既設地下構造物の撤去方法
【課題】大規模又は特殊な機器類の設置を必要とせず、安価な材料及び設備によって、少ない施工用地で複雑な施工管理を伴わずに、安定的挙動の下で撤去対象の地下構造物を解体・撤去できる既設地下構造物の撤去方法を提供する。
【解決手段】地下構造物２ａと地盤との間に周摩擦低減層１０ａを形成した後、穿孔機７ｄを使用して底盤２ｃと地盤との間に自硬性流体１２ａを圧入して、厚さがＨＱの固化層１２ｂを形成すると共に、地下構造物２ａを上方に押動させる。その後、自硬性流体１２ａを硬化させて地下構造物２ａの姿勢及び挙動を安定化し、地下構造物２ａが押動した量（リフト量）ＨＬに応じて、地下構造物２ａの上部を地上から解体する。そして、この工程を複数回繰り返して行い、地下構造物２ａを上部から順次解体撤去する。
【解決手段】地下構造物２ａと地盤との間に周摩擦低減層１０ａを形成した後、穿孔機７ｄを使用して底盤２ｃと地盤との間に自硬性流体１２ａを圧入して、厚さがＨＱの固化層１２ｂを形成すると共に、地下構造物２ａを上方に押動させる。その後、自硬性流体１２ａを硬化させて地下構造物２ａの姿勢及び挙動を安定化し、地下構造物２ａが押動した量（リフト量）ＨＬに応じて、地下構造物２ａの上部を地上から解体する。そして、この工程を複数回繰り返して行い、地下構造物２ａを上部から順次解体撤去する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地下に存在する構造物を押し上げて撤去する既設地下構造物の撤去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基礎構造物及び容器構造物等の地中に設置されている地下構造物の解体・撤去工事は、地上に存在する構造物の工事に比べて、費用及び時間共にかかるという問題点がある。また、このような地下構造物の解体・撤去工事は、作業空間の自由度が制限されるため、施工性が極めて悪いという問題点もある。
【０００３】
図１０（Ａ）〜（Ｃ）は従来の地下構造物の撤去方法の代表例を示す断面図である。従来、既設地下構造物の撤去方法としては、地上から構造物を引き抜く方法がある。この技術は、構造物の規模が小さく、容易に引き抜くことができる杭等の柱状基礎には適用可能であるが、空間を利用する目的で建設された容器構造物及び橋梁等の大荷重の構造物を支持するために建設された基礎構造物は、必然的に構造物規模が大型化するため、地上から引き抜く方法での撤去は困難を極める。
【０００４】
そこで、このような大型の地下構造物は、現行では、図１０（Ａ）〜（Ｃ）に示すような方法によって撤去作業が行われている。図１０（Ａ）に示す方法は、撤去を目的とする地下構造物２ａの周囲の地盤面が法面１ｃとなるように、地下構造物２ａの周域を地表面１ａから法面掘削し、地下構造物２ａの側壁２ｂを完全に露出させ、掘削面１ｂ上に地下構造物の底盤２ｃが配置された状態にして解体及び撤去を行い、更に地下構造物２ａを撤去した後、掘削土を埋め戻す方法である。
【０００５】
また、図１０（Ｂ）に示す方法は、地下構造物２ａを囲繞するように鋼矢板３等で土留め壁を仮設し、この鋼矢板３と地下構造物２ａの側壁２ｂとの間を掘削することにより地下構造物２ａを露出させて、地下構造物２ａを解体及び撤去する方法である。更に、図１０（Ｃ）に示す方法は、図１０（Ｂ）における解体工程を発破及び膨張剤等を用いて化学的に処理することにより、作業の効率化を狙うものである。例えば、発破により解体する場合は、地下構造物２ａを囲繞するように鋼矢板３を仮設すると共に、地下構造物２ａの側壁２ｂ及び底盤２ｃに破砕剤４を埋め込み、この破砕剤４により地下構造物２ａを解体する。このような方法では、掘削工程が不要となるため、作業効率を向上させることができる。このような方法では、特に大型の構造物では解体工程を時短化できるため、作業効率の向上に繋がる。
【０００６】
一方、従来、小規模の基礎杭等を撤去する方法として、基礎杭の外周に杭長にわたって二重構造のケーシングを建て込み、このケーシングの内側管と基礎杭とを一緒に引き抜く方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。また、基礎杭の周囲にその底盤よりも深い位置にまでケーシングを建て込んだ後、基礎杭に形成された削孔の上端部から下端部に向けて高圧水を注入し、この高圧水により生じる浮力により基礎杭を浮かせて引き抜く方法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。更に、地中から基礎杭を持ち上げる方法としては、水を利用する方法以外に、基礎杭の下方に膨張可能な袋体を設置し、この袋体内に固結材を圧入する方法も提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−６４６８０号公報
【特許文献２】特開２００４−１３１９２３号公報
【特許文献３】特開平９−１５８２３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図９（Ａ）に示す撤去方法には、広大な施工用地が必要となるとなること、また、他の地中埋設物に対する影響が大きいこと等から、市街地において適用することが難しいという問題点がある。また、図９（Ｂ）に示す撤去方法には、土留め壁の施工規模が大きくなることから、支保工等を含む仮設資材費の負担が大きいという問題点がある。更に、図９（Ｃ）に示す撤去方法には、土留め壁が必要になること、爆圧による周辺の他の地中埋設物への影響を観測する必要があること、及び発生する粉塵等について環境対策を講じる必要があること等の問題点がある。
【０００９】
そこで、大型の地下構造物を解体及び撤去する方法にも、小規模の基礎杭等と同様に、地上から引き抜く方法の適用が期待されるが、大型の地下構造物を地上から引き抜くためには、地上設備として必要となる作業用機械の機体寸法の大型化が容易に想像される点、これら機械の設置にあたって予め相応の基礎工事が必要となる点、及び費用増加が必至となる点等をはじめとして現実的に解決困難な課題が多い。
【００１０】
例えば、前述の特許文献１〜３に記載の方法を比較的大きな構造物に適用することは、引き抜き用のジャッキの能力及び本数、巨大化するケーシング、並びにこれら仮設機器類の設置に要する労力等を考え併せると現実性に乏しく、また撤去工事のような特に工費圧縮が要求される工種については相応しないものとなる。
【００１１】
本発明は上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、大規模又は特殊な機器類の設置を必要とせず、安価な材料及び設備によって、少ない施工用地で複雑な施工管理を伴わずに、安定的挙動の下で撤去対象の地下構造物を解体・撤去できる既設地下構造物の撤去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】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は次のように構成される。
【００１３】
本発明に係る既設地下構造物の撤去方法は、既設地下構造物の底盤とこの既設地下構造物の下方に位置する地盤との間に自硬性流体を圧入して、前記既設地下構造物を上方に押動させる工程と、前記自硬性流体を硬化させて、前記既設地下構造物の姿勢及び挙動を安定化する工程と、前記既設地下構造物の押動量に応じて、前記既設地下構造物の上部を地上から解体する工程とを有することを特徴とする。
【００１４】
この既設地下構造物の撤去方法では、前記自硬性流体の圧入量を調節することにより前記既設地下構造物の押動量を制御し、前記既設地下構造物を押動させる工程、前記既設地下構造物を安定化する工程及び前記既設地下構造物を解体する工程を、この順に繰り返し行って、前記既設地下構造物を複数回に分けて解体することができる。
【００１５】
また、前記既設地下構造物を押動させる工程の前に、前記既設地下構造物と地盤との間に、これらの間に生じる摩擦抵抗を低減する周面摩擦低減材を注入してもよい。
【００１６】
