JPS6119768B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は地盤改良のための薬液注入工法および
その装置に関する。

改良すべき地盤はその構造に最も適したゲルタ
イムの薬液を注入して改良するのが望ましく、又
その注入中は注入管の回転がなく、静止した状態
で緩やかに且つ静かに薬液が細い脈状にムラなく
注入行われるのが望ましい。

地盤が粘性土である場合、粘性土は、土粒子が
吸着水で覆われていて、土粒子相互の噛み合いが
なく間隙水（地下水）等により保持されているた
め、土粒子相互の位置は外圧により容易に変動
し、薬液の注入速度が早かつたり、注入時に注入
体の回転があると地盤そのものが乱されて強度は
著しく低下する。

又、粘性土は透水性が小さいため、従来の薬液
注入側装置では薬液の浸入状態が木根状、ネツト
状になりがちで、間隙水圧の上昇にともなう地下
構造物に対する圧力影響がでる。

砂質土の場合はその一部を除き強度的に優れて
いるため、その改良目的は砂の粒子間隙に薬液を
浸入固結させて強固なマトリツクスとし、相対密
度の強化、透水性の減少、粘着力の付与等を図る
ものであるが、その改良にムラがあるとその小さ
なムラであつても出水が起つて次第に拡大し、あ
たかも全体が未改良であつた如き様相を呈する。
したがつて砂質土改良に際しては薬液を目的範囲
にムラなく十分に浸透固結させなければならな
い。

又、薬液についても、そのゲルタイムが長い種
類の薬液はそれが短い種類の薬液よりも粒子間隙
に対する浸透性能の点で優れるが、その注入方法
を誤まると薬液が目的範囲を逸脱して無駄な注入
量になるばかりか、環境保全の面では特に社会問
題化している。

一方、ゲルタイムの短かい薬液では、注入管の
近傍地盤にとどまるものの、地盤の条件如何で
は、在来の薬液注入側装置の注入体における注入
孔一孔毎の独立性が非常に強いために、同孔間相
互の干渉（オーバーラツプ）が乏しく改良目的を
達し得ない欠点がある。

それでも尚且、環境保全の面等からそれら不確
定条件を排除すべく、近年では瞬結性の薬液が注
目され、施工されている。

ところが、瞬結性の薬液はゲルタイムが短いた
めに、その流動距離に比例して注入装置内で固ま
り易くなり、注入体における流出孔の目詰りを招
く恐れすらある。そして、この点の問題点をも解
消する装置は今だに出現しておらず、究極課題で
ある、上記不確定条件を排除し且つ改良地盤の構
造にふさわしいゲルタイムの各種薬液を注出孔の
目詰りなく、注入施工できる工法および装置の出
現が望まれていた。

本発明は叙上課題を達成したものであり、以下
図面に基づいて本発明の実施の一例を詳細に説明
する。

装置はゲルタイムが異なる各種の薬液Ｃを調合
して供給する薬液供給側装置Ａと、これに接続し
て、同装置Ａから供給される薬液Ｃを地盤Ｇ中に
注入導く薬液注入側装置Ｂとで構成する。

薬液供給側装置Ａは第一乃至第三槽１ａ，１
ｂ，１ｃからなる三槽構造の薬液槽１を備え、第
一槽１ａには硬化促進液C₁を、第二槽１ｂには
ゲルタイムの短かい硬化液C₂を、第三槽１ｃに
はゲルタイムの長い硬化液C₃を夫々収納すると
共に第一槽１ａには薬液注入側装置Ｂにおける外
管４の送液路７に至る送液管１０を接続し、第二
槽１ｂおよび第三槽１ｃには同外管４の通液路８
に至る通液管１１を接続する。これらの槽側の送
液管１０および通液管１１の分岐管部には電磁バ
ルブ等の自動バルブ又は手動式のバルブ１２，１
３，１４を夫々設け、特にバルブ１３，１４を操
作して硬化液C₂又はC₃単独或いは両液を所望ゲ
ルタイムの液に調合しシヨートからミデイアム・
ロングのゲルタイムの各種薬液を調整供給自在に
する。又送液管１０および通液管１１途中には硬
化促進液C₁と硬化液C₂，C₃とを混合することな
く別々に外管４へ送る送液ポンプ２を設け、且つ
送液圧力監視器３を設けて、外管４内の後述せる
注入体５の繰出し動作の確認および各液の送液圧
力すなわち地盤Ｇへの注入圧力を監視得るように
する。且又、通液管１１には硬化液C₂，C₃の供
給量を計測する計量器１５を設ける。

