JPH04363499A - 吸水膨張性止水材及びそれを用いる止水工法 - Google Patents
吸水膨張性止水材及びそれを用いる止水工法Info
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Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
- E21B33/10—Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
- E21B33/12—Packers; Plugs
- E21B33/1208—Packers; Plugs characterised by the construction of the sealing or packing means
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
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- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、軟質で膨張速度の速い
吸水膨張性素材と硬質で膨張速度の遅い吸水膨張性素材
からなる各成形体を所定の配列状態で複合化した吸水膨
張性止水材、及びそれを用いる孔内止水工法に関するも
のである。この止水材及びそれを用いる止水工法は、ア
ンカーロックボルトやアースアンカーの止水、グラウト
注入口の止水、ボーリング孔でのパッカー、水抜き排水
孔での口元処理の止水など、地中孔内や各種管内での止
水に好適な技術である。
吸水膨張性素材と硬質で膨張速度の遅い吸水膨張性素材
からなる各成形体を所定の配列状態で複合化した吸水膨
張性止水材、及びそれを用いる孔内止水工法に関するも
のである。この止水材及びそれを用いる止水工法は、ア
ンカーロックボルトやアースアンカーの止水、グラウト
注入口の止水、ボーリング孔でのパッカー、水抜き排水
孔での口元処理の止水など、地中孔内や各種管内での止
水に好適な技術である。
【０００２】
【従来の技術】最近、アンカーロックボルトやアースア
ンカーの止水材、あるいはグラウト注入口の止水材等と
して、吸水膨張性素材が用いられている。それらは全て
単一の素材からなる成形体であり、例えば速やかに膨張
することが要求される場合は、吸水膨張性を付与したス
ポンジ状のウレタン樹脂が多用されている。またボーリ
ング孔でのパッカーのように、特に大きな膨張圧及び膨
張時の強度が必要な場合は、合成ゴムや天然ゴムをベー
スとしてそれに吸水膨張性を付与した素材が用いられる
。
ンカーの止水材、あるいはグラウト注入口の止水材等と
して、吸水膨張性素材が用いられている。それらは全て
単一の素材からなる成形体であり、例えば速やかに膨張
することが要求される場合は、吸水膨張性を付与したス
ポンジ状のウレタン樹脂が多用されている。またボーリ
ング孔でのパッカーのように、特に大きな膨張圧及び膨
張時の強度が必要な場合は、合成ゴムや天然ゴムをベー
スとしてそれに吸水膨張性を付与した素材が用いられる
。
【０００３】作業は例えば次のような手順で行う。まず
地中孔内にアンカーロックボルトやアースアンカー、グ
ラウト注入管を挿入し、それらと孔壁との間に前記止水
材を配置する。次いでセメントミルクやグラウト材を注
入し、余分な注入材料が孔口から溢れ出てくる状態にな
るまで行う。それによって注入材料が充分に注入された
ことが分かり、その余分の材料の水分を吸収して止水材
が膨張し、止水する。またボーリング孔のパッカーのよ
うな場合は、周囲に存在する地下水などを吸収して膨張
し止水する。
地中孔内にアンカーロックボルトやアースアンカー、グ
ラウト注入管を挿入し、それらと孔壁との間に前記止水
材を配置する。次いでセメントミルクやグラウト材を注
入し、余分な注入材料が孔口から溢れ出てくる状態にな
るまで行う。それによって注入材料が充分に注入された
ことが分かり、その余分の材料の水分を吸収して止水材
が膨張し、止水する。またボーリング孔のパッカーのよ
うな場合は、周囲に存在する地下水などを吸収して膨張
し止水する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】アンカーロックボルト
