JPS5952015A - グラウト注入工法およびその装置 - 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】 本発明は、圧密用突起を有する注入管を用いるグラウト
注入工法およびその装置に関する。

現在、グラウト自体において、装置的には二重管削孔ロ
ッドが主流であシ、一部には複流路管が提案されておシ
、他方工法的には緩結性または瞬結性グラウトの単独注
入以外に、それらを併用する複合グラウト工法も提案さ
れている。

いま、従来装置および工法を振シ返ってみれば、注入管
の外周面は何らの突起も力く面一なものであった。そし
て、周面に突起があると、削孔時の抵抗となシ、それだ
け穿孔装置を大型化せねばならないとされていた。

他方、工法の歴史を考えると、浸透性グラウトを長時間
かけて注入する緩結性工法に代って、その工法ではグラ
ウトの逸走があシかつ粘性土または不均質地盤に対処で
きないため、いわゆるＬＡＧ工法に代表される二重管瞬
結工法が大きく発展し、さらに画工法の特徴を生かした
複合工法が提案されつつあるのが現状である。

いずれにせよ、緩結性グラウトの注入に際しては、周辺
地盤に低圧および低速で浸透注入することが最大の目的
であシ、また瞬結性グラウトの注入に際しては、グラウ
トの基部側への逸走をグラウト自体のパック効果の発現
によ逆防止しながら、限定され／こ領域に注入すること
が目的である。

本発明者笠は在来の工法を根本的に見直したところ、瞬
結にしろ緩結にしろ、そのグラウト注入の本来の目的を
、後に詳述するように、わずかな注入管構造の変形と施
工手順の工夫とによって、ナ全に達成できることを見出
した。また、前述のように、注入管に突起を設けるとす
れば、穿孔装置の大型化を招き、施工性およびその経済
性の点で不利であるとする従来の考え方は、全く杷憂に
過ぎないとも明らかとなった。しかも、突起を有する注
入管の引き上げによシ、グラウトバックの圧密と周辺地
盤との間における注入空隙の確保とを同時に達成できる
予期しない効果を得ることもできることも判明した。

以下本発明を図面に示す具体例によって説明する。

第１図（ａ）〜（ｆ）は、本発明に係る引き上げ方式の
方法を施工順に示したものである。施工に先立って、本
発明では、注入管１の周壁、たとえば先端から５〜１０
０ｚ、好ましくは５〜５０　ａｎの高さ位置に、好まし
くは片側で０．５〜１０ｍｍ程度の張出高ｄを有する突
起２を一体的に設けたものを用いる。

そして、まず（ａ）図のように、注入管１に回転力およ
び圧入力を与えるとともに、削孔水Ｗを送給して先端の
噴出口３から吐出させながら、対象地盤の所定深度まで
削孔４を行う。

次に、その個所で、（ｂ）図のように、予めたとえば突
起２の若干先端側周壁に形成した注入口５から、ケ８ル
タイムの短い瞬結性グラウ）８１を注入管ｌ内を通して
周辺地盤に注入し、注入管１０周辺の限定された領域の
注入および削孔４と注入管１との間隙を充填を行う。

その後、注入管ｌをチャックした状態で公知の注入管設
置機により、所定長、好ましくは５〜５０ｍ引き上げる
。その結果、上記間隙に充填されだ瞬結性グラウ）Ｓｌ
が突起２によって圧密され、また地盤条件およびグラウ
トの種別によっては一部は注入管１を中心として放射方
向に押し付けられる。したがって、瞬結性グラウトＳｌ
によるＡ’ツカ−効果が一層顕著に現われ砂。同時に、
突起２の上方への移動によって、その移動路あとに誘導
注入空隙Ｈｏが形成される。

次いで、この状態で（ｄ）図のように注入管１にダルタ
イムの長い緩結性グラウ）Ｌｌを送結し、注入口５から
周辺地盤にゆっくシ注入する。注入口５から吐出された
、緩結性グラウトＬｌは、空隙Ｈｏが予め形成されてい
るため、低圧および低速となシ、周辺地盤へとグラウト
し１ゾーンを割シあるいは通電ながらさらにゆっくシ浸
透注入される。

