JP3406026B2 - シート状物およびそれを用いた高圧流体用袋体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、地盤拡孔工法
に使用される袋体に適用して好適なシート状物およびそ
れを用いた高圧流体用袋体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、地盤内に杭体，地盤アンカーのア
ンカー体等を形成する場合や軟弱な地盤を改良する場合
等に適用される地盤拡孔工法にあっては、地盤に形成し
た孔に高圧流体用袋体を挿入し、この袋体内を、内部に
空気や水等を圧入することにより膨張して、孔を押し広
げるようにしている。前記袋体としては、アラミド繊維
等の高張力材で形成された布を内部に埋設してなるゴム
膜で形成された袋体用膜を用いたものが一般的である。
前記袋体用膜としては、図４（ａ），（ｂ）に示すよう
に、ゴム弾性体を芯材１にして捲縮加工した糸２で織っ
た布３とゴムとを一体成型したものや、図５（ａ），
（ｂ）に示すように、高張力繊維４で織成した平織布５
をゴム６と分離成型したものが一般的である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ような袋体用膜の場合、以下のような問題が生じてい
た。すなわち、従来の袋体用膜は、糸２の撚り、布３を
形成する縦糸と横糸の相互影響の為に袋体への圧入流体
に対する耐圧力や耐久性が比較的低いといった問題があ
った。特に、捲縮加工糸２の場合、糸２が捩じれたり、
伸びた時の糸２の長さが不均一になったりすることが原
因で、繊維の原材が有する強度が十分発揮されず、前記
問題が一層顕著となる。また、平織布５を用いた場合、
折れ線に沿って繊維４が劣化し、同様に、前記問題が顕
著となる。

【０００４】一方、前記袋体用膜は、膜厚が大きくなる
ことから、様々の不都合があった。すなわち、図４記載
の袋体用膜は、１層あたりの補強布３の強度が低く、多
層構造とするために膜厚が増大する。また、図５記載の
袋体用膜は、平織布５を折り重ねる構造であるために、
膜厚の縮小が困難である。前記膜厚の増大は、流体の圧
入に対して膜を係止するために袋体端部が大型化して、
袋体を地盤に挿入する為の孔を大きく形成する必要が生
じる上、袋体全体の重量が増大するので、袋体を孔に押
し込むための機器も大型化してコストや適用性等に問題
を来たす。

【０００５】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
ので、耐圧力や耐久性が向上し、しかも、全体の軽量化
および小型化が可能で地盤への押し込みが容易なシート
状物およびそれを用いた高圧流体用袋体を提供すること
を目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、ゴム層と補強布層とを一体化して構成されたシート
状物であって、前記補強布層は、地たてとして織成され
る副材と、引張力が作用した時に副材を破断して引き伸
ばされるように前記地たてにワナとして織り込まれる主
材とを有して構成されていることを特徴とするシート状
物を前記課題の解決手段とした。

【０００７】請求項２記載の発明では、内部に高圧流体
を圧入することにより膨張する高圧流体用袋体であっ
て、請求項１記載のシート状物が用いられていることを
特徴とする高圧流体用袋体を前記課題の解決手段とし
た。

【０００８】請求項３記載の発明では、請求項２記載の
高圧流体用袋体であって、前記補強布層は、第１、第２
の層を有する少なくとも２層からなる構成とされ、前記
第１の層は、袋体の胴部に周方向に巻回されたテープを
有して構成され、前記第２の層は、前記胴部の長さ方向
に延在する帯布を有して構成され、前記テープは、前記
主材が該テープの長さ方向に連続して延在するように配
置され、前記帯布は、前記主材が該帯布の長さ方向に連
続して延在するように配置されていることを特徴とする
高圧流体用袋体を前記課題の解決手段とした。

【０００９】

【作用】請求項１記載のシート状物によれば、補強布層
の地たてが主材のワナを支持するので、ワナの形状を保
持したままゴム内に埋設状態となっている。シート状物
が面方向への引張力で伸長した際には、副材が破断して
主材がワナを解きつつ引き伸ばされ、その主材が緊張し
て引張力を負担することによりそれ以上の伸長を規制
し、形状を保持する。

【００１０】請求項２記載の高圧流体用袋体によれば、
袋体を膨張した際には、副材が破断または移動して主材
のワナが解け、主材が緊張して引張力を負担することに
より膨張を規制し、形状を保持する。

