(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
山留め堀削工事の壁体の背面側に可撓性の袋体を設置し、前記袋体内に流体を供給し、前記山留め壁体の変位に追従して袋体を膨脹させるようにしたことを特徴とする地盤変位抑制装置。
【請求項２】
前記袋体を壁体から所定距離離間して設置したことを特徴とする請求項１記載の地盤変位抑制装置。
【請求項３】
前記袋体を壁体背面に接触させて設置したことを特徴とする請求項１又は２記載の地盤変位抑制装置。
【請求項４】
前記袋体を複数の部屋に仕切った積層袋体としたことを特徴とする請求項２記載の地盤変位抑制装置。
【請求項５】
前記流体は液体であり、前記袋体の内部には透水性を有する合成高分子材料で形成された液体誘導部材が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の地盤変位抑制装置。
【請求項６】
前記液体誘導部材は前記袋体に一体的に設けられていることを特徴とする請求項５記載の地盤変位抑制装置。
【請求項７】
液体誘導部材は透水性能の異なる２層構造とし、袋体に接着される側に形成された第一層は液体を７５％以上止水する第一多孔質材料で形成され、液体に接する側に形成された第二層は第一層よりも高い透水性能を有する第二多孔質材料で形成されていることを特徴とする請求項５または請求項６のいずれかに記載の地盤変位抑制装置。
【請求項８】
第一多孔質材料および第二多孔質材料は不織布であることを特徴とする請求項７記載の地盤変位抑制装置。
【請求項９】
液体は泥水であることを特徴とする請求項７または請求項８のいずれかに記載の地盤変位抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、山留め堀削工事における山留め壁の撓みに伴って発生する周辺地盤の沈下や側方変位等を防止する地盤変位抑制装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、山留め堀削工事においては、山留め壁としてソイルセメント柱列壁、地下連続壁、鋼矢板あるいは鋼管矢板等の撓み性の壁体を地盤に設置し（図１参照）、これら壁体の片側（前面側）の土砂を除去する（図２参照）。このとき地盤は不安定化するが、この不安定を壁体の剛性に負担させて、地盤の安定を保持するしくみになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、壁体が剛性を発揮するには、図２に示すように壁体の前面方向へのなにがしかの撓み変位が不可欠であり、壁体の撓み変位は壁体の後背地盤を緩ませる。結果として、後背地盤は水平方向に伸び、鉛直方向に縮むので、後背地盤の中および上に存在する構造物に沈下や傾斜や変形などの障害を引き起こす。
【０００４】
本発明は、かかる点に鑑み、山留め掘削工事における山留め壁に撓み変位が生じても、後背地盤を緩ませず、後背地盤の沈下、側方移動、傾斜などを生じさせない地盤変位抑制装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は、山留め堀削工事の壁体の背面側に可撓性の袋体を設置し、前記袋体内に流体を供給し、前記山留め壁体の変位に追従して袋体を変形させるようにしたことを特徴とする。
【０００６】
そして、図３にその一例を示すように、山留め壁と後背地盤の境界付近に列置した可撓性の袋体内に掘削前の水平圧力をやや上回る大きさの流体圧を加え、掘削時にこの流体圧を維持する。これによって、後背地盤の応力状態を掘削前の状態に保ち、後背地盤の緩みを有効に防止できる。一方、壁体前面の掘削に伴う壁体の安定は、壁体の剛性と水平支持装置によって保持される。この時生じる壁体の撓み変位は、撓み性袋体内への流体の供給によって賄われ、後背地盤に影響を及ぼすことはない。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、添附図面を参照して本発明の一実施例について説明する。
