JP2003232030A

JP2003232030A - 多点地盤注入工法および装置

Info

Publication number: JP2003232030A
Application number: JP2002029458A
Authority: JP
Inventors: Shunsuke Shimada; 俊介島田; Tadao Koyama; 忠雄小山; Sadahiro Yaguchi; 完洋矢口
Original assignee: Kyokado Engineering Co Ltd; Japan Foundation Engineering Co Ltd; Hara Kougyou Co Ltd
Current assignee: Kyokado Engineering Co Ltd; Japan Foundation Engineering Co Ltd; Hara Kougyou Co Ltd
Priority date: 2002-02-06
Filing date: 2002-02-06
Publication date: 2003-08-19
Anticipated expiration: 2022-02-06
Also published as: KR20030067530A; JP3724644B2; KR100516949B1; TW200302896A; CN1223734C; TW591161B; CN1436900A

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】地盤状況が各層毎に異なる地盤に対して、こ
れら各層毎に最適な注入を同時にあるいは選択的に達成
し得るのみならず、地盤中の縦方向、横方向への立体的
な注入をも可能とし、かつ、複数の注入管からの注入を
任意に制御し得るとともに、複数の注入管を通して同時
に注入し得、このため、微細土層への浸透注入の信頼性
が向上し、かつ急速施工によって注入工期も短縮される
多点地盤注入工法および装置を得る。【解決手段】それぞれ独立した駆動源４で作動し、か
つ、集中管理装置26で制御される多数のユニットポンプ
３、３・・３を備えた多連装注入装置５を用い、これら
多数のユニットポンプ３、３・・３が導管10、10・・10
を通して複数の注入管８、８・・８と接続され、前記多
数のユニットポンプ３、３・・３の作動により、地盤改
良材を複数の吐出口７、７・・７から地盤１中の複数の
注入ポイント６、６・・６を通して多点注入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は軟弱地盤等の地盤中
に地盤改良材を多点的に注入する多点地盤注入工法およ
び装置に係り、特に、地盤状況が各層毎に異なる地盤に
対して、これら各層毎に最適な注入を同時にあるいは選
択的に達成し得るのみならず、地盤中の縦方向、横方向
への立体的な注入をも可能とし、かつ、複数の注入管か
らの注入を任意に制御し得るとともに、複数の注入管を
通して同時に注入し得、このため、微細土層への浸透注
入の信頼性が向上し、かつ急速施工によって注入工期も
短縮される多点地盤注入工法および装置に関する。

【０００２】ここで、地盤改良材とは軟弱地盤等の地盤
を強化ないしは止水するための地盤固結用注入材、産業
廃棄物等、公害物質の固化のための注入材、公害物質か
らの有害物質の漏出を防止する止水層を形成するための
固結材、公害物質の無公害化のための化学物質を含む注
入薬材、あるいは重金属等を化学的に不活性化する重金
属固定材等を言う。

【０００３】

【従来の技術】地盤は通常、各層毎に透水係数や間隙率
が異なるため、各層毎に地盤状況が異なるものである。
この種の地盤への薬液注入に際して、従来、図示しない
が、地盤中に注入管を単独で、あるいは複数本間隔をあ
けて挿入し、これら注入管を通して注入ステージを上ま
たは下に移向しながら順次に注入材を注入していた。

【０００４】

【発明が解決すべき課題】ところで、薬液注入に際して
最も大きな課題は透水係数の小さな微細砂層への浸透、
あるいは異なる土層からなる地盤への均質な浸透にあ
る。

【０００５】微細砂層への透水性は通常、ｋ＝１０^-3〜
１０^-4cm／秒であり、このような土層に対して地盤の破
壊を起こさないように薬液を注入するには、浸透理論
上、毎分１リットル以下〜数リットルの低吐出量で低圧
注入しなければならない。

【０００６】しかし、上述の公知の注入工法では、一本
の注入管に対して、それぞれ一セットの注入ポンプを使
用する。このような注入方式では、工期をできるだけ短
くしたいという経済性の面から、また、ポンプの性能限
界の面から毎分１０〜２０リットルの吐出量とせざるを
得ず、注入圧が高くなって地盤の破壊を起こす。このた
め、地盤が隆起したり、微細な土層の浸透固結が不充分
となってしまう。

【０００７】また、異なる土層の地盤に対する注入で
は、土層が変化した際に、この土層変化に対応して注入
速度を変化させたり、注入量をコントロールすることは
実用上難しく、このため、ある層では注入液が多量に拡
がったり、また、ある層では僅かしか浸透しなかったり
等が起こり、このような注入状態では、隣接する固結体
同志の連続性が得られないという問題が生じる。

【０００８】なお、本出願人による先願として特開平１
２−４５２５９号公報が出願されている。これによれ
ば、複数の注入管を地盤中に配置し、これら複数の注入
管を通してそれぞれの吐出口から地盤改良材を地盤中に
注入するに当たり、一プラント中に多数のユニットポン
プを備え、これら多数のユニットポンプを一つの駆動源
で同時に作動する多連装ポンプにより前記改良材を各注
入管に圧送し、吐出口から地盤中に注入するものであ
る。

【０００９】上述の公知技術では、注入細管がポンププ
ラントから注入孔まで長距離を要するため、低粘度で長
いゲルタイムの注入液を用いる必要があった。ところ
が、長いゲルタイムの時間の注入液は一度地表面、ある
いは、地盤中の粗い層に逸脱を始めるとゲル化時間を短
縮できないため注入を中止せざるを得ず、その間に注入
細管内でグラウトがゲル化してしまう等の不都合さの問
題があった。

【００１０】また、一台の駆動源で多連装ポンプを構成
する多数のユニットポンプを同時に駆動するため、それ
ぞれの吐出口における地盤条件が異なり、したがって、
最適の注入条件が異なるにもかかわらず、全てのユニッ
トポンプが同一条件で駆動するため、それぞれの吐出口
に対して最適の注入を行うことが不可能だった。

