JP5252732B2 - 円筒状弾性部材付きパイプ及びそれを用いた注入工法 - Google Patents

Description

本発明は、薬液を注入して地山を安定させる注入工法に関する。より詳細には、本発明は、注入工法に用いられる円筒状弾性部材付きパイプの改良と、当該改良された円筒状弾性部材付きパイプを用いた注入工法に関する。

一般的な円筒状弾性部材付きパイプとパッカを用いた注入工法について、図１４〜図２０を参照して説明する。
最初に、図１４で示すように、地中Gに削孔したボーリング孔１に円筒状弾性部材付きパイプ（たとえば、塩化ビニル管）２を、円筒状弾性部材付きパイプ２の先端がボーリング孔１の先端（切羽）１ｆに達するように配置する。
円筒状弾性部材付きパイプ２の外周には、所定のピッチで複数の逆止弁３が配置されている。逆止弁３は、スリーブ状（円筒状）の弾性部材（図示の例ではゴム製）で構成されている。

図１５の工程では、円筒状弾性部材付きパイプ２内に注入用ロッド４を挿入する。
注入用ロッド４は、ロッド先端４ｆ近傍に１対のパッカ５、５が、注入ロッド４の外周を覆うように装着されている。
１対のパッカ５、５は、当該１対のパッカ５、５により、先端側（切羽１ｆ側）から２番目の円筒状の逆止弁３（３Ｂ）を跨ぐ距離に配置される。

図１６の工程では、１対のパッカ５に流体、例えば高圧空気が充填され、１対のパッカ５が膨張する。そして、パッカ５の外周５ｏが円筒状弾性部材付きパイプ２の内周２ｉに当接して、円筒状弾性部材付きパイプ２における１対のパッカ５、５で挟まれた領域Ｓは、閉空間となる。
ここで、注入用ロッド４における、１対のパッカ５、５によって挟まれた領域Ｓには、図示では明示していないが、注入孔が形成されている。当該注入孔は、瞬結性の固化材を注入するための注入孔と、緩結性の固化材を注入するための注入孔とを有している。

図１７の工程では、注入用ロッド４の１対のパッカ５、５間に形成された注入孔から、瞬結性の固化材であるシールグラウトが注入される。
注入孔から注入された瞬結性の固化材は、円筒状弾性部材付きパイプ２の外周２ｏに配置された逆止弁３を経由して、ボーリング孔１内に流入する。ボーリング孔１内に流入した固結材は、２液混合タイプのものであれば直ちに混合されて瞬時に固まり、円筒状弾性部材付きパイプ２の外周２ｏとボーリング孔１との間に、シールグラウト（プラグ）６を形成する。
当該シールグラウト６は、図１９で後述するように、円筒状弾性部材付きパイプ２の外側に注入された注入材が、羽口側（矢印１ｒ側）に流出しないように、円筒状弾性部材付きパイプ外周２ｏとボーリング孔１との間の空間を閉塞するシール材として作用する。

図１８の工程では、注入用ロッド４を、円筒状弾性部材付きパイプ２の先端側に移動して、１対のパッカ５、５を、先端側（切羽１ｆ側）から１番目の逆止弁３（３Ａ）を挟む様に配置して膨張する。
図１９の工程では、注入用ロッド４に形成された複数の注入孔から、地山Ｇを安定させる注入材Ｍを、円筒状弾性部材付きパイプ２の内部に注入する。
円筒状弾性部材付きパイプ２の内部に注入した注入材（緩結性注入材）Ｍは、逆止弁３（３Ａ）からボーリング孔１を経由して、土壌Ｇに浸透する。この際に、シールグラウト６により、注入材Ｍが羽口側（矢印１ｒ側）に漏出することは防止される。
注入材Ｍを地山Ｇに浸透させた後、図２０の工程では、１対のパッカ５を収縮させて、注入用ロッド４を羽口側（矢印１ｒ側）に移動し（戻し）、１対のパッカ５、５を、切羽１ｆ側から４番目の円筒状の逆止弁３（３Ｄ）を挟む様に配置する。
そして、図１６〜図１９で説明したのと同様に施工する。

図１４〜図２０の従来技術では、一箇所で注入材Ｍを地山Ｇに浸透させるために、「パッカの膨張（図１６の工程）」、「シールグラウトの充填（図１７の工程）」、「パッカの（再度の）膨張（図１８の工程）」、「注入材の注入（図１９の工程）」の４工程が必要である。
しかし、当該４工程を有するため、従来技術では施工が煩雑となり、時間もかかる。
そして複数の領域で、「パッカの膨張（図１６の工程）」、「シールグラウトの充填（図１７の工程）」、「パッカの（再度の）膨張（図１８の工程）」、「注入材の注入（図１９の工程）」の４工程を行わなければならないので、施工の煩雑さ、施工時間の長期化が非常に大きな問題となる。

図１４〜図２０で示した工法とは異なり、羽口近傍のみにシールグラウト６を行うことにより、薬液をシールする場合もある。
しかし、羽口１ｒのみをシールグラウトする施工では、施工領域の全域に亘って地層が変化する我国の地盤（複層地盤）については、適切な対処が困難であるという問題を有している。

ここで、パッカ挿入ロッドを、例えば図２１で示す様に構成すれば、従来は別の工程として行なわれていた「パッカの膨張」、「シールグラウトの充填及び注入材の注入」を、２工程で行うことが可能である。
図２１では、注入用ロッド４にパッカ５が３箇所（５Ａ、５Ｂ、５Ｃ）設けられている。
係る工法では、「パッカの膨張」、「シールグラウトの充填及び注入材の注入」に際して、３つのパッカが同時に膨張するように構成している。

