JPH10238289A - 空洞の充填方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 地山内に存在する空洞や空隙を埋めるとき
や、トンネル構築に際してセグメントに裏込材を充填す
るとき等に用いて好適な空洞の充填方法を得る。 【解決手段】 少なくとも吸水性樹脂とセメントと、好
ましくはベントナイトと水とを含む空洞充填材Ｆ５を空
洞Ａ内に送給して硬化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地山内に存在する
空洞や空隙を埋めるときや、トンネル構築に際してセグ
メントに裏込材を充填するとき等に用いて好適な空洞の
充填方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、地山内には空洞（水洞）
や空隙が存在している場所がある。また山岳にトンネル
を掘削するに際しては、地山を構成する岩盤に孔を掘削
していくが、このとき掘削した孔の内周面の、特に天端
部に小規模な崩落による空洞やクラックが発生すること
がある。これらの空洞（以下、窪地、水洞、空隙、クラ
ック、隙間等を含む）は、地山の安定性にとって好まし
くないため、充填材を充填して埋めることが求められ
る。このような場合に用いる空洞充填材としては、空洞
内に送給した後、内部で膨張硬化する、例えば発泡ポリ
ウレタンやエアモルタル等が用いられていた。

【０００３】また、トンネルボーリングマシンやシール
ド掘削機等を用いてトンネルを掘削する場合、覆工材と
して、掘削した孔内にセグメントを組み立てることがあ
る。この場合、組み立てたセグメントの外周面と孔の内
周面との隙間の空洞をうめるため、モルタルやセメント
ミルク等のセメント系材料を裏込材（充填材）として充
填していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような掘削時に生じた空洞や、セグメントと周囲地山
との隙間等の空洞の充填方法には以下のような問題があ
った。まず、空洞を埋めるための充填材として、発泡ポ
リウレタンは高価にすぎる。一方、エアモルタルは流動
性が大きいため、特定の送給箇所に定着させる、いわゆ
る限定充填ができず、また、湧水がある空洞内では充填
材が流失し充填固化が困難であった。

【０００５】また、セグメントの裏込材として用いるモ
ルタル等のセメント系材料では、特に掘削にトンネルボ
ーリングマシンを用いた場合、裏込材をセグメントの頂
部側に充填しようとしても、トンネルボーリングマシン
にはセグメントと周囲地山との隙間を塞ぐテールシール
が通常備えられていないので、充填した裏込材がセグメ
ント端部と周囲地山との隙間から流出してしまうため、
トンネルボーリングマシン直後のセグメントまで充填で
きなかった。

【０００６】本発明は、以上のような点を考慮してなさ
れたもので、地山や掘削時に生じた空洞を埋めるとき
や、トンネル構築に際してセグメントに裏込材を充填す
るとき等にも、空洞を確実に埋めることができる空洞の
充填方法を提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
め本発明は請求項１において、地山等に存在する空洞
に、少なくとも吸水性樹脂とセメントとを含む組成物か
らなる空洞充填材を配置し、前記空洞内で吸水・膨張さ
せ、かつ硬化させる空洞の充填方法を提供する。請求項
２の発明は、前記請求項１に記載の空洞の充填方法にお
いて、前記空洞充填材が更に水溶性有機溶剤を含む組成
物からなることを特徴とする。請求項３の発明は、前記
請求項１又は請求項２に記載の空洞の充填方法におい
て、前記空洞充填材を空洞に送給すると共に、この空洞
に水を注入することを特徴とする。請求項４の発明は、
前記請求項１又は請求項２に記載の空洞の充填方法にお
いて、２本の送給管と１本の注出管とが連結された二股
ノズルを用い、この二股ノズルの一方の送給管から前記
空洞充填材を送給し、他方の送給管から水を送給し、二
股ノズル内でこれらを合流・混合し、混合物を前記注出
管から前記空洞内に送給することを特徴とする。また、
前記の課題を解決するため本発明は請求項５において、
地山等に存在する空洞に、少なくとも吸水性樹脂とセメ
ントと水とを含む流動性の組成物からなり、この組成物
中で吸水性樹脂が少なくとも部分的に吸水、膨張した空
洞充填材を送給し、前記空洞内で硬化させる空洞の充填
方法を提供する。請求項６の発明は、前記請求項５に記
載の空洞の充填方法において、前記空洞充填材が更にベ
ントナイトを含む組成物からなることを特徴とする。請
求項７の発明は、前記請求項５又は請求項６に記載の空
洞の充填方法において、空洞充填材が、水への流出率が
４０％以下でありかつフロー値が１４０〜２１０の範囲
内である前記の組成物からなることを特徴とする。

