JP2867204B2 - 被圧水下における注入外管の建込方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被圧湧水の吹出しおよ
び流砂現象が生じる被圧水下における注入工法に、好適
に採用される注入外管の建込方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、トンネル掘削等の水平方向掘
削の場合に、切羽安定や透水性の低減等を目的として、
トンネル切羽前方またはその周辺を薬液注入によって地
盤改良することが多々行われている。また、根切り工事
において周辺の建物への影響を無くすために、その土留
め矢板または土留め壁等の背面部分を薬液注入によって
地盤改良することも一般的に行われている。

【０００３】かかる水平方向の地盤改良工事を注入工法
により行う場合における注入外管の建込み方法を図１６
に基づいて説明すると、ケーシング５０内にインナーロ
ッド５１を挿通した二重管によりパーカッション・ロー
タリー削孔方式で内返し削孔を行い、バルブヘッド５
２、玉石、粘性土を先行削孔した後、一旦これを引き抜
いて、クローネンビット５３を先端に取り付けたケーシ
ング５０によりパーカッション・ロータリー削孔方式で
地盤中に挿入し、次いで注入外管５４をケーシング５０
内に挿入しクローネンビット５３に接続してケーシング
５０を引抜くことにより、前記注入外管５４を建込んで
いた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
地盤改良は被圧水下における削孔工事となるため、被圧
地下水による湧水現象、流砂現象が発生し、かつルーズ
な地山の場合には削孔崩壊が生ずる。具体的には、前記
先行削孔を終えてインナーロッド５１を引き抜いた時
に、湧水や流砂が生ずるとともに、ジャーミング、イン
ナーロッド５１の切断が生じ、また、先行削孔を終えて
ケーシング５０を引き抜いた際に削孔崩壊が発生し、こ
れに続くクローネン削孔も容易ではない。さらに、最終
工程で、ケーシング５０を引き抜く途中で、ケーシング
５０と注入外管５４とのクリアランスに微細砂が目詰ま
りし、注入外管５４が切断する場合もあった。

【０００５】そこで、本発明の主たる課題は、被圧水下
にあり、地下水等の逆流吹出し、流砂現象および孔内崩
壊等の問題が発生する場合に、好適に採用することがで
きる注入外管の建込方法を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の第１の本発明建込方法は、管軸方向の複数箇所に注入
孔が形成されかつこの注入孔部分を覆う弾性スリーブが
覆設された注入外管を地盤中に挿入した状態で、注入予
定箇所を挟んで前記注入外管内にダブルパッカーを形成
しかつダブルパッカー形成内部に注入剤を吐出する注入
ロッドを前記注入外管内に挿入し、順次注入ロッドを移
動させながら各注入孔より注入剤を地盤中に注入する注
入工法における前記注入外管の建込方法において、先端
に遠隔操作により着脱自在かつ削孔水噴射口に外方への
流出のみを許容する逆流防止弁を有する先端ビットを装
着したケーシングを用い、所定深度までケーシング削孔
し、このケーシング内に前記注入外管を建込んだ後、こ
の注入外管と前記ケーシングとの隙間に止水性材料を充
填し、次いで、少なくとも口元周辺部における孔壁とケ
ーシングとの隙間を止水した状態で、前記止水性材料を
後端側より押さえながら前記ケーシングを引き抜くこと
を特徴とする被圧水下における注入外管の建込方法であ
る。

【０００７】この場合、ケーシング内に注入外管を挿入
して注入外管の先端部を前記先端ビットの後端に螺合接
続させることもできる。

【０００８】一方、第２の本発明建込方法は、前記注入
工法における前記注入外管の建込方法において、インナ
ーロッドとケーシングからなる二重管を用い、発生する
スライムをこの二重管内返しにより排出しながら所定深
度まで削孔した後、この二重管内通路を送路として硬化
性止水材料を送り先端開口部を封鎖状態とした後、前記
インナーロッドを引抜き、これに代えてケーシング内に
注入外管を建込んだ状態で、この注入外管と前記ケーシ
ングとの隙間に止水性材料を充填し、次いで、少なくと
も口元周辺部における孔壁とケーシングとの隙間を止水
した状態で、前記止水性材料を後端側より押さえながら
前記ケーシングを引き抜くことを特徴とするものであ
る。この場合、好ましくは注入外管の先端部に拡翼自在
の傘状アンカー体を備える場合もある。

