(57)【要約】　　　（修正有）【課題】採石跡空洞の陥没を未然に防ぐため、浸食された既存の石柱に替わって新しい人工支柱の構築方法を提供する。【解決手段】ガラス繊維等を織り込んだ弾性率の低い耐蝕性の合成樹脂シートを支柱形状に縫製または接着したパック６を型枠替わりとし、オーガー穴から空洞内に折り畳んで吊り下げ、無害化処理した焼却灰モルタルをパック内に圧送充填して支柱形状に復元して養生固化する方法と、石柱の浸食が広範囲にわたる区域に対しては、空洞内に仮設用パイプ足場８とシートを搬入してパイプ足場で構成した骨格内に接してシートを張り合わせ固定して形成したプールに、前記モルタルを充填して養生固化した大断面積の支柱を構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
採石跡空洞天井基盤にオーガー等で貫通穴を穿ち、ガラス繊維等を織り込んだ合成樹脂シートで支柱形状に縫製または接着加工したパックを、長手方向に複数分割折り畳んで貫通穴から吊り込み、パック上面シート中心部に設けた供給管からモルタルを加圧充填して柱状形態に復元して養生固化した人工支柱の構築工法。
【請求項２】
既存の石柱が複数にわたって浸食され陥没の危険がある区域に対しては、複数の人工支柱を構築して補うよりは、オーガー穴から仮設用パイプ足場および請求項１記載のパック用シートを搬入して、足場パイプで所定の面積を方形に囲って天井まで組み上げ、足場内面に沿ってシートを張り合わせて形成したプールにモルタルを充填し養生固化した大断面積の人工支柱の構築工法。
【請求項３】
採石跡空洞天井基盤層に対しオーガー等での開口が困難な場合には、他開口部より仮設用パイプ足場およびパック用シートを搬入し、請求項２記載のプールを形成し、輸送用ホースでモルタルをプールに充填して養生固化した大断面積の人工支柱の構築工法。
【請求項４】
一般可燃ゴミの焼却灰および鋳物砂或いは鉱滓等の重金属類を含む無機粒状廃棄物に、特殊セメント系廃棄物処理組成物（以下、無害安定固化剤と称す）を適量の割合で配合し水を付加して混練無害化処理したモルタルを、前記請求項に記載したパックおよびプール内に充填して養生固化した人工支柱の構築工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
採石跡空洞天井基盤の陥没事故は、公道や建物および田畑等に多大な被害を与えるなど、地域住民にとっては不安と不信の生活を余儀なくされている、陥没の主な原因は既存の石柱が長年にわたって浸食され崩壊するとの報告がある、例えば、栃木県の大谷地区では江戸時代からの採掘によって膨大な地下空洞が存在し、こうした空洞基盤上を生活地盤の一部としている、また、最近陥没事故が多発していることは石柱の浸食が進行している現象であり陥没の防止対策は急務な課題なのである。
【０００２】
空洞内部が広大なエリアにも係わらず開口部は採石の搬出口に限られている、しかも地下水の存在など最悪な条件下にあるため、仮に、空洞を埋立てるとしても多大な労役を必要とするし埋立材の移動も容易ではなく、緊急を要する対策とはなりずらい、こうしたことから、本発明の人工支柱の構築工法を提案するものである、本工法によれば空洞内に機材を搬入せずに支柱を構築する所定の地表上から、空洞内にオーガーで貫通穴を穿って機材を吊り下ろした状態のままで支柱を構成する方法、及び一部の機材をオーガー開口部または採石搬出口から搬入し、所定の位置にプール式型枠容器を形成して、無害化処理した焼却灰モルタルをミキサー車から充填して人工支柱を構築し陥没を防ぐ工法である。
【０００３】
施工手順としては、所定の位置に対しオーガーで空洞まで貫通穴を穿ち、支柱形状に形成したパックを折り畳んで吊り下げ、パック上端部に接続した供給管から焼却灰や鋳物砂或いは鉱滓などの廃棄物を、混練プラントで無害化処理したモルタルをパックおよびプール内に充填し養生固化して人工支柱を構築する工法である。
【０００４】
人工支柱の構築に対しては、廃棄物の焼却灰をモルタル骨材に活用するために骨材原料は安定供給が保証される、また、パックの材質はガラス繊維を織り込んだ耐蝕性で耐久性の高い合成樹脂シートで完全密閉の容器となり、この密閉式パック内で焼却灰モルタルは水和反応によって凝結固化する、こうした密閉式パック内で凝結固化する焼却灰モルタルは永久に外部に洩れることがない安全で安心できる工法となる、しかも、廃棄物の再生利用によって環境循環型社会を構築する一翼を担い、最終処分場の負荷削減にも寄与するなど国の施策にも合致した一石二鳥の工法となる。
