集水ボーリング孔の遮水方法とこれに用いる遮水具
【課題】地下水を略恒久的に集水管内に確実に取込むことができ、しかも集水ボーリング孔の崩れ易い区間や著しい漏水のある箇所を遮水部材で補強することができる集水ボーリング孔の遮水具を提供する。
【解決手段】集水ボーリング孔３に挿入される集水管４の所定箇所に吸水膨張性の遮水部材５を取付け、遮水部材５を上流側と下流側の位置に取付けた一対の固定ツバ５ａと、前記固定ツバ５ａの対向面間に設けた一対の吸水膨張性ゴム系遮水材５ｂ１と５ｂ２及び、この吸水膨張性ゴム系遮水材５ｂ１と５ｂ２間に設けた吸水膨張後は略恒久的に長時間膨張容積を保持する性能の吸水膨張吸水膨張性セメント系遮水材５ｃとにより形成し、吸水膨張性ゴム系遮水材５ｂ１と５ｂ２の膨張速度を吸水膨張性セメント系遮水材５ｃの膨張速度よりも速く設定し、下流側吸水膨張性ゴム系遮水材５ｂ１の膨張速度を上流側吸水膨張性ゴム系遮水材５ｂ２の膨張速度よりも速く設定した。
【解決手段】集水ボーリング孔３に挿入される集水管４の所定箇所に吸水膨張性の遮水部材５を取付け、遮水部材５を上流側と下流側の位置に取付けた一対の固定ツバ５ａと、前記固定ツバ５ａの対向面間に設けた一対の吸水膨張性ゴム系遮水材５ｂ１と５ｂ２及び、この吸水膨張性ゴム系遮水材５ｂ１と５ｂ２間に設けた吸水膨張後は略恒久的に長時間膨張容積を保持する性能の吸水膨張吸水膨張性セメント系遮水材５ｃとにより形成し、吸水膨張性ゴム系遮水材５ｂ１と５ｂ２の膨張速度を吸水膨張性セメント系遮水材５ｃの膨張速度よりも速く設定し、下流側吸水膨張性ゴム系遮水材５ｂ１の膨張速度を上流側吸水膨張性ゴム系遮水材５ｂ２の膨張速度よりも速く設定した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、地すべりブロックの深部に存在する有害地下水位の排除に採用及び施工するものであり、帯水層に向けて５〜１０°となる仰角のやや傾斜を有する水平方向に滑り面を貫いて掘削した集水ボーリング孔内に、保孔管の上側にストレーナーを設けた集水管を挿入し、この集水管の水平方向で地滑り面を挟んだ上流側と下流側の両側に、略恒久的な長時間遮水材として機能する吸水膨張性セメント系遮水材を装着・設置することにより、地すべりに影響を与える被圧地下水を、自由水などの他の地下水と分離独立させ、各々を完全に集水管内に導入させることができる集水ボーリング孔の遮水方法とこれに用いる遮水具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の工法は、地滑り地帯の地山に水平方向にすべり面を貫いて集水ボーリング孔を掘削後、ストレーナー付きの集水管を挿入して集水ボーリング孔内の地すべりに有害な地下水を地表または集水井まで導くことによって行われている。
【０００３】
ここで、集水ボーリング集水管に要求されている条件は、（ａ）集水効率がよい、（ｂ）構造が簡単・材料費が安価、（ｃ）工程が安全・容易・単純・簡単、（ｄ）掘削径が小さい、（ｅ）耐用年数が長い（地中で腐食しにくい、特に継手部分の機械的強度が十分であること）に要約・整理される。
【０００４】
一般的には、上記集水管にストレーナー（集水孔）を加工した硬質塩化ビニール管ＶＰ−４０を用い、地山の深部に存在する地下水を排除する場合、地下水調査及び調査ボーリングの断面図、柱状図より判断して削孔長を計画し、ケーシングパイプを挿入しながら、集水ボーリング孔を掘進口径φ９０ｍｍで地滑り面を貫いて５ｍ程度余掘を見込んで掘削し、ボーリングが終わればこれに集水管を挿入するものである。
【０００５】
このような集水管による地下水の取出しにおいて、集水ボーリング孔の途中で、構造的に弱く孔壁の崩れ易い区間や著しい漏水のある箇所、更には、ボーリング孔内の水平方向の地下水面（水位）が集水管にあけたストレーナーよりも低い場合には、集水管と集水ボーリング孔底、孔壁との隙間を流下するうちに、地盤内に浸水したり、地滑り面の奥から集められた地下水を、地すべり面あるいはそれにつながる亀裂に供給し、逆に地すべりを助長してしまうので、地下水を集水管にのせて地表や集水井にまで導くことが困難であるという事態が発生する。
【０００６】
更に、地下水と共に土砂が流下して集水管のストレーナーを目詰まりさせるという事態も生じている。
【０００７】
このような場合、従来は、著しい漏水区間にケーシングを残置させたり、孔口付近を二重管にしたり、集水管に穿つストレーナーの配列を集水管の水平方向の上半分に集中させて、一度集水管に取り込んだ地下水を外部に逃がさないように加工する程度で、本格的な対応は殆どなされていないのが実情である。
【０００８】
このような事態の対処方法としては、集水ボーリング孔内の地下水を集水管内に取り込むため、集水ボーリング孔内で地下水を必要箇所で堰き止め、集水ボーリング孔内の水平方向の地下水位を集水管のストレーナーよりも高く保ち、該当地下水を完全に、かつ、安全に集水管に導入できるようにしてやればよい。
【０００９】
更に、集水ボーリング孔内の構造的に弱く崩れ易い箇所や漏水区間及び集水管の継手等の弱い部分を、補強材としても機能する吸水膨張性遮水材で補強すればよい。
【００１０】
従来の集水ボーリング孔の遮水具としては、集水管の途中にゴム製のシームレスパッカーを取付け、集水ボーリング孔に集水管を挿入したのち、前記シームレスパッカー内に集水ボーリング孔の外部からセメントミルクによるグラウト材を注入し、このシームレスパッカーを膨らませて固化させることにより、集水ボーリング孔の内周と集水管の隙間を埋めるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【００１１】
また、集水ボーリング孔内に挿入した集水管の長さ方向の所定位置における外周に、所定寸法、形状の吸水膨張性のゴム系遮水材を外嵌装着することによって、集水ボーリング孔内を流下・湧出する地下水を集水ボーリング孔内に堰き止め、集水管内に効率よく導入する方法がある（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許第３８６８２２２号公報
【特許文献２】特許第３５４９９４８号公報
【特許文献３】特許第３５５００２６号公報
【特許文献４】特許第４１９４６１７号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】インターネット回線のアドレスwww.ohta-geo.co.jp/reports/others/pipe_negative.pdf
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところで、上記した前者の遮水具は、集水ボーリング孔に集水管を挿入したあと、集水ボーリング孔の外部からシームレスパッカーを膨らませる必要があるため、施工に手間と時間がかかるだけでなく、シームレスパッカーを膨らませるための複雑な構造となり、その操作も比較的煩雑なものにならざるを得なかった。
【００１５】
また、上記した後者の遮水材は、非特許文献１の中の複数の評価にも記載されているように、ゴム系の吸水膨張性遮水材は、吸水による膨張が一時的なものであり、膨張している時間帯は集水管への地下水の収集効率は高くなるが、その寿命は短く、短時間で収集効率は著しく低下すると複数の報告がある。
【００１６】
実際の確認実験でも、ゴム系遮水材は吸水によって一時的に大幅な容積の増大が認められるが、比較的短時間内に容積が減少し、特に水が無くなる状態では急激に容積が減少する性質を有している。
【００１７】
また、上記集水管に用いる硬質塩化ビニール管は、材料的に安価で加工がし易く、地中でも腐食しないという利点があるが、所定長さの硬質塩化ビニール管を継手で順次接続して必要な長さの集水管としているため、集水管は継手部分での強度が弱いという難点があり、不安定な地滑りや土塊中の微小変形などの影響で継手部分が破断する恐れがあり、集水効率の低下が生じるという問題がある。
【００１８】
