JPH02112518A - 二重管を用いた複合注入工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、軟弱地盤の止水や地盤強化を目的として行
うグラウト注入工法に間し、特に内管、外管とからなる
二重管を用いてゲル化時間の異なる瞬結グラウトと縁結
グラウトを交互に注入する複合注入工法に関するもので
ある。

「従来の技′術、発明が解決せんとする問題点］近年、
グラウト注入工法は、二重管（詳しくは二重管ロッド）
を用いた複合注入工法が、簡単な装置で最も合理的な注
入工法として、多くの現場で使用されるようになってき
た。

すなわち、二重管ロッド（先端にメタルクララン装着）
を用いて、注入位置まで全孔し、全孔に用いた二重管ロ
ッドをそのまま注入管として用い、まず空孔時に生じた
注入管周囲の間隙や、地盤内の大きな間隙や弛い部分に
ゲル化時間（通常３０秒程度以下）が短くホモゲル強度
の大きい瞬結グラウトを充填（主効果はグラウトパッカ
ー）し、次にゲル化時間の長い（通常１〜２分以上）の
緩結グラウトを地盤の小さい間隙や密な部分に浸透させ
て、地盤全体を均一に固結し、止水や地盤強化を図るグ
ラウト注入工法である。

また、複合注入工法に使用する瞬結並びに緩結グラウト
の注入システムは、いろいろな方法があるが、もっとも
一般的な方法は、水ガラスと瞬結硬化剤と緩結硬化剤の
３種を用いて、二重管先端部で水ガラスと瞬結硬化剤及
び水ガラスと緩結硬化剤をそれぞれ合流させて、瞬結グ
ラウト及び緩結グラウトを注入する方法（特公昭６ｌ−
１９７６８）であり、本発明もこの方法に属するもので
ある。

このような注入システムを実施するために従来は、下記
に示すような先端装置及び注入工法（特に瞬結グラウト
の合流方法）が実用化されているが、いずれのものも欠
点がある（図は緩結グラウトの合流方法を模式的に示し
たものである。なお、先端装置の構造的部分は省略しで
ある。） （１１イ方法 この方法は、もっとも簡単な装置で二重管ロッドをその
まま用いるもので第３図に示す。

外管１の先端にメタルクラウン３を装着し、内管２は、
外管１より短く先端部には混合室４が設けられている。

しかし実際には、注入時には加圧状態であるため、水ガ
ラスＡと瞬結硬化剤旧あるいは緩結硬化剤Ｂ２は同一方
向に平行して放出されるため注入管内では水ガラスＡと
瞬結硬化剤８１あるいは緩結硬化剤Ｂ２と接触面の一部
は混合されるが、多くは混合されることなく注入管外に
放出され、地盤中で徐々（時間差）に混合する形態をと
るため、ゲル化時間がバラついて均一なものが得られ難
いという欠点があった。

また、ゲル化時間が極端に短い瞬結グラウトの場合には
、単純な構造の混合室といえども注入管内で局部的にゲ
ル化したものが邪魔となって、縁結グラウトの注入が困
難になってしまうという欠点、あるいは管壁に付着した
ものが次第に堆積し、閉塞現象を起こすことが多いとい
うような欠点があった。

（２）四方法（第４．５図） この四方法は、注入管内において水ガラスＡと瞬結硬化
剤旧あるいは緩結硬化剤Ｂ２を特殊な装置を用いて混合
した後、注入管（外管）の壁面（図４）の注入孔５、あ
るいは外管より突き出た内管（図５）の注入孔５より瞬
結グラウト及び緩結グラウトを注入する工法である。

この四方法は、イ方法に比べて注入管内に充分に混合さ
れるため、この点については特に問題はない。

しかしながら、通常二重管に用いる二重管口・ンドは、
外径４０．５ｍｍ　（内径３８．５ｍｍ）と小さく。

さらにこの中に鋼鉄製の内管があり、この外管と内管を
接続した混合機能を有した特種な先端装置を内蔵し、さ
らに注入管全孔時には外管を通じたポーリング水が下方
に放出できる機能を兼ね備えた複雑な装置からなってい
る。

