(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
土留め壁として地盤中に構築される地中連続壁であって、ウェブとフランジとからなるＨ形断面の鋼製部材を組み合わせて構築することで、隔壁を形成する前記ウェブおよび内外壁面を形成する前記フランジにより閉合された中空部が設けられ、前記ウェブには前記中空部を地中連続壁連続方向に連通させる通水部が設けられており、該地中連続壁の外壁面側のフランジにも通水部が設けられていることを特徴とする地下水保全を考慮した土留め構造物。
【請求項２】
前記Ｈ形断面の鋼製部材のフランジ先端に継手が形成されていることを特徴とする請求項１記載の地下水保全を考慮した土留め構造物。
【請求項３】
前記地中連続壁が地下構造物を取り囲むように設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の地下水保全を考慮した土留め構造物。
【請求項４】
前記地中連続壁の前記地下構造物側である内壁面側にも通水部が設けられ、対象地盤または地下構造物を挟んで対向する地中連続壁の前記内壁面側の通水部間が通水管で連結されていることを特徴とする請求項１、２または３記載の地下水保全を考慮した土留め構造物。
【請求項５】
前記地中連続壁の外壁面側に設けられた通水部には、土砂の侵入を防ぐためのフィルターが設けられていることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の地下水保全を考慮した土留め構造物。
【請求項６】
通水管が接続される前記内壁面側の通水部には、開閉可能な弁が設けられていることを特徴とする請求項５記載の地下水保全を考慮した土留め構造物。
【請求項７】
前記地中連続壁の中空部に、地下水の浄化を図るための浄化材料が充填または設置されていることを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６記載の地下水保全を考慮した土留め構造物。
【請求項８】
前記中空部に充填または設置される浄化材料は、交換式のカートリッジになっている請求項７記載の地下水保全を考慮した土留め構造物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、地下構造物等の建設にあたって用いられる地中連続壁を利用して、地下水流を保全し、ひいては地下水質の保全を図ることも可能となる土留め構造物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地下構造物等の建設においては、地盤の崩壊防止だけでなく遮水も兼ねて、工事対象地を取り囲むように土留め壁を構築し、地盤を掘削するいわゆる開削工法が多く用いられる。例えば、地下鉄工事や共同溝工事のように、構造物が線状となる場合には、構造物建設地の両側に土留め壁が設けられる。
【０００３】
このように設置された土留め壁が、地下構造物建設完了後において、何らかの理由により撤去できない場合には、土留め壁が地下水流を遮断し、地下水位が変動する場合がある。
特に、線状に土留め壁を構築する場合には、その影響は非常に大きく、近年の地下工事の大深度化、大規模化に伴い、土留め壁による地下水遮断は大きな社会問題となりつつある。
【０００４】
一方、近年の環境に対する社会の関心の高まりにより、地下水流の保全のみならず地下水の水質に対する要求も高くなってきており、地下水質の保全ができる技術が求められてきている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の問題に対応するため、従来技術として、例えば、コンクリート系土留め壁の場合には、工事完了後に、土留め壁の一部を取り壊したりすることもあるが、コンクリートの取壊しは容易ではないことから施工費が増大するだけでなく、取り壊せる範囲がどうしても離散的になることにより、十分な通水効果が得られないという問題があった。
【０００６】
また、水平推進工法等により地下水を通水する管路を設置したケースもあるが、この場合には、別途、立杭を構築して立杭内部から推進管を推進する必要があり、施工工期だけでなく工費が大幅に増大するという問題点を有している。
また、鋼管矢板を用いた土留め壁の場合には、特開平１０−３１７３６７号公報に開示されているように、鋼管矢板の背面地盤に接する部分に通水孔を設け、対向する鋼管矢板間を通水管で連結する構造により通水を図る技術もある。
【０００７】
しかし、その場合に、全ての鋼管矢板を集水井戸または復水井戸として機能させるためには、一本毎に通水管が必要となる。また、同公報には通水管の代わりに砕石層を設け、これを通水層とすることも開示されているが、地下構造物を建設するのに必要な掘削深さに加え、砕石層を設置するためのさらなる掘削が必要となる。また、通水するにつれて、砕石層に土砂が侵入し、堆積した場合には、通水効率が落ちる懸念がある。
【０００８】
