JP4623482B2 - スリーブ管を用いた固化工法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、軟弱地盤の固化工法に関する。
【0002】
【従来の技術】
軟弱地盤の液状化防止のために、従来から種々の技術が存在している。
例えば、軟弱地盤に対してボーリング孔を垂直方向へ削孔し、地盤改良用の薬液を注入する注入工法や、軟弱地盤を広げる様に低流動性で且つ早急に固結する様な充填材や骨材或いは砂等(充填材)を充填して、軟弱地盤を締め固める充填グラウト工法等が存在している。
【0003】
図7〜図11は、従来の二重管注入工法の所謂「スリーブ注入工法」による垂直掘削とグラウト注入の形態例であって、図7〜図10は施工順序を、図11はグラウト注入のためのスリーブ注入工法のメカニズムを示している。
【0004】
図7は、予め掘削されたボーリング孔A8に、孔A8の崩壊を防止するシールグラウトMsを充填し、未固化のシールグラウトMs中に注入材(グラウト)を注入するためのスリーブ管12が挿入されている状態を示している。
【0005】
図8は、ボーリング孔A8中のシールグラウトMsが固化(HMs)し、定位置にあるスリーブ管12に注入材を噴射する注入材噴射管20が挿入される状態を示している。
【0006】
注入材噴射管20は、図11に示すように、管壁に設けられた複数の噴口23を両側の複数のゴムパッカー(総称ダブルパッカー)21でパックした空隙12Sを形成し、注入材Mgを地盤Gに指向させる機能を有して構成されている。そして、スリーブ管12の内側から噴射された注入材Mgがスリーブ管12の注入ノズル13からゴムスリーブ14を拡張させ、かつ、固化したセメントミルクHMsを破砕(クラック)して地盤Gに浸透させるよう構成されている。
【0007】
図12は、固化されたセメントミルクHMsの効果を模式的に示した側断面図である。中心線C−Cの上部は、拡径孔A8とスリーブ管12との間にシールグラウトの固化セメントミルクHMsが形成され、中心線C−Cの下部は、拡径孔A8とスリーブ管12との間は空隙ASとなっている。
固化セメントミルクHMsのある中心線C−Cの上部では、スリーブ管12から噴射された注入材Mgはゴムスリーブ14を押し上げて管12外に出て、噴射の指向性により固化層の固化セメントミルクHMsをクラックして地盤Gへの浸透をし、地盤強化の役割を果たす。
他方、固化セメントミルクHMsのない中心線C−Cの下部では、スリーブ管12から噴射された注入材Mgはゴムスリーブ14を押し上げて管12外に出ても地盤Gへの浸透圧より抵抗の少ない空隙AS方向に逸出流CMgとなって逸流し、地盤強化の役割を果たさない。
【0008】
図9は、スリーブ管12内に挿入された注入材噴射管20から圧水Wpを噴射させ、ゴムスリーブ14外部の固化セメントミルクHMsをクラックして注入材Mgの注入を容易にする状態を示している。
【0009】
図10は、スリーブ管12から注入材のグラウトMgを地盤Gに注入する状態を示している。地上から順に注入し、注入材が固化した領域がHMgである。
このように、スリーブ管12と地盤Gとの間に、固化後の強度が地盤Gと同程度のシールグラウトMsの固化体を形成させることで、ボーリング孔A8の孔壁を安定させるとともに、注入材のグラウトMgがスリーブ管12の管壁に沿って漏逸することを防いでいる。
【0010】
上記のスリーブ注入工法は、垂直なボーリング孔に対しては効果があるが、例えば地上の構造物等をさけて地盤を水平方向に改良することはできない欠点がある。特に建造物の密な都心部等の地域では、建造物直下の地盤では、上述したスリーブ注入工法を実施することは困難である。また、空地であっても装置の近接ができぬ場合には、この工法の適用が不可能である。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、水平方向に軟弱地盤の改良が必要な領域を確実に改良することが出来て、しかも、構造物下方の領域も改良可能な軟弱地盤の固化工法の提供を目的としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、改良すべき地盤(G)の地表の一方に自在ボーリング可能なマシン(3)を配置し、地表の他方にスリーブ管(12)を送出するフィーダ(10)を配置し、前記マシン(3)のボーリング駆動部(3a)を作動させて可撓掘削ロッド(4)を入射点(Ei)から入射させ、そして地上構造物(1)の地下の領域にパイロット孔(7)を掘削して、スリーブ管(12)からセメントミルクを噴射して地盤を改良するスリーブ管を用いた固化工法において、パイロット孔(7)を掘削した後に、前記可撓掘削ロッド(4)に拡径ビット(16)と地盤を軟化させるノズル(17)とを有しそして拡径孔(8)にセメントミルク(Ms)を噴射するボーリングヘッド(15)を結合し、そのボーリングヘッド(15)に非回転スイベル(19)を介して注入ノズル(13)を有するスリーブ管(12)を取り付け、前記可撓掘削ロッド(4)を入射点(Ei)側に引いて拡径孔(8)を掘削するとともに、その拡径孔(8)にセメントミルク(Ms)を噴射充填させ、次いでスリーブ管(12)内に挿入された注入材噴射管(20)から注入材(Mg)を噴射し、噴射された注入材(Mg)はスリーブ管(12)の注入ノズル(13)を被覆するゴムスリーブ(14)を拡張させて固化したセメントミルク(HMs)を破砕して地盤(G)に浸透させるようになっている。
【0013】
本発明の実施にあたっては、地盤(G)内を曲線状に掘削する公知の自在ボーリング可能なマシンの使用が必要である。また、パイロット孔(7)を拡径した拡径孔(8)に噴射注入するセメントミルク(Ms)は、固化後の強度が地盤(G)の強度と同程度の性状を選定する必要がある。
この拡径孔(8)の固化セメントミルク(HMs)によって、拡径孔(8)の孔壁の安定をはかり、図12で例示したような注入材(Mg)のスリーブ管(12)管外壁に沿っての漏逸CMgを防いでいる。
【0014】
なお、固化したセメントミルク(HMs)のクラッキングは、注入材(Mg)の注入前に予め圧水で行っておいてもよいし、固化したセメントミルク(HMs)の性状によっては注入材(Mg)の噴射圧によって注入時に直接にクラッキングしてもよい。、
本発明の工法によれば、地上構造物下方の施工領域(G)を構造物外の地上から直接に削孔して地盤の改良ができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。なお、従来の技術で使用した名称、符号のうち実質的に同じものは、同名称、同符号で説明する。
【0016】
図1〜図6において、本発明の一実施形態を示している。
地上構造物1の地下を含めた領域が施工領域となる要改良の軟弱地盤Gである。
【0017】
図1において、パイロット孔7の掘削を開始する。最初に、改良すべき地盤Gの地上の片方に自在ボーリング可能なマシン3を配置し、地上の他方にスリーブ管を送出するフィーダ10の配置を決定しておく。この段階では、すでにパイロット孔7の入射点Eiと出射点Eoの位置も決められている。
ついで、自在ボーリング可能なマシン3のボーリング駆動部3aを作動させてパイロット孔掘削用の可撓掘削ロッド4を入射点Eiから入射させ、地盤Gの掘削を開始する。そして、パイロット孔7を、斜傾直線部7a、屈曲部7b、水平部7cと掘削前進させる。
【0018】
図2において、図1の状態から継続して屈曲部7d、斜傾直進部7eを掘削し、出射点Eoまで掘削してパイロット孔7の掘削を完了する。
【0019】
図3において、パイロット孔7を拡径しかつ、シール材としてのセメントミルクを噴射するための作業を行う。即ち、図6に示すように、可撓掘削ロッド4に拡径ボーリングヘッド15を結合する。ボーリングヘッド15は、複数の拡径ビット16と、拡径掘削時の対象地盤を軟化させるとともに掘削熱放熱のためのノズル17が取り付けられ、また拡径した拡径孔8にセメントミルクMsを噴射充填させる機能を有している。
ボーリングヘッド15に、非回転スイベル19を介してフィーダ10に巻きつけられたスリーブ管12の端部が取り付けられる。符号13及び14は、図11及び図12で示した注入ノズルと、注入ノズルを被覆するゴムスリーブである。
【0020】
図4は、可撓掘削ロッド4を入射点Ei側に引いて、ボーリングヘッド15で拡径8を掘削する状態を示している。可撓掘削ロッド4の引き上げによって、拡径孔8を掘削するとともに、その拡径孔8にセメントミルクMsを噴射充填させる(図11及び図12参照)。図4においては、斜傾直進部8a、屈曲部8b、水平部8cまで拡径とセメントミルクMsを噴射充填させた状態を示している。
【0021】
図5は、ボーリングヘッド15の拡径ビット16による拡径と、セメントミルクMsの噴射充填が、水平部8cから斜傾直進部8dを経て入射点Eiまで至り完了した状態を示している。
【0022】
ついで、従来図8〜図11のように、スリーブ管12内に注入材噴射管20を挿入して、噴口23から注入材のグラウトMgを噴射する。図11、図12を参照して、噴射されたグラウトMgは、注入ノズル13からゴムスリーブ14を押し上げ、予め圧水でクラッキングされた固化したセメントミルクHMsを通して地盤Gに浸透する。浸透したグラウトMgは、固化して地盤Gを強化、改善する。なお、固化したセメントミルクHMsの性状によっては、圧水によるクラッキングなしに、グラウトMgの注入時にクラッキングしてもよい。
