JP2005325605A - 薬液注入装置及び薬液注入工法 - Google Patents

Abstract

【課題】 薬液を対象地盤に注入する際、１本の注入管を使用するだけで、多数の薬液吐出孔から同時又は個別に薬液を注入する薬液注入装置及びその工法の提供。
【解決手段】 注入内管２上に複数箇所設けられたパッカー６を有するパッカー系統ＰＳと、薬液を分流させる分流路９及び該分流路９を開閉する電磁弁ＳＶからなる薬液系統ＭＳと、各電磁弁ＳＶのケーブル１０を束ねたケーブル系統ＣＳとを線状に集合させ、注入内管２が挿入される注入外管３には、薬液吐出孔３ａが各パッカー６，６間に設けられ、ケーブル系統ＣＳには、各電磁弁を同時又は個別の任意な開閉制御を行う薬液弁操作器ＭＣを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、軟弱地盤の強度増強、液状化の恐れのある地盤の液状化防止対策、透水性地盤内への不透水性領域の形成などを目的とする地盤への薬液注入装置及び薬液注入工法に関する。

軟弱な地盤特性を改良して土木・建設工事に貢献できる地盤改良工法の一つとして地盤の中に薬液を注入する薬液注入工法がある。従来の薬液注入工法においては、近年、例えば図１０の（ａ）ないし（ｅ）に示すように、まず対象とする地盤を図示しないボーリングマシンで削孔してケーシングを挿入し、このケーシング内に外管（ストレーナ管）を建て込み、この外管の中に、一重又は二重構造となっている送液管の先端に薬液吐出部を取り付けた内管（注入管）を挿入し、次に薬液吐出部を所定箇所に位置させ、薬液吐出部の上下のパッカー（ダブルパッカー）を作動させながら薬液吐出部から薬液を吐出し、外管の薬液吐出孔を経て薬液注入対象地盤に所定量の薬液を注入させ、これを単位サイクルとする操作を順次に薬液吐出部の位置を上方又は下方に移動させて行い、最終的に所要範囲全体に薬液をステップ注入する工法（第１の方式）が行われている。

また、このほかに図１１の（ａ）に示すように、改良すべき地盤Ｇの近傍地表面Ａから地盤Ｂ中の対象領域Ｆに屈曲又は直線を組み合わせてボーリングし、得られたボーリング孔Ｈ中に図１１の（ｂ）に示す注入外管Ｃを埋設し、この注入外管Ｃ内に多数の薬液吐出口ｑをもつ細管ｐを束ねた結束注入細管ＢＰを挿入するとともに、この結束注入細管ＢＰを互いに隣接するパッカーＲ，Ｒ間に注入外管Ｃの吐出口Ｑが位置するように各細管ｐの薬液吐出口ｑをずらしながら建て込み、各々の細管ｐを各々の独立したポンプに繋ぎ、一つ一つのポンプを制御しながら多数の薬液吐出口ｑから注入外管Ｃの吐出口Ｑを通じて薬液を注入する工法（第２の方式）がある（特許文献１参照）。
特開２００３−２６１９３４号公報（段落０００８〜００１１，００３７、図１，１３）

従来の前記第１の方式による工法は、広い範囲を注入するには、単位サイクルのステップ注入工程を、薬液吐出部の位置を順次移動させながら多数回、繰り返す必要があり、手間と時間が多くかかる。また前記第２の方式による工法は、多数箇所から注入するので所要時間は短くてすむが、薬液吐出口ｑとパッカーＲとの合計数と同数の送液用の細管ｐを必要とし、これら細管ｐを束ねた結束注入細管ＢＰの太さが注入外管Ｃの内径内に収まるように寸法的に制約されるので、一定数以上には注入外管Ｃの吐出口Ｑの数を増やすことができない。

そこで、本発明の課題は、前記のような従来技術における制約を改善し、１本の注入管を使用するだけで、多数の薬液吐出孔から同時に又は任意の薬液吐出孔から個別に薬液を注入することができ、また、薬液注入対象地盤の特性や範囲に応じてきめ細かな地盤改良の薬液の選択的注入を可能とし、少ない手間で効率的な薬液注入を可能とする薬液注入装置の提供及び経済的な薬液注入工法の提供を目的とする。

上記課題を解決するために講じた手段は、次のとおりである。
請求項１では、注入内管と、該注入内管が挿入される複数の薬液吐出孔を有する注入外管とを備える薬液注入装置であって、前記注入内管は、加圧流体を送出する加圧本管、該加圧本管上に複数箇所設けられる前記加圧流体を分岐させる分岐流路、及び該分岐流路に接続される前記注入内管外周の複数箇所に設けられたパッカーからなるパッカー系統と、薬液を送出する送液本管、該送液本管上に１箇所以上設けられ前記薬液を分流させる分流路、及び該分流路を開閉する電気的駆動弁からなる薬液系統と、前記各電気的駆動弁からのケーブルを束ねてなるケーブル系統とを線状に集合させた構成を備え、前記注入外管の前記薬液吐出孔は、各パッカー間に設けられ、前記ケーブル系統は、前記各電気的駆動弁を同時又は個別の任意な開閉制御を行う薬液弁操作器に接続されることを特徴とする。

この構成により、本発明の薬液注入装置は、１本の注入内管の内部に配設した送液本管を使用するだけで、多数の薬液吐出孔から同時に又は任意の薬液吐出孔から個別に薬液を注入することができ、少ない手間で、下記のように効率的な薬液注入が可能となる。
・注入外管の中で注入内管の位置をずらす手間をかけることがなく、広範囲の地盤に注入できる。
・位置を固定した注入内管により複数箇所から薬液を吐出させることを可能にする。
・薬液を注入内管の内部で、全体としては1本の送液本管で送り、複数箇所設定した注入外管の薬液吐出孔位置において送液本管から分流路を介して一部分ずつを取り出すような形としたことにより、薬液吐出孔の数が増えても注入内管を細く保つことができる。
・複数配置するパッカーについても、1本の加圧本管から各パッカーの配置箇所で分岐流路を出し、1本の加圧本管で分岐流路を介してパッカー全部を膨らませることができる。
・送液本管からの薬液を分流する分流路には、ケーブル系統により地上からの遠隔操作で作動させることのできる電気的駆動弁を配置したので、その開閉を地上から遠隔操作することで薬液の吐出を制御することができる。

