JP6865081B2

JP6865081B2 - 地下空洞部の充填方法

Info

Publication number: JP6865081B2
Application number: JP2017059736A
Authority: JP
Inventors: 藤田　哲生; 哲生藤田
Original assignee: 宇部興産コンサルタント株式会社
Priority date: 2017-03-24
Filing date: 2017-03-24
Publication date: 2021-04-28
Anticipated expiration: 2037-03-24
Also published as: JP2018162576A

Description

本開示は、地下空洞部の充填方法に関する。

例えば、過去に炭鉱が存在した土地においては、炭鉱の廃坑跡である空洞が地下に存在している場合がある。このような地下空洞部は、石炭の採掘のために人が通過可能な高さ（例えば、数十ｃｍ〜数ｍ程度）を有していることが多い。そのため、地下空洞部が何らかの要因で崩落すると、地上において陥没、地盤沈下等が生じうる。従って、地下空洞部が存在する土地に建物を建設する場合には、地下空洞部を予め充填材料によって充填しておくことが望ましい。そこで、特許文献１は、地下空洞部の充填方法を開示している。

特許文献１に記載の方法は、地下空洞部に通ずる一対の第１のボーリング孔を地表から形成する工程と、一対の第１のボーリング孔のそれぞれを通じて風船を膨張させて、地下空洞部のうち当該第１のボーリング孔の直下の空間を膨張した風船（閉塞部材）によって閉塞する工程と、地下空洞部に通ずる第２のボーリング孔を地表のうち一対の第１のボーリング孔の間の位置から形成する工程と、第２のボーリング孔から充填材料を注入して、一対の閉塞部材の間に充填材料を充填させる工程とを含む。これにより、一対の第１のボーリング孔の間に存在する地下空洞部の一定区間が充填されるので、地盤の強化が図られる。

特開昭５３−００２９０５号公報

しかしながら、地中に存在する地下空洞部の様子を地上から把握することは困難であり、地下空洞部内に適切に充填材料が充填されているかどうかを確認することはできなかった。そのため、充填作業の良否は、作業者の技量及び経験に因るところが大きかった。

そこで、本開示は、地下空洞部の状態を把握して地下空洞部内を適切に充填することが可能な地下空洞部の充填方法を説明する。

［１］本開示の一つの観点に係る地下空洞部の充填方法は、地下空洞部に通ずるボーリング孔を地表から形成する第１の工程と、ボーリング孔を通じて地下空洞部内に注水する第２の工程と、第２の工程において所定量の水が注水されたときの水圧を測定し、当該水圧の大きさが所定の第１の閾値以下であるか否かを判定する第３の工程と、第３の工程での判定の結果、第３の工程において測定された水圧の大きさが第１の閾値以下である場合、ボーリング孔を通じて地下空洞部内にセメントペーストを注入する第４の工程と、第４の工程において所定量のセメントペーストが注入されたときの圧力を測定し、当該圧力の大きさが所定の第２の閾値以下であるか否かを判定する第５の工程と、第５の工程での判定の結果、第５の工程において測定された圧力の大きさが第２の閾値以下である場合、ボーリング孔を通じて地下空洞部内にモルタルスラリーを注入する第６の工程とを含む。

本開示の一つの観点に係る地下空洞部の充填方法では、第２の工程において地下空洞部内に注水している。本開示の一つの観点に係る地下空洞部の充填方法では、第４の工程において、水圧の大きさが第１の閾値以下である場合に、地下空洞部内にセメントペーストを注入している。セメントペーストは、比較的高価であるものの流動性も高いので、比較的小さな空隙（例えば、細孔、亀裂等であり、以下では「小空隙」という。）を充填するのに適している。本開示の一つの観点に係る地下空洞部の充填方法では、第６の工程において、セメントペーストの注入圧力の大きさが第２の閾値以下である場合、地下空洞部内にモルタルスラリーを注入している。モルタルスラリーは、流動性に劣るものの比較的安価であるので、地下空洞部内の比較的大きな空間を充填するのに適している。

ここで、第３の工程で測定された水圧の大きさが第１の閾値以下であるということは、第２の工程で注水された水の体積に比して地下空洞部の容積が十分に大きいと推定される。同様に、第５の工程で測定されたセメントペーストの注入圧力の大きさが第２の閾値以下であるということは、第４の工程で注入されたセメントペーストの体積に比して地下空洞部の容積が十分に大きいと推定される。従って、本開示の一つの観点に係る地下空洞部の充填方法では、注水圧力及び注入圧力の測定により地下空洞部の容積が十分に大きいと推定された場合には、地下空洞部に向けてセメントペーストを注入して小空隙をセメントペーストで充填した後、地下空洞部内にモルタルスラリーを注入しても地下空洞部内になお残存する大きな空間をモルタルスラリーで充填している。このように、本開示の一つの観点に係る地下空洞部の充填方法によれば、注水圧力及び注入圧力に応じて地下空洞部の状態を把握することができる。そのため、把握された地下空洞部の状態に応じて充填材料（セメントペースト及びモルタルスラリー）を使い分けることにより、地下空洞部内を適切に且つ低コストで充填することが可能となる。以上より、地下空洞部の状態に応じた適切な施工が実現される。

