JP2023003791A - 薬液注入方法 - Google Patents

Abstract

【課題】地盤に薬液を多く注入させる方向を設定する。
【解決手段】薬液注入方法は、地盤Ｇを削孔してケーシングパイプ５０を建て込むケーシングパイプ工程と、ケーシングパイプ５０の内周面５０Ａに注入管１００の外周面１００Ａが接近した接近箇所Ｓが形成されるように両者の軸心をずらして、ケーシングパイプ５０に注入管１００を建て込む注入管工程と、ケーシングパイプ５０内にグラウト材５４を充填する充填工程と、グラウト材５４を充填後、ケーシングパイプ５０を引き抜く引抜工程と、注入管１００に注入パッカー１５０を挿入して地盤Ｇへ薬液９０を注入する注入工程と、を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、薬液注入方法に関する。

引用文献１には、改良するべき地盤に地盤注入材料（注入薬液、セメントミルク等）を注入して地盤改良を行う技術が開示されている。この先行技術では、地盤注入装置は、注入管と、その外周部を被覆する弾性型材と、弾性型材の外周部に被覆された熱収縮性部材を備えている。注入管には貫通孔が形成されており、弾性型材は注入管の両端の各々から被せられており且つ貫通孔を被覆しており、弾性型材の外周部には長手方向に延在する溝が形成されており、熱収縮性部材にはスリットが形成されている。

引用文献２には、薬液注入装置およびそれを用いた地盤強化方法に関する技術が開示されている。この先行技術では、薬液注入装置は、軸方向に間隔をおいて削孔径よりも大きく膨出する複数の透水性の袋体を備えた注入外管と、この注入外管に挿入可能な注入内管とで構成され、この注入内管から固化材を袋体内に充填して袋体を膨張させ周辺地盤を圧密するとともにパッカーを形成し、このパッカー間に固化材を注入して所定領域を注入固化する。また、隣接袋体間で注入外管に形成した注入口を、縦状のスリットを設けた可撓性スリーブで被覆している。

特開２０１４－２３４６７１号公報 特開２００５－３１４９３８号公報

薬液の地盤への注入は、地盤の不均質性等に左右され、均一に広がるとは限らない。例えば、地盤に空洞がある場合、その方向に薬液が多く浸透し、所望の方向への薬液の注入が少なくなる虞がある。

本発明は、上記事実を鑑み、地盤に薬液を多く注入させる方向を設定することができる薬液注入方法を提供することが目的である。

第一態様は、地盤を削孔してケーシングパイプを建て込むケーシングパイプ工程と、前記ケーシングパイプの内周面に注入管の外周面が接近した接近箇所両者が接触した接触箇所が形成されるように両者の軸心をずらして、前記ケーシングパイプに前記注入管を建て込む注入管工程と、前記ケーシングパイプ内にグラウト材を充填する充填工程と、前記グラウト材を充填後、前記ケーシングパイプを引き抜く引抜工程と、前記注入管に注入パッカーを挿入して前記地盤へ薬液を注入する注入工程と、を備えた薬液注入方法である。

第一態様の薬液注入方法では、ケーシングパイプの内周面に注入管の外周面が接近した接近箇所両者が接触した接触箇所が形成されるように両者の軸心をずらして、ケーシングパイプに注入管を建て込むことで、ケーシングパイプと注入管との間に充填されて硬化したグラウト材に肉薄部又は非充填部が形成される。よって、注入管に注入パッカーを挿入して地盤へ薬液を注入する際に、他よりも肉薄部又は非充填部から薬液が地盤に多く注入される。

このようにケーシングパイプの内周面に注入管の外周面が接近した接近箇所又は接触箇所を形成し、硬化したグラウト材に肉薄部又は非充填部を形成することで、地盤に薬液を多く注入させる方向を設定できる。

