JP4515307B2 - 地盤改良工法 - Google Patents

Description

本発明は、道路の盛土や建物等の既設構造物の下方の地盤（特に、軟弱地盤、ひび割れ地盤等）を、交通遮断等の不便を生じることなく改良するための地盤改良工法に関する。

近年、建物等の既設構造物の下方の地盤を、既設構造物の使用等に影響を与えることなく改良するための地盤改良方法が提案されている。
その一例として、それぞれ曲がり可能な内管および外管からなる二重管を用い、前記内管を既設構造物周囲の地表面から地中に進行させ、この内管によって既設構造物周囲の地表面から前記少なくとも既設構造物下部に達する挿入孔を形成する一方で、順次形成される挿入孔内に外管を挿入し、外管を少なくとも前記既設構造物下部に達するように挿入したならば、外管を残して内管を回収し、その後、この外管を利用して前記既設構造物下部地盤に改良対策を施すことを特徴とする既設構造物下部地盤の改良方法が、提案されている。
特開２００２−２５００２９号公報

上述の文献に記載された技術では、地盤を削孔する内管によって形成される挿入孔に対して、内管よりも大径の外管が挿入され、しかも、この外管が回転駆動源に連結されず単にリーダに沿って支持されるだけなので、場合によっては、外管が推進困難になる可能性がある。
そこで、本発明は、道路の盛土や建物等の既設構造物の下方の改良対象地盤に対して、既設構造物の使用等に影響を与えることなく、注入液供給用の管路を確実かつ迅速に配設することができるとともに、この注入液供給用の管路を用いて地盤内に注入液を円滑に注入することができる地盤改良工法を提供することを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、地盤の改良対象領域内に、内部にワイヤが挿通された外管を配設した後、このワイヤを牽引手段として外管内にて注入液供給用の内管を移動させつつ、内管の所定の位置(例えば、内管の先端部分に設けられたダブルパッカー)に導かれた注入液を、外管の周面の注入液噴出口を介して地盤内に注入すれば、地盤内に注入液を円滑に注入することができること、及び、特定の工程を用いることによって、これらの部材（外管、内管、ワイヤ等）を確実かつ迅速に配設することができることなどに想到し、本発明を完成した。

すなわち、本発明は、以下の［１］〜［２］を提供するものである。
［１］ （Ａ）進行方向を制御しうる可撓ロッドを、所定の入射点にて地盤に入射した後、地盤内を進入させて、所定の到達点まで貫通させる工程と、（Ｂ）軸線方向に間隔を置いて複数の注入液噴射口を設けてなる外管、及び該外管内に延びるワイヤを、孔拡径用手段を介在させて、上記可撓ロッドの到達点側の端部に接続した後、上記孔拡径用手段によって地盤を掘削しつつ、上記可撓ロッドを入射点側に引き戻して、上記外管及び上記ワイヤを上記到達点から上記入射点まで貫通させる工程と、（Ｃ）上記孔拡径用手段を取り外して、上記ワイヤの入射点側の端部に、注入液供給用の内管の端部を接続した後、上記外管を地盤内にそのまま存置させた状態で、上記ワイヤを到達点側に引き戻すことによって、上記内管を上記外管内に引き込んで移動させるとともに、上記内管によって地盤内の所定の地点に導かれた注入液を、上記外管の注入液噴射口を介して地盤内に注入する工程とを含む地盤改良工法であって、工程（Ｂ）において、上記孔拡径用手段として、注入液噴射口を有する地盤撹拌手段を用い、該地盤撹拌手段によって、上記外管及び上記ワイヤの進行と同時に、上記外管の周囲に懸濁液型注入液を噴射して一次注入しながら、該懸濁液型注入液と地盤との撹拌混合を行ない、工程（Ｃ）において、上記内管から地盤内に溶液型注入液を噴射して二次注入を行なうことを特徴とする地盤改良工法。
［２］ 上記外管としてスリーブ管を用い、かつ、上記内管としてダブルパッカー式注入管を用いる前記［１］の地盤改良工法。

本発明の地盤改良工法によれば、道路の盛土、建物等の既設構造物の下方の改良対象地盤に対して、既設構造物の使用等に影響を与えることなく、注入液を供給するための管路（外管及び注入液供給用の内管）を確実かつ迅速に配設することができる。そして、注入液を供給するための管路を用いて、地盤内に注入液を円滑にかつ所望の液圧で注入することができる。

