JP2006028946A - 地盤改良用薬液注入装置 - Google Patents

Abstract

【課題】膨張部に圧縮方向の圧力を加えることにより膨張部を膨張させる方式の薬液注入装置において、膨張部を容易に膨張させることを可能とした。
【解決手段】ロッド２と、ロッド２の先端部近傍に装着された先端側座金３と、先端側座金３よりもロッド２の基端側に摺動可能に周設された基端側座金４と、先端側座金３と基端側座金４間に周設された膨張部６と、基端側座金４よりもロッド２の基端側任意の箇所において任意の長さ分だけロッド２の外径を大きくすることにより形成した拡大部７と、拡大部７を内周側に収容可能な配置でロッド２の外周側に配設された、先端面及び基端面に開口８０２ｂ，８０２ａを有する流路８０１を備えた注入部８を具備し、注入部８は、その内周に前記拡大部７が摺動可能で、かつ、拡大部７が内壁の一部を形成している密閉された圧力室１０を前方に形成しつつ基端側座金４に係止した。
【選択図】図１

Description

本発明は、地中に形成されたボーリング孔内に挿入され、膨張部を膨張させることによりボーリング孔内に閉塞空間を形成しつつ、この閉塞空間を介して地中にセメントミルク等の薬液を浸透させるために用いられる地盤改良用薬液注入装置に係り、より詳しくは、容易に膨張部を膨張可能としたことを特徴とする地盤改良用薬液注入装置に関する。

従来から、ダム建設や巨大構造物の建築等の際には、地盤を強固にするため、地中にボーリング孔を形成し、このボーリング孔及びその周囲にセメントミルク等の薬液を圧入することが行われており、そのための装置として薬液注入装置が用いられている。

この薬液注入装置について説明すると、地盤改良用の薬液注入装置は一般的に、内部に薬液を通過可能とした中空のロッドを有しているとともに、このロッドの任意の箇所にはラバー製の膨張部が周設され、この膨張部はロッドの外周方向に向けて膨張可能とされている。

そして、この薬液注入装置をボーリング孔内に挿入した状態で膨張部を膨張させ、これにより膨張部より下方部分に閉塞空間を形成し、その状態で、ロッド内を介してボーリング孔に薬液を注入して地盤改良を可能としている。

ところで、薬液注入装置における膨張部を膨張させる方法には様々な方法があり、例えばエアーにより膨張部を膨張させる方法があるが、この方法ではロッド内にエアー用流路を形成する必要があるためにロッドが長くなるとエアー用流路も長くする必要がありコストが高くなってしまうという問題点がある。

そのため、コストを抑えるために、膨張部に圧縮方向の圧力を加えることにより膨張させる方法を採用したものが存在する。即ち、図４はこの薬液注入装置の構造を示す長手方向に沿った概略断面図であり、図において３１が薬液注入装置（以下「従来の薬液注入装置」という。）である。そして、この従来の薬液注入装置３１では、中空のロッド３２を有しており、このロッド３２の内部を介して薬液等をボーリング孔内に注入可能としている。

また、前記ロッドの先端部（図における右側）近傍には一対の座金３３ａ、３３ｂが周設されており、この一対の座金３３ａ、３３ｂは、先端側（図における右側）３３ｂがロッド３２に固着され、基端側（図における左側）３３ａはロッド３２に対して摺動可能とされている。そして、前記一対の座金３３間には、ラバー製の膨張部３４が周設されている。

更に、前記ロッド３２における基端側座金３３ａの基端側（図における左側）は、周囲にねじ切り加工が施されており、このねじ切り加工された部分の一部を収容する配置で、前記ロッド３２には、ガイドパイプ３５が摺動可能に摺設されている。

