(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
予測される地下空洞に対して、連通する充填材投入口及び空気抜き口を、所要間隔をあけて、地表から穿孔し、空気抜き口および／もしくはこれとは別に穿孔した監視口から、地下空洞内を監視しながら、充填材投入口から、流動化処理土を導入し、固化することで、前記地下空洞を充填する地下空洞の充填工法であって、第１段階では、固化剤を混合している流動化処理土を、前記地下空洞の底部に対して、所要厚さ、充填された状態で、或る程度、固化されるのを待ち、その後、第２段階として、流動化処理土による充填を完成するようにし、前記第１段階での流動化処理土は、前記第２段階での流動化処理土よりも粘度が高く設定されることを特徴とする地下空洞の充填工法。
【請求項２】
予備段階として、監視口の穿孔前に、充填材投入口及び空気抜き口のいずれか一方に、計量状態で圧縮空気を供給し、他方で、地下空洞内の空気圧の変化を経時的に測定し、これによって、空洞内容積を算定することを特徴とする請求項１に記載の地下空洞の充填工法。
【請求項３】
予備段階の途中で、単位時間当りの圧縮空気量を変えることにより、地下空洞内からの漏洩状態および／もしくは漏洩量を、測定空気圧の変化から認定および／もしくは算定することを特徴とする請求項２に記載の地下空洞の充填工法。
【請求項４】
地下空洞内での漏洩状態を認定した場合には、第１段階の途中及び／もしくは終了時に、監視口を閉塞した状態で、充填材投入口及び空気抜き口のいずれか一方に、計量状態で圧縮空気を供給し、他方で、地下空洞内の空気圧の変化を経時的に測定し、これによって、流動化処理土による漏洩箇所の閉塞状態を確認することを特徴とする請求項３に記載の地下空洞の充填工法。
【請求項５】
地下空洞内の圧縮空気の温度を測定して、算定値を補正することを特徴とする請求項２もしくは３に記載の地下空洞の充填工法。
【請求項６】
ボアスコープで、前記充填材投入口、空気抜き口あるいは監視口から地下空洞内を目視し、空洞の大きさ及び形態を観測して、充填施工の管理体制を設定することを特徴とする請求項１に記載の地下空洞の充填工法。
【請求項７】
ボアスコープで、前記監視口から地下空洞内を目視しつつ、流動化処理土の充填を行うことを特徴とする請求項１に記載の地下空洞の充填工法。
【請求項８】
前記監視口からスケールを挿入して、地下空洞の深さを測定することを特徴とする請求項１に記載の地下空洞の充填工法。
【請求項９】
前記監視口からスケールを挿入して、地下空洞の深さを測定しつつ、流動化処理土の充填を行うことを特徴とする請求項１に記載の地下空洞の充填工法。
【請求項１０】
前記第２段階での流動化処理土は、建設残土である被処理土に対して、粘土、シルト、ベントナイト程度の細粒土を含む泥水を混合して、被処理土の粗粒分の間に分散し、所要の調整泥土としたことを特徴とする請求項１に記載の地下空洞の充填工法。
【請求項１１】
前記第１段階での流動化処理土は、建設残土である被処理土に対して、粘土、シルト、ベントナイト程度の細粒土を含む泥水を混合して、被処理土の粗粒分の間に分散し、所要の調整泥土としたものに、所要の即硬性を有する固化剤を混合していることを特徴とする請求項１に記載の地下空洞の充填工法。
【請求項１２】
前記監視口は、充填材投入口及び空気抜き口の周辺に所定の配置で、穿孔されていることを特徴とする請求項１に記載の地下空洞の充填工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、主として、アスファルト道路下などの、地下に形成された空洞を埋め立てるための地下空洞の充填工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
都市化の進んだ地域では、地下水の利用などで、地盤沈下が起こると、地表では、何等の変化も見せないが、地下に空洞が形成されることが多い。そして、空洞の規模が広がると、地表を支えるアスファルトなどの構造体自体の耐久力を越えた時点で、道路陥没などの重大な事故を引き起こす。
【０００３】
