(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤内設置物の漏水部からの水の流出を止める止水装置であって、
主材と硬化促進材の２材を混合することによって硬化する速硬性を有した硬化材の前記２材を独立した経路で注入する２材用注入管と、
内部に前記２材が注入されることにより膨張する袋体と、
前記２材用注入管の先端に前記袋体を装着して、前記２材用注入管から前記袋体内に前記２材を独立した経路で注入する注入経路を確立する装着機構と、を備え、
前記２材用注入管は、地盤を掘削して削孔を形成するボーリング機のロッド内の中空部に挿入され、
前記袋体は、前記ロッドの先端に設けられた刃部の近傍に配置され、
前記ロッドを回転させることにより、内部に注入された２材が硬化して膨張状態にある前記袋体を、前記刃部で切断して前記２材用注入管から離脱させるようにしたことを特徴とする止水装置。
【請求項２】
請求項１に記載の止水装置を用いて地盤内設置物の漏水部からの水の流出を止める止水工法であって、
前記漏水部から水が流出することにより地盤中に生じる空隙に到達するまで、前記ロッドによって地盤を掘削して削孔を形成し、
当該削孔に残した前記ロッドの中空部に前記袋体を前記２材用注入管ととともに挿入し、
前記袋体を、前記ロッドの先端に設けられた刃部の近傍に配置し、
前記２材用注入管から２材を注入することにより前記袋体を膨張させ、
前記ロッドを回転させることにより、内部に注入された２材が硬化して膨張状態にある前記袋体を、前記刃部で切断して前記２材用注入管から離脱させ、前記空隙内に放置することを特徴とする止水工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤内設置物の漏水部からの水の流出を止める止水装置および止水工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地盤内に設けられた設置物として、例えば、鋼製の矢板やソイルセメントから構成される土留壁がある。土留壁は、地下構造物等を構築する前に構築箇所を囲むように地盤内に設置され、構築作業時における地盤の崩壊を防止する。図７は、土留壁の設置後、地下構造物を構築するために土留壁内を掘削している状態を示す図である。図７において、Ｗは地盤Ｇ内に設置された土留壁、Ｈは土留壁Ｗ内を掘削して形成される地下構造物構築用の開削立坑、Ｋは土留壁Ｗ内の底盤である。土留壁Ｗは、開削立坑Ｈ内への地盤Ｇの崩壊を防止するが、土留壁Ｗを構成する矢板同士の隙間やソイルセメントのひび割れ等の欠損箇所から開削立坑Ｈ内へ地盤Ｇ中の地下水が漏れて流出することがある。また、地下水に混じって土砂も流出することがある。Ｚは上記の欠損箇所を含む土留壁Ｗの漏水部、Ｘは漏水部Ｚから地下水と土砂が流出することにより地盤Ｇ中に生じる空隙である。なお、空隙Ｘは地下水等の流路となるので、地下水等の流出が続くと図示する大きさから拡大されて行く。上記のように開削立坑Ｈ内に地下水等が流出して来ると作業を安全に行えないため、この流出を止める対策が必要である。
【０００３】
そこで従来は、ボーリング機のロッドによって、地表Ｇａから漏水部Ｚの近辺にある空隙Ｘまで地盤Ｇを掘削して破線で示すように削孔を形成した後、ロッド内の中空部を通して空隙Ｘに硬化材を注入し、注入した硬化材を硬化させることにより漏水部Ｚから開削立坑Ｈ内への地下水の流出を止めることが行われていた。しかし、この方法では、空隙Ｘに注入した硬化材が、硬化する前に地下水とともに漏水部Ｚから開削立坑Ｈ内に流出して行くので、空隙Ｘ内で硬化材が硬化し難く地下水の流出を止めることは非常に困難である。また、硬化材の注入量が増大して、硬化材にかかるコストが高くなるという問題もある。
【０００４】
一方、下記の特許文献１には、掘削機のロッド内に袋体を収納し、そのロッドで止水壁の漏水部よりも深い所まで削孔を形成した後、削孔からロッドを引き抜いてそこに袋体を残し、袋体の地表付近の開口部に硬化材注入用のポンプの注入口を水密的に接続し、袋体内に硬化材を注入して袋体を膨張させることにより漏水部に圧着させて漏水部からの地下水の流出を止めることが記載されている。