JP4600897B2

JP4600897B2 - 薬液注入工法

Info

Publication number: JP4600897B2
Application number: JP2000142707A
Authority: JP
Inventors: 崎光弘柴; 田宏吉; 原孝彦三
Original assignee: Chemical Grouting Co Ltd
Current assignee: Chemical Grouting Co Ltd
Priority date: 2000-05-16
Filing date: 2000-05-16
Publication date: 2010-12-22
Anticipated expiration: 2020-05-16
Also published as: JP2001323450A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は薬液注入工法に関するものであり、より詳細には、改良するべき地盤を水平方向に掘削してから（或いは掘削しながら）薬液を注入するタイプの薬液注入工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
脆弱な地盤中にセメントミルクその他の固結材からなる薬液を浸透或いは注入して、当該薬液が注入された領域を強固な土壌に改良する薬液注入工法は、従来から広く実施されている。特に近年は、既存の建造物を取り壊すこと無く、その下方の地盤中の特定領域に薬液を注入して地盤改良を実行出来る技術が提案されている。
【０００３】
その様な技術の１例が図２０で示されている。図２０は、所謂「曲りボーリング」と呼ばれる技術を適用したもので、先端に掘削ヘッド１０を具備する可撓管１２により曲線状に地盤Ｇを掘削して、改良するべき領域２に到達する。ここで、ヘッド１０から領域２へ薬液を注入する。
この際に、既存の建築物１よりも離れた箇所から曲りボーリングが行われているので、図２０で示す従来技術を用いれば、当該建築物１を取り壊す必要は無くなる。
【０００４】
しかし、ヘッド等から噴射する薬液は、土壌中に浸透した後に、地上側へ向かう性状を有する。そのため、図２１で示す様に、ヘッド１０から改良するべき領域２へ注入された薬液Ｊは、その大部分が地上側へ逃げてしまい、改良するべき領域２に十分な薬液が浸透しない、という事態が生じてしまう。
そのため、薬液使用量が増大し、施工コストが増加する、という問題を惹起していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みて提案されたもので、地盤中に注入される薬液量を節約して、少ない薬液で所定領域全体に薬液を浸透させることが出来る様な薬液注入工法の提供を目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の薬液注入工法は、先端に薬液注入用ヘッド（１０）を有する可撓管（１２）を用い、曲がりボーリングで地盤中を水平方向に掘削し、前記薬液注入用ヘッド（１０）から薬液を注入する薬液注入工法において、改良すべき領域（２）の上方を水平方向に前記可撓管（１２）を改良すべき領域（２）を超える位置に到達するまで掘削・進行させ、そして薬液注入用ヘッド（１０）から薬液を噴射・注入しつつ可撓管（１２）を引き抜いて水平方向に延在する平板状の地盤改良済領域（１４）を造成し、次いで、再び可撓管（１２）を前記地盤改良済領域（１４）の下方の地盤において改良すべき領域（２）を水平に掘削し、薬液注入用ヘッド（１０）から地盤改良用の薬液（Ｊ）を注入している
【０００７】
本発明の実施に際して、前記水平方向へ延在する地盤改良済領域を造成するには、薬液注入工法を用いても良いし、或いは、地盤改良材の比較的高い圧力で噴射し、地盤の掘削と（掘削された地盤の）土壌と地盤改良材との混合を同時に行う所謂「ジェットグラウト工法」を用いても良い。
【０００８】
