JPH058290B2

JPH058290B2 -

Info

Publication number: JPH058290B2
Application number: JP4929585A
Authority: JP
Inventors: Moichi Horiie
Original assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Current assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Priority date: 1985-03-14
Filing date: 1985-03-14
Publication date: 1993-02-01
Also published as: JPS61211417A

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明は、気体を用いるグラウチング方法およ
び装置に関し、特にたとえば、軟岩系の地盤の改
良に適したグラウチング方法および装置に関す
る。

（従来技術）砂層、砂礫層、シルトン層、軟岩層等の軟弱地
盤の改良にグラウチング方法が使用されている。

このグラウチング方法の１つとして、ボーリン
グ機械により地盤に開けた孔に噴出パイプを配置
し、硬化剤と液体とを混合したグラウト材を前記
噴出パイプから前記孔に噴出することにより地盤
にグラウト材を圧入する方法がある。

しかし、この方法は、液体の粘性が気体のそれ
に比べて大きいため、透水係数の小さい地盤の場
合、地盤に開けた前記孔の近傍の薄い層のみにグ
ラウト材が浸透するにすぎず、効果がない。

グラウチング方法の他の１つとして、特開昭54
−30608号公報に記載のように、粉末のグラウト
材を空気とともに地盤に直接吹き込む方法（以
下、グラウト材同時吹き込み方法という）があ
る。

しかし、グラウト材同時吹き込み方法は、圧縮
空気とグラウト材とを同時に地盤に吹き込むた
め、グラウト材が地盤中の土粒子に付着して地盤
中の微細な間隙を埋め、圧縮空気の流動に対して
抵抗となる。このため、グラウト材同時吹き込み
方法は、グラウト材を地盤のより広い範囲にわた
つて注入することに限界がある。

（発明の目的）本発明は、透水係数の小さい地盤でもグラウト
材を広い範囲にわたつて注入することができるグ
ラウチング方法および装置を提供することを目的
とする。

（発明の構成）本発明のグラウチング方法は、地盤に孔を穿
ち、圧縮気体を乾燥した後前記孔に吹き込んで前
記孔の周囲に透気道を形成し、その後該透気道を
維持しつつグラウト材を前記孔に吹き込み、前記
透気道に注入することを含む。

本発明のグラウチング方法は、また、地盤に第
１および第２の孔を穿ち、該第２の孔から気体お
よび液体を吸引しつつ、圧縮気体を乾燥した後前
記第１の孔に吹き込んで前記第１の孔の周囲に透
気道を形成し、その後該透気道を維持しつつグラ
ウト材を前記第１の孔に吹き込み、前記透気道に
注入することを含む。

本発明のグラウチング装置は、地盤に穿たれた
孔に挿入される噴出パイプと、圧縮気体の発生機
構と、該圧縮気体を乾燥する乾燥機と、該乾燥機
を通過した圧縮気体を前記噴出パイプに導くガイ
ドパイプと、該ガイドパイプを経て前記噴出パイ
プにグラウト材を供給する機構とを含む。

本発明のグラウチング装置は、また、地盤に穿
たれた第１と第２の孔に各々挿入される第１およ
び第２のパイプと、圧縮気体の発生機構と、該圧
縮気体を乾燥する乾燥機と、該乾燥機を通過した
圧縮気体を前記第１のパイプに導くガイドパイプ
と、該ガイドパイプを経て前記第１の孔にグラウ
ト材を供給する機構と、前記第２のパイプから気
体および液体を吸引する吸引機構とを含む。

ここで、前記透気道とは、地盤粒子相互間の間
隙が拡大され、およびまたは前記間隙に存在する
間隙水が排除されることにより空気のような気体
が通過可能な空間をいう。

（発明の効果）本発明によれば、孔に吹き込む圧縮空気が乾燥
されているため、前記圧縮空気により、前記孔の
周囲の地盤粒子相互間の間隙が拡大され、前記間
隙中に存在する間隙水が排除されることにより、
気体が通過可能な透気道が前記孔の周囲の広い範
囲にわたつて形成され、さらに地盤粒子に付着し
ている水分が乾燥空気により気化されることによ
り、断面積の小さい透気道も形成され、前記透気
道がより広範囲にわたつて形成される。また、前
記透気道を維持しつつ前記孔にガス状のグラウト
材を吹き込むため、透水係数の小さい地盤であつ
ても、グラウト材が前記孔を経て前記孔の周囲の
広い範囲にわたつて注入される。