【００１１】そこで、本発明の目的は上述に示されるよ
うに、これまでに開発されている広域な地盤に対するグ
ラウトの低圧浸透注入による多点注入ポンプの利点を生
かしながらも、各グラウト注入管の注入状況に応じて、
それぞれのユニットポンプによる注入速度、注入圧、注
入の中止、再開、ゲル化時間等を任意に管理し得、しか
も多数のユニットポンプの作動を同時に管理して注入状
況の全体を把握管理することを可能にする、上述の公知
技術の欠点を改良した多点地盤注入工法および装置を提
供することにある。

【００１２】さらに、本発明の他の目的は一次注入によ
る粗詰注入の際、あるいは注入中に長いゲル化時間のグ
ラウトが逸脱し始めた際、ゲル化時間の短いグラウトを
注入してこれを防止することを可能とし、多連装注入装
置による多点注入の実用性を飛躍的に発展させることに
ある。

【００１３】さらにまた、本発明の他の目的は透水性が
少ない細粒土層、あるいは地盤状況が各層毎に異なる地
盤に対して、吐出量が１リットル以下〜数リットル／分
の可変吐出量により最適な注入を同時にあるいは選択的
に達成するのみならず、地盤中に縦方向、横方向への立
体的な注入も可能であり、このため、微細土層への浸透
注入の信頼性が向上し、かつ、急速施工によって注入工
期の短縮も達成され、上述の公知技術に存する欠点を改
良した多点地盤注入工法および装置を提供することにあ
る。

【００１４】さらに、本発明の目的は使用し得る地盤改
良材が溶液型注入材のみならず、懸濁型注入材も可能で
あり、これにより注入ポイント毎の地盤状況に応じた任
意注入を選択し得、上述の公知技術に存する欠点を改良
した多点地盤注入工法および装置を提供することにあ
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明の多点地盤注入工法によれば、吐出口を有す
る注入管を複数本、地盤の複数の注入ポイントに埋設
し、これら注入管を通して複数の吐出口から地盤改良材
を同時に多点注入する地盤注入工法であって、それぞれ
独立した駆動源で作動し、かつ、集中管理装置で制御さ
れる多数のユニットポンプを備えた多連装注入装置を用
い、これら多数のユニットポンプが導管を通して複数の
注入管と接続され、前記多数のユニットポンプの作動に
より、地盤改良材を複数の吐出口から地盤中の複数の注
入ポイントを通して多点注入することを特徴とする。

【００１６】さらに、上述の目的を達成するため、本発
明の多点地盤注入装置によれば、地盤改良材貯蔵タンク
と、一プラント中にそれぞれ独立した駆動源で作動し、
かつ集中管理装置で制御される多数のユニットポンプを
備えた、前記貯蔵タンクに接続される多連装注入装置
と、地盤の複数の注入ポイントに埋設され、それぞれが
前記各ユニットポンプと導管を通して接続された、吐出
口を有する複数本の注入管とを備え、かつ、前記独立し
た多数のユニットポンプに、それぞれ集中管理装置で制
御される回転数変速機を備え、さらに、前記導管に流量
圧力検出器を備えてなり、これにより前記流量圧力検出
器からの流量および／または圧力データの信号を集中管
理装置に送信し、前記タンク中の地盤改良材を各ユニッ
トポンプの作動により任意の注入速度、注入圧力あるい
は注入量で各注入管に圧送し、複数の吐出口から同時に
地盤に多点注入することを特徴とする。

【００１７】上述の回転数変速機は集中管理装置で一括
して制御される。このため、多数のユニットポンプは、
一方では独立してそれぞれの注入ポイントに最適に注入
する機能を有しながら、他方で、多数の注入ポイントの
注入を全体として一括管理する一セットの注入装置を構
成する。

【００１８】

【発明の実施の態様】以下、本発明を添付図面を用いて
詳述する。

【００１９】図１は本発明にかかる装置の原理図を表し
た説明図である。図２は従来から一般的に用いられてい
るピストンポンプの原理図である。図３はプランジャー
ポンプをユニットポンプとして使用する原理図である。
図４はプランジャーポンプをユニットポンプとして使用
する具体例の断面図である。図５は本発明のユニットポ
ンプに用いられるダイヤフラムポンプの断面図である。
図６は本発明のユニットポンプに用いられるスクイズポ
ンプの断面図であって、（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ操作
状態を表した工程図である。図７は本発明のユニットポ
ンプに用いられるスネークポンプの断面図である。図８
は本発明にかかる装置の一具体例のフローシートであ
る。図９は本発明にかかる装置の他の具体例のフローシ
ートである。図１０は本発明にかかる装置のさらに他の
具体例のフローシートである。図１１は集中管理装置の
注入監視盤に表示される一具体例である。図１２は注入
管として複数の細管を用いた本発明装置のさらに他の具
体例のフローシートである。図１３は本発明にかかる装
置のさらに他の具体例のフローシートである。

【００２０】図１に示される本発明にかかる多点地盤注
入装置Ａは地盤改良材貯蔵タンク２と、一プラント中に
それぞれモータ等の独立した駆動源４、４・・４で作動
し、かつ集中管理装置26に接続されて制御される多数の
ユニットポンプ３、３・・３を備えた、貯蔵タンク２に
各導管９、９・・９を通して連結される多連装注入装置
５と、地盤１中の注入ポイント６中に埋設され、配置さ
れた、それぞれが各ユニットポンプ３、３・・３と導管
10、10・・10を通して接続された、吐出口７、７・・７
を有する複数の注入管８、８・・８とを備える。

