JP5166132B2

JP5166132B2 - 地下空洞部充填方法

Info

Publication number: JP5166132B2
Application number: JP2008155482A
Authority: JP
Inventors: 季雄望月; 智博阿部; 幸夫榊原
Original assignee: エースコン工業株式会社
Priority date: 2008-06-13
Filing date: 2008-06-13
Publication date: 2013-03-21
Anticipated expiration: 2028-06-13
Also published as: JP2009299361A

Description

この発明は、防空壕等の特殊地下壕や、例えば石や鉱物等の地下採掘場跡などの地中に存在する地下空洞部を充填材としての流動化処理土で充填する地下空洞部充填方法に関するものである。

従来この種の地下空洞部充填方法として、例えば下記特許文献１，２に示すものがある。

これら特許文献１，２は、地下空洞部への限定的な充填を行うため急硬剤を含む充填材を用いて地下空洞部の上下端間につながる急勾配の隔壁を形成することにより、緩ゆかな勾配の隔壁に比べて、隔壁における充填材の使用量を少なくすることができて余分な充填材を消費することはないようにし、それによって、工費や材料費を節約することができるとともに、急硬剤の作用で充填材が直ちに硬化することによって、工期を短縮することができるものである。
特開２００２−８１０５４号公報特開２００７−１９７５０１号公報

しかしながら、隔壁を形成した後は、急硬剤を含む充填材よりも安価な別の充填材を注入して、例えば隔壁と隔壁との間に形成される地下空洞部の特定路線の限定充填を行っている。そのため、ブリーディング率が隔壁の場合に比べて高い値となり、特定路線の充填作業が完了した後においては、地下空洞部の天端との間に空洞部分が発生するそれがある。また、隔壁においてもブリーディング率の更なる低下が望まれる。

この発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、ブリーディング率の良好な地下空洞部充填方法を提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の地下空洞部充填方法は、地下空洞部に至る注入孔を掘削し、この注入孔を介して地下空洞部内を充填材としての流動化処理土で充填するにあたり、
隔壁形成用に掘削された注入孔に向かって圧送される流動化処理土にその注入孔手前で急硬剤を加えて流動化処理土と急硬剤を混合し、この急硬剤を含む流動化処理土を隔壁形成用に掘削された注入孔から地下空洞部内に充填して地下空洞部内に隔壁を形成する工程と、
隔壁と隔壁との間または隔壁と地下空洞閉塞部との間に形成される地下空洞部の特定路線の限定充填を行うため地下空洞部に至る別の注入孔を介して、流動化処理土を用いて特定路線を充填する工程と
を含むとともに、
流動化処理土として、セメントと、水と、現地発生土とを混合してなる改良土に、さらに気泡発生装置で発生する気泡を注入してスクリューミキサーにて流動化してなるものを用いており、
前記特定路線を充填する工程において、前記別の注入孔として地下空洞部に至るよう掘削される複数の注入孔が用いられ、これら複数の隣接する注入孔のうちいずれかの注入孔からまず最初に地下空洞部内に流動化処理土を充填し、この流動化処理土が隣接する一方の注入孔位置の地下空洞部の天端まで充填されたことを水位計で確認するまで充填し続け、その後、前記隣接する他方の注入孔から地下空洞部内に流動化処理土を充填する作業が順次施されることを特徴としている（請求項１）。

この発明において、隔壁形成用に掘削された注入孔に向かって圧送される流動化処理土は、例えば以下のようにして得ることができる。
すなわち、前記改良土に、気泡発生装置で発生する気泡が例えばノズルを介して注入される。そして、気泡と改良土とがスクリューミキサーの攪拌作用により混合されて流動化されて流動化処理土が得られる。
また、この発明において、スクリューミキサーは公知のものを用いることができる。
また、この発明において、流動化処理土を得るため改良土に注入される気泡の起泡剤として界面発生剤を挙げることができる。

また、この発明では、前記隔壁を形成する工程において、地下空洞部に至る監視孔より監視カメラで急硬剤を含む流動化処理土が地下空洞部の天端まで充填されたことを確認する充填完了確認作業が施される（請求項２）のが好ましい。

