(57)【要約】【課題】混合土の回収と搬出を行わずに、増量した混合土の越流を確実に防止して施工性を高めること。【解決手段】トレンチ２２の掘削に先行して地表側に拡幅溝２１を連続して開削し、拡幅溝２２の溝底に掘削混練機３０を使用してトレンチ２２を開削しつつ、トレンチ２２内に吐出した流動性の低い固化材と掘削土砂を撹拌混合して低流動性の混合土５０を形成し、未硬化の混合土５０に応力材６０を建て込み、トレンチ２１内へ注入した固化材と応力材による増量分の混合土５０を拡幅溝２２に収容させて混合土５０の越流を阻止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自走機能を有する走行体と、走行体に昇降自在に配備された固化材の吐出機能と掘削混練機能を併有するチェーン式カッタ装置とを具備する掘削混練機を使用し、前記チェーン式カッタ装置を地中に建て込んだ状態で横移動しながら地中壁用のトレンチを掘削し、トレンチ内に固化材を注入して地中壁を構築する連続地中壁工法であって、
トレンチ掘削に先行して地表側に該トレンチより幅広の拡幅溝を連続して開削し、
前記拡幅溝の溝底に掘削混練機を使用してトレンチを開削しつつ、トレンチ内に吐出した流動性の低い固化材と掘削土砂を撹拌混合して混合土を形成し、
前記未硬化の混合土に間隔を隔てて複数の応力材を建て込み、
前記トレンチ内へ注入した固化材と応力材による増量分の混合土を前記拡幅溝に収容させたことを特徴とする、
連続地中壁工法。
【請求項２】
流動性の低い固化材を注入しながらトレンチを掘削することを特徴とする、請求項１に記載の連続地中壁工法。
【請求項３】
前記未硬化の混合土が拡幅溝内で盛り上げるように、固化材の水セメント比を設定することを特徴とする、請求項１又は２に記載の連続地中壁工法。
【請求項４】
前記応力材が鋼材であることを特徴とする、請求項１乃至３の何れか一項に記載の連続地中壁工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は現地地盤と低流動性の固化材を混合撹拌して地中壁を造壁する連続地中壁工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原位置土と固化液を撹拌して構築する連続地中壁の構築方法のひとつとして、走行台車にチェーン式カッタ装置を配備した掘削混練機で施工する等厚式の地中壁工法が知られている（特許文献１）。
この工法は、走行台車に多軸オーガを配備した削孔混練機で施工する柱列式地中壁工法と比べて、機械高が低く低重心の掘削混練機を施工することで施工コストを低減できる反面、大深度の施工には不向きである。
【０００３】
施工方法を詳細に説明すると、走行台車に垂直に取付けチェーン式カッタ装置を回転させながら走行台車を水平移動させることにより、大量のベントナイト液を満たして一定幅のトレンチを掘削しつつ、トレンチ内に吐出した水セメント比を大きくした高流動性の固化材を撹拌混合して泥土製の地中壁を構築する。
この施工法において、トレンチ内へ大量のベントナイト液を注入して泥土化した状態で、流動性の高い固化材をさらに追加注入するため、ベントナイト液と固化材を含む大量の泥土が余剰分として発生する。
スラリー状の泥土の越流防止を図るため、トレンチ内の泥土を強制的に回収して、専用の泥土運搬車で産業廃棄物として搬出するか、或いは現場近くに設置した分離施設で土砂とそれ以外のスラリー状物に分離処理している。
【０００４】
またトレンチ内の泥土の越流防止手段として、チェーン式カッタ装置の周囲を堰板で包囲し、チェーン式カッタ装置と共に堰板を水平移動しながら施工することも提案されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２８００４３号公報
【特許文献２】特開平１０−３７１７９号公報（図８，９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記した特許文献１に記載した従来工法にはつぎの問題点を有する。
＜１＞地中壁の施工中に泥土の回収作業と搬出作業を行なければならず施工性が悪い。
＜２＞産業廃棄物の処理規制の強化に伴い、廃棄処分そのものが問題視されている。厳しい埋立規準を満たすために、専用の処理施設を用いて回収した泥土の脱水処理、追加固化材による固化処理、中和処理等を行う必要があり、泥土の処理コストが嵩む問題がある。