この方法によれば、膨張させた袋体によって漏水部が地盤側から封止されるので、漏水部からの地下水の流出を止めることができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−１３２９６２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１の方法では、袋体を削孔内に残した後に袋体の開口部に硬化材注入用のポンプの注入口を接続するのに、漏水部から地表に至るような漏水部の深度に応じた長大な袋体を用いなければならないので、袋体にかかるコストが高くなるという問題がある。また、そのような長大な袋体を膨張させるために非常に多くの量の硬化材が必要となり、硬化材にかかるコストが高くなるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するものであって、その課題とするところは、低コストで漏水部からの水の流出を止めることが可能な止水装置および止水工法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る止水装置は、地盤内設置物の漏水部からの水の流出を止める止水装置であって、主材と硬化促進材の２材を混合することによって硬化する速硬性を有した硬化材の２材を独立した経路で注入する２材用注入管と、内部に２材が注入されることにより膨張する袋体と、２材用注入管の先端に袋体を装着して、２材用注入管から袋体内に２材を独立した経路で注入する注入経路を確立する装着機構とを備える。２材用注入管は、地盤を掘削して削孔を形成するボーリング機のロッド内の中空部に挿入され、袋体は、ロッドの先端に設けられた刃部の近傍に配置される。そして、ロッドを回転させることにより、内部に注入された２材が硬化して膨張状態にある袋体を、刃部で切断して２材用注入管から離脱させる。
【０００９】
上記のような構成にすると、地盤を掘削して削孔を形成するボーリング機のロッド内の中空部に、２材用注入管とこれの先端に装着機構によって装着した袋体とを挿入して、２材用注入管から主材と硬化促進材の２材をそれぞれ注入することで袋体を膨張させることができる。そして、袋体内に注入した２材が混合して硬化することで袋体の膨張状態を維持することができ、その膨張状態の袋体をロッドの刃部で切断して２材用注入管から離脱させて漏水部近辺に放置することができる。
【００１０】
また、本発明に係る止水工法は、上記の止水装置を用いて地盤内設置物の漏水部からの水の流出を止める止水工法であって、漏水部から水が流出することにより地盤中に生じる空隙に到達するまで、ロッドによって地盤を掘削して削孔を形成し、当該削孔に残したロッドの中空部に袋体を２材用注入管ととともに挿入して、袋体を、ロッドの先端に設けられた刃部の近傍に配置する。そして、２材用注入管から２材を注入することにより袋体を膨張させ、ロッドを回転させることにより、内部に注入された２材が硬化して膨張状態にある袋体を、刃部で切断して前記２材用注入管から離脱させ、空隙内に放置する。
【００１１】
このようにすると、放置した膨張状態の袋体によって空隙が埋められて水の流路が塞がれるため、水が空隙を通って流れるのを堰止めることができるので、漏水部からの水の流出を止めることが可能となる。また、特許文献１のように漏水部の深度に応じた長大な袋体を用いる必要がないので、袋体と袋体を膨張させるための硬化材とにかかるコストを低く抑えることができる。さらに、袋体内に硬化材を注入することで、硬化材が漏水部から流出して行かなくなるので、従来のように硬化材の注入量が増大して硬化材にかかるコストが高くなることはない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１および図２は、本発明に係る止水装置を示す図である。図１において、１０４は本発明に係る止水装置であって、地盤を掘削して削孔を形成するボーリング機８０（例えば、図３に図示）のロッド８１内の中空部８１ａに挿入されている。８１ｂはロッド８１の先端に取り付けられた刃部、８１ｃはロッド８１の継手部である。４１は本発明における２材用注入管であって、図１（ａ）に示すようにパイプ４２とこのパイプ４２に内装されているホース４３とから構成される。パイプ４２は合成樹脂等の材質から形成され、ホース４３はゴムや合成樹脂等の材質から形成されている。この２材用注入管４１は、セメント系の主材と硬化促進材の２材を混合することによって硬化する速硬性を有した硬化材（比較的ゲルタイムの短い２材混合タイプの硬化材）を、主材をホース４３内に通し、硬化促進材をパイプ４２内に通すというようにそれぞれ独立した経路でＦ方向に注入する。硬化材は、硬化材供給装置９０（例えば、図３に図示）から供給される。