また、この発明では、前記隔壁を形成する工程において、流動化処理土圧送用の圧送ポンプに接続される配管および注入パイプ間に上流側から順に混合管およびミキサーが用いられる一方、
前記特定路線を充填する工程においては、前記混合管およびミキサーを取り外して、配管および注入パイプが接続された状態で用いられる（請求項３）のが好ましい。
前記圧送ポンプとしては、公知のスクィーズ式ポンプを挙げることができる。

また、この発明では、別の観点から、地下空洞部に至る注入孔を掘削し、この注入孔を介して地下空洞部内を充填材としての流動化処理土で充填するにあたり、
隔壁形成用に掘削された注入孔に向かって圧送される流動化処理土にその注入孔手前で急硬剤を加えて流動化処理土と急硬剤を混合し、この急硬剤を含む流動化処理土を隔壁形成用に掘削された注入孔から地下空洞部内に充填して地下空洞部内に隔壁を形成する工程と、隔壁と隔壁との間または隔壁と地下空洞閉塞部との間に形成される地下空洞部の特定路線の限定充填を行うため地下空洞部に至る別の注入孔を介して、流動化処理土を用いて特定路線を充填する工程とを含むとともに、
流動化処理土として、セメントと、水と、現地発生土とを混合してなる改良土に、さらに気泡発生装置で発生する気泡を注入してスクリューミキサーにて流動化してなるものを用いており、
前記隔壁を形成する工程において、地下空洞部に至る監視孔より監視カメラで急硬剤を含む流動化処理土が地下空洞部の天端まで充填されたことを確認する充填完了確認作業が施され、
さらに、前記監視カメラは、地下空洞部の一方側および他方側を含む方向を監視できるよう監視孔の掘削方向のまわりに回動自在に設置されており、地下空洞部における流動化処理土の付着を防止するためカメラ表面を水で洗浄する洗浄ノズルを有することを特徴とする地下空洞部充填方法を提供する（請求項４）。

また、この発明では、前記スクリューミキサーによる前記改良土と気泡の圧送側への搬送の際に、前記気泡発生装置で発生する気泡が気泡発生装置のノズルから前記スクリューミキサーの搬送方向始端側の導入口を介して注入され、前記気泡と改良土とがスクリューミキサーの搬送時における攪拌作用により混合されて流動化処理土が得られ、この流動化処理土が圧送される（請求項５）のが好ましい。

本願の請求項１に係る発明では、隔壁を形成するとき、また、特定路線を充填するときのいずれにおいても、流動化処理土として、セメントと、水と、現地発生土とを混合してなる改良土に、さらに気泡発生装置で発生する気泡を注入した流動化処理土を用いている。
すなわち、本願の請求項１に係る発明では、スクリューミキサーにおいて、改良土に気泡を注入して流動化し、これを、地下空洞部に至るよう隔壁形成用に掘削された注入孔に向かって圧送したり、地下空洞部の特定路線の限定充填を行うため地下空洞部に至る別の注入孔に向かって圧送したりする。
そのため、本願の請求項１に係る発明では、各種現場での改良土の充填条件（隔壁形成のための充填条件、特定路線の充填のための条件）に応じて、改良土に対する気泡の注入率を変えるような場合、スクリューミキサーとして長さの異なる任意のものを適宜選択採用し、改良土と気泡との両者の混合を均一にすることができる。例えば多量の気泡を改良土に注入するような場合、スクリューミキサーとして長さの長いものを用いることにより、両者の混合を均一化できる。
また、本願の請求項１に係る発明では、スクリューミキサーに任意の傾斜角度を付して圧送側（例えば圧送ポンプ側）に設けることができ、スクリューミキサーを搬送方向始端側が低く、搬送方向終端側が高くなるように傾斜状に設けることにより、スクリューミキサーによる改良土と気泡との搬送時における接触効率を向上させて、両者を均一に混合することができる。
このように、本願の請求項１に係る発明では、気泡を改良土に注入することと、前記スクリューミキサーの搬送経路にわたって改良土と気泡の混合攪拌作用が施されることの２点の有機的な組み合わせにより、充填条件に適応したブリーディング率の低い流動化処理土を得ることができ、気泡を注入していない従来技術のものに比べて有利な地下空洞部充填方法を提供することができる。