図４に示すように、山留め掘削工事においては、まず所要の長さの連続した壁体１が地盤Ｅ内に設置される。続いて、地盤変位抑制装置を次のようにして設置する。すなわち、壁体１と建築物３との間に、壁体１と平行にそれとほぼ同一深さの溝４を掘削する。この溝４内に、例えばビニール袋やゴムなどの可撓性の袋体５を設置し、この袋体５を所定比重の流体で満たす（図４参照）。また、充満させた流体がある種の泥水のように沈殿性の場合には、図５に示すように、可撓性の袋体５内に循環パイプ６を挿入し、循環パイプ６の下端より所定比重の流体を袋体５内に循環的に供給し、沈殿を防止する。図６に示すように、地盤変位抑制装置を設置した後、壁体１の前面側の土は掘削除去され、壁体１は水平支持装置２によって支えられる。
【０００８】
図７に示すように、袋体５内の流体圧は、流体の比重と流体面の高さによって調整され、掘削前の地盤内当初水圧力以上に保たなければならない。地盤内当初水平圧力は、特殊な場合を除き、深さ方向に次の割合で増加する。すなわち、
Δσh ／Δｚ＝（γW ＋ＫO γ’）（地下水のある場合）
または、
Δσh ／Δｚ＝ＫO γ（地下水のない場合）
ここに、γW は水の密度で、    γW ＝１．０ｔ／ｍ3 
γ’は土の水中密度で、γ’＝０．５〜０．９ｔ／ｍ3 
γ  は土の空中密度で、γ  ＝１．８〜２．０ｔ／ｍ3 
ＫO は静止土圧係数で、ＫO ≒０．５
であるので、地下水のある場合とない場合を考えて、
Δσh ／Δｚ＝０．９〜１．４５ｔ／ｍ3 
となる。袋体の流体密度γf は、上記Δσh ／Δｚよりやや小さい値が好ましいので、採用する流体密度としては、
γf ＝１．０〜１．４ｔ／ｍ3 
が適当である。
【０００９】
流体面の高さは壁体１の下端部において、流体圧が地盤内当初水平圧力に等しいまたは幾分大きくなるように定める。壁体１の下端部における地盤内当初水圧力σh は次のようである。
【００１０】
σh ＝γW （Ｈ−ＨW ）＋ＫO 〔ｐ＋γＨW ＋γ’（Ｈ−ＨW ）〕
ここに、ＨW は地下水面より地表面までの高さ
Ｈは壁体１の先端部深さ
ｐは地表面荷重強度
γ，γ’，ＫO はすでに説明済みである。
また、壁体１の下端部における所要流体圧Ｕf は
Ｕf ＝γf （Ｈ＋Ｈ1 ）
ここに、Ｈ1 は流体面の地表面よりの高さである。そこで、
σh ≦Ｕf 
とおいて整理すると、流体面の高さＨ1 は
【００１１】
【数１】
0003689481.tif 000002
となる。
試みに、
Ｈ  ＝２０．０ｍ
ＨW ＝５．０ｍ
ＫO ＝０．５
ｐ  ＝１．０ｔ／ｍ2 
γ’＝０．８ｔ／ｍ3 
γ  ＝１．８ｔ／ｍ3 
γf ＝１．２５ｔ／ｍ3 
とすると、流体面の高さＨ1 は、
【００１２】
【数２】
0003689481.tif 000003
となる。そして、この試算の全体を図示すると図７となる。
なお、壁体１と溝４間の地盤Ｅが動いた場合に、その動きが停止したならば、袋体５内にモルタル等を注入して袋体５を固化させ、地盤の移動を固定させてもよい。
【００１３】
次に、本発明の第二実施例について説明する。
図８および図９において、壁体１０には袋体１１が付着され、この袋体１１内には循環パイプ１２が配設されている。前記壁体１０の上端には循環パイプ１２の上部を保持するための保持部１０ａ，１０ａ，…１０ａが設けられている。前記循環パイプ１２の上端にはホース１３の一端が接続され、ホース１３の他端は循環パイプ１４に接続され、循環パイプ１４は流体タンクＴ内の流体を送り出し、これにより流体が袋体１１内に供給される。
【００１４】
また、図１０に示すように壁体２０の背面側には積層袋体２１が形成され、この積層袋体２１は複数の部屋２１ａ，２１ａ，２１ａに区分され、各部屋２１ａ内に循環パイプ２２，２２，２２が収納されている。これらの循環パイプ２２の上端部は壁体２０の保持部２０ａに保持され、循環パイプ２２の上端に共通管２３が接続され、この共通管２３には液体供給ホース２４が接続され、このホース２４は図示しない循環ポンプに接続されている。この場合においては、壁体２０の変位が固定した後に各部屋に逐次モルタルを注入して変位を固化させることができる。
【００１５】
なお、図１１に示すようにソイルセメント柱列壁３０の背面側に袋体３１を設けてもよい。
次に、本発明の第三実施例について説明する。
【００１６】
