JP3706083B2 - 地盤注入材の注入装置および注入工法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤中へ地盤注入材を注入する注入装置の逆流防止構造に関し、またこの注入装置を用いた注入工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地盤の液状化防止対策や軟弱地盤の強化対策等として、地盤改良材を注入して地盤を改良する注入工法が採用されている。この工法は、特開平１０−３３１１４４号公報や特開平１０−３３１１４５号公報に開示されているように、地盤に形成した掘削孔に注入装置を挿入して地盤改良用の薬液からなる地盤改良材を注入し、これを地盤中に浸透させて硬化させることにより地盤を強化させるものである。
【０００３】
図５〜図７は、従来の地盤改良材の注入装置とこれを用いた注入工法の一例を示す図であり、図５は注入装置および注入工法を示す全体図、図６および図７は注入装置および注入工法を示す要部拡大図である。図５において、Ｇは地盤であり、Ｈは地盤Ｇに形成した掘削孔である。ＣＢは掘削孔Ｈと後述する外管５５との間に充填されたシールグラウトであり、たとえばセメントベントナイト等からなる。ＭＬは地盤改良用の薬液からなる地盤改良材である。５０は掘削孔Ｈに挿入された注入装置であり、この注入装置５０は内管５１と、内管５１を挿入する外管５５を備えている。
【０００４】
内管５１は外周面５１ａに軸方向へ所定間隔をおいてゴム製のパッカー５２を複数備えていて、隣接するパッカー５２間に地盤改良材ＭＬを吐出する吐出口５１ｂを複数設けている。また、内管５１は地盤改良材用ホース５３を介して地上に設置された地盤改良材供給源ＭＳに連結されていて、この地盤改良材供給源ＭＳからホース５３を通して内部に地盤改良材ＭＬの供給を受ける。５４はパッカー用ホースであり、このホース５４は、図６に示すように内管５１の内部に挿入され、複数のパッカー５２の内部に連通するとともに、地上に設置した流体供給源ＬＳ（図５）に連結されている。この流体供給源ＬＳからホース５４を通して、たとえば水や空気等のパッカー５２を膨張させる流体が供給されると、流体はパッカー５２の内部に入り込んでパッカー５２を膨張させる。
【０００５】
外管５５は、図６に示すように、Ｄ方向の端部に雌ねじ部５５ａ、Ｕ方向の端部に雄ねじ部５５ｂがそれぞれ形成されていて、複数の外管５５の雌ねじ部５５ａと雄ねじ部５５ｂを締結することで組み立てられている。このため、外管５５は締結する外管５５の数により掘削孔Ｈの深度に合わせて軸方向の長さを調節できる。外管５５の外周面５５ｃには地盤注入材ＭＬを注入するための注入口５５ｄが複数穿孔されていて、この注入口５５ｄを覆うようにゴム等の弾性体からなるスリーブ５６が装着されている。このスリーブ５６は、スリーブ５６自体の弾性力により外周面５５ｃを締め付けて注入口５５ｄを封止し、注入口５５ｄから注入した地盤注入材ＭＬの逆流を防止する逆止弁として機能している。また、このような機能を有するスリーブとしては、図７に示すようなスリット５７ａの形成されたゴム等の弾性体からなるスリーブ５７も採用されている。５８はスリーブ５７の両端部を外周面５５ｃに固定するリング状の固定部材である。
【０００６】
次に、以上の構成からなる注入装置５０を用いた注入工法の施工手順を説明する。まず、ケーシングパイプ（図示省略）を用いてボーリングにより地盤Ｇ中に、図５に示すように所定深度の掘削孔Ｈを形成する。次に、ケーシングパイプ内にシールグラウトＣＢを充填し、充填後ただちに外管５５を挿入する。そして、シールグラウトＣＢが硬化しないうちにケーシングパイプを掘削孔Ｈから引き抜き、シールグラウトＣＢを外管５５と掘削孔Ｈとの間に充填させ、所定時間をおいて硬化させる。シールグラウトＣＢが硬化すると、外管５５の注入口５５ｄと内管５１の吐出口５１ｂが掘削孔Ｈ内で略同じ深度位置となるように内管５１を外管５５内部に挿入する。このとき、流体供給源ＬＳから流体を送り込んでパッカー５２を膨張させると、図６に示すように内管５１が外管５５の内部に固定されるとともに、複数のパッカー５２により外管５５の内部が軸方向へ所定間隔をおいて区切られ、隣接するパッカー５２間の外管５５と内管５１の間に空間部Ｘが形成される。
【０００７】
そして、地盤改良材供給源ＭＳから内管５１内部に地盤改良材ＭＬを送り込み、この地盤改良材ＭＬを吐出口５１ｂから高圧で吐出させると、地盤改良材ＭＬは矢印で示すように、空間部Ｘを充填した後、外管５５の注入口５５ｄからスリーブ５６を２点鎖線で示すように押し上げて噴出し、外周面５５ｃとスリーブ５６との接合部Ｔを通ってスリーブ５６の両端部５６ａからシールグラウトＣＢ中へ流出して行く。このとき、地盤改良材ＭＬの流出圧力により両端部５６ａ近傍のシールグラウトＣＢにクラックＣＲが発生し、スリーブ５６の端部５６ａから地盤Ｇへ通じる地盤改良材ＭＬの注入路が形成される。
【０００８】
一方、図７に示すスリーブ５７を採用した外管５５においては、上述したように地盤改良材ＭＬを内管５１の吐出口５１ｂから高圧で吐出させると、地盤改良材ＭＬは矢印で示すように、空間部Ｘを充填した後、外管５５の注入口５５ｄからスリーブ５７を２点鎖線で示すように押し上げて噴出し、外周面５５ｃとスリーブ５７との接合部Ｔを通ってスリーブ５７のスリット５７ａからシールグラウトＣＢ中へ流出して行く。このとき、地盤改良材ＭＬの流出圧力によりスリット５７ａ近傍のシールグラウトＣＢにクラックＣＲが発生し、スリット５７ａから地盤Ｇへ通じる地盤改良材ＭＬの注入路が形成される。
【０００９】
図６において、上述したようにシールグラウトＣＢにクラックＣＲが発生した後、引き続き、地盤改良材ＭＬを内管５１の吐出口５１ｂから吐出させると、地盤改良材ＭＬは外管５５の注入口５５ｄからスリーブ５６（図７ではスリーブ５７）を押し上げて噴出し、接合部ＴとクラックＣＲを通って、図５に示すように地盤Ｇ中に流出し、地盤Ｇ中に浸透して行く。この後、地盤Ｇ中に浸透した地盤改良材ＭＬが硬化すると地盤Ｇが強化される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の地盤改良材ＭＬの注入装置５０においては、外管５５の外周面５５ｃが軸方向に対し平行であり、スリーブ５６またはスリーブ５７が内周面全体で外管５５の外周面５５ｃと面接触して接合しているので、外周面５５ｃを締め付けるスリーブ５６、５７の締め付け力が接合部Ｔ全体に分散されて弱くなり、スリーブ５６、５７の止水性能があまりよくなく、注入口５５ｄを強固に封止できないという問題がある。このため、地盤注入材ＭＬとしてセメントミルク等の懸濁タイプの薬液を使用する場合には、長時間の連続注入や断続的な注入を行うと、接合部Ｔにセメント等の粒子が堆積して隙間ができてしまい、スリーブ５６、５７の逆止弁としての機能が著しく低下するという問題がある。また、地盤Ｇに複数の掘削孔Ｈを形成してそれぞれに注入装置５０を挿入し、地盤改良材ＭＬの注入を行う場合に、隣接する掘削孔Ｈの注入装置５０から高い注入圧力がかかると、止水性能が十分でない注入装置５０では、注入した地盤改良材ＭＬが接合部Ｔおよび注入口５５ｄを通って外管５５の内部に逆流してしまい、内部で硬化して地盤改良材ＭＬを注入できなくなるという問題がある。