しかる後、（、）図のように注入管１に再び瞬結性グラ
ウトＳ２を送給し注入口５から注入し、主に・クッカー
ゾーンＳ１上部に新たなノソッカーゾーンＳ２を造成す
る。しかし、この場合、グラウトＳ２は既成の・ぐツカ
−ゾーンＳ１を破シながら、またはパッカーゾーンＳ１
と注入管の外面との関係を抜けて、ツヤツカ−ゾーンＳ
１の上部に）Ｊ？ツカ−ゾーンを形成するものであるが
・り、カーゾーンＳ２の造成に困難なこともあるので、
好ましくは第８図の（ｅつのように、注入口５がパッカ
ーゾーンＳ１の上方の位置になるまで、（ｄ）の工程の
後さらに注入管ｌを引上げた後、１注入口５から瞬結性
グラウ）−８２を注入するのがよい。

次に、（ｆ）図のように、再び注入管１を所定長引き上
げ、新たに間隙に充填されたグラウ）Ｓ２に圧密を図る
と共に、新たな空隙Ｈｏを形成する。この状態で、緩結
性グラウトＬ２の注入を行う。

以後、注入管の引」二げ（必要によシ）→瞬結性グラウ
トの注入→注入管の引上げ→緩結性グラウトの注入の各
工程が繰返えされる。

第２図は前進式の例で、まず（ｇ）図のように、注入管
１に回転力と圧入力とを与えつつ、削孔水Ｗを送給しな
がら所定深度まで削孔する。

その後、所定位置で、（ｈ）図のように、瞬結性グラウ
）Ｓｌを注入し、しかる後（ｉ）図のように所定長注入
管ｌを引き上げ、間隙への充填グラウトの圧密と共に、
誘導注入空隙ＨＯの確保を行う。さらに（ｊ）図のよう
圧緩結性グラウ！・Ｌｌの注入を行う。

とこ寸での工程は、引上げ式の第１図（ａ）〜（ｄ）の
工程と本質的に同一である。第２図の前進式では・（ｊ
）図の緩結性グラウトＬ１の注入終了後、注入管１に回
転力と圧入力を与え、緩結性グラウｌ−Ｌ　１注入ゾー
ンより前方にまで削孔を行った後、（０図のように再び
瞬結性グラウトＳ２の注入を行い、グラウ）Ｓｌゾーン
の前方にグラウ）Ｓ２ゾーンを造成し、また突起２の前
方への移動によって形成される空隙をグラウ）Ｓ２で充
填する。

次に、注入管工を（７）図のように所定長引き上げ、間
隙充填グラウトＳ２の圧密と空隙Ｈ８の形成を行い、し
かる後緩結性グラウトＬ２の注入を行う。

以後、前進削孔→瞬結性グラウト注入→注入管引上げ→
緩結性グラウト注入の各工程を繰返すＯここで、上記の
特に引上げ式の場合には、注入管自体を削孔ロッドとす
ることなく、適当な削孔機により穿孔した削孔中に注入
管を設置した後、その後の工程を採るようにしてもよい
。また、上記のいずれの例も、最初に瞬結性グラウトを
注入した後、引上げて、その後に緩結性グラウトを注入
する態様としであるが、一連の注入を瞬結性のみ、ある
いは緩結性グラウトの同種のグラウトのみで注入するこ
とも可能である。まだ、ステツプごとその地盤の性状に
合ったグラウトの種別を選択するようにしてもよい。