【００２１】さらに、前述の独立した多数のユニットポ
ンプ３、３・・３には集中管理装置26に接続して制御さ
れる、インバータ等の回転数変速機25、25・・25が備え
られ、さらにまた、ユニットポンプ３、３・・３と注入
管８、８・・８を連結する導管10、10・・10には、上述
と同様にそれぞれ集中管理装置26に接続して制御される
流量圧力検出器27、27・・27が備えられる。注入管８、
８・・８は、例えばＹ字管ロッドが用いられる。

【００２２】上述の構成により、本発明では、流量圧力
検出器27からの流量／およびまたは圧力データの信号を
集中管理装置26に送信し、タンク２中の地盤改良材を各
ユニットポンプ３、３・・３の作動により任意の注入速
度、注入圧力あるいは注入量で各注入管８、８・・８に
圧送し、複数の吐出口７、７・・７から同時に地盤１中
に注入ボイント６、６・・６に多点注入し、注入領域34
を形成する。

【００２３】本発明に用いられるユニットポンプ３とし
ては、ピストンポンプ、プランジャーポンプ、ダイヤフ
ラムポンプ、スクイズポンプ、スネクポンプ等が挙げら
れる。これらのポンプはピストンポンプを除いて、いず
れも小型で、かつ、構造が簡単で、さらに故障しにく
く、このため、溶液型のみならず懸濁型のグラウトも使
用でき、本発明のユニットポンプとして適している。特
に、図３〜７に示される各種ポンプは小型、軽量、低吐
出であり、さらに脈動が少なく、構造が簡単であって故
障しにくく、したがって、溶液型の改良材のみならず、
懸濁型グラウトも使用可能であり、本発明に適したユニ
ットポンプである。

【００２４】図２はピストンポンプ68の原理図であっ
て、プランジャー12と、このプランジャー12にピストン
ロッド13およびクランクシャフト14を介して連結され
た、回転軸15の回転とともに回転するクランク16とから
構成され、上述のとおり、高圧で大吐出量が可能である
が、脈動が大きく、大型で重量も重い。

【００２５】図３はプランジャーポンプ11を用いた本発
明にかかるユニットポンプ３の原理図である。図３にお
いて、プランジャーポンプ11はプランジャー12の部分が
グランドパッキン17で填充されたシリンダ18中に往復運
動自在に内蔵され、コネクテイングロッド19を介して、
回転軸15の回転とともに回転するクランク16に連結され
る。シリンダ18はプランジャー12の下方で、導管20を介
してサンクションホース21およびデリバリーホース22に
連結される。

【００２６】そして、プランジャーポンプ11の稼動に際
し、まず、回転軸15の回転とともにクランク16が回転し
てプランジャー12を往方向、すなわち上方に押し上げ
る。このとき、図１に示される地盤改良材貯蔵タンク２
中の地盤改良材は図３のサンクションホース21を通して
吸引され、ボールバルブ23を押し開いてプランジャー12
の移動量に相当する量だけ引き込まれる。次いで、さら
に回転軸15の回転とともにクランク16が回転してプラン
ジャー12を復方向、すなわち下方におろす。このとき、
吸引されている地盤改良材は押圧されてボールバルブ23
を閉じるとともに、ボールバルブ24を押し開き、デリバ
リーホース22に送り出され、図１の導管10を介して注入
管８に圧送され、地盤１中の複数の注入ポイント６、６
・・６に注入される。

【００２７】図４はプランジャーポンプ11を用いた本発
明にかかるユニットポンプ３の具体的実施例の断面図で
あって、図３と同様、プランジャーポンプ11はプランジ
ャー12の部分がグランドパッキン17で填充されたシリン
ダ18中に往復運動自在に内蔵され、コネクテイングロッ
ド19を介して、回転軸15の回転とともに回転するクラン
ク16に連結される。シリンダ18はプランジャー12の下方
で、導管20を介してサンクションホース21およびデリバ
リーホース22に連結される。図４において、35はサンク
ション側の保液槽であって、キャップ37でふたされてい
る。37はデリバリー側の保液槽であって上述と同様に、
キャップ38でふたされている。39はキャップ36、38のお
さえ片である。

【００２８】そして、プランジャーポンプ11の稼動に際
し、上述の図３と同様、まず、回転軸15の回転とともに
クランク16が回転してプランジャー12を往方向、すなわ
ち上方に押し上げる。このとき、図１に示される地盤改
良材貯蔵タンク２中の地盤改良材は図３のサンクション
ホース21を通して吸引され、ボールバルブ23を押し開い
てプランジャー12の移動量に相当する量だけ引き込ま
れ、保液槽35に保液される。次いで、さらに回転軸15の
回転とともにクランク16が回転してプランジャー12を復
方向、すなわち下方におろす。このとき、吸引されてい
る保液槽35中の地盤改良材は押圧されてボールバルブ23
を閉じるとともに、ボールバルブ24を押し開き、導管20
ａ、20ｂ、次いで保液槽37を通してデリバリーホース22
に送り出され、図１の導管10を介して注入管８に圧送さ
れ、地盤１中の複数の注入ポイント６、６・・６に注入
される。

【００２９】図５は本発明に用いられるダイヤフラムポ
ンプの断面図であって、シャフト49に偏心して取りつけ
られた、シャフト49の回転とともに回転するワブルプレ
ート50と、一端がワブルプレート50のプレート面50ａと
接触し、他端にダイヤフラム51を備えた、ばね52の弾発
力によって作動するピストン53と、ピストン53のダイヤ
フラム51側に形成された、地盤改良材の導入口54および
排出口55を有する空間56とを備えて構成される。