【０００８】ここで流出率は、下記の式１により測定す
ることができる。すなわち、１２０mlのＰＰ容器中に混
練終了から５分経過した組成物を充填する。次に、この
充填容器を、開口を上に向けて１０００mlの水中に浸漬
し、１３０rpm で上層の水を攪拌する。５分間攪拌後に
容器を取り出し、残存する組成物の重量から、下記の式
１により該組成物の水への流出率を求める。 流出率(%)＝（水浸漬前の重量−水浸漬後の重量）／水浸漬前の重量×１００ …式１ またフロー値は、ＪＩＳ Ｒ５２０１に基づき測定する
ことができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る空洞の充填方
法の実施の形態について、施工例によって詳しく説明す
る。 （施工例１）本発明の請求項１に係わる一施工例を、図
１により説明する。図１では、地山Ｇに形成された空洞
Ａを本発明の充填方法により充填する。先ず、少なくと
も吸水性樹脂とセメントとを含む粉状組成物からなる空
洞充填材Ｆ１を調製する。この空洞充填材Ｆ１は、所定
量の粉末状又は砕粒状の吸水性樹脂と、セメントと、必
要なら他の骨材や混和材とを粉体混合器中で均一に混合
することにより安価かつ容易に調製することができる。

【００１０】図１に示すように、この空洞充填材Ｆ１の
所定量を空洞Ａ内に配置する。配置は、手作業で行って
もよく、また例えばホース１を用いる空気圧送等により
送給してもよい。このとき、この空洞Ａに自然湧水があ
れば、この湧水が空洞充填材Ｆ１に浸透し、これを浸潤
する。すると空洞充填材Ｆ１に含まれている吸水性樹脂
が先ず吸水し、膨張する。これによって空洞充填材Ｆ１
全体が体積を増大させると共に吸水性樹脂の粘着力によ
って塊化し、空洞Ａ内に充満するに到る。その後、時間
の経過と共に、配合されているセメントが吸水して硬化
し、空洞Ａが硬化物ＦＦによって充填されることにな
る。

【００１１】空洞Ａに自然湧水がないか、又はあっても
僅少な場合は、空洞充填材Ｆ１の送給と同時に、又は送
給後に、空洞Ａ内に散水器付きのホース２で散水する。
すると、空洞充填材Ｆ１は前記と同様に、吸水性樹脂が
吸水・膨張することによって全体が膨張し、含水膨張し
た空洞充填材Ｆ１が空洞Ａ内に充満するに到る。空洞充
填材Ｆ１の送給と散水とを止め、放置すると、空洞充填
材Ｆ１中のセメントが硬化することにより含水した空洞
充填材全体が硬化するので、この硬化物ＦＦで空洞を充
填することができる。この方法によれば、空洞Ａの全体
又は所望の部分、例えば底部や側部のみを限定して充填
することができる。

【００１２】この充填方法に用いる粉体空洞充填材Ｆ１
は、空洞の状態や湧水の有無、膨張倍率、要求される硬
化物ＦＦの物性等を考慮して吸水性樹脂とセメントとの
配合割合を決定することが好ましい。一般には、加えら
れる水を１００とするときの重量比で、吸水性樹脂が
０．１〜５の範囲内、セメントが１０〜５０の範囲内と
なるような割合で混合使用することが好ましい。ここで
用いる吸水性樹脂は、耐塩性が良好なもの、例えば日本
触媒社製「アクアリックＣＳ」等が好適である。

【００１３】前記の粉体空洞充填材は、吸水性樹脂とセ
メントに加えて、更にベントナイトを含むことが好まし
い。ベントナイトは、比重が比較的小さいので、組成物
中に均一に混合することが容易であり、また分離し難い
ので安定した空洞充填材が得られる。更にベントナイト
は、無機塩を含有する水を吸収して膨潤しゲル化する性
質を有するので、これを含む空洞充填材は、充填後硬化
するまでに流水にさらされても流失し難く、また、重力
に抗して盛り上げ充填が可能になり、施工領域を広げる
ことができる。ベントナイトの使用量は、空洞充填材に
加えられる水に対する重量比で２／１０〜８／１０とす
ることが好ましい。

