(57)【要約】      （修正有）【課題】地盤が礫層であっても、等厚のソイルセメント地中連続壁を構築できる、ソイルセメント地中連続壁の構築方法を提供すること。【解決手段】ソイルセメント地中連続壁の構築方法は、カッターチェーンを周回させながら水平方向に移動することによりカッタービットで地盤を掘削する掘削機を用いて、ソイルセメント地中連続壁を構築する。このソイルセメント地中連続壁の構築方法は、掘削機により、気泡剤およびベントナイトを含む掘削液を地中に吐出しながら移動して、所定範囲の地盤を掘削するステップＳ１、Ｓ２と、掘削機により、セメント系固化材および消泡剤を含む固化液を地中に吐出しながら、再度、所定範囲を移動して、掘削した地盤内にソイルセメント地中連続壁を造成するステップＳ３、Ｓ４と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に建て込んだカッターポストと、複数のカッタービットが設けられて前記カッターポストを周回するカッターチェーンと、を備え、前記カッターチェーンを周回させながら水平方向に移動することにより前記カッタービットで地盤を掘削する掘削機を用いて、ソイルセメント地中連続壁を構築する方法であって、
前記掘削機により、気泡剤およびベントナイトを含む掘削液を地中に吐出しながら移動して、所定範囲の地盤を掘削する工程と、
前記掘削機により、セメント系固化材および消泡剤を含む固化液を地中に吐出しながら、再度、前記所定範囲を移動して、前記掘削した地盤内に地中壁を造成する工程と、を備えることを特徴とするソイルセメント地中連続壁の構築方法。
【請求項２】
前記掘削液中のベントナイトの含有率は、重量比で気泡剤の含有率よりも高いことを特徴とする請求項１に記載のソイルセメント地中連続壁の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掘削機を用いてソイルセメント地中連続壁を構築する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、地中に連続した止水壁を構築する方法として、ＴＲＤ工法（等厚式ソイルセメント地中連続壁工法）が知られている。
このＴＲＤ工法では、地中に建て込んだカッターポストと、このカッターポストに巻き回されて複数のカッタービットが設けられたカッターチェーンと、を備える掘削機を用いる。この掘削機を駆動して、カッターチェーンを周回させつつ、カッターポストを地盤面上で所定方向に移動させることで、地盤を掘削したり、掘削した地盤と注入した液体とを撹拌したりできる。
【０００３】
ＴＲＤ工法の具体的な手順は、以下のようになる。
まず、地盤を掘削する。すなわち、掘削機により掘削液を地盤に注入しながら掘削することで、掘削溝を形成する。これにより、掘削液が土粒子と混合して安定液となり、この安定液が掘削箇所の掘削溝の壁面を保護する。
次に、掘削機により、掘削した地盤上を撹拌して、気泡安定液を再混合する。
【０００４】
次に、掘削した地盤を固化させて地中壁を造成する。このとき、掘削機により掘削した地盤に消泡剤および固化液を注入することで、消泡剤で気泡を消滅させるとともに、固化液で地盤を固化させて、地中壁を造成する。
次に、揚重機により、造成した地中壁に所定間隔おきに芯材を挿入する。
【０００５】
ここで、掘削液としてベントナイトのみを用いた場合、ベントナイトの粘性が高いため、カッターチェーンの駆動に大きな負荷がかかって、故障が多くなる場合があった。また、ベントナイトやセメントと土砂が混合した余剰汚泥は、産業廃棄物として処分する必要があるが、この余剰汚泥の量が多くなって、処分費用が増大する、という問題があった。
そこで、掘削液として気泡を水で希釈したものを用いることが提案されている（特許文献１、２参照）。この場合、掘削液にベントナイトのような粘性がないので、カッターチェーンの駆動にそれほど負荷がかからず、故障を低減できる。また、余剰汚泥を削減できるので、施工コストを低減できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２５３３０号公報
