JPH0739952Y2 - 地盤の改良装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は地盤の改良装置に係わり、特に、改良すべき地
層内に粒度調整粘土懸濁液を注入して自然浸透させるよ
うにした地盤の改良装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に沖積層や埋立地の砂地盤などでは、地下水位が浅
く地下水が豊富であり、その強度も著しく低く、例えば
液状化の原因などとなる。そのため地盤の透水性を減少
させたり、強度を増加させる必要がある。

従来、上記の如き砂地盤などに対する地盤改良手段とし
ては、地盤中に仮埋設した有孔管を通して粘土の懸濁液
や化学薬品の溶液等の改良材をポンプによって加圧注入
し、この改良材によって上記砂地盤を固結させることが
一般的であった。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来の方法にあっては、上記薬液を
ポンプにより通常10〜30kg/cm²の高い圧力で注入するた
め、グラウトポンプが注入井１本に付き１〜２組必要で
あり、かつ、そのための配管や注入井周囲のシールを耐
圧性のものとしなければならず、設備が複雑となりコス
トのかかるものとなり、また、薬液が強制的な加圧によ
って注入されるため注入薬液が地層の特に脆弱部のみに
集中したり、あるいは目的外の地層に逃げ込んだりする
現象が生じ易く、地層全体への均一な注入が困難であっ
た。そのため、注入量や注入範囲を見定める注入管理が
難しく、かつ、薬液を高圧で注入するため、時として周
辺地盤に変状を来すといった不都合を生じることもあっ
た。

そこで本出願人は、既に、第７図に示す如き地盤の改良
方法（および装置）を発明した。

この発明（地盤の改良方法）は、ベントナイト等の粘土
の懸濁液から、該懸濁液中に含まれる粘土粒子を分級処
理することにより、粒度調整粘土懸濁液を作成する工程
と、前記粒度調整粘土懸濁液を、粘度変化が生じないよ
うに維持しながら地下水位よりも上位において一定水位
に貯留する工程と、前記粒度調整粘土懸濁液を、目的と
する地層に注入するための注入管を複数本所定間隔で地
盤内に設置する工程と、前記注入管内に前記粒度調整粘
土懸濁液を注入し、該粒度調整粘土懸濁液を、前記水位
によって生じる水頭圧により改良すべき地層内に自然浸
透させる工程と、を有することを特徴とするものであ
る。また、第７図に示す地盤の改良装置は上記方法を実
現する装置の一実施例で、地盤Ｇ内に複数本所定間隔で
埋設され、粒度調整粘土懸濁液を目的とする地層（細砂
層１）内に注入する注入管3,3,…と、前記粒度調整粘土
懸濁液を地下水位以上の一定水位に貯留するための定水
位槽４と、前記粒度調整粘土懸濁液を前記定水位槽４を
介して常時循環させるための循環槽５と、前記定水位槽
４と注入管3,3,…とをつなぐ注入ライン６とを備えてい
ることを特徴としている。なお、図中符号２はシルト
層、７はポンプ、８は循環ライン、９はオーバーフロー
ライン、10はバルブ、Ｗは地下水頭を示すものである。

この発明によれば、注入液として粒度調整粘土懸濁液
を用いるため、粘土粒子を改良すべき地盤に目詰まり等
を生じさせることなく確実に行きわたらせることができ
る。粒度調整粘土懸濁液を、定水位槽における静置圧
によって注入するものであるから注入液を特定部分に集
中させることなく、かつ他の地層に影響を与えることな
く改良すべき層内全体にまんべんなく均一に浸透させる
ことができる。粒度調整粘土懸濁液を静置圧にて注入
することにより高圧の注入用ポンプや耐圧配管、耐圧シ
ール等を使用する必要がない。同時複数本施工が容易
に実現でき、さらに、粒度調整粘土懸濁液の注入を、注
入管を地盤内に設置したまま行うため、孔壁が保護され
施工中の孔壁崩壊が確実に防止できる、等の種々の効果
を奏することができる。