【００１４】前記の粉体空洞充填材は、空洞へ送給する
とき等の粉塵飛散を防止するために、請求項２に示した
ように、例えばプロピレングリコール等の水溶性有機溶
剤を添加して湿潤させ、ウエットパウダー状又はペース
ト状としてもよい。添加された水溶性有機溶剤は吸水性
樹脂を膨潤させず、セメントを硬化させないので、保管
中等に空洞充填材が膨張したり固化したりすることはな
い。水溶性有機溶剤を含む空洞充填材を空洞に送給し、
水を加えれば直ちに膨張が始まり、次いで硬化する。

【００１５】（施工例２）第二の施工例を図２，図３に
より説明する。図２に示すように、山岳等にトンネルを
掘削するに際しては、先ず各種工法で地山Ｇに孔３を掘
削する。このとき地山（岩盤）Ｇの崩落によって孔３の
天端部等に空洞Ａが発生する場合がある。この空洞Ａを
本発明の充填方法で充填する。

【００１６】図２に示すように、先ずリング状の支保工
４を、孔３の進行方向に所定間隔を隔てて複数設置す
る。各支保工４は、孔３の内径よりも所定寸法だけ小径
とされており、例えば、所定の曲率に湾曲形成されたＨ
型鋼材を複数本接続することによってリング状に形成さ
れている。次いで、矢板５を、前記設置した支保工４，
４，…上と、孔３の天端部との間に挿入して設置し、空
洞Ａの下方全体を覆うようにする。この矢板５には、例
えば鋼製のキーストンプレートが用いられる。

【００１７】施工例２では、図３に示すように、まず孔
３内に複数の支保工４を設置する。次に、設置した支保
工４上に矢板５を設置するが、この矢板５の外側表面に
は、空洞Ａと対応した位置にペースト状の空洞充填材Ｆ
２を塗布又は載置しておく。この空洞充填材Ｆ２は、吸
水性樹脂とセメントと必要なら他の混和剤とを所定の配
合割合で混合し、これに少量（例えば吸水性樹脂１ｇに
対して５ml）の水溶性有機溶剤（プロピレングリコール
等）を添加しペースト状に混練したものである。

【００１８】この空洞充填材Ｆ２は高粘性であるから、
矢板５の表面に塗布又は載置すると、その付着した状態
を維持する。この矢板５を、支保工４上と孔３の天端部
との間に挿入設置した後、放置すると、空洞Ａの地山
（岩盤）Ｇの表面から滲み出した地下水ｗが、矢板５に
塗布された空洞充填材Ｆ２上に滴下し、これを浸潤す
る。このとき空洞充填材Ｆ２は、これに配合されている
吸水性樹脂が先ず吸水し、膨張して空洞Ａに充満し、時
間の経過と共に配合されているセメントが吸水し硬化す
ることによって空洞充填材Ｆ２の膨張体が硬化し、空洞
Ａが硬化物によって充填される。

【００１９】施工例２の充填方法は、空洞Ａの規模が比
較的小さく、かつ岩盤Ｇから地下水が滲み出てくる場合
に便利に適用できる。またこの施工法は、空洞Ａの充填
だけでなく、トンネルの覆工材としてセグメントを用い
る場合のセグメントの裏込め等にも適用することができ
る。特に、テールシールを備えないトンネルボーリング
マシン等を用いる場合、粉体の空洞充填材に水溶性有機
溶剤として少量のプロピレングリコール等を添加する
と、空洞充填材をペースト化することができ、天端側に
おいてもセグメント端部から空洞充填材が流れ出すこと
もなく、円滑に充填作業を行うことが可能となる。

【００２０】（施工例３）前記において、空洞Ａに地下
水の湧出がないか、又は少ない場合は、請求項３に示し
たように、空洞充填材を空洞に送給すると共に、この空
洞に水を注入することが好ましい。この方法に基づく施
工例を図４によって説明する。この施工例３では先ず、
トンネルの孔３内に前記の施工例２と同様に支保工４と
矢板５とを設置する。次いで、図４に示すように、矢板
５の外側から空洞Ａ内に第一のホース７を挿入し、この
ホース７から、施工例１で用いたと同様に少なくとも吸
水性樹脂とセメントとを含む粉状の空洞充填材Ｆ３を空
洞Ａ内に空気圧送等で送給する。これと同時に、又は空
洞充填材Ｆ２の送給後に、矢板５の外側から挿入した第
二のホース８で水を空洞Ａ内に注入する。このホース８
は、その周面に多数の細孔８ａが形成されていて、この
細孔８ａから散布された水が、空洞Ａ内に送給された空
洞充填材Ｆ４に浸透する。

【００２１】この後は、前記施工例１と同様、空洞充填
材Ｆ３は、散布された水を吸水性樹脂が吸収することに
より急速に膨張して空洞Ａに充満し、セメントの硬化に
より強度が発現し、空洞Ａが硬化物により充填されるこ
とになる。