【００１１】
本発明は、上記問題点を解決するものであって、その課題とするところは、注入口から注入した地盤改良材が注入口を通って装置内部に逆流することを確実に防止することができる地盤改良材の注入装置および注入工法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる地盤注入材の注入装置は、外周面にテーパー面を設け、該テーパー面に弾性体からなる逆止弁用のスリーブを注入口を覆うように装着している。
【００１３】
このようにすることで、テーパー面の広がる方向に向かってテーパー面を締め付けるスリーブの締め付け力が増大するため、スリーブの止水性能を向上させて注入口を強固に封止し、注入口から注入した地盤改良材が注入口を通って装置内部に逆流することを確実に防止することができる。また、テーパー面の狭くなる方向に向かってテーパー面を締め付けるスリーブの締め付け力が減少するため、注入口から噴出した地盤改良材を、テーパー面とスリーブとの接合部のテーパー面が狭くなる方向へ導いて、スリーブの端部からシールグラウト中にスムーズに抜け出させることができ、地盤改良材が接合部に堆積することなく、スリーブの逆止弁としての機能を維持することが可能となる。さらに、注入装置を組み立てる際、テーパー面にスリーブを無理なく容易に装着することができ、スリーブ自体の弾性力を損なうおそれがなくなる。
【００１４】
本発明にかかる地盤注入材の注入装置においては、テーパー面の周方向に、環状のエッジ部を設けるのが好ましい。
【００１５】
このようにすることで、スリーブがテーパー面に面接触ではなく線接触するため、テーパー面を締め付けるスリーブの締め付け力がエッジ部に集中して増大され、スリーブの止水性能を一層向上させることができる。
【００１６】
また、本発明にかかる地盤注入材の注入装置においては、外周面の周方向に、テーパー面が狭くなる方向のスリーブの端部と対向する環状の突起を設けるのが好ましい。
【００１７】
注入口から噴出された地盤改良材がテーパー面とスリーブとの接合部を通ってスリーブの端部から流出した後、掘削孔の径方向へ流れて行かず、掘削孔と外周面の間に充填されたシールグラウトと、外周面との界面に流れて行くと、地盤改良材が地盤中に注入されないおそれがあるが、上記のような突起を設けることで、地盤改良材がスリーブの端部から流出した後、突起に衝突して掘削孔の径方向に飛び散るため、この方向のシールグラウト中に複数のクラックを発生させることができ、この複数のクラックを通して地盤中へ地盤改良材を注入することが可能となる。
【００１８】
また、本発明にかかる地盤注入材の注入装置においては、テーパー面を覆うように設けられたチューブ状のメッシュ部材と、該メッシュ部材の端部を封止し、メッシュ部材を外周面に固定する封止部材とを備えるのが好ましい。
【００１９】
このようにすることで、外周面とシールグラウトの間にメッシュ部材が介在するため、注入口から噴出された地盤改良材がテーパー面とスリーブとの接合部を通ってスリーブの端部から流出した後、メッシュ部材とシールグラウトとの界面を割裂させ、この界面におけるエッジ部分で広範囲にシールグラウト中に複数のクラックを発生させることができる。この結果、広範囲に発生した複数のクラックを通して地盤中へ地盤改良材を注入し、地盤中に均一に浸透させることが可能となる。
【００２０】
さらに、本発明にかかる地盤注入材の注入装置を用いた注入工法は、地盤に所定深度の掘削孔を形成し、該掘削孔に注入装置を挿入して、地盤改良用の薬液からなる地盤注入材を、注入口から噴出させてテーパー面とスリーブとの接合部を通して地盤中へ注入する。
【００２１】
このようにすることで、地盤に複数の掘削孔を形成して、それぞれの掘削孔に注入装置を挿入し、各注入装置から地盤改良材の注入を行う場合に、隣接する注入装置から高い注入圧力がかかっても、地盤改良材が注入口を通って装置内部に逆流せず、地盤中へ地盤改良材を安定して注入することが可能となる。また、地盤改良材が接合部に堆積することなく、スリーブの逆止弁としての機能が維持されるため、地盤中に地盤改良材を長時間に渡って連続注入することや断続的に注入することが可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき図を参照しながら説明する。図１〜図４は、本発明にかかる地盤改良材の注入装置とこれを用いた注入工法を示す図であり、図１は注入装置および注入工法を示す全体図、図２および図３は図１における要部拡大図、図４は図３におけるＡ−Ａ断面図である。なお、本発明にかかる注入装置および注入工法を示す各部の符号は、図５〜図７と同一部分については同一符号で示す。
【００２３】
図１において、Ｇは地盤であり、Ｈは地盤Ｇに形成した掘削孔である。ＣＢは掘削孔Ｈと後述する外管５との間に充填されたシールグラウトであり、たとえばセメントベントナイト等からなる。ＭＬは地盤改良用の薬液からなる地盤改良材であり、たとえばセメントミルク等の懸濁タイプの薬液が使用される。１００は掘削孔Ｈに挿入された注入装置であり、この注入装置１００は内管１と、この内管１が挿入される外管５を備えている。
【００２４】
内管１は外周面１ａに軸方向へ所定間隔をおいてゴム製のパッカー２を複数備えていて、隣接するパッカー２間に地盤改良材ＭＬを吐出する吐出口１ｂを複数設けている。また、内管１は地盤改良材用ホース３を介して地上に設置された地盤改良材供給源ＭＳに連結されていて、この地盤改良材供給源ＭＳからホース３を通して内部に地盤改良材ＭＬの供給を受ける。４はパッカー用ホースであり、このホース４は、図２に示すように内管１の内部に挿入され、複数のパッカー２の内部に連通するとともに、地上に設置した流体供給源ＬＳ（図１）に連結されている。このため、この流体供給源ＬＳからホース４を通して、たとえば水や空気等のパッカー２を膨張させる流体が供給されると、流体はパッカー２の内部に入り込んでパッカー２を膨張させる。
【００２５】
外管５は、図２に示すように、Ｄ方向の端部に雌ねじ部５ａ、Ｕ方向の端部に雄ねじ部５ｂがそれぞれ形成されていて、複数の外管５の雌ねじ部５ａと雄ねじ部５ｂを締結することで組み立てられている。このため、外管５は締結する外管５の数により掘削孔Ｈの深度に合わせて軸方向の長さを調節できる。また、外管５は外周面５ｃにテーパー面５ｅを設け、このテーパー面５ｅに地盤注入材ＭＬを注入するための注入口５ｄが穿孔されている。本実施形態では、注入口５ｄは小径であり、テーパー面５ｅに複数穿孔されているが、注入口５ｄの径の大きさと穿孔の数は地盤Ｇへ注入する地盤改良材ＭＬの注入量等により適宜設定すればよい。
【００２６】
