JP2691252B2 - グラウト工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「発明の目的」 本発明は、亀裂性岩盤内に設けられた空洞部壁面周辺
の岩盤のクラックを充填するグラウト工法に係り、該壁
面の崩壊や前記クラックからの浸透水を抑制することを
目的とする。

（産業上の利用分野） 本発明は、亀裂性岩盤中の間隙に充填物質を注入する
グラウト工法に関するものである。

（従来の技術） 岩盤の補強又は止水（若しくは減水）を目的として、
ボーリングを行い、そのボーリング孔より薬液又はセメ
ントのような注入材を圧送注入して岩盤中の空隙を充填
するグラウト工法（注入工法）が従来より実施されてい
るが、ダムやトンネル等土木構造物の基礎や周辺岩盤の
止水を目的とするグラウト工法では、一般にボーリング
孔を注入口として注入管及びパッカーを孔内に設置し、
前記注入材を注入ポンプにより岩盤に圧入する、所謂岩
盤注入工法が採用されている。

グラウト工法による岩盤の改良目標は、透水性で１〜
５ルジオン（1lugion≒１×10^-5cm³/sec）に設定される
ケースが一般的であるが、ヘアークラックの如き微細間
隙を有する難改良性の亀裂性岩盤では、前記注入材の他
超微粒子セメントの併用や多数の追加注入孔を設けるこ
とにより前記設定目標を達成しようとしている。

（発明が解決しようとする課題） 上記のように岩盤注入法は改良目標が１〜５ルジオン
の場合成立することになるが、個別の亀裂性岩盤によっ
ては高価な薬液が多数の追加注入孔を必要とし、改良費
や工数が著しく嵩むことが多い。

また、セメントのような注入材によるグラウト工法で
は、その粒径や懸濁型グラウトの性質からして、注入部
近傍におけるクラックの狭小部でフィルトレーションが
生じ、硬化する傾向が強いものであるから、たとえ圧力
注入したとしても、亀裂には均一に注入されず、従って
間隙の充填は一様とはなりえない。均一注入の要請に対
しては、水ガラス系グラウトのような懸濁粒子を含まな
い、溶液型で高い浸透性を有し、ゲルタイム調整が可能
な薬液を採用するか、ボーリング孔の間隔を狭め（浸透
流に沿って）且つその本数を増やし、注入剤を極めて細
粒のものにする等の方法を採っているが、何れにしても
岩盤中の微細亀裂の存在により、透水性の改良は十分に
は進まなかった。また、前記した水ガラス系グラウトは
耐久性に乏しく且つ高価で、臨時的なグラウトとしてし
か採用できない。

なお、現在提案されているこの種のグラウト工法の最
大改良度は、上記のような高価な薬液を採用し多数の追
加注入孔を穿孔したものであっても最大１ルジオン程度
の充填成果が認められる程度である。ところが、石油地
下備蓄油槽の如きを、前記したような亀裂性岩盤中に構
築しなければならない場合は、気化した油成分の地上へ
の漏出の防止を考慮すると、１ルジオン程度の透水性
（通気性）では災害防止目的を達成することができな
い。

また、トンネル等地下構造物の壁面にかかる外水圧が
大きい場合には、注入圧を外水圧より更に高くする必要
があるが、岩盤の性質によってはそうした高い注入圧に
より更に亀裂が発生したり、吹付コンクリートが剥離す
る等の事故が発生し、改良が困難である。

「発明の構成」 （課題を解決しようとする手段） 本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ね
た結果、地下水面以下にある亀裂のある透水性岩盤中に
設けるトンネル若しくは空間の上部若しくは流れの上流
側にトンネル、ボーリング孔若しくはトレンチ等による
グラウト流入口を形成し、粘土のような時間の変化によ
っても硬化性が低く、安価であり且つ岩盤とのなじみ性
の高い充填材の懸濁液を該懸濁物質が沈降しないように
保持して供給し、前記岩盤中のトンネル若しくは空間に
向けて注入させることにより、岩盤を目詰まりさせ、均
一で高い充填密度を得る。

また、前記したような脆い亀裂性岩盤であって充填材
の懸濁液を圧入できない場合には、該グラウトを自然地
下浸透流と同様に浸透させることにより、岩盤を目詰ま
りさせ、均一で高い充填密度を得る。

即ち、上記課題は、 浸透流を抑制しようとする亀裂性岩盤の上部又は流れ
の上流側にトンネル、ボーリング孔若しくはトレンチ等
によるグラウト流入口を形成し、該亀裂性岩盤の下部又
は下流部のトンネル或いは空間へ粘土懸濁液を岩盤亀裂
域を介して流動せしめ該岩盤亀裂を充填し、浸透流量の
低減又は止水することを特徴とするグラウト工程； 亀裂性岩盤の上部又は流れの上流側のトンネル、ボー
リング孔若しくはトレンチ等と該亀裂性岩盤の下部又は
下流部のトンネル或いは空間との水頭差により粘土懸濁
液を自然浸透させることにより、該岩盤亀裂を充填し、
浸透流量の低減又は止水することを特徴とするグラウト
工法； の採用によって解決されることを見出した。

