造の強度を向上させることができる。
【００１８】
第６の発明は、第１の発明において、前記硬化材は、ソイルセメント又はコンクリートのいずれかを含むことを特徴とする。
本発明による地中構造の構築工法によれば、ソイルセメントやコンクリートは、市場での入手性にすぐれている。
【００１９】
第７の発明は、第１〜第６のいずれかの発明において、前記地中構造は、壁、杭、壁杭のいずれかであることを特徴とする。
【００２０】
第８の発明の地中構造物は、第１〜第７のいずれかの発明の構築工法で構築されたことを特徴とする。
【００２１】
第９の発明の管状部材は、地中構造内に設置される管状部材であって、両端が開口した筒状の管と、一端が前記管の下端部に設けられた給水口に接続され、液体を前記管内に送給するための圧送管と、前記給水口に接続され、前記圧送管内の前記液体が所定の圧力よりも高くなると開いて、前記液体を前記管内へ供給可能となる止水手段とを備えることを特徴とする。
本発明による管状部材によれば、管の両端が開口して筒状なので、地中構造内に容易に建て込むことが可能となる。
また、圧送管を介して所定の圧力の液体を管内に供給することができるので管の下端から流動体が流入することを防止できる。したがって、ボイリングを防止することが可能となる。
【００２２】
第１０の発明は、第９の発明において、前記液体を前記所定の圧力で供給するための給水機と、前記給水機から供給される前記液体の圧力を測定するための圧力計とを更に備えることを特徴とする。
本発明による管状部材によれば、管内に供給される液体が所定の圧力で供給されるので、確実に流動体の流入を防止することができる。液体の圧力を管理することにより硬化材の飛び出しを防止し、上方にゆっくりと安全に移動させることが可能となる。
【００２３】
第１１の発明は、第９の発明において、前記止水手段は、逆止弁又は前記管の内側から設けられた止水栓であることを特徴とする。
本発明による管状部材によれば、逆止弁や止水栓は市場での入手性にすぐれている。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の地中構造の構築工法を用いることにより、ボイリングを防止しつつ、井戸を構築する際に用いられる管等の埋設された地中構造を短時間で容易に構築することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の井戸削孔用ガイド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地中構造であるソイルセメント柱列壁内に管状部材の井戸削孔用ガイドを設置する場合について説明するが、本発明は、ＲＣ等の地中構造にも適用することができる。ここで、本発明に係る管状部材の井戸削孔用ガイドの設置とは、井戸削孔用ガイドをソイルセメント柱列壁等に挿入し、この井戸削孔用ガイド内に流入した土砂やセメント等を除去して水や泥水等の流体で充満するまでの工程をいう。
【００２６】
図１及び図２は、それぞれ本発明の第一実施形態に係る井戸削孔用ガイド１をソイルセメント柱列壁２内に設置した状態を示す斜視断面図及び縦断面図である。
【００２７】
図１及び図２に示すように、ソイルセメント柱列壁２は、地下構造物等を構築するために開削工法にて掘削される掘削予定箇所５の周囲を取り囲むように設置されている。このソイルセメント柱列壁２の下端は地下構造物を構築する不透水層の粘土層３を貫通して被圧帯水層の砂層４の上部に到達するように設置される。
【００２８】
なお、本実施形態においては、地盤は粘土層３と砂層４とからなる場合について説明するが、これに限定されるものではなく、例えば、すべて砂層４からなる地盤であってもよい。
【００２９】
ソイルセメント柱列壁２に取り囲まれた掘削予定箇所５を掘削する際に、被圧地下水の水位を低下させるために、砂層４内の被圧地下水を排水することを目的として水抜き用の井戸が構築される。この水抜き用井戸を削孔する際に削孔方向を誘導するためのガイドとして、井戸削孔用ガイド１がソイルセメント柱列壁２内に設置されている。井戸削孔用ガイド１は、ソイルセメント柱列壁２内を深度方向に貫通するように設置される。
【００３０】
図３は、本実施形態に係る井戸削孔用ガイド１の断面図である。図３に示すように、井戸削孔用ガイド１は、筒状の井戸削孔用ガイド管６と、井戸削孔用ガイド管６内に水や泥水等の液体を送給するための圧送管９とを備える。
【００３１】
井戸削孔用ガイド管６は、両端が開口した中空管で、長手方向が水抜き用井戸の削孔方向と略同一になるように設置されている。
【００３２】
圧送管９は、その下端が井戸削孔用ガイド管６の下端部に設けられた給水口７に接続され、上端が給水ポンプ等の給水機８に接続されている。また、圧送管９は、井戸削孔用ガイド管６の外周面に沿って溶接にて接合されており、地上には水圧を測定するための圧力センサー１０が設けられている。圧力センサー１０による測定値は、地上のモニター等（図示しない）でモニタリングできるようになっている。圧送管９内に供給する水の圧力は、圧力センサー１０による測定値をモニタリングしつつ、給水機８にて調整する。本実施形態においては、井戸削孔用ガイド管６及び圧送管９は、丸型鋼管を用いた。なお、井戸削孔用ガイド管６及び圧送管９は、鋼管に限定されるものではなく、ソイルセメント柱列壁２内に建て込む際に破損しない強度を有するものであればよく、例えば、強化プラスチック等からなる筒状の管を用いてもよい。
【００３３】
井戸削孔用ガイド管６の給水口７には、圧送管９内の水の圧力が所定の値以上になると開いて圧送管９内の水を井戸削孔用ガイド管６内に供給可能にする止水手段１１が接続されている。本実施形態においては、止水手段１１として、ゴムやプラスチックからなる止水栓を用いた。止水栓は、凸型の形状を有し、その突起部が給水口７を井戸削孔用ガイド管６内から閉止するように装着されており、圧送管９内に水を圧入すると、止水栓が水圧により井戸削孔用ガイド管６内に脱落して圧送管９と井戸削孔用ガイド管６とが連通し、水が井戸削孔用ガイド管６内に供給される。
【００３４】
なお、止水手段１１は、止水栓に限定されるものではなく、逆止弁を用いてもよい。
【００３５】
次に、ソイルセメント柱列壁２内に井戸削孔用ガイド１を設置する手順について説明する。
図４〜図１０は、本実施形態に係る井戸削孔用ガイド１の設置手順を示す図である。
【００３６】
図４に示すように、地上に設置されたクレーン１２で井戸削孔用ガイド１を流動状態のソイルセメント柱列壁２内に建て込む。
図５に示すように、井戸削孔用ガイド１の建て込みは、井戸削孔用ガイド管６の下端部がソイルセメント柱列壁２を貫通して砂層４に到達するまで行う。給水口７を止水栓でキャップしているので井戸削孔用ガイド管６の建て込み時にソイルセメントが圧送管９内に流入することはない。
【００３７】
図６に示すように、ソイルセメントが固化し始めた半固結状態のときに、地上に設置された給水ポンプ等の給水機８を稼動させて圧送管９内に水を圧入する。圧送管９内に水が圧入されると給水口７の止水栓が水の注入圧によって井戸削孔用ガイド管６内に脱落し、水が井戸削孔用ガイド管６内の下端部にソイルセメントを押し上げながら流入して貯留する。このまま井戸削孔用ガイド管６内の水が圧力値Ｐ１（後述する）になるまで水を注入する。
この井戸削孔用ガイド管６内に貯留した水の圧力（圧力値Ｐ１）で井戸削孔用ガイド管６内の半固結状態のソイルセメントを上方に移動させて外部に排出する。
【００３８】
以下に、井戸削孔用ガイド管６内のソイルセメントを上方に移動させるために必要な水の圧力値Ｐ１の算出方法について説明する。
【００３９】
