JP5552307B2

JP5552307B2 - 傾斜構造物の修復方法

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Publication number: JP5552307B2
Application number: JP2009284715A
Authority: JP
Inventors: 裕治金子
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-12-16
Filing date: 2009-12-16
Publication date: 2014-07-16
Anticipated expiration: 2029-12-16
Also published as: JP2011127294A

Description

本発明は、地盤沈下や地震による不同沈下により傾斜した構造物を薬液注入工法により水平に修復させる傾斜構造物の修復方法に関する。

この種の傾斜構造物の修復方法として、例えば、目的構造物の基礎下部の地盤に先端吐出部が位置するように所要の間隔で複数の注入管を設置し、これら注入管によって瞬結性の薬液を所要のインターバルで各薬液注入箇所に順次切り替えて圧入し、各薬液注入箇所において先に注入され強化された地盤及び薬液のホモゲル部に割裂状態で繰り返し前記薬液を圧入することにより、当該部分で反力を次第に増大させる薬液注入操作によって前記基礎部とともに構造物を持ち上げ、正常状態に復元させるという工法がある（例えば、特許文献１参照。）。

特許第３１２６８９６号公報

しかしながら、上記工法では、図７に示すような構造の薬液注入管２０に二種類の瞬結性薬液（Ａ液とＢ液）を送液し、薬液注入管２０の先端混合部２１内で混合し地盤中に圧力注入するといったロッド注入工法を採用している（特許文献１の公報第３頁右欄第４９〜５０行の記載参照）。これによれば、薬液は注入管２０の先端からのみ一方向に地盤中に注入するので、注入部分での反力を次第に増大させる利点はあるものの、なお、次の点で改良の余地がある。
すなわち、或る薬液注入箇所から次の薬液注入箇所へ切り替えて元の薬液注入箇所に戻し替えるのに、長めのインターバルを設定することができなかった。その理由は、薬液注入管２０の先端混合部２１内にゲル化した薬液が残留するので、初期強度が高くなると先端混合部２１内が閉塞されてしまう。特に、ゲルタイムが短くて初期強度の高い薬液は、所要のインターバルの間に先端混合部２１内のゲル化した硬化性薬液が閉塞状態を惹き起こすので使用できない。初期強度がそれほど高くない薬液であっても、先端混合部２１内のゲル化した薬液を管外へ吐出するには高い圧力を要することになり、注入圧の急上昇を起こし、注入圧力が管理ができなくなる。この場合直ちに注入を中止する必要があり、施工時間の延長を来たすという問題がある。
また、上記ロッド注入工法による薬液注入には、地盤に薬液を圧入すると注入圧破壊が起こりその割れ目沿いに圧送されるという割裂注入（脈状注入）を採用しているので、割れ目沿いに圧送される注入薬液が対象地盤外へ逸出し、傾斜構造物の修復完了までに要する注入量が多くなり、それだけコスト高になるという問題もあった。
他方、構造物の基礎下部の地盤を少ない薬液注入量で早く修復するには、ゲルタイムが短くて初期強度の高い薬液が最善である。

本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、薬液注入のインターバルを長めに設定しても薬液注入管の先端部内が閉塞されるような問題がなく、また、ゲルタイムが短くて初期強度の高い薬液を使用できる傾斜構造物の修復方法を提供することにある。

本発明の傾斜構造物の修復方法は、請求項１に記載のように、先端部に第１の噴射ノズルとこの第１の噴射ノズルの内側に同心円状に設けた第２の噴射ノズルを有し、前記第１の噴射ノズルの内側面を先窄まり状のテーパー面に形成したモニター機構を取り付け、上部に第１の薬液入口と第２の薬液入口を有するスイベルを組み付けた注入管を用意し、傾斜した構造物の基礎下部の地盤に前記第１及び第２の噴射ノズルが臨むように前記注入管を設置して、前記第１の薬液入口から第１の薬液を注入するとともに、第２の薬液入口から第２の薬液を注入して、前記第１の噴射ノズルから第１の薬液を、前記第２の噴射ノズルから第２の薬液をそれぞれ管半径方向外方へ向けて噴出して両薬液を前記モニター機構の外部で混合させて瞬結硬化させることにより、前記基礎下部の地盤に１次注入して固結体を形成し、更に、１次注入により形成された固結体内で注入管の挿入深さを順次変えて瞬結性の薬液を２次注入することにより前記基礎下部の地盤を膨張させて前記構造物を水平に修復することを特徴とするものである。

