地盤改良工法および地盤改良装置
【課題】注入材の逸送を防止して注入材を地盤内に無駄なく、均一に注入して大径の固結体を容易に形成できる地盤改良工法および地盤改良装置を提供する。
【解決手段】削孔イ内に設置された注入外管1と注入外管1内に設置された注入内管2,3,4とを備えている。注入外管1は注入外管1と削孔壁間の空間内に連通する粗詰め注入材吐出口5aと粗詰め注入材吐出口5aを挟んでその上下両側に取り付けられた複数の外管パッカー5bとからなる粗詰め注入材注入部5と、注入外管1と削孔壁間の空間内に連通する複数の浸透性注入材吐出口6aと浸透性注入材吐出口6aを挟んでその上下両側に取り付けられた複数の外管パッカー6bとからなる浸透性注入材注入部6を備えている。外管パッカー5bと6bは透水性の柱状袋体内に固化材を充填することにより削孔径より大きく形成する。粗詰め注入材注入部5の外管パッカー5b,5b間の間隔L1は、浸透性注入材注入部6の外管パッカー6b,6b間の間隔L2より狭い間隔とする。
【解決手段】削孔イ内に設置された注入外管1と注入外管1内に設置された注入内管2,3,4とを備えている。注入外管1は注入外管1と削孔壁間の空間内に連通する粗詰め注入材吐出口5aと粗詰め注入材吐出口5aを挟んでその上下両側に取り付けられた複数の外管パッカー5bとからなる粗詰め注入材注入部5と、注入外管1と削孔壁間の空間内に連通する複数の浸透性注入材吐出口6aと浸透性注入材吐出口6aを挟んでその上下両側に取り付けられた複数の外管パッカー6bとからなる浸透性注入材注入部6を備えている。外管パッカー5bと6bは透水性の柱状袋体内に固化材を充填することにより削孔径より大きく形成する。粗詰め注入材注入部5の外管パッカー5b,5b間の間隔L1は、浸透性注入材注入部6の外管パッカー6b,6b間の間隔L2より狭い間隔とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は地盤改良工法および地盤改良装置に関し、注入材の逸送を防止して対象地盤内に注入材を無駄なく、均一かつ確実に注入して大径の固結体を容易に形成することができる。
【背景技術】
【０００２】
注入工法による地盤改良は、削孔内に設置した注入管を用いてセメント系の固化材や水ガラス系の薬液を地盤中に注入して地盤を強化する方法であり、主に地盤の止水性向上、強度増加、空洞部の充填等を目的に行われる。
【０００３】
注入工法で用いられる注入管は、例えば、図１３（ａ），（ｂ）に図示するような、地盤中に形成された削孔イ内に設置された注入外管２０と、この注入外管２０内に設置された注入内管２１とを備えて構成されている。
【０００４】
注入外管２０は、管軸方向に間隔をおいて形成された複数の注入材吐出口２０ａと、この注入材吐出口２０ａを挟んでその上下両側にそれぞれ取り付けられた外管パッカー２２，２２とを備えている。また、注入内管２１は、先端に注入材吐出口２１ａとこの注入材吐出口２１ａを挟んでその上下両側に内管パッカー２３，２３を備えている。
【０００５】
外管パッカー２２は、袋体にセメント系固化材などを充填することにより削孔イの内径より大きい径に形成され、削孔イと注入外管２０との間隙(柱状空間)を注入材吐出口２０ａの上下両側において塞ぐことにより、削孔イと注入外管２０との間に管軸方向に連続する柱状の注入材浸透源ロを形成すると共に、削孔イと注入外管２０との間隙を注入材が管軸方向に逸送するのを防止する働きをするものである。
【０００６】
内管パッカー２３は、エアまたは流体の充填により膨張して、注入外管２０と注入内管２１との間隙を注入材吐出口２０ａおよび２１ａの上下両側で塞ぐことにより、注入外管２０と注入内管２１との間に注入内管２１から注入材浸透源ロに通じる注入材流路を形成する働きをするものである。
【０００７】
このような構成において、削孔イ内に注入外管２０を立て込み、続いて注入外管２０内に注入内管２１を立て込み、当該注入内管２１の注入材吐出口２１ａを外管パッカー２２の注入材注入口２２ａの位置に合わせる。
【０００８】
そして、内管パッカー２３内に流体または液体を注入して内管パッカー２３を膨張させて注入外管２０と注入内管２１との間を注入内管２１の注入材吐出口２１ａの上下両側で密閉する。
【０００９】
次に、注入内管２１により外管パッカー２２内にセメント系固化材を注入して外管パッカー２２を膨張させることにより削孔イと注入外管２０との間隙を注入材吐出口２２ａの上下両側において密閉する。
【００１０】
こうすることにより上下外管パッカー２２，２２間に管軸方向に連続する柱状の注入材浸透源ロを形成することができる。
【００１１】
次に、注入外管２０内に注入内管２１を立て込み、注入外管２０の注入材吐出口２０ａと注入内管２１の注入材吐出口２１ａが一致する位置で内管パッカー２３，２３を膨張させて、注入外管２０と注入内管２１との間隙を注入材吐出口２０ａおよび２１ａの上下両側において密閉する。
【００１２】
そして、注入内管２１内に注入材を圧送する。そうすると、注入材は注入材吐出口２１ａから注入外管２０と注入内管２１間の内管パッカー２３，２３間に吐出される。さらに、そこから注入外管２０の注入材吐出口２０ａを通って注入材浸透源ロに吐出され、そこから周囲の地盤中に浸透注入(土粒子間浸透)される。
【００１３】
その際、注入外管２０内で注入内管２１を上下方向に移動させて注入ステージを変えることにより、各注入ステージにおいて土層の性状に応じて適切な注入を行うことができる。
【００１４】
また、外管パッカー２２，２２間に長大な柱状浸透源ロを形成することができるため、１ステージ当り大きな吐出量の注入速度で注入しても小さい注入圧力で浸透注入できるため、大径の固結体を形成することができる。
【００１５】
ところで、注入工法におけるひとつの理想は、注入材を土粒子間に均等に浸み込ませる土粒子間浸透(浸透注入)にあり、可能な限り時間をかけ、低圧注入によって行うことにより理想に近い土粒子間浸透が可能とされている。
【００１６】
また、注入工法においては、透水係数の小さい微細砂層に注入材を確実に浸透させる必要があり、また、地盤性状の異なる複数の土層からなる地盤に対しては、注入材を均一かつ確実に浸透させる必要がある。
【００１７】
さらに、粗い土層を含む地盤の場合は、外管パッカー２２，２２間に長大な柱状の注入材浸透源ロを設けても、注入材浸透源ロ内に吐出されたゲル化時間の長い浸透性のすぐれた注入材は粗い層を通して注入範囲外に逸送したり、あるいは外管パッカー２２を乗り越えて上下の柱状空間に流入したりしないことが求められる。また、長大な注入材浸透源ロが孔壁の崩壊によって閉塞したり注入外管の注入材吐出口が目詰まりしたりしないことが求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２００２−１６７７４５号公報
【特許文献２】特開２００５−３０７５０８号公報
【特許文献３】特開平７−２７９１５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかし、多くの地盤は、透水係数や間隙率の異なる複数の地層が不規則に積層されて構成されており、このうち特に砂質層や砂礫層は透水係数と間隙率が共に大きいのに対して粘性土層やシルト層の透水係数と間隙率は共に小さい。
【００２０】
このような地盤に対して注入工法による地盤改良を実施しても、注入材が地盤全体に均等に注入されないことが多く、特に、砂質層や砂礫層を間に含む地盤ではこれらの地層で注入材が逸走してしまい、このため多くの注入材が無駄になり、しかも注入材を地盤全体に均一に浸透注入させることは非常に困難であった。
【００２１】
また、地盤性状の異なる複数の地層からなる地盤に注入材を注入する際、地層の変化に対応して注入速度と注入量をコントロールすることは実際上難しく、このため、ある層では注入材が多量に拡がり、またある層では僅かしか浸透されない等の注入のむらが起こり、注入材を地盤全体に均一に浸透させることはきわめて困難であった。
【００２２】
また、特に粗い土層を含む地盤の場合は、外管パッカー２２，２２間に長大な柱状の注入材浸透源ロを設けても、注入材浸透源ロ内に吐出されたゲル化時間の長い浸透性のすぐれた注入材は、注入対象範囲外に逸送したり、外管パッカー２２を乗り越えて上下の柱状空間に流入したりしないことが求められる。
【００２３】
これを浸透性の良い注入材が外管パッカー２２を乗り越えないようにするには、外管パッカー２２を管軸方向に長くすればよいが、外管パッカー２２を長くすると注入材浸透源ロは短くなってしまい、注入材浸透源ロを短くすると、注入材を低圧下で土粒子間浸透させるには、毎分吐出量を少なくする必要があるため、同一ゲルタイムでは形成される固結体の径が小さくなり、また注入時間が長くなり、施工能率が低下してしまうとい課題があった。
【００２４】
また、そのため、毎分の吐出量を多くすると、注入材浸透源ロが短いため、注入圧が高くなり脈状注入になるという課題があった。さらに、固結体の径が小さいと注入間隔を狭くする必要があるため、削孔イの数が多くなり経済的な問題があった。
【００２５】
しかし、大径の固結体を形成するにはゲル時間の長い注入液を長時間連続注入しなくてはならず、拘束圧の小さな地表面近くでは注入液が地表に漏出してしまい、所定の注入ステージにおいて広範囲に均一に注入できないという課題があった。
【００２６】
また、柱状浸透源を長大にするには、外管パッカー長を短くせざるを得ず、短くすると外管パッカーを乗り越えて次の注入ステージの柱状空間を充填してしまうという問題があった。
【００２７】
また、注入工法は、可能な限り時間をかけ低圧注入によって行うのが注入材を度粒子間に均等に浸透させることができて理想とされているため、相当な時間と手間がかかってしまい、施工効率の面から理想的とはいえないのが現状であった。
【００２８】
このためにも大きな柱状浸透源を用いて大きな吐出量で低圧注入することが望ましいが、注入材浸透源を長大にするほど削孔壁が崩壊して吐出口が詰まったり、浸透孔壁(柱状空間)に対する注入管の開口率が小さくなってしまい、注入材浸透源の全長に注入材が行き渡らなくなる。
【００２９】
このため、孔壁の崩壊を防ぎ、かつ注入材浸透源の柱状空間を保持すると同時に、柱状空間全長に対する高い開口率を有する注入管装置が要求されるという問題があった。
【００３０】
本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、注入材の逸走を阻止し、かつ長大な柱状空間を保持して注入材を対象地盤内に無駄なく、低圧で土粒子間浸透せしめて均一かつ確実に注入して大径の固結体を容易に形成することができる地盤改良装置および地盤改良工法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
請求項１記載の地盤改良装置(図１〜図５参照)は、削孔内に設置された注入外管と当該注入外管内に設置された注入内管とを備え、前記注入外管は当該注入外管と削孔壁間の空間内に連通する粗詰め注入材吐出口と当該粗詰め注入材吐出口を挟んでその上下両側に取り付けられた複数の外管パッカーとからなる粗詰め注入材注入部と、前記注入外管に設けられた複数の浸透性注入材吐出口を有する浸透性注入材注入部とを備え、前記上下外管パッカーは当該外管パッカーの管軸方向の長さより狭い間隔に設置され、かつ透水性の柱状袋体の中に前記注入内管によって固化材を充填することにより削孔径より大きく形成され、当該外管パッカーの周囲には柱状袋体を透過した固化材の一部と土とからなる土中パッカーが形成され、さらに当該土中パッカーの周囲に前記注入内管によって注入され、前記粗詰め注入材吐出口から吐出された粗詰め注入材と土とからなる大径土中パッカーが形成されてなることを特徴とするものである。
【００３２】
本発明は、注入外管周囲の地表面近く、或は透水性の大きい土層付近に大径土中パッカーを形成することで、当該大径土中パッカーの下方に後から注入される浸透性注入材が注入外管の周囲を地表面側に逸送するのを防止し、或いは透水性の大きい土層から浸透性注入材が注入範囲外に逸走するのを防止するようにしたものである。
【００３３】
また、大径土中パッカーの下方に管軸方向に長い柱状注入源を確保することにより、削孔間隔を大きくとり、大きな吐出量でかつ低圧で土粒子間浸透(浸透注入)により大径固結体(地盤改良体)を容易にかつ確実に形成できるようにしたものである。
【００３４】
本発明によれば、透水性の柱状袋体に例えばセメント系の固化材を充填することにより削孔径より大きい径の外管パッカーを形成し、この外管パッカーの周囲に柱状袋体に充填された固化材の一部(細粒部分)が袋体を透過して、外管パッカー周囲の土と共に固化して大きな土中パッカーを形成し、さらに粗詰め注入材吐出口から土中パッカー周囲の地盤中に粗詰め注入材を注入することにより、粗詰め注入材と土とからなるさらに大きな土中パッカーを形成するため、結果として注入外管周囲の地表面近くに相当大きな土中パッカーを形成することができる。