請求項２では、請求項１の薬液注入装置において、前記注入外管の前記薬液吐出孔は、薬液注入対象範囲の分割注入単位ごとに設けられ、前記分流路及び前記電気的駆動弁は、前記分割注入単位に対応する前記送液本管上の箇所に設けられることを特徴とする。

この構成により、薬液注入対象地盤の一定の薬液注入対象範囲に薬液を注入する薬液注入装置として、薬液注入対象範囲を複数の分割注入単位ごとの領域に区切り、その中の任意の領域を一つずつ自由に選んで、注入内管の位置をずらすことなく、順次施工していくことができる。各領域での薬液注入量や注入圧力などは、従来技術と同様に送液本管の上流側で把握することができる。

請求項３では、請求項１又は２の薬液注入装置において、前記各分流路、電気的駆動弁、分岐流路、及びパッカーで一つの組が構成され、各パッカーと前記注入内管と前記注入外管との間で区画空間を前記分割注入単位ごとに形成し、該区画空間を通じて前記薬液吐出孔から前記薬液を吐出するようにしたことを特徴とする。

この構成により、前記各分流路、電気的駆動弁、分岐流路、及びパッカーで一つの組が構成されるように注入内管及び注入外管の位置が相対的に固定することが可能になるので、薬液注入対象範囲を複数の分割注入単位ごとの領域に区切り、その中の任意の領域を一つずつ自由に選んで注入する際、注入内管の位置をずらすことなく、順次確実に施工していくことができる。

請求項４では、請求項１ないし請求項３のいずれか一項の薬液注入装置において、前記送液本管からの前記各分流路に流量センサーと圧力センサーのうち少なくとも流量センサーを設けるとともに、前記ケーブル系統にこれら流量センサーと圧力センサーのうち少なくとも流量センサーからのケーブルを加え、これら追加されたケーブルが接続され前記流量センサーと圧力センサーのうち少なくとも流量センサーにより流量と圧力のうち少なくとも流量を表示させる薬液吐出状況表示器を設けたことを特徴とする。

この構成により、全ての薬液吐出口での吐出流量が把握できるようになるとともに、必要に応じて全ての薬液吐出孔での吐出圧力を把握することができ、さらに、次の作用効果を奏する。
・薬液注入対象範囲を複数の分割注入単位ごとの領域に区切り、各領域への薬液注入は、対応する区画空間における注入速度及び累積注入量によりモニタリングできる。
・全ての区画空間から薬液を吐出するとき、モニタリングしながら薬液弁操作器から電気的駆動弁の開閉を操作することで、注入速度及び累積注入量を各領域ごとにコントロールできるようにしたので、薬液注入対象範囲を一気に施工していくことができる。
・また、全ての領域ではなく任意の複数の領域を自由に選んで、それらを同時に施工していくこともできる。地盤条件や近接構造物等の条件によっては、薬液を注入する分割注入単位ごとの領域の施工順序に自由度があることで全体の施工効率がよくなる。

請求項５では、請求項１ないし請求項４のいずれか一項の薬液注入装置において、前記加圧本管から前記各パッカーへの前記分岐流路にパッカー用の電気的駆動弁と圧力センサーのうち少なくとも前記パッカー用の電気的駆動弁を設けるとともに、前記ケーブル系統にこれらパッカー用の電気的駆動弁と圧力センサーのうち少なくとも前記パッカー用の電気的駆動弁からのケーブルを加え、これら追加されたケーブルが接続され前記パッカー用の電気的駆動弁の同時又は個別の任意な開閉制御を行うパッカー弁操作器と前記圧力センサーによりパッカーの圧力の表示を行うパッカー圧力表示器のうち少なくともパッカー弁操作器を備えたことを特徴とする。

この構成により、各パッカーごとの作動をそれぞれ独立に行えるとともに、必要に応じて各パッカーごとの圧力を表示して的確にモニタリングできる。このため、各パッカーの圧力と各分流路の流量センサー及び圧力センサーをモニタリングすることにより、前記パッカーにより前記薬液吐出孔箇所が閉塞されないように、注入外管の前記薬液吐出孔に対する注入内管の前記各組の位置を的確に把握しつつ、前記注入内管を固定位置に設置して施工することができる。

請求項６では、請求項１ないし請求項５のいずれか一項の薬液注入装置において、前記薬液系統を２系統とし、そのうちの１系統には薬液の主剤を、他の１系統には薬液の反応剤をそれぞれ流し、各々の薬液系統からの分流路を前記電気的駆動弁の下流側で合流させるように構成したことを特徴とする。

この構成により、薬液吐出口の直前で両液を混合させて地盤に注入することができるので、ゲルタイムが数秒オーダーの瞬結型薬液ないし数分オーダーの急結型薬液の注入が可能となる。

請求項７の薬液注入工法は、ボーリング手段により薬液注入対象地盤に削孔した薬液注入孔と請求項１の薬液注入装置とを用いて行う薬液注入工法であって、前記薬液注入孔に前記注入外管を建て込み、該注入外管の内部に前記注入内管を挿入し、前記パッカーを作動させて各パッカー間の薬液の連通を遮断したのち、前記薬液弁操作器を操作することにより、任意に選択した薬液吐出口から薬液を吐出する工程を繰り返し、前記注入内管の位置を変えることなく、自由な順序で薬液注入対象範囲内を順次注入していくことを特徴とする。

