特許 6182366 掘削方法、地下構造物構築方法、壁体部材、掘削用壁体

(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】6182366

(24)【登録日】2017年7月28日

(45)【発行日】2017年8月16日

(54)【発明の名称】掘削方法、地下構造物構築方法、壁体部材、掘削用壁体

(51)【国際特許分類】

   E21D 1/08 20060101AFI20170807BHJP

   E21D 5/04 20060101ALI20170807BHJP

   E21D 5/10 20060101ALI20170807BHJP

【ＦＩ】

   E21D1/08

   E21D5/04

   E21D5/10

【請求項の数】15

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-127701(P2013-127701)

(22)【出願日】2013年6月18日

(65)【公開番号】特開2015-1140(P2015-1140A)

(43)【公開日】2015年1月5日

【審査請求日】2015年12月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001373

【氏名又は名称】鹿島建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100096091

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 誠一

(72)【発明者】

【氏名】安永 正道

【審査官】 須永 聡

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０３−０８１４２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−２６９２２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１６４５７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３３２２０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２９９３７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６１−１１６８９８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０００−１３００６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０３６３３８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ２１Ｄ １／００

Ｅ２１Ｄ １／０８

Ｅ２１Ｄ １／１０

Ｅ２１Ｄ ５／０４

Ｅ２１Ｄ ５／１０

Ｅ０２Ｄ ２３／００

Ｅ０２Ｄ ２３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

不透水層に達する筒状の止水壁を地盤に構築する工程と、
前記止水壁の内側の地盤の掘削に応じて、壁体部材を筒状に組み立てた掘削用壁体を前記止水壁の内側で下降させる工程と、
を具備し、
前記壁体部材の外側面に、前記掘削用壁体の下降時に前記止水壁と平面において干渉するストッパーが設けられることを特徴とする掘削方法。

【請求項2】

前記止水壁の内側の地盤の掘削と、前記掘削用壁体の前記止水壁の内側での下降とを交互に行うことを特徴とする請求項１記載の掘削方法。

【請求項3】

前記壁体部材の外側面にスペーサーが設けられることを特徴とする請求項１または請求項２記載の掘削方法。

【請求項4】

先に、少なくとも前記掘削用壁体の周方向に沿った前記止水壁内側の部分で前記地盤の掘削を行い、その後、前記掘削用壁体の下降を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の掘削方法。

【請求項5】

前記掘削用壁体は、ジャッキを用いて圧入することで下降させることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の掘削方法。

【請求項6】

前記ジャッキの圧入時の反力は前記止水壁に負担させることを特徴とする請求項５記載の掘削方法。

【請求項7】

前記掘削用壁体は、重量物を載せて圧入することで下降させることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の掘削方法。

【請求項8】

不透水層に達する筒状の止水壁を地盤に構築する工程と、
前記止水壁の内側の地盤の掘削と、壁体部材を下側に継ぎ足して筒状に組み立てることによる前記止水壁の内側での掘削用壁体の構築と、を交互に行う工程と、
を具備し、
前記掘削用壁体の上端部に、前記止水壁の上端部に取付けを行うための取付部が設けられることを特徴とする掘削方法。

【請求項9】

不透水層に達する筒状の止水壁を地盤に構築する工程と、
前記止水壁の内側の地盤の掘削に応じて、壁体部材を筒状に組み立てた掘削用壁体を前記止水壁の内側で下降させる工程と、
掘削箇所に構造物を構築する工程と、
前記構造物の周囲を埋め戻し、前記掘削用壁体を撤去する工程と、
を具備し、
前記壁体部材の外側面に、前記掘削用壁体の下降時に前記止水壁と平面において干渉するストッパーが設けられることを特徴とする地下構造物構築方法。

【請求項10】

前記止水壁の内側の地盤の掘削と、前記掘削用壁体の前記止水壁の内側での下降とを交互に行うことを特徴とする請求項９記載の地下構造物構築方法。

【請求項11】

不透水層に達する筒状の止水壁を地盤に構築する工程と、
前記止水壁の内側の地盤の掘削と、壁体部材を下側に継ぎ足して筒状に組み立てることによる前記止水壁の内側での掘削用壁体の構築と、を交互に行う工程と、
掘削箇所に構造物を構築する工程と、
前記構造物の周囲を埋め戻し、前記掘削用壁体を撤去する工程と、
を具備し、
前記掘削用壁体の上端部に、前記止水壁の上端部に取付けを行うための取付部が設けられることを特徴とする地下構造物構築方法。

