タイトル

2_1_5 グラウチング技術

達成目標

セメント溶液などを岩盤に注入するグラウチング技術により，坑道掘削時の湧水を抑制することを目標とします。また，湧水量の予測にグラウチング効果を考慮できる理論式を用いることにより，目標の湧水抑制を達成するために必要な岩盤の透水性の低下割合や注入範囲を設定する手法を構築します。

方法・ノウハウ

① 先行ボーリング調査の実施

坑道掘削前に先行ボーリング調査を実施し，坑道掘削時に多量の湧水の発生が懸念される区間を対象にグラウチングを実施します。グラウチングは，セメント溶液などの材料を水みちに注入し，坑道周辺の岩盤の透水性を低下させることで，坑道内への湧水量を低減させる工法です。その際，湧水量の予測にグラウチングの効果を考慮できる理論式を用いることにより，目標の湧水抑制を達成するために必要な岩盤の透水性の低下割合や注入範囲を設定します。

② グラウチングの実施

グラウチングにおいて注入する材料は，岩盤の透水性に合わせて様々な材料（普通ポルトランドセメントあるいは超微粒子セメントを水に溶かした材料や，セメントより浸透性に優れた溶液型グラウト材料である活性シリカコロイド）を用います。グラウチングは，湧水が予測される区間を対象に掘削に先立ち坑道切羽から前方に行うグラウチング（プレグラウチング）や，さらなる湧水抑制を目指し掘削後の坑道から行うグラウチング（ポストグラウチング）を実施します。

③ 湧水抑制効果の評価

坑道周辺の緩み領域やグラウチングによる透水性の低減割合と注入範囲などの条件を考慮した湧水量算定式を用いて，グラウチング未実施の場合と実績との比較により湧水抑制効果の評価を行います。

瑞浪超深地層研究所における実施例^{1), 2)}

瑞浪超深地層研究所における研究坑道掘削では，坑道掘削前に実施した先行ボーリング調査により換気立坑掘削時に多量の湧水の発生が懸念され，深度200mから深度500mまでの研究坑道を掘削する間に，湧水抑制対策としてグラウチングを実施しました（図1：立坑における実施例は石井ほか（2011）²⁾，水平坑道における実施例は見掛ほか（2018）¹⁾を参照）。その際，湧水量の予測にグラウチングの効果を考慮できる理論式を用いることにより，目標の湧水抑制を達成するために必要な岩盤の透水性の低下割合や注入範囲を設定しました（図2，3）。設定した条件によりグラウチングを実施した結果，おおむね予測に合った効果が得られたことから，理論式による目標設定から設計，施工に至る一連の手法は，簡便であり有用性が高いことを提示することができました。これらの成果は，様々な地下空洞の施工への適用が可能であり，成果を広く反映できると考えられます。

深度500m研究アクセス南坑道では，プレグラウチングを実施して坑道を掘削した後，比較的湧水量が多い区間（区間長：約16m）において，さらなる湧水抑制技術の試行として，その外側の範囲を対象としてポストグラウチングを実施しました（図4）。その結果，対象区間の湧水量は，グラウチングを実施しない場合の予測値（1,380m³/日）に対して，プレグラウチング実施後は約30分の1（50m³/日）となりました。その後実施したポストグラウチングにより，50m³/日から15m³/日となり，グラウチングを実施しない場合に対して，湧水量を約100分の1まで低減できました（図5）。また，ポストグラウチングでは，活性シリカコロイドの使用と複合動的注入（周波数の異なる脈動波を組み合せた工法）の適用が効果的であることが確認できました。

この技術は亀裂性岩盤に適用できる汎用的なものであり，地層処分場における維持コストの低減や人工バリアの施工精度の向上に寄与する重要な技術となるとともに，一般的な土木工事においても湧水抑制対策として適用できる技術と考えられます。