JP2007031214A - 吹付け工法 - Google Patents

Abstract

【課題】 吹付け工法に用いられる材料を鉛直方向に立設された壁面に対して確実に付着させることができるようにすることにより、壁面に止水層を良好に形成する。
【解決手段】 施工面となる止水壁２の内側表面に止水層を形成するにあたり、止水壁２の内側表面に沿ってネット部材４を敷設する。その後、ベントナイト系材料に水を添加して、圧縮空気による吹付けを行う。また、ベントナイト系材料に添加する液体として、水に代えて、層間陽イオン含有水を用いることもできる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、施工面に対して付着性を有する付着性材料、たとえばベントナイト系材料を施工面に吹き付ける吹付け工法に関する。

従来、法面などに止水層を形成するにあたり、付着性材料を施工面に吹き付ける吹付け工法があり、この吹付け工法には、いわゆる湿式吹付け工法と乾式吹付け工法とがある。湿式吹付け工法とは、材料と水とを予め混練して得られた混練物を、ホースを介して圧送し、ホースの先端に設けられたノズルから施工面に吹き付けて止水層を形成する工法である。一方、乾式吹付け工法とは、水を含ませることなく空練りした材料を、ホースを介して圧送し、ホースの先端に設けられたノズルから施工面に吹き付ける際に、水を混合させることにより、材料と水の混合体を施工面に吹き付けて止水層を形成する工法である。一般に、湿式吹付け工法では、付着性材料における主材料、たとえばベントナイトと液体、たとえば水との配合割合の調整が容易で、付着性材料の付着性が良好であることかから、吹付け工法として広く利用されている。

ところが、湿式吹付け工法では、圧送性に劣るため、たとえば施工面に対して高い止水性が要求され、付着性材料の粘性が高くならざるを得ない場合には、施工性に劣るという問題がある。一方の乾式吹付け工法では、湿式吹付け工法と比較して、付着性材料の付着性が劣り、また配合割合の調整も困難となるが、施工面に高い止水性が要求されるなど、付着性材料の粘性が高くならざるを得ない状況では、乾式吹付け工法の利用が勧められる。このような乾式吹付け工法としては、従来、たとえば特許第３４９４３９７号公報に開示されたものがある。
特許第３４９４３９７号公報

しかし、上記特許文献１に開示された乾式吹付け工法は、法面を施工面として止水層を形成するものであり、たとえば鉛直方向に立設された壁面に対して止水層を形成するものではなかった。仮に、このような乾式吹付け工法によって止水層を形成しようとすると、材料が自重によって落下しようとするので、壁面に対して材料を確実に付着させるのが困難となるという問題があった。

また、このような壁面に対する止水工法としては、釘などを用いて壁面にシートを打ち付けて漏水を防止するシート工法がある。ところが、このシート工法では、釘の打ち付け部やシートの継ぎ目部分からの漏水が著しく、漏水を完全に防止するのが困難であるという問題があった。

そこで、本発明の課題は、吹付け工法に用いられる材料を鉛直方向に立設された壁面に対して確実に付着させることができ、壁面に止水層を良好に形成することができる吹付け工法を提供することにある。

上記課題を解決した本発明に係る吹付け工法は、ベントナイトまたはベントナイトとセメントの混合物を主材料とするベントナイト系材料と液体とを混合して生成された混合体を施工面に吹き付けて、施工面に止水層を形成する吹付け工法において、施工面は鉛直方向に立設された壁面であり、液体として、層間陽イオン含有水が用いられていることを特徴とする。

本発明に係る吹付け工法では、ベントナイト系材料に添加する液体として層間陽イオン含有水を用いている。この層間陽イオン含有水を用いることにより、層間陽イオン含有水中の層間陽イオンがベントナイトの過剰な膨潤を抑制する。このため、ベントナイトの表面がペーストによってコーティングされた状態となるので、吹付けを行う際の施工面や主材料同士が付着しやすくなる。したがって、吹付け工法に用いられる材料（混合体）を鉛直方向に立設された壁面に対して確実に付着させることができ、壁面に止水層を良好に形成することができる。

