JP2936439B2

JP2936439B2 - 地盤の遮水壁仮設工法

Info

Publication number: JP2936439B2
Application number: JP30665091A
Authority: JP
Inventors: 稔沢出; 俊雄渡辺; 雄二大西; 晋一西村; 芳広武川
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd
Priority date: 1991-10-25
Filing date: 1991-10-25
Publication date: 1999-08-23
Anticipated expiration: 2014-08-23
Also published as: JPH05118042A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は地下工事現場の周囲の地
盤に遮水壁を仮設するための工法に関するものであり、
特に遮水壁材料として親水性一液型ポリウレタンプレポ
リマーとヒドロゲルの混合物を使用する地盤の遮水壁仮
設工法及び上記親水性一液型ポリウレタンプレポリマー
とヒドロゲルとの混合比等に関する発明である。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】一般
に、地下工事現場の周囲の地盤に遮水壁を仮設する工事
は、非常に重要な工事であり、かつ従来から広く行われ
ている。すなわち、ビルの地下室を建造する工事、ビル
の地下基礎部を仮設する工事、その他トンネル工事等、
多くの地下工事において、目的とする地下地盤を掘削す
るに当り、予め地下工事現場地盤の周囲の地盤に土止め
工事を施した上で目的とする地盤を掘削するのが通常で
あるが、土止め工事だけでは地下水の湧出を防止するこ
とはできない。すなわち、土止め工事だけで適切な該遮
水工事を怠れば、周囲の地盤から湧出する地下水が、上
記各地下工事現場における工事作業の妨げとなるだけで
なく、周囲の地盤を弛緩させることになり、そのため、
周囲の地盤に不等沈下等の悪影響を及ぼし、延いては深
刻な災害の原因となる危険も生じる。

【０００３】上記弊害を防止するため、予め上記目的と
する地下工事現場の周囲の地盤に遮水壁を仮設し、上記
各地下工事の間、地下水が工事現場に湧出するのを防止
する必要が生じるのである。従来上記目的のための地下
工事現場の周囲の地盤の遮水壁仮設工法としては、工事
現場の周囲に溝を掘削した後、該溝内にゴム・シート等
の防水シートを展張して敷設する工法、あるいは工事現
場の周囲に壁状に多数の矢板を打ち込み、該矢板と残土
との間（工事現場に対して矢板の背部）に、生石灰・セ
メント等のような泥土を固化するための固化剤を投入す
る等の方法が行われていた。

【０００４】しかるに、上記のような防水シートを展張
して敷設する工法においては、シートを狭い溝内に展張
しなければならないため、その施工が複雑であって困難
であること、上記目的地盤の周囲に掘削した溝には、な
おかなりの幅があるのに対して、防水シートは薄いもの
であるから、該シートと上記溝との間には間隙が生じ、
そのため防水シートを敷設した後にも該間隙部分が残る
ため、周囲の地盤を弛緩させてしまうという欠点があ
り、また一方、上記のような泥土を固化するための固化
剤を投入する工法においては、目的とする地下工事が終
了した後にこれを撤去する作業が困難であること、固化
剤によって土壌が固化するため、地下工事現場における
工事による振動や騒音等が周囲に伝達され易いばかりで
なく、振動等によって固化剤自体に亀裂が生じ易いた
め、該亀裂によって地下水が工事現場内に湧出する個所
が発生する等の欠点があった。

【０００５】すなわち従来の遮水工法においては、防水
シートを展張して敷設する工法は、その施工が複雑・困
難であり、一方、固化剤を投入する工法においては、地
下工事による振動や騒音等が周囲に伝達され易く、かつ
それによって固化剤に亀裂が生じ易いので、遮水のため
には不適当であった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、従来の地盤の
遮水壁仮設工法における欠点を除去し、簡単な方法で充
分な遮水効果を奏し、かつ工事による振動等が周囲に伝
達しないような遮水工法を提供することを目的とするも
のであって、すなわち本発明は、ワイヤー・ソー等を用
いて地盤に薄溝を掘削した後、該薄溝にヒドロゲルと親
水性一液型ポリウレタンプレポリマーを混合・充填する
地盤の遮水壁仮設工法である。また、上記ポリウレタン
プレポリマーとヒドロゲル等の混合比等について工夫を
施したものである。

【０００７】ヒドロゲルと親水性一液型ポリウレタンプ
レポリマーとの混合物を地盤薄溝に充填するには、直前
にヒドロゲルと親水性一液型ポリウレタンプレポリマー
を混合して薄溝中へ注入すればよいが、まず（１）地盤
薄溝中へヒドロゲルを注入し、次いでその上から親水性
一液型ポリウレタンプレポリマーを注入することによっ
て混合・充填する方法、又は（２）注入管を上から地盤
中へ挿入し、下方の注入管開口部から親水性一液型ポリ
ウレタンプレポリマー注入することによって混合・充填
する手法等によって行うことも好ましい。

