盤膨れ防止工法
【課題】掘削底面までの盤下げ中にも、盤膨れに対する安全性を確保しながらも、より簡易な施工で盤膨れ防止を図る。
【解決手段】土留掘削の対象地盤において、被圧水層３まで伸びる所定径の孔５を複数削孔する工程と、配管１３が接続された袋体１１、１２同士を互いに所定強度の引張材１４で連結した補強体１０を、前記削孔により形成した各孔に挿入する工程と、前記孔５において前記被圧水層３および前記底部地盤４に位置する前記補強体１０の各袋体１１、１２に対し、前記配管１３を通じて固化剤３０を充填し、孔壁をなす前記被圧水層３および前記底部地盤４に各袋体１１、１２を圧接させる工程とを実行する。
【解決手段】土留掘削の対象地盤において、被圧水層３まで伸びる所定径の孔５を複数削孔する工程と、配管１３が接続された袋体１１、１２同士を互いに所定強度の引張材１４で連結した補強体１０を、前記削孔により形成した各孔に挿入する工程と、前記孔５において前記被圧水層３および前記底部地盤４に位置する前記補強体１０の各袋体１１、１２に対し、前記配管１３を通じて固化剤３０を充填し、孔壁をなす前記被圧水層３および前記底部地盤４に各袋体１１、１２を圧接させる工程とを実行する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、盤膨れ防止工法に関するものであり、具体的には、掘削底面までの盤下げ中にも、盤膨れに対する安全性を確保しながらも、より簡易な施工で実施できる盤膨れ防止技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば都市土木工事等の、施工領域が限定されるような現場においては、限られた施工領域を有効活用する意味からも、鋼矢板や横矢板等の土留壁を腹起し・切梁やアンカー等の支保工で支持して掘削を進行させる、土留掘削を伴う工事が多く施工されている。ただしこの土留掘削には、施工地盤や地下水の性状に応じて留意すべき現象の発生が従来より指摘されている。この現象とは、盤ぶくれ、ボイリング、およびヒービングといった底部地盤の変状現象である。
【０００３】
このうち、例えば盤ぶくれに関して言えば、掘削底部の地盤に含まれる被圧帯水層（例：砂・礫層など）の水圧が、該被圧帯水層上部に存在する不透水層や難透水層を含む地盤を上方に押し上げる現象であり、この現象に対処する工法が従来より提案されてきた。例えば、土留めの根入れを深くしたり、掘削底面以下の一定深さを地盤改良によって固めてしまう等の対応策が存在する。また、これらよりも工費の安い手法として、杭を地盤に打設し、杭表面と地盤との摩擦力を介して底部地盤と被圧帯水層との間を連結する技術や、或いは、グラウンドアンカーを地盤に打設し、該アンカーの引っ張り材を介して、グラウンドアンカー表面と地盤との摩擦力を定着板（コンクリート板）に伝えることで、底部地盤と被圧帯水層との間を連結する技術（特許文献１、特許文献２等）も考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１７６７６号公報
【特許文献２】特開２００１−１８２０８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、杭を打設する上記技術の場合、杭が発揮する設計上の摩擦力を踏まえて打設を行うと、打設ピッチが大きくなりがちとなり、杭間での盤膨れすなわち中抜けを起こす懸念がある。一方、この懸念を解消すべく杭の打設ピッチを小さくすると、施工の手間およびコストが増大するという問題が生じる。また、盤ぶくれが問題となる大深度掘削の場合、掘削底面の深さまでヤットコを使用して杭を打設するのは困難であり、掘削が進行するに伴い、掘削底面から露出する杭上部（例：鋼材）の切除工程が発生してしまうといった問題もある。
【０００６】
また、グラウンドアンカーを打設する上記技術の場合、定着盤を床付け底盤に構築する必要があり、しかも、この定着盤に引っ張り材を固定するのは掘削完了時であることから、掘削施工中に進行する盤膨れについては十分な対処が出来ないという問題がある。
【０００７】
そこで本発明は、掘削底面までの盤下げ中にも、盤膨れに対する安全性を確保しながらも、より簡易な施工で実施できる盤膨れ防止工法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する本発明の盤膨れ防止工法は、土留掘削における底部地盤の盤膨れを防止する工法であって、土留掘削の対象地盤において、被圧水層まで伸びる所定径の孔を複数削孔する工程と、配管が接続された袋体同士を互いに所定強度の引張材で連結した補強体を、前記削孔により形成した各孔に挿入する工程と、前記孔において前記被圧水層および前記底部地盤に位置する前記補強体の各袋体に対し、前記配管を通じて固化剤を充填し、孔壁をなす前記被圧水層および前記底部地盤に各袋体を圧接させる工程と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
このような技術によれば、被圧水層および底部地盤を貫く孔にて膨張した各袋体が、被圧水層および底部地盤をそれぞれ押圧して密着し、大きな摩擦抵抗力を発揮する。底部地盤が被圧水層の揚圧力を受けて盤膨れしようとしても、底部地盤に圧接している袋体が、少なくとも被圧水層で大きな摩擦抵抗力を発揮している袋体から引張材を介して反力を得て、底部地盤の上方への変形すなわち盤膨れを抑制する。被圧水層の層厚が薄い場合などは、被圧水層側の袋体を被圧水層だけでなく被圧水層周囲の地層に跨って配置する状況も想定できる。
【００１０】
また、１つ１つの袋体が発揮する周囲地盤との接触抵抗および、上下の袋体間に引張力を伝達する引張材の強度が杭に比較して過大でないゆえ、掘削領域に対する打設ピッチは細かな配置となり、合理的な設計においていわゆる中抜けが発生する懸念も解消できる。また、袋体を用いる本工法は、杭等を用いる手法より低廉なコストで盤膨れ防止を図ることができる。また、グラウンドアンカーを用いる従来手法のように定着板を構築する必要はなく、掘削中においても盤膨れ防止効果を確保することが可能である。従って本発明によれば、掘削底面までの盤下げ中にも、盤膨れに対する安全性を確保しながらも、より簡易な施工で盤膨れ防止を図ることが可能となる。
【００１１】
また、本発明の盤膨れ防止工法は、土留掘削における底部地盤の盤膨れを防止する工法であって、土留掘削の対象地盤において、被圧水層まで伸びる所定径の孔を複数削孔する工程と、配管が接続され、前記被圧水層から前記底部地盤に至る長さで所定の引張強度を備えた袋体からなる補強体を、前記削孔により形成した各孔に挿入する工程と、前記孔に挿入された前記補強体における袋体に対し、前記配管を通じて固化剤を充填し、孔壁をなす前記被圧水層および前記底部地盤に袋体を圧接させる工程と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
