地山改良材注入装置
【課題】袋体が簡単な構造であって、単純な施工が可能になり、さらに、下孔の全長に渡って地山改良材を均一に注入することができる地山改良材注入装置を提供する。
【解決手段】袋体１０を貫通する鋼管２０において、袋体１０の位置に袋体１０に地山改良材を充填するための充填用孔２１と、先端寄りに地山に地山改良材を注入するための注入用孔２２とが設けられ、鋼管２０に地山改良材が供給される際、まず充填用孔２１を経由して袋体１０に地山改良材が充填され、その後、注入用孔２２を経由して地山に地山改良材が注入される。すなわち、注入用孔２２に所定の圧力である注入圧力に到達すると開通する注入用定圧開閉弁６０が設置されている。また、充填用孔２１に注入圧力よりも低い圧力である充填圧力に到達すると開通する充填用定圧開閉弁５０または充填用逆止弁が設置されている。
【解決手段】袋体１０を貫通する鋼管２０において、袋体１０の位置に袋体１０に地山改良材を充填するための充填用孔２１と、先端寄りに地山に地山改良材を注入するための注入用孔２２とが設けられ、鋼管２０に地山改良材が供給される際、まず充填用孔２１を経由して袋体１０に地山改良材が充填され、その後、注入用孔２２を経由して地山に地山改良材が注入される。すなわち、注入用孔２２に所定の圧力である注入圧力に到達すると開通する注入用定圧開閉弁６０が設置されている。また、充填用孔２１に注入圧力よりも低い圧力である充填圧力に到達すると開通する充填用定圧開閉弁５０または充填用逆止弁が設置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地山（本発明において地山、地盤、法面、地中等を「地山」と総称する）を改良ないし補強するために地山に注入される地山改良材を地山に注入する地山改良材注入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トンネルや地下空洞などを掘削する際、地山を改良ないし補強して掘削作業の安定化や容易化を図る地山改良工法（長尺先受け工法、地山先受け補強工等を「地山改良工法」と総称する）が実施されている。
すなわち、地山（たとえば、トンネル切羽の前方）に、所定の深さの下孔を穿孔して該下孔に鋼管を挿入するか、先端に削孔手段が設置された鋼管で所定の深さの削孔を形成して該削孔に鋼管を埋設するかして、液状の地山改良材を、手前から該鋼管内にポンプ等によって圧入し、該鋼管の外周部に穿設された通孔から前記下孔または削孔に注入し、且つ地山内に浸透させるものである。
【０００３】
このとき、前記下孔や削孔（以下まとめて「下孔」と称す）が傾斜して手前側が低い場合、注入された地山改良材が下孔の口元部（下孔と鋼管との隙間で掘削手前位置）から流れ出したり、また、膨張性や発泡性を具備する地山改良材が口元部で溢れ出したり、あるいは、前記下孔内で所定の圧力が保持されなかったりして、地山改良材が地山内に浸透しないため、口元部を閉塞する手段が用いられている。
たとえば、口元部に布（ウエス）を挿入したり、口元部に布（ウエス）と樹脂あるいはセメントとによるコーキングシールによって隔壁を形成したり、口元部に挿入した袋体（パッカー）に樹脂あるいはセメントを充填し、膨張した袋体によって隔壁を形成したりしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３１００９４公報（第５−６頁、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記特許文献１に開示された発明は、地山改良材を注入するための鋼管の一方の端部近くに、固結用材料（Ａ液と付記する）が封入されている袋体（パッカー）を設置し、該鋼管を下孔に挿入し、袋体が口元部に位置した状態で袋体に固結注入材（Ｂ液と付記する）を充填するものであるため、以下の問題がある。
（イ）袋体に固結注入材（Ｂ液）を充填するため、袋体に固結注入材（Ｂ液）を充填するための受け入れ手段（たとえば、所定長さの充填用チューブおよびワンタッチカプラー等）を必要とするため、袋体の構造が複雑になり、袋体自体および地山改良材注入装置の製造コストが上昇する。
【０００６】
（ロ）また、袋体に固結注入材（Ｂ液）を充填するために、下記作業が必要になるから、地山改良のための一連の施工が滞り、工期遅延の一因になる。
たとえば、固結注入材（Ｂ液）を圧送するためのポンプの手配、ポンプの起動、ポンプに設置された充填用チーブと袋体に設置された充填用チューブとの連結、充填のためのバルブ操作、充填後のポンプに設置された充填用チーブやワンタッチカプラーの清掃等が必要になる。
（ハ）また、地山への地山改良材の注入に先だって地山改良材の注入とは別個の作業として、袋体にあらかじめ固結用材料（Ａ液）を封入するため、作業が煩雑になり、地山改良のための一連の施工が滞り、工期遅延の一因になる。
【０００７】
（ニ）さらに、下孔が深い（たとえば、１２ｍ以上）の場合、下孔の全長に渡って地山改良材が均一に注入されない。また、注入された場合でも下孔の全長に渡って地山改良材に所定の圧力が付与されないため、地山への浸透が不均一で不十分になる場合がある。
たとえば、鋼管の先端部に地山改良材の注入孔を設けて下孔の奥（鋼管の先端に同じ）から地山改良材を注入した場合、注入中に地山改良材の流動性が悪化して（固化を開始して）、地山改良材が口元部に到達しなかったり、注入圧力が途中で減耗して口元部ではほとんど消失したりする。
一方、鋼管の全長に渡って地山改良材の注入孔を設けて、下孔の全長に渡って地山改良材を注入しようとした場合、地山改良材は手前の注入孔から多量に注入され、鋼管の先端に近い注入孔からの注入量が減少する。特に、下孔が傾斜して手前が低い場合や鋼管と小径の場合には、手前の注入孔になる程大きくなる地山改良材のヘッド圧（静圧）や鋼管内壁の流動抵抗によって注入量の不均一が顕著になる。
【０００８】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、袋体が簡単な構造であって、単純な施工が可能になり、さらに、下孔の全長に渡って地山改良材を均一に注入することができる地山改良材注入装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明に係る地山改良材注入装置、可撓性を具備する略液密的な袋体と、該袋体を略液密的に貫通する鋼管とを有する地山に地山改良材を注入するためのものであって、
前記鋼管の一方の端部に地山改良材を受け入れるための受け入れ手段と、前記鋼管の前記袋体の位置に前記袋体に地山改良材を充填するための充填用孔と、前記鋼管の前記袋体よりも他方の端部寄りに、地山に地山改良材を注入するための注入用孔とが設けられ、
前記受け入れ手段を経由して前記鋼管に地山改良材が供給される際、まず前記充填用孔を経由して前記袋体に地山改良材が充填され、その後、前記注入用孔を経由して地山に地山改良材が注入されることを特徴とする。
【００１０】
（２）また、前記注入用孔に、または前記注入用孔と前記充填用孔との間に、所定の圧力である注入圧力に到達すると開通して該注入圧力より低い圧力では閉塞する注入用定圧開閉弁が設置されていることを特徴とする置。
【００１１】
（３）また、前記充填用孔に、前記注入圧力よりも低い圧力である充填圧力に到達すると開通して該充填圧力よりも低い圧力では閉塞する充填用定圧開閉弁が設置されていることを特徴とする。
【００１２】
（４）また、前記充填用孔に、地山改良材を前記袋体に向けてのみ通過させる充填用逆止弁が設置されていることを特徴とする。
【００１３】
（５）また、前記注入用孔に、または前記注入用孔と前記充填用孔との間に、所定の圧力である注入圧力に到達すると開通し、一旦開通した後は開通を継続する注入用定圧開放弁が設置され、
前記充填用孔に、地山改良材を前記袋体に向けてのみ通過させる充填用逆止弁が設置されていることを特徴とする。
【００１４】
（６）また、前記鋼管の外面に弾性を具備する一対の環状体が設置され、前記袋体の前記鋼管が貫通している一対の鋼管貫通部の周囲が前記一対の環状体のそれぞれを介して前記鋼管に縛着されていることを特徴とする。
【００１５】
（７）さらに、本発明に係る地山改良材注入装置は、可撓性を具備する略液密的な複数の袋体と、該複数の袋体を略液密的に貫通する鋼管とを有する地山に地山改良材を注入するための地山改良材注入装置であって、
前記鋼管の一方の端部に地山改良材を受け入れるための受け入れ手段と、前記鋼管の前記複数の袋体の位置に前記複数の袋体のそれぞれに地山改良材を充填するための複数の充填用孔と、前記鋼管の前記複数の袋体同士の間に、地山に地山改良材を注入するための複数の注入用孔とが設けられ、
前記受け入れ手段を経由して前記鋼管に地山改良材が供給される際、まず前記複数の充填用孔を経由して前記複数の袋体に地山改良材が充填され、その後、前記複数の注入用孔を経由して地山に地山改良材が注入されることを特徴とする。
【００１６】
（８）また、前記複数の注入用孔に、所定の圧力である注入圧力に到達すると開通して該注入圧力より低い圧力では閉塞する注入用定圧開閉弁が設置されていることを特徴とする。
【００１７】
（９）また、前記複数の注入用孔のそれぞれに所定の圧力である注入圧力に到達すると開通して該注入圧力より低い圧力では閉塞する注入用定圧開閉弁が設置され、
該注入用定圧開閉弁のうち前記鋼管の一方の端部に近い位置に設置された注入用定圧開閉弁になる程、前記注入圧力が高くなることを特徴とする。
【００１８】
（１０）また、本発明に係る地山改良材注入装置は、前記複数の充填用孔のそれぞれに、前記鋼管の他方の端部に最も近い位置に設置された注入用定圧開閉弁の注入圧力よりも低い圧力である充填圧力に到達すると開通して該充填圧力よりも低い圧力では閉塞する充填用定圧開閉弁が設置されていることを特徴とする。
【００１９】
（１１）また、前記複数の充填用孔のそれぞれに、地山改良材を前記袋体に向けてのみ通過させる充填用逆止弁が設置されていることを特徴とする。
【００２０】
（１２）また、前記鋼管の外面に弾性を具備する複数群の一対の環状体が設置され、前記複数の袋体の前記鋼管が貫通している一対の鋼管貫通部の周囲がそれぞれ前記複数群の一対の環状体を介して前記鋼管に縛着されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る地山改良材注入装置は以上であるから、袋体が簡単な構造であって、単純な施工が可能になるから、製造コストおよび施工コストが低減し、施工工期が短縮する。さらに、下孔の全長に渡って地山改良材を均一に注入することができるから、改良地山の信頼性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して実施形態を説明する。なお、以下の図において同じ部分または同様の機能の部分は同じ符号を付し、一部の説明を省略する。
【００２３】
［実施形態１］
図１は本発明の実施形態１に係る地山改良材注入装置を説明する上半分を断面にした側面図である。図１において、地山改良材注入装置１（以下「注入装置１」と称す）は、可撓性を具備する略液密的な袋体１０と、袋体１０を略液密的に貫通する鋼管２０とを有している。
鋼管２０には、一方の端部（図中、右端部）に地山改良材を受け入れるための受け入れ手段３０と、他方の端部（図中、左端部）に土砂類の侵入を防止するための先端閉塞手段４０（以下「コーンキャップ４０」と称す）が設置されている。
受け入れ手段３０は鋼管２０に螺合した異径ソケット３１と、異径ソケット３１に螺合した継手手段３２（たとえば、ワンタッチカプラー）から形成され、継手手段３２は地山改良材を供給する地山改良材供給管（図示しない地山改良材を供給する圧送ポンプに接続している）に接続されるものでる。また、コーンキャップ４０は鋼管２０に螺合または嵌合している。
【００２４】
そして、鋼管２０には、袋体１０の位置に、袋体１０に地山改良材を充填するための充填用孔２１と、袋体１０よりも他方の端部（図中、左端部）寄りの位置に、地山に地山改良材を注入するための注入用孔２２とが穿設されている。
そして、充填用孔２１および注入用孔２２には、それぞれ所定の圧力である充填圧力（Ｐ１）および注入圧力（Ｐ２）に到達すると開通して該充填圧力（Ｐ１）および注入圧力（Ｐ２）より低い圧力では閉塞する充填用定圧開閉弁５０および注入用定圧開閉弁６０（以下、まとめて「定圧開閉弁」と称する場合がある）が設置されている。
【００２５】
図２は、図１に示す注入装置１における開閉弁を説明する断面図である。図２において 充填用定圧開閉弁５０および充填用定圧開閉弁５０は同様の型式であって、それぞれ、一方の端部に内フランジ５１、６１を具備する筒状のボディ５２、６２と、内フランジ５１、６１に当接するＯリング（オーリング）５３、６３と、ボディ５２、６２内を移動する弁体５４、６４（以下「バルブ５４、６４」と称す）と、バルブ５４、６４をＯリング５３、６３に押し付ける圧縮バネ５５、６５と、圧縮バネ５５、６５に所定の圧縮力（以下「プレロ−ド」と称す）を付与しつつ、圧縮バネ５５、６５をボディ５２、６２に収納するキャップ５６、６６とを有している。そして、ボディ５２、６２の外フランジ５７、６７が鋼管２０の外面に設置されている。
【００２６】
なお、充填用定圧開閉弁５０や注入用定圧開閉弁６０を鋼管２０に設置する要領は限定するものではなく、たとえば、ボディ５２、６２を充填用孔２１や注入用孔２２に嵌合あるいは螺合してもよい。
すなわち、充填用定圧開閉弁５０の圧縮バネ５５および注入用定圧開閉弁６０の圧縮バネ６５のプレロ−ドが、それぞれ充填圧力（Ｐ１）および注入圧力（Ｐ２）に設定され、充填圧力（Ｐ１）は注入圧力（Ｐ２）より低い値（Ｐ１＜Ｐ２）になっている。
したがって、鋼管２０に地山改良材が供給されて内圧が上昇し、内圧が充填圧力（Ｐ１）に到達すると、まず、圧縮バネ５５が収縮して充填用定圧開閉弁５０が開通する。そして、内圧がさらに上昇して注入圧力（Ｐ２）に到達すると、圧縮バネ６５が収縮して注入用定圧開閉弁６０が開通する。
【００２７】
図３は、図１に示す注入装置１における袋体の設置状況を説明する上半分を断面にした部分側面図である。図３において、鋼管２０には所定の間隔を空けて弾性を具備する環状体８１、８２（図示しない）が設置され、環状体８１、８２に袋体１０の開口部１１、１２の周囲が重ねられ、該重ねられた部分の外周が縛着リング８３、８４によって締め付けられている。したがって、袋体１０の開口部１１、１２の周囲で袋体１０を形成するシート（布、皮、樹脂シート等）が重なった場合であっても、環状体８１、８２の弾性変形に助けられて隙間が生じないから、袋体１０と鋼管２０との間の液密性が保証される。なお、環状体８１、８２として弾性を具備する帯状体を巻回して形成してもよい。
なお、袋体１０は、地山改良材の充填によって膨張して口元部９を閉塞する限り、形状や材質等は限定するものではない。また、本発明において「略液密的」とは、地山改良材の供給によって膨張を維持できる程度の地山改良材の洩れ（リーク）を許容するものを指している。
【００２８】
図４は、図１に示す注入装置１における開閉弁の動作を説明する模式図である。
図４の（ａ）において、地山７に形成された下孔８に注入装置１が挿入され、注入装置１の受け入れ手段３０に、地山改良材を供給する地山改良材供給管（図示しない）が接続される。このとき、袋体１０は折り畳まれて鋼管２０の周囲を抱き込んでいるから、袋体１０の外周が下孔に押し付けられることがなく、注入装置１は下孔８に容易に挿入される。また、鋼管２０の先端にはコーンキャップ４０が設置されているから、鋼管２０内に土砂が侵入することがない。
【００２９】
図４の（ｂ）において、鋼管２０に地山改良材（図中、梨地にて示す）が供給され、管内の圧力が充填圧力（Ｐ１）に到達したところで、まず、充填用定圧開閉弁５０が開通するから、地山改良材は充填用孔２１を経由して袋体１０内に吐出し（図中、矢印にて示す）、袋体１０を膨らませながら充満する。したがって、下孔８の口元部９は膨らんだ袋体１０によって閉塞（シール）される。
【００３０】
図４の（ｃ）において、そして、鋼管２０に地山改良材が継続して供給され、袋体１０内に地山改良材が充填し、袋体１０内の圧力（鋼管２０内の圧力に同じ）が注入圧力（Ｐ２）に到達すると、今度は注入用定圧開閉弁６０が開通するから、地山改良材は注入用孔２２を経由して下孔８内に吐出し、下孔８に充満するとともに、地山７に浸透する。
【００３１】
したがって、袋体１０の構造が簡素になると共に、鋼管２０に地山改良材を供給するだけ、すなわち、口元部９を閉塞する特別の作業（たとえば、布（ウエス）の挿入、コーキングシールによって隔壁の形成、袋体１０への樹脂あるいはセメントの充填など）を必要としないで、口元部９の閉塞と地山改良材の地山への注入とができるから、施工が容易で迅速になる。