【0023】
このようにして、垂直ボーリングによる注入材の噴射ではできない、構造物地下の地盤改良ができる。
【0024】
なお、上記実施形態では、入射点Eiと出射点Eoとが地上上面から見て直線状であるが、直線でなくてもよい。
【0025】
なお、上記各図示の実施形態は、あくまで例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない。例えば、拡径孔8の崩落防止と注入材の漏逸防止のための材料はセメントミルクMsでなくても類似性状の材料でもよいし、スリーブ管の拡径孔への引き込み方法も別の手段によってもよい。
【0026】
【発明の効果】
本発明の作用効果を、以下に列挙する。
(1) 本発明のスリーブ管を用いた固化工法によって、避けるべき既設構造物下方の軟弱地盤に対し、近接した地上位置からボーリング孔掘削と拡径によって、注入材の注入による地盤改良ができる。
(2) 地上のボーリング開始点と要地盤施改良域とが距離があってもよい。したがって、地上構造物への影響がなくかつ、自在ボーリング可能なマシンの配置を含めた工事スペースのとれる適地を任意に選定できる。
(3) 水平方向の地盤改良なので、1本のボーリング孔を長くできボーリングマシンの配置数を少なくできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態で可撓掘削ロッドでパイロット孔の斜孔部と屈曲部と水平部の削孔を示す側断面図。
【図2】図1に続きパイロット孔が貫通した状態を示す側断面図。
【図3】図2に続きスリーブ管付き拡径ビットを可撓掘削ロッドに取り付ける状態を示す側断面図。
【図4】図3に続き拡径ビットで拡径掘削し、セメントミルクが噴射された拡径孔が水平部まで進んだ状態を示す側断面図。
【図5】図4に続きセメントミルクが噴射された拡径孔が地上部に至った状態を示す側断面図。
【図6】スリーブ管と拡径ビットと可撓掘削ロッドの関係を示す側断面図。
【図7】従来の垂直掘削におけるスリーブ注入工法の例で、シール材中にスリーブ管を挿入する状態を示す側面図。
【図8】図7についでスリーブ管内に注入材噴射管を挿入する状態を示す側面図。
【図9】図8についで注入材噴射管からの圧水でシール材をクラッキングする状態を示す側面図。
【図10】図9についで注入材噴射管からグラウトを地盤に噴射注入する状態を示す側面図。
【図11】従来のスリーブ注入工法におけるスリーブ管と薬液噴射管の構成関係を示す側断面図。
【図12】スリーブ注入工法における固化セメントミルクの効果を示す説明用側断面図。
【符号の説明】
Ei・・パイロット孔入射点
Eo・・パイロット孔出射点
G・・・軟弱地盤
Ms・・セメントミルク
Hms・・固化したセメントミルク
Mg・・注入材(グラウト)
3・・・ロータリー式自在ボーリング可能なマシン
4・・・可撓掘削ロッド
5・・・ロッドヘッド
7、7a、7b、7c、7d、7e・・・パイロット孔
8、8a、8b、8c・・・拡径孔
12・・スリーブ管
13・・注入ノズル
14・・ゴムスリーブ
15・・拡径ボーリングヘッド
16・・拡径ビット
20・・注入材噴射管
Claims (1)
- 改良すべき地盤(G)の地表の一方に自在ボーリング可能なマシン(3)を配置し、地表の他方にスリーブ管(12)を送出するフィーダ(10)を配置し、前記マシン(3)のボーリング駆動部(3a)を作動させて可撓掘削ロッド(4)を入射点(Ei)から入射させ、そして地上構造物(1)の地下の領域にパイロット孔(7)を掘削して、スリーブ管(12)からセメントミルクを噴射して地盤を改良するスリーブ管を用いた固化工法において、パイロット孔(7)を掘削した後に、前記可撓掘削ロッド(4)に拡径ビット(16)と地盤を軟化させるノズル(17)とを有しそして拡径孔(8)にセメントミルク(Ms)を噴射するボーリングヘッド(15)を結合し、そのボーリングヘッド(15)に非回転スイベル(19)を介して注入ノズル(13)を有するスリーブ管(12)を取り付け、前記可撓掘削ロッド(4)を入射点(Ei)側に引いて拡径孔(8)を掘削するとともに、その拡径孔(8)にセメントミルク(Ms)を噴射充填させ、次いでスリーブ管(12)内に挿入された注入材噴射管(20)から注入材(Mg)を噴射し、噴射された注入材(Mg)はスリーブ管(12)の注入ノズル(13)を被覆するゴムスリーブ(14)を拡張させて固化したセメントミルク(HMs)を破砕して地盤(G)に浸透させることを特徴とするスリーブ管を用いた固化工法。
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