JPH05247925A - グラウト３相注入工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】砂礫層を含む透水性の高い地盤などにあっても
改良効果が高く、特に改良後の強度が高く、かつ改良径
を大きくすること。 【構成】地盤中に挿入した注入管１を通してその先端部
から固結時間が６０秒以下の溶液型または懸濁型の瞬結
性グラウトＳを注入した後、その注入位置またはそれよ
り先端側から瞬結性グラウトＳより固結時間が長くかつ
ホモゲル強度が大きい懸濁型の強化用グラウトＲを注入
し、次いでこの強化用グラウトＲの注入位置またはそれ
より先端側から瞬結性グラウトＳより固結時間が長い溶
液型の浸透性グラウトＬを注入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、瞬結性グラウトおよび
緩結性グラウト（浸透性グラウト）のほか、強化用グラ
ウトを用いる３相注入工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】固結時間が長い浸透性グラウトの注入の
ほか、昭和５０年代になって、固結時間が６０秒以下の
いわゆる瞬結性グラウトを注入することが行われるよう
になり、その有効性も確認されている。この場合、瞬結
性グラウトは、通常は、水ガラスに対して反応剤を合流
混合させて得ており、これを注入することにより、注入
管の周りの間隙をパックしてグラウトの地上への流出を
防止し、かつ地盤中の主に荒い間隙に注入してその間隙
を荒詰めすることを目的としている。この際における注
入態様は、通常は、脈状に注入される。

【０００３】一方、同時期的に、溶液型の瞬結性グラウ
トと溶液型の浸透性グラウトとを併用することにより、
瞬結性グラウトにより脈状に注入するとともに、この瞬
結性グラウトでは注入できない細かい間隙に対して浸透
性グラウトを注入する、いわゆる複合注入工法が提案さ
れ、その後実用化されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この複合注入工法は、
地盤の改良の理想的な態様であるが、特に砂礫層を含む
透水性の高い地盤に対しては、必ずしも有効ではない。
すなわち、砂礫層を含む透水性の高い地盤に対して、水
ガラス系の溶液型瞬結性グラウトを注入したとしても、
その砂礫層の間隙を十分に目詰めすることができず、か
つ強度の向上が低い。さらに、改良ゾーンが小さい問題
もある。

【０００５】また、この状態で、浸透性グラウトを注入
したとしても、未だ十分に地盤の荒い間隙が充填されて
いないので、その浸透性グラウトが逸走することが多
く、効率的な改良を望めない。

【０００６】したがって、本発明の主たる課題は、砂礫
層を含む透水性の高い地盤などにあっても改良効果が高
く、特に改良後の強度が高く、かつ改良径を大きくする
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題は、地盤中に挿
入した注入管を通してその先端部から固結時間が６０秒
以下の溶液型または懸濁型の瞬結性グラウトを注入した
後、その注入位置またはそれより先端側から前記瞬結性
グラウトより固結時間が長くかつホモゲル強度が大きい
懸濁型の強化用グラウトを注入し、次いでこの強化用グ
ラウトの注入位置またはそれより先端側から前記瞬結性
グラウトより固結時間が長い溶液型の浸透性グラウトを
注入することで解決できる。

【０００８】

【作用】本発明に従って、３相（３種類のグラウトを用
いる点でいう）をもってグラウトを注入すると、後述の
実施例でも示すように、特に砂礫層を含む透水性の高い
地盤に対して、改良後の強度が高く、かつ改良径が大き
くなるなどの作用する有する。

【０００９】

【実施例】以下本発明を図面を参照しながら具体的に詳
説する。図１〜図５は本発明法の代表的概念図であり、
まず、図１に示すように、削孔ロッドを兼用した注入管
１により地盤中を削孔しながら、あるいは図示しないボ
ーリングロッドまたはケーシングロッドにより削孔した
孔中に注入管を挿入することにより、所定の深度に注入
管１を挿入する。

