JP6507829B2

JP6507829B2 - 継手の遮水方法

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Publication number: JP6507829B2
Application number: JP2015092860A
Authority: JP
Inventors: 政宏嶽本; 黒岩　正夫; 正夫黒岩
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2015-04-30
Filing date: 2015-04-30
Publication date: 2019-05-08
Anticipated expiration: 2035-04-30
Also published as: JP2016211158A

Description

本発明は、継手を介して遮水壁部材を連結してなる遮水壁における継手の遮水方法に関する。

従来より、地中に構築した廃棄物処分場から漏えいした汚染水や地盤中の汚染土壌から浸出する汚染水が、地下水を介して周辺地盤に拡散することを防止するべく、廃棄物処分場や汚染土壌の近傍に遮水壁を構築している。遮水壁は、遮水パネルや鋼矢板等の遮水壁部材を連結して構築するものであり、隣り合う遮水壁部材は、遮水性能を備えた継手を介して連結されている。

遮水性能を備えた継手は、例えば、特許文献１に開示されているように、遮水パネルの一方の側端部に設置された、スリットを備えた平面視Ｃ型の雌継手と、遮水パネルの他方の側端部に設置された、外面に水膨潤ゴムを設置した雄継手とにより構成される。そして、雌継手の底部に蓋を設置するとともにスリットを鉄板で被覆した上で、先行する遮水パネルを地中に打設した後、当該遮水パネルの雌継手に対して、前記鉄板を上方から切断しつつ後行する遮水パネルの雄継手を挿入する。これにより、雌継手の内面と雄継手の外面との間に水膨潤性ゴムが配置され、継手に遮水構造が形成される。

特開２００８−１４００４号公報

しかし、上記の方法では、雌継手に雄継手を挿入する際、雄継手の外面に設置した水膨潤ゴムに損傷やめくれが生じやすく、十分な遮水性能を発揮できない場合が生じる。

また、雌継手のスリットを覆う鉄板を切断しつつ雄継手を挿入すると、鉄板の切断部から雌継手と雄継手の間に土砂が入りこみ、雌継手の内面と水膨潤ゴムとの間に水みちが生じやすい。このため、雌継手と雄継手が嵌合した後であって水膨潤ゴムが膨潤する前に加圧水等にて継手内の土砂を除去するが、除去状態を確認することができない。

このような中、スリットを備えた平面視Ｃ型の雌継手内にアスファルトを充填して硬化させておき、当該雌継手に対して、アスファルトを押し潰しつつ後行する雄継手を挿入する方法も知られている。

しかし、例えば地震等により遮水壁に対して面外方向の外力が作用し、雄継手と雌継手の間で回転が生じると、硬化したアスファルトは可撓性に乏しいため、雌継手の内面と水膨潤ゴムとの間に水みちを生じやすい。

本発明は、かかる課題に鑑みなされたものであって、その主な目的は、安価でかつ簡略な方法により、高い遮水性能を有する継手を構築することが可能な、継手の遮水方法を提供することである。

かかる目的を達成するため本発明の継手の遮水方法は、軸線方向に延在するスリットを備えた筒状体よりなり、底部に蓋を備えるとともに、前記スリットが被覆材にて被覆された雌継手と、前記スリットに挿入可能な板部、およびその先端に形成された前記雌継手に内方される拡径頭部を備えた雄継手と、からなる継手の遮水方法であって、前記雌継手が遮水壁部材の側端面における一方に、前記雄継手が他方に設置されており、地盤中に前記遮水壁部材を打設した後、打設した該遮水壁部材に察知された前記雌継手に、無機系のゲル状組成物よりなる遮水材を充填し、後行打設する前記遮水壁部材に設置された前記雄継手の、前記板部にて先行打設した前記遮水壁部材に設置された前記雌継手の前記被覆材を切断しつつ、前記拡径頭部を先行打設した前記遮水壁部材に設置された前記雌継手に挿入し、該雌継手に前記拡径頭部が挿入されることで余剰となる前記遮水材にて、先行打設した前記遮水壁部材に設置された前記雌継手の前記スリット及び前記被覆材の切断部と、後行打設した前記遮水壁部材に設置された前記雄継手との隙間を密実に充填して閉塞することを特徴とする。

