JP5397823B1

JP5397823B1 - グラウト注入装置とそれを使用したグラウト注入工法

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Publication number: JP5397823B1
Application number: JP2013084323A
Authority: JP
Inventors: 孝山本
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-03-27
Filing date: 2013-03-27
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2033-03-27
Also published as: JP2014190154A

Abstract

【課題】短管を継ぎ足しながら作業しなければならない煩わしを一挙に解決することのできる新たなグラウト注入管を提供する。
【解決手段】地盤に圧入されて先端部からグラウトを噴出する先端ロッド２と、その先端ロッド２の後端に接続されて、その先端ロッド２にグラウトを送り込む高圧ホース３と、その高圧ホース３の外周を着脱自在に覆うとともに、前記先端ロッド２の後端に順次連結される剛性のある複数の保護部材４とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、地盤沈下や液状化によって傾いた建造物をグラウト注入工法により修復するグラウト注入装置とそれを使用したグラウト注入工法に関する。

軟弱地盤や液状化した地盤を改良する工法として、これまで種々のグラウト注入工法が開発されているが、これらの工法で使用される注入管（ロッド）には、例えば、下記特許文献１に開示されるような単管と、下記特許文献２、３に開示されるような多重管とがある。

これらの注入管は、鋼管で構成され、通常は、十分な長さの注入管を用いて、そこに加圧水を送り込みながら地盤を削孔してグラウトを注入していくが、住宅密集地や市街地の狭隘な場所では、十分な長さの注入管とそれを圧入するボーリングマシーンとを使用することができないので、これらの場所では、１メートル程度の短管を継ぎ足しながら、加圧水とハンマードリル等を併用しながら設定深さまで削孔している。

特開２００７−２４７１７５号公報特開２０１１−１２７２９４号公報特開２０１２−２０２１１９号公報

ところが、短管を継ぎ足すときは、地上から突き出た短管頭部のスイベルを取り外し、そこに短管を継ぎ足しては、再びスイベルを取り付けるという作業を繰り返さなければならない。同様に、短管を取り外すときも、先にスイベルを取り外してから、短管を取り外さなければならない。しかも、短管が二重管で構成され、その先端ロッドで２液を混合して硬化させる工法を採用する場合には、スイベルを取り外す前に、短管内に十分な洗浄水を送り込んで、短管内に残留する液剤やセメントミルク等を洗い流す必要がある。それを怠ると、短管内で液剤やセメントミルクが混ざりあって硬化し、使用不能に陥る。

そのため、短管を地中でステップダウンさせたりステップアップさせたりして、ステップ毎にグラウトを注入していく工法を採用するときは、短管の継ぎ足し、取り外し毎に、短管内の洗浄と、スイベルの着脱と、短管の着脱とを繰り返すことになるから、作業効率が極めて悪いという問題がある。しかも、埋め立て地等の軟弱地盤では、短管の進行速度が速いために、前述の洗浄作業や着脱作業に追われることになる。

さらに、大量の洗浄水を使って注入管に残留する液剤を洗浄するので、隣地へのグラウトの浸入問題も発生するおそれがある。また、夏場になると、グラウトの硬化速度が速くなるから、そうした作業を手際よく進めていくには、熟練を要するという問題もある。

本発明は、短管を継ぎ足しながら作業しなければならない狭隘地でのグラウト注入におけるこうした問題を一挙に解決することのできる新たなグラウト注入装置とそれを使用した新たなグラウト注入工法を提供することを課題とする。

本発明に係るグラウト注入装置は、地盤に圧入されて先端部からグラウトを噴出する先端ロッドと、その先端ロッドの後端に接続されて、その先端ロッドにグラウトを送り込む高圧ホースと、その高圧ホースの外周を着脱自在に覆うとともに、前記先端ロッドの後端に次々と継ぎ足して連結される剛性のある複数の保護部材と、地上に露出する前記保護部材の後端部に取り付けられて、前記高圧ホースを避けながら前記保護部材に軸芯方向の力を伝達する付属装置と、該付属装置に連結されて前記保護部材を地中に圧入するバイブレータと、前記付属装置に連結されて圧入された前記保護部材を地上に引き上げるウインチとを備える。

