JP5785058B2

JP5785058B2 - 地盤への薬液注入用外管

Info

Publication number: JP5785058B2
Application number: JP2011247123A
Authority: JP
Inventors: 大野　康年; 康年大野
Original assignee: Toa Corp
Current assignee: Toa Corp
Priority date: 2011-11-11
Filing date: 2011-11-11
Publication date: 2015-09-24
Anticipated expiration: 2031-11-11
Also published as: JP2013104189A

Description

本発明は、地盤への薬液注入用外管に関し、さらに詳しくは、外管パッカーの損傷を防止することができる地盤への薬液注入用外管に関するものである。

従来、地盤を強化するために、内管と外管からなる二重管を用いて対象地盤に地盤改良薬液を注入する方法が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、外管と内管のそれぞれに膨張するパッカーが設けられた二重管によって地盤改良薬液を注入するようにしている。この方法では、地盤に挿入孔を形成したケーシングに外管を挿入した後、ケーシングを地上に引き抜くことにより外管は地盤中に設置される。次いで、外管に設けられた外管パッカーを膨張させることにより、挿入孔の内周面と外管の外周面とのすき間をパッキング（シール）する。２つの外管パッカーの間の注入口からは、外管に挿入した内管を通じて瞬結性固化液を注入する。そして、この瞬結性固化液が固化することによって地盤中に瞬結パッカーが形成される。

その後、地盤改良薬液を、外管に挿入した内管を通じて、外管の薬液用供給口から地盤に注入する。その際に、瞬結パッカーが、注入された地盤改良薬液が挿入孔の内周面と外管の外周面とのすき間を伝って流出するのを防止する。

ところで、外管パッカーが配置される周辺地盤の土質は様々であり、土砂などの比較的土質粒子間のすき間が小さな地盤、石などが多数存在してすき間が大きな地盤がある。後者の地盤の場合は、膨張する外管パッカーが、石などのすき間に入り込んで局部的に膨張することがある。そして、局部的に膨張した部分に過大な張力が作用して破損したり、擦れる等という不具合が生じていた。

特開２００９−２１５４号公報

本発明の目的は、外管パッカーの損傷を防止することができる地盤への薬液注入用外管を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明の地盤への薬液注入用外管は、周壁に形成された瞬結パッカー用注入口と、この瞬結パッカー用注入口を挟んで管軸方向に離間して周壁に設けられた外管パッカー用注入口と、これら外管パッカー用注入口を覆う２つの膨張可能な外管パッカーと、この外管パッカーが設けられた位置およびこれらの間の位置とは別の位置の周壁に形成された薬液用注入口とを備えた地盤への薬液注入用外管において、前記２つの外管パッカーのうち、少なくとも一方の外管パッカーの外周側を覆う膨張変形可能な保護カバーを設け、前記保護カバーが網状体であることを特徴とする。
本発明の別の地盤への薬液注入用外管は、周壁に形成された瞬結パッカー用注入口と、この瞬結パッカー用注入口を挟んで管軸方向に離間して周壁に設けられた外管パッカー用注入口と、これら外管パッカー用注入口を覆う２つの膨張可能な外管パッカーと、この外管パッカーが設けられた位置およびこれらの間の位置とは別の位置の周壁に形成された薬液用注入口とを備えた地盤への薬液注入用外管において、前記２つの外管パッカーのうち、少なくとも一方の外管パッカーの外周側を覆う膨張変形可能な保護カバーを設け、前記保護カバーの管軸方向中央部が、端部よりも膨張変形に対する剛性が高くなっていることを特徴とする。

本発明によれば、外管パッカー用注入口を通じて外管パッカーに瞬結性固化液などを注入して膨張させた際に、膨張する外管パッカーの膨張が保護カバーによって規制される。これにより、外管パッカーの周辺地盤が粗い石などであっても、外管パッカーがこれらのすき間に入り込んで局部的に膨張し、過大な張力が作用して破損するなどの不具合を防止できる。