なお、充填用孔２１や注入用孔２２の位置、大きさ、数量は限定するものではなく、また、充填用定圧開閉弁５０や注入用定圧開閉弁６０の型式も限定するものではない。また、鋼管２０はスチール管（炭素鋼）限定するものではなく、ステンレス管（合金鋼）や樹脂管等を含むものである。
【００３２】
さらに、以上は、（あ）充填用孔２１および注入用孔２２にそれぞれ定圧開閉弁を設置しているが、本発明はこれに限定するものではなく、
（い）充填用孔２１に鋼管２０から袋体１０に向けてのみ地山改良材を吐出する逆止弁を設置し、注入用孔２２に定圧開閉弁を設置したり、
（う）充填用孔２１を貫通孔のみに（定圧開閉弁や逆止弁を撤去）して、注入用孔２２に定圧開閉弁を設置しても同様の動作が得られる。
（え）さらに、注入用孔２２に注入圧力に到達すると開放して、一旦開放した後は開放を継続する定圧開放弁を設置し、充填用孔２１に定圧開閉弁またはる逆止弁を設置してもよい。
【００３３】
［実施形態２］
図５は本発明の実施形態２に係る地山改良材注入装置を説明する一部を断面にした側面図である。図５において、地山改良材注入装置２（以下「注入装置２」と称す）は、前述の実施形態１における注入装置１の注入用孔２２に設置した注入用定圧開閉弁６０を撤去して、鋼管２０の内部で充填用孔２１と注入用孔２２ａとの間に、所定の圧力である注入圧力（Ｐ２）に到達すると開通して該注入圧力（Ｐ２）より低い圧力では閉塞する注入用定圧開閉弁７０（注入用定圧開閉弁６０に同じ）を設置したものである。
【００３４】
すなわち、注入用定圧開閉弁７０は、一方の端部に内フランジ７１を具備する筒状のボディ７２と、内フランジ７１に当接するＯリング（オーリング）７３と、ボディ７２内を移動する弁体７４（以下「バルブ７４」と称す）と、バルブ７４をＯリング７３に押し付ける圧縮バネ７５と、圧縮バネ７５に所定の圧縮力（以下「プレロ−ド」と称す）を付与しつつ、圧縮バネ７５をボディ７２に収納するキャップ７６とを有している。
【００３５】
そして、ボディ７２の外フランジ７７が、鋼管２０の内部に嵌合する一対の断面Ｃ字管７８、７９によって挾持されている。すなわち、断面Ｃ字管７８、７９は鋼管２０の内径よりも大きな外径の鋼管を、所定長さに切断して円周方向にスリット加工したものであるから、縮径された状態で鋼管２０の所定位置に挿入された後、弾性復元して拡径したもの、または鋼管２０の内面に摺動しながら所定位置まで圧入されたものであって、少なくとも注入圧力（Ｐ２）程度の圧力が注入用定圧開閉弁７０にかかっても移動しないものである。
したがって、１台の注入用定圧開閉弁７０を設置するだけで、実施形態１における注入装置１と同様の作用、効果を奏する。したがって、注入用孔２２ａ、２２ｂ、２２ｃ（図５において３箇所）の数量を増しても部品点数が増加することがなく、部品コストが上昇しない。
【００３６】
なお、注入用定圧開閉弁７０の型式や鋼管２０への設置要領は限定するものではない。また、注入用定圧開閉弁７０と鋼管２０との間にシール手段を設置してもよい。
また、外フランジ７７を撤去して（注入用定圧開閉弁７０の外周を筒状にして）、ボディ７２を上流側と下流側との両方から挾持しても、あるいは、ボディ７２を下流側のみで支持してもよい。
【００３７】
［実施形態３］
図６は本発明の実施形態３に係る地山改良材注入装置を説明する模式図である。図６において、地山改良材注入装置３（以下「注入装置３」と称す）は、複数個の袋体を有するものである。
すなわち、鋼管２０には、一方の端部に受け入れ手段３０と、他方の端部にコーンキャップ４０とが設置され、所定の間隔を設けて袋体１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ（以下、まとめて「袋体１０」と称する場合がある）が設置されている。
そして、鋼管２０の袋体１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄに包囲された位置に、それぞれ充填用孔２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、が穿設され、そこに、充填用定圧開閉弁５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、が設置されている。
【００３８】
さらに、袋体１０ａと袋体１０ｂとの間に注入用孔２２ａが穿設され、そこに注入用定圧開閉弁６０ａが設置され、袋体１０ｂと袋体１０ｃとの間に注入用孔２２ｂが穿設され、そこに注入用定圧開閉弁６０ｂが設置され、袋体１０ｃと袋体１０ｄとの間に注入用孔２２ｃが穿設され、そこに注入用定圧開閉弁６０ｃが設置され、袋体１０ｄとコーンキャップ４０（他方の端部に同じ）との間に注入用孔２２ｄが穿設され、そこに注入用定圧開閉弁６０ｄが設置されている。
【００３９】
そして、注入用孔２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ（以下、まとめて「注入用孔２２」と称す）の全てから略同時に地山改良材が吐出するように、注入用定圧開閉弁６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ（以下、まとめて「注入用定圧開閉弁６０」と称する場合がある）が開通する注入圧力（プレォード）Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、手前側（図中、右側）の注入用定圧開閉弁６０になる程、高い値になっている。
すなわち、注入装置３が地山に傾斜して挿入され、手前側が低い位置にある場合、鋼管２０内に供給された地山改良材の自重によって、注入用孔２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ（以下、まとめて「注入用孔２２」と称する場合がある）にはそれぞれ異なった値のヘッド圧（静圧）ΔＰａ、ΔＰｂ、ΔＰｃ、ΔＰｄが作用する。
【００４０】
このとき、ΔＰａ＞ΔＰｂ＞ΔＰｃ＞ΔＰｄの関係があるから、手前側にある注入用定圧開閉弁６０は該ヘッド圧に助けられて開通し易くなっている。そこで、それぞれのヘッド圧に相当する分だけ、開放し難くするため注入圧力（プレロ−ド）を調整している。
つまり、それぞれの注入用定圧開閉弁６０の注入圧力を、概ね、Ｐａ＝Ｐ２＋ΔＰａ、Ｐｂ＝Ｐ２＋ΔＰｂ、Ｐｃ＝Ｐ２＋ΔＰｃ、Ｐｄ＝Ｐ２＞Ｐ１、にしている。
【００４１】
よって、鋼管２０に地山改良材が供給されて内圧が上昇し、内圧が充填圧力（Ｐ１）に到達すると、まず、充填用定圧開閉弁５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄが手前側から順次開通して、袋体１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄが手前側から順次膨張して、下孔と鋼管２０との隙間は、複数の袋体１０によって、ａゾーン、ｂゾーン、ｃゾーンおよびｄゾーンに隔離される。
そして、内圧がさらに上昇して、先端の注入用定圧開閉弁６０ｄにおける地山改良材の圧力が注入圧力（Ｐ２）に到達すると、ａゾーン、ｂゾーン、ｃゾーンおよびｄゾーンのそれぞれに略同時に地山改良材が注入されることになる。
【００４２】
このため、長尺の下孔（奥の深い下孔）であっても、その全長に渡って、地山改良材が均一に充填されるから、簡単な施工でありながら、地山改良の信頼性が向上する。
なお、充填用定圧開閉弁５０についても、前記と同様にヘッド圧がかかっているが、全ての袋体１０を同時に膨張させる必要がないから、充填用定圧開閉弁５０のそれぞれについて、充填圧力（プレロード）を調整する必要がない。
【００４３】
また、以上は、鋼管２０が傾斜して設置された場合のヘッド圧（静圧）のみを考慮しているが、地山改良材の粘性や鋼管内壁との摩擦等によって伝達される圧力が降下する場合には、奥側にある注入用定圧開閉弁６０になる程開通し難くなる（手前側にある注入用定圧開閉弁６０の方が開通し易くなる）から、前記ヘッド圧（静圧）に準じて、前記圧力降下も考慮してそれぞれの注入用定圧開閉弁６０の注入圧力（プレロード）を調整してもよい。
【００４４】
