(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空洞の一端部に充填材料を投入する投入口を開口し、
空洞の他端部に空洞内の空気を吸引する吸気口を開口し、
前記投入口から硬化材を添加した流動性の小さい充填材料を投入すると共に空気を送り込み、
これと同時に前記吸気口から空洞内の空気を外部に吸引して脱気するようにした
ことを特徴とする空洞充填工法。
【請求項２】
前記投入口からの充填材料の投入及び空気の送り込みと、前記吸気口からの空洞内の空気の外部への吸引を、断続的に行うようにした請求項１に記載の空洞充填工法。
【請求項３】
充填材料で空洞を充填する前段階で、空洞に送り込んだ圧縮空気の圧力を利用して空洞内の気密性及び容積を把握するようにした請求項１に記載の空洞充填工法。
【請求項４】
空洞内の気密性及び容積は、空洞に送り込んだ圧縮空気のピーク圧力以降の単位時間当りの圧力低下量から求めるようにした請求項３に記載の空洞充填工法。
【請求項５】
圧縮空気が洩れて気密性が低い空洞は、充填材料で空洞を充填する前段階で、流動状態の速硬性硬化材を流し込み固化させることで圧縮空気の逃げ道を閉塞するようにした請求項３に記載の空洞充填工法。
【請求項６】
空洞内の気密性及び容積を把握するために空洞内に送り込む圧縮空気の圧力は概ね５００ｋＰａ以下とするようにした請求項３に記載の空洞充填工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば舗装道路等の下方の地盤中にできた空洞に充填材料を充填するための空洞充填工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０に示すように、舗装道路１２の下方の地盤１８中に空洞１４ができていて、その空洞１４に充填材料を充填する場合には、従来は、図１１に示すように、その舗装道路１２の舗装厚さ部分を地盤１８から剥がして、空洞１４全体を地上に開放し、その空洞１４内に砂質土のような充填材料１６を投下して充填し、その充填材料１６を上から加える力で締め固めた後、図１２に示すように、充填材料１６の上に舗装道路１２の舗装厚さ部分を再形成して元通りに修復するような空洞充填工法があった。
【０００３】
また他の従来の空洞充填工法としては、図１３に示すように、空洞１４の一端部に充填材料を投入する投入口２０を開口し、その投入口２０から空洞１４内に、セメント等の硬化材を均一に混合した流動性の高い（後述するフロー値が４００ｍｍ以上の）エアーモルタル等の充填材料２２を投入して充填し、後で硬化材により充填材料２２が固まることにより、その充填材料２２に、舗装道路１２にかかる力を支持する支持力を持たせようとする空洞充填工法があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の空洞充填工法の前者においては、舗装道路１２の舗装厚さ部分を地盤１８から剥がしたり、投入した充填材料１６を締め固めたり、再び舗装道路１２の舗装厚さ部分を形成する等して修復しなければならないので非常に手数がかかり、またその工事中はその空洞１４上を車両が完全に通れなくなる等の問題がある。
【０００５】
また前記従来の空洞充填工法の後者においては、上記従来の前者の空洞充填工法のような問題は少ないが、図１３に示すように、空洞１４の天端部（天井部）に空気溜り２４ができてしまうので、空洞１４を充填材料２２により完全に充填することができないため、舗装道路１２の舗装厚さ部分が陥没するおそれを完全に無くすことができない。
【０００６】
また充填材料２２は流動性が大きくなるよう水分を多く加えて調合されるために組織の粒子間が互いに離れ、硬化材により固化した充填材料２２が後に劣化するおそれがあり、固化した充填材料２２の前記支持力が大きな状態に長期にわたって維持される保証がないという問題がある。
【０００７】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みて、舗装道路の舗装厚さ部分等を剥がしたり元通りに修復したりする等の手数がかからず、空洞を隙間なく完全に充填することができ、さらに充填材料の支持力が大きな状態に長期にわたって維持されることを保証することができる空洞充填工法を提供することを課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の空洞充填工法は、
