JPS6243007B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はグラウト注入工法およびその装置に関
するものである。

従来、この種のグラウト注入工法は軟弱地盤の
安定化処理に汎く用いられている。そして一般に
沖積層を中心にした不均質な軟弱地盤、地下水が
飽和している砂質土、あるいは粘性土が混合した
複雑な地盤に対する処理はきわめて難しいものと
されている。

ところが、特開昭52−48217号記載の工法によ
れば、その種の地盤の安定化処理をきわめて容易
に行なうことができることが判明され、従来の一
般注入工法に取つて変つて汎用されている。

この工法は、従来工法がゲルタイム60秒以上の
グラウトを使用していたのに対し、ゲルタイム30
秒以内とし瞬結的に固化するようになし、また各
グラウトは注入部まで独立して圧送し、注入部ま
たは外部で合流、接触混合させるようになし、注
入管内の詰りを防止しながら対象とする限定され
た改良範囲を確実に処理ができるという点で、従
来工法の概念を全く変えた画期的な工法であると
されている。

しかしながら、その工法において、対となつた
吐出口から各グラウトを吐出させて合流、接触混
合させる場合、吐出口に角度を付けてその外方で
均一に合流させることは、実際的に必ずしも最良
のことではないことが、本発明者の実験によつて
判明した。

一方、近年、二液硬化性グラウトを地上または
Ｙ字管の合流点で混合させるものではなくして、
たとえば特開昭53−117209号のように、注入管に
混合室を構成し、その室内に混合部材を配し、こ
れに一方のグラウトを当てそこで飛散させ、その
飛散グラウトと同方向に圧送した他方のグラウト
とを混合させる方式、あるいは同様な管内混合方
式であつてＡ液に対してＢ液が側方から合流させ
て混合させる方式などが開発されている。しか
し、これらのいずれの方式も流れに角度を付けた
りしてはいるが各液を同方向に流しながら合流混
合させるものであるため、合流混合性が十分でな
い。また合流接触時間はきわめて短時間であるか
ら、確実に混合されないまま周辺地盤に注入され
てしまうことが起る。さらに管内混合であると、
その混合個所から注入口まではなおも距離がある
ため、そこにグラウトの固化による詰りを生ずる
ことを避け得ない。しかも、二液を所定の割合で
混合させることは、常時送給圧力を監視せねばな
らないこととなり、これでは実際の施工上無理な
ことである。

ところで、前記特開昭52−48217号公報記載の
工法ではスプール弁を移動させボーリング中の潤
滑液流路と注入流路との切換えを行なつている。
この工法あるいは従来工法では、注入管内への逆
流を防止するため、一般に逆流防止弁が用いられ
る。同公報に開示された工法では、注入中に下方
にグラウトを流さず確実に吐出口へ導くため、ス
プール弁下端の円錐状の閉塞部で逆流防止弁への
入口を閉塞するようにしてある。ところが、確実
に閉塞させるためには、大きな圧力で常時スプー
ル弁を押し下げねばならず、低圧力で注入しよう
とする場合、この点が大きな問題として残る。さ
らにスプール弁と逆流防止弁との二つの弁を管内
に内装させることは、構造上の制約を招きあるい
は経済上不利である。

本発明は前記事情に鑑みて提案されたものであ
る。すなわち、本発明工法は、ゲルタイムが短い
グラウトを確実に接触混合させるには向流的に各
グラウトを衝突させるのが望ましく、かつ短いゲ
ルタイムのグラウトを取扱う場合にはこの確実な
接触混合によつて始めて利点が生じるという知見
に基いている。また第一の本発明装置は、向流的
に接触混合させるに当つて、吐出口の外方に壁を
設けて混合室を構成し、吐出グラウトを壁に衝突
させれば流れが急に変りそこで否応なく各グラウ
トが向流的接触混合することに着目したものであ
る。さらに第二の本発明装置は、スプール弁に逆
流防止機能をもたせ、かつ流路の切換も円滑に行
なうことができるようにしたものである。

以下本発明を具体例によつて説明する。第１図
は本発明装置の作動前の状態を示した縦断面図で
ある。同図の上部には各単位注入管が接続され、
その上部はスイベルとなつているが図示を省略し
てある。１は外管で、その下部には継手管２およ
び切削刃３が接続されている。外管１には注入口
４が形成されている。また外管１の内部には弁室
５が内装されている。この弁室５内には、スプー
ル弁６が上下に摺動自在に配されており、この弁
室５内部は内管接手７および内管８を介して基部
側に連らなつており、第一流路９が構成されてい
る。弁室５の側部には軸方向に先端流路１０ａが
形成され、外管１と内管８との間の主流路１０ｂ
と連通しており、これら先端流路１０ａおよび主
流路１０ｂで第二流路１０が構成されている。