本発明におけるベントナイトは、特に限定されるものではないが、好ましくは粗粒ベントナイトであり、さらに好ましくはその粒径が１０ｍｍ以下であるのがよい。ベントナイトとセメントとの混合物は、ベントナイトをたとえば５０質量％以上混合させたものである。混合物のセメントとしては、普通、早強、超早強、低熱、中庸熱などの各種ポルトランドセメントが使用できる。また、これらのポルトランドセメントに高炉スラグ、フライアッシュ、シリカなどを混合した各種混合セメント、都市ごみ焼却灰や下水汚泥焼却灰などを原料として製造された廃棄物利用セメント、いわゆるエコセメント（登録商標）、石灰石粉末や高炉スラグ微粉末を混合した各種フィラーセメントなどを使用することもできる。

ここでの層間陽イオン含有水としては、炭酸イオン含有水を例示することができる。また、炭酸イオン含有水としては、炭酸塩水溶液、重炭酸塩水溶液を例示することができる。さらに、炭酸塩水溶液のうちアルカリ金属を含む水溶液である炭酸ナトリウム水溶液、炭酸カリウム水溶液、および炭酸鉄水溶液並びにこれらの混合液、重炭酸塩水溶液のうちアルカリ金属を含む水溶液である重炭酸ナトリウム水溶液、重炭酸カリウム水溶液、および重炭酸鉄水溶液並びにこれらの混合液を例示することができる。特に、重炭酸ナトリウム水溶液は、環境負荷が小さいことから、好適に用いることができる。その他、層間陽イオン含有水として、エタノールなどのアルコール類を用いることもできる。

なお、本発明にいう「鉛直方向」とは厳密に鉛直であることを意味するものではなく、鉛直に近い急角度（たとえば６０°〜７０°以上の角度）も含まれる概念である。また、「壁面」とは、構造物の表面のみを意味するものではなく、たとえば急角度の法面や斜面、岩盤面なども含まれる概念である。

また、上記課題を解決した本発明に係る吹付け工法は、ベントナイトまたはベントナイトとセメントの混合物を主材料とするベントナイト系材料と液体とを混合して生成された混合体を施工面に吹き付けて、施工面に止水層を形成する吹付け工法において、施工面は鉛直方向に立設された壁面であり、施工面にネット部材を設け、ネット部材を介して施工面に混合体を吹き付けることを特徴とする。

このように、本発明に係る吹付け工法においては、鉛直方向に立設された施工面にベントナイト系材料と液体との混合体を吹き付けるにあたり、施工面にネット部材を設けて、このネット部材を介して混合体を施工面に吹き付けている。このため、ネット部材に混合体が絡み付いて、混合体の自重による落下を防止するので、混合体を施工面に確実に付着させることができ、壁面に止水層を良好に形成することができる。

なお、ネット部材としては、繊維ネット、金属ネット、エキスパンドメタル、ラス網などを用いることができ、ネット部材におけるメッシュの大きさは吹付け材料である混合体（ベントナイト系材料）の最大粒径の２倍以上とすることが好適である。また、液体としては、水または層間陽イオン含有水を用いることができる。

ここで、ベントナイト系材料として、主材料に、繊維および砂の少なくとも一方が混合されている態様とすることができる。

このように、主材料に繊維および砂の少なくとも一方が混合されていることにより、繊維や砂がネット部材に絡み付き、また、施工面への主材料の付着性を向上させ、したがって、主材料と液体との混合体を施工面に対してさらに確実に付着させることができ、壁面に止水層を良好に形成することができる。また、主材料に繊維や砂を混合させることにより、地震などが発生した場合に施工面が耐えうるための強度を高めることができる。

なお、本発明に用いられる繊維としては、直径数μｍ〜数１０μｍ、長さ数ｍｍ〜数１０ｍｍ程度のもので、力学的強度および化学的耐久性が高いものが好適である。

また、施工面は、地中に設けられたトンネルなどの地下構造物の表面である態様とすることができる。このように、施工面が地中に設けられた地下構造物の表面である場合にも良好に止水層を形成することができ、地下構造物に対する地下水の漏洩を好適に防止することができる。

