JP4236119B2 - 山留め壁の構築工法 - Google Patents

Description

この発明は、建築や土木工事において、地面に掘った孔の周囲が崩壊しないようにする山留め壁の構築工法に関する。

従来、一般的に採用されている山留め壁の構築工法は、親杭にＨ型鋼と木製の横矢板を用いた親杭横矢板工法と、ソイル柱列工法が採用されている。

前者の親杭横矢板工法は、図６のように、地面から根切り底までの深さに根入れ長さを加えた長さの親杭１と、木製の横矢板２を用意し、オーガー機械を用いて親杭１を予め計算された間隔で地中に打ち込み、各親杭１の上端部を頭つなぎ３で結合し、地盤の掘削工事（根切り）の進行に伴って、親杭１と親杭１の間に横矢板２を順次嵌め込んで架設し、根切り底に達するまでこれを続けることにより山留め壁４を構築し、この山留め壁４によって建物の外側となる非掘削側地盤の崩壊を防ぐものである。

また、後者のソイル柱列工法は、単軸又は多軸のオーガー機械を用い、単軸のオーガー機械の場合は、地盤面から根入れ部まで掘削した縦孔内をソイルセメントにして親杭を埋め込み、このような親杭を計画された間隔で並べて施工し、その後、親杭と親杭の間にソイルセメント壁を施工するものである。

また、多軸のオーガー機械を用いて行う場合は、親杭が挿入される縦孔だけでなく全ての縦孔を根入れ底までソイルセメント壁とする。

ところで、前者の親杭横矢板工法は、コスト的に安価な工法ではあるが、以下に列挙するような問題点がある。

（１）親杭１と親杭１の間に横矢板２を順次嵌め込むため、上下横矢板２間に隙間が発生し、山留め壁４として止水性がないため、非掘削側地盤からの湧き水が発生した場合、掘削部分に流入することで掘削作業に支障を与えることになる。

（２）横矢板２を嵌めこむときに、横矢板２の裏側に土を十分に充填するのが困難であり、背面土の移動や非掘削側地盤の沈下が起き易い。

（３）横矢板２を嵌めこむ作業に時間がかかり、作業能率が悪い。

（４）現実の地盤状況が調査時に想定していた地盤状況よりも悪い場合、横矢板２が入らない場合がある。

（５）背面土の移動や非掘削側地盤の沈下があると、特に、背面側に近接して隣家等がある場合や地盤が軟弱な場合には、周辺に悪影響を及ぼす可能性が高い。

また、後者のソイル柱列工法は、以下に列挙するような問題点がある。

（ａ）単軸のオーガー機械を用いて親杭及びソイルセメント壁を施工する場合は、施工に時間がかかり、能率が悪い。

（ｂ）親杭及びソイルセメント壁の構築におけるソイルセメントのラップ部分の施工に欠陥が生じやすく、山留め壁として適切に土圧および水圧に耐えるのが難しい。

（ｃ）多軸のオーガー機械を用いて行う場合は、親杭が挿入される縦孔だけでなく全ての縦孔を根入れ底までソイルセメント壁とするため、セメントの使用に無駄がある。

そこで、この発明の課題は、上記のような問題点を解決するため、木製の横矢板に代えて、山留め壁をソイルセメント壁で築造することにより、適度な止水性のある山留め壁を構築することができ、しかも、背面土の移動や非掘削側地盤の沈下の発生がなく、作業能率と省力化の向上及びセメント使用量の削減が図れる山留め壁の構築工法を提供することにある。

上記のような課題を解決するため、この発明は、中央のオーガーが両側のオーガーよりも長い三連のオーガー装置を用い、中央が深い縦孔で両側が浅い縦孔となる三連縦孔を掘削し、この三連縦孔の掘削時にセメントミルクを供給して三連縦孔内をソイルセメント状にし、前記オーガー装置の抜き取り後に中央の深い縦孔内に親杭を埋め込んで単位壁を形成し、この単位壁を浅い縦孔が重なり合うように並べて施工することにより、各単位壁の固化したソイルセメントで連続する山留め壁を構築する構成を採用したものである。

上記三連のオーガー装置は、中央のオーガーが、地面から根切り底までの深さに親杭の根入れ長さを加えた長さに設定され、両側のオーガーが地面から根切り底の深さに見合う長さに設定され、前記中央の長いオーガーは、先端のヘッドからセメントミルクを吐出すると共に、セメントミルクと掘削土を攪拌混合させるようになっているようにすることができる。