この構成により、１本の注入内管を使用するだけで、多数の薬液吐出孔から同時に又は任意の薬液吐出孔から個別に薬液を注入することができ、また、薬液注入対象地盤の特性や範囲に応じてきめ細かな地盤改良薬液の任意な選択的注入を可能とし、少ない手間で効率的な薬液注入を可能とする経済的な薬液注入工法を提供することができる。

請求項８の薬液注入工法は、ボーリング手段により薬液注入対象地盤に削孔した薬液注入孔と請求項４の薬液注入装置とを用いて行う薬液注入工法であって、前記薬液注入孔に前記注入外管を建て込み、該注入外管の内部に前記注入内管を挿入し、前記パッカーを作動させて各パッカー間の薬液の連通を遮断したのち、全部の薬液吐出口、又は任意の複数個の薬液吐出口を選択し、各薬液吐出孔からの吐出状況を前記薬液吐出状況表示器により把握しつつ、前記薬液弁操作器からの操作により各薬液吐出孔からの薬液吐出を管理しながら、前記注入内管の位置を変えずに、薬液注入対象範囲内の全域の同時注入を行う、又は適宜数の分割注入単位からなる領域の同時注入の繰返しで薬液注入対象範囲内を順次注入していくことを特徴とする。

この構成により、全ての薬液吐出口での吐出流量と、必要に応じて全ての区画空間での吐出圧力を把握し、薬液注入対象範囲に注入する薬液を各区画空間又は全区画空間の注入速度及び累積注入量をモニタリングしつつ吐出できる。また、モニタリングしながら薬液弁操作器から電気的駆動弁の開閉を操作することで、注入速度及び累積注入量を、各領域ごとにコントロールしつつ薬液注入対象範囲を一気に施工していくことができる。
また、全域ではなく任意の分割注入単位からなる領域を自由に選んで、それらを同時に施工していくこともできるので、地盤条件や近接構造物等の条件によっては、薬液を注入する領域の施工順序に自由度があることで全体の施工効率を向上させることができる。

請求項９では、請求項７又は請求項８の薬液注入工法において、請求項１又は請求項４の薬液注入装置の代わりに請求項５の薬液注入装置を用いて行う薬液注入工法であって、前記パッカー弁操作器からの操作により前記パッカーをそれぞれ独立に作動させることを特徴とする。

この構成により、各パッカーごとの作動をそれぞれ独立に行いつつ薬液注入装置を操作することができるので、薬液注入対象範囲における各領域への注入を適切に行うことができる。また、薬液注入対象範囲を分割して分割注入単位ごとに注入する際に、前工程で注入を行った領域において注入外管内に残った薬液がゲル化し、作業終了後に注入内管が注入外管から引き抜けなくなるのを防ぐことができる。すなわち、各パッカーへの分岐流路にパッカー用の電気的駆動弁と圧力センサーを付け加えて各パッカーをそれぞれ独立に作動させるようにしたことで、注入外管内の区画空間の上流側のパッカーと下流側のパッカーの一方の作動を切り替えて膨張を解除した後、薬液系統に洗浄水を流して当該区画空間に残った薬液を希釈するとともに隣接の区画空間へ押し流すことを可能にさせる。

請求項１０では、請求項７ないし請求項９のいずれか一項の薬液注入工法において、請求項６の薬液注入装置を用いて行う薬液注入工法であって、前記薬液の主剤と反応剤とを前記各薬液吐出孔から吐出させる直前に合流して混合させる、いわゆる２ショット方式で行うことを特徴とする。

この構成により、注入する薬液に瞬結型薬液や急結型薬液を使用する場合には、薬液を主剤と反応剤の２液の状態にしたまま送液し、薬液吐出孔の直前で両液を混合させて地盤に注入することができるので、ゲルタイムが数秒オーダーの瞬結型薬液ないし数分オーダーの急結型薬液でも注入が可能となり、全体の施工効率を向上させることができる。

本発明によれば、次の効果を奏することができる。
１．本発明では、薬液注入対象地盤に薬液を注入するのに一旦注入内管を設置した後は、この位置を変える手間はいらず、薬液弁操作器による電気的駆動弁の開閉操作だけで、薬液吐出孔の全箇所から同時に、又は任意の箇所から順次に自由な順序で注入ができるので、注入に要する労力と時間を節約することができる。
２．本発明では、薬液吐出孔及びパッカーの数に制約されず薬液系統とパッカー系統とでそれぞれ1本の管で足り、注入内管の分流路を制御する電気的駆動弁のケーブルは比較的小さい占有断面積ですむので、同じ内径の注入外管を用いた場合は従来工法に比べてより多くの薬液吐出孔を設けることができ、より効率的な薬液注入が可能である。

次に、本発明の、実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図１の（ａ）は、本発明の第１実施形態の薬液注入装置の模式図であり、（ｂ）は、部分拡大図である。図２の（ａ）は、本発明の第２実施形態の薬液注入装置の模式図であり、（ｂ）は、部分拡大図である。図３の（ａ）は、本発明の第３実施形態の薬液注入装置の模式図であり、（ｂ）は、部分拡大図である。図４の（ａ）は、本発明の第４実施形態の薬液注入装置の模式図であり、（ｂ）は、部分拡大図である。図５は、本発明の第５実施形態の薬液注入工法の模式図であり、（ａ）〜（ｆ）は、その施工工程である。図６は、本発明の第６実施形態の薬液注入工法の模式図であり、（ａ），（ｂ）は、その施工工法の変形例である。図７は本発明の第７実施形態の薬液注入工法の模式図であり、（ａ）〜（ｃ）は、その施工工程である。図８は、本発明の第８実施形態の薬液注入工法の模式図であり、（ａ），（ｂ）は、その施工工程である。図９は、本発明の実施形態における施工変形例の模式図である。

