JP3919739B2 - 地盤注入装置および地盤注入工法 - Google Patents

Description

本発明は地盤の改良工事、地盤の液状化防止や大深度掘削の際の地盤の補強効果を図る施工の技術に関するものであり、特に、液状化防止施工工事のように大容量地盤の地盤改良のための注入の技術分野に属するものであり、詳細には、地盤中の外管内に膨縮パッカのはめ込まれた内管を挿入し、この膨縮パッカを膨脹させて管内空間を形成し、さらに、この管内空間および外管吐出口を経て注入液を地盤中に注入し、次いで膨縮パッカを収縮して注入ステージを移動の後、再度膨脹させて管内空間を形成し、同様に繰り返し注入液を地盤中に注入する地盤注入装置および地盤注入工法に関する。

本発明は特に、ゲル化時間を瞬結〜長結に任意にコントロールでき、複数の注入液の任意の切り換え、複数の注入液の地盤中での反応等が容易であって、注入液の注入対象領域外、あるいは地表面への逸脱を防ぎ、このため広範囲な浸透固結を確実に行うことが可能であり、かつ注入工程が早まるのみならず、地盤条件や注入目的に応じて最適の注入が可能であり、さらに、複数の吐出口から同時に注入して施工能率を従来の２倍以上にひき上げ、かつ、注入液が水平方向に互いに拘束し合って平行に浸透する地盤注入装置および地盤注入工法に関する。

従来より地盤掘削や大深度地下工事の周辺地盤をはじめ、地下水の存在による流動性を帯びた地盤の液状化現象に対する安定化施工技術は当該地盤に形成した削孔に注入管を挿入してセメントモルタルや薬液等の硬化材を注入することにより地盤を部分的にあるいは、広領域的に強化する施工態様が広く用いられてきた。

例えば、従来、地盤中に形成されたボーリング孔や、そこに設置されたスリーブ管等の注入孔（外管）の内側と、注入孔内にセットされた装置本体（内管）との間をシールするパッカを装備し、該パッカによってシールされた空間に薬液を注入し、該薬液で外管周囲の地盤を改良する技術が知られている（特許第２８１４４７５号）。

これは薬液として少なくとも二種の成分を混合するものを使用し、少なくとも第１の薬液の搬送のための第１流路と、第２の薬液の搬送のための第２の流路とを装置本体に設けるとともに、第１、第２各流路の末端部から前記各薬液を装置本体の外部へ流出させるための少なくとも２系統のノズルを装置本体に形成し、いずれかのノズルを開閉弁により開閉可能に閉塞したことを特徴とする。

この工法では、装置本体を直接注入孔に挿入する場合には、注入対象地盤はくずれやすい土砂のために、注入孔壁はくずれているのが普通である。このため、装置本体を上下に移向させることが困難になって注入ステージ毎の注入は不可能である。また、注入外管に装置本体を挿入する場合には、通常、注入外管の外側にシールグラウトを填充し、内管からの注入液をこのシールグラウトを破って地盤中に注入する。しかし、シールグラウトを介しての注入では、注入源の直径が注入外管径（ほぼ１０ｃｍ程度）の球に相当する球状注入を基本とするため、ゲル化時間の短い２系統流路からの合流注入の場合、注入浸透源が小さく、注入液が目詰まりを起こしやすく、このため、浸透範囲を広くすることが難しい。

すなわち、液状化防止工法のように、広範囲の地盤に１本の注入管から硬化材を広範囲に注入しようとする場合、複数の流路からの合流注入では注入管のまわりのシールグラウトによるシールによって、硬化材が地盤に浸透するための地盤への開口部が少なく、シリカのゲル化物が沈積して毎分当たりの多量の吐出量を均質に長時間、広範囲に均等に浸透し続けることが困難であるという難点があった。

また、実際の施工においては、外管と削孔孔壁の間にシールグラウトを填充し、このシールグラウトの固化を待って（一般には７日〜１０日）から浸透性グラウトを注入する。この場合、施工期間が長くなるのみならず、シールグラウトが削孔内で沈殿を起こしたり、周辺からの砂の崩壊によって砂と混じる深さ方向に不均質に固結し、その結果、浸透性グラウトの吐出浸透が阻害される。

