(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造壁として機能する構造壁部分と、
止水壁として機能する止水壁部分と、からなり、
前記構造壁部分は、シート部材で覆われたコンクリートにより形成され、
前記止水壁部分に、複数の略円筒状の可撓性の袋体からなる止水膜を配置し、
前記止水膜の上端から地表側まで接続する複数の注入管を配置し、
前記注入管内に配置したチューブを介して、前記止水膜に流体を注入または抜き出すことができ、
前記注入管から前記止水膜を引き抜いて撤去できることを特徴とする、
連続地中壁の構造。
【請求項２】
請求項１に記載する連続地中壁の構造を構築するための溝孔を掘削する工程と、
前記溝孔に、二本のチューブを挿し込んだ注入管を取り付けた略円筒状の可撓性の袋体を複数設置する工程と、
前記注入管の一方のチューブを介して、前記袋体へ流体を注入する工程と、
コンクリート打設部分をシート部材で囲む工程と、
構造壁部分に鉄筋篭を建て込む工程と、
コンクリートを打設する工程と、
止水壁としての使用が終了した後に、前記注入管の一方のチューブを介して前記袋体の流体を抜き出しながら、他方のチューブを介して前記袋体の外側に注水する工程と、
前記注入管から前記止水膜を引き抜いて前記袋体を撤去する工程と、
撤去した袋体が配置されていた止水壁部分に、前記注入管を介して透水材を充填する工程と、からなる、
連続地中壁の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続地中壁の構造及びその施工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
連続地中壁は、地下を壁状に掘削し、その掘削した溝の中に鉄筋コンクリートを打設して築造された壁状の構造体で、土留壁、止水壁、地下室等の側壁として使用されている。連続地中壁を決められた敷地内に設置し、連続地中壁で取り囲んだ内側を掘削して地下タンク、地下室等の地下構造物を構築する。
地下水位以深の地中に構造物を開削工法で築造する場合、その山留め構造としては止水性の高い連続地中壁を施工しており、多くの場合は掘削底面の安定性確保のために不透水層まで根入れすることになる。
道路や鉄道構造物などの線状構造物を地中に建設する場合、止水性の高い連続地中壁を施工することによって、地盤中の地下水流を遮断し、地下水阻害の問題が生じることがある。地下水阻害の問題として、上流側は地下水位の上昇に伴う地盤の軟弱化や湿地化を招き、更には既設構造物の不安定化や漏水問題が生じる。下流側では地下水位の低下による地盤沈下や井戸枯れ、沢水や湖沼の水量の減少などの被害が生じる。こうした地下水阻害問題を解決するために、従来より各種の工法が提案されている。
＜イ＞連続地中壁を透水層中で止め、底版改良を行うことにより、掘削底面の安定を確保する方法である。この場合、地下水の流水は連続地中壁下端以深の自然の透水層を通じて行われる。
＜ロ＞連続地中壁背面に集水機能を持った通水層（例えば通水マット等）を設置し、地下水を集水するとともに連通管を通して下流側に流水しようとする通水連壁工法である。あるいは掘削側より連壁背面にボーリングを行い、ストレーナー管（通水管）を挿入し、集水するとともに連通管を通して下流側に流水しようとする通水管工法である。
【０００３】
【本発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した従来の地下水阻害問題の解決方法にあっては、次のような問題点がある。
＜イ＞前者の連続地中壁を透水層中で止める方法は、底版改良を全長にわたって行う必要があり、コストが高くなる。また掘削底面の盤ぶくれに対する安定性を確保するために、設計上底版改良厚さを過大にしてしまう可能性がある。また地下構造物の規模によっては、連続地中壁を透水層中で止める方法を採用することができない。
＜ロ＞後者の通水連壁工法あるいは通水管工法は、長期的には集水管、集水マット等の通水層に目詰まりが発生する虞があるため、メンテナンスを必要とする。
また砂層等の限界流速の小さい層においては、設計的に限界流速以下の流速で集水することが困難であり、目詰まりを起す可能性が極めて大きい。