なお、袋体１０の設置数量は４台に限定するものではなく、施工条件に応じて適宜変更できるものである。また、袋体１０相互の間隔は等しいものに限定するものではない。さらに、充填用孔２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄは袋体１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ毎に１個、あるいは注入用孔２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄはゾーン毎に１個に限定するものではなく、それぞれの数量、位置、形状は適宜選定できるものである。
また、充填用定圧開閉弁５０や注入用定圧開閉弁６０の型式は限定するものではなく、また、実施形態１に準じて、逆止弁や定圧開放弁等を使用してもよい。
【００４５】
［その他の実施形態］
以上説明した実施形態１（図１〜図４参照）、実施形態２（図５参照）、実施形態３（図６参照）は、それぞれ、充填用孔２１に充填用定圧開閉弁５０または逆止弁（図示しない）が設置されたものであるが、本発明はこれに限定するものではなく、充填用孔２１を貫通孔（充填用定圧開閉弁５０または逆止弁が設置されていない）にして、注入用孔２２に注入用定圧開閉弁６０を設置したり、あるいは、充填用孔２１の下流に注入用定圧開閉弁７０を設置したりしてもよい。
【００４６】
すなわち、受け入れ手段３０または受け入れ手段３０よりも上流（地山改良材圧送手段側）に、鋼管２０内に供給された地山改良材の圧力の変動を防止する手段（逆止弁等）が設置されている場合には、袋体１０に一旦充填された地山改良材が逆流することがなく、下孔８の口元部９の閉塞、または各ゾーンの隔離が維持されるからである。
【００４７】
さらに、実施形態３は、下孔８を各ゾーンに隔離し、各ゾーンのそれぞれに略同時に地山改良材が注入されるものであるが、本発明はこれに限定するものでなく、下孔８を各ゾーンに隔離し、所定のゾーンに他のゾーンよりも先行して地山改良材を注入するようにしてもよい。すなわち、先行して地山改良材を注入したいゾーンに設置された注入用定圧開閉弁の注入圧力を、他のゾーンに設置された注入用定圧開閉弁の注入圧力より低く設定しておけばよい。よって、各ゾーン毎に注入用定圧開閉弁の注入圧力を適宜設定しておけば、所望の順番で、それぞれのゾーンに地山改良材を注入することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、長尺先受け工法、地山先受け補強工などの地山改良工法に用いられる、地山改良材を地山に注入するための地山改良材注入装置として広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施形態１に係る地山改良材注入装置を説明する上半分を断面にした側面図。
【図２】注入装置１における開閉弁を説明する断面図。
【図３】注入装置１における袋体の設置状況を説明する上半分を断面にした部分側面図。
【図４】注入装置１における開閉弁の動作を説明する模式図。
【図５】本発明の実施形態２に係る地山改良材注入装置を説明する一部を断面にした側面図。
【図６】本発明の実施形態３に係る地山改良材注入装置を説明する模式図。
【符号の説明】
【００５０】
１ 地山改良材注入装置１
２ 地山改良材注入装置２
３ 地山改良材注入装置３
７ 地山
８ 下孔
９ 口元部
１０ 袋体
１１ 開口部
１２ 開口部
２０ 鋼管
２１ 充填用孔
２２ 注入用孔
３０ 受け入れ手段
３１ 異径ソケット
３２ 継手手段
４０ コーンキャップ
５０ 充填用定圧開閉弁
５１ 内フランジ
５２ ボディ
５３ リング
５４ バルブ
５５ 圧縮バネ
５６ キャップ
５７ 外フランジ
６０ 注入用定圧開閉弁
６１ 内フランジ
６２ ボディ
６３ リング
６４ バルブ
６５ 圧縮バネ
６６ キャップ
６７ 外フランジ
７０ 充填用定圧開閉弁
７１ 内フランジ
７２ ボディ
７３ リング
７４ バルブ
７４ ボディ
７４ 弁体
７５ 圧縮バネ
７６ キャップ
７７ 外フランジ
７８ 断面Ｃ字管
８１ 環状体
８２ 環状体
８３ 縛着リング
８４ 縛着リング
Ｐａ 注入圧力
Ｐｂ 注入圧力
Ｐｃ 注入圧力
Ｐｄ 注入圧力
ΔＰａ ヘッド圧
ΔＰｂ ヘッド圧
ΔＰｃ ヘッド圧
ΔＰｄ ヘッド圧
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地山（本発明において地山、地盤、法面、地中等を「地山」と総称する）を改良ないし補強するために地山に注入される地山改良材を地山に注入する地山改良材注入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トンネルや地下空洞などを掘削する際、地山を改良ないし補強して掘削作業の安定化や容易化を図る地山改良工法（長尺先受け工法、地山先受け補強工等を「地山改良工法」と総称する）が実施されている。
すなわち、地山（たとえば、トンネル切羽の前方）に、所定の深さの下孔を穿孔して該下孔に鋼管を挿入するか、先端に削孔手段が設置された鋼管で所定の深さの削孔を形成して該削孔に鋼管を埋設するかして、液状の地山改良材を、手前から該鋼管内にポンプ等によって圧入し、該鋼管の外周部に穿設された通孔から前記下孔または削孔に注入し、且つ地山内に浸透させるものである。
【０００３】
このとき、前記下孔や削孔（以下まとめて「下孔」と称す）が傾斜して手前側が低い場合、注入された地山改良材が下孔の口元部（下孔と鋼管との隙間で掘削手前位置）から流れ出したり、また、膨張性や発泡性を具備する地山改良材が口元部で溢れ出したり、あるいは、前記下孔内で所定の圧力が保持されなかったりして、地山改良材が地山内に浸透しないため、口元部を閉塞する手段が用いられている。
たとえば、口元部に布（ウエス）を挿入したり、口元部に布（ウエス）と樹脂あるいはセメントとによるコーキングシールによって隔壁を形成したり、口元部に挿入した袋体（パッカー）に樹脂あるいはセメントを充填し、膨張した袋体によって隔壁を形成したりしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３１００９４公報（第５−６頁、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記特許文献１に開示された発明は、地山改良材を注入するための鋼管の一方の端部近くに、固結用材料（Ａ液と付記する）が封入されている袋体（パッカー）を設置し、該鋼管を下孔に挿入し、袋体が口元部に位置した状態で袋体に固結注入材（Ｂ液と付記する）を充填するものであるため、以下の問題がある。
（イ）袋体に固結注入材（Ｂ液）を充填するため、袋体に固結注入材（Ｂ液）を充填するための受け入れ手段（たとえば、所定長さの充填用チューブおよびワンタッチカプラー等）を必要とするため、袋体の構造が複雑になり、袋体自体および地山改良材注入装置の製造コストが上昇する。
【０００６】
（ロ）また、袋体に固結注入材（Ｂ液）を充填するために、下記作業が必要になるから、地山改良のための一連の施工が滞り、工期遅延の一因になる。
たとえば、固結注入材（Ｂ液）を圧送するためのポンプの手配、ポンプの起動、ポンプに設置された充填用チーブと袋体に設置された充填用チューブとの連結、充填のためのバルブ操作、充填後のポンプに設置された充填用チーブやワンタッチカプラーの清掃等が必要になる。
（ハ）また、地山への地山改良材の注入に先だって地山改良材の注入とは別個の作業として、袋体にあらかじめ固結用材料（Ａ液）を封入するため、作業が煩雑になり、地山改良のための一連の施工が滞り、工期遅延の一因になる。
【０００７】
（ニ）さらに、下孔が深い（たとえば、１２ｍ以上）の場合、下孔の全長に渡って地山改良材が均一に注入されない。また、注入された場合でも下孔の全長に渡って地山改良材に所定の圧力が付与されないため、地山への浸透が不均一で不十分になる場合がある。
たとえば、鋼管の先端部に地山改良材の注入孔を設けて下孔の奥（鋼管の先端に同じ）から地山改良材を注入した場合、注入中に地山改良材の流動性が悪化して（固化を開始して）、地山改良材が口元部に到達しなかったり、注入圧力が途中で減耗して口元部ではほとんど消失したりする。