６はシリコンゴムや天然ゴム等の弾性体からなるスリーブであり、注入口５ｄを覆うようにテーパー面５ｅに装着されている。このスリーブ６は、スリーブ６自体の弾性力によりテーパー面５ｅを締め付けて注入口５ｄを封止していて、注入口５ｄから注入した地盤注入材ＭＬの逆流を防止する逆止弁として機能している。また、スリーブ６のテーパー面５ｅの広くなるＵ方向側の端部６ｂは、リング状の封止部材１０ｂによって、テーパー面５ｅのＵ方向側に形成された環状の溝７ｆの底部７ｈに固定されているが、テーパー面５ｅの狭くなるＤ方向側の端部６ａはテーパー面５ｅや外周面５ｃに固定されておらず、スリーブ６の径方向に伸縮自在である。このため、端部６ａは逆止弁として機能するスリーブ６の開閉口として作用する。このようにテーパー面５ｅにスリーブ６が装着されることで、テーパー面５ｅを締め付けるスリーブ６の締め付け力がテーパー面５ｅの広がるＵ方向に向かって増大して行くため、スリーブ６は注入口５ｄを強固に封止する。また、テーパー面５ｅを締め付けるスリーブ６の締め付け力がテーパー面５ｅの狭くなるＤ方向に向かって減少して行くため、注入口５ｄから噴出した地盤改良材ＭＬが、図３に示す矢印のように常にテーパー面５ｅとスリーブ６との接合部ＴをＤ方向へ導かれ、スリーブ６のＤ方向側の端部６ａから流出する。なお、図３において示す矢印は地盤改良材ＭＬの流動方向を示しており、以下の説明における地盤改良材ＭＬはこの矢印を指している。さらに、注入装置１００を組み立てる際に、テーパー面５ｅの狭くなる方向からスリーブ６を装着することで、テーパー面５ｅにスリーブ６を無理なく容易に装着することができ、スリーブ６自体の弾性力を損なうおそれがなくなる。
【００２７】
図２において、７ａはテーパー面５ｅが狭くなるＤ方向側に形成された環状の溝であり、この溝７ａのＤ方向側の端部には環状のエッジ部７ｂが設けられている。このため、スリーブ６は溝７ａを覆って溝７ａの底面７ｃを締め付けるとともに、エッジ部７ｂに線接触する。このようにスリーブ６がエッジ部７ｂに線接触することで、テーパー面５ｅを締め付けるスリーブ６の締め付け力がエッジ部７ｂに集中して増大される。
【００２８】
８は外周面５ｃの周方向に設けられた環状の突起部材であり、この突起部材８はスリーブ６の端部６ａに対向している。このような突起部材８により、スリーブ６の端部６ａから流出した地盤改良材ＭＬは外周面５ｃに沿ってＤ方向に流れて行かず、図３に示すように突起部材８に衝突して外管５の径方向に飛び散り、この方向のシールグラウトＣＢ中に複数のクラックＣＲを発生させることができる。この後、複数のクラックＣＲはスリーブ６の端部６ａから地盤Ｇへ通じる地盤改良材ＭＬの注入路となり、この複数のクラックＣＲを通して外管５の周囲にある地盤Ｇ中に地盤改良材ＭＬを浸透させることが可能となる。
【００２９】
図２において、９はポリプロピレンやポリエチレン等の合成樹脂からなるチューブ状のメッシュ部材であり、テーパー面５ｅを覆うように設けられている。このメッシュ部材９のＤ方向側の端部９ａは、リング状の封止部材１０ａにより封止されて、外周面５ｃに固定されている。また、メッシュ部材９のＵ方向側の端部９ｂは、封止部材１０ｂにより封止されて、上述したスリーブ６の端部６ｂとともに溝７ｆの底部７ｈに固定されている。また、メッシュ部材９は、図１に示す掘削孔Ｈの最下位置にある外管５に取り付けられる場合は、端部９ｃが袋状に閉じて封止されているものを用いてもよい。このようなメッシュ部材９を、テーパー面５ｅに装着されたスリーブ６とシールグラウトＣＢとの間に介在させることにより、スリーブ６の端部６ａから流出した地盤改良材ＭＬは、突起部材８に衝突して外管５の径方向に飛び散って行くとともに、メッシュ部材９の網９ｄ（図４に図示）とシールグラウトＣＢとの界面Ｋを割裂させる。このため、地盤改良材ＭＬは界面Ｋのエッジ部においてシールグラウトＣＢ中に、外管５の径方向および軸方向へ広範囲に複数のクラックＣＲを発生させることができるとともに、図４に示すように外管５の周方向へ広範囲に複数のクラックＣＲを発生させることができる。この後、複数のクラックＣＲはスリーブ６の端部６ａから地盤Ｇへ通じる地盤改良材ＭＬの注入路となり、広範囲に発生された複数のクラックＣＲを通して外管５の周囲にある地盤Ｇ中に地盤改良材ＭＬを均一に浸透させることが可能となる。
【００３０】
次に、以上の構成からなる注入装置１００を用いた注入工法について説明する。まず、ケーシングパイプ（図示省略）を用いてボーリングにより地盤Ｇ中に、図１に示すように所定深度の掘削孔Ｈを形成する。次に、ケーシングパイプ内にシールグラウトＣＢを充填し、充填後ただちに外管５を挿入する。そして、シールグラウトＣＢが硬化しないうちにケーシングパイプを掘削孔Ｈから引き抜き、シールグラウトＣＢを外管５と掘削孔Ｈとの間に充填させ、所定時間をおいて硬化させる。シールグラウトＣＢが硬化すると、外管５の注入口５ｄと内管１の吐出口１ｂが掘削孔Ｈ内で略同じ深度位置となるように内管１を外管５内部に挿入する。このとき、流体供給源ＬＳから流体を送り込んでパッカー２を膨張させると、内管１が外管５の内部に固定されるとともに、パッカー２により外管５の内部が軸方向へ所定間隔をおいて区切られ、隣接するパッカー２間の外管５と内管１の間に空間部Ｘ（図２）が形成される。
【００３１】
そして、地盤改良材供給源ＭＳからホース３を通して内管１の内部に地盤改良材ＭＬを送り込み、図３に示すように地盤改良材ＭＬを吐出口１ｂから高圧で吐出させると、地盤改良材ＭＬは空間部Ｘを充填した後、外管５の注入口５ｄからスリーブ６を押し上げて噴出し、外周面５ｃに形成されたテーパー面５ｅとスリーブ６との接合部ＴをＤ方向に導かれ、エッジ部７ｂとスリーブ６の間を抜けてスリーブ６の端部６ａから流出する。この後、スリーブ６の端部６ａから流出した地盤改良材ＭＬは、即座に端部６ａに対向する突起部材８に衝突し、外管５の径方向に飛び散って、この方向のシールグラウトＣＢ中にクラックＣＲを発生させる。また、同時に地盤改良材ＭＬはＵ方向にも飛び散り、メッシュ部材９の網９ｄとシールグラウトＣＢとの界面Ｋを割裂させ、界面Ｋのエッジ部分においてシールグラウトＣＢ中に、外管５の径方向および軸方向へ広範囲に複数のクラックＣＲを発生させるとともに、図４に示すように外管５の周方向へ広範囲に複数のクラックＣＲを発生させる。
【００３２】
シールグラウトＣＢ中に複数のクラックＣＲを発生させることで、地盤改良材ＭＬの注入路が複数形成されたので、引き続き、地盤改良材供給源ＭＳからホース３を通して内管１の内部に地盤改良材ＭＬを供給し、地盤改良材ＭＬを内管１の吐出口１ｂから吐出させる。そして、地盤改良材ＭＬを空間部Ｘを通した後、外管５の注入口５ｄからスリーブ６を押し上げて噴出させ、テーパー面５ｅとスリーブ６との接合部ＴをＤ方向に導いて、エッジ部７ｂとスリーブ６の間を通過させ、スリーブ６の端部６ａから流出させる。さらに、スリーブ６の端部６ａから流出させた地盤改良材ＭＬを突起部材８に衝突させ、複数のクラックＣＲを通して、図１に示すように地盤Ｇ中に注入して浸透させて行く。この後、地盤Ｇ中に浸透した地盤改良材ＭＬを硬化させることで地盤Ｇが強化される。