空洞の一端部に充填材料を投入する投入口を開口し、
空洞の他端部に空洞内の空気を吸引する吸気口を開口し、
前記投入口から硬化材を添加した流動性の小さい充填材料を投入すると共に空気を送り込み、
これと同時に前記吸気口から空洞内の空気を外部に吸引して脱気するようにしたことを特徴とするものである。
【０００９】
このような特徴を有する空洞充填工法によれば、投入口から硬化材を添加した流動性の小さい充填材料を投入すると共に空気を送り込み、これと同時に吸気口から空洞内の空気を外部に吸引して脱気するようにすることにより、舗装道路の舗装厚さ部分等を剥がしたり元通りに修復したりする等の手数がかからない。
【００１０】
またこのような特徴を有する空洞充填工法によれば、空洞の天端部に空気溜りができるのを防止できるので、空洞を充填材料により隙間なく完全に充填することができ、さらに充填材料の流動性が小さく粒子間が緻密であるため、固化後の充填材料の支持力が大きな状態に長期にわたって維持されることを保証することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて具体的に説明する。
図１ないし図４は、本発明による空洞充填工法の第１の実施の形態について説明するために参照する図である。
【００１２】
本発明の第１の実施の形態に係る空洞充填工法について、図４に示すフローチャートに基づいて説明する。
まず、地中レーダーを搭載した自走式路面下空洞探査車を舗装道路１２上に走行させながら、その地中レーダーにより路面下方にできている空洞を探査する（図４のステップＳ１）。
【００１３】
そして、図１０に示すような空洞１４を発見したら、図１に示すように、舗装道路１２の下方の地盤１８中にできた空洞１４に充填材料２６を充填するために、空洞１４の一端部には、充填材料２６を投入するための投入口２０を削孔（開口）すると共に、空洞１４の他端部には、空洞１４内の空気を吸引して外部に脱気するための吸気口２８を削孔（開口）する（ステップＳ２）。
【００１４】
次に、投入口２０から空洞１４内に充填材料２６を投入、すなわちその自重により落下させ、このとき充填材料２６と一緒に、投入口２０から空洞１４内に空気を送り込む。そしてこれと同時に、吸気口２８から空洞１４内の空気を吸引して外部に脱気する（ステップＳ５）。このとき、投入口２０からの充填材料２６及び空気の供給と吸気口２８からの脱気を、連続的でなく断続的に繰り返すようにする。
【００１５】
ところで、空洞１４内に投入する充填材料２６の量が予め分かっていないと、準備した充填材料２６が多過ぎると余ってその処理に困るし、足りないからといって二度に分けて施工することはできないので空洞１４内に完全に充填材料２６を充填することができない結果となる。このため、予め空洞１４内の容積を知る必要がある（ステップＳ３）。
【００１６】
空洞１４内の容積は、舗装道路１２の下方の見えない所にあるので容易に知ることはできない。このため、空洞１４の投入口２０及び吸気口２８の一方を塞いで投入口２０及び吸気口２８の他方に、エアータンク（図示してない）をホースを介して連通させ、ボイルシャルルの法則を用いて計算して推定することができる。
【００１７】
すなわち、空洞１４内の容積を求める式としては以下のものが考えられる。
Ｖ＝（Ｐｏ×Ｋｓ／Ｐ１−１）×Ｖｏ                  ……（１）
但し上記式（１）において、Ｖは空洞１４内の容積、Ｐｏはエアータンク内の圧力、Ｋｓは空洞１４の囲りの地盤１８の透気性を示す係数、Ｐ１は空洞１４内の計測圧力、Ｖｏはエアータンク内の容積である。
【００１８】
そして、空洞１４が一定の容積を維持するよう外部との連通を閉止していなければ上記空洞１４の容積を算定することは難しいので、空洞１４内に送り込んだ空気が外部の下水管等に洩れているようなときは、空気が洩れないよう空気が洩れる孔を閉塞するために、流動状態の石膏や速硬性セメント等の速硬性硬化材を流し込んで固化させる必要がある（ステップＳ４）。
【００１９】