先端ロッドは、地盤に圧入されて先端部からグラウトを噴出するものであれば、どのような形態のものであっても構わないが、その後端部には、少なくとも高圧ホースを接続するジョイントを設けておく。先端ロッドが２液混合タイプの場合には、２本のジョイントを設け、それぞれに種類の異なる液剤を送る高圧ホースを接続して、先端ロッド内で２液が混合されて地中に噴出されるようにしておく。保護部材は、前記ジョイントと、そこに接続された高圧ホースとを外周から取り囲んで保護するとともに、先端ロッドと連結されて一体化されるように構成しておく。加えて、既に連結された保護部材の後端に新たな保護部材を継ぎ足して連結できるように構成しておく。

この保護部材は、先端ロッドに接続された高圧ホースをその回りから着脱自在に取り囲んで保護するもので、例えば、鋼管を縦方向に２分割した中に高圧ホースを挟み込みながら合体させれば、鋼管内に高圧ホースが収納されるように構成しておく。さらに、この保護部材は、先端ロッドの後端部に接続された高圧ホースを保護するだけでなく、先端ロッドを地盤に圧入したり、それを引き上げたりするときに、保護部材に加えられる力が先端ロッドにそのまま伝達されるように、剛性のある材質で形成しておく。加えて、継ぎ足された地上の保護部材の後端部に力を加えると、先端ロッドを地盤に圧入したり引き上げたりできるように、先端ロッドと各保護部材とを強固に連結しておく。

こうした保護部材の中に収納された高圧ホースの終端は、地上の注入ポンプに接続されて、グラウトや清水がそのまま先端ロッドに送り込まれるようにしておく。そして、先端ロッドとその後端に接続された高圧ホースの一部とそれを保護する保護部材とが地中に圧入されて、地上には、高圧ホースと保護部材の後端部のみが露出するようになると、その保護部材の後端に新たな保護部材を継ぎ足して連結していく。保護部材を地中に圧入するには、保護部材の後端から延びる高圧ホースを避けながら、保護部材の軸芯方向に力を伝達する付属装置を保護部材の後端に取り付け、その付属装置にバイブレータを連結して保護部材を地中に圧入していく。また、先端ロッドを引き上げる場合は、前記付属装置をウインチで引き上げて、地中に埋もれていた保護部材が地上に露出する度に、それを地中の保護部材から分離除去していく。これにより、地中の高圧ホースは、保護部材によって保護されるとともに、先端ロッドの地盤への圧入や引き上げも保護部材を介して行うことができる。したがって、このグラウト注入装置を用いると、グラウト注入中に高圧ホースを注入管に接続したり外したりする作業が不要になる。

本発明によれば、住宅密集地等の狭隘な場所で地盤にグラウトを注入するときに、先端ロッドに高圧ホースを接続したまま保護部材を介してバイブレータで地盤に圧入したり、ウインチで引き上げたりすることができる。したがって、これまでの工法で採用していた短管の継ぎ足しや短管内の洗浄、スイベルの着脱作業が不要になるから、作業が極めて楽になり、作業効率も飛躍的に向上する。さらに、バイブレータを手に持って操作することができるから、住宅密集地の狭隘な場所であっても、傾いた家屋を水平状態に戻す地盤改良工事を進めることができる効果がある。

本発明の一実施形態に係るグラウト注入管の外観斜視図２液混合タイプの先端ロッドを接続した前記グラウト注入管の先端断面図１液タイプの先端ロッドを接続した前記グラウト注入管の他の先端断面図保護部材を開いた状態の外観斜視図保護部材同士を連結する連結部材の外観斜視図上記連結部材の他の実施形態を示す外観斜視図２液混合タイプの先端ロッドの他の実施形態を示す断面図図７の実施形態で使用する保護部材の外観斜視図本発明の他の実施形態に係る保護部材の連結状態の外観斜視図（ａ）図９の保護部材のＡＡ矢視断面図（ｂ）図９の保護部材のＢＢ断面図（ａ）保護部材の後端部に連結する付属装置の外観斜視図（ｂ）保護部材の後端部に連結する他の付属装置の外観斜視図保護部材の第２の実施形態に係る外観斜視図前記第２の実施形態を接続するときの外観斜視図

図１は、一実施形態に係るグラウト注入管の外観斜視図を示す。この図において、グラウト注入管１は、先端ロッド２と、その後端部に接続される高圧ホース３と、その高圧ホース３を内部に収納するとともに、先端ロッド２と連結されて先端ロッド２に力を伝達する保護部材４とで構成されている。

先端ロッド２は、地盤の種類によって種々の形態のものが採用可能である。図１から図３に示す先端ロッド２は、先端部にドリル２１とリーマ２２とを備えたもので、比較的硬い地盤を切削するときに使用する。図２は、２液混合タイプの先端ロッド２を示し、図３は、１液タイプの先端ロッド２を示す。図７に示すものは、２液混合タイプの他の実施形態に係る先端ロッド２で、このタイプの先端ロッド２は、先端部が円錐形に形成されて、埋め立て地等の軟弱地盤に使用する。

