(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削直後の掘削面に、第１工程として水70〜95重量％に対してポリマー５〜30重量％を溶解させてなる水溶性で糊状の高分子水溶液を塗布し、第２工程として掘削面の土質内では前記水溶液を土質内に浸透させ土質内の水分と親和させて土質の粒子と粒子を結合させ、第３工程として掘削面の表面では前記水溶液が乾燥することで内部からの水分の放出を防ぐ皮膜を形成させ、かつ、当該掘削面の表面に形成した皮膜上にコンクリートを直接打設し、コンクリートに含まれている水分により皮膜を溶解し、土質中にコンクリートを入り込ませ、コンクリートとの接着面を形成して皮膜とコンクリートとで掘削面を保護することを特徴とする掘削面の保護方法。
【請求項２】
掘削面は泥岩であり、泥岩の表面に形成される皮膜が30〜50μの厚さとなるよう高分子水溶液を塗布する請求項１記載の掘削面の保護方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土木工事などにおける掘削面の崩壊を防止し、掘削面を保護する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
砂岩、泥岩等の軟石や砂礫などの土質での掘削工事では、掘削面が自然崩壊はもちろんのこと、人為的な作用によっても崩壊しやすく、崩壊を防止することが掘削工事の施工性、コストダウンを図る上で重要な要素となっている。
【０００３】
かかる掘削面での崩壊現象の多くは、図５、図６に示すように掘削面１の土質２に含まれていた水分３の空気中への放出が原因の乾燥により発生する。すなわち、図５に示すように掘削直後は掘削面１の内部の土質２は水分による粘性を有し粒子が結合しているが、表面の土質２の水分３は膨張し、土質２が空気と接触することで水分３が空気中に放出し、土質２の水分が減少する。このことは、土質２の粒子そのものに含まれていた水分３や粒子間の水分３が減少することであり、その結果、粒子自体がやせることと、粒子間に隙間が生じることになり、掘削面１に乾燥による崩壊が発生する。
【０００４】
また、掘削の工程において人為的な作用、例えば振動により掘削面１にヒビが入り、このヒビの部分から土質２内に空気が侵入して乾燥が始まり、これが原因で前記と同様にして土質２の水分が減少し、乾燥による崩壊が発生する。
【０００５】
かかる掘削面１の崩壊に対処する手段として、現在、有効な手だてとして確立されたものはなく、通常の掘削作業における自然の状況の中で崩壊する割合を掘削開始の前段階で予め計算しておき、この崩壊が予測される部分を差し引いた分だけ掘削したり、あるいは、所定の分だけ掘削した後に、鉄板などを掘削面に建て込みむことでガードを設けたり、掘削の表面にモルタルやベントナイトなどを吹き付けて崩壊を防止している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
崩壊が予測される部分を差し引いた分だけ掘削する方法では、不測の事態に対処することが困難である。また、鉄板を建て込んだりするガードでは手間と費用を要して施工性がよくない。
【０００７】
一方、モルタルやベントナイトなどを吹き付ける方法土質の土粒子に付着して地盤の崩壊性を減少させるものであるため、乾燥が原因の崩壊に対して有効ではなかった。
【０００８】
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、コストが低廉で、施工性もよく、掘削面の自然崩壊、人為的な作用が原因での崩壊のいずれにも有効であり、掘削面の表面を単に覆うだけでなく土質の粒子を確実に結合して乾燥が原因の崩壊を確実に防止でき、皮膜が透明に仕上がるため、皮膜下部の状態が観察できる掘削面の保護方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するため、掘削直後の掘削面に、第１工程として水70〜95重量％に対してポリマー５〜30重量％を溶解させてなる水溶性で糊状の高分子水溶液を塗布し、第２工程として掘削面の土質内では前記水溶液を土質内に浸透させ土質内の水分と親和させて土質の粒子と粒子を結合させ、第３工程として掘削面の表面では前記水溶液が乾燥することで内部からの水分の放出を防ぐ皮膜が形成され、かつ、掘削面の表面に形成した皮膜上にコンクリートを直接打設し、コンクリートに含まれている水分により皮膜を溶解し、土質中にコンクリートを入り込ませ、コンクリートとの接着面を形成して皮膜とコンクリートとで掘削面を保護することおよび掘削面は泥岩であり、泥岩の表面に形成される皮膜が30〜50μの厚さとなるよう高分子水溶液を塗布することを要旨とするものである。