薬液注入側装置Ｂは打込み機（図示せず）或い
はボーリング機１６で地盤Ｇ中に打込み若しくは
掘削沈められる外管４を有し、この外管４には周
側に流出孔６……が開口された注入体５を繰出し
自在に内蔵して備えると共に注入体５の後方の管
内に上記送液管１０が接続する送液路７と、通液
管１１が接続する通液路８とを形成し、注入体５
内には両路７，８から流入される両液C₁とC₂，
C₃を混合して流出孔６……に導く液路９を形成
しており、地盤Ｇに沈めた外管４の後退跡の地盤
孔G₁に繰出した注入体５から薬液Ｃを、同注入
体５と地盤孔面との間に形成されている環状の案
内空間Ｓを経て薬液Ｃに全方位くまなく指向性を
付与して地盤Ｇ中に注入施工する。

この外管４についてその具体的な実施態様を掲
げて説明すると、第２図乃至第６図に示す外管４
はボーリングタイプであり、これの先部４ａに至
る管内には送液路７と通液路８とを内管１７で内
外二重状に区画形成し、先部４ａ内の格納孔１８
には注入体５を同孔１８途中まで延設した内管１
７延長部に沿つて摺動自在に内蔵せしめ、この注
入体５の液路９には後方の通液路８を直接連通せ
しめる、一方送液路７を弁手段１９を経て連通せ
しめる。

注入体５は、注入体後端部のフリーピストン部
５ａが送液路７端に設けられた後ストツパー２０
と、ビツト２１の前ストツパー２２とに夫々行手
を妨げられていて、その摺動範囲Ｌを規制されて
おり、摺動範囲Ｌからビツト２１長さを差し引い
た繰出し区間長さL₁に相当する注入長さ範囲L₂
を有する。

この注入体５の注入管部５ｂには格納孔１８径
およびビツト２１開口径よりも小径にしたその管
部面に沿い液路９と通じる適宜数の流出孔６……
を開口し、フリーピストン部５ａには内管１７先
端開口から摺動範囲Ｌを隔てて送液路７内に延び
ている基管部５a₁に弁孔１９ａを開口して、弁手
段１９を構成する。この弁手段１９は注入体５動
作と連動し、その後退位置から繰出し位置に至る
寸前まで閉弁して、送液路７に送り込まれる硬化
促進液C₁圧力がフリーピストン部５ａ後面に働
いて注入体５が区間長さL₁繰出るようにすると
共に、繰出し位置では内管１７先端を越えて通液
路８と連通せる液路９に臨み通じて開弁する様に
して、注入体５の後退位置から繰出し位置に至る
寸前まで両液C₁とC₂，C₃との混合を抑止制御
し、繰出し位置で開放して混合強制しその薬液Ｃ
を流出孔６に導き得るように形成する。

又、注入体５にはこの自重および掘削時におけ
る低圧の冷却水圧力よりも係止力が強い反面、高
圧の硬化促進液C₁圧力には負ける補助ストツパ
ー２３を備え、後退位置（掘削時）では同位置に
係止されて繰出ることなく止まる様にする。

これにより注入体５が後退位置した状態（第２
図）で、外管４をそのビツト２１により目標地盤
Ｇ中の最前部より区間長さL₁深くボーリングし
て沈め（その際ビツト２１の掘削用刃２４には通
液管１１、通液路８、液路９、流出孔６、格納孔
１８を通じて冷却水が供給されて冷却される。）、
然る後、冷却水の供給を止め、外管４を区間長さ
L₁引動して後退せしめ、次いで薬液供給側装置
Ａから硬化促進液C₁と所望ゲルタイムに調合し
た硬化液C₂および又はC₃を高圧で供給する。

それにともない、注入体５は弁手段１９が閉じ
られているため、送液路７内の硬化促進液C₁の
高圧力を受けて瞬時の内に外管４の後退跡の地盤
孔G₁中に区間長さL₁繰出す。

この繰出し完了は、弁手段１９が開弁してその
弁孔１９ａを硬化促進液C₁が送液路７から逃げ
る如く液路９内に流入することによる一時的な液
圧低下を検出した送液圧力監視器３により表示板
および報知され、且つ斯る繰出し位置にて両液
C₁とC₂および又はC₃の混合が開始されて、液路
９内で混合薬液Ｃを生成する。又、先に繰出して
注入態勢を整え終えた注入体５は地盤孔G₁面と
の間にリング状の流通空間Ｓを形成ならしめると
共にこの流通空間Ｓに向けて、繰出し後に供給圧
力が低圧に切換えられて遅く流出孔６……に達し
た薬液Ｃを同孔６より送り出し、流通空間Ｓから
地盤Ｇ中に全方位くまなく注入（第５図、第６
図）が行われて注入長さ範囲L₂を改良し得る。