などの止水では、止水材は、注入材料が孔口から溢れ出
てきた時に素早く吸水膨張して充分な止水効果を発揮す
る必要がある。その点では、スポンジ状のウレタン樹脂
をベースとして吸水膨張性を付与した素材は膨張速度が
極めて速い（通常、数分で膨張する）ため好ましい。し
かし、この種の素材は非常に軟質であり強度が小さく、
膨張とともに長さ方向（管軸方向）に不均等に変形しパ
ッキングの機能が失われがちである。またセメントミル
クやグラウト材などの注入方向が上向きの場合は、それ
ら注入材料の重量を支えることができない。更に周囲に
水分が存在し且つ孔口から離れた位置に挿入しようとす
る場合、止水材が完全に押し込まれる前に孔口付近で膨
張してしまい、予め規定した位置まで挿入できず、所定
の位置での止水機能を果たし得ないことも起こる。
などの止水では、止水材は、注入材料が孔口から溢れ出
てきた時に素早く吸水膨張して充分な止水効果を発揮す
る必要がある。その点では、スポンジ状のウレタン樹脂
をベースとして吸水膨張性を付与した素材は膨張速度が
極めて速い（通常、数分で膨張する）ため好ましい。し
かし、この種の素材は非常に軟質であり強度が小さく、
膨張とともに長さ方向（管軸方向）に不均等に変形しパ
ッキングの機能が失われがちである。またセメントミル
クやグラウト材などの注入方向が上向きの場合は、それ
ら注入材料の重量を支えることができない。更に周囲に
水分が存在し且つ孔口から離れた位置に挿入しようとす
る場合、止水材が完全に押し込まれる前に孔口付近で膨
張してしまい、予め規定した位置まで挿入できず、所定
の位置での止水機能を果たし得ないことも起こる。
【０００５】それに対して合成ゴムや天然ゴム等をベー
スとして吸水膨張性を付与した素材は、膨張時に充分大
きな強度と膨張圧を呈するため、注入材料の重量を支え
ることができる。しかし、この種の素材は膨張速度が遅
く（通常、膨張には数時間〜数十時間かかる）、注入材
料が孔口から溢れ出てきた時に直ちに充分な止水効果を
発揮させることができない。また予め別に注水するなど
して吸水膨張させるにしても長時間を要するため、注入
作業を開始するまでに時間がかかり、作業能率が低くな
る欠点がある。
スとして吸水膨張性を付与した素材は、膨張時に充分大
きな強度と膨張圧を呈するため、注入材料の重量を支え
ることができる。しかし、この種の素材は膨張速度が遅
く（通常、膨張には数時間〜数十時間かかる）、注入材
料が孔口から溢れ出てきた時に直ちに充分な止水効果を
発揮させることができない。また予め別に注水するなど
して吸水膨張させるにしても長時間を要するため、注入
作業を開始するまでに時間がかかり、作業能率が低くな
る欠点がある。
【０００６】本発明の目的は、上記のような従来技術の
欠点を解消し、必要な時に素早く膨張して止水し、且つ
充分大きな強度と膨張圧を発揮して注入材料や隙間充填
材料などの重量を支えることができ、作業性の良好な吸
水膨張性止水材、及びそれを用いた止水工法を提供する
ことである。
欠点を解消し、必要な時に素早く膨張して止水し、且つ
充分大きな強度と膨張圧を発揮して注入材料や隙間充填
材料などの重量を支えることができ、作業性の良好な吸
水膨張性止水材、及びそれを用いた止水工法を提供する
ことである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、図１に示すよ
うに、軟質で膨張速度が速い吸水膨張性素材からなる成
形体１０を挾むように、その両側に硬質で膨張速度が遅
い吸水膨張性素材からなる成形体１２を配置した吸水膨
張性止水材である。ここで用いる軟質で膨張速度が速い
吸水膨張性素材としては、数分で膨張する吸水性を付与
したスポンジ状のポリウレタン樹脂が好ましい。また硬
質で膨張速度が遅い吸水膨張性素材としては、数時間〜
数十時間で膨張する吸水性を付与した合成ゴムが好適で
ある。
うに、軟質で膨張速度が速い吸水膨張性素材からなる成
形体１０を挾むように、その両側に硬質で膨張速度が遅
い吸水膨張性素材からなる成形体１２を配置した吸水膨
張性止水材である。ここで用いる軟質で膨張速度が速い
吸水膨張性素材としては、数分で膨張する吸水性を付与
したスポンジ状のポリウレタン樹脂が好ましい。また硬
