JP2010101090A - 止水構造及びその構築方法、並びに、遮水部材のアンカー貫通部を止水する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】遮水部材の貫通部において十分に高い止水性能を長期にわたって維持できる止水構造を提供すること。また、上記止水構造の構築方法、並びに、これを用いた遮水層アンカー貫通部の止水方法を提供すること。
【解決手段】本発明に係る止水構造１０は、アンカー設置用削孔１ｂを有する施工面１ａ上に設けられるものであって、アンカー設置用削孔１ｂに設置されたアンカー２と、アンカー設置用削孔１ｂの近傍を覆わないように施工面１ａ上に設けられた遮水部材３と、アンカー設置用削孔１ｂの近傍の施工面１ａを覆うように形成され、ベントナイトを含有する止水層８と、止水層８の表面と当接する当接面を有し、アンカー２によって施工面１ａ上に固定される止水層封止部材５とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、遮水部材のアンカー貫通部を止水するための止水構造及びその構築方法、並びに、遮水部材のアンカー貫通部を止水する方法に関する。

コンクリート構造物は、一般に、現場で型枠を設置し、その中にコンクリートを流し込み、コンクリートが硬化した後に型枠を取り除くことによって構築される。コンクリート打設用の型枠は複数の枠板によって形成され、枠板同士はセパレータと呼ばれる棒状部材によって互いに固定される。セパレータはコンクリート構造物を貫通する状態でコンクリート内に残留するため、セパレータとコンクリートとの界面に間隙が生じると、そこから漏水が発生しやすいことが知られている（下記特許文献１を参照）。

特許文献１に記載の発明は、コンクリート型枠セパレータの止水方法及びそれに用いる止水材に関するものである。特許文献１には、止水材に含有せしめる水膨潤性粘土としてベントナイトが例示されている。また、下記特許文献２には、ベントナイト等を含有する粘土状塑性体を用いて管推進工坑口における止水を行う方法が記載されている。
特開２００２−１３２９３号公報 特開平０６−２８０４７３号公報

ところで、放射性廃棄物処分場や高速道路などの土木構造物及び基礎などの建築物を地下に構築する場合、地下水の浸入などを防止する目的で構造物の周囲に覆工コンクリート、遮水シートなどが設置される。これらの遮水部材は、アンカーによって周辺地盤や岩盤に固定される。また、地下に設置する構造躯体を周辺地盤や岩盤に固定するのに、アンカーを使用する場合もある。

遮水部材や構造躯体を固定するアンカーは、通常、遮水部材を貫通して設けられるものであるため、遮水部材の貫通部から漏水が生じやすい。当該貫通部の周囲に上記特許文献１，２に記載の止水材を配置すれば、一定の止水効果が期待できる。しかし、従来の止水材は止水性能の点で未だ改善の余地があった。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、遮水部材の貫通部において十分に高い止水性能を長期にわたって維持できる止水構造を提供することを目的とする。また、本発明は、上記止水構造の構築方法、並びに、これを用いた遮水層アンカー貫通部の止水方法を提供することを目的とする。

本発明は、アンカー設置用削孔を有する施工面上に設けられる止水構造であって、アンカー設置用削孔に設置されたアンカーと、アンカー設置用削孔の近傍を覆わないように施工面上に設けられた遮水部材と、アンカー設置用削孔の近傍の施工面を覆うように形成され、ベントナイトを含有する止水層と、止水層の表面と当接する当接面を有し、アンカーによって施工面上に固定される止水層封止部材とを備えることを特徴とする止水構造を提供する。

本発明に係る止水構造によれば、遮水部材の貫通部において十分に高い止水性能を長期にわたって維持できる。このような効果が奏される主因は以下の通りである。すなわち、一定の密度に締め固めたベントナイトは水を通しにくく、止水材料としての機能を有する。また、ベントナイトは自然界に存在する鉱物で化学的に安定したものであるとともに、吸水すると膨潤する性質を有する。上記止水構造にあっては、ベントナイトを含有する止水材料が封止されてなる止水層がアンカー設置用削孔の近傍に形成されている。このような封入されたベントナイトにアンカー設置用削孔又は施工面を通じて水が止水層に浸入するとベントナイトが膨潤するが、構造上体積変化できないため膨潤圧力が生じる。この圧力は、施工面やアンカーボルトと止水層の境界に止水層を密着させるように作用する。これによって、アンカー設置用削孔及び施工面からの出水が抑制される。また、天然材料であるため、長期にわたって止水性能を発揮する。

また、本発明は、アンカー設置用削孔を有する施工面上に止水構造を構築する方法であって、アンカー設置用削孔の近傍を覆わないように施工面上に遮水部材を設ける工程と、アンカー設置用削孔にアンカーを設置した後、アンカー設置用削孔の近傍の施工面を覆うように、ベントナイトを含有する止水層を形成する工程と、止水層の表面と当接する当接面を有する止水層封止部材をアンカーによって固定し、止水層を封止する工程とを備えることを特徴とする止水構造の構築方法を提供する。これらの工程を経ることによって、上記本発明の止水構造を構築することができる。

