JPH0651970B2 - 地盤注入用注入管 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は固結時間の異なる複数の注入材を地盤中に注
入して地盤を固結する複合注入工法に用いられる注入管
に係り、特に前記固結時間の異なる複数の注入材を同時
にかつ水平方向に向けて注入することにより極めて迅速
かつ簡単に地盤を固結する地盤注入用注入管に関する。

〔従来の技術〕

複雑な地盤を改良する技術として一般に、固結時間の短
いグラウトならびに長いグラウトを地盤中に注入する、
いわゆる複合注入工法が用いられる。

この種の複合注入工法として、従来、二重管を用いてま
ず、固結時間の短いグラウトを地盤中に注入して粗い部
分、弱い部分あるいは注入管まわりの空隙を填充し、そ
の後固結時間の長いグラウトを土粒子間注入して地盤中
に浸透させる工法が知られている。

さらに、三重管を用いて二つの管路から別々に送液され
た二液の合流液（固結時間の短い注入液）を上部吐出口
から水平方向に注入し、同時に下部吐出口から固結時間
の長いグラウトを下方垂直方向に注入する複合注入工法
が知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、前者の二重管では固結時間の異なるグラウトが
別々に注入されるため、注入の際にこれらグラウトの切
り換えが必要となり、このため操作が複雑化されて迅速
かつ簡単な注入が不可能である。さらに、この注入管で
は送液量を多くできず、施工能率が低い。

また、後者の三重管では固結時間の異なるグラウトの同
時注入が可能となるが、三重管であるため注入管孔径が
大きくなり、削孔費が高く、かつ施工能率が悪くなる。

さらに、この三重管では主材、瞬結用反応剤配合液およ
び緩結用反応剤配合液の配合調整が必要で、複雑とな
る。さらに、この三重管では上部吐出口からの注入液は
水平方向に注入されるが、下部吐出口からの注入液は下
方垂直方向に注入される。通常、注入工法が対象とする
地盤は軟弱地盤であるが、この地盤では地盤生成過程に
おいて透水性の異なる層が水平方向に滞積するのが通例
である。したがって、透水係数は垂直方向よりも水平方
向が大きく、注入管の吐出口は注入管末端部に下方垂直
方向に向いて位置するよりも注入管側壁に、水平方向に
向いて位置する方が無理なく注入される。

そこで、本発明の目的は固結時間の異なる複数の注入材
を地盤中に注入するに際して、二重管等の二つの管路を
有する孔径の小さい注入管により水平方向に同時注入を
可能とし、このため迅速かつ簡単に地盤を固結し、従来
技術に存する前述の欠点を改良した地盤注入用注入管を
提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

前述の目的を達成するため、本発明によれば、内管管路
および外管管路の二つの管路を有するとともに軸方向の
異なる位置に水平方向に向いた複数の吐出口および末端
の位置に下方に向いた末端吐出口を有し、前記各吐出口
には一方の管路と連通する噴射口が開口され、かつ前記
吐出口のうちの一部には前記噴射口に加えて他方の管路
と連通する噴射口の両方が開口されてなることを特徴と
する。

以下、本発明を添付図面を用いて説明する。第１図およ
び第２図はそれぞれ、本発明に係る注入管の一具体例の
断面図であって、第１図は掘削水の送液状態を示し、第
２図は注入状態を示す。第１図および第２図において、
１は本発明に係る二つの管路を有する注入管であって、
二重管の例を示す。注入管１は外管管路２および内管管
路３を有し、これらの一方の管路、例えば内管管路３に
は注入管１の外側Ａに通じる水平方向に向いた噴射口
４、４・・４が所望の複数個、軸方向の異なる位置、す
なわち注入管１の長さ方向の異なる位置に設けられる。
この噴射口４、４・・４は外管管路２を横切る吐出口
５、５・・５を通して注入管１の外側Ａに通じている。

さらに、この吐出口５の一部、例えば第２図における最
上段の吐出口５には噴射口６が設けられる。このように
構成される注入管１を用いて、第２図に示されるように
内管管路３を通じてそれ自体固結し得る注入材を送液す
ると、この注入材は噴射口４、４・・４を通って吐出口
５、５・・５から地盤中に噴射注入される。さらに、外
管管路２を通じて固結促進剤を送液すると、この固結促
進剤は噴射口６から、吐出口５を通過するそれ自体固結
し得る注入材の噴射液中に噴射混合され、固結時間の短
い注入材として地盤中に注入される。

なお、固結促進剤は連続的に注入されても、間欠的に注
入されても構わない。

上述の本発明において、噴射口４および６はいずれも第
１図および第２図に示されるように口径をしぼって形成
される。この口径のしぼりは噴射口４および６からの注
入材が注入管内流量に対して圧力を生じる程度に、すな
わちある速度をもって噴射する程度に行われる。この噴
射圧力は１kgｆ／cm²以上であることが好ましい。

