JP2001200528A - 注入装置及び地盤注入工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 注入作業が連続的に実施できで、短時間で均
一な地盤改良ができる注入装置及び地盤注入工法の提
供。 【解決手段】 注入管４の一端にキャップ６を取り付
け、長手方向に注入孔５Ｂ、５Ｂ’を開け、注入孔５Ｂ
を覆うようにして袋体７を形成させ、注入管４を作製す
る。又、注入孔５Ａを開けた外管３を作製する。そし
て、地盤１に穿孔した長孔２に外管３を挿入し、次いで
注入管４を外管３内に挿入する。注入材を注入管４に圧
送し、地盤１を改良する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軟弱地盤あるいは
漏水地盤を注入材によって固結、安定化し、漏水や湧水
を遮断することを目的とする注入装置や地盤注入工法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、地盤注入工法としては、建築物を
建造する場合の基礎や軟弱地盤を固結、安定化させるこ
とを目的として、注入材を地盤中に圧入する注入工法等
が用いられていた。

【０００３】建築物を建造する場合の基礎や軟弱地盤へ
の注入工法としては、建造に先立ち、基礎や軟弱地盤に
ロッド（使用薬液により単管ロッドや二重管ロッドが選
択される）を所定の深さまで挿入し、注入材を地盤に圧
入後、ロッドを２０〜１００ｃｍ引き上げ、注入を繰り
返すロッド式注入工法や、注入外管内にダブルパッカー
を挿入し、任意の注入孔より注入材を圧入した後、次の
注入孔へとダブルパッカーを移動し、再度注入を繰り返
す二重管ダブルパッカー工法が挙げられる。

【０００４】又、複数の注入空間から同時に注入材を地
盤に圧入し、地盤を改良する工法も挙げられる。この工
法は、地盤に設けた孔内に、管壁に開口する吐出口をゴ
ムスリ−ブにより覆った外管を設置し、次いでこの外管
に、吐出口とずれた位置にある噴射口を有する内管を貫
挿し、内管と外管の間隙にパッカーを配置して、内外管
とパッカーに囲まれた注入空間を複数形成した後、内管
に注入材を導入し、注入材を噴射口から各空間内に噴射
し、さらに吐出口を経てゴムスリ−ブを押し拡げること
により、外管と地盤との間に注入されたスリ−ブグラウ
トを割って地盤中に浸透させる工法である（特許第２７
７２６３７号公報参照）。

【０００５】これらの注入工法に使用される注入材とし
ては、溶液系注入材、セメント系注入材、及び水ガラス
系注入材が挙げられる（最新地盤注入工法技術総覧、最
新地盤注入工法技術総覧編集委員会編集、株式会社産業
技術サ−ビスセンタ−発行、１５６頁）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の工法は、以下の課題があった。

【０００７】ロッド式注入工法は、注入材をロッド先端
から吐出圧力により吐出させる工法であり、最も単純な
工法であるが、注入材が地盤中の脆弱な部分に集中的に
吐出しやすいために、地盤を均一に改良しづらく、又、
ロッド周囲のパッカー効果が期待できないためにロッド
付近より注入材が頻繁に漏れるという課題があった。

【０００８】二重管ダブルパッカー工法では、ダブルパ
ッカー位置の移動と注入作業を繰り返し行うことから、
１本の注入を完了させるために煩雑な作業と時間を要
し、ダブルパッカーが移動するために、注入材の充填作
業はダブルパッカーの移動が終了した後に行わなければ
ならず、決して効率的な注入方法とは言い難いという課
題があった。

【０００９】複数の注入空間において同時に注入材を注
入する工法は、注入作業終了時に注入管を抜き取る場
合、特に速硬性のセメント系注入材を用いると注入管が
抜けなくなるという課題があった。又、注入管を抜き取
ると長孔に空隙が発生するので、この空隙を充填する必
要があり、このため注入作業が複雑となり、効率的な注
入工法と言い難いという課題があった。