また、本発明は、アンカー設置用削孔を有する施工面上に、上記本発明の止水構造を構築することによって遮水部材のアンカー貫通部を止水する方法を提供する。この方法によれば、遮水部材の貫通部を長期にわたって止水することができる。

本発明によれば、遮水部材の貫通部において十分に高い止水性能を長期にわたって維持できる。

以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

＜止水構造＞
図１は、本実施形態に係る止水構造を示す模式断面図である。同図に示す止水構造１０は、坑道１内に構築される土木構造物（図示せず）に対する浸水を防止するために設けられたものである。止水構造１０は、坑道１の壁面（施工面）１ａ上のアンカー設置用削孔１ｂが形成された位置に設置される。なお、坑道１内には、所定の間隔でアンカー設置用削孔１ｂが形成されており、各アンカー設置用削孔１ｂに止水構造１０がそれぞれ設けられる。

止水構造１０は、アンカー設置用削孔１ｂに設置されたアンカー２と、アンカー設置用削孔１ｂの近傍を覆わないように壁面１ａ上に設けられた一次覆工（遮水部材）３と、アンカー２によって壁面１ａ上に固定される二次覆工（止水層封止部材）５と、一次覆工３が設けられていないアンカー設置用削孔１ｂの近傍の壁面１ａを覆うように形成された止水層８とを備える。なお、アンカー２は先端側にネジ切を有し、プレート２ａを介してナット２ｂによって二次覆工５を壁面１ａの方向に押し当てて固定できるようになっている。

図１に示すように、止水層８は、壁面１ａ、一次覆工３の側面３ａ及び二次覆工５の一方面（当接面）５ａによって形成される空間内に形成されたものである。止水層８は、水を吸収する膨潤する性質を有するベントナイトを含有する止水材料からなる。ベントナイトを含有する止水材料を上記の空間に封止して体積を拘束すると、水が止水層８に浸入したときに、ベントナイトの膨潤に伴う止水性能の低下を防ぐことができる。この効果によって壁面１ａと一次覆工３との間及びアンカー設置用削孔１ｂからの出水が抑制される。

止水材料の調製に使用するベントナイトとして、ベントナイト原鉱石から製造したものが挙げられる。止水材料に配合するベントナイトの量は、止水構造１０に対して要求される止水性能に応じて適宜設定すればよい。

坑道１内に構築される土木構造物が、例えば放射性廃棄物処分場である場合、止水構造１０は高度な止水性能が要求される。このため、止水材料に含まれる固形分中のベントナイトの含有量は３０質量％以上（固形分の質量基準）であることが好ましく、７０質量％以上であることがより好ましい。更には、固形分が実質的にベントナイトのみからなることが最も好ましい。ベントナイトの含有量が３０質量％未満であると、３０質量％以上の場合と比較して、形成される止水層の止水性能が低くなる傾向にある。

なお、止水材料に含まれる固形分中のベントナイトの含有率３０質量％未満の場合であっても、一定の止水性能が得ることができる。ただし、ベントナイトの当該含有率が５質量％未満の場合は、止水性能が不十分となりやすい。固形分に含まれるベントナイト以外の成分としては、砂や土などが挙げられる。

一般に、固形分中のベントナイトの含有率が高いほど、高い止水性能を得ることができる。固形分中のベントナイトの含有率の設定については、周辺の地盤や岩盤の透水特性や出水の状況から、適当な値を設定することが望ましい。

ベントナイトの含有率が９５質量％以上の固形分を使用する場合、止水材料の含水比は１５〜３０％の範囲であることが好ましい。当該含水比が１５％未満であると、止水材料の付着性が不十分となり、吹付け工法によって止水層８を形成しにくくなる。他方、当該含水比が３０％を超えると、止水層８の密度が不十分となりやすい。止水材料の含水比の下限は、１６％であることが好ましく、１７％であることがより好ましい。また、止水材料の含水比の上限は、２９％であることが好ましく、２８％であることがより好ましく、２７％であることが更に好ましい。

ここで、止水材料の含水比ｗ（％）は、下記式（１）で定義されるものである。式中、Ｗ_Ｗは止水材料に含まれる水の質量、Ｗ_Ｓは止水材料に含まれるベントナイトや砂などの固形分の質量をそれぞれ示す。
ｗ＝（Ｗ_Ｗ／Ｗ_Ｓ）×１００ （１）

本実施形態に係る止水構造１０によれば、二次覆工５が止水層８の蓋の役割を果たし、止水層８の体積を拘束するとともに、止水材料の逸散を防止するため、一次覆工３が形成されていない部分（遮水部材の貫通部）において十分に高い止水性能を長期にわたって維持できる。したがって、止水構造１０は、アンカー設置用削孔１ｂを有する壁面１ａを止水する方法として好適である。なお、止水性能をより一層向上させるため、止水層８と当接するアンカー２の部分にネジ切を施してもよい。かかる構成を採用することにより、アンカー２と止水層８との間からの出水を一層確実に防止できる。また、一次覆工３の側面３ａに対し、表面を粗くする加工を施してもよい。かかる構成を採用することにより、一次覆工３と止水層８との間からの出水を一層確実に防止できる。

