JP4458451B2

JP4458451B2 - 薬液注入工法

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Publication number: JP4458451B2
Application number: JP2001098949A
Authority: JP
Inventors: 伸行藤沢
Original assignee: ライト工業株式会社
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2010-04-28
Anticipated expiration: 2021-03-30
Also published as: JP2002294685A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤改良のための薬液注入工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の工法および装置は、主に昭和４０年代の後半から昭和５０年代において多くの改良が加えられてきた。現在も使用されている代表例はロッド注入工法、ストレーナ注入工法、および二重管ダブルパッカー注入工法である。
【０００３】
このうち二重管ダブルパッカー注入工法は、確実な浸透注入を行うことができる点で優れている。
【０００４】
二重管ダブルパッカー注入においては、予め対象地盤を所定深度まで掘削して挿入孔を形成し、その挿入孔内に二重管ダブルパッカー注入用注入管（外管と内管を備える）を挿入する。また、挿入孔と注入管との間にはクリアランスが生じ、薬液を注入したとき、その薬液が地上に流出してしまうので、予め、そのクリアランスにセメントベントナイト充填材を充填しておき、薬液の圧送圧によりそのセメントベントナイト充填材を割裂させながら、地盤内に薬液を注入する。
【０００５】
また本出願人らは、先の特願平１１−１９５５２１号において、対象地盤を所定深度まで掘削して挿入孔を形成するとともに、軸方向に間隔をおいて複数のパッカーを外面部に有し、かつ隣接するパッカー間に注入口を有する注入管を前記挿入孔内に建込み、前記隣接する両パッカーを膨出させて前記挿入孔壁面に密着させ、このとき前記隣接パッカーと挿入孔壁面と注入管外面とで囲まれる領域を空間とした状態で、前記注入口から薬液を注入する工法を提案している。この工法は、前述の二重管ダブルパッカー注入工法と比べて、浸透効率が著しく高いため、注入速度の許容範囲が広く、注入速度を増加させても割裂を生じにくく、より均質かつ大径の改良体を造成できる利点がある。
【０００６】
他方、これらの先行技術を含む薬液注入工法においては、従来から注入速度を管理・制御し、造成される改良体の均質化を図ることが行われている。具体的には、現場でいわゆる限界注入速度試験（以下、ｑｃｒ試験ともいう）を行い、限界注入速度を求め、この限界注入速度以下で注入を行う手法が広く採用されている。
【０００７】
限界注入速度試験は、当業者にとっては周知であるので、ここでは概略的な説明をする。先ず、下記［１］〜［６］のようにして対象地盤に試験孔を設け、測定機器を準備する。なお、図１６に準備完了状態を示した。
［１］試験深度まで直径８６〜１００ｍｍ程度のケーシングを用いて削孔を行う。削孔完了後、ケーシング内のスライムは清水で洗浄する。
［２］スライム洗浄後、ケーシング内にセメントベントナイト液等のシール材を充填する。
［３］先端キャップを取り付けた内径５１ｍｍの硬質塩化ビニール管１０１を、シール材１０２を充填したケーシング内に挿入し、先端が孔底に密着するように固定する。
［４］ケーシングを引き上げて、シール材１０２の硬化を待つ。
［５］シール材１０２の硬化後、ボーリングにより硬質塩化ビニール管１０１の先端キャップに直径４０．５ｍｍの孔をあけ、さらに深さ１００ｍｍ、直径４０．５ｍｍの素掘り孔１０３を清水掘りにより形成する。
［６］他方、地上部においては、硬質塩化ビニール管１０２の上部を、送水路１０４および注入圧力・注入速度測定器１０５を介して送水ポンプ１０６に接続し、送水ポンプ１０６の入側は水タンク１０７に接続する。また、測定器１０５の入側には送水流量制御バルブ１０８を介在させるとともに、この送水流量制御バルブ１０８と送水ポンプ１０６との間の送水経路から分岐して水タンク１０６に至る返送路１１０を設け、その送水経路近傍に返送流量制御バルブ１０９を設ける。
