特許 5738602 山留壁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5738602

(24)【登録日】2015年5月1日

(45)【発行日】2015年6月24日

(54)【発明の名称】山留壁

(51)【国際特許分類】

   E02D 5/20 20060101AFI20150604BHJP

   E02D 17/04 20060101ALI20150604BHJP

   E02D 29/045 20060101ALI20150604BHJP

   E21D 13/00 20060101ALI20150604BHJP

【ＦＩ】

   E02D5/20 102

   E02D17/04 Z

   E02D29/04 Z

【請求項の数】2

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2011-704(P2011-704)

(22)【出願日】2011年1月5日

(65)【公開番号】特開2012-140826(P2012-140826A)

(43)【公開日】2012年7月26日

【審査請求日】2013年12月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003621

【氏名又は名称】株式会社竹中工務店

(74)【代理人】

【識別番号】100079049

【弁理士】

【氏名又は名称】中島 淳

(74)【代理人】

【識別番号】100084995

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 和詳

(74)【代理人】

【識別番号】100099025

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 浩志

(72)【発明者】

【氏名】河野 貴穂

【審査官】 砂川 充

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６２−６０２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２７０４８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平７−１８６８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−３０３４６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−７００４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１２０６６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１−２０３５１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０２Ｄ ５／００ −５／２０

Ｅ０２Ｄ １７／０４

Ｅ０２Ｄ ２９／００

Ｅ０２Ｄ ２９／０４５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

掘削部となる地盤を囲んでソイルセメントで構築され、構造物の地下外壁の外面となる面を前記掘削部側の側壁面で構成するソイルセメント壁体と、
前記ソイルセメント壁体の内部に混入された補強用の繊維と、
を有し、
前記ソイルセメント壁体は、掘削部となる前記地盤を囲んで掘削された溝部に、地盤上で攪拌混合された前記ソイルセメントを充填させたソイルセメント連続壁である山留壁。

【請求項2】

前記繊維は、繊維素材の太さに対する長さの比率が１０００以上に調整されたポリプロピレン繊維であり、前記ポリプロピレン繊維が前記ソイルセメント壁体に、体積比で０．４〜２．０％の範囲内で混入されている請求項１に記載の山留壁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、山留壁及び建物に関する。

【背景技術】

【0002】

構造物の構築に先立ち、一般に地盤掘削工事が施工される。この時、山留壁として、ソイルセメント柱をラップさせて掘削部を囲むソイルセメント柱列壁が広く利用されている。山留壁で囲まれた内部を、掘削面に至る深さまで掘削した後、構造物が構築される。このとき、構造物は、山留壁とは別個に、山留壁の内側に独立して構築される。構造物の地下部分の完成により、山留壁は役目を終了する。ここに、ソイルセメント柱列壁は、原地盤の土壌とセメントミルクを混合して製造されているため、地盤とコンクリートの中間程度の機械的強度を備えている。このため、山留壁としての役目が終了した後も有効な活用が望まれていた。

【0003】

そこで、ソイルセメント柱列壁を、構造物を支持する杭として活用する技術が開示されている（特許文献１）。
即ち、特許文献１は、ソイルセメント柱列壁の一部を杭として活用する。このため、杭として活用するソイルセメント柱を、支持層まで延長させて構築し、芯材の根入れ部のセメント量を増加させている。これにより、ソイルセメント柱の強度を高くし、この強度を高くしたソイルセメント柱を杭として活用している。

【0004】

しかし、杭として活用されるのは、ソイルセメント柱列壁の一部のソイルセメント柱であり、大部分のソイルセメント柱は山留壁以外には活用されていない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第４４６６４１８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、上記事実に鑑み、ソイルセメント柱列壁を、構造物の一部として活用することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

請求項１に記載の発明に係る山留壁は、掘削部となる地盤を囲んでソイルセメントで構築され、構造物の地下外壁の外面となる面を前記掘削部側の側壁面で構成するソイルセメント壁体と、前記ソイルセメント壁体の内部に混入された補強用の繊維と、を有し、前記ソイルセメント壁体は、掘削部となる前記地盤を囲んで掘削された溝部に、地盤上で攪拌混合された前記ソイルセメントを充填させたソイルセメント連続壁であることを特徴としている。

