(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地下構造物と地山側背面層との間に防水シートを付設してなる外防水構造を補修する外防水補修方法において、
前記地下構造物に注入孔を形成する削孔工程と、
前記注入孔から前記地下構造物と前記防水シートとの間に止水剤を注入し、前記防水シートを前記地山側背面層に押し付け、前記防水シートと前記地山側背面層との間の水みちを圧縮して消失させる注入工程とを備え、
前記止水剤は一液型で、末端イソシアネート基を有するウレタンプレポリマーと、シリコーン系消泡剤とを含有し、前記末端イソシアネート基を有する前記ウレタンプレポリマーは、ポリオールと有機ポリイソシアネートとを反応させて得られ、
周辺水圧に防水シート押付け圧力を加えた圧力と、前記止水剤の充填に係る圧力を算定し、これらの圧力のうち大きい方の圧力に、施工に関わって損失する圧力を加えて、前記止水剤の注入圧力を設定する工程をさらに備えた
ことを特徴とする地下構造物の外防水補修方法。
【請求項２】
前記地下構造物と前記防水シートとの間に予め保護層を形成しておき、
前記削孔工程では、削孔機の先端が前記保護層に到達した時点で前記削孔機を停止する
ことを特徴とする請求項１に記載の地下構造物の外防水補修方法。
【請求項３】
前記注入工程では、前記注入孔から前記地下構造物と前記防水シートとの間にバルーンを挿入し、前記バルーン内に前記止水剤を注入する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の地下構造物の外防水補修方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地下構造物と地山側背面層との間に防水シートを付設してなる外防水構造を補修する地下構造物の外防水補修方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばウォータータイトトンネルなどの外防水構造において覆工内部に漏水が発生した場合には、覆工の内側から注入孔を削孔した後、注入孔にノズルを挿入し、防水シートの外側の地山に止水剤を注入していた。つまり、従来は、地山の水みちとなっている空隙に止水剤を直接充填することで止水するという思想であった。
【０００３】
止水剤としては、例えば特許文献１に示されたものが用いられていた。特許文献１の止水剤は、水と反応して柔軟かつ追従性のある硬化体を形成し、長期間に亘って止水効果を発揮できる一液型止水剤である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の補修方法では、地下水の流速が速い場合には、止水剤が流出して固化し難いため、注入量が膨大になってしまう問題があった。
【０００６】
このような観点から、本発明は、少ない止水剤で漏水を補修できる地下構造物の外防水補修方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための本発明は、地下構造物と地山側背面層との間に防水シートを付設してなる外防水構造を補修する外防水補修方法において、前記地下構造物に注入孔を形成する削孔工程と、前記注入孔から前記地下構造物と前記防水シートとの間に止水剤を注入し、前記防水シートを前記地山側背面層に押し付け、前記防水シートと前記地山側背面層との間の水みちを圧縮して消失させる注入工程とを備え、前記止水剤は一液型で、末端イソシアネート基を有するウレタンプレポリマーと、シリコーン系消泡剤とを含有し、前記末端イソシアネート基を有する前記ウレタンプレポリマーは、ポリオールと有機ポリイソシアネートとを反応させて得られ、周辺水圧に防水シート押付け圧力を加えた圧力と、前記止水剤の充填に係る圧力を算定し、これらの圧力のうち大きい方の圧力に、施工に関わって損失する圧力を加えて、前記止水剤の注入圧力を設定する工程をさらに備えたことを特徴とする地下構造物の外防水補修方法である。
【０００８】
このような方法によれば、止水剤は、防水シートによって地山側背面層と隔たれた部分（地下構造物と防水シートの間）に注入されるので、水みちに流されることはない。したがって、少ない止水剤で補修することができる。また、止水剤が防水シートを地山側背面層に押し付け、防水シートと地山側背面層との間の水みちを圧縮して消失させるため、防水シートの破損部分から水を避けることができる。
【００１０】
