JP3187295U

JP3187295U - グラウト注入装置

Info

Publication number: JP3187295U
Application number: JP2013005407U
Authority: JP
Inventors: 孝山本
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-08-30
Filing date: 2013-08-30
Publication date: 2013-11-21
Anticipated expiration: 2023-08-30

Abstract

【課題】住宅密集地や市街地の狭隘な場所でもグラウド注入管を地中深く圧入することのできるグラウト注入装置を提供する。
【解決手段】地盤に圧入されて先端部からグラウトを噴出する先端ロッド２と、その先端ロッド２の後端に接続されて、その先端ロッド２にグラウトを送り込む高圧ホース３と、その高圧ホース３の外周を着脱自在に覆うとともに、前記先端ロッド２の後端に順次連結される剛性のある複数の保護部材４と、最後尾の保護部材４の後端から延びる高圧ホース３を避けながら最後尾の保護部材４の後端に取り付けられてその後端に軸芯方向の力を伝達する付属装置５と、その付属装置５に連結されて保護部材４と先端ロッド２を地中に圧入するバイブレータ８と、付属装置５に連結されて圧入された保護部材４と先端ロッド２を地上に引き上げるウインチとを備える。
【選択図】図１１

Description

本考案は、地盤沈下や液状化によって傾いた建造物をグラウト注入工法により修復するグラウト注入装置に関する。

軟弱地盤や液状化した地盤を改良する工法として、これまで種々のグラウト注入工法が開発されているが、これらの工法で使用される注入管（ロッド）には、例えば、下記特許文献１に開示される単管と、下記特許文献２、３に開示される多重管とがある。

これらの注入管は、鋼管で構成され、通常は、十分な長さの注入管を用い、そこに加圧水を送り込みながら地盤を削孔してグラウトを注入していくが、住宅密集地や市街地の狭隘な場所では、十分な長さの注入管とそれを圧入するボーリングマシーンとを使用することができない。そこで、これらの場所では、１メートル程度の短管を継ぎ足しながら、加圧水とハンマードリル等を併用しながら設定深さまで削孔している。

特開２００７−２４７１７５号公報特開２０１１−１２７２９４号公報特開２０１２−２０２１１９号公報特公昭６０−５３１３５号公報

ところが、短管を継ぎ足すときは、地上から突き出た短管頭部のスイベルを取り外し、そこに短管を継ぎ足しては、再びスイベルを取り付けるという作業を繰り返さなければならない。同様に、短管を取り外すときも、先にスイベルを取り外してから、短管を取り外さなければならない。しかも、短管が二重管で構成され、その先端ロッドで２液を混合して硬化させる工法を採用する場合には、スイベルを取り外す前に、短管内に十分な洗浄水を送り込んで、短管内に残留する液剤やセメントミルク等を洗い流す必要がある。それを怠ると、短管内で液剤やセメントミルクが混ざりあって硬化し、使用不能に陥る。

そのため、短管を地中でステップダウンさせたりステップアップさせたりして、ステップ毎にグラウトを注入していく工法を採用するときは、短管の継ぎ足し、取り外し毎に、短管内の洗浄と、スイベルの着脱と、短管の着脱とを繰り返すことになるから、作業効率が極めて悪いという問題がある。しかも、埋め立て地等の軟弱地盤では、短管の進行速度が速いために、前述の洗浄作業や着脱作業に追われることになる。

さらに、大量の洗浄水を使って注入管に残留する液剤を洗浄するので、隣地へのグラウトの浸入問題も発生するおそれがある。また、夏場になると、グラウトの硬化速度が速くなるから、そうした作業を手際よく進めていくには、熟練を要するという問題もある。

こうした問題を解決するものとして、特許文献４に開示された発明がある。この発明では、地盤に圧入されて先端部からグラウトを噴出する掘削管と、その掘削管の後端に接続されて、その掘削管にグラウトを送り込む可撓性グラウト注入管と、そのグラウト注入管の外周を着脱自在に覆うとともに、前記掘削管の後端に次々と継ぎ足して連結される剛性のある複数の保護管とを備えている。この発明によれば、グラウト注入管を掘削管に接続したまま保護管を継ぎ足していくことができるから、前述の問題を一挙に解決することができる。