【特許文献２】特開２０１０−１５０９１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、地盤が砂礫層である場合、地盤に玉石や転石といった大きな石が多数存在するため、掘削溝の壁面が崩壊して、掘削溝内をカッターポストが移動できなくなったり、掘削溝の壁面とカッターチェーンとの間に挟まって、カッターチェーンが破断したりするおそれがあった。
【０００８】
本発明は、地盤が礫層であっても、等厚のソイルセメント地中連続壁を構築できる、ソイルセメント地中連続壁の構築方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、地下水位が高い砂礫層地盤内に造成する地下連続壁として、チェーンソー型のカッターを横方向に移動させながら地盤を掘削し、その掘削壁面を気泡剤とベントナイトによる２重の止水作用によって保護することで、掘削溝内部への浸水を防止しつつ、掘削土の汚泥量を削減できることに着目し、ソイルセメント地中連続壁の構築方法を発明するに至った。
【００１０】
第１の発明のソイルセメント地中連続壁の構築方法は、地中に建て込んだカッターポスト（例えば、後述のカッターポスト１１）と、複数のカッタービット（例えば、後述のカッタービット１２）が設けられて前記カッターポストを周回するカッターチェーン（例えば、後述のカッターチェーン１３）と、を備え、前記カッターチェーンを周回させながら水平方向に移動することにより前記カッタービットで地盤を掘削する掘削機（例えば、後述の掘削機３）を用いて、ソイルセメント地中連続壁（例えば、後述のソイルセメント地中連続壁２）を構築する方法であって、前記掘削機により、気泡剤およびベントナイトを含む掘削液を地中に吐出しながら移動して、所定範囲（例えば、後述の第１位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２までの範囲）の地盤（例えば、後述の地盤１）を掘削する工程（例えば、後述のステップＳ１、Ｓ２）と、前記掘削機により、セメント系固化材および消泡剤を含む固化液を地中に吐出しながら、再度、前記所定範囲を移動して、前記掘削した地盤内に地中壁を造成する工程（例えば、後述のステップＳ３、Ｓ４）と、を備えることを特徴とする。
ここで、地中壁を造成する工程では、掘削溝内の撹拌した土を固化させて、地中壁を造成する。
【００１１】
第２の発明のソイルセメント地中連続壁の構築方法は、前記掘削液中のベントナイトの含有率は、重量比で、前記掘削液中の気泡剤の含有率よりも高いことを特徴とする。
【００１２】
ここで、掘削土１ｍ３当りの乾燥単位体積重量を１．８ｔとすると、掘削土に対する重量比で、気泡剤の添加量は０．５％以上１.０％未満が好ましく、ベントナイトの添加量は０．３％以上０．９％未満が好ましい。このような気泡剤およびベントナイトを混合し、掘削液や固化液を構成することで、掘削溝内に高い止水性能を備えた保護層を実現することができる。
【００１３】
本発明によれば、気泡剤をベントナイトで希釈して掘削液とし、この掘削液を地盤に注入しながら掘削することで、掘削溝を形成する。このとき、ベントナイトが掘削溝の壁面に難透水層を形成するとともに、気泡が土粒子間に入り込んで土の流動性が増大し、難透水層を形成する。よって、気泡およびベントナイトによる二重の止水作用によって掘削溝の壁面の崩壊を防止しつつ、地中連続壁を構築することができる。また、ベントナイトが石や土粒子の表面とカッターチェーンとの間の潤滑剤となることで、掘削溝の壁面とカッターチェーンとの間に大きな石が挟まるのを防止できる。以上より、地下水位が高く玉石や転石を有する礫地盤において、施工深度が４０ｍ程度であっても、高い止水性能を確保しつつ、等厚のソイルセメント地中連続壁を構築できる。
【００１４】