本発明の地下構造物の外防水補修方法において、前記地下構造物と前記防水シートとの間に予め保護層を形成しておき、前記削孔工程では、削孔機の先端が前記保護層に到達した時点で前記削孔機を停止することが好ましい。このような方法によれば、防水シートを傷付けることなく削孔工程を行うことができる。
【００１１】
本発明の地下構造物の外防水補修方法において、前記注入工程では、前記注入孔から前記地下構造物と前記防水シートとの間にバルーンを挿入し、前記バルーン内に前記止水剤を注入することが好ましい。このような方法によれば、最小限の止水剤で補修することができるとともに、地山側背面層を強く押圧することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、少ない止水剤で漏水を補修することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第一実施形態に係る地下構造物の外防水補修方法を説明するための図であって、（ａ）は補修前の状態を示した断面図、（ｂ）は削孔後の状態を示した断面図、（ｃ）は止水剤注入後の状態を示した断面図である。
【図２】本発明の第二実施形態に係る地下構造物の外防水補修方法を説明するための図であって、（ａ）は止水剤注入前の状態を示した断面図、（ｂ）は止水剤注入後の状態を示した断面図である。
【図３】本発明の第三実施形態に係る地下構造物の外防水補修方法を説明するための図であって、（ａ）は補修前の状態を示した断面図、（ｂ）は削孔後の状態を示した断面図、（ｃ）は止水剤注入後の状態を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の第一実施形態に係る地下構造物の外防水補修方法を、図１を参照しながら説明する。外防水構造は、図１の（ａ）に示すように、例えばウォータータイトトンネルなどの地下構造物１と、地下構造物１の外側の地山側背面層２と、地下構造物１と地山側背面層２の間に敷設された防水シート３を備えている。地山側背面層２は、背面地山または背面構造物などからなる（本実施形態では背面地山である）。一般に地山側背面層２は、鋼構造物やコンクリート構造物であることは少なく、地山や吹付けコンクリートなどの凹凸のある形状の場合が多い。このため、地下構造物１と防水シート３との間には、微細な隙間が存在することが多い。
【００１６】
地山側背面層２と防水シート３間の隙間や、地山側背面層（背面地山）２内には、多数の水みち４が存在している。防水シート３に穴５があいた場合、その穴５に水みち４が繋がると、穴５から地下構造物１と防水シート３との隙間に水が流れ込む。水が流れ込んだ部分に、地下構造物１の内表面１ａから背面（外表面）１ｂに至るクラック６が発生していると、このクラック６を通じて地下構造物１の内側に漏水が発生する。このような漏水発生箇所において補修を行う第一実施形態の外防水補修方法は、削孔工程と注入工程とを備えている。
【００１７】
削孔工程は、図１の（ｂ）に示すように、地下構造物１に注入孔１０を形成する工程である。注入孔１０は、止水剤２０を注入するための孔であって、内表面１ａから背面１ｂに至る直線状の貫通孔である。注入孔１０は、地下構造物１の内側からドリルなどの削孔機で形成する。注入孔１０は、内表面１ａのクラック６の端部（漏水発生箇所）の近傍から、内表面１ａの法線方向にドリルを差し込んで形成する。ドリルは、地下構造物１の厚さ寸法分差し込む。厚さ寸法は、設計図面や非破壊検査等により把握しておく。削孔開始時には、通常の削孔速さでドリルを押し込んでいき、所望の差し込み深さが近付いたときには、削孔速さを遅くして慎重に削孔する。貫通直前では、削孔機を交換して、押し込みトルクを測定しながらゆっくりと削孔するのが好ましい。このように削孔すれば、防水シート３に穴をあけることなく、注入孔１０を形成することができる。
なお、地下構造物であるトンネル覆工に予め注入孔が形成されている場合には、削孔工程を省略することができる。
【００１８】
注入工程は、注入孔１０から地下構造物１と防水シート３との間に止水剤２０を注入する工程である。止水剤２０は、地下構造物１と地山側背面層２との隙間の大きさによって決定される。止水剤２０は、セメント系材料やウレタン系材料などが考えられ、発泡倍率が１．０〜１．２程度の無発泡あるいは低発泡のものである。なお、止水剤２０として、体積収縮が起こる材料は使用できない。また、防水性能を高めるためには、透水性の低い材料を止水剤２０とするのが好ましい。
【００１９】