図１２に示すように、土留め掘削工事において、まず所望の長さの連続した壁体４１を地盤Ｅ内に設置し、この壁体４１に隣接させて袋体４２を設置する。ここで、この袋体４２はメンブランを袋状に形成したものであり、予め現場の設置条件に適合するように工場で生産しておいたものである。また、袋体４２の内面には、液体誘導部材４３（図１３）が貼設されている。ここで、この液体誘導部材４３は、図１３に示すように透水性能が異なる合成高分子材料であるポリエステルで形成された２層のニードルパンチ不織布（多孔質材料）で構成されており、袋体４２に接着される側に形成された第一層４３ａは挿入される泥水の内、少なくとも７５％を止水する性質を有するように孔が形成されている。また、泥水に接する側に形成された第二層４３ｂは第一層４３ａよりもより高い透水性能を有する。これは袋体４２内での液体の循環をスムーズに、より確実に行なうためであり、特に泥水供給当初にあっては、相対向する第二層４３ｂ同士が土圧等の作用により付着しているため、このような状況下での液体の供給を確実にすることができるというものである。このような液体誘導部材４３を袋体４２内に貼着するようにしたことにより、メンブランが土砂等に直接接触することによりピンホール等の小亀裂が生じた場合にあっても、第一層４３ａの透水性能が小さいので、第一層４３ａによって止水され、結果として液体が土砂側に流出するのを抑えることができる。
【００１７】
次に、腹起し材４４と切り張り材４５とを取り付ける。この状態で、予め計算によって求められた壁体４１に作用する主働土圧（土が擁壁に及ぼす水平方向の圧力）の値を若干上回る静止土圧（土が静止状態にある場合の圧力であり、主働土圧と受働土圧（構造物に接した土によって生じる側土圧の最大値）との中間の値を示す）とほぼ同等の値を示す液体圧が袋体４２内部に作用するように一定の液体面を保持するように泥水を袋体４２内に供給する。本実施例では、最下端（Ｈｔ＝２０．０ｍ）での圧力σが２１．０ｔｆ／ｍ2 である場合に地表面から０．８ｍの地点に液体面を保持することにより、最下端の液体圧と主働土圧とを一致させることができる。ここで、袋体４２内の液体圧が満遍無く作用させるために、液体が隅々まで行き亘らなければならない。そのため、主働土圧によって袋体４２の相対向するメンブランが圧着され、密着された状態にある場合にあっても、注入された液体は液体誘導部材４３を浸透して相対向するメンブランの間に浸入するので確実に液体を袋体４２全体に行き亘らせることができる。
【００１８】
この場合において、液体圧は前面（図１２中左側）では壁体４１に作用し、後面（図１２中右側）では地盤Ｅに作用して主働土圧に対抗しているが、液体圧は主働土圧よりも大きな値であっても、受働土圧よりも小さい値であるので（図１４参照）、地盤Ｅ側（図１２中右側）の袋体４２を膨らませるまでには至らず、地盤Ｅを押し上げることなく、地盤Ｅを変形させるまでには至らない。
【００１９】
そして、壁体４１前面の掘削作業を行なう。このとき、壁体４１には液体圧が作用しているので、作業の進行に併なって前面に撓みを生じるが、袋体４２が追従して変形するため、変形に見合う液体が補充されるだけで、地盤Ｅの変形は生じないこととなる。
【００２０】
次に、ニードルパンチ法による不織布の成形について概説する。このニードルパンチ法は図１５（ｂ）に示すように、側面にとげ５１ａを備えた針５１を複数個備えた保持部５６を図１５（ａ）中上下方向に移動可能とし、この針５１の下方のベッド５２上を２枚のウェブ５３，５３を搬送ベルト５４，搬送ローラ５４，５４によって、搬送しつつ針５１に形成されたとげ５１ａでウェブ５３同士を絡ませ、接合することにより、不織布を成形するものである。
【００２１】