【００３５】
その際、特に上下外管パッカー間の間隔が、外管パッカーの管軸方向の長さより狭く設定されていることで、粗詰め注入材吐出口が位置している上下外管パッカーと削孔壁と注入外管で囲まれた空間内に柱状袋体を透過した固化材の一部(細粒部分或いは瞬結性注入材のゲル)が上部外管パッカーの下面や下部外管パッカーの上面から流れ込み、上記空間内で固化することにより孔壁保護体を形成することができる。
【００３６】
当該孔壁保護体は、土を含まず固化材の細粒部分或いは瞬結性注入材のゲルのみが固化したものであることから土中パッカー、あるいは懸濁液そのものの固結物より強度がかなり小さく、このため粗詰め注入材吐出口から粗詰め注入材を注入する際の注入圧によって容易に砕かれる。
【００３７】
そのため、上下の土中パッカー間からその外側の地盤中に粗詰め注入材が注入され、更に大きな土中パッカーが形成される。
【００３８】
したがって、注入外管の粗詰め注入材吐出口が開口している孔壁の崩壊を防止することができ、また粗詰め注入材吐出口が削孔内のスライムや孔壁の崩壊等によって目詰まり等を起すこともないので、必要量の粗詰め材注入材を周囲の地盤中に確実に注入することができる。
【００３９】
通常、粗詰め注入材吐出口に近接して設けられた柱状袋体の中に固化材を注入して外管パッカーを形成しようとすると、袋体の膨張によって周囲の土が押しのけられ、その土が粗詰め注入材吐出口に接する空間に回りこんで粗詰め注入材吐出口が塞がれてしまい、その後の粗詰め注入材の注入が困難であるという課題があった。
【００４０】
本発明によれば、上下外管パッカー間の削孔内に柱状袋体を透過した固化材の一部(細粒部分或いは瞬結性注入材のゲル)からなる孔壁保護体が形成されることで、上記のような問題は起こらない。
【００４１】
なお、この場合の上下外管パッカー間の間隔Ｌ１は、外管パッカーの管軸方向の長さＬ３の１／２以下とするのが望ましい(図９参照)。また、柱状袋体は、例えば麻布、織布、不織布、透水性合成樹脂、網材などの透水機能を有するものを素材とする袋体が適している。
【００４２】
また、粗詰め注入材としては、瞬結性注入材とセメント系やベントナイト系の懸濁型注入材があり、対象地盤の性状、土質に応じて適宜使い分けることができる。
【００４３】
また、瞬結性注入材としては、例えば、固結性に優れた水ガラス系溶液型グラウト材やゲル化時間の短い懸濁型注入材が適している。さらに、粗詰め注入材注入部より下方の浸透性注入材注入部における削孔と注入外管との間隙内に網体、織布、不織布、透水性合成樹脂被膜、各種ドレーン材等の透水性を有する材料からなる柱状浸透導水部材を設置することにより孔壁の崩壊を防止することができる。
【００４４】
この柱状浸透導水部材は、孔壁の崩壊を保護するのみならず、崩壊した場合でも、柱状空間を形成して注入材吐出口から吐出された注入材を注入外管の注入部の全長にわたって誘導し、柱状浸透を可能にさせる構造のものが望ましい。
【００４５】
そのためには、厚みのある透水性材料、あるいは注入圧によって注入材が誘導されるためのある厚さの空間を形成し得る構造であることが望ましい。更に好ましくは、削孔壁に対する開口率が大きいものであることが望ましい。上記における柱状浸透導水部材の材料の厚み、或いは空間の大きさは０．５ｃｍ〜３ｃｍ程度が望ましい。
【００４６】
このような柱状浸透導水部材は、粗詰め注入材が粗い土層を通って柱状浸透導水部材の柱状空間に回ってきても、また隣接した注入孔からゲル化しかかった注入液が浸入してきても、柱状浸透導水部材が覆っている注入外管の浸透性注入材吐出口を柱状浸透導水部材が遮断して注入空間を保護する効果を有する。
【００４７】
なお、粗詰め注入材吐出口と当該粗詰め注入材吐出口を上下に挟む一対の上下外管パッカーは、注入外管の管軸方向の任意の位置に少なくとも一ケ所あればよい。例えば、地表面近くの最上部でもよいし、粗い土層の位置に設けてもよい。また、浸透性注入材吐出口は注入外管の管軸方向の任意の位置に少なくとも一ヶ所、あるいは複数ヶ所に設けることができる。
【００４８】
また、柱状浸透導水部材を設置することにより浸透性注入材吐出口が削孔内のスライム等で目詰まり等を起すこともないので、必要量の浸透性注入材を周囲の地盤中に確実に浸透注入させることができる。
【００４９】
なお、浸透性注入材としては、例えば浸透性、強度および耐久性に優れたシリカコロイド系、シリカゾル系、有機系水ガラス、無機系水ガラス等の溶液型シリカグラウトの他に無機系懸濁型注入材などが適している。
【００５０】
なお、図２において、注入外管内に挿入された注入内管の上下一対の内管パッカーを、粗詰め注入材吐出口とその上下の外管パッカーの注入材吐出口を跨ぐように設置することにより、外管パッカーの袋体に粗詰め注入材を注入して膨張させることと、地盤中に粗詰め注入材を注入することを同時に行うことができる。
【００５１】
また、その際、粗詰め注入材吐出口の逆止弁の抵抗圧を、外管パッカー内の注入材吐出口の逆止弁の抵抗圧より大きくしておけば、外管パッカーの膨張を先行させることができる。
【００５２】
この場合の注入材吐出口の逆止弁の抵抗圧は、逆止弁としてのゴムスリーブの弾性力を大小調整するか、あるいは注入材吐出口の開口面積を大小調整するか等の方法によって調整することができる。
【００５３】
請求項２記載の地盤改良装置は、請求項１記載の地盤改良装置において、粗詰め注入材注入部における注入外管と上下外管パッカーと削孔壁とからなる空間内に柱状袋体を透過した固化材の一部からなる孔壁保護体が形成されてなることを特徴とするものである(図２〜図４参照)。
【００５４】
通常、粗詰め注入材吐出口に近接して設けられた柱状袋体の中に懸濁型の固化材を注入して外管パッカーを形成しようとすると、袋体の膨張によって周囲の土が押しのけられ、その土が粗詰め注入材吐出口に接する空間に回りこんで粗詰め注入材吐出口が塞がれてしまい、その後の粗詰め注入材の注入が困難である。
【００５５】
本発明によれば、上下外管パッカー間の削孔内に柱状袋体を透過した固化材の一部(細粒部分)からなる孔壁保護体が形成されることで、上記のような問題は起こらない。
【００５６】
なお、この場合の上下外管パッカー間の間隔Ｌ１は、外管パッカーの管軸方向の長さＬ３の１／２以下とし(図９参照)、かつ浸透性注入材注入部の外管パッカー間の間隔Ｌ２よりも狭くするのが望ましい(図２参照)。
【００５７】
また、柱状袋体は、例えば麻布、織布、不織布、透水性合成樹脂、網材などの透水機能を有するものが適している。
【００５８】
請求項３記載の地盤改良装置は、請求項１または２記載の地盤改良装置において、浸透性注入材吐出口を挟んでその上下両側またはその片側に外管パッカーが取り付けられてなることを特徴とするものである(図１〜図４参照)。
【００５９】
一般に、浸透性注入材の柱状注入源が管軸方向に長くなるにつれて浸透性注入材の注入圧が低下し、また浸透性注入材の注入圧に場所によりばらつきが生じやすい。このため、浸透性注入材が注入ステージ全体に均一に注入されないおそれがある。
【００６０】
本発明によれば、各浸透性注入材吐出口の上下両側、或いは少なくとも上側に外管パッカーを取り付けて、また土層が複雑な場合は管軸方向に連続する浸透性注入材の柱状浸透源を複数に仕切ることで、浸透性注入材の注入圧を一定に保持することができ、これにより大きな吐出量でかつ低圧で注入材を広範囲に均一に浸透注入させることができる。
【００６１】
請求項４記載の地盤改良装置は、請求項１〜３のいずれかひとつに記載の地盤改良装置において、浸透性注入材注入部における注入外管には孔壁との間の空間内に柱状浸透導水部材が取り付けられ、かつ注入外管の浸透性注入材吐出口に逆止弁が取り付けられていることを特徴とするものである。
【００６２】
本発明によれば、浸透性注入材注入部の削孔内に透水性の柱状浸透導水部材を設置することにより、柱状注入源を長くとっても孔壁は崩壊しにくく、かつたとえ孔壁が崩壊しても管軸方向に大きな柱状注入源を保持でき、大きな吐出量で低圧注入が可能であり、しかも注入孔間隔を大きくとり、広範囲の浸透注入が可能になる。
【００６３】
柱状浸透導水部材には、例えば網体、織布、不織布、透水性合成樹脂、各種ドレーン材等の透水性を有する材料を用いて前述したように形成されたものを筒状或いは内部に空間を有するかご状または帯状のものを用いることができる(図７〜図１１参照)。
【００６４】
請求項５記載の地盤改良装置は、請求項４記載の地盤改良装置において、柱状浸透導水部材は透水性膨縮性チューブ或いは網状体管体であり、浸透性注入材注入部における注入外管の外周に取り付けられ、かつ浸透性注入材吐出口に逆止弁が取り付けられていることを特徴とするものである(図６参照)。
【００６５】
本発明によれば、浸透性注入材の注入圧で膨張する膨縮性チューブによって孔壁の崩壊および崩壊に伴う浸透性注入材吐出口の目詰り等を防止することができる。また、削孔径を小さくできる等の効果がある。
【００６６】
さらに、柱状浸透導水部材は、逆止弁が取り付けられた１個または複数の浸透性注入材吐出口を覆うことにより柱状浸透源となる空間を形成しているので、浸透性注入材の注入中に注入が完了した他の注入ステージで周囲の地盤中に注入された注入材や地下水が浸透性注入材吐出口から注入外管内に逆流するおそれがない。
【００６７】
また、隣接する複数の削孔間において、ある削孔において地盤中に注入された注入材が他の削孔内に立て込まれた注入外管内に逆流したり、柱状空間を埋めてしまうことがあるが、このような事態を防止することかできる。
【００６８】
さらに、同一削孔内において、注入材が外管パッカーを乗り越えて他の注入ステージに逸送し、浸透性注入材吐出口から注入外管内に逆流したり、あるいは柱状空間を埋めてしまうおそれがあるが、そのような現象を防止することができる。
【００６９】
本発明の実施形態によれば、柱状浸透源を長大にしても、その区間の注入外管壁面に上記柱状浸透導水部材が設けられ、かつ各浸透性注入材吐出口に注入材の逆流を防止する逆止弁が取り付けられていることで、上記するような問題は起こらない。
【００７０】
また、柱状浸透導水部材と孔壁間の空間に他の注入材吐出口から注入されたゲル化しかかった浸透性注入材、あるいは粗詰め注入材が回り込んできても柱状浸透導水部材の存在によって遮断されることで、浸透性注入材注入部の柱状浸透源は確保され、浸透性注入材は柱状浸透導水部材が形成する空間を通って柱状空間全体に広がるため、注入材を周囲の地盤中に確実に注入することができる。
【００７１】
さらに、柱状導水部材は全体が透水性であるため、注入外管の浸透性注入材吐出口の数が少なくても、たとえ一個でも注入ステージの全長において浸透性注入材を周囲の地盤中に均一に浸透注入させることができる。
【００７２】
請求項６記載の地盤改良装置は、請求項４記載の地盤改良装置において、柱状浸透導水部材は帯状浸透導水部材であって、浸透性注入材注入部における注入外管の外周に注入外管の管軸方向に螺旋状に取り付けられ、かつ注入外管の浸透性注入材吐出口に逆止弁が取り付けられていることを特徴とするものである(図７参照)。
【００７３】
本発明によれば、注入外管の全外周面を柱状浸透導水部材によって覆うより柱状空間の開口率が大きいため、注入材浸透源が大きく、このため大きな注入速度でも低圧注入により浸透注入を行うことができる。
【００７４】
また、隣接する帯状導水部材間の導水溝には、周辺土砂のアーチアクションよって空間が確保されるため、大きな注入材浸透源を得ることができる。また、帯状導水部材の使用量も少なくてすむ。
【００７５】
このため、注入外管にたとえ１個の浸透性注入材吐出口が形成されている場合であっても、当該浸透性注入材吐出口から吐出された注入材は、注入外管の表面を帯状導水部材および導水溝に導かれるため、周囲の地盤中に広く均等に浸透注入される。
【００７６】
なお、上記柱状浸透導水部材や帯状導水部材は、例えば織布、不織布、または透水性合成樹脂などの透水性を有する材料、さらには合成樹脂などから例えば０．５ｃｍ〜３ｃｍ程度の一定の厚さを有して立体網状に形成された立体網状材から形成することができる。
【００７７】