【００１０】次いで、図２に示すように、注入管１の先
端部、たとえば注入管１先端より若干基部側に形成した
注入口２Ａより瞬結性グラウトＳを地盤中に注入する。
この瞬結性グラウトとしては、固結時間が６０秒以下の
水ガラス系に代表される溶液型またはセメント系もしく
はセメントベントナイト系の懸濁型のものが用いられ
る。この瞬結性グラウトの注入により、注入管１の周囲
の削孔壁との間隙を充填し、かつ地盤の荒い間隙に対し
て脈状の注入を行い、続くグラウトの地上側への流出を
防止するためのパッカー効果の発現と、大きい間隙に対
しての荒詰めによる強度の向上とを図る。

【００１１】その後、図３に示すように、前記注入口２
Ａから、あるいはこれより先端側からの注入口２Ｂから
前記瞬結性グラウトＳより固結時間が長くかつホモゲル
強度が大きい懸濁型の強化用グラウトＲを注入する。こ
の懸濁型のグラウトとしては、セメント系またはセメン
トベントナイト系のものを用いる。この強化用グラウト
Ｒの注入により、地盤中の大きな間隙が荒詰めされ、強
度の増大が図られる。

【００１２】このとき、既に瞬結性グラウトＳにより、
注入口２Ｂの上方において、注入管１と削孔壁との間隙
が充填され、かつ脈状注入が行われパッカーが形成され
ているために、この強化用グラウトＲは地上側に逃げる
ことなく、主に瞬結グラウトＳによる改良ゾーンの下方
に注入される。また、一部は先の瞬結性グラウトＳの脈
状注入部分に入り込み、これを地盤間隙中に押し込み、
あるいは注入不十分部分にも入り込み、地盤の強化を図
る機能がある。強化用グラウトＲは懸濁型であるため
に、材料コストの低減を図ることができる利点もある。

【００１３】しかも、強化用グラウトＲとして懸濁型の
ものが用いられるために、単に溶液型の瞬結性グラウト
を注入した場合に比較して強度の向上効果が大きい。ま
た、瞬結性グラウトとして、懸濁型のものを用いること
を本発明においては排除しないが、この場合において、
瞬結性グラウトであるが故に、これは主に注入管１の近
傍にのみ留まって固結されるために、ある程度遠くまで
浸透することはない。

【００１４】しかるに、本発明に従って、強化用グラウ
トＲとしては、固結時間が少なくとも瞬結性グラウトよ
り長いものが用いられるために、この強化用グラウトＲ
がより遠くまで浸透することとなり、改良径が大きくな
る利点もある。

【００１５】続いて、図４に示すように、この強化用グ
ラウトＲの注入位置またはそれより先端側の注入口２Ｃ
から前記瞬結性グラウトより固結時間が長い溶液型の浸
透性グラウトＬを注入する。この溶液型のグラウトとし
ては、代表的に水ガラス系のものを用いることができ
る。この浸透性グラウトＬは、材料が溶液型であるこ
と、固結時間が長いことによって、地盤中の細かい間隙
中に浸透注入される。また、先に形成された強化用グラ
ウトＲによる荒詰め強化ゾーン中にも浸透し、あるいは
その強化ゾーンを通ってもしくは破ってさらに遠くにま
で達して固結する。

【００１６】このようにして、瞬結性グラウトＳ、強化
用グラウトＲおよび浸透性グラウトＬの固有の機能が相
互に関連して、全体として、きわめて理想的な地盤の強
化を図ることができる。

【００１７】その後は、注入管１を前進または好ましく
は図５に示すように所定長さステップアップして、その
ステージにおいて、前述の図２〜図４に示す工程を繰り
返して、ある深さ範囲全体の強化を図る。

【００１８】瞬結性グラウトＳ、強化用グラウトＲおよ
び浸透性グラウトＬの注入に際しての注入量比として
は、たとえばＱ＝（Ｓ＋Ｒ＋Ｌ）としたとき、Ｓ＝Ｑ×
（５〜20％) 、Ｓ＝Ｑ×（15〜30％) とすることができ
る。瞬結性グラウトＳの固結時間は好ましくは20秒以下
である。強化用グラウトＲの固結時間は好ましくは30秒
〜５分である。浸透性グラウトＬの固結時間は３分以上
であることが望ましい。