そして、この構成において、ガイドパイプ３５における反座金側の端部に当設するような配置においてロッド３２のねじ切り加工された部分にハンドル３６を螺合し、さらにこの状態でハンドル３６を締め付け方向に回していくと、ハンドル３６に押されながらガイドパイプ３５がロッド３２の先端側に移動していくとともに、このガイドパイプ３５に押されながら基端側座金３３ａもまたロッド３２の先端側に移動していき、これにより膨張部３４を、ロッド３２の長手方向に向けて圧縮していく。

そうすると、膨張部３４は、その先端側にはロッド３２に固着された先端側座金３３ｂが位置しているために先端側には移動できず、ロッド３２の外周方向に膨張していく。

従って、この薬液注入装置３１をボーリング孔内に挿入した状態でハンドル３６を締め付け方向に回すことにより、膨張部３４は、膨張しつつボーリング孔内壁に当設し、これにより、ボーリング孔における膨張部よりも下方部分に閉塞空間を形成することが可能となり、この状態でロッド３２の内部を介して前記閉塞空間内に薬液を注入していくことにより地盤改良を行うことが可能となる。

このように、膨張部に圧縮方向の圧力を加えることにより膨張部を膨張させる従来の薬液注入装置では、ハンドルを回すことのみによって膨張部を膨張させることができるために、エアー等により膨張部を膨張させる薬液注入装置と異なりエアー用流路を設ける必要がなく、コストを抑えることが可能となる。

しかしながら、このような従来の薬液注入装置では、ハンドルを回す必要があるために、労力が必要であるという問題点が指摘可能である。

また、人力によりハンドルを回す必要があるために、ボーリング孔が深い場合にはハンドルを回す作業が煩雑にならざるを得ない。

更に、膨張部の膨張度合いを目視により確認せざるを得ないために、ボーリング孔を確実にシールしたか否かを確認する手立てが無く、作業者の感に頼らざるを得ないという問題点も指摘されている。

そこで、本発明は、膨張部に圧縮方向の圧力を加えることにより膨張部を膨張させる方式の薬液注入装置において、膨張部を容易に膨張させることが可能であるとともに、ボーリング孔が深い場合であっても対応でき、更に、膨張部の膨張度合いをボーリング孔の内径に対応した正確なものにすることを可能とした地盤改良用薬液注入装置を提供することを課題としている。

本発明の地盤改良用薬液注入装置は、略円筒形状としたロッドと、該ロッドの先端部近傍において前記ロッドの外周に装着された先端側座金と、該先端側座金よりも前記ロッドの基端側において前記ロッドの外周に摺動可能に周設された基端側座金と、前記先端側座金と基端側座金間において前記ロッドに周設された、前記ロッドの長手方向に向けた圧縮圧力を加えることによって前記ロッドの外周方向へ膨張可能とした膨張部と、前記基端側座金よりも前記ロッドの基端側任意の箇所において任意の長さ分だけロッドの外径を大きくすることにより形成した拡大部と、該拡大部を内周側に収容可能な配置で前記ロッドの外周側に配設された、略円筒形状であるとともに、両端を外部に開口とした注入液用流路が壁内に形成された注入部と、を具備し、
前記注入部は、その内周に前記拡大部が摺動可能で、かつ、前記拡大部が内壁の一部を形成している密閉された圧力室を前方に形成するとともに、該圧力室内に前記開口の一方が位置する配置で前記基端側座金に係止したことを特徴としている。

本発明の地盤改良用薬液注入装置では、拡大部を注入部の内周に摺動可能にするとともに、この拡大部は注入部の前方に形成した密閉された圧力室の内壁の一部を形成しているため、注入部の注入液用流路にポンプ等を連結し、注入液用流路を介して圧力室内に油等を注入していくと、拡大部は油圧によってロッドの基端側に押され、それにより、ロッド全体がその挿入側に移動するとともに、ロッドの先端部近傍に固着されている先端側座金もまたロッドとともに挿入側に移動する。

そうすると、基端側座金はロッドに対して摺動可能としており位置が変わらないために、膨張部にはロッドの長手方向に向けた圧力が加わり、これにより膨張部がロッドの外周方向に向けて膨張していく。