また、本願の請求項５に係る発明では、前記スクリューミキサーによる前記改良土と気泡の圧送側への搬送の際に、前記気泡発生装置で発生する気泡が気泡発生装置のノズルから前記スクリューミキサーの搬送方向始端側の導入口を介して注入されるので、前記改良土と気泡との両者に、前記スクリューミキサーの長い搬送経路にわたって混合攪拌作用を施すことが可能となり、前記改良土と気泡の良好な混合を行うことができる。

以下、この発明の実施形態を、図を参照しながら説明する。なお、それによってこの発明は限定されるものではない。

図１〜図６は、この発明の一実施形態を示す。図１は、流動化処理土の生成手順ならびに生成された流動化処理土の圧送形態を示す図、図２は、地下空洞部内に隔壁を形成する工程の手順を示す図、図３は特定路線を充填する工程の手順を示す図、図４は、隔壁を形成する工程において用いる配管系統を示す図、図５は、特定路線を充填する工程において用いる配管系統を示す図、図６は、監視カメラを含む充填状況モニター手段を示す図である。

まず、図１を用いて、流動化処理土を得る手順ならびに得られた流動化処理土の圧送形態について説明する。
図１において、現地の地下空洞部近辺の地盤の掘削に伴って生じた現地発生土１を、ショベル式積込機２等によって振動ふるい機３にかける。そして、現地発生土１を振動ふるい機３にかけることにより、粒径が所定値以下の現地発生処理土が得られる。ここで、現地発生土１には、例えば、コンクリート屑等が含まれている。また、現地発生処理土は、後述するスクリューミキサー４やスクィーズ式ポンプ装置６に不具合を生じさせない程度の大きさ（粒径）になっている。
続いて、現地発生処理土と、セメントと、水とを混合してなる改良土に、さらに気泡発生装置で発生する気泡を注入してスクリューミキサーにて流動化し、これにより、流動化処理土Ｓが生成される。詳しく説明すると、図１において、４はスクリューミキサーであり、搬送方向終点側Ｅが搬送方向始点側Ｐよりも高くなるように傾斜した状態で設けられている。そして、このスクリューミキサー４の搬送方向始点側Ｐに設けられた導入口Ｍの上方に、現地発生処理土を導入口Ｍに投入するための投入用コンベア５の下流端側Ｑが位置している。また、前記導入口Ｍには、前記投入用コンベア５による現地発生処理土の投入と同時に、ホッパー１０に収容されたセメントと、開閉弁１１ａ付きの水タンク１１に収容された水とが供給される。

さらに、セメントと、水と、現地発生処理土とを混合してなる改良土に、気泡発生装置１３で発生する気泡を注入するため導入口Ｍに気泡発生装置１３のノズルＮが接続されている。そして、この実施形態では、流動化処理土Ｓを得るため改良土に注入される気泡の起泡剤として界面発生剤が用いられている。１４は気泡発生装置１３のコンプレッサである。

上記のようにスクリューミキサー４を傾斜状態にしてあるので、導入口Ｍに投入された現地発生処理土、セメントと、水とを混合してなる改良土と気泡の接触効率が良好となり、四者が均一に混合されて流動化された流動化処理土Ｓが生成されることになる。
すなわち、スクリューミキサー４による改良土と気泡の圧送側への搬送の際に、気泡発生装置１３で発生する気泡が気泡発生装置１３のノズルＮからスクリューミキサー４の搬送方向始端側Ｐの導入口Ｍを介して注入され、気泡と改良土とがスクリューミキサー４の搬送時における攪拌作用により混合されて流動化され、流動化処理土Ｓを得ることができる。

