JPH0726263A - 土質などの安定化用注入薬液組成物およびそれを用いた安定強化止水工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 土砂、岩石、レンガ、石炭などを固結化ない
し封止、岩盤ないし人工構造物の空洞を密封するための
注入薬液組成物およびそれを用いた安定強化止水工法を
提供すること。 【構成】 (A) ポリオールおよび／または有機ポリアミ
ン化合物、(B) 有機ポリイソシアネート化合物、ならび
に(C) 前記(A) 成分と(B) 成分との合計量100 重量部に
対して５重量部以上の水からなる注入薬液組成物、およ
び該注入薬液組成物を岩盤、地盤、人工構造物などに注
入する安定強化工法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、破砕帯を有する岩盤や
不安定軟弱地盤の固結安定化、漏水、湧水のある岩盤な
いし地盤の止水、シールド掘削工事などでの地山とコン
クリートセグメントの間の空隙などの充填、土砂・岩
石、レンガ、石炭などの空洞の封止、さらにコンクリー
トなどの人工構造物のクラック、空隙などの安定強化止
水工法およびそれに用いる安定化用注入薬液組成物に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、不安定岩盤や地盤の安定強化、人
工構造物のクラックや空隙の充填法の一つとして無機な
いし有機系グラウトの注入が行なわれ、ある程度の効果
をあげている。

【０００３】しかしながら、これらの方法を詳細にチェ
ックすると、必ずしも満足しうる結果はえられていな
い。たとえば、一般に多用されているセメントミルク系
では懸濁液の形態であるため、岩盤や人工構造物などの
クラックや砂礫などの地盤層への浸透性がわるく、かつ
固結速度が遅く、強度発現が遅いため、短時間に固結し
て強度が発現することが要求されるトンネルや地下地盤
掘削時での不安定地山を早期に安定強化させる目的は達
しえない。さらに、湧水や漏水のみられるばあいはなお
さら注入セメントミルクが希釈、流失してしまう。また
代表的な無機系グラウトである水ガラス系２液システム
グラウトについても固結体強度が３〜10kg／cm² 程度と
低く、さらに固結体が水と接触すると経時変化が起り、
Ｎａ₂ ＯやＳｉＯ₂ などの主成分が溶脱し、アルカリ汚
染や大幅な強度低下に至るという問題がある。

【０００４】一方、尿素系などの有機系グラウトについ
ても固結強度不足や、硫酸、ホルマリンなどの硬化成分
や助剤成分の溶出が発生するという問題がある。

【０００５】また、特公昭63-63687号公報、同63-63688
号公報、特開昭63-7413 号公報、同63-7490 号公報、同
63-7491 号公報、同63-8477 号公報、同63-35913号公報
などには、ポリオールとポリイソシアネートを主成分と
する速硬性硬質発泡ウレタンシステム注入による岩盤の
固結工法が記載されているが、固結効果を期待しうるも
のの、つぎのような問題点を有している。

【０００６】すなわち、２液が混合されてからの反応
温度がきわめて高くなり、大きな空隙を有する地山や、
既設トンネル背面などの空隙へ大量に注入したばあい、
反応熱が蓄熱され、原料ポリオール、添加剤、ポリイソ
シアネートをはじめ、発泡硬化したウレタン樹脂の温度
が着火点以上の温度に達し、火災発生の危険があるこ
と、ポリオール成分の粘性が高く、ポリイソシアネー
ト成分との分散性や地山への浸透性をよくするために、
有機溶剤で希釈する必要があり、安全衛生上好ましくな
いこと、また前記原料が用いられているので、きわめ
て高価となるうえ、環境汚染などの問題点がある。

【０００７】一般に、硬質発泡ウレタンを用いる方法に
よれば、前記文献に記載されているごとく、ポリオー
ル、フロンなどの発泡剤、触媒、整泡剤、前記ポリオー
ル100重量部に対して０〜２重量部程度の少量の水など
の混合液と、ポリイソシアネートとを所定の割合で混合
することにより、２〜30倍の発泡倍率の固結体がえられ
る。しかしながら、この方法では、発泡固結体の形成の
際に、反応に伴なって大量の熱が発生するので、一度に
大量に発泡成形したり、肉厚が10mm以上の成形品や土木
用途でも空隙に多量に注入したときには、反応熱の蓄熱
により、内部スコーチ、さらには火災の発生が懸念され
る。したがって、岩盤、地盤、人工構造物の空隙、さら
にはシールド工事などの裏込め材などには適用すること
ができないと認識されていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者ら
は、前記従来技術に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、ポリ
オールおよび／または有機ポリアミン化合物ならびに有
機ポリイソシアネート化合物に対して、多量の水を添加
したものを岩盤ないし地盤や人工構造物に注入したばあ
いには、意外なことに、火災やスコーチなどの発生がま
ったくなく、安定にこれら岩盤ないし地盤や人工構造物
の安定強化、空隙シールおよび止水を行なうことができ
ることをようやく見出し、本発明を完成するにいたっ
た。