以下、図面を参照しつつ本発明の地盤改良工法の実施形態例を説明する。
図１は地盤改良工法の第一の実施形態例（参考例）を示すフロー図、図２は地盤改良工法の第二の実施形態例（参考例）を示すフロー図、図３は本発明の地盤改良工法の実施形態例を示すフロー図、図４は本発明の地盤改良工法による地盤の改良対象範囲の一例を示す図、図５は本発明の地盤改良工法で用いられる可撓ロッド供給機の一例を示す図、図６は本発明の地盤改良工法で用いられるドリルヘッドの一例を示す図、図７は地盤改良工法で用いられる孔拡径用手段であるバックリーマの一例及びその関連部品を示す図、図８は本発明の地盤改良工法で用いられる外管の一例を示す断面図、図９は図８に示す外管内に注入液供給用の内管を引き込んで、注入液を地盤内に注入している状態を示す断面図である。
なお、図１〜図３に示す実施形態例において、同一の名称を有する部材は、原則として同一の符号を付してある。

［第一の実施形態例（参考例）］
まず、可撓ロッド６の先端にドリルヘッド５を取り付けた後、図５に示す可撓ロッド供給機３０を用いて、ドリルヘッド５を入射点１１から地盤１内に進入させる。作業者３は、ロケーター（誘導機）４を用いて、道路の基礎部分を形成する盛土２の下方の地盤内の所定の深さにてドリルヘッド５が水平に進むように、ドリルヘッド５を誘導して、所定の到達点１２に導く（図１中の（ａ）、（ｂ））。それにより、可撓ロッド６は、入射点１１から到達点１２まで貫通した状態となる。
可撓ロッド供給機３０は、図５に示すように、ベースマシン３１と、ベースマシン３１により傾動自在に支持されたリーダ３２と、可撓ロッド６を支持するための可撓ロッド支持部３３等を備えている。
ドリルヘッド５は、図６に示すように、ロケーター４からの指示によって地盤１内でのドリルヘッド５の進行方向を変えるための可動部４０と、制御装置が組み込まれた円柱状の本体４２と、可撓ロッド６の端部に取り付けるための可撓ロッド取付部４３を備えている。可動部４０には、掘削流体（例えば、特殊ポリマー、ベントナイト溶液等）を噴射するための複数の掘削流体噴射口４１が設けられている。なお、掘削流体は、地盤１とドリルヘッド５の間の摩擦を小さくして、ドリルヘッド５の進行を円滑にするためのものである。
可撓ロッド６は、掘削流体（例えば、特殊ポリマー、ベントナイト溶液等）を流通させうる可撓性の管体である。

次いで、可撓ロッド６からドリルヘッド５を取り外した後、可撓ロッド６の到達点１２側の端部に、バックリーマ（孔拡径用手段）７を介して、外管８及びワイヤ９を接続する。
バックリーマ７は、図７に示すように、地盤を掘削しうる一方の側（進行方向の側）を可撓ロッド６の端部に取り付け、かつ、他方の側をスイベル５１及びエキスパンダーチャック５２を介して外管８及びワイヤ９の端部に取り付けて用いられる。バックリーマ７には、ドリルヘッド５と同様に、掘削流体（例えば、特殊ポリマー、ベントナイト溶液等）を噴射するための複数の掘削流体噴射口５０が設けられている。
外管８は、図８に示すように、軸線方向に間隔を置いて複数の注入液噴射口（貫通孔）６１を設けてなる管体６０と、複数の注入液噴射口６１の各々に対応させて管体６０の外表面に貼付（ただし、注入液噴射口６１を中心とする所定の領域のみ非貼付）されたゴムスリーブ６２ａ，６２ｂとからなるスリーブ管である。
外管８の外径は、可撓ロッド６の外径よりも大きい。そのため、バックリーマ７によって、外管８の外径よりも大きな径を有する掘削孔を形成させて、バックリーマ７の後方に位置する外管８の地盤１内での円滑な進行を可能にするものである。
ワイヤ９は、バックリーマ７に接続された状態において、外管８の内部空間内にて外管８と共に延びている。

