JP2539331B2 - 地盤改良用薬液注入装置及び工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はパッカーを有する地盤改
良用薬液注入装置及び工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、軟弱地盤等の改良のための薬液注
入工法の一つとして、いわゆるダブルパッカー工法が開
発されている。

【０００３】ダブルパッカー工法に用いられる装置は、
削孔（マンシェットチューブ）内に挿入される薬液注入
管の薬液注入口を挟んでその両側にそれぞれパッカーを
有している。薬液注入に当たって、その薬液注入管を所
定の深度まで削孔中に挿入して両パッカーを膨張させる
と、このパッカーの膨張により、両パッカーと削孔壁と
で閉じられた空間が形成され、その後その空間内に位置
する薬液注入口から薬液を噴射することで所要の部位に
効果的に薬液を注入することができる。

【０００４】ここに、薬液とは、いわゆるグラウト材で
あり、例えば、セメントミルク、水ガラス、ベントナイ
ト溶液、セメントベントナイト溶液等、用途に応じて適
宜選択される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】薬液注入管は、小径
（例えば、内径４０ｍｍ）のマンシェットチューブ孔内
に挿入されるものであるので、全体として小形に構成す
る必要がある。そのため、薬液を送給するホース等の連
結部が狭くなり、ホース等も細いものの使用を余儀なく
され、破損の原因となっている。特に、パッカーを液圧
で膨張させて拡径させるものにあっては、パッカー用に
独立した一つの液圧系統を必要とするので、構造の一層
の複雑化を招いてしまう。さらに、このような構造の複
雑さにより、地盤改良用薬液の送給経路を独立して二系
統確保することが困難であり、瞬結二液性の地盤改良用
薬液を使用することが困難であった。

【０００６】また施工時において、漏出した薬液のゲル
化によってパッカーが孔内に固着して抜き出せなくな
る、いわゆるジャーミングが発生することがある。この
ようなジャーミング時は従来、機械力等を用いて強引に
注入管を引き出していたが、ホースが破損したり、注入
管も再使用不能な状態にまで破損してしまうことが多か
った。

【０００７】本発明は上述の実状に鑑みて成されたもの
であり、構造の簡素化を図ることで、二系統の薬液流路
を確保すると共に、ジャーミング時にも損害を最小限に
食い止めることができる地盤改良用薬液注入装置及び工
法を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明にかかる地盤改良用薬液注入装置は、地盤改
良用薬液の吐出口を有する注入管と、前記注入管に取り
付けられ該注入管が孔内の所定位置に挿入されたときに
該孔を閉塞して注入薬液の漏出を防止するパッカーとを
具えた地盤改良用薬液注入装置において、前記注入管
は、その内部が第一の薬液が送給される第一の流路とな
る内管と、前記内管を取り囲み該内管との隙間が第二の
薬液が送給される第二の流路となる外管と、前記外管を
取り囲み且つ該外管に対して長手軸方向に摺動自在なシ
ース管とを有し、前記外管の先端は閉塞されると共にそ
の閉塞端に近接して該外管壁に吐出口が穿設され、前記
吐出口の近傍にて前記前記第一及び第二の流路が連通
し、前記外管の先端部は前記シース管から露出し、そこ
に第一のパッカー、中間管、第二のパッカーが先端側か
ら挿抜自在に順に挿嵌されると共に先端に着脱自在に固
定されるキャップによって前記シース管との間に挟まれ
て固定されて、前記第一及び第二のパッカーは前記吐出
口を挟んでその両側に位置すると共に、前記中間管は前
記吐出口を覆うように位置し、前記中間管には前記吐出
口の位置に対応して窓が穿設され、前記シース管が基端
方向位置にあるときに前記前記窓と前記吐出口の位置が
齟齬する一方、前記シース管が先端方向位置に変位した
ときに該シース管によって前記第一及び第二のパッカー
が長手軸方向に圧縮されて径方向に膨張すると共に前記
窓と前記吐出口の位置が一致することを特徴とする。

