JP4190354B2 - 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、地盤改良用の薬液からなる地盤注入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、下記の特許文献１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注入材を注入し、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９〜図１１は、従来の地盤注入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る。図９は注入装置および注入工法を示す全体図、図１０および図１１は注入装置および注入工法を示す要部拡大図である。図９において、Ｇは地盤、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って、例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注入材である。５０は掘削孔Ｈに挿入された注入装置であって、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間に地盤注入材ＭＬを吐出する吐出口５１ｂを複数設けている。また、内管５１は地盤注入材用ホース５３を介して地上に設置された地盤注入材供給源ＭＳに連結されていて、この地盤注入材供給源ＭＳからホース５３を通して内部に地盤注入材ＭＬの供給を受ける。５４はパッカー用ホースであって、このホース５４は、図１０に示すように内管５１の内部に挿入されて複数のパッカー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９）に連結されている。流体供給源ＬＳからホース５４を通して、例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１０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とを螺合して接続することで組み立てられている。このため、外管５５は接続する外管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１１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９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。このとき、最も深い場所に位置する外管５５のＤ方向側の端部をキャップ等（図示省略）で閉塞しておく。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。この後、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１０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との間に空間部Ｘが形成される。
【０００７】
そして、地盤注入材供給源ＭＳから内管５１内部に地盤注入材ＭＬを送り込み、この地盤注入材ＭＬを吐出口５１ｂから高圧で吐出させると、地盤注入材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、地盤注入材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へ通じる地盤注入材ＭＬの注入路が形成される。
【０００８】
一方、図１１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注入材ＭＬを内管５１の吐出口５１ｂから高圧で吐出させると、地盤注入材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、地盤注入材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へ通じる地盤注入材ＭＬの注入路が形成される。
【０００９】
図１０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、地盤注入材ＭＬを内管５１の吐出口５１ｂから吐出させると、地盤注入材ＭＬは外管５５の注入口５５ｄからスリーブ５６（図１１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９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中に浸透した地盤注入材ＭＬが硬化すると地盤Ｇが強化される。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１０−３３１１４５号公報（第２頁、図６〜図９）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の注入装置５０では、外管５５の外周面５５ｃが軸方向に対して平行であるとともに、スリーブ５６、５７の内径および外径が軸方向に一定であるので、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。このため、地盤Ｇに複数の掘削孔Ｈを形成してそれぞれの掘削孔Ｈに注入装置５０を挿入し、各注入装置５０から地盤注入材ＭＬの注入を行う場合に、隣接する注入装置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、注入した地盤注入材ＭＬが接合部Ｔと注入口５５ｄとを通って外管５５および内管５１の内部に逆流してしまい、その逆流した地盤注入材ＭＬが内部で硬化することで、以後地盤注入材ＭＬを注入できなくなる。
【００１２】
また、従来の注入装置５０では、スリーブ５６、５７の締め付け力が接合部Ｔ全体で一定の大きさとなり、注入口５５ｄから噴出した地盤注入材ＭＬが接合部Ｔを通ってスリーブ５６の端部５６ａまたはスリーブ５７のスリット５７ａからシールグラウトＣＢ中にスムーズに抜け出ることができない。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、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生じ、スリーブ５６、５７の逆止弁としての機能が著しく低下してしまう。そしてその結果、注入した地盤注入材ＭＬが接合部Ｔと注入口５５ｄとを通って外管５５および内管５１の内部に一層逆流し易くなり、前述したように逆流した地盤注入材ＭＬが内部で硬化することで、以後地盤注入材ＭＬを注入できなくなる。
【００１３】
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注入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注入材の注入装置および注入工法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、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、内径または外径の少なくとも一方が軸方向に向かって縮小する弾性体からなる逆止弁用のスリーブを、外周面のテーパー面に、注入口を覆うように装着する。
【００１５】