【００１０】さらに、複数の注入空間から同時に注入材
を注入する工法は、互いに独立した注入空間を形成する
ために、パッカーを予め形成させる必要があり、内管挿
入時にパッカーが外管の管壁に引っかかり、内管を挿入
しにくいおそれがあるという課題があった。

【００１１】本発明者は鋭意検討した結果、ロッド式注
入工法における注入材のロッド付近からの漏れ、ダブル
パッカー工法や複数の注入空間において同時に注入材を
注入する工法での注入作業の煩雑化の課題を解消し、ロ
ッド式注入工法より優れ、ダブルパッカー工法や複数の
注入空間から同時に注入材を注入する工法と同じ程度の
注入改良効果、即ち、地盤注入が容易で、かつ、地盤が
固結、安定化できるという効果が得られる地盤注入工法
を見出し、本発明に到達した。

【００１２】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、複数の
注入孔を有してなり、かつ、複数の袋体が一部の注入孔
を覆うようにして配置してなる注入管と、外管とを有し
てなる注入装置である。そして、地盤中に該注入装置を
挿入した後、注入管より注入材を注入してなることを特
徴とする地盤注入工法であり、地盤中に該注入装置を挿
入した後、注入管より袋体に流体を注入して袋体を膨ら
ませることによりパッカーを形成し、注入材を地盤中に
注入して地盤を改良することを特徴とする地盤注入工法
である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を注入工法の順序に
従って説明する（図１〜２参照）。

【００１４】本発明は、建築物を建造する場合の基礎や
軟弱地盤を固結、安定化させることを目的とする注入管
及び地盤注入工法である。

【００１５】本発明は、注入開始直後は、地盤と袋体に
流体が同時に注入され、さらに注入を続けることにより
袋体内に流体が満杯となり、パッカーが形成される。パ
ッカーを形成することにより外管の長手方向に複数の隔
壁が形成され、外管に開けられた注入孔からの注入材吐
出量が均一になる。

【００１６】本発明では、対象とする地盤により注入形
態は変化するものの、れき質土、砂質土、及び粘性土等
何れの土質からなる地盤でも対応できる。

【００１７】本発明では、まず地盤１に長孔２を穿孔す
る。地盤注入工法において特に建築物を建造する場合に
は、建築物が傾斜、沈下しないよう地盤注入箇所全体を
均一に固結、安定化させる必要がある。そのため、長孔
２は、複数の列を形成するように穿孔することが好まし
い。

【００１８】次に、削孔した長孔２に外管３を挿入す
る。

【００１９】外管３は長手方向に対して多数の注入孔５
Ａを開けてある。

【００２０】注入孔５Ａの大きさについては、特に限定
はしないが、１０ｍｍ程度の径が好ましい。

【００２１】注入孔５Ａどうしの間隔については、特に
限定はしないが、対象地盤の土質や注入圧力等により変
化するが、２５〜１００ｃｍ程度が注入効率の点で好ま
しい。

【００２２】外管３の材質としては、樹脂製や金属製等
何れの材質でも使用できるが、機械等で外管を地盤に挿
入することを考慮すれば、金属製が好ましい。

【００２３】次に、外管３に注入管４を挿入する。

【００２４】注入管４は長手方向に対して垂直に多数の
注入孔５Ｂ、５Ｂ’を開けており、注入孔５Ｂの数カ所
を覆うように、袋体７を取り付ける。袋体７に覆われた
注入孔５Ｂは、注入材の注入により袋体を膨らませる開
口部としての効果を有する（以下、開口部を注入孔とい
うこともあり、５Ｂ、５Ｂ’をまとめて５Ｂと総称する
こともある）。

【００２５】そして、この袋体７を取り付けた注入管４
を外管３内に挿入する。

【００２６】注入管４の材質としては、塩ビ製や鋼製等
何れの材質でも使用できるが、注入孔５Ｂの加工性、長
孔２への挿入性、及び運搬等の取り扱い易さの点で、塩
ビ製が好ましい。

