(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソイルセメント柱列壁の構築に用いる応力負担材の長さと配置間隔を、ソイルセメント柱列壁の深さ位置における応力と当該ソイルセメントの強度特性に基づいて設定し、前記応力負担材を、掘削底から下の根入り深さを深くした応力負担材と、根入り深さを浅くした応力負担材と、地盤面から上端を下げると共に根入り深さを浅くした応力負担材を混在して設置することによりソイルセメント柱列壁を構築するソイルセメント柱列壁における芯材の省力化方法。
【請求項２】
地盤面より頭部位置を下げた応力負担材の挿入は、
この応力負担材を挿入する削孔を設けた地盤面に定規を設置し、
前記応力負担材の上端に吊り込み用補助具を固定し、
この吊り込み用補助具で吊上げた応力負担材を、前記定規に沿わせながら前記削孔内に挿入して建て込み、
次に、この応力負担材の上端にヤットコを延長状に臨ませ、
ヤットコは、下端に固定したプレート材で応力負担材のウエブを両側から挟むと共に、下端が応力負担材の上端に当接するようにして、前記吊り込み用補助具に着脱可能となるよう固定し、
前記ヤットコを上端から押し込むことで、応力負担材を削孔内へ地盤面よりも深い位置に挿入し、
この挿入後にヤットコを吊り込み用補助具から取外すことによって行う請求項１に記載のソイルセメント柱列壁における芯材の省力化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、土木や建設工事において地中を掘削する場合に、地中掘削部分の周囲が崩壊しないようにするため地中に構築するソイルセメント柱列壁における芯材の省力化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１０（ａ）、（ｂ）のように、ソイルセメント柱列壁（山留め壁）１は、平面的に連続するよう掘削された削孔２内をソイルセメント３にすると共に、この削孔２内にＨ形鋼を用いた応力負担材（芯材）４を挿入することによって構築される。
【０００３】
このようなソイルセメント柱列壁１の構築において、使用する応力負担材４の設計をする場合、ソイルセメント柱列壁１の設計応力は深さ方向で異なるが、従来から、応力負担材４は、算定された最大設計応力に対応するサイズのものを使用し、図１０（ａ）のように、その長さと配置間隔は、地盤面ａからソイルセメント柱列壁１の最深部まで一様としている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ソイルセメント柱列壁１に作用する応力は、深さ方向において変動するため、応力の少ない部位では当然ながら強度過剰となり、従来の方法は過大な設計となっているため、その分応力負担材４に要する経費が高くつくという問題がある。
【０００５】
また、従来のソイルセメント柱列壁１では、応力負担材４間にあるソイルセメント３のみのエレメント壁３ａに圧縮力とせん断の作用しか考慮していないため、応力負担材４の間隔は慣例の寸法以内に留めるのが通例とされてきた。
【０００６】
そこで、この発明は、ソイルセメント柱列壁の構築に当たり、必要とする強度を保ちながら使用する応力負担材の低減を図り、構築コストの削減を実現することができるソイルセメント柱列壁における芯材の省力化方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記のような課題を解決するため、この発明は、ソイルセメント柱列壁の構築に用いる応力負担材の長さと配置間隔を、ソイルセメント柱列壁の深さ位置における応力と当該ソイルセメントの強度特性に基づいて設定し、前記応力負担材を、掘削底から下の根入り深さを深くした応力負担材と、根入り深さを浅くした応力負担材と、地盤面から上端を下げると共に根入り深さを浅くした応力負担材を混在して設置することによりソイルセメント柱列壁を構築する構成を採用したものである。
【０００８】
