(57)【要約】【課題】鋼材が有する特性のうち、その引張耐力によって柱状改良体の曲げ引張力に抵抗する構造として、側圧によって生じる曲げに対しての安全性を高めると共に、従来の山留めよりもトータルコストで有利な柱状改良山留めを提供する。【解決手段】深層混合処理工法によって構築される複数本の柱状改良体を掘削域沿いに隣り合う同士オーバーラップさせて造成する柱列壁状の山留めであって、前記複数本の柱状改良体の全部又は一部には、その内部に、Ｈ形又はＩ形の鋼材が当該柱状改良体の頭部から根入れ部に達する長さを有して、前記掘削域の周囲地盤からの側圧に抗する向きに埋設されており、前記鋼材は、片側のフランジが前記周囲地盤に近接する偏心状態で前記柱状改良体に一体的に埋設されており、且つ、前記側圧によって前記柱状改良体に生ずる前記周囲地盤側の曲げ引張力に抵抗する引張耐力を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
深層混合処理工法によって構築される複数本の柱状改良体を掘削域沿いに隣り合う同士オーバーラップさせて造成する柱列壁状の山留めであって、
それぞれの前記柱状改良体には、その内部に、Ｈ形又はＩ形の鋼材が当該柱状改良体の頭部から根入れ部に達する長さを有して、前記掘削域の周囲地盤からの側圧に抗する向きに一体的に埋設されており、
前記鋼材は、片側のフランジが前記周囲地盤に近接する偏心状態に位置し、且つ、前記側圧によって前記柱状改良体に生ずる前記周囲地盤側の曲げ引張力に抵抗する引張耐力を有したことを特徴とする柱状改良山留め。
【請求項２】
鋼材が埋設されていない柱状改良体を一部に含む請求項１記載の柱状改良山留め。
【請求項３】
鋼材は、その全体が柱状改良体の周囲地盤側の半円柱部に埋設されている請求項１または２記載の柱状改良山留め。
【請求項４】
掘削深さが４．５ｍ以下である場合において、柱状改良体１本当たり１本の鋼材が埋設されている請求項１、２または３記載の柱状改良山留め。
【請求項５】
掘削深さが４ｍ以上である場合において、柱状改良体１本当たり２本の鋼材が横並びに埋設されている請求項１、２または３記載の柱状改良山留め。
【請求項６】
支保工が不要可能な自立高さを有する請求項１から５のうち何れか一項記載の柱状改良山留め。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、深層混合処理工法によって構築される柱状改良体を山留め壁に適用したものであって、特に、前記柱状改良体に鋼材を埋設して、その引張耐力により側圧に抵抗する柱状改良山留めに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の山留め工法には、親杭横矢板工法、ＳＭＷ工法、シートパイル工法があるが、親杭横矢板工法では遮水性が得られず、地盤側から地下水が掘削側に流れ込むという問題があり、ＳＭＷ工法では比較的汚泥の発生量が多く、また大型の重機を必要とするという問題があり、シートパイル工法では比較的自立高さが小さく、支保工が必要となるため、掘削側の施工面積を圧迫するという問題がある。
【０００３】
こうした工法に対して、深層混合処理工法によって構築される柱状改良体を山留め壁に適用すれば、掘削土を原位置（その場）で固化するものであるから、残土の発生が少なく、比較的コンパクトな重機によって低振動、低騒音での施工が可能であり、柱状改良体同士をオーバーラップして構築することによって遮水性も得られ、さらに、固化材の添加量等によって柱状改良体の強度をコントロールすることができる。
【０００４】
従来、上記柱状改良体を適用して山留め壁を造成することがあったが、その場合、自重によって地盤からの側圧（土圧や水圧）に対して転倒しない構造としている。つまり、１本当たりの柱状改良体の厚み（太さ）を増大したり、柱状改良体を何重にも構築して側圧に抵抗するものであったため、施工性やコスト面で問題があった。
【０００５】
そこで、柱状改良体（ソイルセメントコラム）に、その固化前に、Ｈ形鋼やＩ形鋼などの鋼材を挿入して複合改良体を構築することで、鋼材の曲げ耐力によって倒壊を防止し得る自立山留め壁を造成する技術が提案された（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−１９７４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した柱状改良体を山留め壁に適用した場合、地盤からの側圧は、掘削の進行に伴い、柱状改良体の掘削側には曲げ圧縮力として作用し、背面地盤側には曲げ引張力として作用するが、セメント系固化物である柱状改良体は大きな圧縮耐力を有する反面、引張耐力は小さい。
