JP2011132671A - 地盤改良薬液の注入装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】外管を地盤に挿入する際に、外管の注入口を覆う多孔被覆材を構成する繊維のずれを抑制して、地盤改良薬液を地盤に広範囲に浸入させるという多孔被覆材の機能を確保するようにした二重管を用いた地盤改良薬液の注入装置および方法を提供する。
【解決手段】外管２の注入口を多数の繊維６ａを交差させて構成した多孔被覆材５によって覆い、繊維６ａの中を縫うようにして、或いは、多孔被覆材５の外周面に接触して、外管軸方向に延びる補強材８を設け、外管２を地盤に削孔した挿入孔Ｓに挿入する際に、補強材８によって繊維６ａのずれを抑制し、次いで、外管２に内管を所定位置まで挿入し、内管を通じて地盤改良薬液Ｇを供給して注入口から地盤に注入する。
【選択図】図３

Description

本発明は、二重管を用いた地盤改良薬液の注入装置および方法に関し、さらに詳しくは、外管を地盤に挿入する際に、外管の注入口を覆う多孔被覆材を構成する繊維のずれを抑制して、地盤改良薬液を地盤に広範囲に浸入させるという多孔被覆材の機能を確保するようにした地盤改良薬液の注入装置および方法に関するものである。

従来、地盤を強化するために、内管と外管とで構成される二重管を用いて対象地盤に地盤改良薬液を注入する方法が種々提案されている。内管を通じて供給された地盤改良薬液は、外管の注入口から地盤に注入されるが、その注入圧力が高すぎると地盤改良薬液は地盤を裂くように浸入することになり、広範囲に効率的に浸入させることができない。一方で、注入圧力が低すぎても地盤改良薬液を広範囲に効率的に地盤に浸入させることができない。このような問題を解決するため、外管の注入口を多孔被覆材で覆った地盤改良薬液の注入装置が提案されている（特許文献１参照）。この注入装置によれば、注入圧力が高くても地盤改良薬液は多孔被覆材によって適度に減圧されるとともに多孔被覆材を通じて、地盤の広範囲に浸入（浸透）させることが可能になる。

ところで、この多孔被覆材が多数の繊維を交差させた構造の場合、地盤に外管を挿入する際に、その繊維が地盤（挿入孔の壁面）と擦れるために繊維にずれが生じ、この繊維のずれによって繊維どうしの間に形成される孔の大きさがばらつくことになる。即ち、多孔被覆材には孔が小さくなった部分（目の詰まった部分）と孔が大きくなった部分（目の粗い部分）が混在する場合が生じる。孔が小さくなった部分が注入口を覆った状態になると、地盤改良薬液を多孔被覆材を通じて地盤に注入するには注入圧力を所定値よりも高くする必要があるため、地盤改良薬液が地盤を裂くように浸入される可能性が生じる。孔が大きくなった部分が注入口を覆った状態になると、多孔被覆材による減圧効果が低減するので、注入圧力を所定値よりも低くしなければ、地盤改良薬液が地盤を裂くように浸入される可能性が生じる。

このように多孔被覆材を多数の繊維を交差させた構造にした場合には、地盤改良薬液を地盤に広範囲に浸入させるという多孔被覆材の機能が損なわれ易くなるという新たな問題が生じ、多孔被覆材の機能を確保できるようにする必要があった。地盤に外管を屈曲させて挿入する場合には、この問題が顕著であった。

特開２００９−２１５４号公報

本発明の目的は、外管を地盤に挿入する際に、外管の注入口を覆う多孔被覆材を構成する繊維のずれを抑制して、地盤改良薬液を地盤に広範囲に浸入させるという多孔被覆材の機能を確保するようにした二重管を用いた地盤改良薬液の注入装置および方法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地盤改良薬液の注入装置は、地盤に削孔した挿入孔に挿入する外管と、この外管に挿入して外管軸方向に移動可能な内管を備え、前記内管を通じて供給された地盤改良薬液を地盤に注入する注入口を前記外管の周壁に形成し、この注入口を覆う多孔被覆材を、多数の繊維を交差させて構成した地盤改良薬液の注入装置であって、前記多孔被覆材に、その繊維の中を縫うようにして、或いは、多孔被覆材の外周面に接触して、外管軸方向に延びる補強材を設けたことを特徴とするものである。