空洞１４の出入口を塞いでその内部に圧縮空気を送り込み、そのときの空洞１４内部の圧力を計測し、ピーク圧力以降の単位時間当りの圧力低下量から気密性を確認することができる。ちなみに、上記係数Ｋｓは、ピーク圧力からピーク圧力計測後５秒後の圧力の勾配のことである。この係数Ｋｓが０．５以上のときは空洞１４から空気が洩れていて、０．２以下のときは洩れが無いことを意味する。また空洞１４内に送り込む圧縮空気の圧力は、空洞１４内に生じているであろう空気の逃げ道をそれ以上広げないために、概ね５００ｋＰａ以下の低圧が望ましい。
【００２０】
その空洞１４への空気がその外部に洩れている量は以下の式から求めることができる。
Ｖα＋Ｖ＝Ｖｏ（Ｐｏ／Ｐ１−１）                    ……（２）
但し上記式（２）において、Ｖαは空洞１４から洩れている空気の量、Ｖは空洞１４内の容積、Ｖｏはエアータンク内の容積、Ｐｏはエアータンク内の圧力、Ｐ１は空洞１４内の計測圧力である。
【００２１】
ところで、充填材料２６は主として土砂等により構成されるが、土砂等に限定される必要はなく、フロー値が２００ｍｍ以下の材料であれば何でもよい。フロー値とは、内径８０ｍｍ、高さ８０ｍｍの底の無いテスト用円筒を平面上に置き、その円筒内部に被測定材料を充填後、そのテスト用円筒を上方に持ち上げて取り除いた後に、その内部にあった被測定材料が自らの重さにより崩れて平面上に裾野が拡がったときの、その裾野の直径で示す値である。そして、充填材料２６には上記土砂等の中に、セメント、石膏、石灰等の硬化材が均一に混合されている。
【００２２】
このような充填材料２６を空気の供給と共に投入口２０から投入していくと、充填材料２６自体は流動性が小さくとも、吸気口２８から空気を吸引して外部に脱気すると共に、投入口２０から送り込まれる空気により押されて、図１に示すように充填材料２６は徐々に空洞１４内に充填していく。
【００２３】
そして図２に示すように、空洞１４内に充填材料２６がある程度充填されてくると、空気は空洞１４の天端部と充填材料２６の上面部との間を通るようになり、図１３に示す従来の空洞充填工法のように、空洞１４の天端部と充填材料２６の上面部との間に局部的に大きな空気溜り２４ができることはない。
【００２４】
すなわち、空洞１４の天端部と充填材料２６の上面部との間を通る空気の流れる速度やその負圧等により、図２中矢印Ａ，Ｂ部のように、空洞１４の天端部が凹んでいる場所にも充填材料２６が入り込むように揚力を受けて盛り上がっていく現象が生じる。
【００２５】
そして、最終的には図３に示すように、空洞１４の天端部と充填材料２６の上面部との間の隙間が無くなる位互いに接近、接触して、充填材料２６が空洞１４内に隙間無く充填されることになる。そして、充填後所定時間経過後に、充填材料２６に均一に混合された硬化材により充填材料２６は硬化して、充填材料２６が舗装道路１２上にかかる力を支持してその舗装厚さ部分の陥没を確実に防止することができる（ステップＳ５）。
【００２６】
そして最後に投入口２０と吸気口２８を舗装道路１２の舗装材で埋めて閉孔する（ステップＳ６）ことにより、その舗装道路１２上を車両が走行することができるように完全に復元することができる（ステップＳ７）。
【００２７】
このように本発明の第１の実施の形態によれば、投入口２０から硬化材を添加した流動性の小さい充填材料２６を投入すると共に空気を送り込み、これと同時に吸気口２８から空洞１４内の空気を外部に吸引して脱気するようにすることにより、舗装道路１２の舗装厚さ部分等を剥がしたり元通りに修復したりする等の手数がかからない。
【００２８】
また、空洞１４の天端部に空気溜りができるのを防止できるので、空洞１４を充填材料２６により隙間なく完全に充填することができ、さらに充填材料２６の流動性が小さく粒子間が緻密であるため、固化後の充填材料の支持力が大きな状態に長期にわたって維持されることを保証することができる。
【００２９】
図５は、本発明の第２の実施の形態について説明するために参照する図である。前記第１の実施の形態においては、舗装道路１２の下方の空洞１４を充填材料２６により充填する場合について説明したが、この第２の実施の形態においては、山の横にあけた廃坑３０を充填材料２６により充填する場合に係る点において異なるものである。
【００３０】
