JP2011089386A - 水底地盤の改良方法および薬液注入用外管 - Google Patents

Abstract

【課題】水中に設置される薬液注入用外管の波動等の外部環境による破損防止と、地盤改良作業の作業性向上が可能な水底地盤の改良方法および薬液注入用外管を提供する。
【解決手段】外管１を剛性管２と可撓性管３とで構成し、下端部の剛性管２を水底地盤１９中に設置した状態にして上端部を水上まで延設し、水底地盤１９から突出して水中に設置される部分の少なくとも一部を可撓性管３にして、この外管１に、周壁に吐出口が形成された内管７を挿入し、内管７を通じて供給した地盤改良薬液Ｇを、吐出口から水底地盤１９中に位置する外管１の外周面に形成した注入口２ａを通じて水底地盤１９に注入する。
【選択図】図７

Description

本発明は、水底地盤の改良方法および薬液注入用外管に関し、さらに詳しくは、水中に設置される薬液注入用外管の波動や潮流等の外部環境に起因する破損を防止できるとともに、地盤改良作業の作業性を向上させることが可能な水底地盤の改良方法および薬液注入用外管に関するものである。

海底地盤の液状化を防止するために、二重管を用いて海底地盤中に地盤改良薬液を注入する方法が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の方法では、台船からドリルを海底地盤に突き刺すようにして削孔する。その後、削孔した挿入孔に外管を挿入して海底地盤中に設置し、外管の上端を台船上まで延設した状態にする。次いで、この外管に内管を挿入し、内管を通じて供給した地盤改良薬液を、内管に設けた吐出口および外管に設けた注入口を通じて海底地盤に注入するようにしている。

地盤改良作業中は、外管の海底地盤から突出して海中に設置される部分には、波動、潮流等の外部環境によって外力が作用する。ところが、従来、外管としては、主に塩化ビニル管等の可撓性に乏しい管が使用されていたので、外管に過度の外力が作用すると塑性変形して破損するという問題があった。

また、可撓性に乏しい外管は、自由に曲げることができないため、外管が立設された直上に薬液注入装置やこれに付随する装置を設置する必要がある。そのため、各種装置を設置する位置が制約されて作業し易いレイアウトにすることが困難であった。例えば、台船上に薬液注入装置を設置しなければならず、陸上に設置することができなかった。それ故、地盤改良作業の作業性を向上させるには不利であった。

上記の問題は、海底地盤を改良する場合だけでなく、湖沼河川等の水底地盤を改良する場合も同様に発生する。

特開２００８−１９５６２号公報

本発明の目的は、水中に設置される薬液注入用外管の波動や潮流等の外部環境に起因する破損を防止できるとともに、地盤改良作業の作業性を向上させることが可能な水底地盤の改良方法および薬液注入用外管を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明の水底地盤の改良方法は、水底地盤に挿入孔を削孔したケーシングロッドに、周壁に注入口が形成された外管を挿入した後、ケーシングロッドを水底地盤から引き抜くことにより、外管を前記挿入孔に残して水底地盤中に設置した状態にして、水上まで延設した外管に、周壁に吐出口が形成された内管を挿入し、この内管を通じて供給した地盤改良薬液を、前記吐出口から水底地盤中に位置する前記注入口を通じて水底地盤に注入する水底地盤の改良方法であって、前記外管として、水底地盤から突出して水中に設置される部分の少なくとも一部に可撓性管を使用することを特徴とする。

本発明の薬液注入用外管は、水底地盤に挿入孔を削孔したケーシングロッドに挿入された後、このケーシングロッドが引き抜かれることにより、前記挿入孔に残されて水底地盤中に設置された状態にされ、水上まで延設された後に、周壁に吐出口が形成された内管が挿入されて、この内管を通じて前記吐出口から供給された地盤改良薬液を水底地盤に注入する注入口が周壁に形成された薬液注入用外管であって、水底地盤から突出して水中に設置される部分の少なくとも一部に可撓性管が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、外管の水底地盤から突出して水中に設置される部分の少なくとも一部に可撓性管が設けられているので、水中で外部環境に起因して外管に過大な外力が作用しても可撓性管が屈曲変形することによって、外管の破損を防止することができる。また、可撓性管を屈曲変形させることにより外管を所望の方向に配置し易くなる。そのため、薬液注入装置等の各種装置のレイアウトの制約が小さくなる。例えば、各種装置を陸上に設置することも可能になるので、地盤改良作業の作業性を向上させるには有利になる。