そして、流動化処理土Ｓは、まず最初に、地下空洞部に至るよう地盤３０に隔壁形成用に掘削された注入孔２０，２２（図２，３，４参照）に向かって圧送されたり、地下空洞部の特定路線の限定充填を行うため地下空洞部に至る別の注入孔２３，２１，２４（図２，３，５参照）に向かって圧送される。
詳述すると、図１において、６は車載式のスクィーズ式ポンプ装置（流動化処理土圧送用の圧送ポンプ装置）であり、トラック７に搭載されている。そして、スクリューミキサー４の搬送方向終点側Ｅはスクィーズ式ポンプ装置６の受けホッパ６ａの投入口８の上方に位置しており、スクリューミキサー４によって生成された流動化処理土Ｓは、投入口８から受けホッパ６ａに投入される。その後、スクィーズ式ポンプ装置６に設けた流量計（図示せず）を介して圧送パイプ９により、受けホッパ６ａに投入されている流動化処理土Ｓが注入孔２０〜２４を介して地下空洞部内に充填される。

次に、流動化処理土を用いた地下空洞部充填方法について説明する。
図１〜６において、３０は地盤、３１は地盤３０中に存在している地下空洞部である。地下空洞部充填方法は、隔壁形成用に掘削された例えば図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図２（Ｃ）に示す一対の注入孔２０，２２に向かって圧送される流動化処理土Ｓにその注入孔２０，２２手前で、図４に示すように、急硬剤Ｒを加えて流動化処理土Ｓと急硬剤Ｒを混合し、この急硬剤Ｒを含む流動化処理土Ｓを、注入孔２０，２２から地下空洞部３１内に充填して地下空洞部３１内に例えば図２（Ｃ）に示すように、一対の隔壁３３，３４を形成する工程と、
隔壁３３と隔壁３４との間に形成される地下空洞部３１の例えば図２（Ｃ）に示す特定路線３５（特定路線領域３５ａ）の限定充填を図３（Ｃ）のように行うため地下空洞部３１に至る例えば図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図２（Ｃ）に示す複数個の隣接する別の注入孔２３，２１，２４を介して、隔壁３３，３４を形成する前記工程で用いた急硬剤Ｒを含む流動化処理土Ｓから急硬剤Ｒを除いた図５に示す流動化処理土Ｓを用いて図３（Ａ）、図３（Ｂ）、図３（Ｃ）に示すように、特定路線３５を充填する工程と
を含むとともに、
流動化処理土Ｓとして、セメントと、水と、現地発生土とを混合してなる改良土に、さらに気泡発生装置１３で発生する気泡を注入してスクリューミキサー４にて流動化してなるものを用いている。
なお、注入孔２０〜２４は、地盤３０のボーリングを行うことによって穿設され、例えば図２（Ｂ）に示すように、注入孔２０，２１に例えば塩ビ製の注入パイプＰが挿入される。また、注入孔２０〜２４掘削時の貫通距離は記録されている。

そして、図２に示すように、前記隔壁３３，３４を形成する工程においては、地下空洞部３１に至る例えば一対の監視孔２１ａ，２４ａに監視カメラ４０を挿入し、監視カメラ４０で急硬剤Ｒを含む流動化処理土Ｓが地下空洞部３１の天端Ｕまで充填されたことを確認する充填完了確認作業が施される。この実施形態では、図２（Ｂ）、図２（Ｃ）に示すように、監視孔２１ａ，２４ａとして特定路線充填の際に用いる注入孔２１，２４を用いている。
そして、前記隔壁３３，３４を形成する工程において、図４、図１に示すように、スクィーズ式ポンプ装置６に接続される圧送パイプ（配管）９および注入パイプＰ間に上流側から順に、急硬剤Ｒと流動化処理土Ｓとを混合する混合管４４および静止ミキサー４５が用いられる。図１において、急硬剤Ｒの供給流路ｉには、上流側から順に、急硬剤Ｒを収容するタンク４６、急硬剤Ｒを圧送する圧送ポンプ４７、流量計４８が設けられている。