弁室５の側壁には対となつた第一および第二吐
出口１１，１２が形成されている。この吐出口１
１，１２の形成個所において弁室５外周面にくぼ
み１３が形成され、外管１との間で混合室１４が
構成されている。その反対側の弁室５の側壁には
導孔１５が、さらにその下部には連通孔１６がそ
れぞれ形成され、第二流路１０の先端流路１０ａ
と弁室５内部とを連通している。

スプール弁６の上部には環状の狭搾部１７が形
成され、この形成位置は第２図に示すスプール弁
６の下限位置においては、第二吐出口１２および
導孔１５と連通する位置となつている。またスプ
ール弁６の中間には、その上限位置（第１図）に
おいて連通孔１６と連通し、内部を通り下方に抜
ける案内孔１８が形成されている。

継手管２内にはガイド孔１９が形成された弁座
２０が内装されており、この弁座２０の周面と継
手管２内面との間はオイルシール２１によつてシ
ールされている。２２はスプリングで、弁座２０
上面とスプール弁６との間に配設され、スプール
弁６を常時上方に付勢している。２３は切削刃３
内に形成された噴出孔である。

グラウト注入に当つては、まず注入管を軸周り
に回転させながら、第二流路１０を介して水Ｗ等
を圧送する。スプール弁６はスプリング２２によ
つて付勢され上限位置にあるから、水Ｗは先端流
路１０ａから連通孔１６を介して案内孔１８内に
入り、ガイド孔１９を通つてオイルシール２１を
押し拡げながら噴出孔２３を通つて噴出する。こ
の水Ｗの噴出と注入管の押込みおよび回転とを続
けながら注入管を所定個所に設置する。

次いで、第２図に示すように、二液硬化性パツ
キング材Ｐの一方の液Paを第一流路９へ圧送
し、他方の液Pbを第二流路１０へ圧送する。そ
の結果、スプール弁６は液Paの送給圧によつて
スプリング２２の付勢力に打勝つて下方に押し下
げられる。したがつて、第一流路９と第一吐出口
１１とが連通し、液Paは第一吐出口１１から混
合室１４内に吐出される。他方、スプール弁６の
下限位置への移動によつて、連通孔１６はスプー
ル弁６によつて閉塞されるが、導孔１５が狭搾部
１７と連通する。その結果、液Pbは導孔１５か
ら狭搾部１７を通つて第二吐出口１２を介して混
合室１４内へ吐出される。吐出口１１，１２から
それぞれ吐出された液Pa，Pbは、混合室壁１ａ
を構成する外管１に衝突し、ここで流れの向きを
略90度変えて吐出口１１，１２の中間位置に向つ
て流れる。その結果、液Pa，Pbが向流的に接触
し、激しく混合されながら、注入口４から周辺地
盤へ注入される。注入されたパツキング材Ｐは地
盤と注入管周面との間隙を確実に充填し、固化す
る。この注入が終つたならば、完全に固化するま
で30〜300秒間圧送を休止する。

その後、今度は第３図に示すように、二液硬化
性グラウトＧの一方のグラウトGaを第一流路９
に、他方のグラウトGbを第二流路１０に圧送す
る。圧送したグラウトGa，Gbは、上述のパツキ
ング材の場合と同様にスプール弁６を押し下げな
がら、混合室１４において向流的に合流し、激し
く接触混合しながら注入口４から周辺地盤に注入
する。

この注入に当つては、必要により注入管を軸周
りに回転し、また軸方向に移動させながら行な
う。

ここでパツキング材およびグラウトは、同種の
ものを用いてもあるいは異種のものを用いてもよ
い。たとえば、水ガラス水溶液と無機硬化促進剤
液と、あるいはセメント系の二液硬化性剤液等を
用いる。しかしながら、少くともグラウトにおい
ては、ゲルタイムが30秒以内好ましくは10秒以
内、さらに好ましくは５秒以内のものを用いる。
パツキング材もこのようなゲルタイムであれば、
きわめて望ましいことである。この理由は、従来
のようにゲルタイムが長いセメントベントナイト
系のものでシールするのであれば、対象外の地盤
へ逃散することが多いし高強度も期待できない
が、瞬結的なパツキング材で填充するようにする
と、当初は注入部近傍を填充しそこで固化する。
続くパツキング材は固化した個所より弱い個所を
探すようになり、一部は既に注入した半固化のパ
ツキング材を押出すなどして、結果的に間隙を強
固に填充する。