ここで、前記補強材を例えば、外管周方向に等間隔で３本〜１２本配置する。前記多孔被覆材として、複数の繊維を並列して帯状体を形成し、複数の前記帯状体を所定の編組角度で編み上げた筒状体を用いることもできる。

本発明の地盤改良薬液の注入方法は、注入口を周壁に設けるとともに、この注入口を多数の繊維を交差させて構成した多孔被覆材によって覆った外管を、地盤に削孔した挿入孔に挿入し、次いで、この外管に内管を所定位置まで挿入し、この内管を通じて地盤改良薬液を供給して、外管の注入口から地盤に注入する地盤改良薬液の注入方法であって、前記多孔被覆材に、その繊維の中を縫うようにして、或いは、多孔被覆材の外周面に接触して、外管軸方向に延びる補強材を設け、前記外管を挿入孔に挿入する際に、前記補強材によって多孔被覆材を構成する繊維のずれを抑制するようにしたことを特徴とするものである。

ここで、前記挿入孔を途中で向きを変えて水平方向に形成し、この挿入孔に沿って前記外管を屈曲させて挿入することもできる。

本発明によれば、地盤に削孔した挿入孔に挿入する外管の周壁に形成した注入口を覆う多孔被覆材を、多数の繊維を交差させて構成し、この多孔被覆材に、その繊維の中を縫うようにして、或いは、多孔被覆材の外周面に接触して、外管軸方向に延びる補強材を設けることにより、繊維はこの補強材によって外管半径方向の移動が規制される。そのため、外管を挿入孔に挿入する際に繊維が挿入孔の壁面と擦れても外管軸方向に隣り合う繊維どうしが上下に重なるようなずれが生じ難くなる。また、補強材との摩擦抵抗によって繊維は外管軸方向にずれ難くなる。

これにより、多孔被覆材を構成する繊維のずれが抑制され、繊維どうしの間に形成される孔の大きさのばらつきが小さくなり、地盤改良薬液を地盤に広範囲に浸入させるという多孔被覆材の機能を確保することが可能なる。

本発明の地盤改良薬液の注入装置の内部構造を例示する説明図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 多孔被覆材を例示する説明図である。 図３の一部拡大図である。 図２に例示した補強材の配置の変形例を示す説明図である。 水平方向にケーシングロッドを延ばして挿入孔を形成している状態を例示する説明図である。 ケーシングロッドに外管を挿入している状態を例示する説明図である。 外管の先端に設けたアンカーを膨張させた後に、ケーシングロッドを引抜いた状態を例示する説明図である。 途中で水平方向に向きを変えた挿入孔の中で地盤改良薬液を地盤に注入している状態を例示する説明図である。 外管の外周面と挿入孔の内周面とのすき間に予めパッカーを形成してから地盤改良薬液を地盤に注入している状態を例示する説明図である。 垂直に削孔された挿入孔の中で地盤改良薬液を地盤に注入している状態を例示する説明図である。

以下、本発明の地盤改良薬液の注入装置および注入方法を実施形態に基づいて説明する。

図１に例示するように、本発明の地盤改良薬液の注入装置１（以下、注入装置１という）は、地盤を削孔して形成された挿入孔Ｓに挿入する外管２と、この外管２に挿入して外管軸方向に移動可能な内管９とを備えた二重管構造になっている。外管２および内管９は、例えば、塩化ビニル等の樹脂製であり、可撓性を有している。

内管９は下端を閉じた円筒体であり、周壁には軸方向に間隔をあけて２つの収縮可能な内管パッカー１１が設けられている。２つの内管パッカー１１の間の内管９の周壁には吐出口１０が形成されている。内管９の上端側から供給された地盤改良薬液Ｇは、吐出口１０を通じて内管９の外側に吐出される。

外管２は円筒体であり、その外径は、例えば４０ｍｍ〜５０ｍｍ程度、周壁の厚さは、２ｍｍ〜５ｍｍ程度である。外管２の周壁には複数の注入口３が形成されている。注入口３ａは、例えば、直径３ｍｍ〜１０ｍｍ程度の大きさであり、その数は適宜決定され、後述する多孔被覆材５が設けられた領域には３個〜８個程度配置される。

