JP2008002199A - Ground reinforcing method of excavated batholith - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は地盤の掘削に先行して行われる掘削底盤の地盤強化工法に関し、地盤の掘削に伴うボイリングやヒービング等の掘削底盤面の崩壊を未然に防止して根切り工事などの掘削工事を安全に行えるようにしたものである。 The present invention relates to a ground reinforcement method for excavation bottoms that is performed prior to excavation of the ground. It is something that can be done.
根切り工事などで、鋼矢板や地中連続壁などのような遮水性の山留め壁を用いて地盤を掘り下げていった際に、ボイリングやヒービングが生じて掘削不能に陥ったり、あるいは山留め壁近くの砂が湧き出すように見えることが知られている。 When digging the ground using a water-tight mountain retaining wall such as a steel sheet pile or underground continuous wall during root cutting, it becomes impossible to excavate due to boiling or heaving, or near the mountain retaining wall. It is known that the sand appears to spring up.
この現象は、特に地下水位の高い砂あるいはれき層のような透水性の地盤で起こる現象で、山留め壁の背面と掘削地盤面の地下水位の差によって地下水が山留め壁の下端から掘削地盤面側に浸透し、掘削地盤面に生ずる上向きの浸透圧によって砂の有効応力が減少あるいは消滅するために起こる現象とされ、時として山留め壁が崩壊して大惨事を招くことがある。 This phenomenon occurs particularly in permeable ground such as sand or debris with high groundwater level. Groundwater flows from the bottom of the retaining wall to the ground side due to the difference in groundwater level between the back of the retaining wall and the ground surface. This is a phenomenon that occurs because the effective stress of sand decreases or disappears due to the upward osmotic pressure generated on the excavated ground surface, and sometimes the retaining wall collapses and causes catastrophe.
従来、この問題を未然に防止する方法として、例えば周囲に山留壁として施工される鋼矢板を掘削底面よりかなり深く打ち込んで地下水が掘削地盤面側に浸透するのを阻止したり、掘削地盤面に浸透あるいは流入してきた地下水を直接ポンプで排水したり、あるいは山留め壁の周囲の地下水をウェルポイント工法などによって強制的に排水して敷地全体の地下水位を下げる方法、さらには注入工法によって固化材を注入して止水層を形成する方法が一般に用いられている。 Conventionally, as a method for preventing this problem, for example, a steel sheet pile constructed as a mountain retaining wall is driven deeper than the bottom of the excavation to prevent the underground water from penetrating into the excavated ground surface, The groundwater that permeates or flows into the ground is drained directly by a pump, or the groundwater around the retaining wall is forcibly drained by the well point method, etc., and the groundwater level of the entire site is lowered. A method of forming a water-stopping layer by injecting water is generally used.
しかし、山留め壁を掘削地盤面より深く施工することは、山留め壁の回収が困難になるだけでなく、長尺の山留め材を必要とするため現地への搬入等が困難になる等の課題があった。 However, constructing the retaining wall deeper than the excavated ground surface not only makes it difficult to collect the retaining wall, but also requires a long retaining material, which makes it difficult to bring it into the field. there were.
また、掘削地盤面に浸透あるいは流入してきた地下水を直接ポンプ排水する方法は、掘削地盤上(根切り底)に集水用の池を設ける必要があるため、これが工事の障害になることがあった。さらに、山留め壁周囲の地下水を強制的に排水して地下水の水位を下げる方法は、設備が大規模化しその管理も面倒であった。 In addition, the method of directly pumping groundwater that has permeated or flowed into the excavated ground requires the provision of a water collection pond on the excavated ground (root cutting bottom), which may hinder construction. It was. Furthermore, the method of forcibly draining the groundwater around the retaining wall and lowering the groundwater level has made the facility large and cumbersome.
また、薬液注入工法による方法は、浸透固結が不十分になりやすく、このため固結層を厚くすることが必要になり、このため注入ステージを長くする必要があり、また施工工程が長くなるため、多くの費用を必要とするという欠点があった。 In addition, the chemical injection method tends to result in insufficient permeation and consolidation, which necessitates a thicker consolidated layer, which necessitates a longer injection stage and a longer construction process. Therefore, there was a drawback that a lot of cost was required.