（第１実施形態）
まず、本発明の薬液注入装置について説明する。本発明の薬液注入装置を第１実施形態に基づいて説明する。図１（ａ）に示すように、第１実施形態の薬液注入装置は、注入内管２と注入外管３とを主として備えている。

図１の（ｂ）に示すように、注入内管２の中には、薬液系統ＭＳ、パッカー系統ＰＳ、及びケーブル系統ＣＳが線状に集合された状態で配設されている。薬液系統ＭＳは、薬液を送出する１本の送液本管８と、この送液本管８に設けられた薬液を分流する分流路９と、この分流路９に配設された電気的駆動弁としての電磁弁ＳＶとを有している。パッカー系統ＰＳは、空気や水などの加圧された流体を送出する１本の加圧本管４と、この加圧本管４から分岐してパッカー６に加圧流体を送る分岐流路５とを有している。ケーブル系統ＣＳは、前記電磁弁ＳＶに接続されるケーブル１０を束ねて構成されている。注入内管２上には、前記分流路９及び電磁弁ＳＶを囲む防水ケース７が設けられており、この防水ケース７上に前記パッカー６が配設されている。前記分流路９は、各パッカー６の下流側及び上流側、又はそのどちらか一方の側に向けて分流されるように設けられる。本実施形態では、一方の下流側に向けて分流されるように設けた分流路９で説明している。

一方、注入外管３には、図１の（ａ）に示すように、その外周における一つの円周帯域ごとに適宜数の薬液吐出孔３ａが設けられている。この薬液吐出孔３ａは、注入外管３内に注入内管２が挿入されたとき、該注入外管３に内接する前記パッカー６の配設位置と重ならない位置に形成されており、薬液の吐出に支障がないように設けられている。

図１の（ａ）に示す第１実施形態では、薬液を注入する薬液注入対象地盤Ｇにおける薬液注入対象範囲Ｓを分割注入する分割注入単位Ｓｎ（ｎは自然数で、第ｎ番目の分割注入単位を指し、図中のＳ４は第４番目の分割注入単位を意味する。また、図中の丸付き数字１〜４は、上から第１番目ないし第４番目の分割注入単位であることを便宜的に示し、以下の符号の図示を省略している。）として分割して効率的な計画施工を行う。そのため、前記分流路９、電磁弁ＳＶ、分岐流路５及びパッカー６は、一組となるようにまとめ、このまとめた組を全体として一箇所以上、好ましくは複数箇所設ける。前記分流路９、電磁弁ＳＶ、分岐流路５及びパッカー６をまとめた２つの組の間に、注入外管３の薬液吐出孔３ａが位置するように設定して薬液を注入する一つの分割注入単位Ｓｎを計画する。

次に、分割注入単位Ｓｎごとの薬液の注入の仕方について詳しく説明する。
図１の（ａ），（ｂ）に示すように、注入内管２内に配設したパッカー系統ＰＳは、地上に設けたパッカー加圧装置Ｐｍに接続されており、同じく薬液系統ＭＳは、地上の流量計及び必要に応じて圧力計が備えられたポンプＰを介して薬液タンクＴに接続され、ケーブル系統ＣＳは、同じく地上に設けられた薬液弁操作器ＭＣに接続されている。

パッカー系統ＰＳに接続されたパッカー６と薬液系統ＭＳからの薬液の吐出を制御する電磁弁ＳＶとは、前記したように一つの組にまとめて配設することが好ましいが、必ずしも同位置や同数でなくてもよい。また、隣接するパッカー６,６に挟まれて注入外管３と注入内管２との間に形成される区画空間に薬液吐出口９ｃ及び必要に応じて電磁弁ＳＶを２箇所以上設けてもよい。
各電磁弁ＳＶはそれぞれ、薬液弁操作器ＭＣから個別に開閉が操作できるようケーブル系統ＣＳにより接続されている。薬液弁操作器ＭＣを操作することにより任意の電気的駆動弁としての電磁弁ＳＶ、例えば、薬液注入の施工計画における薬液注入対象範囲Ｓを分割した上方から第４番目の分割注入単位Ｓ４に位置する電磁弁ＳＶを選択し、この電磁弁ＳＶを開放すれば、そこから薬液が吐出されて分割注入単位Ｓ４に注入される。薬液は薬液タンクＴから1本の送液本管８で送られるので、１台のポンプＰで済む。

パッカー６，６，・・・は、水、空気などを用いたパッカー加圧装置Ｐｍにより、同時に加圧されて膨張することで注入外管３に密着する。これにより、パッカー６を越えて薬液が隣接する区画空間に流れるようなことはない。注入外管３には、注入内管２から吐出された薬液が地盤中に出て行く薬液吐出孔３ａ，３ａ，・・・があけられている。注入外管３は、地盤から注入外管３内へ土が流入しないように対策されているものを用いる。

（第２実施形態）
図２の（ａ），（ｂ）は本発明の第２実施形態を示す。この第２実施形態は、図１の（ａ），（ｂ）に示した第１実施形態において、図２の（ｂ）に示すように、分流路９に流量センサーＳｑを配設し、注入外管３と注入内管２との間に形成される区画空間に圧力センサーＳｐを追加的に設けた点が異なる。そして、この流量センサーＳｑと圧力センサーＳｐとは、ケーブル１０ａ，１０ｂにより図２の（ａ）に示すように地上に追加配置された薬液吐出状況表示器ＤＰに接続されている。