【００３０】上述のように構成されるダイヤフラムポン
プは構造が簡単で、小型であり、運転に際して、シャフ
ト49を回転することによりワブルプレート50もまた回転
する。ワブルプレート50はシャフト49に偏心して取りつ
けられているので、プレート面50ａは斜向して回転す
る。このプレート面50ａに一端が接触するピストン53は
プレート面50ａの斜向回転にしたがって、ばね52の弾発
力により左右に揺動する。このとき、ピストン53の他端
のダイヤフラム51もまた、左右に膨縮して揺動し、この
揺動力により導入口54から弁57を通して導入された地盤
改良材を弁58を通して排出口55に排出し、この導入、排
出を繰り返す。なお、弁57、58はいずれも逆止弁であ
る。

【００３１】図６は本発明に用いられるスクイズポンプ
の説明図であって、ドラム40の内面に沿ってポンピング
チューブ41が内蔵される。ポンピングチューブ41の内側
のポンプ室44には、両端にポンピングローラ42、42を有
するロータ43が回転軸45を中心として回転自在に配置さ
れる。

【００３２】そして、操作に際しポンピングチューブ41
の入口46から矢印方向に地盤改良材を送り込むととも
に、図６（ａ）の状態から回転軸45の回転によりロータ
43を回転させる。このとき、図６（ｂ）に示すように、
ロータ43両端のポンピングローラ42、42がはみがきチュ
ーブをしぼり出すようにポンピングチューブ41を押しつ
ぶしながら図６（ｃ）および図６（ｄ）に示すように地
盤改良材を吐出口47へ送り出し、矢印方向に排出する。
改良材のなくなったポンピングチューブはゴム自体の復
元力で元の状態にもどる。このとき到達する吸引力は真
空度７４０mmＨｇとなり、最大吐出圧力が３０kgf/cm²
にもなる。この種のスクイズポンプは高粘度、高濃度、
固結物を含んだスラリーや泥状物を圧送することができ
る。

【００３３】図７は本発明に用いられるスネークポンプ
の説明図であって、２条のねじの内ネジをもったステー
タ59と、このステータ59の内面に接触して回転自在に配
設され、その半分のピッチをもった１条のねじを有する
ロータ60と、これらステータ59およびロータ60を収納す
るハウジング61と、ステータ59およびロータ60のすき間
66に地盤改良材をハウジング61の一端63から導入する注
入口62と、この地盤改良材をハウジング61の他端64から
排出する排出口65とを備えて構成される。

【００３４】すなわち、図７のポンプはハウジング61で
固定されたステータ（固定子）59と、スネーク状のロー
タ（回転子）60とから基本的に構成される。ステータ59
には両端が半円形の短形溝が特殊二重雌ねじ状に切ら
れ、その内側を一重雄ねじ状ロータ60が偏心距離ｅmmを
保ちながら自転しつつ、ステータ59中心の周りを回転し
ようとする。しかし、ステータ59には短形溝が壁をつく
っているため、０゜地点では上下運動に、ステータ59の
９０゜地点では左右運動に変わる。すなわち、ロータ60
を正面から見て、左回りに２回転させると、地盤改良材
はステータ59内のすき間66を進み、導管10を通して図示
しない注入管に導入される。

【００３５】ステータ59とロータ60の関係は、ステージ
ごとにいかなる回転位置でも入口から出口（排出口65）
まで流れを有効に閉塞し、かつ連続作用がスムーズに行
われる。このように、ねじ面が完全にかみ合うので、ロ
ータ60が回転すると、ちょうどピストンが無限のシリン
ダー内を一方向にゆっくりと押し出していくように脈動
もなく、またステータ59のどの断面をとっても液量は等
しくなり、吐出量は回転スピードに応じ、常に一定とな
る。すなわち、スネークポンプの利点は、（１）連続圧
送構造で、静かなうえ、脈動がない、（２）回転数に応
じて定容量吐出が確保できる、（３）バルブ機構がな
く、高粘度、高濃度の地盤改良材に気泡が混入されても
移送できる、（４）正転、停止、逆転が瞬時にできるの
で、自動制御装置との連動が可能である、（５）ステー
タ59、ロータ60の交替が簡単である等である。

【００３６】上述に示されるユニットポンプは通常、５
〜１００台を１セットとして多連装注入装置を構成し、
１セット中でこれらのユニットポンプを横、縦あるいは
三次元として配列される。これらユニットはいずれもそ
れぞれがモータ等の駆動源で作動する。そして、それぞ
れの駆動源は集中管理装置で制御されるインバータ等の
回転数変速機によって作動する。このため、１プラント
中の多連装注入装置は独立した多数のユニットポンプ
が、それぞれの駆動源の作動で生じる揺動、変形または
撓みを防止するように、台座、枠体等の支持体に支持さ
れて配置され、あるいは集積されることが必要である。

【００３７】本発明では、例えば３０cm×３０cm×0.２
cmのユニットポンプ３を横方向に４個、長さ方向に４
個、高さ方向に３個、枠体等の支持体に支持して配列な
いしは集積すると、４８個のユニットポンプを最小1.２
ｍ×1.２ｍ×0.９ｍの体積の多連装注入装置５とするこ
とができる。したがって、本発明の多連装装置は４８個
のユニットポンプで構成しながら全体として容量が小さ
い、コンパクトな、一体化した１セットの注入装置とし
てまとめることができる。このため、一セットの多連装
装置はユニットポンプとしてプランジャポンプを用いる
と、吐出圧力が５０ＨＺで４〜７ＭＰａ、吐出量が５０
ＨＺで１〜７リットル／分で、体積は３０cm×３０cm×
２０cmと小型である。そして、１つのユニットポンプは
吐出口７から吐出量（１〜７リットル／分）で中央集中
管理室からの指示でインバータにより所定の注入ポイン
トに最適の注入速度、注入圧力を保持しながら、多数の
吐出口（例えば、５０個の吐出口）からの全体の注入を
集中管理室によって、全吐出量が（１〜７）×５０＝５
０〜３５０リットル／分の範囲で一括管理され、低圧、
低吐出量による粒子間浸透が可能となり、しかも急速施
工による工期の短縮が可能となる。

