JP6601739B2

JP6601739B2 - Ultrasonic vibration combined chemical injection device and its construction method

Info

Publication number: JP6601739B2
Application number: JP2016183634A
Authority: JP
Inventors: 好夫野口; 由紀弘森河; 明人石田; 宙岡田; 昌則関; 孝志新坂; 洋二本谷
Original assignee: JINZAIKAIHATSU-SIENKIKOU CO., LTD.
Current assignee: JINZAIKAIHATSU-SIENKIKOU CO., LTD.
Priority date: 2016-09-21
Filing date: 2016-09-21
Publication date: 2019-11-06
Anticipated expiration: 2036-09-21
Also published as: JP2018048460A

Description

本発明は、超音波振動を併用して薬液注入工法を行うための装置及びその工法に関する。 The present invention relates to an apparatus for performing a chemical injection method using ultrasonic vibration in combination and a method for the same.

地震による液状化現象等の被害や地盤掘削による土砂崩壊を防止するための薬液注入工法は周知である。当該工法においては、固化材である薬液をグラウトポンプにて圧送することにより地盤の土粒子間隙に浸透させ固結させる。その場合、細粒分が多く土粒子間隙が小さい地盤では、薬液の圧送により地盤の細粒分が移動して土粒子間隙が目詰まりを起こして透水性が悪くなり、薬液の浸透が妨げられ易いという問題がある。目詰まりが起きると、薬液が土粒子間隙に浸透せずに注入圧力により地盤が割裂し、その中に薬液が入って固結するという、好ましくない割裂注入状態となる。 Chemical solution injection methods for preventing damage such as liquefaction due to earthquakes and landslides due to ground excavation are well known. In the construction method, a chemical solution, which is a solidifying material, is pumped by a grout pump to penetrate and solidify into the soil particle gap of the ground. In that case, in the ground where there are many fine particles and the soil particle gap is small, the fine particles of the ground move due to the pumping of the chemical solution, the soil particle gap becomes clogged, the water permeability becomes poor, and the penetration of the chemical solution is hindered. There is a problem that it is easy. When clogging occurs, an undesired split injection state occurs in which the chemical solution does not penetrate into the soil particle gap and the ground is split by the injection pressure, and the chemical solution enters and solidifies therein.

特許文献１には、薬液注入圧力を数秒〜１５秒程度の周期で経時的かつ連続的に増減させかつ周期毎に最大圧力と最小圧力を漸増させることにより、粘性の高いセメント系薬液の高圧注入でも地盤の割裂を起こさず全方向に浸透注入するための薬液注入工法（動的注入工法）が開示されている。 Patent Document 1 discloses a high-pressure injection of a cement-based chemical solution having a high viscosity by increasing or decreasing the chemical solution injection pressure over time and continuously in a cycle of about several seconds to 15 seconds and gradually increasing the maximum pressure and the minimum pressure for each cycle. However, a chemical solution injection method (dynamic injection method) for infiltrating and injecting in all directions without causing splitting of the ground is disclosed.

特許文献２には、超音波振動発生装置を具備する棒状振動体で構成された固化材振動注入装置により、超音波領域の振動を加えつつ固化材を注入することにより周囲地盤への固化材の浸透拡散効果を高める薬液注入工法（固化材振動注入工法）が開示されている。 In Patent Document 2, a solidifying material vibration injection device composed of a rod-shaped vibrating body having an ultrasonic vibration generating device is used to inject the solidifying material into the surrounding ground by injecting the solidifying material while applying vibration in the ultrasonic region. A chemical solution injection method (solidification material vibration injection method) for enhancing the permeation diffusion effect is disclosed.

一方、薬液注入工法の一つである二重管ダブルパッカー薬液注入工法が知られている（例えば特許文献３）。当該工法は、ケーシング削孔に注入外管を建て込み、注入外管にダブルパッカーを具備する注入内管を挿入し、注入内管の軸方向位置を変えながらダブルパッカー間の周囲地盤領域に薬液を注入するものである。 On the other hand, a double pipe double packer chemical injection method, which is one of chemical injection methods, is known (for example, Patent Document 3). In this method, an injection outer pipe is installed in the casing hole, an injection inner pipe having a double packer is inserted into the injection outer pipe, and the chemical solution is placed in the surrounding ground area between the double packers while changing the axial position of the injection inner pipe. Is to inject.

特許文献４では、二重管ダブルパッカー薬液注入工法においてダブルパッカー間に偏心重錘による振動子を設けて振動を与えつつ薬液注入を行う工法が開示されている。 Patent Document 4 discloses a method of injecting a chemical solution while providing vibration by providing an oscillator with an eccentric weight between double packers in a double tube double packer chemical solution injection method.

特開２００５−３３０８０５号公報JP 2005-330805 A 特開２００８−２０８６３３号公報JP 2008-208633 A 特開平９-３８６８号公報JP-A-9-3868 特開平３−２７１４１９号公報JP-A-3-271419

特許文献１の動的注入工法では、割裂注入を完全に解消することはできず、均一な固化体を得ることは難しい。また、常に変動する注入圧力を管理することも困難である。 In the dynamic injection method of Patent Document 1, split injection cannot be completely eliminated, and it is difficult to obtain a uniform solidified body. It is also difficult to manage the constantly changing injection pressure.

特許文献２に記載の超音波振動を併用した固化材振動注入工法は、スラリー状の懸濁タイプの固化材を用いた場合、超音波振動を併用しても固化材が削孔周囲地盤に留まり、遠方に浸透拡散させることは難しい。また、スラリー状の固化材をできるだけ広範囲に浸透拡散させるために、硬化時間の長い低粘性のものとすると、削孔内で吐出されても地盤に浸透する前に孔口から地表に漏れ出し易いという問題がある。また、超音波振動を併用した薬液注入工法では、薬液注入装置の内部にも超音波振動が伝達されることにより、装置内部の部材が常時超音波振動に曝されて劣化損傷し易くなるという問題もある。 In the solidification material vibration injection method using ultrasonic vibration described in Patent Document 2, when a slurry type suspension type solidification material is used, the solidification material stays on the ground around the hole even when ultrasonic vibration is used together. It is difficult to penetrate and diffuse far away. Also, in order to permeate and diffuse the slurry-like solidified material as widely as possible, if it has a low viscosity with a long curing time, it will easily leak from the hole opening to the ground surface before it penetrates the ground even if it is discharged in the drilling hole. There is a problem. In addition, in the chemical solution injection method using ultrasonic vibration together, the ultrasonic vibration is transmitted to the inside of the chemical solution injection device, so that the members inside the device are always exposed to ultrasonic vibration and are easily deteriorated and damaged. There is also.

二重管ダブルパッカー薬液注入工法を用いると、地盤中での固化材の吐出領域を規定できるという利点があるが、薬液が一点から半球状に拡散する球状浸透であるため、細粒分の多い地盤では注入抵抗が大きく、上述した割裂注入を生じやすい。注入抵抗を低減するために吐出速度を遅くすると施工時間が長くなるという問題がある。これらの理由から、広い浸透範囲が得られない場合は削孔本数を多くして密に（例えば１ｍピッチ）施工しなければならなかった。また、特許文献４の二重管ダブルパッカー薬液注入工法と機械的振動の併用では、十分な浸透注入効果が得られないのが現状である。 Using the double-pipe double packer chemical injection method has the advantage that the discharge area of the solidified material in the ground can be defined, but since the chemical solution is a spherical infiltration that diffuses from a single point to a hemisphere, it has a lot of fine particles In the ground, the injection resistance is large and the above-described split injection is likely to occur. There is a problem that if the discharge speed is decreased in order to reduce the injection resistance, the construction time becomes longer. For these reasons, when a wide infiltration range cannot be obtained, the number of holes must be increased and densely constructed (for example, 1 m pitch). In addition, the combined use of the double pipe double packer chemical injection method of Patent Document 4 and mechanical vibrations does not provide a sufficient penetration injection effect.

本発明は、二重管ダブルパッカー薬液注入工法に超音波振動を併用する超音波振動併用薬液注入工法により固化材を効果的に周囲地盤へ浸透拡散させると共に、超音波振動による薬液注入装置の劣化損傷を防止することを目的とする。 The present invention effectively diffuses the solidified material into the surrounding ground by the ultrasonic vibration combined chemical liquid injection method that uses ultrasonic vibration in combination with the double pipe double packer chemical liquid injection method, and also degrades the chemical liquid injection device due to ultrasonic vibration. The purpose is to prevent damage.

上記の目的を達成するために、本発明は、以下の構成を提供する。なお、括弧内の数字は後述する図面中の符号であり参考のために付するものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides the following configuration. The numbers in parentheses are reference numerals in the drawings to be described later and are attached for reference.

