障害物を横切るまたは交差する地中連続壁の施設の方法について説明する。本方法は、障害物の両側に複数の地中連続壁用の孔を掘り、この孔の少なくとも1つから土壌除去用の地中連続壁用の装置を挿入して横方向に動かし、障害物の下方に地中連続壁用の孔を形成することを特徴とする。以降、地中連続壁を施設するためにまず掘削される孔を地中連続壁用下孔と記し、障害物の側方に設けた下孔を側方地中連続壁用下孔、障害物の下方に設けた孔を下方地中連続壁用下孔と記す。
本方法の基本的な考え方は、施設しようとする地中連続壁の近くに存在する障害物を費用のかかる方法で取り除いた後で、地中連続壁の施設後に再び元に戻すという手間をかけるのではなく、施設中に障害物を地中連続壁と一体化するというものである。これにより、費用と時間が従来の方法と比べて節約される。
本方法によれば、地中連続壁の施設において、土壌物質は地中に存在する障害物の周囲から排除される。このために、少なくとも1つの地中連続壁下孔が前記障害物の両側に形成される。また、土壌物質は障害物の下からも排除され、そこに下方地中連続壁下孔が形成される。この下方地中連続壁下孔は、特に、側方地中連続壁下孔とつながっている。本方法によれば、2つの側方地中連続壁下孔と下方地中連続壁下孔の中に硬化性の懸濁液を注入することで、障害物を囲って、障害物に貫かれたような状態の地中連続壁が施設される。
本方法によれば、下側地中連続壁下孔内の土壌物質は、特には、土壌除去地中連続壁装置を、2つの側方地中連続壁下孔のうちの少なくとも1つから始めて、横方向に動かし、その結果、障害物の下の土壌領域内にこの装置が移動することでほぐされる。
障害物の下の領域の土壌は、基本的には、単一の側方地中連続壁下孔から作業を開始して除去できる。この場合、地中連続壁装置は、2つの側方地中連続壁下孔のうちの1つに導入され、そこから障害物の下まで土壌を除去しながら横方向に移動できる。この移動は、地中連続壁装置が2つ目の側部地中連続壁下孔に到達するまで、あるいは、2つ目の側部地中連続壁下孔が掘られた後崩れた領域に到達するまで行われる。ただし、地中連続壁装置は、障害物の下で両方の側方地中連続壁下孔から旋回して横に移動されると好ましい。この場合、下部地中連続壁下孔は、両方の側方地中連続壁下孔から掘削が始められる。2つの側方地中連続壁下孔の一方から始めると、最初に障害物の下の第1の部分領域で土壌物質がほぐされる。特に、後続の工程でもう一方の側方地中連続壁下孔からの移動を開始すると、土壌物質は、障害物の下の第2の部分領域でほぐされて、掘削溝を完成するために第1の部分領域内に押し出される。本実施形態において、地中連続壁装置の横方向の旋回軌跡は特に小さいため、この装置は、それに対応した単純で小型の構造を持つことができる。基本的には、2つの地中連続壁装置が両方の側方地中連続壁下孔から同時に旋回し始めることもできる。
本方法によれば、下方地中連続壁下孔と、少なくとも1つ、あるいは両方の側方地中連続壁下孔と、が同一の地中連続壁装置を用いて形成されると特に有利である。側方地中連続壁下孔の掘削後直ちに下方地中連続壁下孔を形成して、土壌物質が障害物の下でほぐされることが有効である。すなわち、地中連続壁装置は、側方地中連続壁下孔の形成後、地中に残って旋回して横方向に移動することになる。ただし、別の地中連続壁装置を使用して、側方および下方の地中連続壁下孔を形成することもできる。
地中連続壁装置は、たとえば、障害物の下で旋回するための制御フラップを有する地中連続壁グラブ(trench wall grab)で構成できる。ただし、地中連続壁装置は、剛性直線案内装置に好ましく配設された地中連続壁カッターであると好ましい。このような地中連続壁カッターは、概して少なくとも1つ、好ましくは2つの底面掘削ホイールを持ち、この2つの底面掘削ホイールは、特に、それぞれが同軸上に設けられた2つの別の掘削ホイールを備える掘削ホイール対として構成できる。剛性直線案内装置の用語は、地中連続壁装置の軸に沿った前進と後退を可能にする一方で、横方向の変位に対して剛性を持つように構成される案内装置を意味する。このような剛性直線案内装置には、たとえば、直線案内のために少なくとも1つのガイドスリーブにガイドされた固定長のリンケージが設けられる。この剛性直線案内装置は、入れ子状に伸縮可能なリンケージも持つことができ、そのリンク機構の底面に地中連続壁装置が設けられる。
