(57)【要約】【課題】掘削排土が少ない杭施工方法を提供する。【解決手段】第１掘削工程により、地盤表層１８と汚染層２０を貫通して、汚染層２０と不透水層２２との境界面２８の下方まで第１縦穴３０が掘削される。次に、第２掘削工程により、汚染層２０と汚染層２０の上層１８との境界面３４の上方から、汚染層２０と不透水層２２との境界面２８の下方まで、第１縦穴３０より大径の第２縦穴３６が掘削される。次に、注入硬化工程により、第２縦穴３６の内部に充填材が注入され、硬化させた充填材の硬化体が構築される。次に、杭施工工程により、第１縦穴３０の下方へ、第１縦穴３０と略同一径で硬化体を掘削し、中空円柱状の壁体５０を構築する。その後、汚染層２０の下にある不透水層２２、及び不透水層２２の下層にある透水層２４を貫通して支持層２６まで杭を施工する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤表層から、汚染層と不透水層との境界面の下方まで第１縦穴を掘削する第１掘削工程と、
前記汚染層と前記汚染層の上層との境界面の上方から、前記汚染層と前記不透水層との境界面の下方まで、前記第１縦穴より大径の第２縦穴を掘削する第２掘削工程と、
前記第２縦穴に充填材を注入して硬化させ、硬化体を構築する注入硬化工程と、
前記第１縦穴から、前記硬化体を前記第１縦穴と略同一径で掘削し、前記不透水層の下層にある透水層を貫通して支持層まで杭を施工する杭施工工程と、
を有する杭施工方法。
【請求項２】
前記第１掘削工程と前記第２掘削工程は、拡径掘削装置を用いて、前記第１縦穴と前記第２縦穴を連続して掘削する請求項１に記載の杭施工方法。
【請求項３】
前記充填材は、セメント硬化体である請求項１又は２に記載の杭施工方法。
【請求項４】
前記杭は、鉄筋が挿入された場所打ち杭である請求項１〜３の何れか１項に記載の杭施工方法。
【請求項５】
前記杭は、コンクリート製既成杭である請求項１〜３の何れか１項に記載の杭施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚染土壌における杭施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、汚染物質を含む汚染層を貫通する杭を施工する場合には、汚染層の下方にある健全な土砂や地下水を、汚染物質で汚染させないために、予め、杭を施工する位置の汚染物質（汚染土壌）を部分的に除去した後、健全土で埋め戻してから杭を建て込んでいた。
【０００３】
このため、汚染土壌の除去費用や埋め戻し費用が発生する。これらの費用は、汚染土壌が深い位置まで達している場合や、除去面積が広い場合には増加する。また、土壌汚染対策法が２０１０年４月１日に改正され、土地の形質変更の規制が強化された。このため、汚染土壌の撤去量を少なくする杭施工方法がより強く望まれている。
汚染土壌の撤去量を少なくした杭施工法としては、例えば、特許文献１がある。
【０００４】
図７に示すように、特許文献１の杭施工法が適用される地盤６０は、汚染層（汚染土層）２０と、汚染層２０の下方に位置する不透水層（シルト層）２２と、不透水層２２の下方に位置する支持層２６を有している。地盤６０を、地表面６６から汚染層２０を貫通して不透水層２２に到達する深さまで掘削すると共に、掘削した土砂を泥土モルタル６２に置換する。泥土モルタル６２が硬化した後、泥土モルタル６２を貫通し、下端が支持層２６に到達する深さまで掘削穴６３を削孔する。その後、掘削穴６３内に既成杭６４を挿入し、既成杭６４の下端部をセメントミルク６５で根固めする。
【０００５】
しかし、特許文献１は、地表面６６から汚染層２０を貫通して不透水層２２に到達する深さまで、既成杭６４の周囲に、既成杭６４の径より大きい径の穴を掘削し、泥土モルタル６２の柱体を構築する構成である。このため、例えば、汚染層２０が深い位置にある場合には、汚染層２０より上層部分を地表面６６に至るまで、既成杭６４の径より大きい泥土モルタル６２の柱体の径で掘削する必要があり、掘削排土が大量に発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−９５９４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記事実に鑑み、掘削排土が少ない杭施工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】