また、上記両側の短いオーガーのヘッドは、上端の最大径部がリング構造に形成し、先に埋め込んだ親杭との接触による破損等の発生を防ぐようにすることができる。

ここで、中央のオーガーは、根入れ長さが掘削深さや地盤の性状等の条件により各々違うため、長さが異なるオーガーを種々組み合わせて必要な長さにすると共に、両側の短いオーガーも、地盤の掘削深さや建物により異なるため、上記と同様にして必要な長さにする。

また、両側の短いオーガーのヘッドは、単位壁を浅い縦孔が重なり合うように並べて施工するとき、先に施工した単位壁の縦孔に埋設された親杭との接触による破損等の発生を防ぐため、中心軸の上端の最大径部がリング構造になっている。

この発明によると、三連のオーガー装置を用いて中央が深い縦孔で両側が浅い縦孔となる三連縦孔を掘削し、この三連縦孔の中央の深い縦孔内に親杭を埋め込んでソイルセメントの単位壁を形成し、この単位壁を浅い縦孔が重なり合うように並べて施工することにより、各単位壁の連続による山留め壁を構築するようにしたので、木製の横矢板に代えて、ソイルセメント壁で止水性のある山留め壁を築造することができ、この山留め壁で非掘削側地盤からの湧き水が掘削部分に流入するのを防ぎ、非掘削側地盤からの湧き水による掘削作業の支障発生を防止できる。

また、地盤に直接ソイルセメント壁で山留め壁を築造することにより、背面土の移動や非掘削側地盤の沈下の発生がなく、背面側に近接して隣家等がある場合や地盤が軟弱な場合にも、周辺に悪影響を及ぼすことなく掘削が行えることになる。

更に、地盤に直接ソイルセメント壁で山留め壁を築造するので、作業能率と省力化の向上が図れると共に、親杭を挿入する縦孔だけを根入れ底までの深さとし、両側の縦孔は根切り底までの浅い深さでよいので、セメント使用量の削減が可能になる。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１のように、三連縦孔を掘削する三連のオーガー装置１１は、減速機構を収納したケーシング１２の下部に、中央の長いオーガー１３とその両側に位置する短いオーガー１４を設け、ケーシング１２の上のモータ１５により各オーガー１３、１４を回転駆動するようになっている。

中央の長いオーガー１３は、地面から根切り底までの深さに根入れ長さを加えた長さを有し、両側のオーガー１４は地面から根切り底までの掘削長さとなり、各オーガー１３，１４には、それぞれ先端に掘削ヘッド１６、１７が設けられ、長いオーガー１３のヘッド１６にはオーガー１３の上端から軸内を介して供給されたセメントミルクを吐出する吐出口１３ａを有すると共に、各オーガー１３、１４は軸部に設けた適宜攪拌翼１８によって、回転時にセメントミルクと掘削土を攪拌混合させるようになっている。

なお、セメントミルクの吐出は、中央の長いオーガー１３だけで吐出するようにしても、中央の長いオーガー１３から吐出したセメントミルクは、削孔の進行に伴って徐々に上部方向に上昇し、両側のオーガー１４による削孔部分に充填されていくことになる。

図２のように、上記三連のオーガー装置１１は、地盤に対して中央が深い縦孔１９で両側が浅い縦孔２０となる三連縦孔２１を掘削し、この三連縦孔２１の掘削時にセメントミルクを供給して三連縦孔２１内をソイルセメント状にし、前記オーガー装置１１の抜き取り後に中央の深い縦孔１９内にＨ型鋼を用いた親杭２２を埋め込んで単位壁２３を形成する。

図４のように、この単位壁２３を浅い縦孔２０が重なり合うように並べて施工することにより、各単位壁２３の固化したソイルセメントで連続する山留め壁２４を構築することができる。

上記中央のオーガー１３は、根入れ長さが掘削深さや地盤の性状等の条件により各々違うため、長さが異なるオーガーを種々組み合わせて必要な長さにすると共に、両側の短いオーガー１４も、地盤の掘削深さや建物により異なるため、上記と同様にして必要な長さにする。