そこで、この発明の課題は、遮水材の集水管への装着が容易、かつ、安全で、吸水膨張、凝結反応後は略恒久的な長期間にわたって膨張したままの容積を保持し、遮水材としての機能を持ち続ける遮水材を用い、集水ボーリング孔の必要箇所、特に、この集水管の水平方向の地滑り面を挟んだ所定の幅で、上流側と下流側の箇所に前記遮水材を装着、設置し、地滑りに影響を及ぼす地下水、例えば、集水ボーリング孔内の地滑り面から湧出する被圧地下水を優先的に選択して、発生近傍の区間内で直接強制的に集水管内へ確実に取り込んで、地表又は集水井まで誘導する集水ボーリング孔の遮水方法とこれに用いる遮水具を提供することにある。
【００１９】
更に、この発明は、被圧地下水以外の地下水も所定の箇所で堰き止め、常に集水ボーリング孔内の水平方向の地下水面を集水管に穿ったストレーナーよりも高くすることで地下水を集水管内に確実に取り込むことで集水効率を高くすることができ、しかも、集水ボーリング孔内の構造的に弱く孔壁の崩れやすい区間や著しい漏水のある箇所の補強だけでなく、集水管の継手部分の補強も実現することができる集水ボーリング孔の遮水方法とこれに用いる遮水具を提供することにある。
【００２０】
換言すれば、この発明は、被圧地下水専用の集水区間を設けることによって、地滑りに有害な被圧地下水の湧水箇所近傍で強制的に集水管に取り込み、流下してくる他の地下水もこれを堰き止め、孔内水平方向の地下水位を高くすることにより、集水管内に完全に取り込んで地表又は集水井まで集排水することができるようにすると共に、孔内の奥から地下水と共に流下してくる土砂を堰止め、ストレーナーの目詰まり発生を防ぎ、同時に集水管の強度の弱い継手部分の補強を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、地すべり地帯の帯水層に向けてやや傾斜を有する水平方向にすべり面を貫いて掘削した集水ボーリング孔に、上側にストレーナーを設けた集水管を挿入し、この集水管の水平方向の地すべり面を挟んで上流側と下流側の両側、及び集水効果を向上させるに必要な箇所に、略恒久的な長時間遮水材として機能するセメント系吸水膨張遮水材を装着することによって、地すべりに大きな影響を与える被圧地下水を湧出箇所近傍で強制的にかつ、確実に雌雄水管内に取り込み、他の地下水は孔内の漏水箇所や亀裂などの所要箇所ごとに補強材・遮水材として装着することによって、地すべり地帯の有害な地下水全てを集水管に乗せて地すべりブロック外に排除する機能を有するものである。
【００２２】
この発明に採用した上記吸水膨張性セメント系遮水材は、吸水によって軟化・膨張しながら膨張状態のまま凝結するので、概略恒久的な長時間にわたって遮水を行うことができるものである。
【００２３】
この吸水膨張性セメント系遮水材の吸水膨張、凝固反応を補助する目的で、膨張速度は速いが一時的な吸水膨張性ゴム層と、膨張速度は相対的に遅いが略恒久的に膨張後の容積を略恒久的に保持する性質の吸水膨張性セメント系遮水材の両者の特性、特徴を組合わせることによって、上記した課題を解決している。
【００２４】
この発明に採用した上記吸水膨張性セメント系遮水材は、本出願人が垂直ボーリング孔の遮水材として開発したものであり、この発明は、実績のある前記遮水材を水平方向の集水ボーリング孔に対する遮水材として転用したものである。
【００２５】
上記吸水膨張性セメント系遮水材は、セメントを主剤として高分子系混和剤及び減水剤の混練物を、目的に応じて、所定形状及び寸法に成形後、乾燥固化したものであり、吸水によって軟化、膨張しながら膨張状態の容積のまま凝結すると共に、概略恒久的な長期にわたり所定の剪断強度、可撓性を有する遮水材を形成するものである（例えば、特許文献２と３参照）。
【００２６】
これに対して、吸水膨張性ゴム系遮水材は、ポリアクリル酸エステルと合成ゴムからなり、吸水すると上記吸水膨張性セメント系遮水材よりも相対的に速い速度で膨張するものであり、例えば、「ナイスシール」等の一般的な商品名で市販されているものである。
【００２７】
また、この吸水膨張性ゴム系遮水材は、吸水によって一時的には大幅な容積の膨張があるが、水中に浸漬する時間の経過と共に容積が縮小する性質があり、特に、水が存在しない環境（状態）になると、その傾向が顕著になるため、吸水膨張性ゴム系遮水材の使用範囲は一時的な補助的遮水材としての使用に限定される。
【００２８】
次に、請求項２の発明は、請求項１に記載の集水ボーリング孔の遮水具を用いた集水ボーリング孔の遮水方法であって、膨張速度の速い上記吸水膨張性ゴム層の膨張によって集水ボーリング孔内で水槽を形成させ、相対的に膨張速度の遅い上記吸水膨張性セメント系遮水材を水中で吸水により柔らかくなりながら膨張することによって凹凸のある複雑な表面構造の集水ボーリング孔壁と集水管の隙間を完全に充填せしめ、更に、上記の吸水膨張性セメント系遮水材自身の膨張力と上記吸水膨張性ゴム層の膨張圧力の相乗作用によって、上記の吸水膨張性セメント系遮水材を閉じ込められた空間内で加圧された状態で凝結反応を進行させることにより、所定の剪断強度、可撓性を持った遮水層を形成することが可能となり、集水ボーリング孔壁の崩れ易い箇所や漏水箇所の補強と集水管の外周部、特に継手部の破断され易い部分を保護する機能を併せ持ったものである。
【００２９】
請求項３の発明は、上側にストレーナーを設けた集水管に、軸方向に所定の間隔で設けた一対の吸水膨張性ゴム層と、この吸水膨張性ゴム層の間に設けた略恒久的な長時間遮水材として機能するセメント系吸水膨張遮水材を装着し、前記吸水膨張性ゴム層の膨張速度をセメント系吸水膨張遮水材よりも速くなるように設定し、かつ、一対の吸水膨張性ゴム層は、集水管内地下水の流れに対して下流側に位置する吸水膨張性ゴム層を上流側の吸水膨張性ゴム層よりも早く膨張するようにしたものである。
【００３０】
ここで、上記集水管に装着する遮水部材は、吸水膨張性セメント系遮水材と吸水膨張性ゴム系遮水材がハイブリッド型の遮水部材となり、この遮水部材の集水管に対する取付け位置は、予め調査によって求めた、地すべりに影響を及ぼす被圧地下水が湧出する地すべり面を挟んだ上流側と下流側の両側に所定の距離間隔で取り付け、この被圧地下水を優先的に選択してその場で直接強制的に集水管内に取り入れて地表又は集水井まで誘導することになる。
【００３１】
上記被圧地下水以外の地下水も、遮水部材が集水ボーリング孔の所定の位置・箇所で堰止めて、集水ボーリング孔内水平方向の地下水位を高めることにより、集水管の殆どの部分を地下水中に水没させた状態で地下水を集水管内に取り込むため、基本的には、上記ストレーナーの加工位置を集水管の水平方向より上部のみに集中加工が可能になり、集水管の穿孔工程が大幅に省略されるという利点・長所がある。
【００３２】
また、遮水部材は、集水ボーリング孔壁の弱くて崩れやすい箇所、漏水層、地下水層、地すべり層等の補強だけでなく、上記集水管の継手部分の補強材としての効果も併せ持つものである。
【００３３】
この吸水膨張性セメント系遮水材と吸水膨張性ゴム系遮水材は、先行技術文献２と３に示されているが、この先行技術文献２と３は、垂直ボーリング孔の遮水であるのに対して、この発明は、地下水を流れやすくするために、多少の勾配（傾斜）を有する水平方向の集・排水ボーリング孔に採用する点において相違する。
【００３４】
上記遮水部材は、吸水膨張性セメント系遮水材と吸水膨張性ゴム系遮水材のなかで、吸水により、先ず、吸水膨張性ゴム系遮水材が膨張し、この吸水膨張性ゴム系遮水材のなかでも下流側の遮水材の膨張速度の方が速く設定されているので、下流側の吸水膨張性ゴム系遮水材が先に膨張して集水ボーリング孔内の上流から流下する地下水を堰き止め、これによって一種の水槽を構成させながら上流側の吸水膨張性ゴム系遮水材と吸水膨張性セメント系遮水材を吸水によって軟化・膨張反応させ、更に、吸水膨張性セメント系遮水材と吸水膨張性ゴム系遮水材の相互の膨張圧力の相乗作用（相乗効果）による加圧下で、吸水膨張性セメント系遮水材の凝結反応を促進させることにより、所定の剪断強度と粘性を有する遮水層を形成することが可能になる。
【００３５】
集水管に設けた固定ツバは、上記吸水膨張性セメント系遮水材と吸水膨張性ゴム系遮水材の軸方向に対する位置の固定ならびに各遮水材の位置のズレを防ぎ、吸水膨張性セメント系遮水材は、吸水により軟らかくなりながら膨張することによって、ケーシング抜管後の集水ボーリング孔壁の凹凸や複雑な表面構造に沿うよう圧着し、集水ボーリング孔壁と集水管の隙間を完全に埋めることになる。