地盤面より頭部位置を下げた応力負担材の挿入は、この応力負担材を挿入する削孔を設けた地盤面に定規を設置し、前記応力負担材の上端に吊り込み用補助具を固定し、この吊り込み用補助具で吊上げた応力負担材を、前記定規に沿わせながら前記削孔内に挿入して建て込み、次に、この応力負担材の上端にヤットコを延長状に臨ませ、ヤットコは、下端に固定したプレート材で応力負担材のウエブを両側から挟むと共に、下端が応力負担材の上端に当接するようにして、前記吊り込み用補助具に着脱可能となるよう固定し、前記ヤットコを上端から押し込むことで、応力負担材を削孔内へ地盤面よりも深い位置に挿入し、この挿入後にヤットコを吊り込み用補助具から取外すことによって行うようにすることができる。
【００１１】
ここで、上記応力負担材はＨ形鋼を用い、平面的に連続するよう所定深さに掘削された削孔内に応力負担材を挿入し、この応力負担材の挿入において、上端が地盤面に一致する応力負担材と、上端を地盤面よりも下げた応力負担材が混在するように、予め算出したソイルセメント柱列壁の深さ位置における応力と当該ソイルセメントの強度特性に基づいた設定で配置する。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によると、ソイルセメント柱列壁の構築に用いる応力負担材の長さと配置間隔を、ソイルセメント柱列壁の深さ位置における応力と当該ソイルセメントの強度特性に基づいて設定し、前記応力負担材を、掘削底から下の根入り深さを深くした応力負担材と、地盤面から上端を下げた応力負担材、あるいは、根入り深さを浅くした応力負担材、更に地盤面から上端を下げると共に根入り深さを浅くした応力負担材に混在して設置するようにしたので、ソイルセメント柱列壁の必要とする強度を保ちながら、使用する応力負担材の短尺化と配置間隔の拡大化を図ることができ、応力負担材の使用量低減によって構築コストの削減を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１４】
ソイルセメント柱列壁の設計には、山留め支保工がない場合とある場合の二種類があるが、前記山留め支保工がない場合は、一般的に自立式山留め工法と呼ばれる。
【００１５】
この自立式山留め工法の場合の通常使用されている計算法は、Ｃｈａｎｇの方法と呼ばれる計算法である。この方法で計算すれば、地盤によって変わるものの、応力負担材４の合理的配置はおおよそ以下のようになる。
【００１６】
［自立式山留め工法］
図１において、根切り深さをパラメータとして、応力負担材４の配置間隔を検討すると、掘削深さ（自立高さ）Ｈ及び根入り深さＬの夫々約１／２の長さの範囲、即ち地盤面ａから掘削深さＨの約１／２までの深さＨ／２、並びに根入れ先端から上方約１／２までの深さＬ／２の位置範囲では、最大応力（Ｍｍａｘ）により決定される応力負担材４の間隔の３倍程度の間隔としても、鋼材安全率は１．２程度であり、応力負担材４間のソイルセメント壁の断面力も小さく問題はない。
【００１７】
更に、ソイルセメント柱列壁１ａの頭部変位においては、応力負担材４を従来のように、その長さと間隔を地盤面ａからソイルセメント柱列壁１ａの最深部まで、一様とした場合のソイルセメント柱列壁１ａの頭部変位の１０％程度の増まで許容するとした場合には、掘削深さの約１／２までの深さまでは最大応力により決定される応力負担材４の間隔の１．５倍程度まで、掘削深さの約１／３までは最大応力により決定される応力負担材４の間隔の２倍程度まで間隔を広げることができる。
【００１８】
この場合、根入り部に関しても、第１不動点ｂから地中最大モーメント発生点までが受働抵抗に支配的であることを考慮すれば、それより深い部分についても同様な取り扱いができる。
【００１９】
［支保工がある場合］
次に、図２において、山留め支保工（切梁）５がある場合、即ち、一般的に掘削深さが深い場合には、応力負担材４の上部位置に関しては、自立式山留め工法と同様な取り扱いが可能である。
【００２０】
根入り部分に関しては、自立式山留め工法と比べると、弾塑性法やＦＥＭなどで計算して可変間隔を検討することが望ましいが、パラメトリックスタディの結果から、簡便式計算法における最大応力（Ｍｍａｘ）は、仮想支点ｃと最下段の支保工５との間で発生し、仮想支点ｃ以深での応力負担材４の応力は、曲げ及びせん断ともに非常に小さく、可変間隔とすることに断面算定上の問題はない。