続いて、薬液Ｃの供給を止め、外管４を先ず区
間長さ前進せしめると共に再びL₁区間をボーリ
ングしてさらに沈め、叙上工程を反復して、地盤
Ｇを所望地層厚さ改良し得る。

尚、両液C₁とC₂，C₃との供給タイミングは、
硬化液C₂，C₃よりも硬化促進液C₁の供給を幾分
早め、注入体５を所定繰出した硬化促進液C₁が
弁孔１９ａを通り液路９内に流れ込むと同時に硬
化液C₂，C₃が液路９に到達する関係とし、所定
のゲルタイムの薬液Ｃを注入し得るようにしてい
る。

第７図乃至第１１図は打込みタイプに係る実施
例を示し、外管４にはビツト２１に代わり先筒２
５が取付けられ、且つ注入体５先端には上記先筒
２５に支承された拡大コーン部５ｃが備えられて
おり、この打込みタイプは上記ボーリングタイプ
と大略同様に、L₁区間を繰返し打込みしてその
都度注入体５を反復繰出し、その繰出し完了を送
液圧力監視器３にて確認しつつ、注入態勢を整え
た繰出し位置で両液C₁とC₂および又はC₃とを混
合して、薬液Ｃを迅速に流通空間Ｓを経て地盤Ｇ
中に注入（第１０図、第１１図）して、所望地層
厚さ改良し得る。

上記各実施例において、流通区間Ｓは各流出孔
６を連通して地盤Ｇに対して全方位に指向性を有
する直径の注入口を形成するものであり、そして
流通空間Ｓにおける地盤孔G₁面との直接の注入
面である外周面積は、ビツト２１或いは先管２５
を含む外管４の先部４ａにおける区間長さL₁の
外周面積を増減して両路７，８断面積と望ましい
比に構成し、液路９を流れる薬液Ｃが流通空間Ｓ
を経て地盤孔G₁面に浸入する時点では著しく減
速されて全方位等しく低速度で浸入するように形
成している。

その減速比は次の算式によつて求められる。

（路径／２）^２×π＝Ｘ 流通空間外径×π×区間長さ＝Ｙ Ｙ÷Ｘ＝減速比 これにより、地盤Ｇに対する薬液注入速度は著
しく減速されて、注入圧力を低圧力に設定するこ
とが自在である。

又、薬液注入側の施工について、叙上の前進注
入工法の他に、図面には示さなかつたが、後進注
入工法、前後進注入工法があり、後進注入工法は
地盤Ｇの目標最深部までボーリング若しくは打込
みした後、外管４を区間長さL₁を引動し、次い
て注入体５を繰出し、その注入長さ範囲L₂の地
盤孔G₁面に流通空間Ｓから薬液Ｃを注入し、改
良する地層厚さに応じて再度区間長さL₁反復後
退せしめつつ、その停止毎にL₁区間注入して地
盤Ｇを改良する。又、後退しつつ注入を続けるも
任意である。

これによりボーリング若しくは打込みによる掘
削、打込みの前半工程と薬液Ｃ注入の後半工程と
に全体の工程が二分されて、工法全体のスピード
が向上した。

又、前後進注入工法は叙上前進注入工法と後進
注入工法とを併用した工法であり、先ず地盤Ｇに
おける改良地層部の最も浅い部分と最深部とに流
通空間Ｓから薬液Ｃを夫々注入した後、中間の地
盤孔G₁面に注入し、地盤Ｇを改良する。

この実施工法は地盤Ｇの改良がたとえば強化改
良であるとき、比較的硬質の地層上下が軟弱地層
である場合に有用である。

上記各実施工法におけるボーリング角度は図面
に示す水平状に限らず鉛直状、斜め状等施工場所
に対応して行われ、いずれの場合でも同等の注入
機構が得られた。

又、図面には示さなかつたが、薬液注入側装置
は、叙上実施例の他の、ロツド注入型式、ストレ
ーナー注入型式、二重管注入型式、高圧噴射注入
型式いずれであつても良く、薬液供給側装置から
送液される所望ゲルタイムの薬液を注入できる。

したがつて本発明によれば次の利点がある。

注入体が繰出し終えた時点で両液の強制混合
を行い淀どむまもなく地盤中に注入するため、
薬液がゲルタイムの短かい即硬性の凝固材であ
つても、その混合を注入体が注入態勢を整え完
了した状態で開始するので、この薬液の内的要
因による注入体の動作不良が生ぜず、常に確実
に繰出して、ゲルタイムの異なる各種薬液を注
入施工することができる。

両液の混合は、弁手段を通じて、繰出し終了
位置における注入体内で行われるため、薬液が
即硬性であつてもその弊害の発生を抑止して、
注入体の常に円滑な摺動動作を保障するもので
ある。