・本発明による超音波振動併用薬液注入装置の態様は、超音波振動を併用するダブルパッカー薬液注入工法に用いられる超音波振動併用薬液注入装置（3）であって、
注入管本体（31）と、
前記注入管本体（31）の下端にて軸方向に所定の間隔を空けて設けられた上部パッカー（32）及び下部パッカー（33）と、
前記注入管本体（31）を通して圧送された固化材を吐出するために前記上部パッカー（32）と前記下部パッカー（33）の間に開口した吐出口（34）と、
前記上部パッカー（32）と前記下部パッカー（33）の間に設けられた超音波振動発生部（4）と、を有し、
前記超音波振動発生部（4）は、中心軸上に配置された超音波発生装置（41）及び超音波増幅器（42）と、該超音波増幅器（42）の超音波出力端から離間して中心軸上に配置され超音波を拡散する反射防止体（43）と、を具備することを特徴とする。
・上記態様において、前記反射防止体（43）が、前記超音波増幅器（42）の超音波出力端の方を向いた円錐形であることが、好適である。
・本発明による超音波振動併用薬液注入工法の態様は、上記の超音波振動併用薬液注入装置（3）を用いる工法であって、
地盤に削孔（9）を形成する工程と、
軸方向に複数の薬液吐出部（15）を所定の間隔で設けられた注入外管（1,1A）を、前記削孔（9）に建込む工程と、
前記超音波振動併用薬液注入装置（3）を前記注入外管（1,1A）に挿入し、前記上部パッカー（32）及び下部パッカー（33）を前記注入外管（1,1A）の内周面に密着固定する工程と、
前記超音波振動併用薬液注入装置（3）の前記超音波振動発生部（4）により超音波を発生させつつ前記吐出口（34）から固化材を吐出し、前記注入外管（1）の前記薬液吐出部（15,15A）を通して地盤中に固化材を浸透させる工程と、を少なくとも有することを特徴とする。
・上記態様において、前記超音波を、１分〜１０分の稼動時間と１分〜１０分の休止時間を繰り返すことにより断続的に発生させることが、好適である。
・上記態様において、前記超音波は、出力が２００〜３００Ｗであり、周波数が１０ｋＨｚ〜３０ｋＨｚであることが、好適である。 The aspect of the ultrasonic vibration combined chemical liquid injection device according to the present invention is an ultrasonic vibration combined chemical liquid injection device (3) used in a double packer chemical liquid injection method using ultrasonic vibration in combination,
The injection tube body (31),
An upper packer (32) and a lower packer (33) provided at predetermined intervals in the axial direction at the lower end of the injection tube body (31);
A discharge port (34) opened between the upper packer (32) and the lower packer (33) to discharge the solidified material pumped through the injection tube body (31);
An ultrasonic vibration generator (4) provided between the upper packer (32) and the lower packer (33),
The ultrasonic vibration generator (4) is separated from the ultrasonic generator (41) and the ultrasonic amplifier (42) arranged on the central axis from the ultrasonic output end of the ultrasonic amplifier (42). An antireflection body (43) disposed on the central axis and diffusing ultrasonic waves.
In the above aspect, it is preferable that the antireflection body (43) has a conical shape directed toward the ultrasonic output end of the ultrasonic amplifier (42).
The aspect of the ultrasonic vibration combined chemical liquid injection method according to the present invention is a method using the ultrasonic vibration combined chemical liquid injection device (3),
Forming a hole (9) in the ground;
A step of building an outer injection pipe (1, 1A) provided with a plurality of chemical liquid discharge sections (15) at predetermined intervals in the axial direction in the drilling hole (9);
The ultrasonic vibration combined chemical solution injection device (3) is inserted into the injection outer tube (1, 1A), and the upper packer (32) and the lower packer (33) are connected to the inner periphery of the injection outer tube (1, 1A). A process of closely fixing to a surface;
The ultrasonic vibration is generated by the ultrasonic vibration generator (4) of the ultrasonic vibration combined chemical liquid injector (3) while discharging the solidified material from the discharge port (34), and the injection outer tube (1) And a step of infiltrating the solidified material into the ground through the chemical solution discharge section (15, 15A).
-In the said aspect, it is suitable to generate | occur | produce the said ultrasonic wave intermittently by repeating the operation time for 1 minute-10 minutes, and the rest time for 1 minute-10 minutes.
-In the said aspect, it is suitable for the said ultrasonic wave that an output is 200-300W and a frequency is 10kHz-30kHz.

本発明の超音波振動併用薬液注入装置及びその工法においては、二重管ダブルパッカー薬液注入工法を用いて固化材を地盤に注入すると同時に、薬液注入装置において超音波を発生することにより、固化材及び注入外管に超音波が伝搬し、これらが超音波振動する。これにより、固化材粒子及び周囲地盤の土粒子が超音波振動する。その結果、固化材粒子及び土粒子が浮遊して移動するため、細粒分の多い地盤であっても土粒子間隙が閉塞せず、毛細管現象により固化材粒子が土粒子間隙に入り込みかつ遠方まで到達する。また、超音波振動の効果により、従来の球状浸透に替わって又は球状浸透に加えて柱状浸透が促進され、注入抵抗が小さくなり均質で大型の固化体を得ることができる。本発明によれば、スラリー状の懸濁タイプの固化材の浸透注入も可能である。 In the ultrasonic vibration combined use chemical injection device and the construction method thereof according to the present invention, the solidified material is injected into the ground using the double-pipe double packer chemical injection method, and at the same time, by generating ultrasonic waves in the chemical injection device, the solidified material is obtained. And ultrasonic waves propagate to the outer injection tube, and these vibrate ultrasonically. As a result, the solidified material particles and the surrounding soil particles are ultrasonically vibrated. As a result, since the solidifying material particles and soil particles float and move, the soil particle gap does not close even in the ground with a lot of fine particles, and the solidification material particles enter the soil particle gap due to capillary action and far away. To reach. Further, due to the effect of ultrasonic vibration, columnar penetration is promoted instead of or in addition to the conventional spherical penetration, the injection resistance is reduced, and a uniform and large solidified body can be obtained. According to the present invention, it is possible to infiltrate a slurry-type suspension type solidified material.

１本の注入孔によって従来よりも広範囲に固化体が造成できるため、削孔本数を低減でき、施工コストを縮減できる。削孔本数は、例えば従来１ｍピッチであったところ、２ｍピッチとすることが可能である。 Since a solidified body can be formed in a wider range than before with one injection hole, the number of drill holes can be reduced, and the construction cost can be reduced. For example, the number of drilling holes is 1 m pitch in the past, but can be 2 m pitch.

さらに、本発明の超音波振動併用薬液注入装置の超音波振動発生部においては、超音波増幅器の超音波出力端の前方に超音波の反射を防ぎ拡散させる反射防止体を設けているので、それより先には超音波が伝搬せずかつ反射もしない。これにより、薬液注入装置における振動に弱い部材が超音波振動に曝されないので、超音波によるそれらの部材の劣化損傷を防止できる。また、超音波増幅器の劣化損傷も防止できる。 Furthermore, in the ultrasonic vibration generator of the ultrasonic vibration combined chemical injection device of the present invention, an antireflection body for preventing and diffusing ultrasonic waves is provided in front of the ultrasonic output end of the ultrasonic amplifier. The ultrasonic wave does not propagate further and is not reflected further. Thereby, since the member weak to the vibration in the chemical liquid injector is not exposed to the ultrasonic vibration, the deterioration damage of the member due to the ultrasonic wave can be prevented. Further, deterioration damage of the ultrasonic amplifier can be prevented.