【００２２】この場合も空洞充填材は、粉塵飛散を抑制
するために、水溶性有機溶剤を添加して湿潤させ、ウエ
ットパウダー状として用いてもよい。また、比較的多量
の水溶性有機溶剤及び／又は水を混合し、流動性として
ポンプ圧送により空洞Ａ内に送給してもよいことはいう
までもない。

【００２３】（施工例４）この施工例は、図２に示した
トンネルの孔３を掘削するときに、地山（岩盤）Ｇに生
じた天端部の空洞Ａを、本発明の請求項４の方法に基づ
き充填する施工例である。この施工例で用いる空洞充填
材は、吸水性樹脂とセメントと必要なら他の混和剤とを
所定の配合割合で混合した粉体空洞充填材Ｆ４である。

【００２４】先ず、図２に示すように、リング状の支保
工４を、孔３に複数設置し、支保工４，４，…上と孔３
の天端部との間に、矢板５を挿入設置して空洞Ａの下方
全体を覆う。次に、図５に示すように、２本の送給管６
ａ，６ｂと１本の注出管６ｃとが連結された二股ノズル
６を用い、この二股ノズル６の一方の送給管６ａから前
記の粉体空洞充填材Ｆ４を空気圧送により送給し、他方
の送給管６ｂから水を送給し、二股ノズル６内でこれら
を合流させて混合し、混合物を注出管６ｃから前記空洞
Ａ内に注出する。

【００２５】空洞Ａ内に注入された空洞充填材Ｆ４は、
これに配合されている吸水性樹脂が水を吸収することに
よって体積が急速に膨張し、空洞Ａに充満する。この状
態で、時間が経過すると、空洞充填材Ｆ４中に配合され
たセメントが硬化することにより強度が発現し、空洞Ａ
が硬化物により充填される。

【００２６】この施工例４によれば、空洞充填材Ｆ４が
粉体組成物であるから、製造に際して混練等の作業が省
略され、また、搬送も空気圧送により容易に行うことが
でき、簡単な器具である二股ノズル６を用いるのみで粉
状の空洞充填材Ｆ４と水との急速かつ均一な混合が可能
であり、水と混合後直ちに空洞Ａ内に送給されるので、
空洞充填材が送給途中で膨張したり硬化したりして詰ま
りを起こすこともなく、容易かつ円滑に充填作業を完了
することができる。

【００２７】前記施工例４において、粉体空洞充填材Ｆ
４は、吸水性樹脂とセメントに加えて、更にベントナイ
トを含むことが好ましい。ベントナイトは、比重が比較
的小さいので粉体組成物中に均一に分散し、空気圧送等
によっても分離しないので安定した空洞充填材が得られ
る。ベントナイトは、無機塩を含有する水を吸収して膨
潤しゲル化する性質があるので、これを含む空洞充填材
は、含水しても重力に抗して盛り上げ充填が可能とな
り、孔３の側壁部へ流失することなく天端部空洞Ａの天
部にまで達する充填が可能となる。

【００２８】また粉体空洞充填材Ｆ４は、粉塵飛散を軽
減するために、例えばプロピレングリコール等の水溶性
有機溶剤を添加して湿潤させ、ウエットパウダー状とし
て用いてもよい。または、粉体空洞充填材Ｆ４に比較的
多量の水溶性有機溶剤及び／又は水を混合し、流動性と
してもよい。この場合は、ポンプ等を用いて二股ノズル
６の送給管６ａからこの流動性空洞充填材を供給し、他
方の送給管６ｂから水を送給することによって、施工例
４と同様な結果が得られる。

【００２９】前記施工例４に用いた二股ノズル６は、要
は粉体と水とを混合して送給できるものであればよいの
で、例えばこの二股ノズル６に代えて乾式吹付け機を用
い、そのノズルガンを空洞Ａに挿入し、前記の粉体空洞
充填材と水とを送給し、双方を合流させて空洞Ａ内に噴
射充填してもよい。従って、二股ノズル６に代えて乾式
吹付け機を用いる充填方法も本発明に含まれるものであ
る。

【００３０】（施工例５）この施工例５は、図２に示し
たトンネルの孔３を掘削するときに、地山（岩盤）Ｇに
生じた天端部の空洞Ａを、本発明の請求項５に記載した
方法を用いて充填する例である。この施工例５では、空
洞充填材を空洞に充填した後に、必ずしも水により体積
を膨張させる操作を必要としない。