【０００５】
【従来の技術】
前記、栃木県大谷地域は空洞の天井基盤が生活地盤となっていて、陥没事故は死活の問題に係わることなのである、こうした生活地盤の陥没に対しての安全対策は、例えば、採石搬出口から産業廃棄物等を直接投入して空洞を埋立る方法などに焦点が絞られているようであるが、広大なエリアの空洞内の指定された陥没危険箇所まで、時には距離があり時には地下水が滞留しているなどで作業条件が酷悪であるために、前記、資材の横持運搬だけでも多大な労役と費用が必要となる、また、天井の高さまで万遍なく埋立てるにしても十分に圧密処理を行わなければ完全な陥没防止法とはならない、更に、産業廃棄物等を未処理の状態で埋立るたてることに対しては、特に、水質保全の視点からも廃棄物の選定や選別処理など十分な管理体制をとる必要がある、総合的に埋立材を搬入して広大な空間を埋立てる工法は、安定した良質原料の長期確保および原料の選別など品質管理面などで必ずしも経済性の高い工法とは言い難いのである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
請求項１記載の発明は、採石跡空洞天井基盤を支えている既存の石柱が、長期にわたって浸食され崩壊の危険にあると報告されている、こうした既存の石柱を補うには緊急な対応が必要となる、即ち、広大な空間を順次埋め立てる方法よりは、危険ヶ所をピンポイント式に対処できる本発明の支柱構築工法の方が効果的である。
【０００７】
本発明の人工支柱の構築工法は、空洞内での資材の運搬を最小限とし広大な空洞内のいかなる危険箇所でも迅速に容易に施工を着手し完了する事を特徴とする、施工手順としては前記空洞天井基盤にオーガーで貫通穴を穿ち、ガラス繊維等を織り込んだ耐蝕性合成樹脂シートで所定の支柱形態に縫製または接着加工したパックを、折り畳んで貫通穴から空洞内に吊り下げ、混練プラントで無害化処理した焼却灰モルタルを輸送管またはミキサー車で搬送し、パック内に圧送充填し養生固化して人工支柱を構築する工法とした。
【０００８】
請求項２記載の発明は、空洞天井基盤に貫通穴を穿つことが難しい場合には、空洞内の所定の位置に仮設用パイプ足場を搬入し、任意の面積に仕切った方形枠を天井まで立ち上げ、請求項１記載のパック用シートを枠内面に沿って張り合わせて固定して形成したプールに、他所の開口部または採石搬出口からホースを敷設してきてモルタルを充填して養生固化した大断面積の人工支柱の構築工法である。
【０００９】
請求項３記載の発明は、天井基盤の貫通穴から仮設用パイプ足場およびパック用シートを吊り下ろして、請求項２記載と同様な方法でプールを形成し、貫通穴からモルタル供給用ホースを引ぎ込みミキサー車と連結してプール内に充填して養生固化した大断面積の支柱を構築工法である、パイプ足場は養生固化が完了すれば解体撤去して他所に移行して使用する、但し、請求項１記載の工法と異なり請求項２および請求項３の工法は、地下水の滞留があった場合には水かいなどの処置が必要である。
【００１０】
請求項４記載の発明は、一般ゴミの焼却灰や鋳物砂等の有害物質含有の粒状廃棄物等に無害安定固化剤（平成８年度／環境庁廃棄物最終処分新技術評価等調査で「重金属等を含む有害廃棄物の無害化処理に関する技術」として評価認定を受けている）を適量配合し、水を付加して混練プラントでモルタル状にしパックおよびプール内に充填して養生固化した人工支柱の構築工法である、また、廃棄物の再生活用工法として最終処分場の延命にも寄与する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
採石跡空洞には採石搬出口以外には殆ど開口部がないために、陥没危険箇所までには相当な距離があったり、または地下水の滞留が予想されるなどで資材の搬入運搬だけでも極めて困難な作業となる、こうした条件下では現場への資材持ち込みは最小限にすることが事業の成功となる、本発明の人工支柱の構築は、そうした問題を解決するため地表上から空洞内にオーガーで貫通穴を穿った、開口部から機材を吊り下げて支柱を構築するか、或いはプール式型枠を前記パックと同質のシートで現場組立し、焼却灰モルタルをパイプ輸送して構築する人工支柱に関する。