図７に示すように、井戸削孔用ガイド管６の下端部に貯留している水のソイルセメントの下端面に作用する荷重Ｆｗは（１）式となる。
Ｆｗ＝Ｐ×π×ｒ２ ・・・（１）
ここで、Ｐ：水圧、ｒ：井戸削孔用ガイド管６の内周面の半径である。
【００４０】
また、井戸削孔用ガイド管６内のソイルセメントの重量Ｆｓは（２）式となる。
Ｆｓ＝γｔ×Ｚ×π×ｒ２ ・・・（２）
ここで、γｔ：ソイルセメント単位体積重量、Ｚ：ソイルセメント被り厚である。
【００４１】
また、ソイルセメントが井戸削孔用ガイド管６内を上方に移動する際に生じる摩擦力Ｆｍは（３）式となる。
Ｆｍ＝２×π×ｒ×Ｚ×ｆ ・・・（３）
ここで、ｆ：井戸削孔鋼管周面摩擦力である。
【００４２】
井戸削孔用ガイド管６内のソイルセメントを上方に移動させて外部に排出するためには、次の（４）式を満たす必要がある。
Ｆｗ＞Ｆｓ＋Ｆｍ ・・・（４）
そこで、この（４）式に（１）式〜（３）式をそれぞれ代入すると（５）式となる。
Ｐ×π×ｒ２ ＞ γｔ×Ｚ×π×ｒ２ ＋２×π×ｒ×Ｚ×ｆ ・・・（５）
この（５）式を変形すると（６）式となる。
Ｐ＞γｔ×Ｚ ＋Ｚ×ｆ／ｒ ・・・（６）
つまり、（６）式に示すように、井戸削孔用ガイド管６内のソイルセメントを上方に移動させて外部に排出するためには、井戸削孔用ガイド管６内に貯留した水の圧力Ｐが、ソイルセメントの自重による圧力（＝γｔ×Ｚ）とソイルセメントの摩擦力（＝Ｚ×ｆ／ｒ）との合算値よりも大きくならなければならない。
【００４３】
また、ソイルセメントを上方に移動させるとともに、ボイリングを防止するためには、次の（７）式を満たす必要がある。
Ｐ＞Ｗｐ ・・・・（７）
ここで、Ｗｐ：被圧地下水の水圧であり、地質調査等により予め測定された値を用いる。
【００４４】
このように、井戸削孔用ガイド管６内に貯留する水の圧力Ｐは、（６）式を満たし、かつ、（７）式を満たす必要がある。そこで、井戸削孔用ガイド管６内の水の圧力を、ソイルセメントの自重による圧力（＝γｔ×Ｚ）とソイルセメントの摩擦力（＝Ｚ×ｆ／ｒ）との合算値よりも所定圧だけ大きい値の圧力値Ｐ１に調整する。これにより、ソイルセメントは上方に移動してソイルセメントの上部から順次地上に排出される。このとき、図８に示すように、この排出されたソイルセメントと同体積分の水が井戸削孔用ガイド管６内に注入される。なお、上記所定圧は、現場条件、例えば、給水機８の圧力保持性能等に応じて適宜決定する。
【００４５】
ソイルセメントが順次排出されるとソイルセメントの自重が徐々に小さくなるので、圧力値Ｐ１を一定値のままで保持すると、圧力値Ｐ１とソイルセメントの自重による圧力にソイルセメントの摩擦力を加算した値との圧力差が徐々に大きくなり、ソイルセメントが地上に飛び出す可能性がある。そこで、排出したソイルセメントの体積から井戸削孔用ガイド管６内に残存しているソイルセメントの体積（ここでは、厚さＺ）を推定して、圧力値Ｐ１を徐々に小さくしてソイルセメントの飛び出しを防止しつつ、ソイルセメントを排出する。ただし、圧力値Ｐ１が被圧地下水の水圧Ｗｐよりも小さくならないようにする。
【００４６】
そして、最終的に図９に示すように、井戸削孔用ガイド管６内のソイルセメントをすべて排出し、井戸削孔用ガイド管６内に水が充満した状態となる。
【００４７】
最後に、図１０に示すように、井戸削孔用ガイド管６内に掘削ビットを備えるロッド１３を挿入し、この井戸削孔用ガイド管６を削孔時のガイドにして砂層４まで孔を削孔し、井戸を構築する。
【００４８】
以上説明した本実施形態における井戸削孔用ガイド１によれば、井戸削孔用ガイド管６は、両端が開口した筒状の中空管なので、ソイルセメント柱列壁２内に容易に建て込むことができる。
【００４９】
また、井戸削孔用ガイド管６の給水口７に止水栓を備えることにより、井戸削孔用ガイド管６及び圧送管９をソイルセメント柱列壁２内に建て込む際の土砂やセメントミルク等の圧送管９内への流入を防止できる。そして、水を圧入すると止水栓が給水口７を開放するので、容易に給水口７を開放することが可能となる。
【００５０】
さらに、圧送管９を備えるので、井戸削孔用ガイド管６内の下端部に水を供給することができる。また、井戸削孔用ガイド管６内の下端部に水を圧入して、その水の圧力で被圧地下水の流入を押さえるとともに、井戸削孔用ガイド管６内に存在するソイルセメントを上方へ押し上げて外部に排出しつつ、井戸削孔用ガイド管６内をこの水で置換するので、ソイルセメントの排出時に、井戸削孔用ガイド管６の下端から地下水や土砂が井戸削孔用ガイド管６内に流入しない。したがって、ボイリングを防止することができる。
【００５１】
また、井戸削孔用ガイド管６の下端部に圧入した水の圧力でソイルセメントを上方へ移動させて排出するのでアースオーガー等の破砕機を使用せずにソイルセメントを排出することができる。したがって、騒音が発生しないので都心や住宅地での施工に適用することが可能である。
【００５２】
さらに、ソイルセメントの自重による荷重と井戸削孔用ガイド管６の内周面の摩擦力との和よりもやや大きくなるように水の圧力値Ｐ１を管理することによりソイルセメントの飛び出しを防止し、上方にゆっくりと安全に移動させることができる。また、ソイルセメントを排出して小さくなるソイルセメントの自重の変化に対応するように水の圧力値Ｐ１を管理することにより、給水機８の効率的な運転ができる。
【００５３】
また、井戸削孔用ガイド管６内のソイルセメントの下側に水を注入するので、ソイルセメントは乾燥した状態で地上に排出される。乾燥した状態のソイルセメントは、湿潤状態のソイルセメントを廃棄する場合に比べて、水分除去装置や排水処理装置等の設備が必要無いので設備費等のコストを削減することができる。さらに、乾燥した状態のソイルセメントはそのまま産業廃棄物として処理することができるので廃棄の手間がかからない。
【００５４】
そして、上述した方法により構築された井戸は、井戸削孔用ガイド１が設置されているので孔壁の崩落を防止することができる。したがって、長期間、確実に地下水の水位を確認することが可能となる。
【００５５】
次に、本発明の第二実施形態について説明する。以下の説明において、上記の実施形態に対応する部分には同一の符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。
【００５６】
図１１（ａ）〜図１１（ｃ）は、本発明の第二実施形態に係る井戸削孔用ガイド３１を示す図である。
【００５７】
図１１（ａ）〜図１１（ｃ）に示すように、井戸削孔用ガイド３１は、井戸削孔用ガイド管６と、井戸削孔用ガイド管６の下端面を閉止するための閉止手段３２とを備える。
【００５８】
閉止手段３２は、井戸削孔用ガイド管６の下端面を閉じる蓋３３と、この蓋３３を閉止する閉止装置とから構成される。
蓋３３は、井戸削孔用ガイド管６の内径と同じ長さの直径を有する円板形状の板材で、直径方向の両端に円柱形状のピン３４が取り付けられている。
【００５９】
井戸削孔用ガイド管６の下端部には、蓋３３のピン３４を係合するための切り欠き部３７が形成されている。ピン３４が切り欠き部３７に係合するように組み付けると、蓋３３がこのピン３４の軸方向（つまり、蓋３３の直径方向）を中心にして回転可能に井戸削孔用ガイド管６の下端に取り付けられる。
【００６０】
閉止装置は、蓋３３の一部に取り付けられたワイヤーロープ３５と、地上に設置され、このワイヤーロープ３５を巻取るための巻取機（図１２）とから構成されており、巻取機でワイヤーロープ３５を操作することにより蓋３３を回転させることができる。ワイヤーロープ３５は井戸削孔用ガイド管６の下端から上端まで外周面に沿って配設されている。
【００６１】
