(57)【要約】【課題】  掘削開始後の地盤の挙動に合わせて変形抑制をおこなうことができる連続地中壁及びそれを使用した山留め工法を提供すること。【解決手段】  予め地中に構築された壁体７の内側面側の地盤を掘削する際に、背側面側に残される背側面側地盤１ｂの掘削部１ｃ側への変形を抑制する連続地中壁であって、壁体７の背側面側に配置される袋体８と、その袋体８に流体９を注入する注入管１０を有している。  そして、掘削によって発生した壁体７の傾きに基づいて流体９を袋体８に注入し、背側面側地盤１ｂの変形を抑制する。【選択図】  図１
2006022551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め地中に構築された壁体の内側面側の地盤を掘削する際に、背側面側に残される地盤の前記内側面側への変形を抑制する連続地中壁であって、
前記壁体の背側面側に配置されて、供給手段を介して流体を注入することによって前記背側面側地盤の変形を抑制する袋体を有することを特徴とする連続地中壁。
【請求項２】
前記袋体は、深度方向に分割されており、該分割された区画毎に前記流体の注入が可能であることを特徴とする請求項１に記載の連続地中壁。
【請求項３】
前記袋体の分割位置を、前記壁体の背側面側の予測された地層の境界位置に合わせたことを特徴とする請求項２に記載の連続地中壁。
【請求項４】
前記壁体に、その傾き又は変形を計測する計測手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の連続地中壁。
【請求項５】
地盤に請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の連続地中壁を構築し、前記壁体の内側面側の地盤を掘削し、その掘削に伴って発生した前記壁体の傾き又は変形を測定し、該測定値に基づいて前記供給手段を介して前記袋体に流体を注入して前記背側面側地盤の変形を抑制することを特徴とする山留め工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤を掘削する際に山留めとして使用する連続地中壁及びそれを使用した山留め工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、図６に示すような地盤１を掘削する際の山留め工法が知られている（特許文献１など参照）。
【０００３】
この山留め工法では、掘削前に地盤１の所定の位置に、山留め壁２としての鋼矢板２Ａを打ち込んで壁体を形成し、順次、切梁３，・・・を設置しながら掘削面１ａを掘り下げる。
【０００４】
この切梁３，・・は、通常、対面する山留め壁２（図６ではコンクリート壁２Ｂ）との間に介在させて、鋼矢板２Ａを掘削部１ｃ側から支持する部材であり、切梁３，・・・に発生する軸方向の力によって掘削部１ｃ側への背側面側地盤１ｂの移動が制限される。
【０００５】
ここで、図６には、説明のために左右で異なる山留め壁２を示した。通常、剛性の高いコンクリート壁２Ｂは、鋼矢板２Ａよりも変形は小さいが、掘削面１ａが掘り下がるに従って、山留め壁２Ａ，２Ｂに背面から作用する土圧は大きくなるので、材質によって程度の差はあるものの変形は発生する。
【０００６】
特に、背側面側地盤１ｂ上に荷重の大きな建物４が建設されている場合などは、鋼矢板２Ａに作用する土圧は大きくなるため、掘削によって背側面側地盤１ｂが大きく変形し、地表面が沈下して建物４が傾く場合もある。
【０００７】
このような事態を避けるために、図７に示すような防護方法が知られている。この防護方法では、掘削を行なう前に、予め山留め壁２と建物４の間に防護壁５を設けておく。この防護壁５は、山留め壁２よりも下端部が深くなるように構築される。
【０００８】
この状態で掘削を行なうと、山留め壁２に作用するはずの背側面側地盤１ｂの土圧のほとんどは防護壁５によって受け止められ、掘削部１ｃ側への背側面側地盤１ｂの変形を抑えることができる。
【０００９】
さらに、特許文献２に示すように、油圧ジャッキを切梁３と山留め壁２との間に介在させて、変形が発生する前に予め油圧ジャッキを伸長させて、山留め壁２に支圧力（プレロード）を与えておく方法もある。
【特許文献１】特開２００３−１６６２４２号公報（図８，９、０００２段落及び０００３段落）