このことは、先端装置が非常に高価になる欠点があり、
また複雑な装置からなっているのでグラウト流路が非常
に小さいものとなり、特にゲル化時間が非常に短い瞬結
グラウトの場合は注入管内を閉塞（ゲル化）して緩結グ
ラウトの吐出を妨げるか、注入管内を完全に閉塞しなく
てもゲルの一部が装置内に付着することは避けられず、
したがって続いて送液されるグラウトの内圧が高まり、
地盤中への注入圧を正確に読取ることは不可能となる等
の欠点がある。

［問題点を解決するための手段」 この発明は前記従来の課題を解決するために前記内管の
先端が外管より長く形成され、また内管の先端部は閉塞
し、内管壁面に複数の注大孔を設け、外管の先端には吐
出口を有する装置を用い、この内管、外管のいずれかの
流路に水ガラス、残りの流路に瞬結硬化剤を送液し、両
者を注入管外で合流させてなる瞬結グラウトを注入管周
囲や地盤の大きい間隙に注入し、次に前記瞬結硬化剤を
緩結硬化剤に切替えて送液し、引き続いて送液した前記
水ガラスと注入管外で合流させてなる緩結グラウトを地
盤の小さい間隙に注入することにより、注入管外の地盤
に設けられた人工的な混合室（空洞部）において水ガラ
スと瞬結硬化剤あるいは緩結硬化剤とを直角に合流させ
るため、非常に均一な瞬結グラウトあるいは緩結グラウ
トが得られ、また管外混合であるため、ゲル化時間が非
常に短い瞬結グラウトでも管内混合とは異なり、何ら制
約されることもなく、どのような土地条件にでも対処で
きる優れたグラウトが得られ、さらに注入管外での混合
であるため、先端装置が簡単かつ安価で、作動のトラブ
ルなく円滑に施工することを可能とした複合注入工法を
提案するものである 「実施例」 以下この発明を図面に示す実施例について説明すると、
本発明に用いる先端装置は第１図に示すように外管ｌと
内管２とからなる二重管の外管ｌの先端にメタルクラウ
ン３が装着され、内管２の先端部中にその内管の延長と
しての注入部内管２°がスライド自在に内装されており
この注入部内管２゛はその先端部が閉鎖され壁面には注
入孔４が設けられており、注入の際には内管２中に送液
されたグラウトの液圧により外管ｌの先端吐出口部５よ
り前方に押し出されるように構成されている。

この注入部内管２°の壁面に設ける注入孔４の位置や数
は特定されるものではないが、１個から複数個、好まし
くは２〜６個設けることが注入に伴う管内抵抗を小さく
押えられ、かつ安定した管内抵抗値となることから好ま
しい。

また、本発明の先端装置の外管部（外管流路又はその先
端吐出口部５）には、必要に応じて注入管外からのグラ
ウト等の逆流などを防止するための逆止弁を設けること
ができる。

次に、上記注入管による本発明の注入施工について、工
程順に説明する。

（１）先ず第２図（ａ）に示すように、上記二重管ロッ
ドを用いて外管ｌの流路６にポーリング水を送水しなが
ら注入位置まで室孔する。

（３）次に第３図（ｂ）に示すように、注入管全体を内
管２中の注入部内管２°を押し出すに充分な位置まで引
き上げ（引き戻し）　引き上げ跡には空洞７が残ること
になる。

