(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
埋設管が存在する地盤内で発見された地下空洞を充填するに当たり、該埋設管内や地上に置いた地盤調査用機器を用いて該地下空洞の位置、形状及び規模、並びに該埋設管より該地下空洞に通じていて空洞充填用骨材混合物を送入可能な通孔の有無を調査し、必要に応じて上記の機能を備えた通孔を設ける工程と、該通孔の該埋設管内面開口位置の前後を封止でき且つ該通孔に空洞充填用の骨材混合物を供給する骨材供給管を従えたパッカー装置を該埋設管内に設置する工程と、該骨材供給管から該パッカー装置を経由して該通孔に該骨材混合物を送入し、少なくとも該地下空洞と該通孔とを充填する工程とを含むことを特徴とする地下空洞充填法。
【請求項２】
前記骨材混合物が、礫、砂、土等の骨材成分と水等の液状成分とを含むスラリー状組成物である、請求項１に記載の地下空洞充填法。
【請求項３】
前記地下空洞を充填する工程の後に、前記地下空洞内に骨材結合性組成物を送入して前記地下空洞と前記通孔とに充填された骨材を結合し安定化させる、請求項１又は２に記載の地下空洞充填法。
【請求項４】
前記骨材結合性組成物がセメントミルクである、請求項３に記載の地下空洞充填法。
【請求項５】
前記パッカー装置は、軸方向に管状通路を備えた筒状缶体の前後両側部外周に接して膨張収縮が可能な環状中空封止体を設けると共に該筒状缶体の中央部外周面に１個以上の骨材供給口を設け、該環状中空封止体の内部空間に加圧流体を供給できる導管の後端と該骨材供給口に骨材混合物を供給できる導管の後端とを該筒状缶体の後方端面から突設し、加圧流体管接続具と骨材供給管接続具とにそれぞれ結合してなるものである、請求項１乃至４のいずれかに記載の地下空洞充填法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地下空洞充填法に関し、特に、地下埋設管等の欠陥部などから土砂等が流出することにより発生した地下空洞を、効率的に充填して地盤を補強するための地下空洞充填法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
道路下の地盤内には、上水道、下水道、或いは都市ガス、電力、通信等の種々の管路が埋設されていることが多く、これらの管路に破損が発生すると、漏出した水道水や地下水などが管内圧力が低い下水道などの埋設管の破損部位から流れ込み、それに伴って地盤内の土砂が流失するなどにより、地盤内に空洞が発生することがある。このような空洞を放置しておくと、規模が拡大して路面の陥没につながるばかりでなく、交通の障害となるほか、各種の構築物等の破損をも引き起こすことにもなる。
【０００３】
そのため地盤内の空洞が発見されたときには、先ず埋設管等の欠陥が原因であるかどうかが疑われ、調査が行われることが多い。そして空洞の規模や形状の調査結果に基づいて、空洞部分上部の土砂を除去して新たな土砂を充填し、改めて舗装をし直すなどにより、復旧工事を行うのが普通であった。しかしこのように地上から掘削する方法は、大量の土砂を搬出したのち、更に埋め戻す必要があるために工期が長くかかるうえ費用も嵩み、交通の障害となるほか、騒音や粉塵などによる環境汚染の問題もある。
【０００４】
そこで本発明者は、前述の問題の発生を避けるために、地上から土砂の掘削を行う代わりに小径の孔を穿設し、この孔を介して地下の空洞部分に直接に地上から土砂等を充填して、安定化させる工法を発明し、特許出願している。