【特許文献２】特開平８−１９３３３０号公報（０００６段落）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前記した鋼矢板２Ａを山留め壁２として使用する場合は、剛性が小さいため変形も大きくなる傾向にあり、掘削深さや地盤状態によっては背側面側地盤１ｂ上の建物４に掘削による影響を与えるおそれがある。
【００１１】
また、前記したコンクリート壁２Ｂを使用する場合であっても、変形がほとんど発生しない状態にするには、壁厚を相当程度厚くして剛性を高める必要があるが、工費または敷地の広さ等との関係によって厚くできない場合がある。
【００１２】
さらに、前記した防護壁５を設ける方法では、山留め壁２とは別に防護壁５を設ける必要があるので、工費及び工期が増加する。また、建設用地以外の敷地に防護壁５を設けるのは、用地取得の点から困難な場合が多い。
【００１３】
そして、前記した油圧ジャッキを使用する方法では、切梁３，・・・毎に油圧ジャッキを設置する工程が発生し、手間がかかる。また、重量の大きな油圧ジャッキが掘削面１ａの上空に配置されることになるため、安全面の配慮が必要である。
【００１４】
特に、上記した従来の方法では、予め背側面側地盤１ｂによって発生する背面土圧を予測し、その予測に従って山留め壁２の材質及び壁厚、又は防護壁５の壁厚及び深さ、又はプレロードの大きさを、掘削前に決定しておかなければならない。このため、掘削を開始して実際の背面土圧が予測以上に大きくなった場合には事後的な対応が難しい。
【００１５】
そこで、本発明は、掘削開始後の地盤の挙動に合わせて変形抑制をおこなうことができる連続地中壁及びそれを使用した山留め工法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記目的を達成するために、請求項１の発明は、予め地中に構築された壁体の内側面側の地盤を掘削する際に、背側面側に残される地盤の前記内側面側への変形を抑制する連続地中壁であって、前記壁体の背側面側に配置されて、供給手段を介して流体を注入することによって前記背側面側地盤の変形を抑制する袋体を有する連続地中壁であることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項２に記載されたものは、前記袋体は、深度方向に分割されており、該分割された区画毎に前記流体の注入が可能である請求項１記載の連続地中壁であることを特徴している。
【００１８】
そして、請求項３に記載されたものは、前記袋体の分割位置を、前記壁体の背側面側の予測された地層の境界位置に合わせた請求項２に記載の連続地中壁であることを特徴としている。
【００１９】
さらに、請求項４に記載されたものは、前記壁体に、その傾き又は変形を計測する計測手段を設けた請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の連続地中壁であることを特徴としている。
【００２０】
また、請求項５に記載された発明は、地盤に請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の連続地中壁を構築し、前記壁体の内側面側の地盤を掘削し、その掘削に伴って発生した前記壁体の傾き又は変形を測定し、該測定値に基づいて前記供給手段を介して前記袋体に流体を注入して前記背側面側地盤の変形を抑制する山留め工法であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２１】
このように構成された請求項１の発明は、前記壁体の背側面側に、前記供給手段を介して流体を注入する袋体が設けられている。
【００２２】
このため、掘削によって背側面側地盤の変形が大きくなった場合には、前記流体を注入することによって前記袋体を膨張させて変形を抑制することができる。
【００２３】
また、前記袋体の流体圧が大きくなりすぎて、地盤が過剰に押し戻され、前記背側面側地盤に悪影響を与えるおそれがある場合には、前記袋体の流体圧を低下させて前記袋体を収縮させることができる。
【００２４】
そして、請求項２に記載されたものは、前記袋体を深度方向に分割し、区画毎に前記流体の注入が可能なように構成されている。このため、前記背側面側地盤の変形した箇所に応じて、前記袋体を膨張又は収縮させることができる。