そこで、振動を利用した探査機などで、道路下などの地下空洞の存在を探査し、その部分を地表から開削して、土砂などの充填材を充填する工法が、一般に採用されている。しかしながら、空洞の広がりが大きい場合には、開削工事や、埋め立て後の地表修復に多大の時間と経費がかかる。特に、交通量の多い道路では、交通渋滞などの他への悪影響もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明者は、予測される地下空洞に対して、連通する充填材投入口及び空気抜き口を、所要間隔をあけて、地表から穿孔し、上記充填材投入口から流動化処理土（建設残土、泥水、泥土を利用した調整泥土であり、発明者によって既に提唱された流動化処理工法において採用されている：特開平７−８２９８４号公報参照）を地下空洞内に充填する工法を提唱した。この場合、工事に先立って、地下空洞の広がり範囲、形状、容積などを、或る程度、把握できないと、充填量、充填時間などの工事計画が立てられない。
【０００５】
また、下水管の破損によって、周辺の土砂が引き抜かれ、空洞化した場合などには、空洞に充填した流動化処理土が、その破損箇所から下水管内に流入し、下水の流通を妨げ、あるいは、施工後、その破損箇所から再び土砂の引き抜きが起こるなどの不都合がある。
【０００６】
【発明の目的】
本発明は上記事情に基いてなされたもので、流動化処理土の充填に先立って、地下空洞の広がり範囲、形状、容積などを把握する簡単な調査、あるいは、施工過程での監視が行えるように工夫し、地表を開削することなく、地下空洞の埋め立てを実現できる、地下空洞の充填工法を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明では、予測される地下空洞に対して、連通する充填材投入口及び空気抜き口を、所要間隔をあけて、地表から穿孔し、空気抜き口および／もしくはこれとは別に穿孔した監視口から、地下空洞内を監視しながら、充填材投入口から、流動化処理土を導入し、固化することで、前記地下空洞を充填する地下空洞の充填工法であって、第１段階では、固化剤を混合している流動化処理土を、前記地下空洞の底部に対して、所要厚さ、充填された状態で、或る程度、固化されるのを待ち、その後、第２段階として、流動化処理土による充填を完成するようにし、前記第１段階での流動化処理土は、前記第２段階での流動化処理土よりも粘度が高く設定される。
【０００９】
また、予備段階として、監視口の穿孔前に、充填材投入口及び空気抜き口のいずれか一方に、計量状態で圧縮空気を供給し、他方で、地下空洞内の空気圧の変化を経時的に測定し、これによって、空洞内容積を算定するのがよい。この場合、地下空洞内の圧縮空気の温度を測定して、算定値を測定してもよい。
【００１０】
更に、予備段階の途中で、単位時間当りの圧縮空気量を変えることにより、地下空洞内からの漏洩状態および／もしくは漏洩量を、測定空気圧の変化から認定および／もしくは算定することもできる。
【００１１】
また、地下空洞内での漏洩状態を認定した場合には、流動化処理土の充填の第１段階の途中及び／もしくは終了時に、監視口を閉塞した状態で、充填材投入口及び空気抜き口のいずれか一方に、計量状態で圧縮空気を供給し、他方で、地下空洞内の空気圧の変化を経時的に測定し、これによって、流動化処理土による漏洩箇所の閉塞状態を確認することもできる。
【００１２】
また、ボアスコープで、前記充填材投入口、空気抜き口あるいは監視口から地下空洞内を目視し、空洞の大きさ及び形態を観測して、充填施工の管理体制を設定し、あるいは、上記ボアスコープで、前記監視口から地下空洞内を目視しつつ、流動化処理土の充填を行うようにしてもよい。
【００１３】
更には、前記監視口からスケールを挿入して、地下空洞の深さを測定し、もしくは、測定しつつ、流動化処理土の充填を行ってもよい。
【００１４】
【作用】
これにより、流動化処理土の充填に先立って、地下空洞の広がり範囲、形状、容積などを把握することができ、あるいは、施工過程での監視が行え、地表を開削することなく、しかも、何等の支障もなく、地下空洞の埋め立てが実現できるのである。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の充填工法を、図面を参照して、具体的に説明する。先ず、振動を用いた探査機などの手段で、地下の空洞を検知したならば、予測される地下空洞１に対して、連通する充填材投入口２及び空気抜き口３を、所要間隔、例えば、１〜２ｍをあけて、地表（例えば、アスファルト道路面）から穿孔する。これらの口径は、例えば、１００ｍｍ程度である。そして、空洞規模が極めて小さければ、空気抜き口３を利用して、また、空洞に或る程度の広りがある場合には、空気抜き口３および／もしくはこれとは別に穿孔した監視口４から、地下空洞１内を監視しながら、充填材投入口２から、流動化処理土を導入し、固化することで、地下空洞１を充填し、埋め立てるのである。この場合、監視口４は、充填材投入口及び空気抜き口３から適当な距離、例えば、０．５〜３ｍ程度離れて、そこを囲むように、三角形配置、正方形配置、ひし形配置、六角形配置などで穿孔されるとよい。
