JP4234120B2 - 地中連続壁の施設方法 - Google Patents

Description

本発明は、地中に連続的な壁（以下、地中連続壁と記す）を施設する方法に関する。また、本発明は地中連続壁に関する。

地中連続壁は、特に、地中に垂直に形成される封止材で、地中連続壁に囲まれた区域に地中の水が浸入することを防ぐ働きをする。地中連続壁を施設する際には、まず、地中に掘削溝を形成し、形成した掘削構内に、硬化して地中連続壁となる懸濁液を注入する。

たとえば、ライフライン、配管、電柱などの支柱の土台等の障害物が地中に存在する場合、従来技術では、掘削溝の施設前にそれらの障害物を取り除いて移設しなければならなかった。この作業はかなりの経済的負担を伴う。

独国特許出願公開第１６ ３４ ４８７号明細書 独国特許出願公開第１９５ ３０ ８２７号明細書 米国特許第４，６９４，９１５号明細書

したがって、本発明は、地中連続壁の施設方法を提供すると共に、地中に障害物が存在する場合であっても極めて経済的な方法で利用できる地中連続壁を提供することを目的とする。

本発明によれば、前述の目的は、請求項１に記載の特徴を持つ方法と、請求項１０に記載の特徴を持つ地中連続壁によって達成される。好ましい実施形態はこれらの従属請求項に示される。

本発明に係る方法は、障害物を横切るまたは交差する地中連続壁の施設に利用される。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、障害物の下方設けた孔を下方地中連続壁用下孔と記す。

本発明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。

本発明によれば、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。本発明によれば、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。

本発明によれば、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。

本発明によれば、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。

本発明によれば、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。

本発明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、本発明に係る方法の実行時において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。

作業工程Ｉ、ＩＩＩ、Ｖにおける地中連続壁カッターの側面図である。 作業工程ＩＩ、ＩＶにおける地中連続壁カッターの側面図である。

符号の説明

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。

Claims (7)

1. 障害物が埋設されている地盤に地中連続壁を、少なくとも一つの掘削ホイールを有する地中連続壁カッターにより構成される土壌を除去する地中連続壁装置により施設する方法であって、
   前記地中連続壁カッターにより前記障害物の両側に側方地中連続壁下孔を掘り下げ、前記両側の側方地中連続壁下孔のうちの少なくとも一方側から横方向に前記地中連続壁カッターを動かすことで、前記障害物の下方に下方地中連続壁下孔を形成し、
   前記地中連続壁カッターは、剛性直線案内装置に固定されて設けられ、
   前記剛性直線案内装置を移動装置により横方向に移動し、この移動により前記地中連続壁カッターを横方向に動かしつつ、前記下方地中連続壁下孔となる部分の土壌物質を前記掘削ホイールにより削り取る、ことを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、前記地中連続壁カッターは、両方の側方地中連続壁下孔から障害物の下に移動することを特徴とする方法。
3. 請求項１に記載の方法であって、前記下方地中連続壁下孔を形成するために、前記地中連続壁カッターは、傾斜した角度で前記障害物の下に送り込まれることを特徴とする方法。
4. 請求項１に記載の方法であって、前記障害物の上方に上方地中連続壁下孔が形成されることを特徴とする方法。
5. 請求項１に記載の方法であって、前記地中連続壁下孔の少なくとも１つが、前記障害物から所定の距離をとって形成されることを特徴とする方法。
6. 請求項１に記載の方法であって、前記地中連続壁下孔の形成中にほぐされた土壌物質が地中連続壁下孔内で結合剤と混合されて固化性の懸濁液となることを特徴とする方法。
7. 請求項４に記載の方法であって、２つの前記側方地中連続壁下孔が最初に形成され、その後で前記上方地中連続壁下孔が形成されることを特徴とする方法。

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