【００３１】この施工例においては、基本的に吸水性樹
脂とセメントと水とが予め混合され、流動性とされた空
洞充填材Ｆ５が用いられる。この空洞充填材Ｆ５は、吸
水性樹脂、セメント及び水を必須成分として含む組成物
であって、かつ請求項７に示したように、この組成物の
水への流出率は４０％以下、好ましくは３０％以下、更
に好ましくは１０％以下に調整され、かつフロー値は１
４０〜２１０の範囲内に調整されている。

【００３２】この施工例５においては、図６に示すよう
に、矢板５の外側から空洞Ａ内にホース９を挿入し、こ
のホース９から前記の流動性空洞充填材Ｆ５を空洞Ａ内
にポンプ圧送等で送給し、空洞Ａを充填する。この空洞
充填材Ｆ５は、予め水が配合されフロー値が１４０〜２
１０の範囲内とされているので流動性であり、１本のホ
ース９で空洞に注入充填するだけで別途に水を供給しな
くてもセメントが硬化し、硬化物による充填が完了す
る。

【００３３】この空洞充填材Ｆ５は、流出率が４０％以
下に調整されているので、地下水や湧水の存在下での空
隙充填においても、硬化完了までの期間に水中への流失
が抑制でき、その結果、湧水の存在するトンネル等の人
工構造物と岩盤等との間に空洞が発生した天端部にも、
注入時の流失が著しく少なく、地下水や工事現場周辺へ
の粉塵等の環境汚染を起こさず、確実かつ効率的に限定
注入することが可能になる。また、フロー値が１４０〜
２１０に調整されているので可塑性があり、ポンプによ
る送給が可能であり、しかも送給した後は打設場所に留
まるので空洞の特定な箇所のみを充填する限定充填も可
能になる。更に、重力に抗した盛り上げ充填が容易にな
り、その結果、トンネル等での人工構造物と岩盤や地盤
との間に発生した空隙の天端部にも届くようになり、確
実かつ効率的に充填作業を完了することができる。

【００３４】前記の空洞充填材Ｆ５は、少なくとも吸水
性樹脂、セメント及び水を含んでいればよい。この吸水
性樹脂は、空洞内に送給する以前に吸水性樹脂が飽和状
態まで吸水して膨潤を完了していてもよいが、加える水
量を調節するか、又は調製時点から空洞内注入までの時
間を調節することによって、吸水性樹脂の膨張が未完了
の状態で空洞内に注入してもよい。膨張が未完了の状態
で注入した場合には、空洞内で更に膨張が進行するの
で、空洞内の狭いすき間等にも進入し、更に緻密な充填
施工が行えるようになる。いずれにしても空洞充填材Ｆ
５は、充填後に必ずしも水を供給する必要がないので、
充填するためのポンプは一つで充分であり、全体の設備
をコンパクトにすることができる。このため短時間での
施工や小規模の空洞の充填にも容易に適用することがで
きる。

【００３５】（施工例６）この施工例６は、前記施工例
５における空洞充填材Ｆ５の代わりに、吸水性樹脂とベ
ントナイトとセメントと水とが予め混合され流動性とさ
れた空洞充填材Ｆ６を用いる以外は施工例５と同様であ
る。この空洞充填材Ｆ６も空洞充填材Ｆ５と同様に、水
への流出率が４０％以下、好ましくは３０％以下、更に
好ましくは１０％以下に調整され、かつフロー値が１４
０〜２１０の範囲内に調整されている。

【００３６】この施工例６においては、図６において、
矢板５の外側から空洞Ａ内にホース９を挿入し、このホ
ース９から前記の空洞充填材Ｆ５に代えて空洞充填材Ｆ
６を空洞Ａ内にポンプ圧送等で送給し、空洞Ａを充填す
る。これによって、空洞充填材Ｆ６は予め水が配合され
ているので別途に水を供給しなくてもセメントが硬化
し、硬化物による充填が完了する。

【００３７】この空洞充填材Ｆ６はベントナイトを含ん
でいる。ベントナイトは空洞充填材の骨材として用いら
れるものであるが、骨材としては比較的比重が小さいの
で、組成物中に均一に混合することが容易である。更に
ベントナイトは、無機塩を含有する水を吸収して膨潤
し、ゲル化する性質があるので、水を含んだ状態では比
重が更に小さく水の比重に近づき、組成物中に一層均一
に分布して分離し難くなると共に、流動性が改善され、
空洞充填に好適な１４０〜２１０の範囲内のフロー値が
達成し易くなる。また、ベントナイトのゲル化性によっ
て、この空洞充填材Ｆ６は、含水状態で重力に抗して盛
り上げ充填が可能となり、孔３の側壁部へ流失すること
なく天端部空洞Ａの天部にまで達する充填ができるよう
になる。従ってベントナイトを含む空洞充填材Ｆ６を充
填後に硬化させると、得られた硬化物は緻密で均質とな
り、強度も大となる。