【００２７】注入管４の大きさや寸法については、注入
管４の長さや長孔２の径の大きさによって変化するが、
特に制限はない。

【００２８】袋体７の材質としては、布、ゴム、ポリエ
チレン、ナイロン、及びビニル袋等殆どの材質が使用で
きるが、長孔２に注入管４を挿入する際、傷等で袋が破
損する危険性が少ない点で、布が好ましい。布の中で
は、防水性向上の点で、ゴムラテックス等で内面を防水
加工したものや、布の内側にビニルシートをセットした
ものが好ましい。

【００２９】袋体７の大きさについては、外管３と注入
管４の間の空間を埋める大きさがあれば良い。

【００３０】袋体７の形状は、加工し易く、かつ、容易
にパッカーを形成する点で、袋体７を膨らませた時にパ
ッカーがドーナツ状になるものが好ましい。

【００３１】袋体７は、注入管４に取り付け、この袋体
７の両端部を紐で縛るか又は接着剤やホ−スバンド８等
で固定するかして、両端部から注入材が漏れないように
する。これらの中では、注入管４への取り付けが容易
で、防水性が向上する点で、両端をホ−スバンド８で固
定する方法が好ましい。なお、袋体７を膨らませた時に
ドーナツ状のパッカーを形成させるには、円筒形状のシ
ートの端部を接着剤等で接着して環状にしたシートを注
入管４に固定し、袋体７を膨らませるとよい。

【００３２】袋体７どうしの間隔は、特に限定はしない
が、袋体７の仕切の間隔を狭くすることにより地盤をよ
り均一に改良できるので、１ｍ以下が好ましい。

【００３３】袋体７どうしの間隔を長くすると、地盤が
土の粒度や透水性の異なった層が互層になって形成して
いる場合に、地盤を均一に改良できないおそれがある。

【００３４】注入管４の先端部には袋体７を巻き付けて
もよく、キャップ６を取り付けてもよいが、外管に挿入
しやすい点で、キャップ６を取り付けることが好まし
い。

【００３５】このように作製した注入管４を外管３に挿
入した後、注入材を注入し、注入作業を開始する。

【００３６】注入材は、セメント系、水ガラス系、及び
溶液系等何れのタイプも使用できる。地盤注入箇所の周
囲に建築物が建造されている場合は、周囲の建築物の下
部まで注入材が注入されないように、吐出圧力が小さく
ても注入でき、浸透性が大きく、注入材自身の強度であ
るホモゲル強度が小さい注入材を用いる必要がある。ホ
モゲル強度が大きいと地盤が隆起し、均一な地盤改良が
できないおそれがある。又、地盤注入箇所の周囲に井戸
や河川が存在する場合は、安全性の高いセメント系注入
材とセメント系急硬材の併用により注入材を急速に硬化
させ、井戸や河川へ注入材が逸流するのを防止すること
が好ましい。

【００３７】注入材、特にセメント注入材系の水セメン
ト比（Ｗ／Ｃ）は、井戸や河川への注入材の逸流防止、
低圧での施工性、及び地盤との強度バランスを考慮した
点で、１００〜１０００％が好ましく、２５０〜６００
％がより好ましい。但し、セメント系注入材にセメント
系急硬材を併用した場合、Ｗ／Ｃのセメントには、セメ
ント系急硬材の固形分も含む。

【００３８】硬化時間の極端に短い注入材については、
注入管４に開けた注入孔５Ｂの径を大きくすることによ
り使用できる。二剤型注入材については、注入管４を二
本並列にすることにより使用できる。

