JP4536702B2 - 水路の改修方法 - Google Patents

Description

本発明は、老朽化した既設水路トンネル又は既設管水路等の閉水路に新管を順々に挿入してその各新管を継ぎ合わせて新配管を形成し、その新配管と前記既設水路トンネル等の間に新管の注入口を介してグラウト材を充填するパイプイントンネル工法による水路の改修方法、及び開水路に敷設された管の周りにグラウト材を充填する水路の改修方法に関するものである。

今日、上下水管路、農業用水配管路等として、過去に、ボックスカルバート、ヒューム管等により形成した既設水路トンネル又は既設管水路が老朽化した場合、それらのトンネル等内に、新管を順々に挿入して新配管を形成するパイプイントンネル工法等により、その水路を更新（改修）することが行われている。
以下、ボックスカルバート等よりなる既設水路トンネル、既設管水路等のように地中横方向に筒状の空間を形成した構造物を、総称して「閉水路」と称し、その閉水路内に配設される導管、新管からなる配管を「新配管」という。
また、これに対し溝状の水路等、筒状をなさない水路を総称して「開水路」という。

これらの改修方法においては、その新配管（二次覆工管）と水路（一次覆工管）の間にグラウト材を充填する。
その一方法として、例えば、図６、図７に示すように、既設トンネル水路（閉水路）Ａ内に新管Ｂを順々に挿入してその各新管Ｂを管継手Ｃを介して継ぎ合わせて新配管Ｂ’を形成し、その新配管Ｂ’（新管Ｂ）と閉水路（既設管）Ａの間に新管Ｂの注入口を介してグラウト材ａを充填するものがある（特許文献１、２参照）。
特開平９−１６６２４２号公報 特開平９−２３５９９６号公報

これらの改修方法におけるグラウト材ａの充填は、図７に示すように、１５〜２０本程の新管Ｂを継ぎ合わせた新配管長さを一回のグラウト材ａの充填範囲とし、その範囲の両端の新管Ｂと閉水路Ａの間に中間部間仕切り壁Ｄを形成し、新管Ｂに形成した注入口から、グラウト材ａを新管Ｂと閉水路Ａの間に注入して行っている。
また、このグラウト材ａは、地盤に開削された溝（開水路）Ｈ内に敷設された管Ｂの周りに充填して、その管Ｂを地盤に固定する場合にも使用される（図５参照）。

これらの改修方法にも用いられるグラウト材としては、エアモルタル、エアミルクが公知であり、そのエアモルタル、エアミルクに関して代表的な従来の配合例として非特許文献１がある。この中で、一軸圧縮強さが５００ｋＮ/ｍ²以上のすべての配合について、Ｗ/Ｃ（混練水の硬化材に対する重量比）は６０％以上（＞５５％）であり、湿潤密度は０.５ｔ/ｍ³を越えている。
「ＦＣＢ工法（気泡混合軽量土を用いた軽量盛土工法） 三島信雄、益村公人共著 理工図書株式会社 平成１２年７月３０日 初版発行」

このグラウト材ａの充填作業において、グラウト材ａの比重が高くなると、新管Ｂへの浮力も大きくなり、新管Ｂ等に管押さえ（支保工）を設けたり、複数回に分けてグラウト材ａを打設したりする等の浮力（浮き上がり）防止策が必要となる。この対策はコストアップに繋がる。
また、一般的に、グラウト材ａの比重を低くするためには、気泡群を増加させ、硬化材、混練水を減少させる必要がある。しかしながら、一般的には、硬化材と混練水は気泡群とは別に混練製造しており、硬化材Ｃと混練水Ｗの比率（Ｗ/Ｃ）はあまり小さくできない。すなわち、Ｗ/Ｃを小さくすると、ミキサーなどによる混練が不十分となり、製造不可となったり、ホースでの圧送時にポンプ圧が大きくなり、圧送困難となったりするからである。また、硬化材を減少させることは、グラウト材の比重を小さくするのには非常に有効であるが、硬化後のグラウト材の基本性能である強度が確保できない状態となる。