請求項１に記載の発明に係る汚染土壌における杭施工方法は、地盤表層から、汚染層と不透水層との境界面の下方まで第１縦穴を掘削する第１掘削工程と、前記汚染層と前記汚染層の上層との境界面の上方から、前記汚染層と前記不透水層との境界面の下方まで、前記第１縦穴より大径の第２縦穴を掘削する第２掘削工程と、前記第２縦穴に充填材を注入して硬化させ硬化体を構築する注入硬化工程と、前記第１縦穴から、前記硬化体を前記第１縦穴と略同一径で掘削し、前記不透水層の下層にある透水層を貫通して支持層まで杭を施工する杭施工工程と、を有することを特徴としている。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、第１掘削工程により、地盤表層と汚染層を貫通して、汚染層と不透水層との境界面の下方まで第１縦穴が掘削される。次に、第２掘削工程により、汚染層と汚染層の上層との境界面の上方から、汚染層と不透水層との境界面の下方まで、第１縦穴より大径の第２縦穴が掘削される。次に、注入硬化工程により、第２縦穴の内部に充填材を注入して硬化させた充填材の硬化体が構築される。次に、杭施工工程により、第１縦穴から、第１縦穴と略同一径で硬化体を掘削し、更に、硬化体の下にある不透水層、及び不透水層の下層にある透水層を貫通して支持層まで杭が施工される。
【００１０】
請求項１に記載の発明を用いることにより、地盤表面から、汚染層と汚染層の上層との境界面の上方までの間には第１縦穴が形成される。また、汚染層と不透水層との境界面の下方から、汚染層と汚染層の上層との境界面の上方までの間には、第１縦穴より大径の第２縦穴が形成される。
この結果、汚染層が地表面から深い位置にあっても、地表面から汚染層の上部までは、杭径とほぼ等しい径の第１縦穴で掘削すればよいため、掘削排土が少ない杭施工方法を提供できる。
【００１１】
また、杭施工工程時には、第２縦穴の内部に充填された硬化体が、ほぼ第１縦穴の径で掘削され、内部に貫通孔が形成されている。この結果、切り残された硬化体の中空柱状の壁体が第１縦穴を囲む形で形成される。この硬化体の壁体により、汚染層から第１縦穴内部への汚染物質の侵入が防止される。この状態で杭を構築するため、杭施工時に、不透水層より下方の透水層への汚染物質の侵入を防止できる。
更に、杭施工工程時において、汚染土壌が撤去された後の第１縦穴に杭が施工されるので、汚染土壌の下の土砂や地下水が汚染土壌で汚染されるのを抑制できる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の杭施工方法において、前記第１掘削工程と前記第２掘削工程は、拡径掘削装置を用いて、第１縦穴と第２縦穴を連続して掘削することを特徴としている。
請求項２に記載の発明によれば、拡径掘削装置により、第１掘削工程で第１縦穴を構築した後に、引き続いて、第１縦穴より大径の第２縦穴を第２掘削工程で構築する。このとき、例えば、オーガの回転方向を、第１縦穴を正回転で掘削し、第２縦穴を逆回転で掘削する等、回転方向の切り替えにより実現可能となる。これにより、径の異なる杭用の縦穴を効率良く掘削することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の杭施工方法において、前記充填材は、セメント硬化体であることを特徴としている。
即ち、セメント硬化体で、第１縦穴を囲む壁体が構築される。この結果、壁体に、耐水性及び水平荷重に対する強度を付与させることができる。これにより、汚染物質を含む水の縦穴内部への移動が遮断され、汚染層から第１縦穴を通じて下方の透水層への、汚染物質の拡散が防止される。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の杭施工方法において、前記杭は、鉄筋が挿入された場所打ち杭であることを特徴としている。
即ち、硬化体で形成された壁体で第１縦穴を囲み、第１縦穴内部への汚染物質の移動を遮断した状態で、第１縦穴の内部に、鉄筋が挿入された場所打ち杭を構築する。これにより、汚染層から透水層への汚染物質の拡散を抑制した状態で場所打ち杭を構築できる。また、場所打ち杭は設計の自由度が高いので、杭の設計に柔軟性が増す。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の杭施工方法において、前記杭は、コンクリート製既成杭であることを特徴としている。