【００２５】
さらに、請求項３に記載されたものは、前記壁体の背側面側の予測された地盤状態から地層の境界位置を決定し、その予測結果に基づいて前記袋体の分割位置を決定する。このため、地層毎に変形量が変化する場合にも適切に対応することができる。
【００２６】
また、請求項４に記載されたものは、前記壁体の傾き又は変形を計測する計測手段を設けている。このため、掘削によって前記壁体に実際に発生した傾き又は変形を容易に測定することができる。
【００２７】
そして、請求項５の発明は、前記壁体の傾き又は変形をリアルタイムで測定し、その測定値に基づいて前記袋体に流体を注入する。このため、掘削によって地盤が変形し始めても、迅速に対処することで前記背側面側地盤の変形を最小限に抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の最良の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２９】
なお、前記従来例と同一乃至均等な部分については、同一符号を付して説明する。
【００３０】
図１乃至図４は、本実施の形態による連続地中壁６の構成を示した図である。
【００３１】
まず、構成から説明すると、このような本実施の形態の連続地中壁６は、地盤１内部に形成される構造体となる壁体７と、該壁体７の背側面側に配設される袋体８と、該袋体８に注入される流体９を供給する供給手段としての注入管１０とから主に構成される。
【００３２】
前記連続地中壁６は、地盤１の掘削を行なう前に予め地中に構築される。この連続地中壁６の壁体７は、例えば鉄筋コンクリートによって形成される。
【００３３】
そして、前記壁体７は、掘削部１ｃと背側面側地盤１ｂを仕切るように境界部に形成され、その下端は図２に示すような掘削完了時の掘削面１ａの位置よりも深くして前記壁体７が転倒することのないように構築される。
【００３４】
さらに、地盤１の掘削部１ｃを前記連続地中壁６で囲む場合は、円筒形や四角柱状に壁体７が形成される。
【００３５】
また、本実施の形態の袋体８は、前記壁体７の背側面側に配設される。この袋体８は、内部に流体９を注入することによって膨張又は収縮するように構成される。例えば、繊維シートや塩化ビニルシート等の可撓性又は伸縮性のシート状材料を袋状に形成して製作される。
【００３６】
そして、この袋体８の深度方向の長さは、連続地中壁６が変形すると予想される範囲に相当する長さとする。例えば、掘削完了時の掘削面１ａと地表との高低差（掘削深さ）と同程度の長さの前記袋体８が、前記壁体７の背側面側に配設される（図２参照）。
【００３７】
さらに、この袋体８は、複数の区画８ａ，８ｂ，・・・を有するように形成される。例えば、図２及び図３に示すように、袋状に形成された区画８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄを隣接するように一列に並べ、隣接する区画８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄの上縁と下縁を接合して前記袋体８とする。
【００３８】
また、図２に示すように、背側面側地盤１ｂが四種類の異なる地層１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄから形成されていることがボーリング調査結果などによって予測された場合は、その地盤状態に合わせて各区画８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄの範囲が決定される。
【００３９】
さらに、前記袋体８の幅は、設置をする際に取り扱いが容易な程度の幅とし、前記壁体７の幅の方が前記袋体８の幅よりも広い場合は、図３に示すように横方向に複数の袋体８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，・・・を並べて配置する。
【００４０】
また、前記袋体８には、内部に流体９を充填するための注入管１０が接続されている。この注入管１０は、区画８ａ，８ｂ，・・・毎に接続される注入管１０ａ，１０ｂ，・・・によって構成される。