【０００８】すなわち、ヒドロゲルと親水性一液型ポリ
ウレタンプレポリマーとの混合・接触は、下記（１）な
いし（３）のいずれの方法でもよい。＊（１）ヒドロゲルとポリウレタンプレポリマーを混合
撹拌する。＊（２）ヒドロゲルの上にポリウレタンプレポリマーを
注ぐ。＊（３）ポリウレタンプレポリマーの上にヒドロゲルを
注ぐ。

【０００９】例えば、地盤に溝を掘削した後、溝の内
に、（ア）ヒドロゲルを一定量充填し、次にポリウレタ
ンプレポリマーを一定量注ぐ方法、又は（イ）ポリウレ
タンプレポリマーを一定量充填しておき、次にヒドロゲ
ルを一定量充填する、という方法を繰り返すことにより
深い溝にでも、広範囲（長さがあるとの意味）な溝にで
も容易に遮水壁を設けることができる。なお、掘削した
溝に水がたまっているような場合には、たまっている水
の量に見合った高吸水性樹脂の粉末を水の中に入れるこ
とにより、たまっている水自体をヒドロゲル化してしま
うことが好ましい。

【００１０】本発明におけるヒドロゲルは、周知の高吸
水性樹脂に１００〜１０００倍量の水を加えて吸水さ
せ、膨潤させたゲル状物（吸水膨潤した高吸水性樹脂）
であり、長期にわたって膨潤保水状態を維持し得るもの
である。高吸水性樹脂としては、ポリアクリル酸ソーダ
系、デンプン／ポリアクリル酸系、ポリビニルアルコー
ル系、カルボキシメチルセルロース系等が挙げられる。
また、親水性一液型ポリウレタンプレポリマーは周知の
ものであるが、水に接触すると、それと反応して炭酸ガ
スを生成して発泡すると同時に架橋重合して硬化するも
のであり、ポリエステルグリコール、ポリエーテルグリ
コール等のポリオールと、末端にイソシアネート基を有
する化合物とを反応させた反応生成物であって、例えば
エチレングリコールにエチレンオキシドとプロピレンオ
キシドとを重合させて得られる共重合体と、トリレンジ
イソシアネートとの反応物である。本工法に用いる親水
性一液型ポリウレタンプレポリマーは、ポリエーテルと
芳香族ポリイソシアネートを主原料とし、分子端末にイ
ソシアネート基を有する親水性一液型ポリウレタンプレ
ポリマー（一液型水架橋ポリウレタンプレポリマー）が
好ましい。

【００１１】本発明に用いる親水性一液型ポリウレタン
プレポリマーは、本発明にあるように自由発泡させる場
合には、親水性一液型ポリウレタンプレポリマーの自由
発泡させた発泡硬化体は水の量が少ないと大きな収縮を
示す。また、水の量が多きすぎると発泡硬化体の強度が
大幅に低下すると共に、発泡硬化体の独立気泡率が低下
し、止水能力に問題が生じる恐れがある。また、適切な
発泡硬化体を得るのに必要な水の量はヒドロゲルを用い
る場合には、水道水等の水の場合と比較して２倍程度の
量の水が必要であることが実験から分かっている。本発
明においては、親水性一液型ポリウレタンプレポリマー
とヒドロゲルとの重量混合比は、１：０．２〜４．０
（ただし、ヒドロゲルは高吸水性樹脂の１００倍吸水物
として算出）であることが好ましい。親水性一液型ポリ
ウレタンプレポリマーとヒドロゲル水溶液との重量混合
比が１：０．２よりも低い場合は、親水性一液型ポリウ
レタンプレポリマーの発泡硬化体は大きな収縮を示し、
体積が１／３〜１／２になってしまう。親水性一液型ポ
リウレタンプレポリマーとヒドロゲルとの重量混合比が
１：４．０よりも大きな場合は、得られた発泡硬化体の
強度が低くなると共に、独立気泡率が低くなる。１００
倍吸水のヒドロゲルを用いた場合、最大発泡倍率が得ら
れる重量混合比は１：０．４付近である。