【０００９】他方、これら第１および第２の建込方法に
共通して、削孔部口元部分に、液密状態で前記ケーシン
グが貫通されるとともに、土留め壁部材に対して固定さ
れる口元止水装置を備え、ケーシング削孔時にケーシン
グ外側を流路として逆流するスライムの処理を行うこ
と、および建て込んだ注入外管内部に、押えロッドを挿
入し、注入外管を押圧保持しながら、前記ケーシングの
引抜きを行うことができる。

【００１０】

【作用】本発明に係る第１の建込方法の場合、ケーシン
グ先端部に前記機能を有するクローネンビット等の先端
ビットを備えるため、ケーシング内への流砂等の逆流を
防止することができるとともに、所定深度まで削孔した
ケーシング内に容易に注入外管を挿入することができ
る。この場合、ケーシング内に注入外管を挿入して注入
外管の先端部を前記先端ビットの後端に螺合接続させる
ことによって、先端ビットがアンカーとなって流砂等の
逆流によって注入外管が押し戻されるのを防止する。な
お、このクローネンビットは地盤内に埋殺しとなる。

【００１１】また、この点に対応して本発明に係る第２
建込方法の場合には、インナーロッドとケーシングによ
る二重管削孔を行った後、硬化性止水剤を注入してケー
シング先端部開口を封鎖するため、同様にケーシング先
端開口からの流砂等の逆流を防止することができる。こ
の場合、好ましくは注入外管の先端部に拡翼自在の傘状
アンカー体を備えることによって、ケーシング引抜き後
に流砂等の逆流によって注入外管が押し戻されるのを防
止することができる。

【００１２】また、本発明第１および第２建込方法の場
合、ケーシング内に注入外管を挿入した後、注入外管と
ケーシングとの間隙を止水性材料を充填するとともに、
少なくとも口元周辺部におけるケーシングと孔壁との間
隙に止水性材料または止水材としてのウエス等を埋込む
ことによって、該部分をも止水した状態で、前記ケーシ
ングを引き抜くことによって、ケーシング引抜き時にお
けるケーシング内側および外側からの流砂等の逆流が防
止される。

【００１３】さらに、これらの建込方法において、削孔
部口元部分に、液密状態で前記ケーシングが貫通される
とともに、土留め壁部材に対して固定される口元止水装
置を備え、ケーシング削孔時にケーシング外側を流路と
して逆流するスライムの処理を行うことによって、ケー
シングの外側からの部分からの逆流が防止される。

【００１４】また、注入外管とケーシングとの隙間に充
填された止水性材料を後端側より押えながら、前記ケー
シングの引抜きを行うことによって、ケーシング引抜き
とともに充填された止水性材料が共上がりするのを防止
することができる。

【００１５】さらに、建て込んだ注入外管内部に、押え
ロッドを挿入し、注入外管を押圧保持しながら、前記ケ
ーシングの引抜くことによって注入外管が流砂等によっ
て押し戻されるのを防止することができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明に係る注入外管建込方法を施工
手順に従い、かつ変形例を示しながら詳述する。

【００１７】Ａ．第１の建込方法 先ず、図１において、地盤表面に対して構築されたコン
クリートまたはモルタルよりなる土留め壁１０に対し
て、ダイヤモンドビット等を用いて裏面に貫通しない深
さの削孔１０ａを形成する。次いで、図２に示されるよ
うに、前記削孔１０ａに対して、その後に挿入するケー
シング４のガイドおよび口元シールを行うためのガイド
管１を取付ける。この際、前記削孔１０ａの内径は、ガ
イド管１の外径とほぼ同径もしくは前記削孔１０ａの径
より若干小さくされ、ガイド管１の周囲と削孔１０ａと
の間はボンド１１によって接着され、前記ガイド管１が
しっかりと土留め壁１０に対し固定されるとともに、そ
の隙間が封鎖されている。