【０００８】
これに対して特許文献１の技術は、上記特性を有する柱状改良体にＨ形鋼等の鋼材を挿入し、当該鋼材の曲げ耐力によって側圧に抵抗しようとするものであるが、鋼材は柱状改良体の中心に挿入されているため、柱状改良体の地盤側に生じる引張力に十分に抵抗するものではない。
【０００９】
また、特許文献１のように、鋼材の曲げ耐力のみによって側圧に抵抗する場合は、鋼材を選択するに当たって、断面係数や断面２次モーメントなどの断面性能を考慮する必要がある。
【００１０】
本発明は上述した課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、鋼材が有する特性のうち、その引張耐力によって柱状改良体の曲げ引張力に抵抗する構造として、側圧によって生じる曲げに対しての安全性を高めると共に、従来の山留めよりもトータルコストで有利な柱状改良山留めを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した目的を達成するために本発明では、深層混合処理工法によって構築される複数本の柱状改良体を掘削域沿いに隣り合う同士オーバーラップさせて造成する柱列壁状の山留めであって、それぞれの前記柱状改良体には、その内部に、Ｈ形又はＩ形の鋼材が当該柱状改良体の頭部から根入れ部に達する長さを有して、前記掘削域の周囲地盤からの側圧に抗する向きに一体的に埋設されており、前記鋼材は、片側のフランジが前記周囲地盤に近接する偏心状態に位置し、且つ、前記側圧によって前記柱状改良体に生ずる前記周囲地盤側の曲げ引張力に抵抗する引張耐力を有するという手段を用いた。
【００１２】
本発明において柱状改良体を構築する深層混合処理工法とは、専用機械を用いて地表面から約１０ｍ程度までを対象として原位置で改良を行う工法であり、地盤内に固化材を添加し、改良対象土と固化材を強制的に攪拌混合し、強固な地盤を造成する工法である。そして、Ｈ形鋼又はＩ形鋼から選択される鋼材は、固化材が固化する前に、柱状改良体に軸方向に挿入され、固化材が固化することによって柱状改良体に一体的に埋設される。なお、山留め全体としては、全ての柱状改良体に鋼材が埋設されていることが好ましいが、山留めの全部または一部を例えば二列の柱状改良体で造成する場合は、そのうちの地盤側の一列を構築する柱状改良体には鋼材を埋設する一方、掘削側の他の一列を構築する柱状改良体については鋼材の埋設を省略することができる。
【００１３】
このように鋼材を埋設した状態で柱状改良体を、掘削域に沿って、複数本、オーバーラップさせて構築した後、所定深さを掘削して、柱列壁状の山留めが完成する。その間、本発明の山留めには、掘削の進行に伴い側圧が作用し、曲げ応力が生じる。この場合、掘削側が曲げ圧縮側となり、地盤と接する側が曲げ引張側となる。本発明では、この曲げ引張側に鋼材を偏心して設置して引張力を負担させて、山留めの構造耐力を成立させている。
【００１４】
鋼材は、上述のように柱状改良体の引張側（周囲地盤側）に偏心しており、ウェブの中心が柱状改良体の中心軸から周囲地盤寄りに位置することになり、該ウェブの両端にある一対のフランジも全体的に周囲地盤寄りに位置するが、側圧に対して引張力を有効に作用させるために、一対のフランジも含めて鋼材の全体が柱状改良体の周囲地盤側の半円柱部に埋設されていることが好ましい。
【００１５】
掘削深さと山留めの自立高さは相関関係にあり、掘削深さが大きくなれば、その分、山留めに作用する側圧も大きくなり、山留めの自立性を確保することが困難となっていく。このような関係において、掘削深さが４．５ｍ以下である場合は、柱状改良体１本当たり１本の鋼材が埋設されていれば、自立式の山留めとすることが可能となる。
【００１６】
一方、掘削深さが４ｍ以上である場合においても、柱状改良体１本当たり２本の鋼材が横並びに埋設されていれば、側圧に有効に抵抗して、自立式の山留めとすることが可能となる。
【００１７】
何れにしても、支保工が不要可能な自立高さを有することで、支保工の省略により、施工性が向上し、工期も短くでき、コストも低減することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、柱状改良体に鋼材を地盤側に偏心して挿入し、この鋼材の引張耐力によって柱状改良体の曲げ引張力に抵抗する構造としたので、側圧によって生じる曲げに対しての安全性が高まると共に、支保工が省略可能となり、従来の山留めよりもトータルコストで有利な柱状改良山留めを提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第一実施形態に係る柱状改良山留めの平面図