本考案は、上記考案に関連してなされたもので、上記の
如く優れた効果を奏する地盤改良法を行うにあたり、比
較的スペースを必要とする前記循環槽５等を排除し得
て、極めて単純な構成をもって低コストにて行うことの
できる装置を提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本考案に係る地盤の改良装置は、ベントナイト等の粘土
の懸濁液を処理することにより得た粒度調整粘土懸濁液
を、改良すべき地層内に注入することにより地盤の改良
を行なう装置であって、地盤内に複数本所定間隔で埋設
され、前記粒度調整粘土懸濁液を改良対象の地層内に注
入するための注入管と、これら注入管に対応して地上に
配置され、前記粒度調整粘土懸濁液を貯留するととも
に、その水位が改良対象の地盤における地下水位より高
く設定されることにより、前記注入管を通して注入すべ
き粒度調整粘土懸濁液の水頭圧を改良対象の地盤におけ
る地下水圧より高く設定して、それらの水頭圧差によっ
て粒度調整粘土懸濁液を改良対象の地層に注入させるた
めの複数の貯留槽と、該貯留槽および前記注入管をつな
ぐラインとを有して構成され、かつ前記貯留槽には、貯
留された前記粒度調整粘土懸濁液を該貯留槽内にて常時
循環させるための攪拌手段が設けられていることを特徴
とするものである。

〔作用〕

粘土の懸濁液を分級処理することにより、粘土粒子のう
ち例えば粗粒子分を含まない粘土懸濁液、すなわち粒度
調整粘土懸濁液を作成することができる。この粒度調整
粘土懸濁液は、撹拌することにより一定粘度に保持した
状態で長期間の貯留が可能である。さらに、貯留槽に貯
留する粒度調整粘土懸濁液の水位を改良対象の地盤にお
ける地下水位より高く設定することにより、注入管を通
して注入する粒度調整粘土懸濁液の水頭圧は改良対象の
地盤における地下水圧より高く設定され、それらの水頭
圧差によって粒度調整粘土懸濁液は改良対象の地層に注
入されて自然浸透していく。その際、該懸濁液は含有粘
土粒子の粒子を調整されたものであるから、浸透過程に
おいて目詰まり等を起こすことがなく、しかも自然浸透
により均一な充填が図れるものとなる。

そして、貯留槽を各注入管に対して個別に設けることに
より大型の貯留槽、循環槽等を排除し得て設備の簡素化
が図れる。さらに、各注入管における粒度調整粘土懸濁
液の注入状態および注入量が一目で読み取れるものとな
る。

〔実施例〕 以下、本考案の実施例を添付の図面を参照しながら説明
する。

第１図は本考案に係る地盤の改良装置の一実施例で、本
考案を被圧状態（すなわち、改良すべき帯水層中の地下
水の水頭がその帯水層の上側境界面より高い位置にある
状態）にある帯水層に適用した例を示すものである。

図において符号Ｇは地盤、Ｗは地下水頭、１は改良すべ
き細砂層、２は細砂層１の下層を構成するシルト層、3,
3,…は地表より前記細砂層１に貫入された複数本の注入
管、11は注入管３内に注入すべき粒度調整粘土懸濁液を
貯留するための貯留槽、12は貯留槽11と注入管３とをつ
なぐラインである。

本考案に係る粒度調整粘土懸濁液は、泥水工法等におい
て用いられる通常の粘土懸濁液を、例えば高速遠心分離
機等の分離装置あるいは更に高性能濾過装置等により分
級処理することにより、含有される粘土粒子が少なくと
も40μｍ以下ととなるようにしたものである。ここで、
これら粒度調整粘土懸濁液を作成する際の分級目安とし
て本出願人は、実験の結果、この粒度調整粘土懸濁液に
含まれる粘土粒子の粒径が、改良すべき地盤の20％粒径
のおおよそ1/25〜1/100以下となるように粗粒子分を分
離・除去すればよい、との知見を得た。上記数値に幅が
あるのは、例えば20％粒径が0.1mm程度の細砂に対して
は、粘土粒子がその1/100（＝１μｍ）以下であること
が好ましく、粗砂層あるいは中砂層に対しては粘土粒径
がそれらの1/25以下であればよいからである。すなわ
ち、本実施例では改良対象を細砂層としているから、本
実施例における粒度調整粘土懸濁液は、含有される粘土
粒子の大部分が粒径１μｍとなるようにしたものであれ
ばよい。

前記注入管３は、改良範囲および改良すべき地層の状態
に応じて配置されるもので、例えば第２図ないし第５図
に示す如く、下端あるいは管壁に、注入された前記粒度
調整粘土懸濁液を目的とする地層（この場合、細砂層
１）に浸透させるための流出口3aを有したものとなって
いる。第２図のものは流出口3aが下端開口部により構成
されているもの、第３図のものは下端開口部がスクリー
ン状（網又はふるい状）に構成されているもの、第４図
のものは流出口3aが砂や礫などからなるフィルター材13
により構成されているもの、第５図のものは流出口3aが
スクリーン状で管壁に構成さたものである。