このような構成によると、構造物の基礎下部の地盤に第１及び第２の薬液を１次注入することにより、地盤を構成する土壌の微細な空隙部は、この１次注入された瞬結性の薬液によって荒埋めされ、更に瞬結性の薬液を２次注入することで全体として圧密化して前記地盤を膨張させ傾斜構造物を持ち上げて水平に修復することができる。すなわち、瞬結性の１次注入薬液は、注入対象地盤内の間隙を充満し、この充填された改良領域を隆起の反力壁として２次注入により当該箇所を圧密化し、地盤を持ち上げて構造物に対する大きな上昇力を得ることができるので、不同沈下し傾斜した構造物を簡単迅速に水平に修復できる。しかも、第１及び第２の薬液はモニター機構の外部で混合させて硬化させるので、前述した従来のロッド注入工法のように薬液注入管の先端部内部が閉塞されるという問題がなく、注入圧の急上昇は少なく、またゲルタイムが短くて初期強度の高い薬液を使用でき、さらに、必要に応じて、インターバルを長めに設定することもできる。
第１及び第２の薬液の２次注入は１次注入された固結体内という限定された範囲内でスポット的に行われるので、割裂注入（脈状注入）のように割裂した割れ目を通って注入薬液が広範囲に逸出するというような問題はなく、したがって硬化性薬液の注入量が少なくて済み、そのうえ対象地盤の限られた範囲を確実に強化しつつ持ち上げることができる。
なお、１次注入に使用する薬液と２次注入に使用する薬液は、同じものを使用しても良いが、異なる薬液を使用しても良い。

請求項１に記載の傾斜構造物の修復方法は、また、２次注入は、１次注入により形成された固結体の深さ内で注入管の挿入深さを順次変えて行うという構成を採用している。これによると、２次注入薬液を１次注入により形成された固結体内に全体に満遍なく注入でき、２次注入による均質な固結体をより確実に形成することができる。
なお、２次注入を行う深さ位置は、１次注入により形成された固結体の深さ範囲内で注入管の挿入深さを順次浅くなるように変えていっても良いし、１次注入を行った位置よりも順次深い位置に変えて行っても良い。また、１次注入を行った位置よりも深い位置と浅い位置（又は浅い位置と深い位置）とを交互に変えても良い。

本発明によれば、ゲルタイムが短くて初期強度の高い硬化性薬液を使用できて傾斜構造物の基礎下部の地盤を少ない薬液注入量でスポット的にかつ素早く修復できる点で有利である。

不同沈下により傾斜した構造物とこの構造物の基礎下部に対する注入管の設置箇所を模式的に表す断面図である。図１の構造物の基礎下部に対する注入管の設置箇所を模式的に表す平面図である。本発明の傾斜構造物の修復方法により構造物を水平に修復した状態を模式的に表す断面図である。本発明の傾斜構造物の修復方法に使用する注入管のモニター機構部分の断面図である。本発明の傾斜構造物の修復方法に使用する注入管のスイベルの断面図である。硬化性薬液の地盤内への注入状況を模式的に表す図であって、（ａ）は構造物の基礎下部に注入管を設置した状態、（ｂ）は薬液を１次注入している状態、（ｃ）は注入管を少し引き上げて薬液を２次注入している状態、（ｄ）は２次注入を繰り返して修復作業が完了した状態をそれぞれ表す。従来の傾斜構造物の修復方法に使用される注入管のモニター機構部分の断面図である。

以下、本発明に係る傾斜構造物の修復方法の一実施例について、図面を参照しつつ説明する。

まず、図４、図５に示すような注入管１を用意する。注入管１は二重管（または三重管）からなり、その上部には図５に示すような第１の薬液入口２および第２の薬液入口３を有するスイベル４が組み付けられ、その先端部には、図４に示すようなモニター機構５が取り付けられる。スイベル４には後述するように図外の高圧ポンプが配管される。