【００３６】
上記のような吸水膨張性セメント系遮水材と吸水膨張性ゴム系遮水材からなる遮水部材を取付けた集水管は、地山に掘削した集水ボーリング孔に挿入するのみで設置工程が完了する。
【００３７】
ちなみに、集水ボーリング孔に上記遮水部材を装着した集水管の挿入工程の際に、上記吸水膨張性ゴム系遮水材の外径を他の固定ツバや吸水膨張性セメント系遮水材の外径よりやや大きくして、ボーリング孔やケーシングパイプと直接接触するのは柔らかく弾力性のある吸水膨張性ゴム系遮水材の外周となるように設計することにより、挿入工程ならびにケーシングパイプの抜管工程も、互いに傷つくことが少なくスムースに行えることになる。
【発明の効果】
【００３８】
この発明によると、地山に掘削した集水ボーリング孔に挿入する集水管の外周で長さ方向の所定箇所に、一対の固定ツバと、前記固定ツバの対向面間で前記集水ボーリング孔内を流下する地下水の流れに対して、上流側と下流側に吸水膨張性ゴム系遮水材と、前記吸水膨張性ゴム系遮水材の間に吸水により膨張状態のまま概略恒久的な長時間凝結する性質を有する吸水膨張性セメント系遮水材を設け、吸水膨張性ゴム系遮水材の膨張速度を吸水膨張性セメント系遮水材の膨張速度よりも速く設定し、更に、この一対の吸水膨張性ゴム系遮水材の中で、下流側の吸水膨張性ゴム系遮水材の膨張速度を上流側の吸水膨張性ゴム系遮水材の膨張速度よりも速く設定してあるので、前記集水管を集水ボーリング孔内に挿入すると、はじめに下流側の吸水膨張性ゴム系遮水材が吸水により膨張し始め、集水ボーリング孔内の上流から流下する地下水を堰き止めることで水槽を形成することになり、こののち、順次、上流側の吸水膨張性ゴム系遮水材と吸水膨張性セメント系遮水材を確実に膨張させることができ、吸水による吸水膨張性セメント系遮水材の軟化・膨張と、吸水膨張性セメント系遮水材と吸水膨張性ゴム系遮水材の相互の膨張力の相乗作用による加圧下で、吸水膨張性セメント系遮水材の凝結反応を進行させることにより、所定の剪断強度と粘性を有する遮水層を形成することが可能となり、集水ボーリング孔壁と集水管の隙間を完全に埋めて遮水すると共に、集水ボーリング孔壁の崩れやすい部分を補強することができる。
【００３９】
また、地滑り面を挟んでその上下に遮水部材を取付けることによって、集水ボーリング孔内を流下する地下水を、地滑り面から湧出する被圧地下水とそれ以外の地下水に分離して集水管内に完全に、かつ、安全に取り込むことが可能になり、集水ボーリング孔内の地下水を集水管内へ確実に導いて地表又は集水井に取り出すことができる。
【００４０】
更に、集水ボーリング孔内に挿入する集水管の先端部分に遮水部材を取付け、吸水による軟化・膨張・凝固反応により集水ボーリング孔壁・孔底と集水管の隙間を充填させることによって、この遮水部材取付け位置より下流側の、集水管に穿ってあるストレーナーへの土砂流入による目詰まりを防止・減少させることができ、この遮水部材取付け位置より下流側の地下水を完全に、かつ、安全に集水管内に導くことができる。
【００４１】
また、集水管に対する遮水部材の装着位置を選ぶことにより、集水管の継手部分を補強材としての機能を有する遮水部材で覆うことができ、不安定な地滑りや土塊中の微小変形などの影響で継手部分が破断するのを防ぐと同時に、集水ボーリング孔内地下水をせき止めて集水管内への誘導を確実にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】地山にケーシングを挿入しながら掘削した集水ボーリング孔に集水管を挿入し、ケーシングの抜管後に遮水部材の下流側に位置する吸水膨張性ゴム層が先に膨張した状態を示す縦断面図
【図２】集水ボーリング孔に挿入した集水管の遮水部材が膨張し、孔内に流下・湧出する地下水を堰き止めて集水効率を向上させると同時に、漏水箇所の補強・修復も行う状態を示す縦断面図
【図３】（ａ）は地山にケーシングを挿入しながら掘削した集水ボーリング孔に集水管を挿入した状態を示す、集水管の一部における遮水部材の拡大縦断面図、（ｂ）はケーシングの抜管後に遮水部材の吸水膨張性ゴム系遮水材が吸水により先に膨張した状態を示す、集水管の一部における遮水部材の拡大縦断面図、（ｃ）は吸水膨張性ゴム系遮水材と吸水膨張性セメント系遮水材が共に膨張した状態を示す、集水管の一部における遮水部材の拡大縦断面図
【図４】遮水部材に用いる吸水膨張性セメント系遮水材の膨張テストの結果を示し、（ａ）は吸水膨張前の成形乾燥固化試料を示す正面図、（ｂ）は水中に浸漬させた吸水膨張後の状態を示す正面図
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、この発明の実施の形態を図示例に基づいて説明する。
【００４４】
図１と図２のように、この発明の集水ボーリング孔の遮水具１は、地山２に掘削した集水ボーリング孔３に挿入される集水管４と、この集水管４の外周で長さ方向の所定箇所に取付けた吸水膨張性の遮水部材５とからなり、前記集水管４は例えば所定長さを有する硬質塩化ビニール管を用い、これを継手で接続することにより必要とする長さに形成するものであり、この集水管４にはストレーナー６が設けられている。
【００４５】
この発明の上記遮水部材５は、図３（ａ）と（ｂ）で示すように、集水管４の長さ方向に所定の間隔をおいて、集水ボーリング孔３の地下水７の流れに対して上流側と下流側の位置に取付けた一対の固定ツバ５ａと、前記固定ツバ５ａの対向面間で上流側と下流側に設けた吸水膨張性ゴム系遮水材５ｂ１及び５ｂ２と、前記吸水膨張性ゴム系遮水材５ｂ１と５ｂ２間に設けられ、吸水による膨張状態のままで凝結する性質を有する吸水膨張性セメント系遮水材５ｃとにより形成されている。
【００４６】
集水管４に対する遮水部材５の取付け位置は、集水ボーリング孔３を掘削する地山２などの施工場所に対して予め調査を行い、この調査によって求めた、構造的に弱く孔壁の崩れ易い層、漏水層、地下水層、地滑り層等の中で必要と考えられる位置に設定する。
【００４７】
上記固定ツバ５ａを形成する材料は、硬質塩化ビニル等の比較的柔らかく滑り易い材質でできており、集水ボーリング孔壁やこの集水ボーリング孔３に挿入したケーシング８及びそのカップリング等に接触しても互いに傷つきにくく、スムースに挿入しやすくなるように工夫してある。
【００４８】
この固定ツバ５ａ間で集水ボーリング孔３内の地下水７の流れに対して上流側とか下流側に設けた吸水膨張性ゴム系遮水材５ｂ１と５ｂ２は、ポリアクリル酸エステルと合成ゴムからなり、吸水すると吸水膨張性セメント系遮水材５ｃよりも早い速度で膨張するものであり、例えば、「ナイスシール」等の一般的な商品名で市販されているものである。
【００４９】
上記吸水膨張性ゴム系遮水材５ｂ１と５ｂ２は、その膨張速度を吸水膨張性セメント系遮水材５ｃの膨張速度よりも速く設定し、かつ、この吸水膨張性ゴム系遮水材５ｂ１と５ｂ２において、地下水７の流れに対して下流側の吸水膨張性ゴム系遮水材５ｂ１は、上流側の吸水膨張性ゴム系遮水材５ｂ２よりも膨張速度を速く設定してある。
【００５０】
また、上記吸水膨張性セメント系遮水材５ｃは、上記特許文献２と３に示すように、セメントを主材として、これに用途に応じて所定の比率で高分子混和剤と減水剤を添加して混練し、これを成形金型を用いて所定の形状に成形した後、乾燥、固化させたものである。
【００５１】
図４（ａ）と（ｂ）は、遮水部材５に用いる吸水膨張性セメント系遮水材５ｃの膨張テストの結果を示し、図４（ａ）のように、セメント７００ｇに高分子混和剤３００ｇを添加して混合したのち、減水剤２００ｃｃを添加して混練し、これを外径６０ｍｍ、内径４８ｍｍ、長さ８０ｍｍの円筒状に成形した後乾燥固化した吸水膨張性セメント系遮水材５ｃを、長さ１２ｃｍ程度の上記集水管４に採用している硬質塩化ビニール製の集水管（保孔管）（ＶＰ−４０）４に装着し、その両端を集水管４に設けた固定ツバ５ａで保持して試料を作成し、この試料全体を水中に７日間浸漬させた。その結果、吸水膨張後の吸水膨張性セメント系遮水材５ｃは、図４（ｂ）のように、最大外径が１２０ｍｍ以上に膨張した。
【００５２】
