JP6465329B1 - 地盤注入装置および地盤注入工法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】シールグラウト3を充填した削孔内に設置して孔壁周囲の地盤中に注入材を浸透注入させるための注入外管4と注入内管5を備えている。注入外管4は管軸方向に水平方向のスリットが分布した表面吐出部7をもつ長尺弾性被覆膜8が外管吐出口を覆っており、注入内管5は一本ないし複数の注入液流路を備え注入外管4内を摺動して注入液を外管吐出口6を通して地盤に注入する。注入にあたっては内管吐出口12、外管吐出口6から長尺弾性被覆膜8内に圧入された注入液が長尺弾性被覆8の面圧によって、シールグラウト3に膨出してシールグラウト3を所定長割裂させて、スリットから割裂を通して地盤中に浸透注入する。
【選択図】図5
Description
例えば、特許文献1に記載された注入管は、注入管本体の外周に織布や不織布やマットなどのある厚さを有する透水性材料で覆い、更にその上から透水性シートで被覆した柱状空間をからなる柱状浸透源を形成し、注入に当って注入管吐出口から吐出された注入液がその柱状浸透源から容易に全面に拡がり、地盤中に浸透して柱状注入を可能にするものである。
(請求項1)図1・図2・図3・図4・図5・図6・図7・図8・図9
地盤に形成された削孔(2…削孔)内に設置して該削孔周囲の地盤中に注入材を注入するための注入管を備えた地盤注入装置(A…注入管装置)において、
前記注入管は削孔内に充填したシールグラウト(3…シールグラウト)内に固定される注入外管(4…注入外管)と該注入外管に挿入して上下に摺動する一本又は複数本の注入液送液管路(11…注入液送液管路)を有する注入内管(5…注入内管)からなり、
該注入外管は注入液外管吐出口(6…外管吐出口)と該外管の外周に管軸方向に該注入液外管吐出口を覆い、管軸方向に多数分布する表面吐出部(7…表面吐出部)を有する断面円形状に所定長被覆する、一つ又は複数の長尺弾性被覆膜(8…長尺弾性被腹膜)から構成され、該長尺弾性被覆膜は所定長の両端を注入外管に固着材(9…固着材)によって閉束されてなり、
該表面吐出部は該長尺弾性被覆膜の弾性によって加圧時には開口し、非加圧時には閉束してなり、該注入内管は上下を流体圧によって膨縮する複数の内管パッカ(10…内管パッカ)によってはさまれた内管吐出口(12…内管吐出口)からなる内管注入部(13…内管注入部)を一つ又は複数有してなり、
注入液の注入に際しては内管注入部が注入外管の外管吐出口に位置して、該内管パッカを膨張して該長尺弾性被覆膜内(14…長尺弾性被覆膜内)に注入材を吐出して、該長尺弾性被覆膜を面圧で膨出することによりシールグラウトを所定長にわたって割裂すると共に該表面吐出部から注入液を地盤中に注入することを特徴とする地盤注入装置。
地盤に形成された削孔(2…削孔)内に設置して該削孔周囲の地盤に注入材を注入するための注入管を備えた地盤注入装置(A…注入管装置)において、
前記注入管は削孔内に充填したシールグラウト(3…シールグラウト)内に固定される注入外管(4…注入外管)と該注入外管に挿入して上下に摺動する一本又は複数本の注入液送液管路(11…注入液送液管路)を有する注入内管(5…注入内管)からなり、
該注入外管は管軸方向に複数の外管吐出口(6…外管吐出口2)と該外管の外周に管軸方向に断面円形状に所定長被覆し、該注入液外管吐出口を覆い、円周方向のスリットが分布する加圧時には開口し、非加圧時には閉束してなる表面吐出部(7…表面吐出部)を有する一つ又は複数の長尺弾性被覆膜(8…長尺弾性被覆膜)と該長尺弾性被覆膜とは異なる位置に設けた逆止弁(20…袋パッカ内逆止弁)を有する外管吐出口(19…袋パッカ内外管吐出口)を覆う袋パッカ(18…袋パッカ)から構成され、該長尺弾性被覆膜は所定長の両端を固着材(9…固着材)によって閉束された長尺弾性被覆膜内を形成し、
該注入内管は上下を流体圧によって膨縮する複数の内管パッカ(10…内管パッカ)によってはさまれた内管吐出口(12…内管吐出口)からなる内管注入部(13…内管注入部)を一つ又は複数有してなり、
注入液の注入に際しては袋パッカに袋パッカ外管吐出口から固結材を注入して注入管周りに膨出して後、内管注入部を注入外管の外管吐出口に位置して、該内管パッカを膨張して該長尺弾性被覆膜内(14…長尺弾性被覆膜内)に注入材を吐出して、該長尺弾性被覆膜を面圧で膨出することによりシールグラウトを所定長にわたって割裂すると共に該表面吐出部から注入液を地盤中に注入することを特徴とする地盤注入装置。
また布パッカは固結材の圧入と共にその糸の縫い目から固結材の一部を浸出して周辺の土を固化し、袋体の筒の大きさより実質的に大きな土中パッカを形成して注入液の上方への逸出を防ぎ水平方向へ浸透させて大きな固結体を形成する。
