JP2015010341A - 薬液注入用外管および地盤改良方法 - Google Patents

Abstract

【課題】薬液注入して改良する地盤の地下水位を、追加的な施工工数を要することなく把握できる薬液注入用外管およびこの外管を用いた地盤改良方法を提供する。【解決手段】外管１の周壁の注入口２ａが形成された位置よりも上方位置に地下水を流通させる地下水流入孔５を形成しておき、外管１を地盤Ｓ中に設置した後、地下水流入孔５を通じて外管１の内部に流入する地下水の水位を外管１の上端から確認する。【選択図】図１０

Description

本発明は、薬液注入用外管および地盤改良方法に関し、さらに詳しくは、薬液注入して改良する地盤の地下水位を、追加的な施工工数を要することなく、把握できる薬液注入用外管およびこの外管を用いた地盤改良方法に関するものである。

地盤の液状化を防止するために、外管と内管とからなる二重管を用いて地盤中に地盤改良薬液を注入する地盤改良方法が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。この地盤改良方法では、地盤中に薬液を注入することにより、地盤土砂の間隙水を薬液に置き換え、置き換えられた間隙水を追い出すので地下水の上昇が生じる。空港滑走路の液状化対策等、既存施設直下地盤の地盤改良工事では、間隙水（地下水）の上昇により地盤が膨らむ、いわゆる、盤ぶくれ現象が生じるなど、既存施設に悪影響を与える危険性がある。

従来、地盤改良工事を行なう際には、図１２に例示するように、外管１３が設置される地盤に管体の水位観測井戸１４を設置していた。この水位観測井戸１４の内部の水位を見ることにより、その地盤Ｓの地下水位を把握して、工事中に異常な地下水位上昇が生じていないか等をチェックしていた。しかしながら、精度よく地下水位を把握するには、ある程度の数の水位観測井戸１４を適度な範囲に分布させて設置する必要があり、多大な施工工数が必要であった。

特開２０１１−３２８３１号公報

本発明の目的は、薬液注入して改良する地盤の地下水位を、追加的な施工工数を要することなく、把握できる薬液注入用外管およびこの外管を用いた地盤改良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薬液注入用外管は、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地盤中に設置された後に、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地盤中に注入する注入口が周壁に形成された薬液注入用外管において、前記注入口が形成された位置よりも上方位置にその周壁に地下水を流通させる地下水流入孔が形成されていることを特徴とする。

本発明の地盤改良方法は、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薬液注入用外管を挿入した後、ケーシングロッドを地盤から引き抜くことにより、この外管を前記挿入孔に残して地盤中に設置した状態にして、この外管に、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、前記吐出口から地盤中に位置する前記注入口を通じて地盤中に注入する地盤改良方法において、前記外管の周壁の前記注入口が形成された位置よりも上方位置に地下水を流通させる地下水流入孔を形成しておき、前記地下水流入孔を通じて前記外管の内部に流入する地下水の水位を前記外管の上端から確認することを特徴とする。

本発明の薬液注入用外管では、前記地下水流入孔が形成された範囲の周壁の外周を前記地下水流入孔よりも小さな網目の網状体で覆った構成にすることもできる。前記地下水流入孔が同じ上下位置で周方向に等間隔で複数形成された構成にすることもできる。前記地下水流入孔が複数の上下位置に形成され、隣り合う上下位置での地下水流入孔が周方向にずれて形成された構成にすることもできる。複数の連結管と、これら連結管を連結した際の長手方向中途であり、最も下方に形成された前記地下水流入孔よりも下方に設けられる着脱連結部とを備え、前記複数の連結管が連結されて地盤中に設置された状態で前記着脱連結部により、この着脱連結部の上側部分と下側部分とが連結解除される構成にすることもできる。

本発明の地盤改良方法では、前記地下水流入孔が形成された範囲の前記外管の周壁の外周を前記地下水流入孔よりも小さな網目の網状体で覆っておくこともできる。前記外管を複数の連結管を連結するとともに、長手方向中途で、かつ、最も下方に形成された前記地下水流入孔よりも下方に着脱連結部を設けた構成にして、前記地盤改良薬液を地盤中に注入して前記内管を前記外管から引き抜いた後、地盤中に設置されている前記外管を、前記着脱連結部で連結解除することにより、この着脱連結部よりも上側部分を地盤上に引き抜くこともできる。

