JP2895548B2 - 薬液注入装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 開示技術は、軟弱地盤の改良工事等に用いる薬液注入
装置の構造の技術分野に属する。

〈発明の概要〉 而して、この出願の発明は外管とその内部に同芯的に
設けられた内管とを有する二重管タイプの薬液注入管の
外管が炭酸ガス源に接続され、一方その内管は水ガラス
源に接続されており、該外管の側面に設けられた所定数
複数の注入口を開閉する被圧ピストンバルブが内側に設
けられて炭酸ガスと水ガラスの混合した瞬結薬液と緩結
薬液を地盤中に交互に注入することが出来るようにする
複合注入の装置に関する発明であり、時に、該上部の被
圧ピストンの上部に水ガラスと炭酸ガスの混合室が形成
され、相対的に少数の上部の注入口に対応する上部被圧
ピストンバルブと多数の下部注入口に対応する下部被圧
ピストンバルブの２つの被圧ピストンバルブが通液腔を
内設するパイプにより一体的に連結され、上部の被圧ピ
ストンバルブの上部に炭酸ガスと水ガラスの混合室が形
成され、しかも、外管に接続する炭酸ガス源への通路に
所定サイズの緩結ゲルタイム用の切換バルブを装備する
バスパス通路が設けられ、瞬結薬液と緩結薬液の炭酸ガ
ス送給が切換え自在にされてるい複合薬液注入装置に係
る発明である。

〈従来の技術〉 周知の如く、国土の狭隘な我が国に於ては土地の有効
利用は極めて重要な問題であり、従来より種々の土地有
効利用に係わる開発技術が研究、実用化されてきてい
る。

このうち、海岸、湖沼、河川、遠浅海岸等の周辺の軟
弱地盤の改良工事は地盤を強化し、そのうえに、各種構
造物等を構築し得る点で旧くから各種の技術が開発さ
れ、所謂サンドドレーン工法やケミコパイル工法等の外
に種々の薬液を地盤中に注入する薬液注入工法が広く用
いられるようになってきている。

しかしながら、後者の該種薬液注入工法はもともと軟
弱地盤中の水分含有率も高い部位に液系の薬剤を注入す
るものであり、しかも、地盤中に於ける薬液の逸走等が
生ずる可能性がある点から地下水を汚染したりする公害
問題が発生する不具合があり、本来的にはその取り扱い
が著しく便利であるにもかからず、その使用には多くの
制約が加えられるような不都合さが生じてきた。

しかしながら、使用される注入薬液のうち、水ガラス
のみは公害性が低いことからその使用が許容されるに及
び、しかも、注入管により地盤中に水ガラスを注入する
際に瞬結方式とすることで地盤内での逸走を阻止し、可
及的に設計通りの改良領域を形成することが出来るよう
になってきた。

而して、該種瞬結タイプの薬液注入においては、水ガ
ラスに所定量の炭酸ガスを送給して注入管内部の混合室
に混合撹拌してゲルタイムを調整して注入管に設けられ
た注入口から地盤中に噴出するようにされているが、該
注入管の地盤内への掘削削孔に際して削孔水を圧出し、
所定深度まで削孔後にチェックバルブを介し削孔水の圧
出を停止し、薬液の水ガラスと炭酸ガスを混合させて所
定ゲルタイムで地盤中に注入するようにされていた。

そして、当該薬液の注入に際しては注入管内に設けら
れた被圧ピストンバルブを薬液の圧力により押出前進さ
せて注入口を開き該注入口から地盤中に当該薬液を注入
させるようにしていた。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、在来タイプの薬剤注入装置の薬液注入
管においてはその外側面に設けられる注入口の数に制限
があるために、該各注入口に働く薬液の圧力が大きく、
地盤中への注入圧が高くなり、薬液が地盤内へ逸走する
可能性がある不都合さがあり、又、同一レベルに所定数
の注入口が設けられていることから、地盤中への均一な
薬液の注入が出来かねるという不具合もあった。

そして、瞬結薬液注入時には地盤改良施工中における
ユニットロッドの切離しやスイーベルジョイントの切換
え接合をおこなわねばならず、したがって、その都度、
薬液の圧送中断を余儀なくされ、作業プロセスが著しく
煩瑣となり、施工能率が低下するというマイナス点があ
った。