障害物の下方の領域で極めて簡単に横方向旋回を行うため、地中連続壁カッターは、特に、下方地中連続壁下孔を形成する場合に、形成される地中連続壁に沿って直線案内装置と共に移動機構によって移動される。本実施形態によれば、直線案内装置は、地中連続壁装置の旋回のために横方向に移動される。この横方向の移動は、剛性直線案内装置から地中連続壁カッターに伝達される。このように、地中連続壁装置の旋回は、直線案内装置の移動によって達成される。対応する移動装置は、地中連続壁下孔の外側に好ましく配置される構成でも、建設用トラック(construction truck)を有する構成でもよく、その一方または両方の構成を備えていてもよい。特に、地中連続壁装置に旋回装置が設けられている必要はないので、建設用トラックは極めて簡単な構成を実現できる。
大きな障害物が存在する場合であっても、封止性の高い地中連続壁を施設できるようにするため、本発明によれば、地中連続壁カッターは、下方地中連続壁下孔を形成するために傾斜した角度で障害物の下に送り込むことができる。この傾斜角度は、特に、2つの側方地中連続壁下孔のうちの少なくとも一方の掘り下げ方向と垂直方向の少なくともいずれかに対して傾斜した角度である。また、傾斜角を付けて送り込むことによって、角度のついた形状の障害物も地中連続壁に組み込める。
傾斜角を付けての送り込みでは、特に、直線案内装置を傾斜させることができるため、旋回装置は、たとえば、直線案内装置が配置される建設用トラックの上に配設されてもよい。直線案内装置を傾斜させる代わり、あるいは傾斜させることに加え、地中連続壁カッターが、軸方向と横方向に同時に移動する構成、すなわち、上昇下降動作を行いながら横方向に移動、旋回するように構成できる。
本方法によれば、障害物をほぼ完全に地中連続壁と結合して一体化するために、好ましくは、障害物の上方に上方地中連続壁下孔を形成する。この形成では、他の地中連続壁下孔の形成に使用したものと同じ地中連続壁装置が適宜利用される。上方地中連続壁下孔は、特に、障害物が地表まで延びていない場合、または地中から突き出ている場合に設けることができる。
障害物を損傷しないようにするため、少なくとも1つの地中連続壁下孔が障害物から距離をとって形成されてよい。その結果形成される地中連続壁下孔と障害物の間の領域は、後の作業工程で除去されるか固定される。あるいは、除去および固定されてもよい。
地中連続壁の形成中に削られた土壌物質を地中連続壁下孔内で結合剤と混合し、固化可能な懸濁液を形成すると、特に経済的な方法となる。この好ましい実施形態によれば、硬化性懸濁液は、掘削溝の外で生成されるのではなく、掘削溝内、いわゆる現場で直接生成される。このため、結合剤は、地中連続壁装置の近傍の地中に適切に注入されることが好ましく、その場所で、地中連続壁装置によって吐出された土壌物質と混合されて、硬化懸濁液が形成される。
また、2つの側方地中連続壁下孔を最初に形成し、その後で上方地中連続壁下孔を形成すると非常に有利である。これにより、地中連続壁下孔を掘り抜く時に地中連続壁カッターをほとんど移動させないですむ。
特に、進歩的な地中連続壁を進歩的な方法で施設できるため、ここで説明した利点を達成できる。本発明に係る地中連続壁は、貫通する障害物の周囲に施設されるものであることを特徴とする。
本方法に係る地中連続壁の場合、地中連続壁の施設中に地中に障害物を残しておくことができ、地中連続壁の施設前にこの障害物を除去して施設後に再び元に戻す必要はない。
次に、本発明の好ましい実施形態について、図1と図2を参照しながら更に詳しく説明する。図1および図2は、それぞれ、本発明に係る地中連続壁カッターを用いた工法の異なる作業工程にある地中連続壁カッターを示した側面図である。
