(57)【要約】    【課題】  地表面側に軟質層、その下方に硬質層を有する地盤に、軟質層と硬質層とに亘る土留め壁を好適に構築する。    【解決手段】  開削側と地山側との境界線に沿って所定の間隔で、開削予定深度（床付面）より深い深度まで、地盤を削孔して、ソイルモルタル柱１を造成する。次いで、ソイルモルタル柱１、１間を、開削予定深度より浅い深度まで、溝状に掘削して、ソイルモルタル壁２を造成する。次いで、ソイルモルタル柱１に第１芯材３を挿入し、ソイルモルタル柱１、１間のソイルモルタル壁２に、第１芯材３より短い第２芯材４を挿入する。【選択図】  図３
2020143467.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤の開削側と地山側とを仕切るように形成される土留め壁の構築方法であって、
開削側と地山側との境界線に沿って所定の間隔で、開削予定深度より深い深度まで、地盤を削孔して、ソイルモルタル柱を造成するソイルモルタル柱造成工程と、
前記ソイルモルタル柱間を、前記開削予定深度より浅い深度まで、溝状に掘削して、ソイルモルタル壁を造成するソイルモルタル壁造成工程と、
前記ソイルモルタル柱に第１芯材を挿入し、前記ソイルモルタル柱間の前記ソイルモルタル壁に、前記第１芯材より短い第２芯材を挿入する芯材挿入工程と、
を含むことを特徴とする、土留め壁の構築方法。
【請求項２】
前記土留め壁に囲まれる開削側の領域を所定深度ずつ掘削する工程中に、掘削面に対し支保工を設置する支保工設置工程を更に含むことを特徴とする、請求項１記載の土留め壁の構築方法。
【請求項３】
前記支保工設置工程では、下側の前記ソイルモルタル柱に囲まれる領域の掘削中は、掘削面にロックボルトを打設して支保することを特徴とする、請求項２記載の土留め壁の構築方法。
【請求項４】
前記支保工設置工程では、上側の前記ソイルモルタル壁に囲まれる領域の掘削中は、掘削面を腹起し及び切梁により支保することを特徴とする、請求項２又は請求項３記載の土留め壁の構築方法。
【請求項５】
前記ソイルモルタル柱造成工程では、ソイルモルタル形成用のセメントミルクに固化遅延剤を添加することを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の土留め壁の構築方法。
【請求項６】
前記ソイルモルタル壁造成工程では、前記ソイルモルタル壁を、ＴＲＤ工法又はＳＭＷ工法により、造成することを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の土留め壁の構築方法。
【請求項７】
地盤が、地表面側に軟質層、その下方に硬質層を有し、開削が、前記硬質層中まで行われるため、前記軟質層と前記硬質層とに亘って土留め壁を構築する場合に、
前記ソイルモルタル柱造成工程では、前記ソイルモルタル柱は、前記硬質層中に設定される開削予定深度より深い深度まで造成され、
前記ソイルモルタル壁造成工程では、前記ソイルモルタル壁は、前記開削予定深度より浅く、前記硬質層に達する深度まで造成されることを特徴とする、請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の土留め壁の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤の開削工事に際し、開削側（開削予定領域）と地山側（非開削領域）とを仕切って、施工場所に対する土留め（及び止水）を行う、土留め壁（山留め壁）の構築方法に関する。
【０００２】
特に、本発明は、地表面側に軟質層を有し、その下方に硬質層を有する地盤を、硬質層中まで開削する際に、軟質層と硬質層とに亘って土留め壁を構築する方法、あるいは、上側が壁体（連続壁）、下側が柱体（杭）からなる土留め壁を構築する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
土留め壁、特に壁体（連続壁）からなる土留め壁の構築方法として、ＴＲＤ工法(Trench Cutting Re-Mixing Deep Wall Method) がよく知られている。