上記の継手の遮水方法によれば、ゲル状組成物よりなる遮水材を雌継手に充填した後、雌継手に雄継手の拡径頭部を挿入するから、雄継手の拡径頭部が挿入されることにより余剰となった遮水材が、雌継手のスリットから被覆材の切断部に押し出され、被覆材の切断部と雄継手との間の隙間の形状に倣って変形追随しながら、これらの隙間を密実に充填して閉塞する。これにより、雄継手と雌継手との間に水みちが形成されることがなく、継手に高い遮水性能をもたらすことが可能となる。

また、雌継手のスリット及び被覆材の切断部と雄継手との間の隙間がゲル状組成物よりなる遮水材にて充填されることから、地震等の外力が作用して、雄継手がスリット及び被覆材における切断部の幅だけ、雌継手に対して回転しても、遮水材が雄部材の挙動に対して変形追随して密実に充填した状態を維持するため、継手の遮水性能が損なわれることがない。

本発明の継手の遮水方法は、あらかじめ余剰となる前記遮水材の体積が前記隙間より大きくなるよう、前記拡径頭部の断面形状を調整することを特徴とする。

本発明の継手の遮水方法は、前記遮水材が、砂、フライアッシュおよびベントナイトをドライミックスし、これに水と水ガラスを加えて攪拌するとともに、ゲル状に改質してなり、最大粒径が２．５ｍｍ以下の前記砂を５００〜１３５０ｋｇ／ｍ3、前記フライアッシュを１００〜２００ｋｇ／ｍ3、前記ベントナイトを７０〜１００ｋｇ／ｍ3、前記水を４３０〜７００ｋｇ／ｍ3、前記水ガラスを０．５〜２．０ｋｇ／ｍ3、配合してなることを特徴とする。もしくは、前記遮水材が、砂とベントナイトとをドライミックスし、これに水と水ガラスを加えて攪拌するとともに、ゲル状に改質してなり、最大粒径が２．５ｍｍ以下の前記砂を５００〜１３５０ｋｇ／ｍ3、前記ベントナイトを６０〜１００ｋｇ／ｍ3、前記水を４３０〜７００ｋｇ／ｍ3、前記水ガラスを０．５〜２．０ｋｇ／ｍ3、配合してなることを特徴とする。

上記の継手の遮水方法によれば、遮水材が、外力が作用した際にも高い耐久性を有する含水比を低減したゲル状組成物であるため、被覆材の切断部と雄継手との間の隙間を閉塞する遮水材が、地盤へ流亡することを抑制でき、長期にわたり安定して継手に遮水性能を維持することが可能となる。

本発明によれば、雌継手の内方に無機系のゲル状組成物よりなる遮水材を充填した後、雌継手に対して雄継手を挿入することから、雄継手を挿入することで余剰となった遮水材にて、被覆材の切断部と雄継手との間の隙間を閉塞することができるため、簡略な方法で継手に高い遮水性能をもたらすことが可能となる。

地盤中に構築される遮水壁の概略を示す図である。遮水壁部材に設置された雌継手と雄継手の詳細を示す図である。地盤中に構築する遮水壁の構築方法を示す図である（その１）地盤中に構築する遮水壁の構築方法を示す図である（その２）地盤中に構築する遮水壁の構築方法を示す図である（その３）海中に構築する遮水壁の構築方法を示す図である（その１）海中に構築する遮水壁の構築方法を示す図である（その２）海中に構築する遮水壁の構築方法を示す図である（その３）海中に構築される遮水壁の平面を示す図である。

以下に、本発明の継手を介して遮水壁部材を連結してなる遮水壁における継手の遮水方法を、図１〜図９を用いて説明する。

本実施の形態では、図１（ａ）で示すように、地中に構築した廃棄物処分場２０から汚染水が漏えいした場合に、この汚染水が地下水を介して周辺地盤に拡散することを防止するべく、廃棄物処分場２０の近傍に遮水壁１を構築する場合を事例とする。