このようにすると、スリーブの内径が縮小する場合は、内径の縮小す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し、また、スリーブの外径のみが縮小する場合は、外径の拡大する方向（外径の縮小する方向の反対方向）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。このため、スリーブの止水性能を向上させて、注入口を強固に封止することができ、注入口から注入した地盤注入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可能となる。また、スリーブの内径が縮小する場合は、内径の拡大する方向（内径の縮小する方向の反対方向）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し、また、スリーブの外径のみが縮小する場合は、外径の縮小す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。このため、注入口から噴出させた地盤注入材を外周面とスリーブとの接合部の締め付け力が減少する方向へ導いて、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、地盤注入材を接合部に堆積させることなく、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、テーパー面にスリーブを装着する際に、スリーブの内径が縮小する場合は、内径の拡大する方向（内径の縮小する方向の反対方向）の端部からスリーブをテーパー面の広くなる方向に向かって装着して行くと、スリーブを無理なく容易に装着することができ、また、スリーブの外径のみが縮小する場合は、外径の縮小する方向の端部からスリーブをテーパー面の広くなる方向に向かって装着して行くと、スリーブを無理なく容易に装着することができるので、スリーブ自体の弾性力を損なうおそれが確実になくなる。
【００１６】
また、本発明に係る地盤注入材の注入装置においては、外周面の周方向に、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。注入口から噴出した地盤注入材が外周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、掘削孔内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、地盤注入材が地盤中に注入されずに地表に噴出するおそれがあるが、上記のような突起を設けることで、地盤注入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注入材を注入することが可能となる。
【００１７】
さらに、本発明に係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、該掘削孔に上述した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外周面の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工法である。このようにすると、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注入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、地盤注入材が注入口を通って装置内部に逆流せず、地盤中へ地盤注入材を安定して注入することが可能となる。また、地盤注入材を接合部に堆積させることなく、スリーブの逆止弁としての機能を維持できるため、地盤注入材を地盤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。
【００１８】
【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、本発明に係る地盤注入材の注入装置とこれを用いた注入工法を示す図である。図１は注入装置および注入工法を示す全体図、図２は注入装置に備わるスリーブと外管の詳細構造を示す図、図３および図４は図１における要部拡大図である。なお、図中、図６〜図８と同一部分については同一符号で示す。
【００１９】
図１において、Ｇは地盤、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って、例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注入材であって、例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って、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。
【００２０】
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間に地盤注入材ＭＬを吐出する吐出口１ｂを複数設けている。また、内管１は地盤注入材用ホース３を介して地上に設置された地盤注入材供給源ＭＳに連結されていて、この地盤注入材供給源ＭＳからホース３を通して内部に地盤注入材ＭＬの供給を受ける。４はパッカー用ホースであって、このホース４は、図３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、例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。
【００２１】
外管５は、図３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とを螺合して接続することで組み立てられている。このため、外管５は接続する外管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。外管５の外周面５ｃには、軸方向Ｕに向かって狭くなるようにテーパー面５ｅが設けられていて、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が複数穿孔されている。本実施形態では、注入口５ｄは小径であって、テーパー面５ｅに図３に示す２つと紙面に対して垂直な方向に２つ（図示せず）の計４つが穿孔されているが、注入口５ｄの径の大きさと穿孔の数は地盤Ｇへ注入する地盤注入材ＭＬの注入量等により適宜設定すればよい。なお、注入口５ｄの穿孔の数は単数でもよい。５ｆ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って、この溝５ｆのＤ方向側の端部には環状のエッジ部５ｇが設けられている。５ｈは外周面５ｃの周方向に設けられた環状の突起である。
【００２２】
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って、注入口５ｄを覆うように外管５のテーパー面５ｅに装着されている。このスリーブ６は、図２（ａ）に示すように装着前の内径φＹ１、φＹ２および外径φＶ１、φＶ２が、軸方向Ｕに向かって縮小するように形成されているとともに、径方向の厚みが、軸方向Ｕに向かうに連れて厚くなるように形成されている。スリーブ６とテーパー面５ｅとの寸法関係は、スリーブ６の内径φＹ１、φＹ２が、テーパー面５ｅの外径φＺ１、φＺ２よりも小さくなるように設定されていて（φＹ１＜φＹ２＜φＺ１＜φＺ２）、スリーブ６の外径φＶ１、φＶ２が、テーパー面５ｅの外径φＺ１よりも大きく、かつ外径φＺ２よりも小さくなるように設定されている（φＺ１＜φＶ１＜φＶ２＜φＺ２）。
【００２３】
