JP4074313B2

JP4074313B2 - 通水用鋼矢板、および通水土留壁の構造、およびその施工方法。

Info

Publication number: JP4074313B2
Application number: JP2005292701A
Authority: JP
Inventors: 田中卓也
Original assignee: Tokyu Construction Co Ltd
Current assignee: Tokyu Construction Co Ltd
Priority date: 2005-10-05
Filing date: 2005-10-05
Publication date: 2008-04-09
Anticipated expiration: 2025-10-05
Also published as: JP2007100416A

Description

本発明は、通水用鋼矢板、および通水土留壁の構造、およびその施工方法に関するものである。

従来より、ＳＭＷ壁等の遮水性土留壁に通水機能を付加する方法においては、以下の方法等が挙げられる。
＜１＞未固化のソイルセメントに注水チューブを挿入し、同チューブを拡張し、ソイルセメントを押し出すことで通水空間を確保する方法。
＜２＞未固化のソイルセメントにフィルター材を装着した２つ割構造のスクリーンを挿入し、拡張ジャッキでスクリーンを地山に押し付け通水空間を確保する方法。
＜３＞ソイルセメント壁硬化後、ソイルセメントを削孔し、通水空間を確保する方法。
＜４＞未固化のソイルセメントにピストン（円管の先に鋼製のカバーを取り付けた部材）を配置した通水装置付特殊芯材を建て込み、ソイルセメント硬化後にピストンを背面地山に挿入しピストン先端の鋼製カバーを電食にて溶解し通水機能を発揮する方法。

しかし、前記した従来の通水機能の付加方法にあっては、以下のような問題点がある。
＜１＞通水部のソイルセメントを完全に除去することは困難であり、またソイルセメントの押し出し状況によっては十分なフィルター材の投入空間を確保できないこともあることから、通水機能の低下が問題となるおそれがある。さらに、土留壁構築に長時間を要する大規模開削工事では、土留壁構築時の地下水流動保全を目的に別途対策を講じる必要がある。
＜２＞通水部のソイルセメントを完全に除去することは困難であり、通水機能の低下が問題となる恐れがある。また芯材は特殊な形状であることから、ソイルセメントの造成深度および造成状況によっては芯材が建て込み困難となる恐れがある。
＜３＞ソイルセメントはＳＭＷ壁の背面地山に入り込んでいる場合が多く、削孔でこれを全部取り除くことは困難であるため、ＳＭＷ壁背面の用地部分の掘削が必要となる。また、ソイルセメントの削孔に当たっては全周回転開削機等の建設重機が別途必要となり、工期及び工費の面で負担が大きくなる。更に、土留壁構築に長期間を要する大規模開削工事では、土留壁構築時の地下水流動保全を目的に別途対策を講じる必要がある。
＜４＞通水能力は、ピストンの挿入状況に依存するため信頼性が低い。また、ピストンの背面地山の間にある硬化したソイルセメントは除去できないため、通水機能の低下が問題となる恐れがある。さらに、土留壁構築に長期間を要する大規模開削工事では、土留壁の構築時の地下水流動保全を目的に別途対策を講じる必要がある。

上記のような課題を解決するために請求項１記載の発明は、鋼矢板と、その長手方向に沿って配置した内側通水筒とによって構成し、内側通水筒は底部を閉塞した筒体であって、その上部には内筒開口部を開口し、その下部には、通水用鋼矢板を貫通した矢板開口部を開口し、内筒開口部と矢板開口部との間には弁を配置する弁座を設けてなる通水用鋼矢板の構造を特徴とするものである。

また、請求項２記載の発明は、鋼矢板と、その長手方向に沿って配置した内側通水筒と、外側通水筒とによって構成し、内側通水筒は底部を閉塞した筒体であって、その上部には内筒開口部を開口し、その下部には、通水用鋼矢板を貫通した矢板開口部を開口し、内筒開口部と矢板開口部との間には弁を配置する弁座を設け、外側通水筒は底部を通水用鋼矢板に向けて開口した筒体であって、その上部には外筒開口部を開口してなる、通水用鋼矢板の構造を特徴とするものである。