さらに、施工面は、地下構造躯体の周囲に構築された止水壁の壁面であり、地下構造躯体および止水壁を構築した後、施工面に対して混合体を施工面に吹き付ける態様とすることができる。

このように、地下構造躯体の構築にあたり、地下構造躯体の周囲に止水壁を構築する際に、この止水壁の表面に止水層を形成することにより、地下構造躯体に対する地下水の漏洩を好適に防止することができる。

また、地下構造躯体と止水壁との間にモルタル壁またはコンクリート壁を設けた後、施工面に対して混合体を吹き付ける態様とすることもできる。

このように、地下構造躯体と止水壁との間にモルタル壁またはコンクリート壁（以下、これらをまとめて「モルタル壁」という）を設けることにより、地下構造躯体に対する地下水の漏洩をさらに好適に防止することができる。なお、モルタル壁はＣａ溶出、塩害、スケーリング、および凍結融解に対する抵抗性を高めた耐久性セメント系材料によって設けることが好ましい。この耐久性セメントの材料としては、たとえばセメント１００質量部に対しγビーライト８〜７０質量部を含む混練物の硬化体であって、表層部に緻密化層を有し、その緻密化層の空隙率Ｋ_１と緻密化層を除く内部の空隙率Ｋ_２との比Ｋ_１／Ｋ_２が０．８以下である表層緻密化モルタルまたはコンクリートが挙げられる。

本発明に係る吹付け工法によれば、吹付け工法に用いられる材料を鉛直方向に立設された壁面に対して確実に付着させることができ、壁面に止水層を良好に形成することができる。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。図１は、本発明に係る吹付け工法を行う状況を示す模式的側断面図、図２はその部分拡大図である。本実施形態では、吹付け工法として乾式吹付け工法を行う場合を例にして説明する。

図１に示すように、本実施形態に係る乾式吹付け工法では、地下に構築された地下構造躯体１と、地下構造躯体１の周囲に構築された止水壁２との間に、乾式吹付け工法によって止水層を形成する。地下構造躯体１と止水壁との間において、地下構造躯体１の周囲には、モルタル壁３が設けられており、止水壁２の内側表面には、ネット部材４が止水壁２の内側表面に沿って敷設されている。乾式吹付け工法では、乾式吹付け装置１０が用いられる。乾式吹付け装置１０は、ミキサー１１を備えている。ミキサー１１は、水などの液体を含むことなくベントナイト系材料を空練りしている。ミキサー１１は、三又ホース１２の一端部に接続されており、この三又ホース１２の他の一端部には、圧縮空気を供給するコンプレッサ１３が接続されている。

また、三又ホース１２のさらに他の一端部には、図２に示すように、ノズル１４が取り付けられている。コンプレッサ１３によって圧縮空気を供給すると、三又ホース１２内に圧送力が発生し、この圧送力によってベントナイト系材料が吸引され、吸引されたベントナイト系材料がノズル１４に圧送される。また、ノズル１４にはホース１５の一端部が接続されており、ホース１５の他端部は液体として水が貯留されたタンク１６に接続されている。さらに、ホース１５には、ポンプ１７が設けられており、ポンプ１７を作動することにより、タンク１６に貯留された水がノズル１４に供給される。このノズル１４でベントナイト系材料に液体としての水が添加され、ベントナイト系材料と水とが混合されて混合体が生成される。この混合体が、ネット部材４を介して施工面となる止水壁２の壁面に吹き付けられる。

ベントナイト系材料としては、ベントナイトとセメントとの混合物が主材料として用いられ、さらに繊維が混合されている。これらのほかにも、ベントナイト系材料の主材料としてベントナイトのみを用いることができ、さらには主材料に混合される材料として、砂を用いることもできる。