本発明は、上記の問題を解決しつつ、グラウト材による新管への浮力を極力小さくすることを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の水路の改修方法は、閉水路（Ａ）内に新管（Ｂ）を順々に挿入してその各新管（Ｂ）を継ぎ合わせて新配管（Ｂ’）を形成し、その新配管（Ｂ’）と前記閉水路（Ａ）の間に新管（Ｂ）の注入口（１）を介してグラウト材（ａ）を充填する水路の改修方法であって、上記グラウト材（ａ）として、硬化材（Ｃ）、混練水（Ｗ）及び混和剤からなりかつ該混和剤を分散剤として添加したミルク（ａ’）と、起泡剤入り希釈液（ｃ’）及び空気（ｃ”）からなる気泡群（ｃ）とからなるものを用い、
上記グラウト材（ａ）の湿潤密度が０.５ｔ/ｍ^３以下、同圧縮強度が材齢２８日で５００ｋＮ/ｍ^２以上、空気（ｃ”）が容積比で６５％以上、混練水（Ｗ）の硬化材（Ｃ）に対する重量比（Ｗ／Ｃ）が５５％以下としたものとし、
施工現場において、起泡剤を溶かした希釈液（ｃ’）及び空気（ｃ”）を気泡製造装置（１４ｂ）に送り込んで気泡を製造するとともに、上記硬化材（Ｃ）と混練水（Ｗ）を混練するとともに混和剤を添加したミルク（ａ’）を製造後、その気泡とその混和剤を添加したミルク（ａ’）を、それぞれ上記注入口（１）に接続した注入パイプ（１０）に介設した混練機（１４ａ）に送り込み、その混練機（１４ａ）により混練して、上記組成の低比重のグラウト材（ａ）を製造し、そのグラウト材（ａ）を上記新配管（Ｂ’）と閉水路（Ａ）の間に充填することを特徴とする。

また、本発明の水路の改修方法は、開水路（Ｈ）内に管（Ｂ）を敷設し、当該管（Ｂ）の周りにグラウト材（ａ）を充填する水路の改修方法であって、
上記グラウト材（ａ）として、硬化材（Ｃ）、混練水（Ｗ）及び混和剤からなりかつ該混和剤を分散剤として添加したミルク（ａ’）と、起泡剤入り希釈液（ｃ’）及び空気（ｃ”）からなる気泡群（ｃ）とからなるものを用い、
上記グラウト材（ａ）の湿潤密度が０.５ｔ/ｍ^３以下、同圧縮強度が材齢２８日で５００ｋＮ/ｍ^２以上、空気（ｃ”）が容積比で６５％以上、混練水（Ｗ）の硬化材（Ｃ）に対する重量比（Ｗ／Ｃ）が５５％以下としたものとし、
施工現場において、起泡剤を溶かした希釈液（ｃ’）及び空気（ｃ”）を気泡製造装置（１４ｂ）に送り込んで気泡を製造するとともに、上記硬化材（Ｃ）と混練水（Ｗ）を混練するとともに混和剤を添加したミルク（ａ’）を製造後、その気泡とその混和剤を添加したミルク（ａ’）を、それぞれ上記注入口（１）に接続した注入パイプ（１０）に介設した混練機（１４ａ）に送り込み、その混練機（１４ａ）により混練して、上記組成の低比重のグラウト材（ａ）を製造し、そのグラウト材（ａ）を上記管（Ｂ）の周りに充填することを特徴とする。

さらに、本発明の水路の改修方法は、前記水路の改修方法において、上記ミルク（ａ’）、上記希釈液（ｃ’）及び空気（ｃ”）をその３系統でもって上記混練機（１４ａ）に送り込み、その混練機（１４ａ）により混練することを特徴とする。

すなわち、本発明は、まず、グラウト材の比重が高くなればなるほど、浮力も大きくなるため、そのグラウト材を出来るかぎり低比重のものとすることとしたのである。
つぎに、本発明は、低比重としても上記問題が極力生じないように、その上記グラウト材として、硬化材、混練水及び混和剤からなりかつ該混和剤を分散剤として添加したミルクと、起泡剤入り希釈液及び空気からなる気泡群とからなるものを用い、そのグラウト材の湿潤密度が０.５ｔ/ｍ³以下、同圧縮強度が材齢２８日で５００ｋＮ/ｍ²以上、空気が容積比で６５％以上、混練水の硬化材に対する重量比が５５％以下としたものとしたのである。

ここで、気泡群を混入したグラウト材は一般的にエアモルタル、エアミルクと呼ばれており、そのモルタルとミルクの差異は砂が入るかどうかである。本発明では、軽量化を図るため、砂が入らないミルク仕様とし、かつ、硬化材、混練水及び混和剤からなりかつ該混和剤を分散剤として添加したミルクと、起泡剤入り希釈液及び空気からなる気泡群とからなるものを用いることにより、グラウト材の軽量化を図りつつも、同圧縮強度が高いものを提供することが可能となる。さらに、そのグラウト材の湿潤密度が０.５ｔ/ｍ³以下、同圧縮強度が材齢２８日で５００ｋＮ/ｍ²以上、空気が容積比で６５％以上、混練水の硬化材に対する重量比が５５％以下としたものとすることにより、水路の改修が適切に行えるものとなる。

