JPH09317373A - 立坑構築工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高圧噴射攪拌工法を利用して立坑の計画域の
周りと計画域内の地盤を先行補強する。 【解決手段】 立坑の計画域Ａの周りの地盤４に、芯材
６を含む改良体５を相互にラップするように配列して連
続壁１を造成し、計画域Ａ内の地盤４中に、注入ロッド
によるグラウト噴射を縦方向に断続的に実施して改良体
８，９を形成すると共に、これら改良体８，９を相互に
ラップするように配列して改良底盤２および改良中間盤
３を造成し、改良中間盤３を先行地中梁として用いて、
先ず地表から改良中間盤３まで掘り下げ、この改良中間
盤３をくり抜いた後、その下側地盤を改良底盤２まで掘
り下げる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地盤改良工法の一
つである高圧噴射攪拌工法を利用した立坑の構築工法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】立坑は、シールド工事の発進・到達基
地、橋脚の基礎、エネルギーの地下貯蔵槽、地下水槽、
地下駐車場等様々な用途があり、近年、その構築が盛ん
に行われている。ところで、立坑を構築する対象地盤
が、崩壊性の大きい砂礫層や転石層からなり、しかも地
下水位が高い場合は、土圧・水圧に対して特別の対策が
必要になる。このため、このような地盤を対象とする場
合は、立坑の計画域の周りや計画底の下方域を事前に地
盤改良すると共に、立坑の計画域内をわずか掘り下げる
（３ｍ程度）ごとに支保作業（腹起し、切梁等）を行
い、土砂の噴出や崩落、あるいは地下水の流入を防止す
るようにしている。

【０００３】そして、上記した地盤改良には、土質の影
響を受けにくく、一回の施工で広い範囲の地盤を改良で
き、しかも改良体相互の密着性に優れているところか
ら、高圧噴射攪拌工法を利用することが多くなってきて
いる。この高圧噴射攪拌工法は、注入ロッドを地盤内で
回転移動させながら、その先端の噴射ノズルから該注入
ロッドと直角方向へグラウト（地盤改良剤）を単独に、
あるいは水またはエアと混合して高圧噴射し、グラウト
と周辺土砂とを攪拌混合して円柱状の改良体を形成する
工法であり、この施工を改良体が相互にラップするよう
に繰返し行うことで、上記した連続壁または底盤の造成
が可能になる（例えば、特公昭５０−１４８０３号公
報、特公昭５１−８４９３号公報等参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記高
圧噴射攪拌工法により形成した改良体は、圧縮に対して
極めて強いが引張に対して弱いという性質を有してお
り、この工法を利用して立坑の計画域の周りに連続壁を
造成しても、土圧に対する抵抗は不十分で、依然として
わずか掘り下げるごとに支保作業を行わなければなら
ず、工期の延長および工費の増大が避けられないという
問題があった。

【０００５】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたもので、その課題とするところは、高圧噴射攪拌工
法を有効利用して、立坑の計画域の周りに造成する連続
壁の補強を図ると共に、立坑の計画域内を先行補強し、
もって支保作業の回数を大幅に削減して高能率に立坑を
構築できるようにすることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、高圧噴射攪拌工法により地盤改良して形
成した円柱状の改良体内に芯材を埋め込んで複合体とな
す施工を、立坑の計画線に沿って繰り返し行って連続壁
を造成し、次に、高圧噴射攪拌工法による改良体の形成
を前記連続壁内で繰り返し行って、前記立坑の計画底の
下方域並びにその計画深さの中間域にそれぞれ改良底
盤、改良中間盤を造成し、しかる後に、前記連続壁内の
地盤を地表から前記改良中間盤まで掘り下げ、さらに前
記改良中間盤をくり抜いてその下側地盤を前記改良底盤
まで掘り下げるようにしたことを特徴とする。