しかし、この特許文献４の発明では、大掛かりな削孔機（ボーリングマシーン）で掘削管を地中に削孔していくので、住宅密集地や市街地の狭隘な場所には、削孔機を持ち込めない問題がある。本考案は、特許文献４の利点を生かしながら、住宅密集地や市街地の狭隘な場所でもグラウド注入管を地中深く圧入することのできる新たなグラウト注入装置を提供することを課題とする。

本考案に係るグラウト注入装置は、地盤に圧入されて先端部からグラウトを水平方向に噴出する先端ロッドと、その先端ロッドの後端に接続されて、その先端ロッドにグラウトを送り込む高圧ホースと、その高圧ホースの外周を着脱自在に覆うとともに、前記先端ロッドの後端に次々と継ぎ足されて連結される剛性のある複数の保護部材と、最後尾の保護部材の後端から延びる前記高圧ホースを避けながら最後尾の保護部材の後端に取り付けられてその後端に軸芯方向の力を伝達する付属装置と、その付属装置に連結されて前記保護部材と先端ロッドを地中に圧入するバイブレータと、前記付属装置に連結されて圧入された前記保護部材と先端ロッドを地上に引き上げるウインチとを備え、さらに前記保護部材には、グラウトの噴出方向を指示する指示部が設けられていることを特徴とする。

先端ロッドは、地盤に圧入されて先端部からグラウトを水平方向に噴出するものであれば、どのような形態のものでも構わないが、その後端部には、高圧ホースを接続する。グラウトとしてセメントミルクを高圧ホースに送る場合は、後端部に１本のジョイントを設け、そこに高圧ホースを接続して、先端ロッドからグラウト（セメントミルク）を水平方向に噴出させる。また、２液混合タイプの場合には、２本のジョイントを先端ロッドの後端部に設け、それらのジョイントに種類の異なる液剤を送る高圧ホースを接続して、先端ロッド内で２液が混合されて地中に噴出されるようにしておく。保護部材は、前記ジョイントに接続された高圧ホースを外周から取り囲んで保護するもので、先端ロッドと連結しておく。また、保護部材の後端には、新たな保護部材を継ぎ足して連結できるようにしておく。

この保護部材は、先端ロッドに接続された高圧ホースをその回りから取り囲んで保護するものであるため、例えば、鋼管を縦方向に２分割した中に高圧ホースを挟み込みながら合体させると、鋼管内に高圧ホースが収納されるように構成しておく。また、この保護部材は、高圧ホースを保護するだけでなく、先端ロッドを地盤に圧入したり、それを引き上げたりするときに、保護部材に加えられる力が先端ロッドにそのまま伝達されるように、剛性のある金属で形成しておく。また、地上の保護部材の後端部に力を加えると、先端ロッドを地盤に圧入したり引き上げたりできるように、先端ロッドと各保護部材とを強固に連結しておく。

また、各保護部材の外周には、グラウトの噴出方向を指示する指示部を設けておく。この指示部は、地上の作業者に対し、目印となるものであれば、どのような形状のものでも良い。例えば、各保護部材の端部にグラウトの噴出方向を示す溝や隆起部からなる目印を設けておき、この溝や隆起部が所定の方向に向くように各保護部材を連結すれば、先端ロッドから噴出されるグラウドを所定の方向に噴射させることができるので、建造物直下の地盤に想定した方向の水平な硬化層を形成していくことができる。

こうした保護部材に収納された高圧ホースの終端は、地上の注入ポンプに接続されて、グラウトがそのまま先端ロッドに送り込まれる。そして、先端ロッドと高圧ホースとそれを保護する保護部材とが地中に圧入され、地上には、高圧ホースと保護部材の後端部のみが露出するようになると、その保護部材の後端部に新たな保護部材を継ぎ足していく。