［２］上記第１項に記載の方法は、第３の工程での判定の結果、第３の工程において測定された水圧の大きさが第１の閾値を超える場合、ボーリング孔を通じて地下空洞部内にセメントペーストを注入する第７の工程をさらに含み、第４の工程において地下空洞部内に注入されるセメントペーストの量は、第７の工程において地下空洞部内に注入されるセメントペーストの量よりも少なくてもよい。ここで、第３の工程で測定された水圧の大きさが第１の閾値を超えるということは、第２の工程で注水された水の体積に比して地下空洞部の容積がやや大きい程度であると推定される。そのため、この場合には、地下空洞部内に注入するセメントペーストの量を相対的に多くすることにより、相対的に小さな地下空洞部をセメントペーストによって適切に充填することが可能となる。一方、上述のとおり、第３の工程で測定された水圧の大きさが第１の閾値以下であるということは、第２の工程で注水された水の体積に比して地下空洞部の容積が十分に大きいと推定される。そのため、この場合には、地下空洞部内に注入するセメントペーストの量を相対的に少なくし、その後の第６の工程において地下空洞部内にモルタルスラリーを別途注入することにより、セメントペーストの使用量を削減しつつ、比較的大きな地下空洞部をセメントペースト及びモルタルスラリーによって適切に充填することが可能となる。

［３］上記第２項に記載の方法において、第５の工程での判定の結果、第５の工程において測定された圧力の大きさが第２の閾値を超える場合、第７の工程以下を繰り返してもよい。ここで、第５の工程において測定された圧力の大きさが第２の閾値を超えるということは、第４の工程で注入されたセメントペーストによって地下空洞部内がある程度充填されたと推定される。そのため、この場合には、モルタルスラリーではなく、第７の工程においてセメントペーストを地下空洞部内に再度注入することにより、地下空洞部に残存しうる小さな空間をセメントペーストによって適切に充填することが可能となる。

［４］上記第２項及び第３項に記載の方法は、第７の工程において所定量のセメントペーストが注入されたときの圧力を測定し、当該圧力の大きさが所定の第３の閾値以下であるか否かを判定する第８の工程をさらに含み、第８の工程での判定の結果、第８の工程において測定された圧力の大きさが第３の閾値以下である場合、第６の工程以下を繰り返し、第８の工程での判定の結果、第８の工程において測定された圧力の大きさが第３の閾値を超える場合、ボーリング孔を通じて地下空洞部内にセメントペーストを注入した後に、第２の工程以下を繰り返してもよい。ここで、第８の工程において測定された圧力の大きさが第３の閾値以下となる場合は、それまでに注入された充填材料により地下空洞部中の残土が押し広げられ、容積が十分に大きくなり、地下空洞部が想定以上の大きさになったと推定される。そのため、この場合には、地下空洞部内にモルタルスラリーを注入することにより、想定以上に大きかった地下空洞部をモルタルスラリーによって低コストで適切に充填することが可能となる。一方、第８の工程において測定された圧力の大きさが第３の閾値を超えるということは、それまでに注入された充填材料によって地下空洞部内がある程度充填されたと推定される。そのため、この場合には、モルタルスラリーではなく、セメントペーストを地下空洞部内に継続注入することにより、地下空洞部に残存しうる小さな空間をセメントペーストによって適切に充填することが可能となる。その後、さらに第２の工程以下を繰り返すことにより、地下空洞部内を完全に充填することが可能となる。