さらに、長手方向にゾーン毎区画して注入口が形成された外管と、この外管内をその軸心方向に移動自在とされた内管部材とを備えた注入装置も知られている（特開６１−１８６６１３）。

この装置は内管部材が複数の独立した流路を有する内管と、その長手方向に間隔を置いて外管の内面にそれぞれ内接してグラウトの液密を図るべく設けられた三つ以上のパッカ部とを有し、前記パッカ部間における外管と内管との間隙たる相互に異なる注出室に、前記内管の各流路が１対１で独立的に連通していることを特徴とする。

しかし、上述の三つ以上のパッカ部は流体で膨脹してパッカを形成する膨縮パッカと異なり、ゴムリングで外管の内面に内接したパッカである。この種のパッカでは外管内で内管を移動自在とすることはできない。この理由は注入地盤が深くなって土圧により外管が変形したり、あるいは水平方向の注入では、外管が土圧によってしなってしまい、外管が変形するため、パッカが変形に対応できず、内管を外管中に挿入することが困難となるためである。

ここで、液状化防止注入の設計態様の実例を示すと、以下のとおりである。

１ 注入管の埋設間隔 Ｐ＝２ｍ×２ｍの正方形配置にし、
２ 注入速度 ｆ＝１５ｌ／分とし、
３ 注入管１孔当たり改良平面積 Ａｐ＝２ｍ×２ｍ＝４ｍ^２
４ １ステージ当たりの改良土量（ｍ^３）を
Ｖ＝２ｍ（改良高さ）×４ｍ^２＝１６ｍ^３とし
５ １ステージ当たりの硬化材の注入量（ｋｌ）Ｑ
Ｑ＝Ｖｘ（０．３５〜０．４０）
＝５．６〜６．４ｋｌ
ここで；０．３５〜０．４０は注入率である。

６ １ステージ当たり注入時間 ｔｌ＝６ｋｌ÷０．０１５ｋｌ／分＝４００分
＝６．６時間（注入継続時間）
の注入を行わなければならない。

同じく、注入孔間隔を４ｍの正方向配置にする場合、
Ａｐ＝４ｍ×４ｍ＝１６ｍ^２、
１ステージの改良土量は、 Ｖ＝２ｍ（改良厚さ）×１６ｍ^３＝３２ｍ^３、
１ステージ注入量（ｋｌ）はＱ＝Ｖｘ（０．３５〜０．４０）
＝３２×(０．３５〜０．４０)
＝１１．２〜１２．８ｋｌ≒１２ｋｌ(平均)であり、
注入速度ｆ＝１０ｌ／分とすると、１ステージ当たり注入時間ｔ＝
１２ｋｌ÷０．０１ｋｌ＝１２００分＝２０時間
の注入を行わなければならない。

このようにすれば、球状浸透源からゲル化時間の長い注入液を長時間注入し、得られた球状浸透固結体を、平面的に、かつ上下に連続することにより、大容量土の急速固結が可能になるはずである。このようにして、球状浸透源の上下の間隔を長くするほど、あるいは注入孔間隔を広くとるほど、ゲル化時間を長くして大量の注入を行う必要がある。しかし、浸透源の上下の間隔を長くするほど、また、注入孔間隔を広くとる程、注入量が大きくなり、かつ不均質な土層を含むことになり、注入範囲外は逸脱しやすくなる。また、長いゲル化時間の注入液は所定の注入ステージごとに確実な固結体を形成しない。

また、注入孔間隔を長くするほど、注入浸透範囲が広くなり、ゲル化時間も長くしなければならず、このため地表面への流出が避けられない。また、例えば、ゲル化時間１０時間のグラウトは地表面に逸脱しやすく、そのゲル化をまって注入することは工程上困難であるため、広範囲な浸透固結は不可能になる。

これを防ぐためにはゲル化時間を短くせざるを得ない。しかし、これでは広範囲に、土粒子間浸透を行うことができない。
特許第２８１４４７５号公報 特開昭６１−１８６６１３号公報