この注入口３には逆止弁４が設けられるとともに、注入口３と逆止弁４は多孔被覆材５により覆われている。逆止弁４は、例えば注入口３の上で突き合わされた板状ゴム等によって形成され、必要に応じて設ける。多孔被覆材５は環状の止め具７により外管２に固定されている。

図２〜図４に例示するように、多孔被覆材５は多数の繊維６ａを交差させて構成され、繊維６ａと繊維６ａとの間に注入口３よりも面積の小さな孔ｈを多数有している。この実施形態では多孔被覆材５として、複数の繊維６ａを並列して帯状体６を形成し、複数の帯状体６を所定の編組角度で編み上げた筒状体が用いられている。帯状体６ではなく複数の単線の繊維６ａを所定の編組角度で編み上げた筒状体を多孔被覆材５として用いることもできる。さらに、その繊維６ａの中を縫うようにして、外管軸方向に延びるステンレス鋼線からなる補強材８が設けられている。

繊維６ａとしては例えば、線径０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度のナイロンやその他の樹脂繊維、金属繊維等を用いることができる。帯状体６（繊維６ａ）の交差構造は、特に限定されず、編組角度も適宜決定することができる。例えば、帯状体６（繊維６ａ）を直交させて格子状に編み込んだ構造にすることもできる。

補強材８の材質は、例えばステンレス鋼等の金属材料やナイロン等の樹脂材料を用いることができる。補強材８の形態は、線材に限らず、例えば平板状でもよい。補強材８は３本〜１２本程度設けるのが好ましく、それぞれの補強材８は外管周方向に等間隔で配置することが好ましい。

補強材８は繊維６ａを縫うように設けるだけでなく、図５に例示するように多孔被覆材５の外周面に接触して、外管軸方向に延びるように設けることもできる。

次に、本発明の地盤改良薬液の注入方法を説明する。

図６に例示するように構造物１５が立設している地盤を改良して強化する場合は、削孔機１２からケーシングロッド１３を斜めに延ばして地盤を削孔し、途中で削孔方向を水平に変えて屈曲させて構造物１５の下方の地盤に挿入孔Ｓを形成する。挿入孔Ｓの屈曲最小半径は３０ｍ程度である。

次いで、図７に例示するように挿入孔Ｓに内接しているケーシングロッド１３に、先端にアンカー１４を有する外管２を挿入する。このアンカー１４は、例えば、ゴム等の中空弾性体で形成する。

外管２を挿入孔Ｓに挿入する際に繊維６ａが挿入孔Ｓの壁面と擦れても、補強材８が設けられているので繊維６ａの外管半径方向の移動が規制される。そのため、外管軸方向に隣り合う繊維６ａどうしが上下に重なるようなずれが生じ難くなる。また、補強材８との摩擦抵抗によって繊維６ａは外管軸方向にずれ難くなる。このように補強材８によって多孔被覆材５を構成する繊維６ａのずれが抑制されるので、繊維６ａどうしの間に形成される孔ｈの大きさのばらつきが小さくなる。

次いで、図８に例示するように、ケーシングロッド１３の先端から突出させたアンカー１４の内部に流体を供給して、ケーシングロッド１３の内径よりも大きく膨張させて外管２を地盤に固定する。その後、ケーシングロッド１３を地上に引抜く。

次いで、図９に例示するように外管２に内管９を所定位置まで挿入して、吐出口１０を注入口３の位置に合わせるように位置決めする。この位置決めの際には、内管パッカー１１を収縮状態にしておく。

位置決め後は、パッカー膨張用パイプを通じて供給した流体によって内管パッカー１１を膨張させて外管２の内周面に圧接させた状態にする。この状態で内管９を通じて供給された地盤改良薬液Ｇを吐出口１０から吐出する。吐出口１０は、膨張させている２つの内管パッカー１１によって挟まれているので、地盤改良薬液Ｇが外管２の内周面と内管９の外周面とのすき間に流出することがない。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用いる。