【０００９】好適には、基端側において前記外管に雄ね
じが形成されると共に、前記雄ねじに螺合するナットを
前記シース管の基端に当接させ、前記ナットを回動操作
することで前記シース管を前記先端方向位置及び基端方
向位置の間で変位させるようにする。また、瞬結二液性
の薬液の不用意な混合を防止するため、前記第一及び第
二の流路は前記吐出口に通じる混合室に連通し、前記第
一及び第二の流路には前記混合室からの逆流を防止する
チェック弁を設ける。さらに、ジャーミング時の解体を
容易にするため、前記キャップは前記外管に対してシャ
ーピンを介して固定する。

【００１０】一方、孔内出水等に対処するため、前記吐
出孔より先端側に位置する前記第二のパッカーに代えて
スリーブ管を装着し、パッカーを基端側だけに設ける。

【００１１】また、本発明にかかる地盤改良用薬液注入
工法は、地盤改良用薬液の吐出口を有する注入管を孔の
所定深さまで挿入し、そこでパッカーによって前記孔を
閉塞することで注入薬液の漏出を防止しつつ前記吐出口
から地盤改良用薬液を注入する地盤改良用薬液注入工法
において、前述の構成による地盤改良用薬液注入装置を
適用して、第一の薬液と第二の薬液とからなる二液性の
地盤改良用薬液を用い、前記第一及び第二の薬液を互い
に分離した状態で送給して前記吐出口から噴射すること
を特徴とする。

【００１２】さらに、本発明工法は、前記パッカーをシ
ャーピンを介して前記注入管に固定することで、前記パ
ッカーが挿入された孔内から抜出できなくなったときに
前記シャーピンをせん断して該パッカーを該孔内に残し
て前記注入管を回収することを特徴とする。

【００１３】

【作用】シース管が基端方向位置にあるときは、パッカ
ーは縮径状態にあり、吐出口は中間管によって閉じられ
ている。

【００１４】注入管が孔の所定位置に挿入され、シース
管が基端方向位置から先端方向位置へ移動すると、シー
ス管によってパッカーが長手軸方向に圧縮されて径方向
に膨張し、孔内を密封する。同時に、窓と吐出口の位置
が一致して吐出口を開放する。第一の及び第二の薬液は
互いに分離された状態で第一及び第二の流路を通って吐
出口に送給され、そこから噴射される。

【００１５】第一のパッカー、中間管、第二のパッカー
を先端側から挿抜自在に順に外管に挿嵌し、先端に着脱
自在に固定されるキャップによってシース管との間に挟
んで固定することで、それらの部品の組立、分解が容易
になり、構造の簡素化に寄与する。また、パッカーを固
定しているキャップをシャーピンを介して外管に固定し
ておくことで、パッカーが挿入された孔内から抜出でき
なくなったときにそのシャーピンをせん断することで、
パッカーを孔内に残して外管を容易に回収することがで
きる。

【００１６】また、第一及び第二の薬液の混合室に到る
流路にチェック弁を設けることで、片側の薬液送給が停
止した場合でも一方の薬液が他方の薬液流路に侵入する
ことが防止される。

【００１７】一方、パッカーを基端側だけに設けること
で、薬液をそのパッカーより前方に注入することがで
き、瞬結二液性薬液を用いて孔内出水等に対する迅速な
対処を可能とする。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面によって具体
的に説明する。図１は本発明の一実施例にかかる薬液注
入管の先端部の縦断面図、図２はその基端部の縦断面
図、図３は同じくその中間部の分解した縦断面図であ
る。

【００１９】図１〜図３に示すように、本薬液注入管
は、概して最内周の内管１１と、それを取り囲む外管１
２と、最外周のシース管１３とを有する三重管構造をし
ている。内管１１、外管１２、シース管１３は複数の短
管をねじによって着脱自在に連結してなるものであり、
図３に示すように、各短管の一端には雄ねじ部１１ａ、
１２ａ、１３ａが、他端には雌ねじ部１１ｂ、１２ｂ、
１３ｂが螺刻され、これらを適宜連結することで必要な
長さを得るようになっている。