パツキング材Ｐによる填充が終了しグラウトＧ
を注入すると、グラウトＧはパツキング材Ｐを破
断、、切削しながら、注入部近傍に注入され、地
盤を強化する。

グラウトＧとしてゲルタイムが従来工法に比較
して極端に短いものを使用するのは、次の理由に
よる。つまり、従来のようにゲルタイムが60秒以
上であると、特に不均質な地盤に対しては、対象
改良範囲外へ弱層部分に沿つて未固化の液状の状
態で逃散してしまい、材料的にロスが大きいばか
りでなく、改良範囲外の地盤を汚染し、また対象
改良範囲は十分に強化されないという事態を招く
のに対して、本発明工法のように瞬結的なグラウ
トを用いれば、注入部近傍において固化が始まる
から、その改良を目的とする限定された範囲を集
中的に確実に処理でき、従来法の問題点を一挙に
解決できるからである。

なお、本発明では瞬結的なグラウトを用いてい
るので、上述例のようなパツキング材は必ずしも
必要でない。すなわち、合流混合して注入された
グラウト注入口近傍で速やかに固化が始まるか
ら、パツキング材で充填しなくてもグラウトの流
出および逃散がない。その結果、填充工程が不要
となり経済的な利点が大きい。

ところで、本発明工法では、グラウトGa，Gb
を向流的に合流、接触混合させる。合流に当つ
て、向流的としたことによつて、先に述べた平行
流的な合流混合方式における混合性が低いという
難点を一挙に解決できる。すなわち、向流的に合
流、接触させれば、それぞれの液は必然的に確実
に合流し、かつ向流的合流に伴つて、相互の液が
混然一体となつて混り合うようになり、その混合
効果を著しく高める。

さらに、本発明工法では、ゲルタイムが30秒以
内といつた瞬結的なグラウトを用いるので、どう
しても短時間のうちに確実に混合させる必要があ
るが、この点からしても向流的な混合方式の利点
が一層具現化する。

また本発明工法においては、向流的合流個所は
注入管の周壁部とし、混合した後、直ちに注入す
るようにしてある。したがつて、近年開発された
管内混合方式においてすら見られるような、管内
でのグラウトの固化による詰りを防止できる。

一方、本発明装置においては、吐出口に対応し
て混合室１４を構成する混合室壁１ａを形成して
あるから、これに吐出口１１，１２から吐出した
グラウトGa，Gbが衝突し、向流的に合流接触混
合させることができる。また混合室壁１ａはスラ
イムの管内への逆流防止を図ることができる効果
もある。さらに、スプール弁６を設けたので、そ
の移動によつて容易に流路の切換ができる。そし
てグラウト注入に当つては、注入口４のみから注
入されるので、パツキング材Ｐの切削、破断性に
優れている。特開昭52−48217号工法では各吐出
口からのグラウトによつてそれぞれ切削、破断を
行なつているが、この工法より本発明のように単
一の注入口から注入した方が切削、破断性に優れ
ているのである。

なお、上述例によると、注入を一旦停止すると
混合室１４内においてグラウトが固化し吐出口１
１，１２を閉塞させるように見えるかもしれな
い。ところが本発明者の実験によれば、再びグラ
ウトを圧送すると混合室１４で半固化ないし固化
したグラウト団が注入口４から比較的円滑に流出
し、詰りが全くないことが判明した。

また、本発明装置では、スプール弁６に逆止弁
としての機能をも持つように工夫してある。その
結果、内部構造が単純化し、経済的に有利であ
る。そしてスプール弁６が移動すると、その周面
と弁室５の内面とで第二流路１０から下方へ抜け
る流路を遮断するので、従来のような円錐状の弁
で閉塞する場合より、閉塞性に優れているし、た
とえ圧送ポンプの脈動があつても送給圧は周面に
かかるだけであるのでスプール弁６が動くことが
ない。

なお上述例のようなスプール弁構造とすれば、
少くとも第一流路９への送給圧がスプリング２２
の付勢力より強ければスプール弁６は下方に移動
するから、小さな送給圧で移動させることがで
き、低圧力の注入に際しては便利である。