なお、上述第三実施例にあって、袋体４２を形成するメンブランとしては、２層の不織布を使用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、１層の構造であってもよい。また、不織布に代えてネットまたはグリッド状のものを使用するようにしても良い。この場合には、開口面積率（全布地の面積に占める孔の面積の割合）を上述した実施例と同様の効果を期待しうる任意の値になるように設定する。また、液体誘導部材４３は袋体４２に接着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、接着せずに袋体４２内に挿入するようにしただけのものであっても良い。また、袋体４２は壁体４１を設置する際に同時に設置するようにしても良い。さらに、合成高分子材料としては、上述実施例で使用したポリエステルの他にポリプロピレン，ポリエチレン等であっても良い。また、上述第三実施例での不織布はニードルパンチ法によって成形されたものを使用した場合について説明したが、ニードルパンチ法によって成形されたものに限定されるものではなく、如何なる方法によって成形された不織布であっても良く、より具体的にはスパンボンド法等が考えられる。このスパンボンド法を使用する効果としては、ニードルパンチ法に比べてコストの低減が図れるというものである。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したので、山留め堀削工事における山留め壁が変位しても周辺地盤の沈下や側方移動、傾斜が生じるといったことを防止することができる。また、外圧により相対向する２枚のメンブランが密着していた場合にあつても、液体誘導部材によって満遍無く液体を袋体内に供給することができる。さらに、メンブランに亀裂等が生じた場合にあっても、透水性を有するものの、止水性の高い第一多孔質材料と透水性が第一多孔質材料よりも高い第二多孔質材料とで形成することにより、第一多孔質材料によって止水され、液体が漏れるのを抑えることができる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】山留め掘削工事において山留め壁を地盤に設置した状態を示す概略図である。
【図２】山留め掘削工事において山留め壁の前面側の土砂を除去した状態を示す概略図である。
【図３】山留め掘削工事において地盤変位抑制装置を設置し、山留め壁の前面側の土砂を除去した状態を示す概略図である。
【図４】山留め掘削工事前に地盤変位抑制装置を設置した状態を示す概略図である。
【図５】地盤変位抑制装置の可撓性の袋体に循環パイプを設置し、流体を循環させることを示す概略図である。
【図６】壁体から所定距離離して地盤変位抑制装置を設置した実施例を示す図である。
【図７】図６において地盤変位抑制装置の効果を試算によって説明するための図である。
【図８】本発明の地盤変位抑制装置を壁体背面に接触させて設置した実施例を示す図である。
【図９】図８の地盤変位抑制装置の概略上面図である。
【図１０】本発明の地盤変位抑制装置の袋体を積層袋体にした実施例を示す図である。
【図１１】本発明の地盤変位抑制装置をソイルセメント柱列壁の背面側に設置した実施例を示す図である。
【図１２】壁体に隣接して地盤変位抑制装置を設置した第三実施例を示す図である。
【図１３】第三実施例で使用される袋体の層構成を示す断面図である。
【図１４】各圧力の関係を示す概略図である。
【図１５】本発明で使用される不織布を成形するニードルパンチ法を説明する図である。
【符号の説明】
１，１０，２０，４１…壁体
２…水平支持装置
３…建築物
４…溝
５，１１，２１，３１，４２…袋体
６，１２，１４，２２…循環パイプ
１３，２４…ホース
２３…共通管
３０…柱列壁
４３…液体誘導部材
４３ａ…第一層
４３ｂ…第二層
【図１】
0003689481.tif 000004
【図２】
0003689481.tif 000005
【図３】
0003689481.tif 000006
【図４】
0003689481.tif 000007
【図５】
0003689481.tif 000008
【図６】
0003689481.tif 000009
【図７】
0003689481.tif 000010
【図８】
0003689481.tif 000011
【図９】
0003689481.tif 000012
【図１０】
0003689481.tif 000013
【図１１】
0003689481.tif 000014
【図１２】
0003689481.tif 000015
【図１３】
0003689481.tif 000016
【図１４】
0003689481.tif 000017
【図１５】
0003689481.tif 000018