保護部材を地中に圧入するには、保護部材の後端から延びる高圧ホースと干渉しないような付属装置を保護部材の後端部に取り付けて、その付属装置で保護部材の軸芯方向に力を伝達する。そして、その付属装置に電動式やエアー式のバイブレータを連結して、保護部材を地中に圧入していく。また、先端ロッドを引き上げる場合は、前記付属装置にウインチを連結して引き上げていく。その際、地中に埋もれていた保護部材が地上に露出する度に、それを地中の保護部材から分離除去していく。これにより、地中の高圧ホースは、保護部材によって保護されるとともに、先端ロッドの地盤への圧入や引き上げも保護部材を介して行うことができるから、グラウト注入中に高圧ホースを注入管に接続したり、外したりする作業が不要になる。また、携帯型のバイブレータで圧入したり、ウインチで引き上げたりすることができるから、住宅密集地や市街地の狭隘な場所でも地盤改良工事を進めることができる。

本考案によれば、住宅密集地等の狭隘な場所であっても、先端ロッドに高圧ホースを接続したまま保護部材を介して先端ロッドを地盤に圧入したり引き上げたりすることができるから、地盤改良工事が極めて楽になり、作業効率も飛躍的に向上する。また、携帯型のバイブレータやウインチを操作して先端ロッドを地中へ圧入したり引き上げたりすることができるから、住宅密集地の狭隘な場所であっても、傾いた家屋を水平状態に戻す地盤改良工事を進めることができる。さらに、本考案では、各保護部材にグラウトの噴出方向を指示する指示部を設けたので、その指示部を所定の方向に向けるだけで、傾いた建造物直下の地盤にグラウトによる硬化層を形成することができる。したがって、隣地にグラウトを侵入させずに改良工事を進めることができるから、特に、住宅密集地に好適なグラウト注入装置を提供することができる。

本考案の一実施形態に係るグラウト注入管の外観斜視図先端ロッドが２液混合タイプの前記グラウト注入管の先端断面図前記先端ロッドの他の実施形態の先端断面図先端ロッドが１液タイプ一実施形態の先端断面図保護部材を開いた状態の外観斜視図保護部材同士を連結する連結部材の外観斜視図上記保護部材の他の実施形態を示す外観斜視図保護部材の後端部に連結する付属装置の外観斜視図前記付属装置の他の実施形態の外観斜視図前記付属装置の他の実施形態の外観斜視図本考案に係るグラウト注入装置を用いたグラウト注入工法の説明図

図１は、一実施形態に係るグラウト注入管の外観斜視図を示す。この図において、グラウト注入管１は、先端ロッド２と、その後端部に接続される高圧ホース３と、その高圧ホース３を内部に収納するとともに、先端ロッド２と連結されて、そこに力を伝達する保護部材４とを備えている。

先端ロッド２は、地盤の種類によって種々の形態のものが採用可能であるが、図１から図４に示す先端ロッド２は、軟弱地盤用であって、全体として円筒形をなし、その先端部２１は、円錐形に形成されている。図２、図３は、２液混合タイプの先端ロッド２の一例を示し、その内部には、混合室２２が形成されている。また、図４は、セメントミルクを水平方向に噴射させる先端ロッド２の一例を示している。

図２、図３の混合室２２の側壁には、外部と連通する噴出口２３が形成されている。先端ロッド２は、先端部２１を下方に向けて鉛直方向に圧入されるので、側壁に形成された噴出口２３からは、グラウトが水平方向に噴射される。この噴出口２３は、図では１個しか示していないが、必要に応じて同一方向の複数の噴出口２３を設けることができる。この混合室２２の後側壁面には、２つの連通口２４が設けられ、それらの連通口２４にジョイントパイプ２５がそれぞれ接続されている。