本願発明は、上述のような従来技術における課題の解決を図ったものであり、本来土留め壁に求められる施工性や剛性、止水性を確保した上で、比較的簡便な方法により、地下水流の保全、さらには地下水質の保全を可能とする土留め構造物を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本願の請求項１に係る地下水保全を考慮した土留め構造物は、土留め壁として地盤中に構築される地中連続壁であって、ウェブとフランジとからなるＨ形断面の鋼製部材を組み合わせて構築することで、隔壁を形成する前記ウェブおよび内外壁面を形成する前記フランジにより閉合された中空部が設けられ、前記ウェブには前記中空部を地中連続壁連続方向に連通させる通水部が設けられており、該地中連続壁の外壁面側のフランジにも通水部が設けられていることを特徴とするものである。
【００１０】
地下構造物を建設する際、従来から周囲に土留め壁としての地中連続壁を構築するケースがあるが、地下構造物の規模が大きい場合には、当然ながら土留め壁により地下水を遮断する範囲も大きくなり、周囲の地下水流に与える影響が大きくなる。
本願発明では、地中連続壁に形成された中空部により、地中連続壁の壁体連続方向に通水性が確保されていることで、地下構造物等を迂回する形で地下水流および水質の保全を図ることができる。
【００１１】
なお、この場合の地中連続壁は、基本的には止水性、遮断性、および土留機能を期待したものである。通水部の形状は、小孔、大きめの穴、スリット状のもの等、特に限定されず、通水部によって隔壁部分で仕切られる中空部どうしを連通させることで、地中連続壁連続方向の通水性を確保することができる。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る地下水保全を考慮した土留め構造物において、前記Ｈ形断面の鋼製部材のフランジ先端に継手が形成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に係る地下水保全を考慮した土留め構造物において、前記地中連続壁が地下構造物を取り囲むように設けられていることを特徴とする。
地下構造物を取り囲むように地中連続壁を構築できる場合には、その中空部のみを利用して、地下水流の迂回が可能である。
【００１４】
請求項４に係る発明は、請求項１、２または３に係る地下水保全を考慮した土留め構造物において、前記地中連続壁の前記地下構造物側である内壁面側にも通水部が設けられ、対象地盤または地下構造物を挟んで対向する地中連続壁の前記内壁面側の通水部間が通水管で連結されていることを特徴とする。
請求項４は、地下鉄工事や共同溝工事など地下構造物が線状となる場合等、主として地下水を遮断する区間が長く、取り囲む形での地中連続壁の構築が困難な場合を対象としており、通水管で地下構造物等を迂回する形で地下水流を保全することができる。
【００１５】
なお、通水管は、地下構造物の下方に限らず、通水管としての機能が発揮できる位置であれば、上部でも構わない。地下構造物によっては構造物中を通過するように設けてもよい。
請求項５に係る発明は、請求項１、２、３または４記載の地下水保全を考慮した土留め構造物において、前記地中連続壁の外壁面側に設けられた通水部に、土砂の侵入を防ぐためのフィルターが設けられていることを特徴とする。
【００１６】
この場合のフィルターについては、構造、材質、形状、取付け方法等、特に、限定されない。また、地中連続壁の中空部内にフィルターの機能を有する材料を充填し、土砂の侵入を防止することもできる。
請求項６に係る発明は、請求項５記載の地下水保全を考慮した土留め構造物において、通水管が接続される前記内壁面側の通水部に開閉可能な弁が設けられていることを特徴とする。
【００１７】
この弁は、地下構造物を構築する際等に、地中連続壁の内壁面側に設けた通水孔から構造物側に地下水が流入するのを防止するためのものである。弁の構造等は特に限定されない。
請求項７に係る発明は、請求項１、２、３、４、５または６に係る地下水保全を考慮した土留め構造物において、前記地中連続壁の中空部に、地下水の浄化を図るための浄化材料が充填または設置されていることを特徴とする。
【００１８】
地下水流の保全によっても、水質の保全が図れるが、請求項７ではさらに積極的に浄化材料による水質の改善を図ったものであり、その際、地中連続壁の中空部を利用することができる。
中空部に充填または設置される浄化材料については、汚染物質に応じたものを適宜使い分けるものとする。例えば、各種濾過材や活性炭等の吸着材あるいは化学的分解を図るための還元材等が挙げられる。
【００１９】
請求項８に係る発明は、請求項７記載の地下水保全を考慮した土留め構造物において、前記中空部に充填または設置される浄化材料を交換式のカートリッジとしたものである。
浄化材料については、汚染物質に応じたものを適宜使い分けることができるが、時間の経過とともに劣化し浄化効率が落ちる場合があるため、その場合には、適宜取り替えが容易なカートリッジ式のものとすることが望ましい。