【００３８】図８はＡ液吸排部分３ａとＢ液吸排部分３
ｂを保持したユニットポンプ３、３・・３を用いた本発
明装置のフローシートである。図８において、地盤改良
材貯蔵タンク２としてＡ液用タンク２ａ、およびＢ液用
タンク２ｂを用い、また、ユニットポンプ３として、Ａ
液用タンク２ａに導管９を介して連結するＡ液吸排部分
３ａ、Ｂ液用タンク２ｂに導管９を介して連結するＢ液
吸排部分３ｂを有するユニットポンプ３を用いたことを
除いて図１と同じである。ユニットポンプ３はＡ液吸排
部分３ａとＢ液吸排部分３ｂからのＡ、Ｂ液が一定比率
で、かつ所定の流量になるように、それぞれのＡ液、Ｂ
液に共通の駆動源４と、回転数変速機25が作動する。

【００３９】上述の本発明装置を用いて、地盤１の複数
の注入ポイント６、６・・６から注入管８の吐出口７を
通して地盤改良材を多点注入するに当たり、タンク２ａ
からのＡ液、タンク２ｂからのＢ液をそれぞれ、多連装
注入装置５の各ユニットポンプ３、３・・３を通して、
別々に注入管８、８・・８に導入して合流し、地盤１の
複数の注入ポイント６、６・・６中に同時に圧液注入す
る。

【００４０】図９および図１０はそれぞれ本発明にかか
る装置の他の具体例のフローシートであって、地盤改良
材貯蔵タンク２と、多連装注入装置５と、複数の注入管
８とを基本的に備える。地盤改良材貯蔵タンク２はＡ液
用タンク２ａと、Ｂ液用タンク２ｂとからなり、これら
タンク中のＡ液およびＢ液をそれぞれ別々に注入管８に
導き、合流させる構造となっている。なお、図９では、
Ａ液およびＢ液を導管10で合流の後、合流液を注入管８
に圧送し、吐出口７から注入ポイント６に注入するのに
対し、図１０では、地盤１の注入ポイント６に２本の注
入管８、８を配設し、これら２本の注入管８、８にそれ
ぞれＡ液およびＢ液を圧送し、吐出口７から注入ポイン
ト６に注入した後、地盤１中で合流し、反応させたり、
あるいは異なるタイプの改良材を同時に、あるいは時間
差をもって注入する点、両者は異なる。この場合、２本
の注入管８、８はそれぞれ、距離の離れた別の注入ポイ
ント６に設けられ、それぞれの吐出口７から地盤１中に
Ａ液、Ｂ液を注入し、これらＡ液、Ｂ液を地盤中で合流
し、反応させてもよい。

【００４１】多連装注入装置５は一プラント中に独立し
た多数のユニットポンプ３、３・・３を備えるととも
に、これらユニットポンプ３、３・・３がそれぞれモー
タ等、独立した駆動源４で一つの集中管理装置26によっ
て１セットの注入装置として一緒に作動し、かつ導管
９、９・・９を介してＡ液用タンク２ａおよびＢ液用タ
ンク２ｂに接続している。これらユニットポンプ３、３
・・３は５セット以上を、図９および図１０に示される
ように横並びで多連装されるが、図示しない縦並びに配
列されてもよい。なお、これらユニットポンプ３、３・
・３の具体例としては、図３および図４に示されるプラ
ンジャーポンプ11や、図５のダイヤフラムポンプ、図６
のスクイズポンプ、図７のスネークポンプ等が用いられ
る。

【００４２】注入管８は先端に吐出口７を有するもので
あって、地盤１の複数の注入ポイント６、６・・６に複
数本埋設され、Ａ液用タンク２ａに通じるユニットポン
プ３、３・・３およびＢ液用タンク２ｂに通じるユニッ
トポンプ３、３・・３にそれぞれ接続される。

【００４３】さらに、上述の独立した多数のユニットポ
ンプ３、３・・３はそれぞれ回転数変速機25、25・・25
を備える。これら回転数変速機25、25・・25はそれぞれ
集中管理装置26に接続され（図中、破線で示す）、制御
される。この結果、Ａ液用タンク２ａおよびＢ液用タン
ク２ｂ中の地盤改良材Ａ、Ｂ液は各ユニットポンプ３、
３・・３の作動により任意の注入速度で合流され、導管
10を通じて各注入管８、８・・８に圧送され、各吐出口
７、７・・７から地盤１に多点注入される。なお、この
多点注入は吐出口７を図９および図１０に示されるよう
に平面方向に設置して注入してもよく、また、後述図１
２、図１３に示されるように、吐出口７を深度方向の異
なる位置に設置して注入してもよい。

【００４４】さらに、図９および図１０に示されるよう
に、注入管８、８・・８、例えばユニットポンプ３、３
・・３から注入管８、８・・８に通じる導管10、10・・
10には、それぞれ流量圧力検出器27が設置される。これ
ら検出器27から検出された地盤改良材の流量および／ま
たは圧力データ信号は図９および図１０において、、破
線で示されるように集中管理装置26に送信される。そし
て、図１０に示されるように注入状況を注入管理装置26
の注入監視盤29で一括監視しながら地盤改良材を独立し
た多数のユニットポンプ３、３・・３から複数の注入管
８を通して地盤１中の複数の注入ポイントに多点注入す
る。

【００４５】多数のユニットポンプ３、３・・３の作動
は集中管理装置26に送信された地盤改良材の流量および
／または圧力データ信号に基づいて回転数変速機25を介
して制御される。この制御により地盤改良材は所望の圧
力および／または流量に保持され、各注入管８、８・・
８に送液される。