【００１９】瞬結性グラウトＳ、強化用グラウトＲおよ
び浸透性グラウトＬの注入口の位置としては、少なくと
も２種類のグラウトの注入に際して同一の注入位置とす
ることができるが、望ましくは基部側から先端側にかけ
て、結性グラウトＳ、強化用グラウトＲおよび浸透性グ
ラウトＬの注入口が順に形成されているのがよい。

【００２０】瞬結性グラウトＳ、強化用グラウトＲおよ
び浸透性グラウトＬの注入に際しては、注入管１に入る
前にもしくはその口元に設けたＹ字管で、主材と反応材
とを合流混合させることの態様のほか、好ましくは注入
管１内の流路内での固結に伴う流路の詰まりを防止する
ために、注入管１内、特にその先端部の管内で合流混合
させる。

【００２１】この管内合流混合用の先端装置の構造とし
ては、従来公知の、いわゆるＬＡＧ工法、ＤＤＳ工法、
ＭＴ工法などの瞬結注入工法用の先端装置を転用できる
とともに、バイモード工法などの複合注入工法用の先端
装置も用いることができる。

【００２２】しかしながら、前述のように、注入口の位
置が深さ方向に異なっているもの、そして基本的に管内
流路中の材料の付着および固結防止のために流路が異な
っているものが好適である。特に、瞬結性グラウトＳの
注入に際しては、合流混合部まで主材と反応材との流路
が独立していることが望ましい。

【００２３】この注入管の第１の例を、図６〜図１０
に、第２の例を図１１〜図１４に示した。まず、第１の
例の構造と注入態様を説明すると、注入管１０の外管１
１内に案内体１２を内装させて４つの流路１３、１４、
１５、１６を形成したものである。第１流路１３は案内
体１２の中心部を貫通しており、他の第２流路１４、第
３流路１５、第４流路１６は案内体１２の凹部と外管１
１との間に形成されたものである。また、外管１１の先
端部の外壁部分には、前述の注入口２Ａ、２Ｂ、２Ｃが
形成され、先端は削孔水Ｗの吐出口２Ｄとなっている。
さらに、外管１の先端には削孔ビット１７が一体化され
ており、注入管１０を削孔ロッドとして利用するように
なっている。

【００２４】さらに、第１流路１３の下部には、段部１
２ａをもって外径が拡大したスプール弁室１８が形成さ
れ、このスプール弁室１８に中間が細径部１９ａを有す
る第１スプール弁１９が内装されている。この第１スプ
ール弁１９の下部に対応して第１連通孔１２ｂが案内体
１２に形成されており、第２流路１４とスプール弁室１
８とを連通している。さらに、第１スプール弁１９の上
部胴部と下部胴部に対応する位置に連通し、注入口２Ａ
に連通する向流合流混合室１２ｃが形成されている。

【００２５】スプール弁室１８内において第１スプール
弁１９の下方には、第２スプール弁２０、第３スプール
弁２１および第４スプール２２が順に内装されている。

【００２６】円管状の第２スプール弁２０には、その側
壁に第２連通孔２０ａが形成されており、その非作動時
において第３流路１５と連通している。第３スプール弁
２１は逆有底筒状となっており、その側壁に第３連通孔
２１ａが形成されており、その非作動時において第３流
路１６と連通しているとともに、上部が注入口２Ｂと連
通する注出孔１２ｄを塞いでいる。第４スプール弁２２
は円管状となっており、その上部が注入口２Ｃと連通す
る注出孔１２ｅを塞いでいる。さらに、外管１の下端部
内に上方に突出して逆止弁２３が一体化され、第４スプ
ール弁２２が下降したとき、その下端開口を閉塞するよ
うになっている。

【００２７】このように構成された注入管１０を用い
て、まず前述の図１に示す削孔、挿入時には、４ポート
スイベルのあるポートから、削孔水Ｗを第４流路１６内
に供給しながら（図６参照）、注入管１０を公知の注入
管設置機により周方向に回転させつつ削孔を行う。この
とき、削孔水Ｗは、第４流路１６から第３連通孔２１ａ
から第３スプール弁２１内に入り込み、第４スプール弁
２２内を抜けて、吐出口２Ｄから吐出し、削孔を助け
る。