以下、ソイルセメント柱列壁２内に井戸削孔用ガイド３１を設置する手順について説明する。
図１２〜図１４は、本実施形態に係る井戸削孔用ガイド３１の設置手順を示す図である。
【００６２】
図１２に示すように、井戸削孔用ガイド管６を蓋３３が取り付けられた側の端部が下になるように未固結状態のソイルセメント柱列壁２内に建て込む。
このとき、ソイルセメントに建て込む際の抵抗を減らすために、地上に設置された巻取機３６でワイヤーロープ３５を操作して蓋３３を鉛直にした状態に保っておく。このため、建て込み時には井戸削孔用ガイド管６の下端は開口しており、ソイルセメントが井戸削孔用ガイド管６内に流入する。建て込みは、この井戸削孔用ガイド管６内に取り付けられた蓋３３がソイルセメント柱列壁２を貫通して砂層４に到達するまで行う。
【００６３】
そして、図１３に示すように、巻取機３６でワイヤーロープ３５を操作して蓋３３を水平な状態に回転させて井戸削孔用ガイド管６の下端面を閉じる。被圧地下水の水圧Ｗｐ等により蓋３３が回転して下端面が開口しないようにワイヤーロープ３５に張力をかけた状態で固定する。
【００６４】
次に、図１４に示すように、井戸削孔用ガイド管６の上端側の開口からアースオーガー２２を挿入してソイルセメントを破砕して、地上へ排出する。そして、井戸削孔用ガイド管６内のソイルセメントをすべて排出した後に井戸削孔用ガイド管６内に水を注入して水で充満する。
【００６５】
最後に、第一実施形態と同様に、井戸削孔用ガイド管６内に掘削ビットを備えるロッド１３を挿入し、この井戸削孔用ガイド管６を削孔時のガイドにして蓋３３を破砕しつつ、砂層４まで孔を削孔し、井戸を構築する。
【００６６】
以上説明した本実施形態における井戸削孔用ガイド３１によれば、蓋３３はピン３４を中心に回転するので、井戸削孔用ガイド６管の下端面を開閉することができる。したがって、井戸削孔用ガイド管６の下端を開口した状態でソイルセメント柱列壁２内に建て込むことができる。また、この蓋３３を回転させるためのワイヤーロープ３５を備えているので、井戸削孔用ガイド３１をソイルセメント柱列壁２内に挿入した後に、巻取機３６でワイヤーロープ３５を操作することにより、井戸削孔用ガイド管６内の下端面を蓋３３で閉止することができる。
【００６７】
さらに、井戸削孔用ガイド管６の下端面を蓋３３で閉じ、この蓋３３で被圧地下水の流入を押さえてソイルセメントを外部に排出するので、井戸削孔用ガイド管６の下端から地下水や土砂が井戸削孔用ガイド管６内に流入しない。したがって、ボイリングを防止することが可能となる。
【００６８】
また、井戸削孔用ガイド管６の上端側の開口からアースオーガー２２を挿入して、ソイルセメントを破砕して排出するので、短時間でソイルセメントを排出して井戸削孔用ガイド管６内を水で置換することができる。
【００６９】
さらに、ソイルセメントを乾燥した状態で地上に排出することができる。したがって、湿潤状態のソイルセメントを廃棄する場合に比べて、水分除去装置や排水処理装置等の設備が必要無いので設備費等のコストを削減することが可能となる。
【００７０】
次に、本発明の第三実施形態について説明する。
図１５は、本発明の第三実施形態に係る井戸削孔用ガイド４１を示す図である。図１５に示すように、井戸削孔用ガイド４１は、井戸削孔用ガイド管６と、圧送管９と、閉止手段３２とを備える。
【００７１】
以下、ソイルセメント柱列壁２内に井戸削孔用ガイド管６を設置する手順について説明する。
図１６〜図１８は、本実施形態に係る井戸削孔用ガイド４１の設置手順を示す図である。
【００７２】
図１６に示すように、井戸削孔用ガイド管６内に取り付けられた蓋３３が砂層４に到達するまで井戸削孔用ガイド管６をソイルセメント柱列壁２内に建て込む。
図１７に示すように、巻取機３６でワイヤーロープ３５を操作して蓋３３を水平な状態に回転させて井戸削孔用ガイド管６の下端面を閉じる。
次に、図１８に示すように、地上に設置された給水機８を稼動させて圧送管９内に水を圧入すると、この水が井戸削孔用ガイド管６内の下端部にソイルセメントを押し上げながら流入して貯留する。このまま井戸削孔用ガイド管６内の水が圧力値Ｐ１になるまで水を注入する。
【００７３】
そして、第一実施形態と同様に、この井戸削孔用ガイド管６内に貯留した水の圧力で井戸削孔用ガイド管６内のソイルセメントが上方に移動して外部に排出され、井戸削孔用ガイド管６内に水が充満した状態となる。
【００７４】
以上説明した本実施形態における井戸削孔用ガイド４１を設置する方法によれば、井戸削孔用ガイド管６の下端面を蓋３３で閉じ、この蓋３３で被圧地下水の流入を押さえてソイルセメントを外部に排出するので、井戸削孔用ガイド管６の下端から地下水や土砂が井戸削孔用ガイド管６内に流入しない。したがって、ボイリングを防止することが可能となる。
【００７５】
また、井戸削孔用ガイド管６内の下端部に水を注入することにより、この水の圧力が井戸削孔用ガイド管６の蓋３３を閉じる方向に作用するので井戸削孔用ガイド管６の下端面を確実に閉止することができる。
【００７６】
また、上述したすべての実施形態において、井戸削孔用ガイド管６として丸型鋼管を用いたが、丸型に限定されるものではなく四角等の角型のものを用いてもよい。
【００７７】
また、上述したすべての実施形態において、ソイルセメント柱列壁２を貫通するように井戸削孔用ガイド１を設置した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、例えば、井戸削孔用ガイド１の下面の深度が、ソイルセメント柱列壁２の下面の深度と同一になるように設置したり、ソイルセメント柱列壁２の下面よりやや浅い深度になるように設置してもよく、この場合は、井戸削孔用ガイド１内のソイルセメントをアースオーガー２２で排出した後に、ソイルセメント柱列壁２の下面部を掘削ビットを備えるロッド１３で貫通して井戸を削孔すればよい。
【００７８】
なお、上述したすべての実施形態において、ソイルセメント柱列壁２内に井戸削孔用ガイド管１を設置する場合について説明したが、壁に限定されるものではなく、例えば、杭や壁杭内に設置してもよい。
【００７９】
なお、上述したすべての実施形態において、地盤内に被圧地下水が存在する場所への適用について説明したが、これに限定されるものではなく、不圧地下水でも自噴するような場所にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の第一実施形態に係る井戸削孔用ガイドをソイルセメント柱列壁内に設置した状態を示す斜視断面図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る井戸削孔用ガイドをソイルセメント柱列壁内に設置した状態を示す縦断面図である。
【図３】本実施形態に係る井戸削孔用ガイドの断面図である。
【図４】本実施形態に係る井戸削孔用ガイドの設置手順を示す図である。
【図５】本実施形態に係る井戸削孔用ガイドの設置手順を示す図である。
【図６】本実施形態に係る井戸削孔用ガイドの設置手順を示す図である。
【図７】本実施形態に係る井戸削孔用ガイドの設置手順を示す図である。
【図８】本実施形態に係る井戸削孔用ガイドの設置手順を示す図である。
【図９】本実施形態に係る井戸削孔用ガイドの設置手順を示す図である。
【図１０】本実施形態に係る井戸削孔用ガイドの設置手順を示す図である。
【図１１】本発明の第二実施形態に係る井戸削孔用ガイドを示す図である。
【図１２】本実施形態に係る井戸削孔用ガイドの設置手順を示す図である。
【図１３】本実施形態に係る井戸削孔用ガイドの設置手順を示す図である。
【図１４】本実施形態に係る井戸削孔用ガイドの設置手順を示す図である。
