止水工法
【課題】 止水を必要とする箇所に変形追従性を有する弾性塊を、小型、軽量な装置でピンポイント的に形成させる止水効果に優れ、かつ経済性および安全性を備えた止水工法を提供する。
【解決手段】 マンホールの側壁３１ａに、接続されている管路３２の外周を取り巻くように、内側から小径の孔３４を、複数、穿設する。この孔３４に止水液注入具２のノズル部分となる注入部５を挿入する。コントローラで計量された親水性ウレタンなどのＡ液と水道水などのＢ液からなるゲル化止水剤を注入部５内で混合し、注入部５の長手方向に形成された複数の注入孔１０から地盤内に低圧で注入する。ゲル化止水剤はＡ液とＢ液の反応により注入部５の回りに土砂を取り込んだ球状の弾性塊３５を形成する。各注入孔３４についてゲル化止水剤の注入を行い、弾性塊３５の群がマンホールの側壁３１ａと管路３２の接続部を取囲むように、弾性塊の止水性連続体を形成して行く。
【解決手段】 マンホールの側壁３１ａに、接続されている管路３２の外周を取り巻くように、内側から小径の孔３４を、複数、穿設する。この孔３４に止水液注入具２のノズル部分となる注入部５を挿入する。コントローラで計量された親水性ウレタンなどのＡ液と水道水などのＢ液からなるゲル化止水剤を注入部５内で混合し、注入部５の長手方向に形成された複数の注入孔１０から地盤内に低圧で注入する。ゲル化止水剤はＡ液とＢ液の反応により注入部５の回りに土砂を取り込んだ球状の弾性塊３５を形成する。各注入孔３４についてゲル化止水剤の注入を行い、弾性塊３５の群がマンホールの側壁３１ａと管路３２の接続部を取囲むように、弾性塊の止水性連続体を形成して行く。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物と地盤とが接する付近で止水を必要とする箇所あるいは構造物における止水を必要とする箇所についての止水工法であって、硬化して弾力性のある弾性ゲルを形成するゲル化止水剤を用いて部分的に止水する止水工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
土木工事で、例えば、地下水を含む地盤を掘削し、下水道工事をする場合、関東ローム層など一部の良質地盤を除き、作業の安全のため、涌水や地盤崩壊の対策が必要となる。通常の下水道工事の場合の止水、地盤改良は、特に薬剤を選ばず、止水、地盤改良ができれば、薬剤は完全凝結硬化、あるいは完全固化で良い。
【０００３】
このような止水、地盤改良で、現在、多く使用されている無機系セメント、水ガラス等の止水剤、地盤改良剤は、注入後化学反応して完全凝結硬化または完全固化する。一部、有機系の止水剤、地盤改良剤も使用されることがあるが、現状では、固化部分に十分な弾力性は存在しない。
【０００４】
その他の背景技術として、例えば特許文献１には、パイプルーフの止水処理装置およびその工法として、推進工法で施工されたパイプルーフのパイプ間からの漏水等を防止するために止水材を高圧で噴射する噴射ノズルや施工方法が記載されている。
【０００５】
特許文献２には、非開削で堤体を貫通する管路を敷設する方法として、堤体の天端から垂直に噴射ノズルを捩じ込み、セメントスラリーを噴射して、堤体内の管路が貫通する位置に遮水壁を造成することが記載されている。
【０００６】
特許文献３には、下水道工事において、地中で竪管と横管を接続する際に、あらかじめ竪管の側面を穿孔して、直径７〜１０ｍｍ、長さ３０ｍｍ程度（特許文献３において「ｃｍ」としているのは、図６、図７における寸法関係から見て明らかな誤記）のノズルを差し込み、ノズルを正逆回転させながら、ノズルの先端および側面の注出口から親水性ポリウレタン樹脂を注入して土中の水分と反応させ、横管が接続される位置に土砂を連結した直径６０ｃｍ、長さ３０ｃｍ程度のゴム状塊状体からなる止水帯を形成し、この止水帯をコア抜き機で穿孔して横管を通し、竪管と接続するようにした管埋設工法が記載されている。
【０００７】
これらの噴射ノズルのうち、特許文献１、特許文献２記載のものは、ノズルの注入孔からのセメント系材料などの高圧噴射により広範囲の地盤改良を行うこと目的とするため、高圧に耐え得る材質、構造のものが用いられ、高価なものとなる。
【０００８】
これに対し、特許文献３記載のものは、薬液を限られた狭い範囲に充填するものであるが、ごく短い筒状のノズルの先端と側面に設けた注出孔から薬液を噴出し、ノズルの前方に広がる形で、前述のような土砂を取り込んだ直径６０ｃｍ、長さ３０ｃｍ程度のゴム状塊状体を形成するようにしたものである。
【０００９】
特許文献４には、鋼管矢板の継手部の止水方法として、継手部内に止水体充填用袋を配置設し、下端および条件によっては側面にも開口を設けた長尺の可撓性の充填管から、水と比重を高めるための金属塩を含有するＡ液とウレタンポリマーを含有するＢ液の混合液を止水体充填用袋内に充填し、Ａ液とＢ液の反応により継手部内に弾性ゲルによる止水体を形成する方法が記載されている。
【００１０】
また、弾性ゲルを形成する他の高分子系止水剤としては、例えば特許文献５にポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレートをベースとした止水剤が、特許文献６にポリエチレングリコールモノメタクリレートをベースとした止水剤が記載されている。
【００１１】
また、特許文献７および特許文献８には、マンホールなどの耐震改修のための管路用の可撓性継手が記載されている。
【００１２】
【特許文献１】特開平０５−３３２０８０号公報
【特許文献２】特開平１１−１３１４４５号公報
【特許文献３】特開２００１−３４９１８１号公報
【特許文献４】特開２００１−３４９１８１号公報
【特許文献５】特開２００３−１９３０３２号公報
【特許文献６】特開２００４−１１５６４６号公報
【特許文献７】特開２００５−３３０６８４号公報
【特許文献８】特開２００６−２７４５６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従来の非開削での止水、地盤改良工法では、広範囲に渡って止水、地盤改良を行うため、止水材を高圧噴射するのが一般的であり、かなり専門的な知識、技能を必要とする大規模工事となる。通常、施工機器は、大型トラック数台に積載されており、施工にはこれらを駐車あるいは設置するための広い面積を必要とする。また、施工機器が大型になるため、準備や片付けにも時間がかかり、工期が長くなる。
【００１４】
また、無機系セメントや、水ガラス系の止水剤あるいは地盤改良剤で完全凝結硬化または完全固化させて止水する場合、ひび割れや亀裂が入りやすいため、止水を必要とする部分に限定した局部的な施工では不十分であり、施工範囲が広くなり、薬剤の使用、施工の手間等において無駄も多い。
【００１５】
また、例えばマンホールなどの埋設構造物については、マンホールと管路の接続部の耐震性が問題となっており、その改修が急がれている。前述した特許文献７や特許文献８に記載のものは改修において接続部に可撓性継手を取り付けることで、耐震性の向上を図ったものであるが、施工の際、マンホールと管路の接続部をはつる必要があり、湧水や地盤崩壊の可能がある場合には、先に改修する接続部の回りの止水処理が必要となる。
【００１６】
一方、その接続部の回りの部分が地盤改良剤で完全固定化されていると、可撓性継手を有効に機能させることができなかったり、接続部に破損が生じたりするという問題もある。すなわち、可撓性継手を用いた耐震改修工法では、地震動等による変位を吸収できるように管路接続部が地盤も含め変形追従できる必要がある。
【００１７】
本発明は、従来技術における上述のような課題の解決を図ったものであり、無機系セメントや、水ガラス系のような弾力性のない止水剤、地盤改良剤で完全凝結硬化または完全固化させるのではなく、弾性ゲルを形成する必要最小限の量のゲル化止水剤を低圧で注入し、止水を必要とする箇所に変形追従性を有する弾性塊を、小型、軽量な止水液注入装置でピンポイント的に形成させることで、止水効果に優れ、かつ経済性および安全性を備えた止水工法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本願の請求項１に係る止水工法は、特定の止水液を特定の止水液注入具により止水性を与える箇所に供給し止水を行う止水工法であって、前記止水液は硬化して弾性ゲルを形成するゲル化止水剤であり、前記止水液注入具は止水液が送られてくるチューブを接続するためのアダプタを備えた基部と、前記基部の前方に延びた筒状の注入部とが分離可能に接続されているとともに、前記注入部の長手方向に複数の注入孔が間隔をおいて設けられているものであることを特徴とするものである。
【００１９】
本発明で使用するゲル化止水剤は、無機系セメントや、水ガラス系の止水剤のように、完全固定化させるのではなく、硬化して止水を必要とする箇所に弾力性のあるゲルをピンポイント的に形成させて止水するもの（例えば、水を硬化剤とする親水性ウレタンなど）が好ましく、弾性ゲルの塊が部分的に形成される程度の低い排出圧（注入具からの注入部位への排出圧）で注入される。