すなわち、圧縮空気および水が標準の条件、す
なわち、760mmHg、20℃の下で、単位断面積の地
盤中を通過する速度である透気係数K₁と透水係
数K₂との比は、地盤中における空気と水の流動
状態が同じであるならば、近似的に空気と水との
粘性係数の比に等しいとすることができる。ここ
で、空気の粘性係数K₃は、 K₃＝1.81Χ10^-4 ｇ／cm sec であり、水の粘性係数K₄は、 K₄は＝1.002Χ10^-2 ｇ／cm sec であるから、 K₃／K₄は１／55 となる。従つて、地盤中では、空気が水よりも約
55倍大きい浸透効果を発揮することが期待でき
る。

この点に着目して、本発明者らは、地盤粒子相
互間の間隙を拡大することにより、地盤のより広
い範囲にわたつてグラウト材を注入し得ることを
期待して、圧縮空気および圧力水を地盤中に吹き
込んでグラウチング材を注入する実験を繰り返し
たところ、前者は後者に比べ、グラウチング材を
広範囲にわたつて注入することができた。その原
因は、空気と水との粘性係数の違いの外、後者は
地盤粒子相互間の間隙を拡大した状態でも、依然
として水が前記間隙に存在し、グラウト材を注入
する際に、前記間隙水がグラウト材の流動に抵抗
を及ぼすため、と考えられる。

また、本発明者らは、乾燥した圧縮空気と乾燥
しない圧縮空気を地盤中に吹き込んでグラウト材
を注入する実験を繰り返したところ、前者は後者
に比べ、グラウト材を広範囲にわたつて注入する
ことができた。その原因は、土粒子に付着してい
る付着水が乾燥した圧縮空気により気化され、そ
こに後者に比べてより微細な乾燥された透気道が
形成されるため、と考えられる。

さらに、本発明者らは、グラウト材を吹き込む
孔から隔てられた位置に複数の第２の孔を穿ち、
該第２の孔から気体および液体を吸引しつつ、乾
燥された圧縮空気を吹き込み、次いでグラウト材
を吹き込む実験を行なつたところ、第２の孔から
気体および液体を吸引しない場合に比べ、グラウ
ト材を短時間で注入することができた。これは、
第２の孔から気体および液体を吸引することによ
り、圧縮空気およびグラウト材を吹き込む第１の
孔の周囲が負圧になるため、と考えられる。

（実施例）以下、図面に示す実施例について説明する。

第１図に符号１０で総括的に示すグラウチング
装置は、第１および第２のパイプ１２，１４と、
圧縮空気の発生機構１６と、前記圧縮空気を乾燥
する乾燥機１８と、乾燥された圧縮空気を第１の
パイプ１２に導くガイドパイプ２０と、該ガイド
パイプを経て第１のパイプ１２にグラウト材を供
給する供給機構２２と、第２のパイプ１４を経て
気体および液体を吸引する吸引機構２４とを含
む。

第１と第２のパイプ１２，１４は、先端に複数
のスリツト２６，２８を有する。各パイプ１２，
１４は、地盤３０に穿たれた第１と第２の孔３
２，３４に先端から挿入され、後端が連結具３
６，３８により第１のパイプ１２はガイドパイプ
２０に、第２のパイプ１４は吸引機構２４にそれ
ぞれ連結される。

第１と第２のパイプ１２，１４は、地盤３０の
上面に施工されたカバーコンクリート４０により
垂直に維持され、前記孔３２，３４の上部に配置
されたパツカ等のシール材４２，４４によりパイ
プ１２，１４と地盤３０との間の気密性を維持さ
れる。

圧縮空気の発生機構１６は、コンプレツサ４６
と、該コンプレツサで発生した圧縮空気を貯留す
る貯留タンク４８と、水タンク５０と、空気タン
ク５２とを備える。貯留タンク４８は、弁５４を
経てコンプレツサ４６に連通され、また弁５６を
経て水タンク５０の頂部に連結され、弁５８を経
て空気タンク５２の頂部にそれぞれ連結されてい
る。水タンク５０と空気タンク５２は、各底部が
弁６０を経て相互に連結され、頂部が弁６２，６
４およびパイプ６６を経て乾燥機１８の入口に連
結されている。