このような条件を満たす止水剤２０の一例を以下に説明する。止水剤２０は、例えば一液型止水剤からなる。一液型止水剤としては、例えば東邦化学工業株式会社製「ハイセルＯＳ−２４８」がある。この一液型止水剤は、末端イソシアネート基を有するウレタンプレポリマーと、シリコーン系消泡剤とを含有している。末端イソシアネート基は、ポリオールと有機ポリイソシアネートとを反応させて得られる。ポリオールは、ヒマシ油系ポリオールと、ポリテトラメチレングリコールおよびテトラヒドロフラン−ネオペンチルグリコール共重合体とを必須として含有するか、ヒマシ油系ポリオールと、ポリテトラメチレングリコールまたはテトラヒドロフラン−ネオペンチルグリコール共重合体とを必須として含有している。
【００２０】
また、ポリオールは、ポリオキシアルキレン鎖中にオキシプロピレン基を該ポリオキシアルキレン鎖の総質量に基づいて７０質量％以上有するポリエーテルポリオールを更に含有するものが好ましい。さらに、止水剤２０は、希釈剤を含有するものがより一層好ましい。
【００２１】
このような構成の止水剤２０が水と反応することで形成される硬化物は、発泡倍率が通常１．０〜１．２である（すなわち無発泡あるいは低発泡である）。こうした特徴により、止水剤２０は、高水圧下での止水において特に効果を発揮する。
【００２２】
また、施工状況に応じて、止水剤２０の他に樹脂を併用し得る。このように併用できる樹脂としてはエポキシ系樹脂、アクリル系樹脂（メチルメタアクリレート等）、スチレン系樹脂などがある。その他の樹脂を併用する場合、止水剤２０に用いるウレタンプレポリマーの質量に対して１〜５０質量％配合することができる。
【００２３】
以上のような構成の止水剤２０は、従来一般に用いられるウレタン系止水剤と比較して、その硬化物が柔軟であり、注入箇所の振動やずれなどの変位に対する追従性が高く、このため止水性能を長期にわたり発揮することが期待できる。なお、「追従性」とは、地震の振動等により硬化の充填箇所が変形した場合に、硬化物がその変形の挙動に適従し得るという柔軟性を示す概念であり、すなわち「追従性が高い」とは、振動等により硬化物が変形した場合であっても硬化物の割れや被接着面からの剥がれが生じにくい性質であることを意味する。
【００２４】
また、止水剤２０は一液型であることによって、二液型のフォームタイプの注入剤と比較して、実際の施工現場における作業性の面でも非常に良好である。
【００２５】
なお、止水剤２０は、前記構成に限定されるものではなく、他の構成の一液型止水剤であってもよいし、二液型止水剤であってもよい。
【００２６】
このような止水剤２０を注入するに際しては、注入孔１０に注入管２１を挿入して、地下構造物１と防水シート３との間に止水剤２０を注入する。止水剤２０の注入は、圧力管理の元で行う。注入圧力は以下のように設定する。まず、周辺圧力（水圧）と防水シート押付け圧力とを加えた圧力と、止水剤２０の充填に係る圧力とをそれぞれ算定し、算出したこれらの圧力に応じて注入圧力を設定する。
【００２７】
この圧力設定は、一般に知られているカイザー効果を防水構造に持ち込んで設定したものである。カイザー効果とは、塑性変形において同一方向に変形を継続する場合、一度応力を除荷して再負荷したとき、除荷した点の応力値に達するまでは、ＡＥ（アコースティック・エミッション）は発生しない（クラックは発生しない）という現象である。従来、地下構造物の背面に防水シートを設置し、地下構造物を構築する場合、地下構造物は現場打ち施工されることが多かった。３ｍリフトで地下構造物の壁を現場打ちコンクリートを打設する場合、最も圧力がかかる下部に置いても、約０．０７５ＭＰａ程度の圧力である。このため、０．０７５ＭＰａと同等程度の水圧（水深約７．５ｍ程度）以下が作用した場合には密着が保たれるが、それ以上の水圧が作用した場合には、防水シートと地山側背面層との間には水が浸透し始め、防水シートと地山側背面層との間に滞水することとなる。地下２ｍ程度の浅い地下構造物においては、コンクリート打設のみの圧力でも十分に防水シートと地山側背面層は密着できるが、深度のある地下構造物の場合に問題となる。
【００２８】
本実施形態では、前記現象を考慮して、止水剤２０の注入圧力を設定している。具体的には、周辺水圧（充填箇所において予想される地山側背面層２の水圧）と防水シート押付け圧力（防水シート３を地山側背面層２に押し付けておく圧力）とを加えた圧力（水圧に抗して防水シート３を外向きに押し広げる圧力）Ｐ１と、止水剤２０の充填に係る圧力（止水剤２０を流動させるための圧力）Ｐ２とをそれぞれ算定する。そして、算出したこれらの圧力Ｐ１，Ｐ２のうち大きい方の圧力に、施工に関わって損失する圧力（止水剤２０の配管内の圧力損失、エルボ等による圧力損失、あるいはポンプや注入装置に関わる圧力損失など）Ｐ３を加える。注入圧力として設定する。このように注入圧力を設定すれば、防水シート３を常に地山側背面層２に密着させることができる。