【００１８】次いで、図３に示されるように、前記ガイ
ド管１の開口縁のネジ溝１ａに螺着されたリング状連結
具２を介してプリペンダー３が取付けられる。前記プリ
ペンダー３の側部には、削孔時の泥水の排出およびパッ
ク剤Ｂの注入を行うための開閉コック６ａを備えた給排
栓６が取り付けられている。また、前記プリペンダー３
の後部には、ベアリング３ｂ、３ｂ…によって回転自在
に支持された環状部材３ｄが配設され、さらにこの環状
部材３ｄの内面に固着された環状シール剤３ａによって
内外が液密状態で閉鎖された状態で、挿通されたケーシ
ング４が給進かつ回転自在に支持されている。

【００１９】この場合、前記プリペンダー３に代えて、
図１１に示されるような簡易口元止水装置２０を用いる
こともできる。前記簡易口元止水装置２０は、たとえば
シートパイル１６（土留め壁１０であってもよい。）に
対して、溶接等によりガイド管２３を固定するととも
に、このガイド管２３の開口部を鋼板２１、２１の間に
止水ゴム２２を介在させた止水板で塞いだもので、ケー
シング４の貫通部分を液密状態に保持している。スライ
ムは前記ガイド管２３に形成されたスライム排出口２３
ａにより排出される。なお、スライムや湧水が少ない場
合には、図１２のようにスライム排出口を設けなくても
よい。また、スライムや湧水が少ない場合や、山岳現場
などのようにスライムの垂れ流しが許される場合には、
前記プリペンダー３や簡易口元止水装置２０を設けるこ
となく、ケーシング削孔を行う場合もある。

【００２０】前記ケーシング４の先端に装着されたクロ
ーネンビット５は、ケーシング４を掘削回転方向と逆側
に回転させると係合関係が解かれるように構成された、
すなわち遠隔操作によって着脱自在の先端ビットであっ
て、先端の削孔水噴射口には、その内部に逆止弁５ａが
設けられ、削孔時に被圧水等がケーシング４内部に逆流
するのを防止している。

【００２１】以上までの準備が完了したならば、図示さ
れない削孔機によりケーシング４に回転力および給進力
等が与えられるとともに、先端のクローネンビット５か
ら削孔水を噴射させながら、所定の削孔深さまでケーシ
ング４を貫入させる。

【００２２】この時、ケーシング４の貫入に伴い発生す
る、前記削孔水・湧水が掘削土の細粒分と混じり合った
泥水は、前記クローネンビット５内に設けられた逆止弁
５ａによってケーシング４内に逆流することなく、その
ほとんどがケーシング４と削孔壁との隙間を流路とし、
ガイド管１を通りプリペンダー３の給排栓６から外部に
排出される。

【００２３】かかるケーシング挿入完了状態で、図５に
示されるように、ケーシング４の後端開口部より、注入
外管７を挿入する。かかる注入外管７は、図１０に示さ
れるように、管軸方向の複数箇所に注入孔７ｄ、７ｄが
形成されかつこの注入孔部分７ｄ、７ｄを覆う弾性スリ
ーブ１８が覆設された管体であり、その先端開口部に鉄
製の先端コーン７ａが取付けられ、かつ後端開口部は盲
プラグ７ｂが嵌着され、先端および後端部の開口が共に
塞がれた状態で、前記先端コーン７ａがクローネンビッ
ト５の裏面に当接するまで挿入される。なお、前記盲プ
ラグ７ｂは後で注入外管７内に入ったパック剤Ａを洗浄
水によって洗い流すこととすれば省略することもでき
る。

【００２４】その後、ケーシング４の後端部に開閉コッ
ク１４ａを備えた注入栓１４を螺着し、この注入栓１４
から前記ケーシング４と注入外管７との隙間部分にパッ
ク剤Ａ（止水剤）を注入する。このパック剤Ａとして
は、たとえば水ガラス、セメント系グラウト材等の硬化
性材料、ベントナイト等の粘土材料、グリース等が用い
られ、後のケーシング４の引抜き時における被圧水の逆
流を防止する。これらのパック剤Ａ中、好適には、ゲル
タイム２分程度に調製された水ガラス系止水剤が用いら
れる。