更に、前記周面摩擦低減材を注入する前に、前記既設地下構造物の側壁と地盤との間に水を注入し、前記側壁の外面と地盤面との間に生じる摩擦抵抗を一時的に低減することもできる。その際、前記既設地下構造物の底盤と地盤との間にも水を注入し、前記底盤の外面と地盤面との間に生じる摩擦抵抗を一時的に低減してもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、地下構造物の下方に自硬性流体を注入することにより地下構造物を上方に押動させ、自硬性流体が硬化した後で地下構造物の上部を解体撤去するため、大規模又は特殊な機器類の設置が不要となり、安価な材料及び設備により、少ない施工用地で複雑な施工管理を伴わずに、安定的挙動の下で撤去対象の地下構造物を解体・撤去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態として、比較的規模が大きい地下構造物を解体・撤去する場合を例にして、図面を参照しながら説明する。図１は本実施形態の既設地下構造物の撤去方法を示すフローチャート図である。図１に示すように、本実施形態の既設地下構造物の撤去方法においては、先ず、準備段階として、地下構造物に中空部（以下、中升という。）が形成され、その内部に荷重水が貯められている場合は、この荷重水を排水し（ステップＳ１）、更に、地下構造物の外面と地盤面との間に生じる摩擦を一時的に低減させる（ステップＳ２）。次に、地下構造物の底盤を穿孔し、摩擦低減材及び自硬性流体を注入するための注入管を建て込む（ステップＳ３）。そして、この注入管から地下構造物の外面と地盤面との間に摩擦低減材を注入した後（ステップＳ４）、注入管から地下構造物の下方に自硬性流体を圧入し、その注入圧力により地下構造物を上方に押し上げる（ステップＳ５）。次に、注入した自硬性流体が硬化した後、地下構造物の地上まで押し上げられた部分を解体する（ステップＳ６）。引き続き、ステップＳ５の自硬性流体圧入工程及びステップＳ６の解体工程を繰り返し施工し（ステップＳ７）、地下構造物の全ての解体・撤去が終了した後、整地する（ステップＳ８）。以下、上述した各工程について詳細に説明する。
【００１９】
ステップＳ１：中升排水（準備）
図２は本発明の実施形態の既設地下構造物の撤去方法における中升排水工程（ステップＳ１）を示す断面図である。図２に示すように、地下構造物２ａは、地下室のような容器を目的として築造された場合はもちろん、基礎として構築されたものであっても、規模がある程度大きくなると、その内部は中実ではなく中升２ｄが形成される。この中升２ｄは、地下構造物２ａが容器の場合には当然ながら空洞であるが、地下構造物２ａが基礎として利用されていた場合には、その内部に地下水５ｂの水位と同レベルまで荷重水５ａが注水される設計となる構造が多い。そこで、本実施形態の既設地下構造物の撤去方法においては、撤去の準備工程として、地表面１ａ上に設置された排水ポンプ６ａと、この排水ポンプ６ａに連結された排水配管６ｂによって、中升２ｄ内に貯溜されている荷重水５ａを排水処理する。これにより、以降の工程において中升２ｄの内部からの作業が可能となると共に、地下構造物２ａの全体重量を軽減することができる。
【００２０】
ステップＳ２：周面摩擦低減（準備）
図３は本発明の実施形態の既設地下構造物の撤去方法における周面摩擦低減工程（ステップＳ２）を示す断面図である。図３に示すように、この周面摩擦低減工程においては、地下構造物２ａにおける地盤面と接触する周面の摩擦力を一旦低減させて、ステップＳ４において摩擦低減材を注入するための準備を整える。
【００２１】
具体的には、地表面１ａ上に水７ｇが入れられた貯水タンク７ｅを設置し、この貯水タンク７ｅにバルブ８を介して導水配管７ｆの一方の端部を連結する。更に、導水配管７ｆの他方の端部には、高圧の発生を可能とする注入ポンプ７ａを介して、先端にジェットノズル７ｃが取り付けられた注入配管７ｂを連結する。そして、バルブ８を開放し、注入ポンプ７ａによって貯水タンク７ｅ内の水７ｇを汲み上げ、導水配管７ｆ及び注入配管７ｂを経由して、水７ｇをジェットノズル７ｃから地下構造物２ａの側壁２ｂの全外面又はその一部の必要な面積に対して噴射する。これにより、側壁２ｂの外面と地盤面との周面摩擦を一時的に低減させることができる。
【００２２】
また、地盤と地下構造物２ａとの付着力が極めて大きい場合、又は地下構造物２ａの構築深度が大きいために地上からの作業が非効率的であるか若しくは困難である場合は、例えば、地下構造物２ａの中升２ｄ内に穿孔機７ｄを設置し、この穿孔機７ｄを注入機として使用して、地下構造物２ａの内部から地盤に向けて水を噴射してもよい。その場合、作業者９によって穿孔機７ｄを操作し、地下構造物２ａの側壁２ｂを穿孔した後、引き続き穿孔機７ｄを注入機として使用し、穿孔機７ｄの注入管の先端に取り付けられたジェットノズル７ｃから地盤に向けて水７ｇを噴射する。
【００２３】
更に、図３に示すように、地上からの作業と地下構造物２ａの内部からの作業とを併用すると、施工時の効率及び精度をより高めることができる。なお、周面摩擦低減作業を地上から行うか、又は地下構造物２ａの内部から行うかは、地下構造物２ａの規模、地盤の性状、及び工期等から判断して適宜選択することができる。
【００２４】
また、横断面の規模が大きい地下構造物２ａの場合は、底盤２ｃの外面と地盤面との間についても同様に摩擦低減作業を行った方がよいこともある。その場合、例えば、図３に示す穿孔機７ｄにより、底盤２ｃをその表面に対して垂直方向に穿孔し（図示せず）、複数個所にわたって前述した方法と同様の方法で水７ｇの噴射作業を行う。一方、地上から作業する場合は、注入配管７ｂの先端に突設するジェットノズル７ｃの噴射方向を、予め鉛直下向きから水平方向に転換しておくことにより、効果的に作業を行うことができる。
【００２５】
そして、この周面摩擦低減工程における作業終了時には、地下構造物２ａの外面と地盤面との間に、一時的に周面摩擦低減層が形成される。ここで、「一時的に」としている理由は、この工程では、上述した一連の作業により地盤を水７ｇで攪拌し、地下構造物２ａの周囲を高含水状態としているに過ぎず、長期的な摩擦低減効果の期待には乏しいためである。
【００２６】
ステップＳ３：注入管建て込み
図４は本発明の実施形態の既設地下構造物の撤去方法における注入管建て込み工程（ステップＳ３）を示す断面図である。摩擦低減材及び自硬性流体を地下構造物と地盤との間に注入するための注入機としては、例えば穿孔機７ｄを使用することができる。その場合、図４に示すように、地下構造物２ａの底盤２ｃ上に穿孔機７ｄを設置して、作業者９によって底盤２ｃを構造物２ａが設置されている地盤面に対して垂直の方向に穿孔し、穿孔機７ｄの注入管を底盤２ｃに建て込む。なお、ステップＳ２において、地下構造物２ａの底盤２ｃの下方に周摩擦低減層１０を形成している場合は、その際に使用した穿孔機７ｄ及び注入管をそのまま使用することができるため、この工程は省略することができる。
【００２７】
ステップＳ４：摩擦低減材注入
図５は本発明の実施形態の既設地下構造物の撤去方法における摩擦低減材注入工程（ステップＳ４）を示す断面図である。摩擦低減材注入工程においては、図５に示すように、ステップＳ２で形成した周面摩擦低減層１０を安定的に長寿命化すると共に高耐力化し、地下構造物２ａを上方に押し上げるためのステップを踏む。
【００２８】
具体的には、先ず、地上設備として地表面１ａ上に、摩擦低減材となる泥水１１ａの濃度を調整する調整タンク（図示せず）に配管接続され、この調整タンクにおいて地下構造物２ａが接触する地盤と置換しても崩壊しない程度の濃度に調整された泥水１１ａを収容する貯泥タンク７ｈを設置する。そして、注入配管７ｂにより、貯泥タンク７ｈとステップＳ３において地下構造物２ａ内に建て込んだ穿孔機７ａの注入管とを配管接続する。その際、注入配管７ｂの途中に、バルブ８及び高圧の発生を可能とする注入ポンプ７ａを配設する。なお、ここで使用する泥水１１ａは、例えばベントナイト泥水をはじめとする非自硬性流体を指し、地下構造物２ａの表面と地盤面との摩擦低減材（滑材）として機能する。
【００２９】
次に、バルブ８を開放し、注入ポンプ７ａにより泥水１１ａを穿孔機７ｄに向けて圧送する。これにより、泥水１１ａが注入配管７ｂ及び注入機７ｄを経由して、地下構造物２ａの底盤２ｃの下方に送泥される。その後、送泥された泥水１１ａは、ステップＳ２において造成した周面摩擦低減層１０を導水路として、地下構造物２ａの底盤２ｃの下方から側壁２ｂの周囲に流入し、更に地下構造物２ａの地盤と接触する全周面にわたって流動する。そして、最終的には地表面１ａに余剰泥水１１ｂの形で流出する。この地表面１ａに流出した余剰泥水１１ｂは、貯泥容量の不足が見込まれる場合には、別途ポンプを設備する等して調整タンクに戻し、再度所定の濃度に調整して泥水１１ａとして再利用することもでき、また、不要な場合には処分してもよい。