又、水ガラスに対する炭酸ガスの混合割合が瞬結式に
されるに、ユニットロッドの切換えの前後における水ガ
ラスの停止に際し、薬液管の内部で薬液が凝固し、詰り
現象を起こすというネックがあり、したがって、薬液の
中断の次には水道水等の水を送給して洗浄し、当該詰り
解消をせねばならず、その結果、薬液の再送給における
薬液の稀釈現象が生じ、所定のゲルタイムでの薬液の地
盤中への注入が阻害されるという欠点があった。

更に、複合注入を行うには瞬結薬液と緩結薬液を確実
に切り換えることが自在に出来て複合注入を簡単に行う
ことが困難であるという難点もあった。

〈発明の目的〉 この出願の発明の目的は上述従来技術に基づく公害問
題を可及的に生じない薬液注入工法での水ガラスと炭酸
ガスとの薬液管内に於ける混合、及び、ユニットロッド
の切離し、スイーベルジョイントの切換え接合等の問題
点を解決すべき技術的課題とし、地盤に対する薬液の注
入が均一な分布状態で行われ、水ガラスに対する炭酸ガ
スの混合割合が予め所定に調節自在にされ、しかも、施
工中におけるユニットロッドの取外しやスイーベルジョ
イントの切換え接合に際しても、薬液の緩結ゲルタイム
の維持が図られて詰り現象等が生ぜず、又、スムーズに
瞬結注入と緩結注入が交互に切換え自在にされ、均一な
複合注入工事が行われるようにして建設産業における土
木技術利用分野に益する優れた薬液注入装置を提供せん
とするものである。

〈課題を解決するための手段〉 上述目的に沿い先述特許請求の範囲を要旨とするこの
出願の発明の構成は前述課題を解決するために、第一に
炭酸ガス源に接続される外管と水ガラス源に接続される
内管を有する注入管が該外管側壁に形成された複数の注
入口を開閉する被圧ピストンバルブを内側に装備してい
る薬液注入装置において、該被圧ピストンバルブが相対
的に少数の上部注入口と多数の下部注入口を平面視でオ
ーバーラップせずに開閉する上下の２つの被圧ピストン
バルブを一体的に形成されているようにしたことを基幹
とし、 而して、上記上部の被圧ピストンバルブの上部に水ガ
ラスと炭酸ガスの混合室が形成されているようにし、 又、該上下の各被圧ピストンバルブが通液腔を内設す
るパイプで連結されているようにもし、 更に、上記注入管と炭酸ガス源との間の接続通路にバ
イパス通路が介設されているようにし、 更に又、上記バイパス通路に緩結ゲルタイム用の切換
バルブが介設され、該切換バルブの開閉により瞬結薬液
と緩結薬液を交互に地盤に対して複合注入が出来るよう
にされているようにもし、 加えて、上記バイパス通路と本通路との間に他の切換
バルブが介設されているようにした技術的手段を講じた
ものである。