ＴＲＤ工法は、地中に建て込んだチェーンソー型のカッターポストを横方向に移動させて、溝の掘削を行いつつ、セメントミルク（固化液）の注入、原位置土との混合・撹拌を行って、地中に連続したソイルモルタル壁を造成する。そして、ソイルモルタル壁にＨ鋼などの芯材を建て込んで、土留め壁を構築する。
【０００４】
また、土留め壁内側の掘削中（内部掘削中）は、所定深度ずつ掘削するごとに、腹起し及び切梁を設置し、土留め壁を支保する。
【０００５】
特許文献１は、上側が壁体、下側が柱体からなる土留め壁、及び、その構築方法を開示している。特許文献１での土留め壁の構築方法は、以下の通りである。
【０００６】
１）地盤を中間深さまで溝状に掘削して、ソイルモルタル壁を造成する。
２）ソイルモルタル壁及びその下方の地盤を上下方向に削孔して、ソイルモルタル柱を造成する。ソイルモルタル柱の造成はソイルモルタル壁の連続方向に所定の間隔で行う。
３）ソイルモルタル柱に芯材を建て込む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１８−０３５６０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、本発明者らは、地表面側（例えばGL+0〜GL-7ｍ）に、例えば埋め土及び礫層などの軟質層を有し、その下方（例えばGL-7ｍ以深）に、例えば軟岩（土丹層）などの硬質層を有する地盤に、軟質層から硬質層に亘る深さ（例えば深さ35ｍ）の、ＲＣ矩形構造物を構築するために、当該地盤を開削するという事案（すなわち、深さ35ｍのうち、下側28ｍは軟岩掘削という事案）に直面した。
【０００９】
このような地盤の開削に必要な土留め壁は、上側の軟質層と下側の硬質層とに亘って構築されることから、上記の従来技術を適用する場合には、次のようなことが言える。
【００１０】
ＴＲＤ工法による土留め壁及びその構築方法を適用する場合には、次のような問題点がある。
１）軟岩などの硬質層は自立性が高く、強度もソイルモルタルより大きい。従って、ＴＲＤ工法などで深さ方向の全域にソイルモルタル壁を造成する必要はなく、全域造成は工事費及び工期の増大を招く。
２）また、止水性の面で見ても、軟岩などはソイルモルタルと同等に透水係数が小さく、ソイルモルタルで置き換える必要はない。
【００１１】
また、特許文献１に記載の土留め壁を適用する場合には、上側が壁体（連続壁）、下側が柱体（杭）であり、簡略構造により工事費及び工期の削減が可能となる。
【００１２】
しかるに、特許文献１に記載の土留め壁の構築方法では、次のような問題点がある。
先に浅い深度まで壁体を作り、後で深い深度まで柱体を作ることから、最初に作った壁体を壊すことになり、壁体の一体性に問題が残る。
【００１３】
本発明は、このような実状に鑑みてなされたもので、上側が壁体（連続壁）、下側が柱体（杭）からなる土留め壁の最適な構築方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る土留め壁の構築方法は、
開削側と地山側との境界線に沿って所定の間隔で、開削予定深度より深い深度まで、地盤を削孔して、ソイルモルタル柱を造成するソイルモルタル柱造成工程と、
前記ソイルモルタル柱間を、前記開削予定深度より浅い深度まで、溝状に掘削して、ソイルモルタル壁を造成するソイルモルタル壁造成工程と、
前記ソイルモルタル柱に第１芯材を挿入し、前記ソイルモルタル柱間の前記ソイルモルタル壁に、前記第１芯材より短い第２芯材を挿入する芯材挿入工程と、
を含むことを特徴とする。
また、前記土留め壁に囲まれる開削側の領域を所定深度ずつ掘削する工程中に、掘削面に対し支保工を設置する支保工設置工程を更に含むことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、先に深い深度まで柱体を作り、後で浅い深度まで壁体を作ることから、壁体の一体性を確保することができ、土留め壁の信頼性を向上させることができる。
従って、上側の軟質層と下側の硬質層とに亘って土留め壁を構築する場合に、工事費及び工期の削減を図ることができる一方、十分な信頼性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ソイルモルタル柱造成工程の平面図及びそのＢ−Ｂ断面図