【０００７】高圧噴射攪拌工法により形成した改良体内
に芯材を埋め込んで複合体となす工法は、既に特開平３
−２０８９３６号公報に開示されており、本願発明は、
この工法を利用して連続壁を造成するようにしたもので
ある。そして、このように造成した連続壁は、各改良体
内に埋め込まれた芯材が引張力に対して強く抵抗し、全
体として剛性が著しく高いものとなる。また、高圧噴射
攪拌工法により立坑の計画深さの中間域に改良中間盤を
造成することで、この改良中間盤が先行地中梁として、
前記した剛性の高い連続壁を内側から支保し、立坑の計
画域周りの地盤がより安定する。

【０００８】本発明において、上記連続壁は円筒形状に
造成するのが望ましく、円筒形状とした場合は、土圧・
水圧に対して有利な構造となる。

【０００９】本発明は、改良底盤および改良中間盤を構
成する改良体を、注入ロッドの一回の回転移動で形成す
るようにしても良いものである。この場合、注入ロッド
を導管を挿通して延ばし、地盤改良中に発生する余剰ス
ライムを前記導管を通じて地上へ排出するようにするの
が望ましい。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００１１】図１〜３は、立坑構築の途中段階を示した
ものである。これらの図において、１は、立坑の計画域
Ａの周りに造成した円筒形状の連続壁、２は立坑の計画
底の下方域Ｂに造成した円盤状の改良底盤、３は立坑の
計画深さの中間域Ｃに造成した円盤状の改良中間盤であ
り、それぞれは、立坑の計画域Ａ内の掘削に先行して、
後述する高圧噴射攪拌工法により地盤４内の所定区域を
地盤改良することで形成されたものである。連続壁１
は、図３に良く示されるように高圧噴射攪拌工法により
形成した円柱状の改良体５内に芯材６を埋め込んだ複合
体７を、前記改良体５が相互にラップするように円形に
配列してなるもので、十分なる止水性と大きな強度（剛
性）とを有している。また改良底盤２および改良中間盤
３は、同じく高圧噴射攪拌工法により形成した円柱状の
改良体８，９を相互にラップするように縦横に配列して
なるもので、十分なる止水性と大きな強度を有してい
る。

【００１２】立坑の構築に際しては、始めに連続壁１を
造成した後、前記改良底盤２と改良中間盤３とを同時に
造成し、しかる後に、前記連続壁１内の地盤４を地表か
ら順に掘り下げる。そして、適当深さ（一例として１〜
２ｍ）だけ掘り下げた時点で、掘削により露出し連続壁
１の内面（立て壁）にコンクリートを吹付けて所定の厚
さのコンクリート壁１０を形成し、さらにこのコンクリ
ート壁１０上に、例えばＨ形鋼からなる支保リング１１
を構築する。その後、改良中間盤３まで一気に掘り下
げ、露出した立て壁にコンクリートを吹付けてコンクリ
ート壁１０を形成する。この時、連続壁１を構成する各
改良体５内に埋め込まれた芯材６が引張力に対して強く
抵抗し、しかも、中間域に設けた改良中間盤３が先行地
中梁として連続壁１を内側側から支保し、連続壁１の内
側を一度に深く掘り下げても周辺土砂が崩落することは
ない。因みに、この一度に掘り下げる深さは、連続壁内
に前記芯材６を含まずかつ前記した改良中間盤３を設け
ない従来工法の場合は３ｍ程度であるのに対し、本工法
によればその２〜３倍（６〜９ｍ）となり、その分、施
工能率の向上を達成できる。

【００１３】その後、前記改良中間盤３を、例えば図１
に矢印Ｅにて示す切断線に沿って円形にくり抜いて、そ
の周縁部を支保リング３ａとして残し、その下方を前記
改良底盤２まで掘り下げる。この時、連続壁１は、前記
改良中間盤３の残りである支保リング３ａと改良底盤２
とで支保されているので、両者の間を一度に深く掘り下
げても周辺土砂が崩落することはない。そして、この掘
り下げを行った後は、露出した立て壁にコンクリートを
吹付けて上記同様のコンクリート壁１０を形成する。な
お、改良中間盤３は、構築すべき立坑の深さが深い場合
は所定の間隔で複数造成するようにしても良いものであ
る。また、コンクリートの吹付けに際しては、立て壁と
の間に金網１２（図２）を介装するようにしても良い。