【００４１】
そして、前記注入管１０ａ，１０ｂ，・・・は、可撓性の中空ホース、塩化ビニル管又は鋼管等によって形成される。
【００４２】
さらに、図１に示すように、前記注入管１０ａは最上部の区画８ａに接続され、前記注入管１０ｂは前記区画８ａを貫通して二段目の区画８ｂに接続され、注入管１０ｃは前記区画８ａ及び区画８ｂを貫通して三段目の区画８ｃに接続される。
【００４３】
これらの注入管１０ａ，１０ｂ，・・・の上端は、地表に突出されており、流体９を注入するポンプ（図示せず）に接続される。ここで、流体９としては、液体として使用でき使用後に固化することが可能な泥水、水若しくは油などの液体、又はガス若しくは空気等の気体が使用できる。なお、圧縮率の小さい流体９を使用するのが好ましい。
【００４４】
また、本実施の形態では、前記壁体７に計測手段としての傾斜計１１が取り付けられる。この傾斜計１１は、前記壁体７の鉛直面からの傾きを検出する計測器である。
【００４５】
例えば、前記傾斜計１１は、前記袋体８を介して前記壁体７に取り付けられる。まず、図３に示すように、袋体８Ｂの側縁に沿って深度方向にガイド管１２が延設される。このガイド管１２を取り付ける前記袋体８Ｂの部分は、前記流体９を注入しても膨張しない部分でなければならない。
【００４６】
そして、図４に示すように、このガイド管１２の内側面に傾斜計１１が貼り付けられ、測定値を伝達するためのケーブル１１ａが地表まで延設される。
【００４７】
さらに、前記傾斜計１１は、前記区画８ａ，８ｂ，・・・毎の傾きが計測できるように、各区画８ａ，８ｂ，・・・に対応する位置に設置される。
【００４８】
また、本実施の形態では、図３に示すように袋体８Ｃの背面に土圧計１３が取り付けられている。この土圧計１３は支圧力を計測する計器であり、前記袋体８Ｃの背面に貼り付けることによって、前記背側面側地盤１ｂから作用する土圧を知ることができる（図４参照）。
【００４９】
そして、前記土圧計１３は、前記区画８ａ，８ｂ，・・・毎の土圧が計測できるように、各区画８ａ，８ｂ，・・・の略中央にそれぞれ配置する（図３参照）。また、測定値を伝達するためのケーブル１３ａが地表まで延設される。
【００５０】
次に、図５を参照しながら、本実施の形態の連続地中壁６の構築方法について説明する。
【００５１】
まず、図５（ａ）に示したように、地盤１に溝１４を掘削する。この溝１４の掘削は、掘削した溝１４内に比重の大きい泥水１５を満たしながら、バケット、オーガー掘削機、又は水平多軸掘削機などを使用しておこなう。
【００５２】
前記連続地中壁６の構築作業は、構築する連続地中壁６を平面的に複数のブロックに分割してブロック毎におこなう。このため、あるブロックにおいて所定の深さまでの前記溝１４の掘削が完了した後には、前記壁体７を構築する工程に移行する。
【００５３】
図５（ｂ）は、前記溝１４の内部に鉄筋籠１６を挿入する作業工程を示した図である。
【００５４】
前記鉄筋籠１６は、工場などの作業ヤードで予め組み立てられる。そして、前記背側面側地盤１ｂ側に配置される前記鉄筋籠１６の側面には、鉄筋籠１６の製作時に前記袋体８，８，８を取り付けておく。
【００５５】
この袋体８の取り付けは、前記袋体８がシート状に萎んだ状態でおこなう。前記シート状の袋体８の一側面を前記鉄筋籠１６に設けた固定部に固定して取り付ける。
【００５６】
このようにして製作した前記鉄筋籠１６を、ワイヤ１７を介してクレーンで吊り上げ、前記溝１４内に吊り下ろす。
【００５７】
図５（ｃ）は、前記鉄筋籠１６の周囲にコンクリート１９を打設する作業工程を示した図である。
【００５８】
ここで、前記鉄筋籠１６は、図５（ｃ）に示すように、前記溝１４の前記背側面側地盤１ｂ側の内側面に前記袋体８が当接するように固定されている。また、前記注入管１０の上端は、打設するコンクリート１９によって埋没しないように地表側に突出させておく。
【００５９】
この状態で、トレミー管１８によってコンクリート１９を前記溝１４内に打設すると、前記袋体８を除いた前記鉄筋籠１６の周囲にコンクリート１９が充填される。
【００６０】
以上の工程を前記した各ブロックにおいて繰り返すことによって、地盤１の内部に前記連続地中壁６を構築する。
【００６１】