図1および図2は、改良された方法を用いて改良された地中連続壁を施設するIからVの作業工程のうちの異なる作業工程をそれぞれ示す。いずれの図も、形成される地中連続壁下孔に沿った地中連続壁装置の側面図である。地中連続壁の形成に使用される地中連続壁装置は、地中連続壁カッター10として構成される。地中連続壁カッター10はフレーム13を備え、フレーム13の底面には、2つの掘削ホイール20,20’が回転駆動可能に装着される。土壌物質を取り除くため、掘削ホイール20,20’の外周面には、切歯保持具23と共に切歯24が設けられる。掘削ホイール20,20’はホイール対として構成され、それぞれが、図の紙面に交差する方向に同軸に配置され、互いに連続する2つの独立した掘削ホイールを備える。
地中連続壁カッター10を下降および上昇させるため、掘削連結部30の下側端部にフレーム13の後部が配置される。本実施形態において、掘削連結部30は剛体軸として形成され、この剛体軸は、掘削溝の外部で、模式的に図示したガイドスリーブ32(たとえば、図1の作業工程IIIを参照)内で軸方向に移動可能にガイドされる。この構成が剛体直線案内装置を形成し、掘削連結部30と地中連続壁カッター10が連結部の軸方向にのみ移動できるように規制することで、カッター10を軸方向に案内する。本実施形態において、軸方向は鉛直方向と一致するため、水平方向の移動は横方向の移動を意味する。ただし、地中連続壁装置は、鉛直方向に対して傾斜した状態で直線案内装置にガイドされてもよい。また、極めて深い掘削深さに到達できるように、掘削連結部30は、入れ子状に伸縮可能な構成を持つこともできる。
地中連続壁カッター10のフレーム13の断面全体は、2つの掘削ホイール20,20’の掘削断面よりも小さい。底面に配置された掘削ホイール20,20’を起点として、フレーム13は、最上部に配置された掘削連結部30に向かって細くなり、掘削ホイール20,20’の回転軸とほぼ垂直な空間方向のテーパ形状を持つ。基本的には、他の方向にもこのようなテーパを形成できる。
前記2つの掘削ホイール20,20’の間には、液体供給装置40が設けられ、この液体供給装置40によって、液状の結合剤を掘削溝内に注入でき、現場で、すなわち溝内で懸濁液を生成することができる。掘削ホイール20,20’によって除去された土壌物質は、掘削溝から吸い出されてもよく、土壌物質が吸い出された後には、掘削溝の外で生成される固化性の懸濁液または固化しない補助懸濁液が充填される。
図面に示した改良された方法によって、本例で障害物1を構成するパイプが存在する地中3の領域に、地中連続壁を施設し、施設した壁から障害物1を突出させる。本方法の第1作業工程Iにおいて、フレーム13に設けられた駆動装置によって2つの掘削ホイール20,20’が回転し、地中連続壁カッター10が図中左側に位置する第1側方地中連続壁下孔51を掘り下げる。第1側方地中連続壁下孔51は、垂直方向を向いており、障害物を切らないようにしながら障害物を越えて進む。
目的とする第1側方地中連続壁下孔51の第1深度に達したら、作業工程IIにおいて、地中連続壁カッター10と、依然として回転している掘削ホイール20,20’とは、直線案内装置の横方向移動の結果、横に移動または旋回して障害物1の下の土壌領域に入る。この横方向の移動は、特に、地表のガイドスリーブ32の動きによって達成される。掘削ホイール20’の動作によって、図において地中連続壁カッター10右側の土壌物質は、障害物1の下の第1の部分領域71内から除去される。第1の部分領域71を大きくするため、移動または旋回した地中連続壁カッター10は、任意の回数、更に追加の移動または旋回を行ってもよく、また、地中3内で軸方向に上下移動できる。第1の部分領域71の形成後、地中連続壁カッター10は、第1側方地中連続壁下孔51内に戻り、地中3から引き上げられる。
次に、直線案内装置の横方向の移動によって、地中連続壁カッター10は地中3の外で横方向に移動し、次に、作業工程IIIにおいて、障害物1に沿って縦および横に延びる第2側方地中連続壁下孔52を更に形成しながら下降する。第2側方地中連続壁下孔52もまた障害物1を直接またいで、図では障害物1の右側に延びる。