【００１４】こゝで、上記連続壁１を造成する工法につ
いて説明する。連続壁１の造成に際しては、図４に示す
ような自走式改良機械２０を用意し、そのリーダー２１
に連動可能に装着された２つの回転ユニット２２，２３
に前記芯材６となる鋼管２４と注入ロッド２５とを支持
させる。この時、鋼管２４に挿入した注入ロッド２５先
端の噴射ノズル２６が鋼管２４の先端から突出するよう
に両者を位置決めし、打込方向前側の回転ユニット２２
に鋼管２４の後端部を、打込方向後側の回転ユニット２
３に注入ロッド２５の後端部をそれぞれ支持させる。ま
た、鋼管２４および注入ロッド２５の後端にはスイベル
２７、２８をそれぞれ装着し、鋼管２４に装着したスイ
ベル２７からは排泥ホース２９を貯泥地（図示略）まで
延ばし、一方、注入ロッド２５に装着したスイベル２８
にはグラウトポンプ（図示略）から延ばしたグラウトホ
ース３０をそれぞれ接続する。なお、噴射ノズル２６か
らエアを同時噴射する場合は、注入ロッド２５は二重管
構造となり、そのスイベル２８にはグラウトとエアの注
入口が独立に設けられることになる。また、噴射ノズル
２６の先端にカッタ３１を設けるようにしても良い。さ
らに、リーダー２１の先端部側には、通常、鋼管２４を
案内するためのガイド３２が設けられる。

【００１５】上記準備完了後、改良機械２０のアーム２
０ａの操作でリーダー２１を地盤４上に垂直に立て、前
記回転ユニット２２，２３の作動により鋼管２４と注入
ロッド２５とを相互に逆方向へ回転させながら一体的に
地盤４中に打込む。そして、図５に示すように注入ロッ
ド２５の先端が地表から所定距離だけ貫入した時点で、
注入ロッド２５内にグラウトホース３０およびスイベル
２８を通じてグラウト（例えばセメントミルク）を圧送
する。すると、このグラウトは注入ロッド２５の先端の
噴射ノズル２６から、注入ロッド２５と直角方向へジェ
ット流として噴射され、注入ロッド２５の周りの土砂が
グラウトと攪拌混合される。この攪拌混合により、注入
ロッド２５の周りには円柱状の混合層３３が形成され、
この混合層３３は、注入ロッド２５の貫入に応じて次第
に下方へ拡張し、これと共に鋼管２４がこの混合層３３
内に貫入する。この間、グラウト注入により地盤４中に
発生した余剰スライムは、鋼管２４と注入ロッド２５と
の間隙を通じて上方へ流動し、スイベル２７および排泥
ホース２９を通じて図示を略す排泥地へ排出される。こ
のように地上から所定距離だけ貫入したところからグラ
ウトの噴射を介し、かつ鋼管２４と注入ロッド２５との
間隙を通じて余剰スライムを地上へ排出するので、地盤
改良中、土砂が地表へ噴き出すことはない。

【００１６】そして、所定深度まで注入ロッド２５と鋼
管２４とを貫入したら、鋼管２４を残して注入ロッド２
５のみを引上げる。混合層３３は次第に固化して前記改
良体５となり、この改良体５内に芯材６としての鋼管２
４が埋め込まれた一つの複合体７（図１）が形成され
る。したがって、この複合体７の形成を、立坑の計画線
Ｌ（図２）に沿って、相互に改良体５がラップするよう
に繰り返し行うことにより、上記した連続壁１が完成す
る。