【００３０】
上述した摩擦低減材注入工程における一連の作業が終了すると、ステップＳ２において造成した周面摩擦低減層１０は、摩擦低減材として作用する泥水１１ａによって置換された状態（周面摩擦低減層１０ａ）になり、送泥を停止した状況下においても周面摩擦の低減効果は長期化且つ高耐力化することとなる。
【００３１】
なお、図４及び図５においては、周面摩擦低減層１０，１０ａをある一定の層厚が確保されているように記載しているが、これは書類表記上の都合によるものであり、以下の図においても同様である。実際の周面摩擦低減層１０，１０ａは、地下構造物２ａの側壁２ｂ及び底盤２ｃの外面に密着して存在し、厚さが１〜数十ｍｍ程度の泥水膜である。この周面摩擦低減層１０，１０ａの層厚（膜厚）を必要以上に厚くすると、周面摩擦低減層１０，１０ａによって生じる地下構造物２ａの側方変位量が大きくなり、地下構造物２ａが不安定となるため、周面摩擦低減層１０，１０ａの厚さは、安定的に存在し、且つ後述する自硬性流体の圧入工程において地下構造物２ａを押動させることができる範囲内で、できるだけ薄くすることが望ましい。
【００３２】
ステップＳ５：自硬性流体圧入
図６は本発明の実施形態の既設地下構造物の撤去方法における自硬性流体圧入工程（ステップＳ５）を示す断面図である。図６に示すように、自硬性流体圧入工程においては、ステップＳ４で造成された周面摩擦低減層１０ａの下部に自硬性流体１２ａを注入し、固化層１２ｂを造成することにより、地下構造物２ａの姿勢及び挙動を安定化する。
【００３３】
具体的には、先ず、地上に固化材として作用する自硬性流体１２ａを貯溜する固化材タンク７ｉを設置する。そして、注入配管７ｂにより、固化材タンク７ｉとステップＳ３において地下構造物２ａ内に建て込んだ穿孔機７ａの注入管とを配管接続する。このとき、図６に示すように、固化材タンク７ｉに連結した注入配管７ｂを、バルブ８を介して、ステップＳ４で設置した貯泥タンク７ｈの配管に配設された注入ポンプ７ａに接続することもできる。その場合、バルブ８を操作して配管系統を切り替えることにより、地下構造物２ａの下方に形成された周面摩擦低減層１０ａの下部に自硬性流体１２ａが注入されるようにする。なお、図６には、泥水１１ａを注入する配管系統と自硬性流体１２ａを注入する配管系統とが、一部共通である場合を示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、もちろんこれらを完全に独立した単独注入ラインとして、全体で複数系統の注入設備を構築することもできる。
【００３４】
そして、自硬性流体１２ａを注入ポンプ７ａにより圧送し、注入配管７ｂ及び注入機７ｄの注入管を経由して、周面摩擦低減層１０ａの最下部に注入する。このとき、泥水膜である周面摩擦低減層１０ａに極力損傷を与えることなく注入作業を進めるため、自硬性流体１２ａは緩速注入することが望ましい。また、自硬性流体１２ａとしては、例えばソイルモルタル及び流動化処理土等のように、周面摩擦低減層１０ａを形成する泥水１１ａよりも比重が大きな材料を使用する。
【００３５】
上述した方法で自硬性流体１２ａを注入するに従い、周面摩擦低減層１０ａによる地下構造物の底盤２ｃの表面及び側壁２ｂの表面と地盤面との摩擦低減効果、並びに自硬性流体１２ａの注入による押圧力の発生によって、地下構造物２ａは鉛直上方に向かって徐々に押動すると共に、地下構造物２ａの下方に固化層１２ｂが造成される。このとき、地下構造物２ａの外周面に泥膜を形成する周面摩擦低減層１０ａの泥水１１ａも同時に押動し、地表面１ａから余剰泥水１１ｂとなって流出するが、その場合、前述の摩擦低減材注入工程（ステップＳ４）と同様の方法で処理すればよい。また、作業者９が、自硬性流体１２ａの注入量に応じて注入機７ｄの注入管を操作し、順次ステップダウンすることにより、周面摩擦低減層１０ａをより一層保護することができる。
【００３６】
次に、地下構造物２ａが上方に押動した距離、即ち、地下構造物リフト量ＨＬが所定の値になった時点で、自硬性流体１２ａの注入を停止すると共に、バルブ８を操作して配管系統を泥水１１ａが収容された貯泥タンク７ｈに切り換える。そして、泥水１１ａにより、注入ポンプ７ａ、穿孔機（注入機）７ｄの注入管、及びこれらの間に配設された注入配管７ｂ内に残留する自硬性流体１２ａを圧送し、固化層１２ｂに注入する。その後、穿孔機（注入機）７ｄの注入管を地下構造物２ａの内部まで引き上げることにより、機械設備内部の自硬性流体１２ａの全てを排出し、固着等による不具合を回避する。その際、一旦、地下構造物２ａ内から設備を撤去し、水等によりその内部を清掃することがより望ましい。また、自硬性流体１２ａの注入が完了した後で、泥水１１ａを再度地下構造物２ａの周囲に形成された周面摩擦低減層１０ａに注入することにより、周面摩擦低減層１０ａの耐久性をより安定的且つ安全に確保することができる。
【００３７】
上述した自硬性流体圧入工程における一連の作業の後、所定の時間が経過すると、固化層１２ｂは地下構造物２ａの支持地盤として充分な強度を発現し、地下構造物２ａは極めて安定的な設置状態となる。このとき、地下構造物２ａのリフト量と自硬性流体１２ａの注入量との関係は、地下構造物２ａの周囲の地盤によって左右される部分もあるが、一般に、地下構造物リフト量ＨＬと固化層１２ｂの厚さ（固化層厚）ＨＱとが略等しくなることから、自硬性流体１２ａの注入量を管理することにより、地下構造物リフト量ＨＬも同時に管理することができ、その結果、施工管理面での省力化に繋がる。
【００３８】
また、自硬性流体１２ａは、硬化後の固化層１２ｂの強度が周辺地盤強度相当若しくはそれ以上となるように、予め配合の決定がなされており、これにより地盤崩壊を抑止することができる。更に、地下構造物２ａの形状及び規模が主要因となって、後述する解体工程に要する時間が左右されるため、硬化時間についても自硬性流体１２ａの配合決定の要素として加味しておく必要がある。
【００３９】
ステップＳ６：解体
図７は本発明の実施形態の既設地下構造物の撤去方法における解体工程（ステップＳ６）を示す断面図である。なお、図７においては、前述した注入関連の設備については図示を省略している。図７に示すように、解体工程においては、地上の地盤面１ａ上に設置した破砕機１３によって、地下構造物２ａの側壁２ｂを地下構造物リフト量ＨＬ分だけ、解体破砕して撤去する。このとき、地下構造物２ａは、ステップＳ５において底盤２ｃの下方に自硬性流体１２ａを注入して造成された固化層１２ｂによって、極めて安定した状態に設置されているため、地上部に地下構造物２ａを支持するための支保工等の設備を設置する必要がない。これにより、解体作業に頻用される大型重機等の施工性を著しく向上させることができると共に、安全性の向上及び作業工数の低減等の効果も得られる。
【００４０】
また、基本的には、解体破砕した解体殻は、その都度運搬・搬出することになるが、地下構造物２ａの重量規模が比較的軽量である場合については、中升２ｄに設備した注入機７ｄ及び配管設備等の養生（防護）を充分に行った上で、中升２ｄの内部に解体殻を集積しておき、全ての作業が終了した時点で一括搬出するといった方法も採用することができる。なお、図７においては、解体に使用する設備としてブレーカ型の破砕機１３を示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、解体設備は、地下構造物２ａの形状及び作業環境に合わせて適宜選択すればよく、破砕機１３以外にも、例えば油圧式割岩機、発破及びワイヤソーイングマシン等を使用することができる。
【００４１】
ステップＳ７：繰り返し施工
図８は本発明の実施形態の既設地下構造物の撤去方法における繰り返し施工工程（ステップＳ７）を示す断面図である。本実施形態の既設地下構造物の撤去方法においては、自硬性流体１２ａを注入することにより固化層１２ｂを造成し、地下構造物２ａを上方に押動させる工程、及び地下構造物２ａの地表面１ａよりも高い位置において押し上げられた部分を解体する工程、即ち、ステップＳ５及びステップＳ６における一連の作業を繰り返し行う。
【００４２】