【００２０】
この排出圧は、例えば、マンホールと管路の接続部の部分止水に適用する場合において、０．０１〜０．２Ｍｐａ程度の排出圧である。ただし、地盤の状態や深さによっては、それ以上の圧の場合もある。また、適正な圧は適用用途によっても変わる。
【００２１】
止水液注入具についても、低圧での注入となるため、耐圧性はそれほど要求されず、プラスチックなど安価なものが使用できる。その場合、硬化したゲル化止水剤の除去や再使用は難しいため、注入具の基部から注入部を分離可能な構成とすることで使い捨てが容易となり、硬化したゲル化止水剤中に注入部をそのまま埋め殺しにすれば、止水性を損なう恐れもない。分離可能な構成としては、ネジによる接続が比較的簡単であるが、特に限定されず、例えば締付け金具やバネを利用したものなどでもよい。
【００２２】
また、低圧での注入となるため、注入孔を注入部の長手方向に複数、間隔をおいて配置することで、ゲル化止水剤を複数の側面注入孔から注入部の周囲に注入して行くことができるとともに、ピンポイントでの弾性ゲル塊の形成が容易となる。
【００２３】
注入孔の数や間隔も特には限定されないが、弾性ゲル塊を注入部の周囲に均等に形成させるためには、注入部の外周面の周方向にも複数分散配置することが望ましく、また注入孔を千鳥配置にしてもよい。
【００２４】
止水液は、１液の場合も２液の場合もポリタンクなどの容器に入れておく等しておけば、低圧のポンプでチューブを介して、止水液注入具の注入部に送り出すことができる。チューブは低圧での送圧であるため、特殊なものを用いる必要はなく、例えば塩化ビニル製のチューブ等、透明で柔軟なチューブが好ましい。透明であれば止水液の流れが目視でき、また柔軟性があることで、狭い空間での取扱いが容易となる。
【００２５】
請求項２は、請求項１に係る止水工法において、前記弾性ゲルを前記注入部を取り囲むように形成させることを特徴とするものである。
【００２６】
上述のように、本発明は、止水を必要とする箇所に弾性ゲルをピンポイント的に形成させて止水する工法であるが、必要な箇所に塊が形成される程度の低い注入圧で注入し、止水液注入具の注入部を取り囲むようにして弾性ゲルによる塊が形成させることで、ピンポイントでの止水が容易となる。
【００２７】
請求項３は、請求項１または２に係る止水工法において、前記注入部の先端には注入孔がなく閉じられていることを特徴とするものである。
【００２８】
本発明は、従来のようにノズルの先端から硬化性材料を高圧噴射して広範囲に渡って硬化させるタイプではなく、弾性ゲルをノズルの注入部の周囲にのみピンポイントで形成させて止水する工法であり、ゲル化止水剤をノズルとしての注入部の側面のみから注入することで、注入方向が筒状の注入部の径方向の限られた範囲となり、弾性ゲルによる塊が注入部を取り囲むように形成させやすくなる。
【００２９】
請求項４は、請求項１〜３のいずれかに係る止水工法において、前記ゲル化止水剤が、Ａ液１０〜５０重量％と、Ｂ液９０〜５０重量％とからなる２液タイプのゲル化止水剤であり、Ａ液が親水性ウレタンであり、Ｂ液が水である場合を限定したものである。
【００３０】
２液タイプとするのは、Ａ液とＢ液の割合を変えることによって、容易に弾性ゲルの形成速度や形成した弾性ゲルの物性を制御できるからである。Ａ液として、親水性ウレタンを使用する場合、親水性ウレタンは水に溶解分散し、短時間で弾性ゲルを形成するため、注入の際にＢ液と混合することで、注入部の回りに弾性ゲルが形成される。
【００３１】
Ａ液としての親水性ウレタンとＢ液としての水の標準的な配合は、Ａ液約２０重量％に対し、Ｂ液約８０重量％である。地盤条件や地下水の影響も考慮する必要があるが、一般的には、Ａ液の量が少なすぎるとＡ液が分散して広がってしまい、また多すぎると反応が不均一となり、いずれの場合も所望の均一な形態の弾性塊が得られにくい。従って、請求項４は好ましい範囲としては、Ａ液１０〜５０重量％、Ｂ液９０〜５０重量％を規定したものである。
【００３２】
請求項５は、請求項１〜４のいずれかに記載の止水工法を用いた地中構造物接続部への地盤からの漏水を止水するための部分止水工法であって、止水すべき前記接続部周辺の地盤中に前記止水液注入具により前記止水液を供給し、前記注入部の周囲に前記止水液を浸透させた土砂を含む弾性塊を形成させ、前記接続部周辺に複数個形成した弾性塊の群により前記接続部の止水を行うことを特徴とするものである。
【００３３】
本発明の適用対象となる地中構造物は、マンホール、ヒューム管、ボックスカルバート等の比較的小規模な構造物から、地下室、地下駐車場、地下トンネル等の大型構造物まで特に限定されない。また、地中構造物接続部とは、上記のような比較的小規模な構造物の部材どうしの接続部だけでなく、大型構造物における構成部材どうしの接続部も含まれる。
【００３４】
弾性塊の大きさや物性は注入するゲル化止水剤の濃度、量、浸透力、土の種類、注入圧等によって調節される。この部分止水工法の概略は、例えば、次の通りである。
【００３５】
止水液注入具による止水液の注入を、地中構造物の内側から行う場合、地中構造物の内側からドリルなどで穿孔し、その孔に止水液注入具の筒状の注入部を挿入し、チューブを接続した基部のアダプタから注入部に止水液が送り込まれ、注入部の複数の注入孔から地中構造物接続部の地盤側に注入液が注入される。
【００３６】
通常の２液混合タイプでは、別々のチューブを介して送り込まれた止水液が止水液注入具内で混合され、地盤への注入後、直ちにゲル化し始めることになる。その際、地盤中の土砂も取り込んだ形で弾性塊が形成される。
【００３７】
複数箇所からの注入で、このような弾性塊を連続させ、この弾性塊の群により止水を必要とする部分について局所的な止水を行うことができる。
【００３８】
請求項６は、請求項５に係る地中構造物接続部の部分止水工法において、前記止水液を供給する際の注入孔位置での排出圧が、０．０１〜０．２Ｍｐａであることを特徴とするものである。
【００３９】
前述のように、本発明での排出圧は、従来の止水工法におけるセメント系止水剤の注入圧に比べ小さい。本発明では広範囲の止水は必要ないので、止水を必要とする箇所の近傍の限られた範囲に注入され、弾性塊が形成される。下限は必要な大きさ、例えば直径２０〜４０ｃｍ程度の弾性塊が形成されるのに必要な圧力であり、上限は必要以上に弾性塊が大きくなって材料の無駄が多くなる圧力であり、目安として上記の圧力範囲となる。本発明は、このように低圧での注入で止水が可能となる点が特徴の一つである。
【００４０】
請求項７、請求項５または６に係る地中構造物接続部の部分止水工法において、前記止水液注入具における注入部の少なくとも一部が前記弾性ゲル中に埋設された状態で前記弾性塊が形成される場合である。
【００４１】
前述のように、本発明では低圧での注入でよいため、止水液注入具における注入部はプラスチックなど安価な材料で製造することができる反面、一体成型されていると、再使用が困難である。しかし、埋め殺しとすることで、周囲に形成された弾性塊から引く抜く必要がなく、またそのまま残しておけば弾性塊に空隙が生じさせないので、その部分からの漏水の心配もない。これは、請求項１に示すように、基部と注入部とが分離されているからである。
【００４２】
請求項８は、請求項５〜７のいずれかに記載の地中構造物接続部の部分止水工法において、前記地中構造物接続部がマンホールと該マンホールに接続される管路との接続部である場合を限定したものである。
【００４３】
前述したように、従来はマンホールとマンホールに接続される下水管などの管路との接続部の耐震改修などを行う場合、該接続部を取り囲む広い範囲の地盤改良を行うのが一般的であるが、本発明によればマンホールの内側から止水を必要とする限られた範囲のみの止水が可能であり、材料の無駄がなく、施工装置も非常に簡易なものとなり、経済的である。
【００４４】
また、止水するための部材は、前記弾性ゲルと地盤の土砂とからなる弾性塊であり、土砂を利用できるので、このようなマンホール関係での止水には、本発明が好適となる。
【００４５】
また、上記耐震改修の観点からは、止水のための弾性塊が変形追従性に優れることから、特許文献７や特許文献８などに記載される可撓性継手を設置する場合において、可撓性継手による耐震機能を十分に発揮させることができるので、この点からも、本発明のマンホール関連への適用は好ましい。
【００４６】
請求項９に係る部分止水工法は、既存のマンホールと該マンホールに接続されている既存の管路との接続部の改修における部分止水工法であって、マンホール内より管路の外周部に、該外周部の地盤にかけて複数の孔を穿孔し、穿孔した各孔に、止水液が送られてくるチューブを接続するためのアダプタを備えた基部と、前記基部の前方に延び注入区間の奥行き寸法に応じた長さを有する筒状の注入部とが分離可能に接続されているとともに、前記注入部の長手方向に複数の注入孔が間隔をおいて設けられている止水液注入具の前記注入部を挿入し、該注入部の注入孔より、ゲル化止水剤を地盤中に注入することで該注入部の周囲に該ゲル化止水剤を浸透させた土砂を含む弾性ゲルの弾性塊を形成させ、該接続部において該管路外周を取り囲むように連続させて該弾性塊を複数形成させることで、地盤から該接続部への漏水を該接続部近辺に限って阻止することを特徴とするものである。