また、請求項３記載の発明は、止水性の土留壁の一部に掘削した通水縦孔と、その通水縦孔の内部に挿入した請求項１、または２に記載した通水用鋼矢板とにより構成した、通水土留壁の構造を特徴とするものである。

また、請求項４記載の発明は、開削予定の範囲の両側に土留壁を構築し、土留壁の一部には、通水縦孔を削孔し、この通水縦孔の内部には請求項１記載の通水用鋼矢板を設置し、
開削前には、上流側の地下水を、上流側の通水用鋼矢板の内側通水筒に開口した内筒開口部から導入して、矢板開口部を通過させて開削予定部地中に流出させ、その地下水を、下流側の通水用鋼矢板の矢板開口部から導入して、内筒開口部を通過させて下流側へ流出させ、
開削中には、上流側、下流側の通水用鋼矢板において、内側通水筒内の弁座に栓を設置して閉塞し、上流側の地下水を、上流側の通水用鋼矢板において、内側通水筒の内部に配置したポンプによって吸引し、ポンプによって吸引した地下水を、下流側の通水用鋼矢板において、内側通水筒の内部へ流入させ、内側通水筒の内筒開口部を通過させて下流側へ流出させ、
開削完了後には、掘削底、あるいは開削部に設ける地下構築物の一部に埋設水路を設置し、この埋設水路と、両側の通水用鋼矢板の矢板開口部の間、あるいは通水用鋼矢板に新たに開口した矢板開口部の間を連結し、上流側、下流側の通水用鋼矢板の内側通水筒内の弁座の栓を除去して開放し、上流側の地下水を、上流側の通水用鋼矢板の矢板開口部、あるいは新たに開口した矢板開口部から埋設水路へ導入し、その地下水を、下流側の通水用鋼矢板の矢板開口部から内側通水筒の内部に流入させ、内筒開口部を通過させて下流側へ流出させて行う、
通水土留壁の施工方法を特徴とするものである。

また、請求項５記載の発明は、開削予定の範囲の両側に土留壁を構築し、土留壁の一部には、通水縦孔を削孔し、この通水縦孔の内部には請求項２記載の通水用鋼矢板を設置し、通水用鋼矢板の周囲には通水材を充填し、
開削前には、上流側の地下水を、上流側の通水用鋼矢板において、内側通水筒に開口した内筒開口部から導入して、矢板開口部を通過させて開削部地中に流出させ、開削部地中に流出させた地下水を、下流側の通水用鋼矢板において、矢板開口部から導入して、内筒開口部を通過させて下流側へ流出させ、
開削中には、上流側、下流側の通水用鋼矢板において、内側通水筒内の弁座に栓を設置して閉塞し、上流側の地下水を、上流側の通水用鋼矢板において、外側通水筒の内部に配置したポンプによって吸引し、その地下水を、下流側の通水用鋼矢板の外側通水筒の内部へ流入させ、外筒開口部を通過させて下流側へ流出させ、
開削完了後には、上流側、下流側の通水用鋼矢板において、内側通水筒内の弁座に栓を設置したままで閉塞し、掘削底、あるいは開削部に設ける地下構築物の一部に埋設水路を設置し、この埋設水路と、両側の外側通水筒の底部とを連結し、上流側の地下水を、上流側の通水用鋼矢板の外側通水筒の外筒開口部を通して埋設水路へ導入し、その地下水を、下流側の通水用鋼矢板の外側通水筒内部へ流入させ、外筒開口部を通過させて下流側へ流出させて行う、ものである。

上記した各請求項記載の通水用鋼矢板、および通水土留壁の構造、およびその施工方法は、次のような効果を得ることができる。
＜１＞土留壁を構築しても、その構築によって地下水の流れを遮断することがなく、かつ高い通水能力を確保することができる。
＜２＞止水栓による止水は、確実かつ簡便に通水機能を停止することができる。
＜３＞土留壁構築過程でソイルセメント等の固化材を井戸周辺に注入しないため目詰まりなど起因した通水能力の低下に対して信頼性が高い。
＜４＞土留壁構築時から内部開削・躯体構築時の全施工過程において通水能力を確保することができる。
＜５＞請求項２記載の発明では、内側と外側の各通水筒にポンプを設置して、土留壁により仕切られた前面地盤と背面地盤に異なる水圧を付加することができる。