請求項７記載の地盤改良工法は、請求項１〜６のいずれかひとつに記載された複数の地盤改良装置と、各地盤改良装置に導管を介して接続された粗詰め注入材および浸透性注入材の貯蔵タンクと、各導管に接続され、かつそれぞれ独立した駆動源で作動するように構成され、粗詰め注入材と浸透性注入材を前記貯蔵タンクから各地盤改良装置にそれぞれ圧送する複数のユニットポンプと、各導管に接続され、粗詰め注入材と浸透性注入材の流量と圧力を検出する流量圧力検出器と、各導管に接続され粗詰め注入材と浸透性注入材の圧送を開始および遮断するバルブと、各ユニットポンプに接続されたユニットポンプの回転数変則機と、各地盤改良装置の注入内管を昇降させる注入内管昇降装置と、前記ユニットポンプ、流量圧力検出器、バルブおよび回転変則機を制御する集中管理装置とを備え、前記地盤改良装置の注入外管と注入内管はそれぞれ複数の注入地点に所定間隔をおいて形成された削孔内に設置され、各注入地点における流量および／または圧力データの信号が前記流量圧力検出器から集中管理装置に送信され、各注入地点における注入状況を前記集中管理装置で一括監視しながら前記貯蔵タンク内の粗詰め注入材と浸透性注入材をそれぞれ各ユニットポンプの作動により任意の注入速度、注入圧力あるいは注入量で各注入地点の注入内管に圧送し、複数の注入地点に同時に注入するように構成されてなることを特徴とするものである(図１２参照)。
【００７８】
一般に、沖積層は土層が平面的に積層しており、透水係数は水平方向に大きい。したがって、上層が粗い層からなる地盤や注入材が地表面側に逸送しやすい地盤において大径の固結体を形成するには、上層部に注入材の逸送を阻止するための大きな土中パッカーを形成する必要がある。
【００７９】
本発明によれば、透水性の袋体に固化材を注入して外管パッカーを形成し、さらにその周囲に袋体を透過した固化材と土とからなる土中パッカーを形成してから、上層部の複数の粗詰め注入材吐出口から周囲の地盤中に粗詰め注入材を同時注入することにより、同時に地下水を所定の方向に押しやって粗詰め注入材に置き換えることができ、また地盤の上層部に均等に連続した大径土中パッカーを形成することができる。
【００８０】
また、粗詰め注入材の注入により上層部に大径土中パッカーを形成し終えたら、注入内管昇降機を作動して注入内管を次の注入ステージに対応した注入材吐出口にセットし、そして浸透性注入材吐出口から周囲の地盤中に浸透性注入材を同時注入することにより浸透性注入材と周囲の土とからなる大径固結体を水平方向に連続して形成することができる。
【００８１】
また、複数の浸透性注入材吐出口から浸透性注入材を同時注入することにより、浸透性注入材を長大な柱状空間から水平方向に浸透させることにより、浸透性注入材は低圧で層流注入されるため、複数の浸透性注入材吐出口から吐出される注入材は、一定の方向に互いに妨げられることなく地下水を押しのけながら土粒子間浸透して均質な固結体を形成することができる。
【００８２】
以上の施工方法によって浸透性注入材を逸送させることなく、低圧で土粒子間浸透させることにより大径の固結体を連続して自動的に形成することができる。
【００８３】
そして、所定の注入層における注入が完了したら、注入ステージ管理装置は、集中管理装置からの指示により次の注入ステージに注入内管を移動するように注入内管昇降機に指示する。
【００８４】
また、各注入材吐出口における浸透性注入材の注入圧力、注入速度、注入量は圧力流量計測器からの情報を集中管理装置が受け、それに基づいて各注入装置に指示して各ユニットポンプの注入材吐出口を制御し、あるいは注入材貯蔵タンクにおける注入材の製造や導管を通してユニットポンプへの送液を管理する。
【００８５】
また、集中管理装置は、流量圧力検出器からの情報に基づき、ある注入地点における注入が完了したら注入ステージ管理装置に指示して次の注入ステージに移行するように内管昇降機に指示したり、あるいはバルブの開閉を行って別の注入内管に導管を通して注入材を送液する。
【００８６】
請求項８記載の地盤改良工法は、請求項１〜６のいずれかひとつに記載の地盤改良装置を用いて地盤中に粗詰め注入材と浸透性注入材を注入する地盤改良工法において、ケーシングで削孔した削孔内に注入外管を挿入し、当該注入外管内に注入内管を立て込み、注入内管によって柱状袋体に固化材を注入することにより削孔径より大きい径の外管パッカーを粗詰め注入材吐出口の上下両側に形成し、当該外管パッカーの周囲に柱状袋体を透過した固化材の一部と土とからなる土中パッカーを形成し、かつ上下外管パッカー間の削孔内に柱状袋体を透過した固化材の一部からなる孔壁保護体を形成する工程と、前記注入内管によって前記粗詰め注入材吐出口から孔壁保護体を破って周囲の地盤中に粗詰め注入材を注入する工程を併用することにより前記土中パッカーの周囲に粗詰め注入材と土とからなる大径土中パッカーを形成し、次に、前記注入内管を用いて浸透性注入材吐出口から周囲の地盤中に浸透性注入材を注入することにより前記大径土中パッカーの下方に浸透性注入材と土とからなる大径固結体を形成することを特徴とするものである(図２〜図１２)。
【００８７】
上記において、ケーシングによって削孔し、ケーシング内に注入外管を挿入し、ケーシングを引き抜いて注入外管を地盤中に設置するが、ケーシングを引き抜く際に削孔内にシールグラウトを充填して注入外管を地盤中に固定することができる。
【００８８】
請求項９記載の地盤改良工法は、請求項７記載の地盤改良装置を用いて地盤中に粗詰め注入材と浸透性注入材を注入する地盤改良工法において、前記地盤改良装置の注入外管と注入内管を複数の注入地点に所定間隔をおいて形成された削孔内に設置し、各注入地点における流量および／または圧力データの信号を流量圧力検出器から集中管理装置に送信し、各注入地点における注入状況を前記集中管理装置で一括監視しながら前記貯蔵タンク内の粗詰め注入材と浸透性注入材をそれぞれ各ユニットポンプの作動により任意の注入速度、注入圧力あるいは注入量で各注入内管に圧送し、複数の注入地点に同時に注入することを特徴とするものである(図１２参照)。
【００８９】
請求項１０記載の地盤改良工法は、請求項８または９記載の地盤改良工法において、地盤中に粗詰め注入材を注入する工程と、粗詰め注入材吐出口の上下外管パッカーの袋体に固化材を注入する工程は、注入外管内に注入内管を、上下内管パッカーの位置が粗詰め注入材吐出口と上下外管パッカー内の吐出口を挟むように挿入し、同時に注入することを特徴とするものである(図１０（ｂ）)。
【００９０】
請求項１１載の地盤改良工法は、請求項８または９記載の地盤改良工法において、浸透性注入材注入部における浸透性注入材吐出口の上下両側、あるいは少なくとも上側に透水性の柱状袋体に固化材を充填することにより削孔径より大きい径の外管パッカーを形成することを特徴とするものである(図２〜図１２参照)。
【００９１】
請求項１２記載の地盤改良工法は、請求項８または９記載の地盤改良工法において、浸透性注入材注入部における注入外管には、削孔壁との間の空間内に柱状浸透導水部材を設置し、かつ浸透性注入材吐出口に逆止弁を取り付けることを特徴とするものである(図２、３、図６〜図１２参照)。
【００９２】
請求項１３記載の地盤改良工法は、請求項８または９記載の地盤改良工法において、浸透性注入材注入部における注入外管に、柱状浸透導水部材を螺旋状に設置し、かつ浸透性注入材吐出口に逆止弁を取り付けることを特徴とするものである(図７参照)。
【００９３】
請求項１４記載の地盤改良工法は、請求項１２記載の地盤改良工法において、柱状浸透導水部材は透水性膨縮性チューブであって、かつ浸透性注入材吐出口に逆止弁を取り付けることを特徴とするものである(図６参照)。
【００９４】
本発明は、柱状浸透導水部材としての透水性膨縮性チューブが浸透性注入材注入部を覆っているため、削孔壁と注入外管との間の空間をスリーブグラウトによって充填しても柱状空間を保持することができる。このため、削孔壁が崩壊しやすい地盤でも孔壁を安定させることができる。
【００９５】
請求項１５記載の地盤改良工法は、請求項８〜１２のいずれかひとつに記載の地盤改良工法において、注入外管と削孔壁間の空間にシールグラウトが充填されてなることを特徴とするものである。
【００９６】
請求項１６記載の地盤改良工法は、請求項１５記載の地盤改良工法において、柱状浸透導水部材は浸透性注入材注入部の注入外管において所定の注入ステージ毎に区切られて設けられていることを特徴とするものである(図８（ｂ）参照)。
【００９７】
地質が複雑な土層が積層している場合、浸透性注入材導水部の区間を注入ステージ毎の浸透性注入材吐出口を覆うようにいくつかの柱状浸透導水部材を区切って設ければ、各導水部の間はシール材によって区切られているので、各区分毎に柱状浸透空間が形成される。このため、所定のステージ毎にその土層に最適の柱状浸透を行うことができる。
【００９８】
かりに、柱状導水部が全長に渡って外管表面に分布していたら、１ケ所から注入された浸透性注入材が全長に渡って地盤中に注入されるので、浸透性の大きな土層に集中されて注入されることになるからである。
【発明の効果】
【００９９】
本発明によれば、注入管周囲の地表面近くに大径土中パッカーを形成することにより、当該大径土中パッカーの下方に後から注入される浸透性注入材が注入管の周囲を主に地表面側に逸送するのを防止することができ、これにより対象地盤中に浸透性注入材を均一にかつ確実に浸透注入 (土粒子間浸透)させることができる。
【０１００】
また、大径土中パッカーの下方に管軸方向に長い柱状注入源を確保することが可能なため、削孔間隔を大きくとり、大きな吐出量でかつ低圧で土粒子間浸透(浸透注入)により大径固結体(地盤改良体)を容易かつ確実に形成することができる等の効果がある。
【０１０１】
さらに、砂礫層や砂質層などの透水性地層を含む地盤を地盤改良する場合でも、地盤中に注入した注入材が砂礫層や砂質層などの透水性地層から逸送するのを防止して、各地層内に注入材を確実に注入でき、地盤を強化することができる。
【０１０２】
また、外管パッカー長を短くしても土中に大きな土中パッカーを形成することができ、かつ粗い土層への注入材の逸送を防止することが可能なことにより、外管パッカー間に長大な柱状浸透源を形成することができ、これにより１ステージ当たり大きな吐出量の注入速度で注入しても少ない注入圧力で浸透注入できるため大きな固結体を形成することができ、注入効果と経済的ですぐれた効果を期待できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明の地盤改良装置および地盤改良工法の一実施形態を示し、削孔内に設置された注入外管を示す縦断面図である。
【図２】本発明の地盤改良装置および地盤改良工法の一実施形態を示し、(ａ)，(ｂ)は削孔内で柱状袋体を膨張させて外管パッカーを形成する方法を示す注入外管および注入内管の縦断面図である。
【図３】本発明の地盤改良装置および地盤改良工法の一実施形態を示し、注入内管を用いて地盤中に粗詰め注入材、瞬結性注入材または懸濁性注入材を注入する方法を示す注入外管および注入内管の縦断面図である。
【図４】本発明の地盤改良装置および地盤改良工法の一実施形態を示し、注入内管を用いて地盤中に浸透性入材を注入する方法を示す注入外管および注入内管の縦断面図である。
【図５】注入内管を示し、(ａ)は柱状袋体内に粗詰め注入材注入部あるいは浸透性注入材吐出口から懸濁性注入材、あるいは浸透性注入材を注入するための注入内管を示す正面図、(ｂ)は粗詰め注入材注入部から地盤中に粗詰め注入材、あるいは瞬結性注入材を注入するための注入内管を示す正面図、(ｃ)は浸透性注入材注入部から地盤中に浸透性注入材を複数の注入ステージに同時に注入するための注入内管を示す正面図である。
【図６】注入内管を用いて地盤中に浸透性入材を注入する方法の他の実施形態を示し、（ａ）は注入外管および注入内管の縦断面図、（ｂ）はその一部拡大断面図である。
【図７】注入内管を用いて地盤中に浸透性入材を注入する方法の他の実施形態を示し、（ａ）は注入外管および注入内管の縦断面図、（ｂ），（ｃ）はその一部拡大断面図である。
【図８】本発明の他の実施形態を示し、（ａ）は削孔内に設置された注入外管を示す縦断面図、（ｂ）は削孔壁と注入外管との間にシールグラウト材を充填した状態を示す縦断面図である。
【図９】本発明の他の実施形態を示し、削孔内で注入外管の柱状袋体を膨張させて外管パッカーを形成する方法を示す注入外管および注入内管の縦断面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態を示し、（ａ）は注入内管を用いて地盤中に粗詰め注入材である懸濁性注入材或いは瞬結性注入材を注入する方法を示す注入外管および注入内管の縦断面図、（ｂ）は上下外管パッカーの柱状袋体への注入材の注入と、粗詰め注入材吐出口を介して地盤中への注入材の注入を同時に行う際の注入外管と注入内管の位置を示す縦断面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態を示し、注入内管を用いて地盤中に浸透性入材を注入する方法を示す注入外管および注入内管の縦断面図である。
【図１２】本発明の他の実施形態を示し、粗詰め注入材と浸透性注入材を、それぞれ地盤の複数地点に同時注入することが可能なように構成された地盤改良装置および地盤改良工法を示した説明図である。