【００４７】
この請求項９は、マンホールと該マンホールに接続される既存の管路との接続部を対象として請求項８に係る部分止水工法について、その施工方法および手順をより具体的に限定したものである。
【００４８】
請求項１０は、請求項９に係る部分止水工法において、前記注入部の少なくとも一部が前記弾性塊中に残ったまま弾性塊が形成される場合を限定したもので、限定理由は請求項７の場合と同様である。
【発明の効果】
【００４９】
本発明の止水方法は、例えば、従来の無機系セメントや、水ガラス系の材料を用いた地盤改良工法のように地盤の広範囲を一気に改良して止水する方法と異なり、必要箇所のみピンポイント的に止水することができるため、硬化性材料の使用量が大幅に減少し、大掛かりな設備も要しないので経済的である。
【００５０】
また、従来の無機系セメントや、水ガラス系材料を用いた止水工法では、硬化物が弾性を有さないため地震時の地中構造物等の構造物の変形に追従させることができず、変形に対し脆く、ひび割れや崩壊により止水性を失いやすいのに対し、本発明の止水方法では形成される止水部材としての弾性ゲルや弾性塊が変形追従性を有するので、止水性を損なう恐れが少ない。
【００５１】
一方、耐震性を考慮して構造物の接続部に可撓継手を組込む等の設計を行った場合に、止水部材が弾性を有しない場合、その変形を拘束して十分な耐震効果が得られない恐れがあるが、本発明の止水方法ではゲル硬化物である弾性ゲルや弾性塊が弾性を有するため、構造物における耐震改修等において用いる可撓継手を有効に機能させることができる。
【００５２】
本発明において、ゲル化止水剤は低圧で注入されノズルとしての注入部を取囲む形で、径が２００〜４００ｍｍ程度の弾性ゲルや弾性塊を形成すればよいので、注入装置も簡易なコンパクトなものが利用でき、マンホールのような狭い空間での作業も可能である。また、注入圧が小さくて済むため、作業の安全性も高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
以下、本発明の最良の実施形態を、図示した図面に基づいて説明する。
【００５４】
図１〜図４は本発明の止水工法を、既存のマンホールと該マンホールに接続される既存の管路との接続部における部分止水に適用した場合の部分止水工法における具体的な施工手順の一例を示したものである。
【００５５】
また、 図５は本発明の止水液注入具の一実施形態を示したもので、図６は図５の止水液注入具を備えた本発明の止水液注入装置全体の構成を示したものである。
【００５６】
本実施形態において、止水液注入具２は、図５(a)に示されるように、止水液が送られてくる塩化ビニル製チューブを接続するためのアダプタ４を備えた基部３と、基部３の前方に延びた筒状（この例では円筒状）の注入部５とがねじ式の接続部６で分離可能に接続されている。
【００５７】
本実施形態では、ゲル化止水剤として２液タイプのゲル化止水剤を用い、親水性ウレタンを主成分とするＡ液と、Ｂ液としての水道水等の水を止水液注入具２の合流部分で混合し、注入部５の側面の注入孔１０から注入する場合であり、親水性ウレタンが水に溶解分散し、注入後、短時間で硬化して弾力性を有する弾性ゲルが形成される。
【００５８】
そのため、アダプタ４部分には、Ａ液用チューブ接続部４ａとＢ液用チューブ接続部４ｂが設けられている。また、筒状の注入部５は、外管７と内管８の２重管構造となっており、Ａ液用チューブ接続部４ａから内管８内を通過するＡ液が内管８の先端からさらに前方に延びる外管７内に入り、Ｂ液用チューブ接続部４ｂから内管８の外側を通過してきたＢ液と合流し、混合されるようになっている。
【００５９】
この合流部分には、例えば図示するような外管７と一体成形されたスタティックミキサ９が設けられており、均一な混合を可能としている。
【００６０】
注入部５は、内管８の前方に所要長さ延びている外管７の長手方向に複数の注入孔１０が間隔をおいて設けられており、外管７側面の各注入孔１０から２液混合されたゲル化止水剤が接続部における管路周囲の地盤等に注入されるようになっており、これら複数の注入孔１０が設けられている区間の長さが１回の注入区間の幅に対応する。注入部５を貫通させる壁厚が７５ｍｍ〜２００ｍｍ（一般的なマンホールの場合）の場合において、注入部の寸法は、３００ｍｍ〜５００ｍｍ程度となる。
【００６１】
長手方向での注入孔１０の数や間隔、周方向での注入孔１０の数は、特に限定されず、注入部全体が弾性ゲルの塊で覆われるように注入孔１０が設けられていれば良い。なお、注入部先端には注入孔がなく、閉じられている。
【００６２】
注入孔１０の孔径は長手方向で異なり、注入における圧力損失を考慮し、注入部５の先端に近いほど孔径が大きくなっている。注入孔１０の孔径は特に限定されないが、例えば注入部の外径を１６．５ｍｍとした場合において、注入孔１０の孔径は３ｍｍ〜６ｍｍ程度が好ましい。
【００６３】
また、注入部５の先端には注入孔がなく、閉じられている。ゲル化止水剤はノズルの側面の各注入孔１０からノズルの径方向に低圧で注入され、必要に応じて注入しながら、止水液注入具２を動かすことにより、弾性ゲルによる塊が止水液注入具２の注入部５を取り囲むように形成される。
【００６４】
この止水液注入具２の注入部については、プラスチックの射出成形などによって製造することができ、図５(b)、(c)は外管７を２分割した半割の成形を行い、２部材を嵌め合わせるようにして組立式とした場合を示している。前述のスタティックミキサ９は外管７の成形において凹凸形状が形成され、混合される２液が通過する際に、この凹凸形状により乱流を生じ混合されるようになっている。
【００６５】
基部３についてもプラスチックの成形品を用いることができるが、止水液注入具２全体について、材質は必ずしも限定されない。
【００６６】
止水液注入装置１全体の構成は、例えば図６に示すような構成とすることができる。図６の例では、Ａ液（親水性ウレタン）を入れたタンク２１ａとＢ液（水）を入れたタンク２１ｂが、チューブ２４ａ，２４ｂを介してポンプ機能を備えたコントローラ２２に接続され、Ａ液およびＢ液をそれぞれ計量しながら、チューブ２５ａ，２５ｂを介して止水液注入具２に接続されている。
【００６７】
この例では、コントローラ２２にチューブポンプ２３ａ，２３ｂが設けられており、Ａ液およびＢ液を０．２ＭＰａ程度の吐出圧で止水液注入具２に送るようになっている。現場の状況などにより、さらに大きい吐出圧が必要な場合は、ロータリーポンプなどを使用することもできる。
【００６８】
タンク２１ａ，２１ｂの容量は、特に限定されないが、止水はピンポイント的に行うため、止水液の量は少なくて良い。したがって、タンクは従来に比べ、遥かに小さくて良い。
【００６９】
本発明ではこのようにポンプの吐出圧も低いため、コントローラ２２全体もマンホール内に持ち運ぶことができる程度の小型のものでよく、例えば家庭用電源単相１００Ｖを動カとする人力で移動可能な、小型・軽量のコンパクトな機器で構成することができる。
【００７０】
また、主な装置は地上のマンホール３１の入口付近に設置し、マンホール３１の内部ではノズルとチューブのみを使用するようにしてもよく、狭いマンホール３１内でも容易に安全な手持ち注入機での作業が可能である。上記のように、コントローラ２２も小型のものにすれば、タンク以外の機器を搭載した手持ち注入機での作業も可能となる。
【００７１】
次に、本発明の止水液注入装置１を用いて、既存のマンホールと該マンホールに接続されている既存の管路との接続部の耐震改修の際に、部分止水を行う場合の具体的な施工手順の一例を、図１〜図４に基づいて説明する。
【００７２】
(1) 穿孔作業（図１参照）
マンホール３１の内側から、振動ドリル３３などの穿孔器具で、マンホールの側壁３１ａに直径１０〜２０ｍｍ程度の孔３４を穿孔する。穿孔は一般工事に用いる電動振動ドリル程度で十分である。
【００７３】
この孔３４は、図１(b)に示すように、マンホールに接続されている管路３２の外周に管路３２の外周を取り巻くように、複数、例えば管路３２の外周面から１５０ｍｍ程度離れた位置に、ｐ＝３００ｍｍ程度の間隔で穿孔する。
【００７４】
穿孔深さは注入部５を貫通させる壁厚が７５ｍｍ〜２００ｍｍ（一般的なマンホールの場合）の場合において、注入部の寸法は、３００ｍｍ〜５００ｍｍ程度となる。
【００７５】
(2) 止水液注入具２のセット（図２参照）
マンホール３１内に、図５、図６で説明した止水液注入装置１を設置する。なお、タンク２１ａ、２１ｂ、コントローラ２２の一部あるいは全部をマンホール３１外の地上に設置してもよい。前述のように本発明における注入は低圧であるため、装置はコンパクトなものでよく、１００Ｖ電源で可動なものを用いれば、設備的にも安価となる。
【００７６】