本発明の水底地盤の改良方法では、前記外管として、水底地盤から突出して水中に設置される部分のすべてに可撓性管を使用することもできる。これにより、水中で外部環境に起因して外管に過大な外力が作用しても広い範囲で屈曲変形できるので破損を防止するには益々有利になる。また、外管を一段と自由に屈曲させ易くなって所望の位置に配置できるので、各種装置のレイアウトの制約がより小さくなり、地盤改良作業の作業性を向上させるには益々有利になる。

前記可撓性管を接続して一体化した外管を、予め水上で用意しておき、この外管を前記ケーシングロッドに挿入した後、ケーシングロッドを水底地盤から引き抜くことにより、外管を前記挿入孔に残して水底地盤中に設置した状態にするとともに、水上まで延設することもできる。これにより、外管の設置作業を容易かつ迅速に行なうには有利になる。

本発明の薬液注入用外管では、水底地盤から突出して水中に設置される部分のすべてが可撓性管になっている構成にすることもできる。この構成によれば、水中で外部環境に起因して外管に過大な外力が作用しても広い範囲で屈曲変形できるので破損を防止するには益々有利になる。

水底地盤中に設置される部分と、水底地盤から突出して水中に設置される部分とが着脱可能に接続される構成にすることもできる。この構成によれば、水底地盤から突出して水中に設置される部分のみを水上に引き揚げることができるので、この部分を再利用することができる。

前記可撓性管が、螺旋状の金属線材を管壁面に内設した樹脂製の可撓性管である構成にすることもできる。この構成によれば、優れた可撓性と耐久性を確保することができる。

本発明の水底地盤の改良方法を行なう現場を例示する説明図である。 水底地盤に挿入孔を削孔する工程を例示する説明図である。 外管を設置する工程を例示する説明図である。 外管を分割して例示する一部拡大図である。 外管の設置状態を例示する説明図である。 外管に内管を挿入する工程を例示する説明図である。 地盤改良薬液を水底地盤に注入する工程を例示する説明図である。 地盤改良薬液の注入状態を例示する説明図である。 水底地盤の別の位置に外管を設置して地盤改良薬液を注入する工程を例示する説明図である。 外管の別の実施形態を例示する説明図である。 外管のさらに別の実施形態を例示する説明図である。 外管を水底地盤に設置する別の方法を例示する説明図である。 図１２の次の工程を例示する説明図である。

以下、本発明の水底地盤の改良方法および薬液注入用外管を実施形態に基づいて説明する。

図１に例示するように、本発明の対象となる水底地盤１９はケーソン１４等の構造物の下の海底の地盤である。この水底地盤１９は砂質土であり、水底地盤１９の上に敷設された捨石１８の上にケーソン１４が設置されている。ケーソン１４よりも海側に敷設された捨石１８は、被覆石１７によって覆われている。ケーソン１４の背面には裏込め石１６が設置され、その背後は埋土１５によって埋められている。

水底地盤１９を改良するには、まず、図２に例示するようにケーソン１４の上部工１４ａに、海側に突出する作業ベース１１を設置する。この作業ベース１１の上に削孔装置１０を据え付ける。削孔装置１０を用いてケーシングロッド９を被覆石１７および捨石１８を貫通させ、水底地盤１９を削孔する。削孔装置１０は作業ベース１１上に設置するのではなく台船上に設置して、台船上からケーシングロッド９を水底地盤１９に突き刺すようにして削孔することもできる。

次いで、図３に例示するように、水底地盤１９に挿入孔ｈを削孔したケーシングロッド９に外管１を挿入する。この外管１は本発明の薬液注入用外管であり、塩化ビニル管等の剛性管２と可撓性管３とを接続して構成されている。挿入孔ｈに挿入される剛性管２の周壁には、複数の注入口２ａが外管軸方向に離間して形成されている。

外管１は、例えば図４に示すように剛性管２と可撓性管３とを接続して構成されている。剛性管２は、一端部に雄ネジ部を有している。可撓性管３は、例えば螺旋状の金属線材を管壁面に内設した樹脂製の可撓性管を用いる。これにより、優れた可撓性と耐久性を確保することができる。可撓性管３は、その他、ゴム等の可撓性材料によって形成されたものを用いることもできる。

そして、剛性管２の雄ネジ部が螺合する雌ネジ部を有するソケット部５と、ソケット部５の雌ネジ部に螺合する雄ネジ部を有する継手４とを介して剛性管２と可撓性管３が接続されて一体化している。継手４に外嵌された可撓性管３の一端部はクランプ６により締め付けられて継手４に強固に固定される。