図２（ａ）に示す状態からスリーブ６を内径φＹ１、φＹ２の拡大する方向Ｄの端部６ａから外管５のテーパー面５ｅにＤ方向に装着して行くと、スリーブ６のＵ方向側の端部６ｂに内側に屈曲するように形成された段差部６ｃが、外管５の外周面５ｃに形成された段差部５ｊに、図２（ｂ）に示すように接合したときに、スリーブ６が外管５に係止されて装着が完了する。そしてこれにより、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、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する。このとき、スリーブ６は溝５ｆを覆ってエッジ部５ｇに線接触するので、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５ｇに集中して増大される。また、スリーブ６のＤ方向側の端部６ａが、外周面５ｃの突起５ｈに対向する。また、スリーブ６を装着した部分の外径φＷ１が軸方向Ｕ、Ｄに向かって一定となる。さらに、内径φＹ１、φＹ２および外径φＶ１、φＶ２が軸方向Ｕに向かって縮小するようにスリーブ６を形成したことで、テーパー面５ｅを締め付けるスリーブ６の締め付け力が、内径φＹ１、φＹ２および外径φＶ１、φＶ２の縮小する方向Ｕに向かって増大し、拡大する方向Ｄ（縮小する方向Ｕの反対方向）に向かって減少するようになる。
【００２４】
スリーブ６のＵ方向側の端部６ｂには、段差部６ｃとともに、径方向に突出する丸み部６ｄが形成されている。テーパー面５ｅにスリーブ６を装着した後、図３に示すように外管５の雄ねじ部５ｂに別の外管５の雌ねじ部５ａ’をスリーブ６の端部６ｂが外管５同士に挟まれるまで螺合すると、スリーブ６が外管５に強固に固定されるとともに、丸み部６ｄが外管５同士に挟まれて外管５同士の隙間Ｓｕを封止する。このため、地盤注入材ＭＬが、外管５の内部から隙間Ｓｕを通ってシールグラウトＣＢ中に漏れることや、シールグラウトＣＢ中から隙間Ｓｕを通って外管５の内部に漏れることを防ぐことができる。
【００２５】
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。このとき、最も深い場所に位置する外管５のＤ方向側の端部をキャップ等（図示省略）で閉塞しておく。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。この後、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、図３に示すように内管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Ｕ、Ｄ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との間に空間部Ｘが形成される。
【００２６】
そして、地盤注入材供給源ＭＳからホース３を通して内管１の内部に地盤注入材ＭＬを送り込み、図４に示す矢印のように地盤注入材ＭＬを吐出口１ｂから高圧で吐出させると、地盤注入材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を押し上げて噴出する。このとき、テーパー面５ｅを締め付けるスリーブ６の締め付け力が、スリーブ６の内外径φＹ１、φＹ２、φＶ１、φＶ２の拡大する方向Ｄに向かって減少するため、注入口５ｄから噴出した地盤注入材ＭＬは、矢印で示すようにテーパー面５ｅとスリーブ６との接合部ＴをＤ方向に導かれて、エッジ部５ｇ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。そして、スリーブ６の端部６ａから流出した地盤注入材ＭＬは、即座に端部６ａに対向する突起５ｈに衝突して外管５および掘削孔Ｈの径方向に飛び散り、シールグラウトＣＢ中に複数のクラックＣＲを発生させる。このとき発生させた複数のクラックＣＲは、スリーブ６の端部６ａから地盤Ｇへ通じる地盤注入材ＭＬの注入路となる。
【００２７】
引き続き、地盤注入材供給源ＭＳからホース３を通して内管１の内部に地盤注入材ＭＬを供給し、地盤注入材ＭＬを内管１の吐出口１ｂから吐出させると、地盤注入材ＭＬは、空間部Ｘを通った後に外管５の注入口５ｄからスリーブ６を押し上げて噴出し、テーパー面５ｅとスリーブ６との接合部ＴをＤ方向に導かれて、エッジ部７ｂとスリーブ６の間を通過してスリーブ６の端部６ａから流出する。そして、流出した地盤注入材ＭＬは、突起５ｈに衝突した後に、さらに複数のクラックＣＲを通って地盤Ｇ中に流出し、図１に示すように地盤Ｇ中に浸透して行く。この後、地盤Ｇ中に浸透して行った地盤注入材ＭＬを硬化させることで地盤Ｇが強化される。
【００２８】
以上のように、内径φＹ１、φＹ２および外径φＶ１、φＶ２が軸方向Ｕに向かって縮小するようにスリーブ６を形成したことで、外管５のテーパー面５ｅを締め付けるスリーブ６の締め付け力が、スリーブ６の内径φＹ１、φＹ２および外径φＶ１、φＶ２の縮小する方向Ｕに向かって増大するため、スリーブ６の止水性能を向上させて、注入口５ｄを強固に封止することができ、注入口５ｄから注入した地盤注入材ＭＬが注入口５ｄを通って外管５および内管１の内部に逆流することを確実に防止することが可能となる。また、スリーブ６の締め付け力が、スリーブ６の内径φＹ１、φＹ２および外径φＶ１、φＶ２の拡大する方向Ｄに向かって減少するため、注入口５ｄから噴出した地盤注入材ＭＬを外管５のテーパー面５ｅとスリーブ６との接合部Ｔを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、地盤注入材ＭＬを接合部Ｔに堆積させることなく、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。
【００２９】
また、注入口５ｄから噴出した地盤注入材ＭＬが接合部Ｔを通ってスリーブ６の端部６ａから流出した後、掘削孔Ｈの径方向へ流れて行かず、シールグラウトＣＢと外管５の外周面５ｃとの界面に流れて行くと、地盤注入材ＭＬが地盤Ｇ中に注入されずに地表に噴出するおそれがある。然るに、上述したように外周面５ｃに突起５ｈを設けたことで、地盤注入材ＭＬがスリーブ６の端部６ａから流出した後、突起５ｈに衝突して掘削孔Ｈ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Ｇ中へ地盤注入材ＭＬを注入することが可能となる。また、テーパー面５ｅに環状のエッジ部５ｇを設けたことで、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５ｇ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。
【００３０】
また、内径φＹ１、φＹ２および外径φＶ１、φＶ２が軸方向Ｕに向かって縮小するようにスリーブ６を形成したことに加え、外管５の外周面５ｃにテーパー面５ｅを設けたことで、テーパー面５ｅにスリーブ６を装着する際に、内径φＹ１、φＹ２および外径φＶ１、φＶ２の拡大する方向Ｄの端部６ａからスリーブ６を、テーパー面５ｅの広くなる方向Ｄに向かって装着して行くと、スリーブ６をテーパー面５ｅに無理なく容易に装着することができるので、スリーブ６自体の弾性力を損なうおそれが確実になくなる。また、スリーブ６を装着した部分の外径φＷ１（図２）が軸方向Ｕ、Ｄに向かって一定となるようにスリーブ６の内径φＹ１、φＹ２および外径φＶ１、φＶ２とテーパー面５ｅの外径φＺ１、φＺ２をそれぞれ設定したことで、注入装置１００が掘削孔Ｈの径方向に大きくなるのを抑えることができる。このため、注入装置１００を挿入する掘削孔Ｈを大きくする必要がなく、掘削孔Ｈの形成に要する時間の短縮と、掘削孔Ｈ内に充填するシールグラウトＣＢの使用量の削減を図ることが可能となる。
【００３１】
さらに、地盤Ｇに複数の掘削孔Ｈを形成して、複数の注入装置１００を挿入し、この複数の注入装置１００から上述したように地盤注入材ＭＬの注入を行う場合に、隣接する注入装置１００から高い注入圧力がかかっても、地盤注入材ＭＬが注入口５ｄを通って外管５および内管１の内部に逆流せず、地盤Ｇ中へ地盤注入材ＭＬを安定して注入することが可能となる。また、地盤注入材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できるため、地盤注入材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。