袋パッカの布材はジオテキスタイルとしてジオウォーブン(織物、織布)、ジオノンウォーブン(不織物)、ジオニット(編物)等がある。袋パッカに用いる布材の縫い目の大きさと強度は袋体の中に懸濁液を圧入して(通常1MPa程度)懸濁液の浸出状況で確認する事ができる。本発明者の実際の注入における試験において、カルシウムシリケートシールグラウトを用いた直径10cmの削孔中で直径20cmの膨出パッカが形成され、その周辺の懸濁液の浸出成分によって直径ほぼ30cmの強固な土中パッカが形成された。
請求項1、2の地盤に形成された削孔(2…削孔)内に設置して該削孔周囲の地盤中に注入材を注入するための注入管を備えた地盤注入装置(A…注入管装置)において、
前記注入管は削孔内に充填したシールグラウト(3…シールグラウト)内に固定される注入外管(4…注入外管)と該注入外管に挿入して上下に摺動する一本又は複数本の注入液送液管路(11…注入液送液管路)を有する注入内管(5…注入内管)からなり、
該注入外管は伸縮性スリーブからなる逆止弁(15…外管吐出口1逆止弁)で覆われた外管吐出口1(16…外管吐出口1)と弾性被覆膜(8…弾性被覆膜)で覆われた外管吐出口2(6…外管吐出口2)を有し、該弾性被覆膜は外管吐出口2(6…外管吐出口2)と該外管の外周に管軸方向に該注入液外管吐出口を覆い、円周方向スリットが分布する加圧時には開口し、非加圧時には閉束してなる表面吐出部(7…表面吐出部)を有する断面円形状に管軸方向に所定長被覆する、一つ又は複数の弾性被覆膜(8…弾性被腹膜)から構成され、該弾性被覆膜は所定長の両端を注入外管に固着材(9…固着材)によって閉束された弾性被覆膜内を形成し、
該注入内管は上下を流体圧によって膨縮する複数の内管パッカ(10…内管パッカ)によってはさまれた内管吐出口(12…内管吐出口)からなる内管注入部(13…内管注入部)を一つ又は複数有してなり、
該外管吐出口2からの注入液の注入に際しては内管注入部が注入外管の外管吐出口に位置して、該内管パッカを膨張して該長尺弾性被覆膜内(14…長尺弾性被覆膜内)に注入材を圧入して、該長尺弾性被覆膜が面圧で膨出することによりシールグラウトを所定長にわたって割裂すると共に該表面吐出部から注入液を該シールグラウトの割裂を通して地盤中に注入することを特徴とする地盤注入装置。
請求項1〜3において、該内管注入部から吐出された注入液は弾性被覆内を加圧して弾性被覆膜を面圧で膨出してシールグラウトを所定長にわたって割裂して表面吐出部から該シールグラウトの割裂を通して地盤注入されることを特徴とする地盤注入装置。
請求項1〜4において、該外管吐出口は該弾性被覆膜の区間内において内管注入部の上下のパッカ間に位置してなり、表面吐出部のスリットはスリット1個が円周方向長さMcm、幅1mmで、N個分布していると換算して、その総面積が該弾性被覆膜の区間内の内管吐出口の総面積よりも小さいことを特徴とする地盤注入装置。
請求項2、3において、該外管吐出口逆止弁から吐出した注入液が外管表面に沿って該長尺弾性被覆膜内全長にわたって圧入されて該被覆膜を面圧によって加圧して膨出せしめることにより長尺弾性被覆膜の外周部をとりまくシールグラウトが該被覆区間の所定長の割裂をひきおこして注入液が該割裂から周辺の地盤に注入することを特徴とする地盤注入装置。
請求項3、6において、外管吐出口2は上下端を開放した帯状の伸縮性スリーブからなる逆止弁(17…外管吐出口逆止弁)を設けてなり、該内管注入部から吐出された注入液は該外管吐出口から帯状の伸縮スリーブの上下から該長尺弾性被覆膜内に該外管軸方向に沿って圧入されて該長尺弾性被覆膜の面圧によって、シールグラウトを所定長にわたって割裂すると共に該表面吐出部から該シールグラウトの割裂を通して地盤注入されることを特徴とする地盤注入装置。
請求項3、7において、外管吐出口1、又は外管吐出口2のいずれかを一次注入材の吐出口に設定してなることを特徴とする地盤注入装置。
請求項1〜8の地盤注入装置において、該注入内管は複数の注入液送液管路(11A,11B…注入液送液管路)をもち、上下を流体圧によって膨縮する複数の内管パッカで挟まれた複数の内管注入部をもち、該複数の内管注入部はそれぞれ複数の長尺弾性被覆膜内(14…長尺弾性被覆膜内)に注入材を吐出するように位置せしめて、該複数の長尺弾性被覆膜から同時に或いは選択的にシールグラウトを所定長にわたって割裂して地盤中に注入することを特徴とする地盤注入装置。(後述(0046)参照)
請求項3の地盤注入装置において、該注入外管は該長尺弾性被覆膜とは異なる位置に設けた外管吐出口とそれを覆う伸縮性スリーブからなる逆止弁(15…外管吐出口1逆止弁)を設けた外管一次注入材吐出口(16…外管吐出口1)を一つ又は複数有することを特徴とする地盤注入装置。