＜止水構造の構築方法＞
止水構造１０は、以下のようにして構築することができる。まず、アンカー設置用削孔１ｂの近傍を覆わないように壁面１ａ上に一次覆工３を設ける（図２参照）。一次覆工３は、例えば、コンクリートを打設することによって敷設することができる。その際、一次覆工３を形成しない部分に型枠を入れ、当該部分にコンクリートが回らないようにすればよい。なお、コンクリートの代わりにＳＭＷ（Soil Mixing Wall）によって一次覆工３を形成してもよい。

一次覆工３の厚さは、止水層８の厚さと同じであるため、要求される止水性能に応じて適宜設定すればよいが、数ｃｍ〜数十ｃｍ程度とすることが好ましい。また、一次覆工３を形成しない部分は、要求される止水性能に応じてその範囲を適宜設定すればよいが、アンカー設置用削孔１ｂを中心として、半径数ｃｍ〜数十ｃｍ程度の範囲とすることが好ましい。なお、当該部分の形状は円形に限られず、矩形等であってもよい。

アンカー設置用削孔１ｂにセメント等を使用してアンカー２を設置した後、アンカー設置用削孔１ｂの近傍の壁面１ａを覆うように、止水層８を形成する（図３，４参照）。止水層８の形成方法は、壁面１ａ及び一次覆工３の側面３ａによって形成される領域に止水材料をある程度高い密度で充填できれば、吹付け工法、止水材料からなるブロックを定置する方法、粘土状の止水材料を詰め込む方法などを採用できる。ただし、高い密度の止水層８を効率的に形成する観点から、吹付け工法によって止水層８の形成を行うことが好ましい。図３は、ホース１１の先端に設けられたノズル１２から止水材料を噴射して止水層８の形成を行っている状態を示したものである。

止水層８を形成し、図４に示す状態とした後、一次覆工３及び止水層８を覆うように二次覆工５を敷設する。二次覆工５としては、プレキャストコンクリート等を使用できる。アンカー２、プレート２ａ及びナット２ｂによって二次覆工５を壁面１ａの方向に押し当てることによって、止水層８を封止する。このようにして図１に示す止水構造１０が構築される。

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。例えば、図５に示すように、壁面１ａと一次覆工３との間に、ゴム製又はビニール製の防水シート１５を介在させてもよい。防水シート１５を使用することによって、壁面１ａからの出水を一層確実に防止できる。また、図５に示すように、壁面１ａと一次覆工３の側面３ａとのコーナー部に出水防止用組成物１８を配置してもよい。この出水防止用組成物１８は、止水構造１０を構築する過程において、止水層８を二次覆工５で封止する作業が終了するまでの間に、止水材料が漏水によって流失するのを防止するためのものである。したがって、一次覆工３を敷設した後、止水層８の形成に先立って、出水防止用組成物１８を所定の位置に設ければよい。出水防止用組成物１８としては、モルタル、粘土、止水ボンドなどを使用できる。

また、上記実施形態においては、二次覆工５をアンカー２で固定する場合を例示したが、坑道１内に構築される土木建築物の構造躯体等をアンカー２で固定し、止水層８と構造躯体等の外面とを当接させて止水層８を封止することによって止水構造を構築してもよい。

本発明に係る止水構造の実施形態を示す模式断面図である。 壁面上に一次覆工を形成した状態を示す模式断面図である。 壁面に向けて止水材料を吹付け、止水層の形成を行っている状態を示す模式断面図である。 止水層の形成が完了した状態を示す模式断面図である。 本発明に係る止水構造の他の実施形態を示す模式断面図である。

符号の説明

１…坑道、１ａ…壁面（施工面）、１ｂ…アンカー設置用削孔、２…アンカー、３…一次覆工（遮水部材）、５…二次覆工（止水層封止部材）、８…止水層、１０…止水構造。

Claims (3)

1. アンカー設置用削孔を有する施工面上に設けられる止水構造であって、
   前記アンカー設置用削孔に設置されたアンカーと、
   前記アンカー設置用削孔の近傍を覆わないように前記施工面上に設けられた遮水部材と、
   前記アンカー設置用削孔の近傍の前記施工面を覆うように形成され、ベントナイトを含有する止水層と、
   前記止水層の表面と当接する当接面を有し、前記アンカーによって前記施工面上に固定される止水層封止部材と、
   を備えることを特徴とする止水構造。
2. アンカー設置用削孔を有する施工面上に止水構造を構築する方法であって、
   前記アンカー設置用削孔の近傍を覆わないように前記施工面上に遮水部材を設ける工程と、
   前記アンカー設置用削孔にアンカーを設置した後、前記アンカー設置用削孔の近傍の前記施工面を覆うように、ベントナイトを含有する止水層を形成する工程と、
   前記止水層の表面と当接する当接面を有する止水層封止部材を前記アンカーによって固定し、前記止水層を封止する工程と、
   を備えることを特徴とする、止水構造の構築方法。
3. アンカー設置用削孔を有する施工面上に、請求項１に記載の止水構造を構築することによって遮水部材のアンカー貫通部を止水する方法。

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