(57)【要約】【課題】充填材の流動性を適宜設定調整可能で、充填材を効率良く使用可能な極めて実用性に秀れた隔壁形成方法及び地下空洞充填方法の提供。【解決手段】水のある地下空洞１に所定間隔で第一充填材２を充填して該第一充填材２により隔壁を形成する隔壁形成方法であって、前記第一充填材２として、少なくとも土砂及びセメントを含む硬化剤と水とから成るソイルセメントを採用し、この第一充填材２に急結剤を混入することで、該第一充填材２の水中での流動性を制御して前記隔壁を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水のある地下空洞に所定間隔で第一充填材を充填して該第一充填材により隔壁を形成する隔壁形成方法であって、前記第一充填材として、少なくとも土砂及びセメントを含む硬化剤と水とから成るソイルセメントが採用され、この第一充填材に急結剤を混入することで、該第一充填材の水中での流動性を制御して前記隔壁を形成することを特徴とする隔壁形成方法。
【請求項２】
請求項１記載の隔壁形成方法において、前記急結剤として、カルシウムアルミネート系のものが採用されていることを特徴とする隔壁形成方法。
【請求項３】
請求項１，２いずれか１項に記載の隔壁形成方法において、前記第一充填材に、重量調整材を混入することで、この第一充填材の水中での流動性を制御することを特徴とする隔壁形成方法。
【請求項４】
請求項１〜３いずれか１項に記載の隔壁形成方法において、前記第一充填材に、有機繊維若しくは無機繊維を混入することで、この第一充填材の水中での流動性を制御することを特徴とする隔壁形成方法。
【請求項５】
請求項１〜４いずれか１項に記載の隔壁形成方法において、前記第一充填材を、可撓性素材から成る筒袋状体に収納した状態で前記地下空洞に充填することを特徴とする隔壁形成方法。
【請求項６】
請求項１〜５いずれか１項に記載の隔壁形成方法において、前記第一充填材を、地上から前記地下空洞に向かって穿設された孔を通じて該地下空洞に充填することを特徴とする隔壁形成方法。
【請求項７】
請求項１〜６いずれか１項に記載の隔壁形成方法において、前記土砂は建設発生土であることを特徴とする隔壁形成方法。
【請求項８】
請求項１〜７いずれか１項に記載の隔壁形成方法により地下空洞に形成した隔壁間に、第二充填材を充填する地下空洞充填方法であって、前記第二充填材として、少なくとも土砂及びセメントを含む硬化剤と水とから成るソイルセメントが採用されていることを特徴とする地下空洞充填方法。
【請求項９】
請求項８記載の地下空洞充填方法において、前記第二充填材に、遅延剤を混入することで、この第二充填材の水中での流動性を制御して該第二充填材を充填することを特徴とする地下空洞充填方法。
【請求項１０】
請求項８，９いずれか１項に記載の地下空洞充填方法において、前記第二充填材を、地上から前記地下空洞に向かって穿設された孔を通じて該地下空洞に充填することを特徴とする地下空洞充填方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、隔壁形成方法及び地下空洞充填方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地中には、例えば、廃棄された排水路トンネルや導水路トンネル等の地下用水路、石炭や金属等の資源採掘場の廃坑、戦中に作られた防空壕や石灰岩の溶食洞窟等の自然洞窟等、種々の地下空洞が存在する。
【０００３】
これら地下空洞は、放置しておくと地盤陥没の原因となるため、充填材を充填することで閉塞する措置が採られることが多いが、地下空洞の多くには水が充満しているため、より効率的な充填材の充填方法が要望されている。
【０００４】