【００１２】
パック式の施工手順としては、支柱を構築する所定位置に対して地表面からオーガーで空洞まで貫通穴を穿ち、所定の支柱形状に加工したパックを折り畳んでクレーン等で空洞内に吊り込み、パックに付帯したモルタルの注入管の上辺部に装着したつばの位置で、貫通穴の壁面保護管のフランジ面で支持固定される、この支持面には振動用ゴムリングを装環してモルタル供給管の上辺部に装填した脱着可能なバイブレーターにより、モルタルの充填が終了した時点で稼働し供給管を振動して充填効果を高める方法とした、パックに充填されたモルタルは３〜４週間の養生期間で所定の圧縮強度を発現することができる。
【００１３】
空洞の高さが一定以上の場合には、モルタルを充填する間にパックは転倒する恐れがあるために、パックの外周に接するように仮設用パイプ足場を方形に天井まで組み上げてパックの転倒を押さえる、パイプ足場はモルタルの養生期間が終われば人工支柱は自立するため速やかに解体し他の構築現場に移行して使用する、また、空洞の高さが一定以下であれば人工支柱の形状を二段式の安定形態として足場は使用しない。
【００１４】
本発明の人工支柱に使用されるパックの材質は、柱状体の胴体部分をガラス繊維等を織り込んだ弾性率の低い耐蝕性の高い合成樹脂シートで構成されるため長期的には支柱表面を風化から守り、更に、２重構造により支柱の強度をたかめる相乗効果が期待できる、柱状体の上下面のシートはゴム系シート等で弾性率の高い材質を選定することで、多少天井との間に間隙ができてもモルタルを加圧充填すれば上面シートは膨張した状態で凝結し天井との間隙は無くなる、また、パックの胴体部分は殆ど伸縮性はない材質を良とする、シートは比較的薄くなるために胴体部分に複数のバンドを掛けて補強する必要がある。
【００１５】
パックの上面シートには中心部にはモルタル供給管を挿入する穴をあけ、この穴に合成ゴム等の柔軟性のある短管部を設けフランジを装着する、この短管にモルタル供給管が貫通し所定の位置でバンドで固定する、短管部にはモルタル充填時にパック内の残留エアーが逃げるための通気孔を複数個あけておく必要がある、こうした支柱形状及び材質によって構成されたパックを型枠替わりとした本発明の支柱構築工法は、最悪作業条件下に係わらず施工を安易に経済的に実施することができる。
【００１６】
【作用】
空洞内での資材の横持ち運搬は予想以上に施工コストの上昇を招く要因となる、このため埋立材を直接搬入運搬する作業は極力避ける工法の選定が必要となる、前記、本発明の支柱構築工法は地表上からの作業が主体であり機材は仮設パイプ足場とプール式の場合はプール形成用シートだけとなる、また、支柱を構成する焼却灰モルタルは地上のプラントで無害化処理し輸送管またはミキサー車からモルタル状にして充填する、また、焼却灰を無害化して凝結固化する薬剤の開発があって本発明の工法が確立したのである、このように、廃棄物を再生利用することで新たな産業創出と地域の活性化が期待される、更に、最終処分場の負荷削減によって環境循環型社会に貢献することができる。
【００１７】
前記、パック用シートはガラス繊維等を織り込んだ耐蝕性で耐久性の高い合成樹脂等を使用し、人工支柱の形態に縫製或いは接着加工する、パック式人工支柱は完全密閉の状態で焼却灰モルタルを水和反応によって凝結固化する、人工支柱は表面を前記合成樹脂シートで被覆されるために、風化等による表面からの浸食は永久に起こらない２重構造体となった。
【００１８】
本発明の人工支柱は焼却灰を原料とするために、特に、焼却灰と無害安定固化剤の配合割合および１軸圧縮強度と重金属類の溶出について試験を実施した結果を表１〜３に示す。
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試験材−２の１軸圧縮強度の試験結果から含水率が少ないほど強度が高まることが判った、しかし、含水率はモルタルの流動性を左右するので遠距離のパイプ輸送には注意が必要となる、また、本工法に使用される無害安定固化剤は固化試験の結果、初期圧縮強度が３０ｋｇ／ｃｍ２であった試験材が１０００日養生後では１００ｋｇ／ｃｍ２となった。