しかしこのような新規な工法は、従来の掘削工法より遙に工期が短く、環境汚染が少なく、且つ経済的ではあるものの、地盤内に各種の管路や構築物等が複雑に設置されている場合には、前記の小径孔を穿設する工事により地下の構築物等を破壊する危険があり、軽々に採用の決断ができないという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、地盤内に各種の管路や構築物等が複雑に設置されている場合においても、前記の空洞の充填工法での工事期間を大幅に短縮でき、且つ環境汚染や交通障害などを防止できるという利点を維持すると共に、地下の構築物等に損傷を与えることなく、安全に空洞の充填を進めることができる地下空洞充填法を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成することができる本発明の地下空洞充填法は、埋設管が存在する地盤内で発見された地下空洞を充填するに当たり、該埋設管内や地上に置いた地盤調査用機器を用いて該地下空洞の位置、形状及び規模、並びに該埋設管より該地下空洞に通じていて空洞充填用骨材混合物を送入可能な通孔の有無を調査し、必要に応じて上記の機能を備えた通孔を設ける工程と、該通孔の該埋設管内面開口位置の前後を封止でき且つ該通孔に空洞充填用の骨材混合物を供給する骨材供給管を従えたパッカー装置を該埋設管内に設置する工程と、該骨材供給管から該パッカー装置を経由して該通孔に該骨材混合物を送入し、少なくとも該地下空洞と該通孔とを充填する工程とを含むことを特徴とする。
【０００７】
上記の地下空洞充填法において、埋設管より地下空洞に通ずる通孔の有無を調査した結果、通孔は存在するが空洞充填用の骨材混合物を送入するに十分な容量を備えていない、と判明したときは、骨材混合物の送入が容易なように該通孔を拡大する方法を採用することができ、或いはまた大径の通孔を新設するようにしてもよい。
【０００８】
更に本発明の地下空洞充填法において、該前記骨材混合物は、礫、砂、土等の骨材成分と水等の液状成分とを含むスラリー状組成物であることが、空洞の充填を円滑に進める上で好ましく、それと共に前記地下空洞を充填する工程の後に、前記地下空洞内に、例えばセメントミルクなどの骨材結合性組成物を送入して、前記地下空洞と前記通孔とに充填された骨材を結合し安定化させることにより、更に安全且つ確実に地下空洞の充填を進めることができる。
【０００９】
また本発明の地下空洞充填法における前記パッカー装置としては、軸方向に管状通路を備えた筒状缶体の前後両側部外周に接して膨張収縮が可能な環状中空封止体を設けると共に該筒状缶体の中央部外周面に１個以上の骨材供給口を設け、該環状中空封止体の内部空間に加圧流体を供給できる導管の後端と該骨材供給口に骨材混合物を供給できる導管の後端とを該筒状缶体の後方端面から突設し、加圧流体管接続具と骨材供給管接続具とにそれぞれ結合してなるものが、特に好ましく用いられる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の地下空洞充填法を、図に基づいて説明する。
図１において、１は地盤Ｇ内に埋設された、例えば下水管などの埋設管である。埋設管１の一部に管の折損や接合部のずれ等によって欠陥部１ａが生じると、地盤Ｇ内の圧力を有する地下水は、欠陥部１ａを通じて埋設管１内に流入するが、その際に地盤内の土砂等が地下水と共に埋設管１内に流入し、地盤Ｇ内に空洞２が発生し易い。こうして発生した地下空洞２は、周囲の土砂等が崩落して流出することにより次第に成長し、上方に向かって発達する。従ってこのような地下空洞２は、例えば超音波による地下構造探査などにより発見されることが多いが、地表の近くまで達していない段階で、早期に埋設管１の欠陥部１ａを補修すると共に、地下空洞２を土砂などで充填して地盤を補強することが望まれる。
【００１１】
そこで、地下空洞２が発見された場合には、先ず地上から超音波などによる地下構造探査などを行って、地下空洞２の位置や規模などを調査するが、地下空洞２より浅い位置に下水道の管路、上水道配管、ガス管等や、電力ケーブルや通信ケーブル等の敷設溝などが発見されると、先の発明の工法に従って地下空洞２の頂部に向かって地上から小径孔を設けることは、困難と判断される場合がある。このようなときには、地下空洞２の発生原因と疑われる埋設管１に、例えばファイバースコープやテレビカメラ等を導入して欠陥部１ａを調査する。
【００１２】