一方、鋼管の全長に渡って地山改良材の注入孔を設けて、下孔の全長に渡って地山改良材を注入しようとした場合、地山改良材は手前の注入孔から多量に注入され、鋼管の先端に近い注入孔からの注入量が減少する。特に、下孔が傾斜して手前が低い場合や鋼管と小径の場合には、手前の注入孔になる程大きくなる地山改良材のヘッド圧（静圧）や鋼管内壁の流動抵抗によって注入量の不均一が顕著になる。
【０００８】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、袋体が簡単な構造であって、単純な施工が可能になり、さらに、下孔の全長に渡って地山改良材を均一に注入することができる地山改良材注入装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明に係る地山改良材注入装置、可撓性を具備する略液密的な袋体と、該袋体を略液密的に貫通する鋼管とを有する地山に地山改良材を注入するためのものであって、
前記鋼管の一方の端部に地山改良材を受け入れるための受け入れ手段と、前記鋼管の前記袋体の位置に前記袋体に地山改良材を充填するための充填用孔と、前記鋼管の前記袋体よりも他方の端部寄りに、地山に地山改良材を注入するための注入用孔とが設けられ、
前記受け入れ手段を経由して前記鋼管に地山改良材が供給される際、まず前記充填用孔を経由して前記袋体に地山改良材が充填され、その後、前記注入用孔を経由して地山に地山改良材が注入されることを特徴とする。
【００１０】
（２）また、前記注入用孔に、または前記注入用孔と前記充填用孔との間に、所定の圧力である注入圧力に到達すると開通して該注入圧力より低い圧力では閉塞する注入用定圧開閉弁が設置されていることを特徴とする置。
【００１１】
（３）また、前記充填用孔に、前記注入圧力よりも低い圧力である充填圧力に到達すると開通して該充填圧力よりも低い圧力では閉塞する充填用定圧開閉弁が設置されていることを特徴とする。
【００１２】
（４）また、前記充填用孔に、地山改良材を前記袋体に向けてのみ通過させる充填用逆止弁が設置されていることを特徴とする。
【００１３】
（５）また、前記注入用孔に、または前記注入用孔と前記充填用孔との間に、所定の圧力である注入圧力に到達すると開通し、一旦開通した後は開通を継続する注入用定圧開放弁が設置され、
前記充填用孔に、地山改良材を前記袋体に向けてのみ通過させる充填用逆止弁が設置されていることを特徴とする。
【００１４】
（６）また、前記鋼管の外面に弾性を具備する一対の環状体が設置され、前記袋体の前記鋼管が貫通している一対の鋼管貫通部の周囲が前記一対の環状体のそれぞれを介して前記鋼管に縛着されていることを特徴とする。
【００１５】
（７）さらに、本発明に係る地山改良材注入装置は、可撓性を具備する略液密的な複数の袋体と、該複数の袋体を略液密的に貫通する鋼管とを有する地山に地山改良材を注入するための地山改良材注入装置であって、
前記鋼管の一方の端部に地山改良材を受け入れるための受け入れ手段と、前記鋼管の前記複数の袋体の位置に前記複数の袋体のそれぞれに地山改良材を充填するための複数の充填用孔と、前記鋼管の前記複数の袋体同士の間に、地山に地山改良材を注入するための複数の注入用孔とが設けられ、
前記受け入れ手段を経由して前記鋼管に地山改良材が供給される際、まず前記複数の充填用孔を経由して前記複数の袋体に地山改良材が充填され、その後、前記複数の注入用孔を経由して地山に地山改良材が注入されることを特徴とする。
【００１６】
（８）また、前記複数の注入用孔に、所定の圧力である注入圧力に到達すると開通して該注入圧力より低い圧力では閉塞する注入用定圧開閉弁が設置されていることを特徴とする。
【００１７】
（９）また、前記複数の注入用孔のそれぞれに所定の圧力である注入圧力に到達すると開通して該注入圧力より低い圧力では閉塞する注入用定圧開閉弁が設置され、
該注入用定圧開閉弁のうち前記鋼管の一方の端部に近い位置に設置された注入用定圧開閉弁になる程、前記注入圧力が高くなることを特徴とする。
【００１８】
（１０）また、本発明に係る地山改良材注入装置は、前記複数の充填用孔のそれぞれに、前記鋼管の他方の端部に最も近い位置に設置された注入用定圧開閉弁の注入圧力よりも低い圧力である充填圧力に到達すると開通して該充填圧力よりも低い圧力では閉塞する充填用定圧開閉弁が設置されていることを特徴とする。
【００１９】
（１１）また、前記複数の充填用孔のそれぞれに、地山改良材を前記袋体に向けてのみ通過させる充填用逆止弁が設置されていることを特徴とする。
【００２０】
（１２）また、前記鋼管の外面に弾性を具備する複数群の一対の環状体が設置され、前記複数の袋体の前記鋼管が貫通している一対の鋼管貫通部の周囲がそれぞれ前記複数群の一対の環状体を介して前記鋼管に縛着されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る地山改良材注入装置は以上であるから、袋体が簡単な構造であって、単純な施工が可能になるから、製造コストおよび施工コストが低減し、施工工期が短縮する。さらに、下孔の全長に渡って地山改良材を均一に注入することができるから、改良地山の信頼性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して実施形態を説明する。なお、以下の図において同じ部分または同様の機能の部分は同じ符号を付し、一部の説明を省略する。
【００２３】
［実施形態１］
図１は本発明の実施形態１に係る地山改良材注入装置を説明する上半分を断面にした側面図である。図１において、地山改良材注入装置１（以下「注入装置１」と称す）は、可撓性を具備する略液密的な袋体１０と、袋体１０を略液密的に貫通する鋼管２０とを有している。
鋼管２０には、一方の端部（図中、右端部）に地山改良材を受け入れるための受け入れ手段３０と、他方の端部（図中、左端部）に土砂類の侵入を防止するための先端閉塞手段４０（以下「コーンキャップ４０」と称す）が設置されている。
受け入れ手段３０は鋼管２０に螺合した異径ソケット３１と、異径ソケット３１に螺合した継手手段３２（たとえば、ワンタッチカプラー）から形成され、継手手段３２は地山改良材を供給する地山改良材供給管（図示しない地山改良材を供給する圧送ポンプに接続している）に接続されるものでる。また、コーンキャップ４０は鋼管２０に螺合または嵌合している。
【００２４】
そして、鋼管２０には、袋体１０の位置に、袋体１０に地山改良材を充填するための充填用孔２１と、袋体１０よりも他方の端部（図中、左端部）寄りの位置に、地山に地山改良材を注入するための注入用孔２２とが穿設されている。
そして、充填用孔２１および注入用孔２２には、それぞれ所定の圧力である充填圧力（Ｐ１）および注入圧力（Ｐ２）に到達すると開通して該充填圧力（Ｐ１）および注入圧力（Ｐ２）より低い圧力では閉塞する充填用定圧開閉弁５０および注入用定圧開閉弁６０（以下、まとめて「定圧開閉弁」と称する場合がある）が設置されている。
【００２５】
図２は、図１に示す注入装置１における開閉弁を説明する断面図である。図２において 充填用定圧開閉弁５０および充填用定圧開閉弁５０は同様の型式であって、それぞれ、一方の端部に内フランジ５１、６１を具備する筒状のボディ５２、６２と、内フランジ５１、６１に当接するＯリング（オーリング）５３、６３と、ボディ５２、６２内を移動する弁体５４、６４（以下「バルブ５４、６４」と称す）と、バルブ５４、６４をＯリング５３、６３に押し付ける圧縮バネ５５、６５と、圧縮バネ５５、６５に所定の圧縮力（以下「プレロ−ド」と称す）を付与しつつ、圧縮バネ５５、６５をボディ５２、６２に収納するキャップ５６、６６とを有している。そして、ボディ５２、６２の外フランジ５７、６７が鋼管２０の外面に設置されている。
【００２６】
なお、充填用定圧開閉弁５０や注入用定圧開閉弁６０を鋼管２０に設置する要領は限定するものではなく、たとえば、ボディ５２、６２を充填用孔２１や注入用孔２２に嵌合あるいは螺合してもよい。
すなわち、充填用定圧開閉弁５０の圧縮バネ５５および注入用定圧開閉弁６０の圧縮バネ６５のプレロ−ドが、それぞれ充填圧力（Ｐ１）および注入圧力（Ｐ２）に設定され、充填圧力（Ｐ１）は注入圧力（Ｐ２）より低い値（Ｐ１＜Ｐ２）になっている。
したがって、鋼管２０に地山改良材が供給されて内圧が上昇し、内圧が充填圧力（Ｐ１）に到達すると、まず、圧縮バネ５５が収縮して充填用定圧開閉弁５０が開通する。そして、内圧がさらに上昇して注入圧力（Ｐ２）に到達すると、圧縮バネ６５が収縮して注入用定圧開閉弁６０が開通する。
