(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の芯材を一体にした組立鋼材をソイルセメント柱列の芯材として配置し、該組立鋼材に設けたガセットプレートと本設梁とを結合して本体構造の躯体コンクリートを打設して成るソイルセメント合成壁。
【請求項２】
組立鋼材が、複数のＨ鋼芯材を該Ｈ鋼のフランジ間に所定間隔で渡したチャンネル鋼材によって一体にされていることを特徴とする請求項１に記載のソイルセメント合成壁。
【請求項３】
連続した複数のソイルセメント柱列孔を掘削し、セメントミルクと掘削土とを混練させた該柱列孔内に複数の芯材を一体にした組立鋼材を吊り込み、所定の位置に保持しながらソイルセメントを硬化させてソイルセメント止水壁を構成し、該止水壁内側の地盤掘削に沿って組立鋼材の内側表面をはつり出し、次いで該組立鋼材の内側表面にガセットプレートを敷設し、該ガセットプレートに本設梁を結合して後に、組立鋼材及び梁に型枠を配置してコンクリートを打設することを特徴とするソイルセメント合成壁の施工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ソイルセメント合成壁及びその施工法に関し、特に、逆打ち工法や新地下工法にも対応できるように、地中連続壁のように建物外周部の軸力に対して杭としての機能を持つソイルセメント合成壁及びその施工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大掛かりな機械設備と多くの人工を掛けて施工される地中連続壁は、支持杭、土水圧に対する山留め壁・止水壁、面内せん断力を処理する耐震壁及び後打ち躯体と一体化して面内及び面外力に抵抗できる合成壁として多彩な機能を発揮している。
このため、大規模な地下構造物や逆打ち工法などの特殊な工法を採用する現場等では計画段階では連続地中壁を検討する機会があるものの、連続地中壁はコストが高いことから、上記の機能を完全に発揮させる必要のない現場等ではコストの面からその採用が断念され、最終的にローコストなソイルセメント止水壁を採用することが多くなっている。
【０００３】
ソイルセメント止水壁は、多軸掘削機でセメントミルクを注入しながら所定の深度まで地盤を掘削混練し、オーガーの引き上げ後にＨ鋼等の芯材を建て込み、硬化することで止水性の高い山留め壁を構築できる工法である。しかし、この工法は、仮設の山留め工法として位置付けられているために、本体構造のように管理が十分に行われる体制がとられていないことから、十分な品質や精度が確保されていない一面が見られた。
【０００４】
特に、芯材については、一般的に一本の芯材を自重で掘削孔に挿入していたために、その位置や方向が正確に設置されていない場合が多く、地下工事の進展に伴って掘削を進めると本来等間隔で整列しているべき芯材が、位置のずれやねじれのために、バラバラに現出してくることもあり、本体構造の後打ち躯体に山留め壁が食い込んだり、芯材間隔の大きな箇所にクラックが発生して漏水が生じてしまう場合もあった。
【０００５】
又、近年工期短縮や施工時の作業スペースを確保するために、逆打ち工法や新地下工法を採用する事例も増えてきているが、地下階の外壁側軸力（重量）は山留め壁で受けて構真柱を省略するのが合理的であるにも関わらず、ソイルセメント止水壁は元来山留め壁として水平力の土水圧より想定しておらず、鉛直方向の力になる地下躯体の荷重を処理する工法にはなっていなかったために、これらの工法に採用することができず、コストの高い他の工法を採用せざるを得ない状況にあった。
【０００６】
ソイルセメント柱列の芯材にブラケットを溶接して本設梁を結合する手段も試みられてきた。
この手段は、図１１に示すように地下階の施工時に芯材３０のフランジ面３１をはつり出し、芯材のフランジ面３１にブラケット３２を溶接してブラケットに外壁面と平行な通し梁３３を取り付け、この梁にソイルセメント柱列に直交する本設梁３４を受けさせるものである。