【０００４】
【本発明の目的】
本発明は上記したような従来の問題点に鑑みて考えられたもので、施工中は確実な止水性を確保でき、施工後は通水性を確保するようにした連続地中壁の構造及びその施工方法を提供することを目的とする。
また本発明は、長期的に目詰まりを起すことがなく、確実な通水性を確保できるようにした連続地中壁の構造及びその施工方法を提供することを目的とする。
更に本発明は、施工後、通水機能を有する連続地中壁を安いコストで施工できるようにした連続地中壁の構造及びその施工方法を提供することを目的とする。
本発明は、上記目的のうち少なくとも一つを達成するようにしたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明の連続地中壁の構造は、構造壁として機能する構造壁部分と、止水壁として機能する止水壁部分と、からなり、前記構造壁部分は、シート部材で覆われたコンクリートにより形成され、前記止水壁部分に、複数の略円筒状の可撓性の袋体からなる止水膜を配置し、前記止水膜の上端から地表側まで接続する複数の注入管を配置し、前記注入管内に配置したチューブを介して、前記止水膜に流体を注入または抜き出すことができ、前記注入管から前記止水膜を引き抜いて撤去できることを特徴としている。また本発明の連続地中壁の施工方法は、前記した連続地中壁の構造を構築するための溝孔を掘削する工程と、前記溝孔に、二本のチューブを挿し込んだ注入管を取り付けた略円筒状の可撓性の袋体を複数設置する工程と、前記注入管の一方のチューブを介して、前記袋体へ流体を注入する工程と、コンクリート打設部分をシート部材で囲む工程と、構造壁部分に鉄筋篭を建て込む工程と、コンクリートを打設する工程と、止水壁としての使用が終了した後に、前記注入管の一方のチューブを介して前記袋体の流体を抜き出しながら、他方のチューブを介して袋体の外側に注水する工程と、前記注入管から前記止水膜を引き抜いて前記袋体を撤去する工程と、撤去した袋体が配置されていた止水壁部分に、前記注入管を介して透水材を充填する工程と、からなる。また本発明の連続地中壁の施工方法は、止水壁部分と構造壁部分を仕切るように袋体の上部に仕切部材を配置する工程を追加することができる。
【０００６】
【本発明の実施の形態】
以下図面を参照しながら、本発明に係る実施の形態について説明する。
【０００７】
＜イ＞全体の構成
本発明の連続地中壁１は、止水壁部分１１と、構造壁部分１０の鉄筋コンクリートとからなる。止水壁部分１１は応力的に機能せず、単に止水壁として機能する部分で、この止水壁部分の上部に構造壁部分１０が配置される。
連続地中壁１は、通常は透水層５２の更に以深の不透水層５３まで根入れする。
ユニット単位の連続地中壁１を必要に応じて連結して構築予定の地下構造物５５の周囲を取り囲むようにして築造するものである。
【０００８】
＜ロ＞止水膜
止水壁部分１１の一部に止水膜２を配置する。
止水膜２は、略円筒状の袋体２０を複数配置して構成する。
袋体２０は、止水壁部分１１に配置することができるように、長手方向の大きさは止水壁部分１１の長さに略一致している。袋体２０は遮水性及び可撓性を有しており、後述するようにエアーまたは水等の流体を注入することによって膨らむようになっている。袋体２０が膨らんで袋体２０同士又は溝壁５１（土層）に隙間なく当接して止水性を維持するようになっている。
図１では、袋体２０を前後左右に４個配置して止水膜２を構成しているが、袋体２０の配置及び個数は設計事項であるので任意に選択することができる。
各袋体２０の上部には夫々注入管３を取り付けている。
【０００９】
＜ハ＞注入管
注入管３は、細長く円筒状に形成する。注入管３は、後述するコンクリート１４打設の際、コンクリート１４の側圧で押し潰されることがないように、例えば鋼管などで構成するのが好ましい。
注入管３は構造壁部分１０内において鉛直方向に配置され、その一端は袋体２０の上部に着脱自在に取り付け、他端は地表に突き出し、地上のエアーまたは水等の供給施設（図示せず）に接続する。
