(57)【要約】【課題】地下構造物の建設中であっても、地下水の流動を阻害することのないソイルセメント地中壁の構築方法を提供する。【解決手段】地下構造物の建設予定部の周りを囲むように、地盤に連続的に築造した各ソイルセメント柱１１にそれぞれＨ形鋼材１２を建て込んでソイルセメント築造部を造成した後、ソイルセメントが硬化する前に、Ｈ形鋼材１２間に、幅がソイルセメント築造部の幅よりも大きな箱状の部材（ロッキングボックス）２０を建て込み、ソイルセメントが硬化してからロッキングボックス２０を引き抜き、引き抜かれてできた空隙部Ｓに、透水材料を充填して透水層部１５を構築し、この透水層部１５の上部に不透水層部１４を構築するようにした。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地下構造物の建設予定部の周りを囲むように、地盤に複数のソイルセメント柱を連続的に築造してソイルセメント築造部を構築した後、ソイルセメントが硬化する前に前記ソイルセメント柱に芯材を建て込んで成るソイルセメント地中壁を構築するソイルセメント地中壁の構築方法において、
前記芯材の建て込み後で、かつ、前記ソイルセメントが硬化する前に、前記芯材間に箱状の部材を建て込み、
前記ソイルセメントが硬化してから前記箱状の部材を引き抜き、
前記箱状の部材が引き抜かれてできた空隙部に、当該地盤の透水係数よりも高い透水係数を有する透水材料を投入して透水層部を構築することを特徴とするソイルセメント地中壁の構築方法。
【請求項２】
前記空隙部の下側に透水層部を形成し、この透水層部の上部にソイルセメントから成る不透水層部を構築した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壁の構築方法。
【請求項３】
前記箱状の部材の幅を前記ソイルセメント築造部の幅よりも大きくして、前記箱状の部材の幅方向の両端側が前記ソイルセメント築造部よりも外側にはみ出るようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のソイルセメント地中壁の構築方法。
【請求項４】
前記芯材をＨ形鋼材とするとともに、前記箱状の部材を、前記Ｈ形鋼材をガイド部材として、前記ソイルセメント築造部に建て込むようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のソイルセメント地中壁の構築方法。
【請求項５】
前記箱状の部材の底部を開閉可能とし、前記箱状の部材の引き抜き時に透水材料を前記箱状の部材内に投入することで、前記透水材料の重さにより前記箱状の部材の底部を開き、前記箱状の部材の底部から前記空隙部に前記透水材料を投入するようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のソイルセメント地中壁の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソイルセメント地中壁の構築方法に関するもので、特に、地下水が通過可能な透水層部を備えたソイルセメント地中壁の構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地下構造物の建設予定部に構築される山留め壁の１つにソイルセメント地中壁がある。このソイルセメント地中壁は、地下構造物の建設予定部の周りを囲むように築造したソイルセメント柱に芯材としてＨ形鋼材を建て込んだもので、地盤中に地下水の流れがある場合には、その流動を阻止する遮水壁の役割を果たす。
しかしながら、地下水の流れを阻止した場合には、地下水流の上流側においては、地下水位が上昇して隣接する建造物に浮き上がりが生じる恐れがあり、下流側においては、地下水位の低下による地盤沈下が生じるなどの弊害が起こる可能性があった。
【０００３】
そこで、上記の問題点を解決するため、図５（ａ），（ｂ）に示すように、地下構造物５０の建設予定部の両側にソイルセメント地中壁５１を構築した後に地下構造物５０を建設し、しかる後に、ソイルセメント柱５２，５２中に建て込まれたＨ形鋼材５３，５３の間の地盤を掘削して溝孔５４を形成し、この溝孔５４に砂礫等の透水性の良い材料を埋め込むことにより、ソイルセメント地中壁５１の一部に地下水が通過可能な透水層部５５を設ける方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、芯材のうち、透水層部を設ける予定の位置に建て込む芯材を、円筒状の外管とこの外管の内部に挿入される先端にビットを設けた内管とから成る二重管とし、地下構造物の建設後に、内管を軸回りに回転させながら引き揚げることにより、内管内のソイルセメントを除去し、しかる後に、外管内に砂礫等の透水性の良い材料を埋め込むことにより、ソイルセメント地中壁の一部に地下水が通過可能な透水層部を設ける方法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