しかし、この手段は以下のような問題点を抱えており、期待通りの結果は得られなかった。
▲１▼ブラケットの現場溶接は、上フランジに大きな引っ張り力を生じさせる突き合わせ溶接であるから、溶接部の信頼性と施工時の安全性に問題点が残る。
▲２▼芯材からのブラケットや上記通し梁の敷設が必要であり、これらを本体構造の中に設けられるために、部品点数が増加し本設梁の主筋や地下外壁の壁筋と干渉する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点に鑑みてその改善を図ったものであり、ソイルセメント止水壁の複数のＨ鋼芯材を一体の組立鋼材とすることで後打ち躯体の受け材として一体化させ、連続地中壁と同様に面内及び面外力に抵抗できるソイルセメント合成壁及びその施工法をローコストで提供することを目的にしている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によるソイルセメント合成壁は、複数の芯材を一体にした組立鋼材をソイルセメント柱列の芯材として配置し、組立鋼材に設けたガセットプレートと本設梁とを結合して本体構造の躯体コンクリートを打設して構成することを特徴としており、面内及び面外力に抵抗できるように支持杭、土水圧に対する山留め壁・止水壁、面内せん断力を処理する耐震壁及び後打ち躯体と一体化して面内及び面外力に抵抗できる多彩な機能を発揮している。
【０００９】
具体的には、組立鋼材を複数のＨ鋼芯材をＨ鋼のフランジ間に所定間隔で渡したチャンネル鋼材によって一体化して、芯材の位置設定と施工精度を向上させると共に本体構造のプラン変更や施工の自由度を図っている。
【００１０】
又、本発明によるソイルセメント合成壁の施工法は、連続した複数のソイルセメント柱列孔を掘削し、セメントミルクと掘削土とを混練させた柱列孔内に複数の芯材を一体にした組立鋼材を吊り込み、所定の位置に保持しながらソイルセメントを硬化させてソイルセメント止水壁を構成し、止水壁内側の地盤掘削に沿って組立鋼材の内側表面をはつり出し、次いで組立鋼材の内側表面にガセットプレートを敷設して、ガセットプレートに本設梁を結合し、しかる後に組立鋼材及び梁に型枠を配置してコンクリートを打設することを特徴としており、芯材の一体化によって組立鋼材の保持と掘削孔への吊り下げを円滑にし、ガセットプレートをチャンネル鋼材のウェブ面に敷設して本体構造物を施工する際の自由度の向上を図っている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明によるソイルセメント合成壁は、ソイルセメント柱列の芯材として複数の芯材を一体にした組立鋼材を配置してソイルセメント止水壁を構築し、内側表面をはつり出した組立鋼材にガセットプレートを敷設して本設梁と結合した後に、躯体コンクリートを打設して構成されている。従って本発明によるソイルセメント合成壁は、山留め壁として水平方向の土水圧を受けると同時に、支持杭として建物外周部に生じる鉛直方向の軸力を負担して、止水壁の面内及び面外力に抵抗できるものである。
【００１２】
本発明によるソイルセメント合成壁及びその施工法を図面に基づいて以下に説明する。
図１は、本発明によるソイルセメント合成壁の躯体コンクリートを打設する以前の側断面図である。  図において、１はソイルセメント柱列、２はソイルセメント柱列の外側の地盤、３は内側の掘削された地盤である。ソイルセメント柱列１には、芯材として複数の芯材を一体にした組立鋼材４を配置してあり、芯材間に配備されたチャンネル鋼材５は芯材同士を結合すると共にそのウェブ面にはガセットプレート６を溶接によって敷設してある。又、チャンネル鋼材５に呼応する位置に平鋼７が補強用に溶接されており各芯材間の一体化を強力にしている。ガセットプレート６は、本体構造の本設梁８を受けて結合しており、以後は図示を省略しているが、通常の施工手順に従って本体構造用の躯体コンクリートが打設され、ソイルセメント柱列は、本体構造と一体の合成壁として構築される。