【００２９】
ところで、防水シート３を地山側背面層２に密着させるためには、止水剤１０が地下構造物１と防水シート３間の隙間に十分に浸透する必要がある。そのため、地下構造物１と防水シート３と地山側背面層２の位置関係などから、浸透（止水剤２０が地下構造物１と防水シート３との隙間で広がる現象）に関わる圧力を算出する必要がある。
【００３０】
一つめのケース１としては、地下構造物１と防水シート３との間に、十分な隙間（略５ｍｍ以上の隙間）がある場合である。このケース１では、浸透に関わる障害物はないと考えられるため、地下構造物１と防水シート３の間に止水剤２０を充填する際に生じる損失圧力Ｐ４のみを考えればよい。つまり、注入圧力は、Ｐ１（またはＰ２）＋Ｐ３＋Ｐ４となる。この場合、止水剤２０の浸透性（流動性）が高いときは、損失圧力はほぼ０と考えられる。なお、本実施形態では、注入孔１０は一箇所であるが、複数の注入孔を近接して形成した場合には、隣り合う注入孔から注入された止水剤の充填圧力を考慮する。
【００３１】
二つめのケース２としては、地下構造物１と防水シート３との間に、十分な隙間がない場合（隙間の厚さが略０〜５ｍｍの場合）である。なお、ケース２は、図１に示した本実施形態の形状に相当する。このケース２では、地山側背面層２の凹凸に沿って、防水シート３と地下構造物１が接している部分が存在するため、その接触部分が止水剤２０の流れを阻害して、浸透が妨げられる。このため、先に述べた損失圧力Ｐ４の他に接触部分を押し広げて通り抜けるための圧力Ｐ５を加える。つまり、注入圧力は、Ｐ１（またはＰ２）＋Ｐ３＋Ｐ４＋Ｐ５となる。
【００３２】
以上のように設定された圧力（ケース２の圧力）で止水剤２０を注入すると、図１の（ｃ）に示すように、止水剤２０が地下構造物１と防水シート３との間に充填される。止水剤２０は、地下構造物１と防水シート３との間の領域の体積を膨張させることによって、防水シート３を地山側背面層２の表面に密着させるとともに、所定圧力で防水シート３を地山側背面層２に押し付ける。これによって、防水シート３と地山側背面層２との隙間が消失することで、その部分の水みち４が消失する。さらに、止水剤２０の周辺の地山側背面層２が圧縮されて、その内部の水みち４も圧縮されるので、水みち４が押し潰されて消失する。なお、防水シート３の破損部分では、止水剤２０が地山側背面層２側にも充填され、水みち４の隙間を直接的に埋めることもある。
【００３３】
このような外防水補修方法によれば、止水剤２０は、防水シート３によって地山側背面層２と隔たれた部分（地下構造物１と防水シート３の間）に注入されるので、地山側背面層２内に流出しない。したがって、止水剤２０は水みち４に流されることはないので、少ない量の止水剤２０で補修することができる。
【００３４】
また、止水剤２０が防水シート３を介して地山側背面層２を押し付け、押し付けられた領域の水みち４を圧縮して消失させるため、水の流れを、防水シート３から離れた位置に変えることができる。これによって、防水シート３の破損部分（穴５）から水を避けることができる。さらに、穴５の内側（地下構造物１側）には止水剤２０が充填されているので、穴５を内側から塞ぐこととなる。したがって、穴５から地下構造物１側へ水が流れ込み難くなる。
【００３５】
次に、本発明の第二実施形態に係る地下構造物の外防水補修方法を、図２を参照しながら説明する。第二実施形態の外防水補修方法は、止水剤２０を、バルーン２２を介して充填する。なお、削孔工程は、第一実施形態と同等である。バルーン２２は、ゴム製袋体からなり、止水剤２０を充填することにより膨張する。バルーン２２は、止水剤２０の注入圧力よりも大きい耐圧性能を備えている。
【００３６】
注入工程では、図２の（ａ）に示すように、注入孔１０内にバルーン２２を挿入する。バルーン２２の先端部は地下構造物１と防水シート３との間に到達させる。そして、バルーン２２に、注入管２３を連結する。
【００３７】
その後、図２の（ｂ）に示すように、止水剤２０をバルーン２２内に注入する。止水剤２０は、注入管２３からバルーン２２内へと所定圧力で供給される。なお、止水剤２０の注入圧力は、第一実施形態の注入圧力に、バルーン２２を膨らませるための圧力を加えた数値に設定されている。止水剤２０の注入を進めて行くと、バルーン２２の先端部が、地下構造物１と防水シート３との隙間で膨らんで、防水シート３を地山側背面層２の表面に押し付ける。つまり、本実施形態では、止水剤２０は、バルーン２２を介して防水シート３を地山側背面層２の表面に押し付けている。これによって、止水剤２０周辺の地山側背面層２が圧縮され、その内部の水みち４も圧縮されるので、水みち４が押しつぶされて消失する。