【請求項12】

地盤に構築された不透水層に達する筒状の止水壁の内側を掘削する際に前記止水壁の内側に配置される筒状の掘削用壁体を組み立てるための壁体部材であって、
前記掘削用壁体は、前記止水壁の内側で下降させるものであり、
前記壁体部材の外側面にスペーサー、および、前記掘削用壁体の下降時に前記止水壁と平面において干渉するストッパーが設けられることを特徴とする壁体部材。

【請求項13】

地盤に構築された不透水層に達する筒状の止水壁の内側を掘削する際に前記止水壁の内側に配置される筒状の掘削用壁体を組み立てるための壁体部材であって、
前記止水壁の上端部に取付けを行うための取付部が設けられるとともに、
外側面にスペーサーが設けられることを特徴とする壁体部材。

【請求項14】

地盤に構築された不透水層に達する筒状の止水壁の内側を掘削する際に前記止水壁の内側に配置される、壁体部材を筒状に組み立てて形成される掘削用壁体であって、
前記掘削用壁体は、前記止水壁の内側で下降させるものであり、
前記壁体部材の外側面にスペーサー、および、前記掘削用壁体の下降時に前記止水壁と平面において干渉するストッパーが設けられることを特徴とする掘削用壁体。

【請求項15】

地盤に構築された不透水層に達する筒状の止水壁の内側を掘削する際に前記止水壁の内側に配置される、壁体部材を筒状に組み立てて形成される掘削用壁体であって、
前記掘削用壁体の上端部に、前記止水壁の上端部に取付けを行うための取付部が設けられるとともに、
前記壁体部材の外側面にスペーサーが設けられることを特徴とする掘削用壁体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、地盤を掘削する掘削方法、地盤を掘削しその掘削箇所に構造物を構築する地下構造物構築方法、およびこれらに用いる掘削用壁体と掘削用壁体を形成するための壁体部材に関する。

【背景技術】

【0002】

躯体基礎等の構造物の構築のため、透水性地盤を掘削する工事を行うことがある。このようなケースでは、掘削箇所の周囲で仮設の鋼矢板を地盤の不透水層まで打設し、これを止水壁及び山留めとして利用し内側を掘削することが多い。

【0003】

通常の方法としては、鋼矢板の内側を所定深さまで掘削するごとに、鉄筋コンクリート製などのリング状のかまち梁を掘削箇所側方の鋼矢板の内周に沿って支保工材として設置し、これを繰り返して掘削を行う方法がある。

【0004】

掘削を完了すると、掘削箇所に構造物を構築し、構造物の周囲を埋め戻しつつ、支保工材を下段から順に撤去してゆく。なお、支保工材としては、鋼矢板の内側から周囲の地盤へアースアンカーを設け、鋼矢板の内側にアースアンカー用の受け梁を設置する場合もある。

【0005】

同じく周囲の地盤を支持しつつ内側の掘削を行う方法として、近年では、図１２（ａ）に示すように掘削用壁体１００を地盤１に圧入しながら、内側を水中掘削する方法なども知られている（特許文献１〜４参照）。この掘削用壁体１００は、鋼製又は鉄筋コンクリート製のセグメントである壁体部材１０１を筒状に組み立てて形成したものであり、下端部には刃口金物１０２が設けられる。

【0006】

このようなケースでは、掘削を完了すると、図１２（ｂ）に示すように掘削底面部に水中コンクリート１０３を打設し、その後掘削用壁体１００の内側を排水して構造物を構築し、周囲の埋戻しを行う。水中コンクリート１０３の打設は、排水時の掘削用壁体１００の内側への地下水浸入防止と周辺地盤安定のために行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特許第３４５３６６４号

【特許文献2】特許第２６８１７４１号

【特許文献3】特開２００４−３３２２０２号公報

【特許文献4】特開２００６−１２５０５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

鋼矢板の内側で掘削を行う一般的な方法では、支保工材の設置および撤去作業が煩雑であり手間がかかるという問題がある。また安全性も低く、地盤の掘削、支保工材の設置、構造物の構築、支保工材の撤去、地盤の埋戻しと工種が入れ替わっていくので作業効率も悪い。

【0009】

さらに、支保工材として鉄筋コンクリート製のかまち梁を用いた場合には、かまち梁の強度が発現するまで次の掘削にかかれないことから、全体工期も長くなる。また撤去も困難であり、かまち梁、鋼矢板ともに残置することが多く、資源の無駄となる。また、かまち梁が大型になることから、構造物の構築時にかまち梁と干渉しないよう、構造物の大きさに対し十分余裕をもった範囲を鋼矢板で囲んで内側を掘削する必要がある。結果的に鋼矢板の数量増加、掘削土量および埋戻土量の増加になる。かまち梁としてはＨ形鋼なども用いられるが、この場合も同様の問題がある。