質で膨張速度が遅い吸水膨張性素材としては、数時間〜
数十時間で膨張する吸水性を付与した合成ゴムが好適で
ある。
【０００８】また本発明は図２に示すように、孔１４内
に挿通した管１６とその孔壁面１８との間の隙間に、孔
１４と管１６の横断面形状に対応した形状をなしている
上記の吸水膨張性止水材を、その各成形体１２，１０，
１２が管長手方向に順次密着配列されるように挿入し、
周囲に存在する水を吸収させ膨張させて止水する工法で
ある。ここで各成形体は、接着剤などで一体化されてい
てもよいし、別体のものを単に密着するように配置して
挿入してもよい。
に挿通した管１６とその孔壁面１８との間の隙間に、孔
１４と管１６の横断面形状に対応した形状をなしている
上記の吸水膨張性止水材を、その各成形体１２，１０，
１２が管長手方向に順次密着配列されるように挿入し、
周囲に存在する水を吸収させ膨張させて止水する工法で
ある。ここで各成形体は、接着剤などで一体化されてい
てもよいし、別体のものを単に密着するように配置して
挿入してもよい。
【０００９】
【作用】軟質の成形体１０の両側に硬質の成形体１２を
配置すると、図２のＡに示すように、孔内などへの挿入
時は両側の硬質の成形体１２によって軟質の成形体１０
がガードされ、挿入深さが長くなっても、また多少の水
分を吸収して膨張しても所定の位置まで容易に挿入可能
となる。そして図２のＢに示すように、まず所定の位置
で、軟質の成形体１０が周囲の水分を吸収して素早く膨
張する。両側が硬質の成形体１２でガードされた状態で
吸水膨張するため、軸方向の不均等膨張は生じない。こ
れによって管１６と孔壁面１８との間での初期の止水効
果が得られる。その後数時間経過すると、徐々に硬質の
成形体１２が吸水膨張し、図２のＣに示すように、長期
的にはそれら全体が吸水膨張して前記隙間を塞ぐ。
配置すると、図２のＡに示すように、孔内などへの挿入
時は両側の硬質の成形体１２によって軟質の成形体１０
がガードされ、挿入深さが長くなっても、また多少の水
分を吸収して膨張しても所定の位置まで容易に挿入可能
となる。そして図２のＢに示すように、まず所定の位置
で、軟質の成形体１０が周囲の水分を吸収して素早く膨
張する。両側が硬質の成形体１２でガードされた状態で
吸水膨張するため、軸方向の不均等膨張は生じない。こ
れによって管１６と孔壁面１８との間での初期の止水効
果が得られる。その後数時間経過すると、徐々に硬質の
成形体１２が吸水膨張し、図２のＣに示すように、長期
的にはそれら全体が吸水膨張して前記隙間を塞ぐ。
【００１０】ここで成形体１０は軟質であるため、表面
の粗い孔壁面１８でもその凹凸になじんで密着して止水
効果を高める。硬質の成形体１２は充分な強度と膨張圧
を発揮し、軟質の成形体１０をガードすると共に、注入
材料などの荷重を支える機能も果たす。
の粗い孔壁面１８でもその凹凸になじんで密着して止水
効果を高める。硬質の成形体１２は充分な強度と膨張圧
を発揮し、軟質の成形体１０をガードすると共に、注入
材料などの荷重を支える機能も果たす。
【００１１】
【実施例】図３は本発明に係る吸水膨張性止水材の一実
施例を示す斜視図である。この吸水膨張性止水材２０は
、図４に示すように、地中孔３０内にグラウト管注入３
２を設置し、上部の隙間にセメント３４を注入して固定
する場合に有用である。
施例を示す斜視図である。この吸水膨張性止水材２０は
、図４に示すように、地中孔３０内にグラウト管注入３
２を設置し、上部の隙間にセメント３４を注入して固定
する場合に有用である。
【００１２】この吸水膨張性止水材２０は、軟質で膨張
速度が速い吸水膨張性素材からなる成形体２２と、それ
を挾むようにその両側に位置する硬質で膨張速度が遅い
吸水膨張性素材からなる成形体２４とからなる。それら
成形体２２，２４は、円板状もしくは円柱状をなし且つ
同じ箇所に大小２個の円形貫通穴２６，２８を設けた構
造である。ここで軟質の吸水膨張性素材は、吸水膨張性
高分子化合物（例えばビニルアルコール−アクリル酸塩
共重合体やポリアクリル酸塩等）を配合したスポンジ状
のウレタン樹脂であり、厚さが１５ｍｍの場合は５分程
度で体積が約８倍に膨張する。硬質の吸水膨張性素材は
、同様の吸水膨張性高分子化合物を合成ゴムに配合した
ものであり、厚さが３ｍｍの場合は約２４時間で体積が