【００３２】
図５は、他の実施形態を示す図であって、注入装置に備わるスリーブと外管の詳細構造を示している。なお、図中、図１〜図４に示したスリーブ６および外管５と同一部分には同一符号を付してある。また、図中、図１〜図４に示したスリーブ６および外管５の各部分と同一の機能を有する部分には、符号を付して説明するのを省略する。
【００３３】
図５の実施形態では、内径φＹ１、φＹ２および外径φＶ１、φＶ２が軸方向Ｕに縮小する前述のスリーブ６（例えば図２）と、外周面１５ｃに軸方向Ｕに向かって広くなるようにテーパー面１５ｅが形成された外管１５を用いている。スリーブ６とテーパー面１５ｅとの寸法関係は、図５（ａ）に示すようにスリーブ６の内径φＹ１、φＹ２が、テーパー面１５ｅの外径φＺ３、φＺ４よりも小さくなるように設定されていて（φＹ１＜φＹ２＜φＺ３＜φＺ４）、スリーブ６の外径φＶ１、φＶ２が、テーパー面１５ｅの外径φＺ３よりも大きく、かつ外径φＺ４よりも小さくなるように設定されている（φＺ３＜φＶ１＜φＶ２＜φＺ４）。このようにすることで、図５（ｂ）に示すようにテーパー面１５ｅにスリーブ６を装着すると、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１５ｅを締め付けて注入口１５ｄを封止し、逆止弁として機能する。このとき、スリーブ６に対してテーパー面１５ｅをＵ方向に向かって広くなるように形成したことで、テーパー面１５ｅを締め付けるスリーブ６の締め付け力が、内径φＹ１、φＹ２および外径φＶ１、φＶ２の縮小する方向Ｕに向かって顕著に増大し、拡大する方向Ｄに向かって顕著に減少するようになる。
【００３４】
図６〜図８は、スリーブの他の実施形態を示す図である。
【００３５】
図６のスリーブ１６は、内径φＹ３、φＹ４および外径φＶ３、φＶ４が軸方向Ｕに縮小するように形成されているとともに、径方向の厚みが、一定の厚みになるように形成されている。外管５、１５にスリーブ１６を装着する際に、内径φＹ３、φＹ４の拡大する方向Ｄの端部１６ａからスリーブ１６をＤ方向に向かって装着して行くと、スリーブ１６を容易に装着することができ、スリーブ１６自体の弾性力を損なうおそれが少なくなる。
【００３６】
図７のスリーブ２６は、外径φＶ５は縮小せず内径φＹ５、φＹ６のみが軸方向Ｕに縮小するように形成されている。外管５、１５にスリーブ２６を装着する際に、内径φＹ５、φＹ６の拡大する方向Ｄの端部２６ａからスリーブ２６をＤ方向に向かって装着して行くと、スリーブ２６を容易に装着することができ、スリーブ２６自体の弾性力を損なうおそれが少なくなる。
【００３７】
図８のスリーブ３６は、内径φＹ７は縮小せず外径φＶ６、φＶ７のみが軸方向Ｄに縮小するように形成されている。外管５、１５にスリーブ３６を装着する際に、外径φＶ６、φＶ７の縮小する方向Ｄの端部３６ａからスリーブ３６をＤ方向に向かって装着して行くと、スリーブ３６を容易に装着することができ、スリーブ３６自体の弾性力を損なうおそれが少なくなる。
【００３８】
上記実施形態では、図２および図５において、外管５、１５の外周面５ｃ、１５ｃを直接テーパー状に加工してテーパー面５ｅ、１５ｅを形成した例を挙げているが、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、１５とは別に形成し、この中空管を注入口５ｄ、１５ｄを覆うように外管５、１５の外周面５ｃ、１５ｃ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、１５の注入口５ｄ、１５ｄと同じ径で同じ数の穿孔を施し、この穿孔が注入口５ｄ、１５ｄ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。
【００３９】
また、上記実施形態では、外管５の外周面５ｃに一体的に突起５ｈを加工形成して環状の突起とした例を挙げているが、本発明はこれに限定するものではなく、これ以外に、外周面５ｃに環状の部材を連結して環状の突起としてもよい。
【００４０】
また、上記実施形態では、外管５内に内管１を挿入した後に、内管１の吐出口１ｂから地盤注入材ＭＬを吐出して、外管５の各注入口５ｄからシールグラウトＣＢ中へ注入する例を挙げているが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、内管１を用いずに、地盤注入材供給源ＭＳに連結された複数のホースを外管５の各注入口５ｄに直結し、この複数のホースを通して地盤注入材ＭＬを各注入口５ｄへ直接送り込むことで、地盤注入材ＭＬをシールグラウトＣＢ中へ注入するようにしてもよい。
【００４１】
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全体に地盤注入材ＭＬを注入する例を挙げているが、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のみに地盤注入材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、例えば、先端が閉塞され、後端に地盤注入材供給源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へ地盤注入材ＭＬを注入してもよい。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、スリーブの軸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注入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、締め付け力が増大する軸方向の反対の軸方向に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注入材を、外周面とスリーブとの接合部の締め付け力が減少する方向へ導いて、スリーブの端部からスムーズに抜け出させることができ、地盤注入材を接合部に堆積させることなく、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】本発明に係る地盤注入材の注入装置および注入工法を示す図である。
【図２】注入装置に備わるスリーブと外管の詳細構造を示す図である。
【図３】注入装置および注入工法の要部拡大図である。
【図４】同要部拡大図である。
【図５】他の実施形態のスリーブと外管の詳細構造を示す図である。
【図６】スリーブの他の実施形態を示す図である。
【図７】スリーブの他の実施形態を示す図である。
【図８】スリーブの他の実施形態を示す図である。
【図９】従来の地盤注入材の注入装置および注入工法を示す図である。
【図１０】同要部拡大図である。
【図１１】同要部拡大図である。
【符号の説明】
５、１５ 外管
５ｃ、１５ｃ 外周面
５ｄ、１５ｄ 注入口
５ｅ、１５ｅ テーパー面
６、１６、２６、３６ スリーブ
５ｈ 突起
１００ 注入装置
Ｇ 地盤
Ｈ 掘削孔
ＭＬ 地盤注入材
Ｔ 接合部
φＶ１〜φＶ７ 外径
φＹ１〜φＹ７ 内径