【００３３】
以上のようにすることにより、テーパー面５ｅの広がるＵ方向に向かってテーパー面５ｅを締め付けるスリーブ６の締め付け力が増大するため、スリーブ６の止水性能を向上させて注入口５ｄを強固に封止し、注入口５ｄから注入した地盤改良材ＭＬが注入口５ｄを通って外管５の内部に逆流することを確実に防止することができる。また、テーパー面５ｅの狭くなるＤ方向に向かってテーパー面５ｅを締め付けるスリーブ６の締め付け力が減少するため、注入口５ｄから噴出した地盤改良材ＭＬを、テーパー面５ｅとスリーブ６との接合部Ｔのテーパー面５ｅが狭くなるＤ方向へ導いて、スリーブ６の端部６ａからシールグラウトＣＢ中にスムーズに抜け出させることができ、地盤改良材ＭＬが接合部Ｔに堆積することなく、スリーブ６の逆止弁としての機能を維持することが可能となる。また、テーパー面５ｅの周方向に環状のエッジ部７ｂを設けることにより、スリーブ６がテーパー面５ｅに面接触ではなく線接触するため、テーパー面５ｅを締め付けるスリーブ６の締め付け力がエッジ部７ｂに集中して増大され、スリーブ６の止水性能を一層向上させることができる。
【００３４】
さらに、地盤Ｇに複数の掘削孔Ｈを形成して、それぞれに注入装置１００を挿入し、各注入装置１００から上述したように地盤改良材ＭＬの注入を行う場合に、隣接する掘削孔Ｈの注入装置１００から高い注入圧力がかかっても、地盤改良材ＭＬが注入口５ｄを通って外管５の内部に逆流せず、地盤Ｇ中へ地盤改良材ＭＬを安定して注入することが可能となる。また、地盤改良材ＭＬが接合部Ｔに堆積することなく、スリーブ６の逆止弁としての機能が維持されるため、地盤改良材ＭＬを地盤Ｇ中に長時間に渡って連続注入することや断続的に注入することが可能となる。
【００３５】
以上述べた実施形態においては、外管５の外周面５ｃを直接テーパー状に加工してテーパー面５ｅを形成している場合を例に挙げているが、本発明はこれに限定するものではなく、外周面をテーパー状に加工した中空管を外管５とは別に形成し、この中空管を注入口５ｅを覆うように外管５の外周面５ｃへ圧入等により取り付けるようにしてもよい。なお、この場合、中空管には外管５の注入口５ｅと同じ径で同じ数の穿孔を施し、この穿孔が注入口５ｅと連通するように外管５の外周面５ｃに中空管を取り付ける。
【００３６】
また、上記実施形態では、外管５のテーパー面５ｅに環状の溝７ａを形成し、この溝７ａのＤ方向側の縁を環状のエッジ部７ｂとしている場合を例にあげているが、本発明はこれに限定するものではなく、外周面をエッジ状に加工したリング状の部材を外管５とは別に形成し、このリング状の部材を外管５の外周面５ｃに取り付けるようにしてもよい。
【００３７】
また、上記実施形態では、外管５の外周面５ｃに突起部材８を連結して環状の突起とした場合を例にあげているが、本発明はこれに限定するものではなく、スリーブ６の端部６ａに対向するように、外管５と一体となった突起を外周面５ｃに形成してもよい。
【００３８】
また、上記実施形態では、ホース３を介して地盤改良材供給源ＭＳに連結された内管１を外管５の内部に挿入し、内管１に備わる複数のパッカー２を膨張させた後、隣接するパッカー２間に設けた吐出口１ｂから地盤改良材ＭＬを吐出し、この吐出した地盤改良材ＭＬを外管５のそれぞれの注入口５ｄからシールグラウトＣＢ中や地盤Ｇ中へ注入する場合を例に挙げているが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外にも、地盤改良材供給源ＭＳに連結された複数のホースを外管５のそれぞれの注入口５ｄに直結し、この複数のホースを通して地盤改良材ＭＬをそれぞれの注入口５ｄへ直接送り込むことで、シールグラウトＣＢ中や地盤Ｇ中へ注入するようにしてもよい。
【００３９】
さらに、上記実施形態では、外管５の内部を地盤Ｇの深度方向へ多段に区切り、区切った内部空間に連通する複数の注入口５ｄのそれぞれから、掘削孔Ｈが形成された深度までの地盤Ｇ全体に地盤改良材ＭＬを注入する場合を例にあげているが、本発明はこれのみに限定するものではなく、掘削孔Ｈ内の特定の深度に位置する注入口５ｄから特定の深度の地盤Ｇのみに地盤改良材ＭＬを注入するようにしてもよい。なお、この場合、上記実施形態のような内外管方式の注入装置１００を必ずしも用いる必要はなく、たとえば、先端が閉塞され、後端に地盤改良材供給源ＭＳに連結されたホースが連結され、外周面に注入口が穿孔された管状の部材に、上述したような逆止弁構造を適用したものを用いて、特定の深度の地盤Ｇへ地盤改良材ＭＬを注入してもよい。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、テーパー面の広がる方向に向かって外周面を締め付けるスリーブの締め付け力が増大するため、スリーブの止水性能を向上させて注入口を強固に封止し、注入口から注入した地盤改良材が注入口を通って装置内部に逆流することを確実に防止することができる。また、テーパー面の狭くなる方向に向かって外周面を締め付けるスリーブの締め付け力が減少するため、注入口から噴出した地盤改良材を、テーパー面とスリーブとの接合部のテーパー面が狭くなる方向へ導いて、スリーブの端部からシールグラウト中にスムーズに抜け出させることができ、地盤改良材が接合部に堆積することなく、スリーブの逆止弁としての機能を維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる地盤改良材の注入装置および注入工法を示す図である。
【図２】同要部拡大図である。
【図３】同要部拡大図である。
【図４】図３におけるＡ−Ａ断面図である。
【図５】従来の地盤改良材の注入装置および注入工法を示す図である。
【図６】同要部拡大図である。
【図７】同要部拡大図である。
【符号の説明】
５ 外管
５ｃ 外周面
５ｄ 注入口
５ｅ テーパー面
６ スリーブ
７ｂ エッジ部
８ 突起部材
９ メッシュ部材
１０ａ 封止部材
１０ｂ 封止部材
１００ 注入装置
Ｇ 地盤
Ｈ 掘削孔
ＭＬ 地盤注入材
Ｔ 接合部
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤中へ地盤注入材を注入する注入装置の逆流防止構造に関し、またこの注入装置を用いた注入工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地盤の液状化防止対策や軟弱地盤の強化対策等として、地盤改良材を注入して地盤を改良する注入工法が採用されている。この工法は、特開平１０−３３１１４４号公報や特開平１０−３３１１４５号公報に開示されているように、地盤に形成した掘削孔に注入装置を挿入して地盤改良用の薬液からなる地盤改良材を注入し、これを地盤中に浸透させて硬化させることにより地盤を強化させるものである。
【０００３】