また、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、ソイルセメント柱６１に建て込む芯材として円筒状の鋼管６２を用いるとともに、透水層部６４を設ける予定の位置に建て込む鋼管６２ｋを引き抜き可能な鋼管とし、地下構造物（図示せず）を建設した後に鋼管６２ｋを引き抜き、この引抜かれた鋼管６２ｋの周りを掘削・破砕してソイルセメントを除去し、しかる後に、このソイルセメントを除去した溝孔６３に砂礫等の透水性の良い材料を埋め込むことにより、ソイルセメント地中壁６０の一部に地下水が通過可能な透水層部６４を設ける方法も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１０２４８５号公報
【特許文献２】特開２０００−２３４３３１号公報
【特許文献３】特開２０００−２２０１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記引用文献１〜３に記載の方法では、いずれも、地下構造物を建設した後に透水層部を構築するので、地下構造物の建設中は地下水の流動を阻止することになる。そのため、工事期間が長期に及ぶ場合には、地下水流の上流側での地下水位の上昇による隣接建造物の浮き上がりや、下流側での地下水位の低下による地盤沈下が生じる可能性が高くなるといった問題点がある。
その上、前記引用文献１，２に記載の方法では、透水層部を構築する箇所のソイルセメント柱を全て掘削・破砕して取り除く必要があるため、工期がかかってしまうといった問題点がある。また、前記引用文献３に記載の方法では、ソイルセメント柱の取り除き作業は改善されるものの、引抜かれた鋼管の周りのソイルセメントを掘削・破砕する作業が省けないので、工期を大幅に短縮することが困難であった。
【０００７】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、地下構造物の建設中であっても、地下水の流動を阻害することのないソイルセメント地中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】
【０００８】
本願発明は、地下構造物の建設予定部の周りを囲むように、地盤に複数のソイルセメント柱を連続的に築造してソイルセメント築造部を構築した後、ソイルセメントが硬化する前に前記ソイルセメント柱に芯材を建て込んで成るソイルセメント地中壁を構築するソイルセメント地中壁の構築方法において、前記芯材の建て込み後で、かつ、前記ソイルセメントが硬化する前に、前記芯材間に箱状の部材を建て込み、前記ソイルセメントが硬化してから前記箱状の部材を引き抜き、前記箱状の部材が引き抜かれてできた空隙部に、当該地盤の透水係数よりも高い透水係数を有する透水材料を投入して透水層部を構築することを特徴とする。
これにより、ソイルセメント地中壁の構築時に、同時に、透水層部を構築できるので、ソイルセメント地中壁が地下水の流動を阻害することがない。したがって、地下構造物の建設時における隣接建造物の浮き上がりや地盤沈下等の問題を解決することができる。
また、透水層部を構築する際に、ソイルセメント柱を掘削・破砕する作業がないので、透水層を備えたソイルセメント地中壁を効率良くかつ短期間で構築することができる。
【０００９】
また、前記空隙部の下側に透水層部を形成し、この透水層部の上部にソイルセメントから成る不透水層部を構築し、この不透水層部を地下構造物の根切り時における山留め壁としたので、強固な山留め壁を設けることができるとともに、地下水を確実に地下構造物の下側を通るように流すことができる。
また、前記箱状の部材の幅を前記ソイルセメント築造部の幅よりも大きくして、前記箱状の部材の幅方向の両端側が前記ソイルセメント築造部よりも外側にはみ出るようにしたので、地下水を確実に地下構造物の下側に導くことができる。
更に、芯材をＨ形鋼材とするとともに、前記箱状の部材を、前記Ｈ形鋼材をガイド部材として、前記ソイルセメント築造部に建て込むようにしたので、箱状の部材を芯材となるＨ形鋼材の間に確実に建て込むことができる。
また、前記箱状の部材の底部を開閉可能とし、前記箱状の部材の引き抜き時に透水材料を前記箱状の部材内に投入することで、前記透水材料の重さにより前記箱状の部材の底部を開き、前記箱状の部材の底部から前記空隙部に前記透水材料を投入することにより、箱状の部材の引き抜きと透水層部の構築とを同時に行うことができるようにしたので、作業効率を更に向上させることができる。
【００１０】
なお、前記発明の概要は、本発明の必要な全ての特徴を列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となり得る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係るソイルセメント地中壁の構成を示す図である。