【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、地盤改良用の薬液からなる地盤注入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、下記の特許文献１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注入材を注入し、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９〜図１１は、従来の地盤注入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る。図９は注入装置および注入工法を示す全体図、図１０および図１１は注入装置および注入工法を示す要部拡大図である。図９において、Ｇは地盤、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って、例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注入材である。５０は掘削孔Ｈに挿入された注入装置であって、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間に地盤注入材ＭＬを吐出する吐出口５１ｂを複数設けている。また、内管５１は地盤注入材用ホース５３を介して地上に設置された地盤注入材供給源ＭＳに連結されていて、この地盤注入材供給源ＭＳからホース５３を通して内部に地盤注入材ＭＬの供給を受ける。５４はパッカー用ホースであって、このホース５４は、図１０に示すように内管５１の内部に挿入されて複数のパッカー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９）に連結されている。流体供給源ＬＳからホース５４を通して、例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１０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とを螺合して接続することで組み立てられている。このため、外管５５は接続する外管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１１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９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。このとき、最も深い場所に位置する外管５５のＤ方向側の端部をキャップ等（図示省略）で閉塞しておく。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。この後、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１０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との間に空間部Ｘが形成される。
【０００７】
そして、地盤注入材供給源ＭＳから内管５１内部に地盤注入材ＭＬを送り込み、この地盤注入材ＭＬを吐出口５１ｂから高圧で吐出させると、地盤注入材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、地盤注入材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へ通じる地盤注入材ＭＬの注入路が形成される。
【０００８】
一方、図１１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注入材ＭＬを内管５１の吐出口５１ｂから高圧で吐出させると、地盤注入材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、地盤注入材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へ通じる地盤注入材ＭＬの注入路が形成される。
【０００９】
図１０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、地盤注入材ＭＬを内管５１の吐出口５１ｂから吐出させると、地盤注入材ＭＬは外管５５の注入口５５ｄからスリーブ５６（図１１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９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中に浸透した地盤注入材ＭＬが硬化すると地盤Ｇが強化される。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１０−３３１１４５号公報（第２頁、図６〜図９）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の注入装置５０では、外管５５の外周面５５ｃが軸方向に対して平行であるとともに、スリーブ５６、５７の内径および外径が軸方向に一定であるので、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。このため、地盤Ｇに複数の掘削孔Ｈを形成してそれぞれの掘削孔Ｈに注入装置５０を挿入し、各注入装置５０から地盤注入材ＭＬの注入を行う場合に、隣接する注入装置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、注入した地盤注入材ＭＬが接合部Ｔと注入口５５ｄとを通って外管５５および内管５１の内部に逆流してしまい、その逆流した地盤注入材ＭＬが内部で硬化することで、以後地盤注入材ＭＬを注入できなくなる。
【００１２】
また、従来の注入装置５０では、スリーブ５６、５７の締め付け力が接合部Ｔ全体で一定の大きさとなり、注入口５５ｄから噴出した地盤注入材ＭＬが接合部Ｔを通ってスリーブ５６の端部５６ａまたはスリーブ５７のスリット５７ａからシールグラウトＣＢ中にスムーズに抜け出ることができない。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、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生じ、スリーブ５６、５７の逆止弁としての機能が著しく低下してしまう。そしてその結果、注入した地盤注入材ＭＬが接合部Ｔと注入口５５ｄとを通って外管５５および内管５１の内部に一層逆流し易くなり、前述したように逆流した地盤注入材ＭＬが内部で硬化することで、以後地盤注入材ＭＬを注入できなくなる。
【００１３】
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注入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注入材の注入装置および注入工法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、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、内径または外径の少なくとも一方が軸方向に向かって縮小する弾性体からなる逆止弁用のスリーブを、外周面のテーパー面に、注入口を覆うように装着する。
【００１５】