［５］上記第２項〜第４項のいずれか一項に記載の方法は、第６の工程において所定量のモルタルスラリーが注入されたときの圧力を測定し、当該圧力の大きさが所定の第４の閾値以下であるか否かを判定する第９の工程をさらに含み、第９の工程での判定の結果、第９の工程において測定された圧力の大きさが第４の閾値以下である場合、ボーリング孔を通じて地下空洞部内にセメントペーストを注入した後に硬化待ちを行いその後、第２の工程以下を繰り返し、第９の工程での判定の結果、第９の工程において測定された圧力の大きさが第４の閾値を超える場合、第７の工程以下を繰り返してもよい。ここで、第９の工程において測定された圧力の大きさが第４の閾値以下であるということは、それまでに注入された充填材料の体積に比して地下空洞部の容積が十分に大きく、地下空洞部の大きさが想定以上であったと推定される。そのため、この場合には、地下空洞部内にセメントペーストを再度注入して、地下空洞部内の小空隙をセメントペーストによって充填した後に硬化待ちを行いその後、さらに第２の工程以下を繰り返すことにより、想定以上に大きかった地下空洞部内を完全に充填することが可能となる。一方、第９の工程において測定された圧力の大きさが第４の閾値を超えるということは、それまでに注入された充填材料によって地下空洞部内がある程度充填されたと推定される。そのため、この場合には、モルタルスラリーではなく、第７の工程においてセメントペーストを地下空洞部内に再度注入することにより、地下空洞部に残存しうる小さな空間をセメントペーストによって適切に充填することが可能となる。

本開示に係る地下空洞部の充填方法によれば、地下空洞部の状態を把握して地下空洞部内を適切に充填することが可能となる。

図１は、地下空洞部の充填手順の一例を説明するための概略断面図である。図２は、地下空洞部の充填手順の一例を説明するための概略断面図である。図３は、地下空洞部の充填手順の一例を説明するための概略断面図である。図４は、地下空洞部の充填手順の一例を説明するための概略断面図である。図５は、地下空洞部の充填手順の一例を説明するための概略断面図である。図６は、地下空洞部の充填手順を説明するためのフローチャートである。図７は、地下空洞部の充填手順の他の例を説明するための概略断面図である。図８は、地下空洞部の充填手順の他の例を説明するための概略断面図である。図９は、地下空洞部の充填手順の他の例を説明するための概略断面図である。

以下に説明される本開示に係る実施形態は本発明を説明するための例示であるので、本発明は以下の内容に限定されるべきではない。以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

［地下空洞部の充填方法］
図１〜図６を参照して、本実施形態に係る地下空洞部１０の充填方法について説明する。本実施形態では、地下空洞部１０は、例えば、地表１２から数ｍ〜数十ｍの深さの地盤１４内に存在する炭鉱の廃坑跡である。そのため、地下空洞部１０は、石炭の採掘のために人が通過可能な高さ（例えば、数十ｃｍ〜数ｍ程度）を有している。なお、地盤１４内には、地下空洞部１０のみならず、小空隙１６（例えば、地盤の緩み、亀裂等）も存在していることがある。

まず、図１に示されるように、ボーリング機（図示せず）を用いて、地下空洞部１０に至らない仮孔１８を、地表１２から地下空洞部１０に向けて地盤１４に形成する。仮孔１８の下端部は、第三紀層に到達している。

次に、仮孔１８にセメントペーストを充填し、第四紀層の崩落を防止する保護パイプ（図示せず）を仮孔１８内に挿入する。その後、セメントペーストが硬化すると、図２に示されるように、仮孔１８の内周面にセメント硬化体２０が形成される。これにより、仮孔１８の崩落が防止される。こうして、崩落防止処理が完了する（図６のステップＳ１０参照）。なお、セメントペーストは、例えば、セメント組成物と水とが１：１の割合で混合されたものであってもよい。

次に、図３に示されるように、ボーリング機（図示せず）を用いて、セメント硬化体２０が設けられた仮孔１８を通じて、地下空洞部１０に至るボーリング孔２２を地盤１４に形成する（第１の工程；図６のステップＳ１１参照）。なお、本実施形態では、ボーリング孔２２の形成時に、ボーリング孔２２が小空隙１６と連通される。

次に、図４に示されるように、地表１２のうちボーリング孔２２（仮孔１８）の入口近傍に送液装置２４を設置する。送液装置２４は、ポンプ２４ａと、配管２４ｂと、圧力計２４ｃとを備える。ポンプ２４ａは、例えば定圧ポンプであり、所定の設定圧力で液体を送出する機能を有する。配管２４ｂは、ポンプ２４ａとボーリング孔２２（仮孔１８）とを接続しており、ポンプ２４ａが送り出す液体をボーリング孔２２（仮孔１８）に導く機能を有する。圧力計２４ｃは、配管２４ｂ内を流通する液体の圧力を測定する機能を有する。

次に、図４に示されるように、送液装置２４により、ボーリング孔２２を通じて地下空洞部１０内に注水する（第２の工程；図６のステップＳ１２参照）。ここでの注水量の設定値（設定水量Ｔ１）は、例えば、０．１ｍ^３〜０．５ｍ^３程度であってもよい。ポンプ２４ａにおける水の送出圧力（設定圧力Ｐｓ１）は、例えば、０．０５ＭＰａ〜０．５ＭＰａ程度であってもよい。