図４に示すように、モニター機構５は、第１薬液通路６および第２薬液通路７を有する二重管構造であり、その第１薬液通路６の上端部はスイベル４の第１の薬液入口２と、第２薬液通路７の上端部はスイベル４の第２の薬液入口３とそれぞれ連通状態にあり、第１薬液通路６の下端部には第１の噴射ノズル８が、第２薬液通路７の下端部には第２の噴射ノズル９がそれぞれ設けられる。第１の噴射ノズル８はモニター機構５の側面に一個もしくは２個以上、管径方向外向きに第１薬液通路６からの第１薬液（Ａ液）を噴出するように開口され、第２の噴射ノズル９は各第１の噴射ノズル８の周囲に設けられて第１の噴射ノズル８の周囲から管径方向外向きに第２薬液通路７からの第２薬液（Ｂ液）を噴出するようになしている。なお、第１の噴射ノズル８と第２の噴射ノズル９は、図示例のようにモニター機構５の側面に同心円状に設けられており、第１の噴射ノズル８の内側面８ａは先窄まり状のテーパー面に形成されている。

しかして、図１に示すように傾いた家屋等の構造物１０を上記注入管１を用いて修復するに当たっては、まず、構造物１０の基礎１１の下部に第１及び第２の噴射ノズル８，９が臨むように注入管１を設置する。この場合、対象となる構造物１０の状況、構造物１０の支持される地盤１２や基礎１１の構築状態、構造物１０および基礎１１の推定重量、基礎１１の剛性などを勘案して注入管１の設置箇所、設置本数並びに配置間隔を設定する。

図２は、図１の傾いた家屋等の構造物１０の平面図で、その構造物１０の全体に対する注入管１の設置箇所の一例を示す。図２では、複数本の注入管１が、所要の間隔で構造物１０の基礎１１にあけた孔に貫通させて基礎１１下部の地盤１２に対して挿入される。この場合、その注入管１の第１及び第２の噴射ノズル８，９が基礎１１の下部の地盤１２内に突出するように挿入される。

図２において、（１）〜（１３）は注入管１の設置箇所を示す。注入管１を所要間隔で複数箇所に設置すれば、これら各注入管１に図外の高圧ポンプからそれぞれ第１の薬液（Ａ液）と第２の薬液（Ｂ液）の供給管（図示せず）が配管される。

ここで取扱われるゲルタイムが短くて初期強度の高い注入薬液としては、例えば、株式会社菱晃製の商品名「エヌタイトGSP-100」や、三洋化成工業株式会社製の商品名「サンソルトＪＥＴ」等を使用することができる。また、それ以外の水ガラス系等の瞬結性薬液を用いることもできる。
なお、本実施例では、１次注入に用いる薬液と２次注入に用いる薬液とに同じ薬液を使用する場合について説明するが、必ずしも両者が同じである必要はない。

薬液注入に際しては、まず基礎１１の上面からこの基礎１１の下部の地盤１２に向かって先に掘削された孔に注入管１を所要深さまで挿入して設置する。通常、基礎１１の底面より０．３ｍ〜１．０ｍ位の突出長（進入深さ）となるように注入管１を設置する。注入管１が設置されると、この注入管１の第１及び第２の薬液入口２，３に前述の瞬結性の第１及び第２の薬液（Ａ液，Ｂ液）を予め接続された図外の供給管を通じて圧送し、当該注入管１のモニター機構５の外側で両薬液を混合させて基礎１１の下部の地盤１２に圧力注入する。この注入時には注入管１は前記所要深さ位置で管軸回りに回転させる。

図２に示す実施例では、構造物１０及び基礎１１の沈下量の大きい箇所から複数個所を同時に圧力注入して行って構造物１０及び基礎１１を次第に上昇させるように調整する。この場合、縦列で３箇所（１）〜（３）、２箇所（４）、（５）、３箇所（６）〜（８）、２箇所（９）、（１０）、３箇所（１１）〜（１３）といった順に注入施工する。

このようにして瞬結性の薬液が１次注入されると、図６（ｂ）で示されるように、注入される瞬結性の薬液（Ａ液，Ｂ液）はゲル化するまでの範囲でモニター機構５の周囲の土壌の微細な間隙を充填して該土壌を荒埋めする。この際、硬化性薬液（Ａ液，Ｂ液）は注入管１のモニター機構５の第１及び第２の噴射ノズル８，９から管半径方向外方へ向けて水平方向に噴出され、そのゲルタイムが短いので（例えば、約３秒）、噴出すると瞬時に凝結が始まる。このようにして、基礎１１下部の対象地盤１２には各注入箇所ごとに薬液と土壌とが凝結されて、固結体１３が形成されることとなる。