このような膨張率を示す吸水膨張性セメント系遮水材５ｃは、集水管４と集水ボーリング孔３の間に生じた隙間を完全に埋めることができると共に、集水ボーリング孔３の内壁に生じた凹凸形状にも沿い、略恒久的な遮水が得られるだけでなく、集水ボーリング孔３の崩れやすい部分を補強することができる。
【００５３】
集水ボーリング孔３の掘削後、この集水ボーリング孔３に集水管４を挿入するとき、遮水部材５を形成する固定ツバ５ａ及び吸水膨張性ゴム系遮水材５ｂが、集水ボーリング孔３の壁又はケーシング８の内面及びそのカップリングと擦れることで抵抗となる場合は、必要に応じてこの抵抗を和らげるための機能を付加する場合がある。
【００５４】
上記吸水膨張性ゴム系遮水材５ｂならびに吸水膨張性セメント系遮水材５ｃは、吸水によって軟化・膨張工程が開始する時間帯の制御も可能であるが、通常、作業・施工時間を考慮して、遮水部材５を装着した集水管４を集水ボーリング孔３の所定の深度まで挿入・設置後、約１０時間程度経過後に容積の膨張が開始するように調整・設定してある。
【００５５】
次に、この発明の集水ボーリング孔の遮水具を用いた遮水方法を説明する。
地山２などの施工場所に、集水管４を挿入するための集水ボーリング孔３を水平よりも少し上向きに傾斜して掘削する。
【００５６】
この集水ボーリング孔３に挿入する集水管４には、予め地山２に対して行った調査によって求めた、構造的に弱く孔壁の崩れ易い層、漏水層、地下水層、地すべり層等の中で必要と考えられる位置に吸水膨張性の遮水部材５を取付ける。
【００５７】
地すべりブロックの深部に存在する有害地下水を排除するための集水ボーリングは標準仕様・工法では掘削口径がφ９０ｍｍでケーシング８を挿入しながら地すべり面を貫いて５ｍ程度の余掘を見込んで掘削した後、その中にストレーナー６の加工を施した、外径φ４８ｍｍ、内径φ４０ｍｍの硬質塩化ビニール製の保孔管（ＶＰ−４０）の必要箇所に、標準仕上がり外径φ６３ｍｍの上記セメント系遮水部材５を装着した集水管４を挿入した後ケーシング８を抜管する。その後略１０時間後から、遮水上記遮水部材が吸水軟化・膨張・凝結反応を開始する。
【００５８】
上記のように、外径φ９０ｍｍ、内径φ７０ｍｍのケーシング８を使用する場合、集水ボーリング孔３は長尺となるため、クリアランスに余裕をみて、遮水部材５の標準仕上がり外径をφ６３ｍｍに設定してあるが、必要に応じて、遮水部材５の仕上がりが外径をφ６０ｍｍ、φ６３ｍｍ、φ６６ｍｍの中から選択可能であるし、長さも用途に応じて概略１５ｃｍ、２５ｃｍ、５０ｃｍ、１００ｃｍ、２００ｃｍの中から選択するように設定してある。
【００５９】
オプションとして適用口径は、コアボーリングφ６６ｍｍの裸孔からロータリーパッションドリルの直径φ１３５ｍｍ程度まで対応できるように設定することができる。
【００６０】
上記集水管４を集水ボーリング孔３内に挿入すると、この集水管４に取付けた各遮水部材５の装着位置が、集水ボーリング３孔内の構造的に弱く孔壁の崩れ易い層、漏水層、地下水層、地滑り層等の部分に対応した位置に、集水管４に装着された遮水部材５が位置することになり、集水ボーリング孔３内に湧出、流下してくる地下水７を遮水部材５の吸水膨張性ゴム系遮水材５ｂ１及び５ｂ２とその間に位置する吸水膨張性セメント系遮水材５ｃが吸水することにより膨張を開始する。
【００６１】
図１に示すように、遮水部材５は、先ず、固定ツバ５ａ間の下流側に位置する吸水膨張性ゴム系遮水材５ｂ１が速く膨張し、その外周が集水ボーリング孔３の壁に接触することで、遮水部材５の下流側の位置において集水ボーリング孔３内の地下水７を堰き止め、一種の水槽を形成することにより、集水ボーリング孔３内に地下水７を徐々に充満していき、上流側の吸水膨張性ゴム系遮水材５ｂ２及び吸水膨張性セメント系遮水材５ｃを水中に浸漬させることで膨張を促進させ、集水ボーリング孔３の地下水７を堰き止めてストレーナー６から集水管４流入させることになる。
【００６２】
次に、固定ツバ５ａ間の上流側に位置する吸水膨張性ゴム層５ｂ２が膨張し、吸水膨張性セメント系遮水材５ｃも膨張することになるが、この際、吸水膨張性セメント系遮水材５ｃは、上流側と下流側の吸水膨張中の吸水膨張性ゴム系遮水材５ｂ１と５ｂ２に挟まれ、この吸水膨張性ゴム層５ｂ１と５ｂ２自身の容積膨張に伴う膨張圧力と吸水膨張性セメント系遮水材５ｃ自身の吸水による軟化・膨張による容積の膨張に伴う膨張圧力によって、ケーシング８の抜管後の、凹凸の多い複雑な表面構造の集水ボーリング孔３や孔壁と集水管の間隙を完全に充填せしめ、更に、吸水膨張性セメント系遮水材５ｃ自身の吸水、膨張による膨張圧力と吸水膨張性ゴム系遮水材５ｂ１と５ｂ２の膨張圧力の相乗作用によって、吸水膨張性セメント系遮水材５ｃを、上記の閉じ込められた空間内で強く加圧された状態で凝結反応を進行させることにより、図２に示すように、所定の剪断強度及び所定の可撓性を有した遮水層を形成することにより、集水管４に地下水７を確実に取り込んで地表又は集水井に対する集・排水１１として導くと同時に、構造的に弱く孔壁が崩れ易い箇所や漏水箇所の補強を行うことができる。
【００６３】
なお、図１と図２は、地山２に掘削する集水ボーリング孔３を、地山２に存在する地すべり面９に対して貫通させると共に、地すべり面９よりも奥に５ｍ程度の余掘りを設けた深さに掘削し、この集水ボーリング孔３に挿入する集水管４に、前記地すべり面９に対して上流側と下流側の二箇所の位置に所定の距離をおいて短めの遮水部材５を取付け、また、集水ボーリング孔３の途中に生じた漏水箇所１０に該当する位置に遮水部材５を取付け、更に、集水ボーリング孔３の出口に近い位置にも長い遮水部材５を取付けた例を示している。
【００６４】
なお、図１と図２では、集水管４を一本の連続したものとして図示しているが、実際には所定の長さを有する硬質塩化ビニール管を継手で接続して長尺の集水管４とするものであり、従って、必要とする継手部分の位置に遮水部材５を取付けるようにすれば、吸水膨張性セメント系遮水材５ｃの凝固により継手部分の補強材としての役目を果たすことになり、不安定な地滑りや土塊中の微小変形などの影響で継手部分が破断するのを防ぐことで、集水管の集水効率の低下を防ぐことができる。
【符号の説明】
【００６５】
１ 遮水具
２ 地山
３ 集水ボーリング孔
４ 集水管
５ 遮水部材
５ａ 固定ツバ
５ｂ１ 下流側吸水膨張性ゴム系遮水材
５ｂ２ 上流側吸水膨張性ゴム系遮水材
５ｃ 吸水膨張性セメント系遮水材
６ ストレーナー
７ 地下水
８ ケーシング
９ 地滑り面
１０ 漏水箇所
１１ 集・排水
【技術分野】
【０００１】
この発明は、地すべりブロックの深部に存在する有害地下水位の排除に採用及び施工するものであり、帯水層に向けて５〜１０°となる仰角のやや傾斜を有する水平方向に滑り面を貫いて掘削した集水ボーリング孔内に、保孔管の上側にストレーナーを設けた集水管を挿入し、この集水管の水平方向で地滑り面を挟んだ上流側と下流側の両側に、略恒久的な長時間遮水材として機能する吸水膨張性セメント系遮水材を装着・設置することにより、地すべりに影響を与える被圧地下水を、自由水などの他の地下水と分離独立させ、各々を完全に集水管内に導入させることができる集水ボーリング孔の遮水方法とこれに用いる遮水具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の工法は、地滑り地帯の地山に水平方向にすべり面を貫いて集水ボーリング孔を掘削後、ストレーナー付きの集水管を挿入して集水ボーリング孔内の地すべりに有害な地下水を地表または集水井まで導くことによって行われている。
【０００３】
ここで、集水ボーリング集水管に要求されている条件は、（ａ）集水効率がよい、（ｂ）構造が簡単・材料費が安価、（ｃ）工程が安全・容易・単純・簡単、（ｄ）掘削径が小さい、（ｅ）耐用年数が長い（地中で腐食しにくい、特に継手部分の機械的強度が十分であること）に要約・整理される。
【０００４】
一般的には、上記集水管にストレーナー（集水孔）を加工した硬質塩化ビニール管ＶＰ−４０を用い、地山の深部に存在する地下水を排除する場合、地下水調査及び調査ボーリングの断面図、柱状図より判断して削孔長を計画し、ケーシングパイプを挿入しながら、集水ボーリング孔を掘進口径φ９０ｍｍで地滑り面を貫いて５ｍ程度余掘を見込んで掘削し、ボーリングが終わればこれに集水管を挿入するものである。