【図１５】本発明の第三実施形態に係る井戸削孔用ガイドを示す図である。
【図１６】本実施形態に係る井戸削孔用ガイドの設置手順を示す図である。
【図１７】本実施形態に係る井戸削孔用ガイドの設置手順を示す図である。
【図１８】本実施形態に係る井戸削孔用ガイドの設置手順を示す図である。
【符号の説明】
【００８１】
１ 井戸削孔用ガイド ２ ソイルセメント柱列壁
３ 粘土層（不透水層） ４ 砂層（被圧帯水層）
５ 掘削予定箇所 ６ 井戸削孔用ガイド管
７ 給水口 ８ 給水機
９ 圧送管 １０ 圧力センサー
１１ 止水手段 １２ クレーン
１３ ロッド ２１ 井戸削孔用ガイド
２２ アースオーガー ３１ 井戸削孔用ガイド
３２ 閉止手段 ３３ 蓋
３４ ピン ３５ ワイヤーロープ
３６ 巻取機 ３７ 切り欠き部
４１ 井戸削孔用ガイド Ｐ１ 所定の圧力値
Ｐ２ 所定の圧力値
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管が埋設された地中構造を構築する工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、開削工法にて地盤を掘削する際、水抜き用の井戸を構築して地下水を揚水し、地下水位を低下させることが行われている。特に近年においては、ソイルセメントやＲＣ等の地中構造内に水抜き用の井戸を設ける方法が用いられている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、先端に蓋を取り付けた鋼管をソイルセメントからなる土留め壁内に挿入し、この鋼管をガイドにして該鋼管の下端から所定の深さまでの地盤を削孔して水抜き用井戸を構築する方法が開示されている。この方法は、ソイルセメントが内部に入らないように先端をプラスチック等の蓋でキャップした鋼管を未固結状態のソイルセメント内の下端まで挿入し、その後、削孔機で蓋を破砕するとともに鋼管の下端から所定の深さまで孔を削孔して水抜き用の井戸を構築するものである。
【０００４】
また、特許文献２には、複数の水抜き用井戸を構築し、これらの井戸間にソイルセメントからなる土留め壁を構築する方法が開示されている。この方法は、まず、土留め壁を構築する予定箇所にストレーナ付き鋼管を挿入し、これらのストレーナ付き鋼管の周りにソイルセメントを充填して複数の水抜き用井戸を構築し、次に、これらの井戸間の地盤を削孔してソイルセメントを充填して土留め壁を構築するとともにこの土留め壁の両端部を井戸に連結することにより水抜き用井戸を備えた土留め壁を構築するものである。
【０００５】
さらに、特許文献３には、連続地中壁を構築し、この連続地中壁内を貫通するように水抜き用井戸を構築する方法が開示されている。この方法は、まず、地盤を削孔し、この削孔した箇所にセメントミルク等を充填して連続地中壁を構築し、次に、地上からこの連続地中壁内を貫通して所定の深さまで到達する孔を削孔して水抜き用井戸を構築するものである。
【特許文献１】特開２００１−１１５４５８号公報
【特許文献２】特開平１１−８１３０１号公報
【特許文献３】特開２００２−１３８４６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、ソイルセメントは粘性が高く流動性が低いので、先端をキャップした鋼管をソイルセメント内に建て込むためには大きな荷重が必要であり、建て込み時の荷重に耐えるように鋼管の肉厚を厚くしなければならない。また、この鋼管を挿入するためには大型の杭打ち機が必要となる。したがって、材料費や設備投資費が高くなるという問題点があった。
【０００７】
また、特許文献２に記載の方法では、土留め壁を構築する際は、すでに井戸が構築されているので、井戸を破損しないように注意を払いながら作業を行わなければならず作業効率が悪くなる。さらに、井戸のソイルセメントの一部を削って井戸と土留め壁とを連結するので、この連結部分が水みちやせん断力による滑り面になる可能性があるという問題点があった。したがって、連結部に止水対策を施したり、滑り面にならないようにダボを挿入する等の対策を実施する必要があり、施工期間が長くなるという問題点があった。
【０００８】
また、特許文献３に記載の方法では、連続地中壁を貫通する孔を削孔する際に、孔が曲がってしまい連続地中壁の側面に孔が貫通する可能性があるという問題点があった。また、硬化した連続地中壁内を一般的なボーリング方法で削孔すると時間がかかるので井戸の構築工程が長くなるという問題点があった。さらに、地盤条件が悪い箇所や根切り深度が深い場合には連続地中壁の強度が高くなるので、さらに削孔にかかる時間が長くなるという問題点があった。
【０００９】
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、ボイリングを防止しつつ、井戸を構築する際に用いられる管等の埋設された地中構造を短時間で容易に構築する方法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】
【００１０】
前記目的を達成するため、本発明の地中構造の構築工法は、管が埋設された地中構造の構築工法であって、時間が経過すると硬化して前記地中構造を構成する硬化材を流動状態で地中に設け、両端が開口した筒状の管を流動状態の前記硬化材内に挿入し、前記管内の下部に液体を圧入することにより、前記管内を前記液体に置換しながら前記管内に存在する前記硬化材を上方へ押し上げて外部に排出するとともに、該硬化材が上方へ押し上げられて形成される部分に地盤から土砂や地下水等の流動体が流入することを防止することを特徴とする（第１の発明）。
【００１１】
本発明による地中構造の構築工法によれば、地中構造内に挿入した管内の下部に水や泥水等の液体を圧入し、管内を液体に置換しつつ、管内に存在する硬化材を外部に排出するので、硬化材の排出時に管の下端から地下水や土砂等の流動体が管内に流入しない。したがって、ボイリングを防止することが可能となる。
【００１２】
また、硬化材の下側に液体を圧入して上方へ押し出すので、硬化材の下端面付近は湿気を帯びているものの硬化材のほとんどの部分は乾燥した状態で地上に排出される。乾燥した状態の硬化材は、湿潤状態の硬化材を廃棄する場合に比べて、水分除去装置や排水処理装置等の設備が必要無いので設備費等のコストを削減することが可能となる。さらに、乾燥した状態の硬化材はそのまま産業廃棄物として処理することができるので廃棄の手間がかからない。
【００１３】
さらに、管の下端部に圧入した液体の圧力で硬化材を上方に移動させて排出するのでオーガー等の破砕機を使用せずに硬化材を排出することが可能となる。したがって、騒音が発生しないので都心や住宅地での施工に適用することが可能である。
【００１４】
第２の発明は、第１の発明において、前記液体を、一端が前記管の下部に設けられた給水口に接続されている圧送管を介して所定の圧力で前記管内に供給することを特徴とする。
本発明による地中構造の構築工法によれば、液体が所定の圧力で管内に供給されるので、確実に流動体の管内への流入を防止することができる。また、液体の圧力を管理することにより硬化材の飛び出しを防止し、上方にゆっくりと安全に移動させることが可能となる。また、硬化材を排出することにより小さくなる硬化材の自重の変化に対応するように圧力を管理するので給水機の効率的な運転が可能となる。
【００１５】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記管の内部から所定の深度まで孔を掘削して前記地中構造内に井戸を構築することを特徴とする。