こうした調査の結果から、埋設管１の欠陥部１ａなどから地下空洞２に通ずる通孔１ｂが発見されたときは、該通孔１ｂを土砂などの骨材を送り込むに利用できるか否かを調査し、利用が可能であると判断されたときは、必要に応じて地下空洞２内にファイバースコープやテレビカメラ等を挿入し、地下空洞２の形状や容積等を更に詳しく調査するか、またはそれまでの調査結果のみに基づいて、該通孔１ｂを使用する地下空洞２の充填作業に入るため、直ちに後述のようにパッカー装置４を利用して、地下空洞２の骨材充填工程に着手する。
【００１３】
しかし、地下空洞２に通ずる通孔が土砂等で狭くなっているなどのために、骨材を送入するに適していないと判断されたときは、更に埋設管１の内部を調査して、地下空洞２に達する通孔を設けるのに適切な場所の選定を行う。そして、別途に埋設管１内に導入した穿孔機３などを用いて、狭くなっている通孔を拡げるか、又は新たに通孔１ｂを穿設する。そうして、必要に応じて地下空洞２の追加の調査を行い、これらの調査によって得られた測定データや、地下空洞２周辺の土質の観測データなどから、地下空洞２内に充填すべき土砂などの骨材の性状や必要量などを計算し、骨材や結合剤その他の充填用資材及び骨材送入用のパッカー装置などの、準備を進める。
【００１４】
本発明の地下空洞充填法において、地下空洞２の充填に用いられる骨材混合物としては、礫、砂、土等の骨材成分と水とを含むスラリー状組成物が好ましいが、流動性を高めると共に水の量を低く抑えることが望ましく、特に粒状の軽量発泡骨材、粘土質の土壌、汚泥の焼却灰などの配合量を調整し、或いは減水剤などを使用するなどにより、骨材混合物の送入抵抗を低下させると、地下空洞の充填効率を高めるのに有効である。
【００１５】
本発明の地下空洞充填法に用いられるパッカー装置４は、図４に示すように、軸方向に管状通路４ａを備えた筒状缶体４１の前後両側部に、外周を取り巻くように環状中空封止体４２、４２が設けてあるもので、これらの環状中空封止体４２、４２の内部空間は、筒状缶体４１の内部空間に設けた加圧流体導管４３とそれぞれ連通している。そして、該加圧流体導管４３の他端は、筒状缶体４１の端面から外方に突出した加圧流体管接続具４４と結合してあり、該加圧流体管接続具４４には、例えば地上などから埋設管１内を通して引き込まれた加圧流体管４５を、接続できるようになっている。
【００１６】
また、上記の筒状缶体４１の中央部の外周面には、１個以上の骨材供給口４６が開口していて、筒状缶体４１の内部空間に設けた骨材供給導管４７に連通しており、該骨材供給導管４７の他端は、筒状缶体４１の端面から外方に突出した骨材供給管接続具４８と結合してあり、該骨材供給管接続具４８には、例えば地上などから埋設管１内を通して引き込まれた骨材供給管４９を、接続できるようになっている。
【００１７】
このようなパッカー装置４の外径は、環状中空封止体４２、４２が加圧流体の供給がなくて収縮した状態にあるときは、埋設管１内を容易に移動できるような寸法に設定してあるので、筒状缶体４１の前後の端部に結合した牽引索４ｂなどによってパッカー装置４を牽引し、前記の埋設管１の通孔１ｂの開口部位置に、パッカー装置４の骨材供給口４６を到達させる。そこでパッカー装置４の牽引を停止し、加圧流体を加圧流体導管４３より供給して、環状中空封止体４２、４２を膨張させると、環状中空封止体４２、４２は通孔１ｂの前後の埋設管１内壁に密着し、パッカー装置４が固定される。
【００１８】
上述のようにパッカー装置４を埋設管１内に設置したのち、地上に設置した骨材混合物供給装置（図示せず）より、マンホール及び埋設管１内に引き込まれた骨材供給管４９を経由して、パッカー装置４に骨材混合物を送り込み、骨材供給口４６から埋設管１内の空隙に骨材混合物を吐出させる。そうすると、パッカー装置４外に出た骨材混合物は、膨張した環状中空封止体４２、４２に遮られて、埋設管１内を前方又は後方に移動することができず、通孔１ｂから地下空洞２に送り込まれることになる。
【００１９】