【図２】ソイルモルタル壁造成工程の平面図及びそのＢ−Ｂ断面図
【図３】芯材設置工程の平面図及びそのＢ−Ｂ断面図
【図４】内部掘削・支保工設置工程の平面図及びそのＢ−Ｂ断面図
【図５】図４のＶ方向から見た内部掘削・支保工設置工程の断面図
【図６】図５のVI−VI断面図に相当するロックボルト打設部の拡大断面図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて、詳細に説明する。
図１〜図４は本発明に係る土留め壁の構築方法の一実施形態を示す工程図であり、土留め壁の構築は図１〜図４の工程順になされる。従って、図１〜図４の順で説明する。また、図１〜図４において、各図（Ａ）は平面図、各図（Ｂ）は各図（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【００１８】
また、本実施形態は、先に述べた本発明者らが直面した事案に基づくもので、図１（Ｂ）を参照し、地表面側（例えばGL+0〜GL-7ｍ）に、例えば埋め土及び礫層などの軟質層を有し、その下方（例えばGL-7ｍ以深）に、例えば軟岩（土丹層）などの硬質層を有する地盤を、硬質層中に設定される開削予定深度（例えば深さ35ｍ）の床付面まで、矩形状に掘削する場合に、上側の軟質層と下側の硬質層とに亘る土留め壁を構築することを前提としている。
【００１９】
図１は第１ステップであるソイルモルタル柱造成工程を示している。
本工程では、開削側と地山側との境界線ＢＬに沿って所定の間隔で設定される削孔位置から、開削予定深度（床付面；例えば深さ35ｍ）より深い深度（例えば深さ39ｍ）まで、削孔して、ソイルモルタル柱１を造成する。
【００２０】
詳しくは、１軸のオーガ機を用いて、地盤を円筒形に削孔する。また、削孔と同時に、セメントミルク（固化液）の注入、原位置土との混合・撹拌を行う。これらにより、地中の削孔部にソイルモルタル柱１を造成する。
【００２１】
そして、前記所定の間隔で、複数本のソイルモルタル柱１を造成する。各ソイルモルタル柱１の直径は例えば0.85ｍで、隣り合うソイルモルタル柱１、１の間隔は中心間距離で例えば 2.8ｍとする。
【００２２】
また、ソイルモルタル柱造成工程では、ソイルモルタル柱１の固化を遅らせるように、ソイルモルタル形成用のセメントミルクに固化遅延剤を添加する。ソイルモルタル柱造成工程後に、ソイルモルタル壁造成工程を経て行われる芯材設置工程まで、ソイルモルタルが固化しないようにするためである。
【００２３】
図２は第２ステップであるソイルモルタル壁造成工程を示している。本工程は、ソイルモルタル柱造成工程の進行に合わせ、少なくとも複数本のソイルモルタル柱１が先行して造成された領域に対してなされる。
【００２４】
ソイルモルタル壁造成工程では、ソイルモルタル柱１、１間を開削予定深度（床付面）より浅い深度まで、より詳しくは、開削予定深度（床付面）より浅く、硬質層に達する深度（例えば深さ 8ｍ）まで、溝状に掘削して、ソイルモルタル壁２を造成する。
【００２５】
詳しくは、ＴＲＤ工法により、チェーンソー型のカッターポストを備えるＴＲＤ機を用い、そのカッターポストをソイルモルタル壁の形成深度まで建て込み、カッターポストをソイルモルタル柱１の列設方向に移動させて、ソイルモルタル柱１の上部を含んで溝状に掘削する。また、溝の掘削と同時に、セメントミルク（固化液）の注入、原位置土との混合・撹拌を行う。これらにより、地中の掘削溝部にソイルモルタル壁２を造成する。
【００２６】
ソイルモルタル壁造成工程では、上記のようなＴＲＤ工法を用いる他、ＳＭＷ工法(Soil Mixing Wall Method) を用いることもできる。ＳＭＷ工法を用いる場合は、多軸（一般的には３軸）のＳＭＷ機で、互いにラップする複数の削孔を形成しながら、セメントミルク（固化液）の注入、原位置土との混合・撹拌を行うことで、ソイルモルタル壁２を造成する。各削孔の直径が0.85ｍの場合、削孔同士の中心間距離は例えば 0.7ｍとする。
【００２７】
ソイルモルタル壁造成工程にてＳＭＷ機を用いる場合、ソイルモルタル柱造成工程にてもＳＭＷ機を用いることができる。ＳＭＷ機は一般的に３軸であるので、そのうち２軸を外して、１軸にすることで、ソイルモルタル柱造成工程にて用いることができるからである。従って、ＳＭＷ機を１軸にして削孔し、所定深度まで到達したところで、２軸を追加して３軸掘削とすることで、ソイルモルタル柱造成工程の進行途中からソイルモルタル壁造成工程を開始することもできる。