このようにすると、スリーブの内径が縮小する場合は、内径の縮小す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し、また、スリーブの外径のみが縮小する場合は、外径の拡大する方向（外径の縮小する方向の反対方向）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。このため、スリーブの止水性能を向上させて、注入口を強固に封止することができ、注入口から注入した地盤注入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可能となる。また、スリーブの内径が縮小する場合は、内径の拡大する方向（内径の縮小する方向の反対方向）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し、また、スリーブの外径のみが縮小する場合は、外径の縮小す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。このため、注入口から噴出させた地盤注入材を外周面とスリーブとの接合部の締め付け力が減少する方向へ導いて、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、地盤注入材を接合部に堆積させることなく、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、テーパー面にスリーブを装着する際に、スリーブの内径が縮小する場合は、内径の拡大する方向（内径の縮小する方向の反対方向）の端部からスリーブをテーパー面の広くなる方向に向かって装着して行くと、スリーブを無理なく容易に装着することができ、また、スリーブの外径のみが縮小する場合は、外径の縮小する方向の端部からスリーブをテーパー面の広くなる方向に向かって装着して行くと、スリーブを無理なく容易に装着することができるので、スリーブ自体の弾性力を損なうおそれが確実になくなる。
【００１６】
また、本発明に係る地盤注入材の注入装置においては、外周面の周方向に、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。注入口から噴出した地盤注入材が外周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、掘削孔内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、地盤注入材が地盤中に注入されずに地表に噴出するおそれがあるが、上記のような突起を設けることで、地盤注入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注入材を注入することが可能となる。
【００１７】
さらに、本発明に係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、該掘削孔に上述した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外周面の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工法である。このようにすると、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注入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、地盤注入材が注入口を通って装置内部に逆流せず、地盤中へ地盤注入材を安定して注入することが可能となる。また、地盤注入材を接合部に堆積させることなく、スリーブの逆止弁としての機能を維持できるため、地盤注入材を地盤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。
【００１８】
【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、本発明に係る地盤注入材の注入装置とこれを用いた注入工法を示す図である。図１は注入装置および注入工法を示す全体図、図２は注入装置に備わるスリーブと外管の詳細構造を示す図、図３および図４は図１における要部拡大図である。なお、図中、図６〜図８と同一部分については同一符号で示す。
【００１９】
図１において、Ｇは地盤、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って、例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注入材であって、例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って、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。
【００２０】
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間に地盤注入材ＭＬを吐出する吐出口１ｂを複数設けている。また、内管１は地盤注入材用ホース３を介して地上に設置された地盤注入材供給源ＭＳに連結されていて、この地盤注入材供給源ＭＳからホース３を通して内部に地盤注入材ＭＬの供給を受ける。４はパッカー用ホースであって、このホース４は、図３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、例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。
【００２１】
外管５は、図３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とを螺合して接続することで組み立てられている。このため、外管５は接続する外管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。外管５の外周面５ｃには、軸方向Ｕに向かって狭くなるようにテーパー面５ｅが設けられていて、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が複数穿孔されている。本実施形態では、注入口５ｄは小径であって、テーパー面５ｅに図３に示す２つと紙面に対して垂直な方向に２つ（図示せず）の計４つが穿孔されているが、注入口５ｄの径の大きさと穿孔の数は地盤Ｇへ注入する地盤注入材ＭＬの注入量等により適宜設定すればよい。なお、注入口５ｄの穿孔の数は単数でもよい。５ｆ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って、この溝５ｆのＤ方向側の端部には環状のエッジ部５ｇが設けられている。５ｈは外周面５ｃの周方向に設けられた環状の突起である。
【００２２】
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って、注入口５ｄを覆うように外管５のテーパー面５ｅに装着されている。このスリーブ６は、図２（ａ）に示すように装着前の内径φＹ１、φＹ２および外径φＶ１、φＶ２が、軸方向Ｕに向かって縮小するように形成されているとともに、径方向の厚みが、軸方向Ｕに向かうに連れて厚くなるように形成されている。スリーブ６とテーパー面５ｅとの寸法関係は、スリーブ６の内径φＹ１、φＹ２が、テーパー面５ｅの外径φＺ１、φＺ２よりも小さくなるように設定されていて（φＹ１＜φＹ２＜φＺ１＜φＺ２）、スリーブ６の外径φＶ１、φＶ２が、テーパー面５ｅの外径φＺ１よりも大きく、かつ外径φＺ２よりも小さくなるように設定されている（φＺ１＜φＶ１＜φＶ２＜φＺ２）。
【００２３】
図２（ａ）に示す状態からスリーブ６を内径φＹ１、φＹ２の拡大する方向Ｄの端部６ａから外管５のテーパー面５ｅにＤ方向に装着して行くと、スリーブ６のＵ方向側の端部６ｂに内側に屈曲するように形成された段差部６ｃが、外管５の外周面５ｃに形成された段差部５ｊに、図２（ｂ）に示すように接合したときに、スリーブ６が外管５に係止されて装着が完了する。そしてこれにより、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、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する。このとき、スリーブ６は溝５ｆを覆ってエッジ部５ｇに線接触するので、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５ｇに集中して増大される。また、スリーブ６のＤ方向側の端部６ａが、外周面５ｃの突起５ｈに対向する。また、スリーブ６を装着した部分の外径φＷ１が軸方向Ｕ、Ｄに向かって一定となる。さらに、内径φＹ１、φＹ２および外径φＶ１、φＶ２が軸方向Ｕに向かって縮小するようにスリーブ６を形成したことで、テーパー面５ｅを締め付けるスリーブ６の締め付け力が、内径φＹ１、φＹ２および外径φＶ１、φＶ２の縮小する方向Ｕに向かって増大し、拡大する方向Ｄ（縮小する方向Ｕの反対方向）に向かって減少するようになる。