このように、本発明の地盤改良用薬液注入装置では、注入部を介して圧力室内に油等を注入していくのみで膨張部を膨張させることができるため、ハンドルを回して膨張部を膨張させる従来の薬液注入装置と異なり、人力を用いることなく膨張部を膨張させてボーリング孔内のシールを行うことが可能である。

また、人力によりハンドルを回す必要がないために、ボーリング孔が深い場合でも膨張部を容易に膨張させることが可能である。

更に、油圧等の液圧を用いて膨張部を膨張させるために、ボーリング孔の内径に応じて正確に膨張部の膨張度合いを調整することが可能である。

本発明の地盤改良用薬液注入装置は、略円筒形状としたロッドを有しており、このロッドの先端部近傍には先端側座金が周設されており、この先端側座金は螺合等によってロッドの外周に装着されている。

また、先端側座金よりも前記ロッドの基端側には、前記ロッドの外周に摺動可能にして、基端側座金が周設されている。

そして、前記先端側座金と基端側座金間には膨張部が周設されており、この膨張部は、ロッドの長手方向に向けた圧縮圧力を加えることによってロッドの外周方向へ膨張可能としている。

次に、基端側座金よりもロッドの基端側任意の箇所においては、任意の長さ分だけロッドの外径を大きくし、これにより、当該部分を拡大部としている。

また、この拡大部を内周側に収容可能な配置で、前記ロッドの外周側には、略円筒形状であるとともに、両端を外部に開口とした注入液用流路が壁内に形成された注入部が配設されている。

そして、前記注入部は、その内周壁に前記拡大部が摺動可能とし、かつ、前記拡大部が内壁の一部を形成している圧力室を前方に形成するとともにこの圧力室内に前記開口の一方が位置する配置で、前記基端側座金に係止されている。

ここで、前記膨張部を複数個備えるとともに、各膨張部間に中間側座金を配設するとよく、これにより、地盤が弱い場合でも、薬液が膨張部の上方に流れ込むことを防止することができる。

本発明の地盤改良用薬液注入装置（以下においては単に「薬液注入装置」という。）の実施例について図面を参照にして説明すると、図１は、本実施例の薬液注入装置の長手方向に沿った構造を示す断面図であり、図において１が本実施例の薬液注入装置である。

そして、本実施例の薬液注入装置１は、略円筒形状とした中空のロッドを備えており、即ち、図において２がロッドであり、このロッド２は、前述したように中空の略円筒形状としており、その内部に薬液等を流通可能としている。なお、図においては、右側が先端部、左側が基端部としている。

次に、前記ロッド２の先端部には、略リング形状とした先端側座金３が周設されており、その周設に際して本実施例では、ロッド２の先端部外周に先端側座金３を螺合し、これにより、先端側座金３がロッド２の長手方向へ移動することを阻止している。

そして、前記先端側座金３に対向する配置で、即ち、ロッド２における前記先端側座金３の装着位置よりも基端側において、前記ロッド２には略リング形状の基端側座金４が周設されており、この基端側座金４は、ロッド２の長手方向への移動を可能なようにしてロッド２に周設されている。

次に、前記先端側座金３と基端側座金４間において、前記ロッド２には、３個の、略円筒形状とした膨張部６が周設されているとともに、この膨張部６間において前記ロッド２には、略リング状の中間側座金５が周設されており、膨張部６及び中間側座金５はいずれも、ロッド２の長手方向に沿って移動自在とされている。

ここで、前記膨張部６について説明すると、本実施例において前記膨張部６は、ラバー製としており、ロッド２の長手方向に向けた圧縮圧力を受けることにより、ロッド２の外周方向へ膨張可能としている。

次に、前記ロッド２は、前記基端側座金４が周設される箇所よりも基端側の任意の箇所において、任意の長さ分だけその外径を大きくし、これにより拡大部７を形成しており、この拡大部７を内周側に収容可能な配置で、前記ロッド２には注入部８が周設されている。

