JP3235992B2 - グラウト注入装置及び工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】開示技術は、地盤の改良施工工事
等に際し、地盤に形成した削孔内を介し所定のグラウト
等を当該削孔を介し、地盤中に確実に１．５ショット方
式や２ショット方式等で注入する技術の分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】周知の如く、市民社会の向上は産業社会
の隆盛に支持されており、該種産業社会の各種施設は地
盤上に所定に構築される態様が殆どであり、したがっ
て、当該構築物を構築する地盤の強度は充分に確保され
る必要があり、そのため、当該軟弱地盤が所定強度を有
するように、所謂地盤改良工事が種々開発研究され、実
用化されてはいるが、周知の如く、近時河川の汚染等の
公害問題や環境破壊問題が一部地域のみならず全地球的
規模で生じており、したがって、当該地盤改良施工工事
にあっても、地下水汚染等の公害問題も引き起こさない
水ガラス系の薬液注入工法が開発されており、主剤Ａ液
と反応剤としてのＢ液とのいわゆる１．５ショット工法
や２ショット工法等が広く用いられているようになって
いるが、薬液注入に際し、管内の詰まり現象等に対処す
べく、主剤Ａ液と反応剤Ｂ液の混合性を良好にするべ
く、当該Ａ液の重剤とＢ液の反応剤を別通路を介し、相
互に独立的に別途送給し、合流した後、混合させて良好
な反応性を具備させて地盤中に注入する技術が開発さ
れ、例えば特開昭５３−１２６７１１号（特公昭５９−
５２２４７号公報）等の図７に示す様な２重管方式で逆
止弁５を有するグラウト注入装置１が開発されている。

【０００３】而して、該グラウト注入装置１を当該図７
によって略説すると、外管２内に該外管２の吐出口３よ
り内管４を延設させ、両管２，４の間隙の通路１０に於
いて、所定の剛性を有するゴム製等の下向きテーパータ
イプの逆止弁５を該外管３と内管４との反応剤Ｂの送給
通路１０に介装させ、内管４の先端部には盲ボルト７を
装備させて、封塞し、該盲ボルト７の上部に設けた噴出
口８の周囲をゴム製等の可撓性のスリーブ９を環設し、
削孔成形に際しては図８の（ニ）に示す様に、内外管状
間隙通路１０に清水等の削孔水を供給し、削孔を助勢し
て削孔するようにし、薬液注入を地盤に対して行うに
は、（ホ）に示す様に、内外管の通路１０には主剤Ａを
圧送し、内管４内の通路９には、反応剤Ｂを圧送し、
又、（ヘ）に示す様に該内管４と外管２とのリングとの
通路１０に対しては主剤Ａと反応剤Ｂを送給し、逆止弁
５下に於いて、吐出口３からの主剤Ａと内管４の噴出口
８からの反応剤Ｂとを合流するプロセスで混合反応させ
て、或いは通路９，１０に共に主剤Ａと反応剤Ｂを送給
し、逆止弁５の下部で混合反応させ、側方の吐出口８´
より地盤に対し側方から混合薬液を注入し、当該プロセ
スにおいて該主剤Ａの逆流はスリーブ９により防止し、
反応剤Ｂの逆流は逆止弁５により防止し、確実に１．５
ショット方式や２ショット方式等の薬液注入を効率的に
行われるようにされてはいる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】而して、実施工の地盤
改良工事にあっては、削孔注入と深度が大深度になれ
ば、注入装置１の内管４の通路の内に送給する薬液の主
剤Ａ、又は反応剤Ｂの送給圧を大きくしなければなら
ず、又、液状化防止施工のように１本の注入管から大容
積の土量に大範囲に侵透注入するためには大量の薬液を
長時間注入し続けなければならず、特に強度の低い軟弱
地盤に対して瞬結性の薬剤を大量に注入しなければなら
ない場合があり、当該大量の、或いは、長時間に亘る連
続的な薬液の注入には大圧力の送給圧を必要とし、外管
２に対し内管４の径サイズが小さいがために主剤Ａ、又
は反応剤Ｂの内圧が高められ、それも大深度になればな
るほど主剤Ａ、又は反応剤Ｂの圧力が高まり、流動性が
低下し、或いは、抵抗圧が高まり、又、複合注入の際、
各瞬結注入プロセスで圧力が高まり、その結果、主剤Ａ
と反応剤Ｂの逆止弁５下部の反応室における内圧が高ま
り、該逆止弁５が反応室における高圧のために図９に示
す様に上向き末広がりの状態に逆に反り返って反転姿勢
になり、末広がりの状態になって、混合薬液が外管２の
通路１０に逆流するといる欠点が生ずることが分かるよ
うになってきており、その結果、設計通りに充分に反応
した薬液の注入が出来難いという難点があり、結果的に
施工精度が低下し、又、施工能率も悪化するという不利
点があった。