【０００８】
かくして試験準備が完了したならば、送水ポンプ１０６を定量作動させ、送水流量制御バルブ１０８および返送流量制御バルブ１０９によって注入速度を０（リットル／分）から２０（リットル／分）まで増加させ、次いで再び０（リットル／分）まで減少させながら、測定器１０５により注入圧力を測定する。標準的には、増加過程から１２段階、減少過程から５段階選定して圧力測定を行う。次いで、圧力測定値から有効注入圧力を次式により算出する。
Ｐ＝Ｐｏ − Ｐｒ＋ γｗ・ｈ・・・（１）
ここに、Ｐは有効注入圧力であり、Ｐｏは圧力測定値、Ｐｒは管内抵抗、γｗは、水の単位体積重量、ｈは測定器１０５の圧力センサー位置と自然地下水位との標高差である。特に管内抵抗の影響が懸念される場合は、予め試験装置を用いて管内抵抗を測定するが、上述のように硬質塩化ビニール管を用いた場合にはその抵抗は無視できる。
【０００９】
次に、算出した有効注入圧力と注入速度とに基づいてｐ−ｑ曲線を作図する。図１７はｐ−ｑ曲線の作図例である。限界注入速度はこの図から次のようにして求めることができる。先ず、初期直線勾配ａを求め、次式により限界勾配ｂを求める。
ｂ＝ｍ × ａ・・・（２）
ここにｍは、限界比であり、薬液の粘性係数が２〜３ｃｐの場合で０．２〜０．５となる。標準値は０．３である。
限界勾配が得られたならば、限界勾配線を作図して、この勾配線とｐ−ｑ曲線との交点Ｒを求め、交点Ｒにおける注入速度を限界注入速度（ｑｃｒ）とする。
【００１０】
以上のようにして得られた限界注入速度は、それよりも少ない注入速度で注入している限り、完全に浸透のみによる注入を行うことができるものと考えられている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
たしかに一定の場合には、このｑｃｒ試験による限界注入速度を守っていさえすれば、浸透のみにより割裂なく注入されるものと考えられる。しかしながら、限界注入速度を守っていても注入圧力が極端に上昇したときには、地盤の隆起が懸念される。この点は、特に既設構造物直下の軟弱地盤を薬液注入により改良する場合には看過することができない問題点である。
【００１２】
また、前述の二重管ダブルパッカー注入工法は、地盤の挿入孔壁面における浸透経路面積が小さいため、前述のｑｃｒ試験に適しており、限界注入速度に基づく注入管理を好適に利用できる。
【００１３】
しかし、特に特願平１１−１９５５２１号記載の手法は、地盤の挿入孔壁面における浸透部位の面積が著しく広い等、ｑｃｒ試験のような仮想的な注入管（硬質塩化ビニール管）を用いる手法とは条件が著しく異なるので、これを適用することはそもそも困難である。さらに問題なのは、浸透部位の面積を広くしてｑｃｒ試験を行ったとしても、前述の従来手法により限界注入速度を求めると、非現実的な程に大きな値（４０〜５０リットル／分程度）となってしまうことである。
【００１４】
このように浸透部位の面積が著しく広い薬液注入においては、従来のｑｃｒ試験自体が適していないうえ、限界注入速度に基づく注入管理も適していない。
【００１５】
そこで、本発明の主たる課題は、地盤の隆起の虞を無くしながらも完全に浸透のみによる薬液注入を可能とすること、および地盤の挿入孔壁面における浸透経路面積が著しく広く浸透性が著しく高い場合にも対応可能とすることにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本発明は、次記のとおりである。
＜請求項１記載の発明＞
対象地盤を所定深度まで掘削して挿入孔を形成するとともに、注入口を外面部に有する注入管をその挿入孔内に建込み、この注入管の注入口から地盤内に薬液を注入する工法において、
前記薬液注入に先立って予め、注入速度を変化させながら試験用水を注入し、その際の注入圧力を測定する試験を行い、
その試験における圧力測定値から管内抵抗を引いて有効注入圧力を算出し、この有効注入圧力の最大値に補正値を加えた値を管理圧力として設定し、前記圧力測定値が最大時の注入速度を管理注入速度として設定しておき、