まず、本実施の形態における遮水壁１および遮水壁１に用いられる継手の構造を図１〜図２を参照して説明する。

遮水壁１は、図１（ｂ）の平面図で示すように、複数の遮水壁部材２を連結して構築するものであり、遮水壁部材２の一方の側端面には雌継手３が、他方の側端面には雄継手４がそれぞれ設置されて、継手が形成されている。なお、本実施の形態では、遮水壁部材２に遮水パネルを採用しているが、鋼矢板や鋼管矢板等、遮水壁を構築する際に用いられている部材であれば、いずれを採用してもよい。

図２で示すように、雌継手３は、軸線方向に延在するスリット３１を備え、断面をＣ型に形成された筒状体よりなり、スリット３１が被覆材５にて覆われるとともに、底部が蓋材３２にて閉塞されている。本実施の形態において、雌継手３の底部は、遮水壁部材２に対して直交する水平面をなしているが、蓋材３２にて閉塞したことによる貫入抵抗を減らすべく、例えば、遮水壁部材２に対して傾斜面をなすように形成してもよい。

被覆材５は、遮水壁部材２を地中に打設した際に、スリット３１から雌継手３内に土砂が入り込むことを防止するべく設置されるものであり、断面が雌継手３の外周面に沿う弧状に形成されている。本実施の形態では被覆材５に鉄板を採用しているが、地盤に圧入した際の摩擦が小さく、また、スリット３１に沿って切断が可能であり、かつ、切断後の断面を雌継手３の外周面に沿う形状のまま維持できる材料であれば、ゴムシートやアスファルトシート等いずれの材料を採用してもよい。

また、雄継手４は、遮水壁部材２と連続するとともに、スリット３１に挿入可能な板部を有し、その先端に形成された、雌継手３の内方に収納可能で、かつスリット３１から抜け出ることのない拡径頭部を備えている。本実施の形態では、雄継手４の拡径頭部に円筒体を採用しているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、雌継手３と嵌合して継手を形成できるものであれば、角筒材やＴ型鋼等いずれの形状を有する部材を採用してもよい。

このような雌継手３と雄継手４よりなる継手の隙間には、図１（ｂ）で示すように、無機系のゲル状組成物よりなる遮水材６が充填されている。

遮水材６は無機系材料よりなるため、微生物による劣化が生じにくく、雌継手３と雄継手４よりなる継手構造に対して、長期にわたり良好な遮水性を維持することができる。また、遮水材６はゲル状組成物よりなるため、変形追随性に富み、雌継手３と雄継手４により形成された隙間の形状に倣って変形追随し、この隙間を密実に充填して、継手に高い止水性能をもたらすことができるものである。

以下に、上述した性能を有する遮水材６に採用した、遮水壁１を構築する際の継手の遮水方法を、図３〜図５を参照して説明する。

まず、図３に示すように、雌継手３のスリット３１が被覆材５にて被覆されるとともに、底部が蓋材３２にて閉塞された遮水壁部材２を、透水層１０を貫通して下端部が不透水層１１に達するまで、地盤中に打設する。

遮水壁部材２の打設方法はいずれでもよく、打設しようとする地盤に応じて、バイブロハンマー等の打設機により打設してもよいし、圧入機にて圧入してもよい。

次に、雌継手３の内方に図示しない注入管を挿入し、注入管を雌継手３の下端部から上方に向けて順次に引きあげながら、図４で示すように、地下水位より上方に達するまで遮水材６を充填する。

本実施の形態では、遮水壁部材２を地盤中に打設した後に遮水材６を充填したが、必ずしも上記の方法に限定するものではない。後行打設する遮水壁部材２の雄継手４を雌継手３に挿入する際に、雌継手３に遮水材６が充填されていればよく、遮水壁部材２を地盤中に打設する前に、あらかじめ充填しておいてもよい。

この場合には、雌継手３の内方に遮水材６を充填し、その上端部を着脱自在な上蓋にて塞いだ上で、遮水壁部材２を地盤中に打設するとよい。こうすると、遮水壁部材２の打設作業中に生じる振動により、雌継手３から遮水材６が漏れ出すことを防止することができる。