供給された地盤改良薬液Ｇは、注入口３を通じて地盤に注入されるがその際に、注入口３を覆う多孔被覆材５（孔ｈ）を通過する。繊維６ａが互いに上下に交差するように編まれており、上下に重なる繊維６ａのすき間にも地盤改良薬液Ｇが通過する。そのため、注入圧力が大きくても多孔被覆材５によって適度に減圧され、地盤改良薬液Ｇが注入口３から外管軸直交方向に単に直進するのではなく、広い範囲に行き渡るようになる。即ち、相対的に地盤の弱い特定領域にのみに、地盤改良薬液Ｇが地盤を裂くように浸入することがなくなり、地盤の広い範囲に安定して地盤改良薬液Ｇを浸透注入することが可能になる。

そして、上述したように外管２を挿入孔Ｓに挿入する際に、多孔被覆材５を構成する繊維６ａのずれが補強材８によって抑制されるので、地盤改良薬液Ｇを地盤に広範囲に浸入させるという多孔被覆材５の機能を確保することが可能になる。

さらに別の位置で地盤改良薬液Ｇを地盤に注入する場合には、外管２に挿入した内管９を、外管２の別の位置に設けた多孔被覆材５に覆われた注入口３に順次移動させて、上記と同様の手順を行なう。

図１０に例示するように、多孔被覆材５に覆われた注入口３を外管軸方向で挟むように配置された注入口３の周辺に、外管パッカー２ａと瞬結固化液によって、外管２の外周面と挿入孔Ｓの内周面とのすき間を埋めるパッカーＰを予め形成しておき、その後、注入口３から地盤改良薬液Ｇを地盤に注入するようにすることもできる。このパッカーＰによって地盤に注入される地盤改良薬液Ｇが、外管２の外周面と挿入孔Ｓの内周面との間から流出することが防止される。

本発明は、上記実施形態のように途中で屈曲して水平方向に形成した挿入孔Ｓや斜め方向に傾斜した挿入孔Ｓを用いる場合だけでなく、図１１に例示するように地盤を上下に削孔して形成した挿入孔Ｓを用いる場合にも適用することができる。

１ 注入装置
２ 外管
２ａ 外管パッカー
３ 注入口
４ 逆止弁
５ 多孔被覆材
６ 帯状体
６ａ 繊維
７ 止め具
８ 補強材
９ 内管
１０ 吐出口
１１ 内管パッカー
１２ 削孔機
１３ ケーシングロッド
１４ アンカー
１５ 構造物
Ｇ 地盤改良薬液
ｈ 孔
Ｐ パッカー
Ｓ 挿入孔

Claims (5)

1. 地盤に削孔した挿入孔に挿入する外管と、この外管に挿入して外管軸方向に移動可能な内管を備え、前記内管を通じて供給された地盤改良薬液を地盤に注入する注入口を前記外管の周壁に形成し、この注入口を覆う多孔被覆材を、多数の繊維を交差させて構成した地盤改良薬液の注入装置であって、前記多孔被覆材に、その繊維の中を縫うようにして、或いは、多孔被覆材の外周面に接触して、外管軸方向に延びる補強材を設けた地盤改良薬液の注入装置。
2. 前記補強材を外管周方向に等間隔で３本〜１２本配置した請求項１に記載の地盤改良薬液の注入装置。
3. 前記多孔被覆材として、複数の繊維を並列して帯状体を形成し、複数の前記帯状体を所定の編組角度で編み上げた筒状体を用いる請求項１または２に記載の地盤改良薬液の注入装置。
4. 注入口を周壁に設けるとともに、この注入口を多数の繊維を交差させて構成した多孔被覆材によって覆った外管を、地盤に削孔した挿入孔に挿入し、次いで、この外管に内管を所定位置まで挿入し、この内管を通じて地盤改良薬液を供給して、外管の注入口から地盤に注入する地盤改良薬液の注入方法であって、前記多孔被覆材に、その繊維の中を縫うようにして、或いは、多孔被覆材の外周面に接触して、外管軸方向に延びる補強材を設け、前記外管を挿入孔に挿入する際に、前記補強材によって多孔被覆材を構成する繊維のずれを抑制するようにした地盤改良薬液の注入方法。
5. 前記挿入孔を途中で向きを変えて水平方向に形成し、この挿入孔に沿って前記外管を屈曲させて挿入する請求項４に記載の地盤改良薬液の注入方法。
   
   
   

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