（４）この状態で第３図（Ｃ）に示すように、内管２の
流路６°に水ガラスＡを圧送し、内管２内に装填されて
いる注入部内管２°を水ガラスＡの液圧で外管ｌの先端
前方に押し出し、この水ガラスＡを注入部内管２゛の注
入孔４から軸方向にほぼ直角に吐出させると同時に、外
管ｌの流路６に圧送された瞬結硬化剤Ｂｌを外管ｌの先
端の吐出口部５より軸方向前方に吐出させ、両液を交差
状に合流させる。

この場合、注入部内管２゛は、水ガラスＡの圧送前に水
を圧送することによりその液圧で突出させても良い。

そして、水ガラスＡ及び瞬結硬化剤８１は空洞７内にそ
れぞれ吐出し、この空胴７を地盤内に設けた人工的混合
室として水ガラスＡと瞬結硬化剤Ｂｌが直角にて合流さ
れて得られた瞬結グラウトが注入管周囲の大きな隙間及
び地盤の大きな間隙や弛い部分に注入される。

（５）続いて第２図（ｃ）の状態で、（４）の瞬結硬化
剤８１を緩結硬化剤Ｂ２に切替えて上記同様に空胴７内
で水ガラスＡと緩結硬化剤Ｂ２が合流されて得られた緩
結グラウトを、瞬結グラウトが注入し得なかった地盤の
小さい間隙や弛い部分に注入する。

（６）次に注入管を所定位置まで引き上げ（引き戻し）
で前記＋４）　、　＋５）の工程を行い、この工程を連
続的に行うことを特徴とする複合注入工法である。

以上に本発明工法を順を追って説明したが、本発明の最
も特徴とすることは、（４）の示す水ガラスと瞬結硬化
剤Ｂ１あるいは縁結硬化剤Ｂ２の合流方法である。

すなわち、注入管外の地盤に設けられた人工的な混合室
（空洞７）において、両液を直角に合流させるため、非
常に均一な瞬結グラウトあるいは緩結グラウトが得られ
ることである。

また、管外混合であるためゲル化時間が非常に短い瞬結
グラウトでも管内混合とは異なり、何ら制約されること
もなくどのような土地条件にでも対処できる優れたグラ
ウトが得られる。

さらに、注入管外での混合であるため、注入部内管４が
簡単であるため安価であり、また作動のトラブルがない
等、施工が容易である。

本発明に用いるグラウトの調合は、プラント等で水ガラ
ス、瞬結硬化剤Ｂｌ及び緩結硬化剤Ｂ２の三種類を別々
に調合し、一般には２連ポンプを用いて、片側を瞬結硬
化剤Ｂ１及び緩結硬化剤Ｂ２を切替えながら交互に圧送
する。

また、３台の注入ポンプを用いて、それぞれ別々に圧送
する方法も可能である。

次に、本発明に用いるグラウト材について述べる。

本発明のグラウトの主剤は水ガラスであり、瞬結グラウ
ト及び緩結グラウトは水ガラスをアルカリ領域でゲル化
させるアルカリ系（グラウトのＰＩ（はアルカリ性）と
水ガラスを中性−酸性領域でゲル化させる非アルカリ系
（グラウトのＰＨは中性−酸性）とがあり、それぞれ従
来からこの種の硬化剤として使用していたものを用いる
ことができる。

次に本発明の実施例について述べる。

実施例に用いたグラウトはアルカリ系で、その配合は次
の通りである。

Ａ液（水ガラス）　　　：水ガラス（ＪＩＳ３Ｍ）　５
０４２と水５０εの混合液 Ｂｌ液（瞬結硬化剤Ｂ１）　　ニリン酸８Ｉ２と水９２
Ｉ２の混合液 Ｂ２液（緩結硬化剤８２）：炭酸ｊｏヒレン７ｅと水８
５２の混合液 Ａ液とＢ１液を当量で混合したときの瞬結グラウトのゲ
ル化時間は８秒であり、Ａ液とＢ２液を当量で混合した
ときのゲル化時間は９分であった。