図２１で示すように注入用ロッド４を構成すれば、羽口側の２つのパッカ（パッカ５Ｂ、５Ｃ）の間では、注入用ロッド４のシールグラウト系統を介して、シールグラウト用固化材が噴射される。シールグラウト用固化材は、円筒状弾性部材付きパイプのバルブ（羽口側の２つのパッカ５Ｂ、５Ｃの間に位置する逆止弁３Ｂ）を介して、円筒状弾性部材付きパイプ２とボーリング孔内壁１ｉとの間の空間に、シールグラウトのプラグ６が形成される。
切羽１ｆ側の２つのパッカ（パッカ５Ａ、５Ｂ）間の領域では、注入用ロッド４の注入材系統を介して注入材Ｍを噴射し、施工するべき地盤Ｇに注入材Ｍが注入される。注入材Ｍは、切羽１ｆ側の２つのパッカ５Ａ、５Ｂの間に位置する円筒状弾性部材付きパイプの逆止弁３Ａを介して、施工するべき地盤（地山）Ｇ中に注入材Ｍが注入される。
そのため、シールグラウトの充填及び注入材Ｍの注入と、パッカの膨張の２工程で、注入工法を実施することが出来る。

しかし、図２１で示す様な注入用ロッド４は、その構造が非常に複雑化してしまうという問題を有している。
すなわち、図２１で示す注入用ロッド４では、注入材を１系統、シールグラウトを２系統（通常は２液混合タイプの固化材を使用するため）、パッカの膨張用流体が１系統と、最低でも合計４系統が必要となる。
そのため、図２１で示す様な注入用ロッド４を使用した場合には、当該ロッド４の構造が複雑なことに起因して、注入工法の施工が煩雑化してしまい、施工コストの高騰を招いてしまう。

また、円筒状弾性部材付きパイプ２内に挿入する注入用ロッド４は、その径寸法を大きくすることが出来ず、しかも、最低でも合計４系統を収納しているため、個々の供給系統の径寸法は非常に小さくなり、そのため、必要に応じて流量を増加することが困難となる。その結果、各供給系統において、適正な流体搬送が難しいという問題を有している。

さらに、注入工法の施工に際して、注入材の注入或いは浸透は、注入材が浸透される領域については、長手方向で均一に行いたい、という要請が存在する。
しかし、従来の注入は、逆止弁３（３Ａ）の孔のみから注入材が地山に注入される。
そのため、注入ロッド４の長手方向について、均一に注入材を注入することは困難であった。

その他の従来技術として、例えば、ケーシングと円筒状弾性部材付きパイプ間にシール材を充填し、円筒状弾性部材付きパイプ内に、一対のパッカとパッカ間に設けられた噴射孔とを有するインジェクションパイプを挿入して、注入材を地山に注入する技術が提案されている（特許文献１参照）。
しかし、係る従来技術（特許文献１）では、パッカの膨張、シールグラウトの充填、注入材の注入を、同時に行うという要請に応えることは出来ない。そして、シールグラウトの充填と注入材の注入を同時に行うためには、複雑な構成を有する機器を使用しなければならない。
また、係る従来技術では、所定の領域の全域に亘って均一に注入材を注入することが出来ない。

特開２００７−２３７０４号公報

本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、複雑な構成を有する機器を使用することなく、パッカの膨張後、シールグラウトの充填、注入材の注入を同時に行うことが出来て、しかも、所定の領域の全域に亘って均一に注入材を注入することが出来る円筒状弾性部材付きパイプ及びそれを用いた注入工法の提供を目的としている。

本発明の円筒状弾性部材付きパイプ（２０）は、パイプ（２１）と、該パイプ（２１）の長手方向に間隔をあけて配置された第１及び第２の円筒状弾性部材（３２、３１）と、パイプ（２１）が第１の円筒状弾性部材（３２：短い円筒状ラバー部材）で被覆されている領域に穿孔された第１の貫通孔（２３）と、パイプ（２１）が第２の円筒状弾性部材（３１）で被覆されている領域に穿孔された第２の貫通孔（２２）とを備え、第２の円筒状弾性部材（３１：長い円筒状ラバー部材）には複数の開口（３１１：孔、溝、スリット）が形成されており、（パッカ挿入ロッド７を介して）パイプ（２１）内に注入材が供給されてから第１の円筒状弾性部材（３２）が膨張するまでの圧損に比較して、パイプ（２１）内に注入材が供給されて第２の円筒状弾性部材（３１）の開口（３１１）から注入材が流出するまでの圧損の方が大きいことを特徴としている。

ここで、第２の円筒状弾性部材（３１）に形成された複数の開口（３１１：孔、溝、スリット）と、第２の貫通孔（２２）は、長手方向位置が整合していないのが好ましい。パイプ（２１）内に注入材が供給されてから、第２の円筒状弾性部材（３１）の開口（３１１）から注入材が流出するまでの圧損を増加して、開口（３１１）から注入材が流出するタイミングを、第１の円筒状弾性部材（３２）の膨張よりも確実に遅らせるためである。