【００４６】さらに、また、流量圧力検出器27から検出
された地盤改良材の流量および／または圧力データ信号
を集中管理装置26に送信し、これらデータを注入管理装
置26の注入監視盤29に画面表示することにより、注入状
況の一括監視を行って、注入管８におけるそれぞれの注
入圧力および／または流量を所定の範囲に維持しながら
注入するとともに、上記データの情報に基づき、注入の
完了、中止、継続あるいは再注入に行う。なお、図９お
よび図１０において、28は切換えバルブ、ストップバル
ブ、リターンバルブ等のバルブであって、図１０に示さ
れるように、バルブ28を集中管理装置26と接続し、制御
することもできる。（図８のも同様。）

【００４７】注入監視盤29には注入年月日、注入時間等
の「時データ」、注入ブロックNo.、注入孔の孔番、注
入ポイント等の「場所データ」、注入圧力、流量（単位
時間流量や積算流量）等の「注入データ」が表示され、
かつ集中管理装置26ではこれらの注入データに記録され
る。このようにして、複数の注入管８、８・・８に通じ
る多数のユニットポンプ３、３・・３毎の作動をそれぞ
れの注入管８の注入状況に応じて最適に制御でき、しか
もこれらの複数のユニットポンプ３、３・・３を一括し
て管理することができる。図１１は１０本のそれぞれの
注入官８、８・・８の圧力流量、積算流量を一括監視し
た一例である。なお、本発明において、注入管８として
Ｙ字管ロッドの代わりに二重管ダブルパッカー方式の注
入管、単管等を用いることもできる。また、図１０中、
30は施工表示盤、31は日報作業装置である。

【００４８】図１２は本発明にかかる多点地盤注入装置
のさらに他の具体例を表した説明図であって、まず、図
示しないケーシングパイプ等によって地盤１を削孔して
注入ポイント６形成する。この注入ポイント６にはシー
ル材32を填充するとともに、複数の注入管８、８・・８
を挿入する。これら注入管８、８・・８はそれぞれ、直
径が例えば数mmの細管であって、図示しないゴムスリー
ブ等、逆止弁を設けた先端の吐出口７、７・・７が軸方
向の互いに異なる位置、順次に深い位置に、例えば、浅
い位置から順次に深い位置に、７−１、７−２、・・７
−ｉとなるように複数本結束される。そして、貯蔵タン
ク２の地盤注入材は導管９、ユニットポンプの集合体3
3、導管10、流量圧力検出器27を経て各注入官８、８・
・・８の吐出口７、７・・７から地盤１中の注入ポイン
ト６に注入される。ユニットポンプの集合体33中のそれ
ぞれのユニットポンプは流量圧力検出器27からの情報に
基づき集中管理装置26からの指示により制御される。

【００４９】シール材32を填充するに当たって、複数の
細管８、８・・８の各吐出口７、７・・７に、図示しな
い逆止弁を設け、吐出口７、７・・７から地盤改良材を
注入するに先立って注入管８と地盤１とのすき間にシー
ル材（硬化材）を填充してシール材32を形成してもよ
い。逆止弁としてはゴムスリーブ、栓等が用いられる。

【００５０】なお、細管は２本を一セットとし、その先
端吐出口７に逆止弁を備えた細管セットであってもよ
く、この細管セットを複数本、吐出口の位置が軸方向に
異なるように結束する。このような細管セットを用いる
と、Ａ液およびＢ液をそれぞれ別々の細管から送液し、
先端吐出口で両液を合流することによりゲル化時間の短
い改良材を注入することができ、さらに、シール材32の
填充にひき続いて改良材の注入を行うこともできる。

【００５１】このように構成される図１２の装置では、
貯蔵タンク２の地盤改良材は導管9、ユニットポンプの
集合体33および導管10を介し、流量圧力検出器27を経て
各注入管８、８・・８の吐出口７−１、７−２・・７−
ｉから同時にあるいは選択的に所定の量吐出され、注入
ポイント６のシール用モルタル（シール材）32を破って
所定レベルの地盤１中に球根状に注入される。

【００５２】図１３は図１と同様の多点地盤注入装置Ａ
を用い（図１３ａ）、注入官８として図１２と同様の細
管を複数本束ねて構成される注入管８を図１３（ｂ）に
示すように、第１注入ブロック、第２注入ブロックの注
入ポイント６に埋設し、同時にあるいは選択的に注入を
施した例を示す。図１３（ａ）における注入管８はそれ
ぞれの細管をＴ₁₁、Ｔ₁₂・・Ｔ_1i、Ｔ_1n；Ｔ₂₁、
Ｔ₂₂、・・Ｔ_2i、Ｔ_2n；Ｔ_i1、Ｔ_i2・・Ｔ_ii、Ｔ_in；
Ｔ_n1、Ｔ_n2・・Ｔ_ni、Ｔ_nnとして表す。これら細管を図
１３（ｂ）に示されるように第１ステージにはＴ₁₁、Ｔ
₂₁・・Ｔ_i1、Ｔ_n1の先端吐出口が、第２ステージにはＴ
₁₂、Ｔ₂₂・・Ｔ_i2、Ｔ_n2の先端吐出口が、第ｉステージ
にはＴ_1i、Ｔ_2i・・Ｔ_ii、Ｔ_niの先端吐出口が、第ｎス
テージにはＴ_1n、Ｔ_2n、・・Ｔ_in、Ｔ_nnの先端吐出口が
それぞれ位置するように地盤１中に埋設する。

【００５３】図１３において、複数の導管10、10・・10
の流量圧力検出器27から検出された地盤改良材の流量お
よび／または圧力のデータは集中管理装置26に送信さ
れ、データの記録ならびに画面表示により注入状況の一
括監視を行って注入管理される。