〈作用〉 而して、遠浅海岸、河川、湖沼等の周辺の軟弱地盤等
の地盤の薬液注入による改良工事を行うに際し、所定深
度まで削孔貫入する外管、内管の二重管式の薬液注入管
の削孔水による削孔を介して所定深度に掘削した後は該
内管内に水ガラスを送給し外管内に炭酸ガスを送給し、
両者を上部の薬液バルブの上部の混合室にて所定比率に
混合し、予め、内管内へ所定のボールバルブを投入する
ことにより薬液バルブを被圧状態にして押進させ、該被
圧ピストンバルブが上部の相対的に小サイズの被圧ピス
トンバルブとこの注入口に対し平面視でオーバーラップ
しない注入口を有する大サイズの被圧ピストンバルブよ
りなり、両ピストンバルブが一体の通液腔を有するパイ
プを介して連結することにより該上下の被圧ピストンバ
ルブは共に一体的に押進され、 それぞれの被圧ピストンバルブのうちの下部の被圧ピ
ストンは相対的に多くの数の注入口を開放し、これに対
し、上部の被圧ピストンバルブは相対的に少い数の外管
の側面の注入口を開放して注入中は切換バルブの切り換
えにより所定の瞬結ゲルタイム、又は、緩結ゲルタイム
の薬液を交互に各ステップ毎に注入して均一な地盤改良
を図ると共に、 ステップアップに伴うユニットロッドの切離しやスイ
ーベルジョイントの切換え接合に際しては、外管から炭
酸ガス源に接続される送給通路に介装された所定のゲル
タイムのバイパス通路に介設した切換バルブを、該バイ
パス通路側に切り換え、該バイパス通路に介設した所定
時間の緩結ゲルタイムの切換バルブを通して炭酸ガスを
所定量送給させるようにし、 したがって、注入管内に於いて混合される水ガラスと
炭酸ガスは所定時間の緩結タイプにされ、これにより、
ユニットロッド切離しやスイーベルジョイントの切換え
接合における薬液注入管中の薬液の凝固は避けられ、ス
ムーズにゆとりを持ってユニットロッドの切り離しやス
イーベルジョイントの切換え接合が行われ、 次のステップでは再びバイパス通路を切換バルブを介
して本通路側に瞬結ゲルタイムの切換バルブが介装され
ていることにより、炭酸ガスは薬液管内に於て水ガラス
と瞬結タイプに混合され、又、切換バルブの切り換えに
より各ステップ毎に再び所定の地盤改良が行うことが出
来、 しかも、上下の被圧ピストンバルブからの各々対応す
る複数の注入口から瞬結薬液と緩結薬液を交互に複合注
入により地盤中には均一分布による薬液の注入が行われ
て精度の高い地盤改良工事が行われるようにしたもので
ある。

〈実施例〉 次に、この出願の発明の１実施例を図面に基づいて説
明すれば以下の通りである。

第１図に示す態様において、１はこの出願の発明の要
旨を成す薬液注入装置であり、大別して地盤中へ貫入す
る薬液注入管２と、水ガラスと炭酸ガスの薬液送給系３
と12に分けられ、水ガラスタンク４からは水ガラスが送
給ポンプ５、及び、流量計６、圧力監視装置６′を介し
て連通する薬液注入管２の内管にスイーベルジョイント
７を介し通路８により送給されるように接続されてお
り、一方、ゲルタイム調整用の炭酸ガスボンベ９はコン
トローラ10を介し分岐経路11により薬液管２の外管に通
路12を介しスイーベルジョイント７により接続されてい
る。

尚、該分岐経路11は第２図に示す様に、例えば、瞬結
の短ゲルタイム用の本通路14に対し、切換バルブ15,15
を介し中ゲルタイム用，長ゲルタイム用のバスパス通路
16,16′が分岐して設けられてそれぞれ中ゲルタイム
用，長ゲルタイム用の切換バルブ17,17′が介設されて
いる。

尚、本通路14には瞬結用の切換バルブが設けられてい
ないが、コントローラ10内に適宜に設けられている。

而して、薬液注入管２に於ては第3,4図に示す様に、
その外管18はその先端のクラウンビット19との間の所定
部位に十文字方向に４つの所定サイズの下部の薬液注入
口20,20…が放射方向に穿設開口され、更に、その上部
の所定部位には該下部の各薬液注入口20に平面視でオー
バラップしない状態で周方向に位相を変えられた上部の
薬液注入口21,21,21が３つ放射方向に穿設されている。

而して、外管18の内側上部に於いては、内管接続用の
ジョイント22が設けられて外管18との間に炭酸ガス送給
腔23が、又、内側には水ガラス送給腔24が形成されてお
り、その下側には該水ガラスと炭酸ガスの混合室25が形
成されている。

而して、該混合室25の下側には連結パイプ26を介し上
部の被圧ピストンバルブ27と下部の被圧ピストンバルブ
28とが一体的に連結されており、該両ピストンバルブ2
7,28は連結パイプに形成された通液腔としての連通腔29
により連通され、下部被圧ピストンバルブ28内部の腔部
30は該連通腔29に接続する上細テーパ部31にチェックボ
ール32,32…の受座33,33…が形成されて、クラウンビッ
ト19への連通腔34が接続されている。

そして、該クラウンビット19の上部にはディスク状の
受座35が介設されて下部被圧ピストンバルブ28との間に
戻りスプリング36が介設されており、又、受座35の下側
には座37が形成されてチェックボール38をピン39との間
に収納している。