本発明の円筒状弾性部材付きパイプ（２０）の実施に際して、（パッカ挿入ロッド７を介して）パイプ（２１）内に注入材が供給されてから、第１の円筒状弾性部材（３２）が膨張するまでの圧損に比較して、第２の円筒状弾性部材（３１）の開口（３１１）から注入材が流出するまでの圧損を大きくするために、第１の円筒状弾性部材（３２）の変形し易さのパラメータを、第２の円筒状弾性部材（３１）の変形し易さのパラメータよりも大きく（例えば、１０倍程度）設定して、第１の円筒状弾性部材（３２）を変形し易く構成するのが好ましい。
及び／又は、第１の円筒状弾性部材（３２）の厚さ寸法（弾性部材の半径方向寸法）を、第２の円筒状弾性部材（３１）の厚さ寸法（弾性部材の半径方向寸法）よりも小さく（例えば、１／１０程度）することが可能である。
さらに、第１の貫通孔（２３）の数が第２の貫通孔（２２）よりも多く、及び／又は、第１の貫通孔（２３）の大きさが第２の貫通孔（２２）よりも大きいことが好ましい。
それに加えて、パイプ（２１）の第１の円筒状弾性部材（３２）で被覆されている領域に形成された第１の貫通孔（２３）には、逆止弁（８）が設けられているのが好ましい。

係る円筒状弾性部材付きパイプ（請求項１の円筒状弾性部材付きパイプ２０）を用いて行われる本発明の注入工法は、施工地盤（Ｇ）に掘削されたボーリング孔（１）に前記円筒状弾性部材付きパイプ（請求項１の円筒状弾性部材付きパイプ２０）を挿入する工程（図３）と、
長手方向に間隔を空けて取り付けられた２個のパッカ（５Ａ、５Ｂ）を有するロッド（パッカ挿入ロッド７）を前記円筒状弾性部材付きパイプ（２０）内に挿入する工程（図４）と、
第１の円筒状弾性部材（３２）で被覆されたパイプ（２１）の領域に形成された第１の貫通孔（２３）と、第２の円筒状弾性部材（３１）で被覆されたパイプ（２１）の領域に形成された第２の貫通孔（２２）が、２個のパッカ（５Ａ、５Ｂ）の間となる位置までパッカ（５Ａ、５Ｂ）を移動し、当該位置でパッカ（５Ａ、５Ｂ）を膨張するパッカ膨張工程（図５）と、
前記ロッド（２個のパッカを有するロッド：パッカ挿入ロッド７）の２個のパッカ（５Ａ、５Ｂ）の間の領域から注入材を前記円筒状弾性部材付きパイプ（２０）内に供給する注入材供給工程（図６）と、
供給された注入材（Ｍ）が第１の貫通孔（２３）を介して第１の円筒状弾性部材（３２）内に充填されて第１の円筒状弾性部材（３２）を膨張し、膨張した第１の円筒状弾性部材（３２）がボーリング孔（１）の内壁面（１ｉ）と密着する円筒状弾性部材膨張工程（図６）と、
供給された注入材（Ｍ）が第２の貫通孔（２２）を介して第２の円筒状弾性部材（３１）と前記円筒状弾性部材付きパイプ（２０）外壁面（２０ｏ）との境界を流れ、第２の円筒状弾性部材（３１）に形成された複数の開口（３１１）を介して地山（Ｇ）に注入される注入工程（図７）を有し、
圧損の差に起因して、第２の円筒状弾性部材（３１）の複数の開口（３１１）を介して注入材（Ｍ）が地山（Ｇ）に注入されるのは（注入工程：図７）、第１の円筒状弾性部材（３２）が膨張する（円筒状弾性部材膨張工程：図６）よりも後になることを特徴としている。

本発明において、前記パッカ膨張工程（図５）と、注入材供給工程（図６）と、円筒状弾性部材膨張工程（図６）と、注入工程（図７）は、ボーリング孔（１）の切羽（１ｆ）側から羽口側（矢印１ｒ側）に向かって、順次、繰り返されるのが好ましい。

上述する構成を具備する本発明によれば、注入材は、前記円筒状弾性部材付きパイプ（２０）と第２の円筒状弾性部材（３１：長い円筒状ラバー部材）との境界を流れて、第２の円筒状弾性部材（３１）に形成された複数の開口（３１１：注入材注入用の孔或いはスリット）を介して、施工するべき地山（Ｇ）に注入される。
ここで、円筒状弾性部材付きパイプ（２０）のパイプ（２１）内に（パッカ挿入ロッド７を介して）注入材が供給されてから第１の円筒状弾性部材（３２）が膨張するまでの圧損に比較して、パイプ（２１）内に注入材が供給されてから第２の円筒状弾性部材（３１）の開口（３１１）から注入材（Ｍ）が流出するまでの圧損の方が大きい。
そのため、第１の円筒状弾性部材（３２）の膨張は、第２の円筒状弾性部材（３１）から注入材（Ｍ）が流出することに対して、常に先行することになる。

そして、第１の円筒状弾性部材（３２）が膨張すると、ボーリング孔の孔壁（１ｉ）と密着して、切羽側（１ｆ）と羽口側（１ｒ）とをシールする。そのため、第２の円筒状弾性部材（３１）の開口（３１１）から地山（Ｇ）へ注入された注入材（Ｍ）が羽口側（１ｒ）に漏出することが防止され、当該注入材（Ｍ）は地山（Ｇ）中に注入される。換言すれば、第１の円筒状弾性部材（３２）が膨張することにより、従来技術におけるシールグラウトと同等の作用効果を奏することが出来る。

本発明において、２個のパッカ（５Ａ、５Ｂ）を有するロッド（パッカ挿入ロッド７）における２個のパッカ（５Ａ、５Ｂ）の間の領域から、前記円筒状弾性部材付きパイプ（２０）内に注入材を供給すると、上述した通り、最初に第１の円筒状弾性部材（３２）が膨張し、その後、圧損が大きい分だけ時間的に遅れて、第２の円筒状弾性部材（３１）における複数の開口（３１１）から、注入材（Ｍ）が流出し、施工するべき地山（Ｇ）に注入される。

