JP2005314939A - 地盤強化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 薬液の柱状浸透源を大きくとることができて、大きな吐出量を確保でき、短時間で一気に大きな改良体を作ることが可能となって施工性の向上が図れるだけでなく、経済的にも優れた地盤強化方法を得る。
【解決手段】 複数の透水性を有する袋体であるパッカー４を外面に備えた注入外管１と、この注入外管に挿入可能な注入内管２とで構成される薬液注入装置を用いて、パッカー４を膨出させて前記挿入孔壁面に密着させた後、注入内管２を軸方向に移動させて注入内管２の吐出口を隣接するパッカー４間に位置させ、注入内管２に薬液を圧送して前記吐出口から吐出させ、注入外管１の注入口から薬液を周囲の地盤に注入するが、注入の初期段階では注入速度を遅くし、その後、徐々に注入速度を速くする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、薬液注入による地盤強化方法に関するものである。

大深度地下の周辺地盤や地下水の存在などにより流動性を帯びた不安定な地盤を安定させるための地盤強化方法として、目標とする所定領域の地盤中に固結材を注入する方法がある（例えば特許文献１参照）。

これは、所定領域の地盤中に固結材を地盤全体に亘って注入する工程と、この所定領域中に、あるいは所定領域を貫通して中空管とその先端に装着される膨張自在な袋体とからなるアンカー体を複数本埋設し、その中空管を通じて袋体の内部に固結材を充填し、袋体を膨張させてその周辺地盤を圧密強化する工程とを併用して所定領域の地盤を強化するものである。

前記袋体は、場合に応じて中空管の中間部にも装着されるものであり、袋体が挿入される削孔内の、中空管の回りの空隙には必要により袋体の膨張前または膨張後に固結材が充填される。この固結材の充填は、中空管の内部に挿入してある内管から中空管の周面に穿設した複数個の吐出孔を介して目標地盤に対して行われる。
特許第２５０９００５号公報

特許文献１に記載の方法は、中空管の周囲で袋体間に形成される空隙に固結材を吐出するものであるが、吐出孔からスポット的に吐出されるものであるため、浸透面積が小さく、吐出量を大きくできず、１つの改良体を形成するのに多数個所の削孔を必要とし、しかも、各削孔内の薬液注入は１つずつ順次行うため施工には長時間を要する。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、薬液の柱状浸透源を大きくとることができて、大きな吐出量を確保でき、短時間で一気に大きな改良体を作ることが可能となって施工性の向上が図れるだけでなく、経済的にも優れた地盤強化方法を提供することにある。

前記従来例の不都合を解消するため、請求項１記載の本発明は、軸方向に間隔をおいて削孔径よりも大きく膨出する複数の透水性の袋体を備えた注入外管と、この注入外管に挿入可能な注入内管とで構成され、この注入内管から固化材を袋体内に充填して袋体を膨張させ周辺地盤を圧密するとともにパッカーを形成し、このパッカー間に固化材を注入して所定領域を注入固化する薬液注入装置を用いて、対象地盤を所定深度までケーシング削孔して挿入孔を形成した後、前記注入外管を前記挿入孔内に挿入し、注入内管に設けた吐出口からパッカーグラウト材を袋体内に注入し、袋体を膨出させて前記挿入孔壁面に密着させた後、注入内管を軸方向に移動させて注入内管の吐出口を隣接するパッカー間に位置させ、注入内管に薬液を圧送して前記吐出口から吐出させ、注入外管の注入口から薬液を周囲の地盤に注入する地盤強化方法において、前記薬液の周囲の地盤への注入は、注入の初期段階では注入速度を遅くし、その後、徐々に注入速度を速くすることを要旨とするものである。

請求項１記載の本発明によれば、初期の段階で注入速度を遅くすることにより、周囲の地山を乱すことを防止でき、ゆっくりと安定した状態で浸透させることができるから、安定後、注入速度を速くしても支障はなく、大きな改良体を短時間で作ることができ、全体の施工時間を短縮できる。

請求項２記載の本発明は、前記薬液は、ゲルタイムが数時間から十数時間であるものを使用することを要旨とするものである。

請求項２記載の本発明によれば、ゲルタイムが通常の標準的なものよりも長いから、注入の初期の段階で注入速度を遅くしてゆっくりとした速度で大きな改良体を作ることを可能とする。

本発明の地盤強化方法は、薬液注入の初期の段階で注入速度を遅くすることにより、周囲の地山を乱すことを防止でき、ゆっくりと安定した状態で確実に浸透させることができるから、安定後、注入速度を速くして吐出量を大きくしても支障はなく、単位面積当たりの浸透速度は見かけ上小さくなり、注入圧力も小さくなるから、ゆっくりとしっかりした浸透注入ができ、大きな改良体を短時間で一気に作ることができ、全体の施工時間を短縮でき、経済性にも優れたものを得ることができる。