だだ、一般的には、上記各側のように、初めに注入管の
周囲および間隙を瞬結性グラウトで埋めておき、これを
パッカーとして利用するのが望ましく、逆に緩結性グラ
ウトを注入しても、パッカー効果は少なく、かつ基部側
へそれが逸走する虞れがある。ただし、注入管の引き上
げ前に緩結性グラウトを注入し、その後本発明に則って
突起を有する注入管を引き上げれば、間隙中の緩結性グ
ラウトが若干圧密されるから、従来の突起を有しない注
入管による緩結性グラウトの引き上げ注入に比較すれば
、その効果にかなりのものがある。

一方、突起を有する注入管の引上げによって生成された
空隙に、瞬結性グラウトを注入する場合でも、その空隙
を瞬結性グラウトで埋めながら、空隙の孔壁面をあたか
も一つの大きな注入口として注入されるから、周辺の土
粒子間に対しては、低圧かつ低速の注入となシ、地盤の
隆起を起すことなく無理のない注入を行うことができる
。しかしながら、突起を有する注入管の引上げによって
生成される空隙は、緩結性グラウトをじわっと（ゆっ＜
シ）注入したい場合に最大の効果をもたらす。つまり、
緩結性グラウトを注入口から低吐出量および低速で空隙
に放出させると、空隙に臨んで緩結性グラウトの速度お
よび圧力が急激に低下し、この状態で土粒子間へ浸透注
入される。したがって、念願の本来の浸透注入が達成さ
れる。

浸透注入を達成するために、従来のいわゆるストレーナ
−工法のほかに、注入管の先端に内管を出入自在に設け
、削孔後、注入管全体を引上げ、その後内管を押し出し
、外管を引き上げだ後にできる注入空間を通してグラウ
トを注入する工法が考られている。しかし、内管の出入
のために複雑な構造の注入管が必要であシ、また操作も
きわめて焼型である。しかもその工法では、予め注入空
間を通して瞬結性グラウトを周辺地盤に注入し、しかる
後瞬結性グラウトを破シながら緩結性（浸透性）グラウ
トを注入するものであるため、折角形成した注入空間を
十分利用しておらず、浸透性グラウトをゆっく逆注入せ
んと意図も現象の結果面からは意図外のこととなってい
る。これに対して、本発明では、注入管に突起を単に形
成するだけであるから構造がシンプルであシ、また施工
も注入管全体を通常の注入管設置機を用いて常用通電引
き上げるだけでよいがら著しく簡便であるし、本来の浸
透注入を確実に達成できる。

ところでまた、第１図（ｂ）→（ｄ）、または第２図（
ｈ）→（ｊ）の過程において、注入管を引き上げなから
グラウトを注入してもよい。乙の場合には、空隙を形成
しつつその空隙を介してグラウト注入を行うこととなる
。さらに、いずれの場合で、も、注入管の引き上げは回
転しながら行うよシも、その！、ま回転することなく引
き上げた方が、注入管とその周囲を充填しているグラウ
トとの間隙を生じさせないので、その間隙からのグラウ
トの基部側への流出がなく好適な態様である。また、注
入に当って、注入口は−っよりも、周方向およびまたは
長手方向に複数形成する方が、あるいは後の装置例のよ
うに環状注入口の方が均質な注入を達成できる。必要な
らば、ストレーナ−管のように、小孔を多数形成しても
よい。注入口が周壁において単孔である場合には、注入
時において注入管を回転させてもよい。

注入口の位置は必らずしも限定されない。たとえば、第
３図のように、突起２よシ先端側周壁に注入口５を形成
し、これから各グラウトを吐出させるほか、第４図のよ
うに、瞬結性グラウトの注入には、突起２よシ基部側に
形成した注入口５′から、緩結性グラウトの注入には、
突起２よシ先端側に形成した注入口５から行うようにし
てもよい。

さら姉第５図のように、注入管ｌ先端の噴出口３を注入
口としてもよい。ただし、本発明の目的の１つは、突起
２によって形成される空隙内にグラウトを注入すること
であるから、いずれにしても注入口は突起２よシ先端側
に少くとも１つ有するととが必要である。