【００２５】また給排栓６からは、開閉コック６ａが開
けられ、ケーシング４の外側であってプリペンダー３内
部およびガイド管１内部に口元止水のためにパック剤Ｂ
（止水剤）が充填される。このパック剤Ｂとしては、前
記パック剤Ａと同じものを用いることができるが、好適
には、前記パック剤Ａと同様にゲルタイム２分程度に調
製された水ガラス系止水剤が用いられる。なお、前記パ
ック剤Ｂに代えて、たとえば図１２に示されるように、
口元孔内部分にウエス２５等を詰め込むとともに、口元
周囲をコーキング材２６によって塞ぐことによって止水
を行うこともできる。

【００２６】次いで、図６に示されるように、プリペン
ダー３が取り外され、ガイド管１の開口に対してパック
剤流出防止蓋８が取り付けられるとともに、注入外管７
後端の盲プラグ７ｂが取り除かれ、第１押えロッド９が
挿入される。そして、図７に示されるように、ケーシン
グ４の口元部分に、土留め壁１０を支持体としてジャッ
キ受台１５を取付けるとともに、このジャッキ受台上に
ケーシング４を挿通させた状態でセンターホールジャッ
キ１２を据え付ける。さらに、後方に置かれた削孔機１
６に対して第２押えロッド１７を装着する。この第２押
えロッド１７の先端部分には、ケーシング４内周面に摺
接するほどの拡径部１７ａを有し、この拡径部１７ａ
で、前記第１押えロッド９の後端を押さえるとともに、
ケーシング４内に充填されたパック剤Ａを押さえた状態
で、ケーシング４の先端に装着されたクローネンビット
６の係合を解き、前記注入外管７および第１押えロッド
９による当接によりクローネンビット６を地盤中に残し
たまま、前記センターホールジャッキ１２によりケーシ
ング４をゆっくりと引き抜く。

【００２７】このように、注入外管７を前記第１押えロ
ッド９によって押圧保持しながらケーシング４の引抜き
を行うことによって、流砂等の逆流により注入外管７が
押し戻されるのを防止し、また、前記第２押えロッド１
７によってパック剤Ａを押さえることによってパック剤
Ａの共上がりを防止している。なお、前記第１押えロッ
ド９と第２押えロッド１７とは一体であってもよい。

【００２８】前記注入外管７の他の押し戻し防止方法と
しては、図１３に示されるように、クローネンビットと
して、注入外管７の先端が螺合される接続部２４ａを有
するものを用い、注入外管７を挿入した際、クローネン
ビット２４に直接、連結させることによって前記ケーシ
ング４の引抜き時にクローネンビット２４をアンカーと
して機能させることによって注入外管７の押し戻しを防
止することもできる。

【００２９】次に、前記第１押えロッド９および第２押
えロッド１７を撤去し、注入外管７内に、先方にパッカ
ー１３ａ、１３ｂを備えたダブルパッカー付注入ロッド
１３を挿入し、図８および図９に示されるように、先ず
口元パッカー７ｃを膨張させて、口元部の止水を図った
後、注入パイプ１３をさらに挿入して、順次所定箇所で
スリーブ注入を行う。前記口元止水方法としては、他に
注入管を挿入して口元周辺部に止水剤を注入することで
もよいし、またウエス等を詰込むことによって止水を図
ることもできる。

【００３０】注入は、図１０に示されるように、注入予
定箇所を挟んで注入ロッド１３によりダブルパッカーさ
れ、注入ロッド１３から吐出された注入剤が、外管７の
注入孔７ａ、７ａ…を通り、弾性スリーブ１８を押し広
げながら外方地盤に注入される。

【００３１】ところで、削孔対象地盤が固い場合や玉石
混じりの場合には、前記クローネンビット５を装着した
状態でのケーシング削孔に先立って、図１４（Ａ）に示
すように、ケーシング４とこの内部に挿入されたインナ
ーロッドによる二重管を用いた先行削孔を行うこともで
きる。