【図２】本実施の形態に係るソイルセメント地中壁の構築方法を示す図である。
【図３】ロッキングボックスの構成を示す図である。
【図４】本実施の形態に係るソイルセメント地中壁の構築方法を示す図である。
【図５】従来のソイルセメント地中壁の構築方法を示す図である。
【図６】従来のソイルセメント地中壁の他の構築方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施の形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでなく、また、実施の形態の中で説明される特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１３】
図１（ａ），（ｂ）は、本発明の実施の形態に係るソイルセメント地中壁１０の構成を示す図で、各図において、１１は地下構造物３０の建設予定部の周りを囲むように、地盤３１に連続的に築造されたソイルセメント柱、１２は各ソイルセメント柱１１のほぼ中心に建て込まれてソイルセメント柱１１の芯材となるＨ形鋼材である。なお、Ｈ形鋼材１２の下端部の位置は、ソイルセメント柱１１の下端部よりも浅い位置にある。
この地下構造物３０の建設予定部の周りを囲むように造成された、Ｈ形鋼材１２を芯材とした複数のソイルセメント柱１１により構築された地中壁を、以下、ソイルセメント築造部１３という。
ここでは、ソイルセメント築造部１３の形状を長方形枠状とし、地下水の流れる方向を長方形の１辺に平行な方向とした。
【００１４】
本例では、ソイルセメント築造部１３の地下水流３２の流路に位置するＨ形鋼材１２のうちの隣接する２つのＨ形鋼材１２，１２間に、地盤３１の表面側に構築された不透水層部１４とこの不透水層部１４の下部に構築された透水層部１５とを備えた透水層部付壁部材１６を設けて、ソイルセメント築造部１３の一部を地下水が通過可能としている。
透水層部１５は、地盤３１の透水係数よりも高い透水係数を有する透水材料から成る。例えば、地盤３１の透水係数が１×１０-3 cm/sec.程度である場合、透水層部１５の透水係数を０．１〜１cm/sec.になるように透水材料を選択する。このような透水係数を有する透水層部１５は、例えば、礫等の粒径の大きな粒状体を用いれば、容易に実現できる。
一方、不透水層部１４は、ソイルセメントから構成される。この不透水層部１４の透水係数は１×１０-6 cm/sec.程度である。
【００１５】
透水層部付壁部材１６の幅（ソイルセメント築造部１３の延長方向と直交する方向の長さ）は、透水層部付壁部材１６が設けられているソイルセメント築造部１３の幅よりも広く、かつ、下端部の位置は、ソイルセメント柱１１の下端部位置かそれよりも若干深い位置にある。
また、不透水層部１４と透水層部１５との境界の位置は、図１（ｂ）の一点鎖線Ｋで示す地下構造物３０の下端部よりも深い位置に設定されている。これは、不透水層部１４を地下構造物３０の根切り時における山留め壁として機能させるためで、これにより、地下水を地下構造物３０の下側を通るように流すことができる。
【００１６】
次に、本発明によるソイルセメント地中壁１０の構築方法について説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、地下構造物３０が建設される予定の地盤３１の周りを囲むようにソイルセメント柱１１を、隣接するソイルセメント柱１１同士が連続するように造成する。具体的には、オーガースクリュー等の地盤の掘削と攪拌とを行う掘削機により、地盤３１を所定の深さに掘削して削孔を形成するとともに、掘削機を引き上げながら、この削孔にミルクセメントを注入・攪拌してソイルセメント柱１１を造成する。
次に、図２（ｂ）に示すように、各ソイルセメント柱１１に芯材となるＨ形鋼材１２を各ソイルセメント柱１１の中心に建て込んでソイルセメント築造部１３を造成した後、図２（ｃ）に示すように、ソイルセメント築造部１３の図示しない地下水流の流路に位置する２つのＨ形鋼材１２，１２間に、透水層部付壁部材１６を構築するためのロッキングボックス２０を建て込む。
【００１７】
ロッキングボックス２０は、図３（ａ）に示すように、幅Ｗが建て込み位置のソイルセメント築造部１３の幅ｗよりも大きく、厚さＴがＨ形鋼材１２，１２間の距離に等しく、長さＬがソイルセメント柱１１の深さにほぼ等しい、地盤３１の表面側に開口部を有する箱状の部材である。このロッキングボックス２０を構成する材料は、鉄等の鋼材が用いられ、かつ、その表面には、引き抜きを容易にするために、滑油等の剥離剤を塗布するとか、滑材となる樹脂層をコーティングするなどの引き抜き用の表面処理が施されている。