解決しようとする課題は、ゲル化時間の長いグラウトを用い、注入孔間隔を広くとっても各ステージ毎に確実に大きな固結体を形成し得、さらに注入工程を倍以上に早めるのみならず、地盤条件や注入目的に応じて最適の注入を可能にし、さらに注入孔間隔や上下の注入吐出口の間隔を長くしても注入液が水平方向に互いに拘束し合って平行に浸透させることにある。また、長いゲル化時間のグラウトが注入中に地表面に逸脱してきたら、容易に瞬結して逸脱を防止し、ひきつづいてゲル化時間の長いグラウトの注入を行うことにある。

上述の課題を解決するため、本発明の地盤注入装置によれば、地盤の削孔中に挿入され、外壁にゴムスリーブで覆われた複数の外管吐出口を有する外管と、該外管内に移動自在に挿入され、外側長手方向に流体の充填、排出によって膨縮自在な三個以上の膨縮パッカが間隔をあけてはめ込まれた内管とを有し、該内管には注入液を送液する複数の注入液流路と、前記膨縮パッカに流体を送って膨脹させ、あるいは排出して収縮させるパッカ流路とをそれぞれ独立して備え、前記膨縮パッカが流体を充填して膨脹したときに互いに隣接する膨縮パッカ間に複数の噴出位置を形成し、前記注入液流路の吐出口はそれぞれ別々の噴出位置に位置してなり、前記噴出位置を外管吐出口に合致させた後、パッカ流路を通して前記三個以上の膨縮パッカに流体を送って該膨縮パッカを膨脹させることにより互いに隣接する膨縮パッカによって挟まれるすき間に管内空間を形成し、吐出口から注入液を管内空間および外管吐出口を経て地盤に注入することを特徴とする。

さらに、上述の課題を解決するため、本発明の地盤注入工法によれば、改良すべき地盤に形成された削孔中に、外壁にゴムスリーブで覆われた複数の外管吐出口を有する外管を挿入し、この外管内に、外側長手方向に三個以上の膨縮パッカを間隔をあけてはめ込んで互いに隣接する膨縮パッカ間を噴出位置とし、かつ、吐出口が別々の噴出位置に位置する複数の注入液流路と、膨縮パッカに流体を送って膨脹させ、あるいは排出して収縮させるパッカ流路とをそれぞれ内部に独立して形成された内管を移動自在に挿入し、前記噴出位置を外管吐出口に合致させた後、パッカ流路を通して前記三個以上の膨縮パッカに流体を送って該膨縮パッカを膨脹させ、これにより互いに隣接する膨縮パッカによって挟まれるすき間に管内空間を形成し、吐出口から注入液を管内空間および外管吐出口を経て地盤中に注入し、次いで膨縮パッカから流体を排出して膨縮パッカを収縮し、内管を移動して噴出位置を他の外管吐出口に合致させ、注入ステージを移動の後、膨縮パッカを膨脹させて管内空間を形成し、同様にして繰り返し注入液を地盤中に注入することを特徴とする。

さらにまた、上述の課題を解決するため、本発明の地盤注入工法によれば、改良すべき地盤に形成された削孔中に、外壁にゴムスリーブで覆われた複数の外管吐出口を有する外管を挿入し、この外管内に、外側長手方向に一対の膨縮パッカを間隔をあけてはめ込んでこれら膨縮パッカ間を噴出位置とし、かつ、吐出口がそれぞれ噴出位置に位置する複数の注入液流路と、膨縮パッカに流体を送って膨脹させ、あるいは排出して収縮させるパッカ流路とをそれぞれ内部に独立して形成された内管を移動自在に挿入し、前記噴出位置を外管吐出口に合致させた後、パッカ流路を通して一対の膨縮パッカに流体を送って該膨縮パッカを膨脹させ、これにより一対の膨縮パッカによって挟まれるすき間に管内空間を形成し、吐出口から注入液を管内空間および外管吐出口を経て地盤中に注入し、次いで膨縮パッカから流体を排出して膨縮パッカを収縮し、内管を移動して噴出位置を他の外管吐出口に合致させ、注入ステージを移動の後、膨縮パッカを膨脹させて管内空間を形成し、同様にして繰り返し注入液を地盤中に注入することを特徴とする。