【００２０】内管１１の内側は第一の薬液が送給される
第一の流路とされている。また、内管１１の外周面と外
管１２の内周面との間には隙間が形成されており、その
隙間が第二の薬液が送給される第二の流路とされる。

【００２１】図２に示すように、外管１２の基端部には
雄ねじが刻設され、そこにヘッド１４が螺着されてロッ
クナット１５によって固定されており、ヘッド１４に形
成された第一の薬液供給口１６及び第二の薬液供給口１
７がそれぞれ前記第一及び第二の流路に連通するように
なっている。これらの供給口１６、１７は図示しないそ
れぞれの供給源に接続される。地盤改良用の薬液は用途
に応じて適宜選択されるものであるが、ここでは、瞬結
二液性、すなわち、二液を混合することで数秒から数十
秒でゲル化する瞬結性の二液をそれぞれ第一の薬液及び
第二の薬液として供給する。

【００２２】シース管１３は外管１２に対してその長手
軸方向に摺動自在となっている。図２に示すように、基
端側において外管１２の雄ねじにパッカー駆動ナット１
８が螺合すると共に、このナット１８にスペーサ管１９
を介してシース管１３の基端部が当接している。パッカ
ー駆動ナット１８の周面にはハンドルピン２０が固定さ
れていて、そこにパイプ２１等を挿入してパッカー駆動
ナット１８を回動操作することでシース管１３は外管１
２に対して長手軸方向に相対移動するようになってい
る。

【００２３】図１に示すように、外管１２に先端は外管
１２と同径の先端ブロック２２によって閉塞されてい
る。この先端近傍において、外管１２の周壁には複数
（図示例では周方向等配に４個）の吐出口２３が穿設さ
れると共に、外管１２の外周面にはこれらの吐出口２３
を含む環状溝２４が凹設されている。外管１２のこれら
の吐出口２３の内側は混合室２５とされ、内管１１はこ
の混合室２５の手前の所で終端し、前記第一及び第二の
流路はこの混合室２５で連通する。

【００２４】内管１１の先端部には弁座管２６が固定さ
れ、スプリングピン２７との間に装入されたばね２８に
よって弁体２９が弁座管２６に押し付けられることで、
第一のチェック弁が構成されている。従って、内管１１
の内側の第一の流路に供給圧力が作用していないとき
は、弁体２９は弁座管２６を閉じて第一の流路を閉塞し
て内管１１への逆流を防止する一方、第一の流路に第一
の薬液が供給されると、その供給圧力によってばね２８
に抗して弁体２９が移動して混合室２５への第一の薬液
の供給を許容する。

【００２５】また、前記弁座管２６の外周面と外管１２
の内周面との間にＶパッキン３０からなる第二のチェッ
ク弁が設けられている。このＶパッキン３０は、その部
分の拡大図を表す図４に示すように、合成ゴムよりなる
鍔状形状を有し、弁座管２６にされてその外周縁が外管
１２の内周面に当接している。このＶパッキン３０は、
内管１１と外管１２との隙間の第二の流路に供給圧力が
作用していないときは、第二の流路を閉塞して逆流を防
止する一方、第二の流路に第二の薬液が供給されると、
その供給圧力によって外周部が傾斜して混合室２５への
第二の薬液の供給を許容するようになっている。

【００２６】また、図１に示すように、外管１２の先端
部はシース管１３から露出しており、外管１２のその部
分には順に基端側プッシャー管３１、第一のパッカー３
２、中間管３３、第二のパッカー３４が先端側から挿抜
自在に挿嵌され、基端側プッシャー管３１はシース管１
３の先端に螺着される。続く第一のパッカー３２、中間
管３３、第二のパッカー３４は先端に着脱自在に固定さ
れるキャップ３５によって基端側プッシャー管３１を介
してシース管１３との間に挟まれて固定されている。本
実施例では、キャップ３５は先端ブロック２２の孔に挿
通されたシャーピン３６によって先端ブロック２２に固
定されている。これらの基端側プッシャー管３１、第一
のパッカー３２、中間管３３、第二のパッカー３４、キ
ャップ３５はシース管１３と同等の内外径を有し、シー
ス管１３の外周と連続する外周面を構成する。両パッカ
ー３２、３４は拡縮径可能な合成ゴムよりなり、内管１
１、外管１２、シース管１３、基端側プッシャー管３
１、中間管３３、キャップ３５等は剛体、例えばステン
レス鋼よりなっている。

