JP6411099B2 - 地盤注入工法 - Google Patents
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Description
本発明は、地盤に対して低い圧力で注入材を注入し、近接構造物への影響を軽減し、例えば、空頭制限下（内空高さ２．５ｍ以下）の構造物や、１０ｍ2以下の小断面トンネル、樋管などの小断面構造物内において変位に留意する必要がある場合に適用できる地盤注入工法に関する。
地盤注入工法には、単管ロッド工法、二重管ストレーナ工法、二重管ダブルパッカ工法、結束細管多点注入工法などがある（例えば、特許文献１〜９参照）。
単管ロッド工法、二重管ストレーナ工法及び二重管ダブルパッカ工法の注入速度は８Ｌ／分以上、結束細管多点注入工法の注入速度は６Ｌ／分程度である。透水係数が５×１０-4ｃｍ／ｓｅｃ〜１×１０-3ｃｍ／ｓｅｃ程度の細粒分を多く含む砂地盤において、浸透注入を確保するための注入速度は、Ｍａａｇの理論などによると、４．５Ｌ／分以下である。構造物近傍において、これを超える注入速度で注入を行った場合、割裂注入により所定範囲外に薬液が逸走し、構造物に変位を生じさせることになる。
単管ロッド工法、二重管ストレーナ工法及び二重管ダブルパッカ工法の注入速度は８Ｌ／分以上、結束細管多点注入工法の注入速度は６Ｌ／分程度である。透水係数が５×１０-4ｃｍ／ｓｅｃ〜１×１０-3ｃｍ／ｓｅｃ程度の細粒分を多く含む砂地盤において、浸透注入を確保するための注入速度は、Ｍａａｇの理論などによると、４．５Ｌ／分以下である。構造物近傍において、これを超える注入速度で注入を行った場合、割裂注入により所定範囲外に薬液が逸走し、構造物に変位を生じさせることになる。
単管ロッド工法は、所定の深度までボーリングロッドで削孔して、ボーリングロッドを介して注入材を注入し、ボーリングロッドの上昇又は下降を繰り返しながら、削孔軸方向に連続して注入を行うものである。注入材の混合方式は、１ショット又は１．５ショットである。注入材は、中結材と緩結材とを使用する。注入材のゲルタイムは、中結材で数十秒〜数分、緩結材で数十分以上である。単管ロッド工法は、削孔時に生じるボーリングロッド外周の隙間を通って注入材が逸走や噴出しやすいため、注入目的が空洞充填の場合に適用されている。
二重管ストレーナ工法は、単相式、複相式、地山パッカ方式に分類され、注入材の混合方式は、１．５ショット又は２ショットである。注入材は、単相式では瞬結材（ゲルタイム１０秒程度）を使用し、複相式では瞬結材と中結材とを使用し、地山パッカ方式では中結材と緩結材とを使用する。
二重管ストレーナ工法の単相式及び複相式は、瞬結材を使用するが、瞬結材は１０秒程度で固まるため、一瞬にして応力を発生し、近接構造物に影響を及ぼす。
二重管ストレーナ工法の地山パッカ方式は、パッカ装置を用いて地山とシールを行うことで注入材の逸走を防止し、注入材の吐出部の長さを１ｍと長くしてポンプ吐出量を多くした工法である。崩壊性地盤においては、外径１００ｍｍ程度のケーシングパイプによる先行削孔を必要とするため非効率である。さらに、砂シルト互層地盤においては、吐出部の長さが長いため、特定の層だけに注入材が逸走することが懸念される。また、パッカ装置が介在砂層に設置された場合、当該層は改良できない。
二重管ストレーナ工法の単相式及び複相式は、瞬結材を使用するが、瞬結材は１０秒程度で固まるため、一瞬にして応力を発生し、近接構造物に影響を及ぼす。
二重管ストレーナ工法の地山パッカ方式は、パッカ装置を用いて地山とシールを行うことで注入材の逸走を防止し、注入材の吐出部の長さを１ｍと長くしてポンプ吐出量を多くした工法である。崩壊性地盤においては、外径１００ｍｍ程度のケーシングパイプによる先行削孔を必要とするため非効率である。さらに、砂シルト互層地盤においては、吐出部の長さが長いため、特定の層だけに注入材が逸走することが懸念される。また、パッカ装置が介在砂層に設置された場合、当該層は改良できない。
また、単管ロッド工法、二重管ストレーナ工法は、一台のボーリングマシンが開始削孔から注入完了まで同一の施工箇所に固定され、注入の工程においては、ボーリングロッドの上昇又は下降のみを行う。さらに、同一の施工箇所において１ステップずつ注入を行うため、１箇所当りの施工時間が長くなる。
したがって、工期を短縮する必要がある場合は、ボーリングマシンの台数を増やして対応する必要があるが、空頭制限下（内空高さ２．５ｍ以下）の構造物や、１０ｍ2以下の小断面トンネル、樋管などの小断面構造物内においては、台数を増やすことができない。
したがって、工期を短縮する必要がある場合は、ボーリングマシンの台数を増やして対応する必要があるが、空頭制限下（内空高さ２．５ｍ以下）の構造物や、１０ｍ2以下の小断面トンネル、樋管などの小断面構造物内においては、台数を増やすことができない。
二重管ダブルパッカ工法は、シールグラウト方式、地山パッカ方式に分類される。施工方法は、外径１００ｍｍ程度のケーシングパイプで削孔し、この削孔穴に注入外管を挿入し、さらに注入外管に注入内管を挿入し、注入内管から吐出される注入材を注入外管の注入口を介して地盤に注入する。
注入外管は、注入内管の挿入を阻害しない程度に剛性を有しており、空頭制限下（内空高さ２．５ｍ以下）の構造物や、１０ｍ2以下の小断面トンネル、樋管などの小断面構造物内においては、削孔穴に注入外管を挿入する際、注入外管が長すぎる場合には挿入が困難である。注入外管を短く加工して、これを接続しながら削孔穴に挿入する場合、施工が煩雑で施工歩掛かりが著しく低下する。
注入外管は、注入内管の挿入を阻害しない程度に剛性を有しており、空頭制限下（内空高さ２．５ｍ以下）の構造物や、１０ｍ2以下の小断面トンネル、樋管などの小断面構造物内においては、削孔穴に注入外管を挿入する際、注入外管が長すぎる場合には挿入が困難である。注入外管を短く加工して、これを接続しながら削孔穴に挿入する場合、施工が煩雑で施工歩掛かりが著しく低下する。
結束細管多点注入工法は、外径１００ｍｍ程度のケーシングパイプで削孔し、この削孔穴にフレキシブルな結束細管を削孔穴に挿入し、注入材を結束細管に接続された多数の注入ホースを介して結束細管先端部に設置される注入ノズルから地盤に注入するものである。
一箇所に設置される結束細管を構成する細管の本数は、注入ステップ数と同じであり、細径のケーシングパイプを用いることができない。
さらに、結束細管多点注入工法は、薬液のゲルタイムが数十分〜１０時間程度の緩結材を使用するのが標準である。構造物直下や外周に空洞がある場合、空洞に充填するためにゲルタイムが数十秒〜数分の中結材を用いると、結束細管を構成する細管の本数が二倍必要となり、結束細管束が太くなるため、削孔穴がさらに大きくなり、躯体の損傷が大きくなる。
一箇所に設置される結束細管を構成する細管の本数は、注入ステップ数と同じであり、細径のケーシングパイプを用いることができない。
さらに、結束細管多点注入工法は、薬液のゲルタイムが数十分〜１０時間程度の緩結材を使用するのが標準である。構造物直下や外周に空洞がある場合、空洞に充填するためにゲルタイムが数十秒〜数分の中結材を用いると、結束細管を構成する細管の本数が二倍必要となり、結束細管束が太くなるため、削孔穴がさらに大きくなり、躯体の損傷が大きくなる。
「空頭制限下（内空高さ２．５ｍ以下）の構造物内」の施工にあっては、単管ロッド工法、二重管ストレーナ工法、二重管ダブルパッカ工法は、歩掛かりが低下し、施工費が増大する。さらに、二重管ダブルパッカ工法、結束細管多点注入工法は、削孔による躯体の損傷が大きくなるため、その補修に日数を要するとともに、補修コストが増大する。
「１０ｍ2以下の小断面トンネル内」の施工にあっては、単管ロッド工法、二重管ストレーナ工法、二重管ダブルパッカ工法は、歩掛かりが低下し、地盤注入工法の施工費が増大する。また、地盤注入工法の工程遅延により、トンネル掘削など全体工程の遅延に繋がり、工事全体の施工費が増大する。
「１０ｍ2以下の小断面トンネル内」の施工にあっては、単管ロッド工法、二重管ストレーナ工法、二重管ダブルパッカ工法は、歩掛かりが低下し、地盤注入工法の施工費が増大する。また、地盤注入工法の工程遅延により、トンネル掘削など全体工程の遅延に繋がり、工事全体の施工費が増大する。
二重管ダブルパッカ工法、結束細管多点注入工法は、削孔による躯体の損傷が大きくなるため、その補修に日数を要するとともに、補修コストが増大する。