上述の本発明は次の効果を奏する。
（１）地盤が均等な場合、同じ注入液のＡ液およびＢ液を同時に注入すれば、通常の２倍の長さの注入ステージで注入し得、施工能率が２倍になる。
（２）地盤が複雑な層からなる場合、懸濁型グラウトをＡ液、溶液型グラウトをＢ液とし、あるいは浸透性の悪いグラウトをＡ液、浸透性の良いグラウトをＢ液とし、さらにはゲル化時間の短いグラウトをＡ液、ゲル化時間の長いグラウトをＢ液とし、これらＡ、Ｂ液を２つの管内空間から同時に注入しながら内管を引き上げ、注入ステージを移動して注入すれば、Ａ液を注入した領域にＢ液を重ね合わせて注入でき、施工能率を２倍にすることができるのみならず、高強度で固結した領域に止水効果のある注入を行って、高強度地盤改良と、止水改良が同時にできる。

ゲル化時間の異なるＡ液、Ｂ液を二つの噴出位置から、すなわち、二つの注入ステ−ジからそれぞれ同時に注入した場合、それぞれの注入液流路に独立して設置されている流量計、圧力計、注入ポンプで注入管理し、地盤条件や、注入目的に応じて最適の注入が可能である。この注入は地盤が複雑な層からなる場合に適している。この場合も施工速度が２倍になる。

さらに、粗い土層と細い土層が互層になっている地盤の場合、Ａ液を懸濁型グラウトあるいはゲル化時間の短いグラウトとし、Ｂ液をゲル化時間の長い溶液型グラウトとし、粗い土層をＡ液で、細い土層をＢ液で、噴出位置を移動して注入ステージを変えながら注入し、あるいはＡ液を注入した土層にＢ液を重ねて注入する。これにより懸濁グラウトによる高強度の地盤改良を行うとともに、溶液型グラウトで土粒子間の浸透注入を行い、固結と止水の同時処理を行うことができる。
（３）Ａ液を水ガラス水溶液、Ｂ液を反応剤水溶液とし、注入ステージを移動しながらＡＢ液を注入することにより、Ａ液を注入した領域にＢ液を注入して地盤中でＡ液とＢ液を反応させる。この場合、水ガラスと塩化カルシウム液のように、高強度は得られるものの、瞬結のため、浸透しにくいという欠点を解決して地盤改良が可能になる。すなわち、水ガラスをＡ液として地盤に浸透させた上で、水ガラスが外部に流失しないうちに、すなわち、土粒子間の間隙にとどまっているうちに、塩化カルシウム水溶液を重ねて注入し、水ガラスと塩化カルシウムが土粒子間で反応して広範囲に固結する。

以上のように、地盤条件や、使用する注入液の注入目的に応じて、Ａ、Ｂ液を同時に注入することも交互に注入することもできる。このように、Ａ、Ｂ液が独立した注入液流路を通して、複数の外管吐出口から別々に地盤中に注入できるため、注入工程が２倍以上に早まるのみならず、地盤条件に応じて最適の注入が可能である。
（４）上下に隣接する噴出位置（注入ステージ）からＡ、Ｂ注入液をそれぞれ同時に注入することにより、上下の注入液が互いに拘束し合って水平方向に均等に浸透し得、このため、所定形状の浸透固結が可能になる。一注入ステージづつ別々に注入すると、最初の注入ステージからの注入液が先行し、隣接する注入ステージの受け持ち領域まで浸透、固結してしまい、次の注入ステージからの注入の際、注入が困難になったり、あるいは注入の形状が不規則になったり等、所定個所に所定の固結形状の注入が困難になる。
（５）土圧が大きくなるような注入深度の深い所に注入管を設置したり、あるいは水平方向に注入管を設置したり等、外管が変形しやすく、内管の移動が困難になるような場所では、膨縮パッカを使用することにより、膨縮パッカを収縮すれば移動が容易になる。従来では、膨縮パッカの代わりにゴムリングを用いていた。この場合、パッカ機能はゴムリングと外管との間の摩擦によるから、特に３段階以上のゴムリングパッカを使用した場合、摩擦が大きくなり、内管の移動が困難である。
（６）膨縮パッカを用いず、弾性ゴムリングを用いた場合、管内空間にＡ、Ｂ混合液のゲルが填充してしまい、この場合、内管を地上に引き上げて管内空間を洗浄しなければならない。