【０００５】

【発明の目的】この出願の発明の目的は上記１．５ショ
ット方式、又、２ショット方式等による２重管タイプの
グラウト等の薬液注入に際しその混合反応室に於ける逆
止弁の機能が完全に果たされず、設計通りの薬液注入機
能が損なわれる問題点を解決すべき技術的課題とし、完
全に主剤と反応剤の混合が行われ、逆止弁機能が確実に
果たされ、而も、化学加圧反応室を形成し、設計通りの
確実な化学反応が形成された後、軟弱地盤中に注入が出
来るようにして、建設産業における土木技術利用分野に
益する優れたグラウト注入装置及び注入工法を提供せん
とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述目的に沿い前述課題
を解決するために、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、軟弱
地盤の改良に際し、外管の吐出口端に対し、該吐出口端
より設定位置上部が下広がり状のテーパータイプの可撓
性材製の逆止弁が設けられているグラウト注入装置及
び、該装置を用いる工法において、該逆止弁の弁本体に
弁本体の反転そり返り防止用のフレームが配設されるよ
うにする基幹とし、而して、該フレームが弁本体と一体
化されるようにし、又、上記フレームが弁本体と別体化
されているようにもし、更に、上記フレームが弁本体形
成時に一体的に形成されるようにし、上記フレームが弁
本体形成時とは別体に形成されるようにもし、而して、
上記逆止弁の下位にて外管にダイヤフラムを渡設して該
逆止弁との間に化学加圧混合室を形成し、該ダイヤフラ
ムには圧力応動バルブを介設される加圧混合現象が生ず
るようにもし、更に又、上記圧力応動バルブが押圧バネ
に付勢されたチェックバルブにされているようにもし、
加えて、上記ダイヤフラムが外管の吐出口を開閉自在な
スライドブラケットに配設されているようにもし、瞬結
グラウトの注入や瞬結グラウトと緩結グラウトの交互複
合グラウトの注入に際し、逆止弁下部の化学加圧混合室
の圧力が高まっても薬液の逆流が防止され、地盤中に確
実にグラウトの注入が行われるようにした技術的手段を
講じたものである。

【０００７】

【作用】而して、上述２重管方式のグラウト注入装置を
用いて軟弱地盤改良施工工事等を行うに際し、当該２重
管方のグラウト注入装置の外管の吐出口端に対する吐出
口端より定位置上部に下広がり状のテーパータイプタイ
プのゴム製等の可撓製剤の逆止弁を設けるに際し、該逆
止弁の製造時に一体的に埋め込み式の所定の強度と剛性
を有する反転反り返り防止用のフレームが配設され、或
いは、当該逆止弁本体とは別に添設され、逆止弁の反転
反り返りを防止し、逆止弁の逆止弁機能を完全に図り、
削孔水の送給及び、主剤と反応剤の送給を別途に確実に
行い、瞬結グラウトの注入や複合注入を行うに際し、該
逆止弁の下方にて形成される化学加圧混合室に於いて大
深度などにおいて混合圧が上昇されても、化学加圧混合
室に設けたダイヤフラムにバネなどを介し、圧力応動バ
ルブを介設して、設定高圧状態にならないと、該スリー
ブの圧力構造バルブがチェックバルブ機能を働かせて開
弁されず、設定高圧状態になると、該チェックバルブの
圧力応動バルブが開いて、主として下向きに開く化学加
圧加圧混合室において充分に化学反応がなされた薬液を
所定に化学反応して混合して、下方や側方に噴出し、
又、ダイヤフラムの渡設するスライドブラケットが外管
に形成された吐出口を開いて側方にも充分に化学反応を
終了した混合状態のグラウトを側方にも吐出して一体的
に設計通りの地盤に対する瞬結グラウト注入やグラウト
の瞬結グラウトと緩結グラウト複合注入或いは、長時間
連続して大量の注入を行う等に際しても、地盤を割裂し
て粘性の弱い地盤中にグラウトが逸走せずに凝固が完了
した後に確実に地盤中への薬液注入がなされるようにし
たものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】次に、この出願の発明の実施しよ
うとする形態を実施例の態様として図１乃至図６に基ず
いて説明すれば以下の通りである。