こうして地下空洞２内へ骨材混合物を送入してゆくと、地下空洞２の充填が進むに連れて骨材混合物の送入抵抗が増大してくる。そこで、前記の送入抵抗の急上昇を確認したところで骨材混合物の送入を停止するようにしてもよく、或いは地上からの超音波探査などによって地下空洞２の充填状態を調査するか、又は地下空洞２の近傍にある既設のマンホールなどから、地下空洞２の頂部付近に達する探査管５などを設けて、骨材混合物が該頂部付近に達したか否かを調査するなどした後、骨材混合物の送入を停止するようにしてもよい。
【００２０】
更に、地下空洞２への骨材混合物の圧入を停止して、送入した骨材混合物中の水が地盤Ｇ内に拡散吸収され、骨材充填層６の状態が安定するのを待ったのち、地下空洞２内の空隙の状態に応じて、前記と同様な骨材や、発泡スチロールビーズや発泡ガラス質バルーン等の軽質骨材を含む骨材混合物、或いは発泡膨張性の骨材混合物などを追加注入するなどして、残る空隙等の充填を進めることができる。
【００２１】
また、骨材混合物などを追加注入したのち、又は追加注入しないままで、例えばセメントミルクなどの骨材結合性組成物を更に注入するなどにより、骨材充填層６及び通孔１ｂ内の骨材混合物を結合固化させるようにしても良い。しかし、このような骨材結合性組成物の注入は、地下空洞２内及び通孔１ｂ内の骨材混合物が、パッカー装置４の撤去後に埋設管１内に流入する恐れがなければ、必ずしも必要ではない。
【００２２】
このようにして、地下空洞２への骨材の充填を終えたのち、埋設管１内からパッカー装置４を撤去回収し、必要に応じて埋設管１の内壁の補修を行って、地下空洞２の充填工事を完了する。
【００２３】
なお、本発明の地下空洞充填法は、埋設管の位置や内径の如何に係わらず、該埋設管内にパッカー装置を導入することができれば実施可能である。従って、埋設管が水平に設けられていなくても、直管状でなく曲管状であっても、或いはまた分岐管などであっても、それらの埋設管を利用して、地下空洞の充填を行うことが可能である。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の地下空洞充填法は、既存の地下の埋設管を利用するので、地盤を掘削することなく地下空洞に骨材等を充填することができるため、大掛かりな工事を行う必要がなく、また工数が少なく且つ工期も短くて済み、しかも工事終了後の地盤の強度が高くて欠陥発生の恐れが少なく、路面等の利用を阻害することが殆どないばかりでなく、工事による環境汚染の恐れも殆どなく、しかも工事費用も削減できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】地盤内に空洞が発生した状態の断面図である。
【図２】本発明の地下空洞充填法の準備状況の説明図である。
【図３】本発明の地下空洞充填法の実施状況の説明図である。
【図４】本発明の地下空洞充填法に用いるパッカー装置の構造を示す一部切り欠き正面図である。
【符号の説明】
Ｇ              地盤
１              埋設管
１ａ            欠陥部
１ｂ            通孔
２              地下空洞
３              穿孔機
４              パッカー装置
４ａ            管状通路
４ｂ            牽引索
４１            筒状缶体
４２            環状中空封止体
４３            加圧流体導管
４４            加圧流体管接続具
４５            加圧流体管
４６            骨材供給口
４７            骨材供給導管
４８            骨材供給管接続具
４９            骨材供給管
５              探査管
６              骨材充填層
【図１】
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【図２】
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【図３】
0003660284.tif 000004
【図４】
0003660284.tif 000005