【００１３】
ソイルセメント柱列１は、連続地中壁に相当する鉛直方向の軸力を負担するために、複数の芯材を一体にした組立鋼材を採用すると共に、先端部にも対策を講じている。
掘削孔の先端９は、孔壁の周面摩擦抵抗をも考慮して、建物外周部の重量を支持するのに十分な強度を持つ地盤まで掘削して支持基盤１０にしている。掘削孔の先端９から芯材の先端までは杭根固め部１１として構成し、ソイルセメントの強度を２０ｋｇ／ｃｍ２  以上にしており、芯材埋込部１２は芯材の先端から掘削孔径の２倍以上の係合深さを保って構成しソイルセメントの強度も２０ｋｇ／ｃｍ２  以上にしている。このため、芯材の先端が掘削孔の先端付近にまで到達している場合には、両部の兼用も当然に成し得ることである。
【００１４】
又、芯材の先端付近にある芯材埋込部１２では、埋め込み長さが小さくとも鋼材とソイルセメントとの付着強度を確保するために、スタッドジベルやウィングプレートを使用している。
さらに、組立鋼材４とガセットプレート６との採用は、従来工法の問題点を改善するものであり、部品数の減少と現場工事の効率化を図っているものであるから、施工性の向上と安全性の確保が可能になっている。
【００１５】
図２、３は、図１におけるイ−イ矢視及びロ−ロ矢視の断面図である。
図２において、ソイルセメント柱列１は、内側地盤３の掘削と共に内側を削り取られてはつり面１３として露出するが、この際に芯材１４のフランジ面１５とチャンネル鋼材５のウェブ面１６ははつりとられて溶接加工やコンクリート打ちに適合するように清掃されている。
チャンネル鋼材５のウェブ面１６は、図示のように上下の幅には制限を受けるが、水平方向にはガセットプレート６を敷設する際に支障になるような部材が全く存在しないから、水平方向の任意の位置にガセットプレートを敷設可能である。
このため、本体構造のプランに沿って本設梁を配置するのに、芯材１４の位置に多少のズレが生じたとしてもガセットプレートを所定の位置に容易に取付固定させて対応することが可能であり、敷設後のガセットプレートと本設梁とを簡潔に接合させることが出来る。
【００１６】
図３は、組立鋼材の配置状態を示す断面図である。
３軸掘削機で施工したソイルセメント柱列孔には、３つの芯材１４を一体にした組立鋼材４が配置されており、各芯材間にはチャンネル鋼材５と平鋼７が所定の間隔で溶接されている。
ソイルセメント柱列１の構築後に組立鋼材４の内面ははつり出されて露出しており、鋼材に対する機械加工がし易いように清掃される。
チャンネル鋼材５のウェブ面１６には所定の位置にガセットプレート６が溶接されており、本設梁８が結合されている。
【００１７】
ところで、山留め応力は一般的に下部の方が大きく上部の方は減少していることは周知である。従って、上部の支持力を下部に対して小さくすることが当然に意識されてきたところであるが、従来のソイルセメント柱列ではそれぞれ単独の芯材を配置していたために、芯材を中間部において変更を加えることは不可能であり、止むおえずに全体的に同じ大きさの部材を使用していた。
上記実施の形態でも、従来の方針を踏襲する形で組立鋼材を構成する芯材の長さを全て同じものとして記述してきたが、本発明によれば複数の芯材を互いに一体化しているために短い芯材が存在してもこれを中間部において他の芯材が支えられるので、３個の芯材の中で中間に配置されている芯材を上方部が欠如した状態で構成して支持する応力に合わせて芯材の長さを選択することが可能になっており、コスト面で大きく貢献するものである。
【００１８】