また、気泡剤とベントナイトと配合水とが混合された掘削液は、気泡剤と配合水とが混合された掘削液に比べて、若干、粘性が高くなることで、砂礫層地盤であっても、カッターチェーンを横移動させながら掘削することができる。また、掘削液の気泡剤とベントナイトとによって保護層が形成されるため、ベントナイトのみで掘削液を構成する場合に比べて、ベントナイト量が少なくなり、産業廃棄物として処分する余剰汚泥の発生量を低減することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、地下水位が高くかつ玉石や転石を有する砂礫層地盤であっても、等厚のソイルセメント地中連続壁を構築できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るソイルセメント地中連続壁の構築手順図である。
【図２】ソイルセメント地中連続壁の構築に用いられる掘削機の正面図および側面図である。
【図３】ソイルセメント地中連続壁の構築手順の説明図（その１）である。
【図４】ソイルセメント地中連続壁の構築手順の説明図（その２）である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るソイルセメント地中連続壁を構築する方法のフローチャートである。
本発明のソイルセメント地中連続壁の構築方法は、ＴＲＤ工法により、礫層である地盤１にソイルセメント地中連続壁２を構築するものであり（図４（ｂ）参照）、図２に示す掘削機３を用いる。
【００１８】
すなわち、掘削機３は、走行可能な車両本体１０と、この車両本体１０に設けられて地中に略鉛直に建て込んだカッターポスト１１と、複数のカッタービット１２が設けられてカッターポスト１１を周回するカッターチェーン１３と、を備える。
この掘削機３は、図２（ａ）中矢印で示すように、カッターチェーン１３を周回させながら、車両本体１０をこのカッターチェーン１３の周回方向つまり図２（ａ）中白抜き矢印で示す方向に水平移動させることで、カッタービット１２で地盤を掘削する。
【００１９】
ステップＳ１では、図３（ａ）に示すように、掘削機３により、気泡剤およびベントナイトを含む掘削液を地中に吐出しながら、掘削機３を第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２まで移動して地盤１を掘削し、掘削溝４を形成する（掘削工程）。
【００２０】
ステップＳ２では、図３（ｂ）に示すように、掘削機３により、気泡剤およびベントナイトを含む掘削液を地中に吐出しながら、今度は、第２の位置Ｐ２から第１の位置Ｐ１まで戻ることで、掘削溝４の掘りほぐした土を撹拌する（撹拌工程）。
【００２１】
ステップＳ３では、図４（ａ）に示すように、掘削機３により、セメント系固化材および消泡剤を含む固化液を地中に吐出しながら、再度、第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２を過ぎて図示しない第３の位置まで移動して、掘削溝４の撹拌した土を固化させて、地中壁を造成する（固化工程）。
【００２２】
ステップＳ４では、図４（ｂ）に示すように、図示しない揚重機により、第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２までの造成した地中壁に、所定間隔おきに芯材５を挿入する（芯材建込工程）。これにより、第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２まで、ソイルセメント地中連続壁２が完成する。
【００２３】
〔実施例〕
本発明は、チェーンソー型のカッターを使用した地中連続壁の構築方法であり、気泡剤およびベントナイトによる二重の止水作用によって、掘削溝内部への浸水を防止しつつ、掘削土の汚泥量を削減した、ソイルセメント地中連続壁の構築方法を提案している。
【００２４】
以下に、具体例をあげて、本発明の実施例を説明する。
本実施例では、地下水位が高くかつ玉石や転石を有し、地盤の強度を示すＮ値の高い砂礫層地盤において、壁厚さが８５ｃｍで、施工深度が４０ｍ、水平延長が約４２０ｍのソイルセメント地中連続壁を造成する。玉石および転石は、粒径が７.５ｃｍ以上であり、一部の石の粒径は４５ｃｍ程度であった。
【００２５】