また、保護カバーは膨張変形可能なので、外管パッカーの適正な膨張を妨げることがなく、外管パッカーの本来の機能に支障が生じない。

ここで、前記保護カバーが網状体である仕様にすれば、保護カバーで外管パッカーの局部的な膨張、過大な張力を防止しつつ、適正な膨張を確保し易くなる。前記網状体の網目が菱形である仕様にすると、一段とその効果を得易くなる。

前記保護カバーの管軸方向中央部が、端部よりも膨張変形に対する剛性が高くなっている仕様にすると、外管パッカーが規制なく膨張する場合は、管軸方向中央部の膨張変形が相対的に大きくなるので、この部分が局部的に膨張して過大な張力が作用する可能性が高くなる。そこで、この部分に対応する保護カバーの膨張変形に対する剛性を相対的に高くすることで、外管パッカー全体として損傷する可能性を小さくすることができる。

本発明の薬液注入用外管の要部を例示する正面図である。図１の外管の縦断面図である。地盤中に設置した外管に瞬結性固化液を供給する内管を挿入した状態を縦断面で例示する説明図である。外管に挿入した内管から瞬結性固化液を供給して外管パッカーを膨張させている状態を縦断面で例示する説明図である。瞬結性固化液を地盤に注入している外管を縦断面で例示する説明図である。外管に地盤改良薬液を供給する内管を挿入して地盤改良薬液を地盤に注入している状態を縦断面で例示する説明図である。形成された改良地盤を例示する説明図である。保護カバーの変形例を示す説明図である。

以下、本発明の地盤への薬液注入用外管を実施形態に基づいて説明する。

図１、図２に例示するように、本発明の地盤への薬液注入用外管１（以下、外管１という）は、周壁に形成された瞬結パッカー用注入口２ａ(以下、注入口２ａという)、外管パッカー用注入口２ｂ（以下、注入口２ｂという）および薬液用注入口２ｃ（以下、注入口２ｃという）を有している。注入口２ａ、２ｂ、２ｃは、例えば、直径３ｍｍ〜１０ｍｍ程度の大きさである。その数は適宜決定され、例えば、１つの領域にそれぞれ３個〜８個程度設けられる。

外管１の本体自体は例えば、塩化ビニル等の樹脂で形成される。外管１の外径は、例えば、４０ｍｍ〜５０ｍｍ程度、周壁の厚さは、２ｍｍ〜５ｍｍ程度である。

注入口２ｂは、注入口２ａを挟んで管軸方向に離間して周壁に設けられている。注入口２ｃは、外管パッカー３が設けられた位置および外管パッカー３の間の位置とは別の位置の周壁に形成されている。

さらに、周壁には注入口２ｂを覆う２つの膨張可能な外管パッカー３が設けられている。この外管パッカー３には、その外周側を覆う膨張変形可能な保護カバー５が設けられている。保護カバー５は、この実施形態のように２つの外管パッカー３の外側に設けられるだけでなく、地盤の状況によって、２つの外管パッカー３、３のうち、少なくとも一方の外管パッカー３の外周側に設けられる場合もある。保護カバー５の詳細については後述する。

注入口２ｃは、例えば、多孔被覆材６により覆われる。多孔被覆材６は、薬液用注入口２ｃよりも面積の小さな貫通孔を多数有し、樹脂や金属等により形成されている。多孔被覆材６の形態としては、樹脂メッシュ、金属メッシュ等の網状体や多孔板を例示できる。多孔被覆材６の厚さは、例えば、０．２ｍｍ〜１．０ｍｍ程度に設定され、微小な貫通孔を多数有する仕様が好ましい。

多孔被覆材６としては、樹脂繊維を編組することにより形成した筒状の編み上げ体を用いることもできる。例えば、線径０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度のナイロン樹脂繊維を複数並列して帯状体を形成し、複数の帯状体を所定の編組角度で編み上げて筒状に形成する。多孔被覆材６の管軸方向両端部は、環状固定部材１ａによって外管１に固定される。