本発明による地中構造の構築工法によれば、管が設置されているので削孔中の孔壁の崩落を防止することが可能となる。したがって、長期間、確実に地下水の水位を確認することが可能となる。
【００１６】
第４の発明は、第３の発明において、前記管は、前記管の下端部が前記地中構造の下端よりも下に突出するように埋設されることを特徴とする。
本発明による地中構造の構築工法によれば、管の内部に孔を削孔して井戸を構築した際に、管の下端が地中構造の下端部から離れているので、地中構造の下端部周辺の地下水や土砂等の流動体が管内に流入しないので、地中構造の周囲の地盤を緩めることがない。
【００１７】
第５の発明は、第１〜第４のいずれかの発明において、前記管は、前記地中構造の芯材であることを特徴とする。
本発明による地中構造の構築工法によれば、管を芯材として用いられるので地中構造の強度を向上させることができる。
【００１８】
第６の発明は、第１の発明において、前記硬化材は、ソイルセメント又はコンクリートのいずれかを含むことを特徴とする。
本発明による地中構造の構築工法によれば、ソイルセメントやコンクリートは、市場での入手性にすぐれている。
【００１９】
第７の発明は、第１〜第６のいずれかの発明において、前記地中構造は、壁、杭、壁杭のいずれかであることを特徴とする。
【００２０】
第８の発明の地中構造物は、第１〜第７のいずれかの発明の構築工法で構築されたことを特徴とする。
【００２１】
第９の発明の管状部材は、地中構造内に設置される管状部材であって、両端が開口した筒状の管と、一端が前記管の下端部に設けられた給水口に接続され、液体を前記管内に送給するための圧送管と、前記給水口に接続され、前記圧送管内の前記液体が所定の圧力よりも高くなると開いて、前記液体を前記管内へ供給可能となる止水手段とを備えることを特徴とする。
本発明による管状部材によれば、管の両端が開口して筒状なので、地中構造内に容易に建て込むことが可能となる。
また、圧送管を介して所定の圧力の液体を管内に供給することができるので管の下端から流動体が流入することを防止できる。したがって、ボイリングを防止することが可能となる。
【００２２】
第１０の発明は、第９の発明において、前記液体を前記所定の圧力で供給するための給水機と、前記給水機から供給される前記液体の圧力を測定するための圧力計とを更に備えることを特徴とする。
本発明による管状部材によれば、管内に供給される液体が所定の圧力で供給されるので、確実に流動体の流入を防止することができる。液体の圧力を管理することにより硬化材の飛び出しを防止し、上方にゆっくりと安全に移動させることが可能となる。
【００２３】
第１１の発明は、第９の発明において、前記止水手段は、逆止弁又は前記管の内側から設けられた止水栓であることを特徴とする。
本発明による管状部材によれば、逆止弁や止水栓は市場での入手性にすぐれている。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の地中構造の構築工法を用いることにより、ボイリングを防止しつつ、井戸を構築する際に用いられる管等の埋設された地中構造を短時間で容易に構築することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の井戸削孔用ガイド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地中構造であるソイルセメント柱列壁内に管状部材の井戸削孔用ガイドを設置する場合について説明するが、本発明は、ＲＣ等の地中構造にも適用することができる。ここで、本発明に係る管状部材の井戸削孔用ガイドの設置とは、井戸削孔用ガイドをソイルセメント柱列壁等に挿入し、この井戸削孔用ガイド内に流入した土砂やセメント等を除去して水や泥水等の流体で充満するまでの工程をいう。
【００２６】
図１及び図２は、それぞれ本発明の第一実施形態に係る井戸削孔用ガイド１をソイルセメント柱列壁２内に設置した状態を示す斜視断面図及び縦断面図である。
【００２７】
図１及び図２に示すように、ソイルセメント柱列壁２は、地下構造物等を構築するために開削工法にて掘削される掘削予定箇所５の周囲を取り囲むように設置されている。このソイルセメント柱列壁２の下端は地下構造物を構築する不透水層の粘土層３を貫通して被圧帯水層の砂層４の上部に到達するように設置される。
【００２８】
なお、本実施形態においては、地盤は粘土層３と砂層４とからなる場合について説明するが、これに限定されるものではなく、例えば、すべて砂層４からなる地盤であってもよい。
【００２９】
ソイルセメント柱列壁２に取り囲まれた掘削予定箇所５を掘削する際に、被圧地下水の水位を低下させるために、砂層４内の被圧地下水を排水することを目的として水抜き用の井戸が構築される。この水抜き用井戸を削孔する際に削孔方向を誘導するためのガイドとして、井戸削孔用ガイド１がソイルセメント柱列壁２内に設置されている。井戸削孔用ガイド１は、ソイルセメント柱列壁２内を深度方向に貫通するように設置される。
【００３０】
図３は、本実施形態に係る井戸削孔用ガイド１の断面図である。図３に示すように、井戸削孔用ガイド１は、筒状の井戸削孔用ガイド管６と、井戸削孔用ガイド管６内に水や泥水等の液体を送給するための圧送管９とを備える。
【００３１】
井戸削孔用ガイド管６は、両端が開口した中空管で、長手方向が水抜き用井戸の削孔方向と略同一になるように設置されている。
【００３２】
圧送管９は、その下端が井戸削孔用ガイド管６の下端部に設けられた給水口７に接続され、上端が給水ポンプ等の給水機８に接続されている。また、圧送管９は、井戸削孔用ガイド管６の外周面に沿って溶接にて接合されており、地上には水圧を測定するための圧力センサー１０が設けられている。圧力センサー１０による測定値は、地上のモニター等（図示しない）でモニタリングできるようになっている。圧送管９内に供給する水の圧力は、圧力センサー１０による測定値をモニタリングしつつ、給水機８にて調整する。本実施形態においては、井戸削孔用ガイド管６及び圧送管９は、丸型鋼管を用いた。なお、井戸削孔用ガイド管６及び圧送管９は、鋼管に限定されるものではなく、ソイルセメント柱列壁２内に建て込む際に破損しない強度を有するものであればよく、例えば、強化プラスチック等からなる筒状の管を用いてもよい。
【００３３】
井戸削孔用ガイド管６の給水口７には、圧送管９内の水の圧力が所定の値以上になると開いて圧送管９内の水を井戸削孔用ガイド管６内に供給可能にする止水手段１１が接続されている。本実施形態においては、止水手段１１として、ゴムやプラスチックからなる止水栓を用いた。止水栓は、凸型の形状を有し、その突起部が給水口７を井戸削孔用ガイド管６内から閉止するように装着されており、圧送管９内に水を圧入すると、止水栓が水圧により井戸削孔用ガイド管６内に脱落して圧送管９と井戸削孔用ガイド管６とが連通し、水が井戸削孔用ガイド管６内に供給される。
【００３４】
なお、止水手段１１は、止水栓に限定されるものではなく、逆止弁を用いてもよい。
【００３５】
次に、ソイルセメント柱列壁２内に井戸削孔用ガイド１を設置する手順について説明する。
図４〜図１０は、本実施形態に係る井戸削孔用ガイド１の設置手順を示す図である。
【００３６】
図４に示すように、地上に設置されたクレーン１２で井戸削孔用ガイド１を流動状態のソイルセメント柱列壁２内に建て込む。
図５に示すように、井戸削孔用ガイド１の建て込みは、井戸削孔用ガイド管６の下端部がソイルセメント柱列壁２を貫通して砂層４に到達するまで行う。給水口７を止水栓でキャップしているので井戸削孔用ガイド管６の建て込み時にソイルセメントが圧送管９内に流入することはない。
【００３７】