このような技術によれば、被圧水層および底部地盤を貫く孔にて膨張した一体の袋体が、被圧水層から底部地盤に至るまで地盤を押圧して密着し、大きな摩擦抵抗力を発揮する。また、袋体自体が適宜な引張強度を有しており、底部地盤が被圧水層の揚圧力を受けて盤膨れしようとしても、一体の袋体のうち底部地盤に圧接している部分が、少なくとも被圧水層で大きな摩擦抵抗力を発揮している部分から反力を得て、底部地盤の上方への変形すなわち盤膨れを抑制する。なお、被圧水層の層厚が薄い場合などは、被圧水層側の袋体を被圧水層だけでなく被圧水層周囲の地層に跨って配置する状況も想定できる。
【００１３】
また、１つ１つの袋体が発揮する周囲地盤との接触抵抗と、引張力を伝達する袋体自体の強度は過大でないゆえ、掘削領域に対する打設ピッチは細かな配置となり、合理的な設計においていわゆる中抜けが発生しない。また、袋体を用いる本工法は、杭等を用いる手法より低廉なコストで盤膨れ防止を図ることができる。また、グラウンドアンカーを用いる従来手法のように定着板を構築する必要はなく、掘削中においても盤膨れに対する安全性が確保できる。従って本発明によれば、掘削底面までの盤下げ中にも、盤膨れに対する安全性を確保しながらも、より簡易な施工で盤膨れ防止を図ることが可能となる。
【００１４】
なお、前記盤膨れ防止工法において、棒状のガイド材を前記補強体に対し脱着可能に取り付け、当該ガイド材を前記孔において下降させることで、前記孔への補強体の挿入を行い、前記袋体への固化剤の充填がなされ、前記被圧水層および前記底部地盤に袋体が圧接された後、前記ガイド材を前記補強体から取り外す工程を含むとしてもよい。
【００１５】
これによれば、可撓性を有する袋体を、限られた孔壁内空間において確実に被圧水層まで送り込むことが可能となり、施工精度を良好なものとすることができる。また、固化剤が充填され周囲の地盤に圧接された袋体に反力を得ることで、ガイド材の取り外しは容易であり、施工性が良好である。しかも、土留掘削の進行に伴って掘削底面からガイド材が露出することが無いため、掘削機械等による掘削動作に支障を生じることがない。
【００１６】
また、前記盤膨れ防止工法において、前記ガイド材が、前記袋体の位置で吐出口を備える管体であり、固化剤充填用の前記配管を兼ねるものであるとしてもよい。
これによれば、被圧水層まで袋体を送り込む工程と、該袋体への固化剤の充填を行う工程とをガイド材を利用して行うことができ、施工の効率とコストをより良好なものとできる。
【００１７】
なお、上述した本発明において、土留掘削の進行に伴って掘削底面から補強体が露出したとしても、繊維等で構成された袋体とそれに充填された固化剤（例：グラウト剤等）は、掘削機械による掘削動作に支障を与えないから、土留掘削全体の施工効率は良好なものとなる。
【００１８】
また、モルタルやグラウトなどの固化剤を充填する対象は、浸透による漏出等が懸念される地盤が露出した孔壁内空間ではなく袋体であり、該袋体への固化剤注入量の管理が確実に行える。つまり、袋体の適宜な膨張と、それによる周囲地盤へ圧接を確実なものとできる。当然ながら、袋体周囲の地盤に地下水流が存在したり、孔壁崩壊が生じたとしても、袋体に充填したグラウトの散逸はない。
【００１９】
なお、前記袋体は、可撓性を有する部材であって、柔軟性や耐摩耗性を有する麻や合成繊維等からなる織布または不織布に、アラミド繊維や炭素繊維等の引張強度の強い補強繊維を混入したもの等を用いることができる。また、袋体は、水分が滲み出にくいように、目合いの調整や水密加工が施されている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、良好な効率性やコスト性の下で土留掘削の施工中にも盤膨れ防止を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態における盤膨れ防止工法の適用例１を示す図である。
【図２】本実施形態における袋体等の構造例を示す図である。
【図３】本実施形態における盤膨れ防止工法の手順例１を示すフロー図である。
【図４】本実施形態における盤膨れ防止工法の適用例２を示す図である。
【図５】本実施形態における盤膨れ防止工法の手順例２を示すフロー図である。
【図６】本実施形態における盤膨れ防止工法の適用例３を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
−−−適用例１−−−
以下に本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本実施形態における盤膨れ防止工法の適用例１を示す図、図２は本実施形態における袋体等の構造例を示す図、図３は本実施形態における盤膨れ防止工法の手順例１を示すフロー図である。盤膨れ防止工法を適用する土留掘削工事において、例えば、鋼矢板の打設や腹起し・切梁等による支保を実行し土留壁１を形成しているとする。この土留壁１で囲まれた地盤は、下層から順に、例えば被圧水層たる砂礫層３、軟弱な難透水層たる粘土層４、および砂質土層６により主として構成されており、砂礫層３の中には土留壁１の先端が達している。また、土留壁１で囲まれた地盤のうち、砂質土層６の一部（ないし全部）が土留掘削の対象地盤２となっている。
【００２３】
このままこの対象地盤２である砂質土層６を掘り進んで粘土層４より上の重量が減少すれば、砂礫層３における被圧水の揚圧力が粘土層４より上の部分の重量に勝る事態となり、粘土層４より上の部分を上方に押し上げる盤膨れ現象が生じると懸念されていたとする。
【００２４】
そこで本実施形態の盤膨れ防止工法を適用し、対象地盤２において、まずは被圧水層たる砂礫層中まで伸びる所定径の孔５を複数削孔する（ｓ１００）。孔５の径は、後に孔５に挿入される補強体１０の袋体１１、１２が膨張時に示す径より小さいものである。よって、グラウト等の固化剤３０の充填により孔５にて膨張しようとする袋体１１、１２は、周囲地盤と十分に圧接されて必要な摩擦抵抗力を発揮しうることになる。従来技術で用いられる杭は、例えば径６００ｍｍ程度のものであったが、本実施形態における孔５の径は１００〜１４０ｍｍ、袋体１１，１２の径は１５０〜３００ｍｍ程度のものとできる。
【００２５】
また、袋体１１が、少なくともその定着長分は砂礫層３に配置されるよう、孔５の削孔長も決定される。また、１つの補強体１０が負担できる応力と、被圧水層から生じる盤膨れの揚力とに基づいて、掘削底面における単位面積あたりに必要な補強体１０の設置に関する設計は、例えば次のように行われる。
【００２６】
被圧水層の上面で生じる揚力を“Ａ”、被圧水層より上方にある土塊重量を“Ｂ”、被圧水層より上の補強体１０の長さを“ｌ１”、該補強体１０における単位長さ当たりの孔５との摩擦力を“ｃ”、とする。この場合、“（Ａ−Ｂ）／（ｃ×ｌ１）”の値を算定すれば、盤膨れの応力を負担する為に必要な袋体のセット数、すなわち孔５の削孔数が得られる。また、被圧水層以下における孔５と補強体１０の間の単位長さあたりの摩擦力を“ｄ”とすれば、“（ｃ×ｌ１）／ｄ”の値を算定することで、被圧水層以下における袋体が孔５の壁面に対して確保すべき必要な接触長ｌ２、すなわち孔５の長さ（地盤における砂礫層３での孔５の長さ）が得られる。なお、砂礫層３は地盤最下層にあるから、上記のように砂礫層３での孔５の長さが決まれば、自ずと、粘土層４および砂質土層６を貫いて砂礫層３での孔５の底部に至るまでの長さが孔５の長さとなる。なお、袋体に充填される固化剤３０と袋体内部の引張材１４との付着力（摩擦力）および引張材１４の強度は、当然ながら、上述の値“ｃ×ｌ１”すなわち、１本の孔５の壁面と袋体との間に生じうる摩擦力以上である必要がある。また、これらの設計には、適宜な安全率が考慮されることは言うまでもない。