この実施形態では、注入口２ａを覆う逆止弁４ａが設けられている。逆止弁４ａは、例えば、注入口２ａを覆うようにゴム等の弾性体からなるベルト状体を外管１の表面に巻き付けて形成される。この逆止弁４ａは、２つのベルト状体を注入口２ａ上の位置で突き合わせている。逆止弁４ａの管軸方向両端部は、環状固定部材１ａによって外管１に固定される。

注入口２ｂを覆う逆止弁４ｂを設けることもできる。逆止弁４ｂは、例えば、注入口２ｂを覆うようにゴム等の弾性体からなるベルト状体を外管１の表面に巻き付けて形成される。膨張可能な外管パッカー３は、逆止弁４ｂを覆うように外管１の表面に取付けられる。そして、例えば外管パッカー３および保護カバー５の管軸方向両端部は、環状固定部材１ａによって外管１に固定される。

保護カバー５は、外管パッカー３の膨張によって膨張変形可能な材質または構造になっている。この実施形態では、保護カバー５が樹脂製の網状体になっている。例えば、ポリエチレン製の網状体を用いることができる。保護カバー５は、その他に、伸縮性のある樹脂フィルムやゴム膜等を用いることができる。これらに貫通穴を設けずに、或いは、適宜の数の貫通穴を設けて使用される。

この外管１を用いて地盤に地盤改良薬液を注入する方法は以下のとおりである。

まず、ケーシングを用いて地盤に挿入孔Ｓを形成し、このケーシングに外管１を挿入する。この時、外管パッカー３は収縮した状態になっている。その後、ケーシングのみを地上に引き抜いて外管１を地盤中に設置する。

次いで、収縮状態の外管パッカー３を膨張させて、挿入孔Ｓの内周面に圧接させた状態にする。そこで、図３に例示するように外管１に内管７Ａを挿入し、外管パッカー３が設けられた範囲に、内管７Ａの２つの膨張可能なパッカー９ａの間の範囲が重複するようにして、内管７Ａの周壁に形成された第１吐出口８ａおよび第２吐出口８ｂを合わせるように位置決めする。

位置決め後は、図４に例示するように、それぞれのパッカー９ａを膨張させて外管１の内周面に圧接させた状態にする。その後、内管７Ａを通じて瞬結性固化液Ｃ（Ｃ１液とＣ２液との２液タイプ）のＣ１液を第１吐出口８ａから供給し、Ｃ２液を第２吐出口８ｂから別系統で供給する。これによりＣ１液とＣ２液とが混合された瞬結性固化液Ｃが、注入口２ｂを通じて逆止弁４ｂを押上げて、逆止弁４ｂと外管１の表面とのすき間を通過して外管パッカー３の内部に進入する。この進入した瞬結性固化液Ｃが外管パッカー３の内部に充填することにより、外管パッカー３が膨張して挿入孔Ｓの内周面に圧接した状態になる。

これとともに、図５に例示するように、内管７Ａを通じて供給された瞬結性固化液Ｃは、注入口２ａを通じて逆止弁４ａの突合せ面から漏れ出るように押出されて地盤に注入される。瞬結パッカー用注入口２ａは、２つの膨張している外管パッカー３によって挟まれているので、瞬結性固化液Ｃは、挿入孔Ｓの内周面と外管１の外周面とのすき間に流出することがない。そのため、瞬結性固化液Ｃは、地盤に確実に浸透するとともに急速に固化して、この注入口２ａの周辺に強固な瞬結パッカーＰを形成する。これにより、挿入孔Ｓの内周面と外管１の外周面とのすき間を、瞬結性固化液Ｃにより形成された瞬結パッカーＰによって、確実にシールすることができる。

ここで、外管パッカー３を膨張させた際に、外管パッカー３の膨張が保護カバー５によって規制される。そのため、外管パッカー３の周辺地盤が粗い石などであっても、外管パッカー３がこれらのすき間に入り込んで局部的に膨張しにくくなり、過大な張力が作用して破損したり、擦れるなどの不具合を防止できる。