さらに、１次注入した各注入箇所における固結体１３内に各注入管１から前記第１及び第２の薬液（Ａ液，Ｂ液）を２次注入する。
本実施例では、２次注入は、１次注入により形成された固結体１３の深さＨ内で注入管１の挿入深さを順次浅く変えていって行う。具体的には、１次注入した深さ位置から１０〜２０ｃｍ引き上げた深さ位置で、前記１次注入に使用した２液混合型の薬液を２次注入する。
但し、２次注入は、１次注入を行った位置よりも順次深い位置に変えたり、１次注入を行った位置よりも深い位置と浅い位置（又は浅い位置と深い位置）とを交互に変えたりしても良い。地盤状況や沈下状況に応じて最適な条件を選択することができる。
また、前述のとおり、２次注入に使用する薬液は、１次注入に使用したものと異なる薬液を用いても良い。

２次注入により、注入管１の第１及び第２の噴射ノズル８，９から、該噴射ノズル８，９と固結体１３との間に第１及び第２の薬液（Ａ液，Ｂ液）が充填圧入される。その際、すでに１次注入により空隙部が充填された改良領域が隆起の反力壁となるので、図６（ｃ）に示すごとき圧密化した固結体１４が形成され、これにより地盤１２を膨張させて、その地盤１２が隆起する高さに応じて、傾斜した構造物１０及び基礎１１が押し上げられて水平に修復されることになる（図３参照）。なお、構造物１０の床面の水準を計測するなどして、正常な水平状態に復帰するまで前記硬化性薬液（Ａ液，Ｂ液）の２次注入作業が行われる。
１次注入時及び２次注入時の圧力（ポンプの吐出圧）及び注入量としては、１次注入時の圧力及び注入量がそれぞれ０．１〜３．０ＭＰａ及び８〜２０Ｌ/分、２次注入時の圧力及び注入量がそれぞれ０．５〜５．０ＭＰａ及び３〜１５Ｌ/分を例示できる。また、注入時間は、地盤等の条件にもよるが、１次注入の注入時間が１０分以内、２次注入の注入時間が５分以内を例示することができる。但し、これらに限られるものではない。

必要に応じて、仕上げをする場合には微調整修復を行うが、この微調整の圧力注入は注入管１の設置された１箇所毎に圧力注入される。
修復が終了すると、各注入管１を引き抜いて穴埋めを行う。

上述のように施工することによって、図３で示されるように、傾斜状態から水平に修復された構造物１０の基礎１１が支えられる地盤１２は、硬化性薬液注入による地盤１２の隆起により注入箇所ごとに安定支持されることになる。

１注入管
２第１の薬液入口
３第２の薬液入口
４スイベル
５モニター機構
８第１の噴射ノズル
８ａ第１の噴射ノズルの内側面
９第２の噴射ノズル
１０構造物
１１基礎
１２地盤
１３１次注入により形成された固結体
１４２次注入により形成された固結体

Claims

先端部に第１の噴射ノズルとこの第１の噴射ノズルの内側に同心円状に設けた第２の噴射ノズルを有し、前記第１の噴射ノズルの内側面を先窄まり状のテーパー面に形成したモニター機構を取り付け、上部に第１の薬液入口と第２の薬液入口を有するスイベルを組み付けた注入管を用意し、傾斜した構造物の基礎下部の地盤に前記第１及び第２の噴射ノズルが臨むように前記注入管を設置して、前記第１の薬液入口から第１の薬液を注入するとともに、第２の薬液入口から第２の薬液を注入して、前記第１の噴射ノズルから第１の薬液を、前記第２の噴射ノズルから第２の薬液をそれぞれ管半径方向外方へ向けて噴出して両薬液を前記モニター機構の外部で混合させて瞬結硬化させることにより、前記基礎下部の地盤に１次注入して固結体を形成し、更に、１次注入により形成された固結体内で注入管の挿入深さを順次変えて瞬結性の薬液を２次注入することにより前記基礎下部の地盤を膨張させて前記構造物を水平に修復することを特徴とする、傾斜構造物の修復方法。