穿孔した孔３４に、止水液注入具２のノズル部分となる注入部５を挿入する。注入部５は基部３に対し脱着可能であり、工事に応じて異なる長さのものを使用することができる。本実施形態の場合は、注入部５の長さは、マンホールの側壁３１ａの厚さに注入区間の長さを加えた長さとする。
【００７７】
(3) ゲル化止水剤の注入（図３参照）
コントローラ２２で計量され、チューブポンプ２３ａの圧を受けたＡ液（親水性ウレタン）は（図６参照）、チューブ２５ａを介して止水液注入具２の内管８に送られ、内管８の先端から外管７の内部に入る。
【００７８】
同様に、コントローラ２２で計量され、チューブポンプ２３ｂの圧を受けたＢ液（水道水など）は、チューブ２５ｂを介して止水液注入具２の外管７に送られ、外管７内でＡ液と合流し、スタティックミキサ９を通過することで混合され、ゲル化止水剤として注入部５の長手方向に設けられた複数の注入孔１０から地盤内に０．０１〜０．２Ｍｐａ程度の低い排出圧で注入される。
【００７９】
なお、Ａ液とＢ液の割合は、例えば、Ａ液約２０重量％に対し、Ｂ液約８０重量％であるが、施工条件や配合等に応じて調節することができる。
【００８０】
注入され、地盤内に浸透したゲル化止水剤は、地盤内の土砂の間でＡ液とＢ液の反応によりゲル化膨張し、注入部５の回りに土砂を取り込んだ弾性塊３５を形成する。
【００８１】
各注入孔３４について、同様にゲル化止水剤の注入を行うことにより、弾性塊３５がマンホールの側壁３１ａと管路３２の接続部を取囲む形で（図３(b)参照）変形追従性を有する弾性塊の止水性連続体を形成して行く。
【００８２】
なお、Ａ液とＢ液の注入量、濃度は、マンホール３１の内面からの穿孔時に調査し、地下水の水圧・湧水の有無とその量、管路周りの水路（みずみち）の有無などにより総合的に決定する。また、本実施形態の場合、形成される弾性塊の大きさは直径ｄ＝３００ｍｍ程度とする。奥行きは注入部５の長さおよび注入孔５の間隔、個数などによって、例えば１００ｍｍ〜６００ｍｍ程度に調整することができる。もちろん、必要に応じ、径、奥行きとも設計変更が可能である。
【００８３】
このような略球状の弾性塊をマンホール３１の外面と管路３２の接続部に多数連続形成させ止水するとともに、マンホール３１内部への涌水や周りの地盤崩壊を防止し、地震発生時に地振動変位を吸収する。
【００８４】
本実施形態において、ゲル化止水剤であるウレタン、その他親水性薬品を水と化学反応の速度は、使用するゲル化止水剤や水の温度に影響を受けるため、これらの温度に応じて配合を調整する。
【００８５】
(4) 注入完了（図４参照）
図４は注入が完了し、マンホールの側壁３１ａと管路３２の接続部の周囲に弾性塊の群による変形追従性（弾性）を有する止水部材が形成された状態を示している。注入部５と基部３はネジにより分離できるように接続してあったので、注入部５を基部３から外し、そのまま弾性塊３５中に埋め殺しにしてある。
【００８６】
低圧で注入され、地盤内の土砂中に浸透したゲル化止水剤は、５〜１０分程度で硬化し、注入部５の周囲に注入部５に接して弾性塊３５を形成するので、注入部５を無理に引き抜くより、埋め殺しにする方が硬化物に力をかけなくて済むので、止水性が損なわれず、注入部５自体プラスチックなどで安価に製造でき、廃棄処分の手間も省けるなど、結果的に経済的である。
【００８７】
以上で、既存のマンホール３１と既存の管路３２との接続部の部分止水が完了し、耐震改修のためには、例えば特許文献７，８などに記載されているような耐震改修のための可撓性継手を取り付けることができる。
【００８８】
その場合、形成される止水部材が弾性を有し、可撓性継手の変位に追随させることができるため、地震時にも可撓性継手の変位が拘束されず、マンホール３１の本体や、管路３２との接続部の破損が効果的に防止できる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、最良の実施形態として説明した既存のマンホールとそれに接続される既存の管路との接続部の耐震改修における部分止水のほか、地下鉄工事における部分止水、各種地中構造物の接続部における部分補修、また地中に限らず、地上のトンネル工事での湧水箇所、コンクリート構造物のひび割れ部分の裏側など止水を必要とする箇所の限定された範囲に、変形追従性を有する弾性ゲルの塊を作り、簡易な装置で経済的に止水を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明を既存のマンホールと該マンホールに接続される既存の管路との接続部における部分止水に適用した場合の具体的な施工手順を示すもので、(a)はマンホールと管路との接合部の鉛直断面図、(b)は(a)と直交する方向における管路部分の鉛直断面図である。
【図２】図１の手順に続く手順におけるマンホールと管路との接合部の鉛直断面図である。
【図３】図２の手順に続く手順を示すもので、(a)はマンホールと管路との接合部の鉛直断面図、(b)は(a)と直交する方向における管路部分の鉛直断面図である。
【図４】図３の手順に続く手順におけるマンホールと管路との接合部の鉛直断面図である。
【図５】本発明で使用する止水液注入具の一実施形態を示したもので、(a)は止水液注入具全体を一部切欠き断面で示した正面図、(b)は注入部を構成する半割部分の平面図、(c)は同じく半割部分の正面図である。
【図６】本発明で使用する止水液注入装置の実施形態を示したもので、(a)は止水液注入装置全体の構成を示した正面図、(b)は止水液注入具部分の平面図、(c)はコントローラ部分の正面図（ただし、(a)とは直交する方向を基準とした正面図）、(d)は(c)に対応する平面図である。
【符号の説明】
【００９１】
１…止水液注入装置、２…止水液注入具、３…基部、４…アダプタ、４ａ…Ａ液用チューブ接続部、４ｂ…Ｂ液用チューブ接続部、５…注入部、６…接続部、７…外管、８…内管、９…スタティックミキサ、１０…注入孔、
２１ａ，２１ｂ…タンク、２２…コントローラ、２３ａ，２３ｂ…チューブポンプ、２４ａ，２４ｂ…チューブ、２５ａ，２５ｂ…チューブ、
３１…マンホール、３１ａ…側壁、３２…管路、３３…振動ドリル、３４…孔、３５…弾性塊
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物と地盤とが接する付近で止水を必要とする箇所あるいは構造物における止水を必要とする箇所についての止水工法であって、硬化して弾力性のある弾性ゲルを形成するゲル化止水剤を用いて部分的に止水する止水工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
土木工事で、例えば、地下水を含む地盤を掘削し、下水道工事をする場合、関東ローム層など一部の良質地盤を除き、作業の安全のため、涌水や地盤崩壊の対策が必要となる。通常の下水道工事の場合の止水、地盤改良は、特に薬剤を選ばず、止水、地盤改良ができれば、薬剤は完全凝結硬化、あるいは完全固化で良い。
【０００３】
このような止水、地盤改良で、現在、多く使用されている無機系セメント、水ガラス等の止水剤、地盤改良剤は、注入後化学反応して完全凝結硬化または完全固化する。一部、有機系の止水剤、地盤改良剤も使用されることがあるが、現状では、固化部分に十分な弾力性は存在しない。
【０００４】
その他の背景技術として、例えば特許文献１には、パイプルーフの止水処理装置およびその工法として、推進工法で施工されたパイプルーフのパイプ間からの漏水等を防止するために止水材を高圧で噴射する噴射ノズルや施工方法が記載されている。
【０００５】
特許文献２には、非開削で堤体を貫通する管路を敷設する方法として、堤体の天端から垂直に噴射ノズルを捩じ込み、セメントスラリーを噴射して、堤体内の管路が貫通する位置に遮水壁を造成することが記載されている。
【０００６】
特許文献３には、下水道工事において、地中で竪管と横管を接続する際に、あらかじめ竪管の側面を穿孔して、直径７〜１０ｍｍ、長さ３０ｍｍ程度（特許文献３において「ｃｍ」としているのは、図６、図７における寸法関係から見て明らかな誤記）のノズルを差し込み、ノズルを正逆回転させながら、ノズルの先端および側面の注出口から親水性ポリウレタン樹脂を注入して土中の水分と反応させ、横管が接続される位置に土砂を連結した直径６０ｃｍ、長さ３０ｃｍ程度のゴム状塊状体からなる止水帯を形成し、この止水帯をコア抜き機で穿孔して横管を通し、竪管と接続するようにした管埋設工法が記載されている。
【０００７】
これらの噴射ノズルのうち、特許文献１、特許文献２記載のものは、ノズルの注入孔からのセメント系材料などの高圧噴射により広範囲の地盤改良を行うこと目的とするため、高圧に耐え得る材質、構造のものが用いられ、高価なものとなる。
【０００８】
これに対し、特許文献３記載のものは、薬液を限られた狭い範囲に充填するものであるが、ごく短い筒状のノズルの先端と側面に設けた注出孔から薬液を噴出し、ノズルの前方に広がる形で、前述のような土砂を取り込んだ直径６０ｃｍ、長さ３０ｃｍ程度のゴム状塊状体を形成するようにしたものである。