薬液注入に際しては、注入圧力および注入速度を測定して監視し、その監視の結果、測定注入圧力が前記管理圧力以下のときには前記管理注入速度で注入する一方、前記測定注入圧力が前記管理圧力を超えたときにはその超過を打ち消すように注入速度を落として注入する注入制御を行うことにより、前記注入圧力を前記管理圧力以下に維持しながらも、その範囲内で最大限の注入速度を維持する、
ことを特徴とする薬液注入工法。
【００１７】
（作用効果）
かかる本発明の注入制御を行うことにより、注入圧力を、地盤隆起の虞がない管理圧力以下に常に維持しながらも、その範囲内で最大限の注入速度を維持でき、割裂の無い注入が可能になる。なお、管理圧力とはそれを超えると地盤隆起の虞があるものであり、管理注入速度とはそれを超えると割裂が生じ、改良体が歪な形になるものであり、これらは理論的な限界値であるため、浸透部位の面積の広狭に関係なく適用できるものである。
【００１８】
＜請求項２記載の発明＞
対象地盤を所定深度まで掘削して挿入孔を形成するとともに、軸方向に間隔をおいて複数のパッカーを外面部に有し、かつ隣接するパッカー間に注入口を有する注入管を前記挿入孔内に建込み、前記隣接する両パッカーを膨出させて前記挿入孔壁面に密着させ、このとき前記隣接パッカーと挿入孔壁面と注入管外面とで囲まれる領域を空間とした状態で、前記注入口から薬液を注入する工法において、
前記薬液注入に先立って予め、注入速度を変化させながら試験用水を注入し、その際の注入圧力を測定する試験を行い、
その試験における圧力測定値から管内抵抗を引いて有効注入圧力を算出し、この有効注入圧力の最大値に補正値を加えた値を管理圧力として設定し、前記圧力測定値が最大時の注入速度を管理注入速度として設定しておき、
薬液注入に際しては、注入圧力および注入速度を測定して監視し、その監視の結果、測定注入圧力が前記管理圧力以下のときには前記管理注入速度で注入する一方、前記測定注入圧力が前記管理圧力を超えたときにはその超過を打ち消すように注入速度を落として注入する注入制御を行うことにより、前記注入圧力を前記管理圧力以下に維持しながらも、その範囲内で最大限の注入速度を維持する、
ことを特徴とする薬液注入工法。
【００１９】
（作用効果）
前述したように、特願平１１−１９５５２１号の注入工法は浸透部位の面積が著しく広いため、ｑｃｒ試験による限界注入速度は意味をなさない。
【００２０】
これに対して、本発明における管理圧力および管理注入速度は、前述のとおり理論的な限界値であるため、特願平１１−１９５５２１号の注入工法のように浸透部位の面積が著しく広い場合であっても信頼できる値であり、より正確な注入制御を行うことができるものである。また、本請求項２記載の発明においても、請求項１記載の発明と同様に、地盤隆起の虞がない管理圧力以下に注入圧力を常に維持しながらも、その範囲内で最大限の注入速度を維持でき、割裂の無い注入が可能になる利点がある。
【００２１】
＜請求項３記載の発明＞
前記試験に先立って、実際に注入に用いる注入管から試験用水を速度変化させながら空中噴射させ、その際の管内圧力を測定しておき、
前記試験は、前記隣接する両パッカーを膨出させて前記挿入孔壁面に密着させた後、かつ前記注入口から薬液を注入するに先立って、前記両パッカーを作用させた状態で、前記注入口から前記試験用水を周辺地盤に向かって浸透注入させることにより行う、請求項２記載の薬液注入工法。
【００２２】
（作用効果）
このように実施工に近い条件で注入速度試験を行うことにより、注入制御の指標たる管理圧力および管理注入速度をより正確に算出することができ、もってより精度の高い注入制御を行うことができるようになる。
【００２３】
＜請求項４記載の発明＞
前記注入管の建込み深さ方向に所定の間隔をおいてステップアップまたはステップダウンさせながら各ステップにおいて薬液を注入するとともに、この注入に先立って前記管理圧力および前記管理注入速度を前記ステップ毎に設定し、薬液の注入に際しては、前記各ステップに対応する管理圧力および管理注入速度に基づいて前記注入制御を行う、請求項１〜３のいずれか１項に記載の薬液注入工法。
【００２４】
（作用効果）
このようにすることで、深さ方向の地質変化に対応して各注入深さ毎に適切な注入制御を行うことができるようになる。なお、ここにいう「各ステップ毎に設定し」とは、設定値がステップ間で異なる場合のみならず、一部または全部が同一となる場合も含まれる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について詳説する。