【００２７】
次に、削孔した孔５に補強体１０を挿入し、袋体１１を砂礫層３の中に配置し、袋体１２を粘土層４の中に配置する（ｓ１０１）。補強体１０は、それぞれ配管１３が接続された袋体１１、１２同士を互いに所定強度の引張材１４で連結した構造となっている。袋体１１は砂礫層３の中で膨張するものであり、袋体１２は粘土層４の中で膨張するものである。また、引張材１４は鋼棒や鋼製ワイヤーなど所定の引張強度を備えた部材で構成されており、例えば、砂礫層３に配置される袋体１１の底部から、粘土層４に配置される袋体１２の上部まで貫いている。この引張材１４の備える引張強度は、粘土層４と圧接した袋体１２が、砂礫層３に圧接した袋体１１から反力を得て、粘土層４の盤膨れ応力に対抗する際の引っ張りに応じたものとなる。また、配管１３は、例えば袋体１１、１２のそれぞれに接続されており、所定の固化剤供給装置４０から送られてくるモルタルやグラウトなどの固化剤３０を、袋体１１、１２らに提供する管路となる。この配管１３としては塩ビパイプ等の適宜な樹脂製パイプを適用すれば、土留掘削時に床付け底盤から露出しても掘削重機等で容易に除去でき、掘削の支障とならず好適である。
【００２８】
補強体１０を孔５に挿入するにあたっては、棒状のガイド材５０を、前記補強体１０の例えば引張材１４ないし袋体１２に対し脱着可能に取り付け、当該ガイド材５０を前記孔５において下降させることで、前記孔５への補強体１０の挿入を行うとすれば好適である。ガイド材５０を補強体１０の引張材１４や袋体１２らに脱着自在に取り付ける手法としては、例えば次の手法が考えられる。図２に示すように、例えば、引張材１４の上端のうち袋体上部に突出した部位に雄ねじ５１が切られており、ガイド材５０の下端には雌ねじ５２が切られた袋ナット５３が備わっており、孔５への補強体１０の挿入時には、ガイド材下端の袋ナット５３が引張材上端の雄ねじ５１と螺合して一体となり、一方、ガイド材５０を補強体１０から取り外す際には、周囲地盤に圧接した袋体１１，１２等に反力を得てガイド材５０を回転させ、その下端の袋ナット５３を引張材体上部の雄ねじ５１における螺合から解くといった手法である。或いは、ガイド材５０の下端にアーム状の把持機構が備わっており、孔５への補強体１０の挿入時には、ガイド材下端の把持機構が引張材１４を把持して一体となり、一方、ガイド材５０を補強体１０から取り外す際には、ガイド材下端の把持機構が引張材１４の把持を解除して分離するといった手法もある。
【００２９】
続いて、孔５において砂礫層３に位置する補強体１０の袋体１１に対し、配管１３を通じてモルタルやグラウトなどの固化剤３０を充填し（ｓ１０２）、孔壁をなす砂礫層３に袋体１１を圧接させる（ｓ１０３）。同様に、孔５において粘土層４に位置する袋体１２に対し、配管１３を通じてモルタルやグラウトなどの固化剤３０を充填し（ｓ１０４）、孔壁をなす粘土層４に袋体１２を圧接させる（ｓ１０５）。こうした処理により、被圧水層たる砂礫層３および底部地盤たる粘土層４を貫く孔５にて膨張した各袋体１１、１２が、砂礫層３および粘土層４をそれぞれ押圧して密着し、大きな摩擦抵抗力を発揮することになる。
【００３０】
また、モルタルやグラウトなどの固化剤３０を充填する対象は、浸透による漏出等が懸念される地盤が露出した孔壁内空間ではなく袋体１１、１２であるから、該袋体１１、１２への固化剤注入量の管理が確実に行える。つまり、袋体１１，１２の適宜な膨張と、それによる周囲地盤へ圧接を確実なものとできる。当然ながら、袋体周囲の地盤に地下水流が存在したり、孔壁崩壊が生じたとしても、袋体１１，１２らに充填した固化剤３０の散逸はない。
【００３１】
なお、図２に示すように、袋体内における配管１３の接続部位には、配管１３の先端開口を包含するボックス状の逆止弁機構１５が備わっていて、該袋体へ充填された固化剤３０が固化剤供給装置側へ逆流しないよう配慮されているとすれば好適である。逆止弁機構１５は、例えば、上方に凸の円錐形状で頂部に適宜な開口１６ａが設けられたストッパー１６と、該ストッパー１６の開口を完全に塞ぐことが可能な表面形状、サイズを備えた可動体１７、ストッパー１６との間に可動体１７の可動空間を確保しつつ固化剤３０の通過を阻害しないメッシュ状板材１８とからなる構成があげられる。配管１３の開口から袋体内部の逆止弁機構１５に流入した固化剤３０は、ストッパー１６の開口１６ａを通り（そこに可動体１７があれば下方に押し下げつつ）、メッシュ状板材１８のメッシュ開口を通過し、そのまま袋体内空に充填されることになる。一方、袋体内空を満たした固化剤３０が、メッシュ状板材１８を上方に通過して逆止弁機構１５に流入してきた場合、この流入圧で上方に移動させられる可動体１７が、円錐形状のストッパー１６の表面を上方に移動しつつ頂部の開口１６ａに押し当てられ、開口１６ａは塞がれる。つまり、固化剤３０の上昇はこの時点で止まり、固化剤供給措置側への逆流は抑止される。図２では袋体１２に設置される逆止弁機構１５について例示しているが、袋体１１についても同様に逆止弁機構１５が設置され、上記同様の機能を果たす。
【００３２】
袋体１１、１２への固化剤３０の充填がなされ、砂礫層３および粘土層４に袋体１１，１２が圧接された後、前記ガイド材５０を補強体１０から取り外す（ｓ１０６）。固化剤３０が充填され周囲地盤に圧接された袋体１１、１２に反力を得ることで、ガイド材５０の取り外しは容易であり、施工性も良好である。しかも、土留掘削の進行に伴って掘削底面からガイド材５０が露出することが無いため、掘削機械等による掘削動作に支障を生じることがない。
【００３３】
上述のごとき本実施形態によれば、被圧水層たる砂礫層３および底部地盤たる粘土層４を貫く孔５にて膨張した各袋体１１、１２が、砂礫層３および粘土層４をそれぞれ押圧して密着し、大きな摩擦抵抗力を発揮する。底部地盤たる粘土層４の上部が被圧水層たる砂礫層３の揚圧力を受けて盤膨れしようとしても、粘土層４に圧接している袋体１２が、砂礫層３で大きな摩擦抵抗力を発揮している袋体１１から引張材１４を介して反力を得て、粘土層４の上方への変形すなわち盤膨れを抑制する。
【００３４】
また、１つ１つの袋体１１、１２らが発揮する周囲地盤との接触抵抗および引張材の強度は杭に比較して過大でないため、掘削領域に対する打設ピッチは細かな配置となり、合理的な設計においていわゆる中抜けが発生しない状態が実現できる。また、袋体１１、１２を用いる本工法は、杭等を用いる手法より低廉なコストで盤膨れ防止を図ることができる。また、グラウンドアンカーを用いる従来手法のように定着板を構築する必要はなく、掘削中における盤膨れ防止対策として機能させることが可能である。
【００３５】
なお、孔壁内における袋体１１と袋体１２との間の領域１９に、ベントナイト、グラウト、砂等の間詰め材を充填し、孔壁崩壊等に備えるとしてもよい。
【００３６】