【０００５】
このような集水管による地下水の取出しにおいて、集水ボーリング孔の途中で、構造的に弱く孔壁の崩れ易い区間や著しい漏水のある箇所、更には、ボーリング孔内の水平方向の地下水面（水位）が集水管にあけたストレーナーよりも低い場合には、集水管と集水ボーリング孔底、孔壁との隙間を流下するうちに、地盤内に浸水したり、地滑り面の奥から集められた地下水を、地すべり面あるいはそれにつながる亀裂に供給し、逆に地すべりを助長してしまうので、地下水を集水管にのせて地表や集水井にまで導くことが困難であるという事態が発生する。
【０００６】
更に、地下水と共に土砂が流下して集水管のストレーナーを目詰まりさせるという事態も生じている。
【０００７】
このような場合、従来は、著しい漏水区間にケーシングを残置させたり、孔口付近を二重管にしたり、集水管に穿つストレーナーの配列を集水管の水平方向の上半分に集中させて、一度集水管に取り込んだ地下水を外部に逃がさないように加工する程度で、本格的な対応は殆どなされていないのが実情である。
【０００８】
このような事態の対処方法としては、集水ボーリング孔内の地下水を集水管内に取り込むため、集水ボーリング孔内で地下水を必要箇所で堰き止め、集水ボーリング孔内の水平方向の地下水位を集水管のストレーナーよりも高く保ち、該当地下水を完全に、かつ、安全に集水管に導入できるようにしてやればよい。
【０００９】
更に、集水ボーリング孔内の構造的に弱く崩れ易い箇所や漏水区間及び集水管の継手等の弱い部分を、補強材としても機能する吸水膨張性遮水材で補強すればよい。
【００１０】
従来の集水ボーリング孔の遮水具としては、集水管の途中にゴム製のシームレスパッカーを取付け、集水ボーリング孔に集水管を挿入したのち、前記シームレスパッカー内に集水ボーリング孔の外部からセメントミルクによるグラウト材を注入し、このシームレスパッカーを膨らませて固化させることにより、集水ボーリング孔の内周と集水管の隙間を埋めるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【００１１】
また、集水ボーリング孔内に挿入した集水管の長さ方向の所定位置における外周に、所定寸法、形状の吸水膨張性のゴム系遮水材を外嵌装着することによって、集水ボーリング孔内を流下・湧出する地下水を集水ボーリング孔内に堰き止め、集水管内に効率よく導入する方法がある（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許第３８６８２２２号公報
【特許文献２】特許第３５４９９４８号公報
【特許文献３】特許第３５５００２６号公報
【特許文献４】特許第４１９４６１７号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】インターネット回線のアドレスwww.ohta-geo.co.jp/reports/others/pipe_negative.pdf
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところで、上記した前者の遮水具は、集水ボーリング孔に集水管を挿入したあと、集水ボーリング孔の外部からシームレスパッカーを膨らませる必要があるため、施工に手間と時間がかかるだけでなく、シームレスパッカーを膨らませるための複雑な構造となり、その操作も比較的煩雑なものにならざるを得なかった。
【００１５】
また、上記した後者の遮水材は、非特許文献１の中の複数の評価にも記載されているように、ゴム系の吸水膨張性遮水材は、吸水による膨張が一時的なものであり、膨張している時間帯は集水管への地下水の収集効率は高くなるが、その寿命は短く、短時間で収集効率は著しく低下すると複数の報告がある。
【００１６】
実際の確認実験でも、ゴム系遮水材は吸水によって一時的に大幅な容積の増大が認められるが、比較的短時間内に容積が減少し、特に水が無くなる状態では急激に容積が減少する性質を有している。
【００１７】
また、上記集水管に用いる硬質塩化ビニール管は、材料的に安価で加工がし易く、地中でも腐食しないという利点があるが、所定長さの硬質塩化ビニール管を継手で順次接続して必要な長さの集水管としているため、集水管は継手部分での強度が弱いという難点があり、不安定な地滑りや土塊中の微小変形などの影響で継手部分が破断する恐れがあり、集水効率の低下が生じるという問題がある。
【００１８】
そこで、この発明の課題は、遮水材の集水管への装着が容易、かつ、安全で、吸水膨張、凝結反応後は略恒久的な長期間にわたって膨張したままの容積を保持し、遮水材としての機能を持ち続ける遮水材を用い、集水ボーリング孔の必要箇所、特に、この集水管の水平方向の地滑り面を挟んだ所定の幅で、上流側と下流側の箇所に前記遮水材を装着、設置し、地滑りに影響を及ぼす地下水、例えば、集水ボーリング孔内の地滑り面から湧出する被圧地下水を優先的に選択して、発生近傍の区間内で直接強制的に集水管内へ確実に取り込んで、地表又は集水井まで誘導する集水ボーリング孔の遮水方法とこれに用いる遮水具を提供することにある。
【００１９】
更に、この発明は、被圧地下水以外の地下水も所定の箇所で堰き止め、常に集水ボーリング孔内の水平方向の地下水面を集水管に穿ったストレーナーよりも高くすることで地下水を集水管内に確実に取り込むことで集水効率を高くすることができ、しかも、集水ボーリング孔内の構造的に弱く孔壁の崩れやすい区間や著しい漏水のある箇所の補強だけでなく、集水管の継手部分の補強も実現することができる集水ボーリング孔の遮水方法とこれに用いる遮水具を提供することにある。
【００２０】
換言すれば、この発明は、被圧地下水専用の集水区間を設けることによって、地滑りに有害な被圧地下水の湧水箇所近傍で強制的に集水管に取り込み、流下してくる他の地下水もこれを堰き止め、孔内水平方向の地下水位を高くすることにより、集水管内に完全に取り込んで地表又は集水井まで集排水することができるようにすると共に、孔内の奥から地下水と共に流下してくる土砂を堰止め、ストレーナーの目詰まり発生を防ぎ、同時に集水管の強度の弱い継手部分の補強を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、地すべり地帯の帯水層に向けてやや傾斜を有する水平方向にすべり面を貫いて掘削した集水ボーリング孔に、上側にストレーナーを設けた集水管を挿入し、この集水管の水平方向の地すべり面を挟んで上流側と下流側の両側、及び集水効果を向上させるに必要な箇所に、略恒久的な長時間遮水材として機能するセメント系吸水膨張遮水材を装着することによって、地すべりに大きな影響を与える被圧地下水を湧出箇所近傍で強制的にかつ、確実に雌雄水管内に取り込み、他の地下水は孔内の漏水箇所や亀裂などの所要箇所ごとに補強材・遮水材として装着することによって、地すべり地帯の有害な地下水全てを集水管に乗せて地すべりブロック外に排除する機能を有するものである。
【００２２】
この発明に採用した上記吸水膨張性セメント系遮水材は、吸水によって軟化・膨張しながら膨張状態のまま凝結するので、概略恒久的な長時間にわたって遮水を行うことができるものである。
【００２３】
この吸水膨張性セメント系遮水材の吸水膨張、凝固反応を補助する目的で、膨張速度は速いが一時的な吸水膨張性ゴム層と、膨張速度は相対的に遅いが略恒久的に膨張後の容積を略恒久的に保持する性質の吸水膨張性セメント系遮水材の両者の特性、特徴を組合わせることによって、上記した課題を解決している。
【００２４】
この発明に採用した上記吸水膨張性セメント系遮水材は、本出願人が垂直ボーリング孔の遮水材として開発したものであり、この発明は、実績のある前記遮水材を水平方向の集水ボーリング孔に対する遮水材として転用したものである。
【００２５】
上記吸水膨張性セメント系遮水材は、セメントを主剤として高分子系混和剤及び減水剤の混練物を、目的に応じて、所定形状及び寸法に成形後、乾燥固化したものであり、吸水によって軟化、膨張しながら膨張状態の容積のまま凝結すると共に、概略恒久的な長期にわたり所定の剪断強度、可撓性を有する遮水材を形成するものである（例えば、特許文献２と３参照）。
【００２６】