ステップＳ１２における注水作業に際して、ポンプ２４ａによる注水量が設定水量Ｔ１に達する前に、圧力計２４ｃでの測定値Ｐｍが設定圧力Ｐｓ１に到達（Ｐｍ≧Ｐｓ１）した場合（図６のステップＳ１３でＹＥＳを参照）、処理を終了する。この場合、地下空洞部１０への注水量が設定水量Ｔ１に達する前に、地下空洞部１０及びボーリング孔２２が水で充填された（ボーリング孔２２の入口から水が溢れた）のであるから、地下空洞部１０の容積が極めて小さいと推定される。そのため、当該地下空洞部１０をあえて充填材料２６（セメントペースト又は後述するモルタルスラリー）によって充填する必要性が低いと判断される。

一方、ステップＳ１２における注水作業に際して、圧力計２４ｃでの測定値Ｐｍが設定圧力Ｐｓ１に到達することなく、ポンプ２４ａによる注水量が設定水量Ｔ１に達した場合（Ｐｍ＜Ｐｓ１の場合）、ステップＳ１４に進む（図６のステップＳ１３でＮＯを参照）。この場合、地下空洞部１０及びボーリング孔２２の容積が少なくとも注水量（設定水量Ｔ１）よりも大きいと推定される。ステップＳ１４では、ステップＳ１２における注水量が設定水量Ｔ１に達したときの測定値Ｐｍが設定圧力Ｐｓ１の２０％以下（Ｐｍ≦０．２×Ｐｓ１）であるかが判定される（第３の工程）。なお、ここでは、設定圧力Ｐｓ１の２０％を閾値（第１の閾値）としていたが、充填作業の条件に応じて、種々の閾値（例えば、０．１×Ｐｓ１〜０．９×Ｐｓ１の間の値）を採用してもよい。

測定値Ｐｍが設定圧力Ｐｓ１の２０％以下である場合（図６のステップＳ１４でＹＥＳを参照）、図５に示されるように、送液装置２４により、ボーリング孔２２を通じて地下空洞部１０内にセメントペースト（充填材料２６の一種）を注入する（第４の工程；図６のステップＳ１５参照）。この場合、ステップＳ１２における注水量（設定水量Ｔ１）に比して、地下空洞部１０及びボーリング孔２２の容積が十分に大きいと推定される。ただし、地下空洞部１０及びボーリング孔２２と連通する小空隙１６が存在している可能性を考慮して、まずは小空隙１６を充填するために、比較的流動性に優れるセメントペーストを地下空洞部１０に向けて注入するのが好ましいと判断される。

ステップＳ１５でのセメントペーストの注入量の設定値（設定液量Ｔ２）は、例えば、１ｍ^３〜２ｍ^３程度であってもよい。ポンプ２４ａにおけるセメントペーストの送出圧力（設定圧力Ｐｓ２）は、例えば、０．０５ＭＰａ〜０．５ＭＰａ程度であってもよい。

ステップＳ１５における注入作業に際して、セメントペーストの注入量が設定液量Ｔ２に達したときの測定値Ｐｍが設定圧力Ｐｓ２の２０％以下（Ｐｍ≦０．２×Ｐｓ２）であるかが判定される（第５の工程；図６のステップＳ１６参照）。なお、ここでは、設定圧力Ｐｓ２の２０％を閾値（第２の閾値）としていたが、充填作業の条件に応じて、種々の閾値（例えば、０．１×Ｐｓ２〜０．９×Ｐｓ２の間の値）を採用してもよい。

測定値Ｐｍが設定圧力Ｐｓ２の２０％以下である場合（図６のステップＳ１６でＹＥＳを参照）、図５に示されるように、送液装置２４により、ボーリング孔２２を通じて地下空洞部１０内にモルタルスラリー（充填材料２６の一種）を注入する（第６の工程；図６のステップＳ１７参照）。この場合、ステップＳ１５におけるセメントペーストの注入後でもなお、注入されたセメントペーストの体積に比して、地下空洞部１０及びボーリング孔２２の容積が十分に大きいと推定される。そこで、地下空洞部１０内になお残存する大きな空間に向けて、比較的流動性に劣るが安価なモルタルスラリーを注入するのが好ましいと判断される。

ステップＳ１７でのモルタルスラリーの注入量の設定値（設定液量Ｔ３）は、例えば、１ｍ^３〜１５ｍ^３程度であってもよい。ポンプ２４ａにおけるモルタルスラリーの送出圧力（設定圧力Ｐｓ３）は、例えば、０．０５ＭＰａ〜０．５ＭＰａ程度であってもよい。なお、モルタルスラリーは、例えば、セメント組成物と砂と水とが１：３：０．７５の割合で混合されたものであってもよい。