【００１６】
このためには、必要な諸設備（後述）を備えたクレーン付きトラック５を用意する。前記設備には、流動化処理した調整泥土を投入するホッパー６、前記調整泥土に混合する固化剤を投入するホッパー７、給水機８、これらを混合する混練装置９、混練装置９の出口に設けたシュータ１０、シュータ１０に設けた開度調節ゲート１１、混練装置９などを駆動するための発電機１２などが挙げられ、また、別に、充填材投入口２に装着される濾斗１３が用意される。
【００１７】
前述の流動化処理土は、周辺地盤の状態を配慮して調整されるが、基本的には、建設残土などの被処理土に対して、粘土、シルト、ベントナイト程度の細粒土を含む泥水を混合して、被処理土の粗粒分の間に分散し、所要の調整泥土としたもので、調整泥土の有効範囲が施工条件で要求される一軸圧縮強度（例えば、地山強度相当の、一軸圧縮強度１〜５ｋｇ／ｃｍ２）、フロー値１００ｍｍ以上、ブリージング率１％以下、泥水混合比（調整泥水量／被処理土の重量）０．２〜１．０程度に決められるのが好ましい。なお、前記流動化処理土は、シルト、ベントナイトの混入を含む粘土分を１５％〜４０％程度、確保するように調整するのがよい。
【００１８】
前述の泥水は、例えば、前述のように、建設基礎工事などで発生するものを採用するのが経済面で有効であるが、現場での供給には、水道水、井戸水などを採用し、被処理土との混合の際、粘土、シルト、ベントナイト程度の細粒土を添加する形で調整してもよい。なお、建設基礎工事で発生する泥水は、以下のような一般的な成分を成している。
【００１９】
水  分                                          ：７０〜９５％
礫        （２ｍｍ以上）                        ：０％
砂        （２〜０．０７４ｍｍの範囲）          ：０〜５％
シルト    （０．０７４〜０．００５ｍｍの範囲）  ：０〜１０％
粘  土    （０．００５ｍｍ以下）                ：０〜２０％
（但し、粘土には、０．００１ｍｍ以下のコロイド分を含んでいる）
このような組成は、日本の各地（東京／横浜／大阪）で行なわれている工事現場から実際に採取した泥水の成分割合からも、明らかである。
【００２０】
また、この実施例では、流量計付のエア・コンプレッサー１４および圧力センサ１５が用いられる。これらは、地下空洞の容積を測定するのに用いられる。即ち、予備段階として、監視口４の穿孔前に、充填投入口２及び空気抜き口３のいずれか一方に、エア・コンプレッサー１４によって、計量状態で、圧縮空気を供給し、他方に配置した圧力センサ１５で、地下空洞１内の空気圧の変化を経時的に測定し、これによって、空洞内容積を算定するのである。ここでは、例えば、供給空気量（図４の測定時間ｔ1までの空気供給量Ｉ）と地下空洞１内の圧力（同じく、図４の空洞内の空気圧力ｐ1）とから、容積が既知の予め測定された基礎データ（同じく、図４の空洞内の空気圧力ｐ2）と対比して、空洞内容積を算定できる。なお、地下空洞内に圧縮空気を供給した場合、壁面の土壌に空気が吸着、吸収されるので、この点についての補正を算定に加える必要がある。
【００２１】
また、地下空洞１が、下水管などの地下埋設管の破損箇所から供給空気が漏洩する非密閉状態である場合が予想されるが、これに対処することもできる。即ち、予備段階の途中で、地下空洞１に対して供給される単位時間当りの圧縮空気量をＩからＩＩへ変えることにより（図４参照）、地下空洞内からの空気の漏洩状態および／もしくは漏洩量を、測定空気圧の変化から認定および／もしくは算定するのである。この場合には、例えば、地下空洞１が密閉状態である場合の空洞内容積を、前述のように算定し、その後の単位時間当りの圧縮空気量ＩＩの増加（変化）処置に対する空洞内の空気圧の変化を求め、密閉状態の予め測定された基礎データの空気圧力ｐ3と対比して、漏洩状態の空気圧力ｐ′3を認定でき、また、漏洩量を算定できる。
【００２２】