（作用） 添付図面によって、本発明の作用を説明する。

第１図は、本発明の実施における具体的な構成を示す
ものである。即ち、亀裂性岩盤（１）の上部又は岩盤内
浸透流の上流側に、トンネル（2a），ボーリング孔（2
b）若しくはトレンチ（2c）等により形成されたグラウ
ト注入口（２）と、前記岩盤（１）の下部又は前記浸透
流の下流側のトンネル（３）あるいは空間との間に粘土
懸濁液（４）であるグラウト浸透流を形成することによ
って、前記岩盤（１）の亀裂（10）に対し、粘土懸濁液
（４）を注入浸透せしめて沈澱目づまりさせ、該岩盤亀
裂（10）を充填閉塞する。

第２図は、本発明によるグラウトの浸透部分を示すも
のであって、前記したボーリング孔（2b）より供給され
る粘土懸濁液（図示せず）のグラウト浸透流は、図中Ａ
部分より岩盤内亀裂（10）より岩盤内浸透流に沿って浸
透し、岩盤中にあっては保水し長期に亘って流動性を保
持しつつ微細な岩盤亀裂に密に粘土分を充填閉塞する。

また、この性質から本発明によるグラウト流はトンネ
ル、ボーリング孔若しくはトレンチの近傍のみならず亀
裂岩盤全域に向かって長期的に浸透を続ける。

本発明のグラウト工法を、前記した石油地下備蓄槽に
適用した場合の具体的な構成の一例を第３図に示す。即
ち、亀裂性岩盤（１）中に設けられた石油地下備蓄槽で
ある地下構造物（3a），（3a），（3a），（3a），（3
a），（3a）の上部及び岩盤内浸透流の上流側にトンネ
ル（2a），（2a），（2a）及びボーリング孔（2b），
（2b），（2b），（2b），（2b），（2b）を配し、前記
トンネル及びボーリング孔を介して粘土懸濁液（４）で
あるグラウト浸透流を注入浸透、目づまりさせ、岩盤亀
裂を充填閉塞する。

このような本発明に供する粘土懸濁液について説明す
れば、以下の通りである。

懸濁液中粘土の粒径は、小さければ小さいほど水との
馴染み性や浸透性が向上する材料であることは明らかで
あるが、本発明にあっては粒度分布をもつ粘土粒子は岩
盤亀裂幅が受入れる粒子のみを浸透させ、その幅より大
きい粒子は浸透しないので、懸濁液の最大粒径をきめ細
かく調整する必要はない。

懸濁液の粘土水比もまた、小さければ小さいほど水と
同様の特性を示すので良好な流動性（浸透性）を招来す
るものであるが、余りに薄い懸濁液では搬送・充填粘土
量が少なくなり、且つ工期も長期に及ぶので本発明にお
いては1/1200以上とする。

（実施例） 実施例１ 第４図にその概要を示す岩盤中の壁面に吹付コンクリ
ートを吹付けたトンネル（３）に向け粘土懸濁液（４）
の注入口である下方にパッカー（21）を設けたボーリン
グ孔（2b），（2b）を削孔し、圧入手段（図示せず）に
より注入圧力を湧水圧力＋1.0kgf/cm²で粘土水比:1/200
の粘土懸濁液（４）を15日間にわたり注入した前後の透
水試験及び湧水量の変化を複数のチェック口（22），
（22），（22），（22）において測定した結果を第１表
に示す。

実施例２ 実施例１により、粘土懸濁液の岩盤内亀裂に対する充
填閉塞効果が認められたので、注入圧による岩盤損傷を
防止するため、第５図に示すスリットモデルにより粘土
水比:1/20,1/50,1/200の各粘土懸濁液の自然浸透による
透水性等の試験を行った結果を第２表に示す。

なお、この表における透水係数は図中Ｎ部（最狭部・
最小断面積部）で計測したものである。即ち、該係数は
モデルのスリット最狭部の流速と平均動水勾配を用いて
ダルシー則により逆算した値で、亀裂内の通水部分のみ
に着目した透水係数に対応している。実際の岩盤の平均
透水係数は岩盤内におけるこのような亀裂の存在頻度や
連続性に大きく依存するが、一般には第２表における該
整数より数オーダー小さくなる。なおこの関係について
は次の第３表におけるものについても同様である。

実施例３ 実施例２と同様に、第６図に示すスリットモデルによ
り粘土水比:1/20,1/50の粘土懸濁液の自然浸透による透
水性等の試験を行った結果を第３表に示す。