ステップＳ１７における注入作業に際して、ポンプ２４ａによる注入量が設定液量Ｔ３に達する前に、圧力計２４ｃでの測定値Ｐｍが設定圧力Ｐｓ３に到達（Ｐｍ≧Ｐｓ３）した場合（図６のステップＳ１８でＹＥＳを参照）、処理を終了する。この場合、地下空洞部１０への注入量が設定液量Ｔ３に達する前に、ボーリング孔２２の入口からモルタルスラリーが溢れたのであるから、地下空洞部１０がセメントペースト及びモルタルスラリーによって完全に充填されたと判断される。その後、モルタルスラリー及びセメントペーストが硬化することにより、地下空洞部１０の充填処理が完了する。

一方、ステップＳ１７における注入作業に際して、圧力計２４ｃでの測定値Ｐｍが設定圧力Ｐｓ３に到達することなく、ポンプ２４ａによる注入量が設定液量Ｔ３に達した場合（Ｐｍ＜Ｐｓ３の場合）、ステップＳ１９に進む（図６のステップＳ１８でＮＯを参照）。この場合、注入されたセメントペースト及びモルタルスラリーの体積に比して、地下空洞部１０及びボーリング孔２２の容積が大きいと推定される。ステップＳ１９では、ステップＳ１７におけるモルタルスラリーの注入量が設定液量Ｔ３に達したときの測定値Ｐｍが設定圧力Ｐｓ３の２０％以下（Ｐｍ≦０．２×Ｐｓ３）であるかが判定される（第９の工程）。なお、ここでは、設定圧力Ｐｓ３の２０％を閾値（第４の閾値）としていたが、充填作業の条件に応じて、種々の閾値（例えば、０．１×Ｐｓ３〜０．５×Ｐｓ３の間の値）を採用してもよい。

測定値Ｐｍが設定圧力Ｐｓ３の２０％以下である場合（図６のステップＳ１９でＹＥＳを参照）、図５に示されるように、送液装置２４により、ボーリング孔２２を通じて地下空洞部１０内にセメントペースト（充填材料２６の一種）を注入する（図６のステップＳ２０参照）。この場合、セメントペースト及びモルタルスラリーの注入後でもなお、注入されたこれらの体積に比して、地下空洞部１０及びボーリング孔２２の容積が十分に大きいと推定される。そこで、地下空洞部１０内になお残存する大きな空間を充填する必要があると判断される。ただし、地下空洞部１０及びボーリング孔２２と連通する小空隙１６が存在している可能性を考慮して、ステップＳ２０では、小空隙１６を充填するために、比較的流動性に優れるセメントペーストを地下空洞部１０に向けて注入している。その後、セメントペースト及びモルタルスラリーが硬化するまで（例えば、半日〜１日程度）作業を中断し、再びステップＳ１２以下の処理を実行する。

ステップＳ２０でのセメントペーストの注入量の設定値は、例えば、１ｍ^３程度であってもよい。ポンプ２４ａにおけるセメントペーストの送出圧力は、例えば、０．０５ＭＰａ〜０．５ＭＰａ程度であってもよい。

一方、測定値Ｐｍが設定圧力Ｐｓ１の２０％を超える場合（図６のステップＳ１４でＮＯを参照）、図５に示されるように、送液装置２４により、ボーリング孔２２を通じて地下空洞部１０内にセメントペースト（充填材料２６の一種）を注入する（第７の工程；図６のステップＳ２１参照）。この場合、ステップＳ１２における注水量（設定水量Ｔ１）に比して、地下空洞部１０及びボーリング孔２２の容積がやや大きい程度であると推定される。そこで、このような相対的に小さな地下空洞部１０及びボーリング孔２２を充填するには、セメントペーストを用いるのが好ましいと判断される。

また、測定値Ｐｍが設定圧力Ｐｓ２の２０％を超える場合（図６のステップＳ１６でＮＯを参照）、図５に示されるように、送液装置２４により、ボーリング孔２２を通じて地下空洞部１０内にセメントペースト（充填材料２６の一種）を注入する（第７の工程；図６のステップＳ２１参照）。この場合、ステップＳ１５におけるセメントペーストの注入の結果、地下空洞部１０及びボーリング孔２２がある程度充填され、地下空洞部１０及びボーリング孔２２の容積が比較的小さくなったと推定される。そこで、地下空洞部１０及びボーリング孔２２に残存しうる小さな空間を、セメントペーストを用いて充填するのが好ましいと判断される。

