JPS61165417A - 地中止水壁形成方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は地中上氷壁の形成方法に関する。

従来、地中１氷壁の構築は、地盤を掘削して縦孔を形成
し、該縦孔内に壁崩壊防止用の安定液を満たし、次いで
この安定液中に粉末状の硬化剤、例えばセメント、ベン
トナイト、粘土あるいは生石灰などを空気搬送して注入
し、これを攪拌して硬化させて形成していた。しかしな
がら、従来の地中上氷壁の構築方法では掘削した縦孔の
領域についてのみ硬化ゾーンができるだけであった。こ
れは、安定液である泥水の土中での滲透効果が低いこと
が原因している。このことから、前記構築方法を繰り返
して連続した地中上氷壁を構築する場合、止水域を大き
くするため多数の前記縦孔領域の硬化ゾーンを形成しな
ければならずその作業能率が非常に低いものであった。

本発明の目的は、一度の作業で止水性が大きくかつ比較
的広い範囲の硬化領域を地盤中に部分的に形成すると共
に地中上氷壁の施工能率を向上させることにある。

本発明は、地中上氷壁を１部分的に重複する大小２つの
硬化域をもって、地中に部分的に形成する方法であって
、地盤に穿たれた孔を任意の深度位置で遮閉して前記孔
の下方部分を密閉し、該下方部分に高圧力空気を導入し
て地中の地下水位を低下させ１次いで前記下方部分に水
と反応して硬化するセメントのような粉末状の硬化剤を
圧縮空気により吹き込んで地盤中に前記下方部分を含む
第１の硬化領域を形成し、該第１の硬化領域の硬化前に
前記下方部分に前記硬化剤と反応するケイ酸ソーダのよ
うな液状の硬化促進剤を注入して第２の硬化領域を形成
することを特徴とする。

本発明によれば、止水性を有する第１の硬化領域と該第
１の硬化債域内に形成される、第１の硬化領域における
より大きい止水性を有する第２の硬化領域とにより、両
瞳化領域によって形成される地中止水壁全体の止水性を
大きくすることができる。

また、第１の硬化領域の形成に際して空気を用いること
により地盤中に粉末状硬化剤を広範囲に拡散することが
できる。これは、空気が低粘性で、液体と比較して地盤
中での滲透度合が著しく大きいことによる。したがって
、−施工単位における第１の硬化領域を地盤中に広範囲
に亘って形成することができ、これにより広い止水域を
形成することができると共に、地中上氷壁の施工能率を
著しく向上させることができる。

本発明が特徴とするところは、図示の実施例についての
以下の説明により、さらに明らかとなろう。

本発明に係る地中上氷壁すなわち硬化ゾーン４８は、第
２図に示すように、地盤中に部分的に形成される。

本発明の硬化ゾーン４８の形成方法の説明の便宜のため
に、その説明に先立ち、地中止水壁形成装置１０を使用
しての第１図に示す地中上氷壁の形成方法について述べ
る。

地中止水壁形成装置１１０は同心的に配置された内管１
２および外管１４から成る２重管１６を備え、該２重管
の下端近傍には前記内管および外管のための開口１８が
複数個形成されている。これらの開口は、後述するよう
に、内管１２に送給された圧縮空気と粉末状硬化剤およ
び外管１４に送給された液状の硬化促進剤を噴射する吐
出口である。

前記２重管の下端にはカッタヘッド２０が取り付けられ
且つ該２重管の周囲にはその長さ方向に亘ってスクリュ
ー２２が取り付けられている。さらに、前記２を管の吐
出口１８付近には複数の攪拌羽根２４が取り付けられて
いる。このような２重管をシャフトとするスクリューオ
ーガは、クローラクレーン２６によって支持されたリー
ダ２８の掘進装置３０によってその上端を固定支持され
ている。この掘進装置３０は内部に回転駆動手段を備え
且つリーダ２８に対して上下方向へ滑動可能に支持され
ている。これにより、前記スクリューオーガは回転しな
がら地盤３２内へ掘進できる。

さらに、前記２重管の内管１２の上端は、接続用の耐圧
ホース３４によって圧縮空気供給源３６、例えばコンプ
レッサなどに接続される。圧縮空気供給源３６から耐圧
ホース３４を介して内管１２へ圧縮空気を供給する際、
その圧縮空気中に粉末状の硬化剤を混入するため耐圧ホ
ース３４に粉末状硬化剤供給フィーダ３８が取り付けら
れる。この供給フィーダ３８はロータリー型式のフィー
ダを用いた場合、粉末状硬化剤の定量供給ができること
から好嚢しい、このようなロータリー型式のフィーダは
従来その構造をよく知られていることからその詳細な説
明は省略する。また、２重管の外管１４の上端はホース
４ｏによってグラウトポンプ４２に接続されている。