【図１３】従来の注入管を示し、（ａ）はその縦断面図、（ｂ）はその横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０１０４】
図１〜図５は、本発明の地盤改良装置および地盤改良工法の一実施形態を示す概念図である。図において、符号１は削孔イ内に立て込まれた注入外管、符号２(図２参照)、符号３(図３参照)および符号４(図４参照)はいずれも注入外管１内に立て込まれる注入内管である。また、符号７は注入外管１に設けられた柱状浸透導水部材である。
【０１０５】
注入外管１は、注入外管１の管軸方向の地表面近く、或いはそれより下方の土層付近に設けられた一つまたは複数の粗詰め材注入材注入部５，５と、粗詰め注入材注入部５，５の少なくとも下側に、あるいは粗詰め注入材注入部５，５間に設けられた浸透性注入材注入部６とを備えて構成されている。
【０１０６】
粗詰め注入材注入部５は、粗詰め注入材吐出口５ａと粗詰め注入材吐出口５ａを挟んでその上下両側に取り付けられた一組の外管パッカー５ｂ，５ｂとから構成され、管軸方向の少なくとも一ヶ所または二箇所以上に所定間隔をおいて設けられている。
【０１０７】
各粗詰め注入材吐出口５ａには注入材の逆流を防止するための弾力性のあるゴムスリーブ等からなる逆止弁５ｃが取り付けられている。
【０１０８】
浸透性注入材注入部６は、注入外管１の管軸方向に少なくとも粗詰め注入材吐出口５ａを挟む一対の外管パッカー５ｂ，５ｂの少なくとも下方向に、少なくとも一ヶ所或いは所定間隔をおいて設けられた複数の浸透性注入材吐出口６ａから構成され、各浸透性注入材吐出口６ａには注入材の逆流を防止するための逆止弁６ｃが取り付けられている。
【０１０９】
また、粗詰め注入材吐出口５ａを挟む一対の外管パッカー５ｂ，５ｂ以外の外管パッカー６ｂを管軸方向に一個または複数の浸透性注入材吐出口６ａと交互に設けることもできる。
【０１１０】
外管パッカー５ｂと６ｂはいずれも透水性の柱状袋体の中にセメント系の固化材或は瞬結性注入材を充填することにより削孔イの内径より大きく形成されている。なお、外管パッカー５ｂおよび６ｂの柱状袋体は、位置を変更できるように脱着自在に取り付けられている。
【０１１１】
また、外管パッカー５ｂ，５ｂ間の間隔Ｌ１は、外管パッカー６ｂ，６ｂ間の間隔Ｌ２より狭く(図２(ａ))、外管パッカー５ｂの長さをＬ３とすると、Ｌ１≦１／２Ｌ３であって、ほぼＬ１＝Ｌ２×０．０５〜０．３の範囲に設定されている。通常、Ｌ１＝２０ｍｍ〜３００ｍｍ程度が望ましい。通常、外管パッカー５ｂの長さＬ３は０．３〜２ｍ程度が好ましい。
【０１１２】
図２および図５（ａ）に図示する注入内管２は、外管パッカー５ｂおよび外管パッカー６ｂの柱状袋体の中に地上からセメント系の固化材を注入するための注入管であり、先端に注入材吐出口２ａと注入材吐出口２ａを挟んでその上下両側に一組の内管パッカー２ｂ，２ｂを備え、内管パッカー２ｂはエアまたは液体の注入により膨張するように構成されている。
【０１１３】
そして、外管パッカー５ｂと外管パッカー６ｂの位置で、上下内管パッカー２ｂ，２ｂを膨張させて注入外管１の内側に密着させ、注入内管２から外管パッカー５ｂおよび外管パッカー６ｂの柱状袋体にそれぞれ通じる注入材流路を確保し、そして、注入内管２を介して地上から各パッカーの柱状袋体の中にセメント系の固化材を注入して膨張させることにより削孔イより大きい径の外管パッカー５ｂと外管パッカー６ｂを形成することができる。また、この注入内管２は粗詰め注入材注入部５の粗詰め注入材吐出口５ａと浸透性注入材吐出部６の浸透性注入材出口６ａから懸濁性注入材あるいは浸透性注入材を注入可能なことは勿論である。
【０１１４】
図３および図５（ｂ）に図示する注入内管３は、地上から粗詰め注入材注入部５の粗詰め注入材吐出口５ａを介して地盤中に二液式注入材を注入するための注入管であり、懸濁性グラウト、浸透性グラウト等の瞬結性注入材を注入することができるが、浸透性注入材を浸透性注入材吐出口６ａから注入することができるのは勿論である。
【０１１５】
この注入内管３は、Ａ液注入内管３ａおよびＢ液注入内管３ｂと、その先端部にＡ液とＢ液が混合して地盤中に吐出する注入材吐出口３ｃを備えている。また、注入材吐出口３ｃの上下両側に内管パッカー３ｄ，３ｄを備えている。
【０１１６】
内管パッカー３ｄはゴムチューブ等から形成され、注入外管１内において地上からのエアまたは液体の充填により膨張し、注入外管１の内壁に密着して注入外管１と注入内管２間の間隙を注入材吐出口３ｃの上下両側において密閉し、粗詰め注入材吐出口５ａに通じる注入材流路を確保するように構成されている。
【０１１７】
そして、粗詰め注入材注入部５の粗詰め注入材吐出口５ａの位置で、内管パッカー３ｄ，３ｄを膨張させて注入外管１の内側に密着させて注入内管３から粗詰め注入材吐出口５ａに通じる注入材流路を確保し、その後、注入内管３を介して地上から地盤中に粗詰め注入材を注入することができる。
【０１１８】
図４および図５（ｃ）に図示する注入内管４は、浸透性注入材注入部６を介して地上から地盤中に浸透性注入材を注入するための注入管であり、先端に複数の浸透性注入材吐出口４ａ，４ａとこの浸透性注入材吐出口４ａ，４ａを挟んでその上下両側に複数の内管パッカー４ｂ，４ｂを備えて構成されている。
【０１１９】
内管パッカー４ｂはゴム製チューブ等から形成され、地上からのエアまたは流体の充填により、注入外管１内で膨張して注入外管１の内壁に密着することで、注入外管１と注入内管２との間隙を各注入材吐出口４ａの上下両側で密閉することにより浸透性注入材吐出口６ａに通じる注入材流路を確保するように構成されている。
【０１２０】
そして、浸透性注入材注入部６の浸透性注入材吐出口６ａの位置で、内管パッカー４ｂ，４ｂを膨張させて注入外管１の内側に密着させて注入内管４から浸透性注入材吐出口６ａに通じる注入材流路を確保し、その後、注入内管４を介して地上から地盤中に浸透性注入材を複数の注入ステージ或いは複数の浸透性注入材吐出口６ａから同時に注入することができる。
【０１２１】
柱状浸透導水部材７は、注入外管１の外側に設けられ、浸透性注入材注入部６における削孔イの孔壁と注入外管１との間隙内にあって、削孔イの孔壁崩壊を防止するのみならず、浸透性注入材吐出口６ａから吐出した浸透性注入材を、柱状浸透導水部材７を通って柱状浸透空間に誘導し、かつ柱状浸透空間から地盤中への土粒子間浸透を可能にする。
【０１２２】
また、浸透性注入材吐出口６ａが削孔イ内のスライム等で目詰まり等を起しても、また削孔壁が崩壊して柱状浸透空間が遮断されても、柱状浸透源を保持するための部材であり、例えば網体、織布、不織布、透水性合成樹脂、各種ドレーン材等の透水性を有する材料から形成されている。
【０１２３】
その結果、必要量の浸透性注入材を柱状浸透空間から周囲の地盤中に浸透注入させることができる。
【０１２４】
このような構成において、次に本発明の地盤改良工法について説明する。
【０１２５】
(1)最初に、地盤改良対象地盤に対してボーリング等で事前調査を行い、透水性地層の有無、種類、位置、厚さ等、必要なデータを収集する。そして、調査結果に基づいて、粗詰め注入材注入部５と浸透性注入材注入部６の位置(深さ)、数、Ｌ１、Ｌ２等をそれぞれ決定し、これらの情報に従って外管パッカー５ｂおよび６ｂの柱状袋体を取り付ける。また、浸透性注入材注入部６の各外管パッカー６ｂの柱状袋体間に柱状浸透導水部材７を取り付ける。
【０１２６】
(2)次に、削孔イ内に注入外管１を立て込み、注入外管１内に注入内管２を立て込む。
【０１２７】
そして、注入内管２を介し、地上から各外管パッカー５ｂおよび６ｂの柱状袋体の中に固化材をそれぞれ注入することにより柱状袋体を膨張させて、削孔イより大きい径の外管パッカー５ｂと６ｂを形成する。
【０１２８】
また、各外管パッカー５ｂ，６ｂの外周部にパッカーを透過した固化材の一部と周囲の土とからなる土中パッカーＡ１を形成する。さらに、粗詰め注入材注入部５の外管パッカー５ｂ，５ｂ間に外管パッカー５ｂを透過した固化材の一部からなる孔壁保護体８を形成する。孔壁保護体８は、主に固化材微粒子が固化したものであり、土中パッカーＡ１に比べて強度ははるかに劣るものである。
【０１２９】
(3)次に、注入外管１から注入内管２を引き抜き、注入外管１内に注入内管３を立て込む。そして、注入内管３を介し、地上から粗詰め注入材注入部５に懸濁性注入材或いは瞬結性注入材を注入する。瞬結性注入材は二液式注入材であり、注入内管３ａにＡ液、注入内管３ｂにＢ液をそれぞれ注入する。
【０１３０】
そうすると、Ａ液とＢ液は注入内管３ａと注入内管３ｂの先端部で混合し、注入材吐出口３ｃを通り粗詰め注入材吐出口５ａから孔壁保護体８を砕いて地盤中に吐出される。
【０１３１】
そして、周囲の土と共に固化して土中パッカーＡ１の周囲にさらに大きな土中パッカーＡ２を形成する。したがって、粗詰め注入材注入部５の外周には外管パッカー５ｂとその周囲に土中パッカーＡ１とＡ２とから二重に形成された土中パッカーとからなる大径土中パッカーが形成される。
【０１３２】
(4)次に、注入外管１から注入内管３を引き抜き、注入外管１内に注入内管４を立て込む。そして、当該注入内管４を介し、地上から浸透性注入材注入部６に浸透性注入材を注入する。そうすると、浸透性注入材は浸透性注入材吐出口６ａから周囲の地盤中に浸透注入され、周囲の土と共に固化して大径固結体Ｂが形成される。
【０１３３】
この場合、浸透性注入材注入部６の外管パッカー６ｂ，６ｂ間の間隔Ｌ２が粗詰め注入材注入部５の外管パッカー５ｂ，５ｂ間の間隔Ｌ１よりかなり広く、このため浸透性注入材注入部６には注入外管１の管軸方向に長大な柱状注入源が形成され、これにより低圧注入であっても大容量の浸透性注入材を広範囲の地盤中に均一に注入することができる。
【０１３４】
また、浸透性注入材注入部６の上方には事前に大径土中パッカーが形成されていることにより、浸透性注入材が注入外管１の上方に逸送してしまうようなことはなく、地層全体に対して無駄なく確実に浸透注入させることができる。
【０１３５】
また、この実施形態によれば、浸透性注入材注入部６を挟んで管軸方向の地表面側とその反対側の地中内の両方に大径固結体パッカーを形成することにより、後から注入される浸透性注入材が地表面側と地中側の両方向に逸送するのを防止することができる。なお、粗詰め注入材注入部５と浸透性注入材部６を注入外管１の管軸方向に交互に設置してもよい。
【０１３６】
なお、上記において、粗詰め注入材注入部５は地上部に近く、粗詰め注入材吐出口５ａは、その上下を外管パッカー５ｂを挟んで一ヶ所だけでよい。
【０１３７】
図６（ａ），（ｂ）は、本発明の他の実施形態を示し、図１〜図５の実施形態において、浸透性注入材注入部６に柱状浸透導水部材７として膨縮性チューブ９を用いている。
【０１３８】
また、各浸透性注入材吐出口６ａに注入材の逆流を防止する逆止弁１０が取り付けられている。
【０１３９】
膨縮性チューブ９は、注入外管１の上下外管パッカー６ｂ，６ｂ間の表面を覆うように取り付けられ、その上下両端部は注入外管１に密閉された状態に固着されている。また、膨縮性チューブ９は、ゴム製チューブ等の伸縮自在なチューブから形成され、全体に複数の浸透性注入材吐出口９ａが形成されている。
【０１４０】
浸透性注入材吐出口９ａは膨縮性チューブ９の周方向または軸方向に長いスリット状に形成されていてもよい。逆止弁１０はゴムスリーブ等の弾性材から形成されている。
【０１４１】
このような構成において、注入外管１内に立て込まれた注入内管４によって地上から浸透性注入材注入部６に浸透性注入材を注入すると、浸透性注入材は逆止弁１０を押し広げ、浸透性注入材吐出口６ａから膨縮性チューブ９内に吐出される。
【０１４２】
さらに、その吐出圧によって膨縮性チューブ９は膨張して削孔イの孔壁に密着する。そして、当該注入ステージの全長において膨縮性チューブ９の浸透性注入材吐出口９ａから周囲の地盤中に浸透性注入材が浸透注入される。
【０１４３】
この実施形態によれば、削孔イの孔壁がたとえ崩壊したとしても、膨張した膨縮性チューブ９によって削孔イの孔壁を保護しつつ周囲の地盤中に浸透性注入材を確実に浸透注入させることができる。
【０１４４】
なお、本発明における柱状浸透導水部材は、削孔１内にあって削孔壁に密着しているわけではないので、浸透性注入材の注入中に注入が完了した他の注入ステージで周囲の地盤中に注入された浸透性注入材や地下水が浸透性注入材吐出口６ａから注入外管１内に逆流することが考えられる。
【０１４５】
また、隣接する複数の削孔イ，イ間において、ある削孔イにおいて地盤中に注入された浸透性注入材が他の削孔イ内に立て込まれた注入外管１内に逆流することが考えられる。
【０１４６】
さらに、同一削孔イ内において、浸透性注入材が外管パッカーを乗り越えて他の注入ステージに逸送し、浸透性注入材吐出口６ａから注入外管１内に逆流することが考えられる。
