(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水が充満した地中空洞の限定区間を埋め戻すに際して、前記限定区間の端部を第一の充填材の注入により閉鎖し、前記第一の充填材の注入により閉鎖された限定区間内に第二の充填材を中詰め充填して埋め戻す水中充填工法であって、前記第一の充填材は、流動性を有する土質材料及び固結材料からなる埋め戻し材料に水溶性高分子からなる水中不分離性混和剤を混入し、気泡の混入により比重を水に近似させたものであり、前記第二の充填材は、流動性を有する土質材料及び固結材料からなり前記第一の充填材よりも比重が大きいことを特徴とする水中充填工法。
【請求項２】
請求項１の記載において、第二の充填材に、第一の充填材の水中不分離性混和剤の配合率より小さい配合率で、水溶性高分子からなる水中不分離性混和剤が配合されたことを特徴とする水中充填工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地下空洞の埋め戻し工事において、特に、水で満たされた地下空洞のうち、限定された区間を埋戻すための技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地中に存在する廃坑等の地下空洞を、地盤崩壊の防止等のために埋戻す工事においては、図３に概略的に示されるように、地盤１００のボーリングによって地上から地下空洞１０１に達する所要数の注入管１０２を配し、液状にした土質材料やセメントモルタル等、流動性の高い充填材１０３を注入している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
地下空洞１０１には、内部が地下水ＧＷで充満したものや、長大なものや平面的に広く巨大なものが多い。一方、充填材１０３には地下空洞１０１に隙間なく充填するために必要な良好な流動性が要求される。このため、地下空洞１０１が長大だったり平面的に広いものである場合は、図中矢印Ｆで示されるように、充填材１０３が注入部位から周囲へ流れて広がってしまう。したがって、例えば地上構造物を構築するために、その真下に位置する区間のみを限定的に埋戻そうとしても、注入した充填材１０３が地下空洞１０１内で広がり過ぎて、材料の充填量が徒らに多くなり、材料コストが嵩むといった問題が指摘される。
【０００４】
また、一般に充填材１０３は、流動性を高くするほど水中での材料分離を生じやすくなるため、従来工法では水中に広がった流動性の高い充填材１０３が材料分離を生じて、地下水汚染を引き起こす問題も指摘される。
【０００５】
上述のような充填材１０３の材料分離による地下水汚染を防止するには、例えばメチルセルロース系あるいはアクリル系等水溶性高分子からなる水中不分離性混和剤を配合することが有効である。ところが、この水中不分離性混和剤は、材料粒子を粘着させることによって材料分離を防止するものであるため、配合率を多くすると、地下空洞１０１に迅速にかつ隙間なく充填するのに必要な流動性が損なわれてしまい、しかも極めて高価であるため、これによっても材料コストの上昇を来してしまう問題がある。
【０００６】
本発明は、上記のような事情のもとになされたもので、その技術的課題とするところは、水中での充填材が材料分離することによる地下水汚染を有効に防止し、かつ地下空洞内の任意の区間を限定的に埋め戻し可能な工法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した技術的課題を有効に解決するため、本発明に係る水中充填工法は、水が充満した地中空洞の限定区間を埋め戻すに際して、前記限定区間の端部を第一の充填材の注入により閉鎖し、前記第一の充填材の注入により閉鎖された限定区間内に第二の充填材を中詰め充填して埋め戻す水中充填工法であって、前記第一の充填材は、流動性を有する土質材料及び固結材料からなる埋め戻し材料に水溶性高分子からなる水中不分離性混和剤を混入し、気泡の混入により比重を水に近似させたものであり、前記第二の充填材は、流動性を有する土質材料及び固結材料からなり前記第一の充填材よりも比重が大きいことを特徴とするものである。すなわち前記第一の充填材は、水中不分離性混和剤によって、材料分離を防止すると共に、気泡の混入によって水と近似した比重としたため、注入に必要な十分な流動性を持つにも拘らず水中で広がりにくいといった相反する性質を備えることになる。このため、自重によって水中を沈降して地下空洞の下部に沿って広がることが抑制され、前記限定区間の端部を閉鎖した状態となり、中詰め充填される比重の大きな第二の充填材を保持する。
【０００８】
また、この水中充填工法において一層好ましくは、第二の充填材に、第一の充填材の水中不分離性混和剤の配合率より小さい配合率で、水溶性高分子からなる水中不分離性混和剤が配合される。第二の充填材は、第一の充填材によって閉鎖された限定区間に中詰め充填されるため、水中不分離性混和剤の配合率を小さくしても材料分離による材料拡散が防止され、したがって前記水中不分離性混和剤の使用量を削減することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る水中充填工法の一実施形態を概略的に示すもので、参照符号１は地盤、２はこの地盤１中に存在する廃坑等の細長い地下空洞である。この地下空洞２内は、地下水ＧＷで満たされている。まずこの図１の（Ａ）に示された施工前の時点で、地下空洞２の埋め戻し区間Ｅが決定される。
【００１０】
図１（Ｂ）に示された工程においては、地下空洞２の埋め戻し区間Ｅの両端へ向けて、地盤１をボーリングし、それぞれ注入管３を挿入する。そしてこの注入管３を介して、図示されていないスラリーポンプ等の充填装置により、第一の充填材４を、前記地下空洞２における埋め戻し区間Ｅの両端部分に注入する。
【００１１】