具体的には、図８に示すように、先ず、第１回目の地下構造物２ａの側壁２ｂの解体作業を終了した後、第１回目に造成した固化層１２ｂの上に自硬性流体１２ａを注入し、第２回目の固化層１２ｂを造成する。そして、第１回目と同様に地下構造物リフト量ＨＬだけ地下構造物２ａを上方に押動させる。その後、破砕機１３によって、地下構造物２ａの側壁２ｂの押し上げられた部分を解体撤去する。この第２回目の解体作業が終了した後、引き続き、第３回目の自硬性流体１２ａの注入・固化及び地下構造物２ａの解体を行う。このように、ステップＳ５の自硬性流体圧入工程及びステップＳ６の解体工程を繰り返し施工することにより、地下構造物２ａの側壁２ｂを解体撤去し、更に解体工程の最後の段階において底盤２ｃを解体撤去する。これにより、地下構造物２ａが設置されていた部分に、厚さがＨＱの固化層１２ｂが複数層積層形成される。
【００４３】
ステップＳ８：整地
図９は本発明の実施形態の既設地下構造物の撤去方法における固化層造成段階の最終状態及び施工完了時の整地状況を示す断面図である。図９に示すように、整地工程においては、地下構造物２ａの撤去が完了した後、地下構造物２ａが設置されていた部分が地表面１ａと同じ高さになるように、表土１ｄを埋め戻して整地する。ステップＳ７の繰り返し工程の終了後には、複数の固化層１２ｂが積層され、全体では地下に一体化された厚さがΣＨＱの固化材仕上層１２ｃが造成されるが、予め撤去後の用地の再利用が明確な場合は、その目的に応じて、例えば固化材仕上層１２ｃの厚さΣＨＱを減じて埋め戻し土量を増やすことにより、円滑に用地の引き渡しを行うことが可能となる。
【００４４】
上述の如く、本実施形態の既設地下構造物の撤去方法においては、上部からの引き抜きによる方法に依存せず、地上に専用重機等の大型設備及び機材を設置する必要がないため、市街地等の施工用地の確保が困難な場所での施工が可能となる。また、対象となる既設地下構造物以外の埋設物等の地下施設の事前処理をする必要がなく、更に矢板等で土留め壁を仮設する必要もないことから、準備工程の費用、仮設資機材費及び仮設工事費の縮減が可能となる。加えて、本実施形態の既設地下構造物の撤去方法においては、特殊な資機材及び高価な材料を使用せずに施工が可能であるため、工費の縮減のみならず資機材の調達も容易となる。更に、既設地下構造物を上方に移動（押動）させる過程においては、常に構造物の最下面が支持されているため、地下構造物２ａの側部又は上部を支持する施工法に比べて安全性が優れており、また低騒音作業が可能となることから環境保全の面においても優れている。
【００４５】
更にまた、本実施形態の既設地下構造物の撤去方法においては、既設地下構造物の撤去と撤去後の地盤の埋め戻し工程とを同時に作業することが可能となるため、工数を低減することができ、施工管理が簡単化する他、施工中断等の不意の事象が発生しても、特別な措置を必要とすることなく作業環境を保全できる。更にまた、既設地下構造物の種類に依存することなく、基礎、容器、大型、小型、又は特殊形状の構造物を撤去することができ、適用可能範囲が広い。以上の効果により、本実施形態の既設地下構造物の撤去方法によれば、従来の技術以上に安全で且つ適用範囲が広い既設地下構造物の撤去作業が可能となる。
【００４６】
なお、地上部に充分な施工用地を確保でき、更に注入ポンプ７ａの注入圧力が設計に満たない場合は、例えば地上部にクレーン等を設置し、補助的に上部からの引き抜きを併用することにより、地下構造物２ａを容易に撤去可能となる。このように、上述した工法と引き抜き工法とを併用することにより、地下構造物２ａの傾斜修正も可能になるため、地盤沈下等によって沈下及び／又は傾斜した既設地下構造物の撤去にも適用することができる。
【００４７】
また、本実施形態においては、既設地下構造物の規模及び形状に依存せず解体撤去が可能となる旨を前記したが、例えばニューマチックケーソンのような躯体最下部に中埋めコンクリートが充填されており、本体構造物との付着力低下が見込まれる場合をはじめとして、構造物の側壁同士又は側壁部と底盤部との接合状態に強度不足が懸念される場合等、また地下構造物築造に際し矢板等による仮設の土留め壁を残置する物件等のように、基礎構造物又は基礎構造物とこの構造物の付帯構造物との間に一体性の欠如が想定される場合については、構造物の相互をアンカー締結する等の既往技術による方法をもって一体的な構造とすることにより、本技術の適用がより有効なものとなる。
【００４８】
なお、上述した中升排水工程（ステップＳ１）及び周面、摩擦低減工程（ステップＳ２）は、必要に応じて実施すればよく、また、本実施形態の既設地下構造物の撤去方法の構成を適宜設計変更して実施することは、本発明の範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施形態の既設地下構造物の撤去方法を示すフローチャート図である。
【図２】本発明の実施形態の既設地下構造物の撤去方法における中升排水工程（ステップＳ１）を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態の既設地下構造物の撤去方法における周面摩擦低減工程（ステップＳ２）を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態の既設地下構造物の撤去方法における注入管建て込み工程（ステップＳ３）を示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態の既設地下構造物の撤去方法における摩擦低減材注入工程（ステップＳ４）を示す断面図である。
【図６】本発明の実施形態の既設地下構造物の撤去方法における自硬性流体圧入工程（ステップＳ５）を示す断面図である。
【図７】本発明の実施形態の既設地下構造物の撤去方法における解体工程（ステップＳ６）を示す断面図である。
【図８】本発明の実施形態の既設地下構造物の撤去方法における繰り返し施工工程（ステップＳ７）を示す断面図である。
【図９】本発明の実施形態の既設地下構造物の撤去方法における固化層造成段階の最終状態及び施工完了時の整地状況を示す断面図である。
【図１０】（Ａ）〜（Ｃ）は従来の地下構造物の撤去方法の代表例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１ａ 地盤面（地表面）
１ｂ 地盤面（掘削面）
１ｃ 地盤面（法面）
１ｄ 表土
２ａ 地下構造物
２ｂ 地下構造物（側壁）
２ｃ 地下構造物（底盤）
２ｄ 中升
３ 鋼矢板
４ 破砕剤
５ａ 荷重水
５ｂ 地下水位
６ａ 排水ポンプ
６ｂ 排水配管
７ａ 注入ポンプ
７ｂ 注入配管
７ｃ ジェットノズル
７ｄ 穿孔機（注入機）
７ｅ 貯水タンク
７ｆ 導水配管
７ｇ 水
７ｈ 貯泥タンク
７ｉ 固化材タンク
８ バルブ
９ 作業者
１０，１０ａ 周面摩擦低減層
１１ａ 泥水
１１ｂ 余剰泥水
１２ａ 自硬性流体
１２ｂ 固化層
１２ｃ 固化材仕上層
１３ 破砕機
ＨＬ 地下構造物リフト量
ＨＱ 固化材層厚
ΣＨＱ 固化材仕上層厚
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地下に存在する構造物を押し上げて撤去する既設地下構造物の撤去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基礎構造物及び容器構造物等の地中に設置されている地下構造物の解体・撤去工事は、地上に存在する構造物の工事に比べて、費用及び時間共にかかるという問題点がある。また、このような地下構造物の解体・撤去工事は、作業空間の自由度が制限されるため、施工性が極めて悪いという問題点もある。
【０００３】
図１０（Ａ）〜（Ｃ）は従来の地下構造物の撤去方法の代表例を示す断面図である。従来、既設地下構造物の撤去方法としては、地上から構造物を引き抜く方法がある。この技術は、構造物の規模が小さく、容易に引き抜くことができる杭等の柱状基礎には適用可能であるが、空間を利用する目的で建設された容器構造物及び橋梁等の大荷重の構造物を支持するために建設された基礎構造物は、必然的に構造物規模が大型化するため、地上から引き抜く方法での撤去は困難を極める。
【０００４】
そこで、このような大型の地下構造物は、現行では、図１０（Ａ）〜（Ｃ）に示すような方法によって撤去作業が行われている。図１０（Ａ）に示す方法は、撤去を目的とする地下構造物２ａの周囲の地盤面が法面１ｃとなるように、地下構造物２ａの周域を地表面１ａから法面掘削し、地下構造物２ａの側壁２ｂを完全に露出させ、掘削面１ｂ上に地下構造物の底盤２ｃが配置された状態にして解体及び撤去を行い、更に地下構造物２ａを撤去した後、掘削土を埋め戻す方法である。