そこで、例えば、特許文献１には、水のある地下空洞に所定間隔で水に近い比重の第一充填材を充填して該第一充填材から成る隔壁を所定間隔で形成した後、該隔壁間に、第一充填材より比重の大きな第二充填材を充填して該地下空洞を閉塞する地下空洞充填方法が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特許第３６８２５５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１においては、隔壁を構築する第一充填材の流動性を比重のみによって制御しようとするものであり、流動性の調整が難しく、水中での挙動が予測し難く、材料のロスも不明である。
【０００７】
本発明は、上述のような現状に鑑みなされたもので、充填材の流動性を適宜設定調整可能で、充填材を効率良く使用可能な極めて実用性に秀れた隔壁形成方法及び地下空洞充填方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。
【０００９】
水のある地下空洞１に所定間隔で第一充填材２を充填して該第一充填材２により隔壁を形成する隔壁形成方法であって、前記第一充填材２として、少なくとも土砂及びセメントを含む硬化剤と水とから成るソイルセメントが採用され、この第一充填材２に急結剤を混入することで、該第一充填材２の水中での流動性を制御して前記隔壁を形成することを特徴とする隔壁形成方法に係るものである。
【００１０】
また、請求項１記載の隔壁形成方法において、前記急結剤として、カルシウムアルミネート系のものが採用されていることを特徴とする隔壁形成方法に係るものである。
【００１１】
また、請求項１，２いずれか１項に記載の隔壁形成方法において、前記第一充填材２に、重量調整材を混入することで、この第一充填材２の水中での流動性を制御することを特徴とする隔壁形成方法に係るものである。
【００１２】
また、請求項１〜３いずれか１項に記載の隔壁形成方法において、前記第一充填材２に、有機繊維若しくは無機繊維を混入することで、この第一充填材２の水中での流動性を制御することを特徴とする隔壁形成方法に係るものである。
【００１３】
また、請求項１〜４いずれか１項に記載の隔壁形成方法において、前記第一充填材２を、可撓性素材から成る筒袋状体に収納した状態で前記地下空洞１に充填することを特徴とする隔壁形成方法に係るものである。
【００１４】
また、請求項１〜５いずれか１項に記載の隔壁形成方法において、前記第一充填材２を、地上から前記地下空洞１に向かって穿設された孔４を通じて該地下空洞１に充填することを特徴とする隔壁形成方法に係るものである。
【００１５】
また、請求項１〜６いずれか１項に記載の隔壁形成方法において、前記土砂は建設発生土であることを特徴とする隔壁形成方法に係るものである。
【００１６】
また、請求項１〜７いずれか１項に記載の隔壁形成方法により地下空洞１に形成した隔壁間に、第二充填材３を充填する地下空洞充填方法であって、前記第二充填材３として、少なくとも土砂及びセメントを含む硬化剤と水とから成るソイルセメントが採用されていることを特徴とする地下空洞充填方法に係るものである。
【００１７】
また、請求項８記載の地下空洞充填方法において、前記第二充填材３に、遅延剤を混入することで、この第二充填材３の水中での流動性を制御して該第二充填材３を充填することを特徴とする地下空洞充填方法に係るものである。
【００１８】
また、請求項８，９いずれか１項に記載の地下空洞充填方法において、前記第二充填材３を、地上から前記地下空洞１に向かって穿設された孔４を通じて該地下空洞１に充填することを特徴とする地下空洞充填方法に係るものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は上述のように構成したから、充填材の流動性を適宜設定調整可能で、充填材を効率良く使用可能な極めて実用性に秀れた隔壁形成方法及び地下空洞充填方法となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。
【００２１】
地下空洞１に所定間隔で第一充填材２を充填して該第一充填材２から成る隔壁を所定間隔で形成する。
【００２２】