【0010】

支保工材としてアースアンカー等を用いる場合も、アンカー設置のためボーリング機械を鋼矢板の内側に入れる必要があり、鋼矢板の内側空間が大きくないと作業が困難になる。また掘削機やボーリング機械などの出し入れが頻繁におきることになり作業性も悪い。さらに、アンカーの緊張力管理が難しく、緊張力を入れすぎると鋼矢板へ作用する外側方向の力が大きくなって鋼矢板に目開きが生じ、漏水が発生する恐れもある。また、構造物の構築後に撤去するため高価な除去式アンカーとする必要があり、コストが増加する。さらに、掘削箇所が敷地境界に近い場合には、アンカーの端部が敷地外に出るため採用できない場合もある。

【0011】

一方、前記したような掘削用壁体を用いる方法では、支保工材を省略可能であるが、地盤の水中掘削を行うことになるので作業が煩雑である。また掘削用壁体の刃口下を余掘りした後、圧入するので周囲地盤に変状を与え易い。また、水中掘削になるため掘削底面部に弱層および不陸が残り易く、排水時のアップリフトに対応するため水中コンクリートも３〜４ｍと厚くしなければならずコストも大きい。さらに、掘削用壁体の外側には地下水を含んだ透水性地盤があるため、地下水の流入等の恐れから埋戻し作業と並行して掘削用壁体を撤去することが難しい。また壁体下端部と水中コンクリートが接着するので埋戻し完了後の引き上げも困難である。結果として、埋め殺しとなるケースが多く無駄が大きくなる。また掘削土は水を含んでおり、乾燥させないと建設汚泥となり、工事費もかかる。

【0012】

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、効率よく地盤の掘削作業を行うことが可能な掘削方法等を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0013】

前述した目的を達成するための第１の発明は、不透水層に達する筒状の止水壁を地盤に構築する工程と、前記止水壁の内側の地盤の掘削に応じて、壁体部材を筒状に組み立てた掘削用壁体を前記止水壁の内側で下降させる工程と、を具備し、前記壁体部材の外側面に、前記掘削用壁体の下降時に前記止水壁と平面において干渉するストッパーが設けられることを特徴とする掘削方法である。

【0014】

本発明では、止水壁を構築した後、その内側で地盤を掘削し、壁体部材を筒状に組み立てた掘削用壁体を下降させるので、気中掘削となり作業が容易で前記したような問題もない。さらに、止水壁に加わる周囲地盤の圧力（土圧、水圧）は掘削用壁体によって最終的に支持できるので、別途止水壁に補強材を設けたりする必要がなく作業効率も良い。また、掘削用壁体は止水壁の内側にあるので、撤去に際し地下水の影響がなく、構造物の構築後や埋戻し後に容易に撤去できる。掘削用壁体を撤去して回収した壁体部材は他工事に転用することが可能であり、コスト面でも優れている。さらに、掘削用壁体は筒状に形成されるので薄厚でも強度が確保でき、また止水壁に沿った形状とできるから、かまち梁などに比べ止水壁の内側空間に占めるスペースが小さく、構造物の構築時に干渉する恐れが小さい。その結果、止水壁の内側空間の大きさを構造物の大きさに近づけることができ、止水壁の構築に係るコストや、地盤の掘削土量および埋戻土量などを最小限にできる。また、壁体部材に、掘削用壁体の下降時に前記止水壁と平面において干渉するストッパーが設けられることにより、掘削用壁体の下降幅を制御して過沈下を防ぐことが可能である。

【0015】

前記止水壁の内側の地盤の掘削と、前記掘削用壁体の前記止水壁の内側での下降とを交互に行うことが望ましい。
こうして順序立てて掘削を行うことで、掘削作業が容易にできる。

【0016】

前記壁体部材の外側面にスペーサーが設けられることが望ましい。
これにより止水壁の変形を小さくすることが容易であり、掘削用壁体を止水壁に沿って正確に下降させることができる。また、スペーサーは、止水壁と当接することにより周囲地盤からの圧力を掘削用壁体に伝達する役割も有する。

【0018】

先に、少なくとも前記掘削用壁体の周方向に沿った前記止水壁内側の部分で前記地盤の掘削を行い、その後、前記掘削用壁体の下降を行うことが望ましい。
これにより、掘削用壁体の下降時に加える力が小さくて済み、掘削用壁体の水平方向の姿勢を保つことも容易である。

