JP4623482B2 - スリーブ管を用いた固化工法 - Google Patents

Description

【０００１】
【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)

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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