このようにして、充填処理に入る前に、予め地下空洞の内容積、漏洩状態を把握することは、作業見積、管理体制の上で重要である。なお、予備段階で、地下空洞内の空気温度を適当な手段（例えば、温度センサ）で測定し、温度の相違による誤差を除くように、算定値の補正を行うようにしてもよい。また、前述の予備段階では、地下空洞の内容積を圧縮空気を利用して算定したが、ボアスコープ等の手段で、前記充填投入口２、空気抜き口３、あるいは監視口４から地下空洞１内を目視し、空洞の大きさ及び形態を観測して、充填施工の管理体制を設定するようにしてもよい。また、監視口４などからスケールを挿入して、地下空洞１の深さを測定するようにしてもよい。
【００２３】
このようにして、予備段階を終了し、管理体制を確立してから、前述のような充填材（流動化処理土）の充填を行うのであるが、対象の地下空洞１が漏洩状態にあるか、もしくは、その虞がある場合、第１段階では、前記流動化処理土の粘度を高く設定し（これには固化剤を混入させている）、地下空洞１の底部に対して、所要厚さ、充填された状態で、或る程度、固化されるのを待ち、その後、第２段階として、前記流動化処理土による充填を完成するとよい。この場合、ボアスコープ等の手段で、監視口４から地下空洞１内を目視しつつ、あるいは監視口４からスケールを挿入して、地下空洞の深さを測定しつつ、流動化処理土の充填を行うようにするとよい。また、前述の固化剤には、強度発現までに３０〜６０分程度の即硬性がある特殊セメント等が用いられるとよい。なお、このような固化剤を混合した充填材（流動化処理土）は、破損箇所から下水管などの埋設管内に流入しても、水圧などで容易に粉砕できる程度の強度（ｑｕ＝１〜１０ｋｇ・ｆ／ｃｍ２）に設定されるのが好ましい。
【００２４】
なお、予め、地下空洞１内での漏洩状態を認定した場合には、例えば、第１段階の途中及び／もしくは終了時に、監視口４を閉塞した状態で、充填投入口２及び空気抜き口３のいずれか一方に、前述のように、計量状態で圧縮空気を供給し、他方で、地下空洞内の空気圧の変化を経時的に測定し、これによって、流動化処理土による漏洩箇所の閉塞状態を確認することができる。
【００２５】
また、図中、符号１６は充填材を送るポンプ、１７はその供給量を測定、記録する流量計、１８は、圧縮空気供給量、圧力センサからの情報などより測定結果を認定、算定する演算装置である。
【００２６】
【発明の効果】
本発明は、以上詳述したようになり、予測される地下空洞に対して、連通する充填材投入口及び空気抜き口を、所要間隔をあけて、地表から穿孔し、空気抜き口および／もしくはこれとは別に穿孔した監視口から、地下空洞内を監視しながら、充填材投入口から、流動化処理土を導入し、固化することで、前記地下空洞を充填するので、流動化処理土の充填に先立って、地下空洞の広がり範囲、形状、容積などを把握することができ、あるいは、施工過程での監視が行え、地表を開削することなく、しかも、何等の支障もなく、地下空洞の埋め立てが実現できるのである。
【００２７】
また、この場合、地下空洞に漏洩箇所があるか、それが予想される場合、第１段階では、前記流動化処理土の粘度を高く設定し、これには固化剤を混入させており、前記地下空洞の底部に対して、所要厚さ、充填された状態で、或る程度、固化されるのを待ち、その後、第２段階として、前記流動化処理土による充填を完成するようにすると、充填処理に際して、漏洩箇所への充填材の流入を抑制あるいは防止でき、地下空洞を最初の段階で閉塞空間にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の工法を実現するための諸設備の一実施例を示す概略平面図である。
【図２】上記実施例の予備段階を示す概略縦断側面図である。
【図３】上記実施例の充填段階を示す概略縦断側面図である。
【図４】空洞内から下水管などへの空気漏洩を説明するグラフである。
【符号の説明】
１      地下空洞
２      充填投入口
３      空気抜き口
４      監視口
５      トラック
６、７      ホッパー
８      給水機
９      混練装置
１０      シューター
１１      開度調節ゲート
１２      発電機
１３      濾斗
１４      エア・コンプレッサー
１５      圧力センサ
１６      ポンプ
１７      流量計
１８      演算装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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