JP2002266341A - 注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安定した地盤改良ができる注入装置の提供。 【解決手段】 ゴム製袋体（４）が取り付けられ、先端
に注入材注入孔（６）を開孔してなる注入管（３）と、
ガイドパイプ（２）とを地盤（１）に挿入後、ゴム製袋
体（４）を膨張させることによりパッカーを形成し、次
いで注入管（３）を介して注入材を注入材注入孔（６）
から地盤（１）に注入してなる注入装置。

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、漏水地
盤、及び地下溜水地盤等、地盤の深層部分を注入材によ
り固結し、地盤の安定化を図ることを目的とする注入装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】地盤注入工法は軟弱地盤等を固結安定化
させることを目的としている。地盤注入工法に用いる地
盤注入材としては、セメント系や薬液系等がある。

【０００３】実際に使用する注入工法は、注入前の土質
や地盤の調査により得られたデータから選択している。
代表的な注入工法としては、単管ロット注入、二重管単
相注入、多重管複相注入、及び二重管ダブルパッカー方
式等が挙げられる。

【０００４】特に単管ロット工法は、工法として最も古
い工法である。単管ロット工法としては、注入予定深度
の先端部まで穿孔を行い、穿孔終了後に単管ロットパイ
プを挿入し、注入材を圧入する方法や、ロットにより削
孔後、削孔に使用したロットをそのまま注入管として使
用する工法等が挙げられる。

【０００５】しかしながら、単管ロット工法は、注入管
の製造費が高価という課題があった。さらに、単管ロッ
ト工法は、機構上ゲルタイムの長い材料を選択するので
パッカーとしての効果がなく、地表面上に注入材が漏れ
出るので改良効果が期待できないという課題があった。
特に、単管ロット工法は、注入管を地盤中に挿入したま
ま注入材を圧入するため、他の工法に比較して注入材が
注入管周辺から漏れてしまい、地盤改良範囲に注入材が
注入出来ないという課題があった。これは、注入材が口
元に逆流し、地盤に圧入しないためである。

【０００６】その対策として、色々な口元パッカーや注
入管装置が開発されている。例えば、樹脂製袋体と布製
袋体を注入管に取り付け、注入材の注入により袋体を膨
張させてパッカーを形成する方法が挙げられる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の方法は、注入管の製造費やパッカーが高価で、取り扱
いが難しいという課題があった。

【０００８】本発明者は、これらの課題を解決すること
により安定した地盤改良ができる注入装置を見出し、本
発明に達した。

【０００９】

【課題を解決するための手段】即ち、ゴム製袋体が取り
付けられ、先端に注入材注入孔を開孔してなる注入管
と、ガイドパイプとを地盤に挿入後、ゴム製袋体を膨張
させることによりパッカーを形成し、次いで注入管を介
して注入材を注入材注入孔から地盤に注入してなる注入
装置であり、圧縮空気によりゴム製袋体を膨張させる該
注入装置であり、さらに、ゴム製袋体を覆うように織り
布を取り付けてなる該注入装置である。

【００１０】

【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１参照）。

【００１１】本発明は、地下埋設工事及び下水道工事に
伴う地盤堀削工事等で地盤が軟弱な場合に、地盤固結に
より地盤を安定化させた後、堀削する事を目的とする注
入装置である。

【００１２】本発明は、改良地盤深度まで地盤（１）中
に穿孔し、次いでガイドパイプ（２）を挿入する。さら
に、ガイドパイプ（２）内に注入管（３）を挿入後、圧
縮空気によりゴム製袋体（４）を膨張させ、ガイドパイ
プ（２）と注入管（３）の隙間をシールしてパッカーと
させる。そのため、注入材が地表面上に漏れ出ることな
く、地盤に注入できることを特徴とする注入装置であ
る。

【００１３】本発明ではまず、改良地盤深度まで削孔機
（ドリルマシーン等）で地盤（１）に穿孔する。地盤改
良の範囲は、改良範囲が広いと地質により注入材が逸流
する可能性があるため、出来るだけ狭い方（例えば、２
ｍ四方程度）が安定して地盤改良できる。