このような廃坑３０を充填材料２６により充填する場合は、従来は、図１４に示すように、廃坑３０の入口に閉塞用壁３２を設け、この閉塞用壁３２を貫いて充填材料２６の供給用配管３４と、廃坑３０内の空気を外部に抜くための排気用配管３６が設けられている。供給用配管３４はその長さ途中の何ヶ所かで支持部材３８により支持されている。
【００３１】
廃坑３０内に充填材料２６を充填する場合は、供給用配管３４を通って外からの充填材料２６を廃坑３０の奥の方から供給していく。このように供給された充填材料２６は廃坑３０の奥の方から徐々に充填されていくので、充填材料２６より閉塞用壁３２側の空間の圧力が高くならないように、排気用配管３６を通って廃坑３０内の空気を外部に逃がすようになっている。
【００３２】
ところがこのような従来の空洞充填工法は、廃坑３０内に人が入っていって、供給用配管３４を支持する支持部材３８を取り付けなければならないので、落盤の可能性の高い廃坑３０や、断面積が小さい廃坑３０の場合は、廃坑３０内に人が入っていけないので、空洞充填工法の施工ができないという問題がある。
【００３３】
これに対して上記本発明の第２の実施の形態においては、図５に示すように、供給用配管３４が廃坑３０の１番奥の方に、廃坑３０の長さ方向に対して垂直に配置されていると共に、閉塞用壁３２に吸引用配管４０が配置されている。吸引用配管４０には真空ポンプ（図示してない）が連結されていて、その真空ポンプにより吸引用配管４０を通って廃坑３０から空気を吸引して脱気するようになっている。
【００３４】
このような本発明の第２の実施の形態によれば、廃坑３０内の空気を吸引用配管４０から吸引して排出すると共に、供給用配管３４から廃坑３０内に充填材料２６と空気を供給することにより、廃坑３０に充填材料２６をスムーズに充填することができる。
【００３５】
そして、図１４の従来の空洞充填工法のように、供給用配管３４を支持部材３８に支持させる必要が無いので、中に人が入れないような廃坑３０においても本発明の第２の実施の形態によれば、その廃坑３０に充填材料２６を充填することが可能となる。
【００３６】
【実施例】
図６は、その内部を空洞に見立てた矩形空洞モデル容器４５を示す図である。
この矩形空洞モデル容器４５の図中右端部には充填材料３１を供給するための投入口４７が開口し、反対側の図中左端部には矩形空洞モデル容器４５内の空気を外部に吸引するための吸気口４９が開口している。また矩形空洞モデル容器４５内の天端部には３ヶ所に障害物５１が下方に突出して設けられている。
【００３７】
充填材料３１は、山砂１２００ｇ、セメント１００ｇ、泥水６００ｇ等を混合したもので、その密度は１．８７１ｇ／ｃｍ３、フロー値は１２５ｍｍと流動性が小さい。
【００３８】
このような矩形空洞モデル容器４５内に、吸気口４９から矩形空洞モデル容器４５内の空気を吸引して排出させながら、投入口４７から空気は入れないで充填材料３１だけを投入することにより、矩形空洞モデル容器４５内に充填材料３１を充填させた場合は、図示のように障害物５１の両側部（又は片方の側部）に空気溜り５３ができてしまい、矩形空洞モデル容器４５内に充填材料３１を隅々まで完全に充填することができない。
【００３９】
これに対し、投入口４７から矩形空洞モデル容器４５内に充填材料３１と共に空気も一緒に送り込むと、図７に示すように、障害物５１の側部に空気溜り５３ができなくなり、矩形空洞モデル容器４５内の隅々まで充填材料３１を充填することができることが確認されている。そしてこのとき、充填材料３１及び空気の供給と吸気口４９からの脱気を、断続的に繰り返すことが有効であることが認められている。
【００４０】
図８も、その内部を空洞に見立てた矩形空洞モデル容器５５を示す図であり、この矩形空洞モデル容器５５内の天端部には１ヶ所に、上記矩形空洞モデル容器４５の障害物５１よりも大きな障害物５７が設けられている。
【００４１】
このような矩形空洞モデル容器５５においても、投入口４７から空気は入れないで充填材料３１だけを投入して矩形空洞モデル容器５５内に充填させた場合は、図示のように障害物５７の両側部（又は片方の側部）に空気溜り５３ができてしまい、矩形空洞モデル容器５５内に充填材料３１を隅々まで完全に充填することができない。