薬液供給側装置から、ゲルタイムの短かい薬
液から中間そして長い薬液まで、改良する地盤
にふさわしいゲルタイムに所望調合設定して供
給でき、又、送液圧力監視器が薬液による注入
体の繰出し動作をその一時的な液圧変化を検出
して確認且つ報知するため、注入体が何んらか
の外敵要因で繰出さず、これを確認できずに注
入失敗するような事故が解消された。

注入体の注入管部を外管内から繰出し、地盤
孔面との間に形成した流通空間を経て薬液の注
入を行うため、この流通空間は注入体における
各流出孔を連通してこの流出孔に代わり、真の
注入口として働いて、注入体を中心として薬液
に全方位くまなく指向性を与えて等しく誘導案
内するものであり、薬液を均一に浸透分布せし
め得て流通空間周りに所定の改良地盤を形成す
ることができ有用である。

流通空間は地盤との対向面積が極めて大きい
上に、同空間の注入口すなわち外周面積が注入
体における液路断面積よりも極めて大きい比を
構成し、そのため工事目的の経済スピードに合
致した所望の注入量と浸透理論にかなう低圧注
入の両要件を満足して、工事目的に合致した経
済スピードで、注入圧力の及ぼす種々の弊害も
なく安全面でも優れ、不確定条件を排除して且
つ地盤構造に最適な薬液で改良施工できる有用
性がある。

構造が極めて簡単で且つ部品点数少なく製作
容易であり、堅牢にして低廉安価である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の工法を実施するのに採用した
装置の一実施例を示す正面図、第２図乃至第６図
はボーリングタイプの薬液注入側装置を例示して
おり、第２図は拡大正面図で一部切欠する。第３
図は−線に沿える縦断面図、第４図は−
線に沿える縦断面側面図、第５図は注入状態を示
す正面図で一部切欠する。第６図は−線に沿
える縦断側面図、第７図乃至第１１図は打込みタ
イプの薬液注入側装置を例示しており、第７図は
拡大正面図で一部切欠する。第８図は−線に
沿える縦断側面図、第９図は−線に沿える縦
断側面図、第１０図は注入状態を示す正面図で一
部切欠する。第１１図はXI−XI線に沿える縦断側
面図である。 図中、Ａは薬液供給側装置、Ｂは薬液注入側装
置、１は薬液槽、１ａは第一槽、１ｂは第二槽、
１ｃは第三槽、２は送液ポンプ、３は送液圧力監
視器、４は外管、５は注入体、６……は流出孔、
７は送液路、８は通液路、９は液路、１９は弁手
段、Ｃは薬液、C₁は硬化促進液、C₂はゲルタイ
ムの短い硬化液、C₃はゲルタイムの長い硬化
液、Ｇは地盤、G₁は地盤孔面、Ｓは案内空間。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 硬化促進液と、この硬化促進液と混合してゲ
   ル化するゲルタイムの短かい硬化液およびゲルタ
   イムの長い硬化液の単体乃至適宜混合比の複合体
   とで、適宜ゲルタイムの薬液を夫々供給可能な薬
   液供給側装置に薬液注入側装置を接続し、この薬
   液注入側装置における注入体を開口から繰出し自
   在に内蔵すると共に注入体の後方に上記硬化促進
   液と硬化液を別々に誘導する送液路と通液路を区
   画形成した外管を地盤中に沈め、この外管を適宜
   後退させた後、薬液供給側装置から夫々供給され
   て送液路を流れる硬化促進液又は硬化液の圧力で
   注入体を外管跡の地盤孔内に繰出し、と同時に開
   かれた弁手段を通じて注入体内で混合された硬化
   促進液と硬化液からなる薬液を注入体周側面の流
   出孔から、注入体周側面と対面の地盤孔面との間
   に形成された環状の案内空間を通じて地盤中に注
   入することを特徴とする地盤改良のための薬液注
   入工法。 ２ 薬液供給側装置と薬液注入側装置とで構成
   し、薬液供給装置には硬化促進液の第一槽、ゲル
   タイムが短かい硬化液の第二槽、ゲルタイムが長
   い硬化液の第三槽からなる薬液槽と、各液の送液
   ポンプと、各液の送液圧力監視器とを備え、該装
   置と接続する薬液注入側装置は外管内に注入体を
   繰出し自在に備え、この注入体後方の外管内には
   注入体内の液路を経て注入体周側に開口された流
   出孔へ通じる一方の通液路と、注入体後面に通じ
   ていて、路内を流れる液がその圧力で注入体を繰
   出し可能にしている他方の送液路とを区画形成
   し、且つ上記注入体にはこれの繰出し位置にて上
   記送液路を液路と連通状に開く弁手段を設けてな
   る地盤改良のための薬液注入装置。