さらに第５図からも明らかなように、突起２は注入管１
の先端に設けてもよい。また図示はしないが、突起は注
入管の長手方向に間隙を置いて複数であってもよい。

一方、注入するグラウトの種別は、対象地盤の性状に適
合したものを選択することが望ましい。

パック効果および限定範囲注入のために用いる瞬結性グ
ラウトとじては、そのケ゛ルタイムが３０秒以内、特に
１〜１０秒程度のものが好適である。

浸透注入を目的とする緩結性グラウトとしては、１分以
上、特に３分〜２００分程度のものが望ましい。地盤へ
の実際の注入態様は、必らずしもケゞルタイムのみによ
って一義的に決定されるものではなく、グラウト組成お
よび成分によっても異なるが、通常はケ゛ルタイムの管
理で十分なことが多い。

ところで、本発明は、注入管の引上げに伴う突起による
その上部のグラウトの圧密と同時に、下方に形成される
誘導間隙を通してグラウトをゆっくり、じわっと特に好
ましくは緩結性グラウトを注入することを大きな目的の
一つとしている。しだがって、突起よシ先端側の注入口
よシ注入するグラウトの注入は、地盤を乱すような高圧
では不適であり、５０　ｋｇ７．ｎ２以下、特に２０　
ｋｇ／ｃｍ２以下の低圧力であることが必要とされる。

なおこの圧力とは、注入口での圧力である。したがって
、誘導間隙を通しての土粒子間へ浸入しようとする圧力
はさらに小さくなるであろり？ただし、浸入圧力は経時
的には徐々に高丑る。

また、前進式の場合、・ぞツカ−効果が常に十分に発揮
する利点はあるものの、施工速度および施工経済性に劣
ることが多いので、施工の簡便性から考えると引上げ式
の方が有利である。

さらに、注入管の内部構造は、単管でもよいが、二液硬
化性材料、特に瞬結性グラウト組成入する場合には、管
内での固化防止等の点から複流路管（重合管まだは平行
路管）を用い、合液を独立的に導き注入管の内部の注入
口近傍で始めて合流、接触、混合させるようＫするか、
注入管の外部で合流接触するようにするのが望ましい。

第６図および第７図に、最適な注入管の先端部の例を示
した。第６図は削孔時の状態、第７図は注入中の状態を
示したものである。

この注入管１は基本的に２重管構造をなしており、外管
１０の先端側には端面間に周方向に連続して開口した注
入口５をもって外継手管１１が配され、この外継手管１
１に削孔ビット１２を有する先端管１４が螺合連結され
、その先端が噴出口３となっている。外管１０は、図示
しない２重管の外管に螺合連結される。

外管１０および外継手管１１内には、これらを繋ぐ中筒
１６が螺合固定され、また外管１０および中筒１６内に
スプール管１８が内装されている。

スフ０−ル管１８の基部には、内継手管２０が嵌合され
ておシ、内継手管２０の突子部２０ａが、図示しない２
重管の内管に挿嵌されるようになっている。内継手管２
０は外管１０内に放射方向に張シ出すたとえば３条の張
出条２０ｂを介して嵌っておシ、また内継手管２０の内
部には受座２０ｃが一体的に設けられ、との受座２０ｃ
を座とするスプリング２２によって伺勢された逆止弁２
４が継手管２０の内流路を閉塞するようになっている。

かくして、地上から送給された合液の一方は、２重管の
内管を通して、内継手管２０内に入シ、他方の液は、２
重の外管と内管との間隙を通って、先端に向い、張出条
２Ｏｂ間の外管１０と内継手管２０との間隙を通って、
先端へ向うようになっている。

スプール管１８には脇部１８ａが形成され、この脇部１
８ａと中筒１６の端部間にスプリング２６が介在され、
このスプリング２６によって、スプール管１８は平常時
基部側へ移動している。