以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明地盤強化方法で使用する薬液注入装置の実施形態を示す分解正面図で、本発明方法で使用する薬液注入装置は、注入外管１と、この注入外管１内にスライド自在に挿入される注入内管２とで構成され、注入外管１は、中空管３の軸方向に間隔をおいて複数の袋体であるパッカー４が外面部に装着され、隣接パッカー４間およびパッカー４内にそれぞれ注入口５が形成される。

パッカー４は、例えば長さ１ｍに形成して少なくとも中間部を締め付けた複数（図２に示す例では二連）の袋体とし、上下の区分内にそれぞれ注入口５が開口するように構成する。なお、１ｍの袋体を一連ものとしてそのまま使用することもある。また、材質としては、固化材の一部が通過する透水性のものとし、この透水性の袋体として織布、不織布、網体などが使用され、後述の削孔径よりも大きく膨出するような径に形成する。

そして、このパッカー４間の注入口５の外側を、スリット例えば縦状の切込みによるスリット７ａを形成した可撓性スリーブであるスリット盤７で被覆するとともに、中空管３の周囲を、地盤に挿入した場合に周囲の孔壁の崩壊を防止するためのスクリーン８で覆う。このスクリーン８は、図４に示すような円筒体であり、透水性を有し目詰まりしないような材質としてスポンジ状やプラスチックを線状にしたものを絡ませた網状の厚さ１ｃｍ程度のものを使用する。

注入内管２は、図１に示すように、吐出口９を有しその前後をパッカー部１０としてこのパッカー部１０が注入外管１の中空管３内面に液密に密着し、薬液を圧送するもので、図１（ｂ）に示すトリプルパッカータイプ、図１（ｃ）（ｄ）に示すダブルトリプルパッカータイプなどがある。

次に前記薬液注入装置を使用して地盤強化を行う方法を説明する。まず、対象地盤を所定深度までケーシング削孔して、挿入孔１１を削孔し、この挿入孔１１のケーシング内に注入外管１を挿入し、その後ケーシングのみを引き抜き、注入外管１内に注入内管２を挿入する。

注入外管１の挿入時、パッカー４が挿入孔１１の孔壁、またはケーシングの周壁に引っ掛かるのを防止するため、プラスチックなどの合成樹脂製で半円の固定バンドでパッカー４を中空管３に固定しておく。この固定バンドは後述のようにパッカーグラウト材の注入圧で簡単に外れる構造であれば、前記の形状に限定されるものではない。

注入内管２に形成してある吐出口９を、注入外管１のパッカー４位置に合致させ、注入内管２の吐出口９からパッカーグラウト材を中空管３内に吐出し、ここに形成されている注入口５からパッカー４内にさらに注入する。パッカーグラウト材としては、例えば、注入当初は粘性が低く、５分後くらいから粘性が急激に増加する低アルカリ型の注入材料を使用する。

また、パッカー４は固定バンドで中空管３に固定されていたが、パッカーグラウト材の注入圧により簡単に外れるから、固定バンドがパッカー４の膨出の支障となることはない。

また、パッカー４は二連の袋体とすることで、上下に区分された袋体内にそれぞれ別個にパッカーグラウト材が注入されるから、注入途中で下方部分のパッカーグラウト材が固化して注入が途中で停止するおそれもなく、パッカー４の上部まで確実に注入される。なお、袋体は１ｍのものを一連ものとしてそのまま使用することもある。

このようにしてパッカーグラウト材でパッカー４を膨出させ、挿入孔１１の孔壁に密着させた後、注入内管２をスライドさせて吐出口９を注入外管１のパッカー４間に位置させ、吐出口９から薬液を中空管３内に吐出する。中空管３内に注入された薬液は、ここに形成してある注入口５から吐出し、スリット盤７に設けた縦スリット７ａを押し開いて挿入孔１１の空隙部分に吐出する。

この場合、薬液は縦スリット７ａから吐出するから、例えば円形の孔などからスポット的に注入する場合に比較して、これより大きな開口面積を通って周囲の地盤に注入され、よって、広い注入孔間隔（２〜４ｍ）で柱状浸透源を大きくとることができ、吐出量を大きくし吐出速度を大きくしても（２０〜３０Ｌ／分）単位面積当たりの浸透速度は見かけ上小さくなり、注入圧力も小さくなるから、ゆっくりとしっかりした浸透注入ができ、しかも吐出方向が縦方向であるから大きな縦の柱状の改良体を一気に確実に作ることができる。

また、注入内管２にトリプル（またはそれ以上の複数）パッカータイプのものを使用すれば、図３に示すようにパッカー４間の２箇所（２ステージ）以上を同時に薬液注入でき、例えば縦２ｍ、直径２〜５ｍの柱状の改良体を連続して同時施工できる。