【０００９】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は(A)
ポリオールおよび／または有機ポリアミン化合物、(B)
有機ポリイソシアネート化合物、ならびに(C) 前記(A)
成分と(B) 成分との合計量100 重量部に対して５重量部
以上の水からなる土質などの安定化用注入薬液組成物を
第１の発明とし、岩盤ないし地盤に所定の間隔で複数個
の孔を穿設し、前記孔内に中空の注入ボルトを挿入し、
ボルトの開口部から前記安定化用注入薬液組成物を岩盤
ないし地盤に注入し、固結させることを特徴とする岩盤
ないし地盤の安定強化止水工法を第２の発明とし、さら
に人工構造物に注入パイプを挿入し、該注入パイプを介
して前記安定化用注入薬液組成物を人工構造物に注入
し、固結させることを特徴とする人工構造物の安定強化
止水工法を第３の発明とするものである。

【００１０】

【作用および実施例】本発明の土質などの安定化用注入
薬液組成物を岩盤ないし地盤や人工構造物に注入したば
あいには、添加された多量の水により、反応時に発生す
る熱が水の蒸発の際の気化熱として奪われ、その結果、
畜熱温度が通常では150 ℃以上となるばあいでも、水の
沸点である100 ℃以下〜120 ℃以下の温度に発熱を抑制
することができるので、火災やスコーチの発生などがま
ったくおこらない。

【００１１】また、本発明の安定化用注入薬液組成物を
用いたばあいには、尿素結合を主体とした硬質発泡ポリ
ウレタンの固結体が形成されるので、固結強度が大き
く、空隙シール効果、安定強化結果など効果にすぐれ、
岩盤ないし地盤や人工構造物の安定強化、空隙シールお
よび止水を効果的に行なうことができる。

【００１２】本発明の注入薬液組成物には、(A) 成分と
してポリオールおよび／または有機ポリアミン化合物が
配合される。

【００１３】前記ポリオールの水素基価は、硬質状の発
泡固結体をうるためには10〜2000mgKOH/g であることが
好ましい。また、該ポリオールと水とを混合しやすくす
るために、該ポリオールとしては若干親水性を有するも
のが水との相溶性にすぐれているので好ましく、具体的
には水酸基価300mgKOH/g以下のばあい、エチレンオキシ
ド単位が分子量中に０〜99.5重量％、好ましくは10〜9
9.5重量％含まれるように付加し、親水性を付与したも
のが好ましい。

【００１４】前記ポリオールの具体例としては、たとえ
ば1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキ
サンジオールなどの２価アルコール；エチレングリコー
ル、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、
プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ブチ
レングリコール、アセチレングリコール、グリセリン、
トリメチロールプロパン、ジグリセリン、ヒマシ油、脱
水ヒマシ油、ソルビトール、庶糖などの単独もしくは混
合物；これらにプロピレンオキシドやエチレンオキシド
などのアルキレンオキシドを付加重合したポリオールな
どがあげられる。また、エチレンジアミン、アニリン、
トリレンジアミン、モノ、ジまたはトリエタノールアミ
ンなどにプロピレンオキシド、エチレンオキシドなどの
アルキレンオキシドを付加重合したアミンポリオール類
も有効である。さらにアジピン酸、無水フタル酸などの
二塩基酸とエチレングリコール、ジエチレングリコー
ル、トリメチロールプロパンなどのグリコールやトリオ
ールとの脱水縮合反応によってえられる各種ポリエステ
ルポリオール、ε- カプロラクタムの開環重合によって
えられるラクトン系ポリエステルポリオール、ポリオー
ルのホスゲン化、ジフェニルカーボネートによるエステ
ル交換法で合成されるポリカーボネートジオール、その
他アクリルポリオール、ポリブタジエン系ポリオール、
さらにマンニッヒポリオール、ノボラック樹脂、レゾー
ル樹脂などにプロピレンオキシドまたはエチレンオキシ
ドを付加重合してえられるフェノール系ポリオール、さ
らにポリオール中でアクリロニトリル、スチレンなどの
ビニル系モノマーをラジカル重合させたものや、これら
のポリマーをポリオール中に分散溶解させたポリマーポ
リオール、テトラヒドロフランのカチオン重合によって
えられるポリテトラメチレングリコール、これらにアル
キレンオキシドを付加重合した変性ポリオールなどがあ
げられる。