各ジョイントパイプ２５の後端ネジ部には、高圧ホース３の端部に取り付けられた袋ナット２６が接続されて、混合室２２内に高圧ホース３から２種類の液剤、例えば、セメントミルクとそれを硬化させる液剤、あるいは、水ガラスを主剤とする２種類の薬剤等が送り込まれるようになっている。混合室２２に送り込まれた２種類の液剤（グラウト）は、そこで混合されて噴出口２３から水平方向に噴出される。

各ジョイントパイプ２５は、一方が短く、他方がそれより長く形成され、それぞれの後端ネジ部に高圧ホース３の袋ナット２６が接続されている。これにより、各袋ナット２６を接続するときに、それらが互いに干渉しないようになっている。また、ジョイントパイプ２５の後端部は、円筒形の先端ロッド２の後端部から飛び出ており、それにより、袋ナット２６を接続するときの作業が楽に行えるようになっている。

図４の先端ロッド２には、後端部から側面に連なるＬ字形の通路２７が形成され、その通路２７の先端部には、グラウトを水平方向に噴射する噴出口２３が形成されている。また、その通路２７の後端部には、ジョイントパイプ２５が接続され、そのジョイントパイプ２５の後端部には、スイベルジョイント２８を介して高圧ホース３の袋ナット２６が接続されている。このスイベルジョイント２８は、そのジョイント部が軸芯回りに自由に回転するようになっているので、先端ロッド２が回転しても、高圧ホース３は、回転しないようになっている。なお、この１液タイプの先端ロッド２には、例えば、セメントミルクや、それに硬化剤を添加したグラウトが送り込まれる。

図５は、図２、図４に一部が示された保護部材４の全体の外観斜視図を示す。この図５において、保護部材４は、鋼管を縦方向に２分割したものをヒンジ４１で結合することによって開閉式にしたもので、２分割された各保護部材４の中に高圧ホース３を収納して閉鎖することができるようになっている。なお、ヒンジ４１の代わりに、２分割された各鋼管片の合わせ縁に沿って、互い違いに噛み合う爪を設け、これらを噛み合せて各鋼管片が位置ずれを起こさずに合体されるように構成しても良い。

図５には示されていないが、この保護部材４の端部表面には、図１に示すように、グラウトの噴出方向を示す指示部７が設けられている。この指示部７は、溝や隆起部で形成したものであるが、それが設けられる位置は、先端ロッド２の噴出口２３を通る軸線に沿った直線上に定められ、保護部材４を次々と継ぎ足していくときに、各指示部７が一直線上に並ぶように接合すれば、地上において、地中のグラウトの噴出方向が視認できるようになっている。

２分割された保護部材４を閉じると、円筒形になって先端ロッド２と連結できるように構成されている。先端ロッド２とこの保護部材４とを連結するときは、それらの外周に円弧状の連結部材４２（図６参照）を被せ、その上からボルト４３で連結部材４２と先端口ッド２とを、また、連結部材４２と保護部材４とを連結する。
各連結部材４２には、馬鹿穴４４が形成され、それが被せられる先端ロッド２の対応する位置には、ボルト４３がネジ込まれる雌ネジ４５が形成されている。同様に、保護部材４の前記馬鹿穴４４に対応する位置にも雌ネジ４５が形成されている。

図３の先端ロッド２は、その後端部に保護部材４の先端部を挿入するようにしたものである。そのため、先端ロッド２の後端部内側には、段差部２９が設けられている。また、保護部材４の先端部にも、その段差部２９と勘合する大きさの段差部４６（図７参照）が設けられ、それらの段差部２９、４６を嵌合してから、ボルト４３でもって連結固定するようになっている。そのため、図７の保護部材４の段差部４６には、ボルト４３がネジ込まれる雌ねじ４４が形成され、それが挿入される先端ロッド２の対応位置には、ボルト４３を挿通する馬鹿孔が形成されている。