図６に示すように、ソイルセメントが固化し始めた半固結状態のときに、地上に設置された給水ポンプ等の給水機８を稼動させて圧送管９内に水を圧入する。圧送管９内に水が圧入されると給水口７の止水栓が水の注入圧によって井戸削孔用ガイド管６内に脱落し、水が井戸削孔用ガイド管６内の下端部にソイルセメントを押し上げながら流入して貯留する。このまま井戸削孔用ガイド管６内の水が圧力値Ｐ１（後述する）になるまで水を注入する。
この井戸削孔用ガイド管６内に貯留した水の圧力（圧力値Ｐ１）で井戸削孔用ガイド管６内の半固結状態のソイルセメントを上方に移動させて外部に排出する。
【００３８】
以下に、井戸削孔用ガイド管６内のソイルセメントを上方に移動させるために必要な水の圧力値Ｐ１の算出方法について説明する。
【００３９】
図７に示すように、井戸削孔用ガイド管６の下端部に貯留している水のソイルセメントの下端面に作用する荷重Ｆｗは（１）式となる。
Ｆｗ＝Ｐ×π×ｒ２ ・・・（１）
ここで、Ｐ：水圧、ｒ：井戸削孔用ガイド管６の内周面の半径である。
【００４０】
また、井戸削孔用ガイド管６内のソイルセメントの重量Ｆｓは（２）式となる。
Ｆｓ＝γｔ×Ｚ×π×ｒ２ ・・・（２）
ここで、γｔ：ソイルセメント単位体積重量、Ｚ：ソイルセメント被り厚である。
【００４１】
また、ソイルセメントが井戸削孔用ガイド管６内を上方に移動する際に生じる摩擦力Ｆｍは（３）式となる。
Ｆｍ＝２×π×ｒ×Ｚ×ｆ ・・・（３）
ここで、ｆ：井戸削孔鋼管周面摩擦力である。
【００４２】
井戸削孔用ガイド管６内のソイルセメントを上方に移動させて外部に排出するためには、次の（４）式を満たす必要がある。
Ｆｗ＞Ｆｓ＋Ｆｍ ・・・（４）
そこで、この（４）式に（１）式〜（３）式をそれぞれ代入すると（５）式となる。
Ｐ×π×ｒ２ ＞ γｔ×Ｚ×π×ｒ２ ＋２×π×ｒ×Ｚ×ｆ ・・・（５）
この（５）式を変形すると（６）式となる。
Ｐ＞γｔ×Ｚ ＋Ｚ×ｆ／ｒ ・・・（６）
つまり、（６）式に示すように、井戸削孔用ガイド管６内のソイルセメントを上方に移動させて外部に排出するためには、井戸削孔用ガイド管６内に貯留した水の圧力Ｐが、ソイルセメントの自重による圧力（＝γｔ×Ｚ）とソイルセメントの摩擦力（＝Ｚ×ｆ／ｒ）との合算値よりも大きくならなければならない。
【００４３】
また、ソイルセメントを上方に移動させるとともに、ボイリングを防止するためには、次の（７）式を満たす必要がある。
Ｐ＞Ｗｐ ・・・・（７）
ここで、Ｗｐ：被圧地下水の水圧であり、地質調査等により予め測定された値を用いる。
【００４４】
このように、井戸削孔用ガイド管６内に貯留する水の圧力Ｐは、（６）式を満たし、かつ、（７）式を満たす必要がある。そこで、井戸削孔用ガイド管６内の水の圧力を、ソイルセメントの自重による圧力（＝γｔ×Ｚ）とソイルセメントの摩擦力（＝Ｚ×ｆ／ｒ）との合算値よりも所定圧だけ大きい値の圧力値Ｐ１に調整する。これにより、ソイルセメントは上方に移動してソイルセメントの上部から順次地上に排出される。このとき、図８に示すように、この排出されたソイルセメントと同体積分の水が井戸削孔用ガイド管６内に注入される。なお、上記所定圧は、現場条件、例えば、給水機８の圧力保持性能等に応じて適宜決定する。
【００４５】
ソイルセメントが順次排出されるとソイルセメントの自重が徐々に小さくなるので、圧力値Ｐ１を一定値のままで保持すると、圧力値Ｐ１とソイルセメントの自重による圧力にソイルセメントの摩擦力を加算した値との圧力差が徐々に大きくなり、ソイルセメントが地上に飛び出す可能性がある。そこで、排出したソイルセメントの体積から井戸削孔用ガイド管６内に残存しているソイルセメントの体積（ここでは、厚さＺ）を推定して、圧力値Ｐ１を徐々に小さくしてソイルセメントの飛び出しを防止しつつ、ソイルセメントを排出する。ただし、圧力値Ｐ１が被圧地下水の水圧Ｗｐよりも小さくならないようにする。
【００４６】
そして、最終的に図９に示すように、井戸削孔用ガイド管６内のソイルセメントをすべて排出し、井戸削孔用ガイド管６内に水が充満した状態となる。
【００４７】
最後に、図１０に示すように、井戸削孔用ガイド管６内に掘削ビットを備えるロッド１３を挿入し、この井戸削孔用ガイド管６を削孔時のガイドにして砂層４まで孔を削孔し、井戸を構築する。
【００４８】
以上説明した本実施形態における井戸削孔用ガイド１によれば、井戸削孔用ガイド管６は、両端が開口した筒状の中空管なので、ソイルセメント柱列壁２内に容易に建て込むことができる。
【００４９】
また、井戸削孔用ガイド管６の給水口７に止水栓を備えることにより、井戸削孔用ガイド管６及び圧送管９をソイルセメント柱列壁２内に建て込む際の土砂やセメントミルク等の圧送管９内への流入を防止できる。そして、水を圧入すると止水栓が給水口７を開放するので、容易に給水口７を開放することが可能となる。
【００５０】
さらに、圧送管９を備えるので、井戸削孔用ガイド管６内の下端部に水を供給することができる。また、井戸削孔用ガイド管６内の下端部に水を圧入して、その水の圧力で被圧地下水の流入を押さえるとともに、井戸削孔用ガイド管６内に存在するソイルセメントを上方へ押し上げて外部に排出しつつ、井戸削孔用ガイド管６内をこの水で置換するので、ソイルセメントの排出時に、井戸削孔用ガイド管６の下端から地下水や土砂が井戸削孔用ガイド管６内に流入しない。したがって、ボイリングを防止することができる。
【００５１】
また、井戸削孔用ガイド管６の下端部に圧入した水の圧力でソイルセメントを上方へ移動させて排出するのでアースオーガー等の破砕機を使用せずにソイルセメントを排出することができる。したがって、騒音が発生しないので都心や住宅地での施工に適用することが可能である。
【００５２】
さらに、ソイルセメントの自重による荷重と井戸削孔用ガイド管６の内周面の摩擦力との和よりもやや大きくなるように水の圧力値Ｐ１を管理することによりソイルセメントの飛び出しを防止し、上方にゆっくりと安全に移動させることができる。また、ソイルセメントを排出して小さくなるソイルセメントの自重の変化に対応するように水の圧力値Ｐ１を管理することにより、給水機８の効率的な運転ができる。
【００５３】
また、井戸削孔用ガイド管６内のソイルセメントの下側に水を注入するので、ソイルセメントは乾燥した状態で地上に排出される。乾燥した状態のソイルセメントは、湿潤状態のソイルセメントを廃棄する場合に比べて、水分除去装置や排水処理装置等の設備が必要無いので設備費等のコストを削減することができる。さらに、乾燥した状態のソイルセメントはそのまま産業廃棄物として処理することができるので廃棄の手間がかからない。
【００５４】
そして、上述した方法により構築された井戸は、井戸削孔用ガイド１が設置されているので孔壁の崩落を防止することができる。したがって、長期間、確実に地下水の水位を確認することが可能となる。
【００５５】
次に、本発明の第二実施形態について説明する。以下の説明において、上記の実施形態に対応する部分には同一の符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。
【００５６】
図１１（ａ）〜図１１（ｃ）は、本発明の第二実施形態に係る井戸削孔用ガイド３１を示す図である。
【００５７】
図１１（ａ）〜図１１（ｃ）に示すように、井戸削孔用ガイド３１は、井戸削孔用ガイド管６と、井戸削孔用ガイド管６の下端面を閉止するための閉止手段３２とを備える。
【００５８】
閉止手段３２は、井戸削孔用ガイド管６の下端面を閉じる蓋３３と、この蓋３３を閉止する閉止装置とから構成される。
蓋３３は、井戸削孔用ガイド管６の内径と同じ長さの直径を有する円板形状の板材で、直径方向の両端に円柱形状のピン３４が取り付けられている。