【００２８】次いで、図２に示すように瞬結性グラウト
Ｓを注入する場合には、図７に示すように、第１流路１
３に瞬結性グラウトＳの主材Ａを第２流路１４に、反応
材Ｂを第１流路１３に前述のスイベルを介して供給す
る。このとき、反応材Ｂの供給圧力により、第１スプー
ル弁１９が下降し、細径部１９ａが第１連通孔１２ｂに
一致する。このとき、第２スプール弁２０、第３スプー
ル弁２１、および第４スプール弁２２も下降する。かか
る第１スプール弁１９の下降に伴って、反応材Ｂが向流
合流混合室１２ｃ内に流入するとともに、主剤Ａが第１
連通孔１２ｂを通って細径部１９ａの周囲を抜けて同様
に向流合流混合室１２ｃ内に流入する。これらの流入に
より、主材Ａおよび反応材Ｂは合流混合室１２ｃ内にお
いて向流的に合流混合しながら第１注入口２Ａから吐出
される。

【００２９】その後、図８に示すように、第３流路１５
に強化用グラウトＲを供給すると、その供給圧力により
第１スプール弁１９が上昇されるとともに、第３スプー
ル弁２１が下降され、その結果注出孔１２ｄが開口さ
れ、強化用グラウトＲがその注出孔１２ｄから注入口２
Ｂを通って周辺地盤中に注入される。

【００３０】続いて、浸透性グラウトＬの注入に際して
は、図９に示すように、第４流路１６に浸透性グラウト
Ｌを供給する。この供給圧力により、第３スプール弁２
１が上昇し、注出孔１２ｅが開口され、浸透性グラウト
Ｌがその注出孔１２ｅから注入口２Ｃを通って周辺地盤
中に注入される。

【００３１】他方、図７〜図９に示すように、各グラウ
トの注入時には、第４スプール弁２２が逆止弁２３と相
対的に嵌合状態にあるので、グラウトの注入管１０内へ
の流入が防止される。

【００３２】図１１〜図１３は第２の注入管３０の先端
装置の例で、外管３１内に平行の３本の第１導管３２、
第２導管３３、第３導管３４が基部側から延在し、外管
３０の第１案内体３５に連結されている。第１導管３
２、第２導管３３、第３導管３４の各内部およびこれら
と外管３１との間隙は、それぞれ流路となり、合計４つ
の流路が形成されている。この第１案内体３５の下方に
は、間隔を置いて第２案内体３６が設けられ、両者間に
は第４導管３７が連結されている。第２案内体３６の下
方には間隔を置いて第３案内体３８が内装されている。

【００３３】第１導管３２は第１案内体３５に形成され
た第１流路３５Ａに連通しており、この第１流路３５Ａ
は最終的にリング状の流出口３５ａに連なっている。第
２導管３３は第１案内体３５に形成された第２流路３５
Ｂに連通しており、この第２流路３５Ｂは最終的にリン
グ状の流出口３５ｂに連なっている。一方、これら流出
口３５ａおよび流出口３５ｂの形成部分において、外管
３１は途切れて第１案内体３５により連結されていると
ともに、上部外管３１の下端および下部外管３１の上端
と第１案内体３５の外周との間に、ゴムなどの可撓性材
料で形成されたスカート状逆止弁４１、４２が基部を固
定した状態で設けられており、それぞれ流出口３５ａお
よび流出口３５ｂを覆っている。さらに、図示のよう
に、上部外管３１の下端および下部外管３１の上端の内
面は、傾斜して面取りされており、この面取り部３１
ａ、３１ａにより図１２に示すように、逆止弁４１、４
２の変形を許容している。

【００３４】かくして、たとえば瞬結性グラウトＳの主
材Ａを第１導管３２内に供給し、反応材Ｂを第２導管３
３に供給したとき、それぞれが流出口３５ａおよび流出
口３５ｂから流出するとき、その供給圧力により図１２
に示すように、逆止弁４１、４２を撓ませる。同時に、
逆止弁４１、４２内で囲まれた小空間内において主材Ａ
と反応材Ｂとが合流混合し、瞬結性グラウトＳとして、
外管３１、３１間の環状注入口２Ａから周辺地盤中に注
入される。