【００１１】請求項３記載の高圧流体用袋体によれば、
袋体の膨張時に袋体が所定の形状に膨張したら、袋体の
半径方向外側への膨張をテープが引っ張り応力で支持
し、袋体の長さ方向への膨張を帯布が引っ張り応力で支
持し、それぞれの方向において、袋体の大きさや形状が
保持される。

【００１２】

【実施例】以下本発明の一実施例を、図１ないし図３を
参照して説明する。図中符号１０は袋体、１１はゴム
層、１２はテープ（補強布層）、１３は帯布、１４はテ
ープ１２の地たて、１５は主材、１６は副材である。

【００１３】図２に示すように、袋体１０は、鋼管１７
と、該鋼管１７の周囲に同心円状に設けられた膜Ａと、
膜Ａの端部を鋼管１７の所定位置に固定し圧入流体を袋
体１０の端部で密閉する金属バンドＢとで構成されてい
る。膜Ａは、同心円状に装着された４層のゴム層１１
（１１ａ〜１１ｄ）と、これらゴム層１１の内部に埋設
状態に一体化されているテープ１２および２層の帯布１
３とからなるシート状物により構成されている。

【００１４】ゴム層１１は、（１）５００〜６００％の
伸び率、（２）繰り返し伸縮に対して、残留歪が殆ど生
じない復元性、（３）高圧流体を漏らさない水密性また
は気密性、（４）補強布との接着性等の性能を有する。

【００１５】鋼管１７は、側面に図示しない小孔が穿設
され、端部開口部から内部に流体が圧入された際に、流
体が側面から噴出して鋼管１７の外側面と最内郭に位置
する第１のゴム層１１ａの内側面との間に隙間を形成す
るようになっている。

【００１６】前記最内郭に位置する第１のゴム層１１ａ
は、袋体１０を膨張するための流体のチューブの役割を
果たすものである。第１のゴム層１１ａと該第１のゴム
層１１ａの外側に位置する第２のゴム層１１ｂとの間、
および第３のゴム層１１ｃと第４のゴム層１１ｄとの間
には、それぞれ袋体１０の長さ方向に延在する帯状の帯
布１３が介装されている。各帯布１３は、袋体１０の周
方向に連設されて円筒状の層を形成している。

【００１７】帯布１３は、ナイロン等の高伸び率材料で
繊維状に形成された図示しない主材と、袋体１０を膨張
した際に破断する低張力の繊維である副材１６とで平織
りに織成されてなっている。そして、帯布１３は、主材
を袋体１０の長さ方向に沿わせて配設されている。主材
は、膨張時の袋体１０の長さ方向に生じる伸びと、引っ
張り応力に適合できるように１本の太さおよび本数が算
定される。なお、袋体１０の膨張時の拡径寸法が非常に
大きい場合や、長さ方向が非常に短いなどの条件から、
所要の伸び率が大きくなり、ナイロンのような物理的性
状の材料でも適用出来ない場合には、帯布１３として後
述のテープ１２と同様のものを採用して、その主材１５
を帯布１３の長さ方向を向くように配設するようにして
もよい。（この場合、テープ１２が補強布層の第１の層
として機能し、帯布１３が補強布層の第２の層として機
能する）。

【００１８】テープ１２は、第２のゴム層１１ｂと第３
のゴム層１１ｃとの間に介装されている。図２に示すよ
うに、テープ１２は、連続した長尺な帯状体であって、
第２のゴム層１１ｂの外面に巻装することにより、袋体
１０の断面視円筒状の層を形成している。図１（ｂ）に
示すように、テープ１２は、ワナ１９と地たて１４とを
たて糸とし副材１６を横糸として織成した織物構造とな
っている。

【００１９】主材１５は、副材１６より高い張力を有す
る繊維であって、地たて１４と略並行して織り込まれ、
かつ地たて１４から突出した形状のワナ１９を形成して
いる。図１（ｂ）に示すように、ワナ１９は、地たて１
４の２本の副材１６にからまるように打ち込まれいる。
また、ワナ１９は、地たて１４に比して高強度の繊維を
用いているため、タテ方向に引っ張られると、地たて１
４が先に破断し、その後、ワナ１９が引き伸ばされて直
線状になり、その結果、ワナ１９が引張力を負担して補
強効果を発現するようになっている。なお、ワナ１９
は、袋体１０の膨張時に、袋体１０が周方向に拡張する
に伴って地たて１４を破断しつつ解けて、袋体１０の膨
張限界時に、緊張状態となってテープ１２の伸びを規制
する長さに形成されている。