図５〜図７は、従来の地盤改良材の注入装置とこれを用いた注入工法の一例を示す図であり、図５は注入装置および注入工法を示す全体図、図６および図７は注入装置および注入工法を示す要部拡大図である。図５において、Ｇは地盤であり、Ｈは地盤Ｇに形成した掘削孔である。ＣＢは掘削孔Ｈと後述する外管５５との間に充填されたシールグラウトであり、たとえばセメントベントナイト等からなる。ＭＬは地盤改良用の薬液からなる地盤改良材である。５０は掘削孔Ｈに挿入された注入装置であり、この注入装置５０は内管５１と、内管５１を挿入する外管５５を備えている。
【０００４】
内管５１は外周面５１ａに軸方向へ所定間隔をおいてゴム製のパッカー５２を複数備えていて、隣接するパッカー５２間に地盤改良材ＭＬを吐出する吐出口５１ｂを複数設けている。また、内管５１は地盤改良材用ホース５３を介して地上に設置された地盤改良材供給源ＭＳに連結されていて、この地盤改良材供給源ＭＳからホース５３を通して内部に地盤改良材ＭＬの供給を受ける。５４はパッカー用ホースであり、このホース５４は、図６に示すように内管５１の内部に挿入され、複数のパッカー５２の内部に連通するとともに、地上に設置した流体供給源ＬＳ（図５）に連結されている。この流体供給源ＬＳからホース５４を通して、たとえば水や空気等のパッカー５２を膨張させる流体が供給されると、流体はパッカー５２の内部に入り込んでパッカー５２を膨張させる。
【０００５】
外管５５は、図６に示すように、Ｄ方向の端部に雌ねじ部５５ａ、Ｕ方向の端部に雄ねじ部５５ｂがそれぞれ形成されていて、複数の外管５５の雌ねじ部５５ａと雄ねじ部５５ｂを締結することで組み立てられている。このため、外管５５は締結する外管５５の数により掘削孔Ｈの深度に合わせて軸方向の長さを調節できる。外管５５の外周面５５ｃには地盤注入材ＭＬを注入するための注入口５５ｄが複数穿孔されていて、この注入口５５ｄを覆うようにゴム等の弾性体からなるスリーブ５６が装着されている。このスリーブ５６は、スリーブ５６自体の弾性力により外周面５５ｃを締め付けて注入口５５ｄを封止し、注入口５５ｄから注入した地盤注入材ＭＬの逆流を防止する逆止弁として機能している。また、このような機能を有するスリーブとしては、図７に示すようなスリット５７ａの形成されたゴム等の弾性体からなるスリーブ５７も採用されている。５８はスリーブ５７の両端部を外周面５５ｃに固定するリング状の固定部材である。
【０００６】
次に、以上の構成からなる注入装置５０を用いた注入工法の施工手順を説明する。まず、ケーシングパイプ（図示省略）を用いてボーリングにより地盤Ｇ中に、図５に示すように所定深度の掘削孔Ｈを形成する。次に、ケーシングパイプ内にシールグラウトＣＢを充填し、充填後ただちに外管５５を挿入する。そして、シールグラウトＣＢが硬化しないうちにケーシングパイプを掘削孔Ｈから引き抜き、シールグラウトＣＢを外管５５と掘削孔Ｈとの間に充填させ、所定時間をおいて硬化させる。シールグラウトＣＢが硬化すると、外管５５の注入口５５ｄと内管５１の吐出口５１ｂが掘削孔Ｈ内で略同じ深度位置となるように内管５１を外管５５内部に挿入する。このとき、流体供給源ＬＳから流体を送り込んでパッカー５２を膨張させると、図６に示すように内管５１が外管５５の内部に固定されるとともに、複数のパッカー５２により外管５５の内部が軸方向へ所定間隔をおいて区切られ、隣接するパッカー５２間の外管５５と内管５１の間に空間部Ｘが形成される。
【０００７】
そして、地盤改良材供給源ＭＳから内管５１内部に地盤改良材ＭＬを送り込み、この地盤改良材ＭＬを吐出口５１ｂから高圧で吐出させると、地盤改良材ＭＬは矢印で示すように、空間部Ｘを充填した後、外管５５の注入口５５ｄからスリーブ５６を２点鎖線で示すように押し上げて噴出し、外周面５５ｃとスリーブ５６との接合部Ｔを通ってスリーブ５６の両端部５６ａからシールグラウトＣＢ中へ流出して行く。このとき、地盤改良材ＭＬの流出圧力により両端部５６ａ近傍のシールグラウトＣＢにクラックＣＲが発生し、スリーブ５６の端部５６ａから地盤Ｇへ通じる地盤改良材ＭＬの注入路が形成される。
【０００８】
一方、図７に示すスリーブ５７を採用した外管５５においては、上述したように地盤改良材ＭＬを内管５１の吐出口５１ｂから高圧で吐出させると、地盤改良材ＭＬは矢印で示すように、空間部Ｘを充填した後、外管５５の注入口５５ｄからスリーブ５７を２点鎖線で示すように押し上げて噴出し、外周面５５ｃとスリーブ５７との接合部Ｔを通ってスリーブ５７のスリット５７ａからシールグラウトＣＢ中へ流出して行く。このとき、地盤改良材ＭＬの流出圧力によりスリット５７ａ近傍のシールグラウトＣＢにクラックＣＲが発生し、スリット５７ａから地盤Ｇへ通じる地盤改良材ＭＬの注入路が形成される。
【０００９】
図６において、上述したようにシールグラウトＣＢにクラックＣＲが発生した後、引き続き、地盤改良材ＭＬを内管５１の吐出口５１ｂから吐出させると、地盤改良材ＭＬは外管５５の注入口５５ｄからスリーブ５６（図７ではスリーブ５７）を押し上げて噴出し、接合部ＴとクラックＣＲを通って、図５に示すように地盤Ｇ中に流出し、地盤Ｇ中に浸透して行く。この後、地盤Ｇ中に浸透した地盤改良材ＭＬが硬化すると地盤Ｇが強化される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の地盤改良材ＭＬの注入装置５０においては、外管５５の外周面５５ｃが軸方向に対し平行であり、スリーブ５６またはスリーブ５７が内周面全体で外管５５の外周面５５ｃと面接触して接合しているので、外周面５５ｃを締め付けるスリーブ５６、５７の締め付け力が接合部Ｔ全体に分散されて弱くなり、スリーブ５６、５７の止水性能があまりよくなく、注入口５５ｄを強固に封止できないという問題がある。このため、地盤注入材ＭＬとしてセメントミルク等の懸濁タイプの薬液を使用する場合には、長時間の連続注入や断続的な注入を行うと、接合部Ｔにセメント等の粒子が堆積して隙間ができてしまい、スリーブ５６、５７の逆止弁としての機能が著しく低下するという問題がある。また、地盤Ｇに複数の掘削孔Ｈを形成してそれぞれに注入装置５０を挿入し、地盤改良材ＭＬの注入を行う場合に、隣接する掘削孔Ｈの注入装置５０から高い注入圧力がかかると、止水性能が十分でない注入装置５０では、注入した地盤改良材ＭＬが接合部Ｔおよび注入口５５ｄを通って外管５５の内部に逆流してしまい、内部で硬化して地盤改良材ＭＬを注入できなくなるという問題がある。
【００１１】
本発明は、上記問題点を解決するものであって、その課題とするところは、注入口から注入した地盤改良材が注入口を通って装置内部に逆流することを確実に防止することができる地盤改良材の注入装置および注入工法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる地盤注入材の注入装置は、外周面にテーパー面を設け、該テーパー面に弾性体からなる逆止弁用のスリーブを注入口を覆うように装着している。
【００１３】