また、図１の右上に示すように、補強体１０として袋体が上下で各々複数セットになっている構成を採用しても良い。或いは、例えば被圧水層に袋体１１を１つ、難透水層とその上方の地層のそれぞれに袋体１２を１つずつ配置し、計３つの袋体から補強体１０を構成するなどとしてもよい。いずれにしても、袋体の配置や数については状況に応じて設定すればよい。
【００３７】
−−−適用例２−−−
続いて、補強体１０における袋体が被圧水層および底部地盤の各層毎に分離している上記適用例１とは異なり、各層を跨って一体となっている例について説明する。図４は本実施形態における盤膨れ防止工法の適用例２を示す図であり、図５は本実施形態における盤膨れ防止工法の手順例２を示すフロー図である。この場合の袋体１００は、固化剤３０の充填用に配管１３が接続され、被圧水層たる砂礫層３から底部地盤たる粘土層４に至る長さで所定の引張強度を備えているものとなる。袋体１００が備える引張強度は、袋体１００のうち粘土層４と圧接した部位１０１が、砂礫層３に圧接した部位１０２から反力を得て、粘土層４の盤膨れ応力に対抗する際の引っ張りに応じたものとなる。この適用例における袋体１００は、上記適用例１と比較して、引張材１４を用いる必要がないから、袋体１００すなわち補強体１０の構造がより簡略化され、補強体１０の取り扱いが簡便なものとなる。
【００３８】
袋体１００は、少なくともその定着長分は砂礫層３に配置されるよう、孔５の削孔長も決定される。また、１つの袋体１００が負担できる応力と、被圧水層から生じる盤膨れの揚力とに基づいて、掘削底面における単位面積あたりに必要な袋体１００の設置に関する設計は、例えば次のように行われる。
【００３９】
被圧水層の上面で生じる揚力を“Ａ”、被圧水層より上方にある土塊重量を“Ｂ”、被圧水層より上の袋体１００の長さを“ｌ１”、該袋体１００における単位長さ当たりの孔５との摩擦力を“ｃ”とする。この場合、“（Ａ−Ｂ）／（ｃ×ｌ１）”の値を算定すれば、盤膨れの応力を負担する為に必要な袋体１００のセット数、すなわち孔５の削孔数が得られる。また、被圧水層以下における孔５と袋体１００の間の単位長さあたりの摩擦力を“ｄ”とすれば、“（ｃ×ｌ１）／ｄ”の値を算定することで、袋体１００が孔５の壁面に対して確保すべき必要な接触長ｌ２、すなわち孔５の長さ（地盤における砂礫層３での孔５の長さ）が得られる。なお、砂礫層３は地盤最下層にあるから、上記のように砂礫層３での孔５の長さが決まれば、自ずと、粘土層４および砂質土層６を貫いて砂礫層３での孔５の底部に至るまでの長さが孔５の長さとなる。なお、これらの設計には、適宜な安全率が考慮されることは言うまでもない。
【００４０】
また、この例において、孔５の削孔（ｓ２００）と、孔５への補強体１０の挿入（ｓ２０１）の工程は上記適用例１と同様であり、説明は省略する。ここで、孔５に挿入された補強体１０における袋体１００に対し、配管１３を通じて固化剤３０を充填し（ｓ２０２）、孔壁をなす砂礫層３および粘土層４に袋体１００を圧接させる（ｓ２０３）。
【００４１】
このような適用例によれば、砂礫層３および粘土層４を貫く孔５にて膨張した一体の袋体１００が、砂礫層３から粘土層４に至るまで地盤を押圧して密着し、大きな摩擦抵抗力を発揮する。また、袋体自体が適宜な引張強度を有しており、粘土層４が砂礫層３の揚圧力を受けて盤膨れしようとしても、一体の袋体１００のうち粘土層４に圧接している部位１０１が、少なくとも砂礫層３で大きな摩擦抵抗力を発揮している部位１０２から反力を得て、粘土層４の上方への変形すなわち盤膨れを抑制する。
【００４２】
なお、ガイド材５０が、図６（ａ）にて例示するように、その下端付近に吐出口５５を備えて袋体底部まで延びる管体であり、固化剤充填用の前記配管１３を兼ねるものであるとしてもよい。これによれば、被圧水層たる砂礫層３の深さまで補強体１０を送り込む工程と、袋体１００への固化剤３０の充填を行う工程とを該ガイド材５０を利用して行うことができ、より効率的に盤膨れ防止を図ることができる。このガイド材５０として、塩ビパイプ等の適宜な樹脂製部材を適用すれば、そのまま袋体１００と共に土中に残置し、土留掘削時に床付け底盤から露出しても掘削重機等で容易に除去でき、掘削の支障とならず好適である。
【００４３】
また、図６（ｂ）に示すように、ガイド材５０が袋体上部までの配管１３を兼ねるとしてもよい。この場合、例えば、ガイド材下端の雌ねじ５２と、袋体に取り付けらた接続用治具６０の雌ねじ５１とが螺合することで接続されている。固化剤供給装置４０から供給された固化剤３０は、配管１３としてのガイド材５０の内空を通過し、その下端から前記接続用治具６０を介し袋体内部に流入していくことになるため、袋体内空における接続用治具周囲に逆止弁機構１５（上述の適用例１と同様のもの）が備えられているのが望ましい。こうした逆止弁機構１５が備わっていれば、袋体内空へ充填された固化剤３０の、固化剤供給装置側への逆流を抑制できる。
【００４４】
以上、本実施形態によれば、掘削底面までの盤下げ中にも、盤膨れに対する安全性を確保しながらも、より簡易な施工で盤膨れ防止を図ることが可能となる。また、本実施形態において、袋体の強度のみで揚圧力に抵抗する引張力を分担しきれない場合には、袋体内部に引張材を設置する形態も考えられる。
【００４５】
以上、本発明の実施の形態について、その実施の形態に基づき具体的に説明したが、これに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 土留壁
２ 対象地盤
３ 被圧水層、砂礫層
４ 底部地盤、粘土層
５ 孔
１０ 補強体
１１、１２ 袋体
１３ 配管
１４ 引張材
１５ 逆止弁機構
１６ ストッパー
１６ａ ストッパーの開口
１７ 可動体
１８ メッシュ状板材
３０ 固化剤
４０ 固化剤供給装置
５０ ガイド材
６０ 接続用治具
１００ 袋体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、盤膨れ防止工法に関するものであり、具体的には、掘削底面までの盤下げ中にも、盤膨れに対する安全性を確保しながらも、より簡易な施工で実施できる盤膨れ防止技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば都市土木工事等の、施工領域が限定されるような現場においては、限られた施工領域を有効活用する意味からも、鋼矢板や横矢板等の土留壁を腹起し・切梁やアンカー等の支保工で支持して掘削を進行させる、土留掘削を伴う工事が多く施工されている。ただしこの土留掘削には、施工地盤や地下水の性状に応じて留意すべき現象の発生が従来より指摘されている。この現象とは、盤ぶくれ、ボイリング、およびヒービングといった底部地盤の変状現象である。
【０００３】
このうち、例えば盤ぶくれに関して言えば、掘削底部の地盤に含まれる被圧帯水層（例：砂・礫層など）の水圧が、該被圧帯水層上部に存在する不透水層や難透水層を含む地盤を上方に押し上げる現象であり、この現象に対処する工法が従来より提案されてきた。例えば、土留めの根入れを深くしたり、掘削底面以下の一定深さを地盤改良によって固めてしまう等の対応策が存在する。また、これらよりも工費の安い手法として、杭を地盤に打設し、杭表面と地盤との摩擦力を介して底部地盤と被圧帯水層との間を連結する技術や、或いは、グラウンドアンカーを地盤に打設し、該アンカーの引っ張り材を介して、グラウンドアンカー表面と地盤との摩擦力を定着板（コンクリート板）に伝えることで、底部地盤と被圧帯水層との間を連結する技術（特許文献１、特許文献２等）も考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１７６７６号公報