本発明によれば、外管の周壁の注入口が形成された位置よりも上方位置に地下水を流通させる地下水流入孔が形成されているので、地下水流入孔を通じて外管の内部に流入する地下水の水位を外管の上端から確認するだけで、薬液注入して改良する地盤の地下水位を把握できる。例えば、薬液の注入前および注入後で地下水位の変化を把握して、盤ぶくれ現象等の異常を検知できる。このようにして、外管を従来の地下水の水位観測井戸として利用できるので、別途、水位観測井戸を設ける必要がなくなり、追加的な施工が不要になる。しかも、外管を設置したそれぞれの位置で地下水位を把握できるので、平面的に精度よく地下水位を把握することが可能になる。

本発明の薬液注入用外管を例示する説明図である。 図１の外管の一部拡大図である。 図１の外管を地盤に設置した状態を例示する平面図である。 地下水流入孔の変形例を示す説明図である。 地盤に挿入孔を削孔する工程を例示する説明図である。 外管をケーシングロッドに挿入する工程を例示する説明図である。 地盤中に設置された外管を例示する説明図である。 外管に内管を挿入して薬液を地盤中に注入している工程を例示する説明図である。 図８の一部拡大図である。 地盤改良した後、地盤中に配置されている外管を例示する説明図である。 図１０の外管の着脱連結部よりも上側部分を地盤上に引き抜いた状態を例示する説明図である。 従来の水位観測井戸を設置した状態を例示する平面図である。

以下、本発明の薬液注入用外管および地盤改良方法を実施形態に基づいて説明する。

図１、図２に例示する本発明の薬液注入用外管１（以下、外管１という）は、複数の連結管２が連結されることにより構成されている。外管１（すなわち、それぞれの連結管２）は、塩化ビニル等の樹脂により形成されている。詳細は後述するが、この外管１は図３に例示するように、改良対象になる地盤に平面視で適宜の間隔で設置される。

外管１の下端部の周壁には、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の上端部の周壁、即ち、注入口２ａが形成された位置よりも上方位置には地下水流入孔５が形成されている。注入口２ａは地盤改良薬液Ｇ（以下、薬液Ｇという）を地盤Ｓ中に注入する位置に配置されればよく、地下水流入孔５は地下水の存在している位置に配置されればよいので、通常、外管１は、注入口２ａが形成されている連結管２と、地下水流入孔５が形成されている連結管２とが混在して構成される。或いは、注入口２ａが形成されている連結管２と、地下水流入孔５が形成されている連結管２と、注入口２ａも地下水流入孔５も形成されていない連結管２とが混在して外管１が構成される。

地下水流入孔５は、単数でもよいが複数形成することが好ましい。例えば、外管１の同じ上下位置で周方向に等間隔で複数の地下水流入孔５が形成される。或いは、複数の上下位置に地下水流入孔５が形成される。この場合、隣り合う上下位置での地下水流入孔５は周方向にずれて形成されることが好ましい。

この実施形態の地下水流入孔５は、外管１の同じ上下位置に周方向に等間隔で複数（例えば、３、４個）形成されるとともに、複数の上下位置に形成されて、隣り合う上下位置での地下水流入孔５は周方向にずれて形成されている。外管１の内径は例えば８０ｍｍ程度であり、地下水流入孔５は、例えば直径１２ｍｍ程度（１０ｍｍ〜１４ｍｍ程度）の円形である。地下水流入孔５が形成される上下範囲の長さは、２０ｃｍ以上にすることが好ましく、例えば２０ｃｍ以上５０ｃｍ以下にする。

地下水流入孔５が形成されている上下範囲の外管１の外周壁面積に対する地下水流入孔５の全開口面積（すべての地下水流入孔５の開口面積の合計）の割合は、例えば５％〜５０％程度にする。この割合が５％未満であると地下水を外管１の内部に流入させ難くなる。一方、この割合が５０％超になると外管１の強度不足が生じ易くなる。

この実施形態では、地下水流入孔５が形成された範囲の外管１の周壁の外周が地下水流入孔５よりも小さな網目の網状体６で覆われている。網状体６は、固定リング７によって外管１に固定されている。網状体６を設けることにより、地下水流入孔５が土砂等で詰まることが防止される。網状体６は必要に応じて設ければよい。

図４に例示するように、地下水流入孔５はスリット状にすることもできる。図４のスリット状の地下水流入孔５は、外管１の同じ上下位置で周方向に等間隔で複数（例えば、３、４本）また、このスリット状の地下水流入孔５は、外管１の複数の上下位置に形成されて、隣り合う上下位置での地下水流入孔５は周方向にずれることなく形成されている。この地下水流入孔５のスリットすき間は、例えば０．３ｍｍ〜１ｍｍ程度である。地下水流入孔５をこのようにすき間の小さなスリット状に形成すると、網状体６を設けなくても土砂等が詰まり難くなる。