係る構成を具備する本発明によれば、先ず、水平方向へ延在する地盤改良済領域を造成し、その後、地盤改良済領域よりも下方の領域に薬液を注入しているので、注入された薬液が地上側に流出しようとしても、前記地盤改良済領域が所謂カバーロックとして作用し、薬液の地上側への上昇を遮断する。従って、薬液が地上側へ漏出或いは流出することが防止され、その分だけ、従来の薬液注入工法における薬液消費量よりも遥かに少ない量の薬液で、所定領域（前記地盤改良済領域よりも下方の領域）に薬液が浸透するのである。
【００１４】
ここで、可撓管を用いて水平方向に地盤を掘削するに際しては、所謂「曲がりボーリング」方式を採用して、汚染領域下方において、可撓管が概略水平になる様に掘削すれば良い。
【００１５】
或いは、先ず、垂直方向或いは斜め方向の孔を掘削し、該孔にパイプを挿入し、該パイプの先端に「キックオフツール」と呼ばれる可撓管を折り曲げて、当該可撓管の掘削・進行方向を変更する部材を配置する。そして、前記パイプに可撓管を挿入し、「キックオフツール」により可撓管の掘削・進行方向を水平方向に変化しても良い。
【００１６】
さらに本発明の実施に際して、前記可撓管としては、所謂「コイルドチューブ」を用いるのが好ましい。但し、本発明の実施に必要な強度を有し、掘削に必要なトルクを伝達する事が出来て、しかも、曲がりボーリング或いはキックオフツールによる折曲が可能な程度の可撓性を有する管であれば、コイルドチューブに限定されるものではない。
【００１７】
ここで、可撓管の先端には、掘削部材及び薬液注入用部材が取り付けられている。この掘削部材は、回転掘削ビットであっても良く、或いは、ダウンザホールハンマの様な衝撃式の掘削部材であっても、ウォータジェット式の掘削機であっても良い。
【００１８】
また、前記平板状の薬液注入済領域を複数造成するに際しては、単一の前記薬液注入済領域を造成する工程を、複数回施工しても良い。或いは、複数の可撓管を用いて、複数の前記薬液注入済領域を同時に造成することも可能である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の薬液注入工法を説明する。
【００２４】
図１において、符号１で示す既存建造物（例えば工場）の下方には、薬液により改良するべき（地盤中の）領域２が存在する。この領域２の上方に水平へ延在するカバーロックを造成する態様が、図２、図３で示されている。
【００２５】
カバーロック造成に際しては、先ず図２で示す様に、先端に掘削及び薬液注入用のヘッド１０を設けた可撓管１２を、「曲がりボーリング」と呼ばれる公知の手法で、汚染領域２の上方を覆うのに十分な範囲まで掘削・進行せしめる。
ここで曲がりボーリングに際しては、領域２の上方で、掘削・進行方向が概略水平となる様に行われる。換言すれば、曲がりボーリングは、少なくとも、ヘッド１０が汚染領域２を超える位置に到達する（図２で示す状態となる）まで行われる。
そして図２で示す状態となれば、図３で示す様に、薬液注入を開始する。
【００２６】
図３において、ヘッド１０から薬液（符号Ｊで示す）を噴射・注入しつつ、可撓管１２及びヘッド１０を、矢印Ｐで示す様に引き抜く。その結果、図３の符号１４で示す様に、可撓管１２及びヘッド１０の引き抜き方向に沿って、細長い薬液注入済領域１４（平板状の地盤改良済領域）が造成される。
【００２７】
以下、図２、図３において紙面と垂直な方向に、図２、図３で説明した様な施工を複数回行い、カバーロックを造成する。
ここで複数の薬液注入済領域１４は、相互に確実に連設されて、接続箇所がシールされている必要がある。隣接する薬液注入済領域１４同士の連設については、後述する。
【００２８】
複数の薬液注入済領域１４或いはカバーロック（図４−図６では符号１４で示す）により、図３の紙面に垂直な方向についても領域２の上方を覆うことが出来たならば、図４で示す様に、再び可撓管１２及びヘッド１０により、薬液注入済領域１４の下方の地盤を改良するべき領域２を水平方向へ掘削する。
そして、図５で示す様に、ヘッド１０から地盤改良用の薬液Ｊを注入する。
【００２９】
上述した通り、薬液Ｊは地上側に上昇しようとするが、図５で示す様に、薬液Ｊは領域１４（或いはカバーロック）により上昇を遮断されるので、地盤改良用の薬液が無駄に流出すること無く、領域１４下方の（改良するべき）領域２へ効果的に浸透する。
そして、図２０、図２１で示すのと同様な態様で薬液注入を行うことにより、図６で示す様に、カバーロックとして作用する領域１４よりも下方の領域２の全域に地盤改良用の薬液が浸透して、地盤改良が完了する。