【００２７】基端側プッシャー管３１、第一のパッカー
３２、中間管３３、第二のパッカー３４がシース管１３
とキャップ３５との間に挿嵌された状態において、第一
及び第二のパッカー３２、３４は吐出口２３を挟んでそ
の両側に位置し、中間管３３は吐出口２３を覆うように
位置する。

【００２８】中間管３３には吐出口２３の位置に対応し
て窓３７が穿設されていて、図１に示すように、シース
管１３が基端方向位置にあるときに窓３７と吐出口２３
の位置が齟齬して吐出口２３を中間管３３が閉塞してい
る。また、このとき第一及び第二のパッカー３２、３４
も縮径状態（円柱形状態）にある。

【００２９】一方、シース管１３が先端方向位置に変位
した状態を表す図５に示すように、シース管１３が先端
方向位置に変位すると、シース管１３によって基端側プ
ッシャー管３１、中間管３３を介して第一及び第二のパ
ッカー３２、３４が長手軸方向に圧縮されて径方向に膨
張する。それと同時に中間管３３の窓３７と外管１２吐
出口２３の位置が一致して吐出口２３を開放するように
なっている。

【００３０】尚、図中、３８はＯリング、図５でＤはマ
ンシェットチューブ等の孔内径を表している。

【００３１】このような構成において、注入管をマンシ
ェットチューブ等の削孔に挿入するときは、シース管１
３を基端方向位置に変位させ、両パッカー３２、３４を
縮径状態にすると共に、吐出口２３は中間管３３によっ
て閉じておく。

【００３２】注入管が孔の所定位置に挿入した後、パッ
カー駆動ナット１８を回動操作してシース管１３を基端
方向位置から先端方向位置へ移動させると、シース管１
３によって両パッカー３２、３４が長手軸方向に圧縮さ
れて径方向に膨張して孔内を密封し、同時に、窓３７と
吐出口２３の位置が一致して吐出口２３が開放される。

【００３３】そして、第一の及び第二の薬液供給口１
６、１７からそれぞれの薬液を送給すると、それらは互
いに分離した状態で第一及び第二の流路を通って混合室
２５に到り、そこで混ざって吐出口２３から噴射され
る。

【００３４】所定の注入が終了したら、再びシース管１
３を基端方向位置に戻して両パッカー３２、３４を収縮
させ、注入管を次の位置に移動させ、同様の工程を繰り
返す。

【００３５】ここで、両パッカー３２、３４の収縮と同
時に吐出口２３が閉じられるので、薬液の注入管内への
逆流が防止される。また、二つの薬液の内の一方の供給
が停止した場合においても、第一及び第二の流路には、
混合室２５からの逆流を防止するチェック弁が設けられ
ているので、一方の薬液が他方の薬液流路に侵入するこ
とはない。

【００３６】一方、本注入管の先端部の組立において
は、シース管１３から露出する外管１２に順に、基端側
プッシャー管３１、第一のパッカー３２、中間管３３、
第二のパッカー３４、キャップ３５を先端側から挿嵌す
ることによって行われる。従って、構造が簡素化されて
小形化が促進されると共に、組立、分解が容易であり、
また、部品が破損した場合でも簡単にそれだけを交換す
ることができる。

【００３７】また、基端側プッシャー管３１、第一のパ
ッカー３２、中間管３３、第二のパッカー３４等を固定
しているキャップ３５をシャーピン３６を介して外管１
２に固定しておくことで、施工時において漏出した薬液
のゲル化によってパッカー等が孔内に固着して抜き出せ
なくなるいわゆるジャーミング時に、そのシャーピン３
６をせん断することで、第一のパッカー３２、中間管３
３、第二のパッカー３４及びキャップ３５を孔内に残し
て内管１１、外管１２、シース管１３を容易に回収する
ことができる。回収された内管１１、外管１２、シース
管１３等は、上述のように個別の部品として供給される
新たな第一のパッカー３２、中間管３３、第二のパッカ
ー３４等を装着することで再使用が可能である。