【００１０】
本発明によれば、第１工程として掘削面の表面に水溶性で糊状の高分子水溶液を塗布し、第２工程として前記水溶液を掘削面の土質の内部に吸収させて土質間の水分と親和し、土質の粒子間に入り込ませて、接着剤として機能させ、粒子と粒子とを結合する。また、第３工程として掘削面の表面に残った前記水溶液は乾燥してここに皮膜を形成し、土質の空気との接触を遮断し、土質の内部からの水分の放出を阻止して掘削面の乾燥による崩壊を防止する。さらに皮膜が透明に仕上がるため、皮膜下部の状態が観察できる。
【００１１】
そして、水溶性で糊状の高分子水溶液は、水70〜95重量％に対してポリビニルアルコール（ＰＶＡ）などのポリマー５〜30重量％を溶解させたものとしたから、掘削面の土質に吸収されやすく、他の有機溶媒を使用しているシール剤に比較して浸透度が優れ、土質内の粒子と粒子間に入り込んで粒子を相互に結合する接着剤としての機能を確実に果たすことができる。よって、水溶液は掘削面の表面で乾燥することでここに皮膜を形成して土質の乾燥による崩壊を防止するだけでなく、掘削面の土質の内部でも粒子を結合して崩壊を防ぐ働きをなす。
【００１２】
さらに、前記作用に加えて、掘削面の表面に形成した皮膜上にコンクリートを直接打設した場合、皮膜は水溶性溶液が乾燥したものであるから、皮膜の状態でも水溶性を有し、コンクリートに含まれている水分により皮膜が溶解し、皮膜を通過して土質中にコンクリートが入り込み、コンクリートとの接着面が形成される。よって、皮膜を形成した掘削面にさらにコンクリートを打設した場合でもコンクリートと土質との一体化を図ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１〜図３は本発明の掘削面の保護方法の実施形態を示す工程図で、掘削面１の崩壊を防止するには、第１工程として図１に示すように掘削直後の掘削面１に水溶性で糊状の透明な高分子水溶液４を例えば吹き付けにより均一に塗布する。
【００１４】
水溶性で糊状の高分子水溶液４は、例えば水70〜95重量％に対してポリビニルアルコール（ＰＶＡ）などのポリマー５〜30重量％を溶解させてなるもので、掘削面１の土質２に吸収されやすい特質を有することから、他の有機溶媒を使用しているシール剤と比較したとき、土質２内への浸透度に優れている。なお、ポリマーは前記のＰＶＡに限定されるず、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアセテートなどから選ばれる一種または二種以上の物質とすることができる。
【００１５】
なお、掘削面１への高分子水溶液４の塗布は吹き付けによる塗布に限定されるものではなく、工事現場とは別の場所で予め高分子水溶液４の皮膜を形成しておき、この皮膜に水分を含ませたものを掘削面１に張りつける方法もある。また、塗布も一層だけでなく、二度塗り、三度塗りと繰り返して複数層に塗ることもできる。
【００１６】
こうして掘削面１に塗布した高分子水溶液４は、浸透性に優れており、第２工程として図２に示すように土質２内に浸透し、水溶性のため土質２内の水分と親和する。その結果、この水溶液４に含まれているポリビニルアルコール（ＰＶＡ）の糊分が土質２の粒子間に入り、接着剤として機能し、粒子と粒子とを結合する。かかる結合は土質４が乾燥した後も維持される。
【００１７】
また、掘削面１の表面では、水分を有して糊状の高分子水溶液４が塗布されることで、空気と土質２とがまず遮断され、さらに、第３工程として図３に示すように水溶液４が乾燥することでここに皮膜５が形成され、この伸張力のある皮膜５により土質２と空気との接触が遮断され、土質２の内部からの水分の放出を阻止して掘削面１の乾燥による崩壊を防止する。皮膜５が透明に仕上がるため、皮膜下部の状態が観察できる。