【０００９】
特許文献４には、鋼管矢板の継手部の止水方法として、継手部内に止水体充填用袋を配置設し、下端および条件によっては側面にも開口を設けた長尺の可撓性の充填管から、水と比重を高めるための金属塩を含有するＡ液とウレタンポリマーを含有するＢ液の混合液を止水体充填用袋内に充填し、Ａ液とＢ液の反応により継手部内に弾性ゲルによる止水体を形成する方法が記載されている。
【００１０】
また、弾性ゲルを形成する他の高分子系止水剤としては、例えば特許文献５にポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレートをベースとした止水剤が、特許文献６にポリエチレングリコールモノメタクリレートをベースとした止水剤が記載されている。
【００１１】
また、特許文献７および特許文献８には、マンホールなどの耐震改修のための管路用の可撓性継手が記載されている。
【００１２】
【特許文献１】特開平０５−３３２０８０号公報
【特許文献２】特開平１１−１３１４４５号公報
【特許文献３】特開２００１−３４９１８１号公報
【特許文献４】特開２００１−３４９１８１号公報
【特許文献５】特開２００３−１９３０３２号公報
【特許文献６】特開２００４−１１５６４６号公報
【特許文献７】特開２００５−３３０６８４号公報
【特許文献８】特開２００６−２７４５６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従来の非開削での止水、地盤改良工法では、広範囲に渡って止水、地盤改良を行うため、止水材を高圧噴射するのが一般的であり、かなり専門的な知識、技能を必要とする大規模工事となる。通常、施工機器は、大型トラック数台に積載されており、施工にはこれらを駐車あるいは設置するための広い面積を必要とする。また、施工機器が大型になるため、準備や片付けにも時間がかかり、工期が長くなる。
【００１４】
また、無機系セメントや、水ガラス系の止水剤あるいは地盤改良剤で完全凝結硬化または完全固化させて止水する場合、ひび割れや亀裂が入りやすいため、止水を必要とする部分に限定した局部的な施工では不十分であり、施工範囲が広くなり、薬剤の使用、施工の手間等において無駄も多い。
【００１５】
また、例えばマンホールなどの埋設構造物については、マンホールと管路の接続部の耐震性が問題となっており、その改修が急がれている。前述した特許文献７や特許文献８に記載のものは改修において接続部に可撓性継手を取り付けることで、耐震性の向上を図ったものであるが、施工の際、マンホールと管路の接続部をはつる必要があり、湧水や地盤崩壊の可能がある場合には、先に改修する接続部の回りの止水処理が必要となる。
【００１６】
一方、その接続部の回りの部分が地盤改良剤で完全固定化されていると、可撓性継手を有効に機能させることができなかったり、接続部に破損が生じたりするという問題もある。すなわち、可撓性継手を用いた耐震改修工法では、地震動等による変位を吸収できるように管路接続部が地盤も含め変形追従できる必要がある。
【００１７】
本発明は、従来技術における上述のような課題の解決を図ったものであり、無機系セメントや、水ガラス系のような弾力性のない止水剤、地盤改良剤で完全凝結硬化または完全固化させるのではなく、弾性ゲルを形成する必要最小限の量のゲル化止水剤を低圧で注入し、止水を必要とする箇所に変形追従性を有する弾性塊を、小型、軽量な止水液注入装置でピンポイント的に形成させることで、止水効果に優れ、かつ経済性および安全性を備えた止水工法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本願の請求項１に係る止水工法は、特定の止水液を特定の止水液注入具により止水性を与える箇所に供給し止水を行う止水工法であって、前記止水液は硬化して弾性ゲルを形成するゲル化止水剤であり、前記止水液注入具は止水液が送られてくるチューブを接続するためのアダプタを備えた基部と、前記基部の前方に延びた筒状の注入部とが分離可能に接続されているとともに、前記注入部の長手方向に複数の注入孔が間隔をおいて設けられているものであることを特徴とするものである。
【００１９】
本発明で使用するゲル化止水剤は、無機系セメントや、水ガラス系の止水剤のように、完全固定化させるのではなく、硬化して止水を必要とする箇所に弾力性のあるゲルをピンポイント的に形成させて止水するもの（例えば、水を硬化剤とする親水性ウレタンなど）が好ましく、弾性ゲルの塊が部分的に形成される程度の低い排出圧（注入具からの注入部位への排出圧）で注入される。
【００２０】
この排出圧は、例えば、マンホールと管路の接続部の部分止水に適用する場合において、０．０１〜０．２Ｍｐａ程度の排出圧である。ただし、地盤の状態や深さによっては、それ以上の圧の場合もある。また、適正な圧は適用用途によっても変わる。
【００２１】
止水液注入具についても、低圧での注入となるため、耐圧性はそれほど要求されず、プラスチックなど安価なものが使用できる。その場合、硬化したゲル化止水剤の除去や再使用は難しいため、注入具の基部から注入部を分離可能な構成とすることで使い捨てが容易となり、硬化したゲル化止水剤中に注入部をそのまま埋め殺しにすれば、止水性を損なう恐れもない。分離可能な構成としては、ネジによる接続が比較的簡単であるが、特に限定されず、例えば締付け金具やバネを利用したものなどでもよい。
【００２２】
また、低圧での注入となるため、注入孔を注入部の長手方向に複数、間隔をおいて配置することで、ゲル化止水剤を複数の側面注入孔から注入部の周囲に注入して行くことができるとともに、ピンポイントでの弾性ゲル塊の形成が容易となる。
【００２３】
注入孔の数や間隔も特には限定されないが、弾性ゲル塊を注入部の周囲に均等に形成させるためには、注入部の外周面の周方向にも複数分散配置することが望ましく、また注入孔を千鳥配置にしてもよい。
【００２４】
止水液は、１液の場合も２液の場合もポリタンクなどの容器に入れておく等しておけば、低圧のポンプでチューブを介して、止水液注入具の注入部に送り出すことができる。チューブは低圧での送圧であるため、特殊なものを用いる必要はなく、例えば塩化ビニル製のチューブ等、透明で柔軟なチューブが好ましい。透明であれば止水液の流れが目視でき、また柔軟性があることで、狭い空間での取扱いが容易となる。
【００２５】
請求項２は、請求項１に係る止水工法において、前記弾性ゲルを前記注入部を取り囲むように形成させることを特徴とするものである。
【００２６】
上述のように、本発明は、止水を必要とする箇所に弾性ゲルをピンポイント的に形成させて止水する工法であるが、必要な箇所に塊が形成される程度の低い注入圧で注入し、止水液注入具の注入部を取り囲むようにして弾性ゲルによる塊が形成させることで、ピンポイントでの止水が容易となる。
【００２７】
請求項３は、請求項１または２に係る止水工法において、前記注入部の先端には注入孔がなく閉じられていることを特徴とするものである。
【００２８】
本発明は、従来のようにノズルの先端から硬化性材料を高圧噴射して広範囲に渡って硬化させるタイプではなく、弾性ゲルをノズルの注入部の周囲にのみピンポイントで形成させて止水する工法であり、ゲル化止水剤をノズルとしての注入部の側面のみから注入することで、注入方向が筒状の注入部の径方向の限られた範囲となり、弾性ゲルによる塊が注入部を取り囲むように形成させやすくなる。
【００２９】
請求項４は、請求項１〜３のいずれかに係る止水工法において、前記ゲル化止水剤が、Ａ液１０〜５０重量％と、Ｂ液９０〜５０重量％とからなる２液タイプのゲル化止水剤であり、Ａ液が親水性ウレタンであり、Ｂ液が水である場合を限定したものである。
【００３０】
２液タイプとするのは、Ａ液とＢ液の割合を変えることによって、容易に弾性ゲルの形成速度や形成した弾性ゲルの物性を制御できるからである。Ａ液として、親水性ウレタンを使用する場合、親水性ウレタンは水に溶解分散し、短時間で弾性ゲルを形成するため、注入の際にＢ液と混合することで、注入部の回りに弾性ゲルが形成される。
【００３１】
Ａ液としての親水性ウレタンとＢ液としての水の標準的な配合は、Ａ液約２０重量％に対し、Ｂ液約８０重量％である。地盤条件や地下水の影響も考慮する必要があるが、一般的には、Ａ液の量が少なすぎるとＡ液が分散して広がってしまい、また多すぎると反応が不均一となり、いずれの場合も所望の均一な形態の弾性塊が得られにくい。従って、請求項４は好ましい範囲としては、Ａ液１０〜５０重量％、Ｂ液９０〜５０重量％を規定したものである。
【００３２】
請求項５は、請求項１〜４のいずれかに記載の止水工法を用いた地中構造物接続部への地盤からの漏水を止水するための部分止水工法であって、止水すべき前記接続部周辺の地盤中に前記止水液注入具により前記止水液を供給し、前記注入部の周囲に前記止水液を浸透させた土砂を含む弾性塊を形成させ、前記接続部周辺に複数個形成した弾性塊の群により前記接続部の止水を行うことを特徴とするものである。
【００３３】