【００１２】

【実施例１】以下本発明を図面に示す実施例に基づいて
詳細に説明する。先ず、図１に側面断面概念図を示すよ
うに、地下工事現場の周囲の地盤１の隅に先行ボーリン
グを行って、竪穴２，２′を得る。次に、図２に同様の
概念図を示すように、前記ボーリングによって得られた
竪穴２，２′に、ガイド・コラム３，３′を設置し、該
ガイド・コラムに案内されて慴動するように、ワイヤー
・ソーの案内滑車機構４，４′を取り付ける。上記のよ
うにして取り付けた案内滑車機構４，４′にワイヤー・
ソー５をセットした上で、図３に前記同様の側面概念図
を示すように、駆動装置６によってワイヤー・ソーを作
動させて、上記二つの竪穴を結んだ直線状に、幅の狭い
薄溝７を掘削する。図３（１）は上記のようにして薄溝
を掘削している状態を示す側面断面概念図であり、同図
（２）は上記のようにして掘削した薄溝７の平面概念図
である。次の工程として、図４（１）に側面断面概念図
を、同図（２）に平面概念図を示すように、上記薄溝７
内に、充填管８によって、図示を省略したポンプから供
給する親水性一液型ポリウレタンプレポリマーとヒドロ
ゲルとの混合物９を充填するのである。

【００１３】以上のようにして、上記薄溝７内に充填し
た親水性一液型ポリウレタンプレポリマーとヒドロゲル
との混合物は以下述べるように、水と反応して発泡・重
合して地盤中に遮水壁となるのであって、上記のような
工程を繰り返すことにより、上記のような遮水壁を地下
工事現場の４辺に仮設することができ、地下工事現場へ
の地下水の湧出等が防止されるのである。

【００１４】親水性一液型ポリウレタンプレポリマーと
しては、ポリエーテルと芳香族ポリイソシアネートを主
原料とし、分子端末にイソシアネート基を有する親水性
一液型ポリウレタン（一液型水架橋ポリウレタン）を用
いた。その性状を表１に示す。

【００１５】

【表１】

【００１６】またヒドロゲルとしては、ポリアクリル酸
ソーダ系のものを用い、その１００倍吸水物（高吸水性
樹脂の水膨潤物）を用いた。その性状を表２に示す。

【００１７】

【表２】

【００１８】本実施例工法では、親水性一液型ポリウレ
タンプレポリマーをヒドロゲル中の水分と反応させ、発
泡・重合させることで十分な体積と強度を有する遮水壁
を形成させるものである。本工法のための試験におい
て、１００倍（重量比）の水道水を吸水させた高吸水性
樹脂（ポリアクリル酸ソーダ系）「土壌改質材」（商品
名：三菱油化株式会社製）のヒドロゲル（吸水膨潤高吸
水性樹脂）をφ２０ｍｍの円筒管中へ各種量注入後、一
定量の親水性一液型ポリウレタンプレポリマー「Ｎ．Ｌ
ペースト」（商品名：武田薬品工業株式会社製）を注入
して放置し、その発泡倍率及び比重を測定した。その試
験結果は、表３に示すとおりであった。なお、表中では
親水性一液型ポリウレタンプレポリマーを単に「ウレタ
ン」と表した。

【００１９】

【表３】

【００２０】ところで、実際の現場を想定した場合は、
通常の溝厚は直径０．１〜２．０ｍ位あり、したがって
該溝内にあるヒドロゲルも同様の厚み占めているので、
親水性一液型ウレタンプレポリマーは丁度コップの中の
砂に水を注いだ時のように、ヒドロゲルの表面と接触し
ながら、下方に行くため、緩慢に撹拌されたのと同じよ
うな状態を呈する。したがってポリウレタンプレポリマ
ーとヒドロゲルとの反応は表２に示す時間より多少速く
なるが、施工に支障を生じるようなことにはならない。
また、このようにして発泡硬化したウレタン発泡物は独
立気泡率が８２％以上となっており、優れた止水効果が
あるので遮水壁から水がモレ出てくるようなことはな
い。上記実施例においては、親水性一液型ポリウレタン
プレポリマーとヒドロゲルとの重量混合比は、１：０．
１〜３（ただし、ヒドロゲルは三菱油化（株）製の土壌
改質材として上市されている「土壌改質材」（商品名：
高吸水性樹脂）の１００倍吸水物として算出）である
が、これらの範囲はすべて好ましいものであったが、さ
らに多数の試験の結果、親水性一液型ポリウレタンプレ
ポリマーとヒドロゲル水溶液との重量混合比は、１：
０．２〜４．０（ただし、ヒドロゲルは高吸水性樹脂の
１００〜１０００倍吸水物の場合）が特に好ましいこと
が解った。