即ち、硬化体で形成された壁体で第１縦穴を囲み、第１縦穴内部への汚染物質の移動を遮断した状態で、第１縦穴内部にコンクリート製既成杭を構築する。これにより、汚染層から透水層への汚染物質の拡散を抑制した状態で既成杭を構築できる。また、コンクリート製既成杭は杭の施工が容易となるので、杭施工に伴う工期を短縮できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、上記構成としてあるので、掘削排土が少ない杭施工方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る杭施工方法の施工順序を示すフローチャートである。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る杭施工方法における第１掘削工程を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る杭施工方法における第２掘削工程を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る杭施工方法における注入硬化工程を示す断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る杭施工方法における杭施工工程を示す断面図である。
【図６】図６（Ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る杭施工方法における杭施工工程を示す断面図であり、図６（Ｂ）は本発明の第２の実施の形態に係る杭施工方法における杭施工工程を示す断面図である。
【図７】従来例の杭施工方法の施工内容を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態に係る杭施工方法は、図１のフローチャートに示す工程を経て施工される。
先ず、第１掘削工程１０を実行する。具体的には、図２の断面図に示すように、地盤４０に深さＨ１まで第１縦穴３０を掘削する。
ここに、地盤４０は、地盤表層１８の下方に汚染層２０、不透水層２２、透水層２４、及び支持層２６がこの順に積層された構成とされている。ここに、汚染層２０は図示しない汚染物質が含まれた地層である。このような、地盤表層１８の下方に汚染層２０が存在する地盤４０は、例えば、汚染層２０の表層を地盤改良した場合や、汚染物質が下方の透水層を通して拡散された場合等に形成される。
また、地盤表層１８には、地下水が水面３２の位置まで存在しており、汚染層２０の内部にも地下水が存在している。このため、汚染層２０の地下水には汚染物質が溶け込んでいる。
【００１９】
第１縦穴３０は、地表面から深さＨ１の位置まで掘削、廃土されて構築される。即ち、地盤表層１８、及び汚染層２０を貫通し、更に、汚染層２０と不透水層２２との境界面２８より寸法Ｌ１だけ下方まで掘削、廃土される。この結果、第１縦穴３０の底面３３は、境界面２８より寸法Ｌ１だけ下方の不透水層２２の内部に位置している。寸法Ｌ１の詳細については後述する。
第１縦穴３０は、例えば図示しない掘削装置のオーガを用いて穴径Ｄ１で掘削される。なお、第１縦穴３０は、後述する杭を建て込むための杭穴であり、穴径Ｄ１は、建て込む杭径で決定される。
【００２０】
次に、第２掘削工程１２を実行する。具体的には、図３に示すように、第１縦穴３０の下部に、第１縦穴３０を拡径した第２縦穴３６を構築する。
第２縦穴３６の鉛直方向の構築範囲は、上端部は地表面４２から深さＨ２の位置であり、下端部は地表面４２から深さＨ１の位置までの範囲である。具体的には、汚染層２０と、汚染層２０の上の地層である地盤表層１８との境界面３４から寸法Ｌ２だけ上方の位置である。下端部は、上述した底面３３の位置までである。
なお、図３では、汚染層２０の上の地層は地盤表層１８としたが、これに限定されることはなく、汚染層２０が深い位置にあり、地盤表層１８と汚染層２０の間に他の地層が存在する場合には、汚染層２０の直上の地層とすればよい。
【００２１】
また、寸法Ｌ２は、地盤表層１８に地下水が存在する場合には、地下水の水面３２から寸法Ｌ３だけ上方とする。即ち、第２縦穴３６の上端面は、水面３２より高い位置とする必要がある。これは、第２縦穴３６の内部への地下水の流入を防止するためであり、地下水位３２が高ければ寸法Ｌ２は大きい値となる。
ここに、第１掘削工程１０と第２掘削工程１２は、図示しない拡径掘削装置により、連続して掘削される。かかる拡径掘削装置には、例えば、正回転で第１縦穴３０を掘削し、逆回転により、折り畳まれていた拡大掘削用の爪部が広げられ、第２縦穴３６を掘削するオーガヘッドを備えた掘削装置等がある。これにより、掘削装置自体を交換する必要がなくなり、第１縦穴３０及び第２縦穴３６の掘削が効率良く実行される。
【００２２】
次に、注入硬化工程１４を実行する。具体的には、図４に示すように、第２縦穴３６の内部に充填材であるセメント硬化体３８を注入し、硬化させる。
即ち、第２縦穴３６の空間内をセメント硬化体３８で充満させる。これにより、セメント硬化体３８の円柱体が、径Ｄ２、高さ（Ｈ１−Ｈ２）で構築される。
【００２３】