この際、例えば予め種々の急結剤を任意の量混合した第一充填材２の流動性を測定・記録しておき、この記録に基づいて地下空洞１の状態や使用する土砂の種類に応じて急結剤の種類や量を設定することで流動性を設定調整することができるから、第一充填材２の水中での挙動を予測することができ、それだけ第一充填材２を無駄なく効率的に使用して隔壁を形成することが可能となる。
【実施例】
【００２３】
本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。
【００２４】
本実施例は、水のある地下空洞１に所定間隔で第一充填材２を充填して該第一充填材２により隔壁を所定間隔で形成した後、該隔壁間に、第二充填材３を充填する地下空洞充填方法により、地下空洞１を閉塞する場合であって、前記第一充填材２として、少なくとも土砂及びセメントを含む硬化剤と水とから成るソイルセメントが採用され、この第一充填材２に急結剤を混入することで、この第一充填材２の水中での流動性を制御するものである。
【００２５】
第一充填材２及び第二充填材３としては、土砂，セメント及び水から成る同様のソイルセメントが採用されている。従って、隔壁と第二充填材３がなじみ易く、更に、材料の調達等が容易でそれだけコスト安となる。
【００２６】
土砂としては、建設発生土を用いるのが環境性・コスト性の面から好ましい。尚、土砂には、細粒分として、シルト及び粘土（粒径７５μｍ未満）があり、粗粒分として砂（粒径７５μｍ以上２ｍｍ未満）及び礫（粒径２ｍｍ以上）があるが、細粒分が少ないと、水中で材料分離を起こす場合があるため、その場合にはベントナイトやセルロース系等の増粘剤を添加して水中分離性を制御する。また、本実施例でいうソイルセメントは、流動化処理土を含む概念である。
【００２７】
本実施例は、上記ソイルセメントを基本材とし、このソイルセメントの水中での流動性を、以下のａ〜ｆのうちの１つ若しくは複数を適宜使用することで制御している。
【００２８】
ａ  空気中フローと水中フローとの関連付け
平滑な盤上においたφ８ｃｍ，高さ８ｃｍの円筒シリンダーに充填材を満たしてシリンダーを引き上げ、広がった充填材の直径（（ＪＨＳ  Ａ  ３１３）に基づくフロー値）が、空気中及び水中のそれぞれでどのような相関関係を有するかを材料（配合）毎に測定して、現場の状況に応じて予め測定したデータに基づいて、空気中フローから水中フローを予測して適宜な材料（配合）を用いることができるようにしておく。例えば、セメント量や遅延剤・流動化剤の配合量を変えた各サンプルの空気中フロー及び水中フローを測定して、空気中フローと水中フローの相関関係（最小二乗法を用いて得られた直線等）を把握しておく。
【００２９】
これにより、空気中フローから、水中フローを予測でき、目視が困難な地下空洞１の水中での大まかな挙動を推測することができ、必要な材料量等をある程度予測することが可能となる。
【００３０】
また、第一充填材２においては、安息角（平均した安定勾配）もあわせて測定しておき、安息角が好ましくは３０°〜６０°となるような材料（配合）を用いるようにする。
【００３１】
ｂ  急結剤及び凝結調整剤
急結剤は、充填材の流動性を確保しつつ、より短時間で固化させるために混入されるものであり、凝結調整剤は急結剤の固化作用を遅らせるために混入させるものである。急結剤と凝結調整剤の量及び種類により、固化時間を制御する。尚、急結剤及び凝結調整剤も、上記フロー値と同様、予め種々のデータを採取しておき、現場の状況（地下空洞１内の水の量や建設発生土の性状）に応じて適宜な混入量を設定できるようにしておく（以下ｃ，ｄにおいても同様）。
【００３２】
急結剤としては、例えば、アルミン酸ナトリウム，炭酸ナトリウム，カルシウムアルミネート，ケイ酸ナトリウム（水ガラス）を用いることができる。特にカルシウムアルミネート系を主材とするのが好ましい。本実施例においては、特に流動性を小さくして材料のロスを抑制できるように第一充填材２にはカルシウムアルミネート系の急結剤とオキシカルボン酸系の凝結調整剤が混入されている。尚、第一充填材２に急結剤のみを混入して流動性を制御しても良い。