図１は、本発明の振動併用薬液注入工法の第１実施形態において用いられる各装置を概略的に示した図である。（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ公知の注入外管と薬液注入装置の側面図であり、（ｃ）は本発明の振動併用薬液注入装置の側面図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing each device used in the first embodiment of the vibration combined chemical solution injection method of the present invention. (A) And (b) is a side view of a well-known injection | pouring outer tube | pipe and a chemical | medical solution injection apparatus, respectively, (c) is a side view of the vibration combined chemical | medical solution injection apparatus of this invention. 図２（ａ）は図１に示した注入外管に薬液注入装置を挿入した場合、（ｂ）は注入外管に振動併用薬液注入装置を挿入した場合における、薬液注入時の様子を模式的に示した概略断面図である。FIG. 2A is a schematic view of the state of chemical injection when the chemical injection device is inserted into the injection outer tube shown in FIG. 1, and FIG. It is the schematic sectional drawing shown in. 図３は、図１に示した各装置を用いて行う本発明による振動併用薬液注入工法の一例を概略的に説明する図である。FIG. 3 is a diagram schematically illustrating an example of a vibration combined chemical solution injection method according to the present invention performed using each device illustrated in FIG. 1. 図４は、図３の続きの図である。FIG. 4 is a continuation of FIG. 図５は、本発明の振動併用薬液注入工法の第２実施形態において用いられる注入外管を概略的に示した図である。FIG. 5 is a view schematically showing an injection outer tube used in the second embodiment of the vibration combined chemical solution injection method of the present invention. 図６（ａ）は、図５に示した注入外管に薬液注入装置を挿入した場合、（ｂ）は、注入外管に振動併用薬液注入装置を挿入した場合における、薬液注入時の様子を模式的に示した概略断面図である。6A shows a state when a chemical solution is injected into the outer injection tube shown in FIG. 5, and FIG. 6B shows a state when the chemical solution is injected when a vibration combined chemical injection device is inserted into the outer injection tube. It is the schematic sectional drawing shown typically. 図７（ａ１）（ａ２）は従来工法による対象地盤中の固化体の大きさを示す断面図及び平面図であり、（ｂ１）（ｂ２）は本発明の工法によるものである。FIGS. 7 (a1) and (a2) are a sectional view and a plan view showing the size of the solidified body in the target ground by the conventional method, and (b1) and (b2) are according to the method of the present invention.

以下、本発明の構成を例示した図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、各実施形態において同一の構成要素については、図面において同じ符号で示す。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings illustrating the configuration of the present invention. In addition, the same component in each embodiment is shown with the same code | symbol in drawing.

本発明による超音波振動併用薬液注入装置（以下「振動併用薬液注入装置」と略称する）及びその工法は、二重管ダブルパッカー薬液注入工法（以下「ダブルパッカー薬液注入工法」と略称する）において超音波振動を併用するものである。本発明は、ダブルパッカー薬液注入工法における従来の薬液注入装置と組合せて用いることができる新規の振動併用薬液注入装置を提示すると共に、この振動併用薬液注入装置を用いてダブルパッカー薬液注入工法を行う超音波振動併用薬液注入工法（以下「振動併用薬液注入工法」と略称する）を提示する。 The ultrasonic vibration combined chemical liquid injection apparatus (hereinafter abbreviated as “vibration combined chemical liquid injection apparatus”) and the construction method thereof according to the present invention are the double tube double packer chemical liquid injection method (hereinafter abbreviated as “double packer chemical liquid injection method”). It uses ultrasonic vibration together. The present invention presents a novel vibration combined chemical injection device that can be used in combination with a conventional chemical injection device in a double packer chemical injection method, and performs a double packer chemical injection method using the vibration combined chemical injection device. The ultrasonic vibration combined chemical solution injection method (hereinafter abbreviated as “vibration combined chemical solution injection method”) is presented.

公知のダブルパッカー薬液注入工法の施工手順は、地盤状況等の施工条件により種々のバリエーションがあるが、以下では、典型的な施工手順を例として本発明を説明する。但し、本発明の適用対象は、例示する典型的な施工手順に限定されるものではない。 There are various variations in the construction procedure of the known double packer chemical injection method depending on the construction conditions such as the ground conditions, but the present invention will be described below by taking a typical construction procedure as an example. However, the application target of the present invention is not limited to the typical construction procedure illustrated.

図１は、本発明による振動併用薬液注入工法の第１実施形態において用いられる各装置を概略的に示した図である。（ａ）及び（ｂ）はそれぞれダブルパッカー薬液注入工法で用いられる公知の注入外管及び薬液注入装置の側面図であり、（ｃ）は本発明による振動併用薬液注入装置の側面図である。 FIG. 1 is a diagram schematically showing each device used in the first embodiment of the vibration combined chemical solution injection method according to the present invention. (A) And (b) is a side view of the well-known injection | pouring outer tube | pipe and chemical | medical solution injection apparatus which are respectively used by the double packer chemical | medical solution injection construction method, (c) is a side view of the vibration combined chemical | medical solution injection apparatus by this invention.

図１（ａ）は、注入外管１の一部を示している。注入外管１は、長尺の管体である外管本体１１を有し、外管本体１１の軸方向に複数の薬液吐出部１５が所定の間隔で形成されている。隣同士の薬液吐出部１５の間隔は、従来は２５０〜３３０ｍｍ程度であるが、本発明では、１０００ｍｍ程度とすることも可能である。これは後述する振動併用の効果による。外管本体１１は、例えばポリ塩化ビニル等の合成樹脂製である。図１（ａ）では一箇所の薬液吐出部１５のみを示している。薬液吐出部１５は、外管本体１１の管壁を貫通する複数の吐出孔１２と、吐出孔１２を覆って外周面上に巻かれたスリーブ１３とを有する。複数の吐出孔１２は、周方向に適宜の間隔で一列に穿設されている。スリーブ１３は、例えば熱収縮チューブにより形成される。 FIG. 1 (a) shows a part of the outer injection tube 1. The injection outer tube 1 has an outer tube main body 11 that is a long tube body, and a plurality of chemical liquid discharge portions 15 are formed at predetermined intervals in the axial direction of the outer tube main body 11. The distance between the adjacent chemical liquid discharge portions 15 is conventionally about 250 to 330 mm, but can be about 1000 mm in the present invention. This is due to the effect of combined use of vibration described later. The outer tube main body 11 is made of a synthetic resin such as polyvinyl chloride. In FIG. 1A, only one chemical solution discharge section 15 is shown. The chemical solution discharge unit 15 includes a plurality of discharge holes 12 that penetrate the tube wall of the outer tube main body 11, and a sleeve 13 that covers the discharge holes 12 and is wound on the outer peripheral surface. The plurality of discharge holes 12 are formed in a row at appropriate intervals in the circumferential direction. The sleeve 13 is formed of, for example, a heat shrinkable tube.

スリーブ１３には、周方向に適宜の間隔で複数のスリット１４が穿設されている。図示の例では、スリーブ１３のスリット１４が、吐出孔１２に対向する位置の上方と下方に２列で設けられている。スリーブ１３の上下端部は、適宜のかしめ部材により外管本体１１の外周面に密閉固定されている。 The sleeve 13 is provided with a plurality of slits 14 at appropriate intervals in the circumferential direction. In the illustrated example, the slits 14 of the sleeve 13 are provided in two rows above and below the position facing the discharge hole 12. The upper and lower ends of the sleeve 13 are hermetically fixed to the outer peripheral surface of the outer tube main body 11 by an appropriate caulking member.

図示しないが、図１（ａ）の例とは逆に、外管本体１１の複数の吐出孔１２が上下方向に所定の間隔を空けて２列で設けられ、一方、それら２列の吐出孔１２を覆うスリーブ１３の複数のスリット１４は、２列の吐出孔１２に対向する位置の中間に一列で設けられていてもよい。なお、外管本体１１の吐出孔１２とスリーブ１３のスリット１４の配置構成は、これらの例に限られない。 Although not shown, contrary to the example of FIG. 1A, the plurality of discharge holes 12 of the outer tube main body 11 are provided in two rows at predetermined intervals in the vertical direction, while these two rows of discharge holes are provided. The plurality of slits 14 of the sleeve 13 covering the cover 12 may be provided in a row in the middle of the position facing the two rows of discharge holes 12. The arrangement configuration of the discharge hole 12 of the outer tube main body 11 and the slit 14 of the sleeve 13 is not limited to these examples.

なお、本発明による振動併用薬液注入工法に用いる注入外管１の薬液吐出部１５の構成は図示の例に限られず、公知のダブルパッカー薬液注入工法の注入外管のいずれの構成も採用できる。 In addition, the structure of the chemical | medical solution discharge part 15 of the injection | pouring outer tube | pipe 1 used for the vibration combined chemical | medical solution injection | pouring method by this invention is not restricted to the example of illustration, Any structure of the injection | pouring outer tube | pipe of a well-known double packer chemical | medical solution injection method is employable.