ここで、この注入部８について説明すると、図において８が注入部であり、本実施例においてこの注入部８は、略円筒形状としているとともに、その内壁任意の箇所には流路８０１が形成されている。また、この流路８０１の両端は外部に開口とされ、即ち、流路８０１は、注入部８の先端面に位置する先端側開口８０２ｂと、注入部８の基端面に位置する基端側開口８０２ａを有している。そして、この注入部８は、その内周に前記拡大部７が収容可能な配置で、その先端部が前記基端側座金４に螺合され、これによりロッド２に周設されている。

この注入部８の周設構造について詳細に説明すると、図３は、本実施例の薬液注入装置１における前記注入部８の先端部近傍の構造を示した断面図であり、本実施例においては、前記基端側座金４に、内周側にねじ切りを施した連結部４０１を、ロッド２の基端側に向けて突設しており、一方、注入部８の先端側外周には、前記連結部４０１に螺合可能なねじ切りを施しており、注入部８の先端部を前記連結部４０１に螺合することで、注入部８を、基端側座金４に係止しつつロッド２に周設している。

また、注入部８の周設に際しては、注入部８の先端面と基端側座金４におけるロッド２の基端側外表面との間に任意の距離を置き、これにより、注入部８の前方に密閉された圧力室１０が形成されるようにしている。即ち、本実施例においては、基端側座金４における連結部４０１の内周側に、注入部８の先端部を前記連結部４０１に螺合した際に注入部８の先端面が当設する段差部４０２を形成しており、これにより、注入部８の先端部を前記連結部４０１に螺合した際に注入部８の先端面と基端側座金４におけるロッド２の基端側外表面との間に任意の距離が形成されるようにしており、更に、注入部８の内周壁に対して前記拡大部７が摺動可能な配置にするとともに、拡大部７と注入部８の内周壁との間にはシール用のＯリング９を介在させ、これにより、注入部８の前方側に、注入部８の先端面、基端側座金４におけるロッド２の基端側外表面、及び拡大部７におけるロッド２の先端側外表面により密閉された圧力室１０を形成している。

次に、このように構成される本実施例の薬液注入装置１の作用について説明すると、膨張部６が膨張していない通常の状態（図１の状態）において、注入部８における基端側開口８０２ａに油圧ポンプ等を連結固定し、流路８０１内に油等の駆動用媒体（以下単に「油」という。）を注入していくと、流路８０１及び先端側開口８０２ｂを介して圧力室１０内に油が供給されていき、更に油の注入を継続すると、圧力室１０内に油が充満するとともに、圧力室１０の内壁に油圧が加えられる。

そして、このとき、本実施例の薬液注入装置１では、注入部８の内周壁に対して拡大部７を摺動可能としているために、圧力室１０内の油圧によって、拡大部７は、注入部８の内周壁と摺動しながら反圧力室１０方向へ移動する。

このことは、注入部８に対してロッド２の全体がその基端側方向に移動することを意味し、これにより先端側座金３もロッド２とともに基端側方向に移動することを意味するが、このとき、注入部８は油圧ポンプ等によって固定され、基端側座金４は注入部８に螺合されておりロッド２の長手方向への移動は阻止されているために、これにより、膨張部６には先端側座金３と基端側座金４とによりロッド２の長手方向に向いた圧縮圧力が加わる。

そうすると、本実施例における膨張部６は、ロッド２の長手方向に向けた圧縮圧力を受けることにより、ロッド２の外周方向へ膨張可能としているために、先端側座金３と基端側座金４とによって圧縮圧力を受けることにより、ロッド２の外周方向へ膨張していく。この状態を示した断面図が図２である。

即ち、図２において、膨張部６は、先端側座金３と基端側座金４とによって圧縮圧力を受けることによってロッド２の外周方向へ膨張している。従って、本実施例の薬液注入装置１では、これをボーリング孔内に挿入した状態で注入部８内に油等を注入することで膨張部６を膨張させ、ボーリング孔における膨張部６の下方部分を閉塞空間にすることができ、この閉塞空間を介して地中に地盤強固剤等の薬液を圧入することが可能である。