本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、根切り工事などの掘削工事に伴うボイリングやヒービングの発生を未然に防止するための地盤改良層を、少ない工程数の注入工法により確実かつ容易に形成することを可能にした掘削底盤の地盤強化工法を提供することを目的とするものである。 The present invention was made in order to solve the above-mentioned problems, and a ground improvement layer for preventing the occurrence of boiling and heaving associated with excavation work such as root cutting work by an injection method with a small number of steps. An object of the present invention is to provide a ground reinforcement method for excavating bottoms that can be reliably and easily formed.
請求項1記載の掘削底盤の地盤強化工法は、山留め壁の内側を掘り下げる掘削工に先行して、掘削底盤面より下方の地盤中に地盤改良層を、膨張自在な袋体と当該袋体より下方に注入材吐出口を有する注入外管と膨張および収縮自在な膨張収縮パッカと当該膨張収縮パッカの下方に注入材噴出口を有する注入内管とからなる注入管装置を用いて形成する掘削底盤の地盤強化方法であって、前記掘削底盤面より下方の位置までボーリング孔を削孔し、当該ボーリング孔に前記注入外管を挿入し、当該注入外管の袋体を当該袋体に固化材を充填して膨張させることにより膨張パッカを形成し、次に前記注入外管に注入内管を挿入し、当該注入内管の膨張収縮パッカを当該膨張収縮パッカにエアまたは流体を注入して膨張させることにより注入外管と注入内管との間に密封空間を前記膨張パッカより下方に位置するように形成し、次に前記注入内管、注入材噴出口、密封空間、注入材吐出口およびボーリング孔を介して地上から地盤中に注入材を注入することを特徴とするものである。
In the ground reinforcement method for excavation bottom according to
本発明は、山留め壁によって囲われた内側を掘削予定底盤面まで掘り下げる掘削作業に先行して、掘削予定底盤面より下方に硬質の地盤改良層を予め形成することによりその後の掘削に伴うボイリングやヒービングを未然に防止することで、掘削工事を安全に行えるようにしたものである。 In the present invention, prior to the excavation work for digging the inner side surrounded by the retaining wall to the bottom surface of the planned excavation, a hard ground improvement layer is formed in advance below the planned bottom surface of the excavation, so that the By preventing heaving, excavation work can be performed safely.
この場合の地盤改良層は、対象地盤の地質性状等により厚さ、位置などを任意に設定することができる。一般に1.0m〜4.0m程度の厚さがあればよい。 In this case, the ground improvement layer can be arbitrarily set in thickness, position, etc. according to the geological properties of the target ground. Generally, a thickness of about 1.0 m to 4.0 m is sufficient.
また、地盤改良層は所定間隔をおいて複数層に形成してもよい。注入材には例えばシリカ系の注入材が望ましい。また、山留め壁は止水性の鋼矢板工法やRC地中連続壁工法などによって構築することができる。 The ground improvement layer may be formed in a plurality of layers at a predetermined interval. For example, a silica-based injection material is desirable as the injection material. In addition, the mountain retaining wall can be constructed by a water-resistant steel sheet pile method, an RC underground continuous wall method, or the like.
請求項2記載の掘削底盤の地盤強化工法は、請求項1記載の掘削底盤の地盤強化工法において、注入外管と注入内管との間に当該注入内管および注入外管の上下方向に密封空間が複数形成されるように、膨張収縮パッカを注入内管の上下方向に所定間隔をおいて複数取り付け、かつ前記注入内管の注入材噴出口が各密封空間にそれぞれ開口するように前記膨張収縮パッカを挟んでそれぞれ形成することを特徴とするものである。
The ground reinforcement method for excavation bottom according to
本発明は、地盤中に相当の深きにわたって注入材を注入するのに適しており、注入外管と注入内管との間に密封空間が複数段に形成されるように膨張収縮パッカと注入材噴出口が設けられていることで、注入地盤が相当深い場合でも注入材の注入圧が深さによって変わることはないので、一回の注入で注入圧を低下させることなく注入材の注入を行うことができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is suitable for injecting an injection material into the ground considerably deeply, and an expansion / contraction packer and an injection material so that a plurality of sealed spaces are formed between an injection outer tube and an injection inner tube. Since the injection port is provided, the injection pressure of the injection material does not change depending on the depth even when the injection ground is considerably deep. Therefore, the injection material is injected without reducing the injection pressure by a single injection. be able to.