＜３＞従来の泥土は流動性がきわめて高いために、施工中においては泥土の一部がトレンチから越流し易い。
＜４＞現場で土砂成分を分離回収する方法は、分離コストが高くつくだけでなく、最終廃棄物の処分量をある程度低減できものの、最終廃棄物をゼロにすることができなかった。
【０００７】
前記した特許文献２に記載した従来工法にはつぎの問題点を有する。
＜１＞堰板の内外の混合土に水頭差を生じるため、堰板の存在しないトレント内の混合土がトレンチから越流し易い。
＜２＞堰板底部と地表との間からの混合土の漏出防止手段を新たに講じる必要がある。
＜３＞混合土の余剰量が少量であれば堰板で収容可能であるが、堰板の大きさに限界があるため、地中壁の躯体幅や深度が大きくなって混合土の余剰量が大量に生じると対処不能となる。
【０００８】
本発明は以上の点に鑑みて成されたもので、その目的とするところはつぎの連続地中壁工法を提供することにある。
＜１＞混合土の回収と搬出を行わずに、増量した混合土の越流を確実に防止して施工性を高めること。
＜２＞公知の各種の掘削混練機を用いて経済的に施工すること。
＜３＞土留壁や止水壁の施工に適していること。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は自走機能を有する走行体と、走行体に昇降自在に配備された固化材の吐出機能と掘削混練機能を併有するチェーン式カッタ装置とを具備する掘削混練機を使用し、前記チェーン式カッタ装置を地中に建て込んだ状態で横移動しながら地中壁用のトレンチを掘削し、トレンチ内に固化材を注入して地中壁を構築する連続地中壁工法であって、トレンチ掘削に先行して地表側に該トレンチより幅広の拡幅溝を連続して開削し、前記拡幅溝の溝底に掘削混練機を使用してトレンチを開削しつつ、トレンチ内に吐出した流動性の低い固化材と掘削土砂を撹拌混合して混合土を形成し、前記未硬化の混合土に間隔を隔てて複数の応力材を建て込み、前記トレンチ内へ注入した固化材と応力材による増量分の混合土を前記拡幅溝に収容させたことを特徴とする。
本発明の他の形態において、流動性の低い固化材を注入しながらトレンチを掘削する。
本発明の他の形態において、前記未硬化の混合土が拡幅溝内で盛り上げるように、固化材の水セメント比を設定する。
本発明の他の形態において、前記応力材に鋼材を使用することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は以上説明したとおりであるから、つぎのうちの少なくともひとつの効果を得ることができる。
＜１＞トレンチの表層側に拡幅溝を開削するだけでなく、固化材の水セメント比を限界まで下げて混合土を流動性の低いものとした。
これにより、トレンチから溢れたすべての混合土を拡幅溝内へ流入させることができるので、施工中に混合土の増量分を回収して搬出する作業が不要となる。
＜２＞トレンチの表層側に拡幅溝を形成したことと、固化材の注入量を少なくしたことの複合要因により、混合土の増加量を従来工法と比較して小さく抑えることができる。
＜３＞混合土の増加量が拡幅溝の容積を超えた場合でも、混合土の低流動性によって盛り上がるだけで、拡幅溝から越流することがない。
＜４＞地中壁は水セメント比が小さく、高強度度で、かつ、止水性の高いものとなるから、土留壁や止水壁に好適である。
＜５＞特殊な専用機械を用いることなく、チェーン式カッタ装置を具備した公知の各種の掘削混練機を用いて経済的に施工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る連続地中壁工法のモデル図
【図２】その平面図
【図３】図１におけるIII−IIIの断面図
【図４】図１におけるIV−IVの断面図
【図５】完成後の地中壁の地表側の説明図で、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は横断面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に図１〜４を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
まず本発明で使用する掘削混練機について説明する。
【００１３】