各タンク４８，５０，５２は、圧力計６８，７
０，７２を備える。貯水タンク５０は、水量計７
３、ホツパ７４および弁７６を備える。空気タン
ク５２の内圧は、10〜30Kg／cm²、好ましくは
20Kg／cm²である。

発生機構１６は、コンプレツサ４６により発生
した圧縮空気をタンク４８に貯留し、ホツパ７４
から弁７６を経てタンク５０へ水を供給し、タン
ク４８からタンク５０，５２へ圧縮空気を供給す
ることにより、タンク５０，５４の圧力を所定の
値に維持した後、弁６０以外の全ての弁を閉じて
待機する。

乾燥機１８は、市販されている既知のものであ
り、たとえば圧縮空気を１〜２度Ｃ程度に冷却す
ることにより、空気中の水分を凝縮させ、除去す
る装置を用いることができる。

乾燥機１８へ供給される圧縮空気の湿度は、発
生機構１６が水を利用して圧縮空気を発生するた
め、60〜80％であり、これを乾燥機１８において
20〜40％の湿度に乾燥する。乾燥機１８からガイ
ドパイプ２０へ送られる圧縮空気は、低湿度であ
るほど好適である。

ガイドパイプ２０は、一端が連結具３６に連結
され、他端がミキサ７８およびグラウト材の供給
機構２２を経て乾燥機１８に連結されている。該
パイプ２０には、圧力計８０と、湿度計８２と、
湿度計８４とが連結されている。

グラウト材の供給機構２２は、乾燥機１８の下
流に配置されており、ホツパ８６と、弁８８と、
グラウト材を乾燥機１８から排出される圧縮空気
とともにガイドパイプ２０へ間欠的に排出する間
欠排出機９０とを有する。ホツパ８６には、平均
粒径が４ミクロン以下の粉末状のグラウト材が収
納されている。

このようなグラウト材とては、例えば、超微粒
子セメント、シリカフラワーおよびシリカフジユ
ーム等がある。

間欠排出機９０は、ガイドパイプ２０内を通る
圧縮空気がホツパ８６へ流入することを防止する
ために、グラウト材をホツパ８６から受け、次い
でガイドパイプ２０に供給する工程を繰り返す。

前記ミキサ７８は、前記ガイドパイプ２０の一
部を太くし、その内部に螺旋状の羽根９２を配置
して圧縮空気用の通路を螺旋状の通路としたもの
である。グラウト材は、圧縮空気により間欠排出
機９０からミキサ７８へ移送され、該ミキサ７８
を通過するときに前記羽根９２に衝突することに
より、圧縮空気中に均一に拡散される。

吸引機構２４は、連結具３８に連結された吸引
パイプ９４と、該吸引パイプを経て第２のパイプ
１４から気体および液体を吸引する真空ポンプの
ような吸引ポンプ９６と、該吸引ポンプと前記吸
引パイプ９４との間に配置され、吸引した気体と
液体を分離する気液分離機９８と、該気液分離機
により分離された液体を吸引するヒユーガルポン
プ１００と、該ヒユーガルポンプから排出される
液体の量を計量するノツチ箱１０２と、前記気液
分離機９８に配置された圧力計１０４と、前記吸
引パイプ９４に配置された圧力計１０６とを含
む。

第１のパイプ１２は、パイプ１０８および弁１
１０を経て集塵機１１２に連結されている。

グラウチング装置１０の動作時、まず吸引機構
２４により地盤３０中の液体および気体を吸引し
つつ、タンク５２内の圧縮空気が弁６４を経て第
１のパイプ１２へ供給され、該パイプのスリツト
２６から地盤３０中へ吹き出される。これによ
り、第１の孔３２の周囲には、土粒子の間の間隙
水が圧縮空気により排除されて、そこに気体が通
過可能な透気道が形成される。

この際、地盤３０に吹き込む圧縮空気が乾燥機
により乾燥されているため、土粒子に付着してい
る付着水が乾燥空気により乾燥されることによ
り、乾燥しない圧縮空気を用いる場合に比べ、微
細な透気道が形成され、かつ、透気道がより広範
囲にわたつて形成される。