【００１５】前記有機ポリアミン化合物は、前記ポリオ
ールと同様に、後述する（Ｂ）成分である有機ポリイソ
シアネート化合物と反応して固結体の骨格を形成するた
めの成分であり、とくに固結体の強度の向上に有効であ
る。該有機ポリアミン化合物は、とくに限定がないが、
水を過剰に配合した組成物をうるためには、水溶性ない
し親水性のものが好ましい。

【００１６】前記有機ポリアミン化合物の具体例として
は、たとえばエチレンジアミン、トリ、テトラ、ペン
タ、ヘキサメチレンジアミン、尿素などのジアミン類、
モノエタノールアミンなどのモノアルコールアミン類、
トルエンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、ジフェ
ニルメタンジアミン、m-フェニレンジアミン、キシリレ
ンジアミン、 3,3′- ジクロロ-4,4′- ジアミノジフェ
ニルメタンなどの芳香族１、２級アミン類、さらにポリ
プロピレングリコールの末端をアミノ化した各種ジェフ
ァーミンシリーズ（ジェファーソン・ケミカル・カンパ
ニー製）、ポリテトラメチレングリコールとアミノ安息
香酸のジエステル（コダック社製）などの各種アミン化
合物などがあげられる。これらの有機ポリアミン化合物
は、(A) 成分として単独で(B) 成分の有機ポリイソシア
ネート化合物と組み合わせて用いることができるが、経
済性、反応硬化時間のコントロール、作業性などの点か
らポリオールと併用することが実用的である。

【００１７】前記(A) 成分には要すれば、発泡剤として
たとえばトリクロロモノフルオロメタン(F-11)、ジクロ
ロジフルオロメタン(F-12)などを配合してもよいが、前
記のようにこれらの発泡剤を用いなくてもよく、また通
常の処方よりもきわめて少量で用いても支障はない。

【００１８】また、整泡剤として、要すればオルガノポ
リシロキサン、オキシエチル化高級アルコールなどを少
量で(A) 成分に配合してもよい。該整泡剤を配合したば
あいには、ポリイソシアネートとの相溶性や発泡セルの
整泡に有効である。該整泡剤の配合量は、通常(A) 成分
であるポリオールおよび／または有機ポリアミン化合物
100 部（重量部、以下同様）に対して３部以下である。

【００１９】また、前記(B) 成分である有機ポリイソシ
アネート組成物と(A) 成分であるポリオールおよび／ま
たは有機ポリアミン化合物との反応硬化を促進するため
に触媒として、たとえばジブチル錫ジラウレート、オク
チル酸第一錫などの金属触媒、アルキルアミン、トリエ
チルアミンなどの三級アミンを通常前記(A) 成分100部
に対して0.01〜５部程度の割合で配合する。

【００２０】さらに前記(A) 成分に水分を多量に配合す
るばあい、水分によるpHの経日変化が予想されるので、
系のpHを中性領域に保持するためにpH緩衝剤を配合する
ことが好ましい。かかる緩衝剤としては、たとえばリン
酸二水素カリウム、リン酸水素二ナトリウム、四ホウ酸
ナトリウム（ホウ砂）などがあげられる。これらのpH緩
衝剤の配合量は、水分量に対して１重量％程度であれば
よい。