請求項1〜10の地盤注入装置を用いて、シールグラウト内に固定した注入外管に挿入した注入内管を摺動して長尺弾性被覆膜内に注入液を吐出して、該表面吐出部から該長尺弾性被覆膜を面圧で膨出することにより、所定長にわたってシールグラウトを割裂して注入液を地盤に注入することを特徴とする地盤注入工法。
請求項11の地盤注入工法において、一次注入材を注入した領域に二次注入材を注入することを特徴とする地盤注入工法。
請求項11、12の地盤注入工法であって、
削孔内に該注入外管をシールグラウト内に設置して後、注入内管を通して一次注入材を注入して、粗い層や逸脱しやすい層を充填して後、注入液送液管路を一本又は複数本有する注入内管を注入外管内に摺動して一つ又は複数の長尺弾性被覆膜の区間内に内管注入部を位置せしめて注入内管から二次注入材を一区間或いは複数の区間の長尺弾性被腹膜内に同時に或いは選択的に吐出して該表面吐出部から被覆膜をとりまくシールグラウトを所定長にわたって割裂して地盤中に注入することを特徴とする地盤注入工法。
請求項11〜13の地盤注入工法であって、一次注入した領域に二次注入を重ねて注入することを特徴とする地盤注入工法。
請求項11〜14の地盤注入工法において、該複数の内管注入部をそれぞれ異なる長尺弾性被覆膜内に異なる注入材を吐出するように位置せしめて同時に或いは選択的に地盤中に注入することを特徴とする地盤注入工法。
請求項11〜15の地盤注入工法において、該シールグラウトと一次注入材のいずれか或いはいずれも以下の固結材であって、固結体の強度は一軸強度で10kg/cm2以下である以下のいずれかのグラウトであることを地盤注入工法。後述(0082)〜(0105)参照。
(1)カルシウムアルミネートを有効成分とする懸濁型グラウト。
(2)高分子増粘剤を有効成分とするグラウト。
(3)粘土を有効成分とする懸濁型グラウト。
(4)セメント・ベントナイトを有効成分とする懸濁型グラウト。
請求項11〜16の地盤注入工法において、一次注入材グラウトは懸濁型グラウト又はゲル化時間の短い溶液型グラウトである地盤注入工法。後述(0108)〜(0121)参照。
請求項11〜17において、長尺弾性被腹膜から注入される注入材は溶液型グラウト或いは懸濁型グラウト或いは一次注入材よりも浸透性の良い注入材である地盤注入工法。後述(0108)〜(0121)参照。
溶液型グラウトを地盤に注入して地盤改良する地盤注入工法において、以下の条件を満たす地盤注入工法。後述(0108)〜(0121)参照。
1)対象となる土を用いて所定の密度で要求される強度が得られるシリカ濃度を設定する。
2)所定のシリカ濃度を用いてpH或いは添加剤に対応したゲル化時間(GT0)を有するシリカグラウト配合液を調整する。
3)その配合液を現場土と混合して土中ゲル化時間(GTS0)を測定する。
4)想定する注入孔間隔、注入方式、1注入ステージ長より単位ステージの固結対象土量を設定する。
5)単位ステージの固結対象土量から注入量を設定し、浸透可能限界内の注入速度から単位ステージ当たりの注入時間(H)を設定する。
6)地盤状況、注入孔間隔、並びに単位ステージ当りの注入量に応じて、
GT0>H≧GTS0又はGT0>GTS0≧H となる注入液のゲルタイム(GT0)とシリカ濃度からなる配合処方を設定する。
溶液型グラウトを地盤に注入して地盤改良する地盤注入工法において、注入液のゲルタイムをGT0、注入液と注入液を混合したゲルタイムを地中ゲルタイムとしてGTS0、1ステージ当りの注入時間をHとすると、これらの値を以下の範囲で設定して、注入範囲外への注入材の逸脱を低減する地盤注入工法。後述(0108)〜(0121)参照。
(1)注入速度は限界浸透注入速度内とする。
(2)注入孔間隔又は固結径L=1.0〜3.0m
(3)毎分注入速度q=1〜30L/minただし、限界浸透注入速度内とする。
(4)1ステージ長:0.33m〜3.0m
(5)1ステージ当たりの注入時間H:4.4〜10000分
ただし、注入時間(H)は現場の作業性や後期の短縮を考慮して短縮することができる。
(6)気中ゲル化時間 GT0:10分〜10000分
(7)気中pH(pH0):1〜10
(8)シリカ濃度:0.4〜40%(重量%)
(9)土中ゲルタイム GTS0:10分〜3000分
ここで限界浸透注入速度内とは、割裂・浸透注入速度よりも小さい浸透注入速度をいう。
地盤注入工法19、20において、溶液型グラウトを地盤に注入して地盤改良する地盤注入工法において、以下の条件を満たす地盤注入工法。後述(0108)〜(0121)参照。
注入孔間隔:1m〜3m
土中ゲル化時間(GTS0)=10〜3000分
注入速度(毎分吐出量)=1〜30l/min
但し、注入速度は限界浸透注入速度内とする。
1ステージ当たりの注入量=132l〜10,800l
1ステージ当たりの注入時間(H)=4.4分〜10,800分