次に、杭施工工程１６を実行する。具体的には、図５に示すように、第１縦穴３０と同一の径Ｄ１で、杭が構築される支持層２６の深さまで、杭穴となる第１縦穴３０を掘削する。なお、径Ｄ１は、掘削手段を異ならせることで若干の差異が生じるが、杭の建て込みが目的であり、杭の建て込みが可能な範囲で径Ｄ１が多少変化するのは許容される。
【００２４】
第１縦穴３０の掘削においては、先ず、セメント硬化体３８の内部に、径Ｄ１で第１縦穴３０を貫通させる。この結果、セメント硬化体３８は、外周部が厚さ（Ｄ２−Ｄ１）／２で切り残され、円筒状の筒体（壁体）５０とされる。
即ち、第２縦穴３６の径Ｄ２と第１縦穴３０の径Ｄ１との違いにより、厚さ（Ｄ２−Ｄ１）／２で切り残された硬化体の壁体５０が、第１縦穴３０の周囲を囲む。
【００２５】
このとき、壁体５０の厚さ（Ｄ２−Ｄ１）／２は、地下水圧に耐える耐水性、及び周囲の地圧に耐える水平強度を備える厚さとされている。また、壁体５０の下端部は、寸法Ｌ１で不透水層２２の内部まで形成されており、壁体５０の下方を回り込んで第１縦穴３０の内部に、汚染水が浸入するのを防止している。また、壁体５０の上下端部は、寸法Ｌ３で水面３２の上部まで形成されており、壁体５０の上部から第１縦穴３０の内部に、汚染水が浸入するのを防止している。
これにより、壁体５０で地下水の内部へも浸入を遮断することができ、汚染層２０から、不透水層２２よりも下方の透水層２４への汚染物質の侵入が防止される。
【００２６】
次に、壁体５０の下方にある不透水層２２、及び透水層２４を貫通して支持層２６まで、第１縦穴３０を継続して掘削する。このとき、壁体５０により汚染物質の侵入が防止されているので、汚染物質の侵入を防止した状態で、支持層２６まで第１縦穴３０を掘削できる。
【００２７】
次に、図６（Ａ）に示すように、第１縦穴３０の構築後、通常の杭施工手順に従って、杭穴である第１縦穴３０の内部に場所打ち杭４４を施工する。なお、杭施工手順は、通常の工程と異なる点はないので詳細な説明は省略する。
先ず、第１縦穴３０の内部に鉄筋４８を配筋する。配筋の終了後、第１縦穴３０の内部にコンクリート５４を注入する。これにより、配筋が挿入された場所打ち杭４４が構築される。
【００２８】
以上説明したように、場所打ち杭４４の作業時には、壁体５０が汚染物質を含む水の第１縦穴３０への移動を遮断する。この結果、汚染層２０から第１縦穴３０の内部を通じて下方の透水層２４への、汚染物質の拡散が防止される。また、場所打ち杭４４は設計の自由度が高いので、適切な寸法の場所打ち杭４４を提供できる。
【００２９】
以上説明したように、本実施の形態を採用することにより、杭穴となる第１縦穴３０及び第２縦穴３６の掘削において、汚染層２０の周囲以外（即ち、汚染層２０より上部）は、杭の径とほぼ等しい径で第１縦穴３０を構築すれば良い。この結果、掘削廃土が少ない杭施工方法を提供できる。この効果は、汚染土層２０が深い位置にある場合に、より顕著に現れる。
更に、汚染土壌が撤去された第１縦穴３０に場所打ち杭４４が施工されるので、汚染層２０の下の土砂や地下水が、場所打ち杭４４の施工により汚染されるのを抑制できる。
【００３０】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係る杭施工方法は、図６（Ｂ）に示すように、第１の実施の形態に係る杭施工方法における杭施工工程において、第１縦穴３０に構築する場所打ち杭４４をコンクリート製既成杭４６とした構成である。
即ち、第１の実施の形態で説明した第１縦穴３０の内部に、コンクリート製既成杭４６を建て込む。これにより、壁体５０で、汚染層２０から透水層２４への汚染物質の拡散を抑制した状態で、コンクリート製既成杭４６を構築できる。
なお、コンクリート製既成杭４６は、予め、工場生産された杭であり、鉄筋５２で必要強度に補強されている。品質が安定しており、杭施工に伴う工期を短縮できる。
【００３１】
他は、第１の実施の形態と同じであり説明は省略する。
以上説明したように、本実施の形態を用いることにより、コンクリート製既成杭４６を用いた場合においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００３２】
１０  第１掘削工程
１２  第２掘削工程
１４  注入硬化工程
１６  杭施工工程
１８  地盤表層
２０  汚染層
２２  不透水層
２４  透水層
２６  支持層
２８  境界面
３０  第１縦穴
３６  第２縦穴
３８  セメント硬化体（充填剤）
４４  場所打ち杭（杭）
４６  コンクリート製既成杭（杭）
【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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