さらに、測定値Ｐｍが設定圧力Ｐｓ３の２０％を超える場合（図６のステップＳ１９でＮＯを参照）、図５に示されるように、送液装置２４により、ボーリング孔２２を通じて地下空洞部１０内にセメントペースト（充填材料２６の一種）を注入する（第７の工程；図６のステップＳ２１参照）。この場合、ステップＳ１５，Ｓ１７におけるセメントペースト及びモルタルスラリーの注入の結果、地下空洞部１０及びボーリング孔２２がある程度充填され、地下空洞部１０及びボーリング孔２２の容積が比較的小さくなったと推定される。そこで、地下空洞部１０及びボーリング孔２２に残存しうる小さな空間を、セメントペーストを用いて充填するのが好ましいと判断される。

ステップＳ２１でのセメントペーストの注入量の設定値（設定液量Ｔ４）は、設定液量Ｔ３よりも大きくてもよく、例えば、５ｍ^３程度であってもよい。ポンプ２４ａにおけるセメントペーストの送出圧力（設定圧力Ｐｓ４）は、例えば、０．０５ＭＰａ〜０．５ＭＰａ程度であってもよい。

ステップＳ２１における注水作業に際して、ポンプ２４ａによるセメントペーストの注入量が設定液量Ｔ４に達する前に、圧力計２４ｃでの測定値Ｐｍが設定圧力Ｐｓ４に到達（Ｐｍ≧Ｐｓ４）した場合（図６のステップＳ２２でＹＥＳを参照）、処理を終了する。この場合、地下空洞部１０への注入量が設定液量Ｔ４に達する前に、ボーリング孔２２の入口からセメントペーストが溢れたのであるから、地下空洞部１０がセメントペーストによって完全に充填されたと判断される。その後、セメントペーストが硬化することにより、地下空洞部１０の充填処理が完了する。

一方、ステップＳ２１における注入作業に際して、圧力計２４ｃでの測定値Ｐｍが設定圧力Ｐｓ４に到達することなく、ポンプ２４ａによる注水量が設定液量Ｔ４に達した場合（Ｐｍ＜Ｐｓ４の場合）、ステップＳ２３に進む（図６のステップＳ２２でＮＯを参照）。この場合、注入されたセメントペーストの体積に比して、地下空洞部１０及びボーリング孔２２の容積が大きいと推定される。ステップＳ２３では、ステップＳ２１におけるセメントペーストの注入量が設定液量Ｔ４に達したときの測定値Ｐｍが設定圧力Ｐｓ４の２０％以下（Ｐｍ≦０．２×Ｐｓ４）であるかが判定される（第８の工程）。なお、ここでは、設定圧力Ｐｓ４の２０％を閾値（第３の閾値）としていたが、充填作業の条件に応じて、種々の閾値（例えば、０．１×Ｐｓ４〜０．９×Ｐｓ４の間の値）を採用してもよい。

測定値Ｐｍが設定圧力Ｐｓ４の２０％以下である場合（図６のステップＳ２３でＹＥＳを参照）、再びステップＳ１７以下の処理を実行する。この場合、セメントペーストの注入後でもなお、注入されたセメントペーストの体積に比して、地下空洞部１０及びボーリング孔２２の容積が十分に大きいと推定される。そこで、地下空洞部１０内になお残存する大きな空間に向けて、比較的流動性に劣るが安価なモルタルスラリーを注入するのが好ましいと判断される。

測定値Ｐｍが設定圧力Ｐｓ３の２０％を超える場合（図６のステップＳ２３でＮＯを参照）、図５に示されるように、送液装置２４により、ボーリング孔２２を通じて地下空洞部１０内にセメントペースト（充填材料２６の一種）を注入する（図６のステップＳ２４参照）。この場合、セメントペーストの注入後でもなお地下空洞部１０及びボーリング孔２２が完全には充填されていないが、地下空洞部１０及びボーリング孔２２内になお残存する空間はそれほど大きくないと推定される。そこで、比較的流動性に優れるセメントペーストを地下空洞部１０に向けて注入している。その後、セメントペーストが硬化するまで（例えば、半日〜１日程度）作業を中断し、再びステップＳ１２以下の処理を実行する。

［作用］
以上のような本実施形態では、測定値Ｐｍと設定圧力Ｐｓ１〜Ｐｓ４との比較結果に基づいて、地下空洞部１０の状態を把握することができる。そのため、把握された地下空洞部１０の状態に応じて充填材料２６（セメントペースト及びモルタルスラリー）を使い分けることにより、地下空洞部１０内を適切に且つ低コストで充填することが可能となる。以上より、地下空洞部１０の状態に応じた適切な施工が実現される。