次に、遮水材６が充填された雌継手３に対して、後行打設する遮水壁部材２の雄継手４の位置合わせを行ったうえで、後行する遮水壁部材２を地盤中に打設する。

すると、雄継手４の板部にて雌継手３の被覆材５を切断しつつ、雄継手４の拡径頭部を雌継手３に挿入しながら、後行打設する遮水壁部材２が地盤中に貫入され、図５で示すように、所望の深度まで打設される。これにより、雌継手３と雄継手４よりなる継手を介して、先行打設した遮水壁部材２と後行打設した遮水壁部材２が連結される。

このとき、遮水材６が充填された雌継手３に雄継手４を挿入すると、雄継手４の体積分だけ遮水材６が余剰となる。しかし、この余剰な遮水材６が、図１（ｂ）及び図５で示すように、雌継手３のスリット３１から被覆材５の切断部５１に押し出され、被覆材５の切断部と雄継手４との間の隙間の形状に倣って変形追随し、これらの隙間を密実に充填して閉塞する。

このように、雌継手３と雄継手４との間の隙間、スリット３１及び被覆材５の切断部５１と雄継手４との間に、遮水材６が密実に充填されることとなるため、雌継手３と雄継手４よりなる継手に対して高い遮水性能が付与されることとなる。

なお、後行する遮水壁部材２を地盤中に打設する際に、被覆材５の切断部５１から雌継手３と雄継手４との間に土砂が入り込むことがある。しかし、遮水材６はゲル状組成物であるため、これらの土砂を内包しながら雌継手３と雄継手４との間を変形追随しつつ充填される。これにより、雌継手３と雄継手４との間に土砂を原因とする水みちが形成されることがないため、雌継手３と雄継手４との間に入り込んだ土砂を除去するための清掃作業を省略することが可能となる。

上記の工程を繰り返し、雌継手３、雄継手４および遮水材６を用いて先行打設した遮水壁部材２に後行打設する遮水壁部材２を連結することにより、所望の延長を有する遮水壁１を構築することができる。

こうして構築された遮水壁１は、例えば、地震等により面外方向の外力が作用すると、雄継手４が、スリット３１及び被覆材５の切断部５１の幅の中で、雌継手４に対して回転する。しかし、雄継手４の回転移動に伴ってスリット３１及び被覆材５の切断部５１と雄継手４との間の隙間の形状が変化しても、この動きに遮水材６が変形追随して密実に充填した状態を維持するため、遮水性能が損なわれることがなく、継手３と雄継手４よりなる継手を、遮水性能を有する可撓性継手として機能させることが可能となる。

なお、例えば、雄継手４の拡径頭部が挿入されることにより余剰となる遮水材６の体積が、スリット３１及び被覆材５の切断部５１と雄継手４との間の隙間に形成される体積より十分大きくなるよう、あらかじめ雄継手４の拡径頭部における部材厚や断面形状を調整しておくと、より確実にスリット３１及び被覆材５の切断部５１と雄継手４との間を閉塞することが可能となる。

ところで、継手の止水方法に用いる遮水材６は、無機系のゲル状組成物であればいずれを採用してもよいが、本実施の形態では、フライアッシュを含有する変形追随性遮水材、及びフライアッシュを含有しない変形追随性遮水材、の２種類を採用している。以下に、本実施の形態で採用する変形追随性遮水材の詳細を説明する。

フライアッシュを含有する変形追随性遮水材は、砂、フライアッシュおよびベントナイトをドライミックスし、これに水と水ガラスを加えて攪拌し、ゲル状に改質したものであって、最大粒径が２．５ｍｍ以下の前記砂を５００〜１３５０ｋｇ／ｍ³、前記フライアッシュを１００〜２００ｋｇ／ｍ³、前記ベントナイトを７０〜１００ｋｇ／ｍ³、前記水を４３０〜７００ｋｇ／ｍ³、前記水ガラスを０．５〜２．０ｋｇ／ｍ³、配合してなるものである。

