土留め工法およびこれに用いる土留め部材立て込み工事用掘削部材
【課題】この発明は、硬い地盤においても効率的に施工でき、土留め部材の建て込みに起因する地盤沈下を防止できる土留め工法を提供することを目的とする。
【解決手段】上述の課題を解決するため、この発明の土留め工法は、土留め部材１５に円筒状のケーシング１１を取り付け、らせん状羽根１３を有する掘削部材１０によって掘り進めながら土留め部材１５を地中に建て込み、掘削工具１０を逆回転させながら掘削工具１０およびケーシング１１を地上に引き上げる土留め工法であって、掘削部材１０によって掘り進めるとき、または掘削工具１０を引き上げるときに、注入材を地中に注入していくものである。
【解決手段】上述の課題を解決するため、この発明の土留め工法は、土留め部材１５に円筒状のケーシング１１を取り付け、らせん状羽根１３を有する掘削部材１０によって掘り進めながら土留め部材１５を地中に建て込み、掘削工具１０を逆回転させながら掘削工具１０およびケーシング１１を地上に引き上げる土留め工法であって、掘削部材１０によって掘り進めるとき、または掘削工具１０を引き上げるときに、注入材を地中に注入していくものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、シートパイル（鋼矢板）などで土留めを行いながら地中に水道管、ガス管、側溝、カルバートボックス等を埋設する土留め工事の施工に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地中に水道管、ガス管、カルバートボックス、下水管、側溝等を埋設する工事においては、まず溝の両壁を構成すべき位置に簡易矢板、鉄板、シートパイル等の土留め部材を設置して溝壁が崩れるのを防止した上で、地面を掘削して溝を形成し、溝内での水道管等の敷設作業が行われる。敷設作業が終了すると土留め部材が引き抜かれる。こうして回収された土留め部材は次の工事で再利用されることになる。しかし、溝内に砂や土を盛った後に土留め部材を引く抜くことにより、地中には土留め部材の体積分の空隙が生じることになる。この空隙を埋めるために周囲の土砂が移動し、地盤沈下などさまざまな問題が生じうることを本発明の発明者らは特許文献１にて指摘するとともに、これを防止する土留め工法を開示した。
【０００３】
また、硬い地盤の場所では、オーガーで地中を削孔しながらシートパイル等の土留め部材を設置する技術が広く使われている。このオーガーによる土留め部材建て込み方法について図面に基づいて説明する。図１は土留め部材建て込み装置の一例を示す正面図である。土留め部材建て込み装置１は無限軌道３で移動する作業台車２を有する。この作業台車２には長いリーダ４と、リーダ４に沿って上下動するスライド部材５が設けられている。そして、このスライド部材５に油圧ユニット６、旋回装置７、チャック８、押し込み油圧装置９が設けられている。
【０００４】
旋回装置７にはオーガースクリュー１０が接続される。また、このオーガースクリュー１０を囲周するようにケーシング１１が設けられる。このケーシング１１はスライド部材５の下部に取り付けられるが、回転はしない。
【０００５】
図２はケーシング１１の先端部を模式的に示す縦断面図、図３は同横断面図である。オーガースクリュー１０は、長い軸体１２を有し、この軸体１２のほぼ全長に渡ってらせん状羽根１３が設けられている。ケーシング１１は長い筒状の部材であり、オーガースクリュー１０を全長に渡って囲周している。ケーシング１１にはいくつかの穴１４が所定の間隔で設けられている。
【０００６】
この作業台車２を土留め部材を建て込むべき位置に移動させる。チャックにシートパイル（鋼矢板）などの土留め部材１５を取り付け、リーダー４を垂直に立てた状態にする。このとき、スライド部材５はリーダー４の上端部付近にある。シートパイル１５は断面がコの字状の形状であるが、この溝の中にケーシング１１が入るような位置関係になっている。
【０００７】
シートパイル１５の下端付近には当たり部１７が設けられている。一方、ケーシング１１の下端付近には突起部材１８が設けられている。当たり部１７の上に突起部材１８が接している。
【０００８】
旋回装置８によりオーガースクリュー１０が地中に進入していく方向に回転させる。この回転によりオーガースクリュー１０は土砂を切削しながら、下へ進行していく。掘削時には、オーガースクリュー１０で土をかきまぜて、ケーシング１１内に取り込んでいく。このオーガースクリュー１０の進行に合わせてケーシング１１も下降する。すると、ケーシング１１の下端付近の突起部材１８がシートパイル１５の当たり部１７を下向きに押し、シートパイル１５も下へ進行する。
【０００９】
こうしてシートパイル１５を所望の深さに建て込んだら、旋回装置８を逆方向に回転させる。これによって、オーガースクリュー１０は逆回転しながら上昇する。ケーシング１１もオーガースクリュー１０とともに上昇する。スライド部材がリーダ４の上端部付近に戻ったとき、ケーシング１１とオーガースクリュー１０は地上に引き抜かれる。一方、シートパイル１５は地中に残され、１本のシートパイル１５の建て込みが完了する。
【特許文献１】特許第３９４０７３５号特許公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
オーガーによる土留め部材の建て込み方法は、固い地盤でも土留め部材を短時間で建て込むことができる工法であり、広く実施されつつある。しかし、この従来の工法において、土留め部材の建て込み時に地中に空隙や土圧の弱い箇所が生じ、これにより施工地の周囲において地盤沈下が生じうることが判明した。
【００１１】
オーガースクリュー１０によって削孔する際に、切削された土砂はケーシング１１内部を上昇する。こうして、大量の土砂が地下より持ち上げられる。ケーシング１１の上部にはこれらの土砂がたまっていく。その後、オーガースクリュー１０とケーシング１１の引き抜きにおいてはオーガースクリュー１０が逆回転し、ケーシング１１内部の土砂は地中に戻される。したがって、空隙が生じるとは考えられてこなかった。
【００１２】
しかし、オーガースクリュー１０の削孔によって持ち上げられる土砂は大量であり、この土砂をすべてケーシング１１の内部に残したままでは、抵抗が大きくなり、オーガースクリュー１０の回転を継続できなくなる。そこで、ケーシング１１にはその長さ方向に沿って多数の穴１４が設けられており、土砂をケーシング１１の外に排出できるようになしている。こうして、施工場所の地上においても、この穴１４より多くの土砂が排出される。このようにケーシング１１の外に排出された土砂はオーガースクリュー１０の引き抜き時においても地中に戻ることはない。したがって、ケーシング１１の引き抜き跡においてその分だけ土砂が減少することになる。土留め部材１５が地中に打ち込まれるの、その体積分だけの土砂が増えたのと同様なことになるが、この増加分によっても失われた土砂量を補うことはできない。したがって、その不足分だけ、地中に空隙が残ることとなる。土留め部材の建て込み作業の終了後に、その空隙を埋めるために周囲の土砂が移動し、地盤沈下が発生する。
【００１３】
さらに、ケーシング１１の引き抜き後だけでなく、ケーシング１１を地中に挿入していく際においても地盤沈下が発生させるような空隙が形成される場合があることも判明した。オーガースクリュー１０で削孔するとき、オーガースクリュー１０で土をかきまぜて、周囲の土までもケーシング１１内に取り込んでいく。これによって地盤沈下が発生する。オーガースクリュー１０の回転によってケーシング１１内の土砂は転圧され、地中部分の穴からも土砂がケーシング１１の外に押し出される。この土砂は転圧によって圧縮されて硬くなっている。こうして移動した土砂量は留め部材１５の打ち込みによる体積増加分によっても補い切れないため、地盤沈下の原因となる空隙が生じることになる。
【００１４】