＜第１の実施形態＞
第１の実施形態は、前述の特願平１１−１９５５２１号への本発明の適用例である。
【００２６】
まず、本形態で用いる注入管について説明すると、図１は外管１０を示し、第１管１の壁面に透孔４が形成され、この透孔４を覆って変形可能なゴムなどの可撓性スリーブ５が設けられ、このスリーブ５を跨いで、軸方向前後がそれぞれ、第１管１と螺合した第２管２および第３管３に液密に封止されたゴムなどの可撓性のパッカー６が装着されている。同図からも判るように、外管１０は単位管として用意され、単位管の第２管２と他の単位管の第３管３とが螺合連設されて長尺の注入外管とされる。
【００２７】
連設注入外管とする場合、パッカー６は軸方向に間隔を置いて複数、たとえば３個以上外面部に装着される。さらに、隣接パッカー６，６の間にそれぞれ注入口７が、図１に示すように、第３管３に形成されている。注入口７は一つのほか、図１に示すように複数、たとえば４段で各段において９０度間隔で合計１６個形成することができる。これらの注入口７，７…は、周辺地盤からの砂粒子の侵入防止手段を採用することが望ましく、この砂粒子の侵入防止手段としては、各段を図１に示すように、ゴムなどの可撓性スリーブ８で覆う、あるいは薬液の送給圧により破断するたとえば塩化ビニール製の被膜を各段もしくは全体にわたって被覆するなどの態様を採用できる。
【００２８】
一方、図１に示すように、注入内管２０が用意される。この注入内管２０は外管１０に挿入可能であり、外管１０内面に吐出口２２の前後が液密に密着し、かつ内部に薬液を圧送するものであれば限定されないが、その構造例として、単純に、薬液の送給路を有する内管主体２１の吐出口２２の前後に、ゴムなどのパッカー部材２３，２４を設けたもののほか、特公昭６３−４４８９３号公報の第４図に図示されたものをそのまま利用することができる。
【００２９】
（第１の施工例）
かかる注入管を用いて施工を行うに際しては、まず本発明に従って管理圧力と管理注入速度とを設定する。
この設定に際しては、地質等が類似する施工実績・試験実績から設定することもできるが、好適には施工と実質的に同条件、すなわち少なくとも施工部位またはその近傍において、施工に実際に使用する（形状および材質が同じものでも良い）注入管を用いて注入速度試験を行い、その結果に基づいて設定するのが望ましい。具体的な手順としては、先ず図２に示すように、対象地盤３０を所定深度まで掘削して挿入孔３１を形成する。この場合、挿入孔３１の崩落防止のためにケーシング５０を用いて削孔することが望ましい。
【００３０】
他方、図３に示すように、地上部には前述のｑｃｒ試験用地上部装置を設置し、注入路１０４と注入内管２０の基端供給口とを接続する。また特に好適には、各バルブ１０８，１０９を制御し注入速度を段階的に変化させながら、各段階における注入速度および注入圧力を測定器１０５から取得して記録し、更にその取得結果に基づいて管内抵抗、有効注入圧力、最大注入圧力、管理圧力および管理注入速度を算出し記録する一連の制御プログラムを実行するコンピュータ１２０を設置する。
【００３１】
そして、注入速度測定試験に先立って管内抵抗（損失圧力）の測定を行う。この際、従来の技術の項で述べた管内抵抗の測定手法を用いることもできるが、より簡易には、地上で注入内管２０を外管１０内に挿入した状態で、送水ポンプ１０６を作動させ、空中噴射の状態で注入速度を段階的に変化させながら注入圧力を測定し、これを管内圧力とすることもできる。
【００３２】
管内抵抗の測定を終えたならば、続いて図４に示すように、注入外管１０を挿入孔３１内に挿入し、その後、ケーシング５０を用いて挿入孔３１を形成した場合には、これを撤去する。これにより、注入外管１０は挿入孔３１内に相対的に挿入されることとなる。注入外管１０は直接またはケーシング５０とともに建込むことも可能である。更に、注入外管１０と同時若しくはその後に、注入外管１０内に内管２０を挿入する。
【００３３】
しかる後に、パッカー６位置に吐出口２２を位置させてそのパッカー６の透孔４と吐出口２２とを連通させた状態で、注入内管２０内の流路を通して膨出用流体４０、好適には固結性材料たとえばセメントもしくはセメントベントナイトなどを圧送し、隣接するパッカー６，６のそれぞれの内部に送り込んでこれらのパッカー６，６を膨出させて挿入孔３１壁面に密着させる。パッカー膨出状態は、図５に示されている。