次に、本実施の形態の連続地中壁６を使用した山留め工法について説明すると共に、その作用について説明する。
【００６２】
図２は、掘削が完了して掘削部１ｃが形成された状態の断面図である。本実施の形態の山留め工法では、この状態に至るまでに、地盤１を掘削し、切梁３を一段設置する作業を繰り返す。
【００６３】
このような山留め工法では、掘削を開始すると、前記連続地中壁６が掘削部１ｃ側に変形し始める。この変形は、掘削当初は前記連続地中壁６の上端付近にのみ発生するが、掘削面１ａが掘り下がるに従って、変形する範囲も下方に広がる。
【００６４】
ここで、従来の山留め壁２であれば、図６に示したように前記背側面側地盤１ｂが掘削部１ｃ側に変形した分だけ地表面が沈下することになる。
【００６５】
これに対して、本実施の形態では、前記傾斜計１１によって前記壁体７の傾きが検出されると、傾いている箇所に配設された前記区画８ａ，８ｂ，・・・に前記注入管１０ａ，１０ｂ，・・・を介して前記流体９を注入し、前記区画８ａ，８ｂ，・・・を膨張させる。
【００６６】
このようにして前記区画８ａ，８ｂ，・・・が膨張すると、一旦、掘削部１ｃ側に変形してきた前記背側面側地盤１ｂは押し戻される。この結果、前記背側面側地盤１ｂの変形は抑制されることになる。
【００６７】
ここで、前記流体９を注入しても前記壁体７の剛性が高まるわけではないため、前記壁体７は注入前と同様に変形する。このため、傾斜計１１の測定値は、絶対値のみならず変化量も検討することによって、更なる前記背側面側地盤１ｂの変形を把握できるようにする。
【００６８】
また、前記背側面側地盤１ｂから発生する土圧の大きさは、前記土圧計１３によって検出することができるので、この測定値を使用して前記背面側地盤１ｂの変形を検出することもできる。
【００６９】
そして、更に掘削が進むと、前記壁体７が変形する範囲及び変形量は大きくなるため、前記注入管１０ａ，１０ｂ，・・・からの注入量（注入圧）を増加して対処する。
【００７０】
さらに、前記袋体８は、ある程度膨張すると、前記背側面側地盤１ｂ及び前記壁体７による拘束によって、それ以上膨張しなくなる場合がある。この場合においても、前記流体９の注入圧を上げることによって前記背側面側地盤１ｂの更なる変形を抑制することができる。
【００７１】
また、前記背側面側地盤１ｂが変形した後に、新たな切梁３の設置や、前記背側面側地盤１ｂに薬液注入などの別の変形抑制工法が施工されることによって、前記背側面側地盤１ｂから生じる背面土圧が低下する場合がある。
【００７２】
このような場合に、前記流体９の注入を続ければ、前記背側面側地盤１ｂは押し戻されすぎて、地表面が膨らんだり、建物４の下方に構築された基礎や地下室（図示せず）に過剰な土圧を作用させたりするおそれがある。
【００７３】
そこで、このような場合には注入圧を下げることによって、前記流体９を前記袋体８から排出して収縮させる。
【００７４】
このような本実施の形態の山留め工法において、前記傾斜計１１の測定値の検出、その測定値の解析、及びその結果に基づいた前記流体９の注入圧の制御を、コンピュータを介しておこなうことで、山留めの計測及び管理を自動化することができる。
【００７５】
以上に示したように、本実施の形態によれば、掘削によって前記背側面側地盤１ｂに変形が発生しても、変形量に応じて前記袋体８に前記流体９を注入することによって、前記背側面側地盤１ｂの変形を最小限に抑制することができる。
【００７６】
このため、前記背側面側地盤１ｂによる背面土圧が予測よりも大きくなった場合にも対応が可能である。また、過大な山留め壁を構築して構造体によって変形を抑制するわけではないので、予測より変形が小さい場合でも過大設計とされるおそれがない。
【００７７】
また、前記袋体８とその内部に注入する前記流体９という簡易な構成によって前記背側面側地盤１ｂの変形を抑制できるので、経済的である。
【００７８】
そして、前記袋体８を深度方向に分割し、区画８ａ，８ｂ，・・毎に膨張及び収縮が可能なため、前記背側面側地盤１ｂが変形した箇所だけ、その変形量に応じて効果的に変形を抑制することができる。
【００７９】
さらに、変形が発生していない箇所を過剰に押し戻して、前記したように地表面を膨らませてしまう等の悪影響を前記背側面側地盤１ｂに与えることがない。
【００８０】