【００３０】
次に、図７−図１０を参照して、キックオフツール（図８参照）を用いた施工について説明する。
【００３１】
先ず、図７に示すように、領域２の近傍に水平壁構築装置３を設置し、この水平壁構築装置３から伸びるガイドパイプ４の先端に設けられた掘削機５で、地盤改良をするべき領域２の上部へ向けて斜め方向に掘削孔６を掘る。
【００３２】
図８に示すように、ガイドパイプ４の先端には、掘削機５、キックオフツール７、センサ８が設けられている。この掘削機５は、直径が約３０ｃｍの回転カッタ式の掘削機が好ましいが、ウォータジェット式の掘削機等でも良い。
【００３３】
キックオフツール７は、後述する可撓管をスムーズに導くために、緩やかな曲面となっていて、直径が約３ｃｍの孔７ａが開けられている。
センサ８は斜め方向孔６の深さ及びキックオフツール７の孔７ａの向きを検知し、（後述する水平方向孔掘削工程で掘削される）水平方向孔を、領域２の上方に正確に掘るようにするためのものである。
【００３４】
次に、図９に示すように、センサを設け且つ掘削及び薬液注入用のヘッド１０を設けた可撓管１２を、ガイドパイプ４に挿入する。そして、当該可撓管１２をキックオフツール７の孔７ａから導出し、汚染領域２の上方まで、水平方向孔１３を掘削する。
【００３５】
水平方向孔１３を掘削したならば、図１０に示すように、ヘッド１０から薬液を噴射しつつ、可撓管１２を引き抜けば、図２、図３の場合と同様に、カバーロックとして作用する薬液注入済領域１４（平板状の地盤改良済領域）が造成される。
その他については、図２−図６と同様な施工を行う。
【００３６】
図１１、図１２に示すように、可撓管１２先端に設けられているヘッド１０には、上向き及び下向きの噴射口１０ａが設けられ、可撓管１２内に設けられた送液管１５から送られてくる薬液を噴射口１０ａから噴射するようになっている。ここで、センサ１１は噴射口１０ａの向きを検知するもので、このセンサ１１により薬液注入済領域１４を正確な傾きに形成することができる。
噴射される薬液は、地盤改良するべき領域２に対応して、セメントミルク、モルタル、その他の薬液が適宜選択される。
【００３７】
図１３に示すように、この薬液注入済領域１４を造成するに際しては、先に形成された薬液注入済領域１４Ａとは逆傾斜となる様に、薬液注入済領域１４Ｂを形成する。このように隣り合う薬液注入済領域１４Ａ、１４Ｂを逆傾斜に形成することにより、形成される薬液注入済領域１４Ａ、１４Ｂが薄くても、その縁部は互いに連接される。その結果、図１３において符号１６で示されるカバーロックは、完全な不透水構造となり、地盤改良用の薬液が地上側に上昇しようとするのを完全に遮断出来る。
【００３８】
カバーロックとして作用する上述した薬液注入済領域１４の造成に際しては、薬液噴射用のヘッド１０に上向き及び下向きの噴射口１０ａを設け、この噴射口１０ａから薬液を噴射して、断面Ｉ字状の薬液注入済領域１４を形成している。しかし、図１４に示すように、両方の噴射口１０ａを上向きに設け、断面Ｖ字状の薬液注入済領域１４を形成するようにしてもよい。
【００３９】
また、図１５、図１６に示すように、可撓管１２の先端にＩ字状にウイング１９（翼部材）を設けても良い。その様なウイング１９を設けた場合には、ヘッド１０の噴射口１０ａから薬液を噴射しつつ可撓管１２を引き抜く際に、ウイング１９を拡げ、当該ウイング１９で地盤を切り開き或いは掘削し、切り開かれた（或いは掘削された）領域に薬液を注入すれば、当該切り開かれた領域（掘削された領域）には薬液が確実に注入される。
【００４０】
ここで、ヘッド１０が前進（掘削・進行）する時はウイング１９は鎖線のように折り畳たまれ、後退する時（引き抜かれる時）にウイング１９が実線で示すように開かれる。
【００４１】
図１７に示すように、噴射口１０ａはウイング１９に設けてもよい。
また、図１８に示すように、ウイング１９はＶ字状に設けてもよい。
【００４２】
地盤改良をするべき領域に薬液を注入する際に、図１９において全体を符号２−Ｐで示す領域の全域に亘って薬液を注入・浸透させることに代えて、複数の平板状の薬液注入済領域１４−Ｕ、１４−Ｌ、１４−Ｂ、１４−Ｒにより領域２−Ｐを包囲し、中央の領域１４−Ｃには薬液を注入しない様にすることも可能である。