本発明は、低比重（軽い）であっても、混和剤を分散剤として添加し及びその添加順序により、所要の圧縮強度を得るグラウト材を使用することとしたので、新管のグラウト材による浮力防止策が簡易なもので良くなるなどの効果を得ることが出来る。また、新配管にかかるそのグラウト材による浮力に基づく負荷も低減できるため、新配管と水路の間へのグラウト材の充填長さも長くしたり、新配管として長いものを使用したりすることができるとともに、その充填（打設）スピードも上げることができて、コストダウンを図ることができる。

以下、発明の最良の形態を例示することにより本発明を説明する。
本発明の実施形態としては、グラウト材として、硬化材、混練水及び混和剤からなりかつ該混和剤を分散剤として添加したミルクと、起泡剤入り希釈液及び空気からなる気泡群とからなるものを用い、そのグラウト材の湿潤密度が０.５ｔ/ｍ³以下、同圧縮強度が材齢２８日で５００ｋＮ/ｍ²以上、空気が容積比で６５％以上、混練水の硬化材に対する重量比が５５％以下とした構成のものを採用する。

ここで、分散剤として添加される混和剤は、通常のコンクリート等で使用している混和剤であり、主なものとしてポリカルボン酸系、ナフタリンスルホン酸系、メラミンスルホン酸系などが挙げられる。その添加量としては、実験、実操業等において、混和剤の製造メーカーがコンクリート用として推奨している添加量の範囲内で適宜に選定して、目標強度を得られるように適宜量を使用する。例えば、混和剤は硬化材に対して重量比０．０５％以上０.５％以下とする。

また、硬化材は、ポルトランドセメント、高炉セメント、フライアッシュセメント、混合セメント、セメント系硬化材のほかにアルミナセメント、石灰、石膏、高炉スラグ、フライアッシュなどが１種あるいは複数種を混合したものが挙げられる。

つぎに、気泡群を構成する希釈液は、通常、起泡剤と水とから成り、その希釈倍率は起泡剤と水との比率となる。起泡剤としては、エアモルタル、エアミルク用として公知のものを用いることができ、例えば、住友大阪セメント（株）製の起泡剤（商品名：ライトフォーム）が挙げられる。その希釈倍率及び発泡倍率は、実験、実操業等において、起泡剤の製造メーカーが推奨している範囲内で調節すればよく、例えば、上記に例示した起泡剤の場合では希釈倍率２０倍、発泡倍率２５倍とすればよい。この場合、起泡剤１ｋｇとすると、希釈倍率２０倍では、水は１９ｋｇとなり、希釈液は２０ｋｇとなる。この希釈液２０ｋｇに対して発泡倍率２５倍では空気量は４８０リットルとなり、起泡剤、水の密度を１ｋｇ／リットル、空気の質量を０ｋｇとすると、気泡群の体積は５００リットルとなる。したがって、気泡群の全質量は２０ｋｇとなり、気泡群の密度は２０／５００＝０.０４ｋｇ／リットル（４０ｋｇ／ｍ³）となる。

本発明に用いるグラウト材は、上記の材料を用いて製造される。
そのグラウト材の圧縮強度は、材齢２８日で５００ｋＮ／ｍ²以上である。
なお、グラウト材の設計に用いられる物性は湿潤密度と一軸圧縮強さ（強度）である。
この湿潤密度と強度には一般的に「密度を小さくすると強度も小さくなる」という関係があり、密度を小さくすると、気泡群が増加し、硬化材が減少し、逆に、強度を大きくすると（密度を大きくすると）、気泡群が減少し、硬化材が増加する。この関係から、湿潤密度を小さくしながら、強度を大きくすることは一般的に困難である。
例えば、気泡群の密度が４０ｋｇ/ｍ³であり、仮に、グラウト材（エアミルク）１ｍ³がすべて気泡群とした場合、そのエアミルクは４０ｋｇ/ｍ³の湿潤密度となって、軽量なものとなるが、このようなグラウト材は硬化材が全く混入されていないのだから、強度発現は０となる（一軸圧縮強さ＝０）。しかし、軽量化を進める上ではこの気泡群の質量が大きなウエイトを占めることとなる。