【００２０】
【発明の実施形態の形態】
図１は、本願の請求項１〜３に係る発明の一実施形態を概略的に示したものであり、地下構造物ｆを建設するにあたり、地下構造物ｆが構築される地盤ｂを取り囲むように、土留め壁として中空構造の地中連続壁１を構築する。
この中空構造の地中連続壁１は外壁面側に通水孔が形成されているともに、地中連続壁１の壁連続方向に通水性が確保されている。図中、白抜きの矢印が地下水流の方向を示しており、上流側から地中連続壁１の背面に流れてくる地下水流は上流側の地中連続壁１の外壁面側の通水孔から地中連続壁１の中空部ａに浸透し、通水性が確保された地中連続壁１内を、図中、黒く塗りつぶした矢印に示す方向に、地下構造物ｆを迂回するように流れ、下流側の地中連続壁１の外壁面側の通水孔から再び周辺地盤ｃに浸透することで、下流側への地下水流が維持される。
【００２１】
図２は、上記の構造に適用可能な連壁構成部材として、請求項２における連壁構成部材の一例を示したものである。この例では、連壁構成部材２として、図に示すように継手を有するＨ形の鋼製部材を用いている。この連壁構成部材２自体は中空構造ではないが、これを組み合わせて地中連続壁１を構築することで、ウェブ３およびフランジ５により閉合された中空部ａが形成される。
【００２２】
また、この中空部ａを利用し、地中連続壁１の壁連続方向に自由な通水を図るため、ウエブ３には、通水孔４が設けられている。また、片側のフランジ５には通水孔６が設けられ、この通水孔６を設けたフランジ５が地下構造物ｆと反対側に向くように地中連続壁１を構築することで、図１における上流側からの地下水流が、外側の地盤ｃから区間Ｄのフランジ５に設けられた通水孔６を通じ、中空部ａへと流入し、この区間Ｄの地中連続壁１自体が集水井戸として機能する。
【００２３】
反対側のフランジ５’、すなわち地中連続壁１の内壁面側については、通水孔が設けられていないため、地中連続壁１に囲まれた内側の地盤ｂへは地下水が流入することがなく、土留め壁として地下構造物ｆ建設時の止水目的も果たすことができる。
地中連続壁１の中空部ａ内に流入した地下水は、ウエブ３に通水孔４が設けられていることにより、地中連続壁１内部を自由に流れることができ、地中連続壁１自体を地下水の通水経路として利用することができる。
【００２４】
地中連続壁１の内部を流れる地下水は、上流側と同様に下流側の区間Ｄ’のフランジ５に設けられた通水孔６より、自由に外側の地盤ｃに流出することが可能であり、この区間の地中連続壁１自体が復水井戸として機能する。
このように、本願発明により、地下水流の維持、保全を図ることができる。なお、上流側と下流側を結ぶ区間Ｅ，Ｅ’における外壁面側のフランジ５に通水孔６を設けるか否かは特に限定しない。
【００２５】
図３および図４は、本願の請求項４に係る発明の一実施形態を概略的に示したものである。
図１における地下水を遮断する区間Ｄが非常に長い場合には、通水経路となる区間Ｅ，Ｅ’の地中連続壁１の中空部ａ内だけでは、十分な地下水の通水流量が確保できない場合が予想される。
【００２６】
このような場合には、図に示すように、上流側および下流側の地中連続壁１、１’の内壁面側の下部、すなわち地下構造物ｆ側の下部に通水孔９，９’を設け、通水孔９，９’に鋼管などからなる通水管８を接続し、上流側と下流側で対向する地中連続壁１、１’間を通水管８で連結することで、地下構造物ｆの下方を迂回する通水経路を確保することができる。
【００２７】
図５は、本願の請求項５に係る発明の一実施形態におけるフィルター部分の断面を示したものである。
本願発明においては、地中連続壁１の外壁面側に設けた通水孔６におけるフィルター７の有無は特に限定しないが、地中連続壁１の壁体内部での自由な地下水の通水を確保するためには、通水孔６にフィルター７を設け、地下水の通水量を低下させる要因となる土砂の侵入を阻止することが望ましい。
【００２８】
また、フィルターについても、通水孔６に取り付ける場合の他、地中連続壁１の中空部ａにフィルターと同様の機能を有する材料を充填し、これにより土砂の侵入を防ぐ構造も可能であり、フィルターの構造やその取付け方法は、特に限定されない。
図６は、本願の請求項６に係る発明の一実施形態における開閉可能な弁部分の断面を示したものである。
【００２９】
請求項６は、通水管８を地中連続壁１に接続するために設けられた通水孔９に、水の透過を遮断することができる弁１０を設置するものである。このような弁１０を設置するのは、単なる通水孔９が設けられているだけでは、地下構造物を構築する際、通水孔９より構造物側に地下水が流入してしまい、地中連続壁１に求められる止水目的が果たせないためである。
【００３０】
上記弁１０については、図に示すように、差込式の弁を用いることもできるが、構造等、特に限定されるものではなく、例えば地中連続壁１の中空部を利用して、地中連続壁１の壁体内部に止水効果の高い材料を充填すれば、一種の弁的な効果を期待することも可能である。その場合、充填される材料は、通水管８の接続後において容易に除去できるものである必要がある。例として、粘性土は比較的透水係数が小さいため、止水効果が期待できるほか、壁体内部に充填しても、通水管８の接続後において、ウォータージェット等を利用し、容易に洗浄除去することができる。