【０００９】尚、第７，８図と同一態様部分は同一符号
を用いて説明するものである。

【００１０】図１，２に示す実施例の態様において、１
´ はこの出願の発明の１つの要旨を成す、グラウト注
入装置であり、弱地盤等の改良施工工事に際し、当該地
盤中に形成した削孔を介し、当該地盤中に主剤Ａと反応
剤Ｂの混合されたグラウト（瞬結グラウト等）としての
薬液を混合反応した状態で注入するものに供する態様で
あり、該グラウト注入装置１は２重管タイプのものであ
り、その外管２は内管４がその先端部を該外管２の所定
先端部まで延設され、その先端部から該外管２の内壁に
先端を接し、斜め下向に開いたテーパータイプの所定の
剛性を有する硬質ゴム製等の可撓製材の陣笠状の逆止弁
５´ がその基端部を該内管４の先端の内側にバンド６
´ を介して締着固定されている。

【００１１】したがって、逆止弁５´ は本来的には図
７に示す在来態様の逆止弁５同様に外管１と内管４との
間に形成されているリング状の通路１０から反応剤Ｂの
放出流過に際し開かれ、その下部の化学加圧混合室１６
´ の圧力が高まり、特に内管４内の主剤Ａの通路９の
圧力が反応剤Ｂの通路１０に比して高い場合には（瞬結
グラウト等の場合）本来的には反返り反転が生じない弾
性や強度を有して装備されてはいる。

【００１２】而して、この出願ほ発明の要旨のポイント
の一つとして該逆止弁５´ の反り返り反転防止用とし
てのフレーム１６が装備されており、当該実施例の態様
においては、該逆止弁５´ とは別体に図２に示す様
に、円形型のフレーム１６が別体成形されて、逆止弁５
´ の上側の表面に装着するようにされており、当該図
２の（イ），（ロ），（ハ）に示すようにその基部のリ
ングの骨材１９´´には周方向４つのスリーブジョイン
ト２０が設けられ、該逆止弁５´ のテーパータイプの
テーパーコーンに沿ってリング状の骨材１９，１９が分
割されて、スリーブジョイント２０内にて相対的に伸縮
自在にされており、該スリーブジョイント２０内に於い
ては対向する骨材１９，１９の対向端が設定距離離隔し
た場合には、それ以上離隔しては広がらないようにスト
ッパー部材２１が設けられている。

【００１３】したがって、基端部のリングの骨材１９，
１９から該骨材１９に対し、所定本数当該実施態様にあ
っては、８本の放射状の骨材１７がスリーブジョイント
２０に固設され、該各スリーブジョイント２０は逆止弁
５´ の上側の表面に配設されていることにより、反応
剤Ｂの通路１０内を介し、先方向へ押圧流過する段階で
はプロセスでは逆止弁５´ の縮少が可能であり、その
際、各リングの骨材１９はスリーブジョイント２０内に
あって対向近接して縮少状態が現出されて、反応剤Ｂの
化学加圧反応室１６´ への流過吐出を可能にし、削孔
の大深度における瞬結グラウト送給の高圧下による化学
加圧混合室１６´ 内の圧力が高まって逆止弁５´ のゴ
ム弾性による反り返り反転が生ようとすると、各リング
の骨材１９，１９´ ，スリーブジョイント２０内に於
いてストッパー部材２１により一定距離以上は離隔され
ないために、スリーブジョイント２０を介し、該フレー
ム１６に固定されている逆止弁５´ の反転反り返りが
無く、したがって、図８に示す様な化学加圧混合室１６
´ 内の混合薬液の反応剤Ｂの流過通路１０には逆流が
生じることがなく、そのため、逆止弁５´ の化学加圧
混合室１６´への主剤Ａと反応剤Ｂの一方通行的な吐出
混合が行われる。

【００１４】この場合、図３に示す様にスリーブジョイ
ント２０においては骨材１９のストッパー２１に対する
ストッパー２２を設けて、骨材１９の設定距離移行の拡
開を確実に防止するようにすることも出来る。

【００１５】上述各実施例は逆止弁５´ の上面表側に
逆止弁５´ とは別に作製したフレーム１６を配設した
態様であるが、図４に示す実施例は該逆止弁５´ を成
形加工する段階において、該逆止弁５´ の肉厚部内に
フレーム１６を最適に鋳ぐるみ成形した態様であり、そ
の奏する作用効果は上述実施例同様に逆止弁５´ の反
り返り反転を防止することが出来るものである。