このような特性を有するグラウト材において、土槽試験を行った場合、圧縮強度が材齢２８日で１００ｋＮ／ｍ²のグラウト材を用いた場合は、新管Ｂへの保護効果が得られないばかりか、逆に変形を増大させる結果となる。これに対し、同５００ｋＮ／ｍ²のグラウト材を用いた場合は、新管Ｂへの保護効果が充分得られる。このため、本発明におけるグラウト材の圧縮強度は材齢２８日で５００ｋＮ／ｍ²以上必要であることとした。
なお、上記の土槽試験は下記の非特許文献２〜３に記載された方法（工法）による。即ち、当該土槽試験は内空が□１．０５ｍ×Ｈ０．４ｍの三軸同時載荷可能な鋼製土槽に地盤材料として豊浦標準砂を充填したもの、土槽中央に配置される２ｍｍ厚の鋼製の既設管、既設管の内部に配置される内径１５０ｍｍのＦＲＰ製の管及び既設管と管（ＦＲＰ管）の間に充填される中込材で構成された模型土槽試験装置を用い、載荷重と管の変位の関係を求めるものである。
「老朽トンネルの改修を伴うパイプ・イン・トンネル工法に関する検討」（平成１５年度農業土木学会大会講演要旨集） 「老朽管路の改修を伴うパイプ・イン・パイプ工法に関する検討」（平成１７年度農業土木学会大会講演要旨集）

また、グラウト材の湿潤密度は０．５ｔ／ｍ³以下である。
なお、新管への浮力を考慮すれば、湿潤密度はグラウト材の比重を下げる点から小さければ小さいほど有効であるが、圧縮強度を材齢２８日で５００ｋＮ／ｍ²以上確保しながら、湿潤密度の要件を同時に確保できる範囲として０．５ｔ／ｍ³以下にすることとした。

気泡群等に含まれる空気のグラウト材全体に対する容積比は、６５％以上であり、７０％以上であることが好ましい。空気が容積比で６５％以上混入させたグラウト材は、従来のグラウト材に比べて極めて低比重のものとなり、新管への浮力も極力小さくなって、浮力防止策も簡易なものとすることが出来たり、その浮力防止策を講じなくても良くなったりする。また、管の長いものを使用することができる。一方、空気の容積比の上限は、グラウト材の機能の低下を招かない範囲において、適宜に設定すれば良いが、施工管理上から８０％以下とすると良い。

なお、空気量をどのように定めるかについて付言すると、例えば、グラウト材１ｍ³中、気泡群が６００リットルの場合、残りの４００リットルを硬化材（例えば、高炉セメントＢ種）と混練水で分け合うこととなる。この場合、下記表１のように、グラウト材の密度はその組成（硬化材と混練水の割合）によって異なり、これにより、気泡群の量と密度は一義的な関係にはないことがわかる。このため、気泡群の量と密度は他の構成（硬化材と混練水の割合）等に基づき適宜に決定する。

また、グラウト材のフロー値には特に制限はなく、適用個所に応じて、所望するグラウト材の流動性を適宜に設定すればよい。例えば、１４０ｍｍ以下とする。
そのフロー値は、日本道路公団規格「エアモルタル及びエアミルクの試験方法（ＪＨＳＡ ３１３−１９９２）」のコンシステンシー試験方法のシリンダー法に準拠したものである。即ち、内径８cm高さ８cmのシリンダーに試料を入れ、引き抜き後の試料の底面の直径を測定したものである。

グラウト材の製造方法は、起泡剤を溶かした希釈液と空気により気泡を製造した後、その気泡と上記混和剤を添加したミルクを混練するものである。
即ち、グラウト材に上記混和剤を添加することが必要である。
なお、上記方法によらず、混和剤を添加しない場合、グラウト材の物性は以下のとおりとなる。
一例として、下記表２に各種配合によるグラウト材を作り、その２８日強度（２８日材齢での圧縮強度）を試験した場合の結果を示す。
この試験結果のように、Ｗ／Ｃが６０％以上（ＮＯ１〜ＮＯ６）では、従来のセメント、コンクリートの分野と同様に、硬化材の量が増せば、一軸圧縮強さ（２８日強度）は増加するが、Ｗ／Ｃが５５％以下（ＮＯ７〜ＮＯ１２）では、硬化材の量が増しても一軸圧縮強さは低下する。
この理由は、硬化材が凝集し、均質に分散されないためであると考えられる。現に硬化材の量が多いＮＯ７〜ＮＯ１２の圧縮試験用供試体を観察すると、直径１ｍｍ程度の黒っぽい粒が多く見受けられることが確認できる。

また、他の例として、下記表３のような配合のグラウト材１ｍ³を作り、その２８日強度（２８日材齢での圧縮強度）を試験した場合の結果を示す。この結果においても、上記表２の実験結果と同様に、一軸圧縮強さ（２８日強度）は、硬化材量が増加し、Ｗ/Ｃが低下すると、強度が低下している。