【００３２】なお、さらに本発明に係る注入工法は、前
記水平方向穿孔の場合の他、上向き穿孔の場合、さらに
は鉛直方向であって被圧水による吹出しがある場合にも
好適に適用することができる。

【００３３】Ｂ．第２の建込方法 第２の建込方法は、図１４に示されるように、インナー
ロッドとケーシングとによる二重管によって削孔を行う
ものであり、以下その施工手順を順を追いながら詳述す
る。

【００３４】先ず、図１４（Ａ）に示されるように、イ
ンナーロッド３０とケーシング３１とによる二重管を用
い、内返し削孔により、スライムをケーシング３１内を
逆流させながら削孔を行う。逆流したスライムは、ケー
シング３１に設けられたスイベル部３１ａより外部に排
出される。なお、内返し削孔によるためケーシング外部
からの流砂等の逆流が少ないが、第１の建込方法の場合
と同様にプリペンダー３、または簡易口元止水装置２０
などを使用することもできる。

【００３５】所定深度までの削孔が完了したならば、図
１４（Ｂ）に示されるように、インナーロッド３０の基
端側より二液性硬化材の一方のＡ剤を注入するととも
に、ケーシング３１のスイベル部３１ａより二液性硬化
剤の他方のＢ剤を注入することによって、ケーシング３
１の先端部分で合流固化させて該部分に固化止水体Ｐを
造成し、ケーシング３１の先端開口を塞ぐ。なお、この
場合、二液性硬化剤に代えて、一液性硬化剤を前記イン
ナーロッド３０から注入し止水固化体Ｐを造成すること
でもよい。

【００３６】次いで、図１４（Ｃ）に示すように、イン
ナーロッド３０を引き抜き撤去した後、図１４（Ｄ）に
示されるように、ケーシング３１内に注入外管７を建込
み、この注入外管７とケーシング３１との間の隙間部分
にパック剤Ａを充填した後、図１４（Ｅ）に示されるよ
うに、ケーシング３１の引き抜きを行う。

【００３７】前記注入外管７は、詳細には図１５に示さ
れるような拡翼自在の傘状アンカー体３２を備えたもの
を使用するのが望ましい。この傘状アンカー体３２は、
たとえば注入外管７の先端面に固設された突設部材３４
に対して回動自在の拡翼部材３５、３５を備えるととも
に、これらの拡翼部材３５、３５間に跨設されたバネ部
材３３を備えたもので、注入外管７の挿入時には抵抗無
く建込みができ、ケーシング３１の引抜き時に、流砂等
の逆流によって引抜き方向の力が作用した場合には前記
拡翼部材３５、３５が開翼し、これが抵抗体となって押
し戻されるのを防止するアンカー体として機能する。

【００３８】

【発明の効果】以上詳説のとおり、本発明によれば、被
圧水下にあるため、地下水等の吹出し、流砂現象および
孔内崩壊等の問題が発生する場合であっても、支障なく
注入外管を建て込むことができるようになり、円滑かつ
効率的に地盤改良工事を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る注入外管建込方法における第１施
工手順図である。