【００２１】親水性一液型ポリウレタンプレポリマーと
ヒドロゲル水溶液との重量混合比が１：０．２よりも低
い場合は、親水性一液型ポリウレタンプレポリマーの発
泡硬化体は大きな収縮を示し、体積が１／３〜１／２に
なってしまう。親水性一液型ポリウレタンプレポリマー
とヒドロゲルとの重量混合比が１：４．０よりも大きな
場合は、得られた発泡硬化体の強度が低くなると共に、
独立気泡率が低くなる。１００倍吸水のヒドロゲルを用
いた場合、最大発泡倍率が得られる重量混合比は１：
０．４付近である。

【００２２】本発明に係る親水性一液型ポリウレタンプ
レポリマーとヒドロゲルとの混合物を、地盤に充填した
ときは、次のように作用する。すなわち、ポリウレタン
プレポリマーはヒドロゲル中の水と徐々に接触反応し
て、架橋重合しかつ発泡して、体積を増して周囲の土砂
中へも少し侵入し、そこで優れた遮水壁を形成する。

【００２３】該遮水壁は、ポリウレタンの発泡硬化体で
あるため、ある程度の弾力性・柔軟性を備えているか
ら、土圧にも順応し、工事現場における振動や騒音によ
って亀裂を生じることも少ないばかりでなく、これらの
振動や騒音等を吸収して外部に洩らさないようにも作用
する。

【００２４】

【発明の効果】上記のごとく本発明によれば、地下工事
現場の周囲の地盤に、簡単な装置及び作業によって、遮
水壁を仮設することができる。しかも遮水壁を仮設する
材料は、親水性一液型ポリウレタンプレポリマーとヒド
ロゲルとの混合物であるから、安価に施工できて地盤中
の余分な水をも吸収して反応硬化するが、反応硬化物は
柔軟性や塑性を有するから、土圧や振動等によく追従
し、これによって亀裂等を生じることがなく、遮水効果
が充分であるとともに、上記柔軟性により、地下工事現
場からの振動や騒音等を減衰させる効果があり、周囲の
環境への悪影響が少ない。

【００２５】遮水壁となる材料として、親水性一液型ポ
リウレタンプレポリマーとヒドロゲルとの重量混合比が
１：０．２〜４．０のものを使用した工法においては、
充填作業中には適度の流動性を有し、充填作業が容易で
あり、しかも得られる遮水壁が充分な強度と遮水効果を
有し、かつ柔軟性のあるものが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を地下地盤に実施している状態を示す側
面断面概念図。

【図２】ワイヤー・ソーをセットした状態を示す図１同
様の側面断面概念図。

【図３】（１）は薄溝を掘削している状態を示す図１同
様の側面断面概念図。（２）は（１）の平面概念図。

【図４】（１）は薄溝に親水性一液型ポリウレタンプレ
ポリマーとヒドロゲルとの混合物を充填している状態を
示す側面概念図。（２）は（１）の平面概念図。

【符号の説明】

１地盤２，２′ 竪穴３，３′ ガイド・コラム４，４′ 案内滑車機構５ワイヤー・ソー６駆動装置７薄溝８充填管９親水性一液型ポリウレタンプレポリマーとヒドロゲ
ルの混合物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西村晋一東京都港区芝浦一丁目２番３号清水建設株式会社内 (72)発明者武川芳広東京都港区芝浦一丁目２番３号清水建設株式会社内 (56)参考文献特開平２−178418（ＪＰ，Ａ) 特開昭52−103803（ＪＰ，Ａ) 特開平３−93921（ＪＰ，Ａ) 特開平２−157314（ＪＰ，Ａ) 特開平３−208919（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−236884（ＪＰ，Ａ) 特公昭51−4003（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C09K 17/18 - 17/30 C09K 3/10 C09K 7/00 - 7/02 C09K 3/18 E02D 19/16

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】地下工事現場の周囲の地盤にワイヤー・
ソー等によって薄溝を掘削し、該薄溝にヒドロゲルと親
水性一液型ポリウレタンプレポリマーを混合・充填する
ことを特徴とする地盤の遮水壁仮設工法。
【請求項２】地下工事現場の周囲の地盤にワイヤー・
ソー等によって薄溝を掘削し、該薄溝にヒドロゲルを充
填し、次いでその上から又は注入管を用いて下から、親
水性一液型ポリウレタンプレポリマーを充填することを
特徴とする地盤の遮水壁仮設工法。
【請求項３】親水性一液型ポリウレタンプレポリマー
とヒドロゲルの重量混合比が１：０．２〜４．０である
ことを特徴とする請求項１又は２記載の地盤の遮水壁仮
設工法。
【請求項４】ヒドロゲルが、高吸水性樹脂に１００〜
１０００倍の水を吸収させたものであることを特徴とす
る請求項１ないし３のいずれかに記載の地盤の遮水壁仮
設工法。