【００２０】なお、テープ１２は、前記ワナ１９を袋体
１０の半径方向外側として膜Ａ内に設けられている。ま
た、テープ１２は、予めテープ幅に合わせたゴムを貼り
付けたものを巻き付けることも出来、テープを必要な膜
Ａ強度に応じて同じ層にさらに複数重ね巻きにすること
もできる。さらに、テープ１２は、膜Ａの製造時におけ
る巻き付け作業に伴って若干の引っ張り力が作用する
が、予め地たて１４に垂直方向に織り込んだ副材１６に
よって引っ張り応力を負担し、主材１５が分解すること
を防止する。

【００２１】なお、主材１５は、ケブラー４９（東レデ
ュポン社の製品）といったアラミド繊維やカーボン繊
維、ガラス繊維、ビニロン繊維等の高張力繊維である
が、特に素材に限定されるものでは無く、副材１６と同
じ素材であっても、副材１６に比して高い強度を発揮す
るものであればよい。副材１６は、木綿のスフ等の繊維
である。

【００２２】また、地たて１４は、ワナの解除時に主材
１５の移動に伴って破断可能な木綿等の低張力繊維で形
成されているが、主材１５の移動時に破断しない高張力
繊維で形成して、袋体１０の拡径時に、ゴム層の変形と
ともに変位させるようにしてもよい。

【００２３】このように、袋体１０は、第１ないし第４
の４層の各ゴム層１１と、２層の帯布１３と、テープ１
２とを一体化して形成した膜Ａを、鋼管１７の外側に装
着して構成されている。なお、膜Ａは、袋体１０の中央
部側に位置するゴム層１１にテープ１２を乗せ、その
後、テープ１２の上にさらにゴム層１１を積層して形成
するが、全ての層の積層が完了した後、加硫してゴム層
１１のゴムをテープ１２の隙間に侵入させ、全体が密着
されている。そして、袋体１０は、鋼管１７の端部から
水や空気等の流体を圧入することにより、鋼管１７と第
１のゴム層１１ａとの間に流入した流体が前記膜Ａを鋼
管１７の外方に押し広げて、全体が膨張するようになっ
ている。

【００２４】以下、本発明の高圧流体用袋体の膜構造の
作用および効果を説明する。袋体１０は、膨張時には、
各ゴム層１１とともにテープ１２および帯布１３が伸長
して、所定の断面積となるまで拡径し、膨張が所定の断
面積に至ったら、テープ１２の伸長が停止することによ
り、膨張が停止する。すなわち、袋体１０は、テープ１
２が、圧入流体の流入圧で、膜Ａに作用する引張力で主
材１５のワナ１９が次第に解け、主材１５が緊張状態と
なるまで伸長する。伸長の際には、主材１５は副材１６
を破断しつつワナ１９が解けてゆく。また、同時に、膜
Ａの断面半径方向への膨張に伴って、膜Ａの長さ方向の
長さも伸長するが、帯布１３が伸縮性を発揮して、伸長
力を支持する。主材１５が緊張状態となれば、主材１５
が流体圧による引張力を負担してテープ１２の伸長が停
止し、袋体１０の膨張が規制される。なお、膨張後、流
体の流入圧を解除すれば、袋体１０は、ゴム層１１およ
び帯布１３の収縮力で、概略もとの形状に復帰する。

【００２５】以下、試作した袋体１０の拡径試験の結果
を述べる。拡径試験の結果、袋体１０は、拡径時には、
テープ１２の持つ伸び率と近似の拡径寸法が得られた。
また、膨張後収縮した袋体１０にあっては、各ゴム層１
１とテープ１２および帯布１３との一体性が保持され、
しかも、テープ１２においては、副材１６の破断が確認
された。副材１６の破断は、主材１５の特にワナ１９の
変動の跡であって、地たて１４が主材１５の変動を規制
することなく、テープ１２の伸縮がスムーズに行なわれ
たことを示す。

【００２６】したがって、袋体１０は、膜Ａがテープ１
２の伸長の範囲で拡径するとともに、所定の形状まで拡
径した部分においてはテープ１２が引張力を負担してそ
れ以上の拡径が規制されるので、拡径時にテープ１２内
の主材１５を支持する副材１６が破断して主材１５が自
由に変動可能となるから、主材１５が捩じれ等を生じる
ことなくその強度を十分に発揮することができ、膜Ａの
強度が向上するとともに、膜Ａ内に埋設すべき補強布の
層数を減少して、膜厚を薄くすることができる。

