JP2003003457A - スリーブ管を用いた固化工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【解決手段】 自在ボーリング可能なマシン（３）を使
用して、地盤（Ｇ）にパイロット孔（７）を曲線状に掘
削し、掘削された前記パイロット孔（７）を注入材を注
入するスリーブ管（１２）の先端部に装着した拡径ビッ
ト（１６）で拡径すると共にその拡径孔（８）にセメン
トミルク（Ｍｓ）を噴射して固化し、前記スリーブ管
（１２）内に挿入された注入材噴射管（２０）から噴射
された注入材（Ｍｇ）で前記固化したセメントミルク
（ＨＭｓ）をクラッキングして地盤（Ｇ）に噴射注入す
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１
１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ＨＭ
ｓ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ＨＭ
ｓ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】本発明のスリーブ管を用
いた固化工法は、自在ボーリング可能なマシン（３）を
使用して地盤（Ｇ）にパイロット孔（７）を曲線状に掘
削するパイロット孔削孔工程（図１、図２）と、掘削さ
れた前記パイロット孔（７）をスリーブ管（１２）先端
部に装着した拡径ビット（１６）で拡径しつつスリーブ
管（１２）を拡径された孔（８）内に進入せしめる拡径
工程（図３〜図５）と、スリーブ管先端の拡径ビットか
らセメントミルク（Ｍｓ）を拡径された孔（８）内に噴
射する工程（図６）と、前記スリーブ管（１２）内に挿
入された注入材噴射管（２０）から注入材（Ｍｇ）を噴
射する工程とを備え、注入材噴射管（２０）から噴射さ
れた注入材（Ｍｇ）は、スリーブ管（１２）に形成した
噴出機構（ゴムスリーブ１４、１４間の隙間）を介して
スリーブ管（１２）の半径方向外方へ噴出し、拡径され
た孔（８）内のセメントミルク（ＨＭｓ）を破砕して地
盤（Ｇ）中に注入される（請求項１、図１〜図６）。 【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（Ｍ
ｓ）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（Ｈ
Ｍｓ）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７
ｃ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１
３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. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 自在ボーリング可能なマシンを使用して
   地盤にパイロット孔を曲線状に掘削するパイロット孔削
   孔工程と、掘削された前記パイロット孔をスリーブ管先
   端部に装着した拡径ビットで拡径しつつスリーブ管を拡
   径された孔内に進入せしめる拡径工程と、スリーブ管先
   端の拡径ビットからセメントミルクを拡径された孔内に
   噴射する工程と、前記スリーブ管内に挿入された注入材
   噴射手段から注入材を噴射する工程とを備え、注入材噴
   射手段から噴射された注入材は、スリーブ管に形成した
   噴出機構を介してスリーブ管の半径方向外方へ噴出し、
   拡径された孔内のセメントミルクを破砕して地盤中に注
   入されることを特徴とするスリーブ管を用いた固化工
   法。