【００２１】さらに、要すれば、(A) 成分中には、老化
防止剤、耐熱性付与剤、酸化防止剤、防カビ剤などを配
合してもよい。

【００２２】前記(B) 成分である有機ポリイソシアネー
ト化合物は、前記(A) 成分と反応してポリウレタンを形
成する成分である。かかる有機ポリイソシアネート化合
物としては、とくに限定はないが、イソシアネートモノ
マー、それらの二量体、三量体などの重合物やアルコー
ルやポリオールで変性したもののいずれも有効である。
前記有機ポリイソシアネートとしては、固結体物性の点
から、イソシアネート基の含量が５〜48重量％、なかん
づく10〜33重量％であるものが好ましい。かかる有機ポ
リイソシアネート化合物の具体例としては、たとえばポ
リメチレンポリフェニルイソシアネート、液状ジフェニ
ルメタンジイソシアネート、トリレンジイソシアネー
ト、クルードトリレンジイソシアネート、キシリレンジ
イソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ナフタ
レンジイソシアネート、水添ジフェニルメタンジイソシ
アネート、トリメチレンキシリレンジイソシアネートな
どのポリイソシアネートの単独または混合物；さらに前
記ポリイソシアネートを水や低級モノ〜多価アルコール
で変性したアダクト体もしくはポリイソシアネートと各
種ポリオールとを反応させた末端イソシアネート基含有
ウレタンプレポリマーの単独または混合物；さらにこれ
らのアダクト体；もしくはプレポリマー類と前記各種ポ
リイソシアネートの１種または２種以上との混合物な
ど；さらに前記ポリイソシアネートに触媒を加え、二量
体または三量体としたものなどがあげられる。

【００２３】これらの各種有機ポリイソシアネート化合
物のなかでも固結強度、安全衛生面および経済性の点か
ら液状ジフェニルメタンジイソシアネート、ポリメチレ
ンポリフェニルイソシアネート、末端イソシアネート基
含有ウレタンプレポリマーおよびアダクト体などが好ま
しく、いわゆる取扱い環境温度下での揮発性がきわめて
小さく、液状でしかも固結強度、経済性の伴った構成の
ものが好ましい。また、メチルアルコール、エチルアル
コールなどの１モルにエチレンオキシドを１〜10モル付
加した低級アルコールエトキシレートにより、ポリメチ
レン、ポリフェニルイソシアネートを部分変性した水分
散型のものも有用である。

【００２４】前記(B) 成分には、要すれば、高沸点希釈
剤、可塑剤、液状難燃剤などを配合してもよい。

【００２５】前記(A) 成分と(B) 成分との配合割合
（(A) 成分／(B) 成分）（重量比）は、一般に１／10〜
10／１が好ましく、１／３〜２／１がさらに好ましい。
かかる配合割合が前記範囲よりも小さいばあいには、硬
化時間が長くなり、えられる固結体が脆くなる傾向があ
り、また前記範囲をこえるばあいには、固結体が柔かく
なり、その強度が非常に小さくなる傾向がある。

【００２６】また、(A) 成分中のポリオールのＯＨ基お
よびＮＨ₂ 基と(B) 成分中のＮＣＯ基との反応当量比は
（ＯＨ＋ＮＨ₂ ）／ＮＣＯが１／10〜10／１であるのが
好ましく、１／３〜２／１がさらに好ましい。かかる反
応当量比が前記範囲よりも大きいばあいには、固結体が
柔かくなり、その強度が非常に小さくなり、また前記範
囲よりも小さいばあいには、硬化時間が長くなり、また
固結体の強度が小さくなって脆くなる傾向がある。

【００２７】本発明の注入薬液組成物には、(C) 成分と
して水が配合される。

【００２８】水は、(B) 成分の有機ポリイソシアネート
化合物と反応して尿素結合を形成すると同時に炭酸ガス
を発生し、その炭酸ガスの作用によって発泡して発泡固
結体を形成し、また多量の水が存在することにより、そ
の一部はＮＣＯ基と反応するが、このとき（ＯＨ＋ＮＨ
₂ ＋水）／ＮＣＯ（当量比）は、ほぼ１／１〜10／１と
なるように反応するため、余剰の水が存在する状態とな
る。この余剰の水が、(A) 成分と(B) 成分とを混合した
ときに発生する反応熱を蒸発気化して奪い、過度の蓄熱
を抑制し、スコーチや火災が起こるのを阻止するという
性質を有する。また、水には、(A) 成分の粘性を低下さ
せ、注入作業や地山への浸透性、(B) 成分との混合性を
向上させるという作用がある。

【００２９】水の配合量は、(A) 成分と(B) 成分との合
計量100 部に対して５部以上である。水の配合量が(A)
成分と(B) 成分との合計量100 部に対して５部未満で
は、(B) 成分の有機ポリイソシアネート化合物との反応
固結時に、反応熱蓄熱による火災やスコーチが発生しや
すくなり、また(A) 成分の粘度を低下させる効果が小さ
くなり、注入作業がわるくなるうえ、反応固結体の強度
の発現が遅くなる。なお、水の配合量があまりにも多い
ばあいには、過度に発泡し、固結体が脆くなる傾向があ
る。したがって、本発明においては、前記水の配合量
は、５〜50部であることが好ましい。