また、図３に示すように、前記特定路線３５を充填する工程においては、図５に示すように、前記混合管４４および静止ミキサー４５を取り外して、圧送パイプ（配管）９と注入パイプＰが接続された状態で行われる。
すなわち、流動化処理土Ｓを注入するために隣接するよう掘削された注入孔２３，２１，２４のうち例えば図３（Ａ）に示すように、例えば注入孔２３から地下空洞部３１の特定路線３５内に流動化処理土Ｓを充填し、この流動化処理土Ｓが例えば図３（Ｂ）に示す注入孔２１位置の地下空洞部３１における特定路線３５の天端Ｕまで充填されたことを、注入孔２３から充填される流動化処理土Ｓの表面に接触するよう例えば注入孔２１に予め挿入されている水位計４１と、例えば注入孔２４に予め挿入されている監視カメラ４０とで確認するまで充填し続け、その後、圧送パイプ（配管）９を移動させて図３（Ｂ）に示すように、注入孔２１から特定路線３５内に流動化処理土Ｓを充填する作業と、続いて、圧送パイプ（配管）９を移動させて図３（Ｃ）に示すように、注入孔２４から特定路線３５内に流動化処理土Ｓを充填する作業とが施される。
この場合、注入孔２１からの充填完了確認は、図３（Ｂ）に示す注入孔２１の天端Ｔより検測し、特定路線３５の天端Ｕ以上に流動化処理土Ｓが充填されていることを確認する作業が施される。

前記監視カメラ４０は、図６に示すように、注入パイプＰに挿入可能な縦長の簡易型カメラであり、カメラ本体（図示せず）を水密可能に覆う縦長の直方体形状のカバー体４０ａと、カバー体４０ａの前面Ａの上中下の位置に順次形成された可視光光源が位置する前面窓４０ｂ、暗所を撮影するときに最適な赤外線光源が位置する前面窓４０ｃおよびカメラのレンズ部４０ｄと、地下空洞部３１における流動化処理土Ｓの付着を防止するためレンズ部４０ｄ、前面窓４０ｂ，４０ｃの表面を水で洗浄する複数の洗浄ノズルｎとを主として有する。さらに、洗浄ノズルｎは、水供給パイプｅによって形成される水供給流路ｊに連通しており、水供給流路ｊには上流側から順に水タンク４０ｆ、水タンク４０ｆの水を洗浄ノズルｎに供給するためのポンプ４０ｇが設けられている。複数の洗浄ノズルｎは、横一列に適宜間隔を有して前面窓４０ｂの直上に位置する取り付け板Ｗに、レンズ部４０ｄ、前面窓４０ｂ，４０ｃに向かって下向き状態で取り付けられている。また、３７は、カメラ用ケーブルで、一端がカメラ本体に接続され、他端が例えばパソコン３８に接続されている。３９は電源ケーブルである。そして、カメラ用ケーブル３７と電源ケーブル３９は束ねられた状態で被覆パイプｅ’によって覆われている。
そして、この監視カメラ４０を、地下空洞部３１の一方側および他方側を含む方向を監視できるよう監視孔２１ａ，２４ａの掘削方向のまわりに回動自在に設置されることにより、監視カメラ４０で急硬剤Ｒを含む流動化処理土Ｓが地下空洞部３１の天端Ｕまで充填される状態をパソコン３８の表示部３８ａで常時モニターすることができる。また、前記特定路線３５を充填する工程においても、例えば注入孔２３から地下空洞部３１の特定路線３５内に流動化処理土Ｓを充填し、この流動化処理土Ｓが例えば図３（Ｂ）に示す注入孔２１位置の地下空洞部３１における特定路線３５の天端Ｕまで充填されたことを監視カメラ４０で常時モニターすることができる。

なお、この実施形態では、隔壁と隔壁との間に形成される地下空洞部の特定路線の限定充填を行う場合を示したが、この発明は、隔壁と地下空洞閉塞部との間に形成される地下空洞部の特定路線の限定充填を行う場合にも適用できる。地下空洞閉塞部とは、例えば地下空洞部の入口を閉塞する板部材により構成されたり、地下空洞部の行き止まり部を意味する。

この発明の一実施形態を実施するため用いられる流動化処理土の生成ならびに圧送機構を示す全体構成説明図である。上記実施形態における地下空洞部内に隔壁を形成する工程の手順を順次示す構成説明図である。上記実施形態における特定路線を充填する工程の手順を順次示す構成説明図である。上記実施形態における隔壁を形成する工程において用いる配管系統を示す構成説明図である。上記実施形態における特定路線を充填する工程において用いる配管系統を示す構成説明図である。上記実施形態で用いた監視カメラを含む充填状況モニター手段を示す図である。