【００５４】一般に沖積層は水平に滞積しているため、
水平方向の透水係数は垂直方向のそれよりも大きい。し
たがって、図１３において、第１ステージの土層はいず
れの吐出口付近でもほぼ同じ透水係数で、例えば、中砂
である。また、第ｎステージの土層もいずれの吐出口付
近でもほぼ同じ透水係数で、例えば細砂である。注入に
際して、まず、ｎ本の注入管Ｔ₁₁〜Ｔ_n1を用いて第１ス
テージを同時に注入し、次いで、第２ステージから第ｎ
ステージまで注入する。図１３において、第１注入ブロ
ックが注入完了の後、第２注入ブロックに移向する。第
ｉステージのｎ本の注入状況は図11に示されるように、
注入監視盤で一括管理され、それぞれの注入管毎に最適
の注入が行われるように制御される。

【００５５】なお、本発明では、各ユニットポンプをそ
れぞれ独立したモータ等の駆動源で駆動し、インバータ
等の回転数変速機を集中管理装置で制御することによ
り、集積したユニットポンプを１セットの多連装注入装
置として作動する。しかも、この多連装注入装置は多数
の注入管の注入状況に応じて、それぞれの注入管の注入
を任意に管理できる。すなわち、この多連装注入装置は
多数（ｎ本）の注入管の注入全体の管理のみならず、各
注入管の注入をも最適に管理する機能を備えた装置であ
る。本発明装置では、注入に当たり、例えば、ユニット
当たりの吐出量０〜５リットル／分、多連装注入装置１
セット当たりの吐出量０〜５リットル×ｎ＝０〜５×ｎ
リットル／分、ユニットポンプ数ｎ＝３０のとき５・ｎ
＝１５０リットル／分である。

【００５６】

【発明の効果】以上のとおり、本発明の多点地盤注入工
法は独立した多数のユニットポンプを備えた多連装注入
装置を用いたから、地盤状況が各層毎に異なる地盤に対
して、これら各層毎に最適な注入を同時に、あるいは選
択的に達成し得、地盤中の縦方向、横方向への立体的な
注入も可能である。

【００５７】さらに、本発明の多点地盤注入装置は多連
装注入装置を備えた装置であって、上述のとおりの多数
のユニットポンプを備えてなるものであるから、任意の
地盤改良材を任意の量、任意の吐出速度で同時に、ある
いは選択的に注入し得、地盤状況の各層毎に異なる地盤
に対して、これら各層毎に最適な注入を行うことがで
き、注入工期も短縮される。

【００５８】さらにまた、本発明は低吐出速度、例え
ば、一点あたり１リットル以下〜数リットル／分、特に
１〜７リットル／分の可変吐出量で微細土層に地盤の破
壊を起こさずに浸透注入し得、微細土層への浸透注入の
信頼性を向上するとともに、毎分５０〜３５０リットル
の急速施工によって工期の短縮を図ることもできる。

【００５９】さらに、Ａ液、Ｂ液を合流注入して注入中
にＡ液、Ｂ液の吐出量を変えることにより任意のゲルタ
イムを吐出口各に行うことができ、さらに、逸脱したと
きに、その注入管のみを中断し、他の多数の注入管から
の注入はそのまま継続することもできる。また、すべて
の注入管を地盤中に設置しておきさえすれば、吐出口を
選択して他の吐出口で二次注入の注入を行うことができ
ることから全ての注入管から全地盤中への設計通りに均
一に低圧浸透注入が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる装置の原理図を表した説明図で
ある。

【図２】ピストンポンプの原理図である。

【図３】プランジャーポンプをユニットポンプとして使
用する原理図である。

【図４】プランジャーポンプをユニットポンプとして使
用する具体例の断面図である。

【図５】本発明のユニットポンプに用いられるダイヤフ
ラムポンプの断面図である。

【図６】本発明のユニットポンプに用いられるスクイズ
ポンプの断面図であって、（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ操
作状態を表した工程図である。