【００１７】本実施の形態においては、改良底盤２およ
び改良中間盤３も、上記改良機械２０を用いて造成す
る。この場合は、始めに上記噴射ノズル２６からのグラ
ウトの噴射を停止した状態で、注入ロッド２５と鋼管２
４とを立坑の計画底の下方域Ｂに貫入させ、該下方域Ｂ
の最下位置に噴射ノズル２６が達した時点で、注入ロッ
ド２５にグラウトを供給し、噴射ノズル２６からのグラ
ウトの噴射を開始する。そして、注入ロッド２５と鋼管
２４とを一体的に一定速度で上昇させ、噴射ノズル２６
が前記下方域Ｂの最上位置に到達したら、注入ロッド２
５へのグラウトの供給を断って、噴射ノズル２６からの
グラウトの噴射を中止する。これにより、立坑の計画底
の下方域Ｂには所定の長さの円柱状の改良体８（図１）
が形成される。注入ロッド２５と鋼管２４との上昇は継
続されており、噴射ノズル２６が中間域Ｃの最下位置に
到達したら、噴射ノズル２６からのグラウトの噴射を再
開し、噴射ノズル２６が該中間域Ｃの最上位置に到達し
た時点でグラウトの噴射を停止する。これにより、立坑
の中間域Ｃには所定の長さの円柱状の改良体９（図１）
が形成される。

【００１８】注入ロッド２５と鋼管２４とは、そのまま
地上まで引上げ、次に、改良機械２０を操作して、上記
改良体８，９が相互にラップするように注入ロッド２５
の貫入位置を変更し、上記した施工を繰返して新たな改
良体８，９を次々に連接していき、これにより改良底盤
２および改良中間盤３とが同時に効率良く造成される。
しかして、改良体８，９を形成する際、鋼管２４と注入
ロッド２５との隙を通じて余剰スライムが地上へ排出さ
れるので、地盤改良中、土砂が地表へ噴き出すことはな
い。したがって、ここで用いられる鋼管２４は、芯材と
してではなく余剰スライムを排出するための導管として
機能することになる。

【００１９】上記連続壁１の造成に際しては、例えば図
６に示すような工法を採用することができる。この工法
は、芯材６として複数の逆止弁３５を設けた鋼管３６を
用意し、先ず同図に示すようにこの鋼管３６内に、先
端に偏心拡張ビット３７を有する削孔ロッド３８を挿入
し、削孔ロッド３８と一体に偏心拡張ビット３７を回転
させて地盤４を掘削しながら鋼管３６を沈下させる。そ
して、鋼管３６が所定深度まで沈下したところで、鋼管
３６から削孔ロッド３８を引抜いて、同図に示すよう
に注入機３９を挿入する。注入機３９は、拡縮可能な上
下一対の膨出体（ゴム製）３９ａを備えており、この一
対の膨出体３９ａを駆動手段（図示略）により膨出変形
させることで鋼管３６内の任意の位置に固定される。注
入機３９には、地上から延ばした注入管４０を通じてグ
ラウトが圧送されるようになっており、このグラウト
は、前記一対の膨出体３９ａと鋼管３６の内面との間に
形成される密閉の圧力室４１に供給される。

【００２０】そして、注入機３９を鋼管３６の先端部分
まで挿入した後、該注入機３９を所定のピッチで引上
げ、図６乃至に示すように、各引上げ位置で一対の
膨出体３９ａを膨出変形させて圧力室４１を形成し、こ
の圧力室４１に注入管４０を通じてグラウトを供給す
る。すると、各位置で鋼管３６に設けた逆止弁３５が開
弁して、鋼管３６の周りにグラウトが噴射されて混合層
４２が形成され、この混合層４２が下方から上方へ順次
拡大し、この混合層４２が固化して上記した改良体５
（図１〜３）となる。したがって、この改良体５内に前
記鋼管３６をそのまま芯材６として残すことで、上記し
た複合体７（図１〜３）が形成される。