前記貯留槽11は１本の注入管３に注入すべき粒度調整粘
土懸濁液の全量を貯留するに必要な容積を有し、かつ運
搬が容易に構成されたもので、それぞれ注入管3,3,…に
対応して地上に設けられる。第６図に示すように該貯留
槽11のタンク部11a下端からはバルブ14を介してライン1
2が延びており、その一端が注入管３の上端に接続され
ている。またこの場合、該貯留槽11の４本の脚部11bに
はねじ式のジャッキ15が設けられており、該貯留槽11の
高さを変えられるものとなっている。さらに、この貯留
槽11のタンク部11a内部には小型の水中ポンプ16が設置
されている。ここで、この水中ポンプ16は、この貯留槽
11内に貯留される粒度調整粘土懸濁液を他の場所に送り
込むものではなく、貯留槽11内において吸入・吐出を行
うことにより貯留された粒度調整粘土懸濁液に水流（対
流）を生じせしめるものである。

次に、上記の如く構成された地盤の改良装置の作用につ
いて説明する。

注入管3,3,…の設置は、小径の孔をボーリング等により
掘孔し、その小径孔と同心的に、僅かに大径となる注入
管３を貫入していくことにより行う。ただし、特に地盤
が軟い場合、上記第２図または第５図に示すようなもの
であれば、該注入管３をいわゆる掘孔用ケーシングチュ
ーブとして機能させることも可能である。第４図に示し
た如き構造のものは、初め、注入管３を図中フィルター
材13の下端部まで貫入させておき、その注入管３内に前
記フィルター材13を落とし込んだ後、注入管３を図示位
置まで引き上げることにより構成される。これら注入管
３は、施工条件や改良すべき細砂層１の状態に鑑みて2m
〜8mの間隔で設置する。

粒度調整粘土懸濁液は、例えば図示されない供給車等に
より貯留槽11に搬送され、供給される。そして、所要量
の粒度調整粘土懸濁液が貯留槽11に満たされたならば、
前記水中ポンプ16を稼動させる。

上記工程が終了したら、前記バルブ14を開き、貯留槽11
内の粒度調整粘土懸濁液を各注入管３内に注入する。注
入中も前記水中ポンプ16は運転しておくものとする。

注入管３内に満たされた粒度調整粘土懸濁液には、供給
元である貯留槽11に貯留されている粒度調整粘土懸濁液
のヘッド圧（静水圧）が加わるものとなる。そしてこの
ヘッド圧は、地下水により細砂層１が含有する水分に与
えられている圧力（地下水位Ｗによる水頭圧）よりも高
くなっているため、それらの水頭圧差に粒度調整粘土懸
濁液は注入管３の流出口3aより流出し、細砂層１内に含
有される水分を排除しながら細砂層１を構成する砂粒子
間に浸透して行く。この際、粒度調整粘土懸濁液を構成
する粘土粒子は、上記の如く通常の粘土懸濁液を構成す
る粘土粒子に比して極めて微細なものであるため、目詰
まり等を生じることなく細砂地盤に対しても浸透して行
くことが可能となり、確実に細砂層１全体に均一に充填
されるものとなる。注入される粒度調整粘土懸濁液は、
従来の薬液と異なり、ゲルタイムが極めて長く、このよ
うな静水圧による自然浸透注入が現実的に可能となるわ
けである。そして、貯留槽11内の粒度調整粘土懸濁液が
注入管３を介して細砂層１内に注入されて行くと、細砂
層１全体に十分な量の粒度調整粘土懸濁液が浸透して細
砂層１間に存在する水分と置換され、その後、チキソト
ロピー性によって徐々にゲル化する。これによって細砂
層１を固結させその強度を高めるとともに止水性を確保
することができるものとなる。

さらに、貯留中の粒度調整粘土懸濁液は、水中ポンプ16
による撹拌作用により、粘土粒子が沈降したり、チキソ
トロピー性による粘性増加を生じたりすることがなく常
時一定の粘度（濃度）を保持することができ、これによ
って粒度調整粘土懸濁液の有する上記作用（すなわち目
詰まり等を起こさず細砂層１内に均等かつ広範囲に充填
される作用）を十分に活かすことができるものとなる。