約２５倍となる。それぞれの成形体の膨張時間は、素材
の組成、成形体の厚さ及び形状によって変化する。本実
施例において使用した成形体２２の厚さは１５ｍｍ、成
形体２４の厚さは両方とも６ｍｍ、それらの直径は８４
ｍｍであり、円形貫通穴２６の直径は４８ｍｍ、円形貫
通穴２８の直径は１８ｍｍである。３個の成形体２４，
２２，２４は使用時に密着した状態であればよく、予め
接着剤などで一体化させたものでもよい。
速度が速い吸水膨張性素材からなる成形体２２と、それ
を挾むようにその両側に位置する硬質で膨張速度が遅い
吸水膨張性素材からなる成形体２４とからなる。それら
成形体２２，２４は、円板状もしくは円柱状をなし且つ
同じ箇所に大小２個の円形貫通穴２６，２８を設けた構
造である。ここで軟質の吸水膨張性素材は、吸水膨張性
高分子化合物（例えばビニルアルコール−アクリル酸塩
共重合体やポリアクリル酸塩等）を配合したスポンジ状
のウレタン樹脂であり、厚さが１５ｍｍの場合は５分程
度で体積が約８倍に膨張する。硬質の吸水膨張性素材は
、同様の吸水膨張性高分子化合物を合成ゴムに配合した
ものであり、厚さが３ｍｍの場合は約２４時間で体積が
約２５倍となる。それぞれの成形体の膨張時間は、素材
の組成、成形体の厚さ及び形状によって変化する。本実
施例において使用した成形体２２の厚さは１５ｍｍ、成
形体２４の厚さは両方とも６ｍｍ、それらの直径は８４
ｍｍであり、円形貫通穴２６の直径は４８ｍｍ、円形貫
通穴２８の直径は１８ｍｍである。３個の成形体２４，
２２，２４は使用時に密着した状態であればよく、予め
接着剤などで一体化させたものでもよい。
【００１３】図４に示す例では、先端側が小径（７６ｍ
ｍφ）で孔口側が大径（８６ｍｍφ）の２段構造になっ
た地中孔３０をボーリングで形成する。硬質の成形体２
４と軟質の成形体２２と硬質の成形体２４の３者が管長
手方向にその順序で密着配列させた状態で挿入する。実
際には大径のグラウト注入管３２を大径の円形貫通穴２
６に挿通し、小径の排出管３６を小径の円形貫通穴２８
に挿通して、その状態で地中孔３０内に降ろす。ここで
は吸水膨張性止水材２０を設置した深度よりも上部に地
下水位面が存在したことから、吸水膨張性止水材２０を
挿入した直後から膨張を開始し、３〜５分経過後には軟
質の吸水膨張性素材が完全に膨張して孔壁に密着してい
た。 そして挿入１０分後に、上部からグラウト注入管３２及
び排出管３６と孔壁面との隙間にセメント３４を注入し
たところ、ほぼ規定の注入量で孔口までセメントで満た
された。しばらく経過した後でも、注入したセメントが
抜けることはなく、吸水膨張性止水材２０による止水性
並びにセメント保持性を確認できた。
ｍφ）で孔口側が大径（８６ｍｍφ）の２段構造になっ
た地中孔３０をボーリングで形成する。硬質の成形体２
４と軟質の成形体２２と硬質の成形体２４の３者が管長
手方向にその順序で密着配列させた状態で挿入する。実
際には大径のグラウト注入管３２を大径の円形貫通穴２
６に挿通し、小径の排出管３６を小径の円形貫通穴２８
に挿通して、その状態で地中孔３０内に降ろす。ここで
は吸水膨張性止水材２０を設置した深度よりも上部に地
下水位面が存在したことから、吸水膨張性止水材２０を
挿入した直後から膨張を開始し、３〜５分経過後には軟
質の吸水膨張性素材が完全に膨張して孔壁に密着してい
た。 そして挿入１０分後に、上部からグラウト注入管３２及
び排出管３６と孔壁面との隙間にセメント３４を注入し
たところ、ほぼ規定の注入量で孔口までセメントで満た
された。しばらく経過した後でも、注入したセメントが
抜けることはなく、吸水膨張性止水材２０による止水性
並びにセメント保持性を確認できた。
【００１４】なおこの例は、止水完了後、グラウト注入
管３２から地中孔３０内底部にグラウトを注入し、余分
なグラウトが排出管３６から溢れ出るのを確認して注入
作業を完了するものである。
管３２から地中孔３０内底部にグラウトを注入し、余分
なグラウトが排出管３６から溢れ出るのを確認して注入
作業を完了するものである。
【００１５】本発明はその他、アンカーロックボルトや
アースアンカーの止水、ボーリング孔でのパッカー、水
抜き排水孔での口元処理の止水など、地中孔内や各種管
内での止水に有用である。特に、止水材に荷重が加わる