このようにすることで、テーパー面の広がる方向に向かってテーパー面を締め付けるスリーブの締め付け力が増大するため、スリーブの止水性能を向上させて注入口を強固に封止し、注入口から注入した地盤改良材が注入口を通って装置内部に逆流することを確実に防止することができる。また、テーパー面の狭くなる方向に向かってテーパー面を締め付けるスリーブの締め付け力が減少するため、注入口から噴出した地盤改良材を、テーパー面とスリーブとの接合部のテーパー面が狭くなる方向へ導いて、スリーブの端部からシールグラウト中にスムーズに抜け出させることができ、地盤改良材が接合部に堆積することなく、スリーブの逆止弁としての機能を維持することが可能となる。さらに、注入装置を組み立てる際、テーパー面にスリーブを無理なく容易に装着することができ、スリーブ自体の弾性力を損なうおそれがなくなる。
【００１４】
本発明にかかる地盤注入材の注入装置においては、テーパー面の周方向に、環状のエッジ部を設けるのが好ましい。
【００１５】
このようにすることで、スリーブがテーパー面に面接触ではなく線接触するため、テーパー面を締め付けるスリーブの締め付け力がエッジ部に集中して増大され、スリーブの止水性能を一層向上させることができる。
【００１６】
また、本発明にかかる地盤注入材の注入装置においては、外周面の周方向に、テーパー面が狭くなる方向のスリーブの端部と対向する環状の突起を設けるのが好ましい。
【００１７】
注入口から噴出された地盤改良材がテーパー面とスリーブとの接合部を通ってスリーブの端部から流出した後、掘削孔の径方向へ流れて行かず、掘削孔と外周面の間に充填されたシールグラウトと、外周面との界面に流れて行くと、地盤改良材が地盤中に注入されないおそれがあるが、上記のような突起を設けることで、地盤改良材がスリーブの端部から流出した後、突起に衝突して掘削孔の径方向に飛び散るため、この方向のシールグラウト中に複数のクラックを発生させることができ、この複数のクラックを通して地盤中へ地盤改良材を注入することが可能となる。
【００１８】
また、本発明にかかる地盤注入材の注入装置においては、テーパー面を覆うように設けられたチューブ状のメッシュ部材と、該メッシュ部材の端部を封止し、メッシュ部材を外周面に固定する封止部材とを備えるのが好ましい。
【００１９】
このようにすることで、外周面とシールグラウトの間にメッシュ部材が介在するため、注入口から噴出された地盤改良材がテーパー面とスリーブとの接合部を通ってスリーブの端部から流出した後、メッシュ部材とシールグラウトとの界面を割裂させ、この界面におけるエッジ部分で広範囲にシールグラウト中に複数のクラックを発生させることができる。この結果、広範囲に発生した複数のクラックを通して地盤中へ地盤改良材を注入し、地盤中に均一に浸透させることが可能となる。
【００２０】
さらに、本発明にかかる地盤注入材の注入装置を用いた注入工法は、地盤に所定深度の掘削孔を形成し、該掘削孔に注入装置を挿入して、地盤改良用の薬液からなる地盤注入材を、注入口から噴出させてテーパー面とスリーブとの接合部を通して地盤中へ注入する。
【００２１】
このようにすることで、地盤に複数の掘削孔を形成して、それぞれの掘削孔に注入装置を挿入し、各注入装置から地盤改良材の注入を行う場合に、隣接する注入装置から高い注入圧力がかかっても、地盤改良材が注入口を通って装置内部に逆流せず、地盤中へ地盤改良材を安定して注入することが可能となる。また、地盤改良材が接合部に堆積することなく、スリーブの逆止弁としての機能が維持されるため、地盤中に地盤改良材を長時間に渡って連続注入することや断続的に注入することが可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき図を参照しながら説明する。図１〜図４は、本発明にかかる地盤改良材の注入装置とこれを用いた注入工法を示す図であり、図１は注入装置および注入工法を示す全体図、図２および図３は図１における要部拡大図、図４は図３におけるＡ−Ａ断面図である。なお、本発明にかかる注入装置および注入工法を示す各部の符号は、図５〜図７と同一部分については同一符号で示す。
【００２３】
図１において、Ｇは地盤であり、Ｈは地盤Ｇに形成した掘削孔である。ＣＢは掘削孔Ｈと後述する外管５との間に充填されたシールグラウトであり、たとえばセメントベントナイト等からなる。ＭＬは地盤改良用の薬液からなる地盤改良材であり、たとえばセメントミルク等の懸濁タイプの薬液が使用される。１００は掘削孔Ｈに挿入された注入装置であり、この注入装置１００は内管１と、この内管１が挿入される外管５を備えている。
【００２４】
内管１は外周面１ａに軸方向へ所定間隔をおいてゴム製のパッカー２を複数備えていて、隣接するパッカー２間に地盤改良材ＭＬを吐出する吐出口１ｂを複数設けている。また、内管１は地盤改良材用ホース３を介して地上に設置された地盤改良材供給源ＭＳに連結されていて、この地盤改良材供給源ＭＳからホース３を通して内部に地盤改良材ＭＬの供給を受ける。４はパッカー用ホースであり、このホース４は、図２に示すように内管１の内部に挿入され、複数のパッカー２の内部に連通するとともに、地上に設置した流体供給源ＬＳ（図１）に連結されている。このため、この流体供給源ＬＳからホース４を通して、たとえば水や空気等のパッカー２を膨張させる流体が供給されると、流体はパッカー２の内部に入り込んでパッカー２を膨張させる。
【００２５】
外管５は、図２に示すように、Ｄ方向の端部に雌ねじ部５ａ、Ｕ方向の端部に雄ねじ部５ｂがそれぞれ形成されていて、複数の外管５の雌ねじ部５ａと雄ねじ部５ｂを締結することで組み立てられている。このため、外管５は締結する外管５の数により掘削孔Ｈの深度に合わせて軸方向の長さを調節できる。また、外管５は外周面５ｃにテーパー面５ｅを設け、このテーパー面５ｅに地盤注入材ＭＬを注入するための注入口５ｄが穿孔されている。本実施形態では、注入口５ｄは小径であり、テーパー面５ｅに複数穿孔されているが、注入口５ｄの径の大きさと穿孔の数は地盤Ｇへ注入する地盤改良材ＭＬの注入量等により適宜設定すればよい。
【００２６】
６はシリコンゴムや天然ゴム等の弾性体からなるスリーブであり、注入口５ｄを覆うようにテーパー面５ｅに装着されている。このスリーブ６は、スリーブ６自体の弾性力によりテーパー面５ｅを締め付けて注入口５ｄを封止していて、注入口５ｄから注入した地盤注入材ＭＬの逆流を防止する逆止弁として機能している。また、スリーブ６のテーパー面５ｅの広くなるＵ方向側の端部６ｂは、リング状の封止部材１０ｂによって、テーパー面５ｅのＵ方向側に形成された環状の溝７ｆの底部７ｈに固定されているが、テーパー面５ｅの狭くなるＤ方向側の端部６ａはテーパー面５ｅや外周面５ｃに固定されておらず、スリーブ６の径方向に伸縮自在である。このため、端部６ａは逆止弁として機能するスリーブ６の開閉口として作用する。このようにテーパー面５ｅにスリーブ６が装着されることで、テーパー面５ｅを締め付けるスリーブ６の締め付け力がテーパー面５ｅの広がるＵ方向に向かって増大して行くため、スリーブ６は注入口５ｄを強固に封止する。また、テーパー面５ｅを締め付けるスリーブ６の締め付け力がテーパー面５ｅの狭くなるＤ方向に向かって減少して行くため、注入口５ｄから噴出した地盤改良材ＭＬが、図３に示す矢印のように常にテーパー面５ｅとスリーブ６との接合部ＴをＤ方向へ導かれ、スリーブ６のＤ方向側の端部６ａから流出する。なお、図３において示す矢印は地盤改良材ＭＬの流動方向を示しており、以下の説明における地盤改良材ＭＬはこの矢印を指している。さらに、注入装置１００を組み立てる際に、テーパー面５ｅの狭くなる方向からスリーブ６を装着することで、テーパー面５ｅにスリーブ６を無理なく容易に装着することができ、スリーブ６自体の弾性力を損なうおそれがなくなる。