以下図面を参照しながら本発明の通水用鋼矢板および通水土留壁の構造と施工方法の実施例を説明するが、技術展開の便宜上、まず請求項２記載の発明を説明し、後に請求項１記載の発明を説明する。

＜１＞通水土留壁の構成。（図２）
地下構造物を構築するために、地盤を掘削する必要がある。
しかし地盤を掘削すれば周囲の壁面が崩壊してしまう。
そのために、開削する範囲の外側に、事前に地下に構築しておく連続した壁体が土留壁１である。
この土留壁１は水を通さない非通水性の機能を備えていて、開削側へは水を通さないことが要求される。
この非通水性の土留壁１は、地中に柱状の止水柱を連続して形成する構造、シートパイルや鋼管矢板を連続して打設した土留壁１、あるいはＳＭＷ工法などの名称で知られる公知の各種の工法に本発明の構成、方法を適用することもできる。
本発明の通水土留壁の構造は、非通水部である土留壁１の一部に、通水縦孔２を削孔して通水部を設けて構成するものである。
以下ではＳＭＷ工法などの名称で知られている、いわゆる柱列工法によって構成した土留壁１を例として、通水部の構造について説明する。
土留壁の一部に設ける通水部は、以下に説明するとおり、通水縦孔２の内部に通水用鋼矢板３を挿入して構成する。

＜２＞削孔。
いずれの工法によっても一連の土留壁１は複数のユニットごとに構築してゆくから、そのユニットとユニットの間に、本発明の構造を形成するための通水縦孔２を削孔する。
したがって、この通水縦孔２は土留壁１の線上に、土留壁１の一部として構築されることになる。
通水縦孔２の削孔は、リバースサーキュレーション、オーガー削孔など、公知の方法を採用できる。

＜３＞通水用鋼矢板の構造。（図１）
通水用鋼矢板３は、一般の鋼矢板と、その長手方向にそって、その内側に配置した二本の筒によって構成する。
本発明の鋼矢板も一般の鋼矢板と同様にその両端に止水構造の継手を備えている。
以下に「内側」とは断面が「Ｕ」字状の鋼矢板において、「Ｕ」字の底の部分、あるいは底の方向を言い、「外側」とはその反対をいう。
鋼矢板に配置した二本の筒は、Ｕ字状の鋼矢板の底に近い側の内側通水筒３１と、底から離れた側の外側通水筒３２である。

＜３−１＞内側通水筒。
内側通水筒３１は、底部を閉塞した筒体である。
内側通水筒３１は、通水用鋼矢板３の内側面に、鋼矢板の長手方向と平行に設置し、その一部、あるいは全部を直方体で構成する。
一部または全部を直方体で構成するのは、鋼矢板の内面への取り付けを容易にするためである。
内側通水筒３１の上部には内筒開口部３１ａを開口する。
内側通水筒３１の下部で、通水用鋼矢板３が接する位置には、通水用鋼矢板３と貫通する矢板開口部３ａを開口する。
内筒開口部３１ａと矢板開口部３ａとの間の位置には弁座３１ｄを設ける。
弁座３１ｄとしては、例えば内側通水筒３１の内部にゴム製のリングを配置して、内側通水筒３１の内径を一部で小さくしておく。
そして、その小径部を弁座３１ｄとして機能させ、その弁座３１ｄに球体や円錐台状の栓３１ｃを嵌合させるような構成を採用することができる。

＜３−２＞外側通水筒。
外側通水筒３２は、通水用鋼矢板３の外側に、鋼矢板の長手方向と平行に設置した中空の筒体である。
外側通水筒３２の一部には外筒開口部３２ａを開口する。
内側通水筒３１と外側通水筒３２の下部には、下部通水路３３を位置させる。
この下部通水路３３の内側は、通水用鋼矢板３の内側面に固定する。
下部通水路３３の上部は、外側通水筒３２と連通しており、かつ内側通水筒３１とは連通していない。