次に、地中止水壁形成装置ｌｌＯによる第１図に示す地
中上氷壁の形成方法を説明する。

前記２重管１６をシャフトとするスクリューオーガにて
地盤３２を地表から１〜２ｍはど穿孔する０次いで、圧
縮空気供給源３６によって地下水位４４より若干高めの
圧力の空気を耐圧ホース３４を介して内管１２へ送給す
る。その際、前記硬化剤供給フィーダ３８よりセメント
、ベントナイト、粘土、あるいは生石灰のような水和性
の粉末状の硬化剤を耐圧ホース３４内へ供給し、前記圧
縮空気に混入して内管１２へ送給する。そして、前記粉
末状の硬化剤は圧縮空気と共に吐出口１８より噴射され
、穿孔内部に導入される。その間、前記スクリューオー
ガは引き続いて地盤中を回転しながら掘進して行く、こ
の時、吐出口より噴出した粉末状の硬化剤は、攪拌羽根
２４によって前記穿孔内で均一に分散され且つ穿孔壁か
ら周囲地盤中に滲透する。空気は水のような液体に比べ
その粘性係数が著しく小さいため、粉末状の硬化剤を空
気搬送することにより、液体を前記硬化剤の搬送媒体と
するよりはるかに広範囲に硬化剤を地盤中に滲透させる
ことができる。

このようにして所定の深度まで地盤中に粉末状の硬化剤
を吹き込むことにより、地盤３２中に広範囲に亘る第１
の硬化領域が形成される。該硬化領域中の硬化剤は前記
穿孔およびその周囲地盤中の土中水と反応してゆっくり
と硬化する。その後、硬化剤を混入された前記圧縮空気
の噴射が停止され、次いで前記２重管をシャフトとする
スクリューオーガの回転を掘削時とは反対の方向へ回転
すなわち逆転させ、且つグラウトポンプ４２から外管１
４内へ送給された液状の硬化促進剤であるケイ酸ソーダ
が前記吐出口１８より噴出される。前記ケイ酸ソーダの
噴出は前記第１の硬化領域の硬化前に行なわれる０次い
で、前記スクリューオーガはこの状態のまま引きとげら
れる。

この結果、穿孔内に下方から注入されたケイ酸ソーダは
、逆転するスクリューオーガの攪拌羽根２４によって前
記穿孔内で攪拌混合され該孔中の硬化剤と反応して、最
終的に柱列の固結物である第２の硬化領域が前記第１の
硬化領域のほぼ中央に形成される。

しかし、粉末状の硬化剤とケイ酸ソーダとの硬化反応が
水と粉末状の硬化剤との硬化反応に比べ著しく早いこと
から、前記第２の硬化領域が先に固化し、その後前記第
１の硬化領域が完全に固化する。第２の硬化領域は第１
の硬化領域より硬度すなわち強度が大きくしかも不透水
性が高い。

前記したように第１の硬化領域は地盤中に広範囲に形成
されて広い範囲の止水域を形成すると共に構築されるべ
き地中型氷壁の一施工単位を著しく拡大する。また第１
の硬化領域のほぼ中央に形成された第２の硬化領域は地
中上氷壁の強度を保持すると共にそのより大きい止水性
が前記第１の硬化領域の１水性と相俟って地中市氷壁全
体の止水性を向上復せる。

次に第２図を参照して、前記地中止水壁形成装置によっ
て地盤中に部分的に硬化ゾーンを形成する本発明の詳細
な説明する。

地中内部に部分的に第１および第２の硬化領域即ち硬化
ゾーン４８を形成するためには、前記２重管１６をシャ
フトとす委スクリューオーガによって地盤３２を所定深
度まで掘削して縦孔４６を形成し、その後前記スクリュ
ーオーガを停止させる。

次に、グラウトポンプ４２を用いて所望の深度位置すな
わち硬化予定領域の上部における外管の吐出口（最上位
の吐出口）１８より粘性材料から成るパッカーグラウト
５ｏを注出し、縦孔４６を前記硬化予定領域の上部で密
閉する。

バッカーグラウ）５０を最上位の吐出口１８から吐出さ
せるべく前記グラウトを２重管１６の所定の位置でせき
とめるバッカーとして、従来周知のいわゆるエアパツカ
ーを用いることができる。