【0008】

請求項１に記載の発明によれば、掘削部となる地盤がソイルセメント壁体で囲まれている。ソイルセメント壁体は補強用の繊維が混入されたソイルセメントで構築され、地盤掘削後に構築される構造物の地下外壁の外面となる面を、ソイルセメント壁体の掘削部側の側壁面が構成する。
また、ソイルセメント壁体は、掘削部となる地盤を囲んで掘削された溝部に、地盤上で攪拌混合され、補強用の繊維が混入されたソイルセメントを充填させたソイルセメント連続壁で形成されている。この結果、断面設計の自由度が高い山留壁を提供できる。
これにより、ソイルセメント連続壁と地下外壁が一体化され、地下外壁に加えられる地山（地盤）側からの土圧の適正量を、ソイルセメント連続壁に分担させることができる。即ち、ソイルセメント壁体を、山留壁としての役目が終了した後も構造物の地下外壁の一部として有効に活用することができる。また、土圧耐力が軽減される分だけ、構造物の地下外壁を薄く構築でき、施工コストが低減される。

【0015】

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の山留壁において、前記繊維は、繊維素材の太さに対する長さの比率が１０００以上に調整されたポリプロピレン繊維であり、前記ポリプロピレン繊維が前記ソイルセメント壁体に、体積比で０．４〜２．０％の範囲内で混入されていることを特徴としている。

【0016】

請求項２に記載の発明によれば、繊維素材の太さに対する長さの比率が１０００以上に調整されたポリプロピレン繊維が、体積比で０．４〜２．０％の範囲内でソイルセメント壁体に混入されている。
即ち、適切な寸法で、適切な量が混入されたポリプロピレン繊維が、引張力に抵抗する。これにより、ソイルセメント壁体の変形を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の第１の実施の形態に係る山留壁の基本構成を示す側面図、及び平面図である。

【図2】地盤改良体に繊維を混入させた状態を示す模式図である。

【図3】地盤改良体に繊維を混入させる掘削装置の構成図である。

【図4】繊維を混入させた地盤改良体の特性図である。

【図5】本発明の第２の実施の形態に係る山留壁の基本構成を示す側面図、及び平面図である。

【図6】本発明の第３の実施の形態に係る山留壁の基本構成を示す側面図、及び平面図である。

【図7】本発明の第４の実施の形態に係る山留壁の基本構成を示す側面図、及び平面図である。

【図8】本発明の第５の実施の形態に係る建物の基本構成を示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

（第１の実施の形態）
図１に示すように、第１の実施の形態に係る山留壁１０は、地盤１６に構築されたソイルセメント柱列壁１４を有している。図１（Ａ）は側面の断面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＸ−Ｘ線位置の断面図である。

【0025】

ソイルセメント柱列壁１４は、ソイルセメント柱１２の外周面同士をラップさせて壁状に形成され、掘削される地盤１６の掘削部２４を囲んでいる。ソイルセメント柱列壁１４の下端部は掘削面２６より下方まで構築され、ソイルセメント柱列壁１４の内部には補強用の繊維２２が混入されている。

【0026】

ここに、ソイルセメント柱１２は、後述するオーガで地盤１６を掘削し、掘削された原地盤とセメントミルクを攪拌混合して円柱状に構築される。
山留壁１０の構築後、掘削部２４を掘削面２６まで掘削する。このとき、ソイルセメント柱列壁１４には、補強用の繊維２２が混入されており、深い掘削面２６まで止水機能を備えた状態で、地山側（地盤１６側）からの土圧に耐えることができる。

【0027】

掘削部２４の掘削後、掘削部２４には構造物２０の地下部２１が構築される。このとき、ソイルセメント柱列壁１４の掘削部２４側の側壁面１４Ｎが、構造物２０の地下部２１の地下外壁２８と当接される。即ち、側壁面１４Ｎが地下外壁２８の外面を形成し、ソイルセメント柱列壁１４と地下外壁２８が一体化される。これにより、地下外壁２８に加えられる地山側（地盤１６側）からの土圧を、ソイルセメント柱列壁に分担させることができる。

【0028】

この結果、ソイルセメント柱列壁１４を、山留壁３０としての役目が終了した後も、構造物２０の地下部２１の地下外壁２８の一部として有効に活用することができる。また、土圧耐力が軽減された分だけ、地下部２１の地下外壁２８を薄く構築することができ、施工コストが低減される。

【0029】

次に、混入する繊維について図２〜図４を用いて説明する。
図２に示すように、ソイルセメント柱列壁１４に混入する繊維２２は、破断強度が２００〜１２００ＭＰａでヤング係数が２〜１５ＧＰａの機械的性質を有するものが望ましい。例えば、ポリプロピレン繊維が該当する。