＜４＞通水用鋼矢板３の挿入。
上記のように、その内側に２本の通水筒を抱かせた状態の通水用鋼矢板３を、
通水縦孔２内に挿入する。
通水縦孔２は、削孔中に壁が崩壊しないよう、その内部にベントナイトのような比重の大きい安定液が充填してある。
このような溶液は通水縦孔２の壁面に止水性を与えているから、本発明の目的とするように通水縦孔２に上流側から地下水を集め、あるいは通水縦孔２から下流側へ地下水を放出するためには不適当な場合があるため極力除去する必要がある。
地盤がよく崩壊の可能性の少ない場合には、通常のパイプを洗浄管として通水縦孔２内に挿入し、通水縦孔２の底部から清水を供給することによってベントナイトなどを通水縦孔２の上部から排出して通水縦孔２の壁面の通水性を回復させておく。

＜５＞通水材の充填。
内側通水筒３１および外側通水筒３２と通水縦孔２との間には空隙がある。
その空隙に通水材２５を充填する。
この通水材２５は通常の骨材を利用できる。
通水材２５の充填によって、地下水は通水縦孔２の内部に流れ込むこと、あるいは通水縦孔２から流れ出すことが可能となる。

＜６＞開削前の通水状態。（図３）
以上にように開削予定の範囲の両側に土留壁１を構築する。
その土留壁１の一部に通水縦孔２を構築することによって、通水性を維持する通水縦孔２と、非通水性の土留壁１とは一体となる。
地下水は土留壁１の位置ではその流れを遮断される。
しかし以下に説明するように、通水縦孔２を設置した位置でのみ上流から下流への流下を維持することができる。
すなわち上流からの地下水は上流側の通水縦孔２の通水材２５を通過して内筒開口部３１ａから内側通水筒３１内に流入し、矢板開口部３ａから下流側へ排出される。
こうして通水縦孔２に流入した地下水は開削予定範囲の地中を流れて、開削予定範囲の下流側の通水縦孔２に到着する。
下流側の通水縦孔２では矢板開口部３ａから内側通水筒３１内へ流入し、内筒開口部３１ａから排出されて通水縦孔２の下流側の地中内へ流出する。

＜７＞開削工事中。（図４）
両側の土留壁の間の地盤を掘削する前に、掘削にともない上流側および下流側の地下水が内側通水筒３１を介して掘削内部に流入することを阻止する。
そのために、内側通水筒３１の内部の弁座に栓３１ｃをして、通水を阻止する。
そして、上流側の外側通水筒３２内にポンプを設置し、ポンプ６によって外側通水筒３２内の集まった地下水を汲みあげる。
そして開削部の反対側へ設けた通水縦孔２の外側通水筒３２へ、パイプ６１を介して通水する。
このパイプ６１は開削部を越えて地下水を横断させることになる。
受水した下流側の外側通水筒３２内の水は、外側通水筒３２の外筒開口部３２ａを通って下流側の地中に流れ込む。
こうして開削工事中にも、地下水の流れを遮断することがない。

＜８＞掘削の完了時。（図５）
開削が掘削予定の底部に至ったら、地下構築物８の構築にあわせて、すなわち帯水層と地下構築物８の位置関係を考慮して、地下水位以深の最適な深度に埋設水路７を設ける。
この埋設水路７は、掘削底面に溝を掘り、その溝内に管路を埋設するなどして構築することができる。
この水路７の両端は、通水用鋼矢板３を貫通させて、下部通水路３３に接続する。これらの接続は、開削内から容易に行うことができる。
この状態でポンプ６によるくみ上げを停止すれば、外側通水筒３２内に溜まった地下水は、上流側の下部通水路３３を通り、埋設水路７を通し下流側の下部通水路３３にいたる。
こうして開削場所を越えた場所において、上流側から下流側へ地中をとおして通水することができる。