【００２７】
図２において、７ａはテーパー面５ｅが狭くなるＤ方向側に形成された環状の溝であり、この溝７ａのＤ方向側の端部には環状のエッジ部７ｂが設けられている。このため、スリーブ６は溝７ａを覆って溝７ａの底面７ｃを締め付けるとともに、エッジ部７ｂに線接触する。このようにスリーブ６がエッジ部７ｂに線接触することで、テーパー面５ｅを締め付けるスリーブ６の締め付け力がエッジ部７ｂに集中して増大される。
【００２８】
８は外周面５ｃの周方向に設けられた環状の突起部材であり、この突起部材８はスリーブ６の端部６ａに対向している。このような突起部材８により、スリーブ６の端部６ａから流出した地盤改良材ＭＬは外周面５ｃに沿ってＤ方向に流れて行かず、図３に示すように突起部材８に衝突して外管５の径方向に飛び散り、この方向のシールグラウトＣＢ中に複数のクラックＣＲを発生させることができる。この後、複数のクラックＣＲはスリーブ６の端部６ａから地盤Ｇへ通じる地盤改良材ＭＬの注入路となり、この複数のクラックＣＲを通して外管５の周囲にある地盤Ｇ中に地盤改良材ＭＬを浸透させることが可能となる。
【００２９】
図２において、９はポリプロピレンやポリエチレン等の合成樹脂からなるチューブ状のメッシュ部材であり、テーパー面５ｅを覆うように設けられている。このメッシュ部材９のＤ方向側の端部９ａは、リング状の封止部材１０ａにより封止されて、外周面５ｃに固定されている。また、メッシュ部材９のＵ方向側の端部９ｂは、封止部材１０ｂにより封止されて、上述したスリーブ６の端部６ｂとともに溝７ｆの底部７ｈに固定されている。また、メッシュ部材９は、図１に示す掘削孔Ｈの最下位置にある外管５に取り付けられる場合は、端部９ｃが袋状に閉じて封止されているものを用いてもよい。このようなメッシュ部材９を、テーパー面５ｅに装着されたスリーブ６とシールグラウトＣＢとの間に介在させることにより、スリーブ６の端部６ａから流出した地盤改良材ＭＬは、突起部材８に衝突して外管５の径方向に飛び散って行くとともに、メッシュ部材９の網９ｄ（図４に図示）とシールグラウトＣＢとの界面Ｋを割裂させる。このため、地盤改良材ＭＬは界面Ｋのエッジ部においてシールグラウトＣＢ中に、外管５の径方向および軸方向へ広範囲に複数のクラックＣＲを発生させることができるとともに、図４に示すように外管５の周方向へ広範囲に複数のクラックＣＲを発生させることができる。この後、複数のクラックＣＲはスリーブ６の端部６ａから地盤Ｇへ通じる地盤改良材ＭＬの注入路となり、広範囲に発生された複数のクラックＣＲを通して外管５の周囲にある地盤Ｇ中に地盤改良材ＭＬを均一に浸透させることが可能となる。
【００３０】
次に、以上の構成からなる注入装置１００を用いた注入工法について説明する。まず、ケーシングパイプ（図示省略）を用いてボーリングにより地盤Ｇ中に、図１に示すように所定深度の掘削孔Ｈを形成する。次に、ケーシングパイプ内にシールグラウトＣＢを充填し、充填後ただちに外管５を挿入する。そして、シールグラウトＣＢが硬化しないうちにケーシングパイプを掘削孔Ｈから引き抜き、シールグラウトＣＢを外管５と掘削孔Ｈとの間に充填させ、所定時間をおいて硬化させる。シールグラウトＣＢが硬化すると、外管５の注入口５ｄと内管１の吐出口１ｂが掘削孔Ｈ内で略同じ深度位置となるように内管１を外管５内部に挿入する。このとき、流体供給源ＬＳから流体を送り込んでパッカー２を膨張させると、内管１が外管５の内部に固定されるとともに、パッカー２により外管５の内部が軸方向へ所定間隔をおいて区切られ、隣接するパッカー２間の外管５と内管１の間に空間部Ｘ（図２）が形成される。
【００３１】
そして、地盤改良材供給源ＭＳからホース３を通して内管１の内部に地盤改良材ＭＬを送り込み、図３に示すように地盤改良材ＭＬを吐出口１ｂから高圧で吐出させると、地盤改良材ＭＬは空間部Ｘを充填した後、外管５の注入口５ｄからスリーブ６を押し上げて噴出し、外周面５ｃに形成されたテーパー面５ｅとスリーブ６との接合部ＴをＤ方向に導かれ、エッジ部７ｂとスリーブ６の間を抜けてスリーブ６の端部６ａから流出する。この後、スリーブ６の端部６ａから流出した地盤改良材ＭＬは、即座に端部６ａに対向する突起部材８に衝突し、外管５の径方向に飛び散って、この方向のシールグラウトＣＢ中にクラックＣＲを発生させる。また、同時に地盤改良材ＭＬはＵ方向にも飛び散り、メッシュ部材９の網９ｄとシールグラウトＣＢとの界面Ｋを割裂させ、界面Ｋのエッジ部分においてシールグラウトＣＢ中に、外管５の径方向および軸方向へ広範囲に複数のクラックＣＲを発生させるとともに、図４に示すように外管５の周方向へ広範囲に複数のクラックＣＲを発生させる。
【００３２】
シールグラウトＣＢ中に複数のクラックＣＲを発生させることで、地盤改良材ＭＬの注入路が複数形成されたので、引き続き、地盤改良材供給源ＭＳからホース３を通して内管１の内部に地盤改良材ＭＬを供給し、地盤改良材ＭＬを内管１の吐出口１ｂから吐出させる。そして、地盤改良材ＭＬを空間部Ｘを通した後、外管５の注入口５ｄからスリーブ６を押し上げて噴出させ、テーパー面５ｅとスリーブ６との接合部ＴをＤ方向に導いて、エッジ部７ｂとスリーブ６の間を通過させ、スリーブ６の端部６ａから流出させる。さらに、スリーブ６の端部６ａから流出させた地盤改良材ＭＬを突起部材８に衝突させ、複数のクラックＣＲを通して、図１に示すように地盤Ｇ中に注入して浸透させて行く。この後、地盤Ｇ中に浸透した地盤改良材ＭＬを硬化させることで地盤Ｇが強化される。
【００３３】
以上のようにすることにより、テーパー面５ｅの広がるＵ方向に向かってテーパー面５ｅを締め付けるスリーブ６の締め付け力が増大するため、スリーブ６の止水性能を向上させて注入口５ｄを強固に封止し、注入口５ｄから注入した地盤改良材ＭＬが注入口５ｄを通って外管５の内部に逆流することを確実に防止することができる。また、テーパー面５ｅの狭くなるＤ方向に向かってテーパー面５ｅを締め付けるスリーブ６の締め付け力が減少するため、注入口５ｄから噴出した地盤改良材ＭＬを、テーパー面５ｅとスリーブ６との接合部Ｔのテーパー面５ｅが狭くなるＤ方向へ導いて、スリーブ６の端部６ａからシールグラウトＣＢ中にスムーズに抜け出させることができ、地盤改良材ＭＬが接合部Ｔに堆積することなく、スリーブ６の逆止弁としての機能を維持することが可能となる。また、テーパー面５ｅの周方向に環状のエッジ部７ｂを設けることにより、スリーブ６がテーパー面５ｅに面接触ではなく線接触するため、テーパー面５ｅを締め付けるスリーブ６の締め付け力がエッジ部７ｂに集中して増大され、スリーブ６の止水性能を一層向上させることができる。