特許文献１には、土留め部材の引抜き跡の空隙によって生じる地盤沈下等の悪影響を防止する土留め工法が記載されている。しかし、土留め部材の建て込みに起因する地盤沈下の防止については言及されていない。
【００１５】
この発明は、硬い地盤においても効率的に施工でき、土留め部材の建て込みに起因する地盤沈下を防止できる土留め工法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上述の課題を解決するため、この発明の土留め工法は、土留め部材に円筒状のケーシングを取り付け、らせん状羽根を有する掘削部材によって掘り進めながら土留め部材を土中に建て込み、掘削工具を逆回転させながら掘削工具およびケーシングを地上に引き上げる土留め工法であって、掘削部材によって掘り進めるとき、または掘削工具を引き上げるときに、注入材を地中に注入していくことを特徴とする。土留め部材の長さ方向に沿って注入管を設け、その注入管より注入してもよい。
【００１７】
また、掘削部材は、ロッドと、ロッドの先端部に設けられたらせん状羽根と、最先端部に設けられた吐出口と、ロッド内部を貫通して吐出口につながる流体通路を有するものであり、吐出口より空気または水を吐出しながら掘り進めるものでもよい。この場合、掘削部材のらせん状羽根は、先端部側より長さ方向に沿って徐々に径が大きくなる第１領域と、第１領域に続く径が一定の第２領域と、第２領域に続き長さ方向に沿って徐々に径が小さくなる第１領域とを有し、第２領域においてループが２周以上形成されているものであり、そのループ状羽根の最大径部の外周部を土留め部材との間に実質的に隙間を作らない程度に近接させて設置することが好ましい。ロッドはケーシングの中に取り付けられ、ロッドの外周面とケーシングの内周面の間には流体通路となる隙間が形成されており、この隙間に空気または水を供給しながら掘り進めることが好ましい。
【００１８】
上記の構成に加え、土留め部材の長さ方向に沿って注入管を設けて地中に建て込み、土留め部材の引き抜き時にはその注入管を介して地中に注入材を注入しながら引き抜くことが好ましい。
【００１９】
さらに、この発明の土留め部材立て込み工事用掘削部材は、ロッドと、ロッドの先端部に設けられたらせん状羽根と、最先端部に設けられた吐出口と、ロッド内部を貫通して吐出口につながる流体通路を有し、らせん状羽根は、先端部側より長さ方向に沿って徐々に径が大きくなる第１領域と、第１領域に続く径が一定の第２領域と、第２領域に続き長さ方向に沿って徐々に径が小さくなる第３領域とを有し、第２領域においてループが２周以上形成されているものである。
【発明の効果】
【００２０】
この発明は、硬い地盤においての土留め部材立て込みを効率的に行えるという効果を有する。土留め部材立て込み工事用掘削部材による削孔に起因する空隙の発生または土留め部材立て込み工事後の地盤沈下を防止することができるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
この発明を実施するための最良の形態について、図面に基づいて説明する。この実施例において使用する土留め部材建て込み装置１は図１に示すようなものであるが、土留め部材立て込み工事用掘削部材としてはオーガースクリューではなく、この土留め部材立て込みに最適な、特別な装置を使用している。図４は、この土留め部材立て込み工事用掘削部材（以下、単に「掘削部材」という）を示す一部断面正面図である。
【００２２】
掘削部材２０は、軸体とらせん羽根を有する構造である点ではオーガースクリューと共通する。しかし、掘削部材２０のらせん羽根２２はロッド２１（軸体）の先端部のみ設けられており、ロッド２１（軸体）の上部には設けられていない。
【００２３】
最先端部にはビット２３と吐出口２４が設けられている。また、ロッド２１の中心部には上端より流体ロッド内部を貫通して吐出口２４につながる流体通路２５が形成されている。
【００２４】
掘削部材２０のらせん状羽根２２は、先端部側より長さ方向に沿って徐々に径が大きくなる第１領域２２ａと、第１領域２２ａに続く径が一定の第２領域２２ｂと、第２領域２２ｂに続き長さ方向に沿って徐々に径が小さくなる第３領域２２ｃとを有する。すなわち、第２領域において羽根の径が最大になるが、この領域においてループが２周以上形成されている。特にここでは３周分形成されている。また、第３領域２２ｃにおいて、羽根の先端のある位置Ｐ１とそこからループ一周分進んだ位置Ｐ１と結ぶ線Ｐ１−Ｐ２は軸線に対してほぼ４５°の角度になっている。
【００２５】
この掘削部材２０はレデューサ２７を介して旋回装置８に接続される。このレデューサ２７も円柱状の部材であるが、内部に流体通路２８が設けられており、上部よりこの流体通路２８を介してロッド２１の流体通路２８に流体を送り込むようになっている。また、外周にはＯリング等のパッキン部材２９が設けられている。
【００２６】
図５は土留め部材およびケーシングの先端部付近を示す断面図である。ケーシングは中空の円筒状であり、その内周はロッドの外周より若干大きい。したがって、 ロッドをケーシングの中に挿入した状態では、ロッドの外周面とケーシングの内周面の間には流体通路となる隙間が形成される。
【００２７】
ケーシングの先端付近には２本のアームが外向きに取り付けられており、このアームの先端には棒状部材３２が下向きに設けられている。なお、この実施形態において、ケーシングには土砂排出用の穴は特に設けられていない。
【００２８】
土留め部材としてはＨ型鋼なども使用できるが、ここではシートパイル１５の例について説明する。シートパイル１５の先端付近には、折り曲がり部の内側に梁３３が溶接によって取り付けられている。この梁３３とシートパイルの折り曲がり部によって三角形状の空間が形成される。
【００２９】
シートパイル１５の外面には、その長さ方向に沿って注入管３４が取り付けられている。シートパイル１５は広い面１５ａおよびその両側の狭い面１５ｂ、ｃを有するが、これらの３面のうち狭い面１５ｂ、ｃのいずれか、またはその両方に取り付けることが好ましい。広い面１５ａの上端は建て込みおよび引抜きにおいてチャックによる把持に使用されるためである。
【００３０】
ついで、この掘削部材２０を使用した土留め工法について説明する。作業台車２のスライド部材５にケーシング１１と掘削部材２０を取り付ける。また、チャック９にシートパイル１５を取り付ける。スライド部材５はリーダ４の上端部に位置しており、リーダ４は垂直に立った状態にしておく。
【００３１】
ここで、シートパイル１５の幅Ｗは５００ｍｍ、高さＨは２００ｍｍのものであり、ケーシング１１の外周の直径は２１６ｍｍ、内周の直径は２００ｍｍである。また、掘削部材２０のロッド２１の直径は１９０ｍｍ、らせん状羽根２２の最大径は４４０ｍｍである。したがって、ケーシング１１の内周面とロッド２１の外周面の間には５ｍｍ程度の隙間が形成される。
【００３２】
ケーシング１１と掘削部材２０は一部がシートパイル１５のコの字状の断面の溝の中に入るように配置される。そして、らせん状羽根２２の最大径の部分において、らせん状羽根２２の先端部はシートパイル１５にほとんど接するほどに近接している。ケーシング１１の先端の棒状部材３２は、梁３３とシートパイルの折り曲がり部によって形成される三角形の中に挿入する。
【００３３】
旋回装置を作動させ、らせん状羽根２２が地中を掘り進む方向に回転させる。スライド部材を下降させて、掘削部材２０、ケーシング１１、シートパイル１５を地中に送り込む。また、レデューサを介して、空気または水、あるいはその両方をロッド２１の流体通路に送り込む。水を使用する場合、水圧力を３ｋｇ／ｃｍ2〜１４０ｋｇ／ｃｍ2かける。また、ケーシングの上部より空気または水を供給し、内周面とロッド２１の外周面の間に形成された流体通路にも送り込む。
【００３４】
掘削部材２０の先端の吐出口２４より空気または水を吐出するとともに、らせん状羽根を回転させることによって、土砂を効果的に切削しながら掘り進める。ここで、らせん状羽根２２の第３領域２２ｃの部分はシートパイル１５の先端よりも下に出ており、シートパイル１５の先にある土砂を切削し、シートパイル１５の進行を容易にしている。