本発明の適用対象となる地中構造物は、マンホール、ヒューム管、ボックスカルバート等の比較的小規模な構造物から、地下室、地下駐車場、地下トンネル等の大型構造物まで特に限定されない。また、地中構造物接続部とは、上記のような比較的小規模な構造物の部材どうしの接続部だけでなく、大型構造物における構成部材どうしの接続部も含まれる。
【００３４】
弾性塊の大きさや物性は注入するゲル化止水剤の濃度、量、浸透力、土の種類、注入圧等によって調節される。この部分止水工法の概略は、例えば、次の通りである。
【００３５】
止水液注入具による止水液の注入を、地中構造物の内側から行う場合、地中構造物の内側からドリルなどで穿孔し、その孔に止水液注入具の筒状の注入部を挿入し、チューブを接続した基部のアダプタから注入部に止水液が送り込まれ、注入部の複数の注入孔から地中構造物接続部の地盤側に注入液が注入される。
【００３６】
通常の２液混合タイプでは、別々のチューブを介して送り込まれた止水液が止水液注入具内で混合され、地盤への注入後、直ちにゲル化し始めることになる。その際、地盤中の土砂も取り込んだ形で弾性塊が形成される。
【００３７】
複数箇所からの注入で、このような弾性塊を連続させ、この弾性塊の群により止水を必要とする部分について局所的な止水を行うことができる。
【００３８】
請求項６は、請求項５に係る地中構造物接続部の部分止水工法において、前記止水液を供給する際の注入孔位置での排出圧が、０．０１〜０．２Ｍｐａであることを特徴とするものである。
【００３９】
前述のように、本発明での排出圧は、従来の止水工法におけるセメント系止水剤の注入圧に比べ小さい。本発明では広範囲の止水は必要ないので、止水を必要とする箇所の近傍の限られた範囲に注入され、弾性塊が形成される。下限は必要な大きさ、例えば直径２０〜４０ｃｍ程度の弾性塊が形成されるのに必要な圧力であり、上限は必要以上に弾性塊が大きくなって材料の無駄が多くなる圧力であり、目安として上記の圧力範囲となる。本発明は、このように低圧での注入で止水が可能となる点が特徴の一つである。
【００４０】
請求項７、請求項５または６に係る地中構造物接続部の部分止水工法において、前記止水液注入具における注入部の少なくとも一部が前記弾性ゲル中に埋設された状態で前記弾性塊が形成される場合である。
【００４１】
前述のように、本発明では低圧での注入でよいため、止水液注入具における注入部はプラスチックなど安価な材料で製造することができる反面、一体成型されていると、再使用が困難である。しかし、埋め殺しとすることで、周囲に形成された弾性塊から引く抜く必要がなく、またそのまま残しておけば弾性塊に空隙が生じさせないので、その部分からの漏水の心配もない。これは、請求項１に示すように、基部と注入部とが分離されているからである。
【００４２】
請求項８は、請求項５〜７のいずれかに記載の地中構造物接続部の部分止水工法において、前記地中構造物接続部がマンホールと該マンホールに接続される管路との接続部である場合を限定したものである。
【００４３】
前述したように、従来はマンホールとマンホールに接続される下水管などの管路との接続部の耐震改修などを行う場合、該接続部を取り囲む広い範囲の地盤改良を行うのが一般的であるが、本発明によればマンホールの内側から止水を必要とする限られた範囲のみの止水が可能であり、材料の無駄がなく、施工装置も非常に簡易なものとなり、経済的である。
【００４４】
また、止水するための部材は、前記弾性ゲルと地盤の土砂とからなる弾性塊であり、土砂を利用できるので、このようなマンホール関係での止水には、本発明が好適となる。
【００４５】
また、上記耐震改修の観点からは、止水のための弾性塊が変形追従性に優れることから、特許文献７や特許文献８などに記載される可撓性継手を設置する場合において、可撓性継手による耐震機能を十分に発揮させることができるので、この点からも、本発明のマンホール関連への適用は好ましい。
【００４６】
請求項９に係る部分止水工法は、既存のマンホールと該マンホールに接続されている既存の管路との接続部の改修における部分止水工法であって、マンホール内より管路の外周部に、該外周部の地盤にかけて複数の孔を穿孔し、穿孔した各孔に、止水液が送られてくるチューブを接続するためのアダプタを備えた基部と、前記基部の前方に延び注入区間の奥行き寸法に応じた長さを有する筒状の注入部とが分離可能に接続されているとともに、前記注入部の長手方向に複数の注入孔が間隔をおいて設けられている止水液注入具の前記注入部を挿入し、該注入部の注入孔より、ゲル化止水剤を地盤中に注入することで該注入部の周囲に該ゲル化止水剤を浸透させた土砂を含む弾性ゲルの弾性塊を形成させ、該接続部において該管路外周を取り囲むように連続させて該弾性塊を複数形成させることで、地盤から該接続部への漏水を該接続部近辺に限って阻止することを特徴とするものである。
【００４７】
この請求項９は、マンホールと該マンホールに接続される既存の管路との接続部を対象として請求項８に係る部分止水工法について、その施工方法および手順をより具体的に限定したものである。
【００４８】
請求項１０は、請求項９に係る部分止水工法において、前記注入部の少なくとも一部が前記弾性塊中に残ったまま弾性塊が形成される場合を限定したもので、限定理由は請求項７の場合と同様である。
【発明の効果】
【００４９】
本発明の止水方法は、例えば、従来の無機系セメントや、水ガラス系の材料を用いた地盤改良工法のように地盤の広範囲を一気に改良して止水する方法と異なり、必要箇所のみピンポイント的に止水することができるため、硬化性材料の使用量が大幅に減少し、大掛かりな設備も要しないので経済的である。
【００５０】
また、従来の無機系セメントや、水ガラス系材料を用いた止水工法では、硬化物が弾性を有さないため地震時の地中構造物等の構造物の変形に追従させることができず、変形に対し脆く、ひび割れや崩壊により止水性を失いやすいのに対し、本発明の止水方法では形成される止水部材としての弾性ゲルや弾性塊が変形追従性を有するので、止水性を損なう恐れが少ない。
【００５１】
一方、耐震性を考慮して構造物の接続部に可撓継手を組込む等の設計を行った場合に、止水部材が弾性を有しない場合、その変形を拘束して十分な耐震効果が得られない恐れがあるが、本発明の止水方法ではゲル硬化物である弾性ゲルや弾性塊が弾性を有するため、構造物における耐震改修等において用いる可撓継手を有効に機能させることができる。
【００５２】
本発明において、ゲル化止水剤は低圧で注入されノズルとしての注入部を取囲む形で、径が２００〜４００ｍｍ程度の弾性ゲルや弾性塊を形成すればよいので、注入装置も簡易なコンパクトなものが利用でき、マンホールのような狭い空間での作業も可能である。また、注入圧が小さくて済むため、作業の安全性も高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
以下、本発明の最良の実施形態を、図示した図面に基づいて説明する。
【００５４】
図１〜図４は本発明の止水工法を、既存のマンホールと該マンホールに接続される既存の管路との接続部における部分止水に適用した場合の部分止水工法における具体的な施工手順の一例を示したものである。
【００５５】
また、 図５は本発明の止水液注入具の一実施形態を示したもので、図６は図５の止水液注入具を備えた本発明の止水液注入装置全体の構成を示したものである。
【００５６】
本実施形態において、止水液注入具２は、図５(a)に示されるように、止水液が送られてくる塩化ビニル製チューブを接続するためのアダプタ４を備えた基部３と、基部３の前方に延びた筒状（この例では円筒状）の注入部５とがねじ式の接続部６で分離可能に接続されている。
【００５７】
本実施形態では、ゲル化止水剤として２液タイプのゲル化止水剤を用い、親水性ウレタンを主成分とするＡ液と、Ｂ液としての水道水等の水を止水液注入具２の合流部分で混合し、注入部５の側面の注入孔１０から注入する場合であり、親水性ウレタンが水に溶解分散し、注入後、短時間で硬化して弾力性を有する弾性ゲルが形成される。
【００５８】
そのため、アダプタ４部分には、Ａ液用チューブ接続部４ａとＢ液用チューブ接続部４ｂが設けられている。また、筒状の注入部５は、外管７と内管８の２重管構造となっており、Ａ液用チューブ接続部４ａから内管８内を通過するＡ液が内管８の先端からさらに前方に延びる外管７内に入り、Ｂ液用チューブ接続部４ｂから内管８の外側を通過してきたＢ液と合流し、混合されるようになっている。
【００５９】
この合流部分には、例えば図示するような外管７と一体成形されたスタティックミキサ９が設けられており、均一な混合を可能としている。
【００６０】
注入部５は、内管８の前方に所要長さ延びている外管７の長手方向に複数の注入孔１０が間隔をおいて設けられており、外管７側面の各注入孔１０から２液混合されたゲル化止水剤が接続部における管路周囲の地盤等に注入されるようになっており、これら複数の注入孔１０が設けられている区間の長さが１回の注入区間の幅に対応する。注入部５を貫通させる壁厚が７５ｍｍ〜２００ｍｍ（一般的なマンホールの場合）の場合において、注入部の寸法は、３００ｍｍ〜５００ｍｍ程度となる。