４スクリューミキサー
１３気泡発生装置
２０〜２４注入孔
３１地下空洞部
３３，３４隔壁
３５特定路線
Ｓ流動化処理土
Ｒ急硬剤

Claims

地下空洞部に至る注入孔を掘削し、この注入孔を介して地下空洞部内を充填材としての流動化処理土で充填するにあたり、
隔壁形成用に掘削された注入孔に向かって圧送される流動化処理土にその注入孔手前で急硬剤を加えて流動化処理土と急硬剤を混合し、この急硬剤を含む流動化処理土を隔壁形成用に掘削された注入孔から地下空洞部内に充填して地下空洞部内に隔壁を形成する工程と、
隔壁と隔壁との間または隔壁と地下空洞閉塞部との間に形成される地下空洞部の特定路線の限定充填を行うため地下空洞部に至る別の注入孔を介して、流動化処理土を用いて特定路線を充填する工程と
を含むとともに、
流動化処理土として、セメントと、水と、現地発生土とを混合してなる改良土に、さらに気泡発生装置で発生する気泡を注入してスクリューミキサーにて流動化してなるものを用いており、
前記特定路線を充填する工程において、前記別の注入孔として地下空洞部に至るよう掘削される複数の注入孔が用いられ、これら複数の隣接する注入孔のうちいずれかの注入孔からまず最初に地下空洞部内に流動化処理土を充填し、この流動化処理土が隣接する一方の注入孔位置の地下空洞部の天端まで充填されたことを水位計で確認するまで充填し続け、その後、前記隣接する他方の注入孔から地下空洞部内に流動化処理土を充填する作業が順次施されることを特徴とする地下空洞部充填方法。
前記隔壁を形成する工程において、地下空洞部に至る監視孔より監視カメラで急硬剤を含む流動化処理土が地下空洞部の天端まで充填されたことを確認する充填完了確認作業が施される請求項１に記載の地下空洞部充填方法。
前記隔壁を形成する工程において、流動化処理土圧送用の圧送ポンプに接続される配管および注入パイプ間に上流側から順に混合管およびミキサーが用いられる一方、
前記特定路線を充填する工程においては、前記混合管およびミキサーを取り外して、配管および注入パイプが接続された状態で用いられる請求項１または２に記載の地下空洞部充填方法。
地下空洞部に至る注入孔を掘削し、この注入孔を介して地下空洞部内を充填材としての流動化処理土で充填するにあたり、
隔壁形成用に掘削された注入孔に向かって圧送される流動化処理土にその注入孔手前で急硬剤を加えて流動化処理土と急硬剤を混合し、この急硬剤を含む流動化処理土を隔壁形成用に掘削された注入孔から地下空洞部内に充填して地下空洞部内に隔壁を形成する工程と、隔壁と隔壁との間または隔壁と地下空洞閉塞部との間に形成される地下空洞部の特定路線の限定充填を行うため地下空洞部に至る別の注入孔を介して、流動化処理土を用いて特定路線を充填する工程とを含むとともに、
流動化処理土として、セメントと、水と、現地発生土とを混合してなる改良土に、さらに気泡発生装置で発生する気泡を注入してスクリューミキサーにて流動化してなるものを用いており、
前記隔壁を形成する工程において、地下空洞部に至る監視孔より監視カメラで急硬剤を含む流動化処理土が地下空洞部の天端まで充填されたことを確認する充填完了確認作業が施され、
さらに、前記監視カメラは、地下空洞部の一方側および他方側を含む方向を監視できるよう監視孔の掘削方向のまわりに回動自在に設置されており、地下空洞部における流動化処理土の付着を防止するためカメラ表面を水で洗浄する洗浄ノズルを有することを特徴とする地下空洞部充填方法。
前記スクリューミキサーによる前記改良土と気泡の圧送側への搬送の際に、前記気泡発生装置で発生する気泡が気泡発生装置のノズルから前記スクリューミキサーの搬送方向始端側の導入口を介して注入され、前記気泡と改良土とがスクリューミキサーの搬送時における攪拌作用により混合されて流動化処理土が得られ、この流動化処理土が圧送される請求項１〜４のいずれか１項に記載の地下空洞部充填方法。