【００３４】
この膨出用流体４０の送り込みに際しては、前述のように、注入内管２０を用いてその内部流路を通して吐出口２２から吐出させるほか、他の適宜の手段を用いることができる。いすれにしても、膨出用流体４０は透孔４を通り、その送給圧によりスリーブ５が変形し、たとえばそのスリーブ５両端部を第１管１の外面と離間させながらパッカー６内に送り込まれる。パッカー６が十分に膨出した時点で、膨出用流体４０の送り込みを停止する。すると、スリーブ５は復元して、透孔４を封止する。このパッカー６の膨出は、少なくとも隣接パッカー６，６において行えばよいが、必要ならば対象のパッカーの全てを順次膨出させておいてもよい。
【００３５】
かかる段取りが終了したならば、あるいは注入内管２０を膨出用流体４０の送り込みに用いるのであればそのまま、注入外管１０内に注入内管２０を挿入し、パッカー６，６を作用させた状態で、注入内管２０に膨出用流体４０に代えて試験用水を圧送して吐出口２２からから吐出させ、注入口７，７…を通して、可撓性スリーブ８を変形させつつもしくは被膜を破断させて、試験用水を周辺地盤に向かって浸透注入させる。
【００３６】
そしてこの際、送水流量制御バルブ１０８および返送流量制御バルブ１０９によって注入速度を０（リットル／分）から２０（リットル／分）まで増加させ、次いで再び０（リットル／分）まで減少させながら、注入圧力を測定する。標準的には、増加過程から１２段階、減少過程から５段階選定して圧力測定を行う。次いで、各注入速度において対応する圧力測定値から対応する管内抵抗を引いて有効注入圧力を算出する。
【００３７】
有効注入圧力が算出されたならば、その最大値Ｐｍａｘに補正値（水と薬液との粘性差を補正するための値で、通常、１〜３ｋｇｆ／ｃｍ²）を加えた値を管理圧力Ｐｍｎｇとし、またその最大圧力時の注入速度を管理注入速度Ｆｍｎｇとする。
【００３８】
なお、本形態ではこれらの一連の制御・計算は前述のコンピュータで行われるので、必ずしもｐ−ｑ線図を作成する必要はないが、本形態のように浸透部面積が著しく広い場合には、例えば図６に示すように初期直線勾配の小さいなだらかなｐ−ｑ曲線が得られる。
【００３９】
かくして管理圧力および管理注入速度が得られたならば、次に本施工に入る。本施工においては、前述の注入速度試験と同様にケーシング削孔、注入外管および注入内管の建て込み、ならびにパッカー６，６の膨出を行う。
【００４０】
また、図７に示すように地上部には注入管理装置を設置する。注入管理装置８０は、薬液製造装置８１と、製造した薬液を圧送するための注入速度可変の注入ポンプ８２と、このポンプ８２および注入内管２０の基端部供給口を接続する注入路８３と、この注入路１０４の途中における注入圧および注入速度を測定するための測定器８４と、これら注入ポンプ８２および測定器８４をコントローラ８５を介して制御するコンピュータ８６とから構成される。
【００４１】
ここに、この注入管理装置８０の構成と注入速度試験装置の構成とを対比すると、前者においては注入速度の調節を注入ポンプ８２自体で行い、後者では送水流量制御バルブ１０８および返送流量制御バルブ１０９によって注入速度を調節している点、および注入材の種類及び供給源が異なるものの、原理的には共通する構成となっている。このことからも理解できるように、注入管理装置８０において注入速度試験装置と同様の注入機器構成を採用したり、注入速度試験装置において注入管理装置８０と同様の注入機器構成を採用したり、共通する部分についてのみ共通的に使用したりすることができる。特に注入材の供給源を変えるだけで他の機器構成を共通とすることにより、試験地盤部位と注入部位とを同じにすれば、試験後にそのまま注入段階に入ることも可能である。
【００４２】
さて、薬液注入に際しては、先ず前述の試験から得た管理圧力Ｐｍｎｇおよび管理注入速度Ｆｍｎｇをコンピュータ８６にインプットする。このコンピュータ８６は、後述の注入速度制御等の注入管理や注入管のステップアップ又はステップダウン制御等の注入管操作制御を統合的に行うための制御プログラムを実行するものである。
【００４３】
管理圧力Ｐｍｎｇおよび管理注入速度Ｆｍｎｇをインプットしたならば、注入外管１０内に注入内管２０を挿入し、パッカー６，６を作用させた状態で、注入内管２０に膨出用流体４０に代えて薬液を圧送して吐出口２２からから吐出させ、注入口７，７…を通して、可撓性スリーブ８を変形させつつもしくは被膜を破断させて、薬液を周辺地盤に向かって浸透注入させる。