供用中の「樋管内」の施工にあっては、仮排水管による水替え施工が必要であり、さらに出水期は施工不可であり、施工時期が渇水期に限定されるため、単管ロッド工法、二重管ストレーナ工法、二重管ダブルパッカ工法は工期を短縮することができず、渇水期に施工を完了させることが困難である。
さらに、二重管ダブルパッカ工法、結束細管多点注入工法は、削孔による躯体の損傷が大きくなるため、その補修に日数を要することになる。
供用中の「樋管内」の施工にあっては、仮排水管による水替え施工が必要であり、さらに出水期は施工不可であり、施工時期が渇水期に限定されるため、単管ロッド工法、二重管ストレーナ工法、二重管ダブルパッカ工法は工期を短縮することができず、渇水期に施工を完了させることが困難である。
さらに、二重管ダブルパッカ工法、結束細管多点注入工法は、削孔による躯体の損傷が大きくなるため、その補修に日数を要することになる。
以上のように、空頭制限下（内空高さ２．５ｍ以下）の構造物や、１０ｍ2以下の小断面トンネル、樋管などの小断面構造物に近接する対象地盤に対して、小断面構造物内から施工を行う従来の地盤注入工法では、注入圧力により、小断面構造物及び小断面構造物に近接する構造物に変位、変形を生じさせる。また、砂シルト互層地盤である場合は、均質な改良ができない。また、狭隘であり、施工歩掛かりが著しく低下し、工期を短縮できない。また、削孔穴が大きくなり、躯体の損傷が大きくなるなどの問題がある。
本発明は斯かる従来の問題点を解決するために為されたもので、その目的は、空頭制限下（内空高さ２．５ｍ以下）の構造物や、１０ｍ2以下の小断面トンネル、樋管などの小断面構造物の近接構造物に変位を与えることなく注入材を注入し、碓実な止水効果及び地盤強度を確保することが可能な地盤注入工法を提供することにある。
請求項１に係る発明は、内空高さ２．５ｍ以下の空頭制限がある構造物、１０ｍ ２ 以下の小断面トンネル又は樋管のいずれかからなる小断面構造物の内部から、前記小断面構造物に近接する対象地盤の所定の深度まで削孔した削孔穴に、複数の注入口を備えた注入管を挿入する工程と、前記注入管の前記複数の注入口から中結材を前記対象地盤に注入する第１の注入工程と、前記第１の注入工程の後で前記中結材の注入を所定時間中断する中断工程と、前記中断工程の後、前記注入管の前記複数の注入口から前記中結材を前記対象地盤にさらに注入する第２の注入工程と、を有し、前記第１の注入工程、前記中断工程及び前記第２の注入工程は、前記第１の注入工程、前記中断工程及び前記第２の注入工程の順で、各注入工程における前記中結材の注入速度を制御しながら、１回又は複数回実行することを特徴とする。
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の注入工法において、前記第１の注入工程及び前記第２の注入工程は、前記小断面構造物に作用する応力、前記小断面構造物の変位、前記対象地盤における間隙水圧、又は土圧のいずれか１つの測定値と予め設定した複数の閾値とを比較した結果に基づいて、前記対象地盤に注入する前記中結材の注入速度を制御することを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の地盤注入工法において、前記削孔穴は、外径が４０．５ｍｍ〜６６ｍｍのボーリングロッド又はケーシングパイプのいずれかを用いた単管削孔により形成されることを特徴とする。
請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の地盤注入工法において、前記注入管の深度方向の前記複数の注入口の間隔は、介在砂層の分布に対応するように０．１ｍ〜２．０ｍの範囲で設定されていることを特徴とする。
請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の地盤注入工法において、前記注入管は、内径が６ｍｍ〜１２ｍｍで、前記注入管への前記中結材の逆流を防ぐ逆止弁機能を有することを特徴とする。
請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の地盤注入工法において、前記注入管は、内径が６ｍｍ〜１２ｍｍで、前記注入管への前記中結材の逆流を防ぐ逆止弁機能を有することを特徴とする。
請求項６に係る発明は、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の地盤注入工法において、前記中結材は、ゲルタイム３０秒〜６分に設定され、前記中断工程における前記中結材の注入を中断する時間は、１５秒〜３０秒であることを特徴とする。
本発明によれば、注入材に中結材のみを使用し、同一ステップの中で注入を中断することで、従来の瞬結材の役割である、粗詰め、パッキング効果を期待できる。
本発明によれば、注入材に中結材のみを使用し、同一ステップの中で注入を中断するので、硬化物の品質は格段に向上する。
本発明によれば、注入材に中結材のみを使用し、同一ステップの中で注入を中断するので、硬化物の品質は格段に向上する。
本発明によれば、ゲルタイム３０秒〜６分程度の中結材を使用し、注入時に１５秒〜３０秒の間隔のインターバルを設けることで、前半の注入が、粗詰め注入（瞬結材）の役目を果たし、後半の注入の浸透する割合が良いバランスを築くことができるので、例えば、シールドセグメント背面や耐圧版コンクリートの直下など、注入範囲が構造物直下にある場合や、土被り厚１ｍ程度以上確保できる土留背面の止水対策や線路下横断工の止水対策などに効果的に適用できる。
本発明によれば、土留及び掘削底盤面の安全性確保を目的とする薬液注入工法に適用すると、注入に伴う土留の変状を防止しながら、対象地盤全体を確実に改良できる。
本発明によれば、切羽の自立性が確保できない線路の沈下や線路直下地盤の陥没を防止する薬液注入工による止水対策に適用すると、注入に伴う線路の隆起を防止しながら、対象地盤全体を確実に改良できる。
本発明によれば、切羽の自立性が確保できない線路の沈下を防止する薬液注入工による地盤強化に適用すると、注入に伴う線路の隆起を防止しながら、対象地盤全体を確実に改良できる。
本発明によれば、切羽の自立性が確保できない線路の沈下や線路直下地盤の陥没を防止する薬液注入工による止水対策に適用すると、注入に伴う線路の隆起を防止しながら、対象地盤全体を確実に改良できる。
本発明によれば、切羽の自立性が確保できない線路の沈下を防止する薬液注入工による地盤強化に適用すると、注入に伴う線路の隆起を防止しながら、対象地盤全体を確実に改良できる。
本発明によれば、全てのステップを同時に注入可能でかつ、注入材の注入管への逆流を防ぐ逆止弁機能を有する細径注入管を用いて注入を行う地盤注入工法を提供できる。
本発明によれば、細径で削孔して削孔穴に注入管を挿入する工程と、注入材を注入する工程とを分離して注入材を注入し、変位を与えることなく短期間に確実な地盤改良効果を得ることができる。
本発明によれば、細径で削孔して削孔穴に注入管を挿入する工程と、注入材を注入する工程とを分離して注入材を注入し、変位を与えることなく短期間に確実な地盤改良効果を得ることができる。
（実施形態１）
図１乃至図２０は、本実施形態に係る注入工法を樋管１０内から樋管直下の対象地盤１２を改良する場合に適用した例を示す。樋管直下の対象地盤１２は、適用土質が砂質土主体であるため、孔壁の自立性が悪くなっている。
先ず、図１、図２に基づいて、本実施形態に係る注入工法を実施するための注入装置Ａについて説明する。
注入装置Ａは、削孔時にはケーシングパイプで樋管直下の対象地盤１２を削孔するロータリーボーリングマシン１１の運転を制御し、注入時にはケーシングパイプで削孔した孔に挿入する注入管４０の運転を制御する。削孔時に水を注入し、注入時に注入材を注入する注入ホース１８が接続されている。
図１乃至図２０は、本実施形態に係る注入工法を樋管１０内から樋管直下の対象地盤１２を改良する場合に適用した例を示す。樋管直下の対象地盤１２は、適用土質が砂質土主体であるため、孔壁の自立性が悪くなっている。
先ず、図１、図２に基づいて、本実施形態に係る注入工法を実施するための注入装置Ａについて説明する。
注入装置Ａは、削孔時にはケーシングパイプで樋管直下の対象地盤１２を削孔するロータリーボーリングマシン１１の運転を制御し、注入時にはケーシングパイプで削孔した孔に挿入する注入管４０の運転を制御する。削孔時に水を注入し、注入時に注入材を注入する注入ホース１８が接続されている。
本実施形態では、ケーシングパイプを土中に削孔するための削孔装置として、ロータリーボーリングマシン１１を使用したが、本発明はこれに限らず、例えば、ロータリーパーカッションドリル、ハンドオーガを用いても良い。