【0019】

前記掘削用壁体は、ジャッキを用いて圧入することで下降させることが望ましい。また、圧入時の反力は前記止水壁に負担させることが望ましい。
これにより掘削用壁体が容易に下降でき、またジャッキの操作も地上でできるので作業性も高い。

【0020】

また、前記掘削用壁体は、重量物を載せて圧入することで下降させることも望ましい。
これによっても上記と同様の効果が得られるので好ましい。

【0021】

第２の発明は、不透水層に達する筒状の止水壁を地盤に構築する工程と、前記止水壁の内側の地盤の掘削と、壁体部材を下側に継ぎ足して筒状に組み立てることによる前記止水壁の内側での掘削用壁体の構築と、を交互に行う工程と、を具備し、前記掘削用壁体の上端部に、前記止水壁の上端部に取付けを行うための取付部が設けられることを特徴とする掘削方法である。

【0022】

これによっても、地盤の掘削作業や掘削用壁体の撤去が容易になるなど前記と同様の効果が得られる。また、掘削用壁体も簡易な構成とでき、掘削用壁体を下降させるためのジャッキ作業なども不要になる。

【0023】

第３の発明は、不透水層に達する筒状の止水壁を地盤に構築する工程と、前記止水壁の内側の地盤の掘削に応じて、壁体部材を筒状に組み立てた掘削用壁体を前記止水壁の内側で下降させる工程と、掘削箇所に構造物を構築する工程と、前記構造物の周囲を埋め戻し、前記掘削用壁体を撤去する工程と、を具備し、前記壁体部材の外側面に、前記掘削用壁体の下降時に前記止水壁と平面において干渉するストッパーが設けられることを特徴とする地下構造物構築方法である。
また、前記止水壁の内側の地盤の掘削と、前記掘削用壁体の前記止水壁の内側での下降とを交互に行うことが望ましい。

【0024】

第４の発明は、不透水層に達する筒状の止水壁を地盤に構築する工程と、前記止水壁の内側の地盤の掘削と、壁体部材を下側に継ぎ足して筒状に組み立てることによる前記止水壁の内側での掘削用壁体の構築と、を交互に行う工程と、掘削箇所に構造物を構築する工程と、前記構造物の周囲を埋め戻し、前記掘削用壁体を撤去する工程と、を具備し、前記掘削用壁体の上端部に、前記止水壁の上端部に取付けを行うための取付部が設けられることを特徴とする地下構造物構築方法である。

【0025】

第５の発明は、地盤に構築された不透水層に達する筒状の止水壁の内側を掘削する際に前記止水壁の内側に配置される筒状の掘削用壁体を組み立てるための壁体部材であって、前記掘削用壁体は、前記止水壁の内側で下降させるものであり、前記壁体部材の外側面にスペーサー、および、前記掘削用壁体の下降時に前記止水壁と平面において干渉するストッパーが設けられることを特徴とする壁体部材である。
第６の発明は、地盤に構築された不透水層に達する筒状の止水壁の内側を掘削する際に前記止水壁の内側に配置される筒状の掘削用壁体を組み立てるための壁体部材であって、前記止水壁の上端部に取付けを行うための取付部が設けられるとともに、外側面にスペーサーが設けられることを特徴とする壁体部材である。

【0026】

第７の発明は、地盤に地盤に構築された不透水層に達する筒状の止水壁の内側を掘削する際に前記止水壁の内側に配置される、壁体部材を筒状に組み立てて形成される掘削用壁体であって、前記掘削用壁体は、前記止水壁の内側で下降させるものであり、前記壁体部材の外側面にスペーサー、および、前記掘削用壁体の下降時に前記止水壁と平面において干渉するストッパーが設けられることを特徴とする掘削用壁体である。
第８の発明は、地盤に構築された不透水層に達する筒状の止水壁の内側を掘削する際に前記止水壁の内側に配置される、壁体部材を筒状に組み立てて形成される掘削用壁体であって、前記掘削用壁体の上端部に、前記止水壁の上端部に取付けを行うための取付部が設けられるとともに、前記壁体部材の外側面にスペーサーが設けられることを特徴とする掘削用壁体である。

【発明の効果】

【0027】

本発明によれば、効率よく地盤の掘削作業を行うことが可能な掘削方法等を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】地盤１を掘削する途中を示す図