【図２】図１の断面図
【図３】本発明の第二実施形態に係る柱状改良山留めの主要部の平面図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の好ましい実施の形態を添付した図面に従って説明する。本発明の第一実施形態に係る柱状改良山留めについて、図１は平面図、図２は断面図を示し、図中、１・・・１は深層混合処理工法の中の例えば機械攪拌工法により構築される柱状改良体、２は各柱状改良体１に軸方向に埋設したＨ形鋼である。柱状改良体１は掘削域Ａに沿って構築されるもので、隣り合う同士は左右の円弧部１ａをオーバラップさせている。これによって、地下工事等を行う掘削側Ｅと周囲の地盤Ｇの間に遮水性を有する柱列壁状の山留めが造成される。
【００２１】
こうした柱状改良体１に対してＨ形鋼２は、図１（特に一点鎖線の円形拡大図）に示すように、ウェブ２ａの両端にあるフランジ２ｂ・２ｂを掘削域Ａと平行する姿勢として、柱状改良体１が固化する前に軸方向以に挿入するもので、その挿入軸は、柱状改良体１の中心軸上ではなく、周囲地盤Ｇ側に偏心させている。
【００２２】
Ｈ形鋼２の柱状改良体１の中心からの偏心度（距離）は大きいほうがよく、言い換えれば、できるだけ周囲地盤Ｇに近接するように挿入することが好ましい。例えば、直径１００ｃｍの柱状改良体１に対してフランジ２ｂの幅が２４ｃｍのＨ形鋼２を挿入する場合、周囲地盤Ｇと近接する側のフランジ２ｂと周囲地盤Ｇとの間隔は１０ｃｍ程度とすることが好ましい。なお、Ｈ形鋼２は本発明の鋼材の一例であって、Ｉ形鋼であってもよい。
【００２３】
また、柱状改良体１の根入れ部を含む上下方向の長さは、適用する地盤の土質や軟弱度、深層混合処理工法の種類や機材によって異なるが、図２に示したように、例えば掘削深さＤを４．５ｍとする場合は、その約３倍の１５ｍ程度とすることが好ましく、鋼材（Ｈ形鋼２）は当該柱状改良体１の頭部から根入れ部に達する１１ｍ程度のものを採用することができる。
【００２４】
上記構成の柱状改良土留めによれば、周囲地盤Ｇからの側圧（土圧や水圧）によって生じる柱状改良体１の曲げ引張力を鋼材２の引張耐力が負担し、当該山留めが倒壊することを防止する。その際、掘削深さが３〜４．５ｍ程度であれば、支保工を省略することができて、施工性が向上すると共に、コスト面でも有利となる。
【００２５】
なお、図１において、Ｘで示した範囲については、特に強固な山留めを造成するために、柱状改良体１を二列構成として、その外側の柱状改良体１に鋼材２を挿入している。このように本発明は、複数列に柱状改良体１を構築する場合も含み、その全列若しくは最外周の列をなす柱状改良体１毎に鋼材２を１本埋設する。
【００２６】
これに対して、図２に示した第二実施形態では、１本の柱状改良体１に対して２本の鋼材２（Ｉ形鋼）を埋設している。これによって、４ｍ以上の掘削深さにも、支保工なしで対応することができる。このようにより深い掘削に対応することができるようになれば、支保工が不要となることがあり、施工面とコスト面で有利である。
【００２７】
本発明の適用を検討するにあたり、利点が見込める基本的な条件は以下のとおりである。即ち、第一に比較的軟弱地盤であること。これは施工機械の能力が硬質地盤向けではないからである。第二にた、改良対象地盤が埋土または砂質土を含んでいること。粘土が支配的であると砂質土に比べて改良体の発現強度が劣るため、使用するセメント量が増え、結果としてコスト高となるからである。第三に、地下水の影響を受ける掘削深さであること。地下水の影響を受けないのであれば、山留め工事の中の最も安価である親杭横矢板工法を採用することで足りる場合が多いからである。第四に、３〜４．５ｍ程度の掘削深さであること。山留め壁の変形量・支保工の仮設の有無等によっては、シートパイル工法及びＳＭＷ工法よりも総合的な利点が生じる可能性があるからである。
【００２８】
そして、本発明の最終的な利点は、産業廃棄物である汚泥の発生を抑えることができる可能性があり、環境負荷低減に寄与することと、既往の山留め壁の自立高さを上回れる可能性があり、支保工を省略することができることにある。
【符号の説明】
【００２９】
１  柱状改良体
１ａ  円弧部（オーバラップ部分）
２  鋼材（Ｈ形鋼又はＩ形鋼）
２ａ  ウェブ
２ｂ  フランジ
Ａ  掘削域
Ｅ  掘削側
Ｇ  地盤側
Ｄ  掘削深さ
【図１】
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【図２】
2018035597.tif 000004
【図３】
2018035597.tif 000005