注入装置Ａは、図１、図２に示すように、応力や変位などの挙動に応じて注入ポンプ２０の回転数の制限、停止指示判断を行う動態管理装置２４と、動態管理装置２４にＬＡＮを介して接続されるローカルエリア接続部３１，３２とで構成される動態管理装置システムが用いられている。
注入装置Ａは、図１、図２に示すように、応力や変位などの挙動に応じて注入ポンプ２０の回転数の制限、停止指示判断を行う動態管理装置２４と、動態管理装置２４にＬＡＮを介して接続されるローカルエリア接続部３１，３２とで構成される動態管理装置システムが用いられている。
注入ホース１８は、圧力・瞬時流量・積算流量の計測を行う流量・検出器１９に接続されている。
流量・検出器１９は、ＬＡＮを介して注入管理装置２２に接続されている。注入管理装置２２はインバータ通信でインバータ盤２３を介して注入ポンプ２０に接続されている。注入ポンプ２０はグラウトミキサー２１に接続されている。
注入管理装置２２は、ＬＡＮを介して動態管理装置２４に接続され、圧力・瞬間流量・積算流量の表示と記録、流量に応じた注入ポンプ２０の回転数の決定、複相制御を行っている。動態管理装置２４は観測データ記録ＰＣ２５に接続され、観測データ記録ＰＣ２５は対象地盤１２に設けた樋管１０の天井側壁面１０ｂ上に配置した測定器２６に接続されている。
流量・検出器１９は、ＬＡＮを介して注入管理装置２２に接続されている。注入管理装置２２はインバータ通信でインバータ盤２３を介して注入ポンプ２０に接続されている。注入ポンプ２０はグラウトミキサー２１に接続されている。
注入管理装置２２は、ＬＡＮを介して動態管理装置２４に接続され、圧力・瞬間流量・積算流量の表示と記録、流量に応じた注入ポンプ２０の回転数の決定、複相制御を行っている。動態管理装置２４は観測データ記録ＰＣ２５に接続され、観測データ記録ＰＣ２５は対象地盤１２に設けた樋管１０の天井側壁面１０ｂ上に配置した測定器２６に接続されている。
動態管理装置２４は、応力や変位などの挙動に応じて注入ポンプ２０の回転数の制限、停止指示判断を行うことができる。動態管理装置２４にはローカルエリア接続部３１，３２がＬＡＮを介して接続されている。
ローカルエリア接続部３１は、ＬＡＮを介して複数のひずみ計などの測定器２６からの変位データを動態管理装置２４に送ることができる。また、ローカルエリア接続部３２は、ＬＡＮを介して動態管理装置２４から送られて来る注入ポンプ２０の回転数の制限・停止指示信号（逓倍率）を受け取ることができる。
ローカルエリア接続部３１は、ＬＡＮを介して複数のひずみ計などの測定器２６からの変位データを動態管理装置２４に送ることができる。また、ローカルエリア接続部３２は、ＬＡＮを介して動態管理装置２４から送られて来る注入ポンプ２０の回転数の制限・停止指示信号（逓倍率）を受け取ることができる。
ローカルエリア接続部３１は、複数のひずみ計などの測定器２６と、測定器２６と接続されるスイッチボックス２８と、スイッチボックス２８に接続されるデータロガー２９と、データロガー２９に接続される観測データ記録ＰＣ２５と、観測データ記録ＰＣ２５にＬＡＮで接続されるルータ又はハブ３０とで構成されている。ローカルエリア接続部３１は、ＬＡＮを介して変位データを動態管理装置２４へ送ることができる。
ローカルエリア接続部３２は、流量圧力、瞬時流量、積算流量の表示と記録、流量に応じた注入ポンプ２０の回転数の決定、複相制御を行う注入管理装置２２を備え、動態管理装置２４とＬＡＮで接続されている。
ローカルエリア接続部３２は、流量圧力、瞬時流量、積算流量の表示と記録、流量に応じた注入ポンプ２０の回転数の決定、複相制御を行う注入管理装置２２を備え、動態管理装置２４とＬＡＮで接続されている。
注入管理装置２２は、ＬＡＮで流量圧力、瞬時流量、積算流量の計測を行う複数の流量・検出器１９と接続され、流量圧力の計測値が入力される。また、注入管理装置２２は、複数の流量・検出器１９に電力を供給することができる。
注入管理装置２２は、インバータ盤２３を介して複数の注入ポンプ２０に接続されている。インバータ盤２３には、注入管理装置２２からインバータ通信で注入ポンプ２０のＯＮ／ＯＦＦ及び周波数制御信号が送られ、インバータ盤２３は複数の注入ポンプ２０に対しインバータ出力を行うことができる。
注入管理装置２２は、インバータ盤２３を介して複数の注入ポンプ２０に接続されている。インバータ盤２３には、注入管理装置２２からインバータ通信で注入ポンプ２０のＯＮ／ＯＦＦ及び周波数制御信号が送られ、インバータ盤２３は複数の注入ポンプ２０に対しインバータ出力を行うことができる。
動態管理装置２４は、規制値と測定データを逐次比較しており．変位データが規制値を超えた場合、注入管理装置２２に対して逓減率を０〜９９％の間で規制するよう指示を行う。逓減率は注入ポンプ２０毎に設定変更を行うことができる。
注入管理装置２２は、設定流量を維持するように注入ポンプ２０の回転数を調整しているが、規制指示があると設定流量に逓倍率を掛けた数値で量調整を行う。
注入管理装置２２は、設定流量を維持するように注入ポンプ２０の回転数を調整しているが、規制指示があると設定流量に逓倍率を掛けた数値で量調整を行う。
注入管４０は、図３〜図８に示すように、例えば、３つの注入口中間部４１と、１つの注入口先端部４２と、ホースで構成される１つの注入管本体４３と、３つの注入口中間部４１と１つの注入口先端部４２とを連結するホース４４ａ〜４４ｃとで構成されている。
注入口中間部４１は、注入口４１ｂを設けたボス部４１ａと、ボス部４１ａの両端に連接する接続部４１ｄ，４１ｅと、注入口４１ｂを覆うシールゴム４１ｃとで構成されている。
ここで、注入装置Ａは、本実施形態の他に、単管ロッド工法、二重管ストレーナ工法、二重管ダブルパッカ工法、結束細管多点注入工法の、削孔時の送水および注入時の注入材の送液にも用いることができる。
注入口中間部４１は、注入口４１ｂを設けたボス部４１ａと、ボス部４１ａの両端に連接する接続部４１ｄ，４１ｅと、注入口４１ｂを覆うシールゴム４１ｃとで構成されている。
ここで、注入装置Ａは、本実施形態の他に、単管ロッド工法、二重管ストレーナ工法、二重管ダブルパッカ工法、結束細管多点注入工法の、削孔時の送水および注入時の注入材の送液にも用いることができる。
接続部４１ｄ，４１ｅは、それぞれ山形の環状突起４１ｆ，４１ｇ，４１ｈ，４１ｉを設けている。山形の環状突起４１ｆ，４１ｇは、ホースが挿入される方向（図中左側）に向けて先細となるテーパー形状であり、山形の環状突起４１ｈ，４１ｉは、ホースが挿入される方向（図中右側）に向けて先細となるテーパー形状である。そのため、山形の環状突起４１ｆ，４１ｇ，４１ｈ，４１ｉは、注入管本体４３、ホース４４ａ〜４４ｃ内に圧入される際には、障害とならず、挿入後に注入管本体４３、ホース４４ａ〜４４ｃを引き抜こうとすると、山形の環状突起４１ｆ，４１ｇ，４１ｈ，４１ｉが注入管本体４３、ホース４４ａ〜４４ｃ内面に食い込んで引き抜かれないように作用する。
各注入口４１ｂは、それぞれシールゴム４１ｃで常時覆われ、注入時には注入材を押し出す圧力で各シールゴム４１ｃが伸張されて各注入口４１ｂは開放され、停止時には各シールゴム４１ｃは圧縮力で各注入口４１ｂを封鎖するように構成されている。従って、各注入口４１ｂと各シールゴム４１ｃとは、停止時には各シールゴム４１ｃの圧縮力で各注入口４１ｂを封鎖する逆止弁として機能するように構成されている。
注入口先端部４２は、注入口４２ｂを設けたボス部４２ａと、ボス部４２ａの一端に連接する接続部４２ｄと、ボス部４２ａの他端に連接する閉塞部４２ｅと、注入口４２ｂを覆うシールゴム４２ｃとで構成されている。
接続部４２ｄは、それぞれ山形の環状突起４２ｆ，４２ｇを設けている。山形の環状突起４２ｆ，４２ｇは、ホースが挿入される方向（図中左側）に向けて先細となるテーパー形状である。そのため、山形の環状突起４２ｆ，４２ｇは、ホース４４ｃ内に圧入される際には、障害とならず、挿入後にホース４４ｃを引き抜こうとすると、山形の環状突起４２ｆ，４２ｇがホース４４ｃ内面に食い込んで引き抜かれないように作用する。
接続部４２ｄは、それぞれ山形の環状突起４２ｆ，４２ｇを設けている。山形の環状突起４２ｆ，４２ｇは、ホースが挿入される方向（図中左側）に向けて先細となるテーパー形状である。そのため、山形の環状突起４２ｆ，４２ｇは、ホース４４ｃ内に圧入される際には、障害とならず、挿入後にホース４４ｃを引き抜こうとすると、山形の環状突起４２ｆ，４２ｇがホース４４ｃ内面に食い込んで引き抜かれないように作用する。