【００６１】
長手方向での注入孔１０の数や間隔、周方向での注入孔１０の数は、特に限定されず、注入部全体が弾性ゲルの塊で覆われるように注入孔１０が設けられていれば良い。なお、注入部先端には注入孔がなく、閉じられている。
【００６２】
注入孔１０の孔径は長手方向で異なり、注入における圧力損失を考慮し、注入部５の先端に近いほど孔径が大きくなっている。注入孔１０の孔径は特に限定されないが、例えば注入部の外径を１６．５ｍｍとした場合において、注入孔１０の孔径は３ｍｍ〜６ｍｍ程度が好ましい。
【００６３】
また、注入部５の先端には注入孔がなく、閉じられている。ゲル化止水剤はノズルの側面の各注入孔１０からノズルの径方向に低圧で注入され、必要に応じて注入しながら、止水液注入具２を動かすことにより、弾性ゲルによる塊が止水液注入具２の注入部５を取り囲むように形成される。
【００６４】
この止水液注入具２の注入部については、プラスチックの射出成形などによって製造することができ、図５(b)、(c)は外管７を２分割した半割の成形を行い、２部材を嵌め合わせるようにして組立式とした場合を示している。前述のスタティックミキサ９は外管７の成形において凹凸形状が形成され、混合される２液が通過する際に、この凹凸形状により乱流を生じ混合されるようになっている。
【００６５】
基部３についてもプラスチックの成形品を用いることができるが、止水液注入具２全体について、材質は必ずしも限定されない。
【００６６】
止水液注入装置１全体の構成は、例えば図６に示すような構成とすることができる。図６の例では、Ａ液（親水性ウレタン）を入れたタンク２１ａとＢ液（水）を入れたタンク２１ｂが、チューブ２４ａ，２４ｂを介してポンプ機能を備えたコントローラ２２に接続され、Ａ液およびＢ液をそれぞれ計量しながら、チューブ２５ａ，２５ｂを介して止水液注入具２に接続されている。
【００６７】
この例では、コントローラ２２にチューブポンプ２３ａ，２３ｂが設けられており、Ａ液およびＢ液を０．２ＭＰａ程度の吐出圧で止水液注入具２に送るようになっている。現場の状況などにより、さらに大きい吐出圧が必要な場合は、ロータリーポンプなどを使用することもできる。
【００６８】
タンク２１ａ，２１ｂの容量は、特に限定されないが、止水はピンポイント的に行うため、止水液の量は少なくて良い。したがって、タンクは従来に比べ、遥かに小さくて良い。
【００６９】
本発明ではこのようにポンプの吐出圧も低いため、コントローラ２２全体もマンホール内に持ち運ぶことができる程度の小型のものでよく、例えば家庭用電源単相１００Ｖを動カとする人力で移動可能な、小型・軽量のコンパクトな機器で構成することができる。
【００７０】
また、主な装置は地上のマンホール３１の入口付近に設置し、マンホール３１の内部ではノズルとチューブのみを使用するようにしてもよく、狭いマンホール３１内でも容易に安全な手持ち注入機での作業が可能である。上記のように、コントローラ２２も小型のものにすれば、タンク以外の機器を搭載した手持ち注入機での作業も可能となる。
【００７１】
次に、本発明の止水液注入装置１を用いて、既存のマンホールと該マンホールに接続されている既存の管路との接続部の耐震改修の際に、部分止水を行う場合の具体的な施工手順の一例を、図１〜図４に基づいて説明する。
【００７２】
(1) 穿孔作業（図１参照）
マンホール３１の内側から、振動ドリル３３などの穿孔器具で、マンホールの側壁３１ａに直径１０〜２０ｍｍ程度の孔３４を穿孔する。穿孔は一般工事に用いる電動振動ドリル程度で十分である。
【００７３】
この孔３４は、図１(b)に示すように、マンホールに接続されている管路３２の外周に管路３２の外周を取り巻くように、複数、例えば管路３２の外周面から１５０ｍｍ程度離れた位置に、ｐ＝３００ｍｍ程度の間隔で穿孔する。
【００７４】
穿孔深さは注入部５を貫通させる壁厚が７５ｍｍ〜２００ｍｍ（一般的なマンホールの場合）の場合において、注入部の寸法は、３００ｍｍ〜５００ｍｍ程度となる。
【００７５】
(2) 止水液注入具２のセット（図２参照）
マンホール３１内に、図５、図６で説明した止水液注入装置１を設置する。なお、タンク２１ａ、２１ｂ、コントローラ２２の一部あるいは全部をマンホール３１外の地上に設置してもよい。前述のように本発明における注入は低圧であるため、装置はコンパクトなものでよく、１００Ｖ電源で可動なものを用いれば、設備的にも安価となる。
【００７６】
穿孔した孔３４に、止水液注入具２のノズル部分となる注入部５を挿入する。注入部５は基部３に対し脱着可能であり、工事に応じて異なる長さのものを使用することができる。本実施形態の場合は、注入部５の長さは、マンホールの側壁３１ａの厚さに注入区間の長さを加えた長さとする。
【００７７】
(3) ゲル化止水剤の注入（図３参照）
コントローラ２２で計量され、チューブポンプ２３ａの圧を受けたＡ液（親水性ウレタン）は（図６参照）、チューブ２５ａを介して止水液注入具２の内管８に送られ、内管８の先端から外管７の内部に入る。
【００７８】
同様に、コントローラ２２で計量され、チューブポンプ２３ｂの圧を受けたＢ液（水道水など）は、チューブ２５ｂを介して止水液注入具２の外管７に送られ、外管７内でＡ液と合流し、スタティックミキサ９を通過することで混合され、ゲル化止水剤として注入部５の長手方向に設けられた複数の注入孔１０から地盤内に０．０１〜０．２Ｍｐａ程度の低い排出圧で注入される。
【００７９】
なお、Ａ液とＢ液の割合は、例えば、Ａ液約２０重量％に対し、Ｂ液約８０重量％であるが、施工条件や配合等に応じて調節することができる。
【００８０】
注入され、地盤内に浸透したゲル化止水剤は、地盤内の土砂の間でＡ液とＢ液の反応によりゲル化膨張し、注入部５の回りに土砂を取り込んだ弾性塊３５を形成する。
【００８１】
各注入孔３４について、同様にゲル化止水剤の注入を行うことにより、弾性塊３５がマンホールの側壁３１ａと管路３２の接続部を取囲む形で（図３(b)参照）変形追従性を有する弾性塊の止水性連続体を形成して行く。
【００８２】
なお、Ａ液とＢ液の注入量、濃度は、マンホール３１の内面からの穿孔時に調査し、地下水の水圧・湧水の有無とその量、管路周りの水路（みずみち）の有無などにより総合的に決定する。また、本実施形態の場合、形成される弾性塊の大きさは直径ｄ＝３００ｍｍ程度とする。奥行きは注入部５の長さおよび注入孔５の間隔、個数などによって、例えば１００ｍｍ〜６００ｍｍ程度に調整することができる。もちろん、必要に応じ、径、奥行きとも設計変更が可能である。
【００８３】
このような略球状の弾性塊をマンホール３１の外面と管路３２の接続部に多数連続形成させ止水するとともに、マンホール３１内部への涌水や周りの地盤崩壊を防止し、地震発生時に地振動変位を吸収する。
【００８４】
本実施形態において、ゲル化止水剤であるウレタン、その他親水性薬品を水と化学反応の速度は、使用するゲル化止水剤や水の温度に影響を受けるため、これらの温度に応じて配合を調整する。
【００８５】
(4) 注入完了（図４参照）
図４は注入が完了し、マンホールの側壁３１ａと管路３２の接続部の周囲に弾性塊の群による変形追従性（弾性）を有する止水部材が形成された状態を示している。注入部５と基部３はネジにより分離できるように接続してあったので、注入部５を基部３から外し、そのまま弾性塊３５中に埋め殺しにしてある。
【００８６】
低圧で注入され、地盤内の土砂中に浸透したゲル化止水剤は、５〜１０分程度で硬化し、注入部５の周囲に注入部５に接して弾性塊３５を形成するので、注入部５を無理に引き抜くより、埋め殺しにする方が硬化物に力をかけなくて済むので、止水性が損なわれず、注入部５自体プラスチックなどで安価に製造でき、廃棄処分の手間も省けるなど、結果的に経済的である。
【００８７】
以上で、既存のマンホール３１と既存の管路３２との接続部の部分止水が完了し、耐震改修のためには、例えば特許文献７，８などに記載されているような耐震改修のための可撓性継手を取り付けることができる。
【００８８】
その場合、形成される止水部材が弾性を有し、可撓性継手の変位に追随させることができるため、地震時にも可撓性継手の変位が拘束されず、マンホール３１の本体や、管路３２との接続部の破損が効果的に防止できる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、最良の実施形態として説明した既存のマンホールとそれに接続される既存の管路との接続部の耐震改修における部分止水のほか、地下鉄工事における部分止水、各種地中構造物の接続部における部分補修、また地中に限らず、地上のトンネル工事での湧水箇所、コンクリート構造物のひび割れ部分の裏側など止水を必要とする箇所の限定された範囲に、変形追従性を有する弾性ゲルの塊を作り、簡易な装置で経済的に止水を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明を既存のマンホールと該マンホールに接続される既存の管路との接続部における部分止水に適用した場合の具体的な施工手順を示すもので、(a)はマンホールと管路との接合部の鉛直断面図、(b)は(a)と直交する方向における管路部分の鉛直断面図である。