図１（ｂ）は、注入外管１に挿入される薬液注入装置２の下端近傍部分を示している。薬液注入装置２は、公知のダブルパッカー薬液注入工法におけるものである。薬液注入装置２は、薬液を圧送するための長尺の管体である注入管本体２１を有し、その下端近傍には適宜の数の吐出口２４が穿設されている。吐出口２４の上側には上部パッカー２２が、下側には下部パッカー２３が取り付けられている。上部パッカー２２及び下部パッカー２３は、例えば、空気又は水等の媒体の入出により膨張収縮可能な弾性材から形成されている。図示しないが、上部パッカー２２及び下部パッカー２３を膨張収縮させる媒体の送管が注入管本体２１に内設又は併設されている。 FIG. 1B shows the vicinity of the lower end of the chemical liquid injector 2 inserted into the outer injection tube 1. The chemical solution injection device 2 is in a known double packer chemical solution injection method. The chemical solution injection device 2 has an injection tube main body 21 which is a long tube body for pumping a chemical solution, and an appropriate number of discharge ports 24 are formed in the vicinity of the lower end thereof. An upper packer 22 is attached to the upper side of the discharge port 24, and a lower packer 23 is attached to the lower side. The upper packer 22 and the lower packer 23 are formed of an elastic material that can expand and contract by entering and exiting a medium such as air or water, for example. Although not shown in the drawings, a feeding pipe for a medium for expanding and contracting the upper packer 22 and the lower packer 23 is provided in the injection pipe main body 21 or provided side by side.

なお、本発明による振動併用薬液注入工法における薬液注入装置２の上部パッカー２２及び下部パッカー２３の具体的構成は、公知のダブルパッカー薬液注入工法の薬液注入装置のいずれの構成も採用できる。 In addition, as the specific configuration of the upper packer 22 and the lower packer 23 of the chemical injection device 2 in the vibration combined chemical injection method according to the present invention, any configuration of a chemical injection device of a known double packer chemical injection method can be adopted.

図１（ｃ）は、注入外管１に挿入される本発明の振動併用薬液注入装置３の下端近傍部分を示している。振動併用薬液注入装置３は、固化材である薬液を圧送するための長尺の管体である注入管本体３１を有する。注入管本体３１の下端近傍には適宜の数の吐出口３４が穿設されている。吐出口３４の上側には上部パッカー３２が、吐出口３４の下側には下部パッカー３３が取り付けられている。 FIG. 1 (c) shows the vicinity of the lower end of the vibration and chemical liquid injector 3 of the present invention inserted into the outer injection tube 1. The vibration combined chemical solution injection device 3 includes an injection tube main body 31 that is a long tube body for pumping a chemical solution that is a solidifying material. An appropriate number of discharge ports 34 are formed in the vicinity of the lower end of the injection tube main body 31. An upper packer 32 is attached to the upper side of the discharge port 34, and a lower packer 33 is attached to the lower side of the discharge port 34.

さらに、上部パッカー３２と下部パッカー３３の間に超音波振動発生部４が設けられている。超音波振動発生部４は、超音波発生装置４１及び超音波増幅器４２を有し、これらにより超音波を発生する。超音波発生装置４１は、好適には圧電素子である振動子を具備し、発振機（地表に設置）から送信される高周波電圧を印加されることにより超音波を発生する。高周波電圧送信用の電気配線は、好適には注入管本体３１に内設又は併設されている。必要とされる出力及び周波数をもつ超音波を発生可能であれば、圧電素子以外の振動子も本発明に含まれる。 Further, the ultrasonic vibration generating unit 4 is provided between the upper packer 32 and the lower packer 33. The ultrasonic vibration generator 4 includes an ultrasonic generator 41 and an ultrasonic amplifier 42, and generates ultrasonic waves using these. The ultrasonic generator 41 preferably includes a vibrator that is a piezoelectric element, and generates an ultrasonic wave by applying a high-frequency voltage transmitted from an oscillator (installed on the ground surface). The electric wiring for high-frequency voltage transmission is preferably provided in the injection tube main body 31 or provided together therewith. If the ultrasonic wave having the required output and frequency can be generated, a transducer other than the piezoelectric element is also included in the present invention.

超音波増幅器４２は、超音波発生装置４１により発生した超音波の振幅を例えば数倍に増幅する。超音波増幅器４２は、超音波に曝され浸食が激しいため硬質で錆難い材質のものが用いられ、例えばステンレス製でフランジ付き円筒円錐台形状のものがある。超音波発生装置４１及び超音波増幅器４２は、通常、一体として製品化されている。 The ultrasonic amplifier 42 amplifies the amplitude of the ultrasonic wave generated by the ultrasonic generator 41, for example, several times. The ultrasonic amplifier 42 is made of a hard and rust-resistant material because it is exposed to ultrasonic waves and is severely eroded. For example, the ultrasonic amplifier 42 is made of stainless steel and has a cylindrical truncated cone shape with a flange. The ultrasonic generator 41 and the ultrasonic amplifier 42 are usually manufactured as a single product.

超音波発生装置４１及び超音波増幅器４２は、注入管本体３１の中心軸上に上下に配置されており、超音波増幅器４２の下端が超音波出力端となっている。超音波出力は２００〜３００Ｗが好適であり、周波数は１０ｋＨｚ〜３０ｋＨｚが好適である。但しこれらの範囲に限定しない。一般的に超音波は２０ｋＨｚ以上とされているが、本発明に関しては１０ｋＨｚ〜２０ｋＨｚの間も含むものとする。 The ultrasonic generator 41 and the ultrasonic amplifier 42 are arranged vertically on the central axis of the injection tube main body 31, and the lower end of the ultrasonic amplifier 42 is an ultrasonic output end. The ultrasonic output is preferably 200 to 300 W, and the frequency is preferably 10 kHz to 30 kHz. However, it is not limited to these ranges. In general, the ultrasonic wave is set to 20 kHz or more, but the present invention includes the range of 10 kHz to 20 kHz.

さらに、超音波増幅器４２の超音波出力端から所定の距離だけ離間した中心軸上に、超音波の反射を防ぎ拡散するための反射防止体４３が配置されている。反射防止体４３は、例えばステンレス製で４５°の傾斜をもつ円錐形状である。反射防止体４３の円錐の頂点は、超音波増幅器４２の超音波出力端の方を向いている。 Further, an antireflection body 43 for preventing and diffusing ultrasonic waves is disposed on a central axis that is separated from the ultrasonic wave output end of the ultrasonic amplifier 42 by a predetermined distance. The antireflection body 43 is made of, for example, stainless steel and has a conical shape with an inclination of 45 °. The apex of the cone of the antireflection body 43 faces the ultrasonic output end of the ultrasonic amplifier 42.

反射防止体４３は、超音波増幅器４２から出力された超音波がそれより先に伝搬することを阻止することにより、装置下端近傍の部材（例えば下部パッカー３３の弾性材等）が超音波により劣化損傷することを防止する。また、反射防止体４３は、超音波が超音波増幅器４２の方へ反射して戻ることを阻止することにより、超音波増幅器４２が超音波により劣化損傷することを防止する。反射防止体４３自体は消耗するが、その場合はこれを交換するのみでよい。 The antireflection body 43 prevents the ultrasonic wave output from the ultrasonic amplifier 42 from propagating further, thereby deteriorating the member near the lower end of the apparatus (for example, the elastic material of the lower packer 33) due to the ultrasonic wave. Prevent damage. Further, the antireflection body 43 prevents the ultrasonic amplifier 42 from being deteriorated and damaged by the ultrasonic wave by preventing the ultrasonic wave from being reflected back to the ultrasonic amplifier 42. The antireflection body 43 itself is consumed, but in this case, it is only necessary to replace it.

超音波増幅器４２と反射防止体４３の間の距離は、超音波波長（例えば２０ｋＨｚの場合は波長１６．５ｍｍ）の１／２となる距離が好ましい。また、装置全体をコンパクトとするためには短い方が好ましい。 The distance between the ultrasonic amplifier 42 and the antireflection body 43 is preferably a distance that is ½ of the ultrasonic wavelength (for example, a wavelength of 16.5 mm in the case of 20 kHz). Moreover, in order to make the whole apparatus compact, the shorter one is preferable.

超音波振動発生部４０は、構造的に上下に分離しているため、下部の反射防止体４３と下部パッカー３３を支持するための連結支柱４４が必要な本数だけ設けられている。図示しないが、上部パッカー３２及び下部パッカー３３を膨張収縮させる媒体の送管及び冷却用エア送管が注入管本体３１に内設又は併設されている。下部パッカー３３への媒体の移送は、連結支柱４４を管体とすることにより、これを介して行うことができる。 Since the ultrasonic vibration generating unit 40 is structurally separated vertically, the necessary number of connecting columns 44 for supporting the lower antireflection body 43 and the lower packer 33 are provided. Although not shown, a feeding pipe for a medium for expanding and contracting the upper packer 32 and the lower packer 33 and an air feeding pipe for cooling are provided in the injection pipe main body 31 or provided together. The transfer of the medium to the lower packer 33 can be performed through the connecting strut 44 as a tubular body.