注入口４２ｂは、それぞれシールゴム４２ｃで常時覆われ、注入時には注入材を押し出す圧力でシールゴム４２ｃが伸張されて注入口４２ｂは開放され、停止時にはシールゴム４２ｃは圧縮力で注入口４２ｂを封鎖するように構成されている。従って、注入口４２ｂとシールゴム４２ｃとは、停止時にはシールゴム４２ｃの圧縮力で注入口４２ｂを封鎖する逆止弁として機能するように構成されている。
ここで、注入管本体４３、ホース４４ａ〜４４ｃを構成するホースは、曲げ半径１００ｍｍ以上で、破壊圧力２ＭＰａ以上であれば、材質は特に制限しない。注入口中間部４１及び注入口先端部４２は、注入管本体４３及びホース４４ａ〜４４ｃを構成するホース内に圧入される際に、変形しない程度に剛性を有していればよく、材質は特に制限しない。
注入管４０の深度方向の注入口４１ｂ，４２ｂの間隔は、介在砂層の分布に対応するように０．１ｍ〜２．０ｍの範囲で設定されている。
ここで、注入管本体４３、ホース４４ａ〜４４ｃを構成するホースは、曲げ半径１００ｍｍ以上で、破壊圧力２ＭＰａ以上であれば、材質は特に制限しない。注入口中間部４１及び注入口先端部４２は、注入管本体４３及びホース４４ａ〜４４ｃを構成するホース内に圧入される際に、変形しない程度に剛性を有していればよく、材質は特に制限しない。
注入管４０の深度方向の注入口４１ｂ，４２ｂの間隔は、介在砂層の分布に対応するように０．１ｍ〜２．０ｍの範囲で設定されている。
次に、ケーシングパイプと注入管４０との関係を説明する。
従来工法の二重管ダブルパッカ工法、結束細管多点注入工法の削孔の直径は１００ｍｍ以上である。
本実施形態では、外径４０．５ｍｍ〜６６ｍｍのケーシングパイプを使用する。外径が６６ｍｍを超えると、樋管１０の躯体の損傷面積低減の効果が十分に得られない。また、外径が４０．５ｍｍ未満では、ケーシングパイプ内に注入管４０を挿入することができない。
従来工法の二重管ダブルパッカ工法、結束細管多点注入工法の削孔の直径は１００ｍｍ以上である。
本実施形態では、外径４０．５ｍｍ〜６６ｍｍのケーシングパイプを使用する。外径が６６ｍｍを超えると、樋管１０の躯体の損傷面積低減の効果が十分に得られない。また、外径が４０．５ｍｍ未満では、ケーシングパイプ内に注入管４０を挿入することができない。
ケーシングパイプの外径が４０．５ｍｍのとき、ケーシングパイプの内径は２０ｍｍである。このケーシングパイプに抵抗なく挿入できる注入管４０の内外径は、外径１５ｍｍ、内径１２ｍｍが最大径となる。
外径が１６ｍｍ〜１９ｍｍの注入管４０は、ケーシングパイプ内側との摩擦抵抗が大きくなり、挿入が困難である。
注入管４０の外径が２０ｍｍを超えると、ケーシングパイプ内に挿入できない。
外径が１６ｍｍ〜１９ｍｍの注入管４０は、ケーシングパイプ内側との摩擦抵抗が大きくなり、挿入が困難である。
注入管４０の外径が２０ｍｍを超えると、ケーシングパイプ内に挿入できない。
注入管４０の内径が６ｍｍ未満では、注入時の圧力損失が２ＭＰａ以上となる可能性が大きくなり、注入管４０の耐圧（２ＭＰａ）を超えた場合は注入管４０が破裂して、以降の注入ができなくなる。
外径が４０．５ｍｍのケーシングパイプの内径は２０ｍｍであり、これに抵抗なく挿入できる注入管４０の内外径は、外径１５ｍｍ、内径１２ｍｍが最大径である。
外径４ｍｍ、内径２ｍｍの注入管４０を用いることも可能であるが、内径が小さいほど注入時の圧力損失が大きくなるため、外径８ｍｍ、内径６ｍｍとすることが望ましい。
外径が４０．５ｍｍのケーシングパイプの内径は２０ｍｍであり、これに抵抗なく挿入できる注入管４０の内外径は、外径１５ｍｍ、内径１２ｍｍが最大径である。
外径４ｍｍ、内径２ｍｍの注入管４０を用いることも可能であるが、内径が小さいほど注入時の圧力損失が大きくなるため、外径８ｍｍ、内径６ｍｍとすることが望ましい。
次に、本実施形態の作用を説明する。
本実施形態は、図９に示す施工フローに基づいて、図１、図２に示す注入装置Ａとロータリーボーリングマシン１１とを用いて樋管１０内から樋管直下の対象地盤１２の改良を行う。
先ず、図９、図１０に示すように、ロータリーボーリングマシン１１にて樋管１０の底部１０ａを削孔径１００ｍｍでコア削孔を行う（ステップＳ１）。図１０において、１０ａは削孔軌跡を表す。
本実施形態は、図９に示す施工フローに基づいて、図１、図２に示す注入装置Ａとロータリーボーリングマシン１１とを用いて樋管１０内から樋管直下の対象地盤１２の改良を行う。
先ず、図９、図１０に示すように、ロータリーボーリングマシン１１にて樋管１０の底部１０ａを削孔径１００ｍｍでコア削孔を行う（ステップＳ１）。図１０において、１０ａは削孔軌跡を表す。
次に、図９、図１１、図１３に示すように、樋管直下の対象地盤１２に所定の深度までロータリーボーリングマシン１１によって外径の６６ｍｍケーシングパイプを土中に削孔する（ステップＳ２）。
次に、図９、図１２、図１３に示すように、ケーシングパイプ内にシール材を充填する（ステップＳ３）。
ここで、シール材は、セメントスラリー、セメントベントナイトスラリーなどの懸濁液型グラウトの中から選択される。シール材を充填する目的は、注入管４０と地山とを密着させて、注入管４０に沿った注入材の逸走を防止するためである。
次に、図９、図１２、図１３に示すように、ケーシングパイプ内にシール材を充填する（ステップＳ３）。
ここで、シール材は、セメントスラリー、セメントベントナイトスラリーなどの懸濁液型グラウトの中から選択される。シール材を充填する目的は、注入管４０と地山とを密着させて、注入管４０に沿った注入材の逸走を防止するためである。
次に、図９、図１２、図１３に示すように、ケーシングパイプ内に注入管４０を挿入する（ステップＳ４）。
次に、図９、図１２、図１３に示すように、注入管４０を残してケーシングパイプを引き抜く（ステップＳ５）。
以上のステップＳ１〜Ｓ５が削孔工程である。
次に、図９、図１２、図１３に示すように、注入管４０を残してケーシングパイプを引き抜く（ステップＳ５）。
以上のステップＳ１〜Ｓ５が削孔工程である。
次に、図１４に示すように、樋管１０の底部１０ａの削孔穴にモルタルを５０ｍｍ下まで充填する（ステップＳ６）。この時点で、測定器２６を樋管１０の天井側壁面１０ｂに設置する。
次に、図９、図１５、図１６、図１８に示すように、注入管４０にそれぞれ注入ホース１８を接続し、注入装置Ａを用いて樋管１０の応力データなどに基づいて注入材の流量、圧力を制御しながら注入管４０の４つの注入口４１ｂ、４２ｂから注入材を樋管直下の対象地盤１２に同時に注入する１ｓｔ注入を行う（ステップＳ７）。
次に、図９、図１５、図１６、図１８に示すように、注入管４０にそれぞれ注入ホース１８を接続し、注入装置Ａを用いて樋管１０の応力データなどに基づいて注入材の流量、圧力を制御しながら注入管４０の４つの注入口４１ｂ、４２ｂから注入材を樋管直下の対象地盤１２に同時に注入する１ｓｔ注入を行う（ステップＳ７）。
ここで、使用する注入材は、特に制限は無いが、例えば、水ガラス系溶液型及び懸濁液型、土壌浄化材、アクリル酸多価金属塩水溶液型の中から要求される性能を満足する中結材を選択する。注入材のゲルタイムは３０秒以上である必要があるが、砂質土においては、３０秒〜６分とすることが望ましい。
次に、図９、図１５、図１６、図１８に示すように、注入ポンプ２０を１５秒〜９０秒停止した後、注入装置Ａを用いて樋管１０の応力データなどに基づいて注入材の流量、圧力を制御しながら注入管４０の４つの注入口４１ｂ、４２ｂから注入材を樋管直下の対象地盤１２に同時に注入する２ｎｄ注入を行う（ステップＳ８、Ｓ９）。
次に、図９、図１５、図１６、図１８に示すように、注入ポンプ２０を１５秒〜９０秒停止した後、注入装置Ａを用いて樋管１０の応力データなどに基づいて注入材の流量、圧力を制御しながら注入管４０の４つの注入口４１ｂ、４２ｂから注入材を樋管直下の対象地盤１２に同時に注入する２ｎｄ注入を行う（ステップＳ８、Ｓ９）。
次に、図９、図１５、図１６、図１８に示すように、注入装置Ａを用いて樋管１０の応力データなどに基づいて注入材の流量、圧力を制御しながら注入管４０の４つの注入口４１ｂ、４２ｂから注入材を同時に注入する１ｓｔ注入を行う（ステップＳ１０）。
次に、図９、図１５、図１６、図１８に示すように、注入ポンプ２０を１５秒〜９０秒停止した後、注入装置Ａを用いて樋管１０の応力データなどに基づいて注入材の流量、圧力を制御しながら注入管４０の４つの注入口４１ｂ、４２ｂから注入材を樋管直下の対象地盤１２に同時に注入する２ｎｄ注入を行う（ステップＳ１１、Ｓ１２）。