【００５９】
井戸削孔用ガイド管６の下端部には、蓋３３のピン３４を係合するための切り欠き部３７が形成されている。ピン３４が切り欠き部３７に係合するように組み付けると、蓋３３がこのピン３４の軸方向（つまり、蓋３３の直径方向）を中心にして回転可能に井戸削孔用ガイド管６の下端に取り付けられる。
【００６０】
閉止装置は、蓋３３の一部に取り付けられたワイヤーロープ３５と、地上に設置され、このワイヤーロープ３５を巻取るための巻取機（図１２）とから構成されており、巻取機でワイヤーロープ３５を操作することにより蓋３３を回転させることができる。ワイヤーロープ３５は井戸削孔用ガイド管６の下端から上端まで外周面に沿って配設されている。
【００６１】
以下、ソイルセメント柱列壁２内に井戸削孔用ガイド３１を設置する手順について説明する。
図１２〜図１４は、本実施形態に係る井戸削孔用ガイド３１の設置手順を示す図である。
【００６２】
図１２に示すように、井戸削孔用ガイド管６を蓋３３が取り付けられた側の端部が下になるように未固結状態のソイルセメント柱列壁２内に建て込む。
このとき、ソイルセメントに建て込む際の抵抗を減らすために、地上に設置された巻取機３６でワイヤーロープ３５を操作して蓋３３を鉛直にした状態に保っておく。このため、建て込み時には井戸削孔用ガイド管６の下端は開口しており、ソイルセメントが井戸削孔用ガイド管６内に流入する。建て込みは、この井戸削孔用ガイド管６内に取り付けられた蓋３３がソイルセメント柱列壁２を貫通して砂層４に到達するまで行う。
【００６３】
そして、図１３に示すように、巻取機３６でワイヤーロープ３５を操作して蓋３３を水平な状態に回転させて井戸削孔用ガイド管６の下端面を閉じる。被圧地下水の水圧Ｗｐ等により蓋３３が回転して下端面が開口しないようにワイヤーロープ３５に張力をかけた状態で固定する。
【００６４】
次に、図１４に示すように、井戸削孔用ガイド管６の上端側の開口からアースオーガー２２を挿入してソイルセメントを破砕して、地上へ排出する。そして、井戸削孔用ガイド管６内のソイルセメントをすべて排出した後に井戸削孔用ガイド管６内に水を注入して水で充満する。
【００６５】
最後に、第一実施形態と同様に、井戸削孔用ガイド管６内に掘削ビットを備えるロッド１３を挿入し、この井戸削孔用ガイド管６を削孔時のガイドにして蓋３３を破砕しつつ、砂層４まで孔を削孔し、井戸を構築する。
【００６６】
以上説明した本実施形態における井戸削孔用ガイド３１によれば、蓋３３はピン３４を中心に回転するので、井戸削孔用ガイド６管の下端面を開閉することができる。したがって、井戸削孔用ガイド管６の下端を開口した状態でソイルセメント柱列壁２内に建て込むことができる。また、この蓋３３を回転させるためのワイヤーロープ３５を備えているので、井戸削孔用ガイド３１をソイルセメント柱列壁２内に挿入した後に、巻取機３６でワイヤーロープ３５を操作することにより、井戸削孔用ガイド管６内の下端面を蓋３３で閉止することができる。
【００６７】
さらに、井戸削孔用ガイド管６の下端面を蓋３３で閉じ、この蓋３３で被圧地下水の流入を押さえてソイルセメントを外部に排出するので、井戸削孔用ガイド管６の下端から地下水や土砂が井戸削孔用ガイド管６内に流入しない。したがって、ボイリングを防止することが可能となる。
【００６８】
また、井戸削孔用ガイド管６の上端側の開口からアースオーガー２２を挿入して、ソイルセメントを破砕して排出するので、短時間でソイルセメントを排出して井戸削孔用ガイド管６内を水で置換することができる。
【００６９】
さらに、ソイルセメントを乾燥した状態で地上に排出することができる。したがって、湿潤状態のソイルセメントを廃棄する場合に比べて、水分除去装置や排水処理装置等の設備が必要無いので設備費等のコストを削減することが可能となる。
【００７０】
次に、本発明の第三実施形態について説明する。
図１５は、本発明の第三実施形態に係る井戸削孔用ガイド４１を示す図である。図１５に示すように、井戸削孔用ガイド４１は、井戸削孔用ガイド管６と、圧送管９と、閉止手段３２とを備える。
【００７１】
以下、ソイルセメント柱列壁２内に井戸削孔用ガイド管６を設置する手順について説明する。
図１６〜図１８は、本実施形態に係る井戸削孔用ガイド４１の設置手順を示す図である。
【００７２】
図１６に示すように、井戸削孔用ガイド管６内に取り付けられた蓋３３が砂層４に到達するまで井戸削孔用ガイド管６をソイルセメント柱列壁２内に建て込む。
図１７に示すように、巻取機３６でワイヤーロープ３５を操作して蓋３３を水平な状態に回転させて井戸削孔用ガイド管６の下端面を閉じる。
次に、図１８に示すように、地上に設置された給水機８を稼動させて圧送管９内に水を圧入すると、この水が井戸削孔用ガイド管６内の下端部にソイルセメントを押し上げながら流入して貯留する。このまま井戸削孔用ガイド管６内の水が圧力値Ｐ１になるまで水を注入する。
【００７３】
そして、第一実施形態と同様に、この井戸削孔用ガイド管６内に貯留した水の圧力で井戸削孔用ガイド管６内のソイルセメントが上方に移動して外部に排出され、井戸削孔用ガイド管６内に水が充満した状態となる。
【００７４】
以上説明した本実施形態における井戸削孔用ガイド４１を設置する方法によれば、井戸削孔用ガイド管６の下端面を蓋３３で閉じ、この蓋３３で被圧地下水の流入を押さえてソイルセメントを外部に排出するので、井戸削孔用ガイド管６の下端から地下水や土砂が井戸削孔用ガイド管６内に流入しない。したがって、ボイリングを防止することが可能となる。
【００７５】
また、井戸削孔用ガイド管６内の下端部に水を注入することにより、この水の圧力が井戸削孔用ガイド管６の蓋３３を閉じる方向に作用するので井戸削孔用ガイド管６の下端面を確実に閉止することができる。
【００７６】
また、上述したすべての実施形態において、井戸削孔用ガイド管６として丸型鋼管を用いたが、丸型に限定されるものではなく四角等の角型のものを用いてもよい。
【００７７】
また、上述したすべての実施形態において、ソイルセメント柱列壁２を貫通するように井戸削孔用ガイド１を設置した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、例えば、井戸削孔用ガイド１の下面の深度が、ソイルセメント柱列壁２の下面の深度と同一になるように設置したり、ソイルセメント柱列壁２の下面よりやや浅い深度になるように設置してもよく、この場合は、井戸削孔用ガイド１内のソイルセメントをアースオーガー２２で排出した後に、ソイルセメント柱列壁２の下面部を掘削ビットを備えるロッド１３で貫通して井戸を削孔すればよい。
【００７８】
なお、上述したすべての実施形態において、ソイルセメント柱列壁２内に井戸削孔用ガイド管１を設置する場合について説明したが、壁に限定されるものではなく、例えば、杭や壁杭内に設置してもよい。
【００７９】
なお、上述したすべての実施形態において、地盤内に被圧地下水が存在する場所への適用について説明したが、これに限定されるものではなく、不圧地下水でも自噴するような場所にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の第一実施形態に係る井戸削孔用ガイドをソイルセメント柱列壁内に設置した状態を示す斜視断面図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る井戸削孔用ガイドをソイルセメント柱列壁内に設置した状態を示す縦断面図である。
【図３】本実施形態に係る井戸削孔用ガイドの断面図である。
【図４】本実施形態に係る井戸削孔用ガイドの設置手順を示す図である。