公知のダブルパッカー薬液注入工法では、図１（ａ）（ｂ）の注入外管１と薬液注入装置２を用いる。一方、本発明による振動併用薬液注入工法では、注入外管１、薬液注入装置２及び振動併用薬液注入装置３を用いる。 In the known double packer chemical injection method, the outer injection tube 1 and the chemical injection device 2 shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b) are used. On the other hand, in the vibration combined chemical solution injection method according to the present invention, the outer injection tube 1, the chemical solution injection device 2, and the vibration combined chemical solution injection device 3 are used.

図２（ａ）は、図１に示した注入外管１に薬液注入装置２を挿入した場合、（ｂ）は注入外管１に振動併用薬液注入装置３を挿入した場合における、薬液注入時の様子を模式的に示した概略断面図である。 2A shows a case where the chemical solution injection device 2 is inserted into the injection outer tube 1 shown in FIG. 1, and FIG. 2B shows a case where the chemical solution injection device 3 is inserted into the injection outer tube 1 when the chemical solution injection device 3 is inserted. It is the schematic sectional drawing which showed the mode of.

図２（ａ）では、地中の削孔（図示せず）に建て込まれた注入外管１に薬液注入装置２を挿入し、所定の位置で上部及び下部パッカー２２、２３を膨張させて注入外管１の内周面に密着固定した状態である。このとき、薬液Ｃ１を吐出させようとする薬液吐出部１５を間に挟んでその上下に上部パッカー２２と下部パッカー２３が位置するようにする。 In FIG. 2 (a), the chemical solution injection device 2 is inserted into the injection outer tube 1 built in the underground drilling hole (not shown), and the upper and lower packers 22, 23 are expanded at predetermined positions. It is in a state of being tightly fixed to the inner peripheral surface of the injection outer tube 1. At this time, the upper packer 22 and the lower packer 23 are positioned on the upper and lower sides of the chemical solution discharge section 15 that is intended to discharge the chemical solution C1.

注入管本体２１を通って薬液Ｃ１が圧送され、吐出口２４から薬液Ｃ１が吐出されると、上部パッカー２２と下部パッカー２３により閉じられた空間に薬液Ｃ１が充填され、管内圧力が高まる。それにより、吐出孔１２を通りスリット１４を押し開いて薬液Ｃ１が吐出される。 When the chemical solution C1 is pumped through the injection tube main body 21 and the chemical solution C1 is discharged from the discharge port 24, the chemical solution C1 is filled in the space closed by the upper packer 22 and the lower packer 23, and the in-pipe pressure is increased. Thereby, the slit 14 is pushed open through the discharge hole 12, and the chemical | medical solution C1 is discharged.

図２（ｂ）も同様に、地中の削孔（図示せず）に建て込まれた注入外管１に振動併用薬液注入装置３を挿入し、所定の位置で上部及び下部パッカー３２、３３を膨張させて注入外管１の内周面に密着固定した状態である。 Similarly in FIG. 2B, the vibration combined chemical liquid injector 3 is inserted into the injection outer tube 1 built in the underground drilling hole (not shown), and the upper and lower packers 32, 33 are inserted at predetermined positions. Is expanded and tightly fixed to the inner peripheral surface of the injection outer tube 1.

注入管本体３１を通って薬液Ｃ２が圧送され、吐出口３４から薬液Ｃ２が吐出され、上部パッカー３２と下部パッカー３３により閉じられた空間に薬液Ｃ２が充填される。同時に、超音波振動発生部４の稼動を開始する。超音波発生装置４１で発生した超音波は超音波増幅器４２で増幅され、超音波出力端から放射される（白矢印参照）。超音波は縦波であり、伝搬方向と同じ方向に振動する。薬液Ｃ２を通して注入外管１に到達した超音波振動は、注入外管１（スリーブ１３も一体）を振動させる。注入外管１の振動は周囲地盤に伝達され、地盤中の土粒子も振動することになる。 The chemical C2 is pumped through the injection pipe body 31, the chemical C2 is discharged from the discharge port 34, and the space closed by the upper packer 32 and the lower packer 33 is filled with the chemical C2. At the same time, the operation of the ultrasonic vibration generator 4 is started. The ultrasonic waves generated by the ultrasonic generator 41 are amplified by the ultrasonic amplifier 42 and emitted from the ultrasonic output end (see white arrows). Ultrasound is a longitudinal wave and vibrates in the same direction as the propagation direction. The ultrasonic vibration that reaches the outer injection tube 1 through the chemical solution C2 vibrates the outer injection tube 1 (the sleeve 13 is also integrated). The vibration of the outer injection pipe 1 is transmitted to the surrounding ground, and the soil particles in the ground also vibrate.

また、薬液Ｃ２自体も、その粒子が振動しつつ吐出孔１２を通りスリット１４を押し開いて吐出される。吐出孔１２へ向かう薬液Ｃ２の移動方向と、超音波の伝搬方向及び振動方向が同じであるので、薬液Ｃ２中の粒子が振動しやすい。 Also, the chemical liquid C2 itself is discharged through the discharge hole 12 while pushing the slit 14 open while the particles vibrate. Since the moving direction of the chemical liquid C2 toward the discharge hole 12 is the same as the propagation direction and the vibration direction of the ultrasonic wave, the particles in the chemical liquid C2 are likely to vibrate.

本発明では、振動併用の結果、従来のダブルパッカー薬液注入工法における球状浸透に替わって又は球状浸透に加えて柱状浸透が促進される。これに関しては、後述する図４（ｂ）において詳細に説明する。周囲の地盤中では、薬液Ｃ２中の粒子及び土粒子が振動しつつ移動するため、土粒子間隙の目詰まりを生じることなく、薬液Ｃ２は土粒子間隙に入り込み、地盤中に浸透することができる。薬液Ｃ２は、硬化するまで移動することができるので、硬化時間が長いほど遠方に到達できる。 In the present invention, as a result of the combined use of vibration, columnar penetration is promoted instead of or in addition to spherical penetration in the conventional double packer chemical injection method. This will be described in detail with reference to FIG. In the surrounding ground, since the particles and soil particles in the chemical solution C2 move while vibrating, the chemical solution C2 can enter the soil particle gap and penetrate into the ground without clogging the soil particle gap. . Since the chemical C2 can move until it is cured, the longer the curing time, the farther it can reach.

薬液Ｃ１と薬液Ｃ２が同じ種類及び粘性である場合、振動併用薬液注入装置３を用いた方が、薬液注入装置２を用いたときよりも薬液が遠方まで到達することができる。これに関しては、後述する図７の実施例で示す。 When the chemical liquid C1 and the chemical liquid C2 are of the same type and viscosity, the chemical liquid injection device 3 can reach a farther distance than when the chemical liquid injection device 2 is used. This will be shown in the embodiment of FIG.

図３及び図４を参照して、図１に示した各装置を用いて行う本発明による振動併用薬液注入工法の一例を概略的に説明する。 With reference to FIG.3 and FIG.4, an example of the chemical | medical solution injection | pouring method with a vibration combined with this invention performed using each apparatus shown in FIG. 1 is demonstrated roughly.

図３（ａ）の状態となるまでの工程を説明する。先ず、地盤Ｇに削孔９を形成する。例えば直径１００〜１６５ｍｍ程度のケーシングパイプを用い、薬液注入対象範囲の底面位置である所定深度までケーシング削孔を行う。削孔９に注入外管１を建て込み、シールグラウトＣ０を注入すると同時にケーシングパイプを引き抜く。シールグラウトＣ０は、例えばセメント・ベントナイト液である。その後、シールグラウトＣ０を、その強度が発現するまで養生させる。シールグラウトＣ０が固化することにより、その後の薬液注入工程において注入外管１の周囲から地上へ薬液が漏出することを防止する。 A process until it will be in the state of Drawing 3 (a) is explained. First, the hole 9 is formed in the ground G. For example, a casing pipe having a diameter of about 100 to 165 mm is used, and casing drilling is performed to a predetermined depth that is the bottom surface position of the chemical injection target range. The injection outer tube 1 is installed in the hole 9 and the seal grout C0 is injected, and at the same time the casing pipe is pulled out. The seal grout C0 is, for example, a cement / bentonite liquid. Thereafter, the seal grout C0 is cured until its strength develops. By solidifying the seal grout C0, the chemical solution is prevented from leaking from the periphery of the outer injection tube 1 to the ground in the subsequent chemical solution injection step.

図３（ａ）は、削孔９に建て込まれた注入外管１を示している。周囲には所定の強度をもつシールグラウトＣ０が存在する。注入外管１の内部は空洞である。 FIG. 3A shows the injection outer pipe 1 built in the hole 9. There is a seal grout C0 having a predetermined strength around it. The inside of the outer injection tube 1 is a cavity.