請求項3記載の掘削底盤の地盤強化工法は、請求項1または2記載の掘削底盤の地盤強化工法において、注入外管の各注入材吐出口に逆止弁を取り付けることを特徴とするものである。本発明は、注入材の逆流を阻止するようにしたもので、逆止弁にはゴムスリーブ等を用いることができる。
The ground reinforcement method for excavation bottom according to
請求項4記載の掘削底盤の地盤強化工法は、請求項1または2記載の掘削底盤の地盤強化工法において、掘削底盤の表層部に注入材を注入することを特徴とするものである。
The ground reinforcement construction method for excavation bottoms according to
本発明は、掘削底盤の表層部に地盤改良層を一定厚さに形成することで、掘削に伴うボイリングやヒービングを阻止するようにしたもので、比較的透水性の小さい地盤に適している。 The present invention prevents the boiling and heaving associated with excavation by forming a ground improvement layer with a constant thickness on the surface layer of the excavated bottom, and is suitable for ground with relatively low water permeability.
請求項5記載の掘削底盤の地盤強化方法は、請求項1〜3のいずれかに記載の掘削底盤の地盤強化工法において、掘削底盤の深層部に注入材を注入することを特徴とするものである。本発明は、地盤改良層より上側の掘削予定地盤面までの地層を積載荷重として地盤改良層に作用させることにより掘削に伴うボイリングやヒービングを阻止するようにしたものであり、比較的透水性の小さい地盤はもとより透水性の大きい地盤のボイリングやヒービングも効果的に防止することができる。
The ground reinforcement method for excavation bottoms according to
請求項6記載の地盤強化方法は、請求項1〜5のいずれかに記載の掘削底盤の地盤強化方法において、山留め壁の近傍に掘削底盤の表層部から深層部まで連続して注入材を注入することを特徴とするものである。
The ground reinforcement method according to
本発明は、ボイリングやヒービングは特に、山留め壁の近くで発生しやすいことから山留め壁の近傍に表層部から深層部まで連続する地盤改良層を厚く形成してボイリングやヒービングに備えたものである。 In the present invention, since boiling and heaving are particularly likely to occur near the retaining wall, a thick ground improvement layer is formed in the vicinity of the retaining wall from the surface layer to the deep layer to prepare for boiling and heaving. .
本発明は、山留め壁の内側地盤を掘り下げる掘削工に先行して、掘削予定地盤面より下方に硬質の地盤改良層を形成することにより、掘削に伴う掘削底盤のボイリングやヒービングを未然に防止することができるため、根切り工事などの掘削工事を安全にかつ効率的に行うことができる。 In the present invention, prior to excavation for digging the inner ground of the retaining wall, a hard ground improvement layer is formed below the planned ground surface to prevent boiling and heaving of the excavation bottom due to excavation. Therefore, excavation work such as root cutting work can be performed safely and efficiently.
また特に、ボーリング孔の孔壁から注入材が注入される孔壁周囲の地盤領域の上側に、袋体が膨張することにより形成された膨張パッカと袋体に充填された固化材の一部が膨張パッカ周囲の地盤中に浸透し、固化することにより形成された、浸透しにくい地盤パッカが形成されるため、注入外管の注入材吐出口からボーリング孔内に吐出された注入材は必要な領域にのみ注入することができるため、注入材の逸走を防止し、均一な地盤改良層を形成することができ、また注入材の無駄がなく経済施工が期待できる。 In particular, an expansion pack formed by the expansion of the bag body and a part of the solidified material filled in the bag body are formed above the ground area around the hole wall where the injection material is injected from the hole wall of the boring hole. Since a ground packer that is difficult to penetrate is formed by penetrating into the ground around the expansion packer and solidifying, the injection material discharged from the injection material discharge port of the injection outer tube into the borehole is necessary. Since injection can be performed only in the region, the injection material can be prevented from running away, a uniform ground improvement layer can be formed, and there is no waste of the injection material, and economic construction can be expected.