【００３３】
ｃ  流動化剤及び遅延剤
流動化剤は充填材の流動性をより大きくするものであり、遅延剤はその流動性を長時間維持するために混入されるものである。混入する流動化剤及び遅延剤の量及び種類により、充填材の流動性とその保持時間を制御する。
【００３４】
流動化剤及び遅延剤としては、例えば、ポリオール複合体，アルキルアルルスルホン酸塩，メラミンスルホン酸塩，ナフタリンスルホン酸塩，リグニンスルホン酸及びその誘導体若しくはオキシカルボン酸塩等を主成分とするものを用いることができる。本実施例においては、特に流動性を大きくして地下空洞１の奥まで充填されるように第二充填材３にはオキシカルボン酸塩から成る流動化剤と高縮合芳香族スルホン酸塩を主成分とする遅延剤が混入されている。尚、第二充填材３に遅延剤のみを混入して流動性を制御しても良い。
【００３５】
ｄ  重量調整材
重量調整材は、充填材に混入（組成材を置換）することで、例えば軽量材料を混入した場合には、充填材全体を軽量化して重量に基づく流動性を小さくし、重量材料を混入した場合には、充填材全体を重量化して重量に基づく流動性を大きくする（更に、地下空洞１内壁への密着性及び外力への抵抗性を大きくする）ために用いられる。
【００３６】
軽量材料としては、発泡スチロール（球状ビーズ）や軽量骨材等を用いることができる。また、重量材料としては、鉱砕スラグ等を用いることができる。
【００３７】
ｅ  繊維
繊維を充填材に混入してせん断抵抗を付加することで、流動性を抑えることができる。
【００３８】
繊維としては、鋼繊維，ガラス繊維，パルプ繊維若しくは樹脂系繊維（アラミド繊維，ビニロン繊維若しくはポリプロピレン繊維等）を用いることができる。尚、混合割合は、充填材１００重量部（繊維材料を除く）に対して、１．０〜１０重量％が好適である。１％以下では求める効果が期待できず、１０％以上では、繊維凝集物（ダマ）ができやすく、混練作業の効率が悪くなる。また、材質の均一性も確保しにくくなるからである。
【００３９】
ｆ  筒袋状体
筒袋状体は、第一充填材２にのみ使用されるもので、型枠代わりとして第一充填材２の流動性を抑制するものである。また、鋼材等の高強度の材料で形成した場合には隔壁全体を外骨格として包むことで強度を向上させることができる。
【００４０】
筒袋状体としては、第一充填材２を充填し得る可撓性素材からなる筒状（有底でも無底でも良い）の袋（型枠）であり、樹脂材若しくは鋼材をメッシュ状に形成したものや、ゴム素材を風船状に形成したものなどを用いることができる。
【００４１】
以上の手法を用いて流動性を制御した第一充填材２及び第二充填材３を用いて地下空洞１を閉塞する具体的方法について説明する。
【００４２】
図１に図示したように、例えば過去に地下用水路として用いられていた廃地下用水路から成る水10が溜まった地下空洞１を閉塞する場合、先ず、地上から廃地下用水路に向かって略垂直に孔４を複数穿設すると共に、必要により孔壁を保持するために、この孔４に金属製（若しくは樹脂製）の管体５を挿入する。尚、図中、符号６は材料充填用車両、７は材料充填用の配管及びホースである。
【００４３】
この孔４（管体５）を通じて、第一充填材２を隔壁を設置したい所定間隔で充填した後、該隔壁間に第二充填材３を充填する。尚、第一充填材２の流動性が小さく且つ重量が大きい程、第二充填材３からの外力に対する抵抗性が向上するため、より広い間隔で隔壁を形成することが可能となり、より少ない作業工程・作業時間で地下空洞１を閉塞することが可能となるが、流動性を小さくするためには重量を小さくする必要があり、両性質は相反する関係にある。この点、本実施例においては、第一充填材２に急結剤を混入することで、材料の重量を大きくしても流動性を抑えることが可能となり、従って、流動性が小さく且つ重量が大きい第一充填材２を得ることが可能となる。
【００４４】