【図2】ブラケット２３付近を示す図

【図3】掘削用壁体２０の詳細を示す図

【図4】掘削用壁体２０を用いた地盤１の掘削を示す図

【図5】掘削用壁体２０を用いた地盤１の掘削を示す図

【図6】掘削用壁体２０の下降について示す図

【図7】掘削用壁体２０を用いた地盤１の掘削を示す図

【図8】構造物３０の構築を示す図

【図9】掘削用壁体２０の撤去を示す図

【図10】掘削用壁体２０を用いた地盤１の掘削を示す図

【図11】掘削用壁体２０を用いた地盤１の掘削を示す図

【図12】従来の掘削方法を示す図

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。

【0030】

［第１の実施形態］
（１．止水壁と掘削用壁体）
図１は本発明の第１の実施形態に係る掘削方法により地盤１を掘削する途中を示す図である。図１（ａ）は鉛直方向を見た図、図１（ｂ）は図１（ａ）を上から見た図である。

【0031】

図１（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態では、地盤１の透水層１ａの掘削に際し、不透水層１ａ’に達する止水壁１０を地盤１に構築し、止水壁１０の内側の掘削に応じて、掘削用壁体２０を下降させる。

【0032】

止水壁１０は円形状の平面を有し、下端部が透水層１ａの下方の不透水層１ａ’まで達するように打設される。止水壁１０は、略コ字状平面の鋼矢板１０ａ、１０ｂを、窪み方向を鋼矢板１０ａ、１０ｂで内側、外側に違えつつ交互に配置してその端部同士で連結し、円形状に配置して構成される。

【0033】

掘削用壁体２０は円形状の平面を有する筒状体であり、止水壁１０の内側に沿って掘削箇所１ｂ回りに配置される。掘削用壁体２０は壁体部材２１をボルト等により接続し筒状に組み立てて形成される。

【0034】

掘削用壁体２０の下端部には先端の尖った刃口金物２２が設けられる。また、地上部分にある掘削用壁体２０の上端部の壁体部材２１にはブラケット２３が取付けられる。掘削用壁体２０は、このブラケット２３に配置されたジャッキ１１を用いて地盤１に圧入し下降させる。本実施形態では、図１（ｂ）に示すようにブラケット２３及びジャッキ１１を周方向に等間隔で４つ配置しているが、その配置はこれに限らず、掘削用壁体２０の姿勢を水平に保って下降できるものであればよい。

【0035】

図２は上記のブラケット２３付近を示す図である。掘削用壁体２０はブラケット２３に配置したジャッキ１１を用いて下降させるが、ジャッキ１１としては、例えばＰＣ鋼材２１３を挿通したセンターホールジャッキが用いられる。ＰＣ鋼材２１３の下端は止水壁１０の上端に取付けられ、ジャッキ１１による掘削用壁体２０の圧入時には、その反力を止水壁１０で負担するようにしている。

【0036】

地上部分にある掘削用壁体２０の上端部の壁体部材２１では、ブラケット２３の下方の外側面にストッパー２１２が取付けられる。ストッパー２１２は、掘削用壁体２０の下降時に止水壁１０と平面において干渉するように設けられ、止水壁１０と当接することにより掘削用壁体２０の過沈下を防ぐ。

【0037】

図３は、掘削用壁体２０の詳細を示す図である。図３（ａ）は掘削用壁体２０の上端部を示す斜視図であり、ブラケット２３およびストッパー２１２を取付ける前の状態を示している。図３（ｂ）は掘削用壁体２０の周方向の一部を示す平面図、図３（ｃ）は図３（ｂ）の線Ａ−Ａに沿った鉛直方向の断面図である。

【0038】

図３（ａ）に示すように、壁体部材２１は円弧状の平面を有する鋼製あるいは鉄筋コンクリート製のセグメントである。掘削用壁体２０は、壁体部材２１を、上下・左右にボルトなどで繋ぎ合わせて形成される。

【0039】

壁体部材２１の外側面には、スペーサー２１１が外側に向かって突出するように設けられる。図３（ｂ）に示すように、スペーサー２１１は、窪み方向を内側として配置された鋼矢板１０ａに対応する位置にあり、止水壁１０の最内側と掘削用壁体２０の外側面との間隔を保持する。これにより止水壁１０の変形が防がれ、掘削用壁体２０を止水壁１０に沿って正確に下降させることができる。スペーサー２１１の形状や大きさ、配置等は、止水壁１０と掘削用壁体２０との間隔を適切に保持できるように定めればよく、図示したものに限らない。例えば一部の壁体部材２１にのみスペーサー２１１を設ける場合もある。