【図７】本発明のユニットポンプに用いられるスネーク
ポンプの断面図である。

【図８】本発明にかかる装置の一具体例のフローシート
である。

【図９】本発明にかかる装置の他の具体例のフローシー
トである。

【図１０】本発明にかかる装置のさらに他の具体例のフ
ローシートである。

【図１１】集中管理装置の注入監視盤に表示される一具
体例である。

【図１２】注入管として複数の細管を用いた本発明装置
のさらに他の具体例のフローシートである。

【図１３】本発明にかかる装置のさらに他の具体例のフ
ローシートである。

【符号の説明】

Ａ多点地盤注入装置１地盤２地盤改良材貯蔵用タンク２ａＡ液用タンク２ｂＢ液用タンク３ユニットポンプ３ａＡ液吸排部分３ｂＢ液吸排部分４駆動源５多連装注入装置６注入ポイント７吐出口８注入管９導管 10 導管 11 プランジャーポンプ 12 プランジャー 13 ピストンロッド 14 クランクシャフト 15 回転軸 16 クランク 17 グランドパッキン 18 シリンダ 19 コネクテイングロッド 20 導管 21 サンクションホース 22 デリバリーホース 23 ボールバルブ 24 ボールバルブ 25 回転数変速機 26 集中管理装置 27 流動圧力検出器 28 バルブ 29 注入監視盤 30 施工表示盤 31 日報作業装置 32 シール材 33 ユニットポンプの集合体 34 注入領域 35 保液槽 36 キャップ 37 保液槽 38 キャップ 39 おさえ片 40 ドラム 41 ポンピングチューブ 42 ポンピングローラ 43 ロータ 44 ポンプ室 45 回転軸 46 入口 47 吐出口 48 連結部 49 シャフト 50 ワブルプレート 50ａプレート面 51 ダイヤフラム 52 ばね 53 ピストン 54 導入口 55 排出口 56 空間 57 弁 58 弁 59 ステータ 60 ロータ 61 ハウジング 62 注入口 63 一端 64 他端 65 排出口 66 すき間 67 インバータ 68 ピストンポンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者島田俊介東京都文京区本郷２−15−10 強化土エンジニヤリング株式会社内 (72)発明者小山忠雄大阪府大阪市北区松ケ枝町６−22 日本基礎技術株式会社内 (72)発明者矢口完洋東京都北区赤羽南２−13−８原工業株式会社内Ｆターム(参考） 2D040 AA04 AB01 AC05 CB03 CD03 CD08 DA00 DB01 FA08 FA09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吐出口を有する注入管を複数本、地盤の
複数の注入ポイントに埋設し、これら注入管を通して複
数の吐出口から地盤改良材を同時に多点注入する地盤注
入工法であって、それぞれ独立した駆動源で作動し、か
つ、集中管理装置で制御される多数のユニットポンプを
備えた多連装注入装置を用い、これら多数のユニットポ
ンプが導管を通して複数の注入管と接続され、前記多数
のユニットポンプの作動により、地盤改良材を複数の吐
出口から地盤中の複数の注入ポイントを通して多点注入
することを特徴とする多点地盤注入工法。
【請求項２】請求項１において、前記ユニットポンプ
がそれぞれ集中管理装置で制御される回転数変速機を備
えた請求項１に記載の多点地盤注入工法。
【請求項３】請求項１において、前記複数の注入管の
各吐出口が平面方向の異なる注入ポイントに設置されて
なる請求項１に記載の多点地盤注入工法。
【請求項４】請求項１において、前記複数の注入管の
各吐出口が深度方向の異なる注入ポイントに設置されて
なる請求項１に記載の多点地盤注入工法。
【請求項５】請求項１において、前記複数の注入管に
通じる導管に流量圧力検出器を設け、これら検出器から
検出された地盤改良材の流量および／または圧力データ
の信号を集中管理装置に送信し、この情報に基づき、地
盤改良材を前記各ユニットポンプから複数の注入管の吐
出口を通して地盤中の複数の注入ポイントに多点注入す
る請求項１に記載の多点地盤注入工法。
【請求項６】請求項５において、前記各ユニットポン
プがそれぞれ注入監視盤を備えた集中管理装置で制御さ
れる回転数変速機を備え、流量圧力検出器から検出され
たデータ信号に基づいて回転数変速機を作動し、地盤改
良材を所望の圧力および／または流量に保って各注入管
に送液する請求項５に記載の多点地盤注入工法。
【請求項７】請求項５において、前記流量圧力検出器
から検出された地盤改良材の流量および／または圧力デ
ータの信号を注入監視盤に画面表示することにより注入
状況の一括監視を行って、注入管におけるそれぞれの注
入圧力および／または流量を所定の範囲に維持しながら
注入するとともに、上記データの情報に基づき、注入の
完了、中止、継続あるいは再注入を行う請求項５に記載
の多点地盤注入工法。
【請求項８】地盤改良材貯蔵タンクと、一プラント中
にそれぞれ独立した駆動源で作動し、かつ、集中管理装
置で制御される多数のユニットポンプを備えた、前記貯
蔵タンクに接続される多連装注入装置と、地盤の複数の
注入ポイントに埋設され、それぞれが前記各ユニットポ
ンプと導管を通して接続された、吐出口を有する複数本
の注入管とを備え、かつ、前記独立した多数のユニット
ポンプに、それぞれ集中管理装置で制御される回転数変
速機を備え、さらに、前記導管に流量圧力検出器を備え
てなり、これにより前記流量圧力検出器からの流量およ
び／または圧力データの信号を集中管理装置に送信し、
前記タンク中の地盤改良材を各ユニットポンプの作動に
より任意の注入速度、注入圧力あるいは注入量で各注入
管に圧送し、複数の吐出口から同時に地盤に多点注入す
ることを特徴とする多点地盤注入装置。
【請求項９】請求項８において、前記ユニットポンプ
がプランジャーポンプ、ダイヤフラムポンプ、スクイズ
ポンプ、またはスネークポンプである請求項８に記載の
多点地盤注入装置。
【請求項１０】請求項８において、前記多連装注入装
置が５セット以上の多数のユニットポンプを横並び、縦
並び、または三次元的に配列されてなる請求項８に記載
の多点地盤注入装置。
【請求項１１】請求項１０において、多数のユニット
ポンプが支持体で支持して配列され、または集積して配
列され、多数の駆動源による揺動、変形または撓みを防
止するようにした請求項１０に記載の多点地盤注入装
置。
【請求項１２】請求項８において、前記流量圧力検出
器から検出された地盤改良材の流量および／または圧力
データの信号を集中管理装置に送信し、注入状況を注入
管理装置の注入監視盤で一括監視しながら地盤改良材を
独立した多数のユニットポンプから複数の注入管を通し
て地盤中の複数の注入ポイントに多点注入する請求項８
に記載の多点地盤注入装置。
【請求項１３】請求項８において、前記回転数変速機
は集中管理装置に送信された地盤改良材の流量および／
または圧力データ信号に基づいて制御され、これにより
地盤改良材を所望の圧力および／または流量で各注入管
に送液する請求項８に記載の多点地盤注入装置。
【請求項１４】請求項８において、前記流量圧力検出
器から検出された地盤改良材の流量および／または圧力
データの信号を集中管理装置に送信し、これらデータを
注入管理装置の注入監視盤に画面表示することにより注
入状況の一括監視を行って、注入管におけるそれぞれの
注入圧力および／または流量を所定の範囲に維持しなが
ら注入するとともに、上記データの情報に基づき、注入
の完了、中止、継続あるいは再注入を行う請求項８に記
載の多点地盤注入装置。