【０１４７】
しかし、本発明の上記柱状浸透導水部材９は、各浸透性注入材吐出口６ａを覆っており、各浸透性注入材吐出口６ａに注入材の逆流を防止する逆止弁１０が取り次げられていることで、上記するような問題は起こらない。
【０１４８】
また、柱状浸透導水部材９の外側の空間が懸濁性注入材やゲル化しかかった注入材が回り込んできても、また注入された注入材がゲル化しても導水部材９がそれを遮断して浸透性注入材吐出口６ａから吐出された注入材は導水部材の隙間を通って柱状に広がって柱状浸透源を形成して周囲の地盤中に注入される。
【０１４９】
また、膨縮性チューブ９の場合、全体に複数の浸透性注入材吐出口９ａが設けられることで、注入外管１の浸透性注入材吐出口６ａの数が少なくても注入ステージの全長において浸透性注入材を周囲の地盤中に均一に浸透注入させることができる。そして、削孔イ中に設置する際には、削孔イの削孔径を小さくできるため、施工が容易でコスト削減を図ることができる。
【０１５０】
図７（ａ）〜（ｃ）は、同じく本発明の他の実施形態を示し、図１〜図５の実施形態において、浸透性注入材注入部６に柱状浸透導水部材として帯状導水部材１１が注入外管１の管軸方向に螺旋状に取り付けられている。
【０１５１】
帯状導水部材１１は、例えば織布、不織布、または透水性合成樹脂などの透水性を有する材料、さらには合成樹脂などから一定の厚さを有する立体網状に形成された立体網状材から一定の幅を有する帯状に形成されている。
【０１５２】
また、帯状導水部材１１は、注入外管１の上下外管パッカー６ｂ，６ｂ間に注入外管１の管軸方向に螺旋状に巻き付けて取り付けられ、隣接する帯状導水部材１１，１１間に帯状導水部材１１とほぼ同一幅、一定深さの導水溝１２が管軸方向に螺旋状に連続して形成されている。
【０１５３】
なお、帯状導水部材１１は、注入外管１の浸透性注入材吐出口６ａの上を覆うように取り付けられていてもよく、あるいは導水路１２内に浸透性注入材吐出口６ａが露出するように取り付けられていてもよい。
【０１５４】
このような構成により、浸透性注入材注入部６における注入外管１の全外周面を筒状の導水部材によって全面を覆うよりは柱状空間の開口率が大きくなるので、注入材浸透源が大きくなり、大きな注入速度であっても低圧注入により浸透注入を行うことができる。
【０１５５】
勿論、本発明によって筒状の網状体、或いはかご状に編んだ筒状体を導水部材として用いることができる。
【０１５６】
また、隣接する帯状導水部材１１，１１間の導水溝１２は、周辺土砂のアーチアクションよって空間が確保されるため大きな注入材浸透源を得ることができる。また、帯状導水部材１１の使用量も少なくてすむ。
【０１５７】
このため、長い柱状空間の注入外管１に、たとえ１個の浸透性注入材吐出口６ａが形成されている場合であっても、当該浸透性注入材吐出口６ａから吐出された注入材は帯状導水部材１１および導水路１２に導かれ、周囲の地盤中に広く均等に浸透注入される。
【０１５８】
図８〜図１１は、本発明の地盤改良装置および地盤改良工法の他の実施形態を示す概念図であり、図において、特に注入外管１は、その地表面近くに粗詰め注入材注入部５を備え、その下方に複数の浸透性注入材吐出口６ａを管軸方向に所定間隔おきに有する浸透性注入材注入部６を備えている。
【０１５９】
また、外管パッカー５ｂ，５ｂ間の間隙Ｌ１は、外管パッカー５ｂの管軸方向の長さＬ３のほぼ１／２以下に設定されている(図９参照)。
【０１６０】
この実施形態によれば、注入外管１周囲の地表面近くに大径土中パッカーＡ２を形成することで、当該大径土中パッカーＡ２の下方に後から注入される浸透性注入材が注入外管１の周囲を地表面側に逸送するのを防止することができ、これにより浸透性注入材の無駄を無くして大径土中パッカーＡ２の下方の地盤中に浸透性注入材を確実に浸透注入させることができる。
【０１６１】
また、大径土中パッカーＡ２の下方に管軸方向に長い柱状注入源を確保することができるため、削孔イの間隔を大きくとり、大きな吐出量でかつ低圧で土粒子間浸透(浸透注入)により大径固結体(地盤改良体)を容易かつ確実に形成することができる。
【０１６２】
また、図８（ｂ）は、ケーシングで削孔し、ケーシング内に本注入管装置を挿入後、セメントベントナイト等のシールグラウト材２３を充填しながら引き抜き、注入外管１を地盤中に設置し、その後、外管パッカー５ｂ，５ｂを膨張させ、かつ粗詰め注入材を注入して大きな外管パッカーを形成して後、柱状浸透導水部材７を介して浸透性注入材吐出口６ａから注入内管２を通してシールグラウト材２３を破って注入する。
【０１６３】
特に、地盤が透水性の異なるＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ層からなっている場合は、柱状浸透導水部材７を分断して各土層に対応するように注入外管１に設ける。各柱状浸透導水部材７，７間はシールグラウト材２３によって遮断されているので、土層ごとに確実に柱状浸透が行われる。
【０１６４】
また、各柱状浸透導水部材７にはシールグラウト材２３は入り込まないので、透水性を保持しているため、土層ごとに確実な柱状浸透が行われる。
【０１６５】
図１２は、本発明の他の実施形態を示し、粗詰め注入材と浸透性注入材を、それぞれ地盤の複数地点に同時注入することが可能なように構成された地盤改良装置および地盤改良工法を示したものである。
【０１６６】
図において、地盤の複数の地点に複数の削孔イが所定間隔をおいて形成され、各削孔イ内に図７に図示する地盤改良装置の注入外管１が立て込まれ、各注入外管１内に注入内管２が立て込まれている。
【０１６７】
各注入内管２には粗詰め注入材と浸透性注入材が貯蔵された注入材貯蔵タンク１３が導管１４を介してそれぞれ接続され、また、各注入内管２には注入内管２を昇降させて注入ステージを変えるための注入内管昇降装置１５と注入内管２の注入ステージを管理するための注入ステージ管理装置１６がそれぞれ取り付けられている。
【０１６８】
各導管１４には貯蔵タンク１３から各注入内管２に粗詰め注入材と浸透性注入材を圧送するためのユニットポンプ１７、粗詰め注入材および浸透性注入材の流量と圧力を検出するための流量圧力検出器１８、さらに粗詰め注入材および浸透性注入材の圧送を開始および遮断するためのバルブ１９がそれぞれ接続されている。
【０１６９】
各ユニットポンプ１７は、インバータ等の回転数変速機２０を備え、かつモータ等の独立した駆動源２１によって個々に作動するように構成され、また、各ユニットポンプ１７、回転数変速機２０、流量圧力検出器１８およびバルブ１９は、それぞれ集中管理装置２２に接続され、すべて集中管理装置２２によって個々に制御されている。
【０１７０】
このような構成において、流量圧力検出器１８からの流量／およびまたは圧力データの信号が集中管理装置２２に送信されると、貯蔵タンク１３内の粗詰め注入材と浸透性注入材がそれぞれ各ユニットポンプ１７の作動により任意の注入速度、注入圧力あるいは注入量で各注入内管１に圧送される。
【０１７１】
そして、複数の注入地点において、粗詰め注入材が各注入外管１の粗詰め注入材吐出口５ａから周囲の地盤中に同時に注入され、また浸透性注入材が各注入外管１の浸透性注入材吐出口６ａから周囲の地盤中に同時に注入される。
【０１７２】
その際、各注入地点における注入内管２は、集中管理装置２２からの信号による指示によって注入内管昇降装置１５が作動することにより、粗詰め注入材注入部５から浸透性注入材注入部６に注入ステージが移動する。
【０１７３】
また、ユニットポンプ１７は通常、５〜１００台を１セットとして多連装注入装置を構成し、１セット中でこれらのユニットポンプ１７を横、縦あるいは三次元として配置することができる。これらユニットポンプ１７はいずれもそれぞれがモータ等の駆動源２１で作動させることができる。
【０１７４】
また、それぞれの駆動源２１は集中管理装置２２で制御されるインバータ等の回転数変速機２０によって作動させることができる。
【０１７５】
したがって、この実施形態によれば、多数のユニットポンプ１７で構成しながら全体として容量が小さい、コンパクトな、一体化した１セットの注入装置としてまとめることができる。
【０１７６】
このため、一セットの多連装装置はユニットポンプ１７としてプランジャポンプを用いると、吐出量が５０ＨＺで１〜３０リットル／分で、例えば１０台を用いた場合、集中管理室２２からの指示でインバータにより所定の注入ポイントに最適の注入速度、注入圧力を保持しながら、多数の吐出口（例えば、５０個の吐出口）からの全体の注入を集中管理室２２によって、全吐出量が（１〜３０）×１０＝５〜３００リットル／分の範囲で一括管理され、低圧、低吐出量による粒子間浸透が可能となり、しかも急速施工による工期の短縮が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１７７】
本発明は、注入材の逸送を防止して層ごとに最適量の注入材を確実に注入することができる。
【符号の説明】
【０１７８】
１ 注入外管
２ 注入内管
３ 注入内管
４ 注入内管
５ 粗詰め注入材注入部
５ａ 瞬結材吐出口
５ｂ 外管パッカー
５ｃ 逆止弁
６ 浸透性注入材注入部
６ａ 浸透性注入材吐出口
６ｂ 外管パッカー
６ｃ 逆止弁
７ 柱状浸透導水部材
８ 孔壁保護体
９ 膨縮性チューブ
１０ 逆止弁
１１ 帯状導水部材
１２ 導水溝
１３ 注入材貯蔵タンク
１４ 導管
１５ 注入内管昇降装置
１６ 注入ステージ管理装置
１７ ユニットポンプ
１８ 流量圧力検出器
１９ バルブ
２０ 回転数変速機
２１ 駆動源
２２ 集中管理装置
２３ シールグラウト材
【技術分野】
【０００１】
本発明は地盤改良工法および地盤改良装置に関し、注入材の逸送を防止して対象地盤内に注入材を無駄なく、均一かつ確実に注入して大径の固結体を容易に形成することができる。
【背景技術】
【０００２】
注入工法による地盤改良は、削孔内に設置した注入管を用いてセメント系の固化材や水ガラス系の薬液を地盤中に注入して地盤を強化する方法であり、主に地盤の止水性向上、強度増加、空洞部の充填等を目的に行われる。
【０００３】
注入工法で用いられる注入管は、例えば、図１３（ａ），（ｂ）に図示するような、地盤中に形成された削孔イ内に設置された注入外管２０と、この注入外管２０内に設置された注入内管２１とを備えて構成されている。
【０００４】
注入外管２０は、管軸方向に間隔をおいて形成された複数の注入材吐出口２０ａと、この注入材吐出口２０ａを挟んでその上下両側にそれぞれ取り付けられた外管パッカー２２，２２とを備えている。また、注入内管２１は、先端に注入材吐出口２１ａとこの注入材吐出口２１ａを挟んでその上下両側に内管パッカー２３，２３を備えている。
【０００５】
外管パッカー２２は、袋体にセメント系固化材などを充填することにより削孔イの内径より大きい径に形成され、削孔イと注入外管２０との間隙(柱状空間)を注入材吐出口２０ａの上下両側において塞ぐことにより、削孔イと注入外管２０との間に管軸方向に連続する柱状の注入材浸透源ロを形成すると共に、削孔イと注入外管２０との間隙を注入材が管軸方向に逸送するのを防止する働きをするものである。
【０００６】
内管パッカー２３は、エアまたは流体の充填により膨張して、注入外管２０と注入内管２１との間隙を注入材吐出口２０ａおよび２１ａの上下両側で塞ぐことにより、注入外管２０と注入内管２１との間に注入内管２１から注入材浸透源ロに通じる注入材流路を形成する働きをするものである。
【０００７】
このような構成において、削孔イ内に注入外管２０を立て込み、続いて注入外管２０内に注入内管２１を立て込み、当該注入内管２１の注入材吐出口２１ａを外管パッカー２２の注入材注入口２２ａの位置に合わせる。
【０００８】
そして、内管パッカー２３内に流体または液体を注入して内管パッカー２３を膨張させて注入外管２０と注入内管２１との間を注入内管２１の注入材吐出口２１ａの上下両側で密閉する。
【０００９】
次に、注入内管２１により外管パッカー２２内にセメント系固化材を注入して外管パッカー２２を膨張させることにより削孔イと注入外管２０との間隙を注入材吐出口２２ａの上下両側において密閉する。
【００１０】
こうすることにより上下外管パッカー２２，２２間に管軸方向に連続する柱状の注入材浸透源ロを形成することができる。
【００１１】
次に、注入外管２０内に注入内管２１を立て込み、注入外管２０の注入材吐出口２０ａと注入内管２１の注入材吐出口２１ａが一致する位置で内管パッカー２３，２３を膨張させて、注入外管２０と注入内管２１との間隙を注入材吐出口２０ａおよび２１ａの上下両側において密閉する。
【００１２】
そして、注入内管２１内に注入材を圧送する。そうすると、注入材は注入材吐出口２１ａから注入外管２０と注入内管２１間の内管パッカー２３，２３間に吐出される。さらに、そこから注入外管２０の注入材吐出口２０ａを通って注入材浸透源ロに吐出され、そこから周囲の地盤中に浸透注入(土粒子間浸透)される。