次に、乾式吹付け工法の手順について説明する。乾式吹付け工法では、ベントナイト系材料を圧縮空気で圧送し、圧送の過程で液体を添加してベントナイト系材料と液体とを混合して混合体を生成し、混合体を施工面に吹き付けて、施工面に止水層を形成する。乾式吹付けを行うにあたり、まず、地下構造躯体１を設置する部位の周囲に止水壁２を構築する。止水壁２は、たとえばＳＭＷ（Soil Mixing Wall）工法によって構築することができる。こうして止水壁２を構築したら、止水壁２の内側の土砂を掘削し、掘削孔を形成する。掘削孔を形成したら、地下構造躯体１となるボックスカルバートを掘削孔内であって、構築した止水壁２の内側に載置して地下構造躯体１とする。ボックスカルバートとしては、たとえば通常のプレキャストコンクリート製のものが用いられる。

ボックスカルバートを載置したら、地下構造躯体１の周囲にモルタル壁３を設ける。モルタル壁３を設ける際には、地下構造躯体１に沿って型枠を設置する。この型枠にモルタルまたはコンクリートを打設することによってモルタル壁３を設ける。

こうして、止水壁２および地下構造躯体１を構築後、モルタル壁３を設けたら、止水層の形成を行う。止水層を形成する際には、まず、施工面となる止水壁２の内側表面にネット部材４を止水壁２の内側表面に沿って敷設する。このネット部材４は、止水層を形成した後、止水層内に留められる。ネット部材４を敷設したら、図２に示すように、止水壁２とモルタル壁３との間にノズル１４を挿入する。ノズル１４の挿入に伴い、ノズル１４に取り付けられた三又ホース１２およびホース１５が止水壁２とモルタル壁３との間に挿入される。

こうして、ノズル１４およびホース１２，１５を止水壁２とモルタル壁３との間に挿入したら、ノズル１４の吹出口を止水壁２の方向であってやや下側を向ける。それから、コンプレッサ１３を作動させて、ミキサー１１からノズル１４に向けてベントナイト系材料を圧送するとともに、ポンプ１７を作動させてノズル１４に向けて液体を供給する。ノズル１４では、ミキサー１１から圧送されたベントナイト系材料にタンク１６から供給された液体が混合されて混合体が生成され、生成された混合体がノズル１４の吹出口から止水壁２に向けて噴射される。ここで、止水壁２の内側表面にはネット部材４が敷設されていることから、ノズル１４から噴射される混合体は、ネット部材４を介して止水壁２に吹き付けられる。

ノズル１４から噴射された混合体は、止水壁２の内側表面に付着するとともに、下側から止水壁２とモルタル壁３との間の空間を埋めていく。こうして止水壁２とモルタル壁３との間の空間が埋められていくに伴い、ノズル１４を引き上げて上昇させる。ここで、本実施形態に係る吹付け工法では、施工面となる止水壁２の内側表面にネット部材４が設けられており、ノズル１４から噴射される混合体はネット部材４を介して止水壁２の内側表面に吹き付けられる。

このネット部材４が設けられていることにより、ノズル１４から噴射される混合体は、ネット部材４に絡み付く。この絡み付きが生じることにより、混合体が止水壁２に付着した後、自重によって落下することが防止されるので、混合体が止水壁２に確実に付着した状態を維持することができる。また、混合体を構成するベントナイト系材料には、繊維が混合されている。この繊維がネット部材４にさらに絡み付くことから、混合体の自重による落下をさらに良好に防止することができ、さらに止水壁２に対する付着性を確実なものとしている。

こうして、止水壁２とモルタル壁３との間における空間のグランドレベルにまで混合体の吹付けを行ったら、吹付けを終了する。

このように、本実施形態に係る吹付け工法においては、止水壁２の表面にネット部材４を敷設している。ネット部材４が敷設されていることにより、ベントナイト系材料と水との混合体を止水壁２へ確実に付着させることができるので、止水壁２とモルタル壁３との間に、止水性の高い止水層を形成することができる。