第二態様は、前記注入管には前記外周面から突出する突出部が設けられ、前記注入管工程では、前記突出部が前記ケーシングパイプの前記内周面に当たり、前記突出部の反対側に前記接近箇所又は前記接触箇所が形成される、第一態様の薬液注入方法である。

第二態様の薬液注入方法では、注入管に設けられた突出部がケーシングパイプの内周面に当たり、突出部の反対側に、ケーシングパイプの内周面に注入管の外周面が接近した接近箇所又は両者が接触した接触箇所が形成され、硬化したグラウト材に肉薄部又は非充填部が形成される。よって、注入管に設けられた突出部の反対側を地盤に薬液を多く注入させる方向に設定できる。

第三態様は、前記ケーシングパイプ工程では、前記地盤を斜めに削孔して前記ケーシングパイプを斜めに建て込み、前記注入管工程では、傾斜した前記ケーシングパイプに前記注入管を斜めに建て込み、下側の前記内周面側に前記接近箇所又は前記接触箇所が形成される、第一態様に記載の薬液注入方法である。

第三態様の薬液注入方法では、地盤を斜めに削孔してケーシングパイプを斜めに建て込むと共に傾斜したケーシングパイプに注入管を斜めに建て込むことで、重力によって注入管が傾いた側にケーシングパイプの内周面に注入管の外周面が接近した接近箇所又は両者が接触した接触箇所が形成され、硬化したグラウト材に肉薄部が形成される。よって、注入管が傾いた側を地盤に薬液を多く注入させる方向に設定できる。

本発明によれば、地盤に薬液を多く注入させる方向を設定することができる。

薬液の注入工程を示す工程図である。 第一実施形態の薬液注入工程におけるケーシングパイプの内周面に注入管の外周面が接近した接近箇所を形成し、この接近箇所に肉薄部を形成する工程を示す工程図である。 グラウト材が硬化したグラウト部に肉薄部が形成された状態の水平断面図である。 第二実施形態の薬液注入工程におけるケーシングパイプの内周面に注入管の外周面が接近した接近箇所を形成し、グラウト材が硬化したグラウト部に肉薄部を形成する工程を示す工程図である。 本発明を適用した山留壁の遮水補強を模式的に示す断面図である。 従来方法の山留壁の遮水補強を模式的に示す断面図である。 本発明を適用した遮水壁の構築を模式的に示す断面図である。 従来方法の遮水壁の構築を模式的に示す断面図である。

＜第一実施形態＞
第一実施形態の薬液注入方法について説明する。

［薬液注入方法］
まず、薬液注入方法の一例について説明する。

図１（Ａ）に示すように、削孔装置１０で、地盤Ｇを削孔して孔２０を形成し、ケーシングパイプ５０を建て込む（図２（Ａ）も参照）。

図１（Ｂ）、図１（Ｃ）及び図２（Ｂ）に示すように、ケーシングパイプ５０内に注入管１００を建て込む。

図２（Ｂ）に示すように、本実施形態の注入管１００は、外周面１００Ａに突出部１１０が設けられている。よって、突出部１１０がケーシングパイプ５０の内周面５０Ａに当たることで、両者の軸心がずれて建て込まれ、突出部１１０の突出方向の反対側にケーシングパイプ５０の内周面５０Ａに注入管１００の外周面１００Ａが接近した接近箇所Ｓが形成される（図３も参照）。別の観点から説明すると、ケーシングパイプ５０に注入管１００が突出部１１０の反対側に片寄って建て込まれ、接近箇所Ｓが形成される（図３参照）。なお、図１では、注入管１００の突出部１１０、接近箇所Ｓ及び後述するグラウト部１８０等は図示されていない。

図２（Ｃ）に示すように、ケーシングパイプ５０と注入管１００との間にグラウト材５４を充填する。ここで、グラウト材５４は、シールグラウトと呼ばれるもので、後述する薬液９０が削孔によってできた空洞部から上部に吹き出すこと等を防止するものである。グラウト材５４は、セメントベントナイト等が材料として用いられる。