また、両側の短いオーガー１４のヘッド１７は、図１（ｂ）と（ｃ）のように、単位壁２３を浅い縦孔２０が重なり合うように並べて施工するとき、先に施工した単位壁２３の深い縦孔１９に埋設された親杭２２との接触による破損等の発生を防ぐため、中心軸２５の上端部に切羽付きのリングプレート２６が同軸心の配置で設けられ、中心軸２５には複数の切刃付き攪拌翼２７が放射状の配置で突設された構造になっている。

これによって、三連縦孔２１の掘削時に、浅い縦孔２０をラップ状に施工するとき、リングプレート２６が親杭２２と接触することがあっても短いオーガー１４の回転を維持することができ、親杭２２と衝突することによる支障の発生がなく、浅い縦孔２０のラップ施工が確実にできることにより、ソイルセメントがつながり、土圧と水圧に耐える山留め壁２４を構築することができる。

次に、上記三連のオーガー装置を用いた山留め壁の構築方法を説明する。

図１（ａ）のように、三連のオーガー装置１１における中央のオーガー１３を地面から根切り底までの深さに根入れ長さを加えた長さとし、両側のオーガー１４を地面から根切り底までの掘削長さとした状態で、図２（ａ）から（ｅ）の工程図のように、杭打機に取付けた三連のオーガー装置１１を山留め壁を構築したい位置に垂直に配置し、モータ１５の起動によって各オーガー１３、１４を回転させながら、先ず，中央の長いオーガー１３で縦孔１９を根切り底まで掘削し、引き続き中央オーガー１３と両側のオーガー１４で、それぞれ親杭根入れ部と両親杭間の縦孔２０を掘削することで、三連縦孔２１を掘削する。

上記各オーガー１３、１４による縦孔１９と２０の掘削時に、中央のオーガー１３の先端ヘッド１６に設けた吐出口１３ａからセメントミルク（セメント＋ベントナイト＋水＋混和剤からなるセメント系懸濁液）を供給し、これを攪拌翼１８で土と混煉することにより三連縦孔２１内をソイルセメント状にし、所定深さの三連縦孔２１を掘削して前記オーガー装置１１を抜き取った後、中央の深い縦孔１９内にＨ型鋼を用いた親杭２２を埋め込んで単位壁２３を形成する。

ちなみに、三連のオーガー装置１１における中央のオーガー１３は、掘削径が直径５５０ｍｍ以上であり、両側のオーガー１４は掘削径を直径５５０ｍｍとし、中央のオーガー１３と両側のオーガー１４の間隔は４５０ｍｍに設定され、中央のオーガー１３で掘削した深い縦孔１９と、両側のオーガー１４で掘削した浅い縦孔２０が平面的に一部で重なることにより、三連縦孔２１を掘削することができるようになっている。

次に、図３（ｆ）と（ｇ）に示すように、上記のような三連縦孔２１の間に、三連縦孔２１を浅い縦孔２０が重なり合うように並べて順次施工することにより、図４のように、各単位壁２３の固化したソイルセメントで連続する山留め壁２４を構築することができ、浅い縦孔２０と長い縦孔１９の上半部が根切り底までの深さとなるソイルセメントの山留め壁２４となり、長い縦孔１９の下半部が親杭２２を支持する根入れ部分となる。

ここで、上記三連縦孔２１による単位壁２３の施工において、親杭２２の間隔は施工条件等によって約９００ｍｍから１２００ｍｍ程度まであり、オーガー１３、１４の掘削径が直径５５０ｍｍ、オーガー１３と１４の間隔が４５０ｍｍの条件で、幾つかの施工順序が採用できる。

図５（ａ）は、親杭の間隔Ｗが９００ｍｍの場合の施工例であり、同図上段に示した先行施工として三連縦孔２１と親杭２２による単位壁２３を１８００ｍｍのピッチで間歇配置となるよう一列に施工し、次に、同図中段に一点鎖線に示す後行施工として隣接する単位壁２３間に三連縦孔２１と親杭２２による単位壁２３を施工する。

後行施工において、両側の浅い縦孔２０は先行施工の浅い縦孔２０と丁度重なり、両側のオーガー１４は、先のソイルセメントを混練するだけでよく、後行施工が完了すれば、図５（ａ）の下段に示すように、ソイルセメントで親杭２２の間隔が９００ｍｍとなる連続した山留め壁２４が完成する。