すなわち、本発明によれば、２個のパッカ（５Ａ、５Ｂ）を有するロッド（７）から円筒状弾性部材付きパイプ（２０）内に注入材を供給する、という単一の操作を地上側で行うことにより、従来技術におけるシールグラウトと同様なシール作用（第１の円筒状弾性部材３２の膨張）と、第２の円筒状弾性部材（３１）の複数の開口（注入材注入用孔３１１）からの注入材（Ｍ）の流出の２工程を、時間差を有して（第１の円筒状弾性部材３２の膨張工程を、第２の円筒状弾性部材３１の開口３１１からの注入材の流出に先行させて）実行することが出来る。

そして、実施に際して、２個のパッカ（５Ａ、５Ｂ）を有するロッド（７）内には注入材供給系統のみを設ければ良いので、複雑な構成を必要としない。
また、注入材は複数の開口（３１１）から注入されるので、従来技術の様に単一の注入材注入用孔から注入する場合に比較して、第２の円筒状弾性部材３１の開口３１１からの注入材の流出する際に、注入するべき領域全体に亘って注入材を均一に注入することが可能となる。

本発明の実施形態で用いられる円筒状弾性部材付きパイプを地中に設置した状態を示す断面図である。 図１で示す円筒状弾性部材付きパイプに、パッカ挿入ロッドから注入材を供給した状態を示す断面図である。 本発明の第１実施形態において、ボーリング孔に円筒状弾性部材付きパイプを挿入した状態を示す工程図である。 第１実施形態において、円筒状弾性部材付きパイプ内にパッカ挿入ロッドを挿入した状態を示す工程図である。 第１実施形態において、パッカ挿入ロッドのパッカを膨張させた状態を示す工程図である。 図５の状態から、注入材を注入して、短い円筒状ラバー部材を膨張させた状態を示す工程図である。 図６の状態から、パッカ挿入ロッドから長い円筒状ラバー部材を介して地山に注入材を供給した状態を示す工程図である。 図７の状態から、パッカ挿入ロッドを羽口側に移動した状態を示す工程図である。 図８の状態から、パッカを膨張させて、注入材を供給した状態を示す工程図である。 本発明の第２実施形態を説明する断面図である。 本発明の第３実施形態において、湾曲したボーリング孔を掘削する状態を示す工程図である。 図１１の状態から、掘削ロッドの内側に円筒状弾性部材付きパイプを挿入した状態を示す工程図である。 図１２の状態から、掘削ロッドを引き抜く状態を示す工程図である。 従来技術において、ボーリング孔に円筒状弾性部材付きパイプを挿入した状態を示す工程図である。 従来技術において、円筒状弾性部材付きパイプ内のシールグラウト充填位置にパッカ挿入ロッドを挿入した状態を示す工程図である。 従来技術において、シールグラウト充填位置に設置されたパッカを膨張させた状態を示す工程図である。 従来技術におけるシールグラウト充填工程を示す図である。 図１７の状態から、パッカを注入材注入位置に移動した状態を示す工程図である。 従来技術における注入材注入工程を示す図である。 図１９の状態からパッカを移動した状態を示す工程図である。 図１４〜図２０とは異なる従来技術を説明する断面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
先ず、図１〜図９を参照して、本発明の第１実施形態を説明する。
第１実施形態においては、先ず、図１と図２を参照して、円筒状弾性部材付きパイプ２０について説明する。

図１において、全体を符号２０で示す円筒状弾性部材付きパイプは、円筒状弾性部材付きパイプ本体２１、長い円筒状ラバー部材３１（第２の円筒状弾性部材）、短い円筒状ラバー部材３２（第１の円筒状弾性部材）を有している。ここで、図１の左側（矢印１ｒ側）は、羽口側である。
図１では、円筒状弾性部材付きパイプ本体２１の先端２１ｆが、地山Ｇに削孔されたボーリング孔１の切羽１ｆ側近傍まで挿入された状態が示されている。そして、長い円筒状ラバー部材３１が切羽１ｆ側に配置され、短い円筒状ラバー部材３２が羽口側（矢印１ｒ側）に配置されている。

ここで、図示の実施形態では、切羽１ｆ側の円筒状ラバー部材（第２の円筒状弾性部材）３１の長手方向寸法が長く、羽口側（矢印１ｒ側）の円筒状ラバー部材（第１の円筒状弾性部材）３２の長手方向寸法が短いが、両者の長手方向寸法が同じであっても良く、或いは、切羽１ｆ側の円筒状ラバー部材（第２の円筒状弾性部材）３１の長手方向寸法を短くして、羽口側（矢印１ｒ側）の円筒状ラバー部材（第１の円筒状弾性部材）３２の長手方向寸法を長くすることも可能である。

長い円筒状ラバー部材３１には、複数の（多数の）注入材注入用の孔（開口）３１１が形成されている。
円筒状弾性部材付きパイプ本体（パイプ）２１における長い円筒状ラバー部材３１に覆われた領域には、貫通孔２２（第２の貫通孔）が形成されている。
ここで、長い円筒状ラバー部材３１を設けた箇所において、複数の注入材注入用の孔３１１と、パイプ２１の複数の貫通孔２２とは、整合していない。すなわち、孔３１１と貫通孔２２は、長手方向或いは周方向において、その位置は同一ではない。