【００２１】
ただし、自立式山留め工法と異なり、応力負担材４間のエレメント壁には大きなせん断力が作用する。
【００２２】
その大きなせん断力に対する検討の結果からは、根入り部の受働土圧がピークとなる位置で設定されるソイルセメント強度などの特性が、掘削底から先端まで一様であるとするならば、仮想支点ｃ以深では、最大応力により決定される応力負担材４の間隔の１．５倍程度まで、掘削底（根切り底）ｄから仮想支点ｃまでの距離の１．３倍程度より以深は、最大応力により決定される応力負担材４の間隔の２倍程度まで応力負担材４の間隔を広げることができる。
【００２３】
また、図１０で示した従来のソイルセメント柱列壁１の応力負担材４は、応力負担材４間にあるソイルセメント３のみのエレメント壁３ａに圧縮力とせん断力の作用しか考慮していないため、壁厚の１．６倍以上の間隔で配置されることはなかった。
【００２４】
この発明では、図３に示す押抜き破壊モデルのように、両側に配置した応力負担材４間にソイルセメント塊６を想定し、このソイルセメント塊６に土圧ｗをかけて破壊強度を検知することにより、ソイルセメント壁の強度特性を把握し、この破壊強度に基づいてソイルセメントの品質を技術的に管理することで、引張り強度を評価し、エレメント壁に押抜き破壊に対する安全を確保することで壁厚の２倍以上の応力負担材４の間隔とすることを可能とした。
【００２５】
例えば、従来直径５５０ｍｍで応力負担材４の間隔９００ｍｍが限界であったものが、１３５０ｍｍで配置することができる。
【００２６】
以上から、応力負担材４は、自立山留め工法の場合には、図１において、地盤面ａから掘削深さの約１／２まで（Ｈ／２）と、根入り深さの約１／２下半分（Ｌ／２）、支保工がある場合は、図２において、切梁５より上にある片持ち部分の約１／２上半分と根入り部分の仮想支点ｃ以深の範囲において、ソイルセメントの強度特性を把握することで任意にその量を低減することができる。
【００２７】
具体的には、図４のように、例えば、３軸スクリューをセットした杭打機を用い、セメントミルクを先端のヘッドより噴射しながら、地中を一定速度で削孔しながら攪拌し、削孔２が三連の先行削孔２ａと２ｂを所定の距離を置いて打設し、次に、これらに重なるように後行削孔２ｃを行い、３軸スクリューの引き上げ後に、各削孔２内のソイルセメント３に応力負担材４を挿入することでソイルセメント柱列壁１ａを構築する。
【００２８】
この場合、応力負担材４は、図５のように、掘削底ｄから下の根入り深さを深くした応力負担材４と、根入り深さを浅くした応力負担材４に混在して設置すること、並びに、地盤面から上端を下げた応力負担材４と、上端が地盤面と同じ高さになる応力負担材４を混在して設置することにより、応力負担材４の短尺化を図り、ソイルセメント柱列壁１ａ全体として応力負担材４の使用量を低減する。
【００２９】
また、図６は、応力負担材４の配置間隔を広く設定することにより、ソイルセメント柱列壁１ａ全体として応力負担材の量を低減する。
【００３０】
図７と図８は、応力負担材４を地盤面ａよりも深い位置に挿入して設置する方法を示し、応力負担材４の頭部に、地盤面ａから応力負担材４の頭部を挿入させる位置までの長さに応じた吊り込み用補助材７を取付け、この吊り込み用補助材７を用いて応力負担材４の頭部に、吊り込み用補助材７と同程度の長さを有するヤットコ８を取付ける。
【００３１】
上記吊り込み用補助材７は、図７（ａ）と（ｂ）のように、上下に長いアングル材を用いて形成され、応力負担材４のウエブの一面側中央部に下端を溶接することにより、応力負担材４の上端から上向きに突出するよう取付けられ、その上端に吊り込み用の貫通孔９が設けられている。
【００３２】
また、上記ヤットコ８は、図７（ｃ）と（ｄ）に示すように、応力負担材４と同様のＨ形鋼を用い、その下端に、一面側中央部を吊り込み用補助材７に重ねて応力負担材４の上端に延長状となるよう配置した状態で、応力負担材４のウエブを両面側から挟み込むプレート材１０が固定され、更に、上端には、吊り込み用補助材７の吊り込み用の貫通孔９と一致する取付け孔１１と、図８のように、応力負担材４を設置したあとヤットコ８を回収するための吊下げ孔１２が設けられている。