図８は、保護部材４を地中に圧入するときに使用する付属装置５を、図９は、保護部材４を引き抜くときに使用する付属装置６のそれぞれの外観斜視図を示す。
図８において、付属装置５は、ベース部５０と、連結部材５１と、二股連結シャフト５２とを有している。ベース部５０は、鉄材で長円形に形成され、中央部には、高圧ホース３を逃がす切り欠き５３が設けられている。また、ベース部５０の底面には、保護部材４の後端部に嵌合される円弧状の連結部材５１が取り付けられ、この連結部材５１を保護部材４の後端部に挿入すると、ベース部５０の底面が保護部材４の後端面に密着するようになっている。また、連結部材５１を保護部材４の後端面に装着した状態で、保護部材４に形成された馬鹿穴４５と連結部材５１の馬鹿穴５４とを一致させて、ボルトや抜け止めピン５５を挿通すれば、連結部材５１と保護部材４とを連結できるようになっている。

ベース部５０の上面両端には、二股連結シャフト５２の脚部が溶接されているが、その脚部が二股に分かれることにより、高圧ホース３と干渉しないようになっている。そして、そのシャフト５２の先端部に電動式或はエアー式のバイブレータ８（図１１参照）を装着して振動させれば、バイブレータ８の振動を、ベース部５０を介して保護部材４に伝達することができるようになっている。

図９の付属装置６は、ベース部６０と、連結部材６１と、アイボルト６２とを備えている。このベース部６０は、図８のベース部５０と同じ構造であり、連結部材６１も前記連結部材５１と同じ構造である。この連結部材６１を保護部材４の後端部に挿入し、その連結部材６１に形成された馬鹿穴６４と保護部材４に設けられた馬鹿穴４５とを一致させて抜け止めピン６５を挿入すれば、両者が連結できるようになっている。そして、この付属装置６では、前述の二股連結シャフト５２に替えて、２本のアイボルト６２をベース部６０の両端に固定している。このアイボルト６２のフープに図示しないウインチのフックを引っ掛けてウインチを作動させれば、地中に圧入されたグラウト注入管１全体を引き上げることができるようになっている。

なお、図９の付属装置６は、必ずしも必要ではなく、図８の付属装置５の二股連結シャフト５２にウインチの先端フックを引っ掛けて引き上げてもよい。また、図８の付属装置５も、この形態に限定されるものではなく、保護部材４に力を伝達することができ、且つ高圧ホー３と干渉しない形状であれば良い。例えば、図１０は、他の付属装置５の一例を示したもので、この図では、上部にバイブレータ８（図１１参照）に接続されるシャフト５６を備え、下部に保護部材４の後端部に被さる円筒部５７を備え、その円筒部５７に高圧ホース３を逃がす切り欠き５３を設けたものである。この実施形態では、付属装置５と保護部材４とを抜け止めピン５５で連結する必要がないから、保護部材４の圧入作業が楽になる。また、この付属装置５には、切り欠き５３を１箇所しか設けていないが、必要に応じて、対向する側にも同様な切り欠き５３を設けることもできる。そして、バイブレータ８にこの付属装置５のシャフト５６を装着して、円筒部５７を保護部材４の後端部に被せ、円筒部５７内の段差部でその後端部を打撃して保護部材４を圧入していく。

グラウト注入装置Ａは、前述のグラウト注入管１と、こうした付属装置５と、バイブレータ８と、図示しないウインチとで構成される。なお、ウインチは、周知であるため、ここでは図示していない。

このグラウト注入装置Ａを使用して、先端ロッド２を地中に打ち込むときは、まず、先端ロッド２に高圧ホース３を接続し、続いて、高圧ホース３に保護部材４を被せて、先端ロッド２と保護部材４とを連結する。そして、図８或いは図１０の付属装置５を保護部材４の後端部に取り付け、付属装置５の二股連結シャフト５２或いはシャフト５６に図１１のバイブレータ８を取り付けて先端ロッド２を地中に打ち込んで行く。その際、先端ロッド２の噴出口２３を図１１に示すように、建造物１０直下の所定方向に向ける。そして、バイブレータ８を作動させ、保護部材４の大部分が地中に沈み込んだ時点で、付属装置５を取り外して保護部材４の後端部に新たな保護部材４を継ぎ足す。その際、先行の保護部材４に付された指示部７と後続の保護部材４に付された指示部７とが一直線上に並ぶように調整する。そして、再び最後尾の保護部材４の後端部に付属装置５を取り付けて打ち込んで行く。その際、指示部７が所定の方向に向くようにバイブレータ８を操作する。こうした作業を繰り返しながら先端ロッド２を硬い地盤Ｂに達するまで打ち込んで行く。