【００１６】又、図５に示す実施例においては、上述実
施例と同様に逆止弁５´ とは別体に作製したフレーム
１６´´´ を該逆止弁５´ の表側上面に別体成形して
硫化処理を介し、一体に付設した態様であり、一種の設
計変更的な態様であり、奏する作用効果は上述各実施例
と変わりはないものである。

【００１７】而して、リングの骨材１９´ ，１９´´
についてはスリーブジョイント２０を介せずに、図６に
示す様に、一方側の骨材１９´´の先端に一方の骨材１
９´のストッパー部材２１に対するストッパー２２を形
成して縮少は自在であるが、拡開は所定距離以上は出来
ないように拘束するようにした態様である。

【００１８】上述構成に於いても、大面積の大深度の軟
弱地盤改良工事施行や液状化防止注入施工等において、
瞬結グラウトや大量の注入を行うに際して、削孔側壁地
盤を割裂して泥土中にグラウトが逸走したりしないよう
に、又、グラウト送給を発停すると化学加圧混合室１６
´ の圧力が高まるが、フレーム１６により逆止弁５´
の反り返り反転が防止されて圧力保持がされ、設計通り
のグラウト注入が行える。

【００１９】尚、この出願の発明の実施態様は上述各実
施例に限るものでないことは勿論であり、例えば、逆止
弁５´ とは別体に内管４から外管２に対し、放射状に
斜め下方に向けて所定の強度剛性を有する直線状のビー
ム材を渡設させるようにさせる等、又、施行方式につい
ては瞬結方式ばかりでなく、瞬結グラウト，緩結グラウ
トの交互複合注入方式を用いる等種々の態様が採用可能
である。

【００２０】又、この出願の他の要旨の一つの中心を成
す圧力応動バルブを逆止弁５´ の下部に設けて主剤Ａ
と反応剤Ｂの化学加圧混合室を１６´ を形成させて、
一定高圧状態で吐出するものであり、当該態様について
は図１の下部に示す様に、外管２の下部に設けた横向き
の吐出口３´ を開閉自在にするリングのスライドブラ
ケット１４にダイヤフラム１５をその中心に吐出口１５
´ を開口形成し、該ダイヤフラム１５の下部にハニカ
ムタイプのブラケット１１を設け、該ハニカムブラケッ
ト１１とダイヤフラム１５の吐出口１５´ の間にボー
ルタイプのチェックバルブ０１３をハニカムブラット１
１との間に介装したバネ１２により押圧固定させて、化
学加圧混合室１６´ に於ける圧力が設定圧力以上にな
ると該チェックバルブ１３がバネ１２に抗して開放さ
れ、化学加圧混合室１６´ 内の混合された主剤Ａと反
応剤Ｂの充分に混合され化学反応された薬液が主として
ハニカムブラケット１１を介し、下方に向け、噴出さ
れ、又、これに伴ってスライドブラケット１４が、スラ
イドダウンして吐出口８´ を開放し、側方へも混合さ
れた等の薬液を吐出するようにした態様であり、当該態
様においては化学加圧混合室１６´ における主剤Ａと
反応剤Ｂの混合状態が設計通りの高圧下において行われ
る為に化学反応が設計通りに行われ、下方及び側方に吐
出する吐出の化学反応が充分になされた状態で、注入が
行われる為に地盤中に形成される円筒状の造成体も設計
通りのサイズ，剛性，強度が得られる。