β=H/GTS0=10800/10〜4.4/3000=1080〜0.001、好ましくは1080〜1
地盤注入工法19〜21において、柱状浸透注入であって、以下の条件を満たす地盤注入工法。後述(0108)〜(0121)参照。
1ステージ当たりの注入量132l〜10,800l
注入速度10l〜30l/min
1ステージ当たりの注入時間4.4分〜1080分
土中ゲル化時間(GTS0)=10〜3000分
β=H/GT0=1080/10〜4.4/3000=108〜0.001、好ましくはβ=108〜1
請求項17〜18の地盤注入工法において、一次注入材を注入後、二次注入材を注入するに先立って水又は注入材を圧入してシールグラウトを割裂した上で、地盤の土粒子間の限界注入圧内の注入速度で注入することを特徴とする地盤注入工法。
請求項19の地盤注入工法において、水又は一次注入材を注入してのち、引き続いて二次注入材を限界注入圧内の注入速度で注入することを特徴とする地盤注入工法。
請求項11〜20において、該注入液はpHが1〜10であって、シリカコロイド又は水ガラスのいずれか1種又は複数種と、反応剤として酸或いは塩のいずれか1種或いは複数種を有効成分とし、該注入液がコロイドと水ガラスと酸からなる場合は該シリカコロイドに起因するシリカ濃度と水ガラスに起因するシリカ濃度の比率は100:0〜0:100、かつシリカ濃度は0.4〜40wt%、シリカのモル比2.0〜100、ゲル化時間は瞬結から10000分の配合から選定したシリカグラウトであることを特徴とする地盤注入工法。(図12・図13)
請求項21において、該注入液は点注入、多点注入、柱状注入、多点同時注入、又は多ステージ同時注入又は選択注入によって、地盤に注入されることを特徴とする地盤注入工法。(図14・図15、表7)
請求項2記載の地盤注入装置を用いて、シールグラウト内に固定した注入外管に挿入した注入内管を摺動して長尺弾性被覆膜内に注入液を吐出して、該表面吐出部から該長尺弾性被覆膜を面圧で膨出することにより、所定長にわたってシールグラウトを割裂して注入液を地盤に注入する地盤注入工法であって、該袋パッカ中への固結材の充填は削孔内におけるシールグラウトの充填後、或いはシールグラウトの充填工程の途中で行うことを特徴とする地盤注入工法。
図1〜図6に示すように、該注入外管は外管吐出口(6…外管吐出口)と該外管の外周に管軸方向に該外管吐出口を覆い、管軸方向に多数分布する表面吐出部(7…表面吐出部)を有する断面円形状に所定長被覆する、一つ又は複数の長尺弾性被覆膜(8…長尺弾性被腹膜)から構成され、該長尺弾性被覆膜は所定長の両端を注入外管に固着材(9…固着材)によって固定されて長尺弾性被覆内を形成し、該表面吐出部は該長尺弾性被覆膜の弾性によって加圧時には開口し、非加圧時には閉束する。
図3(ヘ)、(ト)、(チ)においては、上記、外管吐出口6は上下端が開口した帯状伸縮性スリーブからなる逆止弁(17…外管吐出口逆止弁)を設けており、該外管吐出口逆止弁から吐出した注入液が伸縮スリーブ(17)から矢印のように外管表面に沿って噴射されるため注入液は該長尺弾性被覆膜内(14)全長(L)にわたって圧入されて該被覆膜内(14)を加圧して面としてシールグラウト層(3)に膨出するためシールグラウトの全区間(L)が被覆膜の面圧によって多数の割裂を生じ、それが横方向のみならず、縦方向にも割裂が連続し、該被覆区間(L)の所定長の割裂をひきおこして、その割裂から注入液が周辺の地盤に注入することになる。
このために複数の柱状注入を同時にできるため単位ステージ毎には低吐出量でかつ低圧で全体としては大きな吐出量でかつ低圧で急速な浸透注入ができ、一度に長い区間の注入が可能になり、経済的に大きな利点を得ることができるようになった。図4、図7にはパッカ流体流路21を図示しているが、他図では省略している。注入内管は複数の流路の並列管でも二重管でもパッカ流路も含めた3重管でも良い。
(ハ)一次注入による地盤へ逸脱することなく外管一次注入材吐出孔又は弾性被覆膜からの一次注入による地盤の均質化可能のため被覆膜の区間を長くとっても注入領域外への逸脱を防ぐことができる。このため二次注入による土粒子間浸透が可能。図11(ロ)、図12(ロ)
2)高分子ポリマーを有効成分とするグラウト。
3)粘土を有効成分とする懸濁型グラウト。
4)セメント・ベントナイトを有効成分とする懸濁型グラウト。
カルシウムアルミネートを主成分とする懸濁型地盤固結材とは、水和反応によって固結する能力を有するもので、セメントの急結材として通常使用されるカルシウムアルミネート(12CaO・7Al2O3、CaO・2Al2O3、3CaO・Al2O3等、あるいはさらにこれらとハロゲン元素が固溶したカルシウムハロアルミネート、例えば、11CaO・7Al2O3・CaF等)を主成分とする懸濁型地盤固結材を意味し、さらに、このようなカルシウムアルミネートに石膏、硫酸ナトリウムなどの無機硫酸塩を混合あるいは溶融して得られたものも含むものとする。またカルシウムアルミネートとスラグを主成分としても良い。固結剤はpHがほぼ10.8以下で強度も比較的低強度で割裂を生じやすい。
