JP2013249671A - 注入管装置および地盤注入工法 - Google Patents

Abstract

【課題】。
【解決手段】外管パッカが不透水性膨縮パッカであって、該外管パッカ内の注入外管の管壁に設けられた逆止弁に覆われた外管パッカ内吐出口から注入内管を介して外管パッカ内に填充された流体によって膨張し、該内管は複数の内管パッカを有し、該内管パッカ内の管壁には内管パッカ内吐出口を有し、該複数の内管パッカ間の内管管壁には内管吐出口を有し、該複数の内管パッカは該外管内吐出口を挟むように外管内に遊挿して挿入され、該注入内管内に流体を送液することによって、内管パッカ間の空間から該流体が外管パッカ内に填充して外管パッカを形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は外管パッカおよび外管注入口を有する外管と、この外管内に挿入された内管とを有し、地盤の削孔中に設置され、内管を通して地盤中に注入液を注入する注入管装置および地盤注入工法に係り、特に外管注入口１および外管注入口２を有し、外管注入口１からは一次注入材を地盤中に注入して粗い層や逸脱しやすい部分を充填し、外管注入口２からは二次注入材を地盤に注入し、一次注入材による二次注入材の吐出口の目詰まりを防ぎ、所定範囲にわたって二次注入材を均質に浸透させる注入管装置および地盤注入工法に関する。

注入対象となる地盤が沖積層の場合には、通常、透水係数は垂直方向よりも水平方向の方が大きい。このような地盤に注入材を注入して該地盤を固結するに当たり、従来、注入管管壁に袋パッカを形成する袋体を間隔をあけて複数個取りつけ、かつ袋体の内部ならびに上下に隣接する袋体間に開口する吐出口を備えた注入管装置を用い、この注入管装置を地盤中に設けられた削孔中に挿入し、次いで、前記袋体の内部に開口する吐出口から袋体中に固結材を填充し、膨らませて袋パッカを形成するとともに、上下に隣接する袋体間に開口する吐出口から注入材を注入して前記地盤を固結する技術が採用されていた。

また、二重注入管を用いて内管注入管への送液と内管パッカの形成を同時に行って外管より注入液を注入する工法は本出願人によってすでに公知である。上述の公知技術では、注入管と、削孔壁との間に形成される隙間を上下に隣接する袋パッカで遮断してこれら袋パッカ間に独立した空間を形成し、この空間を通して注入材を地盤中に注入するものである。

本出願人による先願特許第３５０９７４４号を例にあげれば、まず外管２に内管６を挿入して透水性袋体からなる外管パッカ３内に固結材７を充填して、外管パッカ体２０を形成してのち、上下の外管パッカ体で形成された外管外空間２２に外管注入口１６を通して地盤２３に注入液７を注入する。また内管パッカ８は合成ゴムのような弾性体、あるいは内管内に設けられたパッカ流体の管路を通して膨縮性のゴムの袋体の内管パッカに圧入されて内管パッカ８を形成する。

しかし、上記の注入では外管のパッカ体の形成と内管からの地盤中への注入液の注入の工程が別々に行われる。また、内管内にパッカ流体の流路を設けて内管パッカを形成することは内管径が大きくなり、したがって、外管径が大きくなり削孔径が大きくなる。また、これらはいずれも工期も長くなり工費が高くなる。

布製袋による外管パッカーの場合は注入管挿入時に削孔径より大きな径の袋体を折りたたんで挿入しなくてはならないので、削孔径を大きくしなくてはならないため、作業性も経済性も問題がある。特に、削孔長が長い場合や構造物直下の曲りボーリングによる液状化防止では注入管が長いため、外管が削孔に引っかかって作業性が悪い。一方、ゴムを用いた外管パッカーとしては、本出願人による先願特許第４５８１０１３号特許が存在するがゴムを用いた場合、その伸縮性により挿入時には外管に密着しているため削孔径は小さくてすむ。このため孔径が大きくなり、挿入しにくいという問題が生じる。