【００３９】注入材の注入圧力条件は、袋体７の材質に
より異なるが、袋体７をパッカーとして形成できる圧力
条件下であればよく、０．１ＭＰａ以上が好ましい。

【００４０】注入材を注入管４から注入することによ
り、地盤１と袋体７に注入材が入り込み、やがて袋体７
が充満して風船状に膨らみ、パッカーを形成し、外管３
と注入管４の中間に複数の空間を形成させる。さらに注
入を続けることにより、注入管４に開けた多数の注入孔
５Ｂ’より注入材がパッカー間の空間に充填し、その後
外管の注入孔５Ａより地盤１に注入材が均等に注入され
る。袋体７が先にパッカーを形成させるために、袋体７
に覆われた注入孔５Ｂにつき、地盤１に注入材を注入さ
せる注入孔５Ｂ’より孔径を大きくしてもよく、又、袋
体７に覆われた注入孔５Ｂの個数につき、外管３に注入
材を注入させる注入孔５Ｂ’より多くしてもよい。

【００４１】別の実施形態として、最初に水等の非硬化
性の流体を注入して袋体７を膨らませ、次いで注入材を
注入してもよい。

【００４２】長孔２が崩れやすい脆い地盤については、
ケ−シングパイプを用い孔壁を保護しながら削孔し、そ
の後、このケ−シングパイプを外管として用いてもよ
い。作業が容易な点で、削孔時にケ−シングパイプを外
管として用いることが、外管を地盤に挿入する手間がな
くなるので、好ましい。

【００４３】又、本発明の注入装置には、注入孔５Ａ、
注入孔５Ｂに、ゴムスリーブを取り付けてもよい。しか
し、注入装置の作製が容易で、注入性が良好な点で、ゴ
ムスリーブを取り付けないことが好ましい。

【００４４】

【実施例】以下、図１に従い、実施例を説明する。

【００４５】（外管３の作製）長さ１２．５ｍ、外径１
１４ｍｍ、厚さ３．５ｍｍの一般構造用炭素鋼管に、長
手方向に等間隔で１ｍ毎に、φ１０ｍｍの注入孔５Ａ
を、鋼管の外周面にクロス状で４個（パイプの反対側に
ある注入孔５Ａは図示せず）開け作成した。

【００４６】（注入管４の作製）長さ１２ｍ、直径２５
ｍｍの塩ビパイプからなる注入管４の一端にキャップ７
を取り付けた。この塩ビ製パイプの長手方向に等間隔で
１ｍ毎に、φ２ｍｍの注入孔５Ｂ（開口部）を、塩ビ製
パイプの外周面にクロス状で４個（パイプの反対側にあ
る注入孔５Ｂは図示せず）ずつ開けた。又、注入孔５Ｂ
（開口部）の中間部に、φ１．５ｍｍの注入孔５Ｂ’を
２個ずつ開けた（パイプの反対側にある注入孔５Ｂ’は
図示せず）。そして、注入孔５Ｂを覆うようにして、ゴ
ムラテックスの塗布により防水加工した円筒型状の布を
１１個取り付け、両端をホ−スバンド８でしっかりと固
定し、袋体７を形成した（図１では袋体７を３個のみ例
示）。このようにして注入管４を作製した。