本実施形態では、ステップＳ２１でのセメントペーストの注入量の設定値（設定液量Ｔ４）は、ステップＳ１５でのセメントペーストの注入量の設定値（設定液量Ｔ３）よりも大きく設定されていてもよい。測定値Ｐｍが設定圧力Ｐｓ１の２０％以下である場合（図６のステップＳ１４でＹＥＳを参照）、地下空洞部１０及びボーリング孔２２の容積が十分に大きいと推定される。そのため、この場合には、地下空洞部１０内に注入するセメントペーストの量を相対的に少なくし、その後の工程（ステップＳ１７）において地下空洞部１０内にモルタルスラリーを別途注入することにより、セメントペーストの使用量を削減しつつ、比較的大きな地下空洞部１０をセメントペースト及びモルタルスラリーによって適切に充填することが可能となる。一方、測定値Ｐｍが設定圧力Ｐｓ１の２０％を超える場合（図６のステップＳ１４でＮＯを参照）、ステップＳ１２における注水量（設定水量Ｔ１）に比して、地下空洞部１０及びボーリング孔２２の容積がやや大きい程度であると推定される。そのため、この場合には、地下空洞部１０内に注入するセメントペーストの量を相対的に多くすることにより、比較的小さな地下空洞部１０をセメントペーストによって適切に充填することが可能となる。

本実施形態では、測定値Ｐｍが設定圧力Ｐｓ２の２０％を超える場合（図６のステップＳ１６でＮＯを参照）、地下空洞部１０内にセメントペーストを注入している（第７の工程；図６のステップＳ２１参照）。この場合、地下空洞部１０及びボーリング孔２２の容積が比較的小さくなったと推定される。そのため、モルタルスラリーではなく、セメントペーストを地下空洞部１０内に再度注入することにより、地下空洞部１０に残存しうる小さな空間をセメントペーストによって適切に充填することが可能となる。

本実施形態では、測定値Ｐｍが設定圧力Ｐｓ３の２０％以下である場合（図６のステップＳ１９でＹＥＳを参照）、セメントペーストを地下空洞部１０に向けて注入し、セメントペースト及びモルタルスラリーが硬化するまで（例えば、半日〜１日程度）作業を中断し、その後に再びステップＳ１２以下の処理を実行している。この場合、セメントペースト及びモルタルスラリーの注入後でもなお、注入されたこれらの体積に比して、地下空洞部１０及びボーリング孔２２の容積が十分に大きいと推定される。そこで、地下空洞部１０内になお残存する大きな空間を充填するために、ステップＳ１２以下の処理を繰り返すことにより、想定以上に大きかった地下空洞部１０内を完全に充填することが可能となる。一方、測定値Ｐｍが設定圧力Ｐｓ３の２０％を超える場合（図６のステップＳ１９でＮＯを参照）、ステップＳ１５，Ｓ１７におけるセメントペースト及びモルタルスラリーの注入の結果、地下空洞部１０及びボーリング孔２２がある程度充填され、地下空洞部１０及びボーリング孔２２の容積が比較的小さくなったと推定される。そこで、モルタルスラリーではなく、セメントペーストを地下空洞部１０内に再度注入することにより、地下空洞部１０に残存しうる小さな空間をセメントペーストによって適切に充填することが可能となる。

本実施形態では、測定値Ｐｍが設定圧力Ｐｓ４の２０％以下である場合（図６のステップＳ２３でＹＥＳを参照）、それまでに注入されたセメントペーストにより地下空洞部１０及びボーリング孔２２中の残土が押し広げられ、容積が十分に大きくなり、地下空洞部１０が想定以上の大きさになったと推定される。そこで、比較的流動性に劣るが安価なモルタルスラリーを地下空洞部１０内に注入することにより、想定以上に大きかった地下空洞部１０をモルタルスラリーによって低コストで適切に充填することが可能となる。一方、測定値Ｐｍが設定圧力Ｐｓ３の２０％を超える場合（図６のステップＳ２３でＮＯを参照）、セメントペーストの注入後でもなお地下空洞部１０及びボーリング孔２２が完全には充填されていないが、地下空洞部１０及びボーリング孔２２内になお残存する空間はそれほど大きくないと推定される。そこで、モルタルスラリーではなく、比較的流動性に優れるセメントペーストを地下空洞部１０内に継続注入することにより、地下空洞部１０に残存しうる小さな空間をセメントペーストによって適切に充填することが可能となる。その後、さらにステップＳ１２以下を繰り返すことにより、地下空洞部１０内を完全に充填することが可能となる。