＜１＞掘削混練機
図１に示すように、本発明では自走機能を有する走行体３１と、走行体３１に昇降自在に配備されたチェーン式カッタ装置３２とを具備した掘削混練機３０であれば使用可能であり、特殊な施工機械は不要である。
【００１４】
＜２＞走行体
走行体３１はチェーン式カッタ装置３２を垂下して走行可能な走行体であり、例えばクローラ、バックホー、クローラクレーン等の公知の走行体を含む。
チェーン式カッタ装置３２の垂下形態は走行体３１の形式により適宜選択する。
走行体３１が走行機能だけを有するクローラベースマシンである場合は、クローラベースマシンの前部にチェーン式カッタ装置３２を昇降自在に垂下する。
バックホーのように走行体３１が操作ブームを具備する場合は、操作ブームの先端にチェーン式カッタ装置３２の上部を首振り可能に取り付けたものでもよい。
走行体３１がクローラクレーンである場合は、クレーンフックにチェーン式カッタ装置３２の上部を垂下するタイプの掘削混練機でもよい。
【００１５】
＜３＞チェーン式カッタ装置
チェーン式カッタ装置３２は、少なくともフレーム３３と、フレーム３３の上下に正逆転可能に枢支したスプロケット製の複数の係合輪３４，３５と、これらの係合輪３４，３５の間に配設したカッタ３７付きの単数又は複数の無端チェーン３６と、フレーム３３の適宜の位置から外方へ向けて吐出する固化材の吐出手段を具備する。
【００１６】
＜３．１＞フレーム
チェーン式カッタ装置３２はフレーム３３を介して走行体３１に取り付けられている。
【００１７】
＜３．２＞無端チェーン
無端チェーン３６の外周には土砂の掘削機能と混練機能を有する複数のカッタ３７が配置されている。
複数のカッタ３７は地中壁地１０の躯体幅と同幅のトレンチ２２を開削可能であればよく、カッタの素材は地質の硬軟に応じて適宜選択するものとする。
【００１８】
＜３．３＞固化材の吐出手段
フレーム３３の一部には固化材の供給管３８が付設してあって、固化材の供給管３８の先端に吐出口を形成している。
固化材の供給管３８の基端と、地上に配置した固化材の供給設備４０との間はホース４１で接続してあって、無端チェーン３６の底部、又は適宜の高さから外方へ向けてスラリー状の固化材を吐出し得るように構成してある。
【００１９】
［施工方法］
つぎに上記した掘削混練機３０を用いた連続地中壁工法について説明する。
【００２０】
＜１＞拡幅溝の開削工程
図１，３を参照して説明すると、地中壁１０の構築予定の地盤２０に、該地中壁地１０の躯体幅より幅広で所定の深さの拡幅溝２１を公知の掘削機を使用して先行して開削する。掘削土砂は搬出する。
拡幅溝２１の溝幅と深さは、後述する掘削土砂と固化材を撹拌混合したスラリー状を呈する混合土５０の増量分と、応力材６０の建込みによる増量分を収容可能な寸法関係にある。
【００２１】
＜２＞トレンチ開削工程
掘削混練機３０のチェーン式カッタ装置３２を縦向きに配置し、無端チェーン３６を正転方向又は逆転方向へ向けて一方向へ回転しながら拡幅溝２１の溝底を所定の深さまで真下に掘り下げる。
チェーン式カッタ装置３２の鉛直を保ったまま、掘削混練機３０を横移動させて連続したトレンチ２２を開削する。トレンチ２２の溝幅は拡幅溝２１より狭い寸法関係にある。
本例ではトレンチ２２の掘削にあたり、混合土５０の増量を抑制するために掘削液としてベントナイト液を使用せずに、スラリー状の固化材を掘削液として活用する場合について説明する。
【００２２】
＜３＞混合土の形成
トレンチ２２の開削作業と並行して、地上に配置した固化材の供給設備４０から所定のスランプの固化材の供給を開始して、チェーン式カッタ装置３２の外方へ向けてモルタル等の固化材を吐出する。
チェーン式カッタ装置３２がトレンチ２２内で掘削土砂と固化材とを均一に撹拌混合する。チェーン式カッタ装置３２が通過したトレンチ２２内に混合土５０を形成する。
【００２３】
＜３．１＞混合土
この際、固化材の水セメント比（Ｗ／Ｃ）を限界まで下げて、混合土５０の流動性（粘性）を高めることが肝要であり、具体的には混合土５０の盛り上がりが可能なように水セメント比に設定する。
また、スラリー状の固化材を掘削液として活用するため、スラリー状の混合土５０がトレンチ２２の溝壁を支持して崩落を効果的に抑止できる。
固化材としては、セメント系以外の固化材の他に、例えば水ガラス系のものや、石灰を用いることも可能である。