【図２】本発明に係る注入外管建込方法における第２施
工手順図である。

【図３】本発明に係る注入外管建込方法における第３施
工手順図である。

【図４】本発明に係る注入外管建込方法における第４施
工手順図である。

【図５】本発明に係る注入外管建込方法における第５施
工手順図である。

【図６】本発明に係る注入外管建込方法における第６施
工手順図である。

【図７】本発明に係る注入外管建込方法における第７施
工手順図である。

【図８】本発明に係る注入外管建込方法における第８施
工手順図である。

【図９】本発明に係る注入外管建込方法における第９施
工手順図である。

【図１０】注入状況図である。

【図１１】簡易口元止水装置を示す縦断面図である。

【図１２】口元止水方法の他の例を示す図である。

【図１３】注入外管の押し戻し防止方法の他例を示す断
面図である。

【図１４】本発明に係る第２の建込方法の手順図であ
る。

【図１５】傘状アンカー体の概略図である。

【図１６】従来の注入外管の建込み方法を説明するため
の図である。

【符号の説明】

１…ガイド管、３…プリペンダー、４…ケーシング、５
…クローネンビット、５ａ…逆流防止弁、６…給排栓、
７…注入外管、７ａ…先端コーン、７ｂ…盲プラグ、７
ｃ…口元パッカー、８…止水剤流出防止蓋、９…第１押
えロッド、１０…土留め壁、１２…センターホールジャ
ッキ、１３…注入ロッド、１３ａ，１３ｂ…パッカー、
１４…注入栓、１５…ジャッキ受台、１６…穿孔機、１
７…第２押えロッド、１８…弾性スリーブ、３０…イン
ナーロッド、Ａ，Ｂ…パック剤

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】管軸方向の複数箇所に注入孔が形成されか
   つこの注入孔部分を覆う弾性スリーブが覆設された注入
   外管を地盤中に挿入した状態で、注入予定箇所を挟んで
   前記注入外管内にダブルパッカーを形成しかつダブルパ
   ッカー形成内部に注入剤を吐出する注入ロッドを前記注
   入外管内に挿入し、順次注入ロッドを移動させながら各
   注入孔より注入剤を地盤中に注入する注入工法における
   前記注入外管の建込方法において、 先端に遠隔操作により着脱自在かつ削孔水噴射口に外方
   への流出のみを許容する逆流防止弁を有する先端ビット
   を装着したケーシングを用い、所定深度までケーシング
   削孔し、 このケーシング内に前記注入外管を建込んだ後、この注
   入外管と前記ケーシングとの隙間に止水性材料を充填
   し、 次いで、少なくとも口元周辺部における孔壁とケーシン
   グとの隙間を止水した状態で、 前記止水性材料を後端側より押さえながら前記ケーシン
   グを引き抜くことを特徴とする被圧水下における注入外
   管の建込方法。
2. 【請求項２】ケーシング内に注入外管を挿入して注入外
   管の先端部を前記先端ビットの後端に螺合接続させる請
   求項１記載の被圧水下における注入外管の建込方法。
3. 【請求項３】管軸方向の複数箇所に注入孔が形成されか
   つこの注入孔部分を覆う弾性スリーブが覆設された注入
   外管を地盤中に挿入した状態で、注入予定箇所を挟んで
   前記注入外管内にダブルパッカーを形成しかつダブルパ
   ッカー形成内部に注入剤を吐出する注入ロッドを前記注
   入外管内に挿入し、順次注入ロッドを移動させながら各
   注入孔より注入剤を地盤中に注入する注入工法における
   前記注入外管の建込方法において、 インナーロッドとケーシングからなる二重管を用い、発
   生するスライムをこの二重管内返しにより排出しながら
   所定深度まで削孔した後、この二重管内通路を送路とし
   て硬化性止水材料を送り先端開口部を封鎖状態とした
   後、前記インナーロッドを引抜き、 これに代えてケーシング内に注入外管を建込んだ状態
   で、この注入外管と前記ケーシングとの隙間に止水性材
   料を充填し、 次いで、少なくとも口元周辺部における孔壁とケーシン
   グとの隙間を止水した状態で、 前記止水性材料を後端側より押さえながら前記ケーシン
   グを引き抜くことを特徴とする被圧水下における注入外
   管の建込方法。
4. 【請求項４】注入外管の先端部に拡翼自在の傘状アンカ
   ー体を備えたものを使用する請求項３記載の被圧水下に
   おける注入外管の建込方法。
5. 【請求項５】削孔部口元部分に、液密状態で前記ケーシ
   ングが貫通されるとともに、土留め壁部材に対して固定
   される口元止水装置を備え、ケーシング削孔時にケーシ
   ング外側を流路として逆流するスライムの処理を行う請
   求項１〜４のいずれか１項記載の被圧水下における注入
   外管の建込方法。
6. 【請求項６】建て込んだ注入外管内部に、押えロッドを
   挿入し、注入外管を押圧保持しながら、前記ケーシング
   の引抜きを行う請求項１〜５のいずれか１項記載の被圧
   水下における注入外管の建込方法。