【００３１】
ここで、図１〜図５を参照して、継手を有する図２の連壁構成部材２を用いた場合の施工手順の一例を説明する。
▲１▼地下構造物ｆの建設にあたり、これを取り囲むようにＨ形断面の連壁構成部材２を打設する。
▲２▼地中連続壁１の完成後、地下構造物建設地を掘削する。
▲３▼連壁構成部材２の先端は開端となっていることから、地中連続壁１の構築により形成される中空部ａには土砂が詰まった状態となっている。これを、ウォータージェット等により洗浄除去する。
▲４▼地中連続壁１の通水孔９に通水管８を接続する。
▲５▼通水孔９に取り付けられた、弁１０を除去する。
【００３２】
なお、通水孔９付近に透水性の低い粘性土等が詰まっている場合には、これを通水管８接続部の弁１０として利用することもできるため、この場合には▲５▼の段階にて土砂を除去すればよい。
図７は、本願の請求項７、８に係る発明の一実施形態を概略的に示したものであり、地中連続壁１の中空部ａを利用し、ここに地下水の水質を浄化することができる浄化材料１１（例えば、活性炭等の吸着材等）を投入したものであり、浄化対象に応じて、投入する材料を選定することができる。ただし、投入される浄化材料１１の透水性が低い場合には、地中連続壁１の壁体内部における水の自由自在な流れを阻害するため、透水性が確保できるように配慮する必要がある。
【００３３】
また、図に示したように、浄化材料１１の投入、除去が容易なように、カートリッジ１２としておけば、浄化する必要がなくなった場合、あるいは浄化材料の性能が低下し、交換が必要となった場合においても、その対応が容易となる。
【００３４】
【発明の効果】
▲１▼本願発明では、本来、土留め壁に求められる施工性や剛性、止水性を確保した上で、中空構造の地中連続壁の壁体全体が集水井戸、復水井戸として機能し、内側に構築される地下構造物等を迂回する形で地下水の通水経路を確保し、地下水流の保全、地下水質の保全を図ることができる。
【００３５】
▲２▼請求項４に係る発明では、地下構造物等による遮断する区間が非常に長い場合においても、地下構造物等を迂回する形で地下水の通水経路が確保され、かつ余分な掘削等を行うことなく、地下構造物等を挟む地中連続壁の壁体全面からの集水、復水が可能である。
▲３▼請求項５に係る発明では、外壁面側の通水部に土砂の侵入を防ぐためのフィルターが設けられていることで通水部からの土砂の侵入により地中連続壁内部での水の自由な流れが阻害されるのを防止することができる。
【００３６】
▲４▼請求項６に係る発明では、通水管が接続される内壁面側の通水部に弁が設けられていることで、地下構造物を構築する際等に、地中連続壁の内壁面側に設けた通水孔から構造物側に地下水が流入するのを防止することができる。
▲５▼請求項７に係る発明では、地中連続壁の中空部を利用して、中空部に浄化材料を充填または設置されていることで、地下水流の保全およびそれに伴う地下水質の保全だけでなく、浄化材料による一層の水質保全効果が得られる。
【００３７】
▲６▼請求項８に係る発明では、中空部に充填または設置される浄化材料を交換式のカートリッジとしたことで、浄化材料が時間の経過とともに劣化した場合に、容易に交換でき、それにより浄化効果を長期にわたり維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本願の請求項１、２、３に係る発明の一実施形態を概略的に示す水平断面図である。
【図２】  本願の請求項２に係る発明の一実施形態に使用する連壁構成部材の一例を示す斜視図である。
【図３】  本願の請求項４に係る発明の一実施形態を概略的に示す水平断面図である。
【図４】  図３のＡ−Ａ線拡大断面図である。
【図５】  本願の請求項５に係る発明の一実施形態におけるフィルター部分の断面図である。
【図６】  本願の請求項６に係る発明の一実施形態における開閉可能な弁部分の断面図である。
【図７】  本願の請求項７、８に係る発明の一実施形態を概略的に示す鉛直断面図である。
【符号の説明】
ａ…中空部、ｂ…土留め壁内部の地盤、ｃ…土留め壁外部の地盤、ｆ…地下構造物、
１…地中連続壁、２…連壁構成部材、３…ウェブ、４…通水孔（隔壁部分）、５…フランジ、６…通水孔（外壁部分）、７…フィルター、８…通水管、９…通水孔、１０…弁、１１…浄化材料、１２…カートリッジ（浄化材料）
【図１】
0003661526.tif 000002
【図２】
0003661526.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0003661526.tif 000007
【図７】
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