しかも、ゴムを用いた外管パッカーでは外管パッカー間から一次注入材を注入して外管パッカーの膨張と一次注入を同時に行う場合、外管パッカが膨張してパッカ効果を生ずる前に、一次注入材が孔壁とゴムパッカーの隙間を通して、下方に位置する二次注入材の吐出口の方向に流入して二次注入材の吐出口周辺を充填してしまい二次注入材の浸透が不充分になりやすい。

本発明は二次注入材の吐出口を有する注入管の所定の範囲に一次注入材侵入防止膜を設けて一次注入材が二次注入材の吐出口を塞ぐことを防ぎながら、外管パッカが充分膨張してパッカ効果を発現せしめた上で、二次注入材が一次注入材侵入防止膜を経て所定の範囲から均質に浸透可能にしたものである。

特許第３５０９７４４号 特許第４０３４３０５号 特許第４５８１０１３号

そこで、本発明が解決しようとする課題は外管注入口１および外管注入口２を有し、外管注入口１からは一次注入材を地盤中に注入して粗い層や逸脱しやすい部分を充填し、外管注入口２からは二次注入材を地盤に注入し、これによって一次注入材による二次注入材の吐出口の目詰まりを防ぎ、かつ所定範囲にわたって二次注入材を均質に浸透させ、あるいは注入管の孔径を小さくすることにより削孔径を小さくして工費を大幅に低減することを可能にし、上述の公知技術に存する欠点を改良した注入管装置および地盤注入工法を提供することにある。

上述の課題を解決するため、本発明の注入管装置によれば、外管パッカおよび外管注入口を有する外管と、この外管内に挿入された内管とを有し、地盤の削孔中に設置され、内管を通して地盤中に注入液を注入する注入管装置において、該外管は一次注入材の吐出口である逆止弁で覆われた少なくとも一つの外管注入口１と、二次注入材の吐出口である逆止弁で覆われた少なくとも一つの外管注入口２とを備え、該外管注入口１は上下に一対の不透水性伸縮性材料からなる外管パッカで挟まれ、かつ外管パッカ内の外管壁には逆止弁で覆われた外管パッカ内吐出口を備え、該外管注入口２は該外管パッカの少なくとも下方側に少なくとも一つ存在し、該外管注入口２の逆止弁の上から透水性被覆で覆ってなる注入管であって、該内管は内管吐出口を挟む少なくとも一対の内管パッカを有し、該一対の内管パッカは外管パッカ内吐出口を挟むように遊挿して該注入液を外管パッカ内に充填して外管パッカを形成し、外管注入口１からは一次注入材を地盤中に注入して粗い層や逸脱しやすい部分を充填し、外管注入口２からは二次注入材を地盤に注入することによって一次注入材による二次注入材の吐出口の目詰まりを防ぎ、かつ所定範囲にわたって二次注入材を浸透させることを特徴とする。

上述の課題を解決するため、本発明の地盤注入工法によれば、地盤の削孔中に設置された外管パッカを有する外管に内管を挿入し、この内管を通して地盤中に注入液を注入する地盤注入工法において、該外管は一次注入材の吐出口である逆止弁で覆われた少なくとも一つの外管注入口１と、二次注入材の吐出口である逆止弁で覆われた少なくとも一つの外管注入口２とを備え、該外管注入口１は上下を一対の不透水伸縮性被覆からなる外管パッカではさまれ、かつ外管パッカ内の外管壁には逆止弁で覆われた外管パッカ内吐出口を備え、該外管注入口２は該外管パッカの少なくとも下方側に少なくとも一つ存在し、該外管注入口２の逆止弁の上から透水性被覆で所定範囲を覆ってなる注入管であって、該内管は内管吐出口をはさむ少なくとも一対の内管パッカを有し、該一対の内管パッカは外管パッカ内吐出口を挟むように遊挿して、該注入液を外管パッカ内に充填して外管パッカを形成し、外管注入口１からは一次注入材を地盤中に注入して粗い層や逸脱しやすい部分を充填し、外管注入口２からは二次注入材を地盤中に注入することによって一次注入材による二次注入材の吐出口の目詰まりを防ぎ、かつ所定範囲にわたって二次注入材を浸透させることを特徴とする。