スフ０−ル管１８の先端の細径部には、放射方向に吐出
口１８ｂが形成され、さらにその基部側には放射方向に
複数の連通孔１８ｃが形成され、スプール管１８の非移
動時（第６図）には中筒１６によって閉塞されている０ さらにまた、外管１０および外継手管１１の端面間によ
って形成される注入口５０基部側には環状突起２が溶接
等により固着されている。突起２としては、グラウトを
圧密できる程度に周方向に不連続的に複数となっていて
もよい。必要ならば、その突起２よシさらに基部側に別
の突起を設けてもよい。

注入口５と対応する中筒１６の部分は細径部とされ、そ
の細径部と外管１０および外継手管１１との間が環状混
合室２８となっている。さらに環状混合室２８の両端部
位に臨んで、中筒１６を貫く各７１周方向に複数の外流
路液吐出口１６ａおよび内流路液吐出口１６ｂが形成さ
れている。

いま削孔時に注入管の内管に削孔水Ｗを圧送すると、削
孔水Ｗは、逆１］二弁２４をスプリング２２の付勢力に
打勝って押下げながら継手管２０内を通電、さらにツノ
０−ル管１８内を通って、吐出口ｉｓｂから中筒１６内
に入シ、続いて先端管１４内を通って噴出口３から前方
へ噴出される。

注入時には、内管と、これと外管との間とにＡ。

Ｂ合液を送る。外流路液たるＢ液の送給圧は、スフ０〜
ル管１８の肩部に作用し、その結果スプリング２６が圧
縮されて、スフ０−ル管１８が先端側へ移動する。これ
によって、Ｂ液は、スプール管１８と外管１０との間隙
を通り、スプール管１８の移動によって開いた外流路液
吐出ロ１６ａＫ入シこみ、混合室２８内をその中央に向
う。このとき、スプール％ＦＩ８の移動によって、その
先端が中筒１６内に嵌入し、閉塞するので、Ａ液はスプ
ール管１８の内部を通った後、連通孔１８ｃを通る。そ
して、スプール管１８の移動によって、連通孔１８ｃは
、内流路液吐出口１６ｂと連通するので、さらにＡ液は
その吐出口１６ｂを通って、混合室２８に入シ、中央に
向う。

混合室２８では、ＡＢ両液が向流的に合流、接触し、混
合され、均質な混合液となって、各注入口５，５・・・
から周辺地盤へと注入される。

ここで、特に緩結性グラウトの注入に際しては、注入口
５から吐出させることなく、注入管基部のＹ字等等にお
いてすでに合流させた混合液を、前述の削孔水Ｗの流れ
と同様に流し、噴出口３から注入してもよい。このよう
に、緩結性グラウトについては噴出口３から、瞬結性グ
ラウトについては注入口５から注入することもできる。

そして、グラウトの種別によって注入口を選択する場合
には、第４図あるいは第６図の仮想線（突起の符号は２
′とした）で示すように、注入口の間に突起があるよう
顛するとよい。