【００２１】又、例えば、逆止弁については軸方向複数
のリングに形成し、各リングの部分には反り返り反転防
止のジョイントを設ける等種々の態様が採用可能であ
る。

【００２２】又、設計変更的には逆止弁の外管に当接す
る部分に反転反り返り防止用のストッパーを設ける等も
可能であることは勿論のことである。

【００２３】

【発明の効果】以上、この出願の発明によれば、削孔水
を送給し、削孔の形成を助勢したり、或いは、主剤Ａと
反応剤Ｂによる１．５ショット等による注入を削孔を介
し、瞬結グラウトや瞬結グラウト，緩結グラウト交互複
合注入工法等により行うグラウト注入装置及び工法にお
いて、２重管タイプのグラウト注入装置の内管側の主剤
の圧力が該内管と外管のリングの通路を圧送されず、反
応剤Ｂの圧力よりも高く、特に大深度における送給圧力
が高まると、内管から外管にかけて末広がり状のテーパ
ータイプの可撓製材の逆止弁が反転して反り返り状態に
なり、逆止弁の下側の化学加圧混合室内の混合薬液が反
応剤Ｂの送給通路に逆流するおそれが無く、大深度にお
ける瞬結グラウト注入や緩結グラウト、瞬結グラウト交
互複合注入においても、確実に主剤Ａと反応剤Ｂの低圧
加圧混合室内における混合が確実に高圧下において行わ
れ、したがって、内管内の高圧の主剤Ａとその外周の反
応剤Ｂの差圧が高圧反応と相俟って、化学加圧混合室に
おける主剤Ａと反応剤Ｂとの化学反応が設計通りに行わ
れ、したがって、削孔を介し地盤中に吐出される薬液が
抵抗圧が大きくても、軟弱地盤を割裂する前に注入を停
止して、間欠方式にしても化学加圧混合室の圧力が低下
せず設計通りの加圧反応が行われて確実に地盤注入が行
われ設計通りの柱状の地下造成物が構成されるという優
れた効果が奏される。

【００２４】又、化学加圧混合室において、ダイヤフラ
ムが設けられダイヤフラムにチェックバルブ等の圧力応
動バルブが高圧吐出を介し、装備されることにより化学
加圧混合室内において、加圧と差圧による薬液の圧力が
設定高圧状態、即ち、設定化学反応が充分になされた後
に、薬液吐出がなされる為に大深度におけるグラウト注
入、或いは、大容量大量の広範囲注入が確実に行われ、
高能率で地下造成体が構成されるという優れた効果が奏
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この出願の発明の１実施例の全体概略縦断面図
である。

【図２】反転防止のフレームの概略図であり、（イ）は
その半断面側面図であり、（ロ）は４半分の平面図であ
り、（ハ）はスリーブジョイントの取合断面図である。

【図３】該スリーブジョイントの詳細断面図である。

【図４】他の実施例の逆止弁とフレームとの取合断面図
である。

【図５】他の実施例の逆止弁とフレームの要部概略断面
図である。

【図６】フレームの骨材総合の取合要部断面図である。

【図７】在来態様におけるグラウト装置の要部断面側面
図である。

【図８】当該態様における逆止弁の反転反り返り状態の
要部切截断面図である。

【図９】（イ），（ロ），（ハ）は同装置の注入方式の
断面態様図である。

【符号の説明】

５ 外管吐出口 １´ グラウト注入装置 １５ ダイヤフラム １６ ´ 化学加圧混合室 １３ 圧力応動バルブ １２ 押圧バルブ １４ スライドブラケット ５´ 逆止弁 １６ フレーム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−9926（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−178037（ＪＰ，Ｕ) 実開 平５−73034（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E02D 3/12 101

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外管の吐出口端に対し、該吐出口端より設
   定位置上部が下広がり状のテーパータイプの可撓性材製
   の逆止弁が設けられているグラウト注入装置において、
   該逆止弁の弁本体に弁本体の反転そり返り防止用のフレ
   ームが配設されていることを特徴とするグラウト注入装
   置。
2. 【請求項２】上記フレームが弁本体と一体化されている
   ことを特徴とする請求項１記載のグラウト注入装置。
3. 【請求項３】上記フレームが弁本体と別体化されている
   ことを特徴とする請求項１記載のグラウト注入装置。
4. 【請求項４】外管の吐出口端に対し、該吐出口端より設
   定位置上部が下広がり状のテーパータイプの可撓性材製
   の逆止弁が設けられ、上記逆止弁の下位にて外管にダイ
   ヤフラムが渡設され、該逆止弁との間に化学加圧混合室
   を形成し、該ダイヤフラムには圧力応動バルブが介設さ
   れていることを特徴とするグラウト注入装置。
5. 【請求項５】上記圧力応動バルブが押圧バネに付勢され
   たチェックバルブを有していることを特徴とする請求項
   ４記載のグラウト注入装置。
6. 【請求項６】上記圧力ダイヤフラムが外管の吐出口を開
   閉自在なスライドブラケットに配設されていることを特
   徴とする請求項４，５いずれか記載のグラウト注入装
   置。
7. 【請求項７】瞬結グラウトや瞬結グラウトと緩結グラウ
   トを交互に地盤に注入するに際し、グラウト送給通路の
   下側の混合室内圧力が上昇しても、逆止弁が有効に作用
   して当該グラウトの圧力を保持して、地盤中に注入する
   ことを特徴とするグラウト注入工法。