上述の本発明は外管注入口１および外管注入口２を有し、外管注入口１からは一次注入材を地盤中に注入して粗い層や逸脱しやすい部分を充填し、外管注入口２からは二次注入材を地盤に注入し、これによって一次注入材による二次注入材の吐出口の目詰まりを防ぎ、かつ所定範囲にわたって二次注入材を浸透させ、あるいは注入孔径を小さくすることにより削孔径を小さくして工費を大幅に低減することを可能にする。

本発明にかかる注入前の注入管装置の縦断面図である。 本発明にかかる注入中の注入管装置の縦断面図である。 （ａ）は透水性被覆の他の具体例の斜視図であって、（ｂ）は透水性被覆のさらに他の具体例の斜視図である。 袋体を膨らませてパッカを形成した状態の説明図である。 図３の透水性被覆を用い地盤に水平に埋設した例の説明図である。 構造物直下の地盤に適用した例の説明図である。

以下、本発明を添付図面を用いて詳述する。

図１および図２において、１は外管である。本発明はこの外管１内に内管を挿入し（図１において内管は省略する。）、地盤２の削孔３中に注入管装置Ａを設置する。この注入管装置Ａは内管を通じて地盤２中に注入液を注入する。

外管１は一次注入材４の吐出口である逆止弁５で覆われた少なくとも一つの外管注入口（１）６と、二次注入材７の吐出口である逆止弁５で覆われた少なくとも一つの外管注入口（２）８とを備える。

外管注入口（１）６は上下に一対の不透水性伸縮性材料からなる外管パッカ９ではさまれ、かつ外管パッカ９内の外管壁１０には逆止弁５で覆われた外管パッカ内吐出口１１を備え、外管注入口（２）８は外管パッカ９の少なくとも下方側に少なくとも一つ存在し、外管注入口（２）８の逆止弁５上から透水性被覆１２で覆って形成される。

内管は内管吐出口を挟む少なくとも一対の内管パッカを有し、一対の内管パッカは外管パッカ内吐出口１１を挟むように遊挿し、注入液を外管パッカ９内に充填して外管パッカ９を形成する。

外管注入口（１）６からは一次注入材４を地盤２中に注入して粗い層や逸脱しやすい部分を充填し、外管注入口（２）からは二次注入材７を地盤２中に注入することによって一次注入材４による二次注入材７の吐出口の目詰まりを防ぎ、かつ所定範囲にわたって二次注入材７を浸透させる。

一対の内管パッカを、外管注入口（１）６の上下に位置する外管パッカ内吐出口１１をはさむ位置にあわせて、内管から注入液を送液すると、上下の外管パッカの膨張と外管注入口からの注入が同時に行われる。

外管注入口の吐出口６を外管パッカ内吐出口より径を小さくして吐出抵抗を大きくしておけば、外管パッカの膨張が外管吐出口からの注入より先行して行われやすい。

しかし、外管パッカをゴムにすると削孔内への挿入時には外管壁にゴムがぴったりと接触するため、外管を容易に削孔内に挿入できるので削孔径が小さくてすむが、注入の際にゴムの伸縮性故に外管パッカが充分孔壁に接触しないうちに外管吐出口６から一次注入材が吐出されて削孔壁との隙間から下方に流下して二次注入材の吐出口と削孔壁の隙間に流れ込んで固まってしまい二次注入材の注入を困難にする。

本発明では二次注入材吐出口を覆って所定の長さで透水性被覆が覆っており、その透水性被覆は膨縮性被覆にスリット等が設けられているために一次注入材が流れ込んできても、二次注入材の吐出口を閉束するに到らない。このため二次注入材は伸縮性透水性被覆を介して所定の範囲から均等に注入されることになる。