【0030】

また、繊維２２の直径は１０〜５０μｍの範囲内が望ましい。これは、ソイルセメント柱列壁１４と繊維２２の接触を十分に確保するためには、ある程度の大きさが必要なこと、一方、繊維２２の直径が大きくなり過ぎると、繊維２２を屈曲させて相互に絡み合わせるのが困難になるため、大きさに限界があるためである。

【0031】

なお、直径が適切な大きさであっても、図２（Ｃ）に示すように、形状が直線状の繊維２３では、繊維２３と繊維２３が相互に絡み合うことはない。このため、ソイルセメント柱列壁１４と繊維２３の間に十分大きな摩擦抵抗を得ることはできない。この結果、図２（Ｄ）に示すように、繊維２３が混入されていても、ソイルセメント柱列壁１４の表面でのクラック３６の発生、クラック３６の成長を抑制できない。

【0032】

一方、図２（Ａ）に示すように、屈曲された形状の繊維２２では、繊維２２と繊維２２が相互に絡み合うことが容易となり、摩擦抵抗を増すことができる。この結果、図２（Ｂ）に示すように、ソイルセメント柱列壁１４と繊維２３の間に十分大きな摩擦抵抗が作用する。この摩擦抵抗により、ソイルセメント柱列壁１４の表面でのクラック３６の発生、クラック３６の成長を抑制できる。

【0033】

なお、繊維２２が屈曲された形状となり、ソイルセメント柱列壁１４と繊維２２の間に十分大きな摩擦抵抗を作用させるためには、アスペクト比（繊維の太さに対する長さの比）は大きいほど有利である。具体的には、アスペクト比は１０００以上が望ましい。
更に、繊維２２の両端部に、繊維の径より１０ミクロン以上大きい、こぶ状又は塊状のアンカー部を設ければ、ソイルセメント柱列壁１４と繊維２３の間の摩擦抵抗を、更に増大できる。

【0034】

ソイルセメント柱列壁１４と繊維２２の混合割合は、アスペクト比を１０００以上に調整した繊維２２を、ソイルセメント柱列壁１４との体積比にして０．４〜２．０％の範囲内で混入するのが望ましい。これにより、繊維２２が引張力に抵抗し、ソイルセメント柱列壁１４の表面でのクラック３６の発生、成長を抑制できる。

【0035】

次に、繊維２２が混入されたソイルセメント柱列壁１４の構築方法について説明する。
図３に示すように、掘削装置６０は、下端にオーガ部６２が取り付けられた２本のロッド６４Ａ、６４Ｂを有し、２本のロッド６４Ａ、６４Ｂの間には、繊維２２を供給する供給管６１が取り付けられている。なお、掘削装置６０は、一般的に広く使用されている掘削装置に供給管６１の部分を追加した構成である。

【0036】

２本のロッド６４Ａ、６４Ｂの間に取り付けられた供給管６１の内部には、繊維２２を送る貫通孔が設けられ、供給管６１の上端部は図示しない繊維供給部に接続され、供給管６１の下端部には噴射口６１Ｅが開口され、噴射口６１Ｅから、繊維２２を空気圧で噴射する。
ロッド６４Ａ、６４Ｂの下端部には、セメントミルクを吐出する吐出口６５Ａ、６５Ｂが形成されている。セメントミルクは、ロッド６４Ａ、６４Ｂの内部を流下して、吐出口６５Ａ、６５Ｂに供給される。

【0037】

ロッド６４Ａ、６４Ｂは、上下２箇所に配置された固定部材６６Ｕ、６６Ｌにより所定距離を設け回転可能に保持されている。また、ロッド６４Ａ、６４Ｂの側壁から半径方向外側に向けて、傾斜面を有する複数の攪拌翼６７と、複数の掘削翼６８が設けられている。掘削翼６８には、ロッド６４Ａ、６４Ｂの回転時に地盤１６を掘削するための刃部を備えた掘削ビット６９が設けられている。

【0038】

掘削装置６０を用いた地盤１６の掘削時に、ゼメントミルクと共に供給管６１から繊維２２を噴射させ、オーガ部６２で、繊維２２とセメントミルクと原地盤１６の土壌を攪拌混合させれば、ソイルセメント柱列壁１４に繊維２２を混入させることができる。
なお、上述した掘削装置６０を用いた方法は一例であり、他の方法でソイルセメント柱列壁１４に繊維２２を混入させてもよい。