上記の例からわかるように、本発明においては、硬化材の凝集を防止し、グラウト材の強度を確保、増加させるために分散剤として混和剤を添加する。なお、分散剤は、一般的には、モルタル、コンクリートなどの流動性改善を目的として使用している。しかし、本発明では、グラウト材の流動性を良くするためではなく、気泡を混入した際の凝集防止として使用する。
また、本発明に係るグラウト材の製造方法においては、上記混和剤（分散剤）の添加方法は、気泡を混合する前のミルクに添加することが必要である。
これに対し、気泡を混合した後のミルクに上記混和剤を添加する方法（以下、単に「後添加」ともいう）では、硬化材の凝集を防止し、グラウト材の強度を確保するという効果が十分に得られない。
一例として、分散剤量を除き同一の配合で製造方法の異なる数種のグラウト材を作り、その物性を試験した場合の配合表、試験結果を表４に示す。

なお、分散剤は、通常、後添加と呼ばれる最後に添加するのが最も効率的であり、そのことが一般的である。しかし、上記試験結果のとおり、本発明の配合割合では、最後に添加すると（表４ ＮＯ４〜５）、グラウト材の流動性を改善するのみで、硬化材の凝集防止に関しては十分ではない（表４ ＮＯ４〜５の「練り混ぜ時の状態」参照）。
これに対し、気泡を混合する前のミルクに添加する（表４ ＮＯ２〜３）と、ミルクは凝集もなく、良好なものであり、２８日強度において満足のいける値を得ることができる（表４ ＮＯ２〜３の「練り混ぜ時の状態」及び「２８日強度」参照）。

次に施工方法に関する実施形態を説明する。
本発明方法は、上記のグラウト材を、従来の種々の新配管と閉水路の間への充填用、又は開水路内に敷設された管の周りへの充填に使用するものであり、施工現場において、上記ミルク、起泡剤を溶かした希釈液、及び空気を、好ましくはその３系統でもって、それぞれ上記注入口に接続した注入パイプに介設した混練機に送り込み、その混練機により混練して低比重のグラウト材を製造し、そのグラウト材を上記新配管と水路の間に充填する等の方法を採用する。

一実施形態を図１（ａ）〜（ｆ）、図２に示し、この実施形態は、図６で示した断面円形又は馬蹄形の農業用水トンネル水路（既設管・閉水路）Ａ等内に強化プラスチック複合管（薄肉ＦＲＰＭ管）から成る新管Ｂを順々に挿入して、その各新管Ｂを継ぎ合わせて新配管Ｂ’を形成し、その新配管Ｂ’と閉水路Ａの間に各新管Ｂの注入口（例えば、φ５０ｍｍ）１を介してグラウト材ａを充填するものである。
この新管Ｂの挿入、グラウト材ａの充填用機材等は、農業用水トンネル水路Ａの全長が一工区となり、その両端の出入口前に作業スペースＨを確保して、それらの作業を行う。グラウト注入口１は、各新管Ｂにそれぞれ設ける必要はなく、グラウト材ａの充填性を考慮して、１又は２、３・・新管Ｂ毎と任意である。

閉水路Ａ内への新管Ｂの搬入（挿入）は、公知の搬送台車等を使用して適宜に行い、その新管Ｂの接続（継ぎ合わせ）も同様に、強化プラスチック複合管から成る管継手Ｃを用いる等の公知の手段を採用する（特許文献３等参照）。各新管Ｂはその継手部でもって閉水路Ａに適宜な手段により固定する。
特開２００１−２１０６３号公報

閉水路Ａ内への新管Ｂの搬送・接続が一工区（トンネル全長）に亘って完了すれば、図１（ａ）に示すように、その一工区の両端の閉水路Ａと新管Ｂの端間にモルタル等により端部閉塞壁Ｄを形成してその間を閉塞する。その端部閉塞壁Ｄは、まず、最先の新管Ｂの先端と最終の新管Ｂの後端（新配管Ｂ’の両端）にモルタルバック（例えば、長さ：６００ｍｍ）ｄ１を取り付け、そのモルタルバックｄ１にグラウト材ａを充填し、その固化後、セメント等の乾燥やひび割れ抵抗性に優れた材料をその壁の外側に充填して端面処理ｄ２を行って形成する。

また、一方（図では右端）の端部閉塞壁Ｄにはその上部に排水口２を形成する。この排水口２の大きさ等は、後述の溜まり水ｂの排水性を実験・実際の施工などにおいて得られたデータによって適宜に決定する。なお、端部閉塞壁Ｄは他の公知の手段、例えば、発泡ウレタンなどの周知のものを採用することができる。