【００２１】なお、立坑の計画線Ｌに沿って造成する連
続壁は、図７に示すような二重構造の連続壁４５とする
ことができる。この場合、内側壁体４６は、上記実施の
形態と同様に改良体４７に芯材４８を埋め込んだ複合体
４９から構成し、この複合体４９を相互に接して配列
し、一方、外側壁体５０は、芯材を含まない円柱状の改
良体５１から構成し、この改良体５１を、前記内側壁体
４６の複合体４９の相互間に位置するようにかつ複合体
４９に接するように配列することができる。

【００２２】また、上記した連続壁１または４５は、例
えば図８に示すように、複合体７をわずかラップするよ
うに配列し（）、またはわずか離間するように配列し
て（）、それらの相互間を、別途形成した改良柱５２
により補強するようにしても、あるいは内側壁体４６と
外側壁体５０との相互間を、同じく別途形成した改良柱
５２により補強するようにしても良い（）。

【００２３】また、立坑をシールド工事の発進・到達基
地として利用する場合は、掘削トンネルとの開通を容易
にするため、その開通部分に対応する複合体７，４９の
芯材６，４８を、プラスチックのような破壊性の良好な
材料から形成するのが望ましい。

【００２４】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
係る立坑構築工法によれば、立坑の計画域の周りを地盤
改良して造成した連続壁に杭を含ませ、かつ立坑の計画
域内の地盤中に地盤改良により先行梁として機能する改
良中間盤を設けるようにしたので、計画域周りの地盤が
著しく安定し、一度に掘り下げできる深さが大きくなっ
て、支保作業の回数が著しく削減され、工期の短縮と工
費の低減とを達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る立坑構築の途中段階を示す断面図
である。

【図２】図１に示した立坑を上方から見た平面図であ
る。

【図３】連続壁の構造を示す斜視図である。

【図４】高圧噴射攪拌工法を実行する改良機とその使用
態様を示す側面図である。

【図５】高圧噴射攪拌工法による改良体の形成過程を示
す模式図である。

【図６】高圧噴射攪拌工法による改良体の、他の形成過
程を示す模式図である。

【図７】連続壁の他の形態を示す模式的に示す平面図で
ある。

【図８】連続壁の、さらに他の態様を示す模式的に示す
平面図である。

【符号の説明】

１ 連続壁 ２ 改良底盤 ３ 改良中間盤 ４ 地盤 ５ 改良体 ６ 芯材 ７ 複合体 ８，９ 改良体 ２０ 改良機 ２４ 鋼管（芯材） ２５ 注入ロッド ２６ 噴射ノズル ３５ 逆止弁 ３６ 鋼管（芯材） ３７ 偏心拡張ビット ３８ 削孔ロッド ４１ 注入機 Ａ 立坑の計画域 Ｂ 立坑の下方域 Ｃ 立坑の中間域 Ｌ 立坑の計画線

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高圧噴射攪拌工法により地盤改良して形
   成した円柱状の改良体内に芯材を埋め込んで複合体とな
   す施工を、立坑の計画線に沿って繰り返し行って連続壁
   を造成し、次に、高圧噴射攪拌工法による改良体の形成
   を前記連続壁内で繰り返し行って、前記立坑の計画底の
   下方域並びにその計画深さの中間域にそれぞれ改良底
   盤、改良中間盤を造成し、しかる後に、前記連続壁内の
   地盤を地表から前記改良中間盤まで掘り下げ、さらに前
   記改良中間盤をくり抜いてその下側地盤を前記改良底盤
   まで掘り下げることを特徴とする立坑構築工法。
2. 【請求項２】 連続壁を円筒形状に造成することを特徴
   とする請求項１に記載の立坑構築工法。
3. 【請求項３】 改良底盤および改良中間盤を構成する改
   良体を、注入ロッドの一回の回転移動で形成することを
   特徴とする請求項１に記載の立坑構築工法。
4. 【請求項４】 注入ロッドを導管を挿通して延ばし、地
   盤改良中に発生する余剰スライムを前記導管を通じて地
   上へ排出することを特徴とする請求項３に記載の立坑構
   築工法。