【特許文献２】特開２００１−１８２０８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、杭を打設する上記技術の場合、杭が発揮する設計上の摩擦力を踏まえて打設を行うと、打設ピッチが大きくなりがちとなり、杭間での盤膨れすなわち中抜けを起こす懸念がある。一方、この懸念を解消すべく杭の打設ピッチを小さくすると、施工の手間およびコストが増大するという問題が生じる。また、盤ぶくれが問題となる大深度掘削の場合、掘削底面の深さまでヤットコを使用して杭を打設するのは困難であり、掘削が進行するに伴い、掘削底面から露出する杭上部（例：鋼材）の切除工程が発生してしまうといった問題もある。
【０００６】
また、グラウンドアンカーを打設する上記技術の場合、定着盤を床付け底盤に構築する必要があり、しかも、この定着盤に引っ張り材を固定するのは掘削完了時であることから、掘削施工中に進行する盤膨れについては十分な対処が出来ないという問題がある。
【０００７】
そこで本発明は、掘削底面までの盤下げ中にも、盤膨れに対する安全性を確保しながらも、より簡易な施工で実施できる盤膨れ防止工法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する本発明の盤膨れ防止工法は、土留掘削における底部地盤の盤膨れを防止する工法であって、土留掘削の対象地盤において、被圧水層まで伸びる所定径の孔を複数削孔する工程と、配管が接続された袋体同士を互いに所定強度の引張材で連結した補強体を、前記削孔により形成した各孔に挿入する工程と、前記孔において前記被圧水層および前記底部地盤に位置する前記補強体の各袋体に対し、前記配管を通じて固化剤を充填し、孔壁をなす前記被圧水層および前記底部地盤に各袋体を圧接させる工程と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
このような技術によれば、被圧水層および底部地盤を貫く孔にて膨張した各袋体が、被圧水層および底部地盤をそれぞれ押圧して密着し、大きな摩擦抵抗力を発揮する。底部地盤が被圧水層の揚圧力を受けて盤膨れしようとしても、底部地盤に圧接している袋体が、少なくとも被圧水層で大きな摩擦抵抗力を発揮している袋体から引張材を介して反力を得て、底部地盤の上方への変形すなわち盤膨れを抑制する。被圧水層の層厚が薄い場合などは、被圧水層側の袋体を被圧水層だけでなく被圧水層周囲の地層に跨って配置する状況も想定できる。
【００１０】
また、１つ１つの袋体が発揮する周囲地盤との接触抵抗および、上下の袋体間に引張力を伝達する引張材の強度が杭に比較して過大でないゆえ、掘削領域に対する打設ピッチは細かな配置となり、合理的な設計においていわゆる中抜けが発生する懸念も解消できる。また、袋体を用いる本工法は、杭等を用いる手法より低廉なコストで盤膨れ防止を図ることができる。また、グラウンドアンカーを用いる従来手法のように定着板を構築する必要はなく、掘削中においても盤膨れ防止効果を確保することが可能である。従って本発明によれば、掘削底面までの盤下げ中にも、盤膨れに対する安全性を確保しながらも、より簡易な施工で盤膨れ防止を図ることが可能となる。
【００１１】
また、本発明の盤膨れ防止工法は、土留掘削における底部地盤の盤膨れを防止する工法であって、土留掘削の対象地盤において、被圧水層まで伸びる所定径の孔を複数削孔する工程と、配管が接続され、前記被圧水層から前記底部地盤に至る長さで所定の引張強度を備えた袋体からなる補強体を、前記削孔により形成した各孔に挿入する工程と、前記孔に挿入された前記補強体における袋体に対し、前記配管を通じて固化剤を充填し、孔壁をなす前記被圧水層および前記底部地盤に袋体を圧接させる工程と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
このような技術によれば、被圧水層および底部地盤を貫く孔にて膨張した一体の袋体が、被圧水層から底部地盤に至るまで地盤を押圧して密着し、大きな摩擦抵抗力を発揮する。また、袋体自体が適宜な引張強度を有しており、底部地盤が被圧水層の揚圧力を受けて盤膨れしようとしても、一体の袋体のうち底部地盤に圧接している部分が、少なくとも被圧水層で大きな摩擦抵抗力を発揮している部分から反力を得て、底部地盤の上方への変形すなわち盤膨れを抑制する。なお、被圧水層の層厚が薄い場合などは、被圧水層側の袋体を被圧水層だけでなく被圧水層周囲の地層に跨って配置する状況も想定できる。
【００１３】
また、１つ１つの袋体が発揮する周囲地盤との接触抵抗と、引張力を伝達する袋体自体の強度は過大でないゆえ、掘削領域に対する打設ピッチは細かな配置となり、合理的な設計においていわゆる中抜けが発生しない。また、袋体を用いる本工法は、杭等を用いる手法より低廉なコストで盤膨れ防止を図ることができる。また、グラウンドアンカーを用いる従来手法のように定着板を構築する必要はなく、掘削中においても盤膨れに対する安全性が確保できる。従って本発明によれば、掘削底面までの盤下げ中にも、盤膨れに対する安全性を確保しながらも、より簡易な施工で盤膨れ防止を図ることが可能となる。
【００１４】
なお、前記盤膨れ防止工法において、棒状のガイド材を前記補強体に対し脱着可能に取り付け、当該ガイド材を前記孔において下降させることで、前記孔への補強体の挿入を行い、前記袋体への固化剤の充填がなされ、前記被圧水層および前記底部地盤に袋体が圧接された後、前記ガイド材を前記補強体から取り外す工程を含むとしてもよい。
【００１５】
これによれば、可撓性を有する袋体を、限られた孔壁内空間において確実に被圧水層まで送り込むことが可能となり、施工精度を良好なものとすることができる。また、固化剤が充填され周囲の地盤に圧接された袋体に反力を得ることで、ガイド材の取り外しは容易であり、施工性が良好である。しかも、土留掘削の進行に伴って掘削底面からガイド材が露出することが無いため、掘削機械等による掘削動作に支障を生じることがない。
【００１６】
また、前記盤膨れ防止工法において、前記ガイド材が、前記袋体の位置で吐出口を備える管体であり、固化剤充填用の前記配管を兼ねるものであるとしてもよい。
これによれば、被圧水層まで袋体を送り込む工程と、該袋体への固化剤の充填を行う工程とをガイド材を利用して行うことができ、施工の効率とコストをより良好なものとできる。
【００１７】
なお、上述した本発明において、土留掘削の進行に伴って掘削底面から補強体が露出したとしても、繊維等で構成された袋体とそれに充填された固化剤（例：グラウト剤等）は、掘削機械による掘削動作に支障を与えないから、土留掘削全体の施工効率は良好なものとなる。
【００１８】
また、モルタルやグラウトなどの固化剤を充填する対象は、浸透による漏出等が懸念される地盤が露出した孔壁内空間ではなく袋体であり、該袋体への固化剤注入量の管理が確実に行える。つまり、袋体の適宜な膨張と、それによる周囲地盤へ圧接を確実なものとできる。当然ながら、袋体周囲の地盤に地下水流が存在したり、孔壁崩壊が生じたとしても、袋体に充填したグラウトの散逸はない。
