JPH08199573A - 開削工事における土留工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】重機械類を使用せずに簡単に、且つ安全，確実
に開削溝の崩壊を防止する。 【構成】地上から開削した開削溝１に加圧膨張させたと
き埋設する管２に対応した半円状の凹溝５を形成する気
体バック３ａを配置して加圧，膨張する。気体バック３
ａの上部に気体バック３ｂ，３ｃを配置して加圧，膨張
し、気体バック３ａ，３ｂ，３ｃの内圧で開削溝１側壁
に対する支持力を確保し溝形状を保持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えばガス管や上下
水道管との配管を地中に布設する場合の開削土木工事に
おける土留工法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ガス管，石油導管，上下水道管等の配管
や送電ケ−ブル，通信用光ファイバケ−ブルの保護管な
どを地中に布設する場合には、地上から開削により布設
溝を掘削し、配管を布設，接合，検査，防食工事等を施
工した後、埋め戻し土により埋め戻すいわゆる開削工法
が採用されることが多い。この開削から埋め戻しまでの
工事期間中、開削溝１の側壁の崩壊を防止するために、
例えば図７の断面図に示すように鋼製の矢板２１を溝の
側面に沿って打設したのち、腹起し２２と切り梁２３な
どを所定の間隔に配置していた。

【０００３】そして埋設する管２を開削溝１内に搬入し
て配列するときは上記切り梁２３を順次一時的に取外し
て管２を搬入してから取り外した切り梁２３を再度設置
しなおしている。この管２の搬入工事を順次行った後、
搬入した管２の位置決め，取付け，接合，検査，塗覆装
などの一連の配管作業を行ってから、開削溝１を埋戻し
土によって埋戻しながら、切り梁２３，腹起し２２，矢
板２１などを順次撤去する作業が起重機，矢板引抜機な
どの重機械を用いて行われてきた。

【０００４】これら矢板２１等の使用は、開削溝１内の
作業の安全を確保するために、特に崩壊の生じやすい土
質条件の地域では不可欠であった。

【０００５】また、矢板２１の打設の代用として、図８
の斜視図に示すように杭２４や杭２４とパネル２５など
を使用することも行われてきた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のように開削溝１
の側壁の崩壊を防止するために矢板２１を打設する場合
は、矢板２１や腹起し２２，切り梁２３等の仮設材料を
現地に搬送するために大がかりな搬送車両を必要とする
とともに容量が大きい起重機（クレ−ン）を必要とし
た。また、矢板２１を打設するための矢板打設機や、撤
去するための矢板引抜機などの重機械を使用しなければ
ならなかった。このように仮設材料を搬送する搬送装置
や打設，撤去するために使用する機械装置類の容量は極
めて大きく、場所が制限される狭隘な工事現場でこれら
の機械装置類を仮置きするスペ−スを確保することは困
難であった。

【０００７】また、矢板２１を搬送したり打設するとき
に騒音や振動を発生し、公害の原因になってしまう。

【０００８】さらに、腹起し２２や切り梁２３の設置と
撤去の際には、しばしば作業者が掘削された溝１の中に
入らざるを得なく、非常に危険な作業となってしまう。

【０００９】また、開削溝１の崩壊を防ぐため溝側壁に
必要な支持力は、土の含水量の変化，外圧の変化などに
応じて変化する。この土の含水量の変化等に対応して溝
側壁の支持力を増加させたい場合には、矢板２１や腹起
し２２，切り梁２３の増設などが必要となるが、これら
の増設が即応できない場合も生じ、適正な支持力を得る
ことができなくなってしまう場合もある。

【００１０】また、矢板２１打設の代用として杭２４や
杭２４とパネル２５などを使用する場合も、これらの設
置，撤去に際しては重機械の使用が不可欠であり、矢板
２１打設の場合と同様な短所を有した。