また、吸引機構２４により、第２の孔３４から
気体と液体を吸引し、第１の孔３２の周囲を負圧
に維持しているため、第１の孔３２から地盤３０
に吹き込まれる圧縮空気は第２の孔３４に向けて
移動し、第１の孔の周囲を負圧に維持しない場合
に比べ、透気道をより広範囲に形成することがで
きる。従つて、第１の孔３２の周囲に複数の第２
の孔３４を穿ち、各第２の孔から気体および液体
を吸引しつつ第１の孔３２に圧縮空気を吹き込め
ば、第１の孔の周囲の広い範囲にわたつて透気道
を形成することができる。

透気道が形成されたことは、透気道が形成され
るときに第１のパイプ１２内の圧力および吹き込
む圧縮空気の量が急激に変化するから、たとえば
圧力計７０，８０または吹き込む圧縮空気用の流
量計を監視することにより知ることができる。

次いで、圧縮空気の吹き込みを継続することに
より前記透気道を維持しつつ、供給機構２２から
グラウト材を圧縮空気とともに第１のパイプ１２
を経て地盤３０中に吹き込む。これにより、グラ
ウト材が圧縮空気とともに前記透気道を経て地盤
３０中に注入される。

この際、グラウト材を乾燥した圧縮空気ととも
に吹き込むため、グラウト材は実質的に気体と同
じに機能し、従つて液体のグラウト材に比べ地盤
３０のより広い範囲に注入される。

なお、気体のグラウト材を用い、それを単独で
または乾燥された圧縮気体とともに透気道に注入
してもよい。気体のグラウト材を単独で透気道に
注入するときは、グラウト材により透気道を維持
すればよい。

グラウト材が透気道全体に充填されると、次に
吸引機構２４による気体および液体の吸引、第１
の孔３２への圧縮空気とグラウト材の吹き込みが
中止される。これにより、第１の孔３２の周囲に
地下水が復帰し、地盤３０中に注入されたグラウ
ト材は前記地下水により相互におよびまたは土粒
子と結合し、地盤３０を硬化する。

グラウト材が全ての透気道に充填されたこと
は、たとえば第２の孔３４にグラウト材が到達し
たことを確認することにより知ることができる。
この場合、第２の孔３４にグラウト材が到達する
までは、集塵機１１２を駆動させて余分なグラウ
ト材を除去し、余分なグラウト材により透気道の
入口が閉塞されることを防止する。

第２図Ａ，Ｂに示す間欠排出機９０は、シリン
ダ１１４と、該シリンダ内に配置されたピストン
１１６と、該ピストンに連結されたピストンロツ
ド１１８と、ピストン１１６を往復動させるクラ
ンク１２０とを備える。ピストン１１６は、その
中心軸線の方向へ隔てられた２つの開口１２２，
１２４を有する。一方の開口１２２は、ガイドパ
イプ２０に連通され、他方の開口１２４はホツパ
８６に連通されている。ピストン１１６は、その
長手方向の中間部に凹部１２６を有し、また外周
に４つのシールリング１２８が配置されている。

第２図に示す間欠排出機９０は、ピストン１１
６が往復動されることにより、ピストン１１６の
凹部１２６が開口１２２，１２４に交互に連通
し、グラウト材をホツパ８６から凹部１２６に受
け入れ、それをガイドパイプ２０へ供給すること
を繰り返す。

すなわち、ピストンが後退すると第２図Ｂに示
すように、凹部１２６が開口１２４に連通し、ホ
ツパ８６からグラウト材を凹部１２６に受け入れ
る。このとき、開口１２２は、シールリング１２
８により閉塞されている。また、ピストン１１６
が前進すると、第２図Ａに示すように、凹部１２
６が開口１２２と連通し、これにより凹部１２６
内のグラウト材を開口１２２を経てガイドパイプ
２０へ供給する。このとき、開口１２４は、シー
ルリング１２８により閉塞されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のグラウチング装置の一実施例
を示す概略図、第２図Ａ，Ｂは間欠排出機の動作
を説明するための断面図である。１２……第１のパイプ、１４……第２のパイ
プ、１６……圧縮空気の発生機構、１８……乾燥
機、２０……ガイドパイプ、２２……グラウト材
の供給機構、２４……吸引機構、３０……地盤、
３２……第１の孔、３４……第２の孔、８６……
ホツパ、９０……間欠排出機構、１１４……シリ
ンダ、１１６……ピストン、１２０……クラン
ク、１２２，１２４……開口。