これに対して、膨縮パッカを用いれば、Ａ、Ｂ混合液を注入してのち、パッカ流路からの流体の圧送を中断して膨縮パッカを収縮することにより、管内空間内のゲルになりかかった注入液は外管下方に落ち込んで排除される。あるいは、注入液流路から送水することにより、ゲルが地上部に排出される。いずれの場合でも、従来のように内管を地上に引き上げて洗浄する必要はない。
（７）水ガラスと塩化カルシウムのように、混合により瞬結する溶液を水ガラス、次いで塩化カルシウムというように、交互に地盤に注入する場合、管内空間に残存している水ガラスを膨縮パッカを収縮して外管下方に排除の後、あるいは水洗の後、パッカを膨脹し、塩化カルシウムを送液すれば、両液は管内空間で反応することなく、地盤中で反応する。
（８）地盤が均等な場合、同じ注入液のＡ、Ｂ両液を一つの駆動体で複数のポンプを同時に作動することにより、一つの流路に設けられたポンプと流量計のみで、他の流路の圧力、流量もほぼ同一とみなして管理でき、施工が簡易化されて能率的である。
（９）地盤が複雑な層からなる場合、同じ注入液を、あるいはゲル化時間の異なるＡ、Ｂ液を二つの管内空間からそれぞれ同時に注入する。この場合、これら注入管理はそれぞれの管路に独立して設置された流量計、圧力計、注入ポンプによって最適の注入速度、注入圧力、注入量の注入を行うことができる。

以下、本発明を添付図面を用いて詳述する。

図１は本発明一具体例装置の説明図、図２は図１の実際の装置の断面図、図３は本発明の他の具体例装置の説明図、図４は図３の実際の装置の断面図、図５は本発明装置の他の注入系統の説明図である。

図１および図２に示される本発明装置は外管７と、内管１０とから基本的に構成される。外管７は外壁３にゴムスリーブ１６で覆われた複数の外管吐出口１７，１７・・・１７を有する。内管１０はこの外管７内に移動自在に挿入され、外側長手方向に流体の充填、排出によって膨縮自在な三個以上の膨縮パッカ８，８・・・８が間隔をあけてはめ込まれて構成される。

内管１０の内部には、注入液を送液する複数の注入液流路１２，１２と、膨縮パッカ８に流体を送って膨脹させ、あるいは排出して収縮させるパッカ流路１３とがそれぞれ独立して備えられる。そして、膨縮パッカ８が流体を充填して膨脹したときに、互いに隣接する膨縮パッカ８，８・・・８間に複数の噴出位置９，９・・・９を形成し、これら噴出位置９，９・・・９には注入液流路１２，１２の吐出口１１，１１がそれぞれ別々に位置して構成される。

上述の本発明装置は実施に当たり、地盤１の削孔２中にまず、外管７を挿入し、次いで外管７内に内管１０を移動自在に挿入する。そして噴出位置９，９を外管吐出口１７，１７・・・１７に合致させた後、パッカ流路１３を通して三個以上の膨縮パッカ８，８・
・・８に流体を送って膨縮パッカ８，８・・・８を膨脹させ、これにより互いに隣接する
膨縮パッカ８，８・・・８によって挟まれるすき間１４に管内空間１５を形成し、吐出口１１から注入液を管内空間１５および外管吐出口１７，１７・・・１７を経て地盤１中に注入する。