【００３３】
図８のように、応力負担材４を地盤面ａよりも深い位置に挿入するには、削孔２の部分の地盤面に定規１３を設置し、図９（ａ）のように、上端に吊り込み用補助材７を固定した応力負担材４を吊上げ、この応力負担材４の建ちを確認した状態で定規１３に沿わせながら削孔２内に挿入し、応力負担材４の略全長を削孔２内に挿入したら、図９（ｂ）のように、応力負担材４を定規１３に仮止めする。
【００３４】
次に、図９（ｃ）と図９（ｄ）のように、応力負担材４の上端にヤットコ８を延長状に臨ませ、吊り込み用補助材７に重ねた状態で下端のプレート材１０で応力負担材４のウエブを両面側から挟み、吊り込み用補助材７とヤットコ８を、貫通孔９と取付け孔１１に挿通したボルト１４で締結し、ヤットコ８を上端から押し込むことで、応力負担材４を地盤面ａよりも深い位置に挿入し、ヤットコ８の上端をレベルにて管理し、この後、ボルト１４の結合を解いてヤットコ８だけを回収すれば、図９（ｅ）のように、応力負担材４の地盤面ａよりも深い位置への挿入が完了する。
【００３５】
上記応力負担材４の挿入を誘導する定規１３は、図８（ａ）と（ｂ）のように、角材等を用いて枠状に組むことによって形成され、この定規１３には応力負担材４のウエブと対向する面に、吊り込み用補助材７の上下誘導片１５を設け、定規１３と上下誘導片１５で応力負担材４の平面的な動きを拘束することで、応力負担材４の挿入位置の精度を向上させるようにしている。
【００３６】
上記のようにして、削孔２内に応力負担材４を挿入し、図５と図６で示したように、掘削底ｄから下の根入り深さを深くした応力負担材４と、根入り深さを浅くした応力負担材４と、地盤面から上端を下げると共に根入り深さを浅くした応力負担材に混在して設置すると共に、応力負担材４の配置間隔を広く設定することにより、応力負担材４の使用量を減らして図４や図５で示したソイルセメント柱列壁１ａを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】自立式山留め工法によるソイルセメント柱列壁の曲げモーメントを示す説明図
【図２】山留め支保工があるソイルセメント柱列壁の根入り長さの算定と応力負担材の算定方法を示す説明図
【図３】ソイルセメントの押抜き破壊モデルを示す説明図
【図４】先行削孔と後行削孔によるソイルセメント柱列壁の構築を平面的に示す説明図
【図５】（ａ）はこの発明の構築方法を用いて構築した応力負担材の間隔が狭いソイルセメント柱列壁の縦断正面図、（ｂ）は上段に（ａ）の矢印Ａ−Ａでの横断平面と下段に矢印Ｂ−Ｂでの横断平面を示す横断平面図
【図６】（ａ）はこの発明の構築方法を用いて構築した応力負担材の間隔が広いソイルセメント柱列壁の縦断正面図、（ｂ）は上段に（ａ）の矢印Ａ−Ａでの横断平面と下段に矢印Ｂ−Ｂでの横断平面を示す横断平面図
【図７】（ａ）は応力負担材の上端に吊り込み用補助材を取付けた正面図、（ｂ）は同平面図、（ｃ）はヤットコの正面図、（ｄ）は同平面図
【図８】応力負担材と定規を示す縦断正面図、（ｂ）は同平面図
【図９】（ａ）乃至（ｅ）は、削孔に対する応力負担材の挿入工程を順番に示す説明図
【図１０】（ａ）は従来のソイルセメント柱列壁を示す縦断正面図、（ｂ）は同平面図
【符号の説明】
【００３８】
１ａ      ソイルセメント柱列壁
２        削孔
３        ソイルセメント
３ａ      エレメント壁
４        応力負担材
５        山留め支保工
６        ソイルセメント塊
７        吊り込み用補助材
８        ヤットコ
９        吊り込み用の貫通孔
１０      プレート材
１１      取付け孔
１２      吊下げ孔
１３      定規
１４      ボルト
１５      上下誘導片
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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