一工区の両端（新配管Ｂ’の両端）に端部閉塞壁Ｄが形成されれば、その工区の一方の端の作業スペースＨに、グラウト材ａの充填プラント機材Ｅを搬入し、そのプラント機材Ｅからグラウト材ａの注入ホース１０を新管Ｂ内に送り込む。
プラント機材Ｅは、種々の態様が考えられるが、例えば、図３に示すものとしたり、図４に示すように、トラックＴにそのプラント機材Ｅを装備することにより、各施工現場に移動可能としたりすることができる。
このとき、端部閉塞壁Ｄは両端の形成を待たずとも、片側の閉塞壁Ｄが完成した時点でグラウト材ａの注入ホース１０の取り付け、引き続いて注入工程に入ることも可能である。この場合、最後に挿入した新管Ｂにグラウト材ａが到達するまでの間に、端部閉塞壁Ｄを形成すればよい。

その注入ホース（注入パイプ）１０は、プラント機材Ｅからグラウト材供給ホース１１が一工区の閉水路Ａ（新配管）の全長に亘って送り込み可能になっており、そのグラウト材供給ホース１１の先端部に三方バルブ１２を介して２本の注入ホース１３ａ、１３ｂを選択的に連通可能に接続したものである。

その供給ホース１１のプラント機材Ｅ側にはブレンダー（混練機）１４ａ、気泡製造装置１４ｂが介設されており、気泡製造装置１４ｂに起泡剤を溶かした希釈液ｃ’と空気ｃ”が送り込まれて混合されて気泡群ｃとなり、その気泡群ｃがミルクａ’が送り込まれている混練機１４ａにさらに送り込まれ、この混練機１４ａにより、気泡群ｃ（希釈液ｃ’、空気ｃ”）とミルクａ’がさらに混練されて、その気泡群ｃの空気ｃ”が、全体に対する容積比で、６５％以上、８０％以下のエアミルク（グラウト材）ａが作られる。気泡製造装置１４ｂを設けずに、起泡剤を溶かした希釈液ｃ’と空気ｃ”を他方の混練機１４ａに直接に送り込むこともできる。

そのグラウト材ａが三方バルブ１２を介して２本の注入ホース１３ａ、１３ｂに選択的に送り込まれる。注入ホース１３ａ、１３ｂはその先端に接続金具１５が設けられており、この接続金具１５により、各新管Ｂの後端上部の注入口１に接続される。図中、１６は供給ホース１１に介設されたグラウト材ａのリリーフバルブ、１７は圧力計である。

上記ミルクａ’は、ミルク混練ミキサーにおいて硬化材と水が混練されるとともに混和剤が分散剤として添加されて圧送ポンプを介して、気泡群ｃの希釈液ｃ’は、起泡剤（発泡剤）を溶かして気泡発生装置の送液ポンプから、気泡群ｃの空気ｃ”はコンプレッサーから気泡発生装置を介して、それぞれ３系統に分けて上記混練機１４ａ、気泡製造装置１４ｂにそれぞれ送り込まれる（図３、４参照）。なお、グラウト材ａの注入開始時には、ＪＨＳ Ａ３１３ フロー試験、及びＪＩＳ Ａ１２１６ 一軸圧縮強度試験で定められた試験により、そのグラウト材ａがそれらの試験条件を満たしているか確認する。

新配管Ｂ’両端の閉水路Ａと新管Ｂ間の端部閉塞壁Ｄによる閉塞が完了すれば、図１（ｂ）に示すように、その注入ホース１３ａ、１３ｂの一方を一端の新管Ｂの注入口１に接続し、三方バルブ１２により、その注入ホース１３ａにグラウト材aが送り込まれるようにした後、その一方の注入ホース１３ａにグラウト材ａを送り込むと、グラウト材aは、その注入口１から閉水路Ａと新管Ｂの間に入り込み、新管Ｂの上部から下部に向かい注入口１からある勾配をもって新配管Ｂ’と閉水路Ａの間を流れて徐々に充填されながら、配管Ｂ’の他方の端部（次段の注入口１）に向かって流れる。このとき、注入圧力は、例えば、０.１ＭＰａとする。

この注入口１へのグラウト材ａの注入が進み、図２に示すように、次段の注入口１（隣の新管Ｂの注入口１）にそのグラウト材ａが至ってリークすれば、一方の注入ホース１３ａへのグラウト材ａの送り込みを止めるとともに、他方の注入ホース１３ｂを次段の注入口１に接続し、三方バルブ１２によりその他方の注入ホース１３ｂにグラウト材ａを送り込んで、次段の注入口１から閉水路Ａと新管Ｂの間にグラウト材ａを送り込む。そのグラウト材aは、前述と同様に、その注入口１から閉水路Ａと新管Ｂの間に入り込み、その間に徐々に充填されながら、新配管Ｂ’の他方の端部（次段の注入口１）に向かって流れる。