また、前記背側面側地盤１ｂの地盤状態を予測し、予測された地層１０Ａ，１０Ｂ，・・・の境界位置に合わせて前記袋体８の分割位置を決定するため、地質の違いによる変形量の差にも適切に対応することができる。
【００８１】
そして、前記傾斜計１１によって前記壁体７の傾きをリアルタイムで計測することで、前記背側面側地盤１ｂの変形が大きくなる前に変形を最小限に抑制することができるので、実質的な被害を防ぐことができる。
【００８２】
以上、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【００８３】
例えば、前記実施の形態では、複数の袋によって区画８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄを形成したが、一つの袋を途中で縫いつけて流体９が他の区画８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄに流入しないように形成してもよい。
【００８４】
また、前記傾斜計１１は区画毎に配置したが、設置する数は任意であり、前記傾斜計１１が設置されていない部分の傾きは、隣接する他の測定値によって推定させることもできる。
【００８５】
そして、前記実施の形態では、設置式の傾斜計１１を使用したが、前記ガイド管１２のみ設置しておき、掘削開始後、適宜、挿入式傾斜計を前記ガイド管１２に挿入して前記壁体７の傾きを計測することもできる。
【００８６】
さらに、前記実施の形態では、前記傾斜計１１を設置するための前記ガイド管１２を、前記袋体８Ｂの側縁に取り付けたが、前記ガイド管１２を前記鉄筋籠１６の固定部に直接固定してもよい。
【００８７】
また、前記背側面側地盤１ｂに傾斜計１１を埋設して、直接地盤の変形を計測したり、前記壁体７の内側面側の変位を測量手段によって計測したりして測定値を検出し、その測定値に基づいて前記流体９の注入を制御することもできる。
【００８８】
そして、前記実施の形態では、計測手段として傾斜計１１を使用したが、前記壁体７の変形を計測するひずみ計を使用してもよい。例えば、前記壁体７に沿って鉛直方向に配設された鋼管の内側面にひずみ計を貼り付け、前記壁体７の変形を前記鋼管を介して計測することができる。
【００８９】
さらに、前記実施の形態では、前記壁体７を鉄筋コンクリートによって構築したが、前記壁体７の構築方法はこれに限定されるものではなく、例えば地盤１をセメント系固化材を注入しながら撹拌し、鉄骨などの芯材を挿入して構築するソイルミキシングウォール（ＳＭＷ）であってもよい。この場合は、前記芯材に前記袋体８を固定すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の最良の実施の形態の連続地中壁の構成を説明する斜視図である。
【図２】本発明の最良の実施の形態の連続地中壁を使用した山留め工法を説明する断面図である。
【図３】本発明の最良の実施の形態の連続地中壁の構成を説明する背側面図である。
【図４】本発明の最良の実施の形態の連続地中壁の構成を説明する拡大断面図である。
【図５】本発明の最良の実施の形態の連続地中壁の構築方法を説明する作業工程図である。
【図６】従来例の山留め工法を説明する断面図である。
【図７】従来例の防護壁を用いた山留め工法を説明する断面図である。
【符号の説明】
【００９１】
１            地盤
１ｂ        背側面側地盤
１ｃ        掘削部（内側面側）
６            連続地中壁
７            壁体
８            袋体
８ａ，８ｂ，・・・      区画
９            流体
１０          注入管（供給手段）
１０ａ，１０ｂ，・・・  注入管（供給手段）
１１          傾斜計（計測手段）
【図１】
2006022551.tif 000003
【図２】
2006022551.tif 000004
【図３】
2006022551.tif 000005
【図４】
2006022551.tif 000006
【図５】
2006022551.tif 000007
【図６】
2006022551.tif 000008
【図７】
2006022551.tif 000009