【００１９】
なお、前記袋体は、可撓性を有する部材であって、柔軟性や耐摩耗性を有する麻や合成繊維等からなる織布または不織布に、アラミド繊維や炭素繊維等の引張強度の強い補強繊維を混入したもの等を用いることができる。また、袋体は、水分が滲み出にくいように、目合いの調整や水密加工が施されている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、良好な効率性やコスト性の下で土留掘削の施工中にも盤膨れ防止を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態における盤膨れ防止工法の適用例１を示す図である。
【図２】本実施形態における袋体等の構造例を示す図である。
【図３】本実施形態における盤膨れ防止工法の手順例１を示すフロー図である。
【図４】本実施形態における盤膨れ防止工法の適用例２を示す図である。
【図５】本実施形態における盤膨れ防止工法の手順例２を示すフロー図である。
【図６】本実施形態における盤膨れ防止工法の適用例３を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
−−−適用例１−−−
以下に本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本実施形態における盤膨れ防止工法の適用例１を示す図、図２は本実施形態における袋体等の構造例を示す図、図３は本実施形態における盤膨れ防止工法の手順例１を示すフロー図である。盤膨れ防止工法を適用する土留掘削工事において、例えば、鋼矢板の打設や腹起し・切梁等による支保を実行し土留壁１を形成しているとする。この土留壁１で囲まれた地盤は、下層から順に、例えば被圧水層たる砂礫層３、軟弱な難透水層たる粘土層４、および砂質土層６により主として構成されており、砂礫層３の中には土留壁１の先端が達している。また、土留壁１で囲まれた地盤のうち、砂質土層６の一部（ないし全部）が土留掘削の対象地盤２となっている。
【００２３】
このままこの対象地盤２である砂質土層６を掘り進んで粘土層４より上の重量が減少すれば、砂礫層３における被圧水の揚圧力が粘土層４より上の部分の重量に勝る事態となり、粘土層４より上の部分を上方に押し上げる盤膨れ現象が生じると懸念されていたとする。
【００２４】
そこで本実施形態の盤膨れ防止工法を適用し、対象地盤２において、まずは被圧水層たる砂礫層中まで伸びる所定径の孔５を複数削孔する（ｓ１００）。孔５の径は、後に孔５に挿入される補強体１０の袋体１１、１２が膨張時に示す径より小さいものである。よって、グラウト等の固化剤３０の充填により孔５にて膨張しようとする袋体１１、１２は、周囲地盤と十分に圧接されて必要な摩擦抵抗力を発揮しうることになる。従来技術で用いられる杭は、例えば径６００ｍｍ程度のものであったが、本実施形態における孔５の径は１００〜１４０ｍｍ、袋体１１，１２の径は１５０〜３００ｍｍ程度のものとできる。
【００２５】
また、袋体１１が、少なくともその定着長分は砂礫層３に配置されるよう、孔５の削孔長も決定される。また、１つの補強体１０が負担できる応力と、被圧水層から生じる盤膨れの揚力とに基づいて、掘削底面における単位面積あたりに必要な補強体１０の設置に関する設計は、例えば次のように行われる。
【００２６】
被圧水層の上面で生じる揚力を“Ａ”、被圧水層より上方にある土塊重量を“Ｂ”、被圧水層より上の補強体１０の長さを“ｌ１”、該補強体１０における単位長さ当たりの孔５との摩擦力を“ｃ”、とする。この場合、“（Ａ−Ｂ）／（ｃ×ｌ１）”の値を算定すれば、盤膨れの応力を負担する為に必要な袋体のセット数、すなわち孔５の削孔数が得られる。また、被圧水層以下における孔５と補強体１０の間の単位長さあたりの摩擦力を“ｄ”とすれば、“（ｃ×ｌ１）／ｄ”の値を算定することで、被圧水層以下における袋体が孔５の壁面に対して確保すべき必要な接触長ｌ２、すなわち孔５の長さ（地盤における砂礫層３での孔５の長さ）が得られる。なお、砂礫層３は地盤最下層にあるから、上記のように砂礫層３での孔５の長さが決まれば、自ずと、粘土層４および砂質土層６を貫いて砂礫層３での孔５の底部に至るまでの長さが孔５の長さとなる。なお、袋体に充填される固化剤３０と袋体内部の引張材１４との付着力（摩擦力）および引張材１４の強度は、当然ながら、上述の値“ｃ×ｌ１”すなわち、１本の孔５の壁面と袋体との間に生じうる摩擦力以上である必要がある。また、これらの設計には、適宜な安全率が考慮されることは言うまでもない。
【００２７】
次に、削孔した孔５に補強体１０を挿入し、袋体１１を砂礫層３の中に配置し、袋体１２を粘土層４の中に配置する（ｓ１０１）。補強体１０は、それぞれ配管１３が接続された袋体１１、１２同士を互いに所定強度の引張材１４で連結した構造となっている。袋体１１は砂礫層３の中で膨張するものであり、袋体１２は粘土層４の中で膨張するものである。また、引張材１４は鋼棒や鋼製ワイヤーなど所定の引張強度を備えた部材で構成されており、例えば、砂礫層３に配置される袋体１１の底部から、粘土層４に配置される袋体１２の上部まで貫いている。この引張材１４の備える引張強度は、粘土層４と圧接した袋体１２が、砂礫層３に圧接した袋体１１から反力を得て、粘土層４の盤膨れ応力に対抗する際の引っ張りに応じたものとなる。また、配管１３は、例えば袋体１１、１２のそれぞれに接続されており、所定の固化剤供給装置４０から送られてくるモルタルやグラウトなどの固化剤３０を、袋体１１、１２らに提供する管路となる。この配管１３としては塩ビパイプ等の適宜な樹脂製パイプを適用すれば、土留掘削時に床付け底盤から露出しても掘削重機等で容易に除去でき、掘削の支障とならず好適である。
【００２８】
補強体１０を孔５に挿入するにあたっては、棒状のガイド材５０を、前記補強体１０の例えば引張材１４ないし袋体１２に対し脱着可能に取り付け、当該ガイド材５０を前記孔５において下降させることで、前記孔５への補強体１０の挿入を行うとすれば好適である。ガイド材５０を補強体１０の引張材１４や袋体１２らに脱着自在に取り付ける手法としては、例えば次の手法が考えられる。図２に示すように、例えば、引張材１４の上端のうち袋体上部に突出した部位に雄ねじ５１が切られており、ガイド材５０の下端には雌ねじ５２が切られた袋ナット５３が備わっており、孔５への補強体１０の挿入時には、ガイド材下端の袋ナット５３が引張材上端の雄ねじ５１と螺合して一体となり、一方、ガイド材５０を補強体１０から取り外す際には、周囲地盤に圧接した袋体１１，１２等に反力を得てガイド材５０を回転させ、その下端の袋ナット５３を引張材体上部の雄ねじ５１における螺合から解くといった手法である。或いは、ガイド材５０の下端にアーム状の把持機構が備わっており、孔５への補強体１０の挿入時には、ガイド材下端の把持機構が引張材１４を把持して一体となり、一方、ガイド材５０を補強体１０から取り外す際には、ガイド材下端の把持機構が引張材１４の把持を解除して分離するといった手法もある。
【００２９】