【００３８】前記の空洞充填材Ｆ６における吸水性樹
脂、ベントナイト、セメント及び水の配合割合は、水を
１００とするときの重量比で、吸水性樹脂：ベントナイ
ト：セメントが０．１〜５：２０〜８０：１０〜６０の
範囲内であることが好ましい。この配合比とすることに
よって、水への流出率を４０％以下、好ましくは３０％
以下、更に好ましくは１０％以下に調整し、かつフロー
値を１４０〜２１０の範囲内に調整することが一層容易
になる。

【００３９】前記の施工例２〜施工例６は、トンネル掘
削の際、孔３に生じた空洞Ａを空洞充填材で充填する場
合について説明したが、本発明の空洞充填方法はこれら
に限定されるものではなく、適宜他の施工法と組み合わ
せて、地山の様々な空洞の充填に採用することが可能で
ある。この場合、例えば地表や切羽面、法面等からボー
リング孔を設ける等の前処理を施してから施工すること
もできる。

【００４０】さらに、上記空洞充填材Ｆは、空洞の充填
だけでなく、トンネルの覆工材としてセグメントを用い
る場合のセグメントの裏込材としても用いることができ
る。特に、テールシールを備えないトンネルボーリング
マシン等を用いる場合、ベントナイト又は水溶性有機溶
剤としてプロピレングリコール等を用いることによっ
て、空洞充填材の粘度を高めることができるので、天端
側においてもセグメント端部から空洞充填材が流れ出す
こともなく、充填作業を良好に行うことが可能となる。
これ以外にも、上記空洞充填材Ｆは、例えば地中に構築
する杭と、杭孔との間隙（空洞）に充填する場合等にも
適用することが可能である。

【００４１】以下、本発明の構成要素について更に詳し
く説明する。本発明に用いられる吸水性樹脂は、親水性
ポリマーの架橋構造体であり、自重の１０〜１０００倍
の水を吸収し膨潤する性質を持つものである。通常は、
架橋剤の存在下に水溶性のエチレン性不飽和モノマーを
重合させて得られるものと、水溶性のエチレン性不飽和
モノマーを重合し水溶性ポリマーとしたものを架橋処理
して得られるものとがある。

【００４２】前記吸水性樹脂の例としては、例えば、ポ
リ（メタ）アクリル酸またはポリ（メタ）アクリル酸塩
架橋体、スルホン酸基を有するポリ（メタ）アクリル酸
エステル架橋体、ポリアルキレン鎖を有するポリ（メ
タ）アクリル酸エステル架橋体、ポリ（メタ）アクリル
アミド架橋体、ポリジオキソラン架橋体、架橋ポリエチ
レンオキシド、架橋ポリビニルピロリドン、スルホン化
ポリスチレン架橋体、架橋ポリビニルピリジン、デンプ
ン−ポリ（メタ）アクリロニトリルグラフト共重合体の
ケン化物、デンプン−ポリ（メタ）アクリル酸（および
その塩）グラフト架橋共重合体、ポリビニルアルコール
と無水マレイン酸（塩）の反応物、架橋ポリイソブチレ
ン−マレイン酸塩共重合体、ポリビニルアルコールスル
ホン酸塩、ポリビニルアルコール−アクリル酸グラフト
共重合物等の吸水性ポリマー等を挙げることができる。

【００４３】特にセメントを含む組成物中で高い吸液膨
潤性を付与するためには、好ましくはアクリル酸、メタ
クリル酸、又はそれらのアルカリ金属塩やアンモニウム
塩と、例えばアクリルアミド、メタアクリルアミド、Ｎ
−ビニルアセトアミド、メトキシポリエチレングリコー
ル（メタ）アクリレート、ヒドロキシアルキル（メタ）
アクリレート、２−（メタ）アクリルアミド−２−メチ
ルプロパンスルホン酸、又はそれらのアルカリ金属塩等
の耐塩性の吸液性ポリマーを与えるモノマー（耐塩性モ
ノマー）とを共重合させることが好ましい。

【００４４】空洞充填材に用いることができる吸水性樹
脂の好ましい市販品としては、例えば、商品名「アクア
リックＣＡ」、「アクアリックＣＳ」（いずれも日本触
媒社製）等を挙げることができる。アクアリックＣＳ
は、耐塩性が優れているので、特に好ましい吸水性樹脂
である。