次に、図９、図１５、図１６、図１８に示すように、注入ポンプ２０を１５秒〜９０秒停止した後、注入装置Ａを用いて樋管１０の応力データなどに基づいて注入材の流量、圧力を制御しながら注入管４０の４つの注入口４１ｂ、４２ｂから注入材を樋管直下の対象地盤１２に同時に注入する２ｎｄ注入を行う（ステップＳ１１、Ｓ１２）。
次に、ステップＳ１０に戻り、ステップＳ１１、ステップＳ１２を行う操作を所定回数繰り返す。
次に、図１７に示すように、所定回数の注入が終了すると、注入管４０を切断し、モルタルで孔埋めを行う（ステップＳ１３）。
以上のステップＳ６〜Ｓ１３が注入工程である。
所定の注入が完了すると、終了する（ステップＳ１４）。
本実施形態では、ステップＳ１０に戻り、ステップＳ１１、ステップＳ１２を行う操作を繰り返した場合について説明したが、この繰り返し操作は、対象地盤１２によって異なるから、繰り返さない場合やさらに数度繰り返す場合もある。
次に、図１７に示すように、所定回数の注入が終了すると、注入管４０を切断し、モルタルで孔埋めを行う（ステップＳ１３）。
以上のステップＳ６〜Ｓ１３が注入工程である。
所定の注入が完了すると、終了する（ステップＳ１４）。
本実施形態では、ステップＳ１０に戻り、ステップＳ１１、ステップＳ１２を行う操作を繰り返した場合について説明したが、この繰り返し操作は、対象地盤１２によって異なるから、繰り返さない場合やさらに数度繰り返す場合もある。
この工程において、動態管理装置２４では、図１９に示す制御パターンに基づいて図２０に示す制御運転を行った。
先ず、動態管理装置２４は、図９におけるステップＳ７での１ｓｔ注入、ステップＳ９での２ｎｄ注入、ステップＳ１０での１ｓｔ注入、ステップＳ１２での２ｎｄ注入において、注入を開始する指令を出力する（ステップＳ２１）。
次に、ローカルエリア接続部３１では、樋管１０の天井側壁面１０ｂ上に配置した測定器２６からの計測値がこれに連なるスイッチボックス２８、データロガー２９を経由して観測データ記録ＰＣ２５に送られ、ＬＡＮで連なるルータ又はハブ３０からＬＡＮを介して計測データを動態管理装置２４に送られる（ステップＳ２２）。
先ず、動態管理装置２４は、図９におけるステップＳ７での１ｓｔ注入、ステップＳ９での２ｎｄ注入、ステップＳ１０での１ｓｔ注入、ステップＳ１２での２ｎｄ注入において、注入を開始する指令を出力する（ステップＳ２１）。
次に、ローカルエリア接続部３１では、樋管１０の天井側壁面１０ｂ上に配置した測定器２６からの計測値がこれに連なるスイッチボックス２８、データロガー２９を経由して観測データ記録ＰＣ２５に送られ、ＬＡＮで連なるルータ又はハブ３０からＬＡＮを介して計測データを動態管理装置２４に送られる（ステップＳ２２）。
次に、動態管理装置２４は、ローカルエリア接続部３１及びローカルエリア接続部３２からの計測値が設定値に対して１００％である一次管理値以内であるか否かを判断する（ステップＳ２３）。
次に、動態管理装置２４は、ステップＳ２３において計測値が一次管理値以内であると判断すると、注入速度１００％を維持・回復し（ステップＳ２４）、ステップＳ２２に戻る。
次に、動態管理装置２４は、ステップＳ２３において計測値が一次管理値以内ではないと判断すると、注入速度７５％に減速させた（ステップＳ２５）後、注入速度７５％で注入を継続する（ステップＳ２６）。
次に、動態管理装置２４は、ステップＳ２３において計測値が一次管理値以内であると判断すると、注入速度１００％を維持・回復し（ステップＳ２４）、ステップＳ２２に戻る。
次に、動態管理装置２４は、ステップＳ２３において計測値が一次管理値以内ではないと判断すると、注入速度７５％に減速させた（ステップＳ２５）後、注入速度７５％で注入を継続する（ステップＳ２６）。
次に、動態管理装置２４は、ローカルエリア接続部３１及びローカルエリア接続部３２からの計測値が設定値に対して７０％である二次管理値であるか否かを判断する（ステップＳ２７）。
次に、動態管理装置２４は、ステップＳ２７において計測値が二次管理値以内であると判断すると、注入速度７５％を維持・回復し（ステップＳ２８）、ステップＳ２２に戻る。
次に、動態管理装置２４は、ステップＳ２７において計測値が二次管理値以内ではないと判断すると、注入速度５０％に減速させた（ステップＳ２９）後、注入速度５０％で注入を継続する（ステップＳ３０）。
次に、動態管理装置２４は、ステップＳ２７において計測値が二次管理値以内であると判断すると、注入速度７５％を維持・回復し（ステップＳ２８）、ステップＳ２２に戻る。
次に、動態管理装置２４は、ステップＳ２７において計測値が二次管理値以内ではないと判断すると、注入速度５０％に減速させた（ステップＳ２９）後、注入速度５０％で注入を継続する（ステップＳ３０）。
次に、動態管理装置２４は、ローカルエリア接続部３１及びローカルエリア接続部３２からの計測値が設定値に対して５０％である三次管理値以内であるか否かを判断する（ステップＳ３１）。
次に、動態管理装置２４は、ステップＳ３１において計測値が三次管理値以内であると判断すると、注入速度５０％を維持・回復し（ステップＳ３２）、ステップＳ２２に戻る。
次に、動態管理装置２４は、ステップＳ３１において計測値が三次管理値以内ではないと判断すると、注入速度１０％に減速させた（ステップＳ３３）後、注入速度１０％で注入を継続する（ステップＳ３４）。
次に、動態管理装置２４は、ステップＳ３１において計測値が三次管理値以内であると判断すると、注入速度５０％を維持・回復し（ステップＳ３２）、ステップＳ２２に戻る。
次に、動態管理装置２４は、ステップＳ３１において計測値が三次管理値以内ではないと判断すると、注入速度１０％に減速させた（ステップＳ３３）後、注入速度１０％で注入を継続する（ステップＳ３４）。
次に、動態管理装置２４は、ステップＳ３５において計測値が許容値以内であると判断すると、ステップＳ２２に戻る。
次に、動態管理装置２４は、ステップＳ３５において計測値が許容値以内ではないと判断すると、注入中断又は注入中断の警告を行う（ステップＳ３６）。
次に、動態管理装置２４は、ステップＳ３５において計測値が許容値以内ではないと判断すると、注入中断又は注入中断の警告を行う（ステップＳ３６）。
以上のように、本実施形態によれば、注入材には中結材のみを使用し、同一ステップの中で注入を中断することで、従来の瞬結材の役割である、粗詰め、パッキング効果を期待する。
また、本実施形態によれば、注入材に中結材のみを使用し、同一ステップの中で注入を中断するので、硬化物の品質は格段に向上する。
また、本実施形態によれば、樋管１０及びこれに隣接する構造物に許容値を超える応力が作用するのを自動的に回避することができる。
また、本実施形態によれば、注入材に中結材のみを使用し、同一ステップの中で注入を中断するので、硬化物の品質は格段に向上する。
また、本実施形態によれば、樋管１０及びこれに隣接する構造物に許容値を超える応力が作用するのを自動的に回避することができる。
また、本実施形態によれば、樋管１０及びこれに隣接する構造物に変形が生じる前に注入を中断し、注入量の見直しなど適切な処置を施すことができる。
また、本実施形態は、注入方式を下降式（ステップダウン）とするので、樋管１０内からの施工に好適である。
また、本実施形態によれば、樋管１０の天井側壁面１０ｂに生じる応力を測定器２６で測定し、注入管理装置２２と連動させることにより、変位が生じるよりも先に応力が上昇した時点で注入速度を自動的に制御し、樋管１０及び近接する構造物に与える影響を低減することができる。
また、本実施形態は、注入方式を下降式（ステップダウン）とするので、樋管１０内からの施工に好適である。
また、本実施形態によれば、樋管１０の天井側壁面１０ｂに生じる応力を測定器２６で測定し、注入管理装置２２と連動させることにより、変位が生じるよりも先に応力が上昇した時点で注入速度を自動的に制御し、樋管１０及び近接する構造物に与える影響を低減することができる。
本実施形態では、ケーシングパイプの外径を４０．５ｍｍ〜６６ｍｍとすることにより、樋管１０などの躯体を貫通する削孔の直径が小さくなり、補修や閉塞に要する日数の短縮や、コスト縮減に寄与する。
本実施形態では、従来工法の削孔の直径１００ｍｍに対してケーシングパイプの外径を４０．５ｍｍ〜６６ｍｍとすることにより、樋管１０の躯体の損傷面積が約２０％〜５０％に低減できる。