さらに、上述の本発明装置は膨縮パッカ８，８・・・８から流体を排出して収縮し、内管１０を移動の後、噴出位置９を他の外管吐出口１７に合致させて注入ステージを移動し、
膨縮パッカ８，８・・・８を膨脹させて管内空間１５，１５を形成し、同様にして繰り返し注入液を地盤１中に注入する。

なお、本発明は図１および図３に示されるように、外管７の外壁３と削孔壁５の間の空間６にシールグラウト４を填充し、注入液をシールグラウト４を破って地盤１中に注入することもできる。

上述の本発明装置を用い、本発明地盤注入工法は次のようにして施工される。まず、図１に示されるように、改良すべき地盤１中に削孔２を形成する。次いで、この削孔２中に外管７を挿入するとともに、外管７の外壁３と削孔２の削孔壁５との間の空間６にシールグラウトを填充する。外管７は外壁３にゴムスリーブ１６で覆われた複数の外管吐出口１７，１７・・・１７を有している。

さらに、上述の外管７内に内管１０を移動自在に挿入する。内管１０は長手方向に三個以上の膨縮パッカ８，８・・・８が間隔をあけて設けられ、複数の噴出位置９、すなわち、図１および図２では二個の連続した噴出位置９，９を形成する。さらに、内管１０内に複数の注入液流路１２およびパッカ流路１３がそれぞれ独立して備えられる。注入液流路１２は吐出口１１がそれぞれ別々の噴出位置９，９に位置し、Ａ液およびＢ液をそれぞれ別々の噴出位置９，９の吐出口１１，１１に送液する。

また、パッカ流路１３はパッカ流路吐出口１３ａがそれぞれの膨縮パッカ８に位置し、吐出口１３ａを通して膨縮パッカ８を膨脹させたり収縮させたりする。パッカ流体は空気、不活性気体、水等の流体であって、これを膨縮パッカ８に送って膨脹させ、一対の膨縮パッカ８，８を形成する。この結果、内外管７，１０のすき間１４には膨脹された一対の膨縮パッカ８，８によって挟まれた管内空間１５が形成される。なお、１８はＡ液貯槽、１９はＢ液貯槽であって、これら貯槽１８，１９から内管１０の注入液流路１２に通じる導管２３，２３にはそれぞれ、ポンプ２０、流量計２１、圧力計２２が配置される。

また、パッカ流路１３は吐出口１３ａがそれぞれの膨縮パッカ８に位置し、空気、水等
の流体を膨縮パッカ８に送って膨脹させ、三個以上の膨縮パッカ８を形成する。この結果、内外管７，１０のすき間１４には、互いに隣接する三個以上の膨縮パッカ８，８・・・８によって挟まれた二個以上の連続した管内空間１５，１５が形成される。

上述構成からなる本発明は注入液流路１２の吐出口１１から注入液を、管内空間１５，１５および外管吐出口１７，１７・・・１７を経て地盤１中に注入する。次いで、膨縮パッカ８，８・・・８から流体を抜いて膨縮パッカ８，８・・・８を収縮し、この状態で内管１０を例えば上方に移動して噴出位置９，９を他の外管吐出口１７，１７・・・１７に合致させ、注入ステージを移動の後、再度膨縮パッカ８，８・・・８に流体を填充して膨脹させて管内空間１５，１５を形成し、同様にして繰り返し注入液を地盤１中に注入する。図２および図４中、２４は撓み管である。

なお、図３および図４では、一対の膨縮パッカ８，８を備え、したがって、噴出位置９は一個である。この場合、噴出位置９は二個以上の外管吐出口１７，１７に合致させ、次いで、パッカ流路１３を通して一対の膨縮パッカ８，８に流体を送って膨縮パッカ８，８を膨脹させ、これにより一対の膨縮パッカ８，８によって挟まれるすき間１４に管内空間１５を形成する。

そして、吐出口１１，１１からＡ、Ｂ液の注入液を管内空間１５、外管吐出口１７を経て、ゴムスリーブ１６を開き、さらに、シールグラウト４を破って地盤１中に注入する。さらに、膨縮パッカ８，８を収縮し、内管１０を例えば上方に移動して注入ステージを移動の後、膨縮パッカ８，８を再度膨脹させて管内空間１５を形成し、上述と同様にして吐出口１１，１１から注入液を管内空間１５および外管吐出口１７，１７を経て地盤１内に注入し、この注入を繰り返す。