【図５】本実施形態に係る井戸削孔用ガイドの設置手順を示す図である。
【図６】本実施形態に係る井戸削孔用ガイドの設置手順を示す図である。
【図７】本実施形態に係る井戸削孔用ガイドの設置手順を示す図である。
【図８】本実施形態に係る井戸削孔用ガイドの設置手順を示す図である。
【図９】本実施形態に係る井戸削孔用ガイドの設置手順を示す図である。
【図１０】本実施形態に係る井戸削孔用ガイドの設置手順を示す図である。
【図１１】本発明の第二実施形態に係る井戸削孔用ガイドを示す図である。
【図１２】本実施形態に係る井戸削孔用ガイドの設置手順を示す図である。
【図１３】本実施形態に係る井戸削孔用ガイドの設置手順を示す図である。
【図１４】本実施形態に係る井戸削孔用ガイドの設置手順を示す図である。
【図１５】本発明の第三実施形態に係る井戸削孔用ガイドを示す図である。
【図１６】本実施形態に係る井戸削孔用ガイドの設置手順を示す図である。
【図１７】本実施形態に係る井戸削孔用ガイドの設置手順を示す図である。
【図１８】本実施形態に係る井戸削孔用ガイドの設置手順を示す図である。
【符号の説明】
【００８１】
１ 井戸削孔用ガイド ２ ソイルセメント柱列壁
３ 粘土層（不透水層） ４ 砂層（被圧帯水層）
５ 掘削予定箇所 ６ 井戸削孔用ガイド管
７ 給水口 ８ 給水機
９ 圧送管 １０ 圧力センサー
１１ 止水手段 １２ クレーン
１３ ロッド ２１ 井戸削孔用ガイド
２２ アースオーガー ３１ 井戸削孔用ガイド
３２ 閉止手段 ３３ 蓋
３４ ピン ３５ ワイヤーロープ
３６ 巻取機 ３７ 切り欠き部
４１ 井戸削孔用ガイド Ｐ１ 所定の圧力値
Ｐ２ 所定の圧力値
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管が埋設された地中構造の構築工法であって、
時間が経過すると硬化して前記地中構造を構成する硬化材を流動状態で地中に設け、
両端が開口した筒状の管を流動状態の前記硬化材内に挿入し、
前記管内の下部に液体を圧入することにより、前記管内を前記液体に置換しながら前記管内に存在する前記硬化材を上方へ押し上げて外部に排出するとともに、該硬化材が上方へ押し上げられて形成される部分に地盤から土砂や地下水等の流動体が流入することを防止することを特徴とする地中構造の構築工法。
【請求項２】
前記液体を、一端が前記管の下部に設けられた給水口に接続されている圧送管を介して所定の圧力で前記管内に供給することを特徴とする請求項１に記載の地中構造の構築工法。
【請求項３】
前記管の内部から所定の深度まで孔を掘削して前記地中構造内に井戸を構築することを特徴とする請求項１又は２に記載の地中構造の構築工法。
【請求項４】
前記管は、前記管の下端部が前記地中構造の下端よりも下に突出するように埋設されることを特徴とする請求項３に記載の地中構造の構築工法。
【請求項５】
前記管は、前記地中構造の芯材であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の地中構造の構築工法。
【請求項６】
前記硬化材は、ソイルセメント又はコンクリートのいずれかを含むことを特徴とする請求項１に記載の地中構造の構築工法。
【請求項７】
前記地中構造は、壁、杭、壁杭のいずれかであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の地中構造の構築工法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかの構築工法で構築されたことを特徴とする地中構造物。
【請求項９】
地中構造内に設置される管状部材であって、
両端が開口した筒状の管と、
一端が前記管の下端部に設けられた給水口に接続され、液体を前記管内に送給するための圧送管と、
前記給水口に接続され、前記圧送管内の前記液体が所定の圧力よりも高くなると開いて、前記液体を前記管内へ供給可能となる止水手段とを備えることを特徴とする管状部材。
【請求項１０】
前記液体を前記所定の圧力で供給するための給水機と、
前記給水機から供給される前記液体の圧力を測定するための圧力計とを更に備えることを特徴とする請求項９に記載の管状部材。
【請求項１１】
前記止水手段は、逆止弁又は前記管の内側から設けられた止水栓であることを特徴とする請求項９に記載の管状部材。
【請求項１】
管が埋設された地中構造の構築工法であって、
時間が経過すると硬化して前記地中構造を構成する硬化材を流動状態で地中に設け、
両端が開口した筒状の管を流動状態の前記硬化材内に挿入し、
前記管内の下部に液体を圧入することにより、前記管内を前記液体に置換しながら前記管内に存在する前記硬化材を上方へ押し上げて外部に排出するとともに、該硬化材が上方へ押し上げられて形成される部分に地盤から土砂や地下水等の流動体が流入することを防止することを特徴とする地中構造の構築工法。
【請求項２】
前記液体を、一端が前記管の下部に設けられた給水口に接続されている圧送管を介して所定の圧力で前記管内に供給することを特徴とする請求項１に記載の地中構造の構築工法。
【請求項３】
前記管の内部から所定の深度まで孔を掘削して前記地中構造内に井戸を構築することを特徴とする請求項１又は２に記載の地中構造の構築工法。
【請求項４】
前記管は、前記管の下端部が前記地中構造の下端よりも下に突出するように埋設されることを特徴とする請求項３に記載の地中構造の構築工法。
【請求項５】
前記管は、前記地中構造の芯材であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の地中構造の構築工法。
【請求項６】
前記硬化材は、ソイルセメント又はコンクリートのいずれかを含むことを特徴とする請求項１に記載の地中構造の構築工法。
【請求項７】
前記地中構造は、壁、杭、壁杭のいずれかであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の地中構造の構築工法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかの構築工法で構築されたことを特徴とする地中構造物。
【請求項９】
地中構造内に設置される管状部材であって、
両端が開口した筒状の管と、
一端が前記管の下端部に設けられた給水口に接続され、液体を前記管内に送給するための圧送管と、
前記給水口に接続され、前記圧送管内の前記液体が所定の圧力よりも高くなると開いて、前記液体を前記管内へ供給可能となる止水手段とを備えることを特徴とする管状部材。
【請求項１０】
前記液体を前記所定の圧力で供給するための給水機と、
前記給水機から供給される前記液体の圧力を測定するための圧力計とを更に備えることを特徴とする請求項９に記載の管状部材。
【請求項１１】
前記止水手段は、逆止弁又は前記管の内側から設けられた止水栓であることを特徴とする請求項９に記載の管状部材。
【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１８】
【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１８】
【公開番号】特開２００８−２２３４３５（Ｐ２００８−２２３４３５Ａ）
【公開日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−６７５５５（Ｐ２００７−６７５５５）
【出願日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【Ｆターム（参考）】
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