上記実施の形態では、地下構造部分で本体構造と一体化する状態を説明してきたが、ソイルセメント合成壁を構成している芯材をあらかじめ地表上に延長する長さに設定しておいて、本体構造の地上部と一体に結合することも可能である。
図４は、本発明によるソイルセメント合成壁と本体構造地上部の躯体とを一体化した実施の形態を示しており、図４（ａ）は一部を欠如した平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）イーイ矢視の断面図である。
【００１９】
図４（ａ）には、組立鋼材の芯材頂部１８が、ソイルセメント合成壁２０の上端から地表上に露出させてあり、芯材頂部間には本体構造のＲＣ構造の外周梁２１を配置して一体に結合している状態を示している。組立鋼材の上部芯材にはあらかじめジベルスタッド等を植設してあり、躯体の重量を受けるのに効力を発揮している。
図４（ｂ）に見られるように、外周梁２１の施工は、ソイルセメント合成壁２０の施工後に、組立鋼材４の外側にある芯材間にＲＣ構造の外周梁２１を掛け渡し溶接付けによって一体に接合するもので、ガセットプレートや水平方向の鋼材を省略することが可能になり、コスト的に有利である。
【００２０】
図５〜１０は、本発明によるソイルセメント合成壁の施工法を説明するための各行程における状態図である。
図５には、施工前に地組みされて一体化した組立鋼材を示している。
図示のように、組立鋼材４は、Ｈ鋼から成る３本の単独芯材１４が、ソイルセメント柱列掘削孔のピッチに合わせた間隔をとって配置され、芯材間には本設梁の敷設予定間隔に合わせてチャンネル鋼材５が溶接付けされており、本設梁と無関係の部分には組立鋼材４の強度を確保するために平鋼７を各芯材に渡ってフランジ面の所定の位置に取り付けられて一体に構成されている。以上のように、組立鋼材４は芯材相互間を互いに緊密に一体化しているので、芯材１４が単独の場合と異なって施工時やソイルセメント止水壁の設置位置でバラバラに乱れたり、回転して収まりを乱すことがなく、施工効率を向上させると共に施工精度の向上を図ることが出来る。
なお、各芯材１４には、上述のように芯材埋込部１２や頂部１８でのコンクリートとの結合を強化するためや外周部の組立用に、スタッドジベル等の補強部材あるいは組立用の鉄筋が適宜配置、植設されている。
【００２１】
図６は、図５で示した組立鋼材の製造過程を示している。図６（ａ）は図５のイーイ矢視図、図６（ｂ）は図７（ａ）のイーイ矢視図である。
組立鋼材４の地組みは、図６（ａ）に見られるように、横に長く設置されている作業架台２２の上にＨ鋼の芯材１４を所定の間隔で配置する。次いで、各芯材１４の間にチャンネル鋼材５を渡してＨ鋼芯材のフランジ２３及びウェブ２４に隅肉溶接するが、この際にチャンネル鋼材５のウェブ面１６はＨ鋼芯材のフランジ面１５に合わせてある。
図６（ｂ）の断面図で示すように、チャンネル鋼材５を溶接したフランジ２３と反対のフランジ２３には、チャンネル鋼材５と対応する位置に芯材の全部に渡らせて平鋼７を溶接付けしている。
【００２２】
図７は、ソイルセメント柱列の掘削孔に組立鋼材を吊り下ろす状態図である。ソイルセメント止水壁１を構築する地盤に、連続した複数のソイルセメント柱列孔２５を掘削してから、別途に地組みされた組立鋼材４をクローラクレーン等で吊り上げて掘削孔２５内に吊り下げて行く。  掘削孔２５は、ソイルセメント掘削機を用いて、前述の通りソイルセメント合成壁の軸力を支えるのに十分な強度を有する支持層の深さまで掘削しているので、掘削孔の施工能率が高く、掘削時の内圧は保持されて排土が少なく経済的である。
又、組立鋼材４は、十分に一体化されて掘削孔内に建て込まれるので、掘削孔２５内への吊り下げは円滑で、埋設精度も高度に維持できる。
なお、組立鋼材４に連結する芯材１４は、ソイルセメント掘削機の掘削軸数に合わせる必要がなく、本体構造体の外壁形状や組立鋼材の揚重計画から芯材の連結数や連結配置形状を設定することが出来る。