これに対して、吸水膨張性ゴム系遮水材は、ポリアクリル酸エステルと合成ゴムからなり、吸水すると上記吸水膨張性セメント系遮水材よりも相対的に速い速度で膨張するものであり、例えば、「ナイスシール」等の一般的な商品名で市販されているものである。
【００２７】
また、この吸水膨張性ゴム系遮水材は、吸水によって一時的には大幅な容積の膨張があるが、水中に浸漬する時間の経過と共に容積が縮小する性質があり、特に、水が存在しない環境（状態）になると、その傾向が顕著になるため、吸水膨張性ゴム系遮水材の使用範囲は一時的な補助的遮水材としての使用に限定される。
【００２８】
次に、請求項２の発明は、請求項１に記載の集水ボーリング孔の遮水具を用いた集水ボーリング孔の遮水方法であって、膨張速度の速い上記吸水膨張性ゴム層の膨張によって集水ボーリング孔内で水槽を形成させ、相対的に膨張速度の遅い上記吸水膨張性セメント系遮水材を水中で吸水により柔らかくなりながら膨張することによって凹凸のある複雑な表面構造の集水ボーリング孔壁と集水管の隙間を完全に充填せしめ、更に、上記の吸水膨張性セメント系遮水材自身の膨張力と上記吸水膨張性ゴム層の膨張圧力の相乗作用によって、上記の吸水膨張性セメント系遮水材を閉じ込められた空間内で加圧された状態で凝結反応を進行させることにより、所定の剪断強度、可撓性を持った遮水層を形成することが可能となり、集水ボーリング孔壁の崩れ易い箇所や漏水箇所の補強と集水管の外周部、特に継手部の破断され易い部分を保護する機能を併せ持ったものである。
【００２９】
請求項３の発明は、上側にストレーナーを設けた集水管に、軸方向に所定の間隔で設けた一対の吸水膨張性ゴム層と、この吸水膨張性ゴム層の間に設けた略恒久的な長時間遮水材として機能するセメント系吸水膨張遮水材を装着し、前記吸水膨張性ゴム層の膨張速度をセメント系吸水膨張遮水材よりも速くなるように設定し、かつ、一対の吸水膨張性ゴム層は、集水管内地下水の流れに対して下流側に位置する吸水膨張性ゴム層を上流側の吸水膨張性ゴム層よりも早く膨張するようにしたものである。
【００３０】
ここで、上記集水管に装着する遮水部材は、吸水膨張性セメント系遮水材と吸水膨張性ゴム系遮水材がハイブリッド型の遮水部材となり、この遮水部材の集水管に対する取付け位置は、予め調査によって求めた、地すべりに影響を及ぼす被圧地下水が湧出する地すべり面を挟んだ上流側と下流側の両側に所定の距離間隔で取り付け、この被圧地下水を優先的に選択してその場で直接強制的に集水管内に取り入れて地表又は集水井まで誘導することになる。
【００３１】
上記被圧地下水以外の地下水も、遮水部材が集水ボーリング孔の所定の位置・箇所で堰止めて、集水ボーリング孔内水平方向の地下水位を高めることにより、集水管の殆どの部分を地下水中に水没させた状態で地下水を集水管内に取り込むため、基本的には、上記ストレーナーの加工位置を集水管の水平方向より上部のみに集中加工が可能になり、集水管の穿孔工程が大幅に省略されるという利点・長所がある。
【００３２】
また、遮水部材は、集水ボーリング孔壁の弱くて崩れやすい箇所、漏水層、地下水層、地すべり層等の補強だけでなく、上記集水管の継手部分の補強材としての効果も併せ持つものである。
【００３３】
この吸水膨張性セメント系遮水材と吸水膨張性ゴム系遮水材は、先行技術文献２と３に示されているが、この先行技術文献２と３は、垂直ボーリング孔の遮水であるのに対して、この発明は、地下水を流れやすくするために、多少の勾配（傾斜）を有する水平方向の集・排水ボーリング孔に採用する点において相違する。
【００３４】
上記遮水部材は、吸水膨張性セメント系遮水材と吸水膨張性ゴム系遮水材のなかで、吸水により、先ず、吸水膨張性ゴム系遮水材が膨張し、この吸水膨張性ゴム系遮水材のなかでも下流側の遮水材の膨張速度の方が速く設定されているので、下流側の吸水膨張性ゴム系遮水材が先に膨張して集水ボーリング孔内の上流から流下する地下水を堰き止め、これによって一種の水槽を構成させながら上流側の吸水膨張性ゴム系遮水材と吸水膨張性セメント系遮水材を吸水によって軟化・膨張反応させ、更に、吸水膨張性セメント系遮水材と吸水膨張性ゴム系遮水材の相互の膨張圧力の相乗作用（相乗効果）による加圧下で、吸水膨張性セメント系遮水材の凝結反応を促進させることにより、所定の剪断強度と粘性を有する遮水層を形成することが可能になる。
【００３５】
集水管に設けた固定ツバは、上記吸水膨張性セメント系遮水材と吸水膨張性ゴム系遮水材の軸方向に対する位置の固定ならびに各遮水材の位置のズレを防ぎ、吸水膨張性セメント系遮水材は、吸水により軟らかくなりながら膨張することによって、ケーシング抜管後の集水ボーリング孔壁の凹凸や複雑な表面構造に沿うよう圧着し、集水ボーリング孔壁と集水管の隙間を完全に埋めることになる。
【００３６】
上記のような吸水膨張性セメント系遮水材と吸水膨張性ゴム系遮水材からなる遮水部材を取付けた集水管は、地山に掘削した集水ボーリング孔に挿入するのみで設置工程が完了する。
【００３７】
ちなみに、集水ボーリング孔に上記遮水部材を装着した集水管の挿入工程の際に、上記吸水膨張性ゴム系遮水材の外径を他の固定ツバや吸水膨張性セメント系遮水材の外径よりやや大きくして、ボーリング孔やケーシングパイプと直接接触するのは柔らかく弾力性のある吸水膨張性ゴム系遮水材の外周となるように設計することにより、挿入工程ならびにケーシングパイプの抜管工程も、互いに傷つくことが少なくスムースに行えることになる。
【発明の効果】
【００３８】
この発明によると、地山に掘削した集水ボーリング孔に挿入する集水管の外周で長さ方向の所定箇所に、一対の固定ツバと、前記固定ツバの対向面間で前記集水ボーリング孔内を流下する地下水の流れに対して、上流側と下流側に吸水膨張性ゴム系遮水材と、前記吸水膨張性ゴム系遮水材の間に吸水により膨張状態のまま概略恒久的な長時間凝結する性質を有する吸水膨張性セメント系遮水材を設け、吸水膨張性ゴム系遮水材の膨張速度を吸水膨張性セメント系遮水材の膨張速度よりも速く設定し、更に、この一対の吸水膨張性ゴム系遮水材の中で、下流側の吸水膨張性ゴム系遮水材の膨張速度を上流側の吸水膨張性ゴム系遮水材の膨張速度よりも速く設定してあるので、前記集水管を集水ボーリング孔内に挿入すると、はじめに下流側の吸水膨張性ゴム系遮水材が吸水により膨張し始め、集水ボーリング孔内の上流から流下する地下水を堰き止めることで水槽を形成することになり、こののち、順次、上流側の吸水膨張性ゴム系遮水材と吸水膨張性セメント系遮水材を確実に膨張させることができ、吸水による吸水膨張性セメント系遮水材の軟化・膨張と、吸水膨張性セメント系遮水材と吸水膨張性ゴム系遮水材の相互の膨張力の相乗作用による加圧下で、吸水膨張性セメント系遮水材の凝結反応を進行させることにより、所定の剪断強度と粘性を有する遮水層を形成することが可能となり、集水ボーリング孔壁と集水管の隙間を完全に埋めて遮水すると共に、集水ボーリング孔壁の崩れやすい部分を補強することができる。
【００３９】
また、地滑り面を挟んでその上下に遮水部材を取付けることによって、集水ボーリング孔内を流下する地下水を、地滑り面から湧出する被圧地下水とそれ以外の地下水に分離して集水管内に完全に、かつ、安全に取り込むことが可能になり、集水ボーリング孔内の地下水を集水管内へ確実に導いて地表又は集水井に取り出すことができる。
【００４０】
更に、集水ボーリング孔内に挿入する集水管の先端部分に遮水部材を取付け、吸水による軟化・膨張・凝固反応により集水ボーリング孔壁・孔底と集水管の隙間を充填させることによって、この遮水部材取付け位置より下流側の、集水管に穿ってあるストレーナーへの土砂流入による目詰まりを防止・減少させることができ、この遮水部材取付け位置より下流側の地下水を完全に、かつ、安全に集水管内に導くことができる。
【００４１】
また、集水管に対する遮水部材の装着位置を選ぶことにより、集水管の継手部分を補強材としての機能を有する遮水部材で覆うことができ、不安定な地滑りや土塊中の微小変形などの影響で継手部分が破断するのを防ぐと同時に、集水ボーリング孔内地下水をせき止めて集水管内への誘導を確実にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】地山にケーシングを挿入しながら掘削した集水ボーリング孔に集水管を挿入し、ケーシングの抜管後に遮水部材の下流側に位置する吸水膨張性ゴム層が先に膨張した状態を示す縦断面図