【図２】図１の手順に続く手順におけるマンホールと管路との接合部の鉛直断面図である。
【図３】図２の手順に続く手順を示すもので、(a)はマンホールと管路との接合部の鉛直断面図、(b)は(a)と直交する方向における管路部分の鉛直断面図である。
【図４】図３の手順に続く手順におけるマンホールと管路との接合部の鉛直断面図である。
【図５】本発明で使用する止水液注入具の一実施形態を示したもので、(a)は止水液注入具全体を一部切欠き断面で示した正面図、(b)は注入部を構成する半割部分の平面図、(c)は同じく半割部分の正面図である。
【図６】本発明で使用する止水液注入装置の実施形態を示したもので、(a)は止水液注入装置全体の構成を示した正面図、(b)は止水液注入具部分の平面図、(c)はコントローラ部分の正面図（ただし、(a)とは直交する方向を基準とした正面図）、(d)は(c)に対応する平面図である。
【符号の説明】
【００９１】
１…止水液注入装置、２…止水液注入具、３…基部、４…アダプタ、４ａ…Ａ液用チューブ接続部、４ｂ…Ｂ液用チューブ接続部、５…注入部、６…接続部、７…外管、８…内管、９…スタティックミキサ、１０…注入孔、
２１ａ，２１ｂ…タンク、２２…コントローラ、２３ａ，２３ｂ…チューブポンプ、２４ａ，２４ｂ…チューブ、２５ａ，２５ｂ…チューブ、
３１…マンホール、３１ａ…側壁、３２…管路、３３…振動ドリル、３４…孔、３５…弾性塊
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定の止水液を特定の止水液注入具により止水性を与える箇所に供給し止水を行う止水工法であって、前記止水液は硬化して弾性ゲルを形成するゲル化止水剤であり、前記止水液注入具は止水液が送られてくるチューブを接続するためのアダプタを備えた基部と、前記基部の前方に延びた筒状の注入部とが分離可能に接続されているとともに、前記注入部の長手方向に複数の注入孔が間隔をおいて設けられているものであることを特徴とする止水工法。
【請求項２】
前記弾性ゲルを前記注入部を取り囲むように形成させることを特徴とする請求項１に記載の止水工法。
【請求項３】
前記注入部の先端には注入孔がなく閉じられていることを特徴とする請求項１または２に記載の止水工法。
【請求項４】
前記ゲル化止水剤は、Ａ液１０〜５０重量％と、Ｂ液９０〜５０重量％とからなる２液タイプであり、Ａ液が親水性ウレタンであり、Ｂ液が水であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の止水工法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の止水工法を用いた地中構造物接続部への地盤からの漏水を止水するための部分止水工法であって、止水すべき前記接続部周辺の地盤中に前記止水液注入具により前記止水液を供給し、前記注入部の周囲に前記止水液を浸透させた土砂を含む弾性塊を形成させ、前記接続部周辺に複数個形成した弾性塊の群により前記接続部の止水を行うことを特徴とする地中構造物接続部の部分止水工法。
【請求項６】
前記止水液を前記止水液注入具に供給する際の注入孔位置での排出圧は、０．０１〜０．２Ｍｐａであることを特徴とする請求項５に記載の地中構造物接続部の部分止水工法。
【請求項７】
前記止水液注入具の注入部の少なくとも一部が前記弾性塊中に埋設された状態で前記弾性塊が形成されることを特徴とする請求項５または６に記載の地中構造物接続部の部分止水工法。
【請求項８】
前記地中構造物接続部がマンホールと該マンホールに接続される管路との接続部である請求項５〜７のいずれかに記載の地中構造物接続部の部分止水工法。
【請求項９】
既存のマンホールと該マンホールに接続されている既存の管路との接続部の改修における部分止水工法であって、マンホール内より管路の外周部に、該外周部の地盤にかけて複数の孔を穿孔し、穿孔した各孔に、止水液が送られてくるチューブを接続するためのアダプタを備えた基部と、前記基部の前方に延び注入区間の奥行き寸法に応じた長さを有する筒状の注入部とが分離可能に接続されているとともに、前記注入部の長手方向に複数の注入孔が間隔をおいて設けられている止水液注入具の前記注入部を挿入し、該注入部の注入孔より、ゲル化止水剤を地盤中に注入することで該注入部の周囲に該ゲル化止水剤を浸透させた土砂を含む弾性ゲルの弾性塊を形成させ、該接続部において該管路外周を取り囲むように連続させて該弾性塊を複数形成させることで、地盤から該接続部への漏水を該接続部近辺で阻止することを特徴とする部分止水工法。
【請求項１０】
前記注入部の少なくとも一部が前記弾性塊中に残ったまま弾性塊が形成されることを特徴とする請求項９に記載の部分止水工法。
【請求項１】
特定の止水液を特定の止水液注入具により止水性を与える箇所に供給し止水を行う止水工法であって、前記止水液は硬化して弾性ゲルを形成するゲル化止水剤であり、前記止水液注入具は止水液が送られてくるチューブを接続するためのアダプタを備えた基部と、前記基部の前方に延びた筒状の注入部とが分離可能に接続されているとともに、前記注入部の長手方向に複数の注入孔が間隔をおいて設けられているものであることを特徴とする止水工法。
【請求項２】
前記弾性ゲルを前記注入部を取り囲むように形成させることを特徴とする請求項１に記載の止水工法。
【請求項３】
前記注入部の先端には注入孔がなく閉じられていることを特徴とする請求項１または２に記載の止水工法。
【請求項４】
前記ゲル化止水剤は、Ａ液１０〜５０重量％と、Ｂ液９０〜５０重量％とからなる２液タイプであり、Ａ液が親水性ウレタンであり、Ｂ液が水であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の止水工法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の止水工法を用いた地中構造物接続部への地盤からの漏水を止水するための部分止水工法であって、止水すべき前記接続部周辺の地盤中に前記止水液注入具により前記止水液を供給し、前記注入部の周囲に前記止水液を浸透させた土砂を含む弾性塊を形成させ、前記接続部周辺に複数個形成した弾性塊の群により前記接続部の止水を行うことを特徴とする地中構造物接続部の部分止水工法。
【請求項６】
前記止水液を前記止水液注入具に供給する際の注入孔位置での排出圧は、０．０１〜０．２Ｍｐａであることを特徴とする請求項５に記載の地中構造物接続部の部分止水工法。
【請求項７】
前記止水液注入具の注入部の少なくとも一部が前記弾性塊中に埋設された状態で前記弾性塊が形成されることを特徴とする請求項５または６に記載の地中構造物接続部の部分止水工法。
【請求項８】
前記地中構造物接続部がマンホールと該マンホールに接続される管路との接続部である請求項５〜７のいずれかに記載の地中構造物接続部の部分止水工法。
【請求項９】
既存のマンホールと該マンホールに接続されている既存の管路との接続部の改修における部分止水工法であって、マンホール内より管路の外周部に、該外周部の地盤にかけて複数の孔を穿孔し、穿孔した各孔に、止水液が送られてくるチューブを接続するためのアダプタを備えた基部と、前記基部の前方に延び注入区間の奥行き寸法に応じた長さを有する筒状の注入部とが分離可能に接続されているとともに、前記注入部の長手方向に複数の注入孔が間隔をおいて設けられている止水液注入具の前記注入部を挿入し、該注入部の注入孔より、ゲル化止水剤を地盤中に注入することで該注入部の周囲に該ゲル化止水剤を浸透させた土砂を含む弾性ゲルの弾性塊を形成させ、該接続部において該管路外周を取り囲むように連続させて該弾性塊を複数形成させることで、地盤から該接続部への漏水を該接続部近辺で阻止することを特徴とする部分止水工法。
【請求項１０】
前記注入部の少なくとも一部が前記弾性塊中に残ったまま弾性塊が形成されることを特徴とする請求項９に記載の部分止水工法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−２４０４２５（Ｐ２００８−２４０４２５Ａ）
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−８４３２１（Ｐ２００７−８４３２１）
【出願日】平成１９年３月２８日（２００７．３．２８）
【出願人】（５０７１００２８１）帝国ヒューム管東日本株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２８日（２００７．３．２８）
【出願人】（５０７１００２８１）帝国ヒューム管東日本株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
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