ここで、もし第４図に示すように、スプール弁
６′内に吐出口１２′へ通じる案内孔３０を形成し
てもよいが、この場合スプリング３１の付勢力と
ともに、案内孔３０を通るグラウトGbの上方へ
の押上げ力が加算するので、これに打勝つため吐
出口１１′，１２′との間で吐出圧力を変えねばな
らない。その結果、同図のように吐出口１１′の
開口面積を吐出口１２′のそれより小さくして圧
力を高くしなくてはならない。すると、吐出口１
１′からセメント系の懸濁液を送給する場合に詰
りを生じる危険性がある。この点で、上記例構造
によれば、吐出口１１，１２の開口面積を同一と
し、吐出口１１の面積を大きくできる。なお、第
４図のものは、スプール弁６′と逆止弁３２とが
別体のもので、弁自体の構造は特開昭52−48217
号公報記載の装置とほぼ同様である。３３は逆止
弁３２の押上げスプリングである。

また第１図〜第３図の注入装置においては、外
管１と弁室５およびまたはスプール弁６とが別体
となつている。前記公報記載の装置では、弁室と
外管とが一体となつている。本発明装置のように
別体とすると、ボーリングおよび注入時における
摩耗が外管１に生じたら、外管１のみを取換えれ
ばよい。しかも近年のように酸性グラウトを用い
るようになると、装置全体をステンレス等の耐食
性材料で構成しなければならなくなるが、ステン
レスは高価であるばかりでなく摩耗に弱いから、
別体とすることによつてそれに合つた材質を選択
できる。

以上の通り、本発明は、格別顕著な効果をもた
らし、その実用的価値が大である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の具体例を施工順に示
した断面図、第４図は態様を異にする注入装置の
断面図である。 １……外管、１ａ……混合室壁、４……注入
口、５……弁室、６……スプール弁、９……第一
流路、１０……第二流路、１１……第一吐出口、
１２……第二吐出口、１４……混合室、１５……
導孔、１６……連通孔、１７……狭搾部、１８…
…案内孔、Ｐ，Pa，Pb……パツキング材、Ｇ，
Ga，Gb……グラウト、Ｗ……水。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ゲルタイムが30秒以内の二液硬化性グラウト
   を注入管周壁部に形成した対となつた吐出口まで
   それぞれ独立して圧送し、吐出口からの各液を合
   流、接触混合させ、混合液を周辺地盤に注入する
   方法において、グラウトの前記各吐出口の外方に
   吐出流の流れ方向を変える、注入口が吐出口間位
   置に形成された混合室壁を形成し、この混合室壁
   と吐出口が形成された注入管内部本体とで注入管
   の軸心と平行な混合室を形成し、前記各吐出口か
   らの吐出流の流れを混合室壁により変えながらそ
   れぞれ注入口の内部位置に向つて直線的に導き、
   その注入口の内部位置において向流的に衝突さ
   せ、衝突後の混合液を前記注入口から注入するこ
   とを特徴とするグラウト注入工法。 ２ 注入管の吐出個所までそれぞれ独立して構成
   された第一および第二流路と、吐出個所近傍に形
   成された弁室と、その弁室内において摺動自在の
   スプール弁と、弁室内とその外部とを連通する対
   となつた第一および第二吐出口とを備え、スプー
   ル弁の移動時前記第一流路を第一吐出口に連通
   し、かつ第二流路を第二吐出口に連通するよう構
   成したグラウト注入装置において、注入管の外管
   に弁室を着脱自在に設け、前記弁室の外方に混合
   室壁を形成して弁室の外壁面との間に注入管の軸
   心と平行な混合室を形成し、前記混合室壁の前記
   第一および第二吐出口間位置に注入口を形成した
   ことを特徴とするグラウト注入装置。 ３ 注入管の吐出個所までそれぞれ独立して構成
   された第一および第二流路と、吐出個所近傍に形
   成された弁室と、その弁室内において摺動自在の
   スプール弁と、弁室内とその外部とを連通する対
   となつた第一および第二吐出口とを備え、スプー
   ル弁の移動時前記第一流路を第一吐出口に連通
   し、かつ第二流路を第二吐出口に連通するよう構
   成したグラウト注入装置において、注入管の外管
   に弁室を着脱自在に設け、前記弁室の外方に注入
   口を有する混合室壁を形成して弁室の外壁面との
   間に注入管の軸心と平行な混合室を形成し、前記
   スプール弁の各吐出口より下部に周面から内部を
   通り下方に抜ける案内孔を形成し、一方の流路へ
   の送給圧の付与に伴うスプール弁の移動前後にお
   いて、移動前にあつては案内孔が他方の流路に連
   通し、移動後にあつてはその連通が遮断されて他
   方の流路が対応する吐出口に連通する構成とした
   ことを特徴とするグラウト注入装置。