【００１３】
その際、注入外管２０内で注入内管２１を上下方向に移動させて注入ステージを変えることにより、各注入ステージにおいて土層の性状に応じて適切な注入を行うことができる。
【００１４】
また、外管パッカー２２，２２間に長大な柱状浸透源ロを形成することができるため、１ステージ当り大きな吐出量の注入速度で注入しても小さい注入圧力で浸透注入できるため、大径の固結体を形成することができる。
【００１５】
ところで、注入工法におけるひとつの理想は、注入材を土粒子間に均等に浸み込ませる土粒子間浸透(浸透注入)にあり、可能な限り時間をかけ、低圧注入によって行うことにより理想に近い土粒子間浸透が可能とされている。
【００１６】
また、注入工法においては、透水係数の小さい微細砂層に注入材を確実に浸透させる必要があり、また、地盤性状の異なる複数の土層からなる地盤に対しては、注入材を均一かつ確実に浸透させる必要がある。
【００１７】
さらに、粗い土層を含む地盤の場合は、外管パッカー２２，２２間に長大な柱状の注入材浸透源ロを設けても、注入材浸透源ロ内に吐出されたゲル化時間の長い浸透性のすぐれた注入材は粗い層を通して注入範囲外に逸送したり、あるいは外管パッカー２２を乗り越えて上下の柱状空間に流入したりしないことが求められる。また、長大な注入材浸透源ロが孔壁の崩壊によって閉塞したり注入外管の注入材吐出口が目詰まりしたりしないことが求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２００２−１６７７４５号公報
【特許文献２】特開２００５−３０７５０８号公報
【特許文献３】特開平７−２７９１５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかし、多くの地盤は、透水係数や間隙率の異なる複数の地層が不規則に積層されて構成されており、このうち特に砂質層や砂礫層は透水係数と間隙率が共に大きいのに対して粘性土層やシルト層の透水係数と間隙率は共に小さい。
【００２０】
このような地盤に対して注入工法による地盤改良を実施しても、注入材が地盤全体に均等に注入されないことが多く、特に、砂質層や砂礫層を間に含む地盤ではこれらの地層で注入材が逸走してしまい、このため多くの注入材が無駄になり、しかも注入材を地盤全体に均一に浸透注入させることは非常に困難であった。
【００２１】
また、地盤性状の異なる複数の地層からなる地盤に注入材を注入する際、地層の変化に対応して注入速度と注入量をコントロールすることは実際上難しく、このため、ある層では注入材が多量に拡がり、またある層では僅かしか浸透されない等の注入のむらが起こり、注入材を地盤全体に均一に浸透させることはきわめて困難であった。
【００２２】
また、特に粗い土層を含む地盤の場合は、外管パッカー２２，２２間に長大な柱状の注入材浸透源ロを設けても、注入材浸透源ロ内に吐出されたゲル化時間の長い浸透性のすぐれた注入材は、注入対象範囲外に逸送したり、外管パッカー２２を乗り越えて上下の柱状空間に流入したりしないことが求められる。
【００２３】
これを浸透性の良い注入材が外管パッカー２２を乗り越えないようにするには、外管パッカー２２を管軸方向に長くすればよいが、外管パッカー２２を長くすると注入材浸透源ロは短くなってしまい、注入材浸透源ロを短くすると、注入材を低圧下で土粒子間浸透させるには、毎分吐出量を少なくする必要があるため、同一ゲルタイムでは形成される固結体の径が小さくなり、また注入時間が長くなり、施工能率が低下してしまうとい課題があった。
【００２４】
また、そのため、毎分の吐出量を多くすると、注入材浸透源ロが短いため、注入圧が高くなり脈状注入になるという課題があった。さらに、固結体の径が小さいと注入間隔を狭くする必要があるため、削孔イの数が多くなり経済的な問題があった。
【００２５】
しかし、大径の固結体を形成するにはゲル時間の長い注入液を長時間連続注入しなくてはならず、拘束圧の小さな地表面近くでは注入液が地表に漏出してしまい、所定の注入ステージにおいて広範囲に均一に注入できないという課題があった。
【００２６】
また、柱状浸透源を長大にするには、外管パッカー長を短くせざるを得ず、短くすると外管パッカーを乗り越えて次の注入ステージの柱状空間を充填してしまうという問題があった。
【００２７】
また、注入工法は、可能な限り時間をかけ低圧注入によって行うのが注入材を度粒子間に均等に浸透させることができて理想とされているため、相当な時間と手間がかかってしまい、施工効率の面から理想的とはいえないのが現状であった。
【００２８】
このためにも大きな柱状浸透源を用いて大きな吐出量で低圧注入することが望ましいが、注入材浸透源を長大にするほど削孔壁が崩壊して吐出口が詰まったり、浸透孔壁(柱状空間)に対する注入管の開口率が小さくなってしまい、注入材浸透源の全長に注入材が行き渡らなくなる。
【００２９】
このため、孔壁の崩壊を防ぎ、かつ注入材浸透源の柱状空間を保持すると同時に、柱状空間全長に対する高い開口率を有する注入管装置が要求されるという問題があった。
【００３０】
本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、注入材の逸走を阻止し、かつ長大な柱状空間を保持して注入材を対象地盤内に無駄なく、低圧で土粒子間浸透せしめて均一かつ確実に注入して大径の固結体を容易に形成することができる地盤改良装置および地盤改良工法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
請求項１記載の地盤改良装置(図１〜図５参照)は、削孔内に設置された注入外管と当該注入外管内に設置された注入内管とを備え、前記注入外管は当該注入外管と削孔壁間の空間内に連通する粗詰め注入材吐出口と当該粗詰め注入材吐出口を挟んでその上下両側に取り付けられた複数の外管パッカーとからなる粗詰め注入材注入部と、前記注入外管に設けられた複数の浸透性注入材吐出口を有する浸透性注入材注入部とを備え、前記上下外管パッカーは当該外管パッカーの管軸方向の長さより狭い間隔に設置され、かつ透水性の柱状袋体の中に前記注入内管によって固化材を充填することにより削孔径より大きく形成され、当該外管パッカーの周囲には柱状袋体を透過した固化材の一部と土とからなる土中パッカーが形成され、さらに当該土中パッカーの周囲に前記注入内管によって注入され、前記粗詰め注入材吐出口から吐出された粗詰め注入材と土とからなる大径土中パッカーが形成されてなることを特徴とするものである。
【００３２】
本発明は、注入外管周囲の地表面近く、或は透水性の大きい土層付近に大径土中パッカーを形成することで、当該大径土中パッカーの下方に後から注入される浸透性注入材が注入外管の周囲を地表面側に逸送するのを防止し、或いは透水性の大きい土層から浸透性注入材が注入範囲外に逸走するのを防止するようにしたものである。
【００３３】
また、大径土中パッカーの下方に管軸方向に長い柱状注入源を確保することにより、削孔間隔を大きくとり、大きな吐出量でかつ低圧で土粒子間浸透(浸透注入)により大径固結体(地盤改良体)を容易にかつ確実に形成できるようにしたものである。
【００３４】
本発明によれば、透水性の柱状袋体に例えばセメント系の固化材を充填することにより削孔径より大きい径の外管パッカーを形成し、この外管パッカーの周囲に柱状袋体に充填された固化材の一部(細粒部分)が袋体を透過して、外管パッカー周囲の土と共に固化して大きな土中パッカーを形成し、さらに粗詰め注入材吐出口から土中パッカー周囲の地盤中に粗詰め注入材を注入することにより、粗詰め注入材と土とからなるさらに大きな土中パッカーを形成するため、結果として注入外管周囲の地表面近くに相当大きな土中パッカーを形成することができる。
【００３５】
その際、特に上下外管パッカー間の間隔が、外管パッカーの管軸方向の長さより狭く設定されていることで、粗詰め注入材吐出口が位置している上下外管パッカーと削孔壁と注入外管で囲まれた空間内に柱状袋体を透過した固化材の一部(細粒部分或いは瞬結性注入材のゲル)が上部外管パッカーの下面や下部外管パッカーの上面から流れ込み、上記空間内で固化することにより孔壁保護体を形成することができる。
【００３６】
当該孔壁保護体は、土を含まず固化材の細粒部分或いは瞬結性注入材のゲルのみが固化したものであることから土中パッカー、あるいは懸濁液そのものの固結物より強度がかなり小さく、このため粗詰め注入材吐出口から粗詰め注入材を注入する際の注入圧によって容易に砕かれる。
【００３７】
そのため、上下の土中パッカー間からその外側の地盤中に粗詰め注入材が注入され、更に大きな土中パッカーが形成される。
【００３８】
したがって、注入外管の粗詰め注入材吐出口が開口している孔壁の崩壊を防止することができ、また粗詰め注入材吐出口が削孔内のスライムや孔壁の崩壊等によって目詰まり等を起すこともないので、必要量の粗詰め材注入材を周囲の地盤中に確実に注入することができる。
【００３９】
通常、粗詰め注入材吐出口に近接して設けられた柱状袋体の中に固化材を注入して外管パッカーを形成しようとすると、袋体の膨張によって周囲の土が押しのけられ、その土が粗詰め注入材吐出口に接する空間に回りこんで粗詰め注入材吐出口が塞がれてしまい、その後の粗詰め注入材の注入が困難であるという課題があった。
【００４０】
本発明によれば、上下外管パッカー間の削孔内に柱状袋体を透過した固化材の一部(細粒部分或いは瞬結性注入材のゲル)からなる孔壁保護体が形成されることで、上記のような問題は起こらない。
【００４１】
なお、この場合の上下外管パッカー間の間隔Ｌ１は、外管パッカーの管軸方向の長さＬ３の１／２以下とするのが望ましい(図９参照)。また、柱状袋体は、例えば麻布、織布、不織布、透水性合成樹脂、網材などの透水機能を有するものを素材とする袋体が適している。
【００４２】
また、粗詰め注入材としては、瞬結性注入材とセメント系やベントナイト系の懸濁型注入材があり、対象地盤の性状、土質に応じて適宜使い分けることができる。
【００４３】
また、瞬結性注入材としては、例えば、固結性に優れた水ガラス系溶液型グラウト材やゲル化時間の短い懸濁型注入材が適している。さらに、粗詰め注入材注入部より下方の浸透性注入材注入部における削孔と注入外管との間隙内に網体、織布、不織布、透水性合成樹脂被膜、各種ドレーン材等の透水性を有する材料からなる柱状浸透導水部材を設置することにより孔壁の崩壊を防止することができる。
【００４４】
この柱状浸透導水部材は、孔壁の崩壊を保護するのみならず、崩壊した場合でも、柱状空間を形成して注入材吐出口から吐出された注入材を注入外管の注入部の全長にわたって誘導し、柱状浸透を可能にさせる構造のものが望ましい。
【００４５】
そのためには、厚みのある透水性材料、あるいは注入圧によって注入材が誘導されるためのある厚さの空間を形成し得る構造であることが望ましい。更に好ましくは、削孔壁に対する開口率が大きいものであることが望ましい。上記における柱状浸透導水部材の材料の厚み、或いは空間の大きさは０．５ｃｍ〜３ｃｍ程度が望ましい。
【００４６】
このような柱状浸透導水部材は、粗詰め注入材が粗い土層を通って柱状浸透導水部材の柱状空間に回ってきても、また隣接した注入孔からゲル化しかかった注入液が浸入してきても、柱状浸透導水部材が覆っている注入外管の浸透性注入材吐出口を柱状浸透導水部材が遮断して注入空間を保護する効果を有する。
【００４７】
なお、粗詰め注入材吐出口と当該粗詰め注入材吐出口を上下に挟む一対の上下外管パッカーは、注入外管の管軸方向の任意の位置に少なくとも一ケ所あればよい。例えば、地表面近くの最上部でもよいし、粗い土層の位置に設けてもよい。また、浸透性注入材吐出口は注入外管の管軸方向の任意の位置に少なくとも一ヶ所、あるいは複数ヶ所に設けることができる。
【００４８】
また、柱状浸透導水部材を設置することにより浸透性注入材吐出口が削孔内のスライム等で目詰まり等を起すこともないので、必要量の浸透性注入材を周囲の地盤中に確実に浸透注入させることができる。
【００４９】
なお、浸透性注入材としては、例えば浸透性、強度および耐久性に優れたシリカコロイド系、シリカゾル系、有機系水ガラス、無機系水ガラス等の溶液型シリカグラウトの他に無機系懸濁型注入材などが適している。
【００５０】
なお、図２において、注入外管内に挿入された注入内管の上下一対の内管パッカーを、粗詰め注入材吐出口とその上下の外管パッカーの注入材吐出口を跨ぐように設置することにより、外管パッカーの袋体に粗詰め注入材を注入して膨張させることと、地盤中に粗詰め注入材を注入することを同時に行うことができる。
【００５１】
また、その際、粗詰め注入材吐出口の逆止弁の抵抗圧を、外管パッカー内の注入材吐出口の逆止弁の抵抗圧より大きくしておけば、外管パッカーの膨張を先行させることができる。