Claims

【特許請求の範囲】１地盤に孔を穿ち、圧縮気体を乾燥した後前記
孔に吹き込んで前記孔の周囲に透気道を形成し、
その後該透気道を維持しつつグラウト材を前記孔
に吹き込み、前記透気道に注入することを含む、
グラウチング方法。２前記孔への乾燥された前記圧縮気体の吹き込
みを継続することにより、前記透気道を維持す
る、特許請求の範囲第１項記載の方法。３前記グラウト材を乾燥された前記圧縮気体と
共に前記孔に吹き込むことにより、透気道を維持
しつつ前記孔にグラウト材を吹き込み、前記透気
道に注入する、特許請求の範囲第２項記載の方
法。４前記グラウト材は、気体および粉体のいずれ
かである、特許請求の範囲第１項、第２項または
第３項記載の方法。５前記第１の孔に気体のグラウト材を吹き込む
ことにより、前記透気道を維持しつつ前記透気道
にグラウト材を注入する、特許請求の範囲第１項
記載の方法。６地盤に第１および第２の孔を穿ち、該第２の
孔から気体および液体を吸引しつつ、圧縮気体を
乾燥した後前記第１の孔に吹き込んで前記第１の
孔の周囲に透気道を形成し、その後該透気道を維
持しつつグラウト材を前記第１の孔に吹き込み、
前記透気道に注入することを含む、グラウチング
方法。７前記第１の孔への乾燥された前記圧縮気体の
吹き込みと前記第２の孔からの気体および液体の
吸引とを継続することにより、前記透気道を維持
する、特許請求の範囲第６項記載の方法。８地盤に穿たれた孔に挿入される噴出パイプ
と、圧縮気体の発生機構と、前記圧縮気体を乾燥
する乾燥機と、該乾燥機を通過した圧縮気体を前
記噴出パイプに導くガイドパイプと、該ガイドパ
イプを経て前記噴出パイプにグラウト材を供給す
る機構とを含む、グラウチング装置。９前記グラウト材の供給機構は、粉体を収納す
るホツパと、該ホツパに収納されたグラウト材を
間欠的に前記ガイドパイプへ排出する間欠排出機
とを含む、特許請求の範囲第８項記載の装置。１０前記間欠排出機は、前記ガイドパイプに連
通する第１の開口および前記ホツパに連通する第
２の開口を有するシリンダと、該シリンダ内に移
動可能に配置され、前記第１および第２の開口に
交互に連通される凹部を有するピストンと、前記
ピストンを移動させる駆動源とを含む、特許請求
の範囲第９項記載の装置。１１前記第１および第２の開口は、シリンダの
中心軸線の方向へ隔てられている、特許請求の範
囲第１０項記載の装置。１２前記ガイドパイプは、前記高圧気体に混入
された粉体を均等に分布させるミキサを含む、特
許請求範囲第８項、第９項、第１０項または第１
１項記載の装置。１３前記噴出パイプは、集塵機に連通されてい
る、特許請求の範囲第８項、第９項、第１０項、
第１１項または第１２項記載の装置。１４地盤に穿たれた第１と第２の孔に各々挿入
される第１および第２のパイプと、圧縮気体の発
生機構と、該圧縮気体を乾燥する乾燥機と、該乾
燥機を通過した圧縮気体を前記第１のパイプに導
くガイドパイプと、該ガイドパイプを経て前記第
１の孔にグラウト材料を供給する機構と、前記第
２のパイプから気体および液体を吸引する吸引機
構とを含む、グラウチング装置。１５前記吸引機構は、前記第２のパイプに連通
された吸引パイプと、該吸引パイプを介して前記
第２のパイプから気体および液体を吸引する吸引
ポンプと、該吸引ポンプと前記吸引パイプとの間
に配置され、吸引した気体および液体を気体と液
体とに分離する分離機とを含む、特許請求の範囲
第１４項記載の装置。