【００３５】
また、ケーシング１１の内周面とロッド２１の外周面の間に空気または水を流しているので、土がこの間に入り込むことはなく、ジャミングは発生しない。こうして、掘削部材２０とケーシング１１は下降していく。ケーシング１１の先端の棒状部材３２は、梁３３とシートパイルの折り曲がり部によって形成される三角形の中に挿入されているので、ケーシング１１に押されてシートパイル１５は地中に建て込まれていく。このケーシング１１の先端の棒状部材３２によって、打ち込み中にケーシング１１とシートパイル１５は強固に接続されている。この掘削部材２０は土砂を効果的に取り込みながら地中を進んでいくので、地中に空隙を作らず、地盤沈下を発生させない。
【００３６】
シートパイル１５に取り付けられる注入管３４について説明する。下端部はシートパイルの下端付近に溶接で接続される。また、バイブロとよばれる工法を使用する場合、シートパイル１５の中間部では滑り止めとして注入管固定部材４０が使用される。図６は注入管固定部材を示す斜視図、図７は押さえ部材を示す背面図である。
【００３７】
固定部材４０は円盤状の押さえ部材４１とバンド４２を有する。押さえ部材４１はゴムなどで作られ、注入管３４の外形に対応した注入管挿入溝４３を有する。この注入管挿入溝４３の内部には凹凸が形成されている。バンド４２はタイヤチューブなどの弾性部材が使用される。このバンド４２と押さえ部材４１は接続されており、また、バンド４２の端部同士はバックル４４によって接続されており、全体として輪の形状になっている。
【００３８】
注入管挿入溝４３に注入管３４を入れ、バンド４２をシートパイル１５の回りに巻く。そして、バンド４２をある程度引っ張って伸ばし、その状態でバックル４４で締める。こうして、注入管３４がシートパイル１５の表面上に強く固定される。管挿入溝４３の内部の凹凸により、注入管３４はしっかり固定される。
【００３９】
シートパイル１５の長さ方向に沿って、所定の間隔で固定部材４０により注入管３４をシートパイルに固定する。これによって、注入管３４が安定し、作業中の振れを防止することができる。シートパイル１５の下降によって地面近くに降りてきた固定部材４０は、順次取り外して回収する。回収された固定部材４０は繰り返して使用することができる。
【００４０】
シートパイル１５を必要な深さまで建て込んだら、旋回装置８を逆転させ、らせん状羽根２２を逆方向に回転する。すると、掘削部材２０は上昇を始める。かの例では、たとえば２２〜２５ｒｐｍの回転数でらせん状羽根２２を回転させ、２分間で１ｍ上昇する速度で引き上げている。この掘削部材２０とともにケーシング１１も上昇する。ケーシング１１の先端の棒状部材３２は、梁３３とシートパイルの折り曲がり部によって形成される三角形から引抜かれ、シートパイル１５とケーシング１１は分離する。シートパイル１５は建て込まれた深さで取り残され、掘削部材２０とケーシング１１のみが上昇する。
【００４１】
この掘削部材２０は、地中を進行するときに、その体積分の土だけを後方に送る。掘り進むときは、上方の土砂を下方に強く取り込みながら進行するので、施工前の土砂はほぼ元の状態に戻る。そのため、地盤沈下の原因となる地中の空隙はほとんど発生しない。それでも、空隙が残る可能性がある場合には、掘削部材２０の先端部より注入材を注入しながら引抜き作業を行うことができる。これによってそのわずかな空隙をも生めることができる。注入材として水ガラス系の溶液型のものなどを使用し、らせん状羽根２２によって注入材と周囲の土砂を撹拌・混合させる。また、このように注入材と混合された土砂はらせん状羽根２２によって下向きに押さえられ、地上に排泥として出てくることはない。
【００４２】
掘削部材２０とケーシング１１の引き上げ時においても、ケーシング１１の内周面とロッド２１の外周面の間に空気または水を供給し続ける。このように引き上げ完了まで空気または水を供給し続けることによっても、地盤沈下が防止される。
【００４３】
掘削部材２０とケーシング１１を地上まで引き上げたら、そのシートパイルの建て込みは完了する。作業台車２を次のシートパイルの建て込み場所に移動させ、同様の作業を繰り返す。順次、この作業を繰り返し、必要なシートパイルを建て込んでいく。ここで、すべての土留め部材（シートパイル）に注入管３４を取り付けることは、必ずしも必要ではない。注入管付きのシートパイル同士の間に注入管なしのシートパイルのシートパイルを複数本入れて建て込んでもよい。この場合、注入管付きのシートパイルの割合は、その土壌や注入材の種類などの条件に合わせて、その注入材が到達する距離によって適宜設定できる。例えば、注入管付きのシートパイル同士の間に注入管なしのシートパイルを２本建て込むことができる。撤去時において最後に引抜くシートパイルには注入管付きのものを使用する。
【００４４】
この掘削部材２０として最大径１０００ｍｍのらせん羽根を有するものを用いると引き上げ時において、２０トンもの重量がある作業台車を持ち上げることもできるほど土砂の取り込み力が強い。地中に空隙を作らない土留め工法の実施に最良のものである。
【００４５】
つぎに、土留め部材建て込み方法の別の例について説明する。この例においては、図１に示すような従来の土留め部材建て込み装置を使用し、掘削部材としてはオーガースクリューを使用して削孔していく。ただし、建て込むシートパイルには、上述の例と同様に注入管３４を取り付けておく。
【００４６】
建て込みは、ほぼ従来のオーガースクリューによる工法と同様である。したがって、建て込み終了後には、かなりの土が地上に持ち上げられる。
【００４７】
そこで、注入材を地中に注入しながらオーガースクリューおよびケーシングを引抜いていく。シートパイル１５に設けられた注入管３４を通して注入材を注入することができる。これによって、失われた土砂分の体積を補うことができ、地中に空隙ができることを防止でき、地盤沈下を防止することができる。
【００４８】
なお、掘削部材としてオーガースクリューを使用した場合、発明が解決しようとする課題として述べた通り、シートパイル１５を建て込んでいく過程においても地盤沈下が発生する場合がある。このような場合には、シートパイルの建て込み時にもシートパイル１５に設けられた注入管３４を通して注入材を注入しながら掘り進めて行く。これによって、建て込み時に発生する地盤沈下も防止することができる。シートパイルの建て込み時においては、短時間に発生する地盤沈下を防止する必要があるので、硬化時間の短い注入材を使用することが好ましい。
【００４９】
さらに、土留め工法における土留め部材の撤去方法の例について説明する。まず、注入管付きのシートパイルへ注入口固定部材５０を取り付ける。図８は注入口固定部材の例を示す斜視図である。入口固定部材５０は天板５１および左右の側板５２，５３を有する。天板５１にはホース取り付け部材挿入穴５４があけられている。側板側板５２，５３は略三角形または四角形で、天板５２の両側にそれぞれ設けられており、シートパイル取り付け用溝５５が設けられている。シートパイル取り付け用溝５５の幅はシートパイル１５の厚さとほぼ同じである。
【００５０】
シートパイル取り付け用溝５５にシートパイル１５の上端部を挿入することによって、簡単に取り付けることができる。ホース取り付け部材挿入穴５４の中心位置を注入管３４の中心に合わせる。この状態で、入口固定部材５０とシートパイル１５の接触部分を溶接して固定する。シートパイル１５をシートパイル取り付け用溝５５の中に挟みこんでいるので、入口固定部材５０はもともとずれにくい。したがって、溶接は小さな範囲でよく、取り付け時間が短縮できる上、シートパイル１５を損傷しにくい。
【００５１】