【００２４】
＜３．２＞泥土と混合土の相違
混合土５０は従来の泥土と比較してその配合と物性が異なり、まったく別異のものである。
従来の泥土は大量のベントナイト液を含むだけでなく、固化材の水セメント比を大きくして高流動性の高いものであった。
これに対して、本発明における混合土５０は、大量のベントナイト液を含まず、固化材の水セメント比を小さくして低流動性のものである。
【００２５】
＜４＞固化材注入に起因した混合土増量分の対応
本発明では、混合土５０の発生量を抑制するために、固化材の水セメント比（Ｗ／Ｃ）を限界まで下げて（例えば１１０％）、加水量を極力削減した。
したがって、大量のベントナイト液を使用しつつ、固化材の水セメント比（Ｗ／Ｃ）を高めた従来の泥土と比べて、本発明では混合土５０の増加量を小さく抑えることが可能となる。
本発明でも固化材を添加した分だけ混合土５０が増量するが、図４に拡大して示すようにその増量分を見越してトレンチ２２の地表側に拡幅溝２１が開削してある。拡幅溝２１は混合土５０の増量分を収容可能であるから、トレンチ２２から溢れたすべての混合土５０は拡幅溝２１内へ流入する。そのため、混合土５０の増量分を回収して搬出する作業が不要となる。
仮に、混合土５０の増加量が拡幅溝２１の容積を多少超えた場合でも、混合土５０の粘性（低流動性）により混合土５０が盛り上がるだけで、拡幅溝２１から外部へ越流することはない。
【００２６】
＜５＞応力材の建込み
混合土５０が硬化する前に、トレンチ２２内へ所定の間隔を隔てて応力材６０を建て込む。
シャブコンのような流動性の高い泥土に応力材を建て込む場合には、応力材の落下を防止するために専用の把持具を用いて応力材を泥土中に垂下する必要があった。
これに対して、本発明では、混合土５０の流動性が低いために、応力材６０を圧入して建込むことになるため、専用の把持具は不要である。
応力材６０は地中壁１０の補強部材であり、例えばＨ鋼等の鋼材を適用できる。
【００２７】
＜６＞応力材に起因した混合土増量分の対応
混合土５０へ応力材６０を建て込むことで、応力材６０の体積分だけ混合土５０の嵩が増す。
本発明では、応力材６０の建て込みに伴う混合土５０の増嵩分を見込んで予め拡幅溝２１の溝幅と深さを設定してある。
そのため、応力材６０の建て込み作業の際にも、混合土５０が拡幅溝２１から溢れ出ることはない。
上記した工程を繰り返すことにより、連続した地中壁１０を築造する。
【００２８】
＜７＞掘削
地中壁１０を土留壁として使用する場合、地中壁１０の内側を所定の深さまで掘削する。
この際、図５に示すように地表近くに張り出して形成された地中壁１０の張出部１１を切除するだけで地中壁１０の内面をフラットに形成することができる。
完成した地中壁１０は水セメント比（Ｗ／Ｃ）が小さいため、必要な強度と止水性を満足できる土留壁や止水壁を構築できる。
【００２９】
［他の実施例]
既述した実施の形態では、トレンチ２２を掘削する際にベントナイトを使用しない場合について説明したが、少量のベントナイトを固化材中へ混入して使用する場合もある。
一般の土木工事において、ベントナイトは加水して孔壁の崩落防止と混練水の分離防止を目的として使用される。
既述したように混合土５０の流動性が低いために、混練直後であっても応力材６０を建て込む際に圧入しなければならない。
本例のように固化材５０中に少量のベントナイトを混入させることで、ベントナイトの湿潤性に起因して応力材６０と固化材５０との間の摩擦抵抗が小さくなって、応力材６０の建て込み抵抗が小さくなる。
したがって、ベントナイトを添加しない場合と比べて、小さな圧入力で以て応力材６０を円滑に建て込みできるといった利点が得られる。
【符号の説明】
【００３０】
１０・・・・・地中壁
２０・・・・・地盤
２１・・・・・拡幅溝
２２・・・・・トレンチ
２５・・・・・控材
３０・・・・・掘削混練機
３１・・・・・走行体
３２・・・・・チェーン式カッタ装置
３６・・・・・無端チェーン
３７・・・・・カッタ
３８・・・・・固化材の供給管
４０・・・・・固化材の供給設備
【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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