流量センサーＳｑは、当該薬液吐出口９ｃから吐出される薬液の流出状況を計量するものであり、その配置位置は薬液を送出する分流路９の電磁弁ＳＶの上流側でも下流側でもよい。各センサーのケーブル１０ａ，１０ｂは、薬液吐出状況表示器ＤＰに接続される。ここで、時間単位の薬液流出量（ｑｉ：リットル毎分）が表示されるとともに、吐出開始から現時点までの積算流出量（総計リットル量）が計算され表示される。

圧力センサーＳｐは、注入内管２と注入外管３との間の区画空間に吐出された薬液の圧力を計測するものであり、その配設位置は、目的が達せられる適宜な位置であればよい。ケーブル１０ｂは薬液吐出状況表示器ＤＰに接続され、圧力値（ｐｉ）が表示される。薬液の圧力は送出経路の上流ほど高いので、最上流のポンプ圧力だけを把握すればよい場合は、圧力センサーＳｐの設置は必ずしも必要ではなく、ポンプＰに圧力計を備えることで圧力センサーＳｐを省略してもよい。

（第３実施形態）
図３の（ａ），（ｂ）は本発明の第３実施形態を示す。この第３実施形態は、図２の（ａ），（ｂ）に示した第２実施形態において、分岐流路５にパッカー用の電気的駆動弁である電磁弁ＥＶを配設し、パッカー６内にパッカー圧力センサーＳｅを追加的に設けた点が異なる。図３の（ｂ）に示すように、加圧本管４からパッカー６への分岐流路５にパッカー用の電磁弁ＥＶと、パッカー６内にパッカー圧力センサーＳｅを追加的に設けるとともに、地上にも図３の（ａ）に示すようにパッカー弁操作器ＰＣ及びパッカー圧力表示器ＰＤが加えられている。パッカー用の電磁弁ＥＶはパッカー弁操作器ＰＣと、パッカー圧力センサーＳｅはパッカー圧力表示器ＰＤとケーブル１０ｃ，１０ｄによりそれぞれ接続されている。パッカー弁操作器ＰＣを操作することにより、任意のパッカー用の電磁弁ＥＶを個別に開閉可能にしたものである。個別のパッカー６の圧力計測は必要でなく最上流のパッカー加圧装置Ｐｍの圧力だけを把握すればよい場合は、パッカー加圧装置Ｐｍに圧力計が設置されていればよく、各パッカー６へのパッカー圧力センサーＳｅの設置とパッカー圧力表示器ＰＤは必要ない。

（第４実施形態）
図４の（ａ），（ｂ）は本発明の第４実施形態を示す。この第４実施形態は、図１の（ａ），（ｂ）に示した第１実施形態において、図４の（ｂ）に示すように、２本の送液本管８ａ、８ｂを配設して薬液系統を薬液Ａ系統ＭＳＡ及び薬液Ｂ系統ＭＳＢの２つの薬液系統とし、それぞれに別々の薬液（Ａ，Ｂ）を使用することができるように構成したものである。薬液系統ＭＳＡは、薬液（Ａ）を送出する送液本管８ａと、この送液本管８ａに設けられた薬液（Ａ）を分流する分流路９ａと、この分流路９ａに配設された電磁弁ＳＶＡとを有している。この薬液系統ＭＳＡに併設されるもう１つの薬液系統ＭＳＢには、同じく薬液（Ｂ）を送出する送液本管８ｂと、この送液本管８ｂに設けられた分流路９ｂと、この分流路９ｂに配設された電磁弁ＳＶＢとが設けられている。

そして、特徴的な構成としては、電磁弁ＳＶＡ，ＳＶＢの下流に、薬液を吐出する薬液吐出口９ｃの直前に２種類の薬液を混合させるための薬液合流室９ｄを分流路９ａと分流路９ｂの下流に設けたことである。この薬液合流室９ｄは、図４の（ｂ）に示すように薬液吐出口９ｃを併設した型とするように設けるのが望ましい。薬液系統ＭＳＡ及び薬液系統ＭＳＢは、図４の（ａ）に示すように、地上に設置した流量計を備えるポンプＰａ及びＰｂを介してそれぞれ薬液ＡタンクＴａ、薬液ＢタンクＴｂに接続されている。そして、薬液系統ＭＳＡ及びＭＳＢは、第１実施形態と同じくケーブル系統ＣＳにより電磁弁ＳＶＡ及び電磁弁ＳＶＢからのケーブル１０，１０ｅが薬液弁操作器ＭＣに接続されている。この薬液合流室９ｄを設けることにより、薬液吐出孔３ａから吐出する直前において両液を混合させて地盤に注入することができるので、ゲルタイムが数秒オーダーの瞬結型薬液ないし数分オーダーの急結型薬液の注入が可能となる。なお、前記した２種類の薬液の混合は、前記薬液合流室９ｄを使用せず、図示はしていないが、別々の薬液吐出口から直接に前記区画空間に吐出させて、該区画空間において混合させるようにしてもよい。

（第５実施形態）
図５の（ａ）〜（ｆ）は本発明の第５実施形態を示す。この第５実施形態は、図１の（ａ），（ｂ）に示した第１実施形態の薬液注入装置を用いた施工法の例であって、既設構造物等、地上に構築物がある地盤の構築物直下に薬液を注入する施工法を行うものである。
初めに、図５の（ａ）に示すように、誘導式水平ボーリング機（ＨＤＤマシン）により、直線及び曲線を組み合わせて薬液注入対象範囲Ｓの中央を通るボーリングを行い、ボーリング機と反対側の地表まで削孔する。次に、図５の（ｂ）に示すように、ボーリング機と反対側の地表でボーリングロッドの先端にバックリーマーを取り付け、さらにその後方に薬液注入孔の空間を保持するためのケーシングを接続し、バックリーマーでボーリング孔を拡径しつつボーリングロッドを後退させながら、ケーシングを引き込む。次に、図５の（ｃ）に示すように、敷設されたケーシングの中に注入外管３を建て込み、さらに注入内管２を挿入する。この場合、注入外管３の中に予め注入内管２を挿入しておいて、これらを同時に建て込んでもよい。