ついで、ホース取り付け部材５６をホース取り付け部材挿入穴５４に取り付け、注入管３４に接続する。図９はホース取り付け部材を示す正面図である。この例では、ホース取り付け部材５６は２種類の注入材を注入できるように独立した２つのホース取り付け口５７ａ、ｂを備えている。中間部は円盤状の鍔５８になっている。円盤状の鍔５８がほぼホース取り付け部材挿入穴５４に収まるようになっている。ホース取り付け口５７ａ、ｂに注入材を供給するホース（図示省略）を接続する。
【００５２】
図１０は注入口固定部材の別の例を示す斜視図、図１１は同側面図である。この注入口固定部材は、シートパイル取り付け部材６１と押さえ板６２を有する。シートパイル取り付け部材６１はコの字状の断面形状を有し、シートパイル１５の厚さに対応した溝６３を有する。押さえ板６２は略板状であるが、中央部には半円形の注入管挿入溝６４を有し、その左右にはボルト取り付け穴６５が設けられている。また、シートパイル取り付け部材６１にもこのボルト取り付け穴６５の位置に対応するボルト穴６６が設けられている。
【００５３】
シートパイル１５の上端に溝６３をはめ込むようにして、シートパイル取り付け部材６１をシートパイル１５の上端に取り付ける。ついで、注入管３４の上に注入管挿入溝６４を当てるようにして、押さえ板６２を、シートパイル取り付け部材６１に押し当てる。シートパイル取り付け部材６１のボルト穴６６の位置を押さえ板６２のボルト取り付け穴６５の位置に合わせ、ボルト６７を取り付ける。ボルト６７の先端がシートパイル１５の表面に強く当たるまでボルト６７を締める。こうして、注入管３４の上部がシートパイル１５に強く固定される。その後、やはり図９に示すようなホース取り付け部材を介してホース（図示省略）を注入管３４の上端と接続する。
【００５４】
チャックでシートパイル１５の上端を把持し、シートパイル１５の引き上げを開始する。そして、ホースより注入材を注入管３４に供給し、注入管３４の下端より地中に注入管３４を注入しつつシートパイル１５の引き上げを続けていく。
【００５５】
ここで、注入材について説明する。１液の硬化剤としては、たとえば、高炉セメントＢ種５０Ｋｇ、ベントナイト１０Ｋｇ、セメントミルク凝結硬化促進剤であるＹＭＳ２０００（三興コロイド化学株式会社）４Ｋｇおよび１７７．８リットルを混合したものを使用することができる。これは、流動性消失時間が３０〜４０分程度、４週強度０．７１Ｎ／ｍｍ2の硬化剤である。
【００５６】
通入管として、２本の独立した流体通路を備えたものを使用する場合には、２液の硬化剤を用いることができる。２液の硬化剤としては、たとえば、Ａ液として水ガラス（ＪＩＳ３号ケイ酸ナトリウム）８０リットルに水１２０リットルを加えたものを用意し、Ｂ液としては、高炉セメントＢ種５０Ｋｇ、ＹＭＳ４５（三興コロイド化学株式会社）１０Ｋｇおよび１７８．７リットルを混合したものを用意する。このＡ液とＢ液を１対１で注入する。また、高炉セメントＢ種５０Ｋｇ、ＹＭＳ９０（三興コロイド化学株式会社）５Ｋｇおよび１８１．４リットルを混合してＢ液としてもよい。さらに、Ａ液としては、高炉セメントＢ種７５Ｋｇ、ＹＭＳ６０（三興コロイド化学株式会社）４Ｋｇおよび１７４リットルを混合したものを用意し、Ｂ液として硬化剤１０Ｋｇと水１９８リットルを混合したものを用意して、２０℃で６０〜７５秒程度のゲルタイムの注入材とすることもできる。これらの注入材は、毒物や劇物を含まない安全性の高い無公害薬剤である。
【００５７】
注入管３４より地中に注入された注入材によりシートパイル１５が引抜かれた跡の空間は埋められていく。したがって、空隙に起因する地中の土壌の移動や地下水の水路の変化に伴う地盤状態の変動が発生しない。
【００５８】
１つのシートパイル１５の引き抜きが完了したらホースを取り外し、次に引き抜くシートパイル１５の注入管３４に取り付ける。以下、同様の作業を繰り返して、全てのシートパイル１５を撤去する。
【００５９】
この発明の土留め工法および掘削部材は、地中に水道管やガス管等を埋設する工事の施工などシートパイル等の土留め部材により土留めを行いながら行う工事について広く利用できるものである。土留め部材の建て込み作業または引抜き作業において、地中に空隙を残さないので、空隙に起因する地中の土壌の移動や地下水の水路の変化に伴う地盤状態の変動を発生させなることがなく、安全で環境への影響が少ない土留め工事が実現できる。らせん状羽根を有する掘削部材によって削孔しながら土留め部材を建て込むので、地盤の硬いところでも施工できる。既に普及している設備のほとんどを活用するので、新たな設備投資が少なく、導入しやすい工法である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】土留め部材建て込み装置の一例を示す正面図である。
【図２】ケーシング１１の先端部を模式的に示す縦断面図である。
【図３】同横断面図である。
【図４】土留め部材立て込み工事用掘削部材を示す一部断面正面図である。
【図５】土留め部材およびケーシングの先端部付近を示す断面図である。
【図６】注入管固定部材を示す斜視図である。
【図７】押さえ部材を示す背面図である。
【図８】注入口固定部材の例を示す斜視図である。
【図９】ホース取り付け部材を示す正面図である。
【図１０】注入口固定部材の別の例を示す斜視図である。
【図１１】同側面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１．土留め部材建て込み装置
２．作業台車
４．リーダ
５．スライド部材
８．旋回装置
９．チャック
１０．オーガースクリュー
１１．ケーシング
１２．軸体
１３．らせん状羽根
１５．土留め部材（シートパイル）
２０．土留め部材立て込み工事用掘削部材（掘削部材）
２１．ロッド（軸体）
２２．らせん状羽根
２６．流体通路
【技術分野】
【０００１】
この発明は、シートパイル（鋼矢板）などで土留めを行いながら地中に水道管、ガス管、側溝、カルバートボックス等を埋設する土留め工事の施工に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地中に水道管、ガス管、カルバートボックス、下水管、側溝等を埋設する工事においては、まず溝の両壁を構成すべき位置に簡易矢板、鉄板、シートパイル等の土留め部材を設置して溝壁が崩れるのを防止した上で、地面を掘削して溝を形成し、溝内での水道管等の敷設作業が行われる。敷設作業が終了すると土留め部材が引き抜かれる。こうして回収された土留め部材は次の工事で再利用されることになる。しかし、溝内に砂や土を盛った後に土留め部材を引く抜くことにより、地中には土留め部材の体積分の空隙が生じることになる。この空隙を埋めるために周囲の土砂が移動し、地盤沈下などさまざまな問題が生じうることを本発明の発明者らは特許文献１にて指摘するとともに、これを防止する土留め工法を開示した。
【０００３】
また、硬い地盤の場所では、オーガーで地中を削孔しながらシートパイル等の土留め部材を設置する技術が広く使われている。このオーガーによる土留め部材建て込み方法について図面に基づいて説明する。図１は土留め部材建て込み装置の一例を示す正面図である。土留め部材建て込み装置１は無限軌道３で移動する作業台車２を有する。この作業台車２には長いリーダ４と、リーダ４に沿って上下動するスライド部材５が設けられている。そして、このスライド部材５に油圧ユニット６、旋回装置７、チャック８、押し込み油圧装置９が設けられている。
【０００４】
旋回装置７にはオーガースクリュー１０が接続される。また、このオーガースクリュー１０を囲周するようにケーシング１１が設けられる。このケーシング１１はスライド部材５の下部に取り付けられるが、回転はしない。
【０００５】
図２はケーシング１１の先端部を模式的に示す縦断面図、図３は同横断面図である。オーガースクリュー１０は、長い軸体１２を有し、この軸体１２のほぼ全長に渡ってらせん状羽根１３が設けられている。ケーシング１１は長い筒状の部材であり、オーガースクリュー１０を全長に渡って囲周している。ケーシング１１にはいくつかの穴１４が所定の間隔で設けられている。