【0039】

次に、繊維２２の混入効果について説明する。
効果の確認方法は、繊維２２を混入させた３つの試験体と、繊維２２を混入していない３つの試験体を、同じ条件で構築したソイルセメント柱から切り出し、それぞれに１軸圧縮試験を行い、試験結果に基づいて評価した。

【0040】

即ち、繊維２２を混入させた試験体は、原地盤の掘削を行いながら、繊維混じり砂とセメントミルクを投入し、繊維２２、セメントミルク及び土壌を混合攪拌してソイルセメント柱を構築した。一方、繊維２２を混入していない試験体は、繊維を投入せず、セメントミルク及び土壌のみを攪拌混合してソイルセメント柱を構築した。

【0041】

図４には１軸圧縮試験の結果を示している。横軸はひずみ（％）であり、縦軸は１軸圧縮強度（kgｆ／cm²）である。
図４（Ａ）に示す特性Ａ、Ｂ、Ｃは、繊維２２を混入させた３つの試験体のそれぞれの特性であり、図４（Ｂ）に示す特性ＡＮ、ＢＮ、ＣＮは、繊維２２が混入されていない３つの試験体のそれぞれの特性を示している。

【0042】

図４（Ａ）と図４（Ｂ）を比較すると、繊維２２を混入させた試験体の方が、繊維２２が混入されていない試験体より、いずれの試験体においても、１軸圧縮強度が５kgｆ／cm²程度高くなっている。また、ひずみも１．０％程度大きい範囲まで計測されている。このことから、１軸圧縮強度が増していると共に、靭性も増強されている。この差が繊維２２によるソイルセメント柱列壁の改良効果であることが分かる。即ち、ソイルセメント柱列壁の機械的強度が向上したといえる。

【0043】

また、３つの試験体のバラツキについて検討すると、いずれも、概ね同じ傾向を示していることから、中央に投入した繊維２２が、ソイルセメント柱にほぼ一様に混入されていることが分かる。

【0044】

（第２の実施の形態）
図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、第２の実施の形態に係る山留壁３０は、地盤１６に構築されたソイルセメント柱列壁３４を有している。

【0045】

ソイルセメント柱列壁３４は、ソイルセメント柱１３の外周面同士をラップさせて壁状に形成され、掘削部２４を囲む外周部に構築されている。ここに、ソイルセメント柱１３は、内部に補強用の繊維２２が混入されたソイルセメント柱１２に、芯材であるＨ形鋼３２を挿入した構成である。Ｈ形鋼３２の下端部は、ソイルセメント柱列壁３４の掘削面２６より下方に根入れされている。

【0046】

これにより、Ｈ形鋼３２に、地山１６側から掘削部２４側への土圧を負担させることができる。この結果、掘削部２４の掘削深さを、より深くすることができる。また、ソイルセメント柱列壁３４が繊維２２で補強されているので、ソイルセメント柱列壁３４へのクラックの発生を抑制し、止水機能の維持や、ソイルセメント柱列壁３４に埋設されたＨ形鋼３２の負担量を軽減させることができる。この結果、Ｈ形鋼３２の使用本数を減らすことやＨ形鋼３２の径を小さくすることが可能となる。
他は、第１の実施の形態と同じ構成であり、説明は省略する。

【0047】

次に、展開例について説明する。
図５（Ｃ）に示すように、展開例に係る山留壁３１は、地盤１６に構築されたソイルセメント柱列壁３５を有している。ソイルセメント柱列壁３５は、上述したソイルセメント柱１２と、ソイルセメント柱１３を交互に配置し、それらの外周面をラップさせて壁状に形成した構成である。

【0048】

即ち、負担すべき土圧の大きさに対応させて、ソイルセメント柱１２の必要な部分にのみＨ形鋼３２を挿入することができる。これにより、Ｈ形鋼３２の使用本数を抑制できる。他は、第２の実施の形態と同じ構成であり、説明は省略する。

【0049】

（第３の実施の形態）
図６（Ａ）（Ｂ）に示すように、第３の実施の形態に係る山留壁４０は、地盤１６に複数列構築されたソイルセメント柱列壁１４、４４を有している。
ソイルセメント柱列壁１４は、上述したように、内部に補強用の繊維２２が混入されたソイルセメント柱１２の外周面同士をラップさせて構築されている。一方、ソイルセメント柱列壁４４は、補強用の繊維２２が混入されていないソイルセメント柱４２の内部に、Ｈ形鋼３２が挿入された構成である。Ｈ形鋼３２の下端部は、掘削面より下に根入れされている。