次に、図５の（ｄ）に示すように、ケーシングを引き抜き、注入外管３を地盤に直接接触させる。この工程においては、注入外管３を建て込んだ直後にケーシングを引き抜き、続いて注入内管２を挿入する手順でもよい。また、以上においてケーシングの敷設は必ずしも前記の通りの施工でなくてもよく、例えばボーリング機と反対側の地表まで削孔せずに、薬液注入対象範囲Ｓの終端までに止めてケーシングを敷設することができれば、それでもよい。そして、注入外管３の中に挿入された注入内管２の薬液系統ＭＳ、パッカー系統ＰＳ、及びケーブル系統ＣＳ（図１の（ａ），（ｂ）参照）にそれぞれ地上に設置した薬液タンクＴに連なるポンプＰ、パッカー加圧装置Ｐｍ、薬液弁操作器ＭＣを接続し、薬液注入装置を組み上げる。このとき、薬液注入対象範囲Ｓの水平方向及び／又は深さ方向の広がりが大きい場合には、その広がり程度と方向に応じて適宜他の薬液注入装置を同様の手順で併設するとよい。次に、図５の（ｅ）に示すように、パッカー６，６を作動させて各薬液吐出口（９ｃ，９ｃ）間の薬液の連通を遮断する。次に、薬液弁操作器ＭＣからの操作で、任意に選択した薬液吐出口（９ｃ）の電磁弁（ＳＶ）を開き、その他の電磁弁（ＳＶ）を閉じておき、ポンプＰで薬液を送って所定量の薬液を注入する。このような操作を薬液吐出口（９ｃ）の選択を変えてこの工程を繰り返し行うことにより、薬液注入対象範囲Ｓの全体に薬液を注入する。この工程の繰返しの間、注入内管２の位置は変えなくてすむ。最後に、図５の（ｆ）に示すように、注入内管２を引き上げ、併設した他の薬液注入装置を撤収して作業を終える。注入外管３は、一般には残置する。

（第６実施形態）
図６の（ａ），（ｂ）は本発明の第６実施形態を示す。この第６実施形態は、図２の（ａ），（ｂ）に示した第２実施形態の薬液注入装置を用いた施工法の例である。
第６実施形態は、基本的に第５実施形態において図５の（ａ）〜（ｄ）までに説明したものと同じ前半の施工手順を行った後、それ以降の後半に施工する薬液注入の工程が異なる施工手順を行うものである。ここでは、重複する前半の施工手順の説明は省略する。
第６実施形態で行う薬液注入工程の施工手順としては、図６の（ａ），（ｂ）に示すように、薬液注入の工法は２通りが考えられる。第1の工法は、図６の（ａ）に示すように、全域同時施工で、全部の薬液吐出孔（３ａ）（図２の（ａ），（ｂ）参照）から同時に薬液を吐出させ、薬液注入対象範囲Ｓの全域を一気に注入する。薬液吐出状況表示器ＤＰにより各薬液吐出孔（３ａ）からの吐出流量をモニターし、それぞれが所定注入量となるように、薬液弁操作器ＭＣから注入内管（２）の電磁弁（ＳＶ）を開閉操作して吐出時間や吐出速度を調整する。

第２の工法は、図６の（ｂ）に示すように、部分領域同時施工で、薬液注入対象範囲Ｓをいくつかの部分領域に分け、各部分領域内で前記のような複数の薬液吐出孔（３ａ）からの同時注入を行い、それを繰り返すことによって範囲を移動させつつ順次注入していく。この部分領域同時施工では、薬液を注入する薬液注入対象範囲Ｓを適宜数の分割注入単位（Ｓｎ）（図１の（ａ）参照）をひとまとめにして、領域１、領域２、領域３の３つに区分した例で説明する。初めに、例えば既設構造物等の直下の中央部など、任意に選択した領域２に対する薬液の注入を施工し、その後、他の領域１又は領域３へと施工範囲を移動させて順次薬液の注入を施工する。広い領域範囲を注入する際に、注入箇所に順序をつけることによって、既設構造物等への注入圧力の影響を軽減させることができるような場合や、薬液で置き換えられる地下水の流れをコントロールしたい場合などに、この工法を使えば有利である。

いずれの工法においても、注入内管（２）の位置を変えずに施工することができる。ただし、薬液注入対象範囲Ｓが非常に長く、注入内管（２）で薬液を吐出させることのできる長さよりも長い場合は、後記する延長ロッド（送液本管、加圧本管、及びケーブルのみからなる）を作成して注入内管（２）の全長を伸ばし、注入内管（２）の位置を変える工法が採用できる（図９参照）。また、注入外管（３）の一方の開口から注入内管（２）を挿入して注入した後、他方の開口から注入内管（２）を入れて注入する工法も施工できる。

（第７実施形態）
図７の（ａ）〜（ｃ）は本発明の第７実施形態を示す。この第７実施形態は、基本的に図３の（ａ），（ｂ）に示した第３実施形態の薬液注入装置を用いた施工法の変形例であり、薬液タンクＴのほかに洗浄水タンクＷを付加し、薬液吐出状況表示器（ＤＰ）を省略している点が一部異なる。
第３実施形態の説明で述べたように、パッカー（６，６）をそれぞれ独立に操作できるようにすることで、注入外管（３）と注入内管(２)との間に滞留する薬液がゲル化して注入作業終了後に注入内管(２)が引き抜けなくなるのを防ぐために、各分割注入単位(Ｓｎ)の注入終了後に滞留薬液を洗浄することができるようにした。すなわち、図７の（ａ）に示すように、上から第２番目の分割注入単位(Ｓ２)の注入が終了した後、図７の（ｂ）に示すように、パッカー弁操作器ＰＣの操作によりパッカー用の電磁弁（ＥＶ）の開閉を制御して、上から第３番目のパッカー（６）だけを作動させて第２番目のパッカー（６）を開放し、その後、図７の（ｃ）に示すように、地上の薬液弁操作器ＭＣによる電磁弁(ＳＶ)の操作で薬液から洗浄水に切り替えて送液すれば、滞留薬液は洗浄水で希釈されてゲル化しなくなるか、又はゲル化したものが崩されて洗浄水とともに薬液注入孔から排出される。