【０００６】
この作業台車２を土留め部材を建て込むべき位置に移動させる。チャックにシートパイル（鋼矢板）などの土留め部材１５を取り付け、リーダー４を垂直に立てた状態にする。このとき、スライド部材５はリーダー４の上端部付近にある。シートパイル１５は断面がコの字状の形状であるが、この溝の中にケーシング１１が入るような位置関係になっている。
【０００７】
シートパイル１５の下端付近には当たり部１７が設けられている。一方、ケーシング１１の下端付近には突起部材１８が設けられている。当たり部１７の上に突起部材１８が接している。
【０００８】
旋回装置８によりオーガースクリュー１０が地中に進入していく方向に回転させる。この回転によりオーガースクリュー１０は土砂を切削しながら、下へ進行していく。掘削時には、オーガースクリュー１０で土をかきまぜて、ケーシング１１内に取り込んでいく。このオーガースクリュー１０の進行に合わせてケーシング１１も下降する。すると、ケーシング１１の下端付近の突起部材１８がシートパイル１５の当たり部１７を下向きに押し、シートパイル１５も下へ進行する。
【０００９】
こうしてシートパイル１５を所望の深さに建て込んだら、旋回装置８を逆方向に回転させる。これによって、オーガースクリュー１０は逆回転しながら上昇する。ケーシング１１もオーガースクリュー１０とともに上昇する。スライド部材がリーダ４の上端部付近に戻ったとき、ケーシング１１とオーガースクリュー１０は地上に引き抜かれる。一方、シートパイル１５は地中に残され、１本のシートパイル１５の建て込みが完了する。
【特許文献１】特許第３９４０７３５号特許公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
オーガーによる土留め部材の建て込み方法は、固い地盤でも土留め部材を短時間で建て込むことができる工法であり、広く実施されつつある。しかし、この従来の工法において、土留め部材の建て込み時に地中に空隙や土圧の弱い箇所が生じ、これにより施工地の周囲において地盤沈下が生じうることが判明した。
【００１１】
オーガースクリュー１０によって削孔する際に、切削された土砂はケーシング１１内部を上昇する。こうして、大量の土砂が地下より持ち上げられる。ケーシング１１の上部にはこれらの土砂がたまっていく。その後、オーガースクリュー１０とケーシング１１の引き抜きにおいてはオーガースクリュー１０が逆回転し、ケーシング１１内部の土砂は地中に戻される。したがって、空隙が生じるとは考えられてこなかった。
【００１２】
しかし、オーガースクリュー１０の削孔によって持ち上げられる土砂は大量であり、この土砂をすべてケーシング１１の内部に残したままでは、抵抗が大きくなり、オーガースクリュー１０の回転を継続できなくなる。そこで、ケーシング１１にはその長さ方向に沿って多数の穴１４が設けられており、土砂をケーシング１１の外に排出できるようになしている。こうして、施工場所の地上においても、この穴１４より多くの土砂が排出される。このようにケーシング１１の外に排出された土砂はオーガースクリュー１０の引き抜き時においても地中に戻ることはない。したがって、ケーシング１１の引き抜き跡においてその分だけ土砂が減少することになる。土留め部材１５が地中に打ち込まれるの、その体積分だけの土砂が増えたのと同様なことになるが、この増加分によっても失われた土砂量を補うことはできない。したがって、その不足分だけ、地中に空隙が残ることとなる。土留め部材の建て込み作業の終了後に、その空隙を埋めるために周囲の土砂が移動し、地盤沈下が発生する。
【００１３】
さらに、ケーシング１１の引き抜き後だけでなく、ケーシング１１を地中に挿入していく際においても地盤沈下が発生させるような空隙が形成される場合があることも判明した。オーガースクリュー１０で削孔するとき、オーガースクリュー１０で土をかきまぜて、周囲の土までもケーシング１１内に取り込んでいく。これによって地盤沈下が発生する。オーガースクリュー１０の回転によってケーシング１１内の土砂は転圧され、地中部分の穴からも土砂がケーシング１１の外に押し出される。この土砂は転圧によって圧縮されて硬くなっている。こうして移動した土砂量は留め部材１５の打ち込みによる体積増加分によっても補い切れないため、地盤沈下の原因となる空隙が生じることになる。
【００１４】
特許文献１には、土留め部材の引抜き跡の空隙によって生じる地盤沈下等の悪影響を防止する土留め工法が記載されている。しかし、土留め部材の建て込みに起因する地盤沈下の防止については言及されていない。
【００１５】
この発明は、硬い地盤においても効率的に施工でき、土留め部材の建て込みに起因する地盤沈下を防止できる土留め工法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上述の課題を解決するため、この発明の土留め工法は、土留め部材に円筒状のケーシングを取り付け、らせん状羽根を有する掘削部材によって掘り進めながら土留め部材を土中に建て込み、掘削工具を逆回転させながら掘削工具およびケーシングを地上に引き上げる土留め工法であって、掘削部材によって掘り進めるとき、または掘削工具を引き上げるときに、注入材を地中に注入していくことを特徴とする。土留め部材の長さ方向に沿って注入管を設け、その注入管より注入してもよい。
【００１７】
また、掘削部材は、ロッドと、ロッドの先端部に設けられたらせん状羽根と、最先端部に設けられた吐出口と、ロッド内部を貫通して吐出口につながる流体通路を有するものであり、吐出口より空気または水を吐出しながら掘り進めるものでもよい。この場合、掘削部材のらせん状羽根は、先端部側より長さ方向に沿って徐々に径が大きくなる第１領域と、第１領域に続く径が一定の第２領域と、第２領域に続き長さ方向に沿って徐々に径が小さくなる第１領域とを有し、第２領域においてループが２周以上形成されているものであり、そのループ状羽根の最大径部の外周部を土留め部材との間に実質的に隙間を作らない程度に近接させて設置することが好ましい。ロッドはケーシングの中に取り付けられ、ロッドの外周面とケーシングの内周面の間には流体通路となる隙間が形成されており、この隙間に空気または水を供給しながら掘り進めることが好ましい。
【００１８】
上記の構成に加え、土留め部材の長さ方向に沿って注入管を設けて地中に建て込み、土留め部材の引き抜き時にはその注入管を介して地中に注入材を注入しながら引き抜くことが好ましい。
【００１９】
さらに、この発明の土留め部材立て込み工事用掘削部材は、ロッドと、ロッドの先端部に設けられたらせん状羽根と、最先端部に設けられた吐出口と、ロッド内部を貫通して吐出口につながる流体通路を有し、らせん状羽根は、先端部側より長さ方向に沿って徐々に径が大きくなる第１領域と、第１領域に続く径が一定の第２領域と、第２領域に続き長さ方向に沿って徐々に径が小さくなる第３領域とを有し、第２領域においてループが２周以上形成されているものである。
【発明の効果】
【００２０】
この発明は、硬い地盤においての土留め部材立て込みを効率的に行えるという効果を有する。土留め部材立て込み工事用掘削部材による削孔に起因する空隙の発生または土留め部材立て込み工事後の地盤沈下を防止することができるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
この発明を実施するための最良の形態について、図面に基づいて説明する。この実施例において使用する土留め部材建て込み装置１は図１に示すようなものであるが、土留め部材立て込み工事用掘削部材としてはオーガースクリューではなく、この土留め部材立て込みに最適な、特別な装置を使用している。図４は、この土留め部材立て込み工事用掘削部材（以下、単に「掘削部材」という）を示す一部断面正面図である。
【００２２】