このように、グラウト材ａの充填を、次に注入する次段の注入口１からのグラウト材ａのリークを確認した後、その次段の注入口１にグラウト材ａの注入ホース１３ｂを接続して注入することは、次段の注入口１からグラウト材ａがリークすれば、その注入口１までグラウト材ａが至ったことであり、その至った状態で、その次段の注入口１からグラウト材ａを注入することとなるため、図２に示すように、次段の注入口１から送り込まれたグラウト材aが前段の注入口１に向かって進み、前段の注入口１からのグラウト材ａの充填層との間に空気層を形成する恐れが殆んどなくなる。

この作用を繰り返して、図１（ｄ）に示すように、グラウト材ａが他方の端部閉塞壁Ｄに至り、その壁Ｄ上部の排水口２からリークし（図１（ｅ）参照）、やがて、新配管Ｂ’全長のグラウト材ａの充填が終了する（図１（ｆ））。これらの充填作業が終了すれば、注入ホース１０等を除去して作業を終了する。

このグラウト材ａの充填作業が、新配管Ｂ’の一端から他端（一工区）まで、一日でいっきに行え得れば良いが、通常、その全長を一日で充填することは困難である。このため、数日に分けて行うことになるが、その場合には、図１（ｃ）に示すように、一日の作業終了時には、グラウト材ａの充填終了は、注入口１からのリーク確認直後とし（グラウト材ａは点線の位置まで充填されている）、次の日の作業開始は、その注入口１からのグラウト材ａの注入により、実線のごとく再開する。

このようにすれば、上述の前段の注入口１から次段の注入口１へのグラウト材ａの注入切り換えのように、一日の作業終了時には翌日に注入する注入口１までグラウト材ａが至っており、その至った状態で、その注入口１からグラウト材ａを注入することとなるため、翌日に送り込まれたグラウト材ａが前日の最終の注入口１に向かって進んで、前日のグラウト材ａの充填層との間に空気層を形成する恐れが殆んどなくなり、一日、作業を止めた支障はなくなる。この場合、作業をあける（止める）日数は一日に限らず、支障がない限りにおいて任意である。

この実施形態において、グラウト材ａを、例えば、表５に示す配合にすれば、流動性（フロー値により定まる性能であって、打設性能を支配する。）が良好、一軸強度（Ｎ/ｍｍ２）：０.５以上、（圧縮）空気量（容量％）：７０程度、比重：０.５程度を得て、５００ｍ程度の新配管Ｂ’と閉水路Ａの間に、グラスト材ａを一気に打設してもその施工性に支障はない。

しかし、このグラウト材ａは、遮水性（硬化後の透水性能（遮水性能）を示す。）、滞水下施工性（閉水路内に多少の溜り水があっても、打ち込み時に材料分離を発生せず、かつ比重が大きいことから、水に潜り込むことで、水を押し出す性能）に劣るため、新配管Ｂ’と閉水路Ａの間へのグラウト材ａの充填につれて、新配管Ｂ’と閉水路Ａの間の溜まり水ｂは押し出され難い。このため、上記排水口２から吸水するなどの手段を採用して、その溜まり水ｂの排出を適宜に行う。

実施形態は、農業用水トンネル水路Ａの更新の場合であったが、本発明は、その農業用水トンネル水路Ａの更新に限らず、上下水管などの既設管を更新すべく、その既設管を閉水路としてその中に新管を順々に挿入して新配管を形成する等の既設管更新方法やパイプインパイプ工法のみならず、既設の水路にパイプを施設するパイプイン水路工法などにおいても採用できることは言うまでもない。
そのとき、トンネル等の両端に開口部がある管路ではなく、水道管などの開口部がない管路では、例えば、立坑を形成し、その立坑にその新管Ｂ、各種の機材等を搬入して、新管Ｂの挿入・グラウト材ａの充填を行う。
また、プラント機材Ｅは、新配管Ｂ’内に搬入可能なものとすることができる。

さらに、図５に示すように、地盤に開削された溝（開水路）Ｈ内に敷設された管Ｂ（配管Ｂ’）の周りに、上記配合のグラウト材ａを充填しても、上記実施形態と同様な作用効果を得ることができる。