そして、このとき、本実施例の薬液注入装置では、人力により膨張部に圧縮圧力を加えていた従来の装置と異なり、油等の駆動媒体を注入することのみで膨張部を膨張させることが可能であるために、膨張部の膨張に際して労力を必要としないという利点があるとともに、その結果、ボーリング孔が深い場合であっても作業が煩雑になることがない。

また、人力により膨張部を膨張させる場合と異なり、注入する油の量等を調節することにより、作業者の感に頼ること無く、正確確実に膨張部を膨張させることができる。

更に、エアーにより膨張部を膨張させる従来の薬液注入装置と異なり、ロッド内部にエアー管等を形成する必要もなくコストを抑えることができる。

更にまた、前述の実施例では、膨張部を複数個備えているために、地中に圧入した薬液が地中を介して膨張部の上方側に逆流してしまうことも有効に防止可能である。但し、膨張部は必ずしも３個にする必要はなく、例えば岩盤が固い場合には１個としてもよい。

なお、本発明における注入部８は、その内周に前記拡大部が摺動可能で、かつ、前記拡大部が内壁の一部を形成している圧力室を前方に形成するとともに、圧力室内に先端側開口８０２ｂが位置する配置で前記基端側座金に係止してあればよく、必ずしも前述の構造にする必要はない。

本発明の薬液注入装置では、注入部内に油等を注入することによりロッドを基端側に移動して膨張部に圧縮圧力を加えて膨張させることを可能としているために、掘削孔等の内部に閉塞空間を形成する場合の全般に適用可能である。

本発明の薬液注入装置の実施例の構造を示す断面図である。 本発明の薬液注入装置の実施例の作用を説明するための断面図である。 図１における注入部の先端部近傍の構造を拡大して示した断面図である。 従来の薬液注入装置を説明するための図である。

符号の説明

１ 薬液注入装置
２ ロッド
３ 先端側座金
４ 基端側座金
４０１ 連結部
４０２ 段差部
５ 中間側座金
６ 膨張部
７ 拡大部
８ 注入部
８０１ 流路
８０２ａ 流路の基端側開口
８０２ｂ 流路の先端側開口
９ Ｏリング
１０ 圧力室

Claims (2)

1. 略円筒形状としたロッド（２）と、
   該ロッド（２）の先端部近傍において前記ロッド（２）の外周に装着された先端側座金（３）と、
   該先端側座金（３）よりも前記ロッド（２）の基端側において前記ロッド（２）の外周に摺動可能に周設された基端側座金（４）と、
   前記先端側座金（３）と基端側座金（４）間において前記ロッド（２）に周設された、前記ロッド（２）の長手方向に向けた圧縮圧力を加えることによって前記ロッド（２）の外周方向へ膨張可能とした膨張部（６）と、
   前記基端側座金（４）よりも前記ロッド（２）の基端側任意の箇所において任意の長さ分だけロッド（２）の外径を大きくすることにより形成した拡大部（７）と、
   該拡大部（７）を内周側に収容可能な配置で前記ロッド（２）の外周側に配設された、略円筒形状であるとともに、両端を外部に開口（８０２ａ、８０２ｂ）とした注入液用流路（８０１）が壁内に形成された注入部（８）と、を具備し、
   前記注入部（８）は、その内周に前記拡大部（７）が摺動可能で、かつ、前記拡大部（７）が内壁の一部を形成している密閉された圧力室（１０）を前方に形成するとともに、該圧力室（１０）内に前記開口の一方（８０２ｂ）が位置する配置で前記基端側座金（４）に係止したことを特徴とする地盤改良用薬液注入装置。
2. 前記膨張部（６）を複数個備えるとともに、各膨張部（６）間に中間側座金（５）を配設したことを特徴とする請求項１に記載の地盤改良用薬液注入装置。

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