【００１４】次いで、穿孔した孔にガイドパイプ（２）
を挿入する。

【００１５】ガイドパイプ（２）としては、中空鋼管が
好ましい。

【００１６】ガイドパイプ（２）の径は、φ（φは直
径）５０ｍｍ〜１００ｍｍが好ましい。５０ｍｍ未満だ
と注入管（３）を挿入できないおそれがあり、１００ｍ
ｍを越えると注入材の注入圧力によりゴム製袋体（４）
のシール性が悪くなるおそれがある。

【００１７】ガイドパイプ（２）は穿孔末端部より５０
０〜２０００ｍｍ上げた位置に配置する。

【００１８】ガイドパイプ（２）と地盤（１）との隙間
には堀削土や乾燥砂を流し込んだり、発泡性ウレタンを
流し込んで発泡させたりして口元部分をシールする。比
較的浅い所を地盤改良する場合には、ウエスをガイドパ
イプ（２）外周に巻いてシールしても良い。

【００１９】そして、ガイドパイプ（２）内に注入管
（３）を挿入する。尚、本発明では、注入管（３）をガ
イドパイプ（２）と同時に地盤（１）に挿入してもよ
く、地盤（１）に注入管（３）を挿入後、ガイドパイプ
（２）を挿入してもよい。

【００２０】注入管（３）は、硬質塩ビ管や配管用鋼管
など何れの材質でも使用できるが、再度使用し易く、加
工性、挿入性、軽量性、及び運搬性等取り扱い易い点
で、塩ビ製が好ましい。

【００２１】注入管（３）の寸法は、φ２０〜３０ｍｍ
の注入管（３）を加工した方が好ましい。

【００２２】注入管（３）の長さは４〜６ｍが好まし
い。

【００２３】注入管（３）には、末端部より１００〜１
０００ｍｍの所に、φ３〜８ｍｍの注入材吐出孔（６）
を、等間隔にクロス状か千鳥状の配孔とし、３〜１２個
程度開孔する。比較的浅い所を地盤改良する場合や、急
硬材を含有するセメント系注入材を用いて地盤の一部の
みを改良する場合には、注入管（３）の先端にφ３〜８
ｍｍの注入材吐出孔（６）を、５０〜１００ｍｍの間隔
で３〜６ヶ所、注入圧力の減圧、詰まり防止、及び均等
吐出を目的としてクロス状に開孔してもよい。

【００２４】注入管（３）にはゴム製袋体（４）を取り
付ける。ゴム製袋体は圧縮空気により膨張自在なものが
好ましい。

【００２５】ゴム製袋体（４）の取り付け位置は、ゴム
製袋体（４）の下端が、上端の注入材吐出孔（６）より
１００〜７００ｍｍ上に取り付けることが好ましい。

【００２６】ゴム製袋体（４）の材質としては、天然ゴ
ム、クロロプレンゴム、ＥＰＲ、ニトリルゴム等、及び
汎用ゴム等が挙げられ、特に限定しないが、ＪＩＳ Ｋ
６２５３に規定するスプリング式硬さが６０〜９０度
であることが好ましく、７０〜８０度であることがより
好ましい。６０度未満だとゴム製袋体（４）が膨張し過
ぎて注入圧力を押さえられないおそれがあり、９０度を
越えるとゴム製袋体（４）が硬過ぎてシール性が不足
し、注入材が漏れ、生産性も劣るおそれがある。

【００２７】ゴム製袋体（４）の厚さは２〜６ｍｍ、ゴ
ム製袋体（４）の長さは２００〜３００ｍｍ、ゴム製袋
体（４）の管通口（ゴム製袋体（４）を注入管（３）と
固定する場所のことで、図１ではホースバンド（９）の
位置）はφ２５〜３０ｍｍ、膨張部はφ３５〜５０ｍ
ｍ、膨張部の長さ（ホースバンド（９）間の長さ）は１
５０〜２００ｍｍが好ましい。

【００２８】ゴム製袋体（４）の形状は、加工し易く、
容易にパッカーを形成できる点で、ドーナツ状が好まし
い。

【００２９】ゴム製袋体（４）には、伸縮自在の折り目
を施した織り布（８）を覆うことが好ましい。織り布
（８）を用いないとゴム製袋体（４）を膨張させた場合
に膨張圧力がガイドパイプ（２）の管壁に集中せず、管
壁外の方向に膨張し、シールできないおそれがある。織
り布（８）を用いることにより膨張圧力がゴム製袋体
（４）に均等に掛かり、ガイドパイプ（２）の管壁をシ
ールできる。