【００１１】この発明はかかる短所を改善するためにな
されたものであり、重機械類を使用せずに簡単に、且つ
確実に開削溝の崩壊を防止することができる開削工事に
おける土留工法を提供することを目的とするものであ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明に係る開削工事
における土留工法は、地上から開削した掘削溝に、機械
的強度が高く気密性を有する弾性体シ−トで袋状に形成
され、内圧を加えて加圧したときに掘削溝に適合した直
方体状に膨張する気体バックを１又は複数個配置し、該
気体バックに掘削部の土質，地下水位，掘削溝の深さの
よって定められる圧力の気体を封入することを特徴とす
る。

【００１３】また、加圧膨張させたときに配管を布設す
る位置に配管の外径に応じた径の半円状の凹溝を有する
気体バックを掘削溝内に配置して加圧膨張し、形成され
た気体バックの凹溝内に埋設する管を配置することが好
ましい。

【００１４】上記気体バック内に埋設する管軸方向に対
して分割する隔壁を有すると良い。

【００１５】

【作用】この発明においては、地上から開削した掘削溝
に弾性体シ−トからなる気体バックを配置し、気体バッ
クにあらかじめ定めた圧力の気体を封入し、気体バック
の内圧で開削溝側壁に対する支持力を確保し溝形状を保
持する。

【００１６】また、加圧膨張させたときに埋設する管に
対応した半円状の凹溝を形成する気体バックを掘削溝内
に配置して加圧膨張し、形成された気体バックの凹溝内
に埋設する管を配置し、埋設する管を保持するとともに
溝周辺の土圧に対向して溝形状を保持する。

【００１７】さらに、気体バックを内部に設けた隔壁で
埋設する管軸方向に対して分割して、気体バックを加圧
膨張したときに、所定の形状に保持させる。

【００１８】

【実施例】図１はこの発明の一実施例を示す断面図であ
る。図に示すように、開削工法により管２を埋設すると
きは、まず地表面から所定の深さまで掘削して開削溝１
を形成する。次ぎに開削溝１の側壁の崩壊を防止するた
めに、複数の気体バック３ａ，３ｂ，３ｃを使用して土
留めを行う。気体バック３ａ，３ｂ，３ｃは機械的強度
が高く気密性を有する弾性体シ−ト、例えばポリエステ
ルウレタンゴム等の合成ゴム、塩化ビニル樹脂，フッ素
樹脂等をコ−ティングした布やガラス繊維、あるいはエ
チレン−酢酸ビニル共重合体やポリアミド樹脂，ポリプ
ロピレン等の合成樹脂又はポリビニルホルマ−ル繊維等
で形成されている。この気体バック３ａ，３ｂ，３ｃの
大きさと形状は、図２，図３の斜視図に示すように、内
圧を加えて加圧したときに掘削溝１の幅Ｗに適合した幅
Ｗｂを有し、管１の軸心方向の長さＬｂはハンドリング
し易いような長さ、例えば１ｍ〜３ｍの長さの直方体状
に膨張するように形成され、高さＨｂは開削溝１の深さ
Ｈに対して気体バックを何分割するかで定まるが、製作
し易さやハンドリング作業の容易さなどから適当な値に
定める。そして気体バック３ａ，３ｂ，３ｃ内には１又
は複数の隔壁４が設けられ、気体バック３ａ，３ｂ，３
ｃに内圧を加えて膨張させたときに、直方体形状を保持
して膨張するようになっている。なお、気体バック３
ａ，３ｂ，３ｃの長さが短い場合には隔壁４を省略して
も良い。

【００１９】布設する管２の下部に設置される気体バッ
ク３ａは、図２の斜視図に示すように、加圧膨張させた
ときに形成される直方体の上面中央の配管を布設する位
置に配管の外径に応じた径の半円状の凹溝５を有し、上
面に気体注入口６を有する。この気体バック３ａの上部
に設置する気体バック３ｂは加圧膨張させたときに形成
される直方体の下面中央に配管の外径に応じた径の半円
状の凹溝５を有し、上面に気体注入口６を有する。