本実施例では、玉石や転石を有する粘性土、砂質土、礫質土に分類される砂礫層地盤において、先行掘削液（掘削液）、および地中壁造成液（固化液）として、以下の配合を採用した。先行掘削液は、掘削対象土１ｍ３に対して、気泡剤を０．８ｋｇ、配合水を１５．２ｋｇ、ベントナイトを１０．０ｋｇ、加水を１００ｋｇ混合させたものを基本とした。また、地中壁造成液は、掘削対象土１ｍ３に対して、高炉セメントＢ種を２３０．０ｋｇ、配合水を２３０．０ｋｇ、遅延剤を２．３ｋｇ、消泡剤を０．８ｋｇ混合させたものを基本とした。
【００２６】
なお、これら先行掘削液および地中壁造成液は、地盤内の礫層部分の層厚さや礫の粒径に基づき、地中連続壁を造成する過程において、各配合割合を若干変更し、掘削溝の内部側への地下水の浸水を防止した。
気泡剤の添加量は、掘削対象土１ｍ３に対して０．８ｋｇを基本としつつ、地盤を構成する礫層部分の層厚さや礫の粒径に基づき、掘削下端までの全層混合時の土の乾燥単位体積重量において８.５ｋｇ〜１７.０ｋｇ程度まで変化させた。
【００２７】
また、ベントナイトの添加量は、掘削対象土１ｍ３に対して１０.０ｋｇを基本としつつ、気泡剤と同様に、地盤を構成する礫層部分の層厚さや礫の粒径に基づき、５.０ｋｇ〜１５.０ｋｇ程度まで変化させた。言い換えると、１ｍ３当たりの掘削対象の砂礫土の比重を１.８とすると、掘削土との重量比で、気泡剤の添加量は０．５％〜１.０％であり、ベントナイトの添加量は０.３％〜０.９％であった。
【００２８】
具体的には、気泡剤として、株式会社フローリック製のＷＴＭ起泡剤を使用し、その比重は１.０であった。また、高炉セメントＢ種の比重は３.０４であった。また、ベントナイトとして、クニミネ工業株式会社製の高粘度型ベントナイト２５０＃を使用し、その比重は２.６であった。また、消泡剤として、株式会社ＡＤＥＫＡ製のアデカネート、Ｂ−５５６を使用し、その比重は１.０であった。また、遅延剤として、ＴＲＤ−Ｃを使用し、その比重は１.２であった。
このように、掘削液中のベントナイトの含有率は、重量比で気泡剤の含有率よりも高くなっている。
【００２９】
本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）気泡剤をベントナイトで希釈して掘削液とし、この掘削液を地盤１に注入しながら掘削することで、掘削溝４を形成する。このとき、ベントナイトが掘削溝４の内壁面に難透水層を形成するとともに、気泡が土粒子間に入り込んで土の流動性が増大し、難透水層を形成する。よって、気泡およびベントナイトにより二重に止水性能を発揮できるから、掘削溝４の内壁面の崩壊を防いで安定して保護できる。
また、掘削液に、気泡剤およびベントナイトを含めたので、ベントナイト溶液によってマッドケーキ状の膨張材層が形成されるとともに、気泡による土粒子間隙部の目詰まり効果によって、掘削溝の溝側面に添って止水層を確保することができる。
【００３０】
また、ベントナイトが石や土粒子の表面とカッターチェーン１３との間の潤滑剤となり、掘削溝４の壁面とカッターチェーン１３との間に大きな石が挟まるのを防止でき、その結果、カッタービット１２で地上に掻き上げて除去できる。
以上より、礫層である地盤１に対しても、等厚のソイルセメント地中連続壁２を構築できる。
【００３１】
（２）掘削液をベントナイトのみとした場合と比べて、掘削液の粘性がそれほど高くならず、カッターチェーンにかかる負荷があまり増大しない。また、ベントナイトやセメントと土砂が混合した余剰汚泥は、産業廃棄物として処分する必要があるが、この余剰汚泥を減量化することができる。
【００３２】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００３３】
１…地盤  ２…ソイルセメント地中連続壁  ３…掘削機  ４…掘削溝  ５…芯材
１０…車両本体  １１…カッターポスト
１２…カッタービット  １３…カッターチェーン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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