続く作業工程IVにおいて、地中連続壁カッター10は、直線案内装置の移動によって左に移動または旋回する。作業工程IIと同様に、地中連続壁カッター10は、上昇と下降の両方またはそのいずれかを任意の回数繰り返す。その結果、土壌物質は障害物1の下の第2の部分領域72から削り取られる。第2の部分領域72は、隣接する第1の部分領域71内に繋がる開口が形成されるまで広げられる。この方法で、障害物1の下方に下方地中連続壁下孔60が形成され、前記障害物1の下で2つの側方地中連続壁下孔71,72と繋がる。特に、極めて密接した地中連続壁については、前記開口が形成されて2つの部分領域71,72が重なった後も、地中連続壁カッター10を更に横方向に動かすと有利である。
作業工程IVに続き、地中連続壁カッター10を再び上昇させて横に動かし、障害物1の上方に配置する。作業工程Vにおいて、地中連続壁カッター10は、上方地中連続壁下孔56を形成しながらカッターホイール20,20’が障害物を切り抜く直ぐ手前まで垂直に降ろされる。障害物1が地表まで延びている場合、この工程は省略される。上方地中連続壁下孔56を形成するため、地中連続壁カッター10を横方向に動かしながら複数回下降させてもよい。
図2から判るように、フレーム13の下方に広がったテーパ構造の結果として、2つの部分領域71,72を掘削でき、それにより障害物1の直近に下方地中連続壁下孔60を掘削できる。より急峻なテーパにすると、地中連続壁カッター10は障害物1の下でより大きく横方向に移動できる。ただし、障害物1の下に残っている土壌物質は、すべて追加の処理工程で除去して封止するか、あるいは除去または封止のいずれかの方法で処理する。
図1に示すように、地中連続壁カッター10の掘削断面と、各地中連続壁下孔51,56,52を形成する間の地中連続壁カッター10の横方向移動量とは、各地中連続壁下孔51,56,52の掘り下げ時に、それぞれ隣接する各孔51,56,52を掘削できるように選択される。すなわち、重なり合った掘削断面で作業が行われるように選択される。したがって、横方向の接続が確実になり、それゆえにシール性の高い緊密な地中連続壁を障害物1の上部にも構築できる。
下方地中連続壁下孔60を極めて迅速に作製できるようにするため、側方地中連続壁下孔51と52の少なくとも一方の完成後に続けて障害物1の高さまで地中連続壁カッター10を持ち上げ、そこでフレーム13と共に障害物1に沿って下方に案内する、すなわち、障害物1の外形輪郭をなぞりながら横方向と軸方向に地中連続壁カッター10を同時に動かすと有利である。形成した部分領域71と72の少なくとも一方が所望の幅に達したら、地中連続壁カッター10は、必要な最終深さまで軸方向に更に下降できる。
図示した実施形態では、地中連続壁カッター10の下降中と上昇中の少なくとも一方において、硬化性の液体が液体供給装置40によって供給されるため、地中連続壁下孔51,52,56,60の形成時にほぐされた土壌物質は、掘削ホイール20,20’の動作によって地中連続壁下孔51,52,56,60内で直接前述の液体と混合されて硬化性懸濁液となり、硬化して完成物となる地中連続壁を構成する。
図示した作業工程IからVは、基本的には任意の順序で実行できる。したがって、たとえば、2つの側方地中連続壁下孔51,52と上方地中連続壁下孔56とを先に形成し、その後で2つの部分領域71,72を掘削して下部地中連続壁下孔60を形成することもできる。より詳しく説明すると、掘削ホイール20,20’によって除去された土壌物質を掘削溝から外に運搬する場合は、2つの部分領域71,72の作製前に上方地中連続壁下孔56を掘り下げると有利である。これは、上方地中連続壁下孔56の作製中にほぐされた土壌物質が局部領域71,72の底に落ちる可能性があり、そこから汲み上げて除去しなければならなくなると費用がかさむためである。
1 障害物、3 地中、10 地中連続壁カッター、13 フレーム、20,20’ 掘削ホイール、30 掘削連結部、32 ガイドスリーブ、51 第1の側方地中連続壁下孔、52 第2の側方地中連続壁下孔、56 上方地中連続壁下孔、60 下方地中連続壁下孔、71 第1の部分領域、72 第2の部分領域。