一方、フライアッシュを含有しない変形追随性遮水材は、砂とベントナイトとをドライミックスし、これに水と水ガラスを加えて攪拌し、ゲル状に改質したものであって、最大粒径が２．５ｍｍ以下の前記砂を５００〜１３５０ｋｇ／ｍ³、前記ベントナイトを６０〜１００ｋｇ／ｍ³、前記水を４３０〜７００ｋｇ／ｍ³、前記水ガラスを０．５〜２．０ｋｇ／ｍ³、配合してなるものである。

そして、上記の変形追随性遮水材はいずれも、発明者により、管径が１インチから２インチの配管で変形追随性遮水材の圧送を行う条件の下、シリンダーフロー値が１５ｃｍ以上、変形追随性遮水材の透水係数１×１０^-6ｃｍ／ｓｅｃ以下、配合する砂の最大粒径２．５ｍｍ以下、変形追随性遮水材の密度１．５ｔ／ｍ³以上、の各性能を満足する配合であることが確認されている。

つまり、上記２種類の変形追随性遮水材はともに、小口径の注入管にて充填される場合にも、ポンプ圧送性と分離抵抗性に富むとともに、シルト層と同程度の高い遮水性能を有する。

また、湿潤密度が１．７〜１．９ｔ／ｍ³と、一般的な流動化処理土と比較して高い数値を有しており、単位体積あたりの空隙（水分＋空気）が少ないことが確認されている。

つまり、上記２種類の変形追随性遮水材はともに、地盤中に打設した際に、深さ方向への圧密沈下が生じにくく、自身が含有している水の抜けが起こりにくい。また、地震等の外力を受けても変形することがない程度の耐久性を有する。

さらに、フライアッシュを含有する変形追随性遮水材は、フライアッシュによるベアリング効果が期待できることから、含水比を低減しつつより高い流動性を有する。

上記の性能を有する２種類の変形追随性遮水材のいずれを遮水材６に採用した場合にも、まず、ポンプ圧送性と分離抵抗性に富むことから、雌継手３に遮水材６を充填する際に目詰まりを生じることがないため、作業効率がよい。

また、高い流動性を有するため、遮水材６が充填された雌継手３に対して雄継手４の拡径頭部を挿入する際に、余剰となった遮水材６が、スムーズにスリット３１から被覆材５の切断部に押し出され、スリット３１及び被覆材５の切断部５１と雄継手４との間の隙間を効率よく充填し、閉塞することが可能となる。

そして、遮水壁１を構築後の遮水材６は、深さ方向への圧密沈下が生じにくいことから、全高に一様な遮水性能を長期にわたって維持することが可能となる。また、外力が作用した際にも高い耐久性を有するため、周辺地盤と接触している、スリット３１及び被覆材５の切断部５１と雄継手４との間の隙間を閉塞する遮水材６は、常時だけでなく地震等の外力が作用した際にも地盤中に流亡するおそれが低く、長期にわたり安定して遮水性能を維持することが可能となる。

したがって、遮水壁１を構築後の継手に対して、遮水材６を補充もしくは交換する等のメンテナンス作業を省略することが可能となる。

なお、本発明の継手の遮水方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、本実施の形態では、地盤中に構築する遮水壁１を例に挙げて説明したが、図６〜図９で示すように、海洋１２に構築する遮水壁１に適用することも可能である。

この場合にも、図６で示すように、雌継手３のスリット３１が被覆材５にて被覆されるとともに、底部が蓋材３２にて閉塞された遮水壁部材２を先行して海底地盤１３中に打設する。そして、図示しない注入管を介して雌継手３の内方に、図７で示すように、雌継手３の天端まで充填した後、先の要領で後行する遮水壁部材２を打設する。

なお、海洋１２に遮水壁１を構築する場合には、後行打設する遮水壁部材２の雄継手４に、図８で示すような止水材７を設置しておく。

止水材７は、雌継手３に雄継手４を挿入する際に、被覆材５の切断部５１から遮水材６が海水中に漏れ出ることを防ぐべく用いる部材であり、止水性能を有し、海洋に触れることで変状や流亡を生じることのない材料であれば、いずれを用いてもよい。また、雄継手４に対する止水材７の設置範囲は、天端から、遮水壁部材２を打設した際に海底地盤１３に達する範囲に設置しておくとよい。