【００４４】
この際、測定器８４において測定される注入圧力および注入速度がコントローラ８５を介してコンピュータ８６に逐次入力され、それらが管理値Ｐｍｎｇ，Ｆｍｎｇとの対比において監視される。これはコンピュータ８６により自動的に監視されるようにするのが好ましい。その監視の結果、図８（ａ）に示すように測定注入圧力が管理圧力以下のときには管理注入速度で注入する、すなわちその時点の注入速度が管理注入速度に達しているときには注入速度を維持し、達していないときには注入速度を上げる指令をコントローラ８５を介して注入ポンプ８２に送り、注入速度測定値が管理注入速度に等しくなるように徐々に注入速度を上昇させる。これに対して又はこの注入速度の上昇によって、図８（ｂ）に示すように測定注入圧力が管理圧力を超えたときにはその超過を打ち消すように注入速度減少指令をコントローラ８５を介して注入ポンプ８２に送り、注入速度の減少により注入圧力測定値が管理圧力以下となるように注入制御を行う。
【００４５】
かかる本発明の注入制御を行うことにより、注入圧力を、地盤隆起の虞がない管理圧力以下に常に維持しながらも、その範囲内で最大限の注入速度を維持でき、割裂の無い注入が可能になる。この点からも判るように、本発明の制御方法は特に構造物直下地盤等の隆起が問題となる地盤に好適な手法であるといえる。
【００４６】
他方、薬液の注入に際しては、好適には注入内管２０を外管１０の最深部まで挿入し、隣接パッカーをまたは前述のように全てのパッカーを膨出させた後に、注入内管２０を対応する注入口７，７…形成部位に対応する１ステップごと引き上げて順次注入することが望ましい。逆に、上部から最深部に向かうステップダウン方式や適宜の選択位置順で上下させる方式も採用できる。この場合、深さ方向の地質変化に対応するべく、注入に先立って最大注入圧力および管理注入速度を各ステップ毎に設定し、薬液の注入に際しては、各ステップ毎に対応する管理圧力および管理注入速度に基づいて注入制御を行うのが好ましい。もちろん前述のとおり、ここにいう「各ステップ毎に設定し」とは、設定値がステップ間で異なる場合もあるし、一部または全部が同一となる場合もある。注入速度制御のみならず、注入開始、停止、ならびにこれらのステップ操作も含めた注入作業全体がコンピュータ８６により自動制御するのが望ましい。
【００４７】
この場合、二重管ダブルパッカー注入工法のように予めセメントベントナイト充填材を充填し、薬液の圧送圧によりそのセメントベントナイト充填材を割裂させながら、地盤内に薬液を注入する方法とは異なり、図９に示すように、隣接パッカー６，６と挿入孔３１壁面と注入外管１０外面とで囲まれる領域は充填材が存在しない空間であるから、注入口７，７…を通して注入された薬液Ｇは、隣接パッカー６，６間において、比較的広い空間に満たされた状態で、地盤３０内に注入される。
【００４８】
したがって、その空間に面する挿入孔３１の壁面全体から地盤３０内に浸透するので、仮に高い注入速度であっても割裂を生じることなく浸透することが実験の結果から判明している。また、一つの注入ゾーンから大量の薬液を注入することが可能となり、地盤内に浸透した薬液は遠くまで浸透注入される。その結果、一つの注入ゾーンから大量の薬液を注入することが可能となり、地盤内に浸透した薬液は遠くまで浸透注入されることが判明している。実験の結果では、注入径として約５ｍを得ることができている。なお、かかる大径の改良体を造成する場合、注入速度にもよるが、一つの地盤挿入部位あたり数時間または十数時間にも及ぶ注入を要するので、上述のようにコンピュータによる注入管理および注入管操作管理を行うのが好ましい。
【００４９】
ここに本発明の薬液としては、水ガラス系の薬液、特にシリカゾル系薬液を用いることが浸透注入の点で好ましい。土中のゲルタイムとしては１〜１０時間程度が望ましい。注入速度（地盤からみれば浸透許容速度）としては、１０〜４０リットル／分程度まで注入できる。
【００５０】
パッカーの膨出用流体としては、セメントベントナイトのほか、水や空気を用いることもできるが、セメントベントナイトであると、これがやがて硬化し、強固にパッカー６を挿入孔３１の孔壁面に密着させることができる点で好ましい。パッカー６，６間の寸法としては、１０ｃｍ〜２ｍ、特に好ましくは２５〜５０ｃｍ程度とすることができる。