【００１９】
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表３は、無害安定固化剤で混練処理した焼却灰モルタルを密閉式容器内で養生固化した試験体の溶出試験結果である。
【００２０】
【実施例】
図１は、本発明の人工支柱の構築にあたり施工現場の作業工程を順序だてて説明した模式図である、図１（ａ）は、空洞天井基盤１をオーガー２で掘削した貫通穴３に、フランジ付保護管４を挿入して壁面を保護した断面模式図である、図１（ｂ）は、所定の寸法に加工した人工支柱５のパック６を縦方向に６乃至８等分に折り畳み貫通穴３から空洞内にクレーン等で吊り込み、モルタル供給管７の上辺部につばを装着して保護管４のフランジ面で支持する。
【００２１】
図１（ｃ）は、混練プラントで無害化処理されたモルタルを、輸送管またはミキサー車で搬入し供給管７に接続してパック６に充填する、パック６はモルタル充填中に転倒する恐れがあるために、パック６の周囲にパイプ足場８を天井高さまで組上げてパック６の転倒を防ぐ方法とした、図１（ｄ）は、パック６にモルタルを充填し養生固化したのち足場８を解体撤去したあとの人工支柱５の完成断面模式図である。
【００２２】
図２は、劣化して崩壊の恐れがある石柱９の両サイドに人工支柱５を構築する側断面図である、本発明の人工支柱５は貫通穴３の穴径がオーガー２の掘削径によって制限される、こうした場合には人工支柱５の断面積が石柱９の断面積に足りない場合がある、そこで人工支柱５の構築は複数本となる。
【００２３】
図３は、地下水が無い現場では大断面積の支柱を構築するために、オーガー穴３から仮設用パイプ足場８、および前記パック６と同質のシートを吊り下ろして、方形に一定の面積に足場パイプ８で囲み天井の高さまで立ち上げ、足場パイプ８内に沿って全面をシート１０で張り合わせてプール１４状に形成し、無害化処理したモルタルを充填して大断面積の支柱を構築する側断面模式図である。
【００２４】
前記、支柱形状に加工したパック６は、円筒形で折り畳んでオーガー穴３から吊り下ろせる範囲の形状寸法となる、パック６の材質は胴体部分をガラス繊維等を織り込んだ合成樹脂シート１０で縫製または接着加工する、但し、上下面は高弾性率のゴム系シート１１等を縫製または接着して一体化する、パック６内にはモルタル供給管７を一定の長さ挿入し、パック６の付属短管１２とバンド１３で固定してなるパック６（ａ）の斜視図であり、天井高さが比較的低い場合には直径の異なる安定した２段形態のパック６（ｂ）の斜視図である。
【００２５】
【発明の効果】
広範囲なエリアを占める空洞内において資材の搬入口は僅かに採石搬出口しかない、更に、地下水が滞留している箇所もあり資材の横持運搬や作業用の重機類の使用も制限される、こうした条件下での埋戻し及び浸食された石柱の補強工事等は緊急の場合には対処しずらい、本発明の人工支柱構築工法は陥没の危険を指摘するヶ所に対して、地形や天井高さなどの測量を行う程度であって、その外は多少の仮設用パイプ足場とプール式の場合はシートを必要とする程度である、その他の資材は全て地表上から供給することになる。
【００２６】
また、支柱となる原料は一般可燃ゴミの焼却灰であり、特に、圧縮強度を必要とする場合には焼却灰に変えて鋳物砂や鉱滓等の硬質な粒状廃棄物を配合する、こうした有害物質を含有する廃棄物を無害化して必要に応じて強度を調整することができる無害安定固化剤の特性は前記の通りである、本工法においては焼却灰は安定確保が永久的に保証される資源であり、再生利用することで最終処分場の延命にも繋がるためゴミ行政の施策にも合致する再生活用工法と言える。
【００２７】
本発明の人工支柱の構築工法は、耐蝕性シートで型枠容器を形成し混和練プラントで無害化処理した焼却灰モルタルを充填して養生固化し、耐蝕性のシートは被覆材として残した２重構造の強固な支柱となる、また、この工法によれば地下水を汚さずに廃棄物の資源再生によって経済的にも満足する工法となる、このように長期的に事業の計画を建てることで時間の経過に従って浸食が進む全ての石柱に替わる人工支柱を順次構築し、空洞を埋め尽くすことにより陥没の問題は解決する、本発明の工法によれば採石業者や自治体等に対しては一切の経済的負担を掛けることのない営利事業体として運営することができる施工法なのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１記載のパック式人工支柱構築の施工手順を示す模式図。