【００３０】織り布（８）とは、いわゆる織物をいい、
経糸と緯糸の二組の糸を組み合わせて繊維集合させ、厚
さの薄い平板状にしたものである。

【００３１】織り布（８）の織り方や材料としては、特
に制限はないが、薄地織りで加工性の良い汎用布地繊
維、例えば晒し布等が使用できる。

【００３２】ゴム製袋体（４）や織り布（８）を注入管
（３）に取り付ける方法としては、ゴム製袋体（４）と
織り布（８）を一体化したものを、注入管（３）の所定
の箇所にホースバンド（９）等で両端を固定する方法等
が挙げられる。この時、ゴム製袋体（４）を膨張させた
時に空気が漏れない程度にホースバンド（９）を締めこ
む。

【００３３】ゴム製袋体（４）を膨張させるとドーナツ
形状となり、ガイドパイプ（２）と注入管（３）とのシ
ールを良くする。

【００３４】ゴム製袋体（４）には圧縮空気送入管
（７）を市販品のカプラー等により取り付ける。

【００３５】その後、圧縮空気送入管（７）を導管とし
て圧縮空気をコンプレッサー（１１）からゴム製袋体
（４）に圧送する。

【００３６】ガイドパイプ（２）と注入管（３）をシー
ルするシール圧力、即ち圧縮空気圧力は、注入材の注入
圧力と相関性があるが、最初はゴム製袋体（４）を膨張
させる圧縮空気圧力を１ＭＰａ以上に加圧し、注入材を
注入する直前にゴム製袋体のシール圧力を注入材の注入
圧力より０．５〜１．５ＭＰａ大きくすることが好まし
い。圧縮空気圧力が小さいと注入材が漏れ出るおそれが
あり、圧縮空気圧力が大きいとゴム製袋体（４）が破裂
するおそれがある。

【００３７】本発明では、ゴム製袋体（４）を加圧して
も、注入材を注入すると注入圧力が加圧されてしまい、
注入管に揚力が発生し、注入管が地表面に浮き上がるお
それがある。そのため、注入口で、ガイドパイプ（２）
と注入管（３）を止めキヤップ（５）により締めこみ、
注入管を押さえることが好ましい。

【００３８】注入材は、セメント系、水ガラス系、及び
溶液系何れのタイプも使用できる。注入材の濃度はＷ／
Ｃで１００〜２００％が好ましい。注入材はグラウトポ
ンプ（１０）、いわゆる注入ポンプ等を用いて注入す
る。