【００４３】
地盤改良をするべき領域２−Ｐの周縁部を、薬液注入済領域（或いは、地盤改良済領域）１４−Ｕ、１４−Ｌ、１４−Ｂ、１４−Ｒとすることにより、領域２−Ｐ全域に薬液を注入・浸透させたのと同程度の強度を得ることが出来る。しかも、領域２−Ｐ全域に薬液を注入する場合に比較して、消費される地盤改良用薬液の量が遥かに減少し、施工コストの大幅な節減が達成できる。
【００４４】
ここで、薬液注入済領域１４−Ｕ、１４−Ｌ、１４−Ｂ、１４−Ｒの造成については、図１５−図１８で説明したのと同様であるので、重複説明は省略する。
【００４５】
本発明は図示の内容に限定されるものではなく、種々の変形・変更が可能である旨を付記する。
例えば、水平方向に延在する地盤改良済領域１４を造成するに際して、図２、図３では薬液注入工法により平板状の領域１４を造成しているが、地盤改良材を噴射して、地盤改良材の噴流（ジェット）により、地盤の掘削と、地盤と改良材との混合を行い、平板状の地盤改良済領域１４を造成しても良い。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明によれば、完全な不透水構造のカバーロックを構築することにより、薬液注入工法施工の際に消費される地盤改良用薬液の量を節減して、施工コストを低く抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の薬液注入工法を実施する土地を示す図。
【図２】本発明の１実施形態における水平方向掘削工程を示す図。
【図３】図２の実施形態における地盤改良済領域構築工程を示す図。
【図４】地盤改良済領域造成後に、薬液を注入する１工程を示す図。
【図５】地盤改良済領域造成後の、図４とは別の工程を示す図。
【図６】地盤改良済領域造成後の、図４、図５とは別の工程を示す図。
【図７】本発明の他の実施形態における斜め方向孔掘削工程を説明する図。
【図８】図７の実施形態で使用されるガイドパイプの先端部を断面で示す側面図。
【図９】図７、図８の実施形態における水平方向孔掘削工程を説明する図。
【図１０】図７−図９の実施形態における薬液注入済領域構築工程を説明する図。
【図１１】可撓管の先端部を断面で示す側面図。
【図１２】可撓管の先端部を断面で示す正面図。
【図１３】カバーロックの構築を説明する図。
【図１４】他の実施の形態の可撓管の先端部を断面で示す正面図。
【図１５】他の実施の形態の可撓管の先端部を断面で示す側面図。
【図１６】他の実施の形態の可撓管の先端部の正面図。
【図１７】他の実施の形態の可撓管の先端部の側面図。
【図１８】他の実施の形態の可撓管の先端部の正面図。
【図１９】さらに別の実施形態を説明する正面図。
【図２０】従来の曲りボーリングを用いた薬液注入工法を示す説明図。
【図２１】図２０で示す従来技術の問題を示す説明図。
【符号の説明】
１・・・工場
２・・・土地（領域）
３・・・カバーロック構築装置
４・・・ガイドパイプ
５・・・掘削機
６・・・斜め方向孔
７・・・キックオフツール
７ａ・・・孔
８、１１・・・センサ
１０・・・掘削及び薬液注入用ヘッド
１０ａ・・・噴射口
１２・・・可撓管
１３・・・水平方向孔
１４・・・地盤改良済領域（或いは薬液注入済領域）
１５・・・送液管
１６・・・カバーロック
１７・・・縦壁構築装置
１８・・・垂直壁
１９・・・ウイング

Claims

先端に薬液注入用ヘッド（１０）を有する可撓管（１２）を用い、曲がりボーリングで地盤中を水平方向に掘削し、前記薬液注入用ヘッド（１０）から薬液を注入する薬液注入工法において、改良すべき領域（２）の上方を水平方向に前記可撓管（１２）を改良すべき領域（２）を超える位置に到達するまで掘削・進行させ、そして薬液注入用ヘッド（１０）から薬液を噴射・注入しつつ可撓管（１２）を引き抜いて水平方向に延在する平板状の地盤改良済領域（１４）を造成し、次いで、再び可撓管（１２）を前記地盤改良済領域（１４）の下方の地盤において改良すべき領域（２）を水平に掘削し、薬液注入用ヘッド（１０）から地盤改良用の薬液（Ｊ）を注入することを特徴とする薬液注入工法。