【００２３】
図８は、ソイルセメント止水壁が構築された後のはつり面を示す立面図（ａ）と断面図（ｂ）である。
ソイルセメント止水壁１が構築されると、止水壁内側の地盤３が掘削されるが、この掘削に沿って組立鋼材４の内側表面をも同時にはつり出しを行い、各芯材の本体構造側のフランジ面１５とチャンネル鋼材の内側ウェブ面１６が露出されて、以降の工事のために両面の表面清掃が行われる。
【００２４】
ソイルセメント止水壁の芯材先端が埋め込まれている付近では、ソイルセメントの強度が確保されているので、芯材からの応力が円滑にソイルセメント柱列に伝達されると共に、芯材の先端下部に生じる壁の引張り割裂破壊が防止されている。
又、掘削孔先端部のソイルセメント強度が確保されているので、ソイルセメント合成壁の軸力が円滑に支持地盤に伝達され、連続地中壁と同様の支持力を維持している。
さらに、チャンネル鋼材５は露出されているウェブ面１６と反対側の部材面をソイルセメント内に埋設させているので、芯材を含む組立鋼材の回転や曲げねじれ座屈に対しても高い安全率を確保している。
【００２５】
図９は、組立鋼材への施工状態を示す立面図（ａ）と断面図（ｂ）である。
図に示すガセットプレート６は、地下構築時に本体構造の梁の位置に対応させて、チャンネル鋼材５の表面上で水平方向の所定の位置に現場溶接で取り付けてある。
組立鋼材４の施工精度は、機械的に管理し易いことから水平方向よりも鉛直方向の方が大幅に高いものであり、敷設されるガセットプレート６の位置はチャンネル鋼材５の表面１６からほとんど外れることなく納めることができる。
【００２６】
又、ガセットプレート６を芯材１４の位置と無関係にチャンネル鋼材５の任意の位置に敷設できることは、本体構造における梁位置の変更にも容易に対応できるもので工事全体の自由度が向上して施工行程において工期の短縮を図れるものである。
さらに、ガセットプレート６の溶接は隅肉溶接で行われることから、現場溶接に対する信頼性と施工時の安全性を向上させることが可能であり、工事全体の品質確保が達成されるものである。
【００２７】
図１０は、ソイルセメント合成壁の断面図である。
ソイルセメント合成壁２０を逆打ち工法で施工する場合には、地盤３を掘削して各芯材のフランジ面及びチャンネル鋼材の内側ウェブ面をはつり出してから、止水壁の組立鋼材に敷設したガセットプレートに本設梁を固定し、次いでスラブ、柱、外壁の配筋及び型枠を施工し躯体コンクリートの打設を行うことで地下構造物の外周部として構築される。
従って、構築後のソイルセメント合成壁２０の内側には地下構造物の外壁２６が構成され、組立鋼材のガセットプレートに受けられた梁２７は地下構造物の梁として各地下階のスラブ２８を支持している。
以上の説明から明らかなように、本発明によるソイルセメント合成壁は、支持杭としての機能を備え、土水圧に対する山留め壁・止水壁として働くと同時に、面内せん断力を処理する耐震壁として後打ち躯体と一体化して面内及び面外力に抵抗でき、逆打ち工法、新地下工法にも採用できるものである。
【００２８】
以上、本発明を各種の実施の形態に基づいて詳細に説明してきたが、本発明によるソイルセメント合成壁とその施工法は、複数の芯材を一体にした組立鋼材をソイルセメント柱列の芯材として配置し、組立鋼材に設けたガセットプレートと本設梁とを結合して本体構造の躯体コンクリートを打設して構成することを特徴としているものであるから、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものでなく、本発明の上記の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは当然である。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によるソイルセメント合成壁は、複数の芯材を一体にした組立鋼材をソイルセメント柱列の芯材として配置し、組立鋼材に設けたガセットプレートと本設梁とを結合して本体構造の躯体コンクリートを打設して構成することを特徴としており、連続地中壁並に支持杭、土水圧に対する山留め壁・止水壁及び後打ち躯体と一体化して面内せん断力を処理する耐震壁として機能し、面内及び面外力に抵抗できる多彩な機能を圧倒的な安さで施工でき、逆打ち工法、新地下工法にも構真柱を省略して採用できる効果を発揮している。