これにより、海洋１２に構築される遮水壁１には、天端から海底地盤１３の上部に至る高さ範囲には、図９で示すような、雌継手３と雄継手４の間の隙間に遮水材６と止水部材７が充填された継手が形成され、海底地盤１２中には、図１（ｂ）で示すような、雌継手３と雄継手４の間の隙間に遮水材６のみが充填された継手が形成されることとなる。

こうして海洋１２に構築された遮水壁１は、例えば、止水材７に弾性変形可能な部材を用いることにより、波によって面外方向の外力が作用すると、雌継手４に対する雄継手３の回転を、天端から海底地盤１３の上部に至る高さ範囲では止水部材７にて、また、海底地盤１２中では、スリット３１及び被覆材５の切断部５１と雄継手４との間を閉塞する遮水材６にてそれぞれ許容し、衝撃を吸収することも可能となる。

１遮水壁
２遮水壁部材
３雌継手
３１スリット
３２蓋材
４雄継手
５被覆材
５１切断部
６遮水材
７止水ゴム

１０透水層
１１不透水層
１２海洋
１３海底地盤

２０廃棄物処分場

Claims

軸線方向に延在するスリットを備えた筒状体よりなり、底部に蓋を備えるとともに、前記スリットが被覆材にて被覆された雌継手と、
前記スリットに挿入可能な板部、およびその先端に形成された前記雌継手に内方される拡径頭部を備えた雄継手と、からなる継手の遮水方法であって、
前記雌継手が遮水壁部材の側端面における一方に、前記雄継手が他方に設置されており、
地盤中に前記遮水壁部材を打設した後、打設した該遮水壁部材に設置された前記雌継手に、無機系のゲル状組成物よりなる遮水材を充填し、
後行打設する前記遮水壁部材に設置された前記雄継手の、前記板部にて先行打設した前記遮水壁部材に設置された前記雌継手の前記被覆材を切断しつつ、前記拡径頭部を先行打設した前記遮水壁部材に設置された前記雌継手に挿入し、
該雌継手に前記拡径頭部が挿入されることで余剰となる前記遮水材にて、先行打設した前記遮水壁部材に設置された前記雌継手の前記スリット及び前記被覆材の切断部と、後行打設した前記遮水壁部材に設置された前記雄継手との隙間を密実に充填して閉塞することを特徴とする継手の施工方法。
請求項１に記載の継手の遮水方法において、
あらかじめ余剰となる前記遮水材の体積が前記隙間より大きくなるよう、前記拡径頭部の断面形状を調整することを特徴とする継手の施工方法。
請求項１または２に記載の継手の遮水方法において、
前記遮水材が、砂、フライアッシュおよびベントナイトをドライミックスし、これに水と水ガラスを加えて攪拌するとともに、ゲル状に改質してなり、
最大粒径が２．５ｍｍ以下の前記砂を５００〜１３５０ｋｇ／ｍ ³ 、前記フライアッシュを１００〜２００ｋｇ／ｍ ³ 、前記ベントナイトを７０〜１００ｋｇ／ｍ ³ 、前記水を４３０〜７００ｋｇ／ｍ ³ 、前記水ガラスを０．５〜２．０ｋｇ／ｍ3、配合してなることを特徴とする継手の遮水方法。
請求項１または２に記載の継手の遮水方法において、
前記遮水材が、砂とベントナイトとをドライミックスし、これに水と水ガラスを加えて攪拌するとともに、ゲル状に改質してなり、
最大粒径が２．５ｍｍ以下の前記砂を５００〜１３５０ｋｇ／ｍ ³ 、前記ベントナイトを６０〜１００ｋｇ／ｍ ³ 、前記水を４３０〜７００ｋｇ／ｍ3、前記水ガラスを０．５〜２．０ｋｇ／ｍ ³ 、配合してなることを特徴とする継手の遮水方法。