続いて、孔５において砂礫層３に位置する補強体１０の袋体１１に対し、配管１３を通じてモルタルやグラウトなどの固化剤３０を充填し（ｓ１０２）、孔壁をなす砂礫層３に袋体１１を圧接させる（ｓ１０３）。同様に、孔５において粘土層４に位置する袋体１２に対し、配管１３を通じてモルタルやグラウトなどの固化剤３０を充填し（ｓ１０４）、孔壁をなす粘土層４に袋体１２を圧接させる（ｓ１０５）。こうした処理により、被圧水層たる砂礫層３および底部地盤たる粘土層４を貫く孔５にて膨張した各袋体１１、１２が、砂礫層３および粘土層４をそれぞれ押圧して密着し、大きな摩擦抵抗力を発揮することになる。
【００３０】
また、モルタルやグラウトなどの固化剤３０を充填する対象は、浸透による漏出等が懸念される地盤が露出した孔壁内空間ではなく袋体１１、１２であるから、該袋体１１、１２への固化剤注入量の管理が確実に行える。つまり、袋体１１，１２の適宜な膨張と、それによる周囲地盤へ圧接を確実なものとできる。当然ながら、袋体周囲の地盤に地下水流が存在したり、孔壁崩壊が生じたとしても、袋体１１，１２らに充填した固化剤３０の散逸はない。
【００３１】
なお、図２に示すように、袋体内における配管１３の接続部位には、配管１３の先端開口を包含するボックス状の逆止弁機構１５が備わっていて、該袋体へ充填された固化剤３０が固化剤供給装置側へ逆流しないよう配慮されているとすれば好適である。逆止弁機構１５は、例えば、上方に凸の円錐形状で頂部に適宜な開口１６ａが設けられたストッパー１６と、該ストッパー１６の開口を完全に塞ぐことが可能な表面形状、サイズを備えた可動体１７、ストッパー１６との間に可動体１７の可動空間を確保しつつ固化剤３０の通過を阻害しないメッシュ状板材１８とからなる構成があげられる。配管１３の開口から袋体内部の逆止弁機構１５に流入した固化剤３０は、ストッパー１６の開口１６ａを通り（そこに可動体１７があれば下方に押し下げつつ）、メッシュ状板材１８のメッシュ開口を通過し、そのまま袋体内空に充填されることになる。一方、袋体内空を満たした固化剤３０が、メッシュ状板材１８を上方に通過して逆止弁機構１５に流入してきた場合、この流入圧で上方に移動させられる可動体１７が、円錐形状のストッパー１６の表面を上方に移動しつつ頂部の開口１６ａに押し当てられ、開口１６ａは塞がれる。つまり、固化剤３０の上昇はこの時点で止まり、固化剤供給措置側への逆流は抑止される。図２では袋体１２に設置される逆止弁機構１５について例示しているが、袋体１１についても同様に逆止弁機構１５が設置され、上記同様の機能を果たす。
【００３２】
袋体１１、１２への固化剤３０の充填がなされ、砂礫層３および粘土層４に袋体１１，１２が圧接された後、前記ガイド材５０を補強体１０から取り外す（ｓ１０６）。固化剤３０が充填され周囲地盤に圧接された袋体１１、１２に反力を得ることで、ガイド材５０の取り外しは容易であり、施工性も良好である。しかも、土留掘削の進行に伴って掘削底面からガイド材５０が露出することが無いため、掘削機械等による掘削動作に支障を生じることがない。
【００３３】
上述のごとき本実施形態によれば、被圧水層たる砂礫層３および底部地盤たる粘土層４を貫く孔５にて膨張した各袋体１１、１２が、砂礫層３および粘土層４をそれぞれ押圧して密着し、大きな摩擦抵抗力を発揮する。底部地盤たる粘土層４の上部が被圧水層たる砂礫層３の揚圧力を受けて盤膨れしようとしても、粘土層４に圧接している袋体１２が、砂礫層３で大きな摩擦抵抗力を発揮している袋体１１から引張材１４を介して反力を得て、粘土層４の上方への変形すなわち盤膨れを抑制する。
【００３４】
また、１つ１つの袋体１１、１２らが発揮する周囲地盤との接触抵抗および引張材の強度は杭に比較して過大でないため、掘削領域に対する打設ピッチは細かな配置となり、合理的な設計においていわゆる中抜けが発生しない状態が実現できる。また、袋体１１、１２を用いる本工法は、杭等を用いる手法より低廉なコストで盤膨れ防止を図ることができる。また、グラウンドアンカーを用いる従来手法のように定着板を構築する必要はなく、掘削中における盤膨れ防止対策として機能させることが可能である。
【００３５】
なお、孔壁内における袋体１１と袋体１２との間の領域１９に、ベントナイト、グラウト、砂等の間詰め材を充填し、孔壁崩壊等に備えるとしてもよい。
【００３６】
また、図１の右上に示すように、補強体１０として袋体が上下で各々複数セットになっている構成を採用しても良い。或いは、例えば被圧水層に袋体１１を１つ、難透水層とその上方の地層のそれぞれに袋体１２を１つずつ配置し、計３つの袋体から補強体１０を構成するなどとしてもよい。いずれにしても、袋体の配置や数については状況に応じて設定すればよい。
【００３７】
−−−適用例２−−−
続いて、補強体１０における袋体が被圧水層および底部地盤の各層毎に分離している上記適用例１とは異なり、各層を跨って一体となっている例について説明する。図４は本実施形態における盤膨れ防止工法の適用例２を示す図であり、図５は本実施形態における盤膨れ防止工法の手順例２を示すフロー図である。この場合の袋体１００は、固化剤３０の充填用に配管１３が接続され、被圧水層たる砂礫層３から底部地盤たる粘土層４に至る長さで所定の引張強度を備えているものとなる。袋体１００が備える引張強度は、袋体１００のうち粘土層４と圧接した部位１０１が、砂礫層３に圧接した部位１０２から反力を得て、粘土層４の盤膨れ応力に対抗する際の引っ張りに応じたものとなる。この適用例における袋体１００は、上記適用例１と比較して、引張材１４を用いる必要がないから、袋体１００すなわち補強体１０の構造がより簡略化され、補強体１０の取り扱いが簡便なものとなる。
【００３８】
袋体１００は、少なくともその定着長分は砂礫層３に配置されるよう、孔５の削孔長も決定される。また、１つの袋体１００が負担できる応力と、被圧水層から生じる盤膨れの揚力とに基づいて、掘削底面における単位面積あたりに必要な袋体１００の設置に関する設計は、例えば次のように行われる。
【００３９】
被圧水層の上面で生じる揚力を“Ａ”、被圧水層より上方にある土塊重量を“Ｂ”、被圧水層より上の袋体１００の長さを“ｌ１”、該袋体１００における単位長さ当たりの孔５との摩擦力を“ｃ”とする。この場合、“（Ａ−Ｂ）／（ｃ×ｌ１）”の値を算定すれば、盤膨れの応力を負担する為に必要な袋体１００のセット数、すなわち孔５の削孔数が得られる。また、被圧水層以下における孔５と袋体１００の間の単位長さあたりの摩擦力を“ｄ”とすれば、“（ｃ×ｌ１）／ｄ”の値を算定することで、袋体１００が孔５の壁面に対して確保すべき必要な接触長ｌ２、すなわち孔５の長さ（地盤における砂礫層３での孔５の長さ）が得られる。なお、砂礫層３は地盤最下層にあるから、上記のように砂礫層３での孔５の長さが決まれば、自ずと、粘土層４および砂質土層６を貫いて砂礫層３での孔５の底部に至るまでの長さが孔５の長さとなる。なお、これらの設計には、適宜な安全率が考慮されることは言うまでもない。
【００４０】
また、この例において、孔５の削孔（ｓ２００）と、孔５への補強体１０の挿入（ｓ２０１）の工程は上記適用例１と同様であり、説明は省略する。ここで、孔５に挿入された補強体１０における袋体１００に対し、配管１３を通じて固化剤３０を充填し（ｓ２０２）、孔壁をなす砂礫層３および粘土層４に袋体１００を圧接させる（ｓ２０３）。