掘削部材２０は、軸体とらせん羽根を有する構造である点ではオーガースクリューと共通する。しかし、掘削部材２０のらせん羽根２２はロッド２１（軸体）の先端部のみ設けられており、ロッド２１（軸体）の上部には設けられていない。
【００２３】
最先端部にはビット２３と吐出口２４が設けられている。また、ロッド２１の中心部には上端より流体ロッド内部を貫通して吐出口２４につながる流体通路２５が形成されている。
【００２４】
掘削部材２０のらせん状羽根２２は、先端部側より長さ方向に沿って徐々に径が大きくなる第１領域２２ａと、第１領域２２ａに続く径が一定の第２領域２２ｂと、第２領域２２ｂに続き長さ方向に沿って徐々に径が小さくなる第３領域２２ｃとを有する。すなわち、第２領域において羽根の径が最大になるが、この領域においてループが２周以上形成されている。特にここでは３周分形成されている。また、第３領域２２ｃにおいて、羽根の先端のある位置Ｐ１とそこからループ一周分進んだ位置Ｐ１と結ぶ線Ｐ１−Ｐ２は軸線に対してほぼ４５°の角度になっている。
【００２５】
この掘削部材２０はレデューサ２７を介して旋回装置８に接続される。このレデューサ２７も円柱状の部材であるが、内部に流体通路２８が設けられており、上部よりこの流体通路２８を介してロッド２１の流体通路２８に流体を送り込むようになっている。また、外周にはＯリング等のパッキン部材２９が設けられている。
【００２６】
図５は土留め部材およびケーシングの先端部付近を示す断面図である。ケーシングは中空の円筒状であり、その内周はロッドの外周より若干大きい。したがって、 ロッドをケーシングの中に挿入した状態では、ロッドの外周面とケーシングの内周面の間には流体通路となる隙間が形成される。
【００２７】
ケーシングの先端付近には２本のアームが外向きに取り付けられており、このアームの先端には棒状部材３２が下向きに設けられている。なお、この実施形態において、ケーシングには土砂排出用の穴は特に設けられていない。
【００２８】
土留め部材としてはＨ型鋼なども使用できるが、ここではシートパイル１５の例について説明する。シートパイル１５の先端付近には、折り曲がり部の内側に梁３３が溶接によって取り付けられている。この梁３３とシートパイルの折り曲がり部によって三角形状の空間が形成される。
【００２９】
シートパイル１５の外面には、その長さ方向に沿って注入管３４が取り付けられている。シートパイル１５は広い面１５ａおよびその両側の狭い面１５ｂ、ｃを有するが、これらの３面のうち狭い面１５ｂ、ｃのいずれか、またはその両方に取り付けることが好ましい。広い面１５ａの上端は建て込みおよび引抜きにおいてチャックによる把持に使用されるためである。
【００３０】
ついで、この掘削部材２０を使用した土留め工法について説明する。作業台車２のスライド部材５にケーシング１１と掘削部材２０を取り付ける。また、チャック９にシートパイル１５を取り付ける。スライド部材５はリーダ４の上端部に位置しており、リーダ４は垂直に立った状態にしておく。
【００３１】
ここで、シートパイル１５の幅Ｗは５００ｍｍ、高さＨは２００ｍｍのものであり、ケーシング１１の外周の直径は２１６ｍｍ、内周の直径は２００ｍｍである。また、掘削部材２０のロッド２１の直径は１９０ｍｍ、らせん状羽根２２の最大径は４４０ｍｍである。したがって、ケーシング１１の内周面とロッド２１の外周面の間には５ｍｍ程度の隙間が形成される。
【００３２】
ケーシング１１と掘削部材２０は一部がシートパイル１５のコの字状の断面の溝の中に入るように配置される。そして、らせん状羽根２２の最大径の部分において、らせん状羽根２２の先端部はシートパイル１５にほとんど接するほどに近接している。ケーシング１１の先端の棒状部材３２は、梁３３とシートパイルの折り曲がり部によって形成される三角形の中に挿入する。
【００３３】
旋回装置を作動させ、らせん状羽根２２が地中を掘り進む方向に回転させる。スライド部材を下降させて、掘削部材２０、ケーシング１１、シートパイル１５を地中に送り込む。また、レデューサを介して、空気または水、あるいはその両方をロッド２１の流体通路に送り込む。水を使用する場合、水圧力を３ｋｇ／ｃｍ2〜１４０ｋｇ／ｃｍ2かける。また、ケーシングの上部より空気または水を供給し、内周面とロッド２１の外周面の間に形成された流体通路にも送り込む。
【００３４】
掘削部材２０の先端の吐出口２４より空気または水を吐出するとともに、らせん状羽根を回転させることによって、土砂を効果的に切削しながら掘り進める。ここで、らせん状羽根２２の第３領域２２ｃの部分はシートパイル１５の先端よりも下に出ており、シートパイル１５の先にある土砂を切削し、シートパイル１５の進行を容易にしている。
【００３５】
また、ケーシング１１の内周面とロッド２１の外周面の間に空気または水を流しているので、土がこの間に入り込むことはなく、ジャミングは発生しない。こうして、掘削部材２０とケーシング１１は下降していく。ケーシング１１の先端の棒状部材３２は、梁３３とシートパイルの折り曲がり部によって形成される三角形の中に挿入されているので、ケーシング１１に押されてシートパイル１５は地中に建て込まれていく。このケーシング１１の先端の棒状部材３２によって、打ち込み中にケーシング１１とシートパイル１５は強固に接続されている。この掘削部材２０は土砂を効果的に取り込みながら地中を進んでいくので、地中に空隙を作らず、地盤沈下を発生させない。
【００３６】
シートパイル１５に取り付けられる注入管３４について説明する。下端部はシートパイルの下端付近に溶接で接続される。また、バイブロとよばれる工法を使用する場合、シートパイル１５の中間部では滑り止めとして注入管固定部材４０が使用される。図６は注入管固定部材を示す斜視図、図７は押さえ部材を示す背面図である。
【００３７】
固定部材４０は円盤状の押さえ部材４１とバンド４２を有する。押さえ部材４１はゴムなどで作られ、注入管３４の外形に対応した注入管挿入溝４３を有する。この注入管挿入溝４３の内部には凹凸が形成されている。バンド４２はタイヤチューブなどの弾性部材が使用される。このバンド４２と押さえ部材４１は接続されており、また、バンド４２の端部同士はバックル４４によって接続されており、全体として輪の形状になっている。
【００３８】
注入管挿入溝４３に注入管３４を入れ、バンド４２をシートパイル１５の回りに巻く。そして、バンド４２をある程度引っ張って伸ばし、その状態でバックル４４で締める。こうして、注入管３４がシートパイル１５の表面上に強く固定される。管挿入溝４３の内部の凹凸により、注入管３４はしっかり固定される。
【００３９】
シートパイル１５の長さ方向に沿って、所定の間隔で固定部材４０により注入管３４をシートパイルに固定する。これによって、注入管３４が安定し、作業中の振れを防止することができる。シートパイル１５の下降によって地面近くに降りてきた固定部材４０は、順次取り外して回収する。回収された固定部材４０は繰り返して使用することができる。
【００４０】
シートパイル１５を必要な深さまで建て込んだら、旋回装置８を逆転させ、らせん状羽根２２を逆方向に回転する。すると、掘削部材２０は上昇を始める。かの例では、たとえば２２〜２５ｒｐｍの回転数でらせん状羽根２２を回転させ、２分間で１ｍ上昇する速度で引き上げている。この掘削部材２０とともにケーシング１１も上昇する。ケーシング１１の先端の棒状部材３２は、梁３３とシートパイルの折り曲がり部によって形成される三角形から引抜かれ、シートパイル１５とケーシング１１は分離する。シートパイル１５は建て込まれた深さで取り残され、掘削部材２０とケーシング１１のみが上昇する。
【００４１】