【００２０】次ぎに上記のように構成された気体バック
３ａ，３ｂ，３ｃを使用して開削溝１の側壁の崩壊を防
止するために土留めを行うときの作業工程を説明する。

【００２１】まず掘削溝１内に気体バック３ａを挿入
し、汎用の現地工事用の可搬形エンジン駆動空気圧縮機
を用い、これに付置されているアキュムレ−タ（圧力0.
6〜0.7ＭＰａ）内の圧縮空気を圧力調整器により所定圧
力に減圧し、所定圧力の空気を気体バック３ａに設けた
注入口６より充填して気体バック３ａの内圧を所定圧力
まで加圧し、気体バック３ａを図２に示すように所定の
形状に膨張させ、気体バック３ａの長手方向の側面を掘
削溝１の側壁に密着させてから注入口６を閉じて密封す
る。この掘削溝１の開削作業と気体バック３ａの挿入，
加圧，膨張作業を所定の長さだけ行った後、気体バック
３ａの半円状の凹溝５内に布設する管２を配置する。次
ぎに、気体バック３ａと管２の上に気体バック３ｂを配
置し、気体バック３ｂを加圧，膨張させる。その後、気
体バック３ｂの上に溝のない直方体状に膨張する気体バ
ック３ｃを配置し、気体バック３ｃを加圧，膨張させ
る。

【００２２】このように気体バック３ａ，３ｂ，３ｃを
掘削溝１内に逐次配置し加圧，膨張することにより気体
バック３ａ，３ｂ，３ｃを掘削溝１の側壁に密着させ、
気体バック３ａ，３ｂ，３ｃの内圧で開削溝１の側壁に
対する支持力を確保することができ、開削溝１の溝形状
を保持して開削溝１の側壁が崩壊することを防止できる
とともに管２を所定の位置に保持することができる。

【００２３】開削溝１の側壁が崩壊することを防止する
ために気体バック３ａ，３ｂ，３ｃに封入する空気の圧
力は土質や地下水位等により経験的に定める。例えば地
下水位が比較的高く、土質が砂質層の場合について、図
４の断面図を参照して説明する。

【００２４】地下水位１１が図４に示すように地表面よ
り（Ｈ−Ｌ）のレベルに存在する場合、開削溝１に内接
し上部を開口した液体バック１２に液体、例えば水１３
を注入し、開削溝１の側壁の崩壊について行った模擬実
験によれば、地下水位１１が変化した場合でも、ほぼ液
体バック１２内の水位１３ａを地下水位１１より一定レ
ベルΔＨだけプラスの水位に保てば開削溝１の崩壊を防
止できることが判明した。すなわち地下水位１１より一
定レベルΔＨだけプラスの水位１３ａによる液圧分布Ｐ
（ｈ）に相当する圧力で側壁を支持すれば、開削溝１の
崩壊を防止することが可能になる。例えば管径400Ａを
布設する場合、開削溝１の深さＨ＝210ｃｍとすると、
開削溝１側壁の崩壊を防止するのに必要とする圧力Ｐは
地下水位１１が極めて高い場合、例えば（Ｈ−Ｌ）＝30
ｃｍの場合でも、Ｐ＝ρｇｈ＝ρｇ（Ｌ＋ΔＨ)＝１gf/
cm³(180＋20)＝200gf/cm³＝0.02ＭＰａ程度、すなわち
ΔＨ＝20ｃｍ程度で十分といえる。ここでρは液体バッ
ク１２に注入した水１３の密度、ｇは重力加速度であ
る。したがって、各気体バック３ａ，３ｂ，３ｃに0.02
〜0.03ＭＰａの圧力の圧縮空気を封入することにより、
開削溝１の崩壊を十分に防止することができた。