本実施形態では、従来工法の削孔の直径１００ｍｍに対してケーシングパイプの外径を４０．５ｍｍ〜６６ｍｍとすることにより、樋管１０の躯体の損傷面積が約２０％〜５０％に低減できる。
本実施形態において、動態管理装置２４は、注入速度に対する規制値を求めるために測定器２６にひずみ計を使用する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、応力のほか、構造物変位、間隙水圧、土圧を用いることができる。
図２０に示す制御パターンは、先ず、注入速度を１００％で注入し、注入に伴い上昇する応力が一次管理値（Ｆ１００％）に到達すると、注入速度を７５％に減じて注入し、注入に伴い上昇する応力が二次管理値（Ｆ７５％）に到達すると、注入速度を５０％に減じて注入し、注入に伴い上昇する応力が三次管理値（Ｆ５０％）に到達すると、注入速度を２５％に減じて注入し、注入に伴い上昇する応力が許容値Ｆｂ（Ｆｍａｘ）に到達すると、注入速度を０％に減じるように構成されている。
図２０に示す制御パターンは、先ず、注入速度を１００％で注入し、注入に伴い上昇する応力が一次管理値（Ｆ１００％）に到達すると、注入速度を７５％に減じて注入し、注入に伴い上昇する応力が二次管理値（Ｆ７５％）に到達すると、注入速度を５０％に減じて注入し、注入に伴い上昇する応力が三次管理値（Ｆ５０％）に到達すると、注入速度を２５％に減じて注入し、注入に伴い上昇する応力が許容値Ｆｂ（Ｆｍａｘ）に到達すると、注入速度を０％に減じるように構成されている。
なお、図２０では、樋管１０の構造や機能に影響しない値を上限値としてそれぞれ設定し、上限値以下で二段階の閾値を設定した。段階の数は、１〜１０段階の中から選択できる。
そして、規制値は、間隙水圧値、変位値、変形値、応力値、などから１つ、または複数を選択できる。
また、本実施形態によれば、ゲルタイム３０秒〜６分程度の中結材を使用し、注入時に１５秒〜３０秒の間隔のインターバルを設けることで、前半の注入が、粗詰め注入（瞬結材）の役目を果たし、後半の注入の浸透する割合が良いバランスを築くことができる、
そして、規制値は、間隙水圧値、変位値、変形値、応力値、などから１つ、または複数を選択できる。
また、本実施形態によれば、ゲルタイム３０秒〜６分程度の中結材を使用し、注入時に１５秒〜３０秒の間隔のインターバルを設けることで、前半の注入が、粗詰め注入（瞬結材）の役目を果たし、後半の注入の浸透する割合が良いバランスを築くことができる、
図２１は、本実施形態にて既設排水樋管直下の地盤を、地盤改良した状態を示す平面図である。
既設排水樋管は、河川堤防直下−３ｍの位置に河川堤防と交差して設置されており、堤防天端には供用中の国道がある。
既設排水樋管の内空断面はＷ＝１．６ｍ×Ｈ＝１．９ｍであり、既設排水樋管直下に位置する対象地盤の断面積は、Ｗ＝４．０ｍ×Ｈ＝２．５ｍである。
地盤改良対象範囲の延長は、既設排水樋管の軸方向に約２４ｍである。
１断面当りの注入管設置本数は２本であり、既設排水樋管の軸方向に２ｍ間隔で１２列設置されている（２本／断面×１２列＝２４本）。
既設排水樋管は、河川堤防直下−３ｍの位置に河川堤防と交差して設置されており、堤防天端には供用中の国道がある。
既設排水樋管の内空断面はＷ＝１．６ｍ×Ｈ＝１．９ｍであり、既設排水樋管直下に位置する対象地盤の断面積は、Ｗ＝４．０ｍ×Ｈ＝２．５ｍである。
地盤改良対象範囲の延長は、既設排水樋管の軸方向に約２４ｍである。
１断面当りの注入管設置本数は２本であり、既設排水樋管の軸方向に２ｍ間隔で１２列設置されている（２本／断面×１２列＝２４本）。
施工中は、自動追尾型光波測距儀（トータルステーション）による動態観測を行い、本実施形態の注入管理装置Ａ、動態管理装置２４を用いて、注入による既設排水樋管の変位及び変形に備えた。
既設排水樋管内の天井部４箇所にトータルステーション及び反射プリズムが設置され、既設排水樋管外の樋管と接しない構造物２箇所にも反射プリズムが設置されている。
平面位置は、図２１に示すように、測点Ａの位置がトータルステーションであり、測点Ｂ，Ｃ，Ｄ及び基準１，２は反射プリズムである。
既設排水樋管内の天井部４箇所にトータルステーション及び反射プリズムが設置され、既設排水樋管外の樋管と接しない構造物２箇所にも反射プリズムが設置されている。
平面位置は、図２１に示すように、測点Ａの位置がトータルステーションであり、測点Ｂ，Ｃ，Ｄ及び基準１，２は反射プリズムである。
図２２は、動態観測結果を示すグラフであり、施工開始２日前から施工完了から３日後までの１２日間における既設排水樋管の鉛直方向の変位の経時変化を示している。
注入は１／２０から１／２７の日中に断続的に行われ、その時期は、図２２の動態観測結果図の「→注入」で示す範囲である。
注入中の変位量は、１次管理値±３２ｍｍに対して最大−９ｍｍ〜＋８ｍｍであり、既設排水樋管及び交差する国道に影響は無かった。
注入完了後に２週間の養生期間を経て改良地盤に対して既設排水樋管内から孔内載荷試験を実施したところ、改良後地盤は均一に改良されかつ、必要強度を有することが確認できた。
注入は１／２０から１／２７の日中に断続的に行われ、その時期は、図２２の動態観測結果図の「→注入」で示す範囲である。
注入中の変位量は、１次管理値±３２ｍｍに対して最大−９ｍｍ〜＋８ｍｍであり、既設排水樋管及び交差する国道に影響は無かった。
注入完了後に２週間の養生期間を経て改良地盤に対して既設排水樋管内から孔内載荷試験を実施したところ、改良後地盤は均一に改良されかつ、必要強度を有することが確認できた。
（実施形態２）
図２３乃至図２７は、本実施形態に係る注入工法を１０ｍ2以下の小断面トンネル５０内からトンネル直下の対象地盤５１の改良を行う場合に適用した例を示す。トンネル直下の対象地盤５１は、適用土質が粘性土主体であるため、孔壁の自立性が良い。
図２３は、１０ｍ2以下の小断面トンネル５０の壁面に測定器２６を設置し、１０ｍ2以下の小断面トンネル５０内にロータリーボーリングマシン１１を配置した削孔時の状態を示す。注入装置Ａは、実施形態１と同じ装置を使用する。従って、注入装置Ａ及び注入管４０の詳細説明は省略する。
図２３乃至図２７は、本実施形態に係る注入工法を１０ｍ2以下の小断面トンネル５０内からトンネル直下の対象地盤５１の改良を行う場合に適用した例を示す。トンネル直下の対象地盤５１は、適用土質が粘性土主体であるため、孔壁の自立性が良い。
図２３は、１０ｍ2以下の小断面トンネル５０の壁面に測定器２６を設置し、１０ｍ2以下の小断面トンネル５０内にロータリーボーリングマシン１１を配置した削孔時の状態を示す。注入装置Ａは、実施形態１と同じ装置を使用する。従って、注入装置Ａ及び注入管４０の詳細説明は省略する。
次に、本実施形態の作用を説明する。
先ず、図２３、図２４、図２５に示すように、１０ｍ2以下の小断面トンネル５０直下の対象地盤５１に所定の深度までロータリーボーリングマシン１１によって外径の６６ｍｍケーシングパイプを土中に削孔する（ステップＳ３１）。
次に、図２３、図２４、図２５に示すように、ケーシングパイプ内に注入管４０を挿入する（ステップＳ３２）。
先ず、図２３、図２４、図２５に示すように、１０ｍ2以下の小断面トンネル５０直下の対象地盤５１に所定の深度までロータリーボーリングマシン１１によって外径の６６ｍｍケーシングパイプを土中に削孔する（ステップＳ３１）。
次に、図２３、図２４、図２５に示すように、ケーシングパイプ内に注入管４０を挿入する（ステップＳ３２）。
次に、図２３、図２４、図２５に示すように、注入管４０を残してケーシングパイプを引き抜く（ステップＳ３３）。
次に、図２３、図２４、図２５に示すように、ケーシングパイプの削孔穴内にシール材を充填する（ステップＳ３４）。
ここで、シール材は、セメントスラリー、セメントベントナイトスラリーなどの懸濁液型グラウトの中から選択される。シール材を充填する目的は、注入管４０と地山とを密着させて、注入管４０に沿った注入材の逸走を防止するためである。
以上のステップＳ３１〜Ｓ３４が削孔工程である。
次に、図２３、図２４、図２５に示すように、ケーシングパイプの削孔穴内にシール材を充填する（ステップＳ３４）。
ここで、シール材は、セメントスラリー、セメントベントナイトスラリーなどの懸濁液型グラウトの中から選択される。シール材を充填する目的は、注入管４０と地山とを密着させて、注入管４０に沿った注入材の逸走を防止するためである。
以上のステップＳ３１〜Ｓ３４が削孔工程である。