【００２７】一方、袋体１０は、テープ１２の主材１５
のワナ１９の大きさおよびテープ１２の１プライで膜Ａ
の拡径の限界位置を設定することが容易であるととも
に、テープ１２の巻き方（例えば、巻き重ね層数等）に
よって、膜Ａの引っ張り強度の調整が可能である。さら
に、前記膜Ａの強度の向上および膜厚の減少の結果、軽
量化や特に膜Ａ端部の固定部分の小型化が可能となり、
取り扱いが容易になるほか、地盤への押し込み用機器の
簡易化や、地盤への挿入孔の小型化が可能となるといっ
た効果を奏する。

【００２８】なお、上記実施例において袋体１０の膜Ａ
として用いたシート状物は、袋体１０以外、例えば、ゴ
ミ処理場の遮水シートなど等に、広く適用することがで
きる。図３（ａ），（ｂ），（ｃ）は、遮水シートとし
てシート状物２０を用いたゴミ処理場を示すものであ
る。このようなゴミ処理場の場合、地盤Ｔのゴミ処理場
設置領域上にシート状物２０を敷設し、該シート状物２
０上に処理すべきゴミＰを運び込めば、やがて、図３
（ｂ）に示すように、ゴミＰの重みで地盤Ｔが凹んでい
く。この際、シート状物２０は、ゴミＰの重量で面方向
に作用する引張力により主材１５のワナ１９が次第に解
け、それにしたがって、シート状物２０がゴミＰからの
重量に応じて伸ばされていく。特に、地盤Ｔが軟弱であ
れば、地盤Ｔの凹みの形成およびシート状物２０の変形
は、図３（ｃ）に示すように、地盤Ｔに穴Ｔ’を形成す
るに至る。

【００２９】遮水シートとして通常のゴム層を用いた場
合は、ある一定以上の力の作用で破断の恐れがあり、ゴ
ミＰの中に含まれている重金属等の危険物が溶液として
シートの破断部分から流れ出し、環境破壊の原因になる
ことが懸念されるが、しかしながら、遮水シートとして
上記のシート状物２０を用いた場合には、シート状物２
０中のワナ１９が完全に解ければ、主材１５が張力を発
揮して十分な耐力を発現するので、シート状物２０の破
断が防止される。また、シート状物２０は、局部的に大
きい変形力が作用した場合には、シート状物２０が適切
に変形して変形力の支圧面積を増大するとともに主材１
５が支持力を発揮することにより前記変形力を支持する
引っ張り応力を分散して破断耐力が向上するから、鉄骨
等を含んだ建設廃材の処理等にも適用することができ
る。

【００３０】なお、遮水シートとして用いるシート状物
２０は、図３（ｄ）に示すように、上記実施例における
テープ１２と同様の２層の織成層１２’，１２”を互い
の織成方向をタテ横で反対として、すなわち双方のワナ
１９（主材１５）を直交させた状態で積層して、その上
下にゴム層１１ａ，１１ｂを一体化することとにより、
縦横２方向に拡張するものとすることが好ましいが、拡
張方向は１方向のみでもよく、３以上の多方向であって
もよい。また、シート状物２０の拡張方向は、ワナ１９
の拡張過程においても任意に調整ができる。さらに、シ
ート状物２０を適用した遮水シートは、シート状物２０
が地盤Ｔに形成される穴の形状に適合しつつ拡張するの
で、穴Ｔ’の形状に限定がなく、シート状物２０の設置
位置の自由度が向上する。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載のシ
ート状物によれば、面方向に引っ張り荷重が作用した際
に、補強布層において、主材がワナを解きつつ引き伸ば
され、その結果緊張状態となった時に引張力を支持する
が、 （１）主材のワナの解除は、副材に支持されて捩じれ等
を生じることないので、主材の引っ張り耐力を十分に活
かすことができ、シート状物の面方向への引っ張り強度
が向上する、 （２）（１）の結果、シート状物の軽量化や膜厚を薄く
することが可能となり、シート状物の応用範囲やシート
状物を応用した製品の取り扱いが容易になる、といった
効果を奏する。