一般に、地上部において、注入管内の流体を噴射口から
空気中に吐出する場合、注入管内圧力は噴射口の大きさ
と流量に依存し、流量に対して噴射口径を小さくしぼる
程、また噴射口径に対して流量を大きくするほど、注入
管内圧力、すなわち噴射圧力は大きくなる。また、流量
に対して噴射口径が大きいとき、あるいは噴射口径に対
して流量が小さいときには注入管内圧力、すなわち噴射
圧力はほとんど生じない。

本発明はこのようにして注入液が噴射状態となるため、
後述のとおり、吐出口５からの注入材の固結時間が異な
っても、また、吐出口５のまわりの地盤の透水性が異な
っても、さらに注入された注入液のゲル化の進行により
地盤の浸透抵抗力が変化しても、いずれの吐出口５、５
・・５からもほぼ一定の吐出量が得られ、地盤を確実に
固結する。

上述のそれ自体固結し得る注入材としては水ガラスと反
応剤の混合液、非アルカリ性水ガラスグラウト、セメン
トグラウト等が挙げられ、また、固結促進剤としては水
ガラスと反応剤の混合液に対しては塩、石灰等のアルカ
リ、非アルカリ性水ガラス配合液、炭酸ガス、炭酸水
等、非アルカリ性水ガラスグラウトに対しては水ガラ
ス、セメント、アルカリ、各種塩、水ガラスグラウト
等、セメントグラウトに対しては水ガラス、各種塩、非
アルカリ性水ガラス配合液等が挙げられる。

なお、前述の吐出口５の代わりに図示しないが、注入管
円周方向に溝を形成してもよい。の場合、第１図の栓７
の代わりにゴムリングが溝に嵌められる。

〔作用〕

上述の本発明注入管において、まず第１図に示されるよ
うに内管３ａの閉束金具９を外管２ａの末端吐出口８か
ら離れて配置して末端吐出口８を開口しておき、この状
態で外管管路２を通して掘削水を送液し、末端吐出口８
から矢印の方向に噴射して削孔する。このとき吐出口５
は栓７（ゴム栓、ゴムリング、スチール栓等）により閉
栓されている。

次いで、第２図に示されるように、内管管路３を通じて
それ自体固結し得る注入材、例えば水ガラス水溶液と反
応剤の混合液であって、固結時間の長い注入材を送液す
ると、この液圧により閉束金具９が落下して末端吐出口
８を閉塞するとともにコルク栓６を放出して吐出口５、
５・・５を開口し、前記注入材は噴射口４、４・・４を
通じて吐出口５、５・・５から地盤中に、すなわち、注
入管１の外側Ａに水平方向に注入される。

さらに同時に外管管路２を通じて固結促進剤を送液する
と、この液体は噴射口６から吐出口５中の注入液に噴射
混合され、固結時間の長い注入材として注入管１の外側
Ａに水平方向に注入される。

すなわち、本発明注入管では一方の吐出口５から固結時
間の短い注入材、他方の吐出口５から固結時間の長い注
入材が同時にかつ水平方向に注入される。

本発明における噴射による注入機能を第３図および第４
図で説明する。

内径４cmの管にポンプで送水したところ、ポンプ圧は殆
ど生じない。この管の末端に噴射口を設けた先端部を装
着して噴射圧力（ポンプ圧）と吐出量を測定した結果の
例を第３図および第４図に示す。なお、比較のために上
記管に直径１cmの吐出口を３個有する先端部を上記管の
末端部に装着して１〜20／ｍの送水を行ったが、吐出
圧力は殆ど認められなかった。

第３図はノズル口径1.0mm、第４図は1.5mmの吐出口をそ
れぞれ有する先端部を管に装着し、ポンプ圧を種々変
え、ポンプ圧が所定圧を保つように水を送液し、かつ噴
射口の下流側も管路でつなげて管路内にバルブにより抵
抗圧を作用せしめて地盤の抵抗圧力に相当する圧力を生
ぜしめ、その場合の噴射口から吐出される流量（／
分）と抵抗圧（kgf/cm²）を測定し、その結果を表した
グラフである。第３図および第４図から明らかなよう
に、例えばポンプ圧80kg/cm²を用いて説明すると、地盤
内における抵抗圧力（kg/cm²）が変化しても、抵抗圧力
50kg/cm²位まではノズルからの流量が一定である。

すなわち、地盤抵抗圧の変化にもかかわらず、一定の吐
出量が得られる領域が存在することが第３図および第４
図からわかる。したがって、固結時間の異なった注入材
がそれぞれの吐出口から吐出されるにもかかわらず、さ
らに地盤の透水性が異なっても一定の吐出量が得られ、
地盤を確実に固結し得る。すなわち、固結時間が短い注
入材は固結時間の長い注入材よりも早くかたまるためそ
の周辺地盤の注入抵抗は大きくなるが、それにもかかわ
らず、ノズル口径に対応する一定の流量が確保され、ま
た、地盤は上下層それぞれ透水性が異なり、したがって
注入抵抗が異なるが、それにもかからず、常に一定の流
量が確保され、さらに地盤は種々の原因により地盤圧力
（抵抗圧力）が変化するが、それにもかかわらず常に一
定の流量が確保され、したがって、本発明注入管によれ
ば、ポンプ圧を所望の値に選定することにより一定の吐
出流量が確保され、地盤が確実に固結される。