【００４５】本発明に用いられるセメントは、一般的に
はポルトランドセメントであるが、その他のセメント、
例えば白色セメント、アルミナセメント、高炉セメント
等も単独で、又は他のセメントと混合して用いることが
できる。通常、セメントと共に用いられる混和剤につい
ても、公知の混和剤を適宜用いることができる。

【００４６】本発明に用いられるベントナイトは、シリ
カとアルミナとを主成分とするモンモリロナイトを主と
した粘土であり、その平均粒子径が１０〜１００μｍ、
好ましくは３０〜５０μｍの微粉末であり、吸水性およ
び膨潤性に富んでいる。ベントナイトは産地や粒径等に
より物性や膨潤力が異なるため、これらを考慮して選択
されるべきである。好ましいベントナイトの例として
は、例えば米国ワイオミング州産（吸液倍率は７．５ｇ
／ｇ）、栃木産（４．６ｇ／ｇ）等を挙げることができ
る。

【００４７】本発明に用いる空洞充填材で、少なくとも
吸水性樹脂とセメントと水とを含み、必要に応じてベン
トナイトを含むものについては、セメントの水に対する
重量比が１／１０〜６／１０の範囲内であり、かつこの
組成物の下記式２で示される吸液指数が１〜３の範囲内
であることが好ましい。吸液指数＝（吸水性樹脂配合量
（ｇ）×吸水性樹脂の吸液倍率＋ベントナイト 配合量（ｇ）×ベントナイトの吸液倍率）／水の配合量（ｇ） …式２

【００４８】ここで、吸水性樹脂及びベントナイトの吸
液倍率は、下記の方法で測定することができる。先ず、
脱イオン水８０重量部に普通ポルトランドセメント（ト
クヤマ社製）２０重量部を添加し２時間攪拌する。次い
で、東洋濾紙社製Ｎｏ．２濾紙で濾過して２０％セメン
ト水ろ液を調製する。ティーバッグに吸水性樹脂粉末ま
たはベントナイト約０．１ｇをとり、前記の２０％セメ
ント水ろ液１００ｇに１時間浸漬した後、ティーバッグ
を引き上げ重量を測定し、次式３に従って算出する。 吸液倍率＝（Ｂ−Ｃ）／Ａ …式３ Ａ：採取した吸水性樹脂粉末またはベントナイトの重量
（ｇ） Ｂ：吸水後のティーバッグを含めた全重量（ｇ） Ｃ：空試験におけるティーバッグを含めた重量（ｇ）

【００４９】本発明の方法に用いる空洞充填材は、前記
の各成分の他にも、この分野で一般に用いられている添
加材、例えば骨材として使用される砂、磔、土、粘土、
フライアッシュ、パーライト、バーミュキュライト等や
炭酸カルシウム、微粉末シリカ、アルミナなどの無機粉
末、或いは木粉、パルプ、吸水性繊維、ガラス繊維など
の無機あるいは有機の繊維質物質やカルボキシメチルセ
ルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリビニルア
ルコール、ポリアクリルアミド等の天然あるいは合成増
粘剤、および／または水溶性有機溶剤を含有していても
よい。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
に係る空洞の充填方法は、地山等に存在する空洞に、少
なくとも吸水性樹脂とセメントとを含む組成物からなる
空洞充填材を配置し、前記空洞内で吸水・膨張させ、か
つ硬化させるものであるので、粉体混合器中で安価な粉
体原料を均一に混合するだけで空洞充填材が得られ、空
洞への送給はホース等を用いる空気搬送等によればよい
ので簡便かつ効率的である。このとき、必要なら請求項
２に基づき、前記空洞充填材に更に水溶性有機溶剤を添
加すれば、粉塵等の発生を抑制することができる。ま
た、請求項３に基づき空洞充填材を空洞に送給すると共
に、この空洞に水を注入すると、空洞に湧水がなくても
容易に膨張・硬化して空洞を充填することができる。請
求項４に係る空洞の充填方法は、二股ノズルの一方の送
給管から前記空洞充填材を送給し、他方の送給管から水
を送給し、二股ノズル内でこれらを合流、混合し、混合
物を前記注出管から前記空洞内に送給するものであるの
で、簡単な器具を用いるのみで粉体空洞充填材と水との
急速かつ均一な混合が可能であり、水と混合後直ちに空
洞内に送給されるので、空洞充填材が送給途中で膨張し
たり硬化したりして詰まりを起こすこともなく、容易か
つ円滑に充填作業を完了することができる。請求項５に
係る空洞の充填方法は、空洞充填材が少なくとも吸水性
樹脂とセメントと水とを含む流動性の組成物からなり、
この組成物中で吸水性樹脂が少なくとも部分的に吸水、
膨張したものを空洞内に送給し、空洞内で硬化させるも
のであるので、１本のホースで空洞充填材を空洞に注入
充填するだけで別途に水を供給しなくてもセメントが硬
化し、極めて容易に充填が完了する。この空洞充填材が
請求項６に基づき、更にベントナイトを含むものであれ
ば、充填後硬化するまでに流水にさらされても流失し難
く、また、重力に抗して盛り上げ充填が可能になり、施
工領域を広げることができる。更に請求項７に基づき、
空洞充填材の水への流出率が４０％以下であり、かつフ
ロー値が１４０〜２１０の範囲内であれば、空洞への送
給が容易であるばかりでなく、地下水存在下での空隙充
填においても硬化完了までの期間に水中への流失が大幅
に抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る空洞の充填方法の一施工例を示
す立断面図。