【００３２】請求項２記載の高圧流体用袋体によれば、
袋体を構成する膜として上記のシート状物を用いたの
で、拡径時に、所定の大きさに拡径した部分の補強布層
が、主材がワナを解きつつ地たてを破断または移動して
変動する結果緊張状態となって、拡径に伴って発生する
膜の周方向への引張力を支持するので、主材が捩じれ等
を生じることなく強力な引っ張り応力を負担して、膜の
強度が向上するとともに、膜の軽量化や膜厚を薄くする
ことが可能となり、袋体の扱いの簡便化や地盤への挿入
機器の簡易化や挿入孔の縮小が可能であり、しかも、補
強布層の主材のワナの大きさおよび補強布層の巻回の１
プライの長さで膜の拡径の限界位置を設定することが容
易であるといった効果を奏する。

【００３３】請求項３記載の高圧流体用袋体によれば、
シート状物としてテープと帯布とによる２層の補強布層
を有するものを用いたので、シート状物がテープの伸長
の範囲内で伸縮するとともに、拡径時にテープ内の主材
を支持する副材が破断または移動して主材が自由に変動
し、所定の形状まで拡径した部分においてはテープが引
張力を負担してそれ以上の拡径を規制するので、主材が
その強度を十分に発揮することができるから、 （１）膜の強度が向上するとともに、膜内に埋設すべき
補強布層の層数を減少して、膜厚を薄くすることができ
る、 （２）膜の強度の向上および膜厚の減少の結果、軽量化
や膜端部の固定部分を小型化が可能となり、取り扱いが
容易になるとともに、地盤への押し込み用機器の簡易化
や、地盤への挿入孔の小型化が可能となる、 （３）テープの主材のワナの大きさおよびテープの１プ
ライの長さで膜の拡径の限界位置を設定することが容易
である、 （４）テープの巻き方によって、膜の引っ張り強度の調
整が可能である、といった効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシート状物を示す図であって、（ａ）
は断面図、（ｂ）はテープ（補強布層）を示す拡大図で
ある。

【図２】本発明のシート状物を各層１プライ分を展開し
て示した全体図である。

【図３】本発明のシート状物の高圧流体用袋体以外の利
用方法を示す図であって、（ａ）はシート状物を適用し
たゴミ処理場の初期段階を示す略図、（ｂ）はシート状
物上へのゴミの搬入を示す略図、（ｃ）は地盤への穴の
形成を示す略図、（ｄ）はシート状物の織成層を示す拡
大図である。

【図４】捲縮加工糸で織成された補強布を用いた膜を示
す図であって、（ａ）は捲縮加工糸を示す拡大図、
（ｂ）は袋体用膜における補強布の配設位置を示す断面
図である。

【図５】高張力繊維で織成された平織布を用いた膜を示
す図であって、（ａ）は平織布を示す拡大図、（ｂ）は
袋体用膜における平織布の配設位置を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１０ 袋体 １１ ゴム層 １２ テープ（補強布層） １３ 帯布 １４ 地たて １５ 主材 １６ 副材 １９ ワナ ２０ シート状物 Ａ 膜（シート状物）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 矢内 直 東京都渋谷区笹塚１丁目21番17号 櫻護 謨株式会社内 (72)発明者 長峰 勝彦 東京都墨田区墨田五丁目17番４号 鐘紡 株式会社内 (72)発明者 神藤 恭行 東京都墨田区墨田五丁目17番４号 鐘紡 株式会社内 (72)発明者 天野 賢 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 玉置 克之 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２−209517（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−209516（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−87242（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E02D 3/00 102 B32B 25/10

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ゴム層と補強布層とを一体化して構成さ
   れたシート状物であって、 前記補強布層は、地たてとして織成される副材と、引張
   力が作用した時に副材を破断して引き伸ばされるように
   前記地たてにワナとして織り込まれる主材とを有して構
   成されていることを特徴とするシート状物。
2. 【請求項２】 内部に高圧流体を圧入することにより膨
   張する高圧流体用袋体であって、請求項１記載のシート
   状物が用いられていることを特徴とする高圧流体用袋
   体。
3. 【請求項３】 請求項２記載の高圧流体用袋体であっ
   て、 前記シート状物の前記補強布層は、第１、第２の層を有
   する少なくとも２層からなる構成とされ、 前記第１の層は、袋体の胴部に周方向に巻回されたテー
   プを有して構成され、 前記第２の層は、前記胴部の長さ方向に延在する帯布を
   有して構成され、 前記テープは、前記主材が該テープの長さ方向に連続し
   て延在するように配置され、 前記帯布は、前記主材が該帯布の長さ方向に連続して延
   在するように配置されていることを特徴とする高圧流体
   用袋体。