尚、剛性管２と可撓性管３とを接続する構造は、図４に例示した構造に限定されるものではなく、種々の構造を採用することができる。例えば、剛性管２の一端部に可撓性管３の一端部を外嵌し、クランプ６で締め付けて固定することもできる。

外管１をケーシングロッド９に挿入した後、ケーシングロッド９を水底地盤１９から引き抜いて水上に引き揚げる。これにより、図５に例示するように、外管１の剛性管２は挿入孔ｈに貫入されたままで水底地盤１９中に設置された状態になる。また、外管１の可撓性管３は水上の作業ベース１１まで延設された状態になる。

この実施形態では、剛性管２と可撓性管３とを、予め水上で接続して一体化した外管１を用いるので、容易に外管１を挿入孔ｈに残して水底地盤１９中に設置した状態にするとともに、水上まで延設することができる。それ故、外管１の設置作業を容易かつ迅速に行なうには有利になる。

次いで、この外管１に水上から内管７を挿入する。内管７を挿入する作業は、外管１を真っ直ぐに立設させた状態で作業ベース１１の上で行なうこともできるが、本発明では、図６に例示するように可撓性管３を陸上側に屈曲させて外管１の上端部を陸上に配置した状態で行なうこともできる。内管７は、例えばゴム等で形成されていて優れた可撓性を有し、周壁には吐出口７ａが形成されている。

次いで、図７に例示するように、外管１に挿入した内管７を通じて薬液注入装置１２から地盤改良薬液Ｇを供給する。地盤改良薬液Ｇとしては、水ガラス系グラウト、セメント系グラウト等を例示できる。

供給された地盤改良薬液Ｇは、図８に例示するように内管７の吐出口７ａから水底地盤１９中にある外管１（剛性管２）の注入口２ａを通じて水底地盤１９に注入される。内管７の外周面の吐出口７ａの上下には環状のパッカー８を設けておき、パッカー８を膨張させて内管７と外管１とのすき間をシールして地盤改良薬液Ｇの注入を行なう。必要であれば、外管１の外周面の注入口２ａの上下にも環状のパッカーを設けて外管１と挿入孔ｈとのすき間をシールする。

所定量の地盤改良薬液Ｇを注入した後は、内管７を上方移動させて吐出口７ａを別の注入口２ａに一致させるようにして、同様にその位置で所定量の地盤改良薬液Ｇを水底地盤１９に注入する。順次、同様に内管７を上方移動させて注入作業を行なう。

その外管１を用いた地盤改良薬液Ｇの注入作業が終了した後は、図９に例示するように、別に場所に新たに外管１を水底地盤１９に設置して同様の注入作業を行ない、水底地盤１９の必要な範囲の地盤改良が完了する。注入作業を終えた外管１のうち、水底地盤１９に埋設された剛性管２は、水底地盤１９に埋設されたままになるが、可撓性管３は、剛性管２から分離させることができるので再利用することができる。

上記のとおり本発明では、外管１の水底地盤１９（水底地盤１９のレベル）から突出して水中に設置される部分の少なくとも一部に可撓性管３が設けられている。そのため、波動、潮流などの外部環境に起因して、水中で外管１に過大な外力が作用しても可撓性管３が屈曲変形することにより、外管１に生じる応力を低減させることができる。それ故、外管１の破損を防止することができる。

また、可撓性管３を意図的に屈曲変形させれば、外管１を所望の方向に配置することができる。そのため、外管１の一端部近傍に配置される薬液注入装置１２やこれに付随する装置のレイアウトの制約が小さくなる。これにより、これら各種装置を水上ではなく陸上に設置することができるので、地盤改良作業の作業性を向上させ易くなる。

この実施形態では、外管として、水底地盤１９から突出して水中に設置される部分のすべてに可撓性管３を使用している。そのため、水中で外部環境に起因して外管１に過大な外力が作用しても広い範囲（可撓性管３の全長）で屈曲変形できるので破損を防止するには益々有利になる。また、外管１を一段と自由に屈曲させ易くなって所望の位置に配置できるので、各種装置のレイアウトの制約がより小さくなり、地盤改良作業の作業性を向上させるには益々有利になる。

図１０に例示するように、外管１を構成する可撓性管３は、水底地盤Ｇに埋設された剛性管２の上端部に接続し、可撓性管３の上端部に更に剛性管２を接続した構成にすることもできる。このように、外管１の中途に可撓性管３を設けて、被覆石１７の表面（水底地盤１９のレベル）から突出した所定長さだけに可撓性を与えて、過大な応力が生じ易い部分の破損を防止することもできる。