また、混合体に含まれるベントナイト系材料は、膨潤性を有している。このため、ベントナイト系材料の膨潤により、止水壁２とモルタル壁３との間に混合体が隙間なく充填されるので、高い止水性を発揮することができる。さらに、将来、たとえば図３に示すように、止水壁２やモルタル壁３にクラック（ひび割れ）Ｃが生じた場合でも、ベントナイト系材料が膨潤して、混合体がこのクラックＣに侵入してクラックＣによって生じた隙間を埋める。したがって、メンテナンスフリーな状態で長期的な止水性を確保することができる。なお、図３においては、ネット部材４の一部の図示を省略している。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記実施形態では、ベントナイト系材料に添加する液体を水としたが、水に代えて、層間陽イオン含有水、具体的には炭酸イオン含有水、さらに具体的には重炭酸ナトリウム水溶液（重曹水）を用いることができる。重炭酸ナトリウム水溶液をベントナイト系材料に添加することにより、ベントナイト系材料に含まれるベントナイトの過剰な膨潤を抑制することができるので、表面がペーストによってコーティングされた状態となり、吹付けの際の施工面や主材料同士の付着性を確実なものとすることができる。

また、上記地下構造物のみならず、地上に構築される建築物や擁壁などの構造物の壁面に止水層を形成する場合でも、本発明に係る吹付け工法を用いることができる。さらに、上記実施形態では、乾式吹付けによって止水層を形成しているが、湿式吹付けによっても止水層を形成することができる。特に、ここでいう湿式吹付けでは、ノズルにベントナイト系材料を圧送する前に、ベントナイト系材料に水や層間陽イオン含有水などの液体を添加するが、液体を直接添加するのではなく、これらの液体とベントナイト系材料とをスラリー状に練って用いるのが好適である。スラリー状に練って用いることにより、施工面への付着性を良好に保ちながら、ホースやノズルにおけるベントナイト系材料の詰まりを好適に防止することができる。また、乾式吹付けおよび湿式吹付けのいずれにおいてもベントナイト系材料に層間陽イオン含有水を用いることにより、施工面に対する付着性を良好なものとすることができる。したがって、たとえば上記実施形態で用いたネット部材４を施工面に敷設せずとも、高い付着性を発揮させることができる。もちろん、この場合にも補強材としてネット部材４を施工面に敷設することもできる。

本発明に係る吹付け工法を行う状況を示す模式的側断面図である。 図１の部分拡大図である。 止水層を形成した後に止水壁やモルタル壁にクラックが生じた場合の（ネット部材の一部を省略した）模式的側断面図である。

符号の説明

１…地下構造躯体
２…止水壁
３…モルタル壁またはコンクリート壁
４…ネット部材
１０…乾式吹付け装置
１１…ミキサー
１２…三又ホース
１３…コンプレッサ
１４…ノズル
１５…ホース
１６…タンク
１７…ポンプ
Ｃ…クラック

Claims (6)

1. ベントナイトまたはベントナイトとセメントの混合物を主材料とするベントナイト系材料と液体とを混合して生成された混合体を施工面に吹き付けて、前記施工面に止水層を形成する吹付け工法において、
   前記施工面は鉛直方向に立設された壁面であり、
   前記液体として、層間陽イオン含有水が用いられていることを特徴とする吹付け工法。
2. ベントナイトまたはベントナイトとセメントの混合物を主材料とするベントナイト系材料と液体とを混合して生成された混合体を施工面に吹き付けて、前記施工面に止水層を形成する吹付け工法において、
   前記施工面は鉛直方向に立設された壁面であり、
   前記施工面にネット部材を設け、
   前記ネット部材を介して前記施工面に前記混合体を吹き付けることを特徴とする吹付け工法。
3. 前記ベントナイト系材料として、前記主材料に、繊維および砂の少なくとも一方が混合されている請求項１または請求項２に記載の吹付け工法。
4. 前記施工面は、地中に設けられた地下構造物の表面である請求項１〜請求項３のうちのいずれか１項に記載の吹付け工法。
5. 前記施工面は、地下構造躯体の周囲に構築された止水壁の壁面であり、
   前記地下構造躯体および止水壁を構築した後、前記施工面に対して前記混合体を前記施工面に吹き付ける請求項４に記載の吹付け工法。
6. 前記地下構造躯体と前記止水壁との間にモルタル壁またはコンクリート壁を設けた後、前記施工面に対して前記混合体を吹き付ける請求項５に記載の吹付け工法。
   

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