一方、短い円筒状ラバー部材３２には、孔或いはスリット等は形成されていない。そして、パイプ２１において、短い円筒状ラバー部材３２に覆われた領域には、複数の貫通孔２３（第１の貫通孔）が形成されている。
短い円筒状ラバー部材３２は、その内部に注入材を注入すると膨張して（図２参照）、切羽側と羽口側とを遮断してシールする作用（パッカやシールグラウトと同様な作用）を奏するように構成されている。
なお、図２において、短い円筒状ラバー部材３２に覆われた領域の貫通孔２３に、符号８で示す様な弾性材（例えば、ゴム製）の逆止弁を設けても良い。

図１、図２では、パッカ挿入ロッド７が、パイプ２１の先端２１ｆまで挿入されている。
パッカ挿入ロッド７には、先端近傍にパッカ５Ａが配置され、パッカ５Ａから羽口側（符号１ｒ側）に所定距離だけ離れた位置に、パッカ５Ｂが設けられている。
長い円筒状ラバー部材３１と短い円筒状ラバー部材３２との距離は、当該ラバー部材３１、３２が、二つのパッカ５Ａ、５Ｂに挟まれるように設定されている。

図１の状態から、パッカ挿入ロッド７を介して注入材を供給した状態が、図２で示されている。
図２において、二つのパッカ５Ａ、５Ｂに、例えばパッカ挿入ロッド７の供給系統（図示せず）から、パッカ膨張用の流体（例えば高圧エア）を供給して、パッカ５Ａ、５Ｂを膨張させる。パッカ５Ａ、５Ｂを膨張することにより、パイプ２１内におけるパッカ５Ａ、５Ｂ間の領域Ｓを、パイプ２１内のその他の領域から区画している。

そして、パイプ２１内におけるパッカ５Ａ、５Ｂ間の領域Ｓに注入材を注入すると、当該注入材は、パッカ５Ａ、５Ｂ間の領域Ｓから、パイプ２１に形成された貫通孔２２、２３を介して、パイプ２１外に流出する。
貫通孔２３を介してパイプ２１外に流出した注入材は、短い円筒状ラバー部材３２内に流入する。
ここで短い円筒状ラバー部材３２には、貫通孔やスリットの類が形成されていないため、パイプ２１の貫通孔２３を流れる注入材により、短い円筒状ラバー部材３２は膨張する。短い円筒状ラバー部材３２が膨張することにより、ボーリング孔１内壁に短い円筒状ラバー部材３２が密接し、パイプ２１とボーリング孔１の内壁との環状空間を、長手方向についてシールする。係る状態は、従来技術において、「シールグラウトをかけた」状態に相当する。

一方、貫通孔２２から流れた注入材は、パイプ２１と長い円筒状ラバー部材３１との境界を流れ、長い円筒状ラバー部材３１の複数の注入材注入用孔３１１を介して、ボーリング孔１内に流出する。
図２において、符号Ｆｍの矢印線は、パイプ２１と長い円筒状ラバー部材３１との境界を流れる注入材の流線を示している。

ここで、パッカ挿入ロッド７を介して注入材が供給されてから短い円筒状ラバー部材３２が膨張するまでの圧損に比較して、注入材が供給されてから長い円筒状ラバー部材３１の注入材注入用孔３１１を介して注入材が流出するまでの圧損の方が大きい。
その理由を以下に詳述する。
第１に、パイプ２１と長い円筒状ラバー部材３１との境界を注入材が流れる際の抵抗或いは圧損は、パイプ２１に形成された貫通孔２３を介して短い円筒状ラバー部材３２に注入材が流入する際の抵抗（圧損）に比較して、遥かに大きい。
第２に、明確には図示されていないが、長い円筒状ラバー部材３２の変形し易さのパラメータは、短い円筒状ラバー部材３１の変形し易さのパラメータよりも小さく（例えば、１／１０程度）、変形し難い。そのため、パイプ２１と長い円筒状ラバー部材３１との境界を注入材が流れようとしても、長い円筒状ラバー部材３１は変形し難いため、圧損が大きいのである。

第３に、明確には図示されていないが、長い円筒状ラバー部材３１の厚さ寸法（弾性部材の半径方向寸法）は、短い円筒状ラバー部材３２の厚さ寸法（弾性部材の半径方向寸法）よりも大きく（例えば、１０倍程度）、変形し難いからである。
第４に、明確には図示されていないが、長い円筒状ラバー部材３１で覆われているパイプ２１の領域に形成されている貫通孔２２の数は、短い円筒状ラバー部材３１で覆われているパイプ２１の領域に形成されている貫通孔２３よりも少ないため、貫通孔２２を注入材が流れる際の圧損及び抵抗が大きい。
第５に、長い円筒状ラバー部材３１で覆われているパイプ２１の領域に形成されている貫通孔２２の断面積は、短い円筒状ラバー部材３１で覆われているパイプ２１の領域に形成されている貫通孔２３の断面積よりも小さいため、貫通孔２２を注入材が流れる際の圧損及び抵抗が大きい。

ここで、図示の実施形態において、上述した第２の理由〜第５の理由の全てを充足させる必要はない。
短い円筒状ラバー部材３２が膨張してから、長い円筒状ラバー部材３１の注入材注入用孔３１１を介して注入材がボーリング孔１内に流出するまでの時間的遅れは、無制限に長くするのではなく、施工現場の仕様その他に起因して、最適な値が存在する。
係る時間的遅れを最適にするために、長い円筒状ラバー部材３２の変形し易さのパラメータと短い円筒状ラバー部材３１の変形し易さのパラメータとを等しく、或いは、長い円筒状ラバー部材３２の変形し易さのパラメータを短い円筒状ラバー部材３１の変形し易さのパラメータよりも大きくして（例えば、１０倍程度）、長い円筒状ラバー部材３２を変形し易くすることもあり得る。