図１（Ｄ）及び図２（Ｄ）に示すように、グラウト材５４の硬化が完了する前にケーシングパイプ５０を引き抜く。これにより、注入管１００の周囲に硬化したグラウト材５４に肉薄部１８２と肉厚部１８４とが形成される（図３も参照）。なお、グラウト材５４が硬化して筒状になった状態をグラウト部１８０とする（図３も参照）。

図１（Ｅ）及び図２（Ｅ）に示すように、注入管１００に注入パッカー１５０を挿入する。

図１（Ｆ）及び図１（Ｇ）に示すように、注入パッカー１５０を引き上げながら、図示されていない供給装置から薬液９０を供給し、地盤Ｇへ薬液９０を注入する。薬液９０は、グラウト部１８０（図２（Ｄ）及び図３参照）を透過し、地盤Ｇに注入される。また、図１（Ｇ）の符号９２は、薬液９０が浸透した領域を表している。なお、注入パッカー１５０を挿入しながら、薬液９０を注入してもよい。

なお、図１（Ｆ）が一次注入であり、図１（Ｇ）が二次注入である。一次注入では薬液９０に加えセメントベントナイト等も注入される場合がある。一般的に地盤は、粒度や透水性等が異なる層で構成されているので、不均質である。したがって、図１（Ｆ）の一次注入で、薬液９０やベントナイト等を注入することで、地盤の水みちや空隙の粗詰め注入を行う。これにより、図１（Ｇ）の二次注入での薬液９０の逸走を防止する。

また、前述したように、図３に示すグラウト材５４が硬化して形成された筒状のグラウト部１８０は、肉薄部１８２と肉厚部１８４とを有している。なお、筒状のグラウト部１８０の肉厚は、軸方向に沿って一定又は略一定である。

よって、グラウト部１８０を透過する薬液９０（図１（Ｅ）及び図１（Ｆ）参照）は、抵抗の大きい肉厚部１８４は少なくなり、抵抗の小さい肉薄部１８２が多くなる。なお、矢印Ｋ１は、後述する薬液９０（図１（Ｅ）及び図２（Ｆ））を多く注入する方向である。

ここで、本実施形態の注入管１００及び注入パッカー１５０は、注入管１００に突出部１１０が設けられている以外は、既存のものと同様の構造である。本実施形態では、周壁にスリット状や円形などの孔を多数穿設した注入管１００に、注入パッカー１５０を挿入して、薬液９０を注入パッカー１５０の上下のパッカー１５２間（図２参照）から地盤Ｇに注入するダブルパッカー構造のものを使用しているが、これに限定されるものではない。なお、このことは、後述する第二実施形態においても同様である。

［作用及び効果］
次に本実施形態の作用及び効果について説明する。

ケーシングパイプ５０の内周面５０Ａに注入管１００の外周面１００Ａが接近した接近箇所Ｓを形成し、グラウト材５４を充填して硬化したグラウト部１８０に肉薄部１８２を形成する。肉薄部１８２は透過する薬液９０の量が多いので、肉薄部１８２から地盤Ｇに多く薬液９０が注入される。

このように、グラウト部１８０の肉薄部１８２の方向（矢印Ｋ１）に、地盤Ｇに薬液９０を多く注入させることができる。すなわち、地盤Ｇに薬液９０を多く注入させる方向（矢印Ｋ１）を設定することができる。別の観点から説明すると、薬液９０の注入に、指向性をもたせることができる。

また、注入管１００に設けられた突出部１１０がケーシングパイプ５０の内周面５０Ａに当たり、突出部１１０の反対側に、ケーシングパイプ５０の内周面５０Ａに注入管１００の外周面１００Ａが接近した接近箇所Ｓが形成され、この接近箇所Ｓに肉薄部１８２が形成される。よって、注入管１００に設けられた突出部１１０の反対側を地盤Ｇに薬液９０を多く注入させる方向（矢印Ｋ１）に設定することができる。