【００２５】なお、上記実施例は開削溝１の下部に管２
の保持用の半円状の凹溝５を有する２個の気体バック３
ａ，３ｂを設置した場合について説明したが、図５に示
すように下部が半円状になったＵ溝７を有する気体バッ
ク８ａと、下部に管２の外径と適合する円弧を有しＵ溝
７に嵌合する気体バック８ｂと、直方体形状に膨張する
気体バック８ｃ，８ｄを使用しても、上記実施例と同様
に開削溝１の崩壊を防止することができる。

【００２６】図５に示した実施例で、例えば公称管径40
0Ａの鋼管を開削工法を用いて地中に埋設するときの具
体例を説明する。溝深さＨは土かぶりＳ₁と管径Ｄと下
部クリアランスＳ₂の和で決定される。土かぶりＳ₁は基
準，規則などで定まる値であり、管径400Ａに対して例
えば1500ｍｍとする。管の下部クリアランスＳ₂は管の
側面のクリアランスＳ₃とともに埋め戻し時に、埋め戻
し土の充填を十分に行いうる最小値であり、ここでは下
部クリアランスＳ₂を200ｍｍ、側面のクリアランスＳ₃
を300ｍｍとする。この場合、開削溝１の深さＨは2100
ｍｍ、幅Ｗは1000ｍｍとなる。そして気体バック８ａ〜
８ｄの材質として例えば合成樹脂を含浸させた厚さ約1.
5ｍｍの綿布を使用した場合、気体バック８ａの幅を開
削溝１の幅Ｗと同じ寸法1000ｍｍとし、高さを800ｍ
ｍ、長さを1500ｍｍとすると、気体バック９ａの重量は
約22.4ｋｇとなる。また気体バック８ｂを幅400ｍｍ、
高さ200ｍｍ、長さ1500ｍｍとすると重量は約３ｋｇと
なり、気体バック８ｃを幅1000ｍｍ、高さ800ｍｍ、長
さ1500ｍｍとすると重量は約10.5ｋｇとなり、気体バッ
ク８ｄを幅1000ｍｍ、高さ500ｍｍ、長さ1500ｍｍとす
ると重量は約8.5ｋｇとなる。したがって気体バック８
ａ〜８ｄを簡単に搬送することができるとともに、起重
機等の重機械類を使用せずに掘削溝１に設置することが
できる。

【００２７】上記実施例は地山の自立性が比較的高く、
開削溝１を掘削してから管２を吊り降ろす時間的余裕が
ある場合について説明したが、地山の自立性が低く、開
削溝１を掘削したのち直ちに山留めする必要がある場
合、あるいは開削溝１を掘削してから管２を布設するま
での間に時間を要する場合の実施例について説明する。

【００２８】この場合は開削溝１を掘削したら、図６の
断面図に示すように、気体バック３ａ，３ｂと同様に一
面に管２の保持用の半円状の凹溝５を有する気体バック
９ａ，９ｂを開削溝１内に相対して設置し、気体バック
９ａ，９ｂを加圧，膨張させて開削溝１の下部を山留め
する。その後、溝のない気体バック９ｃ、９ｄを順次設
置して加圧，膨張させて山留めを行う。この工事を逐次
繰り返して所定スパ−ンの掘削と山留めが終了したら、
気体バック９ａ，９ｂの半円状の凹溝５で形成している
孔内に管２を水平に引き込む。このようにして開削溝１
を掘削したのち直ちに山留めすることができ、管２を安
全に設置することができる。

【００２９】また、上記各実施例は気体バックに封入す
る加圧空気を汎用の現地工事用の可搬形エンジン駆動空
気圧縮機を用いて供給した場合について説明したが、空
気や窒素等が加圧封入された圧力容器を用いて加圧気体
を供給するようにすると、工事中の騒音を著しく低減す
ることができる。

【００３０】また、上記各実施例は気体バックに加圧気
体を封入する場合について説明したが、開削溝１の周囲
より漏水等があり、開削溝１内に侵入水がある場合は気
体バックに浮力が作用し、気体バックが浮上するおそれ
がある場合には、気体バック内に侵入水の水位と同じ水
位になる水を加圧気体とともに封入することにより、気
体バックの浮上を防止することができる。