また、長い円筒状ラバー部材３１の厚さ寸法と短い円筒状ラバー部材３２の厚さ寸法とを等しくして、或いは、長い円筒状ラバー部材３１の厚さ寸法を短い円筒状ラバー部材３２の厚さ寸法弾性部材の半径方向寸法よりも小さくして（例えば、１／１０程度）、変形し易くする場合もある。
さらに、長い円筒状ラバー部材３１で覆われているパイプ２１の領域に形成されている貫通孔２２の数を、短い円筒状ラバー部材３１で覆われているパイプ２１の領域に形成されている貫通孔２３以下にすることも有り得る。
同様に、長い円筒状ラバー部材３１で覆われているパイプ２１の領域に形成されている貫通孔２２の断面積を、短い円筒状ラバー部材３１で覆われているパイプ２１の領域に形成されている貫通孔２３の断面積以上にすること可能性も存在する。

上述した通り、パッカ挿入ロッド７を介して注入材が供給されてから短い円筒状ラバー部材３２が膨張するまでの圧損に比較して、注入材が供給されてから長い円筒状ラバー部材３１の注入材注入用孔３１１を介して注入材が流出するまでの圧損の方が大きい。
従って、注入材がパイプ２１と長い円筒状ラバー部材３１との境界を流れて開口部３１１から地山Ｇに注入されるまでの時間に比較して、貫通孔２３から短い円筒状ラバー部材３２に注入された注入材によって短い円筒状ラバー部材３２が膨張するのに必要な時間は、遥かに短くて済む。
そのため、短い円筒状ラバー部材３２が膨張してから、長い円筒状ラバー部材３１の注入材注入用孔３１１を介して注入材が流出するまでに、時間的遅れが生じる。係る時間的遅れにより、短い円筒状ラバー部材３２が膨張してボーリング孔１を長手方向について閉塞した後に、長い円筒状ラバー部材３１の開口部３１１から注入材が流出するのである。

ここで、図示しない地上側では、単に、パッカ挿入ロッド７を介して、パイプ２１内に注入材を供給する作業のみが行われる。地上側からの操作によりパイプ２１内に注入材を供給すれば、上述した様に、短い円筒状ラバー部材３２が膨張してボーリング孔１を長手方向について閉塞し、その後、長い円筒状ラバー部材３１の開口部３１１から注入材が流出するのである。
すなわち、地上側において、「円筒状ラバー部材３２を膨張させる」という特別な操作を行わなくても、短い円筒状ラバー部材３２が膨張してボーリング孔１を長手方向について閉塞し、「円筒状ラバー部材３２の膨張後、長い円筒状ラバー部材３１の開口部３１１から注入材を地山Ｇに注入する」という特別な操作を行わなくても、切羽１ｆと短い円筒状ラバー部材３２が膨張した個所との間の領域Ｅに注入材が注入される。
そのため、第１実施形態によれば、地上側では、「パッカ膨張用の高圧流体の供給」および「注入材の供給」と言う２工程のみを行えば、羽口側（矢印１ｒ側）に注入材が漏出すること無く、地山Ｇに注入材が注入される。地上側では、「シールグラウト」、「土壌に注入材注入」という２つの操作を行う必要がない。

これに加えて、長い円筒状ラバー部材３１には注入材注入用孔（開口部）３１１が多数形成されている。
そのため、逆止弁３の孔１箇所のみから注入材が地山に注入されている従来技術（例えば、図１９参照）に比較すれば明らかなように、図２で示す第１実施形態によれば、注入材を注入するべき範囲全域において、均等な間隔にて、複数箇所から注入材が注入され、注入材が確実に且つ均一に地山Ｇに浸透する。

図２において、短い円筒状ラバー部材３２を膨張させている流体は注入材であるため、パッカ挿入ロッド７に設ける流体供給系統は、注入材供給用の系統とパッカ膨張用の高圧流体のみで良い。
そのため、第１実施形態では、パッカ挿入ロッド７の構成を複雑にすることなく、「シールグラウト」、「土壌に注入材注入」という２つの工程を、「パッカ挿入ロッド７を介して注入材を供給する」という単一の操作により、確実に実行することが出来る。

短い円筒状ラバー部材３２において、注入材が短い円筒状ラバー部材３２内に流入すると、短い円筒状ラバー部材が弾性反撥力により収縮しようとして、貫通孔２３から注入材が円筒状弾性部材付きパイプ２１内に逆流する恐れがある。
これに対して、図２で示すように、短い円筒状ラバー部材３２内に逆支弁８を設ければ、短い円筒状ラバー部材の弾性反撥力により、注入材が円筒状弾性部材付きパイプ２１内に逆流することを防止出来る。

次に、図１、図２を参照して説明した円筒状弾性部材付きパイプ２０を用いて、注入工法（第１実施形態に係る注入）を施工する態様について、図３〜図９を参照して説明する。
第１実施形態に係る注入工法では、先ず、図３で示す工程において、地山Ｇに削孔したボーリング孔１に、図１で示す円筒状弾性部材付きパイプ２０を、切羽１ｆ側まで挿入する。
なお、円筒状弾性部材付きパイプ２０は、図１、図２で説明した長い円筒状ラバー部材３１及び短い円筒状ラバー部材３２を、複数備えている。（長い円筒状ラバー部材３１と短い円筒状ラバー部材３２の組を、複数設けている。）