ここで、薬液９０を多く注入させたい方向（以降「Ｋ１方向」と記す）が決まっている場合、肉薄部１８２が形成されていないグラウト部では、薬液９０がＫ１方向以外の他方向にも均等又は略均等に地盤Ｇに注入される。これに対して、Ｋ１方向に肉薄部１８２が形成されているグラウト部１８０では、肉薄部１８２からＫ１方向に多くの薬液９０が地盤Ｇに注入される。

よって、注入パッカー１５０に供給した薬液９０のＫ１方向に注入される割合は、肉薄部が形成されていないグラウト部と比較し、肉薄部１８２が形成されているグラウト部１８０の方が多いので、効率的にＫ１方向に薬液９０を注入することができる。

＜第二実施形態＞
第二実施形態の薬液注入方法について説明する。なお、第一実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化する。

［薬液注入方法］
まず、薬液注入方法について説明する。なお、図１の工程は、第一実施形態と同じである。但し、本実施形態では、後述するように、地盤Ｇを斜めに削孔してケーシングパイプ５０等を斜めに建て込む点が異なる。グラウト材５２（図１参照）の説明は省略する。

図４（Ａ）に示すように、削孔装置１０（図１（Ａ）参照）で、地盤Ｇを斜めに削孔してケーシングパイプ５０を斜めに建て込む。

図４（Ｂ）に示すように、ケーシングパイプ５０内に注入管１０２を斜めに建て込む。このとき、注入管１０２は、重力によって傾いた側に軸心がずれて、ケーシングパイプ５０の内周面５０Ａに注入管１０２の外周面１０２Ａが接近した接近箇所Ｓが形成される（図３参照）。別の観点から説明すると、ケーシングパイプ５０に注入管１０２が傾いた側に片寄って建て込まれ、接近箇所Ｓが形成される（図３参照）。

なお、「傾いた側」とは、注入管１０２の上端部が傾いた側であり、図４では左側である。

図４（Ｃ）に示すように、ケーシングパイプ５０と注入管１０２との間にグラウト材５４を充填する。

図４（Ｄ）に示すように、グラウト材５４の硬化が完了する前に、ケーシングパイプ５０を引き抜く。これにより、注入管１０２の周囲にグラウト材５４が硬化したグラウト部１８０に肉薄部１８２と肉厚部１８４とが形成される（図３も参照）。

図４（Ｅ）に示すように、注入管１０２に注入パッカー１５０を挿入する。そして、注入パッカー１５０を引き上げながら、図示されていない供給装置から薬液９０を供給し、地盤Ｇへ薬液９０を注入する。

なお、注入管１０２は、突出部１１０（図１（Ｃ）参照）が設けられていないこと以外は、第一実施形態の注入管１００（図１（Ｃ）参照）と同様である。

［作用及び効果］
次に本実施形態の作用及び効果について説明する。

ケーシングパイプ５０の内周面５０Ａに注入管１０２の外周面１０２Ａが接近した接近箇所Ｓを形成して、グラウト材５４が充填されて硬化したグラウト部１８０に肉薄部１８２を形成する。肉薄部１８２は透過する薬液９０の量が多いので、肉薄部１８２から地盤Ｇに多く薬液９０が注入される。

このように、グラウト部１８０の肉薄部１８２の方向（矢印Ｋ１）に、地盤Ｇに薬液９０を多く注入させることができる。すなわち、地盤Ｇに薬液９０を多く注入させる方向（矢印Ｋ１）を設定することができる。

また、注入管１０２を傾けた側に、ケーシングパイプ５０の内周面５０Ａに注入管１０２の外周面１０２Ａが接近した接近箇所Ｓが形成され、この接近箇所Ｓに肉薄部１８２が形成される。よって、注入管１０２を傾けた側を地盤Ｇに薬液を多く注入させる方向（矢印Ｋ１）に設定することができる。