【００３４】
さらに、地盤Ｇに複数の掘削孔Ｈを形成して、それぞれに注入装置１００を挿入し、各注入装置１００から上述したように地盤改良材ＭＬの注入を行う場合に、隣接する掘削孔Ｈの注入装置１００から高い注入圧力がかかっても、地盤改良材ＭＬが注入口５ｄを通って外管５の内部に逆流せず、地盤Ｇ中へ地盤改良材ＭＬを安定して注入することが可能となる。また、地盤改良材ＭＬが接合部Ｔに堆積することなく、スリーブ６の逆止弁としての機能が維持されるため、地盤改良材ＭＬを地盤Ｇ中に長時間に渡って連続注入することや断続的に注入することが可能となる。
【００３５】
以上述べた実施形態においては、外管５の外周面５ｃを直接テーパー状に加工してテーパー面５ｅを形成している場合を例に挙げているが、本発明はこれに限定するものではなく、外周面をテーパー状に加工した中空管を外管５とは別に形成し、この中空管を注入口５ｅを覆うように外管５の外周面５ｃへ圧入等により取り付けるようにしてもよい。なお、この場合、中空管には外管５の注入口５ｅと同じ径で同じ数の穿孔を施し、この穿孔が注入口５ｅと連通するように外管５の外周面５ｃに中空管を取り付ける。
【００３６】
また、上記実施形態では、外管５のテーパー面５ｅに環状の溝７ａを形成し、この溝７ａのＤ方向側の縁を環状のエッジ部７ｂとしている場合を例にあげているが、本発明はこれに限定するものではなく、外周面をエッジ状に加工したリング状の部材を外管５とは別に形成し、このリング状の部材を外管５の外周面５ｃに取り付けるようにしてもよい。
【００３７】
また、上記実施形態では、外管５の外周面５ｃに突起部材８を連結して環状の突起とした場合を例にあげているが、本発明はこれに限定するものではなく、スリーブ６の端部６ａに対向するように、外管５と一体となった突起を外周面５ｃに形成してもよい。
【００３８】
また、上記実施形態では、ホース３を介して地盤改良材供給源ＭＳに連結された内管１を外管５の内部に挿入し、内管１に備わる複数のパッカー２を膨張させた後、隣接するパッカー２間に設けた吐出口１ｂから地盤改良材ＭＬを吐出し、この吐出した地盤改良材ＭＬを外管５のそれぞれの注入口５ｄからシールグラウトＣＢ中や地盤Ｇ中へ注入する場合を例に挙げているが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外にも、地盤改良材供給源ＭＳに連結された複数のホースを外管５のそれぞれの注入口５ｄに直結し、この複数のホースを通して地盤改良材ＭＬをそれぞれの注入口５ｄへ直接送り込むことで、シールグラウトＣＢ中や地盤Ｇ中へ注入するようにしてもよい。
【００３９】
さらに、上記実施形態では、外管５の内部を地盤Ｇの深度方向へ多段に区切り、区切った内部空間に連通する複数の注入口５ｄのそれぞれから、掘削孔Ｈが形成された深度までの地盤Ｇ全体に地盤改良材ＭＬを注入する場合を例にあげているが、本発明はこれのみに限定するものではなく、掘削孔Ｈ内の特定の深度に位置する注入口５ｄから特定の深度の地盤Ｇのみに地盤改良材ＭＬを注入するようにしてもよい。なお、この場合、上記実施形態のような内外管方式の注入装置１００を必ずしも用いる必要はなく、たとえば、先端が閉塞され、後端に地盤改良材供給源ＭＳに連結されたホースが連結され、外周面に注入口が穿孔された管状の部材に、上述したような逆止弁構造を適用したものを用いて、特定の深度の地盤Ｇへ地盤改良材ＭＬを注入してもよい。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、テーパー面の広がる方向に向かって外周面を締め付けるスリーブの締め付け力が増大するため、スリーブの止水性能を向上させて注入口を強固に封止し、注入口から注入した地盤改良材が注入口を通って装置内部に逆流することを確実に防止することができる。また、テーパー面の狭くなる方向に向かって外周面を締め付けるスリーブの締め付け力が減少するため、注入口から噴出した地盤改良材を、テーパー面とスリーブとの接合部のテーパー面が狭くなる方向へ導いて、スリーブの端部からシールグラウト中にスムーズに抜け出させることができ、地盤改良材が接合部に堆積することなく、スリーブの逆止弁としての機能を維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる地盤改良材の注入装置および注入工法を示す図である。
【図２】同要部拡大図である。
【図３】同要部拡大図である。
【図４】図３におけるＡ−Ａ断面図である。
【図５】従来の地盤改良材の注入装置および注入工法を示す図である。
【図６】同要部拡大図である。
【図７】同要部拡大図である。
【符号の説明】
５ 外管
５ｃ 外周面
５ｄ 注入口
５ｅ テーパー面
６ スリーブ
７ｂ エッジ部
８ 突起部材
９ メッシュ部材
１０ａ 封止部材
１０ｂ 封止部材
１００ 注入装置
Ｇ 地盤
Ｈ 掘削孔
ＭＬ 地盤注入材
Ｔ 接合部
Claims (5)
- 地盤に形成した掘削孔に挿入し、外周面に穿孔した注入口から地盤中へ地盤注入材を注入する注入装置において、
前記外周面にテーパー面を設け、該テーパー面に弾性体からなる逆止弁用のスリーブを前記注入口を覆うように装着したことを特徴とする地盤注入材の注入装置。 - 請求項１に記載の地盤注入材の注入装置において、
前記テーパー面の周方向に、環状のエッジ部を設けたことを特徴とする地盤注入材の注入装置。 - 請求項１または請求項２に記載の地盤注入材の注入装置において、
前記外周面の周方向に、前記テーパー面が狭くなる方向の前記スリーブの端部と対向する環状の突起を設けたことを特徴とする地盤注入材の注入装置。 - 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の地盤注入材の注入装置において、
前記テーパー面を覆うように設けられたチューブ状のメッシュ部材と、該メッシュ部材の端部を封止し、メッシュ部材を外周面に固定する封止部材と、を備えたことを特徴とする地盤注入材の注入装置。 - 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の地盤注入材の注入装置を用いた注入工法であって、
地盤に所定深度の掘削孔を形成し、該掘削孔に前記注入装置を挿入して、地盤改良用の薬液からなる地盤注入材を、前記注入口から噴出させて前記テーパー面と前記スリーブとの接合部を通して地盤中へ注入することを特徴とする地盤注入材の注入工法。
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