なお、透水性被覆１２と外管１との間に外管注入口（２）８の逆止弁５を覆って注入液導水材、すなわち透水性被覆１２が設けられる。すなわち、図３の透水性被覆１２は柱状導水部材であって、一次注入材の侵入防止部材である。この透水性被覆１２として例えば、スリットや多数の小孔を有するゴムシート、あるいは帯状のシートを螺旋状にまるくしてもよいし、また注入材の吐出圧によって簡単に破られるような薄いビニールシート、メッシュ状のゴムシート、または注入材の吐出圧によって簡単に破断するようなミシン目の入ったビニールシート等が挙げられ、さらに、織布、不織布、透水性合成樹脂、各種ドレーン材、合成樹脂繊維や植物繊維をマット状に成形した材料等、注入圧力が吐出口から加わると被覆に設けたさけ目が広がって透水性を呈する種々の材料から図３に示される形状に製造したものが、挙げられる。

また、注入管装置Ａは削孔３中に一部または全長、シールグラウト１３で覆われて地盤２中に設置されることもできる。

さらに、一対の外管パッカ９内への注入液の注入と、外管注入口（１）６からの注入液の地盤２中への注入は同時に行うことができる。

本発明に用いられる注入液として、水ガラスグラウト、コロイダルシリカグラウト、コロイドと水ガラスと酸を有効成分とする非アルカリ性シリカグラウト、またはゲル化時間が１時間以上のグラウト等が挙げられる。

図３（ａ）は透水性被覆１２の他の具体例の斜視図であり、図３（ｂ）は透水性被覆１２のさらに他の具体例の斜視図である。図４は図３の透水性被覆１２を用い、地盤に水平に埋設した例の説明図を示す。

外管１の外壁には外管パッカ９を形成する袋体を間隔をあけて複数個取りつけ、かつ袋体の内部に開口する外管パッカ内吐出口１１ならびに隣接する袋体間に開口する外管注入口（１）６、さらには隣接する袋体間に開口する外管注入口（２）８を備えて注入管装置Ａを構成する。

このようにして構成される注入管装置Ａは本発明では地盤中に垂直に設けてもよく、地盤２中に設けられた地面に水平な削孔３中に挿入してもよい。次いで、袋体の内部に開口する外管パッカ内吐出口１１から袋体中に硬化性懸濁液を外管１を通して填充し、膨らませて外管パッカ９を形成する。この場合、本発明では小径で削孔できるから、水平方向にも容易かつ経済的に施工することができる。

図５は内管を外管１内に挿入し、内管吐出口を外管１の外管パッカ内吐出口１１に合わせ、袋体を膨らませて外管パッカ９を形成する状態を表した図面である。

このような注入管装置Ａは例えば図６に示されるように、ビル、廃棄物処理場、溜め池、貯水地等、移動不可能な構造物の直下の改良すべき地盤の近傍地表面から地盤２中に屈曲して、または屈曲と直線を組み合わせて、例えば、図６では最初に斜めに屈曲して、続いて構造物の直下の改良すべき地盤に直線状に、さらに続いて、斜めに屈曲して、対向側の近傍地表面まで削孔し、削孔３を形成する。このようにして得られた削孔３中に図１または図２の注入管１を挿入し、改良すべき地盤に注入材を注入して固結領域を形成する。

本発明は外管注入口（１）および外管注入口（２）を有し、外管注入口１からは一次注入材を地盤に注入して粗い層や逸脱しやすい部分を充填し、外管注入口２からは二次注入材を地盤に注入し、これによって一次注入材による二次注入材の吐出口の目詰まりを防ぎ、かつ所定範囲にわたって二次注入材を浸透させるようにしたから、産業上、特に土木分野の産業上利用可能性が高い。

Ａ 注入管装置
１ 外管
２ 地盤
３ 削孔
４ 一次注入材
５ 逆止弁
６ 外管（１）
７ 二次注入材
８ 外管口（２）
９ 外管パッカ
１０ 外管壁
１１ 外管パッカ内吐出口
１２ 透水性被覆
１３ シールグラウト
１４ スリット