この掘削部材２０は、地中を進行するときに、その体積分の土だけを後方に送る。掘り進むときは、上方の土砂を下方に強く取り込みながら進行するので、施工前の土砂はほぼ元の状態に戻る。そのため、地盤沈下の原因となる地中の空隙はほとんど発生しない。それでも、空隙が残る可能性がある場合には、掘削部材２０の先端部より注入材を注入しながら引抜き作業を行うことができる。これによってそのわずかな空隙をも生めることができる。注入材として水ガラス系の溶液型のものなどを使用し、らせん状羽根２２によって注入材と周囲の土砂を撹拌・混合させる。また、このように注入材と混合された土砂はらせん状羽根２２によって下向きに押さえられ、地上に排泥として出てくることはない。
【００４２】
掘削部材２０とケーシング１１の引き上げ時においても、ケーシング１１の内周面とロッド２１の外周面の間に空気または水を供給し続ける。このように引き上げ完了まで空気または水を供給し続けることによっても、地盤沈下が防止される。
【００４３】
掘削部材２０とケーシング１１を地上まで引き上げたら、そのシートパイルの建て込みは完了する。作業台車２を次のシートパイルの建て込み場所に移動させ、同様の作業を繰り返す。順次、この作業を繰り返し、必要なシートパイルを建て込んでいく。ここで、すべての土留め部材（シートパイル）に注入管３４を取り付けることは、必ずしも必要ではない。注入管付きのシートパイル同士の間に注入管なしのシートパイルのシートパイルを複数本入れて建て込んでもよい。この場合、注入管付きのシートパイルの割合は、その土壌や注入材の種類などの条件に合わせて、その注入材が到達する距離によって適宜設定できる。例えば、注入管付きのシートパイル同士の間に注入管なしのシートパイルを２本建て込むことができる。撤去時において最後に引抜くシートパイルには注入管付きのものを使用する。
【００４４】
この掘削部材２０として最大径１０００ｍｍのらせん羽根を有するものを用いると引き上げ時において、２０トンもの重量がある作業台車を持ち上げることもできるほど土砂の取り込み力が強い。地中に空隙を作らない土留め工法の実施に最良のものである。
【００４５】
つぎに、土留め部材建て込み方法の別の例について説明する。この例においては、図１に示すような従来の土留め部材建て込み装置を使用し、掘削部材としてはオーガースクリューを使用して削孔していく。ただし、建て込むシートパイルには、上述の例と同様に注入管３４を取り付けておく。
【００４６】
建て込みは、ほぼ従来のオーガースクリューによる工法と同様である。したがって、建て込み終了後には、かなりの土が地上に持ち上げられる。
【００４７】
そこで、注入材を地中に注入しながらオーガースクリューおよびケーシングを引抜いていく。シートパイル１５に設けられた注入管３４を通して注入材を注入することができる。これによって、失われた土砂分の体積を補うことができ、地中に空隙ができることを防止でき、地盤沈下を防止することができる。
【００４８】
なお、掘削部材としてオーガースクリューを使用した場合、発明が解決しようとする課題として述べた通り、シートパイル１５を建て込んでいく過程においても地盤沈下が発生する場合がある。このような場合には、シートパイルの建て込み時にもシートパイル１５に設けられた注入管３４を通して注入材を注入しながら掘り進めて行く。これによって、建て込み時に発生する地盤沈下も防止することができる。シートパイルの建て込み時においては、短時間に発生する地盤沈下を防止する必要があるので、硬化時間の短い注入材を使用することが好ましい。
【００４９】
さらに、土留め工法における土留め部材の撤去方法の例について説明する。まず、注入管付きのシートパイルへ注入口固定部材５０を取り付ける。図８は注入口固定部材の例を示す斜視図である。入口固定部材５０は天板５１および左右の側板５２，５３を有する。天板５１にはホース取り付け部材挿入穴５４があけられている。側板側板５２，５３は略三角形または四角形で、天板５２の両側にそれぞれ設けられており、シートパイル取り付け用溝５５が設けられている。シートパイル取り付け用溝５５の幅はシートパイル１５の厚さとほぼ同じである。
【００５０】
シートパイル取り付け用溝５５にシートパイル１５の上端部を挿入することによって、簡単に取り付けることができる。ホース取り付け部材挿入穴５４の中心位置を注入管３４の中心に合わせる。この状態で、入口固定部材５０とシートパイル１５の接触部分を溶接して固定する。シートパイル１５をシートパイル取り付け用溝５５の中に挟みこんでいるので、入口固定部材５０はもともとずれにくい。したがって、溶接は小さな範囲でよく、取り付け時間が短縮できる上、シートパイル１５を損傷しにくい。
【００５１】
ついで、ホース取り付け部材５６をホース取り付け部材挿入穴５４に取り付け、注入管３４に接続する。図９はホース取り付け部材を示す正面図である。この例では、ホース取り付け部材５６は２種類の注入材を注入できるように独立した２つのホース取り付け口５７ａ、ｂを備えている。中間部は円盤状の鍔５８になっている。円盤状の鍔５８がほぼホース取り付け部材挿入穴５４に収まるようになっている。ホース取り付け口５７ａ、ｂに注入材を供給するホース（図示省略）を接続する。
【００５２】
図１０は注入口固定部材の別の例を示す斜視図、図１１は同側面図である。この注入口固定部材は、シートパイル取り付け部材６１と押さえ板６２を有する。シートパイル取り付け部材６１はコの字状の断面形状を有し、シートパイル１５の厚さに対応した溝６３を有する。押さえ板６２は略板状であるが、中央部には半円形の注入管挿入溝６４を有し、その左右にはボルト取り付け穴６５が設けられている。また、シートパイル取り付け部材６１にもこのボルト取り付け穴６５の位置に対応するボルト穴６６が設けられている。
【００５３】
シートパイル１５の上端に溝６３をはめ込むようにして、シートパイル取り付け部材６１をシートパイル１５の上端に取り付ける。ついで、注入管３４の上に注入管挿入溝６４を当てるようにして、押さえ板６２を、シートパイル取り付け部材６１に押し当てる。シートパイル取り付け部材６１のボルト穴６６の位置を押さえ板６２のボルト取り付け穴６５の位置に合わせ、ボルト６７を取り付ける。ボルト６７の先端がシートパイル１５の表面に強く当たるまでボルト６７を締める。こうして、注入管３４の上部がシートパイル１５に強く固定される。その後、やはり図９に示すようなホース取り付け部材を介してホース（図示省略）を注入管３４の上端と接続する。
【００５４】
チャックでシートパイル１５の上端を把持し、シートパイル１５の引き上げを開始する。そして、ホースより注入材を注入管３４に供給し、注入管３４の下端より地中に注入管３４を注入しつつシートパイル１５の引き上げを続けていく。
【００５５】
ここで、注入材について説明する。１液の硬化剤としては、たとえば、高炉セメントＢ種５０Ｋｇ、ベントナイト１０Ｋｇ、セメントミルク凝結硬化促進剤であるＹＭＳ２０００（三興コロイド化学株式会社）４Ｋｇおよび１７７．８リットルを混合したものを使用することができる。これは、流動性消失時間が３０〜４０分程度、４週強度０．７１Ｎ／ｍｍ2の硬化剤である。
【００５６】
通入管として、２本の独立した流体通路を備えたものを使用する場合には、２液の硬化剤を用いることができる。２液の硬化剤としては、たとえば、Ａ液として水ガラス（ＪＩＳ３号ケイ酸ナトリウム）８０リットルに水１２０リットルを加えたものを用意し、Ｂ液としては、高炉セメントＢ種５０Ｋｇ、ＹＭＳ４５（三興コロイド化学株式会社）１０Ｋｇおよび１７８．７リットルを混合したものを用意する。このＡ液とＢ液を１対１で注入する。また、高炉セメントＢ種５０Ｋｇ、ＹＭＳ９０（三興コロイド化学株式会社）５Ｋｇおよび１８１．４リットルを混合してＢ液としてもよい。さらに、Ａ液としては、高炉セメントＢ種７５Ｋｇ、ＹＭＳ６０（三興コロイド化学株式会社）４Ｋｇおよび１７４リットルを混合したものを用意し、Ｂ液として硬化剤１０Ｋｇと水１９８リットルを混合したものを用意して、２０℃で６０〜７５秒程度のゲルタイムの注入材とすることもできる。これらの注入材は、毒物や劇物を含まない安全性の高い無公害薬剤である。
【００５７】
注入管３４より地中に注入された注入材によりシートパイル１５が引抜かれた跡の空間は埋められていく。したがって、空隙に起因する地中の土壌の移動や地下水の水路の変化に伴う地盤状態の変動が発生しない。