さらに、本発明注入管は固結時間の異なるグラウトを同
時に確実に注入でき、従来の注入管のように注入液をき
り変える必要がないので、簡単で施工能率が高い。例え
ば、第２図の状態で注入範囲の最下部のステージから上
部ステージまで注入管を引き上げながら注入することが
できる。この場合、上部吐出口から固結時間の短いグラ
ウトが上層の粗い部分や細かい部分を填充すると同時に
この領域に下部吐出口から固結時間の長いグラウトが重
ね合わされて注入されていくことになる。

第５図は第２図の構造を注入管の上方まで連続させた例
を示す。この場合、注入ステージを上方に引き上げなく
ても一本の注入管で全ステージを一度に注入することが
できる。何となれば、吐出口を多くしても、各吐出口の
ゲル化時間が異なっても、また周辺地盤の注入抵抗が異
なっても、所定の注入が確保できることと、吐出口Ａと
吐出口Ｂからの注入を同時に行った場合、ゲル化時間の
短い注入液は脈状が主体となり、ゲル化時間の長い注入
液は土粒子間浸透が主体となり、このため前者の方が早
く周辺の粗い部分や弱い部分を填充し、後者はそのあと
でゆるやかに細かい部分に浸透していくことになるから
確実な複合注入が可能であるからである。

なお、第５図において、ゲル化時間の短いグラウトの吐
出口と長いグラウトの吐出口は上下方向に交互に設けて
もよいのはもちろんである。

〔実施例〕

第１図の注入管を用いて、東京都内の注入地盤で試験施
工を行った。この場合、外管内径は４cm、内管内径は２
cmとし、内管肉圧は１mmである。

吐出口の間隔は50cmとし、最上部の噴射口４、６のノズ
ル口径は１mmとし、中間部と最下部の噴射口４のノズル
口径は1.5mmとした。

〔配合〕

Ａ液100当たり水ガラス35、市販グリオキザール溶
液３、75％リン酸1.2、残り水とすると、30分でゲ
ル化する。

また、Ｂ液100当たり水ガラス35、75％硫酸７、
残り水とし、Ａ液、Ｂ液を１：１で合流すると、５秒で
ゲル化する。

掘削したところ、各吐出口からの注入液の浸透固結が確
認され、かつ断面積がほぼ１m²、長さが約1.5ｍの円柱
形の均質に浸透した固結体が形成されていることが確認
された。

比較のため、上述と同一の二重管の末端部に軸方向に50
cm間隔で３個の吐出口を設けた先端部を装着して注入試
験を行った。１個の吐出口の口径は１cmであった。地上
部にて外管からＡ液を９／分、内管からＢ液を９／
分送液したが、ポンプ圧は殆どゼロであった。注入管を
地盤中に注入し、上記Ａ液、Ｂ液を内外管管路より９
／分の速度で全部で600注入して掘削したところ、最
下部吐出口、最下部吐出口は目ずまりを起こし、中間部
吐出口のみから注入液が吐出しているのが確認され、注
入液は中間部吐出口を中心にして脈状に広がり、注入孔
から１〜６ｍの範囲にわたって不均質に脈状に固結して
いるのが判明した。

〔発明の効果〕

以上のとおり、本発明注入管によれば、固結時間の異な
る複数の注入材を地盤中に注入するに際して、二重管等
の二つの管路を有する孔径の小さい注入管により同時注
入が可能となり、これにより迅速かつ簡単に地盤固結が
可能となり、また、注入抵抗圧のちがい、あるいは変動
にもかかわらず、各吐出口において所定の吐出量を保持
して注入され、これにより地盤を確実に固結することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はいずれも本発明注入管の一具体例
の断面図を示すが、第１図は掘削水の送液状態を示し、
第２図は注入状態を示し、第３図および第４図はそれぞ
れ抵抗圧力に対するノズルからの流量の関係を表したグ
ラフを示し、第５図は本発明注入管の他の具体例を示
す。 １……注入管、２……外管管路、２ａ……外管、 ３……内管管路、３ａ……内管、 ４、６……噴出口、５……吐出口、 ８……末端吐出口、９……閉束金具。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内管管路および外管管路の二つの管路を有
   するとともに軸方向の異なる位置に水平方向に向いた複
   数の吐出口および末端の位置に下方に向いた末端吐出口
   を有し、前記各吐出口には一方の管路と連通する噴射口
   が開口され、かつ前記吐出口のうちの一部には前記噴射
   口に加えて他方の管路と連通する噴射口の両方が開口さ
   れ、前記内管管路の末端には閉束金具が嵌合され、この
   閉束金具は内管管路からの液圧によって下方に落下して
   末端吐出口を閉塞することを特徴とする地盤注入用注入
   管。