最初に、本発明で用いられる注入管装置について説明する。図1(a),(b)はその一例を示し、注入管装置1はボーリング孔A内に挿入される注入外管2と当該注入外管2内に挿入され、当該注入外管2と共にボーリング孔3内に挿入される注入内管4とから構成されている。
First, the injection tube apparatus used in the present invention will be described. FIGS. 1 (a) and 1 (b) show an example, and an
注入外管2は鋼管または硬質樹脂管などから形成され、当該注入外管2の下端部は閉塞されている。また、注入外管2の下端部より上方の所定位置にセメントミルク等の固化材を充填することにより膨張する袋体5が取り付けられている。
The
また、当該袋体5より下方に一個ないし複数の注入材吐出口2aが上下方向および周方向に所定間隔をおいて形成され、さらに当該各注入材吐出口2aの外側にゴムスリーブ等からなる逆止弁6が取り付けられている。
Further, one or a plurality of injection
逆止弁6は注入材吐出口2aからボーリング孔3に吐出された注入材が注入外管2内に逆流するのを阻止するための弁である。
The
袋体5は当該袋体5に注入された固化材の一部が通過可能な透水性のシート材から形成され、例えば織布、不織布、網体などから形成されている。また、袋体5は膨張時の外径がボーリング孔3の内径より大きくなるように形成され、具体的には、好ましくはボーリング孔Aの内径よりも1.2〜5.0程度の直径に膨張するように形成されているのがよい。
The
このように形成された袋体5は、ボーリング孔3内にあってセメントミルク等の固化材を充填して膨張させることにより膨張パッカとなる。図1(b)において、符号イは注入された固化材の流れを示す。
The
袋体5は、膨張パッカとしてボーリング孔3の内径より大きく膨張することで、当該膨張パッカ周囲の孔壁が圧密され、さらに固化材イの一部が袋体5を通って膨張パッカ周囲の地盤中に浸透して固化することで、膨張パッカ周囲の地盤領域に後述する注入材の浸透しにくい密な地盤内パッカ5aが形成される。
The
なお、袋体5にセメントミルク等の固化材イを充填するには、ボーリング孔3内に注入外管2を建てこんだ後、当該注入外管2に固化材充填管(図省略)を挿入し、地上から圧送ポンプを利用して行い、固化材充填管は繰り返し使用される。
In order to fill the
注入内管4は、注入外管2と同様に鋼管または硬質樹脂管などから形成され、当該注入内管4の下端部は注入外管2の下端部と同様に閉塞されている。
The injection
注入内管4には、注入外管2の袋体5の位置と同じ位置か、若しくは袋体5よりやや下方の位置にエアまたは流体を注入することにより膨張および収縮する膨張収縮パッカ7が取り付けられている。なお、図1(b)において符号ロは膨張収縮パッカ7に注入されるエアまたは流体を示す。
An expansion /
さらに、当該膨張収縮パッカ7より下方に一個ないし複数の注入材噴出口4aが上下方向および周方向に所定間隔をおいて形成されている。
Furthermore, one or a plurality of injection
膨張収縮パッカ7は、ゴムまたは合成樹脂などから袋状に形成され、注入外管2内にあって膨張することにより、当該膨張収縮パッカ7より下方の注入外管2と注入内管4との間に密封空間8を形成するようになっている。なお、膨張収縮パッカ7はエアまたは流体を抜くと収縮し、これにより注入内管4は注入外管2から容易に引き抜くことができるようになっている。
The expansion /
また、膨張収縮パッカ7の膨張および収縮は、注入内管4にエアまたは流体を注入するための注入管(図省略)を挿入し、当該注入管を介して地上から圧送ポンプを利用して行うようになっている。なお、エアまたは流体を注入するための注入管は繰り返し用いられる。
The expansion and contraction of the expansion /
各注入材噴出口4aは細孔に形成され、特に当該注入材噴出口4aの合計の開口面積が注入内管3の内法断面積より小さくなるように形成されている。このため、注入材注入時の注入内管4の管内圧力を一定圧力以上に保つことにより、注入外管2の注入材吐出口2aに対する抵抗圧が変化したり、ボーリング孔3の孔壁が崩落して注入材の吐出抵抗が変化したり、あるいは一部の注入材吐出口2aの前面が孔壁の崩落などで埋まっても、注入内管4の各注入材噴出口4aからは注入材圧送ポンプのポンプ圧と注入材噴出口4aの口径に対応した一定量の注入材が密封空間8を介してボーリング孔3内に吐出され、かつボーリング孔3内に吐出された注入材はボーリング孔3の孔壁から周囲の地盤中に一定圧で一定量注入される。
Each
なお、図1(b)において、符号ハは地上から注入された注入材が密封空間8とボーリング孔3を通ってボーリング孔3の孔壁から周囲地盤中に注入される注入材の流れを示す。