図２、図７の先端ロッド２の内部には、混合室２３が形成され、その混合室２３の前側壁面には、外部と連通する複数の噴出口２４が形成されている。また、図示はしていないが、必要に応じて円筒壁面（側面）にも複数の噴出口が形成される。前記混合室２３の後側壁面には、２つの連通口２５が形成され、それらの連通口２５にジョイントパイプ２６がそれぞれ平行に取り付けられている。

各ジョイントパイプ２６のネジ部には、高圧ホース３の袋ナット２７が接続されて、混合室２３内に高圧ホース３から２種類の液剤、例えば、セメントミルクとそれを硬化させる液剤、あるいは、水ガラスを主剤とする２種類の薬剤等が送り込まれるようになっている。混合室２３内に送り込まれた２種類の液剤（グラウト）は、そこで混合されて複数の噴出口２４から排出される。図２、図７では、上下の噴出口２４と上下の連通口２５とが互いに対向するように見えているが、実際には、各噴出口２４と各連通口２５とは、位相がずれた状態で配置されている。これにより、２種類のグラウトが混合室２３内で撹拌されてから外部に排出されるようになっている。

各ジョイントパイプ２６は、段違いの長さに形成され、それぞれの後端部に高圧ホース３の袋ナット２７が接続される。その場合に、袋ナット２７同士が干渉しないようになっている。また、ジョイントパイプ２６の後端部は、先端ロット２の後端部から飛び出ており、それによって、袋ナット２７を接続するときの作業が楽に行えるようになっている。

図３の先端ロッド２には、減圧室２３ａの前側壁面に複数の噴出口２４が形成されているが、この減圧室２３ａの円筒壁面（側面）にも、図示はしないが、必要に応じて複数の噴出口２４が形成される場合もある。そして、減圧室２３ａの後側壁面には、１つの連通口２５が形成され、そこにスイベルジョイント２８を介して高圧ホース３の袋ナット２７が接続されている。このスイベルジョイント２８は、そのジョイント部が軸芯回りに自由に回転する構成であるから、ドリル２１を軸芯として先端ロッド２全体が回転しても、高圧ホース３は、回転しないようになっている。なお、このタイプの先端ロッド２には、例えば、セメントミルクに硬化剤を添加したグラウトが送り込まれる。

図４は、図１から図３に示した保護部材４の外観斜視図を示す。この図４において、保護部材４は、鋼管を縦方向に２分割したものをヒンジ４１で結合することによって開閉式に構成したもので、２分割された各保護部材４の中に高圧ホース３を収納して閉鎖することができるようになっている。

この保護部材４を閉じると、円筒状になるが、その外径は、先端ロッド２の外径と同系に形成されている。そのため、先端ロッド２と円筒形の保護部材４とを接続するときは、それらの外周に円弧状の連結部材４２（図５参照）を被せ、その上からボルト４３で連結部材４２と先端ロッド２とを、また、連結部材４２と保護部材４とを連結する。
各連結部材４２には、馬鹿穴４４が形成され、それが被せられる先端ロッド２の対応する位置には、ボルト４３がネジ込まれる雌ネジ４５が形成されている。同様に、保護部材４の前記馬鹿穴４４に対応する位置にも雌ネジ４５が形成されている。

図６は、上記連結部材４２の他の実施形態の外観斜視図を示す。この実施形態では、連結部材４２を円筒形とし、その中に先端ロッド２の後端部と保護部材４の先端部とを挿入してボルト４３で連結するようにしている。したがって、この実施形態の連結部材４２にも、ボルト４３を挿通する馬鹿穴４４が形成されている。

図７の先端ロッド２は、その後端部に保護部材４の先端部を挿入するようにしたものである。そのため、先端ロッド２の後端部内側には、段差部２９が設けられている。また、保護部材４の先端部にも、その段差部２９に勘合する大きさの段差部４６（図８参照）が設けられ、それらの段差部２９、４６を勘合してから、ボルト４３でもって連結固定するようになっている。そのため、図８の保護部材４の段差部４６には、ボルト４３がネジ込まれる雌ねじ４４が形成され、それが挿入される先端ロッド２の対応位置には、ボルト４３を挿通する馬鹿孔が形成されている。この図７の実施形態では、図２、図３に示すような、先端ロッド２と保護部材４とを連結する連結部材４２を必要としないから、先端ロッド２を地中に圧入するときの抵抗を減らすことができる。