次に図３（ｂ）は、注入外管１に薬液注入装置２を挿入し、所定の位置で固定した状態を示している。挿入時は、上部パッカー２２と下部パッカー２３を収縮状態とする。地表には、薬液材料を混合する材料混合ミキサー７と、材料混合ミキサー７から薬液を供給されるグラウトポンプ６が設置され、グラウトポンプ６が薬液注入装置２と接続されている。 Next, FIG. 3B shows a state in which the chemical liquid injector 2 is inserted into the outer injection tube 1 and fixed at a predetermined position. At the time of insertion, the upper packer 22 and the lower packer 23 are brought into a contracted state. On the ground surface, a material mixing mixer 7 for mixing the chemical liquid material and a grout pump 6 to which the chemical liquid is supplied from the material mixing mixer 7 are installed, and the grout pump 6 is connected to the chemical liquid injector 2.

２つのパッカー２２、２３用の媒体送出ポンプ（図示せず）も設置されている。上部パッカー２２と下部パッカー２３を、最下位置の薬液吐出部１５を挟んで上下に位置させた後、双方のパッカー２２、２３を膨張させて注入外管１の内周面に密着固定させる。 Medium delivery pumps (not shown) for the two packers 22, 23 are also installed. After the upper packer 22 and the lower packer 23 are positioned above and below the lowermost chemical solution discharge part 15, both the packers 22 and 23 are expanded and closely fixed to the inner peripheral surface of the injection outer tube 1.

続いて図４（ａ）は、薬液注入装置２に一次薬液Ｃ１を圧送し、地盤Ｇに注入した状態を示している。一次薬液Ｃ１は、例えば比較的高粘度のセメント・ベントナイト液である。一次薬液Ｃ１の注入は、上述した図２（ａ）のように行われる。一次薬液Ｃ１は、注入外管１の周囲のシールグラウトＣ０及びその近傍の周囲地盤を割裂（クラッキング）させる。一次薬液Ｃ１による周囲のクラッキングと、クラッキングへの一次薬液Ｃ１の浸透により削孔周囲地盤の粗詰めを行う。 Next, FIG. 4A shows a state in which the primary chemical solution C1 is pumped to the chemical solution injector 2 and injected into the ground G. The primary chemical C1 is, for example, a relatively high viscosity cement / bentonite liquid. The primary chemical solution C1 is injected as shown in FIG. The primary chemical C1 splits (cracks) the seal grout C0 around the outer injection tube 1 and the surrounding ground in the vicinity thereof. The ground around the hole is roughly packed by the surrounding cracking with the primary chemical C1 and the penetration of the primary chemical C1 into the cracking.

軸方向における一箇所での一次薬液Ｃ１の注入を終えたならば、パッカー２２、２３を解除して薬液注入装置２を所定の距離だけ引き上げ、次の薬液吐出部１５にて繰り返し一次薬液Ｃ１の注入を行う。薬液注入対象範囲の全ての薬液吐出部１５にて一次薬液Ｃ１の注入を完了した後、薬液注入装置２を引き抜く。 When the injection of the primary chemical solution C1 at one place in the axial direction is finished, the packers 22 and 23 are released, the chemical solution injection device 2 is pulled up by a predetermined distance, and the next chemical solution discharge unit 15 repeatedly repeats the primary chemical solution C1. Make an injection. After the injection of the primary chemical solution C1 is completed in all the chemical solution discharge sections 15 in the chemical solution injection target range, the chemical solution injection device 2 is pulled out.

続いて図４（ｂ）は、注入外管１に振動併用薬液注入装置３を挿入し、所定の位置で固定し、固化材Ｃ２である薬液を注入している状態を示している。注入外管１に対する振動併用薬液注入装置３の固定位置及び、パッカー３２、３３による固定方法は、薬液注入装置２と同様である。振動併用薬液注入装置３による固化材Ｃ２の注入は、上述した図２（ｂ）のように行われる。振動併用薬液注入装置３では超音波振動を併用するが、注入圧力において視認可能な程度の脈動を生じることはないため、注入圧力傾向を管理することは容易である。 Next, FIG. 4B shows a state in which the chemical liquid injector 3 combined with vibration is inserted into the outer injection tube 1 and fixed at a predetermined position, and the chemical liquid as the solidifying material C2 is injected. The fixing position of the vibration combined chemical solution injection device 3 with respect to the outer injection tube 1 and the fixing method using the packers 32 and 33 are the same as those of the chemical solution injection device 2. The injection of the solidified material C2 by the vibration combined chemical liquid injection device 3 is performed as shown in FIG. Although the ultrasonic vibration is used in combination in the chemical liquid injection device 3 with vibration, it is easy to manage the injection pressure tendency because there is no pulsation that is visible at the injection pressure.

超音波振動発生部４は、地表に設置した発振機５から送信される高周波電圧により駆動され超音波を発生する。超音波の出力は２００〜３００Ｗが好適であり、周波数は１０ｋＨｚ〜３０ｋＨｚであることが好適である。但しこれらの範囲に限定しない。一般的に超音波は２０ｋＨｚ以上とされているが、本発明に関しては１０〜２０ｋＨｚの間も含むものとする。 The ultrasonic vibration generator 4 is driven by a high-frequency voltage transmitted from an oscillator 5 installed on the ground surface and generates ultrasonic waves. The ultrasonic output is preferably 200 to 300 W, and the frequency is preferably 10 kHz to 30 kHz. However, it is not limited to these ranges. In general, the ultrasonic wave is set to 20 kHz or more, but in the present invention, it includes between 10 and 20 kHz.

超音波の発生を開始すると、注入外管１の周辺地盤に超音波振動が伝搬し、削孔９の近傍地盤が緩められて緩み領域Ｓが形成される。この緩み領域Ｓが円筒状の浸透面となって、小さい注入抵抗で固化材Ｃ２が略水平方向に放射状に浸透することができる（白矢印参照）。すなわち、従来のダブルパッカー薬液注入工法における球状浸透に替わって又は球状浸透に加えて柱状浸透が促進される。点の浸透源による球状浸透に比べて、面の浸透源による柱状浸透では、吐出された薬液がより広く分散する。浸透面の単位体積当たりの注入抵抗が下がることにより、注入速度を高めることができ、施工時間の短縮を図ることができる。但し、点の浸透源による球状浸透と面の浸透源による柱状浸透の浸透態様はモデル的表現であり、これらの間に厳密な境界が存在するものではなく、実際には双方の浸透態様が混在する場合もある。 When generation of ultrasonic waves is started, ultrasonic vibration propagates to the surrounding ground of the outer injection tube 1, and the ground near the drilling hole 9 is loosened to form a loosened region S. The slack area S becomes a cylindrical infiltration surface, and the solidified material C2 can infiltrate radially in a substantially horizontal direction with a small injection resistance (see white arrows). That is, columnar penetration is promoted instead of or in addition to spherical penetration in the conventional double packer chemical injection method. Compared with the spherical infiltration by the point infiltration source, in the columnar infiltration by the surface infiltration source, the discharged chemical solution is more widely dispersed. By reducing the injection resistance per unit volume of the permeation surface, the injection speed can be increased and the construction time can be shortened. However, the penetration mode of spherical penetration by point penetration source and columnar penetration by surface penetration source is a model expression, and there is no strict boundary between them, and both penetration modes are actually mixed. There is also a case.

また、鉛直方向への浸透抵抗も振動により緩和されるため、軸方向における注入間隔を、従来の２５０〜３３０ｍｍ程度から１０００ｍｍ程度とすることができる。これによっても、施工時間及び作業負担を軽減することができる。 In addition, since the penetration resistance in the vertical direction is also reduced by vibration, the injection interval in the axial direction can be reduced from the conventional 250 to 330 mm to about 1000 mm. Also by this, construction time and work burden can be reduced.

超音波振動は微細な振動であり、視認可能な大きな脈動ではないため、固化材Ｃ２が同じ割裂脈を何度も押し広げてムラのある改良体を造成することはない。すなわち割裂注入を生じることなく、固化材Ｃ２が円滑で均質な浸透を行うことができる。 Since the ultrasonic vibration is a fine vibration and is not a large visible pulsation, the solidified material C2 never spreads the same split pulse many times to create a non-uniform improved body. That is, the solidified material C2 can perform smooth and homogeneous infiltration without causing split injection.