次に、バックリーマ７を介して外管８及びワイヤ９に接続された可撓ロッド６を、入射点１１に向かって引き戻す（図１中の（ｃ））。この際、バックリーマ７は、地盤の改良対象領域の始点から終点までの間、掘削流体噴射口５０（図７参照）から掘削流体を噴射しながら、地盤１を掘削する。なお、バックリーマ７の後方に位置する外管８は、バックリーマ７が掘削孔を形成するため、地盤内を円滑に進行することができる。
バックリーマ７が入射点１１に達した後、外管８及びワイヤ９以外の部材(可撓ロッド６、バックリーマ７、スイベル５１、エキスパンダーチャック５２）を取り除き、ワイヤ９の入射点１１側の端部に、注入液供給用の内管１３の端部の構成部分であるダブルパッカー６４を接続する（図１中の（ｄ））。
次いで、外管８を地盤１内にそのまま存置させた状態で、ワイヤ９を到達点１２側に引き戻す。この際、注入液噴射口６１が、外管８の周面上にて軸線方向に所定の間隔を置いて多数設けられている（図８参照）ため、内管１３の注入液噴射部であるダブルパッカー６４の位置が、外管８の注入液噴射口６１の位置と一致する毎に、注入液の噴射位置を移動させながら、注入液が地盤１内に注入される。

図９中、内管１３は、ワイヤ取付部６３、パッカー６４ａ、筒体６５、パッカー６４ｂ、注入液供給管６７、及びワイヤ取付部６８を含むダブルパッカー式注入管である。ワイヤ取付部６３は、ワイヤ９を着脱可能に構成されている。ワイヤ取付部６８は、ワイヤ１０を着脱可能に構成されている。パッカー６４ａ、６４ｂは、外管８の本体である管体６０の内周面に対して摺動可能な形状に形成されている。筒体６５は、注入液供給管６７と連通しており、注入液を吐出するための貫通孔６６を有する。なお、パッカー６４ａ及びパッカー６４ｂは、ダブルパッカー６４と称される。
ワイヤ９を到達点１２側に引いて、パッカー６４ａ，６４ｂで挟まれた空間の位置と、外管８の注入液噴射口６１の位置を一致させると、図９に示すように、内管１３の構成部分である注入液供給管６７を通じて筒体６５に導かれた注入液は、貫通孔６６から吐出されて、パッカー６４ａ，６４ｂで挟まれた空間内に流入し、次いで、液圧によって外方に押し開かれたゴムスリーブ６２ａ，６２ｂ間に生じる開口部を通じて、図中の矢印に示すように地盤内に噴射される。パッカー６４ｂが到達点１２（図中の左方）に向かって移動し始めて、注入液の供給が停止されると、注入液噴射口６１からの注入液の噴射が中断し、その後、図中の左方に隣接する他の注入液噴射口６１の位置と、パッカー６４ａ，６４ｂで挟まれた空間の位置が一致すると、注入液の次の噴射が行なわれ、以後、このような注入液の噴射及び中断が、注入液噴射口毎に繰り返される。

注入液の注入方法について説明すると、図１中の（ｅ）、（ｆ）に示すように、まず、内管１３の端部のダブルパッカー６４を外管８内で到達点１２に向かって所定の位置までワイヤ９で移動させて、懸濁液型注入液（例えば、セメントベントナイト注入材）１４を地盤１の改良対象領域の全域に注入する一次注入を行なった後、図１中の（ｇ）、（ｈ）に示すように、内管１３の端部のダブルパッカー６４を外管８内で入射点１１に向かって所定の位置までワイヤ１０で引き戻して、溶液型注入液（例えば、浸透性恒久グラウト材）を地盤１の改良対象領域の全域に注入する二次注入を行なう。なお、懸濁液型注入液の使用量は、懸濁液型注入液と溶液型注入液の合計量の５〜５０体積％である。
懸濁液型注入液の注入によって、地盤内の粗い間隙や土層の境目等が予め充填され、溶液型注入液を所定の地盤領域内に均一に注入することができる。
なお、懸濁液型注入液１４の注入と溶液型注入液１５の注入の切り替えは、懸濁液型注入液１４の貯留タンクと溶液型注入液１５の貯留タンクの両方に接続された圧送切替装置によって行なわれる。後述の第二の実施形態例においても同様である。
注入液の注入の完了後、ワイヤ９及び内管１３を除去し（図１中の（ｈ））、一連の作業が終了する。
地盤１内で注入液を注入する深さを変えて、上述の一連の作業を２回以上繰り返すことによって、所望の深さの範囲内での地盤改良が可能である。例えば、図４は、道路の盛土２の下方に、外管２０，２１，２２を配設して、図中の点線で示す注入液注入領域２３内に注入液を注入し、地盤１を改良することを示す。外管２０，２１，２２と同様の外管を、道路の延びる方向（図が示されている紙面に垂直な方向）に所定の間隔を置いて配設していけば、道路の盛土２の下方の全領域を対象にして、直方体状の注入領域を形成することができる。