なお、この表における透水係数も最狭部・最小断面積
部で計測したものである。即ち、実際の岩盤に適用した
場合の透水係数はヘアークラックの分布状態等により若
干の修正が必要であるが、概ね該係数値より数オーダー
小さい値である。

実施例４ 実施例２及び３により、粘土懸濁液の自然浸透による
良好な透水性改善が認められたので、第７図に示す人工
的クラックを形成させた供試体により粘土水比:1/200の
粘土懸濁液の自然浸透による透水性試験を行った結果を
第４表に示す。

実施例５ 上記したような実施例２〜４により粘土懸濁液の自然
浸透による良好な透水性や浸透流量の改善が認められた
ので、第４図に示した注入圧送式粘土グラウト工法の設
備より圧入手段を排し、自然浸透粘土グラウトによる透
水量、透水性に関する試験を粘土水比1/50,1/100,1/200
で行ったところ、何れも実施例１におけると同様に自然
浸透による透水性改善、湧水量の減少等の改善性が認め
られ、透水水の抑制がなされた。

「発明の効果」 以上説明したように本発明によるときは、岩盤亀裂中
の懸濁物質を目づまりさせるような、狭窄部若しくは吹
付コンクリート等のフィルター部から目づまりが進行
し、さらに該亀裂中を懸濁液が流下する時に途中で懸濁
材料が割れ目の岩盤面にその粘着性により付着し、その
結果割れ目が経時的に狭窄化するので、長期間その懸濁
液を流下させておくことによって、自然に岩盤の透水係
数を改善することができる。従って本発明は： （１） セメント圧入工法より改良効果が大きく、且つ
湧水ルートに沿って目づまりが進行するので均質のグラ
ウトがなされ、１ルジオン以下の浸透性改良が可能であ
る、 （２） 流動性材料であるから、グラウトが終了した後
も、付着の不安定部の材料はより安定した場所に移動す
る、おくれ効果が期待できる、 （３） 通常の岩盤内の割れ目に自然に流れ込んだ粘土
と同様の無害なグラウトが確保できる、 （４） 全体の岩盤における透水係数の改良が期待でき
るので、設計上空洞周辺のグラウトによる改良部にかか
る外圧を無視できる、 また、自然浸透によるものは上記したほか更に、 （５） トンネル、トレンチ等の水面高さで圧力調整を
行うので注入圧力の管理が容易である、 （６） トンネル又は空間の壁面に直接圧力をかけない
ので、壁面の崩壊等が発生せず、安全である、 （７） 注入毎に、削孔，ポンプによる圧入を行う従来
の注入グラウトに比べ、工事費及び工数を大幅に減少さ
せることができる、 等優れた効果を有するものであって工業的にその効果の
大きい発明である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の技術的内容を示すものであって、第１図
は本発明の具体的な構成、第２図は本発明による岩盤亀
裂の充填閉塞過程、第３図は本発明を石油地下備蓄槽の
岩盤改良に適用する場合の具体的な構成、第４図は自然
岩盤における本発明の圧入グラウト工法による場合の試
験概略図、第４図はスリットモデルによる透水性試験の
概要図、第５図は他のスリットモデルによる自然浸透性
試験の概要図、第６図は人造供試体による自然浸透性試
験の概要図、第７図は自然岩盤における本発明の自然浸
透グラウト工法による場合の試験概略図である。 然して、これら図面において（１）は亀裂性岩盤，
（２）はグラウト注入口，（３）はトンネル又は空間，
（４）は粘土懸濁液，（10）は岩盤内亀裂、（21）はパ
ッカー，（22）はチェック孔である。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】浸透流を抑制しようとする亀裂性岩盤の上
   部又は流れの上流側にトンネル、ボーリング孔若しくは
   トレンチ等によるグラウト流入口を形成し、該亀裂性岩
   盤の下部又は下流部のトンネル或いは空間へ粘土懸濁液
   を岩盤亀裂域を介して流動せしめ、該岩盤亀裂を充填
   し、浸透流量の低減又は止水することを特徴とするグラ
   ウト工法。
2. 【請求項２】亀裂性岩盤の上部又は流れの上流側のトン
   ネル、ボーリング孔若しくはトレンチ等と該亀裂性岩盤
   の下部又は下流部のトンネル或いは空間との水頭差によ
   り粘土懸濁液を自然浸透させることにより、該岩盤亀裂
   を充填し、浸透流量の低減又は止水することを特徴とす
   るグラウト工法。
3. 【請求項３】粘土水比:1/1200以上の濃い粘土懸濁液を
   用いて岩盤亀裂を充填することを特徴とする請求項1.に
   記載のグラウト工法。
4. 【請求項４】粘土水比:1/1200以上の濃い粘土懸濁液を
   用いて岩盤亀裂を充填することを特徴とする請求項2.に
   記載のグラウト工法。