前記エアパツカーはゴム製のスリーブ（図示せず）を有
し、該スリーブは、最上位の吐出口１Ｂと該吐出口の直
ぐ下位に位置する吐出口１８との間において内管１２を
取り巻いて該内管に取り付けられている。前記エアパツ
カーの一部を構成する前記スリーブには該スリーブと内
管１２どの間に圧縮空気を供給して前記スリーブを膨張
させるための給気管（図示せず）が接続されている。前
記給気管は、内管１２と外管１４との間の空間を経て伸
び、地上に設置された圧縮空気供給源（図示せず）に接
続されている。

前記スリーブをこれが外管１４の内面を押圧するまで膨
張させることにより、パフカーグラウト５０は前記スリ
ーブの配置位置よりも下方へ流動することを阻止される
。したがって、膨張された前記スリーブによってせき１
ヒめられるパッカーグラウト５０は、最上位の吐出口１
８のみから吐出される。また、膨張された前記スリーブ
は、前記給気管を介して前記圧縮空気を抜くことにより
収縮し、これにより内外両管１２，１４１１Ｊｌの空間
が連通状態となる。

次に、圧縮空気供給源３６から内管１２内に圧縮空気だ
けを送給し、スクリューオーガの下端の吐出口１８より
密閉された縦孔４６の下方部分に地下水圧よりもはるか
に高い圧縮空気を導入し、第２図に線５２で示されるよ
うに地下水位を低下させる。地下水位はいわゆる井戸理
論が説明する原理によって低下すると考えられる。

地下水位の低下の状態は地盤中に配置された測定装置Ｅ
５４により測定される。当該装置により地下水位の低下
を確認した後、圧縮空気供給源３６から耐圧ホース３４
を介して内管１２へ送給されている圧縮空気中に硬化剤
供給フィーダ３８より粉末状の硬化剤が混入され、縦孔
４６の密閉された前記下方部分内へ噴射される。この時
、スクリューオーガは回転されていて、噴射された粉末
状の硬化剤は攪拌羽根２４によって前記下方部分内部で
第１図の例と同様に均一に拡散され、且つ圧縮空気の土
中での滲透作用によって硬化剤の粉末が前記下方部分の
孔壁から広範囲に土中に進入し、前記下方部分を含む第
１の硬化領域が形成される。このとき、前記スクリュー
オーガは、前記粘性材料から成るパッカーグラウト５０
と密接状態で回転することから、前記スクリューオーガ
とパッカーグラウ）５０との間からの前記圧縮空気の漏
れはほとんどない。

その後、グラウトポンプ４２によって外管の吐出口１８
よりケイ酸ソーダが縦孔４６の密閉された前記下方部分
内に噴射され、その間スクリューオーガは逆転されなが
ら引き上げられる。

これにより、前記ケイ酸ソーダは、逆転するスクリュー
オーガの攪拌羽根２４によって前記下方部分内で攪拌混
合され該下方部分中の硬化剤と反応して固結物から成る
第２の硬化領域が形成され、第２図に示されるように地
中の内部に部分的に硬化ゾーン４８が形成されしかもそ
の硬化ゾーンの範囲は従来の方法よりも、極めて広く形
成できる。このため、トンネル掘削中のトンネル上部か
らの出水の防止対策あるいはトンネル上部の崩壊防止の
ための補強対策として本発明の方法により容易に広範囲
に亘って硬化ゾーンを形成することができる。

本発明によれば一度の作業で地盤中に止水性が大きくか
つ広範囲の硬化領域を形成することができ、しかも地中
止水壁の施工能率を著しく向上させることができる。

４、　　［ｒＩ！Ｊ面の簡単の説明Ｊ 第１図は地中ｔｈ水壁形成方法を実施する装置を概略的
に示す断面図、第２図は本発明に係る地中化氷壁形成方
法を概略的に示す説明図である。

１０：地中＋ｈ水壁形成装置、１６：２重管、１８：吐
出口、　　　３２：ＪｔＩ盤、３４二耐圧ホース、３６
：圧縮空気供給源、３８：硬化剤供給フィーダ、 ４２ニゲラウドポンプ、４８：硬化ゾーン。

代理人　弁理士　松　永　宣　行 第１鴻

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 地盤に穿たれた孔を任意の深度位置で遮閉して前記孔の
   下方部分を密閉し、該下方部分に高圧力空気を導入して
   地中の地下水位を低下させ、次いで前記下方部分に水と
   反応して硬化するセメントのような粉末状の硬化剤を圧
   縮空気により吹き込んで地盤中に前記下方部分を含む第
   １の硬化領域を形成し、該第１の硬化領域の硬化前に前
   記下方部分に前記硬化剤と反応するケイ酸ソーダのよう
   な液状の硬化促進剤を注入して第２の硬化領域を形成す
   る、地中止水壁形成方法。