【００４１】
このような適用例によれば、砂礫層３および粘土層４を貫く孔５にて膨張した一体の袋体１００が、砂礫層３から粘土層４に至るまで地盤を押圧して密着し、大きな摩擦抵抗力を発揮する。また、袋体自体が適宜な引張強度を有しており、粘土層４が砂礫層３の揚圧力を受けて盤膨れしようとしても、一体の袋体１００のうち粘土層４に圧接している部位１０１が、少なくとも砂礫層３で大きな摩擦抵抗力を発揮している部位１０２から反力を得て、粘土層４の上方への変形すなわち盤膨れを抑制する。
【００４２】
なお、ガイド材５０が、図６（ａ）にて例示するように、その下端付近に吐出口５５を備えて袋体底部まで延びる管体であり、固化剤充填用の前記配管１３を兼ねるものであるとしてもよい。これによれば、被圧水層たる砂礫層３の深さまで補強体１０を送り込む工程と、袋体１００への固化剤３０の充填を行う工程とを該ガイド材５０を利用して行うことができ、より効率的に盤膨れ防止を図ることができる。このガイド材５０として、塩ビパイプ等の適宜な樹脂製部材を適用すれば、そのまま袋体１００と共に土中に残置し、土留掘削時に床付け底盤から露出しても掘削重機等で容易に除去でき、掘削の支障とならず好適である。
【００４３】
また、図６（ｂ）に示すように、ガイド材５０が袋体上部までの配管１３を兼ねるとしてもよい。この場合、例えば、ガイド材下端の雌ねじ５２と、袋体に取り付けらた接続用治具６０の雌ねじ５１とが螺合することで接続されている。固化剤供給装置４０から供給された固化剤３０は、配管１３としてのガイド材５０の内空を通過し、その下端から前記接続用治具６０を介し袋体内部に流入していくことになるため、袋体内空における接続用治具周囲に逆止弁機構１５（上述の適用例１と同様のもの）が備えられているのが望ましい。こうした逆止弁機構１５が備わっていれば、袋体内空へ充填された固化剤３０の、固化剤供給装置側への逆流を抑制できる。
【００４４】
以上、本実施形態によれば、掘削底面までの盤下げ中にも、盤膨れに対する安全性を確保しながらも、より簡易な施工で盤膨れ防止を図ることが可能となる。また、本実施形態において、袋体の強度のみで揚圧力に抵抗する引張力を分担しきれない場合には、袋体内部に引張材を設置する形態も考えられる。
【００４５】
以上、本発明の実施の形態について、その実施の形態に基づき具体的に説明したが、これに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 土留壁
２ 対象地盤
３ 被圧水層、砂礫層
４ 底部地盤、粘土層
５ 孔
１０ 補強体
１１、１２ 袋体
１３ 配管
１４ 引張材
１５ 逆止弁機構
１６ ストッパー
１６ａ ストッパーの開口
１７ 可動体
１８ メッシュ状板材
３０ 固化剤
４０ 固化剤供給装置
５０ ガイド材
６０ 接続用治具
１００ 袋体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
土留掘削における底部地盤の盤膨れを防止する工法であって、
土留掘削の対象地盤において、被圧水層まで伸びる所定径の孔を複数削孔する工程と、
配管が接続された袋体同士を互いに所定強度の引張材で連結した補強体を、前記削孔により形成した各孔に挿入する工程と、
前記孔において前記被圧水層および前記底部地盤に位置する前記補強体の各袋体に対し、前記配管を通じて固化剤を充填し、孔壁をなす前記被圧水層および前記底部地盤に各袋体を圧接させる工程と、
を含むことを特徴とする盤膨れ防止工法。
【請求項２】
土留掘削における底部地盤の盤膨れを防止する工法であって、
土留掘削の対象地盤において、被圧水層まで伸びる所定径の孔を複数削孔する工程と、
配管が接続され、前記被圧水層から前記底部地盤に至る長さで所定の引張強度を備えた袋体からなる補強体を、前記削孔により形成した各孔に挿入する工程と、
前記孔に挿入された前記補強体における袋体に対し、前記配管を通じて固化剤を充填し、孔壁をなす前記被圧水層および前記底部地盤に袋体を圧接させる工程と、
を含むことを特徴とする盤膨れ防止工法。
【請求項３】
請求項１または２において、
棒状のガイド材を前記補強体に対し脱着可能に取り付け、当該ガイド材を前記孔において下降させることで、前記孔への補強体の挿入を行い、
前記袋体への固化剤の充填がなされ、前記被圧水層および前記底部地盤に袋体が圧接された後、前記ガイド材を前記補強体から取り外す工程を含むことを特徴とする盤膨れ防止工法。
【請求項４】
請求項３において、
前記ガイド材が、前記袋体の位置で吐出口を備える管体であり、固化剤充填用の前記配管を兼ねるものとすることを特徴とする盤膨れ防止工法。
【請求項１】
土留掘削における底部地盤の盤膨れを防止する工法であって、
土留掘削の対象地盤において、被圧水層まで伸びる所定径の孔を複数削孔する工程と、
配管が接続された袋体同士を互いに所定強度の引張材で連結した補強体を、前記削孔により形成した各孔に挿入する工程と、
前記孔において前記被圧水層および前記底部地盤に位置する前記補強体の各袋体に対し、前記配管を通じて固化剤を充填し、孔壁をなす前記被圧水層および前記底部地盤に各袋体を圧接させる工程と、
を含むことを特徴とする盤膨れ防止工法。
【請求項２】
土留掘削における底部地盤の盤膨れを防止する工法であって、
土留掘削の対象地盤において、被圧水層まで伸びる所定径の孔を複数削孔する工程と、
配管が接続され、前記被圧水層から前記底部地盤に至る長さで所定の引張強度を備えた袋体からなる補強体を、前記削孔により形成した各孔に挿入する工程と、
前記孔に挿入された前記補強体における袋体に対し、前記配管を通じて固化剤を充填し、孔壁をなす前記被圧水層および前記底部地盤に袋体を圧接させる工程と、
を含むことを特徴とする盤膨れ防止工法。
【請求項３】
請求項１または２において、
棒状のガイド材を前記補強体に対し脱着可能に取り付け、当該ガイド材を前記孔において下降させることで、前記孔への補強体の挿入を行い、
前記袋体への固化剤の充填がなされ、前記被圧水層および前記底部地盤に袋体が圧接された後、前記ガイド材を前記補強体から取り外す工程を含むことを特徴とする盤膨れ防止工法。
【請求項４】
請求項３において、
前記ガイド材が、前記袋体の位置で吐出口を備える管体であり、固化剤充填用の前記配管を兼ねるものとすることを特徴とする盤膨れ防止工法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−６２６８２（Ｐ２０１２−６２６８２Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０７１７２（Ｐ２０１０−２０７１７２）
【出願日】平成２２年９月１５日（２０１０．９．１５）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１５日（２０１０．９．１５）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【Ｆターム（参考）】
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