このロッキングボックス２０は、詳細には、開口部側から見たときに、ソイルセメント築造部１３の延長方向に直交する方向に延長する互いに対向する２つの主壁２１ａと、これら主壁２１ａの両側からソイルセメント築造部１３の幅方向外側にそれぞれ斜め方向に突出する４つの斜壁２１ｃからなる六角柱状の部材で、その底部が、地盤３１の深さ方向に鋭角に突出する推進部２２となっている。
【００１８】
前記推進部２２は、ロッキングボックス２０の建て込みを容易にするために設けたもので、詳細には、２つの主壁２１ａの下端から地盤３１の深さ方向でかつロッキングボックス２０の中心方向に傾いて突出する主推進片２２ｍと４つの斜壁２１ｃの下端から地盤３１の深さ方向でかつロッキングボックス２０の中心方向に傾いて突出する４つの側面推進片２２ｎとから成る。主推進片２２ｍは台形状の板であり、側面推進片２２ｎは三角形状の板で、これらの推進片２２ｍ，２２ｎを、ロッキングボックス２０の底部を閉じるように結合することで推進部２２を形成する。
【００１９】
図３（ｂ）は、図３（ａ）の矢印の方向から見たときのロッキングボックス２０の主壁２１ａと主推進片２２ｍとの関係を示す図で、斜壁２１ｃについては省略している。
本例では、主推進片２２ｍを主壁２１ａに、ヒンジ等の開閉具２３ｊにより、地盤３１の深方向に開閉可能に取付けるとともに、主壁２１ａから主推進片２２ｍに延長する抑え部材２３ｋを設けて、主推進片２２ｍが主壁２１ａ側に回転しないようにしている。このとき、抑え部材２３ｋの主推進片２２ｍ側にピン２３ｐを設け、主推進片２２ｍ側にゴム部材からなるピン穴２２ｑを設けるようにすれば、このピン穴２２ｑにピン２３ｐを差し込むようにすれば、ロッキングボックス２０の底部を確実に閉じることができる。
なお、図３（ｃ）に示すように、バネ２３ｓを用いた開閉機構など、他の開閉機構を用いてもよい。
これにより、ロッキングボックス２０の引き抜き時に、透水材料ｋをロッキングボックス２０内に投入すれば、透水材料ｋの重さＧで主推進片２２ｍが主壁２１ａ側とは反対側に回転するので、透水材料ｋをロッキングボックス２０の底部から排出することができる。なお、ピン２３ｐを設けた場合でも、透水材料ｋの重さＧで主推進片２２ｍは主壁２１ａ側とは反対側に回転する。
すなわち、主推進片２２ｍは、推進部２２の構成要素であるとともに、当該ロッキングボックス２０の底部に設けられた開閉部材でもある。
なお、側面推進片２２ｎは斜壁２１ｃの下端に固定してもよいし、主推進片２２ｍと同様に、開閉部材として使用してもよい。
【００２０】
Ｈ形鋼材１２の建て込みとロッキングボックス２０の建て込みとは、ソイルセメント柱１１を構成するソイルセメントが硬化する前、例えば、ソイルセメント柱１１を造成してから２時間〜３時間経過する前に行う。
このとき、隣接するＨ形鋼材１２をガイドとしてロッキングボックス２０を建て込むようにすれば、ロッキングボックス２０をＨ形鋼材１２の延長方向にほぼ平行に建て込むことができるので、ロッキングボックス２０をＨ形鋼材１２間に確実に建て込むことができる。具体的には、主壁２１ａをＨ形鋼材１２のフランジ部の両端部に沿うようにして建て込むようにすればよい。なお、ロッキングボックス２０の引き抜きを容易にするため、ロッキングボックス２０の上端部を地盤３１から２０cm程度突出させておくことが好ましい。
また、ロッキングボックス２０の幅方向の両端側が、ソイルセメント築造部１３の幅方向外側にはみ出しているが、ソイルセメント柱１１の周囲の地盤は掘削機による削孔により柔らかくなっていること、はみ出し部は斜壁２１ｃから成ること、及び、推進部２２が設けられていることから、ソイルセメント柱１１の周囲の地盤を掘削しなくても、ロッキングボックス２０を容易に地盤３１中に建て込むことができる。
【００２１】
次に、図４（ａ）に示すように、ソイルセメントが硬化してからロッキングボックス２０を引き抜き、柱状の空隙部Ｓを形成した後、図４（ｂ）に示すように、この空隙部Ｓに、砕石等の当該地盤３１の透水係数よりも高い透水係数を有する透水材料ｋを充填して透水層部１５を構築する。本例では、図４（ｃ）に示すように、更に、この透水層部１５の上部にソイルセメントを流し込んでソイルセメントから成る不透水層部１４を構築することで、不透水層部１４を地下構造物３０の根切り時における山留め壁として機能させるようにしている。
ロッキングボックス２０の表面には引き抜き用の表面処理が施されているので、ロッキングボックス２０をソイルセメント柱１１から容易に引抜くことができる。また、ロッキングボックス２０の建て込み後、ソイルセメントが完全に固化する前（例えば、１２〜１８時間前）にクレーン等でロッキングボックス２０を上下に数ｃｍ程度移動させて周囲のソイルセメントと縁切りしておけば、ロッキングボックス２０の引き抜きは更に容易となる。
【００２２】
本例のロッキングボックス２０の底部は開閉可能なので、ロッキングボックス２０の引き抜きと透水層部１５の構築とを同時に行なうことができる。