【０００５】
また、図１０（Ｂ）に示す方法は、地下構造物２ａを囲繞するように鋼矢板３等で土留め壁を仮設し、この鋼矢板３と地下構造物２ａの側壁２ｂとの間を掘削することにより地下構造物２ａを露出させて、地下構造物２ａを解体及び撤去する方法である。更に、図１０（Ｃ）に示す方法は、図１０（Ｂ）における解体工程を発破及び膨張剤等を用いて化学的に処理することにより、作業の効率化を狙うものである。例えば、発破により解体する場合は、地下構造物２ａを囲繞するように鋼矢板３を仮設すると共に、地下構造物２ａの側壁２ｂ及び底盤２ｃに破砕剤４を埋め込み、この破砕剤４により地下構造物２ａを解体する。このような方法では、掘削工程が不要となるため、作業効率を向上させることができる。このような方法では、特に大型の構造物では解体工程を時短化できるため、作業効率の向上に繋がる。
【０００６】
一方、従来、小規模の基礎杭等を撤去する方法として、基礎杭の外周に杭長にわたって二重構造のケーシングを建て込み、このケーシングの内側管と基礎杭とを一緒に引き抜く方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。また、基礎杭の周囲にその底盤よりも深い位置にまでケーシングを建て込んだ後、基礎杭に形成された削孔の上端部から下端部に向けて高圧水を注入し、この高圧水により生じる浮力により基礎杭を浮かせて引き抜く方法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。更に、地中から基礎杭を持ち上げる方法としては、水を利用する方法以外に、基礎杭の下方に膨張可能な袋体を設置し、この袋体内に固結材を圧入する方法も提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−６４６８０号公報
【特許文献２】特開２００４−１３１９２３号公報
【特許文献３】特開平９−１５８２３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図９（Ａ）に示す撤去方法には、広大な施工用地が必要となるとなること、また、他の地中埋設物に対する影響が大きいこと等から、市街地において適用することが難しいという問題点がある。また、図９（Ｂ）に示す撤去方法には、土留め壁の施工規模が大きくなることから、支保工等を含む仮設資材費の負担が大きいという問題点がある。更に、図９（Ｃ）に示す撤去方法には、土留め壁が必要になること、爆圧による周辺の他の地中埋設物への影響を観測する必要があること、及び発生する粉塵等について環境対策を講じる必要があること等の問題点がある。
【０００９】
そこで、大型の地下構造物を解体及び撤去する方法にも、小規模の基礎杭等と同様に、地上から引き抜く方法の適用が期待されるが、大型の地下構造物を地上から引き抜くためには、地上設備として必要となる作業用機械の機体寸法の大型化が容易に想像される点、これら機械の設置にあたって予め相応の基礎工事が必要となる点、及び費用増加が必至となる点等をはじめとして現実的に解決困難な課題が多い。
【００１０】
例えば、前述の特許文献１〜３に記載の方法を比較的大きな構造物に適用することは、引き抜き用のジャッキの能力及び本数、巨大化するケーシング、並びにこれら仮設機器類の設置に要する労力等を考え併せると現実性に乏しく、また撤去工事のような特に工費圧縮が要求される工種については相応しないものとなる。
【００１１】
本発明は上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、大規模又は特殊な機器類の設置を必要とせず、安価な材料及び設備によって、少ない施工用地で複雑な施工管理を伴わずに、安定的挙動の下で撤去対象の地下構造物を解体・撤去できる既設地下構造物の撤去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】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は次のように構成される。
【００１３】
本発明に係る既設地下構造物の撤去方法は、既設地下構造物の底盤とこの既設地下構造物の下方に位置する地盤との間に自硬性流体を圧入して、前記既設地下構造物を上方に押動させる工程と、前記自硬性流体を硬化させて、前記既設地下構造物の姿勢及び挙動を安定化する工程と、前記既設地下構造物の押動量に応じて、前記既設地下構造物の上部を地上から解体する工程とを有することを特徴とする。
【００１４】
この既設地下構造物の撤去方法では、前記自硬性流体の圧入量を調節することにより前記既設地下構造物の押動量を制御し、前記既設地下構造物を押動させる工程、前記既設地下構造物を安定化する工程及び前記既設地下構造物を解体する工程を、この順に繰り返し行って、前記既設地下構造物を複数回に分けて解体することができる。
【００１５】
また、前記既設地下構造物を押動させる工程の前に、前記既設地下構造物と地盤との間に、これらの間に生じる摩擦抵抗を低減する周面摩擦低減材を注入してもよい。
【００１６】
更に、前記周面摩擦低減材を注入する前に、前記既設地下構造物の側壁と地盤との間に水を注入し、前記側壁の外面と地盤面との間に生じる摩擦抵抗を一時的に低減することもできる。その際、前記既設地下構造物の底盤と地盤との間にも水を注入し、前記底盤の外面と地盤面との間に生じる摩擦抵抗を一時的に低減してもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、地下構造物の下方に自硬性流体を注入することにより地下構造物を上方に押動させ、自硬性流体が硬化した後で地下構造物の上部を解体撤去するため、大規模又は特殊な機器類の設置が不要となり、安価な材料及び設備により、少ない施工用地で複雑な施工管理を伴わずに、安定的挙動の下で撤去対象の地下構造物を解体・撤去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態として、比較的規模が大きい地下構造物を解体・撤去する場合を例にして、図面を参照しながら説明する。図１は本実施形態の既設地下構造物の撤去方法を示すフローチャート図である。図１に示すように、本実施形態の既設地下構造物の撤去方法においては、先ず、準備段階として、地下構造物に中空部（以下、中升という。）が形成され、その内部に荷重水が貯められている場合は、この荷重水を排水し（ステップＳ１）、更に、地下構造物の外面と地盤面との間に生じる摩擦を一時的に低減させる（ステップＳ２）。次に、地下構造物の底盤を穿孔し、摩擦低減材及び自硬性流体を注入するための注入管を建て込む（ステップＳ３）。そして、この注入管から地下構造物の外面と地盤面との間に摩擦低減材を注入した後（ステップＳ４）、注入管から地下構造物の下方に自硬性流体を圧入し、その注入圧力により地下構造物を上方に押し上げる（ステップＳ５）。次に、注入した自硬性流体が硬化した後、地下構造物の地上まで押し上げられた部分を解体する（ステップＳ６）。引き続き、ステップＳ５の自硬性流体圧入工程及びステップＳ６の解体工程を繰り返し施工し（ステップＳ７）、地下構造物の全ての解体・撤去が終了した後、整地する（ステップＳ８）。以下、上述した各工程について詳細に説明する。
【００１９】
ステップＳ１：中升排水（準備）
図２は本発明の実施形態の既設地下構造物の撤去方法における中升排水工程（ステップＳ１）を示す断面図である。図２に示すように、地下構造物２ａは、地下室のような容器を目的として築造された場合はもちろん、基礎として構築されたものであっても、規模がある程度大きくなると、その内部は中実ではなく中升２ｄが形成される。この中升２ｄは、地下構造物２ａが容器の場合には当然ながら空洞であるが、地下構造物２ａが基礎として利用されていた場合には、その内部に地下水５ｂの水位と同レベルまで荷重水５ａが注水される設計となる構造が多い。そこで、本実施形態の既設地下構造物の撤去方法においては、撤去の準備工程として、地表面１ａ上に設置された排水ポンプ６ａと、この排水ポンプ６ａに連結された排水配管６ｂによって、中升２ｄ内に貯溜されている荷重水５ａを排水処理する。これにより、以降の工程において中升２ｄの内部からの作業が可能となると共に、地下構造物２ａの全体重量を軽減することができる。