＜実施例＞
次に、第一実施形態の薬液注入方法又は第二実施形態の薬液注入方法によって、地盤Ｇに薬液９０を多く注入させる方向を設定して施工する実施例について説明する。なお、実施例では、便宜上、第一実施形態の薬液注入方法で説明するが、第二実施形態の薬液注入方法でも可能である。

［第一実施例］
まず、山留壁のひび割れに薬液を注入して遮水補強する第一実施例について説明する。

図５に示すように、山留壁５００には、ひび割れ５０２が生じている。よって、地盤Ｇにおける山留壁５００の近傍の注入管１００から薬液９０（図１参照も参照）を注入し、山留壁５００のひび割れ５０２に薬液９０を注入して遮水補強する。

なお、山留壁５００の近傍には、空洞５１０があるとする。また、グラウト部１８０には、欠損部１８５があるとする。

薬液９０が多く注入されるＫ１方向を山留壁５００のひび割れ５０２に向けることで、欠損部１８５の方向（矢印Ｋ２）と空洞５１０の方向（矢印Ｋ３）への薬液９０の注入量が低減されると共にＫ１方向の薬液９０の注入量が増加する。よって、山留壁５００のひび割れ５０２に薬液９０が届き充填されるまで必要な薬液９０の注入量が少なくて済む。

ここで、図６に示す従来の薬液注入方法で薬液を注入する場合を考える。グラウト部１９０は、厚みが均一又は略均一とし、欠損部１９５があるとする。

注入管１２０から薬液９０を注入すると欠損部１９５の方向（矢印Ｋ２）と空洞５１０の方向（矢印Ｋ３）方向に薬液９０が多く注入され、山留壁５００のひび割れ５０２に薬液９０が届き充填されるまで、大量の薬液９０を注入する必要がある。

これに対して、図５に示す第一実施形態の薬液注入方法（又は第二実施形態の薬液注入方法）では、前述したように、Ｋ１方向の薬液９０の注入量が増加するので、山留壁５００のひび割れ５０２に薬液９０が届き充填されるまで必要な薬液９０の注入量が少なくて済む。

［第二実施例］
次に、地盤に間隔をあけて薬液を注入して遮水壁を構築する第二実施例について説明する。

図７に示すように、従来の薬液注入方法の注入管１２０及びグラウト部１９０の列２００と、第一実施形態の薬液注入方法の注入管１２０の列２０２及びグラウト部１８０と、から、それぞれ薬液９０を注入して硬化させることで遮水壁５２０を構築する。なお、注入管１２０及びグラウト部１９０は、第一実施例と同様である。

列２００の注入管１２０と、列２０２の第一実施形態の薬液注入方法の注入管１００と、は互い違いに配置されている。また、列２０２の第一実施形態の薬液注入方法における薬液９０が多く注入されるＫ１方向は、列２００の注入管１２０と注入管１２０との間に向いている。

列２００の従来の薬液注入方法では、地盤Ｇの不均一性のため、薬液９０の注入範囲にバラツキが生じる。よって、図７の例では、隙間５３２、５３４が生じている。

しかし、前述したように、列２０２の第一実施形態の薬液注入方法は、薬液９０が多く注入されるＫ１方向が、列２００の注入管１２０と注入管１２０との間に向いている。よって、隙間５３２、５３４に薬液９０が注入される。したがって、薬液９０が注入される範囲に隙間が生じない又は生じにくい、つまり構築された遮水壁５２０には隙間が形成されない又は隙間が形成されにくい。

ここで、図８に示す従来の薬液注入方法の注入管１２０及びグラウト部１９０の列２００、２０４で薬液９０を注入して遮水壁５２０を構築する場合について説明する。

一方の列２００には隙間５３２、５３４が生じている。他方の列２０４の注入管１２０及びグラウト部１９０は、地盤Ｇの不均一性のため、矢印Ｋ４及び矢印Ｋ５の方向に薬液９０が多く注入されるとする。