(1)組成 表-1
(2)配合例 表-2
(3)ゲルタイム 図-16
(4)圧縮強度 図-17
本発明に用いるシールグラウトとしての高分子ポリマーは削孔壁を安定にする材料でなくてはならない。
もちろんベントナイト、セメント液やシリカ溶液と混合して用いてもよい。
ポリマーやシリカ化合物の濃度は、得られる注入材が2〜40cps 、好ましくは2〜20cps の粘度を呈するような量でもって定める。高分子ポリマーの量は具体的には注入材配合液中、0.1〜5重量%の範囲内であることが好ましい。
塩酸 HCl 35% 試薬1級
塩化アルミニウム AlCl3 ・6H2 O 試薬1級
塩化マグネシウム MgCl2 ・6H2 O 試薬1級
塩化カリウム KCl 試薬1級
3号水ガラス 旭電化工業(株)製
その他の上記シールグラウトについてセメント・ベントナイトはそれぞれの濃度並びにセメントに対するベントナイトの比率を大きくすれば強度を低くpHを低くすることができるし、また粘土の場合は粘土濃度を増減や粘土の種類によって粘土ゲルの強度やpHや可塑性を調整できるが、ここでは詳細は省略する。
同様にシールグラウトの削孔の充填を以下のいずれかの手順で行うことができる。
1)該注入管は削孔内に充填されたシールグラウト内に設けられてなり、該シールグラウトは該注入管が削孔内に設置されて後、或いはさらに袋パッカを固結材を注入して膨出して後、該注入管から削孔内に充填される。
2)削孔中に注入管管壁に袋パッカを形成する少なくとも1個の袋体と該袋体の下方の管壁に地盤に注入液を注入する吐出口を有する注入管装置を用いて(1)袋体中に硬化性懸濁液を充填して膨らませて袋パッカを形成する工程と(2)削孔内にシールグラウトを充填する工程と(3)袋体の下方に設けられた吐出口からシールグラウトを破って注入液を地盤中に注入する工程において、該シールグラウトは該袋体に硬化性懸濁液を充填してから該注入管より削孔中に充填されるか又は削孔内へのシールグラウトの充填と袋パッカ内への固結材の充填を該注入管から連続して行う。
3)シールグラウトは懸濁性固結材を用いるものとし、地盤への懸濁性一次注入材の注入を削孔内へのシールグラウトの充填をかねて行う。
図19より非アルカリ性シリカはゲル化時間が10,000分までの長いゲル化時間が可能で、かつ図19より注入液が地下水で希釈されてもゲル化し、固結性を保つことがわかる。また図19よりpHが中性に近い地盤に注入されると、非アルカリ性シリカはゲル化時間の長い酸性シリカグラウトでも中性方向にpHが移行してゲル化時間が短縮してゲル化することが判る(図20、図21)。
土中ゲルタイム(GTS0)とは注入対象地盤からの採取土と注入液の混合物又は採取土に注入液を浸透させた試料のpHをいう。地盤のpHをPHSとすると、PHS=5〜8付近にある。
なお、表7の受持土量は実際は円柱であるが、便宜上角柱として計算した。
なぜならば、非アルカリ領域のシリカグラウトによるサンドゲルの強度はシリカ濃度でほとんど決まるからである。
2)所定のシリカ濃度を用いてpH或いは添加剤に対応したゲル化時間(GT0)を有するシリカグラウト配合液を調整する。
3)その配合液を用いて現場土と混合して土中ゲル化時間(GTS0)を測定する。
4)想定する注入孔間隔、注入方式、1注入ステージ長より単位ステージの固結土量を設定する。(表7(a))
5)単位ステージの固結土量から所定注入量を算出し、浸透可能限界内の注入速度から単位ステージ当たりの注入時間(H)を設定する。(表7(a))
6)地盤状況に応じて、
GT0>H≧GTS0又はGT0>GTS0≧H
となる注入液のゲルタイム(GT0)とシリカ濃度からなる配合処方を設定する(表7(b))。
以上の条件を満たすように、注入孔間隔、注入方式(点注入、柱状注入、多ステージ同時注入又は選択注入)、単位ステージ長、毎分吐出量を設定する。
ただしGT0=10000分〜10分(0085)、GT0≧H≧GTs0
以上より本発明は複雑な土層からなる地盤条件下で地表面や粗い土層に逸脱しにくい地盤改良を可能にするが、さらに注入孔間隔を広くとっても所定注入領域外に注入液が逸脱することなく所定の注入量に相当する固結体を形成することが可能になる。
注入孔間隔:1m〜3m(表7(a))
土中ゲル化時間(GTS0)=10〜3000分(図21)
注入速度(毎分吐出量)=1〜30l/min(表7(a))
但し、注入速度は限界浸透注入速度内とする。(図12・図13)
1ステージ当たりの注入量=132l〜10,800l(表7(a))
1ステージ当たりの注入時間(H)=4.4分〜10,800分(表7(a))