図９は、本発明の他の実施形態に係る保護部材の連結状態の外観斜視図を示し、図１０（ａ）は、そのＡＡ矢視横断面を、図１０（ｂ）は、そのＢＢ横断面を示す。これらの図において、保護部材４ａは、分離可能な上下一対のアルミダイカストで構成され、それらを上下に重ねて勘合させると、図１０に示すように、高圧ホース３を通す左右一対の空洞４７が中央部に形成されるようになっている。また、各保護部材４ａの中央部には、上下方向に貫通孔が形成され、その貫通孔にボルト４８が挿通されて、上下の保護部材４ａをボルト４８とナット４９で連結できるようになっている。

また、この保護部材４ａは、先行する保護部材４ａの後端に、後続の保護部材４ａの先端を挿入して連結できるようになっている。そのため、保護部材４ａの先端部には、図７の先端ロッド２の後端に形成された段差部２９に嵌り合う段差部４６ａが形成され、その段差部４６ａが先端ロッド２の後端部に挿入されるようになっている。また、この段差部４６ａには、ボルト４３がネジ込まれる雌ねじ４４が形成されている。

この図９、図１０の保護部材４ａを使用するときは、中央部を連結しているボルト４８とナット４９とを外して保護部材４ａを上下に分離し、中央の空洞４７内に高圧ホース３を沿わせて先端ロッド２の後端部に段差部４６ａを挿入する。その状態で、ボルト４３でもって先端ロッド２と保護部材４ａの段差部４６ａとを結合する。また、上下一対の保護部材４ａ同士をボルト４８とナット４９とで結合して、高圧ホース３を空洞４７内に閉じ込める。そして、先端ロッド２と保護部材４ａの大部分が地中に沈むと、後続の保護部材４ａを先行の保護部材４ａの後端部に同様な方法で接続する。

図１１は、保護部材４を地中に圧入したり、引き抜いたりするときに使用する付属装置５、６の外観斜視図を示す。
図１１（ａ）において、付属装置５は、ベース部５０と、連結部材５１と、二股連結シャフト５２とを有している。ベース部５０は、鉄材で長円形に形成され、中央部には、高圧ホース３を逃がす切り欠け５３が設けられている。また、ベース部５０の底面には、保護部材４の後端部に勘合される円弧状の連結部材５１が取り付けられ、この連結部材５１を保護部材４の後端部に挿入すると、ベース部５０の底面が保護部材４の後端面に密着するようになっている。また、連結部材５１に形成された馬鹿穴５４に、ボルトや抜け止めピン５５を挿通すれば、保護部材４と連結できるようになっている。

一方、ベース部５０の上面両端には、二股連結シャフト５２の脚部が溶接されるが、その脚部が二股に分かれることにより、高圧ホース３と干渉しないようになっている。そして、そのシャフト５２の先端部に電動バイブレータを装着して駆動すれば、バイブレータの振動を、ベース部５０を介して保護部材４に伝達することができるようになっている。

図１１（ｂ）の付属装置６は、ベース部６０と、連結部材６１と、アイボルト６２とを備えている。このベース部６０は、図１１（ａ）のベース部５０と同じ構造であり、連結部材６１も前記連結部材５１と同じ構造である。そして、この連結部材６１を保護部材４の後端部に挿入し、その連結部材６１に形成された馬鹿穴６４と保護部材４に設けられた馬鹿穴４５とを一致させて抜け止めピン６５を挿入すれば、両者が連結できるようになっている。そして、この付属装置６では、前述の二股連結シャフト５１に代えて、２本のアイボルト６２をベース部６０の両端に固定している。このアイボルト６２のフープに電動ウインチのフックを引っ掛けてウインチを作動させれば、地中に圧入されたグラウト注入管１全体を引き上げることができるようになっている。

以上の実施形態において、先端ロッド２を地中に打ち込むときは、まず、先端ロッド２に高圧ホース３を接続し、続いて、高圧ホース３に保護部材４を被せて、先端ロッド２と保護部材４とを連結する。そして、図１１（ａ）に示す付属装置５を保護部材４の後端部に取り付け、付属装置５の二股連結シャフト５２に図示しないバイブレータを取り付けて先端ロッド２を地中に打ち込んで行く。それに加えて、高圧ホース３に加圧水を送り込みながら地盤を削孔して行く。ただし、地盤が軟弱な場合は、バイブレータを止めることもできる。そして、保護部材４の大部分が地中に沈み込んだ時点で付属装置５を取り外して保護部材４の後端部に新たな保護部材４を接続して、再びその後端部に付属装置５を取り付けて地中に打ち込んで行く。こうした手順を繰り返しながら、先端ロッド２を地中深く打ち込む。