【0050】

また、２つの山留壁４０の構成は、ソイルセメント柱列壁４４を掘削部２４側に配置し、ソイルセメント柱列壁１４を地山１６側に配置している。
これにより、複数のソイルセメント柱列壁１４、４４が、地山１６側からの土圧を分担して負担することができ、地山１６側からの大きな土圧に耐えることができる。このような構成とすることにより、山留壁４０に要求される強度の調節が容易となる。

【0051】

なお、図６（Ｃ）に示すように、ソイルセメント柱列壁１４とソイルセメント柱列壁４４の位置を入れ替えてもよい。即ち、山留壁４１の構成を、ソイルセメント柱列壁１４を掘削部２４側に配置し、ソイルセメント柱列壁４４を地山１６側に配置してもよい。更に、図示は省略するが、ソイルセメント柱列壁４４に替えて、上述したソイルセメント柱列壁３４を用いてもよい。
これにより、本実施の形態と同じ作用、効果を得ることができる。

【0052】

また、本実施の形態では、２列のソイルセメント柱列壁１４、４４を有する構成について説明したが、これに限定されることはなく、要求される強度に対応させて、ソイルセメント柱列壁１４、３４、４４を組み合わせた３列以上であってもよい。

【0053】

（第４の実施の形態）
図７（Ａ）（Ｂ）に示すように、第４の実施の形態に係る山留壁５０は、地盤１６に構築されたソイルセメント連続壁５２を有している。
ソイルセメント連続壁５２は、図示しない掘削機で、掘削部２４となる地盤１６を囲んで、掘削面２６より深く矩形に掘削された溝部５４を有している。溝部５４の内部には、土壌とセメントミルクを地盤１６上で攪拌混合されたソイルセメントが充填されている。これにより、断面設計の自由度が高い山留壁５０を提供できる。

【0054】

また、ソイルセメント連続壁５２は、構造物の地下外壁２８の外面となる面を囲んで構築され、内部には、補強用の繊維２２が混入されている。
この結果、ソイルセメント連続壁５２と地下外壁２８の一体化が図れる。これにより、地下外壁に加えられる地山側からの土圧の適正量を、ソイルセメント連続壁５２に分担させることができる。即ち、ソイルセメント連続壁５２を、山留壁としての役目が終了した後も構造物２０の地下外壁２８の一部として有効に活用することができる。

【0055】

なお、図７（Ｃ）のソイルセメント連続壁５３に示すように、ソイルセメント連続壁５２の中にＨ形鋼３２を挿入してもよい。このとき、Ｈ形鋼３２の下端部は、掘削面２６の下に根入れされている。
これにより、Ｈ形鋼３２で土圧を受けることが可能となり、ソイルセメント連続壁５３の強度を、より高くすることができる。

【0056】

（第５の実施の形態）
図８に示すように、第５の実施の形態に係る建物２０は、地下に設けられた建物２０の地下部２１を有している。

【0057】

地下部２１は、山留壁１０を構築した後、地盤１６の掘削部２４を掘削して構築される。地下部２１の地下外壁２８の外側には、ソイルセメント柱列壁１４が設けられている。ソイルセメント柱列壁１４は、ソイルセメント柱１２の外側面をラップさせて壁体としている。地下部２１は、ソイルセメント柱列壁１４の掘削部２４側の側壁面１４Ｎに、地下外壁２８の外面を当接させて構築されている。ソイルセメント柱列壁１４の内部には、補強用の繊維２２が混入されている。

【0058】

これにより、ソイルセメント柱列壁１４と地下外壁２８が一体化され、ソイルセメント柱列壁１４が、地山１６側からの土圧を分担して負担することができる。この結果、地下部２１の地下外壁２８を薄く構築することができる。
なお、ソイルセメント柱列壁１４を用いた山留壁１０の場合を例に説明したが、第２の実施の形態で説明した山留壁３０、３１、第３の実施の形態で説明した山留壁４０、４１、第４の実施の形態で説明した山留壁５０、５１を用いてもよい。

【符号の説明】

【0059】

１０ 山留壁
１２ ソイルセメント柱
１４ ソイルセメント柱列壁（ソイルセメント壁体）
２０ 建物（構造物）
２１ 地下部（地下構造物）
２２ 繊維
２４ 掘削部
２６ 掘削面
２８ 地下外壁
３２ Ｈ形鋼（芯材）
５２ ソイルセメント連続壁（ソイルセメント壁体）
５４ 溝部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】