薬液には、例えばイオン交換法によって水ガラスのアルカリを除去して得られた活性シリカをベースとした活性複合シリカグラウトのようにゲルタイムが数時間から十数時間の長いものを使用する。このゲルタイムは、通常の標準的なものよりも長いから、注入の初期の段階で注入速度を遅くしてゆっくりとした速度で大きな改良体を作ることを可能とする。なお、ゲルタイムの調整は、図５に示すように添加剤の配合量を変えることで行う。

そして、図６に示すように単位改良土当たりの削孔本数を少なくでき（例えば従来４本必要としたところを１本で足りるようになった）、施工時間も従来の時間Ｃに比較してその６０％まで短縮できるようになった。

さらに、薬液の注入速度について、注入の初期段階（図６でＡで示した部分）では注入速度を遅くし、その後、徐々に注入速度を速くする（図８でＢで示した部分）ことにより、初期の段階で周囲の地山を乱すことを防止できる。そして、初期段階でゆっくりと安定した状態で確実に浸透させることができるから、安定後、注入速度を速くして吐出量を大きくしても支障はなく、単位面積当たりの浸透速度は見かけ上小さくなり、注入圧力も小さくなるから、ゆっくりとしっかりした浸透注入ができ、大きな改良体を短時間で一気に作ることができ、全体の施工時間を短縮できる。

ちなみに、図６に示す例では従来の施工時間Ｃは、８ｍ^３の改良体を作る場合、４箇所に挿入孔を削孔する必要があり、注入速度１０Ｌ／分で１本の挿入孔あたり８１．２分を要し、これに加えて次の挿入孔施工場所への移動時間をそれぞれ５分、合計１５分要するものであった。

これに対して本発明では、挿入孔１１は１本で足り、例えば、注入の初期段階Ａでは注入速度１０Ｌ／分の遅い速度で注入孔を中心として１辺０．６ｍの立方体を改良するまでゆっくり注入して０．２１６ｍ^３を改良し、その後の段階Ｂで、注入速度３０Ｌ／分の速い速度で残りの改良対象土に一気に注入して残りの７．７８４ｍ^３を改良する。これらの工程に要した時間は、初期段階Ａで８．８分、その後の段階Ｂで１０５分であり、前記のように従来の時間Ｃを約６０％短縮できた。

また、周囲の地盤が軟弱な場合は、袋体間の空隙の箇所で、削孔の周壁が崩壊するおそれもあり、例えば、袋体を設けた中空管を水平方向や斜め方向に挿入する場合は、この危険が大きくなり、改良体を確実に作ることが難しくなり、液状化対策などに実施するには問題が残るが、パッカー４間の中空管３の外側を図４に示すスクリーン８で覆うことで、削孔した挿入孔１１の周壁の崩壊を防止でき、崩壊した場合でも薬液注入のための空間を保持できる。この場合、スクリーン８には透水性を有するものを使用するから、スクリーン８を設けても薬液注入の支障にはならない。

本発明の地盤強化方法で使用する薬液注入装置の実施形態を示す注入外管と注入内管の正面図である。 本発明の地盤強化方法で使用する薬液注入装置の一部切欠いた正面図である。 本発明の地盤強化方法の実施形態を示す正面図である。 本発明の地盤強化方法で使用するスクリーンの斜視図である。 本発明の地盤強化方法で使用する薬液のゲルタイムを示すグラフである。 本発明の地盤強化方法の実施形態を示す薬液の注入速度を示すグラフである。

符号の説明

１ 注入外管 ２ 注入内管
３ 中空管 ４ パッカー
５ 注入口 ７ スリット盤
７ａ スリット ８ スクリーン
９ 吐出口 １０ パッカー部
１１ 挿入孔

Claims (2)

1. 軸方向に間隔をおいて削孔径よりも大きく膨出する複数の透水性の袋体を備えた注入外管と、この注入外管に挿入可能な注入内管とで構成され、この注入内管から固化材を袋体内に充填して袋体を膨張させ周辺地盤を圧密するとともにパッカーを形成し、このパッカー間に固化材を注入して所定領域を固化する薬液注入装置を用いて、対象地盤を所定深度までケーシング削孔して挿入孔を形成した後、前記注入外管を前記挿入孔内に挿入し、注入内管に設けた吐出口からパッカーグラウト材を袋体内に注入し、袋体を膨出させて前記挿入孔壁面に密着させた後、注入内管を軸方向に移動させて注入内管の吐出口を隣接する袋体間に位置させ、注入内管に薬液を圧送して前記吐出口から吐出させ、注入外管の注入口から薬液を周囲の地盤に注入する地盤強化方法において、前記薬液の周囲の地盤への注入は、注入の初期段階では注入速度を遅くし、その後、徐々に注入速度を速くすることを特徴とする地盤強化方法。
2. 前記薬液はゲルタイムが数時間から十数時間であるものを使用することを特徴とする請求項１記載の地盤強化方法。

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