【００５１】
図１０に示すように、パッカー６とパッカー６，６間寸法の合計長は、目標の改良体Ｚの直径（たとえば５〜６ｍ程度）にほぼ一致させるのが好ましい。
【００５２】
（第２の施工例）
本発明は、臨海地区のほぼ均一の砂地盤において液状化対策や地盤強化のための工法として特に有効であるが、その地盤が、たとえば図１１に示すように、砂礫層などを含んでいる場合には、透水係数がより大きい当該砂礫層を通して薬液が逸走する可能性がある。そこで、主パッカー６長の中間または中央を挟んで、分割パッカー６Ａ，６Ａに分割し、その間に副注入口７Ａを形成し、この副注入口７Ａを砂礫層に位置させ、分割パッカー６Ａ，６Ａを膨出した後に、副注入口７Ａからセメントベントナイトや数秒〜数分のゲルタイムを示す瞬結材などを注入し、砂礫層に荒詰めし、続いて、主注入口７から薬液を注入すると、薬液に逸走を生じることなく、均一な改良体を造成できる。
【００５３】
（第３の施工例）
改良体は、図１２に示すように、軸方向に連続的に造成するほか、図１３に示すように、不連続的に造成するものでもよい。この場合、同図のように、隣接パッカー６，６間を飛ばして次の隣接パッカー６，６間において薬液を注入するとき、飛ばそうとする隣接パッカー６，６間に、予めセメントベントナイトなどのシールグラウト材Ｘを注入して孔壁との間に充填しておくのが望ましい。これにより、次の隣接パッカー６，６間において注入する薬液が、パッカー６と孔壁を通って、飛ばした隣接パッカー６，６間に回り込むことを防止できる。
【００５４】
（第４の施工例）
本発明においては、一つの注入場所当り１つの改良体を造成することもできる。この場合、図１４に示すように、先端より基部側にパッカー６を外面部に有し、かるこのパッカー６より先端側に注入口７を有する注入管１０を挿入孔内に建込み、パッカー６を膨出させて挿入孔３１壁面に密着させ、このときパッカー６と挿入孔３１壁面と注入管１０外面とで囲まれる領域を空間とした状態で、注入口７から薬液を注入するようにしてもよい。
【００５５】
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態は、前述の二重管ダブルパッカー注入工法への適用例であり、注入管としては、前述の第１の実施形態と同様のものにおいて外管のパッカー手段（透孔４、可撓性スリーブ５、パッカー６）を省略したものを好適に用いることができる。第１の実施形態に対して特に異なるのは、薬液注入に先立って図１５に示すように注入管外面と孔壁との間にセメントベントナイト充填材Ｓを充填し、薬液の圧送圧によりそのセメントベントナイト充填材Ｓを割裂させながら、地盤内に薬液Ｇを注入するところである。
【００５６】
したがって、かかる工法において本発明の管理圧力及び管理注入速度を設定するためには、実際の注入管を用いるとともに充填材Ｓを充填した状態で前述の注入速度試験を行うのが望ましい。
【００５７】
上記の相違点を除けば、その他の施工装置・施工手順・利点・変形例等は第１の実施形態（各種施工例含む）と基本的に同じであり、当業者であれば容易に理解できるので、ここではこれ以上の説明は省略する。
【００５８】
＜その他＞
本発明の注入管理は、上記実施形態以外の他の薬液注入工法にも適用できる。例えば、上記例は鉛直方向に沿って直線的な注入管を建込んで注入を行うものであるが、水平方向に沿って注入管を擁壁背面へ貫通させて建て込むものや、構造物周囲から注入管を傾斜または屈曲させながら構造物下部地盤内に建て込むものにも適用することができる。
【００５９】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、地盤の隆起の虞を無くしながらも完全に浸透のみによる薬液注入が可能となる。また、地盤の挿入孔壁面における浸透経路面積が著しく広く浸透性が著しく高い場合にも正確な注入制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】注入装置例の縦断面図である。
【図２】ケーシング建込み状態の縦断面図である。
【図３】注入速度試験装置例の概略図である。
【図４】注入管建込み状態の縦断面図である。
【図５】パッカー膨出状態の縦断面図である。
【図６】試験結果例を示すｐ−ｑ曲線図である。