【００２８】
このようにして、ソイルモルタル壁２を造成することにより、上側（軟質層側）に連続するソイルモルタル壁２、下側（硬質層側）に所定の間隔のソイルモルタル柱１が構築される。
【００２９】
図３は第３ステップである芯材設置工程を示している。本工程は、ソイルモルタル壁造成工程が終了した領域に対し、ソイルモルタル柱１及びソイルモルタル壁２が固化する前に、なされる。
【００３０】
芯材設置工程では、ソイルモルタル柱１（詳しくは、ソイルモルタル柱１の直上のソイルモルタル壁２と、これに続くソイルモルタル柱１）に第１芯材３を１本挿入し、ソイルモルタル柱１、１間のソイルモルタル壁２に前記第１芯材３より短い第２芯材４を複数本所定の間隔で挿入する。
【００３１】
第１及び第２芯材３、４は、共にＨ鋼であり、長さのみが異なる。第１芯材３の長さはソイルモルタル柱１の長さ（例えば39ｍ）よりわずかに短い長さ（例えば38ｍ）とする。第２芯材４の長さはソイルモルタル壁２の深さ方向の寸法（例えば 8.0ｍ）よりわずかに短い長さ（例えば 7.5ｍ）とする。従って、第２芯材４の下端部は硬質層（例えばGL-7.0ｍ以深）に達している。
【００３２】
ソイルモルタル柱１の中心間距離が 2.8ｍの場合、第１及び第２芯材３、４は例えば 0.7ｍピッチで挿入する。この場合、第１芯材３、３間に３本の第２芯材４が挿入されることになる。
【００３３】
先にソイルモルタル柱造成工程を行い、後でソイルモルタル壁造成工程を行っているので、ソイルモルタル柱１の固化状態とソイルモルタル壁２の固化状態とは異なるが、ソイルモルタル柱造成工程では、ソイルモルタルの固化を遅らせるように、ソイルモルタル形成用のセメントミルクに固化遅延剤を添加している。このため、芯材設置工程時のソイルモルタル柱１の固化状態をソイルモルタル壁２の固化状態に近づけることができ、第１及び第２芯材３、４の設置が容易となる。
【００３４】
上記の第１〜第３ステップ（ソイルモルタル柱造成工程、ソイルモルタル壁造成工程及び芯材設置工程）を開削予定領域の全周にて行うことで、土留め壁の構築が一応完了し、土留め壁内側の掘削（内部掘削）が可能となる。
【００３５】
図４は第４ステップである内部掘削・支保工設置工程を示している。また、図５は図４（Ｂ）のＶ方向から見た内部掘削・支保工設置工程の断面図である。
本工程では、土留め壁内側の掘削（内部掘削）を行う。内部掘削は、第１及び第２芯材（Ｈ鋼）３、４のフランジ面に合わせて行う。従って、掘削面は前記フランジ面と面一になる。
【００３６】
そして、内部掘削中は、所定深度ずつ掘削するごとに、掘削面に対し支保工を設置する。従って、内部掘削工程は支保工設置工程を含む。
【００３７】
支保工設置工程では、上側のソイルモルタル壁２で囲まれる領域の掘削中は、所定深度ずつ掘削するごとに、掘削面（第１及び第２芯材３、４のフランジ面を含む軟質層の地山）を、腹起し５及び切梁６により支保する。尚、腹起し５及び切梁６は、上下方向に 3ｍ程度の間隔で設置する。
【００３８】
支保工設置工程では、また、下側のソイルモルタル柱１で囲まれる領域の掘削中は、所定深度ずつ掘削するごとに、掘削面（第１芯材３のフランジ面を含む硬質層の地山）を、ロックボルト７により支保する。ロックボルト７は、その先端部が、掘削により生じる緩み領域の外側に達するように打ち込むことができる長さとする。尚、ロックボルト７は、上下方向に 5ｍ程度の間隔で設置する。
【００３９】
地山へのロックボルト７の打設は、下記の（１）〜（４）の工程により、図６に示されるように行われる。図６は図５のVI−VI断面に相当するロックボルト打設部の拡大断面図である。
【００４０】
（１）削孔工程
ソイルモルタル柱１に建て込んだ第１芯材３を挟む左右の掘削面から、地山に水平ボーリングを行い、ロックボルト用の削孔１１を左右一対形成する。このとき、水平方向に対し、５°程度の下り勾配を持たせる。
【００４１】
（２）セメントミルク注入工程