また、図１１に例示するように外管１の中途に複数の可撓性管３を設けることもできる。この実施形態では、作業ベース１１に固定される近傍に可撓性を与えているので、過大な応力が生じ易いこの部分の破損を防止することができる。

図１２〜図１３に外管１を水底地盤１９に設置する際の別の方法を例示する。この実施形態では、剛性管２に剛体の外管設置治具１３ａを予め接続しておく。そして、一体化した剛性管２と外管設置治具１３ａを、図１〜図３と同様の手順で、水底地盤１９に挿入孔ｈを削孔したケーシングロッド９に挿入する。次いで、ケーシングロッド９を水上に引き揚げる。

次いで、図１２に例示するように、剛性管２と外管設置治具１３ａとを分離させて外管設置治具１３ａのみを水上に引き揚げる。剛性管２は挿入孔ｈに残して水底地盤１９中に設置した状態にする。

次いで、図１３に例示するように、ガイド治具１３ｂを、水中に突出した剛性管２の上端部に外嵌するようにして被覆石１７に固定する。ガイド治具１３ｂは、剛性管２を所定位置に固定するために必要に応じて用いればよい。その後、剛性管２の上端部に可撓性管３を接続する。水中での作業は潜水士等によって行なわれる。

即ち、ケーシングロッド９を水底地盤１９から引き抜くことにより、挿入孔ｈに残して水底地盤１９中に設置した状態にした剛性管２に、後から可撓性管３を接続することにより、外管１を水上まで延設する。この実施形態では、剛体の外管設置治具１３ａを用いているので、剛性管２を挿入孔ｈに挿入、設置し易くなる。

１ 外管
２ 剛性管（塩化ビニル管）
２ａ 注入口
３ 可撓性管
４ 継手
５ ソケット部
６ クランプ
７ 内管
７ａ 吐出口
８ パッカー
９ ケーシングロッド
１０ 削孔装置
１１ 作業ベース
１２ 薬液注入装置
１３ａ 外管設置治具
１３ｂ ガイド治具
１４ ケーシング
１４ａ 上部工
１５ 埋土
１６ 裏込め土
１７ 被覆石
１８ 捨石
１９ 水底地盤（砂質土）
ｈ 挿入孔
Ｇ 地盤改良薬液

Claims (7)

1. 水底地盤に挿入孔を削孔したケーシングロッドに、周壁に注入口が形成された外管を挿入した後、ケーシングロッドを水底地盤から引き抜くことにより、外管を前記挿入孔に残して水底地盤中に設置した状態にして、水上まで延設した外管に、周壁に吐出口が形成された内管を挿入し、この内管を通じて供給した地盤改良薬液を、前記吐出口から水底地盤中に位置する前記注入口を通じて水底地盤に注入する水底地盤の改良方法であって、
   前記外管として、水底地盤から突出して水中に設置される部分の少なくとも一部に可撓性管を使用することを特徴とする水底地盤の改良方法。
2. 前記外管として、水底地盤から突出して水中に設置される部分のすべてに可撓性管を使用する請求項１に記載の水底地盤の改良方法。
3. 前記可撓性管体を接続して一体化した外管を、予め水上で用意しておき、この外管を前記ケーシングロッドに挿入した後、ケーシングロッドを水底地盤から引き抜くことにより、外管を前記挿入孔に残して水底地盤中に設置した状態にするとともに、水上まで延設するようにした請求項１または２に記載の水底地盤の改良方法。
4. 水底地盤に挿入孔を削孔したケーシングロッドに挿入された後、このケーシングロッドが引き抜かれることにより、前記挿入孔に残されて水底地盤中に設置された状態にされ、水上まで延設された後に、周壁に吐出口が形成された内管が挿入されて、この内管を通じて前記吐出口から供給された地盤改良薬液を水底地盤に注入する注入口が周壁に形成された薬液注入用外管であって、
   水底地盤から突出して水中に設置される部分の少なくとも一部に可撓性管が設けられていることを特徴とする薬液注入用外管。
5. 水底地盤から突出して水中に設置される部分のすべてが可撓性管になっている請求項４に記載の薬液注入用外管。
6. 水底地盤中に設置される部分と、水底地盤から突出して水中に設置される部分とが着脱可能に接続される請求項４または５に記載の薬液注入用外管。
7. 前記可撓性管が、螺旋状の金属線材を管壁面に内設した樹脂製の可撓性管である請求項４〜６のいずれかに記載の薬液注入用外管。

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