【００５８】
１つのシートパイル１５の引き抜きが完了したらホースを取り外し、次に引き抜くシートパイル１５の注入管３４に取り付ける。以下、同様の作業を繰り返して、全てのシートパイル１５を撤去する。
【００５９】
この発明の土留め工法および掘削部材は、地中に水道管やガス管等を埋設する工事の施工などシートパイル等の土留め部材により土留めを行いながら行う工事について広く利用できるものである。土留め部材の建て込み作業または引抜き作業において、地中に空隙を残さないので、空隙に起因する地中の土壌の移動や地下水の水路の変化に伴う地盤状態の変動を発生させなることがなく、安全で環境への影響が少ない土留め工事が実現できる。らせん状羽根を有する掘削部材によって削孔しながら土留め部材を建て込むので、地盤の硬いところでも施工できる。既に普及している設備のほとんどを活用するので、新たな設備投資が少なく、導入しやすい工法である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】土留め部材建て込み装置の一例を示す正面図である。
【図２】ケーシング１１の先端部を模式的に示す縦断面図である。
【図３】同横断面図である。
【図４】土留め部材立て込み工事用掘削部材を示す一部断面正面図である。
【図５】土留め部材およびケーシングの先端部付近を示す断面図である。
【図６】注入管固定部材を示す斜視図である。
【図７】押さえ部材を示す背面図である。
【図８】注入口固定部材の例を示す斜視図である。
【図９】ホース取り付け部材を示す正面図である。
【図１０】注入口固定部材の別の例を示す斜視図である。
【図１１】同側面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１．土留め部材建て込み装置
２．作業台車
４．リーダ
５．スライド部材
８．旋回装置
９．チャック
１０．オーガースクリュー
１１．ケーシング
１２．軸体
１３．らせん状羽根
１５．土留め部材（シートパイル）
２０．土留め部材立て込み工事用掘削部材（掘削部材）
２１．ロッド（軸体）
２２．らせん状羽根
２６．流体通路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
土留め部材に円筒状のケーシングを取り付け、らせん状羽根を有する掘削部材によって掘り進めながら土留め部材を土中に建て込み、掘削工具を逆回転させながら掘削工具およびケーシングを地上に引き上げる土留め工法であって、掘削部材によって掘り進めるとき、または掘削工具を引き上げるときに、注入材を地中に注入していくことを特徴とする土留め工法。
【請求項２】
土留め部材の長さ方向に沿って注入管を設け、その注入管より注入する請求項１に記載の土留め工法。
【請求項３】
掘削部材は、ロッドと、ロッドの先端部に設けられたらせん状羽根と、最先端部に設けられた吐出口と、ロッド内部を貫通して吐出口につながる流体通路を有するものであり、吐出口より空気または水を吐出しながら掘り進めるものである請求項１に記載の土留め工法。
【請求項４】
掘削部材のらせん状羽根は、先端部側より長さ方向に沿って徐々に径が大きくなる第１領域と、第１領域に続く径が一定の第２領域と、第２領域に続き長さ方向に沿って徐々に径が小さくなる第３領域とを有し、第２領域においてループが２周以上形成されているものであり、そのループ状羽根の最大径部の外周部を土留め部材との間に実質的に隙間を作らない程度に近接させて設置するものである請求項３に記載の土留め工法。
【請求項５】
ロッドはケーシングの中に取り付けられ、ロッドの外周面とケーシングの内周面の間には流体通路となる隙間が形成されており、この隙間に空気または水を供給しながら掘り進めるものである請求項３または請求項４に記載の土留め工法。
【請求項６】
土留め部材の長さ方向に沿って注入管を設けて地中に建て込み、土留め部材の引き抜き時にはその注入管を介して地中に注入材を注入しながら引き抜くことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の土留め工法。
【請求項７】
ロッドと、ロッドの先端部に設けられたらせん状羽根と、最先端部に設けられた吐出口と、ロッド内部を貫通して吐出口につながる流体通路を有し、らせん状羽根は、先端部側より長さ方向に沿って徐々に径が大きくなる第１領域と、第１領域に続く径が一定の第２領域と、第２領域に続き長さ方向に沿って徐々に径が小さくなる第１領域とを有し、第２領域においてループが２周以上形成されているものである土留め部材立て込み工事用掘削部材。
【請求項１】
土留め部材に円筒状のケーシングを取り付け、らせん状羽根を有する掘削部材によって掘り進めながら土留め部材を土中に建て込み、掘削工具を逆回転させながら掘削工具およびケーシングを地上に引き上げる土留め工法であって、掘削部材によって掘り進めるとき、または掘削工具を引き上げるときに、注入材を地中に注入していくことを特徴とする土留め工法。
【請求項２】
土留め部材の長さ方向に沿って注入管を設け、その注入管より注入する請求項１に記載の土留め工法。
【請求項３】
掘削部材は、ロッドと、ロッドの先端部に設けられたらせん状羽根と、最先端部に設けられた吐出口と、ロッド内部を貫通して吐出口につながる流体通路を有するものであり、吐出口より空気または水を吐出しながら掘り進めるものである請求項１に記載の土留め工法。
【請求項４】
掘削部材のらせん状羽根は、先端部側より長さ方向に沿って徐々に径が大きくなる第１領域と、第１領域に続く径が一定の第２領域と、第２領域に続き長さ方向に沿って徐々に径が小さくなる第３領域とを有し、第２領域においてループが２周以上形成されているものであり、そのループ状羽根の最大径部の外周部を土留め部材との間に実質的に隙間を作らない程度に近接させて設置するものである請求項３に記載の土留め工法。
【請求項５】
ロッドはケーシングの中に取り付けられ、ロッドの外周面とケーシングの内周面の間には流体通路となる隙間が形成されており、この隙間に空気または水を供給しながら掘り進めるものである請求項３または請求項４に記載の土留め工法。
【請求項６】
土留め部材の長さ方向に沿って注入管を設けて地中に建て込み、土留め部材の引き抜き時にはその注入管を介して地中に注入材を注入しながら引き抜くことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の土留め工法。
【請求項７】
ロッドと、ロッドの先端部に設けられたらせん状羽根と、最先端部に設けられた吐出口と、ロッド内部を貫通して吐出口につながる流体通路を有し、らせん状羽根は、先端部側より長さ方向に沿って徐々に径が大きくなる第１領域と、第１領域に続く径が一定の第２領域と、第２領域に続き長さ方向に沿って徐々に径が小さくなる第１領域とを有し、第２領域においてループが２周以上形成されているものである土留め部材立て込み工事用掘削部材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−１８５４９４（Ｐ２００９−１８５４９４Ａ）
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２５８０５（Ｐ２００８−２５８０５）
【出願日】平成２０年２月５日（２００８．２．５）
【出願人】（５０４０９１５５５）
【出願人】（５０４０９２５５２）
【出願人】（５０４０９２５６３）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月５日（２００８．２．５）
【出願人】（５０４０９１５５５）
【出願人】（５０４０９２５５２）
【出願人】（５０４０９２５６３）
【Ｆターム（参考）】
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