【００３８】
本実施形態の外防水補修方法によれば、第一実施形態と同等の作用効果を得られる他に、以下の作用効果を得られる。本実施形態では、止水剤２０は、バルーン２２内に注入されているので、バルーン２２および防水シート３の二つの部材によって地山側背面層２と区画されていることとなる。仮に、防水シート３の破損箇所が大きい場合であっても、止水剤２０はバルーン２２で地山側背面層２と区画されている。したがって、止水剤２０が地山側背面層２に流れ出るのを確実に防止できる。
【００３９】
また、防水シートが存在しない防水構造の場合であっても、地下構造物と地山側背面層との間にバルーンを配置すれば、止水剤を地山側背面層に流出させることなく、地下構造物と地山側背面層との間に充填できる。これによって、地山側背面層を圧縮してバルーン近傍の水みちを消失することができる。
【００４０】
次に、本発明の第三実施形態に係る地下構造物の外防水補修方法を、図３を参照しながら説明する。第三実施形態の外防水構造は、図３の（ａ）に示すように、保護層７を備えている。保護層７は、地下構造物１と防水シート３との間に配置されている。保護層７は、地下構造物１と防水シート３との間に空間を確保するためのスペーサの役目を果たす。保護層７を設けた事によって、地下構造物１を削孔するドリルの先端が、地山側に飛び出した場合であっても、防水シート３に接触しない。保護層７は、例えば不織布や気泡緩衝材にて構成されたシート状部材である。保護層７は、防水シート３より厚い。保護層７は、地下構造物１の外周面を覆うように敷設されている。
【００４１】
削孔工程では、ドリル（削孔機）の先端が保護層７に到達した時点で削孔機を停止する。具体的には、本実施形態の削孔工程でも、第一実施形態と同様に、削孔開始時には通常の削孔速さでドリルを押し込んでいき、所望の差し込み深さが近付いたときには、削孔速さを遅くして慎重に削孔する。このとき、貫通直前で、削孔機を交換して、押し込みトルクを測定しながら削孔するのが好ましい。
【００４２】
注入工程では、地下構造物１と保護層７との間に止水剤２０を注入する。止水剤２０は、注入孔１０を通して所定圧力で供給される。なお、止水剤２０の供給圧力は、第一実施形態の供給圧力に、保護層７を押し広げるための圧力を加えた数値に設定されている。止水剤２０の注入を進めて行くと、保護層７が防水シート３とともに押し広げられ、地山側背面層２の表面に押し付けられる。これによって、止水剤２０周辺の地山側背面層２が圧縮され、止水剤２０の周辺における地山側背面層２の内部の水みち４が押しつぶされて消失する。
【００４３】
本実施形態の外防水補修方法によれば、第一実施形態と同等の作用効果を得られる他に、削孔工程においてドリルが地下構造物１の背面から若干突出したとしても、保護層７が存在するので、防水シート３が損傷するのを確実に防止できる、といった作用効果を得られる。なお、本実施形態でも、第二実施形態のように、バルーン２２を介して止水剤２０を注入してもよい。
【００４４】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は前記実施の形態に限定する趣旨ではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。たとえば、前記実施形態では、地下構造物１がウォータータイトトンネルの覆工である場合を例に挙げて説明したが、地下構造物１はウォータータイトトンネルの覆工に限定されるものではない。たとえば、建築物の地下部分の構造躯体であっても本発明を適用することができる。
【００４５】
また、前記実施形態では、注入孔１０は、クラック６の漏水部分の近傍の一箇所に形成しているが、一箇所に限定されるものではなく、複数設けてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１      地下構造物
２      地山側背面層
３      防水シート
４      水みち
７      保護層
１０    注入孔
２０    止水剤
２２    バルーン
【図１】
0006677453.tif 000002
【図２】
0006677453.tif 000003
【図３】
0006677453.tif 000004