【図２】集水ボーリング孔に挿入した集水管の遮水部材が膨張し、孔内に流下・湧出する地下水を堰き止めて集水効率を向上させると同時に、漏水箇所の補強・修復も行う状態を示す縦断面図
【図３】（ａ）は地山にケーシングを挿入しながら掘削した集水ボーリング孔に集水管を挿入した状態を示す、集水管の一部における遮水部材の拡大縦断面図、（ｂ）はケーシングの抜管後に遮水部材の吸水膨張性ゴム系遮水材が吸水により先に膨張した状態を示す、集水管の一部における遮水部材の拡大縦断面図、（ｃ）は吸水膨張性ゴム系遮水材と吸水膨張性セメント系遮水材が共に膨張した状態を示す、集水管の一部における遮水部材の拡大縦断面図
【図４】遮水部材に用いる吸水膨張性セメント系遮水材の膨張テストの結果を示し、（ａ）は吸水膨張前の成形乾燥固化試料を示す正面図、（ｂ）は水中に浸漬させた吸水膨張後の状態を示す正面図
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、この発明の実施の形態を図示例に基づいて説明する。
【００４４】
図１と図２のように、この発明の集水ボーリング孔の遮水具１は、地山２に掘削した集水ボーリング孔３に挿入される集水管４と、この集水管４の外周で長さ方向の所定箇所に取付けた吸水膨張性の遮水部材５とからなり、前記集水管４は例えば所定長さを有する硬質塩化ビニール管を用い、これを継手で接続することにより必要とする長さに形成するものであり、この集水管４にはストレーナー６が設けられている。
【００４５】
この発明の上記遮水部材５は、図３（ａ）と（ｂ）で示すように、集水管４の長さ方向に所定の間隔をおいて、集水ボーリング孔３の地下水７の流れに対して上流側と下流側の位置に取付けた一対の固定ツバ５ａと、前記固定ツバ５ａの対向面間で上流側と下流側に設けた吸水膨張性ゴム系遮水材５ｂ１及び５ｂ２と、前記吸水膨張性ゴム系遮水材５ｂ１と５ｂ２間に設けられ、吸水による膨張状態のままで凝結する性質を有する吸水膨張性セメント系遮水材５ｃとにより形成されている。
【００４６】
集水管４に対する遮水部材５の取付け位置は、集水ボーリング孔３を掘削する地山２などの施工場所に対して予め調査を行い、この調査によって求めた、構造的に弱く孔壁の崩れ易い層、漏水層、地下水層、地滑り層等の中で必要と考えられる位置に設定する。
【００４７】
上記固定ツバ５ａを形成する材料は、硬質塩化ビニル等の比較的柔らかく滑り易い材質でできており、集水ボーリング孔壁やこの集水ボーリング孔３に挿入したケーシング８及びそのカップリング等に接触しても互いに傷つきにくく、スムースに挿入しやすくなるように工夫してある。
【００４８】
この固定ツバ５ａ間で集水ボーリング孔３内の地下水７の流れに対して上流側とか下流側に設けた吸水膨張性ゴム系遮水材５ｂ１と５ｂ２は、ポリアクリル酸エステルと合成ゴムからなり、吸水すると吸水膨張性セメント系遮水材５ｃよりも早い速度で膨張するものであり、例えば、「ナイスシール」等の一般的な商品名で市販されているものである。
【００４９】
上記吸水膨張性ゴム系遮水材５ｂ１と５ｂ２は、その膨張速度を吸水膨張性セメント系遮水材５ｃの膨張速度よりも速く設定し、かつ、この吸水膨張性ゴム系遮水材５ｂ１と５ｂ２において、地下水７の流れに対して下流側の吸水膨張性ゴム系遮水材５ｂ１は、上流側の吸水膨張性ゴム系遮水材５ｂ２よりも膨張速度を速く設定してある。
【００５０】
また、上記吸水膨張性セメント系遮水材５ｃは、上記特許文献２と３に示すように、セメントを主材として、これに用途に応じて所定の比率で高分子混和剤と減水剤を添加して混練し、これを成形金型を用いて所定の形状に成形した後、乾燥、固化させたものである。
【００５１】
図４（ａ）と（ｂ）は、遮水部材５に用いる吸水膨張性セメント系遮水材５ｃの膨張テストの結果を示し、図４（ａ）のように、セメント７００ｇに高分子混和剤３００ｇを添加して混合したのち、減水剤２００ｃｃを添加して混練し、これを外径６０ｍｍ、内径４８ｍｍ、長さ８０ｍｍの円筒状に成形した後乾燥固化した吸水膨張性セメント系遮水材５ｃを、長さ１２ｃｍ程度の上記集水管４に採用している硬質塩化ビニール製の集水管（保孔管）（ＶＰ−４０）４に装着し、その両端を集水管４に設けた固定ツバ５ａで保持して試料を作成し、この試料全体を水中に７日間浸漬させた。その結果、吸水膨張後の吸水膨張性セメント系遮水材５ｃは、図４（ｂ）のように、最大外径が１２０ｍｍ以上に膨張した。
【００５２】
このような膨張率を示す吸水膨張性セメント系遮水材５ｃは、集水管４と集水ボーリング孔３の間に生じた隙間を完全に埋めることができると共に、集水ボーリング孔３の内壁に生じた凹凸形状にも沿い、略恒久的な遮水が得られるだけでなく、集水ボーリング孔３の崩れやすい部分を補強することができる。
【００５３】
集水ボーリング孔３の掘削後、この集水ボーリング孔３に集水管４を挿入するとき、遮水部材５を形成する固定ツバ５ａ及び吸水膨張性ゴム系遮水材５ｂが、集水ボーリング孔３の壁又はケーシング８の内面及びそのカップリングと擦れることで抵抗となる場合は、必要に応じてこの抵抗を和らげるための機能を付加する場合がある。
【００５４】
上記吸水膨張性ゴム系遮水材５ｂならびに吸水膨張性セメント系遮水材５ｃは、吸水によって軟化・膨張工程が開始する時間帯の制御も可能であるが、通常、作業・施工時間を考慮して、遮水部材５を装着した集水管４を集水ボーリング孔３の所定の深度まで挿入・設置後、約１０時間程度経過後に容積の膨張が開始するように調整・設定してある。
【００５５】
次に、この発明の集水ボーリング孔の遮水具を用いた遮水方法を説明する。
地山２などの施工場所に、集水管４を挿入するための集水ボーリング孔３を水平よりも少し上向きに傾斜して掘削する。
【００５６】
この集水ボーリング孔３に挿入する集水管４には、予め地山２に対して行った調査によって求めた、構造的に弱く孔壁の崩れ易い層、漏水層、地下水層、地すべり層等の中で必要と考えられる位置に吸水膨張性の遮水部材５を取付ける。
【００５７】
地すべりブロックの深部に存在する有害地下水を排除するための集水ボーリングは標準仕様・工法では掘削口径がφ９０ｍｍでケーシング８を挿入しながら地すべり面を貫いて５ｍ程度の余掘を見込んで掘削した後、その中にストレーナー６の加工を施した、外径φ４８ｍｍ、内径φ４０ｍｍの硬質塩化ビニール製の保孔管（ＶＰ−４０）の必要箇所に、標準仕上がり外径φ６３ｍｍの上記セメント系遮水部材５を装着した集水管４を挿入した後ケーシング８を抜管する。その後略１０時間後から、遮水上記遮水部材が吸水軟化・膨張・凝結反応を開始する。
【００５８】
上記のように、外径φ９０ｍｍ、内径φ７０ｍｍのケーシング８を使用する場合、集水ボーリング孔３は長尺となるため、クリアランスに余裕をみて、遮水部材５の標準仕上がり外径をφ６３ｍｍに設定してあるが、必要に応じて、遮水部材５の仕上がりが外径をφ６０ｍｍ、φ６３ｍｍ、φ６６ｍｍの中から選択可能であるし、長さも用途に応じて概略１５ｃｍ、２５ｃｍ、５０ｃｍ、１００ｃｍ、２００ｃｍの中から選択するように設定してある。
【００５９】
オプションとして適用口径は、コアボーリングφ６６ｍｍの裸孔からロータリーパッションドリルの直径φ１３５ｍｍ程度まで対応できるように設定することができる。
【００６０】
上記集水管４を集水ボーリング孔３内に挿入すると、この集水管４に取付けた各遮水部材５の装着位置が、集水ボーリング３孔内の構造的に弱く孔壁の崩れ易い層、漏水層、地下水層、地滑り層等の部分に対応した位置に、集水管４に装着された遮水部材５が位置することになり、集水ボーリング孔３内に湧出、流下してくる地下水７を遮水部材５の吸水膨張性ゴム系遮水材５ｂ１及び５ｂ２とその間に位置する吸水膨張性セメント系遮水材５ｃが吸水することにより膨張を開始する。
【００６１】