場合、例えば上記のように下向きの孔で止水材の上部を
セメント等の隙間充填材料で満たす場合、あるいは上向
きに注入材料を注入する場合などで有効である。
アースアンカーの止水、ボーリング孔でのパッカー、水
抜き排水孔での口元処理の止水など、地中孔内や各種管
内での止水に有用である。特に、止水材に荷重が加わる
場合、例えば上記のように下向きの孔で止水材の上部を
セメント等の隙間充填材料で満たす場合、あるいは上向
きに注入材料を注入する場合などで有効である。
【００１６】なお上記実施例は、軟質で膨張速度が速い
吸水膨張性素材の成形体の両側に硬質で膨張速度が遅い
吸水膨張性素材の成形体を配置した３層構造であるが、
更に高い止水性能が要求される場合は、軟質の成形体を
複数個配置し更に中間に硬質の成形体を挿入する多層構
造としてもよい。各形成体の形状（厚さや外面形状）や
穴の有無、穴の個数や形状も、使用状態に応じて適宜変
更できる。
吸水膨張性素材の成形体の両側に硬質で膨張速度が遅い
吸水膨張性素材の成形体を配置した３層構造であるが、
更に高い止水性能が要求される場合は、軟質の成形体を
複数個配置し更に中間に硬質の成形体を挿入する多層構
造としてもよい。各形成体の形状（厚さや外面形状）や
穴の有無、穴の個数や形状も、使用状態に応じて適宜変
更できる。
【００１７】
【発明の効果】本発明は上記のように、軟質で膨張速度
が速い吸水膨張性素材からなる成形体を挾むように、そ
の両側に硬質で膨張速度が遅い吸水膨張性素材からなる
成形体を配置したことにより、素早く止水し且つ注入材
料等の荷重に耐える強度と膨張圧を有する理想的な吸水
膨張性止水材とすることができる。本発明の止水材は、
吸水膨張するまでの待機時間が短く且つ止水性能が高い
ことから、本発明工法によれば、作業能率を向上させる
ことができ、各種注入材料の保持も確実に行える効果が
ある。
が速い吸水膨張性素材からなる成形体を挾むように、そ
の両側に硬質で膨張速度が遅い吸水膨張性素材からなる
成形体を配置したことにより、素早く止水し且つ注入材
料等の荷重に耐える強度と膨張圧を有する理想的な吸水
膨張性止水材とすることができる。本発明の止水材は、
吸水膨張するまでの待機時間が短く且つ止水性能が高い
ことから、本発明工法によれば、作業能率を向上させる
ことができ、各種注入材料の保持も確実に行える効果が
ある。
【図１】本発明に係る吸水膨張性止水材の分解斜視図。
【図２】本発明工法の原理説明図。
【図３】本発明に係る吸水膨張性素材の一実施例を示す
分解斜視図。
分解斜視図。
【図４】本発明工法の一例を示す説明図。
１０，２２ 軟質で張性速度の速い吸水膨張性素材か
らなる成形体 １２，２４ 硬質で膨張速度の遅い吸水膨張性素材か
らなる成形体 １４ 孔 １６ 管 １８ 孔壁面 ２０ 吸水膨張性止水材 ３０ 地中孔
らなる成形体 １２，２４ 硬質で膨張速度の遅い吸水膨張性素材か
らなる成形体 １４ 孔 １６ 管 １８ 孔壁面 ２０ 吸水膨張性止水材 ３０ 地中孔
Claims (3)
- 【請求項１】 軟質で膨張速度が速い吸水膨張性素材
からなる成形体を挾むように、その両側に硬質で膨張速
度が遅い吸水膨張性素材からなる成形体をそれぞれ配置
したことを特徴とする吸水膨張性止水材。 - 【請求項２】 軟質で膨張速度が速い吸水膨張性素材
として、数分で膨張する吸水性を付与したスポンジ状の
ポリウレタン樹脂を用い、硬質で膨張速度が遅い吸水膨
張性素材として、数時間〜数十時間で膨張する吸水性を
付与した合成ゴムを用いる請求項１記載の吸水膨張性止
水材。 - 【請求項３】 孔内に挿通した管と孔壁面との隙間に
止水材を配設することにより止水する工法において、孔
及び管の横断面形状に対応した形状をなす請求項１又は
２記載の吸水膨張性止水材を、その各成形体が管長手方
向に順次密着配列されるように挿入し、周囲に存在する
水を吸収し膨張して前記隙間を止水することを特徴とす
る止水工法。
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| JPH0799076B2 JPH0799076B2 (ja) | 1995-10-25 |
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