＜９＞地下構築物の構築。（図５）
掘削が予定深さまで完了したら、その後に地下構築物８の構築を行う。
その場合に、掘削内部に埋設水路７が配置してあるから、構築物８の下面の埋設水路７はそのまま地下水の流路として永久的に利用できる。
なお、地下水の水位の関係から、埋設水路７は地下構築物８の構築と平行して、構築物８の上部に配管して、あるいは地下構築物８の躯体の内部に配管して設置することも可能である。

＜１０＞通水材２５の洗浄。
長年の使用によって、通水材２５の通水能力が低下する場合も考えられる。
その場合には、内側通水筒３１、外側通水筒３２の内部は開放状態として維持してあるから、その開放部からジェットノズルを挿入して通水材２５の洗浄を行うなど、各種のメンテナンスを行うことができる。

＜１１＞内側通水筒のみの場合。（図６〜９）
以上の実施例では、内側通水筒３１と外側通水筒３２とを備えた通水用鋼矢板３について説明した。
しかし、特に帯水層が厚い場合、地下水位が高い場合、あるいは透水性が良好な場合には、図６に示すように、外側通水筒３２を設けない通水用鋼矢板３を、図９に示すように配置する構成を採用することができる。
この実施例を施工順序にしたがって説明すると、図３に示すような掘削前の場合には、内側通水筒３１のみを利用して上流側では掘削前の地中への通水を、下流側では地中からの通水を行うことができる。
掘削途中では図７に示すように内側通水筒３１の途中に設けた弁座３１ｄに栓３１ｃを挿入することによって内筒開口部３１ａと、矢板開口部３ａとの通水を遮断する。
その状態で内側通水筒３１の上方からポンプ６を挿入し、内側通水筒３１内部の水をくみ上げる。
そして掘削部を横断する横断パイプ６１を介して下流側の内側通水筒３１の内部に注水する。
掘削後には、図８に示すように地下構築物８の構築と前後して、埋設水路７を設ける。この水路７は矢板開口部３ａよりも上部の位置で、かつ止水栓３１ｃよりも下の位置まで配置させた管路であり、例えば角パイプを図８に示すように地下構築物８の下半分の周囲に沿ってＵ字状に配置する。
地下構築物８の完成後に内側通水筒３１の内部からポンプ６を撤去し、例えばロープを付けた栓３１ｃを引き上げる。
すると上流側の地下水は、内筒開口部３１ａから内側通水筒３１、矢板開口部３ａ、埋設水路７を通って下流側の内側通水筒３１内へ流入する。
なお、矢板に新たに開口部を開口し、この新たな矢板開口部の間を埋設水路７によって連結して使用することもできる。

＜１２＞複数本の外側通水筒。
図の実施例では、外側通水筒３２を設ける場合に、それは１本の実施例だけを掲載している。
しかし外側通水筒３２は１本に限らず、複数本の外側通水筒３２を設けることもできる。外側通水筒３２を複数本にすることによって地下水の取り込みが容易になる場合がある。

本発明の通水土留壁を構成する通水用鋼矢板の実施例の説明図。土留壁の一部に通水用鋼矢板を配置した状態の説明図。開削前の地下水の通水状態の説明図。開削中の地下水の送水状態の説明図。開削が完了した場合の地下水の通水状態の説明図。外側通水筒を設けない通水用鋼矢板の説明図。外側通水筒を設けない通水用鋼矢板による施工順序の説明図。外側通水筒を設けない通水用鋼矢板による施工順序の説明図。外側通水筒を設けない通水用鋼矢板の配置状態の説明図。

符号の説明

１：土留壁
２：通水縦孔
３：通水用鋼矢板
３１：内側通水筒
３１ａ：内筒開口部
３１ｃ：栓
３２：外側通水筒
３２ａ：外筒開口部
３３：下部通水路
６：ポンプ
６１：パイプ
７：埋設水路
８：地下構築物