【００２７】
図３は、図１に示す注入装置１における袋体の設置状況を説明する上半分を断面にした部分側面図である。図３において、鋼管２０には所定の間隔を空けて弾性を具備する環状体８１、８２（図示しない）が設置され、環状体８１、８２に袋体１０の開口部１１、１２の周囲が重ねられ、該重ねられた部分の外周が縛着リング８３、８４によって締め付けられている。したがって、袋体１０の開口部１１、１２の周囲で袋体１０を形成するシート（布、皮、樹脂シート等）が重なった場合であっても、環状体８１、８２の弾性変形に助けられて隙間が生じないから、袋体１０と鋼管２０との間の液密性が保証される。なお、環状体８１、８２として弾性を具備する帯状体を巻回して形成してもよい。
なお、袋体１０は、地山改良材の充填によって膨張して口元部９を閉塞する限り、形状や材質等は限定するものではない。また、本発明において「略液密的」とは、地山改良材の供給によって膨張を維持できる程度の地山改良材の洩れ（リーク）を許容するものを指している。
【００２８】
図４は、図１に示す注入装置１における開閉弁の動作を説明する模式図である。
図４の（ａ）において、地山７に形成された下孔８に注入装置１が挿入され、注入装置１の受け入れ手段３０に、地山改良材を供給する地山改良材供給管（図示しない）が接続される。このとき、袋体１０は折り畳まれて鋼管２０の周囲を抱き込んでいるから、袋体１０の外周が下孔に押し付けられることがなく、注入装置１は下孔８に容易に挿入される。また、鋼管２０の先端にはコーンキャップ４０が設置されているから、鋼管２０内に土砂が侵入することがない。
【００２９】
図４の（ｂ）において、鋼管２０に地山改良材（図中、梨地にて示す）が供給され、管内の圧力が充填圧力（Ｐ１）に到達したところで、まず、充填用定圧開閉弁５０が開通するから、地山改良材は充填用孔２１を経由して袋体１０内に吐出し（図中、矢印にて示す）、袋体１０を膨らませながら充満する。したがって、下孔８の口元部９は膨らんだ袋体１０によって閉塞（シール）される。
【００３０】
図４の（ｃ）において、そして、鋼管２０に地山改良材が継続して供給され、袋体１０内に地山改良材が充填し、袋体１０内の圧力（鋼管２０内の圧力に同じ）が注入圧力（Ｐ２）に到達すると、今度は注入用定圧開閉弁６０が開通するから、地山改良材は注入用孔２２を経由して下孔８内に吐出し、下孔８に充満するとともに、地山７に浸透する。
【００３１】
したがって、袋体１０の構造が簡素になると共に、鋼管２０に地山改良材を供給するだけ、すなわち、口元部９を閉塞する特別の作業（たとえば、布（ウエス）の挿入、コーキングシールによって隔壁の形成、袋体１０への樹脂あるいはセメントの充填など）を必要としないで、口元部９の閉塞と地山改良材の地山への注入とができるから、施工が容易で迅速になる。
なお、充填用孔２１や注入用孔２２の位置、大きさ、数量は限定するものではなく、また、充填用定圧開閉弁５０や注入用定圧開閉弁６０の型式も限定するものではない。また、鋼管２０はスチール管（炭素鋼）限定するものではなく、ステンレス管（合金鋼）や樹脂管等を含むものである。
【００３２】
さらに、以上は、（あ）充填用孔２１および注入用孔２２にそれぞれ定圧開閉弁を設置しているが、本発明はこれに限定するものではなく、
（い）充填用孔２１に鋼管２０から袋体１０に向けてのみ地山改良材を吐出する逆止弁を設置し、注入用孔２２に定圧開閉弁を設置したり、
（う）充填用孔２１を貫通孔のみに（定圧開閉弁や逆止弁を撤去）して、注入用孔２２に定圧開閉弁を設置しても同様の動作が得られる。
（え）さらに、注入用孔２２に注入圧力に到達すると開放して、一旦開放した後は開放を継続する定圧開放弁を設置し、充填用孔２１に定圧開閉弁またはる逆止弁を設置してもよい。
【００３３】
［実施形態２］
図５は本発明の実施形態２に係る地山改良材注入装置を説明する一部を断面にした側面図である。図５において、地山改良材注入装置２（以下「注入装置２」と称す）は、前述の実施形態１における注入装置１の注入用孔２２に設置した注入用定圧開閉弁６０を撤去して、鋼管２０の内部で充填用孔２１と注入用孔２２ａとの間に、所定の圧力である注入圧力（Ｐ２）に到達すると開通して該注入圧力（Ｐ２）より低い圧力では閉塞する注入用定圧開閉弁７０（注入用定圧開閉弁６０に同じ）を設置したものである。
【００３４】
すなわち、注入用定圧開閉弁７０は、一方の端部に内フランジ７１を具備する筒状のボディ７２と、内フランジ７１に当接するＯリング（オーリング）７３と、ボディ７２内を移動する弁体７４（以下「バルブ７４」と称す）と、バルブ７４をＯリング７３に押し付ける圧縮バネ７５と、圧縮バネ７５に所定の圧縮力（以下「プレロ−ド」と称す）を付与しつつ、圧縮バネ７５をボディ７２に収納するキャップ７６とを有している。
【００３５】
そして、ボディ７２の外フランジ７７が、鋼管２０の内部に嵌合する一対の断面Ｃ字管７８、７９によって挾持されている。すなわち、断面Ｃ字管７８、７９は鋼管２０の内径よりも大きな外径の鋼管を、所定長さに切断して円周方向にスリット加工したものであるから、縮径された状態で鋼管２０の所定位置に挿入された後、弾性復元して拡径したもの、または鋼管２０の内面に摺動しながら所定位置まで圧入されたものであって、少なくとも注入圧力（Ｐ２）程度の圧力が注入用定圧開閉弁７０にかかっても移動しないものである。
したがって、１台の注入用定圧開閉弁７０を設置するだけで、実施形態１における注入装置１と同様の作用、効果を奏する。したがって、注入用孔２２ａ、２２ｂ、２２ｃ（図５において３箇所）の数量を増しても部品点数が増加することがなく、部品コストが上昇しない。
【００３６】
なお、注入用定圧開閉弁７０の型式や鋼管２０への設置要領は限定するものではない。また、注入用定圧開閉弁７０と鋼管２０との間にシール手段を設置してもよい。
また、外フランジ７７を撤去して（注入用定圧開閉弁７０の外周を筒状にして）、ボディ７２を上流側と下流側との両方から挾持しても、あるいは、ボディ７２を下流側のみで支持してもよい。
【００３７】
［実施形態３］
図６は本発明の実施形態３に係る地山改良材注入装置を説明する模式図である。図６において、地山改良材注入装置３（以下「注入装置３」と称す）は、複数個の袋体を有するものである。
すなわち、鋼管２０には、一方の端部に受け入れ手段３０と、他方の端部にコーンキャップ４０とが設置され、所定の間隔を設けて袋体１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ（以下、まとめて「袋体１０」と称する場合がある）が設置されている。
そして、鋼管２０の袋体１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄに包囲された位置に、それぞれ充填用孔２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、が穿設され、そこに、充填用定圧開閉弁５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、が設置されている。
【００３８】
さらに、袋体１０ａと袋体１０ｂとの間に注入用孔２２ａが穿設され、そこに注入用定圧開閉弁６０ａが設置され、袋体１０ｂと袋体１０ｃとの間に注入用孔２２ｂが穿設され、そこに注入用定圧開閉弁６０ｂが設置され、袋体１０ｃと袋体１０ｄとの間に注入用孔２２ｃが穿設され、そこに注入用定圧開閉弁６０ｃが設置され、袋体１０ｄとコーンキャップ４０（他方の端部に同じ）との間に注入用孔２２ｄが穿設され、そこに注入用定圧開閉弁６０ｄが設置されている。
【００３９】
そして、注入用孔２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ（以下、まとめて「注入用孔２２」と称す）の全てから略同時に地山改良材が吐出するように、注入用定圧開閉弁６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ（以下、まとめて「注入用定圧開閉弁６０」と称する場合がある）が開通する注入圧力（プレォード）Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、手前側（図中、右側）の注入用定圧開閉弁６０になる程、高い値になっている。