【００５２】
この場合の注入材吐出口の逆止弁の抵抗圧は、逆止弁としてのゴムスリーブの弾性力を大小調整するか、あるいは注入材吐出口の開口面積を大小調整するか等の方法によって調整することができる。
【００５３】
請求項２記載の地盤改良装置は、請求項１記載の地盤改良装置において、粗詰め注入材注入部における注入外管と上下外管パッカーと削孔壁とからなる空間内に柱状袋体を透過した固化材の一部からなる孔壁保護体が形成されてなることを特徴とするものである(図２〜図４参照)。
【００５４】
通常、粗詰め注入材吐出口に近接して設けられた柱状袋体の中に懸濁型の固化材を注入して外管パッカーを形成しようとすると、袋体の膨張によって周囲の土が押しのけられ、その土が粗詰め注入材吐出口に接する空間に回りこんで粗詰め注入材吐出口が塞がれてしまい、その後の粗詰め注入材の注入が困難である。
【００５５】
本発明によれば、上下外管パッカー間の削孔内に柱状袋体を透過した固化材の一部(細粒部分)からなる孔壁保護体が形成されることで、上記のような問題は起こらない。
【００５６】
なお、この場合の上下外管パッカー間の間隔Ｌ１は、外管パッカーの管軸方向の長さＬ３の１／２以下とし(図９参照)、かつ浸透性注入材注入部の外管パッカー間の間隔Ｌ２よりも狭くするのが望ましい(図２参照)。
【００５７】
また、柱状袋体は、例えば麻布、織布、不織布、透水性合成樹脂、網材などの透水機能を有するものが適している。
【００５８】
請求項３記載の地盤改良装置は、請求項１または２記載の地盤改良装置において、浸透性注入材吐出口を挟んでその上下両側またはその片側に外管パッカーが取り付けられてなることを特徴とするものである(図１〜図４参照)。
【００５９】
一般に、浸透性注入材の柱状注入源が管軸方向に長くなるにつれて浸透性注入材の注入圧が低下し、また浸透性注入材の注入圧に場所によりばらつきが生じやすい。このため、浸透性注入材が注入ステージ全体に均一に注入されないおそれがある。
【００６０】
本発明によれば、各浸透性注入材吐出口の上下両側、或いは少なくとも上側に外管パッカーを取り付けて、また土層が複雑な場合は管軸方向に連続する浸透性注入材の柱状浸透源を複数に仕切ることで、浸透性注入材の注入圧を一定に保持することができ、これにより大きな吐出量でかつ低圧で注入材を広範囲に均一に浸透注入させることができる。
【００６１】
請求項４記載の地盤改良装置は、請求項１〜３のいずれかひとつに記載の地盤改良装置において、浸透性注入材注入部における注入外管には孔壁との間の空間内に柱状浸透導水部材が取り付けられ、かつ注入外管の浸透性注入材吐出口に逆止弁が取り付けられていることを特徴とするものである。
【００６２】
本発明によれば、浸透性注入材注入部の削孔内に透水性の柱状浸透導水部材を設置することにより、柱状注入源を長くとっても孔壁は崩壊しにくく、かつたとえ孔壁が崩壊しても管軸方向に大きな柱状注入源を保持でき、大きな吐出量で低圧注入が可能であり、しかも注入孔間隔を大きくとり、広範囲の浸透注入が可能になる。
【００６３】
柱状浸透導水部材には、例えば網体、織布、不織布、透水性合成樹脂、各種ドレーン材等の透水性を有する材料を用いて前述したように形成されたものを筒状或いは内部に空間を有するかご状または帯状のものを用いることができる(図７〜図１１参照)。
【００６４】
請求項５記載の地盤改良装置は、請求項４記載の地盤改良装置において、柱状浸透導水部材は透水性膨縮性チューブ或いは網状体管体であり、浸透性注入材注入部における注入外管の外周に取り付けられ、かつ浸透性注入材吐出口に逆止弁が取り付けられていることを特徴とするものである(図６参照)。
【００６５】
本発明によれば、浸透性注入材の注入圧で膨張する膨縮性チューブによって孔壁の崩壊および崩壊に伴う浸透性注入材吐出口の目詰り等を防止することができる。また、削孔径を小さくできる等の効果がある。
【００６６】
さらに、柱状浸透導水部材は、逆止弁が取り付けられた１個または複数の浸透性注入材吐出口を覆うことにより柱状浸透源となる空間を形成しているので、浸透性注入材の注入中に注入が完了した他の注入ステージで周囲の地盤中に注入された注入材や地下水が浸透性注入材吐出口から注入外管内に逆流するおそれがない。
【００６７】
また、隣接する複数の削孔間において、ある削孔において地盤中に注入された注入材が他の削孔内に立て込まれた注入外管内に逆流したり、柱状空間を埋めてしまうことがあるが、このような事態を防止することかできる。
【００６８】
さらに、同一削孔内において、注入材が外管パッカーを乗り越えて他の注入ステージに逸送し、浸透性注入材吐出口から注入外管内に逆流したり、あるいは柱状空間を埋めてしまうおそれがあるが、そのような現象を防止することができる。
【００６９】
本発明の実施形態によれば、柱状浸透源を長大にしても、その区間の注入外管壁面に上記柱状浸透導水部材が設けられ、かつ各浸透性注入材吐出口に注入材の逆流を防止する逆止弁が取り付けられていることで、上記するような問題は起こらない。
【００７０】
また、柱状浸透導水部材と孔壁間の空間に他の注入材吐出口から注入されたゲル化しかかった浸透性注入材、あるいは粗詰め注入材が回り込んできても柱状浸透導水部材の存在によって遮断されることで、浸透性注入材注入部の柱状浸透源は確保され、浸透性注入材は柱状浸透導水部材が形成する空間を通って柱状空間全体に広がるため、注入材を周囲の地盤中に確実に注入することができる。
【００７１】
さらに、柱状導水部材は全体が透水性であるため、注入外管の浸透性注入材吐出口の数が少なくても、たとえ一個でも注入ステージの全長において浸透性注入材を周囲の地盤中に均一に浸透注入させることができる。
【００７２】
請求項６記載の地盤改良装置は、請求項４記載の地盤改良装置において、柱状浸透導水部材は帯状浸透導水部材であって、浸透性注入材注入部における注入外管の外周に注入外管の管軸方向に螺旋状に取り付けられ、かつ注入外管の浸透性注入材吐出口に逆止弁が取り付けられていることを特徴とするものである(図７参照)。
【００７３】
本発明によれば、注入外管の全外周面を柱状浸透導水部材によって覆うより柱状空間の開口率が大きいため、注入材浸透源が大きく、このため大きな注入速度でも低圧注入により浸透注入を行うことができる。
【００７４】
また、隣接する帯状導水部材間の導水溝には、周辺土砂のアーチアクションよって空間が確保されるため、大きな注入材浸透源を得ることができる。また、帯状導水部材の使用量も少なくてすむ。
【００７５】
このため、注入外管にたとえ１個の浸透性注入材吐出口が形成されている場合であっても、当該浸透性注入材吐出口から吐出された注入材は、注入外管の表面を帯状導水部材および導水溝に導かれるため、周囲の地盤中に広く均等に浸透注入される。
【００７６】
なお、上記柱状浸透導水部材や帯状導水部材は、例えば織布、不織布、または透水性合成樹脂などの透水性を有する材料、さらには合成樹脂などから例えば０．５ｃｍ〜３ｃｍ程度の一定の厚さを有して立体網状に形成された立体網状材から形成することができる。
【００７７】
請求項７記載の地盤改良工法は、請求項１〜６のいずれかひとつに記載された複数の地盤改良装置と、各地盤改良装置に導管を介して接続された粗詰め注入材および浸透性注入材の貯蔵タンクと、各導管に接続され、かつそれぞれ独立した駆動源で作動するように構成され、粗詰め注入材と浸透性注入材を前記貯蔵タンクから各地盤改良装置にそれぞれ圧送する複数のユニットポンプと、各導管に接続され、粗詰め注入材と浸透性注入材の流量と圧力を検出する流量圧力検出器と、各導管に接続され粗詰め注入材と浸透性注入材の圧送を開始および遮断するバルブと、各ユニットポンプに接続されたユニットポンプの回転数変則機と、各地盤改良装置の注入内管を昇降させる注入内管昇降装置と、前記ユニットポンプ、流量圧力検出器、バルブおよび回転変則機を制御する集中管理装置とを備え、前記地盤改良装置の注入外管と注入内管はそれぞれ複数の注入地点に所定間隔をおいて形成された削孔内に設置され、各注入地点における流量および／または圧力データの信号が前記流量圧力検出器から集中管理装置に送信され、各注入地点における注入状況を前記集中管理装置で一括監視しながら前記貯蔵タンク内の粗詰め注入材と浸透性注入材をそれぞれ各ユニットポンプの作動により任意の注入速度、注入圧力あるいは注入量で各注入地点の注入内管に圧送し、複数の注入地点に同時に注入するように構成されてなることを特徴とするものである(図１２参照)。
【００７８】
一般に、沖積層は土層が平面的に積層しており、透水係数は水平方向に大きい。したがって、上層が粗い層からなる地盤や注入材が地表面側に逸送しやすい地盤において大径の固結体を形成するには、上層部に注入材の逸送を阻止するための大きな土中パッカーを形成する必要がある。
【００７９】
本発明によれば、透水性の袋体に固化材を注入して外管パッカーを形成し、さらにその周囲に袋体を透過した固化材と土とからなる土中パッカーを形成してから、上層部の複数の粗詰め注入材吐出口から周囲の地盤中に粗詰め注入材を同時注入することにより、同時に地下水を所定の方向に押しやって粗詰め注入材に置き換えることができ、また地盤の上層部に均等に連続した大径土中パッカーを形成することができる。
【００８０】
また、粗詰め注入材の注入により上層部に大径土中パッカーを形成し終えたら、注入内管昇降機を作動して注入内管を次の注入ステージに対応した注入材吐出口にセットし、そして浸透性注入材吐出口から周囲の地盤中に浸透性注入材を同時注入することにより浸透性注入材と周囲の土とからなる大径固結体を水平方向に連続して形成することができる。
【００８１】
また、複数の浸透性注入材吐出口から浸透性注入材を同時注入することにより、浸透性注入材を長大な柱状空間から水平方向に浸透させることにより、浸透性注入材は低圧で層流注入されるため、複数の浸透性注入材吐出口から吐出される注入材は、一定の方向に互いに妨げられることなく地下水を押しのけながら土粒子間浸透して均質な固結体を形成することができる。
【００８２】
以上の施工方法によって浸透性注入材を逸送させることなく、低圧で土粒子間浸透させることにより大径の固結体を連続して自動的に形成することができる。
【００８３】
そして、所定の注入層における注入が完了したら、注入ステージ管理装置は、集中管理装置からの指示により次の注入ステージに注入内管を移動するように注入内管昇降機に指示する。
【００８４】
また、各注入材吐出口における浸透性注入材の注入圧力、注入速度、注入量は圧力流量計測器からの情報を集中管理装置が受け、それに基づいて各注入装置に指示して各ユニットポンプの注入材吐出口を制御し、あるいは注入材貯蔵タンクにおける注入材の製造や導管を通してユニットポンプへの送液を管理する。
【００８５】
また、集中管理装置は、流量圧力検出器からの情報に基づき、ある注入地点における注入が完了したら注入ステージ管理装置に指示して次の注入ステージに移行するように内管昇降機に指示したり、あるいはバルブの開閉を行って別の注入内管に導管を通して注入材を送液する。
【００８６】
請求項８記載の地盤改良工法は、請求項１〜６のいずれかひとつに記載の地盤改良装置を用いて地盤中に粗詰め注入材と浸透性注入材を注入する地盤改良工法において、ケーシングで削孔した削孔内に注入外管を挿入し、当該注入外管内に注入内管を立て込み、注入内管によって柱状袋体に固化材を注入することにより削孔径より大きい径の外管パッカーを粗詰め注入材吐出口の上下両側に形成し、当該外管パッカーの周囲に柱状袋体を透過した固化材の一部と土とからなる土中パッカーを形成し、かつ上下外管パッカー間の削孔内に柱状袋体を透過した固化材の一部からなる孔壁保護体を形成する工程と、前記注入内管によって前記粗詰め注入材吐出口から孔壁保護体を破って周囲の地盤中に粗詰め注入材を注入する工程を併用することにより前記土中パッカーの周囲に粗詰め注入材と土とからなる大径土中パッカーを形成し、次に、前記注入内管を用いて浸透性注入材吐出口から周囲の地盤中に浸透性注入材を注入することにより前記大径土中パッカーの下方に浸透性注入材と土とからなる大径固結体を形成することを特徴とするものである(図２〜図１２)。
【００８７】
上記において、ケーシングによって削孔し、ケーシング内に注入外管を挿入し、ケーシングを引き抜いて注入外管を地盤中に設置するが、ケーシングを引き抜く際に削孔内にシールグラウトを充填して注入外管を地盤中に固定することができる。
【００８８】
請求項９記載の地盤改良工法は、請求項７記載の地盤改良装置を用いて地盤中に粗詰め注入材と浸透性注入材を注入する地盤改良工法において、前記地盤改良装置の注入外管と注入内管を複数の注入地点に所定間隔をおいて形成された削孔内に設置し、各注入地点における流量および／または圧力データの信号を流量圧力検出器から集中管理装置に送信し、各注入地点における注入状況を前記集中管理装置で一括監視しながら前記貯蔵タンク内の粗詰め注入材と浸透性注入材をそれぞれ各ユニットポンプの作動により任意の注入速度、注入圧力あるいは注入量で各注入内管に圧送し、複数の注入地点に同時に注入することを特徴とするものである(図１２参照)。