また、この硬化材の硬化時間は、主材と硬化促進材の混合する量を調節することで任意に設定することができる。４４はホース４３の先端に取り付けられた継手管である。４５はパイプ４２の先端に圧入して取り付けられた中継管であって、内部にホース４３と継手管４４とを貫通させている。４６はパイプ４２を内側に圧迫して中継管４５に密着させる圧迫リングである。４７は本発明における袋体である。この袋体４７は合成繊維または天然繊維からなる編物等で形成されたバッグから構成されていて、内部に注入される２材混合タイプの硬化材を、主材と硬化促進材とが混ざり合って硬化することにより目詰まりするまで透過させる程度の透水性を有している。４８は内部に収縮状態の袋体４７を収納する収納部材であって、周面に袋体４７の上端を環状の固定具４９によって密着固定している。５０は袋体４７の周りに取り付けられた保護カバーであって、袋体４７が膨張することにより袋体４７から外れる。
【００１３】
５１は下部に収納部材４８が螺合されて固定されている装着部材であって、上部に接合リング５２によって中継管４５が接合されている。５３は装着部材５１と収納部材４８との螺合部に設けられたＯリング、５４は装着部材５１と中継管４５との接合部に設けられた環状のシールパッキンである。装着部材５１には段差部５１ａが形成されていて、この段差部５１ａはボーリング機８０のロッド８１の継手部８１ｃに形成された凸部８１ｄと係合する。この段差部５１ａと凸部８１ｄとの係合により、装着部材５１はＦ方向への移動が規制され、装着部材５１に収納部材４８を介して固定された袋体４７が、ロッド８１の刃部８１ｂ近傍の中空部８１ａに配置される。
【００１４】
５１ｂは装着部材５１の中心に形成された大開閉孔である。この大開閉孔５１ｂの上部内周面には雌ねじ（図示省略）が形成されていて、その雌ねじに継手管４４の先端部４４ａの周面に形成された雄ねじ（図示省略）を螺合することで、装着部材５１が継手管４４と連結し、継手管４４の内部と収納部材４８の内部とが大開閉孔５１ｂによって連通する。また、大開閉孔５１ｂはコイルばね５５によってＢ方向に付勢されている球体５６によって閉塞されている。５７はコイルばね５５を支持している支持リングであって、大開閉孔５０ｂに螺合されている。５１ｃは大開閉孔５１ｂと独立して形成された小貫通孔であって、図１（ｂ）（本図は、図１（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。）に示すように大開閉孔５１ｂの周りに４つ形成されている。この小貫通孔５１ｃによって、図１（ａ）に示すように中継管４５の内部と収納部材４８の内部とが連通している。また、各小貫通孔５１ｃはコイルばね５８でＢ方向に付勢された球体５９によって閉塞されている。６０はコイルばね５８を支持している支持リングであって、小開閉孔５１ｃに螺合されている。
【００１５】
上述した継手管４４と中継管４５と装着部材５１と収納部材４８とによって、２材用注入管４１の先端に袋体４７が装着され、２材用注入管４１から袋体４７内に硬化材の主材と硬化促進材の２材を独立した経路で注入する注入経路が確立される。すなわち、継手管４４と中継管４５と装着部材５１と収納部材４８とは、本発明における装着機構を構成する。
【００１６】
上記のような構成において、２材混合タイプの硬化材の主材をホース４３からＦ方向に注入し、同時に硬化促進材をパイプ４２からＦ方向に注入すると、主材が、継手管４４の内部を通って装着部材５１の大開閉孔５１ｂに入り込んだ後、さらに大開閉孔５１ｂから球体５６を図２（ｃ）に破線で示すようにＦ方向に押しながら収納部材４８の内部に入り込んで行き、硬化促進材が、中継管４５の内部を通って装着部材５１の小貫通孔５１ｃに入り込んだ後、さらに小貫通孔５１ｃから球体５９を破線で示すようにＦ方向に押しながら収納部材４８の内部に入り込んで行く。そして、収納部材４８の内部に入り込んだ主材と硬化促進材の２材は、混ざり合いながら袋体４７の内部に入り込んで行き、袋体４７を伸張させて膨張させる。このとき、保護カバー５０が袋体４７から外れるので、袋体４７は膨張しながらロッド８１から突出する。そして、主材と硬化促進材を所定量注入して、袋体４７内と収納部材４８内を混合状態の主材と硬化促進材の２材で充填すると、ホース４３とパイプ４２からの２材の注入を停止する。