【００３９】

【実施例】以下、実験例に基づき詳細に説明する。

【００４０】実施例１ 下水道工事のために地盤調査をしたところ、地下４ｍの
所より地下溜水帯が出土し、工事困難と判断した。そこ
で、堀削できる程度に固結し、かつ、止水するために、
急硬材を含有するセメント系注入材を地盤注入して地下
４ｍ部分の地盤改良を行った（図１参照）。まず、削孔
機を用いて垂直方向にφ７０ｍｍ、深度５ｍの孔を地盤
（１）に穿孔した。穿孔した孔にφ６５ｍｍの中空鋼管
からなるガイドパイプ（２）を、その先端が地表面より
３ｍ下の位置になるように挿入した。地盤（１）とガイ
ドパイプ（２）の隙間には海砂を流し込んで隙間を埋
め、地盤（１）とガイドパイプ（２）を固定した。一
方、φ２５ｍｍ、長さ４ｍの硬質塩ビ管を注入管（３）
とし、ＥＰＲ（厚さ３ｍｍ、長さ２５０ｍｍ、硬度７
５）からなるドーナツ状のものをゴム製袋体（４）と
し、伸縮自在の折り目を施したドーナツ状の晒し布を織
り布（８）とした。注入管（３）の一方の末端部分には
メクラキャップ（図示せず）を取り付けた。又、注入管
（３）の末端部（メクラキャップを取り付けた部分）よ
り１００ｍｍ、２００ｍｍ、３００ｍｍの位置にφ４ｍ
ｍの注入材吐出孔（６）をクロス状に３か所穿孔した。
ゴム製袋体（４）の下端が注入管（３）の末端部分より
１ｍの位置になるように、ゴム製袋体（４）と織り布
（８）を配置し、ホースバンド（９）で固定した。ゴム
製袋体（４）は注入管（３）を覆うようにした。ゴム製
袋体（４）の管通口はφ２８ｍｍ、膨張部はφ４５ｍ
ｍ、膨張部の長さは２５０ｍｍにした。ゴム製袋体
（４）にはφ１０ｍｍ、長さ３ｍの圧縮空気送入管
（７）を市販品のカプラーにて取り付けた。さらに、ゴ
ム製袋体（４）を覆うように織り布（８）を配置した。
注入管（３）の末端部分より１ｍ上の位置に、ゴム製袋
体（４）と織り布（８）を、ホースバンド（９）を用い
て固定した。そして、ゴム製袋体（４）と織り布（８）
を配置した注入管（３）をガイドパイプ（２）内に挿入
した。ゴム製袋体（４）の位置がガイドパイプ（３）先
端より１ｍの位置に来るように設置した。注入材注入
時、注入管（３）に揚力が発生するのを防止するため、
ガイドパイプ（２）と注入管（３）を止めキャップ
（５）にて固定した。注入材の注入開始前にはゴム製袋
体（４）をコンプレッサー（１１）からの圧縮空気にて
１ＭＰａに加圧膨張させた。次いで注入材を注入圧力
０．５ＭＰａの下で注入した。その際、ゴム製袋体
（４）の膨張圧力を２ＭＰａに昇圧膨張させた。注入材
としては、セメントを含有するＡ剤と急硬材を含有する
Ｂ剤からなり、濃度がＷ／Ｃ＝１６０％である、急硬材
を含有するセメント系注入材を用いた。注入材注入中
は、吐出量１５リットル／分、吐出圧力０．５〜１ＭＰ
ａであった。注入材はグラウトポンプ（１０）を用いて
注入した。注入量は３００リットル／孔にした。注入中
は、注入材が地上に漏れることはなかった。注入時間は
２０〜２５分／孔であった。セメント系注入材は急硬材
を含むにも関わらず、ゴム製袋体（４）のパッカーがガ
イドパイプ（２）に固着することもなく、注入材注入
後、ゴム製袋体（４）の空気を抜いて次のガイドパイプ
（２）に再注入することができた。ゴム製袋体（４）は
パッカーとしての効果があり、ガイドパイプ（２）から
の注入材の漏れはなかった。注入終了後、地盤（１）を
堀削し、地盤改良具合を観察したところ湧水は止水さ
れ、浅い地盤範囲を含めて周りの土砂を巻き込んで地盤
が固結していたため、再掘削して下水道工事をすること
ができた。

【００４１】比較例１ ロット管注入工法により地盤改良を行ったこと以外は、
実施例１と同様に行った。注入材注入中は、削孔と注入
管の口元周辺より多量に注入材が漏れた。地盤中のクラ
ックや柔らかい地盤から逸流した注入材が地表面に漏れ
出た。注入終了後、注入範囲を堀削したが、注入量に比
較して固結部分が少なく、地盤改良ができなかった。

【００４２】

【発明の効果】本発明の注入装置を用いることにより、
注入作業を連続的に実施できる。注入管はゴム製袋体に
伸縮自在の織り布を取り付ける事により、パッカー効果
を充分維持できる。そのため、注入管の先端部分から注
入材を注入でき、地盤の深層部分を地盤改良できる。
又、比較的浅い地盤の改良もできる。又、ゴム製袋体の
膨張空気を抜くことにより、注入管を再使用できる。注
入管は簡単な構成のため、注入作業が容易でありその産
業上の利用性は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の注入装置を示す概略図である。

【符号の説明】

（１） 地盤 （２） ガイドパイプ （３） 注入管 （４） ゴム製袋体 （５） 止めキャップ （６） 注入材注入孔 （７） 圧縮空気送入管 （８） 織り布 （９） ホースバンド （１０） グラウトポンプ （１１） コンプレッサー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ゴム製袋体が取り付けられ、先端に注入
   材注入孔を開孔してなる注入管と、ガイドパイプとを地
   盤に挿入後、ゴム製袋体を膨張させることによりパッカ
   ーを形成し、次いで注入管を介して注入材を注入材注入
   孔から地盤に注入してなる注入装置。
2. 【請求項２】 圧縮空気によりゴム製袋体を膨張させる
   請求項１記載の注入装置。
3. 【請求項３】 さらに、ゴム製袋体を覆うように織り布
   を取り付けてなる請求項１又は２記載の注入装置。