【００３８】本装置は、瞬結二液性薬液を好適に用いる
ことができるので、孔内出水に対して緊急な止水が必要
な状況においても使用できる。この場合、図示の装置の
先端側の第二のパッカー３４を図示しないスリーブ管に
代え、基端側の第一のパッカー３２だけで使用する。こ
のスリーブ管は中間管３３と同等の内外径を有し、長手
軸方向の圧縮に対する強度を備えたものである。そし
て、出水した孔にこの注入管を挿入し、第一のパッカー
３２を膨張させて吐出口２より基端側ほ閉鎖して薬液の
孔外への漏出を防止し、吐出口２から瞬結二液性薬液を
注入する。これにより、迅速に止水効果が得られる。

【００３９】なお、図示の例ではキャップ３５をシャー
ピン３６を介して先端ブロック２２に固定しているが、
本発明はこれに限定されるものではなく、キャップの固
定はその他ねじによって行うようにしてもよい。

【００４０】

【発明の効果】以上、実施例を挙げて詳細に説明したよ
うに本発明によれば、二重管構成により二種類の薬液を
相互に分離した状態で目的の箇所まで送給できるので、
瞬結二液性の地盤改良用薬液を使用することが可能とな
る。また、パッカー等の先端部品のユニット化を図り、
それらを注入管の先端から順に挿嵌して組み立てる構造
としたので、構造が簡素化し、コストの低減が図れる。
さらに、パッカー等を先端から挿嵌する構造であるの
で、ジャーミング時にも先端側部品を孔内に残して回収
することで損害を最小限に食い止めることが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例にかかる薬液注入管の先端部
の断面図である。

【図２】図１の薬液注入管の基端部の縦面図である。

【図３】図１の薬液注入管の中間部の分解した断面図で
ある。

【図４】図１の薬液注入管の第二の流路のＶパッキン部
の断面図である。

【図５】図１の薬液注入管のパッカーが膨らんだ状態を
表す断面図である。

【符号の説明】

１１ 内管 １２ 外管 １３ シース管 １４ ヘッド １６ 第一の薬液供給口 １７ 第二の薬液供給口 １８ パッカー駆動ナット ２２ 先端ブロック ２３ 吐出口 ２５ 混合室 ２９ 弁体 ３０ Ｖパッキン ３１ 基端側プッシャー管 ３２ 第一のパッカー ３３ 中間管 ３４ 第二のパッカー ３５ キャップ ３６ シャーピン ３７ 窓