ロッキングボックス２０をソイルセメント柱１１内に建て込むときには、推進部２２の主推進片２２ｍが閉じている状態にある。すなわち、ロッキングボックス２０の建て込み時には、図３（ｂ）に示すように、主推進片２２ｍが周囲のソイルセメントからロッキングボックス２０の内部側に回転させようとする力Ｒ（ソイルセメントからの反力）を受けるが、抑え部材２３ｋがつっかえ棒となって、主推進片２２ｍは回転しないからである。
一方、ロッキングボックス２０の引き抜き時に、ロッキングボックス２０中に透水材料ｋを投入すると、図３（ｂ）に示すように、主推進片２２ｍは透水材料ｋの重さＧにより、地盤３１の深さ方向に開く方向に回転力を受ける。これにより、ロッキングボックス２０の底部の２つの主推進片２２ｍ，２２ｍが開放されるので、透水材料ｋをロッキングボックス２０が引抜かれた部分の空隙部Ｓ内に収納することができる。
なお、透水材料ｋの投入は、ロッキングボックス２０の建て込み終了直後に行ってもよいし、建て込み終了後から引き抜き時の間の適当な時に行ってもよい。
【００２３】
このように、本実施の形態では、地下構造物３０の建設予定部の周りを囲むように、地盤に連続的に築造した各ソイルセメント柱１１にそれぞれＨ形鋼材１２を建て込んでソイルセメント築造部１３を造成した後、ソイルセメントが硬化する前に、Ｈ形鋼材１２間に、幅Ｗがソイルセメント築造部１３の幅ｗよりも大きな箱状の部材（ロッキングボックス）２０を建て込み、ソイルセメントが硬化してからロッキングボックス２０を引き抜き、引き抜かれてできた空隙部Ｓに、透水材料ｋを充填して透水層部１５を構築し、この透水層部１５の上部に不透水層部１４を構築するようにしたのでソイルセメント地中壁１０を、地下建造物３０の建設前に構築することができる。したがって、地下水の流れを阻害することなく、地下建造物３０を建設することができるとともに、地下建造物３０の建設後にソイルセメント地中壁１０を改造する必要がないので、工期を大幅に短縮できる。
また、ロッキングボックス２０の底部に、投入される透水材料ｋの重さＧにより地盤３１の深さ方向に開放される主推進片２２ｍを設けて、ロッキングボックス２０の引き抜きと透水層部１５の構築とを同時に行うことができるようにしたので、作業効率を向上させることができる。
【００２４】
なお、前記実施の形態では、地下水流３２の方向が、長方形枠状のソイルセメント地中壁１０の１辺に平行な方向の例を示したが、地下水流３２の方向がソイルセメント地中壁１０の１辺に交差している場合には、ロッキングボックス２０を、地下水流３２の方向にあわせて、ソイルセメント築造部１３の４つの辺に設ければよい。
また、上記例では、ロッキングボックス２０の引き抜きと透水層部１５の構築とを同時に行ったが、ロッキングボックス２０を引き抜いて柱状の空隙部Ｓを形成し、しかる後に、この空隙部Ｓに透水材料ｋを投入して透水層部１５を形成してもよい。
また、不透水層部１４は必ずしも必要ではないが、地下水位が建設予定の地下構造物３０の底面よりも高い場合や地盤３１の透水係数が高い場合などには、本例のように、透水層部１５の上部に不透水層部１４を設ける方が好ましい。
また、透水層部１５の上部に不透水層部１４を形成する際に、透水層部１５の上部に鉄板やコンクリートから成る板を設けてからソイルセメントを流し込んで不透水層部１４を形成してもよい。これにより、透水層部１５の体積を一定にできるとともに、ソイルセメントの染み込みによる透水層部１５の透水係数のバラつきをなくすことができる。
【００２５】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に記載の範囲には限定されない。前記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者にも明らかである。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲から明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
以上説明したように、本発明によれば、地下水の流れを阻害することなく、地下建造物を建設できるとともに、地中壁を有する地下建造物の工期を大幅に短縮できる。
【符号の説明】
【００２７】
１０  ソイルセメント地中壁、１１  ソイルセメント柱、１２  Ｈ形鋼材、
１３  ソイルセメント築造部、１４  不透水層部、１５  透水層部、
２０  ロッキングボックス、２１ａ  主壁、２１ｃ  斜壁、２２  推進部、
３０  建設予定の地下構造物、３１  地盤、３２  地下水流。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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