超音波振動発生部４は、基本的に固化材Ｃ２を注入する間を通して稼動する。しかしながら、実質的な超音波の発生は、連続的に行っても断続的に行ってもよい。好適には、超音波の発生は断続的に行う。例えば、超音波振動発生部４が、１分〜１０分の稼動時間と１分〜１０分の休止時間を繰り返すことにより断続的に超音波を発生させることが好ましい。このとき、対象地盤の粒径に応じた土粒子の沈降時間に基づいて休止時間を設定することが好ましい。断続的に超音波を発生させると、連続的に超音波を発生させる場合に比べて土粒子や固化材粒子に加わる振動にさらに緩急が加わるので、土粒子間隙の目詰まりがより起こり難くなり、発生した目詰まりを除去する効果も得られる。なお、断続的に超音波を発生する期間と、１０分以上連続的に超音波を発生する期間を組み合わせてもよい。 The ultrasonic vibration generating unit 4 basically operates through the injection of the solidified material C2. However, the generation of substantial ultrasonic waves may be performed continuously or intermittently. Preferably, the generation of ultrasonic waves is performed intermittently. For example, it is preferable that the ultrasonic vibration generation unit 4 intermittently generates ultrasonic waves by repeating an operation time of 1 minute to 10 minutes and a pause time of 1 minute to 10 minutes. At this time, it is preferable to set the downtime based on the sedimentation time of the soil particles according to the particle size of the target ground. When intermittently generating ultrasonic waves, the vibration applied to the soil particles and solidifying material particles is more gradual than when continuously generating ultrasonic waves, so clogging of the soil particle gap is less likely to occur, An effect of removing the generated clogging can also be obtained. In addition, you may combine the period which generates an ultrasonic wave intermittently, and the period which generates an ultrasonic wave continuously for 10 minutes or more.

固化材Ｃ２は、比較的硬化時間の長い低粘性のものであり、例えば溶液タイプを使用できる。また、振動併用するので浸透性の比較的低い懸濁タイプ（スラリー状）のセメント系グラウトも使用できる。固化材Ｃ２が、硬化時間の長いものであっても、周囲のシールグラウトＣ０及びパッカー３２、３３により地上への漏れ出しが遮断されているので、地盤中に浸透していくことができる。固化材Ｃ２の種類や粘性は、土質条件により適宜選択される。 The solidifying material C2 is a low-viscosity material having a relatively long curing time, and for example, a solution type can be used. Further, since it is used in combination with vibration, a suspension type (slurry) cementitious grout with relatively low permeability can also be used. Even if the solidified material C2 has a long curing time, leakage to the ground is blocked by the surrounding seal grout C0 and the packers 32 and 33, so that it can penetrate into the ground. The kind and viscosity of the solidifying material C2 are appropriately selected depending on soil conditions.

固化材Ｃ２の注入速度は、例えば６〜２０リットル／分程度である。低注入速度による注入は、周囲地盤に対する影響が少ないので好ましい。しかしながら注入速度をこの範囲に限定はしない。軸方向における一箇所での固化材Ｃ２の注入を終えたならば、パッカー３２、３３を解除して振動併用薬液注入装置３を所定の距離だけ引き上げ、次の薬液吐出部１５にて繰り返し固化材Ｃ２の注入を行う。薬液注入対象範囲の全ての薬液吐出部１５にて固化材Ｃ２の注入を完了した後、振動併用薬液注入装置３を引き抜く。 The injection speed of the solidifying material C2 is, for example, about 6 to 20 liters / minute. Injection at a low injection rate is preferable because it has little influence on the surrounding ground. However, the injection rate is not limited to this range. When the injection of the solidified material C2 at one place in the axial direction is finished, the packers 32 and 33 are released, the vibration combined chemical liquid injection device 3 is pulled up by a predetermined distance, and the solidified material is repeatedly repeated at the next chemical liquid discharge unit 15. C2 is injected. After the injection of the solidifying material C2 is completed in all the chemical solution discharge sections 15 in the chemical solution injection target range, the vibration combined chemical solution injection device 3 is pulled out.

その後、次の施工箇所に移動して同じように施工する。 Then, move to the next construction location and install in the same way.

なお、ダブルパッカー薬液注入工法の特徴として、薬液注入装置の上下位置を任意に変更したり、同一箇所において再度注入を行ったりすることが容易であるということがある。従って、本発明による振動併用薬液注入装置を用いた振動併用薬液注入工法においても、上述した施工例に限られず、多様な施工が可能である。対象地盤は、シルト粘土層、砂質土、砂礫層等、いずれの地盤にも適用可能である。 As a feature of the double packer chemical injection method, it is easy to arbitrarily change the vertical position of the chemical injection device or to perform injection again at the same location. Therefore, the vibration combined chemical liquid injection method using the vibration combined chemical liquid injection apparatus according to the present invention is not limited to the above-described construction examples, and various constructions are possible. The target ground can be applied to any ground such as silt clay layer, sandy soil, gravel layer.

図５は、本発明による振動併用薬液注入工法の第２実施形態において用いられる注入外管を概略的に示した図である。 FIG. 5 is a view schematically showing an injection outer tube used in the second embodiment of the vibration combined chemical solution injection method according to the present invention.

第２実施形態における注入外管１Ａは、長尺の管体である外管本体１１Ａを有し、外管本体１１Ａの軸方向に複数の薬液吐出部１５Ａが所定の間隔で形成されている。薬液吐出部１５Ａは、外管本体１１Ａの管壁を貫通する吐出孔１２Ａと、吐出孔１２Ａを覆って外周面上に巻かれたスリーブ１３Ａとを有する。図示の例では複数の吐出孔１２Ａが、周方向に適宜の間隔で形成され、上下２列で設けられている。スリーブ１３Ａは、例えば熱収縮チューブにより形成される。この場合、スリーブ１３Ａにはスリットがなく、スリーブ１３Ａの上下端部は外管本体１１Ａに対して密閉固定されていない。好適には、スリーブ１３Ａの上下端部から軸方向にほぼ等距離の位置に、外管本体１１Ａの各列の吐出孔１２Ａが位置するようにスリーブ１３Ａが巻かれている。 The injection outer tube 1A in the second embodiment has an outer tube main body 11A that is a long tube body, and a plurality of chemical liquid discharge portions 15A are formed at predetermined intervals in the axial direction of the outer tube main body 11A. The chemical solution discharge unit 15A includes a discharge hole 12A that penetrates the tube wall of the outer tube main body 11A, and a sleeve 13A that covers the discharge hole 12A and is wound on the outer peripheral surface. In the illustrated example, a plurality of discharge holes 12A are formed at appropriate intervals in the circumferential direction, and are provided in two rows. The sleeve 13A is formed of, for example, a heat shrinkable tube. In this case, the sleeve 13A has no slit, and the upper and lower ends of the sleeve 13A are not hermetically fixed to the outer tube main body 11A. Preferably, the sleeve 13A is wound so that the discharge holes 12A of each row of the outer tube main body 11A are positioned at substantially equal distances in the axial direction from the upper and lower ends of the sleeve 13A.

図６（ａ）は、図５に示した注入外管１Ａに薬液注入装置２を挿入した場合、（ｂ）は、注入外管１Ａに振動併用薬液注入装置３を挿入した場合における、薬液注入時の様子を模式的に示した概略断面図である。 6A shows the case where the chemical solution injection device 2 is inserted into the injection outer tube 1A shown in FIG. 5, and FIG. 6B shows the case where the chemical solution injection device 3 inserts the vibration combined use chemical injection device 3 into the injection outer tube 1A. It is the schematic sectional drawing which showed the mode of time typically.

図６（ａ）（ｂ）に示す第２実施形態では、図２（ａ）（ｂ）に示した第１実施形態と異なり、薬液Ｃ１、Ｃ２が吐出孔１２Ａを出てスリーブ１３Ａと外管本体１１Ａの間の隙間を通り、スリーブ１３Ａの上下端部から吐出される。 In the second embodiment shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b), unlike the first embodiment shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the chemicals C1 and C2 exit the discharge hole 12A and the sleeve 13A and the outer tube. It passes through the gap between the main bodies 11A and is discharged from the upper and lower ends of the sleeve 13A.

第２実施形態の注入外管１Ａを用いた振動併用薬液注入工法では、第１実施形態とは薬液の吐出される位置が異なるが、超音波振動により柱状浸透を促進する効果を含め、効果については第１実施形態とほぼ同様である。 In the vibration combined chemical liquid injection method using the injection outer tube 1A of the second embodiment, the position at which the chemical liquid is discharged is different from that of the first embodiment, but the effects include the effect of promoting columnar penetration by ultrasonic vibration. Is substantially the same as in the first embodiment.

図７は、従来工法と本発明の工法の比較試験結果を示す図であり、（ａ１）（ａ２）は従来工法による対象地盤中の固化体の大きさを示す断面図及び平面図であり、（ｂ１）（ｂ２）は本発明の工法によるものである。 FIG. 7 is a diagram showing a comparison test result between the conventional method and the method of the present invention, (a1) and (a2) are a sectional view and a plan view showing the size of the solidified body in the target ground by the conventional method, (B1) and (b2) are based on the construction method of the present invention.