【００３０】本発明の注入薬液組成物には、固結体の弾
力性や機械的強度を向上させるために各種高分子材料、
たとえば溶剤タイプの加硫または未加硫ゴム、すなわち
ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、スチレン- ブタジ
エンゴム、エチレン- プロピレンゴムやこれらのエマル
ジョン、各種アクリル樹脂エマルジョン、ポリビニルア
ルコール、エチレン- 酸酸ビニル樹脂エマルジョン、ポ
リウレタンディスパージョン、ポリエチレンオキサイド
など、またアスファルトやゴム入りアスファルトなどの
瀝青エマルジョンを(A) 成分および／または(B) 成分に
適宜配合することができる。

【００３１】また、本発明においては、固結体の固結強
度を向上せしめたり、難燃効果を向上せしめるために添
加剤として各種難燃剤、難燃補助剤、無機改質充填剤な
どを配合することができる。

【００３２】難燃剤としては、添加型および反応型のい
ずれのものを用いることができる。添加型のものの具体
例としては、たとえばトリブチルホスフェート、トリク
レジルホスフェート、トリスモノクロロイソプロピルホ
スフェートなどの含リン含ハロゲン系；塩素化パラフィ
ン、ペンタブロモエチルベンゼン、デカブロモジフェニ
ルエーテルなどの含ハロゲン系のものなどがあげられ
る。反応型のものの具体例としては、たとえばジブロモ
ネオペンチルグリコール、テトラブロモビスフェノール
Ａ、Ｏ，Ｏ−ジエチルＮ，Ｎ−ジヒドロキシエチルアミ
ノメチルホスホテート、各種含リンポリオールなどの水
酸基やアミノ基などを有する含ハロゲン含リン化合物な
どがあげられる。

【００３３】難燃補助剤の具体例としては、たとえば三
酸化アンチモン、酸化モリブデン、メタホウ酸バリウ
ム、ホウ酸亜鉛、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシ
ウム、メラミン、メラミンイソシアヌレート、赤リン、
リン酸チタン、ポリリン酸アンモニウム、炭酸カルシウ
ム、ケイ酸カルシウムなどがあげられる。これらは前記
難燃剤と併用または単独で難燃効果を高めるために用い
られる。

【００３４】無機改質充填剤の具体例としては、たとえ
ばポルトランドセメント、粒径が小さいコロイダルセメ
ント、アルミナセメント、シリカ、炭酸カルシウム、硫
酸カルシウム、ベントナイト、高炉スラグ、生石灰、消
石灰、フライアッシュ、石こう、カーボン、顔料などが
あげられる。これらの無機改質充填剤は、ウレタン成分
と一体硬化して複合固結体となり、その結果、固結体強
度、耐久性、クラックや空隙シール効果、難燃効果など
をいちじるしく向上させる性質を有する。

【００３５】これらの難燃剤、難燃補助剤および無機改
質充填剤の配合量は、(A) 成分と(B) 成分の合計量100
部に対して０〜100 部、なかんづく10〜70部となるよう
に調整されることが好ましい。

【００３６】これらは通常、注入前に(A) 成分または
(B) 成分のいずれかに配合してポンプに注入される。

【００３７】本発明の注入薬液組成物は、(A) 成分とし
てポリオールおよび／または有機ポリアミン化合物、
(B) 成分として有機ポリイソシアネート化合物および
(C) 成分として水の３液から基本的になり、通常、(A)
成分と(C) 成分とをあらかじめ混合したものを、岩盤な
どに注入する直前に(B) 成分と混合する。混合方法につ
いては公知の方法が採用できる。

【００３８】なお、本発明においては、硬化時間は、不
安定地盤の安定化、止水効果や作業効率などの点から10
秒〜10分間、なかんづく10秒〜５分間が好ましい。かか
る硬化時間は、主に触媒の種類および配合量を調整する
ことにより調節することができる。

【００３９】本発明の薬液組成物を用いたばあいには、
スコーチや火災が発生することがなくなり、注入作業性
が向上し、経済的であり、また、強度、空隙シール効
果、安定強化効果、耐久性にすぐれた1.5 〜30倍程度の
発泡倍率の尿素結合主体の硬質発泡ウレタン固結体が形
成されるので、岩盤、地盤、人工構造物の安定強化、空
隙シール、止水がきわめて良好となる。