本発明の実施形態の作用説明図 同実施形態の作用説明図 同実施形態の作用説明図 同実施形態の作用説明図 同実施形態の作用説明図 同実施形態の作用説明図 同実施形態の作用説明用一部拡大図 同実施形態のプラント機材の一例の概略図 同プラント機材の他例の概略断面図 他の実施形態の断面図 従来例の断面図 同一部切り欠き斜視図

符号の説明

Ａ 閉水路（農業用水トンネル水路、既設管）
Ｂ 新管
Ｂ’ 新配管
Ｃ 管継手
Ｄ 端部閉塞壁
Ｈ 溝（作業スペース）
ａ グラウト材（エアミルク）
ａ’ミルク
ｂ 溜まり水
ｃ 気泡群
ｃ’ 起泡剤を溶かした希釈液
ｃ” 空気
１ 注入口
２ 排水口
１０ グラウト材注入ホース
１１ グラウト材供給ホース
１２ 三方バルブ
１３ａ、１３ｂ グラウト材注入ホース
１４ａ ブレンダー（混練機）
１４ｂ 気泡製造装置
１５ 接続金具
１６ リリーフバルブ

Claims (3)

1. 閉水路（Ａ）内に新管（Ｂ）を順々に挿入してその各新管（Ｂ）を継ぎ合わせて新配管（Ｂ’）を形成し、その新配管（Ｂ’）と前記閉水路（Ａ）の間に新管（Ｂ）の注入口（１）を介してグラウト材（ａ）を充填する水路の改修方法であって、
   上記グラウト材（ａ）として、硬化材（Ｃ）、混練水（Ｗ）及び混和剤からなりかつ該混和剤を分散剤として添加したミルク（ａ’）と、起泡剤入り希釈液（ｃ’）及び空気（ｃ”）からなる気泡群（ｃ）とからなるものを用い、
   上記グラウト材（ａ）の湿潤密度が０.５ｔ/ｍ^３以下、同圧縮強度が材齢２８日で５００ｋＮ/ｍ^２以上、空気（ｃ”）が容積比で６５％以上、混練水（Ｗ）の硬化材（Ｃ）に対する重量比（Ｗ／Ｃ）が５５％以下としたものとし、
   施工現場において、起泡剤を溶かした希釈液（ｃ’）及び空気（ｃ”）を気泡製造装置（１４ｂ）に送り込んで気泡を製造するとともに、上記硬化材（Ｃ）と混練水（Ｗ）を混練するとともに混和剤を添加したミルク（ａ’）を製造後、その気泡とその混和剤を添加したミルク（ａ’）を、それぞれ上記注入口（１）に接続した注入パイプ（１０）に介設した混練機（１４ａ）に送り込み、その混練機（１４ａ）により混練して、上記組成の低比重のグラウト材（ａ）を製造し、そのグラウト材（ａ）を上記新配管（Ｂ’）と閉水路（Ａ）の間に充填する水路の改修方法。
2. 開水路（Ｈ）内に管（Ｂ）を敷設し、当該管（Ｂ）の周りにグラウト材（ａ）を充填する水路の改修方法であって、
   上記グラウト材（ａ）として、硬化材（Ｃ）、混練水（Ｗ）及び混和剤からなりかつ該混和剤を分散剤として添加したミルク（ａ’）と、起泡剤入り希釈液（ｃ’）及び空気（ｃ”）からなる気泡群（ｃ）とからなるものを用い、
   上記グラウト材（ａ）の湿潤密度が０.５ｔ/ｍ^３以下、同圧縮強度が材齢２８日で５００ｋＮ/ｍ^２以上、空気（ｃ”）が容積比で６５％以上、混練水（Ｗ）の硬化材（Ｃ）に対する重量比（Ｗ／Ｃ）が５５％以下としたものとし、
   施工現場において、起泡剤を溶かした希釈液（ｃ’）及び空気（ｃ”）を気泡製造装置（１４ｂ）に送り込んで気泡を製造するとともに、上記硬化材（Ｃ）と混練水（Ｗ）を混練するとともに混和剤を添加したミルク（ａ’）を製造後、その気泡とその混和剤を添加したミルク（ａ’）を、それぞれ上記注入口（１）に接続した注入パイプ（１０）に介設した混練機（１４ａ）に送り込み、その混練機（１４ａ）により混練して、上記組成の低比重のグラウト材（ａ）を製造し、そのグラウト材（ａ）を上記管（Ｂ）の周りに充填する水路の改修方法。
3. 上記ミルク（ａ’）、上記希釈液（ｃ’）及び空気（ｃ”）をその３系統でもって上記混練機（１４ａ）に送り込み、その混練機（１４ａ）により混練することを特徴とする請求項１又は２に記載の水路の改修方法。

Images