このとき、装着部材５１の大開閉孔５１ｂがコイルばね５５でＢ方向に付勢された球体５６によって閉塞されるとともに、各小貫通孔５１ｃがコイルばね５８でＢ方向に付勢された球体５９によって閉塞されるので、袋体４７内と収納部材４８内に入り込んだ混合状態の２材が大開閉孔５１ｂや小貫通孔５１ｃから継手管４４、ホース４３、中継管４５、パイプ４２の内部に流出することは防止されている。２材の注入を停止すると、袋体４７内と収納部材４８内とに充填された混合状態の２材が短時間で硬化して、袋体４７の膨張状態が維持されるので、ロッド８１を回転させてロッドの８１の刃部８１ｂで膨張状態の袋体４７を切断し、図２（ｄ）に示すように２材用注入管４１から離脱させる。なお、上述したように袋体４７は透水性を有しているので、袋体４７の内部に入り込んだ混合状態の２材は若干袋体４７を透過して行くが、混合状態の２材が硬化することによって袋体４７が目詰まりすると、２材が袋体４７を透過しなくなるので、袋体４７の膨張状態が維持されなくなることはない。
【００１７】
図３〜図６は、本発明に係る止水工法を説明するための図である。本工法は、上述した止水装置１０４を用いて実施する。図３において、Ｗは地盤Ｇ内に設置された地盤内設置物としての土留壁、Ｈは土留壁Ｗ内を掘削して形成される地下構造物構築用の開削立坑、Ｋは土留壁Ｗ内の底盤である。Ｚは土留壁Ｗを構成する矢板同士の隙間やソイルセメントのひび割れ等の欠損箇所を含む土留壁Ｗの漏水部であって、この漏水部Ｚから地盤Ｇ中の地下水とこれに混じって土砂が開削立坑Ｈ内に流出する。Ｘは漏水部Ｚから地下水と土砂が流出することにより漏水部Ｚ近辺の地盤Ｇ中に生じる空隙である。なお、空隙Ｘは地下水等の流路となるので、図示する大きさから一層拡大されて行く。まず最初に、漏水部Ｚの開削立坑Ｈ側に土砂等を詰め込んだ土嚢Ｄを複数積んで地下水等の流出を抑える。そして、その状態で地表Ｇａに設置したボーリング機８０のロッド８１を回転させることによって、空隙Ｘに到達するまで地盤を掘削して削孔Ｖを形成する。
【００１８】
ロッド８１によって削孔Ｖを形成する間または形成する前に、上述したように止水装置１０４の２材用注入管４１の先端に袋体４７を装着する。そして、削孔Ｖを形成すると、ロッド８１を削孔Ｖ内に残したまま、図１（ａ）に示したように、ロッド８１内の中空部８１ａに止水装置１０４の２材用注入管４１とこの注入管４１の先端に装着した収縮状態の袋体４７を挿入する。
【００１９】
次に、袋体４７内に２材用注入管４１から硬化材を所定量注入して、図４（ａ）に示すように袋体４７を膨張させる。そして、図２（ｂ）に示したように、ロッド８１を回転させることによって刃部８１ｂで袋体４７を切断し、図４（ｂ）に示すように膨張状態の袋体４７を２材用注入管４１から離脱させて、空隙Ｘ内に放置する。これにより、放置した膨張状態の袋体４７は、自重によって空隙Ｘ内を落下し、漏水部Ｚに向かって流れる地下水によって点線で示すように土留壁Ｗへと押されて行く。
【００２０】
袋体４７を２材用注入管４１から離脱させると、２材用注入管４１を削孔Ｖ内のロッド８１から引き抜いた後、２材用注入管４１の先端に新たな袋体４７を収縮状態で装着する。そして、装着した袋体４７を２材用注入管４１とともにロッド８１内の中空部８１ａに挿入し、２材用注入管４１から硬化材を注入して袋体４７を膨張させ、上述したように膨張状態の袋体４７をロッド８１の刃部８１ｂで切断することにより、２材用注入管１から離脱させて空隙Ｘ内に放置する。このような一連の工程を何度か繰り返し行うと、図５（ｃ）に示すように空隙Ｘ内に複数の膨張状態の袋体４７が土留壁Ｗの傍から順番に詰め込まれた状態になる。そして、さらに上記の一連の工程を何度か繰り返し行うと、最終的に、図５（ｄ）に示すように空隙Ｘ内が複数の膨張状態の袋体４７によって充填されて埋められた状態になる。このような状態になったことは、硬化材供給装置９０から２材用注入管４１に供給する硬化材の供給圧力が異常上昇すること（硬化材供給装置９０に備わる圧力計（図示省略）によって観測する）と、地下水等の漏水部Ｚから開削立坑Ｈ内への流出が略止まることから容易に推測される。この後、図６（ｅ）に示すように空隙Ｘ内に放置した袋体４７に向けて２材用注入管４１から硬化材を浴びせるように注ぐ。これにより、袋体４７に向けて注いだ硬化材が袋体４７同士の隙間や袋体４７と土留壁Ｗとの間に浸透して行く。そして、図６（ｆ）に示すようにロッド８１を削孔Ｖから引き抜いて削孔Ｖを埋める。地下水の漏水部Ｚから開削立坑Ｈ内への流出が略止まると、袋体４７内の硬化材が既に硬化しているので、直ぐに開削立坑Ｈ内で安全に作業を行えるようになる。