［第二の実施形態例（参考例）］
第二の実施形態例は、注入液の注入前までは、第一の実施形態例と同様である（図２中の（ａ）〜（ｄ））。
注入液の注入は、第一の実施形態例における外管（スリーブ管）８及び内管（ダブルパッカー式注入管）１３と同じ部材を用いて行なわれ、図２中の（ｅ）〜（ｈ）に示すように、地盤の改良対象領域の始点にて、所定の注入液噴射口６１から懸濁液型注入液１４を注入した後（図２中の（ｅ））、それと同じ位置で溶液型注入液１５を注入し（図２中の（ｆ））、次いで、内管１３を到達点１２に向かって所定の距離だけ移動させて、隣接する他の注入液噴射口６１から懸濁液型注入液１４を注入した後、それと同じ位置で溶液型注入液１５を注入し、その後、懸濁液型注入液１４を注入した後にそれと同じ位置で溶液型注入液１５を注入する一連の操作を、到達点１２に向かって位置をずらしながら順次繰り返し行ない（図２中の（ｇ））、地盤の改良対象領域の終点で注入液の注入を完了する（図２中の（ｈ））。
この実施形態例は、第一の実施形態例と比べて、懸濁液型注入液１４の注入と溶液型注入液１５の注入の切り替えの回数が多くなるものの、内管１３の移動距離を小さくすることができる。
注入液の注入完了後の工程は、第一の実施形態例と同様である。

［本発明の実施形態例］
本発明の実施形態例は、ロケーター４及びドリルヘッド５を用いて、可撓ロッド６を入射点１１から到達点１２まで貫通した状態にする作業までは、第一の実施形態例と同様である（図３中の（ａ）〜（ｂ））。
到達点１２の側にて、可撓ロッド６からドリルヘッド５を取り外した後、可撓ロッド６の到達点１２側の端部に、注入液噴射口を有する地盤撹拌手段（孔拡径用手段）１６を介して、第一の実施形態例と同様の外管８及びワイヤ９を接続する。
地盤撹拌手段１６としては、地盤１内に懸濁液型注入液を噴射しかつ懸濁液型注入液と地盤を撹拌混合して、外管８の周囲に円筒状の注入液含有土壌を形成しうるものであればよい。地盤撹拌手段１６の具体例としては、例えば、撹拌翼付きのバックリーマが挙げられる。
地盤撹拌手段１６は、図７に示すバックリーマ７と同様に、例えば、地盤を掘削しうる一方の側（進行方向の側）を可撓ロッド６の端部に取り付け、かつ、他方の側をスイベル５１及びエキスパンダーチャック５２を介して外管８及びワイヤ９の端部に取り付けて用いられる。

次いで、地盤撹拌手段１６を介して外管８及びワイヤ９に接続された可撓ロッド６を、入射点１１に向かって引き戻す。この際、地盤撹拌手段１６は、地盤の改良対象領域の始点から終点までの間、注入液噴射口から懸濁液型注入液１４を噴射しながら、可撓ロッド６の軸線を中心とした所定の直径を有する断面円形状の地盤領域内を掘削し、かつ、掘削した土壌と懸濁液型注入液１４を撹拌混合する（図３中の（ｃ）、（ｄ））。なお、地盤撹拌手段１６の後方に位置する外管８及びワイヤ９は、地盤撹拌手段１６に付き従っているので、地盤内を円滑に進行することができる。
この実施形態例では、可撓ロッド６の軸線を中心とした所定の直径を有する断面円形状の地盤領域内に、外管８の外周面に対して隙間を生じさせることなく、懸濁液型注入液１４を含む均一な注入液含有土壌を形成させることができる。この注入液含有土壌は、外管８の外周面の周囲に均一な厚さを有する層を形成する。
地盤撹拌手段１６が入射点１１に達した後、外管８及びワイヤ９以外の部材(可撓ロッド６、地盤撹拌手段１６等）を取り除き、ワイヤ９の入射点１１側の端部に、注入液供給用の内管１３の端部の構成部分であるダブルパッカー６４を接続する（図３中の（ｅ））。