図１に示すように、遮水部材５は、先ず、固定ツバ５ａ間の下流側に位置する吸水膨張性ゴム系遮水材５ｂ１が速く膨張し、その外周が集水ボーリング孔３の壁に接触することで、遮水部材５の下流側の位置において集水ボーリング孔３内の地下水７を堰き止め、一種の水槽を形成することにより、集水ボーリング孔３内に地下水７を徐々に充満していき、上流側の吸水膨張性ゴム系遮水材５ｂ２及び吸水膨張性セメント系遮水材５ｃを水中に浸漬させることで膨張を促進させ、集水ボーリング孔３の地下水７を堰き止めてストレーナー６から集水管４流入させることになる。
【００６２】
次に、固定ツバ５ａ間の上流側に位置する吸水膨張性ゴム層５ｂ２が膨張し、吸水膨張性セメント系遮水材５ｃも膨張することになるが、この際、吸水膨張性セメント系遮水材５ｃは、上流側と下流側の吸水膨張中の吸水膨張性ゴム系遮水材５ｂ１と５ｂ２に挟まれ、この吸水膨張性ゴム層５ｂ１と５ｂ２自身の容積膨張に伴う膨張圧力と吸水膨張性セメント系遮水材５ｃ自身の吸水による軟化・膨張による容積の膨張に伴う膨張圧力によって、ケーシング８の抜管後の、凹凸の多い複雑な表面構造の集水ボーリング孔３や孔壁と集水管の間隙を完全に充填せしめ、更に、吸水膨張性セメント系遮水材５ｃ自身の吸水、膨張による膨張圧力と吸水膨張性ゴム系遮水材５ｂ１と５ｂ２の膨張圧力の相乗作用によって、吸水膨張性セメント系遮水材５ｃを、上記の閉じ込められた空間内で強く加圧された状態で凝結反応を進行させることにより、図２に示すように、所定の剪断強度及び所定の可撓性を有した遮水層を形成することにより、集水管４に地下水７を確実に取り込んで地表又は集水井に対する集・排水１１として導くと同時に、構造的に弱く孔壁が崩れ易い箇所や漏水箇所の補強を行うことができる。
【００６３】
なお、図１と図２は、地山２に掘削する集水ボーリング孔３を、地山２に存在する地すべり面９に対して貫通させると共に、地すべり面９よりも奥に５ｍ程度の余掘りを設けた深さに掘削し、この集水ボーリング孔３に挿入する集水管４に、前記地すべり面９に対して上流側と下流側の二箇所の位置に所定の距離をおいて短めの遮水部材５を取付け、また、集水ボーリング孔３の途中に生じた漏水箇所１０に該当する位置に遮水部材５を取付け、更に、集水ボーリング孔３の出口に近い位置にも長い遮水部材５を取付けた例を示している。
【００６４】
なお、図１と図２では、集水管４を一本の連続したものとして図示しているが、実際には所定の長さを有する硬質塩化ビニール管を継手で接続して長尺の集水管４とするものであり、従って、必要とする継手部分の位置に遮水部材５を取付けるようにすれば、吸水膨張性セメント系遮水材５ｃの凝固により継手部分の補強材としての役目を果たすことになり、不安定な地滑りや土塊中の微小変形などの影響で継手部分が破断するのを防ぐことで、集水管の集水効率の低下を防ぐことができる。
【符号の説明】
【００６５】
１ 遮水具
２ 地山
３ 集水ボーリング孔
４ 集水管
５ 遮水部材
５ａ 固定ツバ
５ｂ１ 下流側吸水膨張性ゴム系遮水材
５ｂ２ 上流側吸水膨張性ゴム系遮水材
５ｃ 吸水膨張性セメント系遮水材
６ ストレーナー
７ 地下水
８ ケーシング
９ 地滑り面
１０ 漏水箇所
１１ 集・排水
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地すべり地帯の帯水層に向けてやや傾斜を有する水平方向にすべり面を貫いて掘削した集水ボーリング孔に、上側にストレーナーを設けた集水管を挿入し、この集水管の水平方向の地すべり面を挟んで上流側と下流側の両側、及び集水効果を向上させるに必要な箇所に、略恒久的な長時間遮水材として機能するセメント系吸水膨張遮水材を装着することによって、地すべりに大きな影響を与える被圧地下水を湧出箇所近傍で強制的にかつ、確実に雌雄水管内に取り込み、他の地下水は孔内の漏水箇所や亀裂などの所要箇所ごとに補強材・遮水材として装着することによって、地すべり地帯の有害な地下水全てを集水管に乗せて地すべりブロック外に排除する機能を有する吸水膨張性遮水具を用いた集水ボーリング孔の遮水方法。
【請求項２】
請求項１に記載の集水ボーリング孔の遮水具を用いた集水ボーリング孔の遮水方法であって、膨張速度の速い上記吸水膨張性ゴム層の膨張によって集水ボーリング孔内で水槽を形成させ、相対的に膨張速度の遅い上記吸水膨張性セメント系遮水材を水中で吸水により柔らかくなりながら膨張することによって凹凸のある複雑な表面構造の集水ボーリング孔壁と集水管の隙間を完全に充填せしめ、更に、上記の吸水膨張性セメント系遮水材自身の膨張力と上記吸水膨張性ゴム層の膨張圧力の相乗作用によって、上記の吸水膨張性セメント系遮水材を閉じ込められた空間内で加圧された状態で凝結反応を進行させることにより、所定の剪断強度、可撓性を持った遮水層を形成することが可能となり、集水ボーリング孔壁の崩れ易い箇所や漏水箇所の補強と集水管の外周部、特に継手部の破断され易い部分を保護する機能を併せ持ったことを特徴とする集水ボーリング孔の遮水方法。
【請求項３】
上側にストレーナーを設けた集水管に、軸方向に所定の間隔で設けた一対の吸水膨張性ゴム層と、この吸水膨張性ゴム層の間に設けた略恒久的な長時間遮水材として機能するセメント系吸水膨張遮水材を装着し、前記吸水膨張性ゴム層の膨張速度をセメント系吸水膨張遮水材よりも速くなるように設定し、かつ、一対の吸水膨張性ゴム層は、集水管内地下水の流れに対して下流側に位置する吸水膨張性ゴム層を上流側の吸水膨張性ゴム層よりも早く膨張するようにした集水ボーリング孔の遮水具。
【請求項１】
地すべり地帯の帯水層に向けてやや傾斜を有する水平方向にすべり面を貫いて掘削した集水ボーリング孔に、上側にストレーナーを設けた集水管を挿入し、この集水管の水平方向の地すべり面を挟んで上流側と下流側の両側、及び集水効果を向上させるに必要な箇所に、略恒久的な長時間遮水材として機能するセメント系吸水膨張遮水材を装着することによって、地すべりに大きな影響を与える被圧地下水を湧出箇所近傍で強制的にかつ、確実に雌雄水管内に取り込み、他の地下水は孔内の漏水箇所や亀裂などの所要箇所ごとに補強材・遮水材として装着することによって、地すべり地帯の有害な地下水全てを集水管に乗せて地すべりブロック外に排除する機能を有する吸水膨張性遮水具を用いた集水ボーリング孔の遮水方法。
【請求項２】
請求項１に記載の集水ボーリング孔の遮水具を用いた集水ボーリング孔の遮水方法であって、膨張速度の速い上記吸水膨張性ゴム層の膨張によって集水ボーリング孔内で水槽を形成させ、相対的に膨張速度の遅い上記吸水膨張性セメント系遮水材を水中で吸水により柔らかくなりながら膨張することによって凹凸のある複雑な表面構造の集水ボーリング孔壁と集水管の隙間を完全に充填せしめ、更に、上記の吸水膨張性セメント系遮水材自身の膨張力と上記吸水膨張性ゴム層の膨張圧力の相乗作用によって、上記の吸水膨張性セメント系遮水材を閉じ込められた空間内で加圧された状態で凝結反応を進行させることにより、所定の剪断強度、可撓性を持った遮水層を形成することが可能となり、集水ボーリング孔壁の崩れ易い箇所や漏水箇所の補強と集水管の外周部、特に継手部の破断され易い部分を保護する機能を併せ持ったことを特徴とする集水ボーリング孔の遮水方法。
【請求項３】
上側にストレーナーを設けた集水管に、軸方向に所定の間隔で設けた一対の吸水膨張性ゴム層と、この吸水膨張性ゴム層の間に設けた略恒久的な長時間遮水材として機能するセメント系吸水膨張遮水材を装着し、前記吸水膨張性ゴム層の膨張速度をセメント系吸水膨張遮水材よりも速くなるように設定し、かつ、一対の吸水膨張性ゴム層は、集水管内地下水の流れに対して下流側に位置する吸水膨張性ゴム層を上流側の吸水膨張性ゴム層よりも早く膨張するようにした集水ボーリング孔の遮水具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−２３１４５７（Ｐ２０１１−２３１４５７Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９９７６４（Ｐ２０１０−９９７６４）
【出願日】平成２２年４月２３日（２０１０．４．２３）
【出願人】（５９４０４０４１９）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２３日（２０１０．４．２３）
【出願人】（５９４０４０４１９）
【Ｆターム（参考）】
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