【００４０】本発明における特殊な注入薬液である(A)
成分、(B) 成分および(C) 成分からなる注入薬液組成物
は、空隙やクラックの多い軟質ないし不安定な地盤、岩
盤、破砕帯層、さらにはクラックや空隙を有する人工構
造物などに注入固結されるが、かかる注入固結する方法
についてはとくに限定はなく、公知の方法を採用しう
る。その一例をあげれば、たとえば(C) 成分を加えた
(A) 成分および(B) 成分の注入量、圧力、配合比などを
コントロールしうる比較配合式ポンプを用い、(C)成分
を加えた(A) 成分と、(B) 成分とを別々のタンクに入
れ、岩盤などの所定箇所（たとえば 0.5〜３ｍ程度の間
隔で穿設された複数個数の孔）に、あらかじめ固定され
たスタチックミキサーや逆止弁などを内装した有孔のロ
ックボルトや注入ロッドを通し、この中に前記タンク内
の各成分を注入圧 0.5〜50kg／cm² ・Gで注入し、スタ
チックミキサーを通して所定量の(C) 成分を加えた(A)
成分と、(B) 成分とを均一に混合させ、所定の不安定岩
盤ないし地盤箇所に注入浸透、硬化させて固結安定化す
る方法などがある。

【００４１】なお、たとえばトンネルの天盤部に注入す
るばあいには、注入に先立ち、たとえば約２ｍの所定の
間隔でたとえばジャンボ機で42mmφビットを用いて削孔
し、深さ２ｍ、削孔角度10〜30°の注入孔を設け、この
注入孔にスタチックミキサーを内挿したロックボルトを
挿入し、該ロックボルトの口元を、注入薬液の逆流を防
ぐために、ウエス、急結セメント、発泡硬質ウレタン樹
脂をあらかじめ含浸させたウエスなどを用いてシール
し、薬液を前記した方法で注入することが好ましい。注
入作業は、注入圧が急激に上昇した時点、または所定注
入量よりもさらに約20容量％を増加した分を注入した時
点で終了する。一般に、注入孔１個あたり薬液は30〜20
0kg 注入すればよい。

【００４２】また、シールド工事における地山とシール
ドセグメントのあいだのクリヤランス（平均約５cm前
後）を裏込め充填するときは、シールドセグメント内側
に定間隔でセットした注入孔に静止ミキサー内装の単管
ロッドを装着し、前記と同じ要領で(C) 成分を加えた
(A) 成分、(B) 成分を所定の配合割合で一定量注入す
る。また、人工構造物のクラックなどの安定強化止水
は、たとえば該クラック面に対しては、20〜50cm間隔で
直径10mm、深さ５〜10cmにドリルで削孔し、孔内の削り
くずや粉塵を圧縮空気で吹きとばし、削孔上に脱脂綿を
約５mm厚にのせ、その上から直径約10mm、長さ20〜30mm
の注入パイプを打ち込み、注入薬液のリークのない状態
にセットする。また、クラックや漏水などの発生箇所に
対しては、約30cmピッチでＵ字またはＶ字カットし、注
入パイプを急結セメントで固定する。つぎにスタチック
ミキサーなどを内装したＹ字管またはＴ字管を通し、
(C) 成分を加えた(A) 成分と、(B) 成分とを比例配合ポ
ンプまたは手押しポンプなどを用いて所定の配合比で注
入圧 0.5〜20kg／cm² ・G 、好ましくは 0.5〜２kg／cm
² ・G で所定量注入する。注入量は、一般に推定空隙体
積量プラスαでよい。

【００４３】本発明の安定強化止水工法は、薬液の注入
固結の際の発熱によるスコーチや火災の発生がなく、薬
液の粘性が低く、不安定地盤、クラックや破砕帯などへ
の浸透性がよく、広い範囲にわたって不安定岩盤や地
盤、さらには人工構造物などの安定化や止水を図ること
ができる。また、形成された硬化固結物は、高強度で耐
久性を有するものであり、岩盤などへの付着、密着性に
すぐれ、経済的なものであるので、実用的である。

【００４４】以下、製造例と実施例に基づいて本発明を
さらに詳細に説明するが、本発明はかかる実施例のみに
限定されるものではない。

【００４５】製造例１〜７および比較製造例１〜２ 表１に示す(A) 成分と(B) 成分とをそれぞれ別々に調製
し、水を(A) 成分と混合したのち、該(A) 成分に(B) 成
分を撹拌下に添加混合した。