In FIG. 1 (b), symbol C indicates the flow of the injected material injected from the ground through the sealed
この場合特に、ボーリング孔3の孔壁から注入材が注入される孔壁周囲の地盤領域の上側に、袋体5が膨張することにより形成された膨張パッカと当該膨張パッカの周囲に形成された、浸透しにくい地盤パッカ5aが形成されているため、注入材吐出口2aから吐出された注入材は、後から掘削される地盤領域まで浸透することがないので、注入材は必要な領域にのみ必要量を注入することができる。
In this case, in particular, an expansion pack formed by expanding the
図2と図3は、注入管装置の他の例を示し、図2(a),(b)は注入内管4の膨張収縮パッカ7を注入内管4の軸方向に所定間隔おいて上下二段に取り付けることで、注入外管2と注入内管4との間に密封空間8が上下二段に形成されるようにすると共に、注入材噴出口4aを上下密封空間8にそれぞれ開口するように膨張収縮パッカ7を挟んで形成することによりダブルパッカ方式とした例を示したものである。
2 and 3 show other examples of the injection tube device. FIGS. 2 (a) and 2 (b) show the expansion and
また、図3は注入内管4の膨張収縮パッカ7を注入内管4の軸方向に所定間隔おいて上下三段に取り付けて密封空間8が上下三段に形成されるようにすると共に、注入材噴出口4aを各密封空間8にそれぞれ開口するように膨張収縮パッカ7を挟んで形成することによりトリプルパッカ方式とした例を示したものである。
3 shows that the expansion and
いずれの注入管装置も、地盤中に相当の深さにわたって注入材を注入する場合に適しており、注入外管2と注入内管4との間に密封空間8が複数段に形成されるようにすることで、ボーリング孔3内に吐出された注入材の注入圧が深さによって変わることがないので、注入地盤が深い場合でも一回の注入で注入圧を低下させることなく、均等な圧力で地盤中に注入することができる。
Any of the injection pipe devices is suitable for injecting the injection material into the ground over a considerable depth, and the sealed
次に、本発明の地盤強化方法の施工手順を図4〜図7に基いて説明する。 Next, the construction procedure of the ground strengthening method of the present invention will be described with reference to FIGS.
最初に、図4(a)に図示するように山留め壁10を施工する。山留め壁10は鋼矢板工法や地中連続壁工法などのような遮水性のある山留め工法によって施工する。
First, the retaining
次に、図4(b)および図6(a)に図示するように、山留め壁10の内側にボーリング孔3を鉛直に削孔する。ボーリング孔3は地上から掘り下げる掘削予定地盤面Aよりさらに下方の所定深さLまで削孔する。
Next, as shown in FIGS. 4B and 6A, the
なお、ボーリング孔3は敷地の広さ、地質性状に応じて所定間隔おきに複数削孔し、特に掘削予定地盤面Aより下方の深さLは敷地の広さ、地質性状などを参酌の上決定するものとする。
次に、図4(c)および図6(b)に図示するようにボーリング孔3内に注入管装置1の注入外管2を挿入する。
Next, the
次に、図6(c)に図示するように注入外管2の袋体5を当該袋体5内に地上からセメントミルク等の固化材を注入して膨張させる。袋体5は最終的にボーリング孔3の内径よりも1.2〜5.0程度の直径に膨張して膨張パッカとなる。そして、当該膨張パッカによって周囲の孔壁が圧密され、さらに固化材の一部が袋体5を通って膨張パッカ周囲の地盤中に浸透して固化することで、膨張パッカ周囲の地盤領域に注入材の浸透しにくい密な地盤内パッカ5aが形成される。
Next, as shown in FIG. 6C, the
次に、図4(d)と図7(a)に図示するように、注入外管2内に注入内管4を挿入する。そして、図7(b)に図示するように注入内管3の膨張収縮パッカ7を当該膨張収縮パッカ7内に地上からエアまたは流体を注入して膨張させることにより注入外管2の内壁に強く密着させる。こうすることで、注入外管2と注入内管4との間に密封空間8が形成される。なお、図4(c)においてボーリング孔は省略されている。