次に、図２５、図２６、図２７に示すように、注入管４０にそれぞれ注入ホース１８を接続し、注入装置Ａを用いて１０ｍ2以下の小断面トンネル５０の応力データなどに基づいて注入材の流量、圧力を制御しながら注入管４０の４つの注入口４１ｂ、４２ｂから注入材を１０ｍ2以下のトンネル直下の対象地盤５１に同時に注入する１ｓｔ注入を行う（ステップＳ３５）。
ここで、使用する注入材は、特に制限は無いが、例えば、水ガラス系溶液型及び懸濁液型、土壌浄化材の中から要求される性能を満足する中結材を選択する。注入材のゲルタイムは３０秒以上である必要があるが、砂質土においては、３０秒〜６分とすることが望ましい。
ここで、使用する注入材は、特に制限は無いが、例えば、水ガラス系溶液型及び懸濁液型、土壌浄化材の中から要求される性能を満足する中結材を選択する。注入材のゲルタイムは３０秒以上である必要があるが、砂質土においては、３０秒〜６分とすることが望ましい。
次に、図２５、図２６、図２７に示すように、注入ポンプ２０を１５秒〜９０秒停止した後、注入装置Ａを用いて１０ｍ2以下の小断面トンネル５０の応力データなどに基づいて注入材の流量、圧力を制御しながら注入管４０の４つの注入口４１ｂ、４２ｂから注入材を１０ｍ2以下のトンネル直下の対象地盤５１に同時に注入する２ｎｄ注入を行う（ステップＳ３６、Ｓ３７）。
次に、図２５、図２６、図２７に示すように、注入装置Ａを用いて１０ｍ2以下の小断面トンネル５０の応力データなどに基づいて注入材の流量、圧力を制御しながら注入管４０の４つの注入口４１ｂ、４２ｂから注入材を１０ｍ2以下のトンネル直下の対象地盤５１に同時に注入する１ｓｔ注入を行う（ステップＳ３５）。
次に、図２５、図２６、図２７に示すように、注入装置Ａを用いて１０ｍ2以下の小断面トンネル５０の応力データなどに基づいて注入材の流量、圧力を制御しながら注入管４０の４つの注入口４１ｂ、４２ｂから注入材を１０ｍ2以下のトンネル直下の対象地盤５１に同時に注入する１ｓｔ注入を行う（ステップＳ３５）。
次に、図２５、図２６、図２７に示すように、注入ポンプ２０を１５秒〜９０秒停止した後、注入装置Ａを用いて１０ｍ2以下の小断面トンネル５０の応力データなどに基づいて注入材の流量、圧力を制御しながら注入管４０の４つの注入口４１ｂ、４２ｂから注入材をトンネル直下の対象地盤５１に同時に注入する２ｎｄ注入を行う（ステップＳ３６、Ｓ３７）。
次に、ステップＳ３８に戻り、ステップＳ３９、ステップＳ４０を行う操作を所定回数繰り返す。
次に、図１７に示すように、所定回数の注入が終了すると、注入管４０を切断し、モルタルで孔埋めを行う（ステップＳ４１）。
次に、ステップＳ３８に戻り、ステップＳ３９、ステップＳ４０を行う操作を所定回数繰り返す。
次に、図１７に示すように、所定回数の注入が終了すると、注入管４０を切断し、モルタルで孔埋めを行う（ステップＳ４１）。
以上のステップＳ３５〜Ｓ４１が注入工程である。
所定の注入が完了すると、終了する（ステップＳ４２）。
この工程において、動態管理装置２４では、実施形態１と同様に、図１９に示す制御パターンに基づいて図２０に示す制御運転を行った。
本実施形態によれば、注入材に中結材のみを使用し、同一ステップの中で注入を中断することで、従来の瞬結材の役割である、粗詰め、パッキング効果を期待できる。
また、本実施形態によれば、注入材に中結材のみを使用し、同一ステップの中で注入を中断するので、硬化物の品質は格段に向上する。
所定の注入が完了すると、終了する（ステップＳ４２）。
この工程において、動態管理装置２４では、実施形態１と同様に、図１９に示す制御パターンに基づいて図２０に示す制御運転を行った。
本実施形態によれば、注入材に中結材のみを使用し、同一ステップの中で注入を中断することで、従来の瞬結材の役割である、粗詰め、パッキング効果を期待できる。
また、本実施形態によれば、注入材に中結材のみを使用し、同一ステップの中で注入を中断するので、硬化物の品質は格段に向上する。
また、本実施形態によれば、ゲルタイム３０秒〜６分程度の中結材を使用し、注入時に１５秒〜３０秒の間隔のインターバルを設けることで、前半の注入が、粗詰め注入（瞬結材）の役目を果たし、後半の注入の浸透する割合が良いバランスを築くことができる。
また、本実施形態によれば、全てのステップを同時に注入可能でかつ、注入材が注入管４０に逆流することを防ぐ逆止弁機能を有するので、確実な注入を行うことができる。
また、本実施形態によれば、細径で削孔して削孔穴に注入管を挿入する工程と、注入材を注入する工程とを分離して注入材を注入するので、変位を与えることなく短期間に確実な地盤改良効果を得ることができる。
また、本実施形態によれば、全てのステップを同時に注入可能でかつ、注入材が注入管４０に逆流することを防ぐ逆止弁機能を有するので、確実な注入を行うことができる。
また、本実施形態によれば、細径で削孔して削孔穴に注入管を挿入する工程と、注入材を注入する工程とを分離して注入材を注入するので、変位を与えることなく短期間に確実な地盤改良効果を得ることができる。
（実施形態３）
本実施形態は、併設した２本のトンネル間を小規模な開削あるいは非開削で掘削、セグメントを切り開き、分岐合流部躯体をＲＣ構造により構築するものとして知られている大断面シールドトンネル切り開きに適用するものである。
本実施形態は、シールドトンネル６０の切り開きに伴うパイプルーフ６３内からの止水注入を行う地盤注入工法である。
図２８、図２９、図３０に示すように、本実施形態で適用するシールドトンネル６０は、本線シールドセグメント６１の側方に切り開き部６２を形成し、パイプルーフ６３内から止水注入範囲６４に止水注入を行う。
本実施形態は、併設した２本のトンネル間を小規模な開削あるいは非開削で掘削、セグメントを切り開き、分岐合流部躯体をＲＣ構造により構築するものとして知られている大断面シールドトンネル切り開きに適用するものである。
本実施形態は、シールドトンネル６０の切り開きに伴うパイプルーフ６３内からの止水注入を行う地盤注入工法である。
図２８、図２９、図３０に示すように、本実施形態で適用するシールドトンネル６０は、本線シールドセグメント６１の側方に切り開き部６２を形成し、パイプルーフ６３内から止水注入範囲６４に止水注入を行う。
図２９は、図２８に示す断面位置１の断面図であり、図３０は、図２８に示す断面位置２の断面図である。なお、図２８、図２９、図３０において、パイプルーフ６３は本線シールドセグメント６１の下部だけに示され、その他の部位での図示が省略されている。
本実施形態において、パイプルーフ６３の内径は１．２ｍである。
次に、本実施形態の作用を説明する。
先ず、図３２に示すように、パイプルーフ６３内のグラウトホールより、コアドリルにて外径６６ｍｍケーシング削孔を行う（ステップＳ５１）。
次に、図３２に示すように、所定深度まで削孔後に、注入管４０を挿入し、ケーシングを引抜く（ステップＳ５２、Ｓ５３）。
本実施形態において、パイプルーフ６３の内径は１．２ｍである。
次に、本実施形態の作用を説明する。
先ず、図３２に示すように、パイプルーフ６３内のグラウトホールより、コアドリルにて外径６６ｍｍケーシング削孔を行う（ステップＳ５１）。
次に、図３２に示すように、所定深度まで削孔後に、注入管４０を挿入し、ケーシングを引抜く（ステップＳ５２、Ｓ５３）。
次に、図３２に示すように、グラウトホールと注入管４０の隙間に急結モルタルを充填した後、削孔穴と注入管４０の隙間にシールグラウトを充填する（ステップＳ５４）。
ここで、シール材は、セメントスラリー、セメントベントナイトスラリーなどの懸濁液型グラウトの中から選択される。シール材を充填する目的は、注入管４０と地山とを密着させて、注入管４０に沿った注入材の逸走を防止するためである。
以上のステップＳ５１〜Ｓ５４が削孔工程である。
次に、図２９、図３０、図３１、図３２に示すように、注入管４０にそれぞれ注入ホース１８を接続し、注入装置Ａを用いてパイプルーフ６３の応力データなどに基づいて注入材の流量、圧力を制御しながら注入管４０の４つの注入口４１ｂ、４２ｂから注入材を止水注入範囲６４に同時に注入する１ｓｔ注入を行う（ステップＳ５５）。
ここで、シール材は、セメントスラリー、セメントベントナイトスラリーなどの懸濁液型グラウトの中から選択される。シール材を充填する目的は、注入管４０と地山とを密着させて、注入管４０に沿った注入材の逸走を防止するためである。
以上のステップＳ５１〜Ｓ５４が削孔工程である。
次に、図２９、図３０、図３１、図３２に示すように、注入管４０にそれぞれ注入ホース１８を接続し、注入装置Ａを用いてパイプルーフ６３の応力データなどに基づいて注入材の流量、圧力を制御しながら注入管４０の４つの注入口４１ｂ、４２ｂから注入材を止水注入範囲６４に同時に注入する１ｓｔ注入を行う（ステップＳ５５）。