すなわち、注入装置３が地山に傾斜して挿入され、手前側が低い位置にある場合、鋼管２０内に供給された地山改良材の自重によって、注入用孔２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ（以下、まとめて「注入用孔２２」と称する場合がある）にはそれぞれ異なった値のヘッド圧（静圧）ΔＰａ、ΔＰｂ、ΔＰｃ、ΔＰｄが作用する。
【００４０】
このとき、ΔＰａ＞ΔＰｂ＞ΔＰｃ＞ΔＰｄの関係があるから、手前側にある注入用定圧開閉弁６０は該ヘッド圧に助けられて開通し易くなっている。そこで、それぞれのヘッド圧に相当する分だけ、開放し難くするため注入圧力（プレロ−ド）を調整している。
つまり、それぞれの注入用定圧開閉弁６０の注入圧力を、概ね、Ｐａ＝Ｐ２＋ΔＰａ、Ｐｂ＝Ｐ２＋ΔＰｂ、Ｐｃ＝Ｐ２＋ΔＰｃ、Ｐｄ＝Ｐ２＞Ｐ１、にしている。
【００４１】
よって、鋼管２０に地山改良材が供給されて内圧が上昇し、内圧が充填圧力（Ｐ１）に到達すると、まず、充填用定圧開閉弁５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄが手前側から順次開通して、袋体１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄが手前側から順次膨張して、下孔と鋼管２０との隙間は、複数の袋体１０によって、ａゾーン、ｂゾーン、ｃゾーンおよびｄゾーンに隔離される。
そして、内圧がさらに上昇して、先端の注入用定圧開閉弁６０ｄにおける地山改良材の圧力が注入圧力（Ｐ２）に到達すると、ａゾーン、ｂゾーン、ｃゾーンおよびｄゾーンのそれぞれに略同時に地山改良材が注入されることになる。
【００４２】
このため、長尺の下孔（奥の深い下孔）であっても、その全長に渡って、地山改良材が均一に充填されるから、簡単な施工でありながら、地山改良の信頼性が向上する。
なお、充填用定圧開閉弁５０についても、前記と同様にヘッド圧がかかっているが、全ての袋体１０を同時に膨張させる必要がないから、充填用定圧開閉弁５０のそれぞれについて、充填圧力（プレロード）を調整する必要がない。
【００４３】
また、以上は、鋼管２０が傾斜して設置された場合のヘッド圧（静圧）のみを考慮しているが、地山改良材の粘性や鋼管内壁との摩擦等によって伝達される圧力が降下する場合には、奥側にある注入用定圧開閉弁６０になる程開通し難くなる（手前側にある注入用定圧開閉弁６０の方が開通し易くなる）から、前記ヘッド圧（静圧）に準じて、前記圧力降下も考慮してそれぞれの注入用定圧開閉弁６０の注入圧力（プレロード）を調整してもよい。
【００４４】
なお、袋体１０の設置数量は４台に限定するものではなく、施工条件に応じて適宜変更できるものである。また、袋体１０相互の間隔は等しいものに限定するものではない。さらに、充填用孔２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄは袋体１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ毎に１個、あるいは注入用孔２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄはゾーン毎に１個に限定するものではなく、それぞれの数量、位置、形状は適宜選定できるものである。
また、充填用定圧開閉弁５０や注入用定圧開閉弁６０の型式は限定するものではなく、また、実施形態１に準じて、逆止弁や定圧開放弁等を使用してもよい。
【００４５】
［その他の実施形態］
以上説明した実施形態１（図１〜図４参照）、実施形態２（図５参照）、実施形態３（図６参照）は、それぞれ、充填用孔２１に充填用定圧開閉弁５０または逆止弁（図示しない）が設置されたものであるが、本発明はこれに限定するものではなく、充填用孔２１を貫通孔（充填用定圧開閉弁５０または逆止弁が設置されていない）にして、注入用孔２２に注入用定圧開閉弁６０を設置したり、あるいは、充填用孔２１の下流に注入用定圧開閉弁７０を設置したりしてもよい。
【００４６】
すなわち、受け入れ手段３０または受け入れ手段３０よりも上流（地山改良材圧送手段側）に、鋼管２０内に供給された地山改良材の圧力の変動を防止する手段（逆止弁等）が設置されている場合には、袋体１０に一旦充填された地山改良材が逆流することがなく、下孔８の口元部９の閉塞、または各ゾーンの隔離が維持されるからである。
【００４７】
さらに、実施形態３は、下孔８を各ゾーンに隔離し、各ゾーンのそれぞれに略同時に地山改良材が注入されるものであるが、本発明はこれに限定するものでなく、下孔８を各ゾーンに隔離し、所定のゾーンに他のゾーンよりも先行して地山改良材を注入するようにしてもよい。すなわち、先行して地山改良材を注入したいゾーンに設置された注入用定圧開閉弁の注入圧力を、他のゾーンに設置された注入用定圧開閉弁の注入圧力より低く設定しておけばよい。よって、各ゾーン毎に注入用定圧開閉弁の注入圧力を適宜設定しておけば、所望の順番で、それぞれのゾーンに地山改良材を注入することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、長尺先受け工法、地山先受け補強工などの地山改良工法に用いられる、地山改良材を地山に注入するための地山改良材注入装置として広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施形態１に係る地山改良材注入装置を説明する上半分を断面にした側面図。
【図２】注入装置１における開閉弁を説明する断面図。
【図３】注入装置１における袋体の設置状況を説明する上半分を断面にした部分側面図。
【図４】注入装置１における開閉弁の動作を説明する模式図。
【図５】本発明の実施形態２に係る地山改良材注入装置を説明する一部を断面にした側面図。
【図６】本発明の実施形態３に係る地山改良材注入装置を説明する模式図。
【符号の説明】
【００５０】
１ 地山改良材注入装置１
２ 地山改良材注入装置２
３ 地山改良材注入装置３
７ 地山
８ 下孔
９ 口元部
１０ 袋体
１１ 開口部
１２ 開口部
２０ 鋼管
２１ 充填用孔
２２ 注入用孔
３０ 受け入れ手段
３１ 異径ソケット
３２ 継手手段
４０ コーンキャップ
５０ 充填用定圧開閉弁
５１ 内フランジ
５２ ボディ
５３ リング
５４ バルブ
５５ 圧縮バネ
５６ キャップ
５７ 外フランジ
６０ 注入用定圧開閉弁
６１ 内フランジ
６２ ボディ
６３ リング
６４ バルブ
６５ 圧縮バネ
６６ キャップ
６７ 外フランジ
７０ 充填用定圧開閉弁
７１ 内フランジ
７２ ボディ
７３ リング
７４ バルブ
７４ ボディ
７４ 弁体
７５ 圧縮バネ
７６ キャップ
７７ 外フランジ
７８ 断面Ｃ字管
８１ 環状体
８２ 環状体
８３ 縛着リング
８４ 縛着リング
Ｐａ 注入圧力
Ｐｂ 注入圧力
Ｐｃ 注入圧力
Ｐｄ 注入圧力
ΔＰａ ヘッド圧
ΔＰｂ ヘッド圧
ΔＰｃ ヘッド圧
ΔＰｄ ヘッド圧
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を具備する略液密的な袋体と、該袋体を略液密的に貫通する鋼管とを有する地山に地山改良材を注入するための地山改良材注入装置であって、
前記鋼管の一方の端部に地山改良材を受け入れるための受け入れ手段と、前記鋼管の前記袋体の位置に前記袋体に地山改良材を充填するための充填用孔と、前記鋼管の前記袋体よりも他方の端部寄りに、地山に地山改良材を注入するための注入用孔とが設けられ、
前記受け入れ手段を経由して前記鋼管に地山改良材が供給される際、まず前記充填用孔を経由して前記袋体に地山改良材が充填され、その後、前記注入用孔を経由して地山に地山改良材が注入されることを特徴とする地山改良材注入装置。
【請求項２】
前記注入用孔に、または前記注入用孔と前記充填用孔との間に、所定の圧力である注入圧力に到達すると開通して該注入圧力より低い圧力では閉塞する注入用定圧開閉弁が設置されていることを特徴とする請求項１記載の地山改良材注入装置。
【請求項３】
前記充填用孔に、前記注入圧力よりも低い圧力である充填圧力に到達すると開通して該充填圧力よりも低い圧力では閉塞する充填用定圧開閉弁が設置されていることを特徴とする請求項２記載の地山改良材注入装置。
【請求項４】