また、貯留槽11内の粒度調整粘土懸濁液は、それが細砂
層１内に注入されていくに従い徐々に水位を下げ、よっ
てそのヘッド圧（注入圧）も僅かに減少していくことと
なるが、液面レベルが地下水頭Ｗより上方にあるうちは
注入が行なわれるから何等問題は生じない。ただし本実
施例の場合、必要あらば、貯留槽11の脚部11bに設けら
れた前記ジャッキ15を操作してタンク部11aをレベルア
ップし、これによりヘッド圧（注入圧）を高めるといっ
た調整を行うことも可能である。

このように上記装置によれば、本出願人が為した上述し
た先の発明（地盤の改良方法；第７図）を、循環槽５等
の比較的大型の設備を排除して極めて簡単な構成でもっ
て実現し得るものとなる。しかも、貯留槽11は一つの注
入管３に対応してそれぞれ設置されるものであるから、
各注入管３における粒度調整粘土懸濁液の注入状態およ
び注入量等が一目で分かり、注入管理を極めて容易に行
うことができるものとなる。

なお本考案において、貯留槽11は、常に注入管３の全数
に対応して存在しなければならないものではなく、注入
をある区間毎に順次実施していくような場合には、少な
くとも注入対象となる注入管３に対応して設けられるも
のであればよい。また実施例では、改良対象地層（地
盤）を細砂層として説明したが、本考案に係る地盤の改
良装置は中砂層あるいは粗砂層に対しても上記同様に適
用することができるのは勿論である。

〔考案の効果〕

以上説明したとおり、本考案に係る地盤の改良装置によ
れば、各注入管に対応させて貯留槽を複数設けるととも
に、各貯留槽における粒度調整粘土懸濁液の水位を地盤
の地下水位より高く設定することによって、それらの水
頭圧差により粒度調整粘土懸濁液を改良対象の地層に注
入するようにしているので、極めて簡便な構成で粒度調
整粘土懸濁液を地層内に均等にかつ広範囲に注入するこ
とができるものである。しかも、貯留槽は撹拌手段を備
えたものであるから貯留する粒度調整粘土懸濁液に粘度
（濃度）変化を与えず、粒度調整粘土懸濁液の浸透作用
を十分に発揮させることができ、さらに、各注入管によ
り注入される粒度調整粘土懸濁液の注入状況および注入
量を一目で確認できるため注入管理が極めて容易なもの
となる、等の効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示すもので地盤の改良装置
の全体立面図、第２図ないし第５図はそれぞれ注入管を
示す立断面図、第６図は一実施例による貯留槽周りを拡
大して示す立面図、第７図は本出願人が先に発明した地
盤の改良装置の一例を示す全体立面図である。 ３……注入管、11……貯留槽、12……ライン、16……水
中ポンプ（撹拌手段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 三宅 紀治 東京都中央区京橋２丁目16番１号 清水建 設株式会社内 (72)考案者 保坂 陽之助 東京都中央区京橋２丁目16番１号 清水建 設株式会社内 (72)考案者 高橋 諭 東京都中央区京橋２丁目16番１号 清水建 設株式会社内 (72)考案者 平野 文昭 東京都中央区京橋２丁目16番１号 清水建 設株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−207714（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−50510（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ベントナイト等の粘土の懸濁液を処理する
   ことにより得た粒度調整粘土懸濁液を、改良すべき地層
   内に注入することにより地盤の改良を行なう装置であっ
   て、 地盤内に複数本所定間隔で埋設され、前記粒度調整粘土
   懸濁液を改良対象の地層内に注入するための注入管と、 これら注入管に対応して地上に配置され、前記粒度調整
   粘土懸濁液を貯留するとともに、その水位が改良対象の
   地盤における地下水位より高く設定されることにより、
   前記注入管を通して注入すべき粒度調整粘土懸濁液の水
   頭圧を改良対象の地盤における地下水圧より高く設定し
   て、それらの水頭圧差によって粒度調整粘土懸濁液を改
   良対象の地層に注入させるための複数の貯留槽と、 該貯留槽および前記注入管をつなぐラインとを有して構
   成され、かつ前記貯留槽には、貯留された前記粒度調整
   粘土懸濁液を該貯留槽内にて常時循環させるための攪拌
   手段が設けられていることを特徴とする地盤の改良装
   置。