ここで、使用する注入材は、特に制限は無いが、例えば、水ガラス系溶液型及び懸濁液型、土壌浄化材、アクリル酸多価金属塩水溶液型の中から要求される性能を満足する中結材を選択する。注入材のゲルタイムは３０秒以上である必要があるが、砂質土においては、３０秒〜６分とすることが望ましい。
次に、図２９、図３０、図３１、図３２に示すように、注入ポンプ２０を１５秒〜９０秒停止した後、注入装置Ａを用いてパイプルーフ６３の応力データなどに基づいて注入材の流量、圧力を制御しながら注入管４０の４つの注入口４１ｂ、４２ｂから注入材を止水注入範囲６４に同時に注入する２ｎｄ注入を行う（ステップＳ５６、Ｓ５７）。
次に、図２９、図３０、図３１、図３２に示すように、注入ポンプ２０を１５秒〜９０秒停止した後、注入装置Ａを用いてパイプルーフ６３の応力データなどに基づいて注入材の流量、圧力を制御しながら注入管４０の４つの注入口４１ｂ、４２ｂから注入材を止水注入範囲６４に同時に注入する２ｎｄ注入を行う（ステップＳ５６、Ｓ５７）。
次に、図２９、図３０、図３１、図３２に示すように、注入装置Ａを用いてパイプルーフ６３の応力データなどに基づいて注入材の流量、圧力を制御しながら注入管４０の４つの注入口４１ｂ、４２ｂから注入材を止水注入範囲６４に同時に注入する１ｓｔ注入を行う（ステップＳ５８）。
次に、図２９、図３０、図３１、図３２に示すように、注入ポンプ２０を１５秒〜９０秒停止した後、注入装置Ａを用いて樋管１０の応力データなどに基づいて注入材の流量、圧力を制御しながら注入管４０の４つの注入口４１ｂ、４２ｂから注入材を止水注入範囲６４に同時に注入する２ｎｄ注入を行う（ステップＳ５９、Ｓ６０）。
次に、図２９、図３０、図３１、図３２に示すように、注入ポンプ２０を１５秒〜９０秒停止した後、注入装置Ａを用いて樋管１０の応力データなどに基づいて注入材の流量、圧力を制御しながら注入管４０の４つの注入口４１ｂ、４２ｂから注入材を止水注入範囲６４に同時に注入する２ｎｄ注入を行う（ステップＳ５９、Ｓ６０）。
次に、ステップＳ５８に戻り、ステップＳ５９、ステップＳ６０を行う操作を所定回数繰り返す。
次に、図２９、図３０、図３１、図３２に示すように、所定回数の注入が終了すると、注入管４０を切断し、モルタルで孔埋めを行う（ステップＳ６１）。
以上のステップＳ５５〜Ｓ６１が注入工程である。
所定の注入が完了すると、終了する（ステップＳ６２）。
この工程において、動態管理装置２４では、実施形態１と同様に、図１９に示す制御パターンに基づいて図２０に示す制御運転を行った。
次に、図２９、図３０、図３１、図３２に示すように、所定回数の注入が終了すると、注入管４０を切断し、モルタルで孔埋めを行う（ステップＳ６１）。
以上のステップＳ５５〜Ｓ６１が注入工程である。
所定の注入が完了すると、終了する（ステップＳ６２）。
この工程において、動態管理装置２４では、実施形態１と同様に、図１９に示す制御パターンに基づいて図２０に示す制御運転を行った。
本実施形態によれば、注入材に中結材のみを使用し、同一ステップの中で注入を中断することで、従来の瞬結材の役割である、粗詰め、パッキング効果を期待できる。
また、本実施形態によれば、注入材に中結材のみを使用し、同一ステップの中で注入を中断するので、硬化物の品質は格段に向上する。
また、本実施形態によれば、ゲルタイム３０秒〜６分程度の中結材を使用し、注入時に１５秒〜３０秒の間隔のインターバルを設けることで、前半の注入が、粗詰め注入（瞬結材）の役目を果たし、後半の注入の浸透する割合が良いバランスを築くことができる。
また、本実施形態によれば、注入材に中結材のみを使用し、同一ステップの中で注入を中断するので、硬化物の品質は格段に向上する。
また、本実施形態によれば、ゲルタイム３０秒〜６分程度の中結材を使用し、注入時に１５秒〜３０秒の間隔のインターバルを設けることで、前半の注入が、粗詰め注入（瞬結材）の役目を果たし、後半の注入の浸透する割合が良いバランスを築くことができる。
また、本実施形態によれば、全てのステップを同時に注入可能でかつ、注入材が注入管４０に逆流することを防ぐ逆止弁機能を有するので、確実な注入を行うことができる。
また、本実施形態によれば、細径で削孔して削孔穴に注入管を挿入する工程と、注入材を注入する工程とを分離して注入材を注入するので、変位を与えることなく短期間に確実な地盤改良効果を得ることができる。
また、本実施形態によれば、細径で削孔して削孔穴に注入管を挿入する工程と、注入材を注入する工程とを分離して注入材を注入するので、変位を与えることなく短期間に確実な地盤改良効果を得ることができる。
１０ 樋管
１１ ロータリーボーリングマシン
１２ 樋管直下の対象地盤
１８ 注入ホース
２０ 注入ポンプ
２４ 動態管理装置
４０ 注入管
４１ 注入口中間部
４１ａ，４２ａ ボス部
４１ｂ、４２ｂ 注入口
４１ｃ、４２ｃ シールゴム
４１ｄ，４１ｅ、４２ｄ 接続部
４２ 注入口先端部
４３ 注入管本体
４４ａ〜４４ｃ ホース
５０ １０ｍ2以下の小断面トンネル
５１ トンネル直下の対象地盤
６０ シールドトンネル
６１ 本線シールドセグメント
６２ 切り開き部
６３ パイプルーフ
６４ 止水注入範囲
Ａ 注入装置
１１ ロータリーボーリングマシン
１２ 樋管直下の対象地盤
１８ 注入ホース
２０ 注入ポンプ
２４ 動態管理装置
４０ 注入管
４１ 注入口中間部
４１ａ，４２ａ ボス部
４１ｂ、４２ｂ 注入口
４１ｃ、４２ｃ シールゴム
４１ｄ，４１ｅ、４２ｄ 接続部
４２ 注入口先端部
４３ 注入管本体
４４ａ〜４４ｃ ホース
５０ １０ｍ2以下の小断面トンネル
５１ トンネル直下の対象地盤
６０ シールドトンネル
６１ 本線シールドセグメント
６２ 切り開き部
６３ パイプルーフ
６４ 止水注入範囲
Ａ 注入装置
Claims (6)
- 内空高さ２．５ｍ以下の空頭制限がある構造物、１０ｍ ２ 以下の小断面トンネル又は樋管のいずれかからなる小断面構造物の内部から、前記小断面構造物に近接する対象地盤の所定の深度まで削孔した削孔穴に、複数の注入口を備えた注入管を挿入する工程と、
前記注入管の前記複数の注入口から中結材を前記対象地盤に注入する第１の注入工程と、
前記第１の注入工程の後で前記中結材の注入を所定時間中断する中断工程と、
前記中断工程の後、前記注入管の前記複数の注入口から前記中結材を前記対象地盤にさらに注入する第２の注入工程と、
を有し、
前記第１の注入工程、前記中断工程及び前記第２の注入工程は、前記第１の注入工程、前記中断工程及び前記第２の注入工程の順で、各注入工程における前記中結材の注入速度を制御しながら、１回又は複数回実行する
ことを特徴とする地盤注入工法。 - 請求項１に記載の地盤注入工法において、
前記第１の注入工程及び前記第２の注入工程は、前記小断面構造物に作用する応力、前記小断面構造物の変位、前記対象地盤における間隙水圧、又は土圧のいずれか１つの測定値と予め設定した複数の閾値とを比較した結果に基づいて、前記対象地盤に注入する前記中結材の注入速度を制御する
ことを特徴とする地盤注入工法。 - 請求項１又は請求項２に記載の地盤注入工法において、
前記削孔穴は、外径が４０．５ｍｍ〜６６ｍｍのボーリングロッド又はケーシングパイプのいずれかを用いた単管削孔により形成される
ことを特徴とする地盤注入工法。 - 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の地盤注入工法において、
前記注入管の深度方向の前記複数の注入口の間隔は、介在砂層の分布に対応するように０．１ｍ〜２．０ｍの範囲で設定される
ことを特徴とする地盤注入工法。 - 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の地盤注入工法において、
前記注入管は、内径が６ｍｍ〜１２ｍｍで、前記注入管への前記中結材の逆流を防ぐ逆止弁機能を有する
ことを特徴とする地盤注入工法。 - 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の地盤注入工法において、
前記中結材は、ゲルタイム３０秒〜６分に設定され、
前記中断工程における前記中結材の注入を中断する時間は、１５秒〜３０秒である
ことを特徴とする地盤注入工法。
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