【００１８】
前記高分子水溶液４には、皮膜５を強化するために砂や繊維等を混入することも可能である。
【００１９】
掘削面１が泥岩、砂岩の場合についてかかる皮膜５の形成の状況を次に説明する。泥岩について、泥岩の有する水分が全重量の５％の場合、皮膜５が形成されていない泥岩を空気中（温度20℃、湿度60％の状態）にそのまま48時間放置した結果は、水分が1.5 ％に減少し、泥岩の表面が崩壊し、土質の粒子が落ちる現象が生じた。
【００２０】
これに対して、前記と同様の泥岩を使用して泥岩の表面に水溶性で糊状の高分子水溶液４を塗布し、48時間放置した。この場合、高分子水溶液４の塗布量は、泥岩の表面に形成される皮膜５が30〜50μの厚さとなるような量とした。そして、48時間経過後、泥岩の水分を計測した結果、高分子水溶液４の塗布前の水分含有量と同等の値が得られ、泥岩の乾燥防止が確認された。
【００２１】
かかる実験結果は砂岩についても同様であるが、砂岩の場合は泥岩に比較して粒子が大きいため、水溶液４の塗布後、皮膜５が形成されるまでの時間が短く、その分だけ皮膜５も薄いものとなった。また、粒子間の間隔が大きいため、粒子間に浸透する量が多くなり、泥岩に比較して塗布量が40％増であった。
【００２２】
以上のようにして掘削面１の表面に形成された皮膜５は、水溶性であることから、外気の湿度によっては空気中の水分を吸収し、その吸収した水分により、皮膜５が乾燥状態になっても皮膜５の急激な乾燥を阻止するため、土質２内部での乾燥をさらに防止できることになる。
【００２３】
ちなみに、外気温度25℃、湿度75％、皮膜水分含有量８％の場合、同一条件で48時間放置した結果は、皮膜水分含有量は7.5 ％であったが、６時間後に湿度のみ50％に低下させた条件下では、48時間後には皮膜水分含有量が4.8 ％に減少していた。
【００２４】
さらに、図４に示すように掘削面１の表面に形成した皮膜５の上にコンクリート６を直接打設する。この場合は、皮膜５は水溶性溶液４が乾燥したものであるから、皮膜５の状態でも水溶性を有し、コンクリート６に含まれている水分により皮膜５が溶解し、皮膜５を通過して土質２中にコンクリート６が入り込み、コンクリート６との接着面が形成される。よって、皮膜５を形成した掘削面１にさらにコンクリート６を打設した場合でもコンクリート６と土質２との一体化を図ることができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の掘削面の保護方法は、コストが低廉で、施工性もよく、掘削面の自然崩壊、人為的な作用が原因での崩壊のいずれにも有効であり、掘削面の表面を単に皮膜で覆って空気との接触を遮断して表面の乾燥を防止するだけでなく、水溶性で浸透性に優れている特質を活かして掘削面の内部にも浸透して土質の粒子を確実に結合して接着剤として機能し、乾燥が原因の崩壊を確実に防止でき、皮膜が透明に仕上がるため、皮膜下部の状態が観察できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の掘削面の保護方法の実施の形態を示す第１工程を示す縦断側面図である。
【図２】  本発明の掘削面の保護方法の実施の形態を示す第２工程を示す縦断側面図である。
【図３】  本発明の掘削面の保護方法の実施の形態を示す第３工程を示す縦断側面図である。
【図４】  本発明の掘削面の保護方法の実施の形態を示す皮膜の上にコンクリートを打設する場合の縦断側面図である。
【図５】  掘削面の掘削直後の状態を示す縦断側面図である。
【図６】  掘削面の掘削後の崩壊状態を示す縦断側面図である。
【符号の説明】
１…掘削面                      ２…土質
３…水分                        ４…高分子水溶液
５…皮膜                        ６…コンクリート
【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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