図４で示す工程では、円筒状弾性部材付きパイプ２０内部に、１対のパッカ５Ａ、５Ｂを備えたパッカ挿入ロッド７を、パイプ先端まで挿入する。パッカ挿入ロッド７については、図１、図２で説明したのと同様である。
図５で示す工程では、パッカ５Ａ、５Ｂを、例えば高圧エアの様な流体によって膨張させる。
図６で示す工程では、パッカ５Ａ、５Ｂが膨張して円筒状弾性部材付きパイプ２０内を閉塞した後、パッカ挿入ロッド７におけるパッカ５Ａ、５Ｂの間の領域から注入材を供給する。なお、パッカ５Ａ、５Ｂの間の領域における注入材供給機構の図示は省略している。

図６において、パッカ挿入ロッド７から供給された注入材は、貫通孔２２、２３からパイプ２１外に流出する。
前述したように、貫通孔２３から流出して短い円筒状ラバー部材３２を膨張する際における注入材の圧損は、貫通孔２２から長い円筒状ラバー部材３１の開口部３１１から注入材が流出する際における圧損よりも、遥かに小さい。
そのため、先ず、貫通孔２３から短い円筒状ラバー部材３２内に流入する注入材によって、当該短い円筒状ラバー部材３２が膨張し、ボーリング孔１内を閉塞する。

当該短い円筒状ラバー部材３２が膨張してボーリング孔１を閉塞した後、図７で示す工程において、貫通孔２２から流れた注入材が、円筒状弾性部材付きパイプ２０の外壁と長い円筒状ラバー部材３１との間（境界）を流れ、長い円筒状ラバー部材３１に形成された多数の開口部３１１（図３〜図９では図示を省略）から、注入材Ｍが流出する。
開口部３１１から流出した注入材Ｍは、ボーリング孔１の内壁部１ｉにおける切羽１ｆ側と閉塞箇所とで仕切られた領域において、地山Ｇに浸透、注入される。

図７において注入材Ｍが十分地山に浸透した時点で、図８で示すように、パッカ５Ａ、５Ｂを収縮させる。そして、１ピッチ分、すなわち、切羽側１ｒから数えて２番目の長い円筒状ラバー部材３１及び短い円筒状ラバー部材３２をパッカ５Ａ、５Ｂが挟む位置まで、パッカ挿入ロッド７を羽口側（矢印１ｒ側）へ後退させる。
図８の工程で、パッカ５Ａ、５Ｂが、切羽側１ｒから数えて２番目の長い円筒状ラバー部材３１及び短い円筒状ラバー部材３２を挟む様な位置まで、パッカ挿入ロッド７を後退させたならば、図９で示すように、図５〜図８と同様の要領で施工して、切羽１ｆから１つ目の短い円筒状ラバー部材３２と２つ目の短い円筒状ラバー部材３２との間の領域で、地山Ｇに注入材を浸透、注入させる。
以下、切羽１ｆ側から羽口側１ｒへ戻る方向へ（図３〜図９において、左側から右側へ向かって）、順次、施工する。

通常は、図８、図９を参照して説明したように、切羽１ｆ側から羽口側１ｒへ、パッカ挿入ロッド７を引き戻す方向に、順次施工する。
ただし、図示はされていないが、羽口側１ｒから切羽１ｆ側へ向かって、パッカ挿入ロッド７を押し込む方向へ順次施工することも可能である。
なお、図７の工程で供給された注入材Ｍの一部は、パイプ２１内部に残留する。パイプ２１内部に残留した当該注入材は、図８、図９において、パイプ２１内の多数のドットで表現されている。

次に、図１０を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。
図１〜図９の第１実施形態は、ボーリング孔１が水平方向に掘削されている。
それに対して、図１０の第２実施形態は、ボーリング孔１Ｖが垂直方向に掘削されている場合の実施形態である。
図１０において、垂直方向下方が切羽側１Ｖｆであり、垂直方向上方が羽口側（矢印１Ｖｒ側）である。

第１実施形態に関連して説明した様に、長い円筒状ラバー部材３１に設けられた多数の開口３１１から注入材が地山Ｇに注入される以前の段階で、短い円筒状ラバー部材３２が膨張してパッカ（或いは、従来技術におけるシールグラウト）として作用するためには、長い円筒状ラバー部材３１と円筒状弾性部材付きパイプ本体２１との間の境界を注入材が流れる圧損が、短い円筒状ラバー部材３２内に注入材が流入する際の圧損よりも大きくなければならない。

しかし、ボーリング孔１Ｖが垂直方向に掘削されている図１０では、長い円筒状ラバー部材３１は、短い円筒状ラバー部材３２よりも切羽１ｆ側、すなわち垂直方向下方に位置しているので、長い円筒状ラバー部材３１と円筒状弾性部材付きパイプ２１の間の境界に連通する貫通孔２２Ａ（第２の貫通孔）は、短い円筒状ラバー部材３２への貫通孔２３Ａ（第１の貫通孔）よりも下方に位置している。
注入材の密度をρ、重力加速度をｇ、貫通孔２２Ａと２３Ａとの距離（図９では深度差）をｈとすれば、貫通孔２２Ａにおける圧力は、貫通孔２３Ａにおける圧力よりも、ρｇｈだけ高圧となる。