【００２４】
スリーブ６のＵ方向側の端部６ｂには、段差部６ｃとともに、径方向に突出する丸み部６ｄが形成されている。テーパー面５ｅにスリーブ６を装着した後、図３に示すように外管５の雄ねじ部５ｂに別の外管５の雌ねじ部５ａ’をスリーブ６の端部６ｂが外管５同士に挟まれるまで螺合すると、スリーブ６が外管５に強固に固定されるとともに、丸み部６ｄが外管５同士に挟まれて外管５同士の隙間Ｓｕを封止する。このため、地盤注入材ＭＬが、外管５の内部から隙間Ｓｕを通ってシールグラウトＣＢ中に漏れることや、シールグラウトＣＢ中から隙間Ｓｕを通って外管５の内部に漏れることを防ぐことができる。
【００２５】
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。このとき、最も深い場所に位置する外管５のＤ方向側の端部をキャップ等（図示省略）で閉塞しておく。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。この後、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、図３に示すように内管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Ｕ、Ｄ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との間に空間部Ｘが形成される。
【００２６】
そして、地盤注入材供給源ＭＳからホース３を通して内管１の内部に地盤注入材ＭＬを送り込み、図４に示す矢印のように地盤注入材ＭＬを吐出口１ｂから高圧で吐出させると、地盤注入材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を押し上げて噴出する。このとき、テーパー面５ｅを締め付けるスリーブ６の締め付け力が、スリーブ６の内外径φＹ１、φＹ２、φＶ１、φＶ２の拡大する方向Ｄに向かって減少するため、注入口５ｄから噴出した地盤注入材ＭＬは、矢印で示すようにテーパー面５ｅとスリーブ６との接合部ＴをＤ方向に導かれて、エッジ部５ｇ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。そして、スリーブ６の端部６ａから流出した地盤注入材ＭＬは、即座に端部６ａに対向する突起５ｈに衝突して外管５および掘削孔Ｈの径方向に飛び散り、シールグラウトＣＢ中に複数のクラックＣＲを発生させる。このとき発生させた複数のクラックＣＲは、スリーブ６の端部６ａから地盤Ｇへ通じる地盤注入材ＭＬの注入路となる。
【００２７】
引き続き、地盤注入材供給源ＭＳからホース３を通して内管１の内部に地盤注入材ＭＬを供給し、地盤注入材ＭＬを内管１の吐出口１ｂから吐出させると、地盤注入材ＭＬは、空間部Ｘを通った後に外管５の注入口５ｄからスリーブ６を押し上げて噴出し、テーパー面５ｅとスリーブ６との接合部ＴをＤ方向に導かれて、エッジ部７ｂとスリーブ６の間を通過してスリーブ６の端部６ａから流出する。そして、流出した地盤注入材ＭＬは、突起５ｈに衝突した後に、さらに複数のクラックＣＲを通って地盤Ｇ中に流出し、図１に示すように地盤Ｇ中に浸透して行く。この後、地盤Ｇ中に浸透して行った地盤注入材ＭＬを硬化させることで地盤Ｇが強化される。
【００２８】
以上のように、内径φＹ１、φＹ２および外径φＶ１、φＶ２が軸方向Ｕに向かって縮小するようにスリーブ６を形成したことで、外管５のテーパー面５ｅを締め付けるスリーブ６の締め付け力が、スリーブ６の内径φＹ１、φＹ２および外径φＶ１、φＶ２の縮小する方向Ｕに向かって増大するため、スリーブ６の止水性能を向上させて、注入口５ｄを強固に封止することができ、注入口５ｄから注入した地盤注入材ＭＬが注入口５ｄを通って外管５および内管１の内部に逆流することを確実に防止することが可能となる。また、スリーブ６の締め付け力が、スリーブ６の内径φＹ１、φＹ２および外径φＶ１、φＶ２の拡大する方向Ｄに向かって減少するため、注入口５ｄから噴出した地盤注入材ＭＬを外管５のテーパー面５ｅとスリーブ６との接合部Ｔを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、地盤注入材ＭＬを接合部Ｔに堆積させることなく、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。
【００２９】
また、注入口５ｄから噴出した地盤注入材ＭＬが接合部Ｔを通ってスリーブ６の端部６ａから流出した後、掘削孔Ｈの径方向へ流れて行かず、シールグラウトＣＢと外管５の外周面５ｃとの界面に流れて行くと、地盤注入材ＭＬが地盤Ｇ中に注入されずに地表に噴出するおそれがある。然るに、上述したように外周面５ｃに突起５ｈを設けたことで、地盤注入材ＭＬがスリーブ６の端部６ａから流出した後、突起５ｈに衝突して掘削孔Ｈ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Ｇ中へ地盤注入材ＭＬを注入することが可能となる。また、テーパー面５ｅに環状のエッジ部５ｇを設けたことで、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５ｇ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。
【００３０】
また、内径φＹ１、φＹ２および外径φＶ１、φＶ２が軸方向Ｕに向かって縮小するようにスリーブ６を形成したことに加え、外管５の外周面５ｃにテーパー面５ｅを設けたことで、テーパー面５ｅにスリーブ６を装着する際に、内径φＹ１、φＹ２および外径φＶ１、φＶ２の拡大する方向Ｄの端部６ａからスリーブ６を、テーパー面５ｅの広くなる方向Ｄに向かって装着して行くと、スリーブ６をテーパー面５ｅに無理なく容易に装着することができるので、スリーブ６自体の弾性力を損なうおそれが確実になくなる。また、スリーブ６を装着した部分の外径φＷ１（図２）が軸方向Ｕ、Ｄに向かって一定となるようにスリーブ６の内径φＹ１、φＹ２および外径φＶ１、φＶ２とテーパー面５ｅの外径φＺ１、φＺ２をそれぞれ設定したことで、注入装置１００が掘削孔Ｈの径方向に大きくなるのを抑えることができる。このため、注入装置１００を挿入する掘削孔Ｈを大きくする必要がなく、掘削孔Ｈの形成に要する時間の短縮と、掘削孔Ｈ内に充填するシールグラウトＣＢの使用量の削減を図ることが可能となる。
【００３１】
さらに、地盤Ｇに複数の掘削孔Ｈを形成して、複数の注入装置１００を挿入し、この複数の注入装置１００から上述したように地盤注入材ＭＬの注入を行う場合に、隣接する注入装置１００から高い注入圧力がかかっても、地盤注入材ＭＬが注入口５ｄを通って外管５および内管１の内部に逆流せず、地盤Ｇ中へ地盤注入材ＭＬを安定して注入することが可能となる。また、地盤注入材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できるため、地盤注入材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。
【００３２】