【0040】

（２．地盤１の掘削と構造物の構築、掘削用壁体２０の撤去）
本実施形態では、上記の掘削用壁体２０を使用して地盤１を掘削した後、掘削箇所に構造物を構築して掘削用壁体２０を撤去する。以下この手順について説明する。

【0041】

本実施形態では、まず掘削箇所の周囲で鋼矢板１０ａ、１０ｂ（図１（ｂ）参照）を前記したように打設し、図４（ａ）に示すように、下端部が不透水層１ａ’まで達する止水壁１０を構築する。

【0042】

そして、図４（ｂ）に示すように、掘削機により止水壁１０の内側のほぼ全域で所定深さ（例えば１ｍ程度）均等に掘削し、壁体部材２１を筒状に組み立てて形成した掘削用壁体２０を掘削箇所１ｂに配置する。掘削用壁体２０は、止水壁１０の若干内側で止水壁１０の内周に沿って配置され、下端部には刃口金物２２が設けられる。また、地上部分にある掘削用壁体２０の上端部の壁体部材２１に、前記したブラケット２３とストッパー２１２（図２参照）が取付けられ、ブラケット２３にジャッキ１１が配置される。

【0043】

次いで、図５（ａ）に示すように、止水壁１０の内側を、掘削用壁体２０の周方向に対応する部分も含めてほぼ全域で、所定深さ（例えば１ｍ程度）均等に掘削する。なお、ここでは、刃口金物２２の先端と接触して掘削用壁体２０が最低限支持できるよう、止水壁１０の内周縁部の地盤１だけは残しておく。ただし、例えば前記のスペーサー２１１が止水壁１０と当接し、その摩擦力によって掘削用壁体２０が支持できる場合などでは、止水壁１０の内周縁部も掘削してよい。

【0044】

また、地盤１の掘削は、ポンプ（不図示）等により適宜止水壁１０の内側の地盤１の地下水を汲み出して地下水位を低下させながら行う。本実施形態では不透水層１ａ’まで達する止水壁１０を構築しているので、上記のように地下水位を低下させても周囲から地下水が流入することがない。

【0045】

図５（ａ）に示すように地盤１の掘削を行うと、次に、ジャッキ１１を用いて掘削用壁体２０の周方向でほぼ均等に圧力をかけ、水平方向の姿勢を保ちながら、図５（ｂ）に示すように所定深さ（例えば１ｍ程度）圧入を行う。この時地盤１からの抵抗は、止水壁１０の内周縁部に残した地盤１から受けるものだけであるので、ジャッキ１１の圧入時に加える力は小さくて済む。

【0046】

掘削用壁体２０は圧入幅を制御しつつ圧入するが、万が一ミスなどが生じても、図６（ａ）に示すように、前記したストッパー２１２が止水壁１０の上端部に当接することにより掘削用壁体２０の過沈下が防がれる。

【0047】

また、掘削用壁体２０の下降を行った後は、図６（ｂ）に示すように、リング状に組んだ壁体部材２１を掘削用壁体２０の上端部に継ぎ足す。そして、図６（ｃ）に示すように、地上部分にある継ぎ足した上端部の壁体部材２１にブラケット２３とストッパー２１２を盛り替え、ジャッキ１１を移動させブラケット２３に配置する。

【0048】

以上の作業を行った状態を図７（ａ）に示す。以降、図５（ａ）、（ｂ）、図６（ｂ）、（ｃ）等で説明した作業を順に繰り返し、地盤１の掘削に応じて掘削用壁体２０を下降させる。このようにして掘削を続け、図７（ｂ）に示すように、掘削用壁体２０の下端部を、最終的な掘削深さより若干浅い位置（例えば１．５〜２ｍ程度浅い位置）まで下降させる。

【0049】

その後、図８（ａ）に示すように、刃口金物２２の先端と接する止水壁１０の内周縁部を残して最終的な掘削深さまで掘削する。このようにして地盤１の掘削を行うと、図８（ｂ）に示すように、掘削箇所１ｂに構造物３０を構築する。本実施形態では、構造物３０として躯体基礎部を形成するが、構造物３０はこれに限らない。

【0050】

その後、図９（ａ）に示すように、掘削用壁体２０を下端部から順次解体して個々の壁体部材２１等を回収しながら、構造物３０の周囲の掘削箇所１ｂを掘削土などで埋戻す。なお、前記のジャッキ１１やブラケット２３などもこの際に解体される。必要に応じて、掘削用壁体２０の上端部を止水壁１０に取り付けて固定し、掘削用壁体２０の下端部の解体に伴う掘削用壁体２０の沈下を防ぐことも可能である。