従って、注入材がパイプ２１に供給されてから長い円筒状ラバー部材３１の開口部３１１から流出するまでの圧損と、貫通孔２３Ａから短い円筒状ラバー部材３２内に流入する圧損との差をΔとすれば、 Δ＞ρｇｈ でなければ、短い円筒状ラバー部材３２が膨張してパッカとして作用した後に、所定の時間的遅れを伴って、長い円筒状ラバー部材３１に設けられた噴射孔３１１から注入材が地山Ｇに注入されることは保証されない。
Δ＞ρｇｈ でない場合には、短い円筒状ラバー部材３２が膨張してパッカとして作用する以前の段階で、長い円筒状ラバー部材３１に設けられた噴射孔３１１から注入材が地山Ｇに注入されてしまう可能性がある。その場合には、短い円筒状ラバー部材３２が膨張してパッカとして作用してはいないので、羽口側１ｒに注入材が漏出する可能性がある。

換言すれば、注入材がパイプ２１に供給されてから長い円筒状ラバー部材３１の開口部３１１から流出するまでの圧損を「ΔＰ_２２」、貫通孔２３Ａから短い円筒状ラバー部材３２内に進入する圧損を「ΔＰ_２３」とすれば、
Δ＝ΔＰ_２２−ΔＰ_２３ であり、 ΔＰ_２２−ΔＰ_２３＞ρｇｈ となる様に、構成する必要がある。

図１０の第２実施形態におけるその他の構成及び作用効果については、図１〜図９の第１実施形態と同様である。

図１１〜図１３を参照して、第３実施形態について説明する。
第１実施形態、第２実施形態では、直線状のボーリング孔に沿って、注入作業を実行している。
それに対して、図１１〜図１３の第３実施形態は、湾曲したボーリング孔１１を削孔し、当該湾曲したボーリング孔１１に沿って注入作業を行っている。

第３実施形態の図１１で示す工程においては、可撓性を有する中空で小径の掘削ロッド９を装備した自在ボーリングマシン１００を用いて、いわゆる「曲がりボーリング」の技術により、施工するべき地山Ｇに湾曲したボーリング孔１１を削孔する。
そして、図１２で示す工程において、可撓性を有する小径の掘削ロッド９の、内径側の空間に、図１、図２を参照して説明した円筒状弾性部材付きパイプ２０を挿入する。
この場合、円筒状弾性部材付きパイプ２０も可撓性を有する材料で製造されている。

図１３で示す工程において、可撓性を有する小径の掘削ロッド９の内径に円筒状弾性部材付きパイプ２０を挿入したならば、該可撓性を有する掘削ロッド９を地上側に引き抜く。
この場合、地山Ｇが安定しており、ボーリング孔１１が崩落しないのであれば（ボーリング孔１１が自立しているのであれば）、可撓性を有する小径の掘削ロッド９を地上側１ｒに完全に引き抜くことが出来る。
そして、図３〜図９或いは図１０で説明したのと同様な態様で、注入作業を切羽１ｆ側から地上側の羽口側１ｒに向かって行う。

図１１〜図１３の第３実施形態におけるその他の構成及び作用効果については、図１〜図１０の実施形態と同様である。

図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない。

１・・・ボーリング孔
１ｆ・・・切羽側
１ｒ・・・羽口側
５・・・パッカ
７・・・パッカ挿入ロッド
２０・・・円筒状弾性部材付きパイプ
２１・・・円筒状弾性部材付きパイプ本体
２２、２３・・・貫通孔
３１・・・長い円筒状ラバー部材／第２の円筒状弾性部材
３２・・・短い円筒状ラバー部材／第１の円筒状弾性部材
３１１・・・開口部／注入材注入用孔

Claims (2)

1. パイプと、該パイプの長手方向に間隔をあけて配置された第１及び第２の円筒状弾性部材と、パイプが第１の円筒状弾性部材で被覆されている領域に穿孔された第１の貫通孔と、パイプが第２の円筒状弾性部材で被覆されている領域に穿孔された第２の貫通孔とを備え、第２の円筒状弾性部材には複数の開口が形成されており、パイプ内に注入材が供給されてから第１の円筒状弾性部材が膨張するまでの圧損に比較して、パイプ内に注入材が供給されて第２の円筒状弾性部材の開口から注入材が流出するまでの圧損の方が大きいことを特徴とする円筒状弾性部材付きパイプ。
2. 請求項１の円筒状弾性部材付きパイプを用いて行われる注入工法において、
   施工地盤に掘削されたボーリング孔に前記円筒状弾性部材付きパイプを挿入する工程と、
   長手方向に間隔を空けて取り付けられた２個のパッカを有するロッドを前記円筒状弾性部材付きパイプ内に挿入する工程と、
   第１の円筒状弾性部材で被覆されたパイプの領域に形成された第１の貫通孔と、第２の円筒状弾性部材で被覆されたパイプの領域に形成された第２の貫通孔が、２個のパッカの間となる位置までパッカを移動し、当該位置でパッカを膨張するパッカ膨張工程と、
   前記ロッドの２個のパッカの間の領域から注入材を前記円筒状弾性部材付きパイプ内に供給する注入材供給工程と、
   供給された注入材が第１の貫通孔を介して第１の円筒状弾性部材内に充填されて第１の円筒状弾性部材を膨張し、膨張した第１の円筒状弾性部材がボーリング孔の内壁面と密着する円筒状弾性部材膨張工程と、
   供給された注入材が第２の貫通孔を介して第２の円筒状弾性部材と前記円筒状弾性部材付きパイプ外壁面との境界を流れ、第２の円筒状弾性部材に形成された複数の開口を介して地山に注入される注入工程を有し、
   圧損の差に起因して、第２の円筒状弾性部材の複数の開口を介して注入材が地山に注入されるのは、第１の円筒状弾性部材が膨張するよりも後になることを特徴とする注入工法。

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