そして、先端ロッド２が硬い地盤Ｂ（図１１参照）に到達すれば、高圧ホース３をグラウトポンプに接続してグラウトを送り込んで一定方向に硬化層を形成する。続いて、図９に示す付属装置６を保護部材４の後端部に取り付け、その付属装置６のアイボルト６２に図示しない電動ウインチのフックを引っ掛ける。或いは、保護部材４から付属装置５を外さずに、その二股連結シャフト５２にワイヤーを引っ掛けて、保護部材４をウインチで所定距離だけ引き上げる。引き上げたその位置で高圧ホース３からグラウトを送り込んで地中に硬化層を形成していく。こうした処理を所定距離引き上げる度に繰り返し、後端の保護部材４が地上から完全に出れば、それを取り外して地中に沈んだ保護部材４の後端部に付属装置６（又は５）を取り付けて、ウインチで所定距離だけ引き上げては、再び高圧ホース３からグラウトを送り込んでいく。こうして、図１１に示すように、建造物１０の基礎１１直下にグラウトによる硬化層を一定の間隔で形成していく。したがって、この実施形態では、先端ロッド２と高圧ホース３とを常時連結したままグラウトの水平方向の注入作業を進めることができるから、作業効率が極めてよい。また、硬化層もステップアップしながら順次階層的に形成していくことができるから、液状化した軟弱地盤を改良することができる。その際、建造物１０の傾きを常時チェックしながら、グラウトの注入量を加減していく。

こうした一連の作業を建造物１０の基礎１１回りに沿って一定ピッチで繰り返すことにより、建造物１０直下にグラウトによる隙間のない硬化層を形成して、軟弱地盤の改良を進めるとともに、建造物１０の傾きも修正する。

以上の実施形態では、保護部材４に付属装置６を取り付けて、ウインチで引き上げるようにしたが、グラウト注入管１が簡単に引き抜けるようであれば、保護部材４の後端部にボルトや抜け止めピン５５を装着し、それにワイヤーを引っ掛けてウインチで引き上げるようにしても良い。

また、この実施形態では、保護部材４同士の連結を連結部材４２を介して行ったが、この連結部材４２を使用せずに、図７の保護部材４を使い、その先端の段差部４６を先行の保護部材４の後端部に挿入して次々と連結するようにしても良い。そうすれば、地中に圧入する際に、保護部材４より一回り大きな連結部材４２がなくなるので、よりスムースに保護部材４を地盤に圧入することができる。

１グラウト注入管
２先端ロッド
３高圧ホース
４保護部材
５付属装置
６付属装置
７指示部
８バイブレータ
Ａグラウト注入装置

Claims

地盤に圧入されて先端部からグラウトを水平方向に噴出する先端ロッドと、その先端ロッドの後端に接続されて、その先端ロッドにグラウトを送り込む高圧ホースと、その高圧ホースの外周を着脱自在に覆うとともに、前記先端ロッドの後端に次々と継ぎ足されて連結される剛性のある複数の保護部材と、最後尾の保護部材の後端から延びる前記高圧ホースを避けながら最後尾の保護部材の後端に取り付けられてその後端に軸芯方向の力を伝達する付属装置と、その付属装置に連結されて前記保護部材と先端ロッドを地中に圧入するバイブレータと、前記付属装置に連結されて、圧入された前記保護部材と先端ロッドを地上に引き上げるウインチとを備え、さらに前記各保護部材には、グラウトの噴出方向を指示する指示部が設けられているグラウト注入装置。