【００２０】
ステップＳ２：周面摩擦低減（準備）
図３は本発明の実施形態の既設地下構造物の撤去方法における周面摩擦低減工程（ステップＳ２）を示す断面図である。図３に示すように、この周面摩擦低減工程においては、地下構造物２ａにおける地盤面と接触する周面の摩擦力を一旦低減させて、ステップＳ４において摩擦低減材を注入するための準備を整える。
【００２１】
具体的には、地表面１ａ上に水７ｇが入れられた貯水タンク７ｅを設置し、この貯水タンク７ｅにバルブ８を介して導水配管７ｆの一方の端部を連結する。更に、導水配管７ｆの他方の端部には、高圧の発生を可能とする注入ポンプ７ａを介して、先端にジェットノズル７ｃが取り付けられた注入配管７ｂを連結する。そして、バルブ８を開放し、注入ポンプ７ａによって貯水タンク７ｅ内の水７ｇを汲み上げ、導水配管７ｆ及び注入配管７ｂを経由して、水７ｇをジェットノズル７ｃから地下構造物２ａの側壁２ｂの全外面又はその一部の必要な面積に対して噴射する。これにより、側壁２ｂの外面と地盤面との周面摩擦を一時的に低減させることができる。
【００２２】
また、地盤と地下構造物２ａとの付着力が極めて大きい場合、又は地下構造物２ａの構築深度が大きいために地上からの作業が非効率的であるか若しくは困難である場合は、例えば、地下構造物２ａの中升２ｄ内に穿孔機７ｄを設置し、この穿孔機７ｄを注入機として使用して、地下構造物２ａの内部から地盤に向けて水を噴射してもよい。その場合、作業者９によって穿孔機７ｄを操作し、地下構造物２ａの側壁２ｂを穿孔した後、引き続き穿孔機７ｄを注入機として使用し、穿孔機７ｄの注入管の先端に取り付けられたジェットノズル７ｃから地盤に向けて水７ｇを噴射する。
【００２３】
更に、図３に示すように、地上からの作業と地下構造物２ａの内部からの作業とを併用すると、施工時の効率及び精度をより高めることができる。なお、周面摩擦低減作業を地上から行うか、又は地下構造物２ａの内部から行うかは、地下構造物２ａの規模、地盤の性状、及び工期等から判断して適宜選択することができる。
【００２４】
また、横断面の規模が大きい地下構造物２ａの場合は、底盤２ｃの外面と地盤面との間についても同様に摩擦低減作業を行った方がよいこともある。その場合、例えば、図３に示す穿孔機７ｄにより、底盤２ｃをその表面に対して垂直方向に穿孔し（図示せず）、複数個所にわたって前述した方法と同様の方法で水７ｇの噴射作業を行う。一方、地上から作業する場合は、注入配管７ｂの先端に突設するジェットノズル７ｃの噴射方向を、予め鉛直下向きから水平方向に転換しておくことにより、効果的に作業を行うことができる。
【００２５】
そして、この周面摩擦低減工程における作業終了時には、地下構造物２ａの外面と地盤面との間に、一時的に周面摩擦低減層が形成される。ここで、「一時的に」としている理由は、この工程では、上述した一連の作業により地盤を水７ｇで攪拌し、地下構造物２ａの周囲を高含水状態としているに過ぎず、長期的な摩擦低減効果の期待には乏しいためである。
【００２６】
ステップＳ３：注入管建て込み
図４は本発明の実施形態の既設地下構造物の撤去方法における注入管建て込み工程（ステップＳ３）を示す断面図である。摩擦低減材及び自硬性流体を地下構造物と地盤との間に注入するための注入機としては、例えば穿孔機７ｄを使用することができる。その場合、図４に示すように、地下構造物２ａの底盤２ｃ上に穿孔機７ｄを設置して、作業者９によって底盤２ｃを構造物２ａが設置されている地盤面に対して垂直の方向に穿孔し、穿孔機７ｄの注入管を底盤２ｃに建て込む。なお、ステップＳ２において、地下構造物２ａの底盤２ｃの下方に周摩擦低減層１０を形成している場合は、その際に使用した穿孔機７ｄ及び注入管をそのまま使用することができるため、この工程は省略することができる。
【００２７】
ステップＳ４：摩擦低減材注入
図５は本発明の実施形態の既設地下構造物の撤去方法における摩擦低減材注入工程（ステップＳ４）を示す断面図である。摩擦低減材注入工程においては、図５に示すように、ステップＳ２で形成した周面摩擦低減層１０を安定的に長寿命化すると共に高耐力化し、地下構造物２ａを上方に押し上げるためのステップを踏む。
【００２８】
具体的には、先ず、地上設備として地表面１ａ上に、摩擦低減材となる泥水１１ａの濃度を調整する調整タンク（図示せず）に配管接続され、この調整タンクにおいて地下構造物２ａが接触する地盤と置換しても崩壊しない程度の濃度に調整された泥水１１ａを収容する貯泥タンク７ｈを設置する。そして、注入配管７ｂにより、貯泥タンク７ｈとステップＳ３において地下構造物２ａ内に建て込んだ穿孔機７ａの注入管とを配管接続する。その際、注入配管７ｂの途中に、バルブ８及び高圧の発生を可能とする注入ポンプ７ａを配設する。なお、ここで使用する泥水１１ａは、例えばベントナイト泥水をはじめとする非自硬性流体を指し、地下構造物２ａの表面と地盤面との摩擦低減材（滑材）として機能する。
【００２９】
次に、バルブ８を開放し、注入ポンプ７ａにより泥水１１ａを穿孔機７ｄに向けて圧送する。これにより、泥水１１ａが注入配管７ｂ及び注入機７ｄを経由して、地下構造物２ａの底盤２ｃの下方に送泥される。その後、送泥された泥水１１ａは、ステップＳ２において造成した周面摩擦低減層１０を導水路として、地下構造物２ａの底盤２ｃの下方から側壁２ｂの周囲に流入し、更に地下構造物２ａの地盤と接触する全周面にわたって流動する。そして、最終的には地表面１ａに余剰泥水１１ｂの形で流出する。この地表面１ａに流出した余剰泥水１１ｂは、貯泥容量の不足が見込まれる場合には、別途ポンプを設備する等して調整タンクに戻し、再度所定の濃度に調整して泥水１１ａとして再利用することもでき、また、不要な場合には処分してもよい。
【００３０】
上述した摩擦低減材注入工程における一連の作業が終了すると、ステップＳ２において造成した周面摩擦低減層１０は、摩擦低減材として作用する泥水１１ａによって置換された状態（周面摩擦低減層１０ａ）になり、送泥を停止した状況下においても周面摩擦の低減効果は長期化且つ高耐力化することとなる。
【００３１】
なお、図４及び図５においては、周面摩擦低減層１０，１０ａをある一定の層厚が確保されているように記載しているが、これは書類表記上の都合によるものであり、以下の図においても同様である。実際の周面摩擦低減層１０，１０ａは、地下構造物２ａの側壁２ｂ及び底盤２ｃの外面に密着して存在し、厚さが１〜数十ｍｍ程度の泥水膜である。この周面摩擦低減層１０，１０ａの層厚（膜厚）を必要以上に厚くすると、周面摩擦低減層１０，１０ａによって生じる地下構造物２ａの側方変位量が大きくなり、地下構造物２ａが不安定となるため、周面摩擦低減層１０，１０ａの厚さは、安定的に存在し、且つ後述する自硬性流体の圧入工程において地下構造物２ａを押動させることができる範囲内で、できるだけ薄くすることが望ましい。
【００３２】
ステップＳ５：自硬性流体圧入
図６は本発明の実施形態の既設地下構造物の撤去方法における自硬性流体圧入工程（ステップＳ５）を示す断面図である。図６に示すように、自硬性流体圧入工程においては、ステップＳ４で造成された周面摩擦低減層１０ａの下部に自硬性流体１２ａを注入し、固化層１２ｂを造成することにより、地下構造物２ａの姿勢及び挙動を安定化する。
【００３３】
具体的には、先ず、地上に固化材として作用する自硬性流体１２ａを貯溜する固化材タンク７ｉを設置する。そして、注入配管７ｂにより、固化材タンク７ｉとステップＳ３において地下構造物２ａ内に建て込んだ穿孔機７ａの注入管とを配管接続する。このとき、図６に示すように、固化材タンク７ｉに連結した注入配管７ｂを、バルブ８を介して、ステップＳ４で設置した貯泥タンク７ｈの配管に配設された注入ポンプ７ａに接続することもできる。その場合、バルブ８を操作して配管系統を切り替えることにより、地下構造物２ａの下方に形成された周面摩擦低減層１０ａの下部に自硬性流体１２ａが注入されるようにする。なお、図６には、泥水１１ａを注入する配管系統と自硬性流体１２ａを注入する配管系統とが、一部共通である場合を示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、もちろんこれらを完全に独立した単独注入ラインとして、全体で複数系統の注入設備を構築することもできる。
【００３４】