【図２】浸食により崩壊の危険がある既存の石柱を補助するために、人工支柱を両サイドに構築した断面模式図。
【図３】空洞内に仮設用パイプ足場を方形に組み上げた枠内にシートを張り合わせて形成するプールに、ホースで輸送したモルタルを充填して構築する大断面積の支柱の断面模式図。
【図４】高支柱用パック（ａ）及び低支柱用パック（ｂ）の斜視図。
【符号の説明】
１　空洞天井基盤
２　オーガー
３　貫通穴
４　保護管
５　人工支柱
６　パック
７　モルタル供給管
８　パイプ足場
９　石柱
１０　ガラス繊維入り合成樹脂シート
１１　ゴム系シート
１２　パック用付属短管
１３　バンド
１４　モルタル充填用プール
１５　タイトロープ
１６　モルタル輸送用ホース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年5月16日(2003.5.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
採石跡空洞天井基盤にオーガー等で貫通穴を穿ち、ガラス繊維等を折り込んだ合成樹脂シートで支柱形状に縫製または接着加工したパックを、長手方向に複数に分割折り畳んで貫通穴から吊り込み、パック上面シート中心部に設けた供給管からモルタルを加圧充填して柱状形態に復元して養生固化した人工支柱
の構築工法。
【請求項２】
既存の石柱が複数にわたって浸食され陥没の恐れがある区域に対しては、複数の人工支柱を構築して補うよりは、オーガー穴から仮設パイプ足場および請求項１記載のパック用シートを搬入して、足場パイプで所定の面積を方形に仕切って天井まで組み立て、足場内面に沿ってシートを張り合わせて形成したプ
ールにモルタルを充填し養生固化して、大断面積の支柱を構築する工法。
【請求項３】
採石跡空洞天井基盤にオーガー等で貫通穴を穿つことが困難な箇所においては、他所開口部から資材を現場まで搬送し請求項２記載のプールを構築して、
モルタルをパイプ輸送により充填し養生固化して支柱を構築する工法。
【請求項４】
一般廃棄物焼却灰および鋳物砂或いは鉱滓等重金属類を含む無機質粒状体廃棄物に、重金属等有害物を化学的に無害化する特殊セメント系廃棄物処理組成物を、適量の割合で配合して水を付加し、混練処理したモルタルを、前記、パ
ックおよびプールに充填して養生固化して支柱を構築する工法。
【請求項５】
地下水が浸透する採石跡空洞の全面を構築物の対象とする場合には、浸透する地下水の壁面及び底面に縦横複数条の流水溝を設けて、壁面下端部周囲に設けた集水溝に連結して貯留水ピットに集約し、揚水ポンプで空洞外に排水しながら貯留水ピット枠を地下水位高さ以上に立ち上げ空洞内への浸水を防いだのちに、壁面および底面を防水シートで被覆遮断して請求項４記載の廃棄物を無
害化処理した焼却灰等モルタルを充填し養生固化して支柱とする構築工法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図５
【補正方法】追加
【補正の内容】
【図５】空洞１７の下辺部が地下水面２０以下にあり空洞１７内に地下水が浸透する場合には、地下水の浸透を抑えるために、空洞壁面２１の地下水が浸透する範囲に複数条の縦流水溝２３を設け、底面２２には複数条の横流水溝２４を設けて、空洞下端部周囲に設けた集水溝（図示せず）と連結し単基又は複数基の貯留水ピット１８に集約し、貯留水ピット１８内に備えた揚水ポンプ１９により空洞１７外に排水しながら、地下水位以上の高さまでピット枠２６を嵩上げして空洞１７内への噴流を防ぎ、前記、壁面２１及び底面２２を防水シート２５で被覆遮水し、前記、焼却灰モルタルを天井高さまで充填し養生固化して支柱
構造体とする側断面説明図である。


【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】追加
【補正の内容】
【図５】
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