【００３５】第３導管３４内にはたとえば前述の強化用
グラウトＲが供給される。この強化用グラウトＲは、第
１案内体３５の第３流路３５Ｃから第４導管３７内に抜
け、第２案内体３６に形成された第５流路３６Ａおよび
流出口３６ａから流出する。

【００３６】このとき、前記構造例と同様に、スカート
状逆止弁４３を撓ませながら第２注入口２Ｂから注入さ
れる。

【００３７】浸透性グラウトＬは、第１導管３２、第２
導管３３、第３導管３４と外管３１との間隙に供給さ
れ、第１案内体３５に形成された第６流路３５Ｄを通り
ながら第２案内体３６の第７流路３６Ｂを通り、第３案
内体３８の第８流路３８Ａに到り、流出口３８ａから流
出する。このとき、前記構造例と同様に、スカート状逆
止弁４４を撓ませながら第３注入口２Ｃから地盤中に注
入される。

【００３８】なお、かかる注入管３０を削孔用ロッドと
しても用いる場合、第２案内体３６と第３案内体３８を
連結する外管３１を、図１４に示すように、削孔ビット
４０を下端に有する外管３１’に代えることができる。
この場合、削孔水Ｗまたは浸透性グラウトＬは外管３
１’の下端の開口３１’ａから注出する。

【００３９】なお、本発明にいう溶液型グラウトとして
は、水ガラス−反応材（硬化材）系、ウレタン系、アク
リル系、尿素系などのものを、懸濁型グラウトとして
は、セメントベントナイトなどのセメント−粘土系、粘
土系、モルタル−セメントミルク系などの本来の懸濁型
のもののほか、半懸濁型と分類できる水ガラス−セメン
ト系、水ガラス−セメント−粘土系、水ガラス−粘土−
反応材系などを含んでいう。水ガラスの反応材として
は、塩化カルシウム、炭酸ナトリウム、硫酸バンド、ア
ルミン酸ナトリウム、消石灰、硫酸銅、硫酸、重炭酸ナ
トリウム、ケイ弗化ナトリウム、グリオキザールなどの
各種アルカリ、酸、アルコール、金属塩などを適宜選択
できる。固結時間の調整には、反応材の量や、pH、材料
の選択などによって行うことができる。

【００４０】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、砂礫層を
含む透水性の高い地盤や複雑な互層地盤などにあっても
改良効果が高く、特に改良後の強度が高く、かつ改良径
を大きくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の代表例の概念的説明のための第１工程
図である。

【図２】第２工程図である。

【図３】第３工程図である。

【図４】第４工程図である。

【図５】第５工程図である。

【図６】用いる注入管の先端装置の第１例の第１段階作
動状態縦断面図である。

【図７】第２段階作動状態縦断面図である。

【図８】第３段階作動状態縦断面図である。

【図９】第４段階作動状態縦断面図である。

【図１０】10−10線矢視図である。

【図１１】用いる注入管の先端装置の第２例の縦断面図
である。

【図１２】瞬結性グラウトの注入状態要部縦断面図であ
る。

【図１３】13−13矢視図である。

【図１４】先端外管の代替例の要部縦断面図である。

【符号の説明】

１…注入管、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ…注入口、１０、３０…
注入管、Ｓ…瞬結性グラウト、Ｒ…強化用グラウト、Ｌ
…浸透性グラウト。

フロントページの続き (72)発明者 千田 昌平 茨城県竜ヶ崎市松葉３丁目５ー10 (72)発明者 山本 直機 東京都江東区南砂２ー２ー11 (72)発明者 宮崎 康雄 大阪府大阪市東成区大今里南２ー16ー６ (72)発明者 佐藤 康典 大阪府大阪市天王寺区悲田院町８ー11

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】地盤中に挿入した注入管を通してその先端
   部から固結時間が６０秒以下の溶液型または懸濁型の瞬
   結性グラウトを注入した後、その注入位置またはそれよ
   り先端側から前記瞬結性グラウトより固結時間が長くか
   つホモゲル強度が大きい懸濁型の強化用グラウトを注入
   し、次いでこの強化用グラウトの注入位置またはそれよ
   り先端側から前記瞬結性グラウトより固結時間が長い溶
   液型の浸透性グラウトを注入することを特徴とするグラ
   ウト３相注入工法。