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地盤改良用薬液の吐出口を有する注入管
   と、前記注入管に取り付けられ該注入管が孔内の所定位
   置に挿入されたときに該孔を閉塞して注入薬液の漏出を
   防止するパッカーとを具えた地盤改良用薬液注入装置に
   おいて、 前記注入管は、その内部が第一の薬液が送給される第一
   の流路となる内管と、前記内管を取り囲み該内管との隙
   間が第二の薬液が送給される第二の流路となる外管と、
   前記外管を取り囲み且つ該外管に対して長手軸方向に摺
   動自在なシース管とを有し、 前記外管の先端は閉塞されると共にその閉塞端に近接し
   て該外管壁に吐出口が穿設され、前記吐出口の近傍にて
   前記前記第一及び第二の流路が連通し、 前記外管の先端部は前記シース管から露出し、そこに第
   一のパッカー、中間管、第二のパッカーが先端側から挿
   抜自在に順に挿嵌されると共に先端に着脱自在に固定さ
   れるキャップによって前記シース管との間に挟まれて固
   定されて、前記第一及び第二のパッカーは前記吐出口を
   挟んでその両側に位置すると共に、前記中間管は前記吐
   出口を覆うように位置し、 前記中間管には前記吐出口の位置に対応して窓が穿設さ
   れ、前記シース管が基端方向位置にあるときに前記前記
   窓と前記吐出口の位置が齟齬する一方、前記シース管が
   先端方向位置に変位したときに該シース管によって前記
   第一及び第二のパッカーが長手軸方向に圧縮されて径方
   向に膨張すると共に前記窓と前記吐出口の位置が一致す
   ることを特徴とする地盤改良用薬液注入装置。
2. 【請求項２】 基端側において前記外管に雄ねじが形成
   されると共に、前記雄ねじに螺合するナットを前記シー
   ス管の基端に当接させ、前記ナットを回動操作すること
   で前記シース管を前記先端方向位置及び基端方向位置の
   間で変位させることを特徴とする請求項１記載の地盤改
   良用薬液注入装置。
3. 【請求項３】 前記第一及び第二の流路は前記吐出口に
   通じる混合室に連通し、前記第一及び第二の流路には前
   記混合室からの逆流を防止するチェック弁が設けられる
   ことを特徴とする請求項１記載の地盤改良用薬液注入装
   置。
4. 【請求項４】 前記キャップは前記外管に対してシャー
   ピンを介して固定されることを特徴とする請求項１記載
   の地盤改良用薬液注入装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載の地盤改良用薬液注入装置
   において、前記吐出孔より先端側に位置する前記第二の
   パッカーに代えてスリーブ管が装着されることを特徴と
   する地盤改良薬液用注入装置。
6. 【請求項６】 地盤改良用薬液の吐出口を有する注入管
   を孔の所定深さまで挿入し、そこでパッカーによって前
   記孔を閉塞することで注入薬液の漏出を防止しつつ前記
   吐出口から地盤改良用薬液を注入する地盤改良用薬液注
   入工法において、内管と、前記内管を隙間をおいて取り囲む外管と、前記
   外管を取り囲み且つ該外管に対して長手軸方向に摺動自
   在なシース管とを有する前記注入管を用い、 前記外管の先端を閉塞し、前記閉塞端に近蓋して前記外
   管壁に吐出口を穿設し、 前記外管の先端部を前記シース管から露出させ、そこに
   第一のパッカー、中間管、第二のパッカーを先端側から
   挿抜自在に順に挿嵌すると共に先端に着脱自在に固定さ
   れるキャップによって前記シース管との間に挟んで固定
   し、且つ前記第一及び第二のパッカーを前記吐出口を挟
   んでその両側に配置させると共に前記中間管を前記吐出
   口を覆うように配置させ、前記中間管に前記吐出口の位
   置に対応して窓を穿設し、 前記注入管を削孔に挿入するときには、前記シース管を
   基端方向に配置し前記窓と前記吐出口の位置を齟齬さ
   せ、 一方、前記注入管が前記地盤改良用薬液を注入する位置
   に達したときには、前記シース管を先端方向に変位さ
   せ、該シース管によって前記第一及び第二のパッカーを
   長手軸方向に圧縮し径方向へ膨張させると共に、前記窓
   と前記吐出口の位置を一致させ、第一の薬液と第二の薬
   液とからなる二液性の地盤改良用薬液を用い、前記第一
   の薬液を前記内管を第一の流路として送給し、前記第二
   の薬液を前記内管と外管に挟まれる隙間を第二の流路と
   して送給し、前記吐出口の近傍にて前記第一及び第二の
   流路を連通させることにより前記第一及び第二の薬液を
   混合し 前記吐出口から噴射することを特徴とする地盤改
   良用薬液注入工法。
7. 【請求項７】 地盤改良用薬液の吐出口を有する注入管
   を孔の所定深さまで挿入し、そこでパッカーによって前
   記孔を閉塞することで注入薬液の漏出を防止しつつ前記
   吐出口から地盤改良用薬液を注入する地盤改良用薬液注
   入工法において、前記パッカーをシャーピンを介して前
   記注入管に固定し、前記パッカーが挿入された孔内から
   抜出できなくなったときに前記シャーピンをせん断して
   該パッカーを該孔内に残して前記注入管を回収すること
   を特徴とする地盤改良用薬液注入工法。