そして、自硬性流体１２ａを注入ポンプ７ａにより圧送し、注入配管７ｂ及び注入機７ｄの注入管を経由して、周面摩擦低減層１０ａの最下部に注入する。このとき、泥水膜である周面摩擦低減層１０ａに極力損傷を与えることなく注入作業を進めるため、自硬性流体１２ａは緩速注入することが望ましい。また、自硬性流体１２ａとしては、例えばソイルモルタル及び流動化処理土等のように、周面摩擦低減層１０ａを形成する泥水１１ａよりも比重が大きな材料を使用する。
【００３５】
上述した方法で自硬性流体１２ａを注入するに従い、周面摩擦低減層１０ａによる地下構造物の底盤２ｃの表面及び側壁２ｂの表面と地盤面との摩擦低減効果、並びに自硬性流体１２ａの注入による押圧力の発生によって、地下構造物２ａは鉛直上方に向かって徐々に押動すると共に、地下構造物２ａの下方に固化層１２ｂが造成される。このとき、地下構造物２ａの外周面に泥膜を形成する周面摩擦低減層１０ａの泥水１１ａも同時に押動し、地表面１ａから余剰泥水１１ｂとなって流出するが、その場合、前述の摩擦低減材注入工程（ステップＳ４）と同様の方法で処理すればよい。また、作業者９が、自硬性流体１２ａの注入量に応じて注入機７ｄの注入管を操作し、順次ステップダウンすることにより、周面摩擦低減層１０ａをより一層保護することができる。
【００３６】
次に、地下構造物２ａが上方に押動した距離、即ち、地下構造物リフト量ＨＬが所定の値になった時点で、自硬性流体１２ａの注入を停止すると共に、バルブ８を操作して配管系統を泥水１１ａが収容された貯泥タンク７ｈに切り換える。そして、泥水１１ａにより、注入ポンプ７ａ、穿孔機（注入機）７ｄの注入管、及びこれらの間に配設された注入配管７ｂ内に残留する自硬性流体１２ａを圧送し、固化層１２ｂに注入する。その後、穿孔機（注入機）７ｄの注入管を地下構造物２ａの内部まで引き上げることにより、機械設備内部の自硬性流体１２ａの全てを排出し、固着等による不具合を回避する。その際、一旦、地下構造物２ａ内から設備を撤去し、水等によりその内部を清掃することがより望ましい。また、自硬性流体１２ａの注入が完了した後で、泥水１１ａを再度地下構造物２ａの周囲に形成された周面摩擦低減層１０ａに注入することにより、周面摩擦低減層１０ａの耐久性をより安定的且つ安全に確保することができる。
【００３７】
上述した自硬性流体圧入工程における一連の作業の後、所定の時間が経過すると、固化層１２ｂは地下構造物２ａの支持地盤として充分な強度を発現し、地下構造物２ａは極めて安定的な設置状態となる。このとき、地下構造物２ａのリフト量と自硬性流体１２ａの注入量との関係は、地下構造物２ａの周囲の地盤によって左右される部分もあるが、一般に、地下構造物リフト量ＨＬと固化層１２ｂの厚さ（固化層厚）ＨＱとが略等しくなることから、自硬性流体１２ａの注入量を管理することにより、地下構造物リフト量ＨＬも同時に管理することができ、その結果、施工管理面での省力化に繋がる。
【００３８】
また、自硬性流体１２ａは、硬化後の固化層１２ｂの強度が周辺地盤強度相当若しくはそれ以上となるように、予め配合の決定がなされており、これにより地盤崩壊を抑止することができる。更に、地下構造物２ａの形状及び規模が主要因となって、後述する解体工程に要する時間が左右されるため、硬化時間についても自硬性流体１２ａの配合決定の要素として加味しておく必要がある。
【００３９】
ステップＳ６：解体
図７は本発明の実施形態の既設地下構造物の撤去方法における解体工程（ステップＳ６）を示す断面図である。なお、図７においては、前述した注入関連の設備については図示を省略している。図７に示すように、解体工程においては、地上の地盤面１ａ上に設置した破砕機１３によって、地下構造物２ａの側壁２ｂを地下構造物リフト量ＨＬ分だけ、解体破砕して撤去する。このとき、地下構造物２ａは、ステップＳ５において底盤２ｃの下方に自硬性流体１２ａを注入して造成された固化層１２ｂによって、極めて安定した状態に設置されているため、地上部に地下構造物２ａを支持するための支保工等の設備を設置する必要がない。これにより、解体作業に頻用される大型重機等の施工性を著しく向上させることができると共に、安全性の向上及び作業工数の低減等の効果も得られる。
【００４０】
また、基本的には、解体破砕した解体殻は、その都度運搬・搬出することになるが、地下構造物２ａの重量規模が比較的軽量である場合については、中升２ｄに設備した注入機７ｄ及び配管設備等の養生（防護）を充分に行った上で、中升２ｄの内部に解体殻を集積しておき、全ての作業が終了した時点で一括搬出するといった方法も採用することができる。なお、図７においては、解体に使用する設備としてブレーカ型の破砕機１３を示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、解体設備は、地下構造物２ａの形状及び作業環境に合わせて適宜選択すればよく、破砕機１３以外にも、例えば油圧式割岩機、発破及びワイヤソーイングマシン等を使用することができる。
【００４１】
ステップＳ７：繰り返し施工
図８は本発明の実施形態の既設地下構造物の撤去方法における繰り返し施工工程（ステップＳ７）を示す断面図である。本実施形態の既設地下構造物の撤去方法においては、自硬性流体１２ａを注入することにより固化層１２ｂを造成し、地下構造物２ａを上方に押動させる工程、及び地下構造物２ａの地表面１ａよりも高い位置において押し上げられた部分を解体する工程、即ち、ステップＳ５及びステップＳ６における一連の作業を繰り返し行う。
【００４２】
具体的には、図８に示すように、先ず、第１回目の地下構造物２ａの側壁２ｂの解体作業を終了した後、第１回目に造成した固化層１２ｂの上に自硬性流体１２ａを注入し、第２回目の固化層１２ｂを造成する。そして、第１回目と同様に地下構造物リフト量ＨＬだけ地下構造物２ａを上方に押動させる。その後、破砕機１３によって、地下構造物２ａの側壁２ｂの押し上げられた部分を解体撤去する。この第２回目の解体作業が終了した後、引き続き、第３回目の自硬性流体１２ａの注入・固化及び地下構造物２ａの解体を行う。このように、ステップＳ５の自硬性流体圧入工程及びステップＳ６の解体工程を繰り返し施工することにより、地下構造物２ａの側壁２ｂを解体撤去し、更に解体工程の最後の段階において底盤２ｃを解体撤去する。これにより、地下構造物２ａが設置されていた部分に、厚さがＨＱの固化層１２ｂが複数層積層形成される。
【００４３】
ステップＳ８：整地
図９は本発明の実施形態の既設地下構造物の撤去方法における固化層造成段階の最終状態及び施工完了時の整地状況を示す断面図である。図９に示すように、整地工程においては、地下構造物２ａの撤去が完了した後、地下構造物２ａが設置されていた部分が地表面１ａと同じ高さになるように、表土１ｄを埋め戻して整地する。ステップＳ７の繰り返し工程の終了後には、複数の固化層１２ｂが積層され、全体では地下に一体化された厚さがΣＨＱの固化材仕上層１２ｃが造成されるが、予め撤去後の用地の再利用が明確な場合は、その目的に応じて、例えば固化材仕上層１２ｃの厚さΣＨＱを減じて埋め戻し土量を増やすことにより、円滑に用地の引き渡しを行うことが可能となる。
【００４４】
上述の如く、本実施形態の既設地下構造物の撤去方法においては、上部からの引き抜きによる方法に依存せず、地上に専用重機等の大型設備及び機材を設置する必要がないため、市街地等の施工用地の確保が困難な場所での施工が可能となる。また、対象となる既設地下構造物以外の埋設物等の地下施設の事前処理をする必要がなく、更に矢板等で土留め壁を仮設する必要もないことから、準備工程の費用、仮設資機材費及び仮設工事費の縮減が可能となる。加えて、本実施形態の既設地下構造物の撤去方法においては、特殊な資機材及び高価な材料を使用せずに施工が可能であるため、工費の縮減のみならず資機材の調達も容易となる。更に、既設地下構造物を上方に移動（押動）させる過程においては、常に構造物の最下面が支持されているため、地下構造物２ａの側部又は上部を支持する施工法に比べて安全性が優れており、また低騒音作業が可能となることから環境保全の面においても優れている。
【００４５】
更にまた、本実施形態の既設地下構造物の撤去方法においては、既設地下構造物の撤去と撤去後の地盤の埋め戻し工程とを同時に作業することが可能となるため、工数を低減することができ、施工管理が簡単化する他、施工中断等の不意の事象が発生しても、特別な措置を必要とすることなく作業環境を保全できる。更にまた、既設地下構造物の種類に依存することなく、基礎、容器、大型、小型、又は特殊形状の構造物を撤去することができ、適用可能範囲が広い。以上の効果により、本実施形態の既設地下構造物の撤去方法によれば、従来の技術以上に安全で且つ適用範囲が広い既設地下構造物の撤去作業が可能となる。