第一の充填材４は、例えばセメントモルタル及び土質材料等からなる埋め戻し材料に、適量の水と、水中コンクリート用のメチルセルロース系あるいはアクリル系等の水溶性高分子からなる水中不分離性混和剤を適量加えて混合することにより、注入管３での注入に必要な適度な流動性と、水中での材料分離を有効に防止し得る適度な粘性を与えると共に、微細な気泡を混入することによって、比重を１よりも僅かに大きい程度（例えば１．０５）に調整したものである。また、前記気泡の混入は、例えば気泡モルタル用の起泡剤を添加・混合して発泡させることにより行うことができる。
【００１２】
すなわち、地下空洞２に注入される第一の充填材４は、気泡の混入によって比重が１に近似しているため、その重量による沈降力と前記地下空洞２に充満している地下水ＧＷによる浮力とがほぼ拮抗し、また水中不分離性混和剤の添加によって適度な粘性を有するため、自重により地下空洞２の下部に沈降して水平に広がってしまうことがない。したがって、前記第一の充填材４は、注入に伴って注入管３からの吐出位置近傍すなわち埋め戻し区間Ｅの両端位置で体積を増大し、やがて地下空洞２を閉鎖した状態となる。また、前記水中不分離性混和剤の粘性によって、材料の水中分離による地下水汚染が有効に防止される。
【００１３】
注入された第一の充填材４は、地下空洞２における埋め戻し区間Ｅの両端を閉鎖した状態で経時的に固結していく。そして第一の充填材４の注入完了後は、注入管３を引き抜き、新たに、前記閉鎖された領域に向けて図１（Ｃ）に示されるように地盤１をボーリングし、所要数の注入管５を挿入する。そしてこの注入管５を介して、図示されていないスラリーポンプ等の充填装置により、第二の充填材６を、前記閉鎖された領域へ中詰め充填する。
【００１４】
第二の充填材６は、例えばセメントモルタル及び土質材料等からなる埋め戻し材料に、適量の水と水中不分離性混和剤を加えて混合することにより、注入に必要な適当な流動性を与えたものである。また、前記水中不分離性混和剤の配合率は、第一の充填材６に比較して低く設定されている。
【００１５】
すなわち地下空洞２に注入された第二の充填材６は、第一の充填材４のように気泡が混入されていないので比重が大きく、しかも粘性も小さいため、地下水ＧＷ中を沈降して地下空洞２のの下部に沿って水平に広がろうとするが、その広がりは第一の充填材４によって制限され、この第一の充填材４によって閉鎖された空間２’に確実に充填されていく。また、この第二の充填材６は水中不分離性混和剤の配合率を少なくしてあることによって粘性が小さいため、少ない注入管数でも充填を迅速に行うことができ、しかも前記第一の充填材４によって前記空間Ｓ’がシールされているため、第二の充填材６の材料分離による汚染の拡散が防止される。
【００１６】
すなわち、この実施形態による水中充填工法によれば、流動性の高い第二の充填材６の水中での広がりが第一の充填材４によって阻止されるので、材料ロスを生じることなく埋め戻し区間Ｅのみに限定した地下空洞２の埋め戻しを確実に行うことができる。また、前記埋め戻し区間Ｅの両端は水中不分離性混和剤の配合率の多い第一の充填材４で閉鎖されるので、材料分離による地下水汚染を有効に防止することができる。しかも、前記第一の充填材４により画成された中詰め充填領域に充填される第二の充填材６は、水中不分離性混和剤の配合率を低くすることができるので、流動性が向上して充填を迅速にかつ隙間なく行うことができると共に、前記水中不分離性混和剤の使用量を抑えて、材料コストの低減を実現することができる。
【００１７】
なお、第二の充填材６の充填完了後は、注入管５を引き抜く。
【００１８】
【実施例】
図２は、本発明に係る水中充填工法において使用される第一の充填材４について水中注入試験を実施した結果を示すものである。この試験は、幅８．５ｍ、高さ２ｍの大型水槽Ｔに水Ｗを満たし、これに、気泡率の調整によって比重を互いに変えた充填材を注入し、水中での性状を観察したものである。
【００１９】
このうち、図２（Ａ）は比重を１．１５とした充填材４Ａを注入したものであり、この場合は水中で充填材４Ａが注入位置Ｐから両側へ流動して広がってしまい、水槽Ｔの天端まで到達していないことがわかる。これに対し図２（Ｂ）は、比重を１．０５とした充填材４Ｂを前記充填材４Ａと同量注入したものであり、この場合は水中での広がりが少なく、注入位置Ｐの近傍で充填材４Ｂが天端Ｔに達して、この水槽Ｔ内の空間を分離していることがわかる。なお、充填材４Ａ，４Ｂはいずれも、水中不分離性混和剤の添加量を１ｋｇ／ｍ3 としたものであり、材料分離による水質の汚濁は殆ど見られなかった。
【００２０】
【発明の効果】
本発明に係る水中充填工法によれば、充填材の水中での広がりが先行注入された第一の充填材によって阻止されるので、材料ロスを生じることなく、地下空洞中の所定領域への限定的な埋め戻しを確実に行うことができ、材料分離による地下水汚染も有効に防止することができる。また、中詰め充填される第二の充填材の水中不分離性混和剤の配合率を低くすることができるので、施工を迅速に行うことができると共に、材料コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る水中充填工法の一実施形態を概略的に示す説明図で、（Ａ）は施工前の状態、（Ｂ）は第一の充填材を充填した状態、（Ｃ）は第二の充填材を中詰め充填した状態を示すものである。
【図２】充填材の注入試験結果を示す説明図である。
【図３】従来技術に係る水中充填工法を概略的に示す説明図である。
【符号の説明】
１  地盤
２  地下空洞
４  第一の充填材
６  第二の充填材
Ｅ  埋め戻し区間
ＧＷ  地下水
【図１】
0003682554.tif 000002
【図２】
0003682554.tif 000003
【図３】
0003682554.tif 000004