以上の通９、本発明によれば、注入管の周壁に突起を形
成しただけの単純な構造にもかかわらず、グラウトの機
械的な圧密と同時に誘導注入空隙を確保でき、予期せぬ
効果的な注入が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｆ）は本発明の引上げ式の施工法を順
に示した概要図、第２図（ｇ）〜（１）は前進式の場合
の概要図、第３図〜第５図は注入口位置の種々の例を示
す正面図、第６図は本発明法を実施するに最適な注入管
の先端部分のみを示しかつ削孔時の状態を示す断面図、
第７図は同注入時の状態を示す断面図、第８図は引上げ
式の他の例を要部工程のみを抽出して示した概要図であ
る。 ｉ　１．・注入管、２・・・突起、３・・・噴出口、５
・・・注入口、Ｓｌ　、８２・・・瞬結性グラウト、Ｌ
Ｌ、Ｌ２・・・緩結性グラウト、Ｉ（ｏ・・・誘導注入
空隙。 −７（ 第１図 （ａ）　　　（ｂ）　　　（ｃ）　　　　（ｄ）（ｅ）
　　　　　　　（ｆ） Ｓ２　　　　　　　　　　　　Ｌ２’ 第２図 （ｇ）　　　（ｈ）　　　（１）　　　　（ｊ）７ｌ− （ｋ）　　　　　　　　（ｆｆ） 第３図　　　　　第４図 第５図 第８図 （ｆ） ２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　注入管の周壁に突起を一体的に設けるととも
   に、注入管に１以上の注入口を形成しかつその少くとも
   １つの注入口は前記突起の先端側に形成し、この注入管
   を地盤に挿入した状態でいずれかの注入口からグラウト
   を注入し、その後注入管を所定長引き上げながらまたは
   引上げ後、前記グラウトと同種まだは異種のグラウトを
   ５０　ＸＦ／ら２以下の低圧力で突起より先端側の注入
   口から少なくとも注入するととを特徴とするグラウト注
   入工法。 （２）　　注入管を削孔ロッドとなし、注入管によシ背
   孔を行う４′ｆ訂請求の範囲第１項記載のグラウト注入
   工法。 （３）　　注入管の引上げ時および突起よシ先端側の注
   入口からの注入時、注入管を回転させない特許請求の範
   囲第１項記載のグラウト注入工法。 （４）　　注入管の引上げ時および突起より先端側の注
   入口からの注入時、注入管を軸心周シに回転する特許請
   求の範囲第１項記載のグラウト注入工法。 （５）注入管の引上げの前段階において、少くとも突起
   の上部にゲルタイムの短いグラウトを注入する特許請求
   の範囲第１項記載のグラウト注入工法。 （６）注入管の引上げに伴って形成される空隙には、浸
   透性グラウトを注入する特許請求の範囲第１項記載のグ
   ラウト注入工法。 （７）　　注入管の周壁に突起を一体的に設けるととも
   に、注入管に１以上の注入口を形成しかつその少なくと
   も１つの注入口は前記突起の先端側に形成し、この注入
   管を地盤に挿入した状態でいずれかの注入口から第１グ
   ラウトを注入し、その後注端側の注入口から第１グラウ
   トと同種または異種の第２グラウトを注入し、次いで前
   記次のステップまたはさらに注入管を引き上げたそのス
   テツノ０においていずれかの注入口から第１グラウトを
   注入し、その後そのステツ７’　”ｉたはさらに次のス
   テップまでの引き上げ中または後に突起よシ先端側の注
   入口から５０　ｋｇ／ｃｍ２以下の圧力で第２グラウト
   を注入することを特徴とするグラウト注入工法。 （８）突起の先端側および基端側に注入口をそれぞれ形
   成し、基端側注入口を第１グラウトの注入口、先端側注
   入口を第２グラウトの注入口とする特許請求の範囲第７
   項記載のグラウト注入工法。 （９）　　第１グラウトはダルタイムの短いグラウトで
   、第２グラウトは浸透性グラウトである特許請求の範囲
   第７項または第８項記載のグラウト注入工法。 ＯＱ　　注入管の周壁に突起を一体的に設けるとともに
   、注入管に１以上の注入口を形成しかつその少くとも１
   つの注入口は前記突起の先端側に形成し、この注入管を
   地盤に挿入した状態でいずれかの注入口から第１グラウ
   トを注入し、その後注１グラウトと同種または異種の第
   ２グラウトを注入し、次いで注入管を当初の位置より前
   進させた後いずれかの注入口−、よシ第１グラウトを注
   入し、その後注入管をすでに注入した第２グラウトゾー
   ンよシ実質的に下方位置に所定長引上げながらまたは引
   上げ後、５０　ｋｇ７ｃｍ２以下の低圧力で突起よシ先
   端側の注入口から第２グラウトを注入することを特徴と
   するグラウト注入工法。 （１１）注入管の周壁に圧密用突起を一体的に設け、か
   つその突起よシ先端に注入口を有すること特徴とするグ
   ラウト注入装置。 ←ネ　突起よシ先端および基端に注入口を有する特許請
   求の範囲第１１項記載のグラウト注入装置。