上述の本発明は削孔壁５の崩壊があっても、複数の吐出口１１，１１から独立した流路１２，１２を通してそれぞれ独立したポンプによって注入液が地盤中に圧入される。このため、崩壊砂を押し分けてそれぞれの分担領域に注入液が注入され、長尺の柱状浸透が可能になる。なお、図５は図１、３とは別な構造の注入液注入系統を示す。図５では上述のとおり、地盤１が均等な場合、Ａ液貯槽１８、Ｂ液貯槽１９中の同じ注入液のＡ、Ｂ両液を一つの駆動体２５で複数のポンプを同時に作動することにより、一つの導管２３に設けられたポンプ２０と流量計２１のみで、他の導管２３の圧力、流量もほぼ同一とみなして管理でき、施工が簡易化されて能率的である。

図１および図２の注入装置は図３および図４と同様の効果を奏する他、さらにこの装置を用いてゲル化時間の異なるＡ液、Ｂ液を連続する二つの噴出位置９，９からそれぞれ同時に注入した場合、それぞれの注入液流路１２，１２に独立して設置されている流量計２１、圧力計２２、注入ポンプ２０で注入管理し、地盤条件や、注入目的に応じて最適の注入が可能である。

さらに、図１および図２の注入装置を用い、粗い土層と細い土層が互層になっている地盤１に注入する場合、Ａ液を懸濁型グラウトあるいはゲル化時間の短いグラウトとし、Ｂ液をゲル化時間の長い溶液型グラウトとし、粗い土層をＡ液で、細い土層をＢ液で、噴出位置９，９を移動して注入ステージを変えながら注入し、あるいはＡ液を注入した土層にＢ液を重ねて注入する。これにより、懸濁型グラウトによる高強度の地盤改良を行うとともに、溶液型グラウトで土粒子間浸透注入を行い、固結と止水の同時処理を行うことができる。

さらに、図１および図２の注入装置を用い、水ガラスをＡ液として地盤１に浸透させ、これにＢ液としての塩化カルシウムを重ねて注入することにより、水ガラスと塩化カルシウムが土粒子間で反応して広範囲に固結することができる。Ａ液、Ｂ液を同時に注入してもよく、また膨縮パッカ８の作動を繰り返してＡ液、Ｂ液を別々に注入してもよく、さらに、ステージを移動しながらＡ液、Ｂ液を交互に注入し、地盤中で反応させてもよい。

さらに、本発明の地盤注入工程を図面を参照しながら具体的に詳述すると、以下のようになる。まず、改良すべき地盤１に削孔２を形成する。この削孔に当っては一般に知られた通常の削孔機が使用される。次いで、削孔２中に、ゴムスリーブ１６で覆われた複数の外管吐出口１７，１７・・・１７を有する外管７を挿入する。さらに続いて、外管７の外壁３と削孔２の削孔壁５との空間６にシールグラウト４を填充する。この結果、外管７は削孔２中に固定されるとともに、地盤１も補強される。

さらに、外管７中に内管１０を挿入する。内管１０は外側長手方向に一対ないしは三個以上の膨縮パッカ８，８・・・８が間隔をあけて設けられて一つまたは二つ以上の噴出位置９を形成し、かつ内側に注入液を送液し、吐出口１１がそれぞれ噴出位置９に位置する複数の注入液流路１２と、膨縮パッカ８に流体を送って膨脹させるパッカ流路１３とをそれぞれ独立して備え、さらにパッカ流路１３を通して一対または三つ以上の膨縮パッカ８，８に流体を送って膨脹させ、互いに隣接する膨縮パッカ８，８によって挟まれるすき間１４に一つまたは二つ以上の管内空間１５を形成して構成される。