【００４６】混合時からのゲル化するまでの時間（ゲル
タイム）、ライズタイム、えられた固結体の圧縮試験(J
IS R 5201)の結果、密度（JIS K 5400）、反応熱による
温度およびスコーチの有無を表１に示す。

【００４７】

【表１】

【００４８】なお、表１中の各略号はつぎのとおりであ
る。

【００４９】（ポリオール） GP-350：グリセリンにプロピレンオキシドを付加重合さ
せた重量平均分子量350 のトリオール［水酸基価480mgK
OH/g］ G-1000-30 ：グリセリンにプロピレンオキシドを付加重
合したのち、末端にエチレンオキシドをさらに付加重合
し、重量平均分子量が1000でエチレンオキシドに由来す
る繰り返し単位の割合が30重量％のトリオール［水酸基
価168mgKOH/g］ EDA-2P：エチレンジアミン１モルにプロピレンオキシド
２モルおよびエチレンオキシド２モルを付加させた重量
平均分子量272 のテトラオール［水酸基価825mgKOH/g］ TEG ：トリエチレングリコール［水酸基価753mgKOH/g］ So-850：ソルビトールにプロピレンオキシドを付加重合
した重量平均分子量850 のポリオール［水酸基価400mgK
OH/g］ GE-300：グリセリンにエチレンオキシドを付加重合した
重量平均分子量300 のトリオール［水酸基価561mgKOH/
g］ DR-2000 ：プロピレングリコールにエチレンオキシド／
プロピレンオキシド＝80／20（重量比）の混合アルキレ
ンオキシドを付加重合した重量平均分子量2000のジオー
ル［水酸基価56mgKOH/g] GEM-300 ：グリセリンにエチレンオキシドを付加重合し
た重量平均分子量300のトリオールを無水マレイン酸で
部分エステル化した変性ポリオール［水酸基価400mgKOH
/g］ TEA ：トリエタノールアミン［水酸基価1130mgKOH/g] （整泡剤） DKS シリコーンD332：第一工業製薬（株）製、変性ポリ
シロキサン （触媒） ダブコ33LV：トリエチレンジアミンをジプロピレングリ
コールに溶解したもの［濃度33重量％］ DBTL：ジブチル錫ジラウレート （ポリイソシアネート） C-MDI ：ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート
（NCO 基の含量32重量％） So-MDI：ソルビトールにプロピンオキシドを付加重合し
た重量平均分子量1000のポリオール５部を、C-MDI95 部
中に加温攪拌下で添加反応させた変性C-MDI を製造し、
該変性C-MDI 100 部中にプロピレンカーボネート５部を
添加し、希釈したもの[NCO基の含量27重量％］ DP-MDI：96部のC-MDI 中にジプロピングリコール４部を
添加し、加熱して反応させた変性C-MDI 中に、エチレン
グリコールジアセテート５部を添加し、希釈したもの[N
CO基の含量26重量％］ C-3053：日本ポリウレタン工業（株）製、コロネート30
53［水分散型C-MDI 、NCO 基の含量29重量％］ （添加剤） SBR ：スチレン−ブタジエン樹脂エマルジョン［不揮発
分40重量％］ EVA ：エチレン−酢酸ビニル樹脂エマルジョン［不揮発
分45重量％］ 実施例１ 破砕帯を有するトンネル天盤部にジャンボ機で42mmφビ
ットを用いて２ｍ間隔で削孔角度25〜35°（トンネル掘
削方向に対しての角度）で15個削孔し、えられた孔内に
炭素鋼製（JIS G 3445、STKM 17C）の注入ボルト（外形
27.2mm、内系15mm、長さ３ｍ、静止ミキサーおよび逆止
弁内装）を挿入し、口元部分約30cmを２液硬質発泡ウレ
タン樹脂を含浸させたメリヤス製ウエスを鉄棒で押し込
みシールした。

【００５０】ついで固定した各注入孔に対し、表１にお
ける製造例２でえられた薬液を注入圧約５〜10kg／cm²
・G で、１孔あたり約80〜120kg 注入した。

【００５１】薬液を注入してから約 120分後に、掘進に
より地山の改良状態を調査したところ、固結範囲は半径
２ｍの半球状であり、固結安定化していた。

【００５２】注入固結部分をサンプラーで５cmφ×10cm
の円柱形状にサンプリングし、一軸圧縮強度を測定する
と55kg／cm² であった。なお、未改良部は破砕帯のため
サンプリングが不可能であった。この結果、本発明の薬
液の有効性が充分証明され、固結安定化層が形成される
ことが判明した。