【００３１】

【発明の効果】この発明は以上説明したように、地上か
ら開削した掘削溝に弾性体シ−トからなる気体バックを
配置し、気体バックにあらかじめ定めた圧力の気体を封
入し、気体バックの内圧で開削溝側壁に対する支持力を
確保し溝形状を保持するようにしたから、矢板，腹起
し，切り梁等の仮設材料を使用しなくても確実に開削溝
の山留めを行うことができる。したがって矢板等の仮設
材料を運搬する大型の車両や起重機等の重機械類を使用
しなくても良いから、重機械類の保管スペ−スを不要に
することができるとともに工事中の騒音や振動を低減す
ることができる。

【００３２】また、加圧膨張させたときに埋設する管に
対応した半円状の凹溝を形成する気体バックを掘削溝内
に配置して加圧膨張し、形成された気体バックの凹溝内
に埋設する管を配置するから、埋設する管を確実に保持
することができるとともに溝周辺の土圧に対向して溝形
状を保持することができる。

【００３３】さらに、気体バックを内部に設けた隔壁で
埋設する管軸方向に対して分割して、気体バックを加圧
膨張したときに、所定の形状に保持させるから、気体バ
ックの形状を開削溝の形状に合わせて保持することがで
き、開削溝の崩壊を確実に防止することができる。

【００３４】また、気体バックは重量が小さく、気体を
封入する前は折畳むことができるから、容積も極めて小
さくすることができ、容易に運搬できるとともに工事現
場に保管スペ−スを必要としないですむ。

【００３５】また、溝掘り作業の進行に合わせて気体バ
ックを運搬，配列して加圧気体を封入すれば良いから、
特別の重機や装置を必要とせず、容易に人力で作業を行
うことができ、山留め作業の時間を従来の１／10〜１／
50以下に短縮することができる。

【００３６】さらに、開削溝の表面を気体バックで覆う
ので、作業者が溝内に転落したり、作業工具等が落下す
ることを防止することができ、作業の安全性を高めると
ともに配管の損傷を防止することができる。

【００３７】また、気体バックに封入する気体の圧力を
調整することにより側壁支持力を容易に調節できるか
ら、地下水位の変化、降雨等による土砂の流動化等によ
り開削溝の側壁に作用する土圧の変化に対しても簡単に
対応することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示す断面図である。

【図２】上記実施例の気体バックを示す斜視図である。

【図３】上記実施例の他の気体バックを示す斜視図であ
る。

【図４】上記実施例の動作原理を示す断面図である。

【図５】この発明の第２の実施例を示す断面図である。

【図６】この発明の第３の実施例を示す断面図である。

【図７】従来例を示す斜視図である。

【図８】他の従来例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 開削溝 ２ 管 ３ａ，３ｂ，３ｃ 気体バック ４ 隔壁 ５ 凹溝 ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ 気体バック ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ 気体バック

フロントページの続き (72)発明者 松尾 安弘 神奈川県厚木市下津古久122−６

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】地上から開削した掘削溝に、機械的強度が
   高く気密性を有する弾性体シ−トで袋状に形成され、内
   圧を加えて加圧したときに掘削溝に適合した直方体状に
   膨張する気体バックを１又は複数個配置し、該気体バッ
   クに掘削部の土質，地下水位，掘削溝の深さによって定
   められる圧力の気体を封入することを特徴とする開削工
   事における土留工法。
2. 【請求項２】 加圧膨張させたときに配管を布設する位
   置に配管の外径に応じた径の半円状の凹溝を有する気体
   バックを掘削溝内に配置して加圧膨張し、形成された気
   体バックの凹溝内に埋設する管を配置する請求項１記載
   の開削工事における土留工法。
3. 【請求項３】 上記気体バック内に埋設する管軸方向に
   対して分割する隔壁を有する請求項１又は２記載の開削
   工事における土留工法。