β=H/GTS0=10800/10〜4.4/3000=1080〜0.001、好ましくは1080〜1
以上は点注入を含む場合であり、多点同時注入、或いは多ステージ同時注入の場合は表7の1ステージ注入量を同時ステージの数だけ分割されるから、分割した単位ステージの注入時間Hは小さくなる。従って、βも小さくなる。
なお、柱状浸透に限定すると、
1ステージ当たりの注入量132l〜10,800l(表7(a))
注入速度10l〜30l/min(表7(a))
1ステージ当たりの注入時間4.4分〜1080分(表7(a))
土中ゲル化時間(GTS0)=10〜3000分(図21)
β=H/GT0=1080/10 〜 4.4/3000=108〜0.001、好ましくは、β=108〜1。
以上において、H≧GS0(図25)の場合が注入液が注入対象外へ逸脱しにくいと考えればH=GTS0 とし、H=H/GTS0 の最小値は1となることから、好ましくは点注入を含めた場合はβ=1080〜1、柱状注入に限定した場合は、β=108〜1となる。
具体例を、表7(b)に示す。
1…地盤
2…削孔
3…シールグラウト
4…注入外管
5…注入内管
6…外管吐出口2
7…表面吐出部 7’…スリット
8…長尺弾性被腹膜
9…固着材、加締金具
10…内管パッカ
11,11A,11B…注入液送液管路
11'…注入液送液管路逆止弁
12…内管吐出口
13…内管注入部
14…長尺弾性被覆膜内
15…外管吐出口1逆止弁
16…外管吐出口1
17…外管吐出口逆止弁(伸縮性スリーブ)
18…袋パッカ
19…袋パッカ内外管吐出口
20…袋パッカ内逆止弁
21…パッカ流体流路
22…パッカ流体吐出口
23…シールグラウト割裂
24…空間
Claims (28)
- 地盤に形成された削孔内に設置して該削孔周囲の地盤中に注入材を注入するための注入管を備えた地盤注入装置において、
前記注入管は削孔内に充填したシールグラウト内に固定される注入外管と該注入外管に挿入して上下に摺動する一本または複数本の注入液送液管路を有する注入内管とからなり、
該注入外管は注入液外管吐出口と該外管の外周に管軸方向に該注入液外管吐出口を覆い、管軸方向に多数分布する表面吐出部を有する断面円形状に所定長被覆する、一つまたは複数の長尺弾性被覆膜から構成され、該長尺弾性被覆膜は所定長の両端を注入外管に固着材によって閉束されてなり、
該表面吐出部は該長尺弾性被覆膜の弾性によって加圧時には開口し、非加圧時には閉束してなり、該注入内管は上下を流体圧によって膨縮する複数の内管パッカによってはさまれた内管吐出口からなる内管注入部を一つまたは複数有してなり、
注入液の注入に際しては内管注入部が注入外管の外管吐出口に位置して、該内管パッカを膨張して該長尺弾性被覆膜内に注入材を吐出して、該長尺弾性被覆膜を面圧で膨出することによりシールグラウトを所定長にわたって割裂すると共に該表面吐出部から注入液を地盤中に注入するようにしたことを特徴とする地盤注入装置。 - 地盤に形成された削孔内に設置して該削孔周囲の地盤に注入材を注入するための注入管を備えた地盤注入装置において、
前記注入管は削孔内に充填したシールグラウト内に固定される注入外管と該注入外管に挿入して上下に摺動する一本または複数本の注入液送液管路を有する注入内管からなり、
該注入外管は管軸方向に複数の外管吐出口と該外管の外周に管軸方向に断面円形状に所定長被覆し、該注入液外管吐出口を覆い、円周方向のスリットが分布する加圧時には開口し、非加圧時には閉束してなる表面吐出部を有する一つまたは複数の長尺弾性被覆膜と該長尺弾性被覆膜とは異なる位置に設けた逆止弁を有する外管吐出口を覆う袋パッカから構成され、該長尺弾性被覆膜は所定長の両端を注入外管に固着材によって閉束された長尺弾性被覆膜内を形成し、
該注入内管は上下を流体圧によって膨縮する複数の内管パッカによって挟まれた内管吐出口からなる内管注入部を一つまたは複数有してなり、
注入液の注入に際しては袋パッカに袋パッカ内外管吐出口から固結材を注入して注入管周りに膨出して後、内管注入部を注入外管の外管吐出口に位置して、該内管パッカを膨張して該長尺弾性被覆膜内に注入材を吐出して、該長尺弾性被覆膜を面圧で膨出することによりシールグラウトを所定長にわたって割裂すると共に該表面吐出部から注入液を地盤中に注入するようにしたことを特徴とする地盤注入装置。 - 請求項1または2記載の地盤に形成された削孔内に設置して該削孔周囲の地盤中に注入材を注入するための注入管を備えた地盤注入装置において、
前記注入管は削孔内に充填したシールグラウト内に固定される注入外管と該注入外管に挿入して上下に摺動する一本または複数本の注入液送液管路を有する注入内管からなり、