【００４２】
これに対し、投入口４７から矩形空洞モデル容器５５内に充填材料３１と共に空気も一緒に送り込むと、図９に示すように、障害物５７の側部に空気溜り５３ができなくなり、矩形空洞モデル容器５５内の隅々まで充填材料３１を充填することができることが確認されている。そしてこのときも、充填材料３１及び空気の供給と吸気口４９からの脱気を、断続的に繰り返すことが有効であることが認められている。
【００４３】
なお、前記実施の形態においては舗装道路１２の下方にできている空洞１４や廃坑３０を充填材料２６により充填する場合について説明したが、本発明はそれらの空洞１４や廃坑３０に限定する必要はなく、どのような場所にできた空洞に対しても適用することが可能である。
【００４４】
以上、本発明の実施の形態について具体的に述べてきたが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて、その他にも各種の変更が可能なものである。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の空洞充填工法によれば、投入口から硬化材を添加した流動性の小さい充填材料を投入すると共に空気を送り込み、これと同時に吸気口から空洞内の空気を外部に吸引して脱気するようにすることにより、舗装道路の舗装厚さ部分等を剥がしたり元通りに修復したりする等の手数がかからない。
【００４６】
また、空洞の天端部に空気溜りができるのを防止できるので、空洞を充填材料により隙間なく完全に充填することができ、さらに充填材料の流動性が小さく粒子間が緻密であるため、固化後の充填材料の支持力が大きな状態に長期にわたって維持されることを保証することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る空洞充填工法について説明するための空洞１４の断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る空洞充填工法について説明するための充填材料２６の断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る空洞充填工法について説明するための充填材料２６の断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る空洞充填工法についての手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る空洞充填工法について説明するための廃坑３０の断面図である。
【図６】本発明の第１の実施例に係る矩形空洞モデル容器４５の断面図である。
【図７】本発明の第１の実施例における動作について説明するための矩形空洞モデル容器４５の断面図である。
【図８】本発明の第２の実施例に係る矩形空洞モデル容器５５の断面図である。
【図９】本発明の第２の実施例における動作について説明するための矩形空洞モデル容器５５の断面図である。
【図１０】舗装道路１２の下方の地盤１８中にできた空洞１４を示す断面図である。
【図１１】従来の空洞充填工法について説明するための地盤１８中の断面図である。
【図１２】従来の空洞充填工法について説明するための地盤１８中の断面図である。
【図１３】他の従来の空洞充填工法について説明するための地盤１８中の断面図である。
【図１４】さらに他の従来の空洞充填工法について説明するための廃坑３０の断面図である。
【符号の説明】
１２  舗装道路
１４  空洞
１６  充填材料
１８  地盤
２０  投入口
２２  充填材料
２４  空気溜り
２６  充填材料
２８  吸気口
３０  廃坑
３１  充填材料
３２  閉塞用壁
３４  供給用配管
３６  排気用配管
３８  支持部材
４０  吸引用配管
４５  矩形空洞モデル容器
４７  投入口
４９  吸気口
５１  障害物
５３  空気溜り
５５  矩形空洞モデル容器
５７  障害物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0004641662.tif 000014
【図１４】
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