【図７】注入管理装置例の概略図である。
【図８】注入制御方法の概要図である。
【図９】注入部分及び注入状態の要部説明図である。
【図１０】パッカー長と改良体の直径との関係の説明図である。
【図１１】第２の施工例の説明図である。
【図１２】第３の施工例の説明図である。
【図１３】第３の施工例の説明図である。
【図１４】第４の施工例の説明図である。
【図１５】第２の実施形態の要部縦断面図である。
【図１６】従来の一般的な注入速度試験装置の概略図である。
【図１７】従来の一般的なｐ−ｑ曲線図である。
【符号の説明】
１…第１管、２…第２管、３…第３管、４…透孔、５…スリーブ、６…パッカー７…注入口、８…皮膜、１０…外管、２０…注入内管、２１…内管主体、２２…吐出口、２３、２４…パッカー部材、３０…対象地盤、３１…挿入孔、４０…膨張用流体、５０…ケーシング、８０…注入管理装置、８１…薬液製造装置、８２…可変注入ポンプ、８３…注入路、８４…注入圧および注入速度を測定するための測定器、８５…コントローラ、８６…コンピュータ、１０５…注入圧力・注入速度測定器、１０６…送水ポンプ、１０７…水タンク、１０８…送水流量制御バルブ、１０９…返送流量制御、１１０…返送路、Ｇ…薬液、Ｚ…改良体。

Claims

対象地盤を所定深度まで掘削して挿入孔を形成するとともに、注入口を外面部に有する注入管をその挿入孔内に建込み、この注入管の注入口から地盤内に薬液を注入する工法において、
前記薬液注入に先立って予め、注入速度を変化させながら試験用水を注入し、その際の注入圧力を測定する試験を行い、
その試験における圧力測定値から管内抵抗を引いて有効注入圧力を算出し、この有効注入圧力の最大値に補正値を加えた値を管理圧力として設定し、前記圧力測定値が最大時の注入速度を管理注入速度として設定しておき、
薬液注入に際しては、注入圧力および注入速度を測定して監視し、その監視の結果、測定注入圧力が前記管理圧力以下のときには前記管理注入速度で注入する一方、前記測定注入圧力が前記管理圧力を超えたときにはその超過を打ち消すように注入速度を落として注入する注入制御を行うことにより、前記注入圧力を前記管理圧力以下に維持しながらも、その範囲内で最大限の注入速度を維持する、
ことを特徴とする薬液注入工法。
対象地盤を所定深度まで掘削して挿入孔を形成するとともに、軸方向に間隔をおいて複数のパッカーを外面部に有し、かつ隣接するパッカー間に注入口を有する注入管を前記挿入孔内に建込み、前記隣接する両パッカーを膨出させて前記挿入孔壁面に密着させ、このとき前記隣接パッカーと挿入孔壁面と注入管外面とで囲まれる領域を空間とした状態で、前記注入口から薬液を注入する工法において、
前記薬液注入に先立って予め、注入速度を変化させながら試験用水を注入し、その際の注入圧力を測定する試験を行い、
その試験における圧力測定値から管内抵抗を引いて有効注入圧力を算出し、この有効注入圧力の最大値に補正値を加えた値を管理圧力として設定し、前記圧力測定値が最大時の注入速度を管理注入速度として設定しておき、
薬液注入に際しては、注入圧力および注入速度を測定して監視し、その監視の結果、測定注入圧力が前記管理圧力以下のときには前記管理注入速度で注入する一方、前記測定注入圧力が前記管理圧力を超えたときにはその超過を打ち消すように注入速度を落として注入する注入制御を行うことにより、前記注入圧力を前記管理圧力以下に維持しながらも、その範囲内で最大限の注入速度を維持する、
ことを特徴とする薬液注入工法。
前記試験に先立って、実際に注入に用いる注入管から試験用水を速度変化させながら空中噴射させ、その際の管内圧力を測定しておき、
前記試験は、前記隣接する両パッカーを膨出させて前記挿入孔壁面に密着させた後、かつ前記注入口から薬液を注入するに先立って、前記両パッカーを作用させた状態で、前記注入口から前記試験用水を周辺地盤に向かって浸透注入させることにより行う、請求項２記載の薬液注入工法。
前記注入管の建込み深さ方向に所定の間隔をおいてステップアップまたはステップダウンさせながら各ステップにおいて薬液を注入するとともに、この注入に先立って前記管理圧力および前記管理注入速度を前記ステップ毎に設定し、薬液の注入に際しては、前記各ステップに対応する管理圧力および管理注入速度に基づいて前記注入制御を行う、請求項１〜３のいずれか１項に記載の薬液注入工法。