具体的には、第一充填材２を充填して地下空洞１の所定位置に隔壁を形成した後、一方の隔壁側の孔４から他方の隔壁に向かって第二充填材３を充填していき、第二充填材３を充填する孔４を順次移動させていく。尚、図中符号３ａは第一回目に充填された第二充填材３、３ｂは第二回目に充填された第二充填材３である（従って、図１においては第二充填材３の第三回目の充填を示している。）。
【００４５】
この際、第二充填材３を充填していない他の孔４からは、地下空洞１に溜まった水10が押し出されることになる。即ち、前記孔４は、充填材を充填するための充填孔であり且つ地下空洞１内の水を排出する排水孔でもある。
【００４６】
尚、第二充填材３を充填する際には、該第二充填材３の流動性に応じて、前記隔壁側の孔４から順次充填しても良いし、流動性が大きい場合には、１つおきに充填する等、適宜充填していく。例えば、第二充填材３の流動性が大きく且つ重量が小さい程、少ない孔で地下空洞１に隅々まで第二充填材３を充填することができ、より少ない作業工程・作業時間で地下空洞１を閉塞することが可能となるが、流動性を大きくするためには重量を大きくする必要があり、両性質は相反する関係にある。この点、本実施例においては、第二充填材３に流動化剤及び遅延剤を混入することで、材料の重量が小さくても流動性が大きく、流動性を長時間にわたり維持することが可能となり、従って、流動性が大きく且つ重量が小さい第二充填材３を得ることが可能となる。
【００４７】
以上の工程を繰り返し、地下空洞１内の水が全て抜け、地下空洞１内が全て第二充填材３で置換されることで施工終了となる。
【００４８】
尚、本実施例においては、上述のように第一充填材２により地下空洞１に隔壁を形成した後、該隔壁間に第二充填材３を充填する方法について説明したが、例えば第一充填材２と同様の充填材を、図２に図示したような短い間隔で地下空洞１に充填して多数の隔壁Ｘを形成し、該隔壁Ｘにより地下空洞１による地盤陥没を阻止しても良い。更に、この場合には地下水の動き（地下空洞１中の水10の動き）を止めることができる。
【００４９】
本実施例は上述のようにするから、地下空洞１に所定間隔で第一充填材２を充填して該第一充填材２から成る隔壁を所定間隔で形成した後、該隔壁間に第二充填材３を充填する際、第一充填材２の比重は第二充填材３と同等であり、従って、特許文献１に比し隔壁と地下空洞１内壁との摩擦抵抗が向上し、第二充填材３を充填した状態でも安定的に第二充填材３からの圧力を受けることができ、それだけ安定性が向上する。
【００５０】
また、第一充填材２を充填する際、例えば予め種々の急結剤を任意の量混合した第一充填材２の流動性を測定・記録しておき、地下空洞１の状態に応じて適宜流動性を設定調整することができるから、第一充填材２の水中での挙動を予測することができ、それだけ第一充填材２を無駄なく効率的に使用して隔壁を形成することができる。
【００５１】
更に、水中フロー及び空気中フローや、重量調整材若しくは繊維による流動性の変化も同様に予め測定・記録しておき、適宜流動性を設定調整することができ、極めて柔軟に第一充填材２及び第二充填材３の流動性等を設定でき、現場の状況に応じて最適な流動性に設定調整可能となる。
【００５２】
従って、本実施例は、隔壁の強度及び安定性を向上させることができ、且つ、この隔壁を形成する第一充填材を効率良く使用可能な極めて実用性に秀れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本実施例の概略説明断面図である。
【図２】別例の概略説明断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  地下空洞
２  第一充填材
３  第二充填材
４  孔
【図１】
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【図２】
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