そして、保護カバー５は膨張変形可能になっているので、外管パッカー３の適正な膨張を妨げることがない。したがって、挿入孔Ｓの内周面に圧接した状態になって、瞬結パッカーＰを形成する瞬結性固化液Ｃの流出を防止するという外管パッカー３の本来の機能に支障が生じない。

ところで、注入口２ａから瞬結性固化液Ｃが地盤に供給される前に、確実に外管パッカー３に瞬結性固化液Ｃを充填して膨張させるために、注入口２ａを通じてよりも、注入口２ｂを通じて瞬結性固化液Ｃを外部に供給し易い構造にする。そこで、例えば、注入口２ａの面積（複数の注入口２ａの場合は、それらを合算した総面積）を、注入口２ｂの面積（複数の注入口２ｂの場合は、それぞれ、それらを合算した総面積）よりも小さくする。または、逆止弁４ａを、逆止弁４ｂに比して弾性変形しにくくする。或いは、それぞれの注入口２ｂの面積を注入口２ａの面積よりも大きくするとともに、逆止弁４ａをそれぞれの逆止弁４ｂよりも弾性変形にくくして、注入口２ａよりも注入口２ｂを通じて瞬結性固化液Ｃを外部に供給し易い構造にする。

瞬結パッカーＰを形成した後は、パッカー９ａを収縮状態にして内管７Ａを外管１から引き抜いて、図６に例示するように別の内管７Ｂを外管１に挿入する。そして、多孔被覆材６により覆われている注入口２ｃの位置に、第３吐出口８ｃを合わせるように位置決めする。この位置決めの際には、パッカー９ｂを収縮状態にしておく。

位置決め後は、パッカー膨張用パイプを通じて供給した流体によってパッカー９ｂを膨張させて外管１の内周面に圧接させた状態にする。この状態で、内管７Ｂを通じて地盤改良薬液Ｇを第３吐出口８ｃから供給する。第３吐出口８ｃは、膨張している２つのパッカー９ｂによって挟まれているので、地盤改良薬液Ｇが外管１の内周面と内管１０ｂの外周面とのすき間に流出することがない。

供給された地盤改良薬液Ｇは、注入口２ｃを通じて地盤に注入されるが、注入する地盤改良薬液Ｇが挿入孔Ｓの内周面と外管１の外周面とのすき間に流出しても、その流出は瞬結パッカーＰによって阻止される。また、地盤改良薬液Ｇは地盤に注入される際に、注入口２ｃを覆う多孔被覆材６を通過する。そのため、注入圧力が大きくても多孔被覆材６によって適度に減圧され、地盤改良薬液Ｇが注入口２ａから外管軸直交方向（水平方向）に単に直進するのではなく、広い範囲に行き渡るようになる。これにより、図７に例示する改良地盤が形成される。

この実施形態のように瞬結性固化液Ｃによって外管パッカー３を膨張させると、外管パッカー３を膨張させる流体を流通させるためのパイプを特別に設ける必要がなくなる。

地盤改良薬液Ｇとしては、水ガラス系グラウト、セメント系グラウト等を例示でき、液状から固化（ゲル化）するまでの固化時間は、例えば１日程度である。２液タイプの瞬結性固化液Ｃは、例えばＣ１液とＣ２液とを混合して急速に固化するものであり、固化時間が５秒〜３０秒程度のものである。瞬結性固化液Ｃとしては、水ガラス系グラウト、可塑性グラウト等を例示することができる。

さらに別の高さ位置で地盤改良薬液Ｇを地盤に注入する場合には、上記した注入口２ａ、２ｂ、２ｃおよび外管パッカー３を、外管１の別の高さ位置にも設ける。そして、外管１に挿入した内管７Ａ、７Ｂを、適切な位置に順次移動させて、上記と同様の手順を行なう。