現場は東京部下の細砂層（Ｎ値２０）においてＧＬ−４
，（１ｍ地点で本発明工法（第２図）の手順を実施した
。

まず、Ａ液の吐出量毎分８β、Ｂｌ液の吐出量毎分８℃
として瞬結グラウト２０Ｉ１．を注入したところ、注入
圧は７．１ｋｇｆ／ｃｍ２であった。

次に、８１液を８２液に切替えて、緩結グラウトを８０
１２注入したところ、注入圧３．７　ｋｇｆ／ｃＩｍ”
であった。

さらに、注入管（二重管）を４０ｃｍ引き上げて前記注
入を４ステップ行ったが、施工は順調であり、グラウト
のリークは全くなかった。

また、注入圧は、各ステップともほとんど同じであった
。注入後、掘削してみたところ、注入管周囲に大きな隙
間や地盤の粗い部分に瞬結グラウ］・が充填されており
、細かい細砂層には緩結グラウトが充分に浸透固結して
いることが確認できた。

（比較例） 比較例は、第１図の二重管先端装置を使用した以外のグ
ラウト並びに施工条件は実施例と全く同じであった。

まず、瞬結グラウトを２０２注入したところ、注入圧は
初め７．６　ｋｇｆ／ｃｎ＋”であったが、最後にはｌ
　ｌ−１２ｋｇｆ／ｃｍ２と非常に高い圧力となった。

さらに、緩結グラウトの注入を行っても圧力は８〜９　
Ｊｆ／ａｍ”と高い値を示した。

次に、注入管を４０ｃｍ引き上げて瞬結グラウトを注入
したところ、圧力は４０ｋｇｆ／ｃ！Ｉ１２以上に上昇
したので中止した。

このため、注入管を引き抜いて二重管先端装置を調べた
ところ、装置内の流路は瞬結グラウトで閉塞されていた
。

そして、二重管法入部内管４を整備して、再度注入管を
設定し注入したところ、同様な結果となった。

すなわち、このような従来の方法では、ゲル化時間が極
端に短い瞬結グラウトの注入は不適であることが分かっ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に用いる注入管の先端装置を示す縦断
面図、第２図（ａ）〜（ｃ）はこの発明の注入工程を示
す縦断面図、第３〜５図は従来の注入管の先端装置を示
す縦断面図である。 ｌ・・外管、２・・内管、２′　・・注入部内管、３・
・メタルクラウン、４・・注入孔、５・・吐出口部、６
・・外管流路、６゛　・・内管流路、７・・空胴、Ａ・
・水ガラス、Ｂｌ・・瞬結硬化剤、Ｂ２・・緩結硬化剤
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）内管、外管とからなる二重管を用いて、瞬結、緩結
   の異なる二種のグラウトを交互に注入する複合注入工法
   において、 Ａ）前記内管先端部に外管先端前方に突出する先端が閉
   鎖された注入部内管をスライド自在に挿嵌し、前記注入
   部内管壁面に注入孔を設け、外管の先端には吐出口を有
   する先端装置を用い、Ｂ）地中に貫入した前記二重管を
   所定長さ引き戻した後、その内管、外管のいずれかの流
   路に水ガラス、残りの流路に瞬結硬化剤を送液し、前記
   内管に送液した液の液圧で前記注入部内管を前記二重管
   の前方に生じた空胴に突出させ、この空胴内に吐出した
   水ガラスと瞬結硬化剤とを合流させて得られた瞬結グラ
   ウトを注入管周囲や地盤の大きい間隙に注入し、 Ｃ）次に前記瞬結硬化剤を緩結硬化剤に切替えて送液し
   、引き続いて送液した前記水ガラスと前記空胴内で合流
   させて得られた緩結グラウトを地盤の小さい間隙に注入
   し、 Ｄ）前記注入管を連続的又はステップをきざむことによ
   って引き戻しながら瞬結グラウトと緩結グラウトを交互
   かつ繰り返して注入することを特徴とした複合注入工法
   。