【0051】

こうして図９（ｂ）に示すように構造物３０の周囲を地表まで埋め戻して掘削用壁体２０を撤去すると、最後に止水壁１０の鋼矢板１０ａ、１０ｂ（図１（ｂ）等参照）の引抜き、撤去を行う。以上のようにして構造物３０の構築が行われる。

【0052】

以上説明したように、本実施形態によれば、不透水層１ａ’に達する止水壁１０を構築した後、その内側で地盤１を掘削するとともに、壁体部材２１を筒状に組み立てた掘削用壁体２０を下降させるので、気中掘削となり作業を容易に行うことができる。例えば、前記した水中掘削を行う場合のように、掘削用壁体２０の刃口下を余掘りした後圧入する必要がなく、周囲地盤に変状を与える恐れがない。また水中コンクリートの打設も不要でコストが低減でき、その打設厚さを考慮して余分に掘削しておく必要もない。さらに、掘削箇所１ｂに人が入れることから、最終的な掘削時には、構造物３０を構築する掘削底面部の地盤を目視しながら漉き取るように掘削を行うことが可能であり、構造物３０の支持地盤を傷めることも無い。構造物３０の構築の際には地盤支持力を確認することも可能である。また、掘削土が地下水にさらされていないので、建設残土として処理できる点も好ましい。

【0053】

さらに、止水壁１０に加わる周囲地盤の圧力（土圧、水圧）は掘削用壁体２０によって最終的に支持できるので、別途止水壁１０に補強材を設けたりする必要がなく作業効率も良い。また、掘削用壁体２０は止水壁の内側にあるので、撤去に際し周囲の地下水の影響がなく、構造物３０の構築後に容易に撤去できる。掘削用壁体２０を撤去して回収した壁体部材２１は他工事に転用することが可能であり、コスト面でも優れている。さらに、掘削用壁体２０は筒状に形成されるので薄厚でも強度が確保でき、また止水壁１０の内周に沿った形状とできるから、前記したかまち梁などに比べ止水壁１０の内側空間に占めるスペースが小さく、構造物３０の構築時に干渉する恐れが小さい。その結果、止水壁１０の内側空間の大きさを構造物３０の大きさに近づけることができ、止水壁１０の構築に係るコストや、地盤１の掘削土量および埋戻土量などを最小限にできる。

【0054】

また、本実施形態では壁体部材２１の外側面にスペーサー２１１が設けられるので、これにより止水壁１０の変形抑制が容易であり、掘削用壁体２０を止水壁１０に沿って正確に下降させることができる。また、スペーサー２１１は、止水壁１０と当接することにより周囲地盤からの圧力を掘削用壁体２０に伝達する役割も有する。

【0055】

また、壁体部材２１に、掘削用壁体２０の下降時に止水壁１０と平面において干渉するストッパー２１２が設けられるので、掘削用壁体２０の下降幅を制御して過沈下を防ぐことが可能である。

【0056】

また、本実施形態では、掘削用壁体２０の周方向に沿った部分を含む止水壁１０の内側ほぼ全域で地盤１の掘削を行った後、掘削用壁体２０の下降を行い、これを交互に繰り返す。こうして順序立てて掘削を行うことで、掘削作業が容易にできる。また、掘削用壁体２０の下降時に地盤１から受ける抵抗が小さいので、掘削用壁体２０に加える力が小さくて済み、掘削用壁体２０の水平方向の姿勢を保つことも容易である。

【0057】

ただし掘削の手順はこれに限らない。例えば掘削用壁体２０の周方向に対応する部分のみ先行して掘削し、掘削用壁体２０の下降後に残りの部分（掘削用壁体２０の内側）の掘削を行ってもよい。あるいは、掘削用壁体２０の周方向に対応する部分の掘削を行わずにそのまま掘削用壁体２０を下降させ、その内側で地盤１の掘削を行うことも可能である。ただし、この場合は掘削用壁体２０の下降時に地盤１から受ける抵抗が大きくなる。

【0058】

また、本実施形態では、掘削用壁体２０をジャッキ１１を用いて圧入して下降させ、この際圧入時の反力を止水壁１０に負担させるので、掘削用壁体２０が容易に下降でき、またジャッキ１１の操作も地上でできるので作業性も高い。

【0059】

ただし、掘削用壁体２０の圧入時には、地盤１に埋設したアースアンカーなどに反力を取り圧入させることも可能である。また、地盤１の抵抗力や、止水壁１０と掘削用壁体２０のスペーサー２１１の摩擦力が小さい場合には自重による沈下も可能である。