尚、41,41…はシール用のＯ−リングである。

上述構成において、所定の軟弱地盤領域に於て、水ガ
ラスと炭酸ガスの混合薬液を地盤内に注入して地盤改良
を行うに際しては、まず、薬液注入管２の内管内に削孔
水を送給し送給腔24、連通孔29、連通腔34を介してクラ
ウンビット19まで送水しながら削孔して所定深度まで地
盤を掘削していく。

そして、所定深度まで地盤を掘削削孔したところで、
内管内にチェックボール32,32…を投入することによ
り、各チェックボール32は対応的に座33に座着して下部
被圧ピストンバルブ28を被圧状態にし、そこで、水ガラ
スと炭酸ガスをそれぞれ設定量所定圧にて送給し、戻り
スプリング36に抗して所定ストローク押進させるが、該
下部被圧ピストンバルブ28に連結パイプ26を介して上部
被圧ピストンバルブ27も一体連結されているために、該
上部被圧ピストンバルブ27も所定ストローク押進され、
したがって、内管の両被圧ピストンバルブ27,28は対応
する注入口20,20…,21,21,21を開き、地上で各切換バル
ブ15を開閉し、切換バルブ17,17′を通して薬液を送給
することにより所定の瞬結薬液と緩結薬液をストローク
に従って交互に複合注入し１ステップの注入が完了する
と、次のステップまで薬液注入管２を引上げてこれを繰
り返し、ステップ毎に瞬結薬液と緩結薬液を送給し交互
に複合注入を行う。

この場合、先述した如く、平面視的に上部注入口21,2
1,21と下部注入口20,20…は平面視でオーバーラップせ
ず、周方向に位相を異ならせていることにより均一分散
状態で地盤中に薬液が注入され、所定のゲルタイムで凝
結していく。

而して、注入ロッド１本分の注入が完了した場合、そ
の薬液注入管２を１本切り離し、或いは、スイーベルジ
ョイント７の切換え接合を行うに際して、分岐経路11の
切換バルブ15,15を本通路14側よりバイパス通路16,16′
側に所定に切り換えることにより、炭酸ガスは該バイパ
ス通路16,16′側に送給されて介装されている中間ゲル
タイムの緩結切換バルブ17、長いゲルタイムの切換バル
ブ17′を通ることにより薬液注入管２内に於ける混合薬
液のゲルタイムは緩結タイプにされ、該薬液注入管２中
に於ける凝固は起こらず、ロッド切り離し時は水ガラス
と炭酸ガスの送給を中止してスムーズ、且つ、確実にユ
ニットロッドの切り離しや連結を行い、次のステップに
移動させて切換バルブ15,15を再びバイパス通路16,16′
側から本通路14側に切り換えて炭酸ガスをコントローラ
10内の瞬結ゲルタイムの切換バルブを通すことにより薬
液注入管２中に於ける混合薬液は所定の瞬結ゲルタイム
とされて本通路14を通り上下の被圧ピストンバルブ27,2
8を押圧押進させて対応する各注入口21,20を開いて前述
同様の複合注入を繰り返し地盤中へ均一な注入を行う。

このような反復操作により薬液注入管２をステップア
ップしながら地盤中へ瞬結薬液と緩結薬液を各ステップ
毎に複合注入をスムーズに行い、しかも、その間の所定
回数のユニットロッドの交換、作業等は薬液の薬液注入
管２内での凝結等の虞がなく確実に行うことが出来る。

勿論、該薬液注入管２による削孔、或いは、薬液の地
盤中への注入において、該薬液注入管２に回動作用を付
与する等のことは自在である。

尚、この出願の発明の実施態様は上述実施例に限るも
のでないことは勿論であり、例えば、チェックボールバ
ルブに代えて電磁バルブにする等種々の態様が採用可能
である。

〈発明の効果〉 以上、この出願の発明によれば、基本的に第一に、河
川、湖沼、遠浅海岸等の周辺の軟弱地盤等の地盤改良工
事において、地盤に対する公害問題発生の虞れのない水
ガラスと炭酸ガスの混合薬液による瞬結薬液と緩結薬液
を地盤中へ交互に各ステップ毎に複合注入を行うに際
し、薬液注入管には１ステップ長当り上下２段、しか
も、平面視周方向にオーバーラップせず、位相を変えた
注入口により該上部のピストンバルブの上部に水ガラス
と炭酸ガスの混合室が設けられて各噴射方向へ薬液を混
合注入することで、地盤内への均一な薬液の噴出注入が
行え、精度の高い地盤改良が行えるという優れた効果が
奏される。