なお、先行施工と後行施工の組み合わせは、図５（ａ）乃至（ｃ）に数字で順番を示したような施工順序のほか、任意の順序を採用することができる。

図５（ｂ）は、親杭２２の間隔が１０００ｍｍの場合の施工例であり、同図上段に示した先行施工として三連縦孔２１による単位壁２３を２０００ｍｍのピッチで間歇配置となるよう一列に施工し、次に、同図中段に一点鎖線に示す後行施工として隣接する単位壁２３間に三連縦孔２１による単位壁２３を施工する。

後行施工において、両側の浅い縦孔２０は先行施工の浅い縦孔２０と少し芯がずれた状態で重なり、両側のオーガー１４は少ない掘削とソイルセメントの混練を行い、後行施工が完了すれば、同図下段に示すように、ソイルセメントで親杭２２の間隔が１０００ｍｍとなる連続した山留め壁２４が完成する。

図５（ｃ）は、親杭２２の間隔が１２００ｍｍの場合の施工例であり、同図上段に示した先行施工として三連縦孔２１による単位壁２３を２４００ｍｍのピッチで間歇配置となるよう一列に施工し、次に、同図中段に一点鎖線に示す後行施工として隣接する単位壁２３間に三連縦孔２１による単位壁２３を施工する。

後行施工において、両側の浅い縦孔２０は先行施工の浅い縦孔２０と芯がずれた状態で重なり、両側のオーガー１４は少ない掘削とソイルセメントの混練を行い、同図下段に示すように、後行施工が完了すれば、ソイルセメントで親杭２２の間隔が１２００ｍｍとなる連続した山留め壁２４が完成する。

このようにして構築された山留め壁２４は、親杭２２を挿入した深い縦孔１９の上半部と浅い縦孔２０の部分が地盤面から掘削底までの高さとなり、親杭２２を挿入した深い縦孔１９の下半部が根入れ部となり、建物の外側となる非掘削側地盤の崩壊を防ぎ、土圧と水圧に耐える山留め壁２４となる。

（ａ）は三連のオーガー装置を示す正面図、（ｂ）は短いオーガーのヘッドを拡大して示す正面図、（ｃ）は同横断平面図 （ａ）乃至（ｅ）は、三連縦孔による単位壁の施工工程を順番に示す前半の工程図 （ｆ）乃至（ｇ）は、三連縦孔による単位壁の施工工程を順番に示す後半の工程図 （ａ）は構築した山留め壁の一部縦断した正面図、（ｂ）は（ａ）の矢印ａ−ａに沿う拡大した横断平面図 （ａ）乃至（ｃ）のそれぞれは、親杭のピッチの異なる例と三連縦孔による単位壁の施工順番の例を示す平面図 従来の山留め壁である親杭横矢板工法を示す斜視図

符号の説明

１１ 三連のオーガー装置
１２ ケーシング
１３ 中央の長いオーガー
１３ａ 吐出口
１４ 短いオーガー
１５ モータ
１６、１７ 掘削ヘッド
１８ 攪拌翼
１９ 深い縦孔
２０ 浅い縦孔
２１ 三連縦孔
２２ 親杭
２３ 単位壁
２４ 山留め壁
２５ 中心軸
２６ リングプレート
２７ 切刃付き攪拌翼

Claims (1)

1. 中央のオーガー（１３）が両側のオーガー（１４、１４）よりも長い三連のオーガー装置（１１）を用い、中央が深い縦孔（１９）で両側が浅い縦孔（２０、２０）となる三連縦孔（２１）を掘削し、この三連縦孔（２１）の掘削時に、前記中央のオーガー（１３）のヘッド（１６）の吐出口（１３ａ）からだけセメントミルクを吐出するとともに、前記中央のオーガー（１３）の軸部の撹拌翼（１８）により、前記セメントミルクと掘削土を撹拌混合し、吐出されたセメントミルクが上昇して両側の浅い縦孔で両側のオーガー（１４、１４）の軸部の攪拌翼（１８）で攪拌されていくことで三連縦孔（２１）内をソイルセメント状にし、前記オーガー装置（１１）の抜き取り後に中央の深い縦孔（１９）内に親杭（２２）を埋め込んで単位壁（２３）を形成し、この単位壁（２３）を浅い縦孔（２０）が重なり合うように並べて施工することにより、各単位壁（２３）の固化したソイルセメントで連続する山留め壁（２４）を構築する山留め壁の構築工法。

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