前記削孔１１にセメントミルク１２を注入する。この際に、前記削孔１１が下り勾配を有していることで、セメントミルク１２を奥部まで注入することが容易となる。
【００４２】
（３）ロックボルト挿入工程
セメントミルク１２が注入された削孔１１に、ロックボルト７を挿入する。ここで使用するロックボルト７は、例えばＤ２５の鉄筋（異形棒鋼）で、挿入側の先端側とは反対側の基端部（頭部）にネジを切ったものでもよい。
【００４３】
（４）ロックボルト定着工程
第１芯材３を挟む左右の一対のロックボルト７、７の頭部に、ベアリングプレート１３を取付ける。ベアリングプレート１３は、板材の左右方向の両端部にロックボルト７、７の頭部に嵌まる取付孔を有していて、中間部の板面は第１芯材３のフランジ面に当接する。そして、ベアリングプレート１３から突出する各ロックボルト７の頭部に、ワッシャー１４を介してナット１５を螺合し、これによってロックボルト７を定着する。このようにベアリングプレート１３を第１芯材３に支持させることで、第１芯材３を支持点としてロックボルト７を設置することができる。
【００４４】
床付面までの内部掘削及び支保工設置が終了することにより、開削工事が完了すると共に、土留め壁の構築も完了する。
【００４５】
土留め壁の構築を含む開削工事の完了により、床付面上に、ＲＣ矩形構造物などの地下構造物（躯体）を構築することが可能となる。躯体構築は下側から行うが、特に下側には腹起し及び切梁がないので、作業の自由度が大幅に向上する。
【００４６】
本実施形態によれば、先に深い深度まで柱体（１）を作り、後で浅い深度まで壁体（２）を作ることから、壁体（２）の一体性を確保することができ、土留め壁の信頼性を向上させることができる。
従って、上側の軟質層と下側の硬質層とに亘って土留め壁を構築する場合に、工事費及び工期の削減を図ることができる一方、十分な信頼性を得ることができる。
【００４７】
また、本実施形態によれば、土留め壁に囲まれる開削側の領域を所定深度ずつ掘削する工程中に、掘削面に対し支保工を設置する支保工設置工程を更に含み、支保工設置工程では、上側のソイルモルタル壁に囲まれる領域の掘削中は、掘削面を腹起し及び切梁により支保するのに対し、下側のソイルモルタル柱に囲まれる領域の掘削中は、掘削面にロックボルトを打設して支保することにより、前記下側の掘削中の支保工をロックボルトのみとすることで、支保工を簡略化できると共に、土留め壁構築後の地下構造物の構築時の自由度が大となる。
【００４８】
また、本実施形態によれば、ソイルモルタル柱造成工程では、ソイルモルタル形成用のセメントミルクに固化遅延剤を添加することにより、その後にソイルモルタル壁造成工程を経てなされる芯材設置工程時に、芯材の挿入を容易とすることができる。
【００４９】
尚、図示の実施形態はあくまで本発明を例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、特許請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更を包含するものであることは言うまでもない。
【００５０】
例えば、以上の説明では、矩形構造物の構築を前提として、平面視で矩形に開削するものとして説明したが、構造物の平面形状の如何にかかわらず、平面視で円形や楕円に開削する場合にも本発明を適用できる。
【００５１】
明細書中に示した数値等については、実施形態の理解を助けるために例示したもので、これに限るものでないことももちろんである。また、本発明の契機となった事案について述べたのも、発明を理解しやすくするためであり、これにより本発明を限定する趣旨ではない。
【符号の説明】
【００５２】
１  ソイルモルタル柱
２  ソイルモルタル壁
３  第１芯材（Ｈ鋼）
４  第２芯材（Ｈ鋼）
５  腹起し
６  切梁
７  ロックボルト
１１  削孔
１２  セメントミルク
１３  ベアリングプレート
１４  ワッシャー
１５  ナット
【図１】
2020143467.tif 000003
【図２】
2020143467.tif 000004
【図３】
2020143467.tif 000005
【図４】
2020143467.tif 000006
【図５】
2020143467.tif 000007
【図６】
2020143467.tif 000008