布製袋による外管パッカーの場合は注入管挿入時に削孔径より大きな径の袋体を折りたたんで挿入しなくてはならないので、削孔径を大きくしなくてはならないため、作業性も経済性も問題がある。特に、削孔長が長い場合や構造物直下の曲りボーリングによる液状化防止では注入管が長いため、外管が削孔に引っかかって作業性が悪い。一方、ゴムを用いた外管パッカーとしては、本出願人による先願特許第４５８１０１３号特許が存在するがゴムを用いた場合、その伸縮性により挿入時には外管に密着しているため削孔径は小さくてすむ。このため布製袋体による外管パッカの場合孔径が大きくなり、挿入しにくいという問題が生じる。

本発明は二次注入材の吐出口を有する注入管の所定の範囲に透水性一次注入材侵入防止被膜を設けて一次注入材が二次注入材の吐出口を塞ぐことを防ぎながら、外管パッカを充分膨張してパッカ効果を発現せしめた上で、二次注入材が透水性一次注入材侵入防止被膜を経て所定の範囲から均質に浸透可能にしたものである。

上述の課題を解決するため、本発明の注入管装置によれば、外管パッカおよび外管注入口を有する外管と、この外管内に挿入された内管とを有し、地盤の削孔中に設置され、内管を通して地盤中に注入液を注入する注入管装置において、該外管は一次注入材の吐出口である逆止弁で覆われた少なくとも一つの外管注入口１と、二次注入材の吐出口である逆止弁で覆われた少なくとも一つの外管注入口２とを備え、該外管注入口１は上下に一対の不透水性伸縮性材料からなる外管パッカで挟まれ、かつ外管パッカ内の外管壁には逆止弁で覆われた外管パッカ内吐出口を備え、該外管注入口２は該外管パッカの少なくとも下方側に少なくとも一つ存在し、該外管注入口２の逆止弁の上から透水性一次注入材侵入防止被覆で覆ってなり、該内管は内管吐出口を挟む少なくとも一対の内管パッカを有し、該一対の内管パッカは上記一対の外管パッカ内吐出口を挟むように遊挿して該一次注入材を外管パッカ内に充填して上記一対の外管パッカを形成すると同時に該外管注入口１からは一次注入材を地盤中に注入して粗い層や逸脱しやすい部分を充填し、外管注入口２からは二次注入材を地盤中に注入し、一次注入材による外管吐出口２の目詰りを防ぎながら所定範囲にわたって二次注入材を浸透させることを特徴とする。

上述の課題を解決するため、本発明の地盤注入工法によれば、地盤の削孔中に設置された外管パッカを有する外管に内管を挿入し、この内管を通して地盤中に注入液を注入する地盤注入工法において、該外管は一次注入材の吐出口である逆止弁で覆われた少なくとも一つの外管注入口１と、二次注入材の吐出口である逆止弁で覆われた少なくとも一つの外管注入口２とを備え、該外管注入口１は上下を一対の不透水伸縮性被覆からなる外管パッカで挟まれ、かつ外管パッカ内の外管壁には逆止弁で覆われた外管パッカ内吐出口を備え、該外管注入口２は該外管パッカの少なくとも下方側に少なくとも一つ存在し、該外管注入口２の逆止弁の上から透水性一次注入材侵入防止被覆で所定範囲を覆ってなり、該内管は内管吐出口をはさむ少なくとも一対の内管パッカを有し、該一対の内管パッカは上記一対の外管パッカ内吐出口を挟むように遊挿して、該一次注入材を外管パッカ内に充填して上記一対の外管パッカを形成すると同時に外管注入口１からは一次注入材を地盤中に注入して粗い層や逸脱しやすい部分を充填し、外管注入口２からは二次注入材を地盤中に注入して一次注入材による外管吐出口２の目詰りを防ぎながら所定範囲にわたって二次注入材を浸透させることを特徴とする。