注入管３の内側には袋体２０の一部であるチューブ２１と、これとは別の注入チューブ３１を配置している。チューブ２１及び注入チューブ３１は、夫々注入管３の内側に沿って注入管３と同じように地上のエアーまたは水等の供給施設に接続している。注入チューブ３１の先端開口３２は、袋体２０の外側に位置している（図２参照）。
【００１０】
＜ニ＞構造フレーム
止水壁部分１１に構造フレーム４を設置する。構造フレーム４は溝孔５０に設置することができるように、例えば鉄骨等からなる縦材と横材を組み合わせて形成する。
構造フレーム４の上部で、且つ止水膜２の上部に鉄板等の仕切板４１を設置する。即ち、仕切板４１は止水壁部分１１と構造壁部分１０を仕切るようになっている。
仕切板４１には注入管３が通り抜けるように、注入管３が位置する箇所に孔を開口している。
仕切板４１はコンクリート１４を打設した際、コンクリート１４の圧力によって止水膜２が押し潰されないようにこれを保護するためのものである。
【００１１】
＜ホ＞構造壁部分
構造壁部分１０は、連続地中壁１の構造壁として機能する部分である。
構造壁部分１０は、鉄筋篭１２と打設コンクリート１４とからなる。鉄筋篭１２は公知のもので棒鋼を組み立てて構成し、築造される連続地中壁１の芯材としての役割を果たす。
打設されたコンクリート１４が打設箇所以外に回り込むことがないように（特に止水膜２の部分に回り込むことがないように）、コンクリート１４打設部分をシート部材１３で囲っておく。シート部材１３は、コンクリート１４の漏出を確実に防止できる性能を有するとともに溝壁５１の凹凸により容易に破れることがないように、その材質としては例えばキャンパスシート等が適している。
【００１２】
次に連続地中壁の施工方法について説明する。
【００１３】
＜イ＞袋体の配置（図３ａ）
連続地中壁１の施工に際しては、連続地中壁１を構築するための溝孔５０を掘削する。溝孔５０は、地中を壁状に掘削して形成し、連続地中壁１を不透水層５３まで根入れするようにする。
予め作製しておいた構造フレーム４をクレーン（図示せず）等で吊り下げながら溝孔５０に挿入する。
構造フレーム４を溝孔５０に挿入したら、袋体２０をクレーンで吊り下げながら溝孔５０に挿入する。この場合、袋体２０のチューブ２１を注入管３に挿し込み、また注入チューブ３１も注入管３に挿し込んだ状態で注入管３を袋体２０の上部に取り付けておき、この状態で注入管３と一緒に袋体２０を溝孔５０に挿入するのが施工上好ましい。
順次袋体２０を溝孔５０に挿入し、構造フレーム４で囲まれた止水壁部分１１に例えば４個の袋体２０を前後左右に配置する。
袋体２０を止水膜部分１１に配置したら、仕切板４１を止水壁部分１１と構造壁部分１０に配置する。仕切板４１に開口した穴に注入管３を挿し込みながらクレーンで仕切板４１を吊り下ろし、構造フレーム４の上部に載せることによって、簡単に仕切板４１を止水壁部分１１と構造壁部分１０に配置することができる。
なお、袋体２０、注入管３、構造フレーム４及び仕切板４１を一体に組み付けた状態で溝孔５０に挿入することもできる。
【００１４】
＜ロ＞袋体へ流体の注入（図３ｂ）
地上施設からエアーまたは水を袋体２０に注入する。エアーまたは水は、ポンプ等（図示せず）によってチューブ２１を介して袋体２０へ充填加圧される。袋体２０は膨張し、袋体２０同士が密着し、また袋体２０が溝壁５１に接する側は溝壁５１の凹凸になじんだ状態となる。
このようにして袋体２０が膨張して止水効果の大きい止水膜２を形成し、地下構造物５５等を構築するときに地下水が流入しないようにする。
【００１５】
＜ハ＞構造壁部分の構築（図３ｃ）
鉄筋篭１２をクレーンで吊り、溝孔５０から挿入して仕切板４１上に設置して、鉄筋篭１２を建て込む。
コンクリート１４打設部分をシート部材１３で囲っておく。なお、後述するように止水壁としての使用が終了した後は、止水膜２は撤去され透水材６と置き換えられるので、通水性を確保させるために止水膜２が溝壁５１と接する箇所にはシート部材１３を配置しないようにする。
鉄筋篭１２を建て込んだ溝孔５０に、公知の方法によりコンクリート１４を打設して構造壁部分１０を構築する。コンクリート１４打設の際、仕切板４１が設置されているので、またシート部材１３が配置されているので、打設されたコンクリート１４が止水膜２の部分に回り込むことがない。