該注入外管は伸縮性スリーブからなる逆止弁で覆われた外管吐出口1と弾性被覆膜で覆われた外管吐出口2を有し、該弾性被覆膜は外管吐出口2と該外管の外周に管軸方向に該注入液外管吐出口を覆い、円周方向スリットが分布する加圧時には開口し、非加圧時には閉束してなる表面吐出部を有する断面円形状に管軸方向に所定長被覆する、一つまたは複数の弾性被覆膜から構成され、該弾性被覆膜は所定長の両端を注入外管に固着材によって閉束された弾性被覆膜内を形成し、
該注入内管は上下を流体圧によって膨縮する複数の内管パッカによって挟まれた内管吐出口からなる内管注入部を一つまたは複数有してなり、
該外管吐出口2からの注入液の注入に際しては内管注入部が注入外管の外管吐出口に位置して、該内管パッカを膨張して該長尺弾性被覆膜内に注入材を圧入して、該長尺弾性被覆膜が面圧で膨出することによりシールグラウトを所定長にわたって割裂すると共に該表面吐出部から該シールグラウトの割裂を通して地盤中に注入するようにしたことを特徴とする地盤注入装置。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の地盤注入装置において、該内管注入部から吐出された注入液は弾性被覆内を加圧して弾性被覆膜を面圧で膨出してシールグラウトを所定長にわたって割裂して表面吐出部から該シールグラウトの割裂を通して地盤注入されるようにしたことを特徴とする地盤注入装置。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載の地盤注入装置において、該外管吐出口は該弾性被覆膜の区間内において内管注入部の上下のパッカ間に複数分布してなり、表面吐出部のスリットはスリット1個が円周方向長さMcm、幅1mmで、N個分布していると換算して、その総面積が該弾性被覆膜の区間内の外管吐出口の総面積よりも小さいことを特徴とする地盤注入装置。
- 請求項2または3記載の地盤注入装置において、該外管吐出口逆止弁から吐出した注入液が外管表面に沿って該長尺弾性被覆膜内全長にわたって圧入されて該被覆膜を面圧によって加圧して膨出せしめることにより、長尺弾性被覆膜の外周部をとりまくシールグラウトが該被覆区間の所定長の割裂を引き起こして注入液が該割裂から周辺の地盤に注入されるようにしたことを特徴とする地盤注入装置。
- 請求項3または6記載の地盤注入装置において、外管吐出口2は筒状の伸縮性スリーブからなる逆止弁を設けてなり、該内管注入部から吐出された注入液は該外管吐出口から筒状の伸縮スリーブの上下から該長尺弾性被覆膜内に該外管軸方向に沿って圧入されて該長尺弾性被覆膜の面圧によって、シールグラウトを所定長にわたって割裂すると共に該表面吐出部から該シールグラウトの割裂を通して地盤注入されることを特徴とする地盤注入装置。
- 請求項3または7記載の地盤注入装置において、外管吐出口1または外管吐出口2のいずれかを一次注入材の吐出口に設定してなることを特徴とする地盤注入装置。
- 請求項1〜8のいずれか一項に記載の地盤注入装置において、該注入内管は複数の注入液送液管路を有し、上下を流体圧によって膨縮する複数の内管パッカで挟まれた複数の内管注入部を有し、該複数の内管注入部はそれぞれ複数の長尺弾性被覆膜内に注入材を吐出するように位置せしめて、該複数の長尺弾性被覆膜から同時に或いは選択的にシールグラウトを所定長にわたって割裂して地盤中に注入するようにしたことを特徴とする地盤注入装置。
- 請求項3記載の地盤注入装置において、該注入外管は該長尺弾性被覆膜とは異なる位置に設けた外管吐出口と、それを覆う伸縮性スリーブからなる逆止弁を設けた、外管一次注入材吐出口を1つまたは複数有することを特徴とする地盤注入装置。
- 請求項1〜10のいずれか一項に記載の地盤注入装置を用いて、シールグラウト内に固定した注入外管に挿入した注入内管を摺動して長尺弾性被覆膜内に注入液を吐出して、該表面吐出部から該長尺弾性被覆膜を面圧で膨出することにより、所定長にわたってシールグラウトを割裂して注入液を地盤に注入することを特徴とする地盤注入工法。
- 請求項11記載の地盤注入工法において、一次注入材を注入した領域に二次注入材を注入することを特徴とする地盤注入工法。
- 請求項11または12記載の地盤注入工法において、
削孔内に該注入外管をシールグラウト内に設置した後、注入内管を通して一次注入材を注入して、粗い層や逸脱しやすい層を充填して後、注入液送液管路を1本または複数本有する注入内管を注入外管内に摺動して1つまたは複数の長尺弾性被覆膜の区間内に内管注入部を位置せしめて注入内管から二次注入材を一区間或いは複数の区間の長尺弾性被腹膜内に同時に或いは選択的に吐出して該表面吐出部から被覆膜をとりまくシールグラウトを所定長にわたって割裂して地盤中に注入することを特徴とする地盤注入工法。 - 請求項11〜13のいずれか一項に記載の地盤注入工法において、一次注入した領域に二次注入を重ねて注入することを特徴とする地盤注入工法。