［他の実施形態］
以上、本開示に係る実施形態について詳細に説明したが、本発明の要旨の範囲内で種々の変形を上記の実施形態に加えてもよい。例えば、図７に示されるように、地盤１４内において地下空洞部１０よりも深い位置に別の地下空洞部１０Ａが存在する場合にも、本発明を適用することができる。

具体的には、まず、上記の実施形態の手順にて地下空洞部１０を充填材料２６で充填した後に、ボーリング機（図示せず）を用いて、既に地盤１４に設けられているボーリング孔２２を通じて、地下空洞部１０Ａに至るボーリング孔２２Ａを地盤１４に形成する（図７参照）。このとき、ボーリング孔２２内を充填している充填材料２６がボーリング機によって掘削される。なお、地表１２において、地盤１４に既に設けられているボーリング孔２２とは異なる箇所から、地下空洞部１０Ａに至るボーリング孔２２Ａを地盤１４に形成してもよい。この場合、上記の実施形態と同様に、崩落防止処理が行われてもよい。

次に、上記の実施形態の手順と同様に、送液装置２４により、ボーリング孔２２Ａを通じて地下空洞部１０Ａ内に注水し（図８参照）、さらにボーリング孔２２Ａを通じて地下空洞部１０Ａ内に充填材料２６Ａ（セメントペースト又はモルタルスラリー）を充填する（図９参照）。

一つの地下空洞部１０及びボーリング孔２２に対して、１日の間に注入可能な充填材料２６の最大量は、例えば、１５ｍ^３程度に設定されていてもよい。

１０，１０Ａ…地下空洞部、１２…地表、１４…地盤、１６…小空隙、２２，２２Ａ…ボーリング孔、２４…送液装置、２４ａ…ポンプ、２４ｂ…配管、２４ｃ…圧力計、２６，２６Ａ…充填材料。

Claims

地下空洞部に通ずるボーリング孔を地表から形成する第１の工程と、
前記ボーリング孔を通じて前記地下空洞部内に注水する第２の工程と、
第２の工程において所定量の水が注水されたときの水圧を測定し、当該水圧の大きさが所定の第１の閾値以下であるか否かを判定する第３の工程と、
前記第３の工程での判定の結果、前記第３の工程において測定された水圧の大きさが前記第１の閾値以下である場合、前記ボーリング孔を通じて前記地下空洞部内にセメントペーストを注入する第４の工程と、
前記第４の工程において所定量のセメントペーストが注入されたときの圧力を測定し、当該圧力の大きさが所定の第２の閾値以下であるか否かを判定する第５の工程と、
前記第５の工程での判定の結果、前記第５の工程において測定された圧力の大きさが前記第２の閾値以下である場合、前記ボーリング孔を通じて前記地下空洞部内にモルタルスラリーを注入する第６の工程とを含む、地下空洞部の充填方法。
前記第３の工程での判定の結果、前記第３の工程において測定された水圧の大きさが前記第１の閾値を超える場合、前記ボーリング孔を通じて前記地下空洞部内にセメントペーストを注入する第７の工程をさらに含み、
前記第４の工程において前記地下空洞部内に注入されるセメントペーストの量は、前記第７の工程において前記地下空洞部内に注入されるセメントペーストの量よりも少ない、請求項１に記載の方法。
前記第５の工程での判定の結果、前記第５の工程において測定された圧力の大きさが前記第２の閾値を超える場合、前記第７の工程を実行する、請求項２に記載の方法。
前記第７の工程において所定量のセメントペーストが注入されたときの圧力を測定し、当該圧力の大きさが所定の第３の閾値以下であるか否かを判定する第８の工程をさらに含み、
前記第８の工程での判定の結果、前記第８の工程において測定された圧力の大きさが前記第３の閾値以下である場合、前記第６の工程を実行し、
前記第８の工程での判定の結果、前記第８の工程において測定された圧力の大きさが前記第３の閾値を超える場合、前記ボーリング孔を通じて前記地下空洞部内にセメントペーストを注入した後に、硬化待ちを行う、請求項２又は３に記載の方法。
前記第６の工程において所定量のモルタルスラリーが注入されたときの圧力を測定し、当該圧力の大きさが所定の第４の閾値以下であるか否かを判定する第９の工程をさらに含み、
前記第９の工程での判定の結果、前記第９の工程において測定された圧力の大きさが前記第４の閾値以下である場合、前記ボーリング孔を通じて前記地下空洞部内にセメントペーストを注入した後に、硬化待ちを行い、
前記第９の工程での判定の結果、前記第９の工程において測定された圧力の大きさが前記第４の閾値を超える場合、前記第７の工程を実行する、請求項２〜４のいずれか一項に記載の方法。