【0060】

加えて、掘削用壁体２０の圧入方法としては、地上部分で掘削用壁体２０に重量物を載せて圧入することも可能である。この場合も上記と同様の効果が得られる。重量物は掘削用壁体２０を圧入できれば特にその形状や材料は問わない。

【0061】

また、本実施形態では、掘削用壁体２０の下側から順次壁体部材２１に解体して撤去したが、埋戻しを行いつつ掘削用壁体２０を上方に引き上げて上端部から順次解体し、壁体部材２１を回収することも可能である。あるいは、埋戻し完了後に、掘削用壁体２０を引抜いて解体することも可能である。

【0062】

さらに、本実施形態では鋼矢板１０ａ、１０ｂを用いて平面が円形状の止水壁１０を構築したが、これに限ることなく、矩形状の止水壁１０を構築することも可能である。また、鋼矢板１０ａ、１０ｂに替えて鋼管矢板を用いたり、止水壁１０を、ソイルモルタル壁の中に芯材としてＨ形鋼を配置するＳＭＷ工法（登録商標）により構築することなども可能である。

【0063】

掘削用壁体２０の形状についても、平面を円形状とするものに限らず、例えば平面が矩形状であってもよい。壁体部材２１の形状や材質なども上記に限らず、掘削用壁体２０の形状に応じて必要な強度が得られるものであればよい。例えば桁高の大きい高耐力のセグメントを使用したり、切梁または火打ちを併用し剛性を大きくしたセグメントの使用を行うことも可能である。

【0064】

また、本実施形態では掘削用壁体２０の撤去を行ったが、掘削用壁体２０を外型枠として内側にコンクリートを打設し、掘削用壁体２０を残置して柱状または筒状の構造物を造ることなども可能である。

【0065】

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について図１０、図１１を用いて説明する。図１０、図１１は、第２の実施形態に係る掘削方法について説明する図である。

【0066】

本実施形態は、不透水層１ａ’に達する筒状の止水壁１０を地盤１に構築し、その内側に掘削用壁体２０を配置する点では第１の実施形態と同様であるが、止水壁１０の内側の地盤１の掘削に応じて、壁体部材２１を下側に継ぎ足して筒状に組み立て掘削用壁体２０を下方に延長するように構築する点で第１の実施形態と異なる。

【0067】

すなわち、第２の実施形態では、図１０（ａ）に示すように、第１の実施形態と同様にして止水壁１０を構築しその内側を所定深さ掘削した後、掘削用壁体２０を掘削箇所１ｂに配置するが、この時掘削用壁体２０の上端部を取付部２５により止水壁１０の上端部に取り付けて固定する。

【0068】

そして、図１０（ｂ）に示すように止水壁１０の内側全域を所定深さ均等に掘削した後、図１１（ａ）に示すように、壁体部材２１を下側に継ぎ足して筒状に組み立てて掘削用壁体２０を下方に延長する。

【0069】

以降、図１０（ｂ）、図１１（ａ）で説明した工程を繰り返し、止水壁１０の内側の地盤１を下方へ掘削しながら、止水壁１０の内側で掘削用壁体２０の構築を行う。以上の工程は、図１１（ｂ）に示すように、掘削用壁体２０の下端部が、最終的な掘削深さより若干浅い位置（例えば１．５〜２ｍ程度浅い位置）に来るまで行われる。

【0070】

この後の工程は、第１の実施形態と同様である。すなわち、最終的な掘削深さまで地盤１を掘削した後、掘削箇所１ｂに構造物を構築する。その後、掘削用壁体２０を下端部から順次解体して個々の壁体部材２１を回収しながら、構造物の周囲の掘削箇所１ｂを掘削土などで埋戻す。地表まで埋め戻しを行い掘削用壁体２０を撤去すると、最後に止水壁１０を撤去する。

【0071】

この第２の実施形態でも、地盤１の掘削作業や掘削用壁体２０の撤去が容易になるなど第１の実施形態と同様の効果が得られる。また、掘削用壁体２０としては第１の実施形態のような刃口金物２２やストッパ２１２などが不要になり簡易な構成になる。また、掘削用壁体２０を下降させるためのジャッキ作業なども不要になる。

【0072】

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【符号の説明】

【0073】

１：地盤
１ａ：透水層
１ａ’：不透水層
１ｂ：掘削箇所
１０：止水壁
１１：ジャッキ
２０：掘削用壁体
２１：壁体部材
３０：構造物
２１１：スペーサー
２１２：ストッパー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】