このようにして止水壁部分１１と構造壁部分１０を構築して連続地中壁１を構築し、順次同様の施工手順を繰り返して隣り合う連続地中壁１同士を連結して所定の範囲に連続地中壁１を構築する。
【００１６】
＜ニ＞地下構造物の構築（図４）
連続地中壁１を決められた敷地内に設置したら、連続地中壁１で取り囲んだ内側を掘削する。
連続地中壁１には止水膜２が形成されているので、止水性を維持することができ、止水壁として使用することができる。
したがって、連続地中壁１で取り囲んだ内側を掘削しても地下水が流入することがなく、地下タンク、地下室等の地下構造物５５を効率よく構築することができる。
また止水膜２には流体が充填されているので、掘削時の振動等を吸収することができる。
【００１７】
＜ホ＞止水膜より流体の抜き出し（図５ａ）
地下構造物５５を構築し、止水壁としての使用が終了したら袋体２０に充填加圧されている流体（エアーまたは水）を抜き出す。流体の抜き出しは、地上施設の吸引ポンプ等をチューブ２１に接続して行う。
袋体２０から流体を抜き出すことによって、溝壁５１の崩壊が懸念されるので、袋体２０から流体を抜き出すと同時に水等を袋体２０の外側へ注入チューブ３１を介して注水する。
【００１８】
＜ヘ＞止水膜の撤去（図５ｂ）
袋体２０から流体を抜き出したら、地上側よりチューブ２１を引っ張りながら袋体２０を注入管３から引き抜く。
袋体２０は可撓性があるので、注入管３の内側に沿って簡単に引き抜くことができる。
このようにして、順次袋体２０を引き抜いて止水膜２を撤去する。
【００１９】
＜ト＞透水材の充填（図５ｃ）
止水膜２を撤去することによって空洞が生じる。注入管３より砕石、栗石、砂利等の透水材６を投入して空洞を充填する。
これにより止水膜２は透水材６に置き換えられ、連続地中壁１の両側を連通する通路を形成する。この通路によって地下水が連続地中壁１間を自由に移動することができるようになる。
したがって、地下水は上流側から下流側へ移動し、従来の地下水阻害問題が生じることがない。
また、透水材６は砕石等で構成しているので、従来のような集水管、集水マット等の通水層と異なり、長期的にも目詰まりが発生することなく、メンテナンスを必要とすることもない。
【００２０】
【本発明の効果】
本発明の連続地中壁の構造及びその施工方法は、以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜イ＞止水膜を配置したことにより止水壁として使用することができ、施工中は確実な止水性を確保できるようにした。また止水性を確保することによって、掘削内に地下水が入り込むことがないので、掘削底面の盤ぶくれに対する安定性を確保するための底版改良厚さを極力小さくすることができる。
＜ロ＞止水壁としての使用が終了した後は、止水膜は透水材に置き換えられる。
このため、長期的に目詰まりが発生することなく、確実に通水性を確保した連続地中壁とすることができる。
＜ハ＞止水膜は可撓性の袋体に流体を注入するだけの簡単な構成で止水性を確保しており、従来のように底版改良を全長にわたって行う必要がなく、コストの縮減が図られる。
＜ニ＞砕石等で構成した透水材により、地下水は連続地中壁の一部を通過して下流側へ流水されるので、砂層等の限界流速の小さい層においても目詰まりを起すことがない。またメンテナンスを不要とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】連続地中壁の構造の説明図。
【図２】止水膜の斜視図。
【図３】連続地中壁の施工手順を示す説明図。
【図４】連続地中壁を止水壁として使用している状態を示す説明図。
【図５】袋体を引き抜いて透水材を充填する手順を示す説明図。
【符号の説明】
１・・・連続地中壁
１０・・構造壁部分
１１・・止水壁部分
１２・・鉄筋篭
１３・・シート部材
１４・・コンクリート
２・・・止水膜
２０・・袋体
３・・・注入管
６・・・透水材
【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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