次いで、外管８を地盤１内にそのまま存置させた状態で、ワイヤ９を到達点１２に向かって引き戻す。地盤の改良対象領域内を内管１３のダブルパッカー６４が移動する際に、内管１３内を流通させる注入液として、溶液型注入液を用いる。外管８の周面には注入液噴射口６１が軸線方向に多数設けられている（図８参照）ため、内管１３の注入液噴射部であるダブルパッカー６４の位置が、外管８の注入液噴射口６１の位置と一致する毎に、溶液型注入液が地盤１内に注入される（図３中の（ｆ））。注入された溶液型注入液１５は、外管８の軸線を中心とした所定の直径を有する断面円形状の地盤領域内に、上下または左右の方向による注入量のばらつきを生じることなく注入される。
内管１３のダブルパッカー６４が地盤の改良領域の終点に達したら、溶液型注入液の注入を停止して、ワイヤ９、内管１３等の部材を撤去する（図３中の（ｇ））。

地盤改良工法の第一の実施形態例（参考例）を示すフロー図である。 地盤改良工法の第二の実施形態例（参考例）を示すフロー図である。 本発明の地盤改良工法の実施形態例を示すフロー図である。 本発明の地盤改良工法による地盤の改良対象範囲の一例を示す図である。 本発明の地盤改良工法で用いられる可撓ロッド供給機の一例を示す図である。 本発明の地盤改良工法で用いられるドリルヘッドの一例を示す図である。 地盤改良工法で用いられる孔拡径用手段であるバックリーマの一例及びその関連部品を示す図である。 本発明の地盤改良工法で用いられる外管の一例を示す断面図である。 図８に示す外管内に注入液供給用の内管を引き込んで、注入液を地盤内に注入している状態を示す断面図である。

符号の説明

１ 地盤
２ 道路の盛土
３ 作業者
４ ロケーター
５ ドリルヘッド
６ 可撓ロッド
７ バックリーマ（孔拡径用手段）
８ 外管
９，１０ ワイヤ
１１ 入射点
１２ 到達点
１３ 内管
１４ 懸濁液型注入液
１５ 溶液型注入液
１６ 地盤撹拌手段（撹拌翼付きバックリーマ）
２０，２１，２２ 外管
２３ 注入液注入領域
３０ 可撓ロッド供給機
３１ ベースマシン
３２ リーダ
３３ 可撓ロッド支持部
４０ 可動部
４１ 掘削流体噴射口
４２ 本体
４３ 可撓ロッド取付部
５０ 掘削流体噴射口
５１ スイベル
５２ エキスパンダーチャック
６０ 管体
６１ 注入液噴射口
６２ａ，６２ｂ ゴムスリーブ
６３，６８ ワイヤ取付部
６４ ダブルパッカー
６４ａ，６４ｂ パッカー
６５ 筒体
６６ 貫通孔
６７ 注入液供給管

Claims (2)

1. （Ａ）進行方向を制御しうる可撓ロッドを、所定の入射点にて地盤に入射した後、地盤内を進入させて、所定の到達点まで貫通させる工程と、
   （Ｂ）軸線方向に間隔を置いて複数の注入液噴射口を設けてなる外管、及び該外管内に延びるワイヤを、孔拡径用手段を介在させて、上記可撓ロッドの到達点側の端部に接続した後、上記孔拡径用手段によって地盤を掘削しつつ、上記可撓ロッドを入射点側に引き戻して、上記外管及び上記ワイヤを上記到達点から上記入射点まで貫通させる工程と、
   （Ｃ）上記孔拡径用手段を取り外して、上記ワイヤの入射点側の端部に、注入液供給用の内管の端部を接続した後、上記外管を地盤内にそのまま存置させた状態で、上記ワイヤを到達点側に引き戻すことによって、上記内管を上記外管内に引き込んで移動させるとともに、上記内管によって地盤内の所定の地点に導かれた注入液を、上記外管の注入液噴射口を介して地盤内に注入する工程と
   を含む地盤改良工法であって、
   工程（Ｂ）において、上記孔拡径用手段として、注入液噴射口を有する地盤撹拌手段を用い、該地盤撹拌手段によって、上記外管及び上記ワイヤの進行と同時に、上記外管の周囲に懸濁液型注入液を噴射して一次注入しながら、該懸濁液型注入液と地盤との撹拌混合を行ない、工程（Ｃ）において、上記内管から地盤内に溶液型注入液を噴射して二次注入を行なうことを特徴とする地盤改良工法。
2. 上記外管としてスリーブ管を用い、かつ、上記内管としてダブルパッカー式注入管を用いる請求項１に記載の地盤改良工法。

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