【００２１】
以上のように、袋体４７を２材用注入管４１の先端に装着して注入管４１とともにロッド８１内の中空部８１ａに挿入し、注入管４１から硬化材を注入して膨張させた後、膨張状態の袋体４７を、注入管４１から離脱させて漏水部Ｚ近辺の空隙Ｚ内に放置すると、放置した膨張状態の袋体４７によって空隙Ｘが埋められて水の流路が塞がれるため、地下水が空隙Ｘを通って漏水部Ｚに流れて行くのを堰止めることができ、漏水部Ｚからの地下水の流出を止めることが可能となる。しかも、袋体４７内の硬化材が硬化することで、漏水部Ｚからの地下水の流出を確実かつ恒久的に止めることが可能となり、開削立坑Ｈ内で安全に作業を行えるようになる。また、特許文献１のように漏水部Ｚの深度に応じた長大な袋体を用いる必要がないので、特許文献１の方法と比べて、袋体と袋体を膨張させるための硬化材とにかかるコストを低く抑えることができる。さらに、袋体４７内に硬化材を注入することで、硬化材が漏水部Ｚから開削立坑Ｈ内に流出して行かなくなるので、従来のように硬化材の注入量が増大して硬化材にかかるコストが高くなることはない。
【００２２】
また、空隙Ｘ内に放置した袋体４７に向けて注入管４１から硬化材を注ぐことで、注いだ硬化材が袋体４７同士の隙間や袋体４７と土留壁Ｗとの間に浸透して行くので、その硬化材が硬化することによって、地下水が袋体４７同士の隙間や袋体４７と土留壁Ｗとの間を通って漏水部Ｚに流れて行くのを防ぐことができる。また、注入管４１と袋体４７とをボーリング機８０のロッド８１の中空部８１ａに挿入することで、削孔Ｖが崩壊するのをロッド８１によって防止しながら、注入管４１と袋体４７とを空隙Ｘ内まで着実に到達させることができるとともに、注入管４１が地盤Ｇ中の土砂や地下水から圧力を受けることなく、袋体４７内に硬化材を安定に注入することができる。
【００２３】
以上述べた実施形態においては、本発明に係る止水工法を、土留壁の漏水部から開削立坑Ｈ内への地下水の流出を止めるために適用した例を挙げているが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、例えば、地下室や地下鉄の駅のような地下建築物の壁面、またはトンネルや山留壁のような土木構造物の壁面がひび割れる等破損して生じた漏水部から、壁面内への地下水の流出を止めるために適用することもできる。また、地盤内に設置された水道管の継手部分やひび割れ等の欠損箇所のような漏水部から地盤中への水の流出を止めるために適用することもできる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、ボーリング機のロッド内の中空部に、先端に袋体を装着した２材用注入管を挿入し、注入管から主材と硬化促進材の２材をそれぞれ注入して袋体を膨張させた後、ロッドを回転させて、膨張状態の袋体をロッドの刃部で切断し注入管から離脱させて漏水部近辺に放置することで、放置した膨張状態の袋体によって水の流れを堰止めることができるので、漏水部からの水の流出を止めることが可能となり、また、長大な袋体を用いる必要がないので、袋体と袋体を膨張させるための硬化材とにかかるコストを低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る止水装置を示す図である。
【図２】本発明に係る止水装置を示す図である。
【図３】本発明に係る止水工法を説明するための図である。
【図４】本発明に係る止水工法を説明するための図である。
【図５】本発明に係る止水工法を説明するための図である。
【図６】本発明に係る止水工法を説明するための図である。
【図７】従来の問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
４１  ２材用注入管
４４  継手管
４５  中継管
４７  袋体
４８  収納部材
５１  装着部材
８１  ロッド
８１ａ 中空部
８１ｂ 刃部
１０４  止水装置
Ｇ  地盤
Ｗ  土留壁
Ｖ  削孔
Ｘ  空隙
Ｚ  漏水部
【図１】
0004330929.tif 000002
【図２】
0004330929.tif 000003
【図３】
0004330929.tif 000004
【図４】
0004330929.tif 000005
【図５】
0004330929.tif 000006
【図６】
0004330929.tif 000007
【図７】
0004330929.tif 000008