Next, as shown in FIGS. 4D and 7A, the
次に、図5(a)と図7(c)に図示するように、地上から注入内管4に注入材を高圧で供給する。注入内管4に供給された注入材は、注入内管4の吐出口4aを通って密封空間8内に吐出され、さらに注入外管2の吐出口2aを通ってボーリング孔3内に吐出される。
Next, as shown in FIGS. 5A and 7C, the injection material is supplied from the ground to the injection
そして、ボーリング孔3の孔壁からボーリング孔3周囲の地盤中に注入されてボーリング孔3周囲の地盤中に一定範囲にわたって硬質の地盤改良層9が形成される。
And it inject | pours in the ground around the
この場合、掘削予定地盤面Aより下方の地盤中に相当な深さLに渡って硬質の地盤改良層9を形成するときは、図2,図3に図示するようなダブルパッカ方式またはトリプルパッカ方式の注入管装置を用いることにより、一回の作業で深い(厚い)地盤改良層も容易に形成することができる。
In this case, when the hard
こうして、図5(b)に図示するように掘削予定地盤面Aより下方の地盤中に必要な地盤改良層9が形成されたら、図5(c)に図示するように地上から掘削を開始し、掘削予定地盤面Aまで掘り下げる。その際、掘削予定地盤Aより下方の地盤中に上記した方法によって予め地盤改良層9が形成されているため、掘削の途中で掘削底盤面にボイリングやヒービングが発生するおそれがなく、根切り工事をきわめて安全に行うことができる。
Thus, when the necessary
なお、地上からある程度の深さまで掘り下げて後、本発明の一連の作業を行うようにすれば、ボーリングおよび注入材の注入が容易になる。 If the series of operations of the present invention is performed after digging to a certain depth from the ground, the boring and the injection of the injection material are facilitated.
図8(a)〜(d)は、掘削予定地盤面Aより下方に所定深さLにわたって地盤改良層9を形成した例を示し、(a)は掘削予定地盤面Aより下方の表層部に地盤改良層9を全体に均等な厚さに形成した例を示し、(b)は掘削予定地盤面Aより下方の特に深層部に地盤改良層9を全体に均等な厚さに形成した例を示し、いずれも透水性の小さい地盤に適し、また特に(b)は地盤改良層9より上側の掘削予定地盤面までの層を地盤改良層9を上から押える荷重体として利用することにより掘削に伴うボイリングやヒービングを阻止することができるため、比較的透水性の大きい地盤にも適している。
FIGS. 8A to 8D show an example in which the
図8(c),(d)は、特にボイリングやひーびんぐが発生しやすい山留め壁1近くの地盤に対して地盤改良を行い、特に山留め壁10の近くで厚く、中央が薄い地盤改良層9を形成した例をしたものであり、いずれの例も、透水性の高い地盤の地盤改良を経済的に行うことができる。
8 (c) and 8 (d) show the ground improvement for the ground near the retaining
本発明は、地盤の掘削に伴うボイリングやヒービングを未然に防止することにより根切り工事などの掘削工事を安全に行うことができる。 The present invention can safely perform excavation work such as root cutting work by preventing boiling and heaving associated with excavation of the ground.
1 注入管装置
2 注入外管
3 ボーリング孔
4 注入内管
5 袋体
6 逆止弁
7 膨張収縮パッカ
8 密封空間
9 地盤改良層
DESCRIPTION OF
Claims (6)
The ground reinforcement construction method for excavation bottoms according to any one of claims 1 to 5, wherein the injection material is continuously injected from the surface layer portion to the deep layer portion of the excavation bottom in the vicinity of the retaining wall.
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