図５は、他の実施形態を示す図であって、注入装置に備わるスリーブと外管の詳細構造を示している。なお、図中、図１〜図４に示したスリーブ６および外管５と同一部分には同一符号を付してある。また、図中、図１〜図４に示したスリーブ６および外管５の各部分と同一の機能を有する部分には、符号を付して説明するのを省略する。
【００３３】
図５の実施形態では、内径φＹ１、φＹ２および外径φＶ１、φＶ２が軸方向Ｕに縮小する前述のスリーブ６（例えば図２）と、外周面１５ｃに軸方向Ｕに向かって広くなるようにテーパー面１５ｅが形成された外管１５を用いている。スリーブ６とテーパー面１５ｅとの寸法関係は、図５（ａ）に示すようにスリーブ６の内径φＹ１、φＹ２が、テーパー面１５ｅの外径φＺ３、φＺ４よりも小さくなるように設定されていて（φＹ１＜φＹ２＜φＺ３＜φＺ４）、スリーブ６の外径φＶ１、φＶ２が、テーパー面１５ｅの外径φＺ３よりも大きく、かつ外径φＺ４よりも小さくなるように設定されている（φＺ３＜φＶ１＜φＶ２＜φＺ４）。このようにすることで、図５（ｂ）に示すようにテーパー面１５ｅにスリーブ６を装着すると、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１５ｅを締め付けて注入口１５ｄを封止し、逆止弁として機能する。このとき、スリーブ６に対してテーパー面１５ｅをＵ方向に向かって広くなるように形成したことで、テーパー面１５ｅを締め付けるスリーブ６の締め付け力が、内径φＹ１、φＹ２および外径φＶ１、φＶ２の縮小する方向Ｕに向かって顕著に増大し、拡大する方向Ｄに向かって顕著に減少するようになる。
【００３４】
図６〜図８は、スリーブの他の実施形態を示す図である。
【００３５】
図６のスリーブ１６は、内径φＹ３、φＹ４および外径φＶ３、φＶ４が軸方向Ｕに縮小するように形成されているとともに、径方向の厚みが、一定の厚みになるように形成されている。外管５、１５にスリーブ１６を装着する際に、内径φＹ３、φＹ４の拡大する方向Ｄの端部１６ａからスリーブ１６をＤ方向に向かって装着して行くと、スリーブ１６を容易に装着することができ、スリーブ１６自体の弾性力を損なうおそれが少なくなる。
【００３６】
図７のスリーブ２６は、外径φＶ５は縮小せず内径φＹ５、φＹ６のみが軸方向Ｕに縮小するように形成されている。外管５、１５にスリーブ２６を装着する際に、内径φＹ５、φＹ６の拡大する方向Ｄの端部２６ａからスリーブ２６をＤ方向に向かって装着して行くと、スリーブ２６を容易に装着することができ、スリーブ２６自体の弾性力を損なうおそれが少なくなる。
【００３７】
図８のスリーブ３６は、内径φＹ７は縮小せず外径φＶ６、φＶ７のみが軸方向Ｄに縮小するように形成されている。外管５、１５にスリーブ３６を装着する際に、外径φＶ６、φＶ７の縮小する方向Ｄの端部３６ａからスリーブ３６をＤ方向に向かって装着して行くと、スリーブ３６を容易に装着することができ、スリーブ３６自体の弾性力を損なうおそれが少なくなる。
【００３８】
上記実施形態では、図２および図５において、外管５、１５の外周面５ｃ、１５ｃを直接テーパー状に加工してテーパー面５ｅ、１５ｅを形成した例を挙げているが、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、１５とは別に形成し、この中空管を注入口５ｄ、１５ｄを覆うように外管５、１５の外周面５ｃ、１５ｃ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、１５の注入口５ｄ、１５ｄと同じ径で同じ数の穿孔を施し、この穿孔が注入口５ｄ、１５ｄ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。
【００３９】
また、上記実施形態では、外管５の外周面５ｃに一体的に突起５ｈを加工形成して環状の突起とした例を挙げているが、本発明はこれに限定するものではなく、これ以外に、外周面５ｃに環状の部材を連結して環状の突起としてもよい。
【００４０】
また、上記実施形態では、外管５内に内管１を挿入した後に、内管１の吐出口１ｂから地盤注入材ＭＬを吐出して、外管５の各注入口５ｄからシールグラウトＣＢ中へ注入する例を挙げているが、本発明はこれのみに限定するものではない。これ以外に、内管１を用いずに、地盤注入材供給源ＭＳに連結された複数のホースを外管５の各注入口５ｄに直結し、この複数のホースを通して地盤注入材ＭＬを各注入口５ｄへ直接送り込むことで、地盤注入材ＭＬをシールグラウトＣＢ中へ注入するようにしてもよい。
【００４１】
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全体に地盤注入材ＭＬを注入する例を挙げているが、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のみに地盤注入材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、例えば、先端が閉塞され、後端に地盤注入材供給源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へ地盤注入材ＭＬを注入してもよい。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、スリーブの軸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注入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、締め付け力が増大する軸方向の反対の軸方向に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注入材を、外周面とスリーブとの接合部の締め付け力が減少する方向へ導いて、スリーブの端部からスムーズに抜け出させることができ、地盤注入材を接合部に堆積させることなく、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】本発明に係る地盤注入材の注入装置および注入工法を示す図である。
【図２】注入装置に備わるスリーブと外管の詳細構造を示す図である。
【図３】注入装置および注入工法の要部拡大図である。
【図４】同要部拡大図である。
【図５】他の実施形態のスリーブと外管の詳細構造を示す図である。
【図６】スリーブの他の実施形態を示す図である。
【図７】スリーブの他の実施形態を示す図である。
【図８】スリーブの他の実施形態を示す図である。
【図９】従来の地盤注入材の注入装置および注入工法を示す図である。
【図１０】同要部拡大図である。
【図１１】同要部拡大図である。
【符号の説明】
５、１５ 外管
５ｃ、１５ｃ 外周面
５ｄ、１５ｄ 注入口
５ｅ、１５ｅ テーパー面
６、１６、２６、３６ スリーブ
５ｈ 突起
１００ 注入装置
Ｇ 地盤
Ｈ 掘削孔
ＭＬ 地盤注入材
Ｔ 接合部
φＶ１〜φＶ７ 外径
φＹ１〜φＹ７ 内径
Claims (3)
- 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、内径または外径の少なくとも一方が軸方向に向かって縮小する弾性体からなる逆止弁用のスリーブを、前記外周面のテーパー面に、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、
前記外周面の周方向に、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または２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外周面の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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