前記充填用孔に、地山改良材を前記袋体に向けてのみ通過させる充填用逆止弁が設置されていることを特徴とする請求項２記載の地山改良材注入装置。
【請求項５】
前記注入用孔に、または前記注入用孔と前記充填用孔との間に、所定の圧力である注入圧力に到達すると開通し、一旦開通した後は開通を継続する注入用定圧開放弁が設置され、
前記充填用孔に、地山改良材を前記袋体に向けてのみ通過させる充填用逆止弁が設置されていることを特徴とする請求項１記載の地山改良材注入装置。
【請求項６】
前記鋼管の外面に弾性を具備する一対の環状体が設置され、前記袋体の前記鋼管が貫通している一対の鋼管貫通部の周囲が前記一対の環状体のそれぞれを介して前記鋼管に縛着されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の地山改良材注入装置。
【請求項７】
可撓性を具備する略液密的な複数の袋体と、該複数の袋体を略液密的に貫通する鋼管とを有する地山に地山改良材を注入するための地山改良材注入装置であって、
前記鋼管の一方の端部に地山改良材を受け入れるための受け入れ手段と、前記鋼管の前記複数の袋体の位置に前記複数の袋体のそれぞれに地山改良材を充填するための複数の充填用孔と、前記鋼管の前記複数の袋体同士の間に、地山に地山改良材を注入するための複数の注入用孔とが設けられ、
前記受け入れ手段を経由して前記鋼管に地山改良材が供給される際、まず前記複数の充填用孔を経由して前記複数の袋体に地山改良材が充填され、その後、前記複数の注入用孔を経由して地山に地山改良材が注入されることを特徴とする地山改良材注入装置。
【請求項８】
前記複数の注入用孔に、所定の圧力である注入圧力に到達すると開通して該注入圧力より低い圧力では閉塞する注入用定圧開閉弁が設置されていることを特徴とする請求項７記載の地山改良材注入装置。
【請求項９】
前記複数の注入用孔のそれぞれに所定の圧力である注入圧力に到達すると開通して該注入圧力より低い圧力では閉塞する注入用定圧開閉弁が設置され、
該注入用定圧開閉弁のうち前記鋼管の一方の端部に近い位置に設置された注入用定圧開閉弁になる程、前記注入圧力が高くなることを特徴とする請求項７または８記載の地山改良材注入装置。
【請求項１０】
前記複数の充填用孔のそれぞれに、前記鋼管の他方の端部に最も近い位置に設置された注入用定圧開閉弁の注入圧力よりも低い圧力である充填圧力に到達すると開通して該充填圧力よりも低い圧力では閉塞する充填用定圧開閉弁が設置されていることを特徴とする請求項８または９記載の地山改良材注入装置。
【請求項１１】
前記複数の充填用孔のそれぞれに、地山改良材を前記袋体に向けてのみ通過させる充填用逆止弁が設置されていることを特徴とする請求項８または９記載の地山改良材注入装置。
【請求項１２】
前記鋼管の外面に弾性を具備する複数群の一対の環状体が設置され、前記複数の袋体の前記鋼管が貫通している一対の鋼管貫通部の周囲がそれぞれ前記複数群の一対の環状体を介して前記鋼管に縛着されていることを特徴とする請求項７乃至１１の何れかに記載の地山改良材注入装置。
【請求項１】
可撓性を具備する略液密的な袋体と、該袋体を略液密的に貫通する鋼管とを有する地山に地山改良材を注入するための地山改良材注入装置であって、
前記鋼管の一方の端部に地山改良材を受け入れるための受け入れ手段と、前記鋼管の前記袋体の位置に前記袋体に地山改良材を充填するための充填用孔と、前記鋼管の前記袋体よりも他方の端部寄りに、地山に地山改良材を注入するための注入用孔とが設けられ、
前記受け入れ手段を経由して前記鋼管に地山改良材が供給される際、まず前記充填用孔を経由して前記袋体に地山改良材が充填され、その後、前記注入用孔を経由して地山に地山改良材が注入されることを特徴とする地山改良材注入装置。
【請求項２】
前記注入用孔に、または前記注入用孔と前記充填用孔との間に、所定の圧力である注入圧力に到達すると開通して該注入圧力より低い圧力では閉塞する注入用定圧開閉弁が設置されていることを特徴とする請求項１記載の地山改良材注入装置。
【請求項３】
前記充填用孔に、前記注入圧力よりも低い圧力である充填圧力に到達すると開通して該充填圧力よりも低い圧力では閉塞する充填用定圧開閉弁が設置されていることを特徴とする請求項２記載の地山改良材注入装置。
【請求項４】
前記充填用孔に、地山改良材を前記袋体に向けてのみ通過させる充填用逆止弁が設置されていることを特徴とする請求項２記載の地山改良材注入装置。
【請求項５】
前記注入用孔に、または前記注入用孔と前記充填用孔との間に、所定の圧力である注入圧力に到達すると開通し、一旦開通した後は開通を継続する注入用定圧開放弁が設置され、
前記充填用孔に、地山改良材を前記袋体に向けてのみ通過させる充填用逆止弁が設置されていることを特徴とする請求項１記載の地山改良材注入装置。
【請求項６】
前記鋼管の外面に弾性を具備する一対の環状体が設置され、前記袋体の前記鋼管が貫通している一対の鋼管貫通部の周囲が前記一対の環状体のそれぞれを介して前記鋼管に縛着されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の地山改良材注入装置。
【請求項７】
可撓性を具備する略液密的な複数の袋体と、該複数の袋体を略液密的に貫通する鋼管とを有する地山に地山改良材を注入するための地山改良材注入装置であって、
前記鋼管の一方の端部に地山改良材を受け入れるための受け入れ手段と、前記鋼管の前記複数の袋体の位置に前記複数の袋体のそれぞれに地山改良材を充填するための複数の充填用孔と、前記鋼管の前記複数の袋体同士の間に、地山に地山改良材を注入するための複数の注入用孔とが設けられ、
前記受け入れ手段を経由して前記鋼管に地山改良材が供給される際、まず前記複数の充填用孔を経由して前記複数の袋体に地山改良材が充填され、その後、前記複数の注入用孔を経由して地山に地山改良材が注入されることを特徴とする地山改良材注入装置。
【請求項８】
前記複数の注入用孔に、所定の圧力である注入圧力に到達すると開通して該注入圧力より低い圧力では閉塞する注入用定圧開閉弁が設置されていることを特徴とする請求項７記載の地山改良材注入装置。
【請求項９】
前記複数の注入用孔のそれぞれに所定の圧力である注入圧力に到達すると開通して該注入圧力より低い圧力では閉塞する注入用定圧開閉弁が設置され、
該注入用定圧開閉弁のうち前記鋼管の一方の端部に近い位置に設置された注入用定圧開閉弁になる程、前記注入圧力が高くなることを特徴とする請求項７または８記載の地山改良材注入装置。
【請求項１０】
前記複数の充填用孔のそれぞれに、前記鋼管の他方の端部に最も近い位置に設置された注入用定圧開閉弁の注入圧力よりも低い圧力である充填圧力に到達すると開通して該充填圧力よりも低い圧力では閉塞する充填用定圧開閉弁が設置されていることを特徴とする請求項８または９記載の地山改良材注入装置。
【請求項１１】
前記複数の充填用孔のそれぞれに、地山改良材を前記袋体に向けてのみ通過させる充填用逆止弁が設置されていることを特徴とする請求項８または９記載の地山改良材注入装置。
【請求項１２】
前記鋼管の外面に弾性を具備する複数群の一対の環状体が設置され、前記複数の袋体の前記鋼管が貫通している一対の鋼管貫通部の周囲がそれぞれ前記複数群の一対の環状体を介して前記鋼管に縛着されていることを特徴とする請求項７乃至１１の何れかに記載の地山改良材注入装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−６３６６０（Ｐ２００６−６３６６０Ａ）
【公開日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２４７９７８（Ｐ２００４−２４７９７８）
【出願日】平成１６年８月２７日（２００４．８．２７）
【出願人】（５９６１４７３６７）株式会社ティーエフティー (11)
【出願人】（５９６０９６６０７）日豊商事株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月２７日（２００４．８．２７）
【出願人】（５９６１４７３６７）株式会社ティーエフティー (11)
【出願人】（５９６０９６６０７）日豊商事株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
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