本発明の工法は、図１（ａ）（ｂ）（ｃ）の注入外管１、薬液注入装置２及び振動併用薬液注入装置３を用いた振動併用薬液注入工法である。基本的に図３及び図４に示した工程に沿って行った。 The construction method of the present invention is a vibration combined chemical solution injection method using the injection outer tube 1, the chemical solution injection device 2, and the vibration combined chemical solution injection device 3 of FIGS. 1 (a), (b), and (c). Basically, the steps shown in FIGS. 3 and 4 were performed.

従来工法は、図１（ａ）（ｂ）の注入外管１と薬液注入装置２のみを用いたダブルパッカー薬液注入工法である。基本的に図３及び図４に示した工程に沿って行ったが、従来工法においては、薬液注入装置２により一次薬液を注入した後、注入管本体２１の管内を洗浄し、同じ薬液注入装置２により固化材の注入を行った。 The conventional construction method is a double packer chemical injection method using only the outer injection tube 1 and the chemical injection device 2 shown in FIGS. 3 and FIG. 4 was basically performed, but in the conventional method, after the primary chemical solution was injected by the chemical solution injection device 2, the inside of the injection tube body 21 was washed, and the same chemical solution injection device was used. 2 was used to inject the solidified material.

共通する試験条件は、以下の通りである。
・対象地盤：砂質土、Ｎ値１０、細粒分含有率Ｆｃ１５％
・施工深度：地表からの深度２．０〜４．０ｍの範囲
・全注入量：３，２００リットル
・注入速度：６リットル／分
・固化材：水ガラス系溶液型（緩結）
本発明の工法における超音波条件は、以下の通りである。
・３００Ｗ、２０ｋＨｚ、断続発生（２分稼動／４分休止の６分周期） Common test conditions are as follows.
-Target ground: sandy soil, N value 10, fine grain content Fc 15%
-Depth of construction: Depth of 2.0 to 4.0 m from the ground surface-Total injection volume: 3,200 liters-Injection speed: 6 liters / minute-Solidified material: Water glass-based solution type (slow-setting)
The ultrasonic conditions in the method of the present invention are as follows.
・ 300W, 20kHz, intermittent occurrence (6-minute period of 2-minute operation / 4-minute pause)

図７（ａ１）と（ｂ１）の断面図を比較すると、従来工法では対象範囲の特に下部において水平方向の浸透範囲が狭くなっている。これに対し、本発明の工法では対象範囲の全深度に亘って水平方向の到達位置が均等で広く浸透している。 Comparing the cross-sectional views of FIGS. 7 (a1) and (b1), in the conventional method, the infiltration range in the horizontal direction is narrow especially in the lower part of the target range. On the other hand, in the construction method of the present invention, the horizontal arrival position is uniformly and widely permeated over the entire depth of the target range.

図７（ａ２）と（ｂ２）の平面図を比較すると、従来工法では面積が２．７４ｍ^２であり固化体の形状に偏りがある。本発明の工法では面積が４．４７ｍ^２であり固化体の形状も中心の周りにほぼ均等に拡がっている。この比較試験の結果、本発明の振動併用薬液注入工法によれば、従来工法に比べて深度方向及び水平方向について固化材の浸透距離が長くかつ均等であることが裏付けられた。 When the plan views of FIGS. 7A2 and 7B2 are compared, the area of the conventional method is 2.74 m ² and the shape of the solidified body is uneven. In the construction method of the present invention, the area is 4.47 m ² , and the shape of the solidified body extends almost uniformly around the center. As a result of this comparative test, it was confirmed that according to the vibration combined chemical solution injection method of the present invention, the penetration distance of the solidified material was longer and uniform in the depth direction and the horizontal direction than in the conventional method.

比較試験結果により、本発明の工法では、従来工法よりも柱状浸透が促進されることも立証された。 From the comparative test results, it was proved that columnar penetration was promoted in the method of the present invention more than in the conventional method.

以上述べた本発明による振動併用薬液注入装置及びその工法は、地盤強化や地盤掘削に伴う止水、遮水、又は、地盤の液状化対策や耐震補強などに適用できる。ダブルパッカー薬液注入工法に超音波振動注入を併用したことにより、薬液の地盤への最初の浸入を注入圧力の補助を受けて行えると共に、その先への浸透は超音波振動の補助を受けて広範囲に拡散することができる。 The above-described vibration combined chemical solution injection device and method according to the present invention can be applied to ground reinforcement, water stoppage, water shielding accompanying ground excavation, ground liquefaction countermeasures, seismic reinforcement, and the like. By using ultrasonic vibration injection in combination with the double packer chemical injection method, the initial penetration of the chemical into the ground can be performed with the assistance of the injection pressure, and the penetration of the chemical solution into the area with the assistance of ultrasonic vibration is wide. Can diffuse.

１、１Ａ注入外管
１１、１１Ａ外管本体
１２、１２Ａ吐出孔
１３、１３Ａスリーブ
１４スリット
１５、１５Ａ薬液吐出部
２薬液注入装置
２１注入管本体
２２上部パッカー
２３下部パッカー
２４吐出口
３振動併用薬液注入装置
３１注入管本体
３２上部パッカー
３３下部パッカー
３４吐出口
４超音波振動発生部
４１超音波発生装置
４２超音波増幅器
４３反射防止体
４４連結支柱
５発振機
６グラウトポンプ
７材料混合ミキサー
９削孔
Ｇ地盤
Ｃ０シールグラウト
Ｃ１一次薬液
Ｃ２固化材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1A injection outer tube 11, 11A outer tube main body 12, 12A discharge hole 13, 13A sleeve 14 slit 15, 15A chemical solution discharge part 2 chemical solution injection device 21 injection tube main body 22 upper packer 23 lower packer 24 discharge port 3 vibration combined use chemical solution Injection device 31 Injection tube main body 32 Upper packer 33 Lower packer 34 Discharge port 4 Ultrasonic vibration generating part 41 Ultrasonic generator 42 Ultrasonic amplifier 43 Antireflection body 44 Connecting strut 5 Oscillator 6 Grout pump 7 Material mixing mixer 9 Drilling hole G Ground C0 Seal grout C1 Primary chemical C2 Solidified material

Claims

Ultrasonic vibration combined use chemical injection device (3) used in double packer chemical injection method using ultrasonic vibration,
The injection tube body (31),
An upper packer (32) and a lower packer (33) provided at predetermined intervals in the axial direction at the lower end of the injection tube body (31);
A discharge port (34) opened between the upper packer (32) and the lower packer (33) to discharge the solidified material pumped through the injection tube body (31);
An ultrasonic vibration generator (4) provided between the upper packer (32) and the lower packer (33),
The ultrasonic vibration generator (4) is separated from the ultrasonic generator (41) and the ultrasonic amplifier (42) arranged on the central axis from the ultrasonic output end of the ultrasonic amplifier (42). An anti-reflective body (43) disposed on the central axis and diffusing ultrasonic waves, and an ultrasonic vibration combined chemical liquid injector.

The ultrasonic vibration combined chemical liquid injector according to claim 1, wherein the antireflection body (43) has a conical shape directed toward an ultrasonic output end of the ultrasonic amplifier (42).

A method of using the ultrasonic vibration combined chemical injection device (3) according to claim 1 or 2,
Forming a hole (9) in the ground;
A step of building an outer injection pipe (1, 1A) provided with a plurality of chemical liquid discharge sections (15) at predetermined intervals in the axial direction in the drilling hole (9);
The ultrasonic vibration combined chemical solution injection device (3) is inserted into the injection outer tube (1, 1A), and the upper packer (32) and the lower packer (33) are connected to the inner periphery of the injection outer tube (1, 1A). A process of closely fixing to a surface;
The ultrasonic vibration is generated by the ultrasonic vibration generator (4) of the ultrasonic vibration combined chemical liquid injector (3) while discharging the solidified material from the discharge port (34), and the injection outer tube (1) A method of injecting a chemical solution using ultrasonic vibration, comprising at least a step of infiltrating the solidified material into the ground through the chemical solution discharge section (15, 15A).

The method for injecting ultrasonic chemical solution according to claim 3, wherein the ultrasonic wave is generated intermittently by repeating an operation time of 1 minute to 10 minutes and a rest time of 1 minute to 10 minutes.

5. The ultrasonic vibration combined chemical liquid injection method according to claim 3, wherein the ultrasonic wave has an output of 200 to 300 W and a frequency of 10 kHz to 30 kHz.