- 請求項11〜14のいずれか一項に記載の地盤注入工法において、該複数の内管注入部をそれぞれ異なる長尺弾性被覆膜内に異なる注入材を吐出するように位置せしめて、同時にまたは選択的に地盤中に注入することを特徴とする地盤注入工法。
- 請求項11〜15のいずれか一項に記載の地盤注入工法において、該シールグラウトと一次注入材のいずれかまたはいずれも以下の固結材であって、固結体の強度は一軸強度で10kg/cm2以下である、以下のいずれかのグラウトであることを特徴とする地盤注入工法。
(1)カルシウムアルミネートを有効成分とする懸濁型グラウト。
(2)高分子増粘剤を有効成分とするグラウト。
(3)粘土を有効成分とする懸濁型グラウト。
(4)セメント・ベントナイトを有効成分とする懸濁型グラウト。 - 請求項11〜16のいずれか一項に記載の地盤注入工法において、一次注入材グラウトは懸濁型グラウトまたはゲル化時間の短い溶液型グラウトである地盤注入工法。
- 請求項11〜17のいずれか一項に記載の地盤注入工法において、長尺弾性被腹膜から注入される注入材は溶液型グラウト或いは懸濁型グラウト或いは一次注入材よりも浸透性の良い注入材である地盤注入工法。
- 請求項17〜18のいずれか一項に記載の地盤注入工法において、一次注入材を注入後、二次注入材を注入するのに先立って、水または注入材を圧入してシールグラウトを割裂した上で、地盤の限界浸透注入速度の注入速度で注入することを特徴とする地盤注入工法。
- 請求項19記載の地盤注入工法において、水または一次注入材を注入してのち、引き続いて二次注入材を限界浸透注入速度内の注入速度で注入することを特徴とする地盤注入工法。
- 請求項11〜20のいずれか一項に記載の地盤注入工法において、該注入液はpHが1〜10であって、シリカコロイドまたは水ガラスのいずれか1種または複数種と、反応剤として酸または塩のいずれか1種または複数種を有効成分とし、該注入液がコロイドと水ガラスと酸からなる場合は該シリカコロイドに起因するシリカ濃度と水ガラスに起因するシリカ濃度の比率は100:0〜0:100、かつシリカ濃度は0.4〜40wt%、シリカのモル比2.0〜100、ゲル化時間は瞬結から10000分の配合から選定したシリカグラウトであることを特徴とする地盤注入工法。
- 請求項21記載の地盤注入工法において、該注入液は点注入、多点注入、柱状注入、多点同時注入、多ステージ同時注入、または選択注入によって、地盤に注入されることを特徴とする地盤注入工法。
- 請求項2記載の地盤注入装置を用いて、シールグラウト内に固定した注入外管に挿入した注入内管を摺動して長尺弾性被覆膜内に注入液を吐出して、該表面吐出部から該長尺弾性被覆膜を面圧で膨出することにより、所定長にわたってシールグラウトを割裂して注入液を地盤に注入する地盤注入工法であって、該袋パッカ中への固結材の充填は削孔内におけるシールグラウトの充填後、或いはシールグラウトの充填工程の途中で行うことを特徴とする地盤注入工法。
- 請求項11〜23のいずれか一項に記載の地盤注入工法において、該注入管は削孔内に充填されたシールグラウト内に設けられてなり、該シールグラウトは該注入管が削孔内に設置されて後、或いはさらに袋パッカを固結材を注入して膨出して後、該注入管から削孔内に充填されることを特徴とする地盤注入工法。
- 請求項11〜24のいずれか一項に記載の地盤注入工法において、削孔中に注入管管壁に袋パッカを形成する少なくとも1個の袋体と該袋体の下方の管壁に地盤に注入液を注入する吐出口を有する注入管装置を用いて(1)袋体中に硬化性懸濁液を充填して膨らませて袋パッカを形成する工程と(2)削孔内にシールグラウトを充填する工程と(3)袋体の下方に設けられた吐出口からシールグラウトを破って注入液を地盤中に注入する工程において、該シールグラウトは該袋体に硬化性懸濁液を充填してから該注入管より削孔中に充填されるか又は削孔内へのシールグラウトの充填と袋パッカ内への固結材の充填を該注入管から連続して行うことを特徴とする地盤注入工法。
- 請求項11〜25のいずれか一項に記載の地盤注入工法において、シールグラウトは懸濁性固結材を用いるものとし、地盤への懸濁性一次注入材の注入を削孔壁のシールグラウトの充填をかねて行うことを特徴とする地盤注入工法。
- 請求項11〜26のいずれか一項に記載の地盤注入工法において、該注入管に設けられた袋パッカは布目から固結性懸濁液の成分の一部が浸出する布で構成されてなることを特徴とする地盤注入工法。
- 請求項27記載の地盤注入工法であって、袋パッカの布目から浸出した固結性懸濁液の成分の一部が浸出して固結し、膨出した袋パッカよりさらに大きな土中パッカを形成することを特徴とする地盤注入工法。
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