【００３０】
又、組立鋼材が一体化していることで、掘削構内で芯材がバラバラになることを防止して地下躯体への食い込みを阻止し、芯材間隔を均等に保持してクラックや漏水の防止を図り、チャンネル鋼材とソイルセメントとの結合を密にして芯材の回転や座屈を抑制する効果を奏している。
【００３１】
本発明によるソイルセメント合成壁の施工法は、連続した複数のソイルセメント柱列孔を掘削し、セメントミルクと掘削土とを混練させた柱列孔内に複数の芯材を一体にした組立鋼材を吊り込み、所定の位置に保持しながらソイルセメントを硬化させてソイルセメント止水壁を構成し、止水壁内側の地盤掘削に沿って組立鋼材の内側表面をはつり出し、次いで組立鋼材の内側表面にガセットプレートを敷設して、ガセットプレートに本設梁を結合し、しかる後に組立鋼材及び梁に型枠を配置してコンクリートを打設することを特徴としているので、掘削機の施工効率が高く杭の沈下量を小さくでき、掘削孔内への建て込み精度を高くして地下工事段階での躯体精度を向上できる効果を奏している。又、排土がほとんどないので経済的であり、地球環境に優しい効果を奏することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるソイルセメント合成壁の側断面図
【図２】ソイルセメント止水壁の断面図
【図３】ソイルセメント止水壁の断面図
【図４】本発明によるソイルセメント合成壁の実施の形態図
【図５】本発明に採用する組立鋼材の地組み図
【図６】本発明に採用する組立鋼材の地組み工程図
【図７】組立鋼材の掘削孔への吊り込み工程図
【図８】ソイルセメント止水壁のはつり工程図
【図９】ガセットプレートの敷設工程図
【図１０】本体構造合成壁の断面図
【図１１】従来のソイルセメント止水壁に対する合成壁の施工図
【符号の説明】
１  ソイルセメント柱列（ソイルセメント合成壁）
２  ソイルセメント合成壁の外側地盤
３  ソイルセメント合成壁の内側掘削地盤
４  組立鋼材
５  チャンネル鋼材
６  ガセットプレート
７  平鋼
８  本設梁
９  掘削孔の先端
１０  支持基盤
１１  杭根固め部
１２  芯材埋込部
１３  はつり面
１４  Ｈ鋼製の芯材
１５  フランジ面
１６  ウェブ面
１８  芯材頂部
２０  ソイルセメント合成壁
２１  外周梁
２２  作業架台
２３  Ｈ鋼芯材のフランジ
２４  Ｈ鋼芯材のウェブ
２５  掘削孔
２６  地下構造物の外壁
２７  地下構造物の梁
２８  スラブ
３０  芯材
３１  芯材のフランジ面
３２  ブラケット
３３  通し梁
３４  本設梁
【図１】
0003656437.tif 000002
【図２】
0003656437.tif 000003
【図３】
0003656437.tif 000004
【図４】
0003656437.tif 000005
【図５】
0003656437.tif 000006
【図６】
0003656437.tif 000007
【図７】
0003656437.tif 000008
【図８】
0003656437.tif 000009
【図９】
0003656437.tif 000010
【図１０】
0003656437.tif 000011
【図１１】
0003656437.tif 000012