【００５３】実施例２ 大きな空隙を有する花崗岩破砕帯部のトンネル天盤部の
安定化を図るために、表１における製造例６の薬液注入
による安定化を行なった。施工方法は実施例１と同様に
行なった。

【００５４】すなわち、天盤部にジャンボ機で42mmφビ
ットを用いて約２ｍ間隔で深さ２ｍの注入孔を10個削孔
した。削孔角度は20°であった。えられた孔内に実施例
８と同様の炭素鋼製ロックボルト（JIS G 3455、STKM 1
7C）を挿入し、口元部を実施例１と同様にしてシールし
た。

【００５５】各注入孔に対して表１における製造例６の
薬液を70〜110kg （注入圧30〜50kg／cm² ・G ）注入し
た。薬液を注入してから約 150分後に地山の安定化状況
を確認するために注入孔周辺を掘進し調査したところ、
固結範囲は半径約２ｍの半球状に固結しており、かつ、
大きな空隙部も高密度でよくシールされていた。なお、
参考のためにとくに大きな空隙部でシール固結している
実施例６の薬液の単独固結部分をサンプラーで５cmφ×
10cmの円柱形状にコアサンプリングして一軸圧縮強度を
測定すると 130kg／cm² であった。

【００５６】実施例３ 鉄筋レンガ造りの２階建ビルの屋上レンガ敷平場と立上
りコーナー部にクラックが発生し、降雨時に階下に漏水
していた。このクラックに対し、直径10mmのドリルを用
い約30cmピッチで深さ約５cmの孔を50個削孔し、孔内の
削りくずや粉塵を圧縮空気で吹き飛ばしたのちに削孔上
に脱脂綿を約５mm厚にのせ、その上から外径約10mmの注
入パイプを木製ハンマーで打ち込んだ。静止ミキサーを
内装したＹ字管を注入パイプにセットし、表１における
製造例４の(A) 、(B) 成分および水を(B) 成分／(A) ＋
水（重量比）が2.1/1 〜2.3/1 となるような割合で手押
し注入ポンプにより１孔あたり約１〜３リットル注入し
た。

【００５７】注入後、注入パイプを取り除き、コルク栓
を打ち込み、モルタルを塗布して仕上げた。約２週間後
に激しい降雨があったが、以前のような漏水はまったく
発生せず、クラックシールおよび止水に大変有効なこと
が立証された。

【００５８】

【発明の効果】本発明の注入薬液組成物およびそれを用
いた安定強化止水工法は、以下に述べる効果を奏する。

【００５９】 注入薬液組成物を大量に注入しても蓄
熱によるスコーチ火災のおそれがない。

【００６０】 多量の水が用いられているため、注入
薬液組成物の粘性が低く、注入作業がしやすく、土質な
どへの浸透性にすぐれている。

【００６１】 水を有効成分として配合するため、低
コストであり、経済的である。

【００６２】 固結体の強度が大きいので、不安定岩
盤ないし地盤の安定強化に有効である。

【００６３】このように、本発明の注入薬液組成物を用
いた安定化止水工法は、すぐれた特徴を有しており、一
般山岳トンネルはもちろんのこと、既設トンネルの補
修、都市土木やシールド工事、さらには人工構造物の補
修工事などにおいて安定強化および止水をするのにきわ
めて有効である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 (A) ポリオールおよび／または有機ポリ
   アミン化合物、(B) 有機ポリイソシアネート化合物、な
   らびに(C) 前記(A) 成分と(B) 成分との合計量100 重量
   部に対して５重量部以上の水からなる土質などの安定化
   用注入薬液組成物。
2. 【請求項２】 岩盤ないし地盤に所定の間隔で複数個の
   孔を穿設し、前記孔内に中空の注入ボルトを挿入し、ボ
   ルトの開口部から請求項１記載の安定化用注入薬液組成
   物を岩盤ないし地盤に注入し、固結させることを特徴と
   する岩盤ないし地盤の安定強化止水工法。
3. 【請求項３】 人工構造物に注入パイプを挿入し、該注
   入パイプを介して請求項１記載の安定化用注入薬液組成
   物を人工構造物に注入し、固結させることを特徴とする
   人工構造物の安定強化止水工法。