又、第二に又、注入管と炭酸ガス源との間の接続通路
にバイパス通路が介設され、該バイパス通路に緩結ゲル
タイムの切換バルブを介設していることにより最適な瞬
結ゲルタイムと瞬結ゲルタイムの薬液を交互に地盤に対
し均一にスムーズに注入出来るという優れた効果が奏さ
れ、薬液注入に際しても、薬液注入管に送給して水ガラ
スと混合する炭酸ガスを注入中は所定の瞬結ゲルタイム
と緩結ゲルタイムに合致するように切換バルブを所望切
り換えながら複合注入するに際し、ユニットロッド切り
離しやスイーベルジョイントの接合に際しては、炭酸ガ
スを本通路からバイパス通路を介し中，長時間緩結のゲ
ルタイムに対応する切換バルブを通過させて送給させる
ことが出来ることから、ユニットロッドの交換時に薬液
注入管内での薬液の凝固が起こらず、スムーズに安定し
て交換作業が行えるという効果があり、従来のように深
堀して注入を行った場合にも中途で洗浄水を送給するよ
うな煩瑣な手間がかからず、施工がスムーズに行えると
いう優れた効果が奏される。

そして、ユニットロッドやスイーベルジョイントの切
換え後は次のステップに際し再びバイパス通路を切換え
バルブを介して本通路側に瞬結ゲルタイムの切換バルブ
が介装されていることにより薬液は瞬結ゲルタイムにす
ることができるという優れた効果が奏される。

第三にこのようにすることにより、地盤中に於ける薬
液は瞬結ゲルタイムと緩結ゲルタイムの薬液を交互にし
て複合注入が出来るため限定した範囲に均一な浸透注入
を行うことが出来ると共に、ユニットロッドの交換時に
は緩結のゲルタイムにして薬液注入管の詰りを防止する
ことが出来るようにする効果が奏される。

そして、第四に瞬結ゲルタイムと緩結ゲルタイムの切
換えはプラントの本体側で操作出来、切換装置の先は注
入ホース２本のままで瞬結と緩結を交互に行うことが可
能であるという効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

図面はこの出願の発明の１実施例の説明図であり、第１
図は全体概略模式図、第２図は炭酸ガスの送給切換え経
路の模式側面図、第３図は薬液管の部分断面側面図、第
４図は被圧ピストンバルブの部分切截斜視図である。 ２……注入管、４……水ガラス源 ９……炭酸ガス源、12……接続通路 15……切換バルブ、16,16′……バイパス通路 17……切換バルブ、18……外管 20……注入口、21……上部注入口 22……内管、25……混合室 26……連結パイプ、27……上部被圧ピストンバルブ 28……下部被圧ピストンバルブ

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】炭酸ガス源に接続される外管と水ガラス源
   に接続される内管を有する注入管が該外管側壁に形成さ
   れた複数の注入口を開閉する被圧ピストンバルブを内側
   に装備している薬液注入装置において、該被圧ピストン
   バルブが相対的に少数の上部注入口と該少数の上部注入
   口に対して平面裡でオーバーラップしない状態で周方向
   に位相を変えて設けられた多数の下部注入口を開閉する
   上下の２つの被圧ピストンバルブを一体的に形成され、
   而して、上記上部の被圧ピストンの上部に水ガラスと炭
   酸ガスの混合室が形成され、又該上下の各被圧ピストン
   バルブが通液腔を内設するパイプで連結されていること
   を特徴とする薬液注入装置。
2. 【請求項２】上記注入管と炭酸ガス源との間の接続通路
   バイパス通路が介設されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の薬液注入装置。
3. 【請求項３】上記バイパス通路に緩結ゲルタイム用の切
   換バルブが介設され該切換バルブの開閉により瞬結薬液
   と緩結薬液を交互に複合注入ができるようにされている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の薬液注入
   装置。
4. 【請求項４】上記バイパス通路と本通路との間に他切換
   バルブが介設されていることを特徴とする特許請求の範
   囲２項記載の薬液注入装置。