Claims

鋼矢板と、
その長手方向に沿って配置した内側通水筒とによって構成し、
内側通水筒は底部を閉塞した筒体であって、
その上部には内筒開口部を開口し、
その下部には、通水用鋼矢板を貫通した矢板開口部を開口し、
内筒開口部と矢板開口部との間には弁を配置する弁座を設けてなる、
通水用鋼矢板の構造。
鋼矢板と、
その長手方向に沿って配置した内側通水筒と、外側通水筒とによって構成し、
内側通水筒は底部を閉塞した筒体であって、
その上部には内筒開口部を開口し、
その下部には、通水用鋼矢板を貫通した矢板開口部を開口し、
内筒開口部と矢板開口部との間には弁を配置する弁座を設け、
外側通水筒は底部を通水用鋼矢板に向けて開口した筒体であって、
その上部には外筒開口部を開口してなる、
通水用鋼矢板の構造。
止水性の土留壁の一部に掘削した通水縦孔と、
その通水縦孔の内部に挿入した請求項１または２に記載した通水用鋼矢板と
通水用鋼矢板の周囲に配置した通水材とにより構成した、
通水土留壁の構造。
開削予定の範囲の両側に土留壁を構築し、
土留壁の一部には、通水縦孔を削孔し、
この通水縦孔の内部には請求項１記載の通水用鋼矢板を設置し、
通水用鋼矢板の周囲には通水材を充填し、
開削前には、
上流側の地下水を、
上流側の通水用鋼矢板の内側通水筒に開口した内筒開口部から導入して、矢板開口部を通過させて開削予定部地中に流出させ、
その地下水を、下流側の通水用鋼矢板の矢板開口部から導入して、内筒開口部を通過させて下流側へ流出させ、
開削中には、
上流側、下流側の通水用鋼矢板において、内側通水筒内の弁座に栓を設置して閉塞し、
上流側の地下水を、
上流側の通水用鋼矢板の内側通水筒の内部に配置したポンプによって吸引し、
その地下水を、下流側の通水用鋼矢板の内側通水筒の内部へ流入させ、
内筒開口部を通過させて下流側へ流出させ、
開削完了後には、
掘削底、あるいは開削部に設ける地下構築物の一部に埋設水路を設置し、この埋設水路と、両側の通水用鋼矢板の矢板開口部の間、あるいは通水用鋼矢板に新たに開口した矢板開口部の間を連結し、
上流側、下流側の通水用鋼矢板の内側通水筒内の弁座の栓を除去して開放し、
上流側の地下水を、上流側の通水用鋼矢板の矢板開口部、あるいは新たに開口した矢板開口部から埋設水路へ導入し、
その地下水を、下流側の通水用鋼矢板の矢板開口部から内側通水筒の内部に流入させ、
内筒開口部を通過させて下流側へ流出させて行う、
通水土留壁の施工方法。
開削予定の範囲の両側に土留壁を構築し、
土留壁の一部には、通水縦孔を削孔し、
この通水縦孔の内部には請求項２記載の通水用鋼矢板を設置し、
通水用鋼矢板の周囲には通水材を充填し、
開削前には、
上流側の地下水を、
上流側の通水用鋼矢板の内側通水筒に開口した内筒開口部から導入して、矢板開口部を通過させて開削部地中に流出させ、
その地下水を、下流側の通水用鋼矢板の矢板開口部から導入して、内筒開口部を通過させて下流側へ流出させ、
開削中には、
上流側、下流側の通水用鋼矢板の内側通水筒内の弁座に栓を設置して閉塞し、
上流側の地下水を、
上流側の通水用鋼矢板の外側通水筒の内部に配置したポンプによって吸引し、
その地下水を、下流側の通水用鋼矢板の外側通水筒の内部へ流入させ、
外側通水筒の外筒開口部を通過させて下流側へ流出させ、
開削完了後には、
上流側、下流側の通水用鋼矢板の内側通水筒内の弁座に栓を設置したままで閉塞し、
掘削底、あるいは開削部に設ける地下構築物の一部に埋設水路を設置し、この埋設水路と、両側の外側通水筒の底部とを連結し、
上流側の地下水を、
上流側の通水用鋼矢板の外側通水筒の外筒開口部を通して埋設水路へ導入し、
その地下水を、下流側の通水用鋼矢板の外側通水筒内部へ流入させ、
外筒開口部を通過させて下流側へ流出させて行う、
通水土留壁の施工方法。