【００４７】（実施例１）ボーリングマシンを用い垂直
方向にφ１４０ｍｍ程度、長さ１２．５ｍの長孔２を地
盤１に穿孔し、外管３を挿入した。なお、外管３をケー
シングパイプとし、外管３を用いて地盤１を削孔し、外
管３を挿入した。次いで、外管３に注入管４を挿入し、
外管３の注入孔５Ａの中間に注入管４の袋体７が配置す
るようにセットした。なお、外管３と地盤１の隙間につ
き、注入口より１．５ｍの位置にてウレタン系シール材
（図示せず）によりシ−ル化を行った。その後、注入管
４に注入材を圧送し注入を実施した。注入材としては、
セメント系注入材とセメント系急硬材を併用したものを
使用した。なお、注入材の濃度は、Ｗ／Ｃ＝３００％と
なるように調製した。注入条件は、吐出量３０リットル
／分、吐出圧力０．５ＭＰａとし、８００リットルの注
入材を注入管４に注入した。注入終了間近に水セメント
比を小さくした注入材（セメント系注入材とセメント系
急硬材を併用したもの、水セメント比２５０％のもの）
を用いて注入管４と外管３の内部を充填し、注入作業を
終了した。注入中は外管３や注入管４の注入口付近から
地盤表面への注入材漏れは発生しなかった。明らかに袋
体がパッカーとして機能したと判断できた。注入後、外
管３周りを掘削し地盤の改良具合を観察した結果、外管
３の注入孔５Ａの周りには、注入孔５Ａの深さや位置に
関係なくしっかりした固結体が形成されていた。明らか
に何れの注入孔より注入材がまんべんなく等量吐出した
ことが確認された。さらに外管３を切断し管内の充填性
を調べた結果、注入材がしっかりと充填されていたた
め、外管の地盤応力に対する抵抗性の向上があるものと
判断でき、同時に地盤を強固に改良できた。

【００４８】（実施例２）注入管４に水を圧送して袋体
７を膨らませ、パッカーを形成させた後、注入材を圧
送、注入したこと以外は、実施例１と同様に実施した。
その結果、実施例１と同様に注入口付近からの地盤表面
への注入材の漏れは全く発生せず、掘削観察結果も外管
３の注入孔５Ａの周りに、深さや位置に関係なくしっか
りした固結体が形成されていた。

【００４９】（比較例１）注入管４を使用せずに外管３
のみを用い、外管３に注入材を圧送し注入を実施したこ
と以外は、実施例１と同様に実施した。注入中は、外管
３の注入口付近から地盤表面への注入材の漏れが多量に
発生した。注入後、注入管４周りを掘削し、地盤の改良
具合を観察した結果、外管３の注入口付近周りには固結
体が形成していたが、深さ方向に進むにつれて周りの土
砂は全く固化していなかった。又、注入材の漏れが多量
に発生したために、注入材が地盤１に殆ど圧入されなか
った。

【００５０】

【発明の効果】本発明の注入装置を用いることにより、
以下の効果を有する。 １）注入作業が連続的に実施できるので、短時間で均一
な地盤改良ができる。 ２）遮水層の形成や安定化掘削等の地盤改良ができる。 ３）注入装置が簡素な構成のために、注入装置の作製が
容易である。 ４）注入管を外管に挿入後パッカーを形成させることに
より、外管とパッカーが摩擦を起こすことなく注入管を
容易に外管に挿入できる。 ５）注入終了時に注入管を引き抜かなくてよいために、
引き抜き後の注入孔の充填作業を必要とせず、作業が容
易である。 ６）砂層における浸透改良効果が期待できる。 ７）地盤が粒度や透水性の異なった層が互層になって形
成しても、地盤を均一に改良できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】長孔に挿入し、パッカーを形成した注入装置の
部分断面図である。

【図２】図１の注入装置のＡ−Ａ’線、Ｂ−Ｂ’線にお
ける断面図である。

【符号の説明】

１ 地盤 ２ 長孔 ３ 外管 ４ 注入管 ５Ａ、５Ｂ’注入孔 ５Ｂ 注入孔（開口部） ６ キャップ ７ 袋体 ８ ホースバンド

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の注入孔を有してなり、かつ、複数
   の袋体が一部の注入孔を覆うようにして配置してなる注
   入管と、外管とを有してなる注入装置。
2. 【請求項２】 地盤中に請求項１記載の注入装置を挿入
   した後、注入管より注入材を注入してなることを特徴と
   する地盤注入工法。
3. 【請求項３】 地盤中に請求項１記載の注入装置を挿入
   した後、注入管より袋体に流体を注入して袋体を膨らま
   せることによりパッカーを形成し、注入材を地盤中に注
   入して地盤を改良することを特徴とする地盤注入工法。