【図２】 本発明に係る空洞の充填方法を実施する施工
現場の一例を示す立断面図。

【図３】 図２に示す施工現場における、本発明の空洞
の充填方法の一施工例を示す立断面図。

【図４】 図２に示す施工現場における、本発明の空洞
の充填方法の他の一施工例を示す立断面図。

【図５】 図２に示す施工現場における、本発明の空洞
の充填方法の更に他の一施工例を示す立断面図。

【図６】 図２に示す施工現場における、本発明の空洞
の充填方法の更に他の一施工例を示す立断面図。

【符号の説明】

Ｇ…地山 Ａ…空洞 Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５…空洞充填材 ＦＦ…硬化物 ｗ…地下水 １，７，８，９…ホース ２…散水器付きホース ３…孔 ４…支保工 ５…矢板 ６…二股ノズル ６ａ，６ｂ…送給管 ６ｃ…注出管 ８ａ…細孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小田中 博 東京都千代田区内幸町一丁目２番２号 株 式会社日本触媒内 (72)発明者 増田 善彦 大阪府吹田市西御旅町５番８号 株式会社 日本触媒内 (72)発明者 角永 憲資 大阪府吹田市西御旅町５番８号 株式会社 日本触媒内 (72)発明者 河野 重行 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 木内 勉 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 橘 大介 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 堀内 澄夫 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 名倉 健二 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 宮瀬 文裕 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 野口 恒久 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地山内に存在する空洞、トンネル構築時
   のセグメントと周囲地山との隙間等の各種空洞を埋める
   ため、この空洞に、少なくとも吸水性樹脂とセメントと
   を含む組成物からなる空洞充填材を配置し、前記空洞内
   で吸水・膨張させ、かつ硬化させることを特徴とする空
   洞の充填方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の空洞の充填方法におい
   て、前記空洞充填材が更に水溶性有機溶剤を含む組成物
   からなることを特徴とする空洞の充填方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の空洞の充
   填方法において、前記空洞充填材を空洞に送給すると共
   に、この空洞に水を注入することを特徴とする空洞の充
   填方法。
4. 【請求項４】 請求項１又は請求項２に記載の空洞の充
   填方法において、２本の送給管と１本の注出管とが連結
   された二股ノズルを用い、この二股ノズルの一方の送給
   管から前記空洞充填材を送給し、他方の送給管から水を
   送給し、二股ノズル内でこれらを合流・混合し、混合物
   を前記注出管から前記空洞に送給することを特徴とする
   空洞の充填方法。
5. 【請求項５】 地山内に存在する空洞、トンネル構築時
   のセグメントと周囲地山との隙間等の各種空洞を埋める
   ため、この空洞に、少なくとも吸水性樹脂とセメントと
   水とを含む流動性の組成物からなり、この組成物中で吸
   水性樹脂が少なくとも部分的に吸水・膨張した空洞充填
   材を送給し、前記空洞内で硬化させることを特徴とする
   空洞の充填方法。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の空洞の充填方法におい
   て、前記空洞充填材が更にベントナイトを含む組成物か
   らなることを特徴とする空洞の充填方法。
7. 【請求項７】 請求項５又は請求項６に記載の空洞の充
   填方法において、空洞充填材が、水への流出率が４０％
   以下でありかつフロー値が１４０〜２１０の範囲内であ
   る前記の組成物からなることを特徴とする空洞の充填方
   法。