【００４６】
なお、地上部に充分な施工用地を確保でき、更に注入ポンプ７ａの注入圧力が設計に満たない場合は、例えば地上部にクレーン等を設置し、補助的に上部からの引き抜きを併用することにより、地下構造物２ａを容易に撤去可能となる。このように、上述した工法と引き抜き工法とを併用することにより、地下構造物２ａの傾斜修正も可能になるため、地盤沈下等によって沈下及び／又は傾斜した既設地下構造物の撤去にも適用することができる。
【００４７】
また、本実施形態においては、既設地下構造物の規模及び形状に依存せず解体撤去が可能となる旨を前記したが、例えばニューマチックケーソンのような躯体最下部に中埋めコンクリートが充填されており、本体構造物との付着力低下が見込まれる場合をはじめとして、構造物の側壁同士又は側壁部と底盤部との接合状態に強度不足が懸念される場合等、また地下構造物築造に際し矢板等による仮設の土留め壁を残置する物件等のように、基礎構造物又は基礎構造物とこの構造物の付帯構造物との間に一体性の欠如が想定される場合については、構造物の相互をアンカー締結する等の既往技術による方法をもって一体的な構造とすることにより、本技術の適用がより有効なものとなる。
【００４８】
なお、上述した中升排水工程（ステップＳ１）及び周面、摩擦低減工程（ステップＳ２）は、必要に応じて実施すればよく、また、本実施形態の既設地下構造物の撤去方法の構成を適宜設計変更して実施することは、本発明の範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施形態の既設地下構造物の撤去方法を示すフローチャート図である。
【図２】本発明の実施形態の既設地下構造物の撤去方法における中升排水工程（ステップＳ１）を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態の既設地下構造物の撤去方法における周面摩擦低減工程（ステップＳ２）を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態の既設地下構造物の撤去方法における注入管建て込み工程（ステップＳ３）を示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態の既設地下構造物の撤去方法における摩擦低減材注入工程（ステップＳ４）を示す断面図である。
【図６】本発明の実施形態の既設地下構造物の撤去方法における自硬性流体圧入工程（ステップＳ５）を示す断面図である。
【図７】本発明の実施形態の既設地下構造物の撤去方法における解体工程（ステップＳ６）を示す断面図である。
【図８】本発明の実施形態の既設地下構造物の撤去方法における繰り返し施工工程（ステップＳ７）を示す断面図である。
【図９】本発明の実施形態の既設地下構造物の撤去方法における固化層造成段階の最終状態及び施工完了時の整地状況を示す断面図である。
【図１０】（Ａ）〜（Ｃ）は従来の地下構造物の撤去方法の代表例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１ａ 地盤面（地表面）
１ｂ 地盤面（掘削面）
１ｃ 地盤面（法面）
１ｄ 表土
２ａ 地下構造物
２ｂ 地下構造物（側壁）
２ｃ 地下構造物（底盤）
２ｄ 中升
３ 鋼矢板
４ 破砕剤
５ａ 荷重水
５ｂ 地下水位
６ａ 排水ポンプ
６ｂ 排水配管
７ａ 注入ポンプ
７ｂ 注入配管
７ｃ ジェットノズル
７ｄ 穿孔機（注入機）
７ｅ 貯水タンク
７ｆ 導水配管
７ｇ 水
７ｈ 貯泥タンク
７ｉ 固化材タンク
８ バルブ
９ 作業者
１０，１０ａ 周面摩擦低減層
１１ａ 泥水
１１ｂ 余剰泥水
１２ａ 自硬性流体
１２ｂ 固化層
１２ｃ 固化材仕上層
１３ 破砕機
ＨＬ 地下構造物リフト量
ＨＱ 固化材層厚
ΣＨＱ 固化材仕上層厚
【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設地下構造物の底盤とこの既設地下構造物の下方に位置する地盤との間に自硬性流体を圧入して、前記既設地下構造物を上方に押動させる工程と、
前記自硬性流体を硬化させて、前記既設地下構造物の姿勢及び挙動を安定化する工程と、
前記既設地下構造物の押動量に応じて、前記既設地下構造物の上部を地上から解体する工程とを有することを特徴とする既設地下構造物の撤去方法。
【請求項２】
前記自硬性流体の圧入量を調節することにより前記既設地下構造物の押動量を制御し、前記既設地下構造物を押動させる工程、前記既設地下構造物を安定化する工程及び前記既設地下構造物を解体する工程を、この順に繰り返し行って、前記既設地下構造物を複数回に分けて解体することを特徴とする請求項１に記載の既設地下構造物の撤去方法。
【請求項３】
前記既設地下構造物を押動させる工程の前に、前記既設地下構造物と地盤との間に、これらの間に生じる摩擦抵抗を低減する周面摩擦低減材を注入することを特徴とする請求項１又は２に記載の既設地下構造物の撤去方法。
【請求項４】
前記周面摩擦低減材を注入する前に、前記既設地下構造物の側壁と地盤との間に水を注入し、前記側壁の外面と地盤面との間に生じる摩擦抵抗を一時的に低減することを特徴とする請求項３に記載の既設地下構造物の撤去方法。
【請求項５】
更に、前記周面摩擦低減材を注入する前に、前記既設地下構造物の底盤と地盤との間にも水を注入し、前記底盤の外面と地盤面との間に生じる摩擦抵抗を一時的に低減することを特徴とする請求項４に記載の既設地下構造物の撤去方法。
【請求項１】
既設地下構造物の底盤とこの既設地下構造物の下方に位置する地盤との間に自硬性流体を圧入して、前記既設地下構造物を上方に押動させる工程と、
前記自硬性流体を硬化させて、前記既設地下構造物の姿勢及び挙動を安定化する工程と、
前記既設地下構造物の押動量に応じて、前記既設地下構造物の上部を地上から解体する工程とを有することを特徴とする既設地下構造物の撤去方法。
【請求項２】
前記自硬性流体の圧入量を調節することにより前記既設地下構造物の押動量を制御し、前記既設地下構造物を押動させる工程、前記既設地下構造物を安定化する工程及び前記既設地下構造物を解体する工程を、この順に繰り返し行って、前記既設地下構造物を複数回に分けて解体することを特徴とする請求項１に記載の既設地下構造物の撤去方法。
【請求項３】
前記既設地下構造物を押動させる工程の前に、前記既設地下構造物と地盤との間に、これらの間に生じる摩擦抵抗を低減する周面摩擦低減材を注入することを特徴とする請求項１又は２に記載の既設地下構造物の撤去方法。
【請求項４】
前記周面摩擦低減材を注入する前に、前記既設地下構造物の側壁と地盤との間に水を注入し、前記側壁の外面と地盤面との間に生じる摩擦抵抗を一時的に低減することを特徴とする請求項３に記載の既設地下構造物の撤去方法。
【請求項５】
更に、前記周面摩擦低減材を注入する前に、前記既設地下構造物の底盤と地盤との間にも水を注入し、前記底盤の外面と地盤面との間に生じる摩擦抵抗を一時的に低減することを特徴とする請求項４に記載の既設地下構造物の撤去方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−１７７４４７（Ｐ２００７−１７７４４７Ａ）
【公開日】平成１９年７月１２日（２００７．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３７５３４２（Ｐ２００５−３７５３４２）
【出願日】平成１７年１２月２７日（２００５．１２．２７）
【出願人】（３９１０３５７９５）株式会社白石 (15)
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年７月１２日（２００７．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月２７日（２００５．１２．２７）
【出願人】（３９１０３５７９５）株式会社白石 (15)
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【Ｆターム（参考）】
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