（第８実施形態）
図８の（ａ），（ｂ）は本発明の第８実施形態を示す。この第８実施形態は、図４の（ａ），（ｂ）に示した第４実施形態の２つの薬液系統を備える薬液注入装置を用いた施工法の例であり、薬液タンクＴｂに薬液タンクＴｂ’を付加している点が一部異なる。
第８実施形態では、薬液タンクＴｂ’に薬液Ｂ’を貯留する。これにより、注入する薬液として薬液Ａと薬液Ｂの他に薬液Ｂ’が使用できるように構成したことを特徴とする。注入薬液として、薬液Ａと薬液Ｂを混合すればゲルタイムが数秒オーダーの瞬結性ないし数分オーダーの急結性となり、薬液Ａと薬液Ｂ’とを混合すればゲルタイムが数十分以上の緩結性となるように各薬液を選択し、３種類の薬液を用いて複相式の注入を行えるようにする。

すなわち、図４の（ａ），（ｂ）に示した薬液注入装置を用いて、薬液Ａ系統（ＭＳＡ）には薬液Ａを流し、薬液Ｂ系統（ＭＳＢ）には薬液Ｂ又はＢ’のいずれかを流せるようにする。初めに、図８の（ａ）に示すように、薬液Ａ系統（ＭＳＡ）に薬液ＡタンクＴａを連結したポンプＰａを接続し、薬液Ｂ系統（ＭＳＢ）側には、薬液ＢタンクＴｂを連結したポンプＰｂを接続することで、瞬結性ないし急結性の薬液の組合せにして短時間の注入を行い、注入外管（３）の周囲のシール及び粗詰め注入を行う（一次注入）。次に、図８の（ｂ）に示すように、薬液Ｂ系統（ＭＳＢ）の送液を薬液Ｂ’に切り替えて緩結性の薬液の組合せに変更し、長時間をかけて浸透注入を行う（二次注入）。そして薬液弁操作器ＭＣからの電磁弁（ＳＶ）の切替え操作により薬液を吐出させる位置を順次移動させながら、前記の注入工程を繰り返して薬液注入対象範囲（Ｓ）の全体を注入する。また、前記のように1箇所ごとに一次注入と二次注入を続けて行うことのほか、全箇所の一次注入を電磁弁（ＳＶ）の切替え操作により順次行った後、二次注入を行うこともできる。いずれの手順でも、注入過程で注入内管（２）の位置を変えずに施工できる。

（第９実施形態）
図９の（ａ）〜（ｃ）は本発明の第９実施形態を示す。この第９実施形態は、図１の（ａ），（ｂ）ないし図４の（ａ），（ｂ）に示した各実施形態の薬液注入装置を用いた施工法の変形例である。
各実施形態の施工法において、薬液を注入する薬液注入対象範囲（Ｓ）が非常に長く、注入内管２で薬液を吐出させることのできる長さよりも長い場合に、延長ロッドを作成して注入する工法を示したものである。
まず、図９の（ａ）に示すように、前記したように延長ロッドを注入内管２に接続して、注入外管３内に挿入する。次に、図９の（ｂ）に示すように、延長ロッド及び注入内管２を通じて薬液を注入外管３の薬液吐出孔（３ａ）から領域１（第６実施形態の説明参照）に注入する。この場合、初めに薬液を注入する範囲は、適宜選択した分割注入単位(Ｓｎ)からなる注入外管３先端部の領域１として第６実施形態で説明した要領で薬液を注入する。その後、図９の（ｃ）に示すように、延長ロッド及び注入内管２を移動させて延長ロッドを取り外し、薬液を残りの領域に注入する。この施工法を行うことで非常に長い薬液注入対象範囲（Ｓ）の全体を施工することができる。
以上に説明した各実施形態は、本発明を限定するものではない。特許請求の範囲に記載した本発明の技術思想を逸脱しない範囲で本発明の実施形態は変更可能である。なお、各実施形態において説明した薬液弁操作器（ＭＣ）は、各電磁弁を同時又は個別の任意な開閉制御が可能に構成されている。

（ａ）は本発明の第１実施形態の薬液注入装置の模式図、（ｂ）は部分拡大図である。 （ａ）は本発明の第２実施形態の薬液注入装置の模式図、（ｂ）は部分拡大図である。 （ａ）は本発明の第３実施形態の薬液注入装置の模式図、（ｂ）は部分拡大図である。 （ａ）は本発明の第４実施形態の薬液注入装置の模式図、（ｂ）は部分拡大図である。 本発明の第５実施形態の薬液注入工法の模式図、（ａ）〜（ｆ）はその施工工程を示す図である。 本発明の第６実施形態の薬液注入工法の模式図、（ａ），（ｂ）はその施工工法の変形例を示す図である。 本発明の第７実施形態の薬液注入工法の模式図、（ａ）〜（ｃ）はその施工工程を示す図である。 本発明の第８実施形態の薬液注入工法の模式図、（ａ），（ｂ）はその施工工程を示す図である。 本発明の実施形態における施工変形例の模式図である。 従来の第１の薬液注入装置の模式図である。 従来の第２の薬液注入装置の模式図である。