この場合、隙間５３２，５３４に薬液９０が注入されないので、遮水壁５２０に隙間が形成され、地下水の流路Ｔが形成される虞がある。

これに対して、図７に示す第一実施形態の薬液注入方法では、前述したように、Ｋ１方向の薬液９０の注入量が増加するので、隙間５３２、５３４に薬液９０が注入され、遮水壁５２０に隙間が形成されない又は隙間が形成されにくい。

なお、本実施例では、従来の薬液注入方法の注入管１２０及びグラウト部１９０の列２００と、第一実施形態の薬液注入方法の注入管１００及びグラウト部１８０の列２０２と、を併用したが、これに限定されない。第一実施形態の薬液注入方法の注入管１００及びグラウト部１８０の列２０２を二列並べてもよい。

また、第一実施形態の薬液注入方法の列２０２が一列であってもよい。この場合は、Ｋ１方向を隣の注入管１００及びグラウト部１８０に向けて、言い換えると図における右側又は左側にＫ１方向を向ける。

＜その他＞
尚、本発明は上記実施形態に限定されない。

例えば、上記実施形態では、注入管１００、１０２の外周面１００Ａ、１０２Ａがケーシングパイプ５０の内周面５０Ａに接近した接近箇所Ｓを形成、接近箇所Ｓに肉薄部１８２を形成したが、これに限定されるのではない。注入管１００、１０２の外周面１００Ａ、１０２Ａがケーシングパイプ５０の内周面５０Ａに接触した接触箇所を形成し、接触箇所にグラウト材５４が充填されていない非充填部が形成されたグラウト部であってもよい。

第一実施形態及び第二実施形態以外の方法で、ケーシングパイプ５０の内周面５０Ａに注入管の外周面が接近した接近箇所Ｓ又は接触した接触箇所を形成し、グラウト材５４が硬化したグラウト部１８０に肉薄部１８２又は非充填部を形成してもよい。例えば、ケーシングパイプ５０の内周面５０Ａに注入管の外周面が接近した接近箇所Ｓ又は接触した接触箇所が形成された状態で、地上で支柱管の上端部を固定してもよい。

更に、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。複数の実施形態は、適宜、組み合わされて実施可能である。

５０ ケーシングパイプ
５０Ａ 内周面
５４ グラウト材
９０ 薬液
１００ 注入管
１００Ａ 外周面
１０２ 注入管
１０２Ａ 外周面
１１０ 突出部
１５０ 注入パッカー
Ｇ 地盤
Ｓ 接近箇所

Claims (3)

1. 地盤を削孔してケーシングパイプを建て込むケーシングパイプ工程と、
   前記ケーシングパイプの内周面に注入管の外周面が接近した接近箇所又は両者が接触した接触箇所が形成されるように両者の軸心をずらして、前記ケーシングパイプに前記注入管を建て込む注入管工程と、
   前記ケーシングパイプ内にグラウト材を充填する充填工程と、
   前記グラウト材を充填後、前記ケーシングパイプを引き抜く引抜工程と、
   前記注入管に注入パッカーを挿入して前記地盤へ薬液を注入する注入工程と、
   を備えた薬液注入方法。
2. 前記注入管には前記外周面から突出する突出部が設けられ、
   前記注入管工程では、前記突出部が前記ケーシングパイプの前記内周面に当たり、前記突出部の反対側に前記接近箇所又は前記接触箇所が形成される、
   請求項１に記載の薬液注入方法。
3. 前記ケーシングパイプ工程では、前記地盤を斜めに削孔して前記ケーシングパイプを斜めに建て込み、
   前記注入管工程では、傾斜した前記ケーシングパイプに前記注入管を斜めに建て込み、前記注入管が傾いた側に前記接近箇所又は前記接触箇所が形成される、
   請求項１に記載の薬液注入方法。

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