上下に隣り合う連結管２どうしは、ボルト等の固定連結部３により連結されている。固定連結部３は、治具を使用しなければ連結管２どうしの連結を解除することができない。即ち、地盤Ｓ中に埋設されている状態では、固定連結部３による連結管２どうしの連結を解除して互いの連結管２を分離させることができない。ただし、これら複数の連結管２を連結した際の長手方向中途で、最も下方に形成された地下水流入孔５よりも下方の１か所には、固定接続部３とは異なる着脱連結部４が備わっている。具体的には、最も下方に形成された地下水流入孔５と最も上方に形成された注入口２ａとの間に、着脱連結部４が備わっている。着脱連結部４は、これら複数の連結管２が連結されて地盤Ｓ中に設置された状態で、この着脱連結部４の上側部分と下側部分との連結を解除できるものである。

着脱連結部４は、例えば、一方の連結管２の下端部に設けられた係合突起と、他方の連結管２の上端部に形成された係合溝とで構成される。最上段に位置する連結管２を地盤上で操作（周方向移動および上下移動）することにより、地盤Ｓ中の着脱連結部４による連結管２どうしの連結を解除できる構造であれば、その他、種々の着脱構造を採用することができる。尚、外管１に着脱連結部４を設けずに、固定接続部３のみを採用して連結管２を連結させた構成にすることもできる。

この外管１を用いて地盤改良を行なう方法を以下に説明する。

まず、図５に例示するように地盤Ｓ上に削孔装置１１を据え付ける。この削孔装置１１を用いてケーシングロッド１０を地盤Ｓ中に進入させて削孔し、挿入孔ｈを形成する。次いで、図６に例示するように、挿入孔ｈを削孔した地盤Ｓ中のケーシングロッド１０に外管１を挿入する。外管１は必要な本数の連結管２を適宜連結して構成する。

外管１をケーシングロッド１０の下端部まで挿入した後、ケーシングロッド１０のみを地盤Ｓ上に引き抜く。これにより、図７に例示するように、外管１は挿入孔ｈに挿入されたままで地盤Ｓ中に設置された状態になる。外管１の上端部は地盤Ｓの上に突出する。この状態で、地下水流入孔５が形成された範囲の少なくとも一部は、地下水位よりも下方に配置される。したがって、地下水流入孔５を通じて地下水が外管１の内部に流入することになる。そこで、外管１の上端開口から地盤Ｓの地下水位を確認することができる。例えば、外管１の上端開口から地下水位面まで、先端部に水位センサを備えたメジャーを垂らせば、この水位センサが地下水を検知するので、地表から地下水位面までの距離を正確に把握することができる。これにより、その位置で薬液Ｇを注入する前の地下水位を把握しておく。

次いで、図８に例示するように、この外管１に地上から内管８を挿入する。内管８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８ａが形成されている。次いで、外管１に挿入した内管８を通じて薬液供給装置１２から薬液Ｇを供給する。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。

供給された薬液Ｇは、図９に例示するように内管８の吐出口８ａから地盤Ｓ中にある外管１の注入口２ａを通じて地盤Ｓに注入される。内管８の外周面の吐出口８ａの上下には環状のパッカー９を設けておき、パッカー９を膨張させて内管８と外管１とのすき間をシールして薬液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。

所定量の薬液Ｇを注入した後は、内管８を上方移動させて吐出口８ａ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薬液Ｇを地盤Ｓに注入する。順次、同様に内管８を上方移動させて注入作業を行なう。その位置での薬液Ｇの注入作業が終了した後は、別に場所に新たに外管１を地盤Ｓに設置して同様の注入作業を行ない、地盤Ｓの必要な範囲の地盤改良を完了させる。即ち、外管１は、図３に例示するように地盤Ｓに適宜の間隔で設置されることになる。

図１０に例示するように、薬液Ｇを注入した後は、その地盤Ｇ中に外管１は設置されたままの状態になる。図中の符号Ｍは、地盤改良された範囲の上端位置を示している。この時も、地下水流入孔５が形成された範囲の少なくとも一部は、地下水位よりも下方に配置されていので、地下水流入孔５を通じて地下水が外管１の内部に流入する。そのため、上述したように、外管１の上端開口から地盤Ｓの地下水位を確認することができる。これにより、その位置で薬液Ｇを注入した後の地下水位を把握することができる。