この実施形態のように網状体の保護カバー５にすると、保護カバー５で外管パッカー３の局部的な膨張を防止しつつ、適正な膨張を確保し易くなる。網状体の網目は菱形にするのが好ましい。菱形の網目にすると、外管パッカー３が膨張した際に、パンタグラフのように網目が変形して、ある程度まで円滑に保護カバー５を膨張させ、その後、外管パッカー３の膨張を規制する。そのため、一段と外管パッカー３の局部的な膨張を防止しつつ、適正な膨張を確保し易くなる。

保護カバー５はある程度、外管パッカー３の外周面に対してたるみを有して設けるのが好ましい。これにより、膨張変形が小さな材質または構造の保護カバー５であっても、外管パッカー５の適正な膨張を確保し易くなる。

ところで、保護カバー５を設けないと外管パッカー３は膨張した際に、規制なく自由に膨張するが、この場合、外管パッカー３は、管軸方向中央部の膨張変形が相対的に大きくなるので、この部分が局部的に膨張して過大な張力が作用する可能性が高くなる。そこで、保護カバー５の管軸方向中央部を、端部よりも膨張変形に対する剛性を高くすることが好ましい。このように保護カバー５の管軸方向中央部の膨張変形に対する剛性を相対的に高くすることで、外管パッカー３全体として損傷する可能性を小さくするには有利になる。

例えば図８に示すように、管軸方向中央部の保護カバー５ａの網目密度を、管軸方向端部の保護カバー５ｂよりも大きく設定する。即ち、管軸方向中央部の網目を端部の網目よりも小さく設定することにより、保護カバー５の管軸方向中央部を、端部よりも膨張変形に対する剛性を高くする。その他に、管軸方向中央部の保護カバー５ａの厚みを、管軸方向端部の保護カバー５ｂよりも大きく設定することにより、保護カバー５の管軸方向中央部の膨張変形に対する剛性を相対的に高くすることもできる。

１外管
１ａ環状固定部材
２ａ瞬結パッカー用注入口
２ｂ外管パッカー用注入口
２ｃ薬液用注入口
３外管パッカー
４ａ、４ｂ逆止弁
５、５ａ、５ｂ保護カバー
６多孔被覆材
７Ａ、７Ｂ内管
８ａ第１吐出口
８ｂ第２吐出口
８ｃ第３吐出口
９ａ、９ｂ内管パッカー
Ｓ挿入孔
Ｇ地盤改良薬液
Ｐ瞬結パッカー
Ｃ瞬結性固化液

Claims

周壁に形成された瞬結パッカー用注入口と、この瞬結パッカー用注入口を挟んで管軸方向に離間して周壁に設けられた外管パッカー用注入口と、これら外管パッカー用注入口を覆う２つの膨張可能な外管パッカーと、この外管パッカーが設けられた位置およびこれらの間の位置とは別の位置の周壁に形成された薬液用注入口とを備えた地盤への薬液注入用外管において、前記２つの外管パッカーのうち、少なくとも一方の外管パッカーの外周側を覆う膨張変形可能な保護カバーを設け、前記保護カバーが網状体であることを特徴とする地盤への薬液注入用外管。
周壁に形成された瞬結パッカー用注入口と、この瞬結パッカー用注入口を挟んで管軸方向に離間して周壁に設けられた外管パッカー用注入口と、これら外管パッカー用注入口を覆う２つの膨張可能な外管パッカーと、この外管パッカーが設けられた位置およびこれらの間の位置とは別の位置の周壁に形成された薬液用注入口とを備えた地盤への薬液注入用外管において、前記２つの外管パッカーのうち、少なくとも一方の外管パッカーの外周側を覆う膨張変形可能な保護カバーを設け、前記保護カバーの管軸方向中央部が、端部よりも膨張変形に対する剛性が高くなっていることを特徴とする地盤への薬液注入用外管。
前記保護カバーが網状体である請求項２に記載の地盤への薬液注入用外管。
前記網状体の網目が菱形である請求項１または３に記載の地盤への薬液注入用外管。