そして、先端ロッド２が所定の深さまで沈めば、今度は、図１１（ｂ）に示す付属装置６を保護部材４の後端部に取り付け、その付属装置６のアイボルト６２に図示しない電動ウインチのフックを引っ掛けて、保護部材４をウインチで引き上げなから、同時に、高圧ホース３からグラウトを送り込んで地中に充填していく。そして、後端の保護部材４が地上から完全に出れば、それを取り外して、再び、地中に沈んだ保護部材４の後端部に付属装置６を取り付けて、ウインチで引き上げながら高圧ホース３からグラウトを送り込んでいく。したがって、この実施形態では、先端ロッド２と高圧ホース３とを常時連結したままグラウトの注入作業を進めることができる。

以上の実施形態では、鋼管を縦方向に２分割したもので保護部材４を構成したが、本発明は、これに限定されるものではなく、その他の形態も採用可能である。例えば、図１２は、板金等で形成した上下一対の保護部材７の一例を示したものである。この図１２において、各保護部材７は、横断面が半円形の樋状部材７０を２列設けた形状に形成されており、それらの樋状部材７０の両側には、フランジ７１が設けられ、そこには、馬鹿穴７２が一定ピッチで形成されている。

そして、使用に際しては、図１３のように、上下の保護部材７を向かい合わせにし、向き合った状態の各樋状部材７０の間に高圧ホース３を挟み込む。そして、フランジ７１の馬鹿穴７２に、図示しないボルトを挿通してナットで締め付ける。また、先行する保護部材７に対して後続の保護部材７を連結するときは、図１３に示す端寸の連結部材７３を上下に重ね合わせ、その間に各保護部材７、７をサンドイッチにして、フランジ７４に設けられた馬鹿穴７５と保護部材７、７の馬鹿穴７２とを一致させて、ボルトとナットで締め付ける。また、先端ロッド２とこの保護部材７との連結には、両端がそれぞれ異形のアダプタを用いることができる。このようにすれば、保護部材７をより安価に製造することができる。

１グラウト注入管
２先端ロッド
３高圧ホース
４保護部材
４ａ保護部材
７保護部材

Claims

地盤に圧入されて先端部からグラウトを噴出する先端ロッドと、その先端ロッドの後端に接続されて、その先端ロッドにグラウトを送り込む高圧ホースと、その高圧ホースの外周を着脱自在に覆うとともに、前記先端ロッドの後端に次々と継ぎ足して連結される剛性のある複数の保護部材と、最後尾の保護部材の後端から延びる前記高圧ホースを避けながら最後尾の保護部材の後端に取り付けられて、その後端に軸芯方向の力を伝達する付属装置と、その付属装置に連結されて前記保護部材と先端ロッドを地中に圧入するバイブレータと、前記付属装置に連結されて圧入された前記保護部材と先端ロッドを地上に引き上げるウインチと、を備えてなるグラウト注入装置。
請求項１に記載のグラウト注入装置を使用して地盤にグラウトを注入するグラウト注入工法であって、前記先端ロッドの後端に接続された高圧ホースの外周に保護部材を被せてその保護部材と前記先端ロッドとを連結する工程と、その保護部材の後端に前記付属装置を取り付け、その付属装置にバイブレータを連結して前記保護部材と先端ロッドを地盤に圧入する工程と、前記先端ロッドが地盤に所定深さ圧入される度に、地上に露出した前記高圧ホースの外周に新たな保護部材を被せ、その新たな保護部材を、前記付属装置を取り外した保護部材の後端に継ぎ足していく工程と、継ぎ足された新たな保護部材の後端に前記付属装置を取り付けて、前記バイブレータで前記保護部材と先端ロッドを地盤に圧入していて行く工程とを備え、前記先端ロッドが設定深さ圧入されると、最後尾の保護部材の後端に取り付けられた付属装置にウインチを連結して、前記高圧ホースにグラウトを送り込んで先端ロッドから地盤にグラウトを注入しつつ、前記先端ロッドをウインチで引き上げていく工程と、その引き上げによって地中に埋もれていた前記保護部材が地上に露出する度に、露出した保護部材を地中の保護部材から分離除去していく工程とからなるグラウト注入工法。