薬液Ｇの注入前と注入後における地下水位を比較することにより、地盤Ｓの盤ぶくれ現象等の異常を検知することができる。このように本発明では外管１を従来の地下水の水位観測井戸１４として利用できる。図３と図１２との比較により明らかなように、本発明では、従来設置していた水位観測井戸１４を別途設ける必要がなく、追加的な施工が不要になる。さらには、外管１を設置したそれぞれの位置で地下水位を把握できるので、平面的に精度よく地下水位を把握することが可能になる。即ち、盤ぶくれ現象等の異常をより精度よく検知できる。

この実施形態のように地下水流入孔５を、外管１の同じ上下位置で周方向に等間隔で形成すると、円滑に地下水を外管１の内部に流入させ易くなる。複数の上下位置に地下水流入孔５を形成し、隣り合う上下位置で地下水流入孔５を周方向にずらして形成することも、円滑に地下水を外管１の内部に流入させるには有利になる。

図１０に例示するように、薬液Ｇを注入することにより地盤Ｇの対象範囲を地盤改良した後、その地盤Ｇ中に外管１は設置されたままの状態になる。この実施形態では、外管１は着脱連結部４を備えているので、最上段の連結管２を地盤Ｓ上で操作することにより、地盤Ｓ中の着脱連結部４による連結管２どうしの連結を解除する。これにより、着脱連結部４により連結されていた連結管２どうしが分離するので、図１１に例示するように、着脱連結部４よりも上側部分を地盤Ｓ上に引き抜くことができる。

即ち、注入作業を終えた外管１のうち、着脱連結部４よりも下側部分は地盤Ｓに埋設されたままになるが、地下水流入孔５が形成された連結管２は地盤Ｓ上に引き抜くことができる。それ故、地下水流入孔５が形成された連結管２を繰り返し使用することができ有効利用できる。これに伴って、地盤Ｓ中に埋設されたままになる外管１の長さを短くできるので、地盤環境の観点からも好適である。

１ 薬液注入用外管
２ 連結管
２ａ 注入口
３ 固定連結部
４ 着脱連結部
５ 地下水流入孔
６ 網状体
７ 固定リング
８ 内管
８ａ 吐出口
９ パッカー
１０ ケーシングロッド
１１ 削孔装置
１２ 薬液供給装置
１３ 従来の外管
１４ 水位観測井戸
Ｇ 地盤改良薬液
ｈ 挿入孔
Ｓ 地盤

Claims (8)

1. 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地盤中に設置された後に、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地盤中に注入する注入口が周壁に形成された薬液注入用外管において、前記注入口が形成された位置よりも上方位置にその周壁に地下水を流通させる地下水流入孔が形成されていることを特徴とする薬液注入用外管。
2. 前記地下水流入孔が形成された範囲の周壁の外周を前記地下水流入孔よりも小さな網目の網状体で覆った請求項１に記載の薬液注入用外管。
3. 前記地下水流入孔が同じ上下位置で周方向に等間隔で複数形成された請求項１または２に記載の薬液注入用外管。
4. 前記地下水流入孔が複数の上下位置に形成され、隣り合う上下位置での地下水流入孔が周方向にずれて形成された請求項１〜３のいずれかに記載の薬液注入用外管。
5. 複数の連結管と、これら連結管を連結した際の長手方向中途であり、最も下方に形成された前記地下水流入孔よりも下方に設けられる着脱連結部とを備え、前記複数の連結管が連結されて地盤中に設置された状態で前記着脱連結部により、この着脱連結部の上側部分と下側部分とが連結解除される構成にした請求項１〜４のいずれかに記載の薬液注入用外管。
6. 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薬液注入用外管を挿入した後、ケーシングロッドを地盤から引き抜くことにより、この外管を前記挿入孔に残して地盤中に設置した状態にして、この外管に、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、前記吐出口から地盤中に位置する前記注入口を通じて地盤中に注入する地盤改良方法において、前記外管の周壁の前記注入口が形成された位置よりも上方位置に地下水を流通させる地下水流入孔を形成しておき、前記地下水流入孔を通じて前記外管の内部に流入する地下水の水位を前記外管の上端から確認することを特徴とする地盤改良方法。
7. 前記地下水流入孔が形成された範囲の前記外管の周壁の外周を前記地下水流入孔よりも小さな網目の網状体で覆っておく請求項６に記載の地盤改良方法。
8. 前記外管を複数の連結管を連結するとともに、長手方向中途で、かつ、最も下方に形成された前記地下水流入孔よりも下方に着脱連結部を設けた構成にして、前記地盤改良薬液を地盤中に注入して前記内管を前記外管から引き抜いた後、地盤中に設置されている前記外管を、前記着脱連結部で連結解除することにより、この着脱連結部よりも上側部分を地盤上に引き抜く請求項６または７に記載の地盤改良方法。

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