符号の説明

２ 注入内管
３ 注入外管
３ａ 薬液吐出孔
４ 加圧本管
５ 分岐流路
６ パッカー
８ 送液本管
９ 分流路
９ｃ 薬液吐出口
１０ ケーブル
Ｔ 薬液タンク
ＳＶ 電磁弁(電気的駆動弁)
ＭＳ 薬液系統
ＰＳ パッカー系統
ＣＳ ケーブル系統
ＭＣ 薬液弁操作器
Ｐｍ パッカー加圧装置
Ｐ ポンプ

Claims (10)

1. 注入内管と、該注入内管が挿入され複数の薬液吐出孔を有する注入外管とを備える薬液注入装置であって、
   前記注入内管は、加圧流体を送出する加圧本管、該加圧本管上に複数箇所設けられる前記加圧流体を分岐させる分岐流路、及び該分岐流路に接続される前記注入内管外周の複数箇所に設けられたパッカーからなるパッカー系統と、薬液を送出する送液本管、該送液本管上に１箇所以上設けられ前記薬液を分流させる分流路、及び該分流路を開閉する電気的駆動弁からなる薬液系統と、前記各電気的駆動弁からのケーブルを束ねてなるケーブル系統とを線状に集合させた構成を備え、
   前記注入外管の前記薬液吐出孔は、前記各パッカー間に設けられ、
   前記ケーブル系統は、前記各電気的駆動弁を同時又は個別の任意な開閉制御を行う薬液弁操作器に接続される
   ことを特徴とする薬液注入装置。
2. 請求項１において、前記注入外管の前記薬液吐出孔は、薬液注入対象範囲の分割注入単位ごとに設けられ、
   前記分流路及び前記電気的駆動弁は、前記分割注入単位に対応する前記送液本管上の箇所に設けられることを特徴とする薬液注入装置。
3. 請求項１又は請求項２において、前記各分流路、電気的駆動弁、分岐流路、及びパッカーで一つの組が構成され、各パッカーと前記注入内管と前記注入外管との間で区画空間を前記分割注入単位ごとに形成し、該区画空間を通じて前記薬液吐出孔から前記薬液を吐出するようにしたことを特徴とする薬液注入装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか一項において、前記送液本管からの前記各分流路に流量センサーと圧力センサーのうち少なくとも流量センサーを設けるとともに、前記ケーブル系統にこれら流量センサーと圧力センサーのうち少なくとも流量センサーからのケーブルを加え、これら追加されたケーブルが接続され前記流量センサーと圧力センサーのうち少なくとも流量センサーにより流量と圧力のうち少なくとも流量を表示させる薬液吐出状況表示器を設けたことを特徴とする薬液注入装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか一項において、前記加圧本管から前記各パッカーへの前記分岐流路にパッカー用の電気的駆動弁と圧力センサーのうち少なくとも前記パッカー用の電気的駆動弁を設けるとともに、前記ケーブル系統にこれらパッカー用の電気的駆動弁と圧力センサーのうち少なくとも前記パッカー用の電気的駆動弁からのケーブルを加え、これら追加されたケーブルが接続され前記パッカー用の電気的駆動弁の同時又は個別の任意な開閉制御を行うパッカー弁操作器と前記圧力センサーによりパッカーの圧力の表示を行うパッカー圧力表示器のうち少なくともパッカー弁操作器を備えたことを特徴とする薬液注入装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか一項において、前記薬液系統を２系統とし、そのうちの１系統には薬液の主剤を、他の１系統には薬液の反応剤をそれぞれ流し、各々の薬液系統からの分流路を前記電気的駆動弁の下流側で合流させるように構成したことを特徴とする薬液注入装置。
7. ボーリング手段により薬液注入対象地盤に削孔した薬液注入孔と請求項１に記載の薬液注入装置とを用いて行う薬液注入工法であって、前記薬液注入孔に前記注入外管を建て込み、該注入外管の内部に前記注入内管を挿入し、前記パッカーを作動させて各パッカー間の薬液の連通を遮断したのち、前記薬液弁操作器を操作することにより、任意に選択した薬液吐出口から薬液を吐出する工程を繰り返し、前記注入内管の位置を変えることなく、自由な順序で薬液注入対象範囲内を順次注入していくことを特徴とする薬液注入工法。
8. ボーリング手段により薬液注入対象地盤に削孔した薬液注入孔と請求項４に記載の薬液注入装置とを用いて行う薬液注入工法であって、前記薬液注入孔に前記注入外管を建て込み、該注入外管の内部に前記注入内管を挿入し、前記パッカーを作動させて前記各薬液吐出孔間の薬液の連通を遮断したのち、全部の薬液吐出口、又は任意の複数個の薬液吐出口を選択し、各薬液吐出孔からの吐出状況を前記薬液吐出状況表示器により把握しつつ、前記薬液弁操作器からの操作により各薬液吐出孔からの薬液吐出を管理しながら、前記注入内管の位置を変えずに、薬液注入対象範囲内の全域の同時注入を行う、又は適宜数の分割注入単位からなる領域の同時注入の繰返しで薬液注入対象範囲内を順次注入していくことを特徴とする薬液注入工法。
9. 請求項７又は請求項８に記載した薬液注入工法において、請求項１又は請求項４に記載の薬液注入装置の代わりに請求項５に記載の薬液注入装置を用いて行う薬液注入工法であって、前記パッカー弁操作器からの操作により前記パッカーをそれぞれ独立に作動させることを特徴とする薬液注入工法。
10. 請求項７ないし請求項９のいずれか一項に記載した薬液注入工法において、請求項６に記載の薬液注入装置を用いて行う薬液注入工法であって、前記薬液の主剤と反応剤とを前記各薬液吐出孔から吐出させる直前に合流して混合させる、いわゆる２ショット方式で行うことを特徴とする薬液注入工法。

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