Claims (10)

1. 外管パッカおよび外管注入口を有する外管と、この外管内に挿入された内管とを有し、地盤の削孔中に設置され、内管を通して地盤中に注入液を注入する注入管装置において、該外管は一次注入材の吐出口である逆止弁で覆われた少なくとも一つの外管注入口１と、二次注入材の吐出口である逆止弁で覆われた少なくとも一つの外管注入口２とを備え、該外管注入口１は上下に一対の不透水性伸縮性材料からなる外管パッカで挟まれ、かつ外管パッカ内の外管壁には逆止弁で覆われた外管パッカ内吐出口を備え、該外管注入口２は該外管パッカの少なくとも下方側に少なくとも一つ存在し、該外管注入口２の逆止弁の上から透水性被覆で覆ってなる注入管であって、該内管は内管吐出口を挟む少なくとも一対の内管パッカを有し、該一対の内管パッカは外管パッカ内吐出口を挟むように遊挿して該注入液を外管パッカ内に充填して外管パッカを形成し、外管注入口１からは一次注入材を地盤中に注入して粗い層や逸脱しやすい部分を充填し、外管注入口２からは二次注入材を地盤に注入することによって一次注入材による二次注入材の吐出口の目詰まりを防ぎ、かつ所定範囲にわたって二次注入材を浸透させることを特徴とする注入管装置。
2. 透水性皮膜は膨縮性材料からなる請求項１に記載の注入管装置。
3. 透水皮膜と注入外管壁の間には外管注入口２の逆止弁を覆って注入液導水材が設けられる請求項１に記載の注入管装置。
4. 注入管は削孔中に一部または全長、シールグラウトで覆われて地盤中に設置される請求項１に記載の注入管装置。
5. 一対の外管パッカ内への注入液の注入と外管注入口１からの注入液の地盤中への注入は同時に行う請求項１に記載の注入管装置。
6. 地盤の削孔中に設置された外管パッカを有する外管に内管を挿入し、この内管を通して地盤中に注入液を注入する地盤注入工法において、該外管は一次注入材の吐出口である逆止弁で覆われた少なくとも一つの外管注入口１と、二次注入材の吐出口である逆止弁で覆われた少なくとも一つの外管注入口２とを備え、該外管注入口１は上下を一対の不透水伸縮性被覆からなる外管パッカではさまれ、かつ外管パッカ内の外管壁には逆止弁で覆われた外管パッカ内吐出口を備え、該外管注入口２は該外管パッカの少なくとも下方側に少なくとも一つ存在し、該外管注入口２の逆止弁の上から透水性被覆で所定範囲を覆ってなる注入管であって、該内管は内管吐出口をはさむ少なくとも一対の内管パッカを有し、該一対の内管パッカは外管パッカ内吐出口を挟むように遊挿して、該注入液を外管パッカ内に充填して外管パッカを形成し、外管注入口１からは一次注入材を地盤中に注入して粗い層や逸脱しやすい部分を充填し、外管注入口２からは二次注入材を地盤中に注入することによって一次注入材による二次注入材の吐出口の目詰まりを防ぎ、かつ所定範囲にわたって二次注入材を浸透させることを特徴とする地盤注入工法。
7. 透水皮膜と外管の間に外管注入口２の逆止弁を覆って注入液導水材が設けられる請求項６に記載される地盤注入工法。
8. 注入管は削孔中に一部または全長、シールグラウトで覆われて地盤中に設置される請求項６に記載される地盤注入工法。
9. 一対の外管パッカ内への注入液の注入と、外管注入口１からの注入液の地盤中への注入は同時に行う請求項６に記載の地盤注入工法。
10. 注入液が非アルカリ性水ガラスグラウト、コロイダルシリカグラウト、コロイドと水ガラスと酸を有効成分とするアルカリ性シリカグラウトまたはゲル化時間が１時間以上のグラウトである請求項６に記載の地盤注入工法。
    

Images