そして、膨縮パッカ８が膨脹しているときには内管１０は外管７内に固定され、膨縮パッカ８が縮んだときには内管１０は外管７内で移動自在である。内管１０の噴出位置９を外管吐出口１７に合わせ、注入液流路１２の吐出口１１から注入液を管内空間１５および外管吐出口１７を通し、シールグラウト４を破って地盤１中に注入する。注入液流路１２，１２はそれぞれＡ液貯槽１８、Ｂ液貯槽１９に別々に独立して連通され、ポンプ２０の作動により、圧力計２２、流量計２１で調整されながら、最適の注入が行われる。

本発明は特に、注入工程が二倍以上に早まるのみならず、地盤条件や注入目的に応じて最適の注入が可能であり、さらに柱状管外空間を長くしても注入液が水平方向に互いに拘束し合って平行に浸透するから、地盤注入技術分野での利用可能性は極めて高い。

本発明装置の一具体例の模型図である。 図１の実際の装置の断面である。 本発明装置の他の具体例の模型図である。 図３の実際の装置の断面図である。 本発明にかかる注入系統の模型図である。

符号の説明

１ 地盤
２ 削孔
３ 外壁
４ シールグラウト
５ 削孔壁
６ 空間
７ 外管
８ 膨縮パッカ
９ 噴出位置
１０ 内管
１１ 吐出口
１２ 注入液流路
１３ パッカ流路
１３ａ パッカ流体吐出口
１４ すき間
１５ 管内空間
１７ 外管吐出口

Claims (7)

1. 改良すべき地盤に形成された削孔中に、外壁にゴムスリーブで覆われた複数の外管吐出口を有する外管を挿入し、この外管内に、外側長手方向に二個または三個以上の膨縮パッカを間隔をあけてはめ込んで互いに隣接する膨縮パッカ間を噴出位置とし、かつ、吐出口が別々の噴出位置に位置する複数の注入液流路と、膨縮パッカに流体を送って膨張させ、あるいは排出して収縮させるパッカ流路とをそれぞれ内部に独立して形成された内管を移動自在に挿入し、さらに、前記外管の外壁と削孔壁の間にシールグラウトを填充し、前記噴出位置を外管吐出口に合致させた後、パッカ流路を通して前記二個または三個以上の膨縮パッカに流体を送って該膨縮パッカを膨張させ、これにより互いに隣接する膨縮パッカによって挟まれるすき間に管内空間を形成し、吐出口から注入液を管内空間および外管吐出口を経てシールグラウトを破って、地盤中に注入し、次いで膨縮パッカから流体を排出して膨縮パッカを収縮し、内管を移動して噴出位置を他の外管吐出口に合致させ、注入ステージを移動の後、膨縮パッカを膨張させて管内空間を形成し、同様にして繰り返し注入液を地盤中に注入することを特徴とする地盤注入工法。
2. 請求項１において、注入ステージを移動して膨縮パッカを膨張する前に管内空間に残存する注入液を排除する請求項１に記載の地盤注入工法。
3. 請求項１において、浸透性の悪いグラウトを注入した領域に浸透性の良いグラウトを重ね合わせて注入するように注入ステージを移動する請求項１に記載の地盤注入工法。
4. 請求項１において、複数の管内空間のいずれかを通して浸透性の悪いグラウトを注入して地盤中の大きな空隙や弱い土層を填充する工程および他のいずれかの管内空間を通して浸透性の良いグラウトを地盤中に注入する工程を併用する請求項１に記載の地盤注入工法。
5. 請求項１において、混合してゲル化するＡ液およびＢ液のうち、いずれか一方を注入した領域に、他方を重ね合わせて注入するように注入ステージを移動する請求項１に記載の地盤注入工法。
6. 請求項１において、注入液として、混合によってゲル化するＡ液およびＢ液をそれぞれ独立した注入液流路を通して送液し、別々の管内空間から外管吐出口を通して地盤中に注入する請求項１に記載の地盤注入工法。
7. 請求項１において、注入液として同じ注入液のＡ液、Ｂ液を別々の管内空間を通して同時に注入することにより、通常の二倍の長さの注入ステージで注入する請求項１に記載の地盤注入工法。
   

Images