【００８９】
請求項１０記載の地盤改良工法は、請求項８または９記載の地盤改良工法において、地盤中に粗詰め注入材を注入する工程と、粗詰め注入材吐出口の上下外管パッカーの袋体に固化材を注入する工程は、注入外管内に注入内管を、上下内管パッカーの位置が粗詰め注入材吐出口と上下外管パッカー内の吐出口を挟むように挿入し、同時に注入することを特徴とするものである(図１０（ｂ）)。
【００９０】
請求項１１載の地盤改良工法は、請求項８または９記載の地盤改良工法において、浸透性注入材注入部における浸透性注入材吐出口の上下両側、あるいは少なくとも上側に透水性の柱状袋体に固化材を充填することにより削孔径より大きい径の外管パッカーを形成することを特徴とするものである(図２〜図１２参照)。
【００９１】
請求項１２記載の地盤改良工法は、請求項８または９記載の地盤改良工法において、浸透性注入材注入部における注入外管には、削孔壁との間の空間内に柱状浸透導水部材を設置し、かつ浸透性注入材吐出口に逆止弁を取り付けることを特徴とするものである(図２、３、図６〜図１２参照)。
【００９２】
請求項１３記載の地盤改良工法は、請求項８または９記載の地盤改良工法において、浸透性注入材注入部における注入外管に、柱状浸透導水部材を螺旋状に設置し、かつ浸透性注入材吐出口に逆止弁を取り付けることを特徴とするものである(図７参照)。
【００９３】
請求項１４記載の地盤改良工法は、請求項１２記載の地盤改良工法において、柱状浸透導水部材は透水性膨縮性チューブであって、かつ浸透性注入材吐出口に逆止弁を取り付けることを特徴とするものである(図６参照)。
【００９４】
本発明は、柱状浸透導水部材としての透水性膨縮性チューブが浸透性注入材注入部を覆っているため、削孔壁と注入外管との間の空間をスリーブグラウトによって充填しても柱状空間を保持することができる。このため、削孔壁が崩壊しやすい地盤でも孔壁を安定させることができる。
【００９５】
請求項１５記載の地盤改良工法は、請求項８〜１２のいずれかひとつに記載の地盤改良工法において、注入外管と削孔壁間の空間にシールグラウトが充填されてなることを特徴とするものである。
【００９６】
請求項１６記載の地盤改良工法は、請求項１５記載の地盤改良工法において、柱状浸透導水部材は浸透性注入材注入部の注入外管において所定の注入ステージ毎に区切られて設けられていることを特徴とするものである(図８（ｂ）参照)。
【００９７】
地質が複雑な土層が積層している場合、浸透性注入材導水部の区間を注入ステージ毎の浸透性注入材吐出口を覆うようにいくつかの柱状浸透導水部材を区切って設ければ、各導水部の間はシール材によって区切られているので、各区分毎に柱状浸透空間が形成される。このため、所定のステージ毎にその土層に最適の柱状浸透を行うことができる。
【００９８】
かりに、柱状導水部が全長に渡って外管表面に分布していたら、１ケ所から注入された浸透性注入材が全長に渡って地盤中に注入されるので、浸透性の大きな土層に集中されて注入されることになるからである。
【発明の効果】
【００９９】
本発明によれば、注入管周囲の地表面近くに大径土中パッカーを形成することにより、当該大径土中パッカーの下方に後から注入される浸透性注入材が注入管の周囲を主に地表面側に逸送するのを防止することができ、これにより対象地盤中に浸透性注入材を均一にかつ確実に浸透注入 (土粒子間浸透)させることができる。
【０１００】
また、大径土中パッカーの下方に管軸方向に長い柱状注入源を確保することが可能なため、削孔間隔を大きくとり、大きな吐出量でかつ低圧で土粒子間浸透(浸透注入)により大径固結体(地盤改良体)を容易かつ確実に形成することができる等の効果がある。
【０１０１】
さらに、砂礫層や砂質層などの透水性地層を含む地盤を地盤改良する場合でも、地盤中に注入した注入材が砂礫層や砂質層などの透水性地層から逸送するのを防止して、各地層内に注入材を確実に注入でき、地盤を強化することができる。
【０１０２】
また、外管パッカー長を短くしても土中に大きな土中パッカーを形成することができ、かつ粗い土層への注入材の逸送を防止することが可能なことにより、外管パッカー間に長大な柱状浸透源を形成することができ、これにより１ステージ当たり大きな吐出量の注入速度で注入しても少ない注入圧力で浸透注入できるため大きな固結体を形成することができ、注入効果と経済的ですぐれた効果を期待できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明の地盤改良装置および地盤改良工法の一実施形態を示し、削孔内に設置された注入外管を示す縦断面図である。
【図２】本発明の地盤改良装置および地盤改良工法の一実施形態を示し、(ａ)，(ｂ)は削孔内で柱状袋体を膨張させて外管パッカーを形成する方法を示す注入外管および注入内管の縦断面図である。
【図３】本発明の地盤改良装置および地盤改良工法の一実施形態を示し、注入内管を用いて地盤中に粗詰め注入材、瞬結性注入材または懸濁性注入材を注入する方法を示す注入外管および注入内管の縦断面図である。
【図４】本発明の地盤改良装置および地盤改良工法の一実施形態を示し、注入内管を用いて地盤中に浸透性入材を注入する方法を示す注入外管および注入内管の縦断面図である。
【図５】注入内管を示し、(ａ)は柱状袋体内に粗詰め注入材注入部あるいは浸透性注入材吐出口から懸濁性注入材、あるいは浸透性注入材を注入するための注入内管を示す正面図、(ｂ)は粗詰め注入材注入部から地盤中に粗詰め注入材、あるいは瞬結性注入材を注入するための注入内管を示す正面図、(ｃ)は浸透性注入材注入部から地盤中に浸透性注入材を複数の注入ステージに同時に注入するための注入内管を示す正面図である。
【図６】注入内管を用いて地盤中に浸透性入材を注入する方法の他の実施形態を示し、（ａ）は注入外管および注入内管の縦断面図、（ｂ）はその一部拡大断面図である。
【図７】注入内管を用いて地盤中に浸透性入材を注入する方法の他の実施形態を示し、（ａ）は注入外管および注入内管の縦断面図、（ｂ），（ｃ）はその一部拡大断面図である。
【図８】本発明の他の実施形態を示し、（ａ）は削孔内に設置された注入外管を示す縦断面図、（ｂ）は削孔壁と注入外管との間にシールグラウト材を充填した状態を示す縦断面図である。
【図９】本発明の他の実施形態を示し、削孔内で注入外管の柱状袋体を膨張させて外管パッカーを形成する方法を示す注入外管および注入内管の縦断面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態を示し、（ａ）は注入内管を用いて地盤中に粗詰め注入材である懸濁性注入材或いは瞬結性注入材を注入する方法を示す注入外管および注入内管の縦断面図、（ｂ）は上下外管パッカーの柱状袋体への注入材の注入と、粗詰め注入材吐出口を介して地盤中への注入材の注入を同時に行う際の注入外管と注入内管の位置を示す縦断面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態を示し、注入内管を用いて地盤中に浸透性入材を注入する方法を示す注入外管および注入内管の縦断面図である。
【図１２】本発明の他の実施形態を示し、粗詰め注入材と浸透性注入材を、それぞれ地盤の複数地点に同時注入することが可能なように構成された地盤改良装置および地盤改良工法を示した説明図である。
【図１３】従来の注入管を示し、（ａ）はその縦断面図、（ｂ）はその横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０１０４】
図１〜図５は、本発明の地盤改良装置および地盤改良工法の一実施形態を示す概念図である。図において、符号１は削孔イ内に立て込まれた注入外管、符号２(図２参照)、符号３(図３参照)および符号４(図４参照)はいずれも注入外管１内に立て込まれる注入内管である。また、符号７は注入外管１に設けられた柱状浸透導水部材である。
【０１０５】
注入外管１は、注入外管１の管軸方向の地表面近く、或いはそれより下方の土層付近に設けられた一つまたは複数の粗詰め材注入材注入部５，５と、粗詰め注入材注入部５，５の少なくとも下側に、あるいは粗詰め注入材注入部５，５間に設けられた浸透性注入材注入部６とを備えて構成されている。
【０１０６】
粗詰め注入材注入部５は、粗詰め注入材吐出口５ａと粗詰め注入材吐出口５ａを挟んでその上下両側に取り付けられた一組の外管パッカー５ｂ，５ｂとから構成され、管軸方向の少なくとも一ヶ所または二箇所以上に所定間隔をおいて設けられている。
【０１０７】
各粗詰め注入材吐出口５ａには注入材の逆流を防止するための弾力性のあるゴムスリーブ等からなる逆止弁５ｃが取り付けられている。
【０１０８】
浸透性注入材注入部６は、注入外管１の管軸方向に少なくとも粗詰め注入材吐出口５ａを挟む一対の外管パッカー５ｂ，５ｂの少なくとも下方向に、少なくとも一ヶ所或いは所定間隔をおいて設けられた複数の浸透性注入材吐出口６ａから構成され、各浸透性注入材吐出口６ａには注入材の逆流を防止するための逆止弁６ｃが取り付けられている。
【０１０９】
また、粗詰め注入材吐出口５ａを挟む一対の外管パッカー５ｂ，５ｂ以外の外管パッカー６ｂを管軸方向に一個または複数の浸透性注入材吐出口６ａと交互に設けることもできる。
【０１１０】
外管パッカー５ｂと６ｂはいずれも透水性の柱状袋体の中にセメント系の固化材或は瞬結性注入材を充填することにより削孔イの内径より大きく形成されている。なお、外管パッカー５ｂおよび６ｂの柱状袋体は、位置を変更できるように脱着自在に取り付けられている。
【０１１１】
また、外管パッカー５ｂ，５ｂ間の間隔Ｌ１は、外管パッカー６ｂ，６ｂ間の間隔Ｌ２より狭く(図２(ａ))、外管パッカー５ｂの長さをＬ３とすると、Ｌ１≦１／２Ｌ３であって、ほぼＬ１＝Ｌ２×０．０５〜０．３の範囲に設定されている。通常、Ｌ１＝２０ｍｍ〜３００ｍｍ程度が望ましい。通常、外管パッカー５ｂの長さＬ３は０．３〜２ｍ程度が好ましい。
【０１１２】
図２および図５（ａ）に図示する注入内管２は、外管パッカー５ｂおよび外管パッカー６ｂの柱状袋体の中に地上からセメント系の固化材を注入するための注入管であり、先端に注入材吐出口２ａと注入材吐出口２ａを挟んでその上下両側に一組の内管パッカー２ｂ，２ｂを備え、内管パッカー２ｂはエアまたは液体の注入により膨張するように構成されている。
【０１１３】
そして、外管パッカー５ｂと外管パッカー６ｂの位置で、上下内管パッカー２ｂ，２ｂを膨張させて注入外管１の内側に密着させ、注入内管２から外管パッカー５ｂおよび外管パッカー６ｂの柱状袋体にそれぞれ通じる注入材流路を確保し、そして、注入内管２を介して地上から各パッカーの柱状袋体の中にセメント系の固化材を注入して膨張させることにより削孔イより大きい径の外管パッカー５ｂと外管パッカー６ｂを形成することができる。また、この注入内管２は粗詰め注入材注入部５の粗詰め注入材吐出口５ａと浸透性注入材吐出部６の浸透性注入材出口６ａから懸濁性注入材あるいは浸透性注入材を注入可能なことは勿論である。
【０１１４】
図３および図５（ｂ）に図示する注入内管３は、地上から粗詰め注入材注入部５の粗詰め注入材吐出口５ａを介して地盤中に二液式注入材を注入するための注入管であり、懸濁性グラウト、浸透性グラウト等の瞬結性注入材を注入することができるが、浸透性注入材を浸透性注入材吐出口６ａから注入することができるのは勿論である。
【０１１５】
この注入内管３は、Ａ液注入内管３ａおよびＢ液注入内管３ｂと、その先端部にＡ液とＢ液が混合して地盤中に吐出する注入材吐出口３ｃを備えている。また、注入材吐出口３ｃの上下両側に内管パッカー３ｄ，３ｄを備えている。
【０１１６】
内管パッカー３ｄはゴムチューブ等から形成され、注入外管１内において地上からのエアまたは液体の充填により膨張し、注入外管１の内壁に密着して注入外管１と注入内管２間の間隙を注入材吐出口３ｃの上下両側において密閉し、粗詰め注入材吐出口５ａに通じる注入材流路を確保するように構成されている。
【０１１７】
そして、粗詰め注入材注入部５の粗詰め注入材吐出口５ａの位置で、内管パッカー３ｄ，３ｄを膨張させて注入外管１の内側に密着させて注入内管３から粗詰め注入材吐出口５ａに通じる注入材流路を確保し、その後、注入内管３を介して地上から地盤中に粗詰め注入材を注入することができる。
【０１１８】
図４および図５（ｃ）に図示する注入内管４は、浸透性注入材注入部６を介して地上から地盤中に浸透性注入材を注入するための注入管であり、先端に複数の浸透性注入材吐出口４ａ，４ａとこの浸透性注入材吐出口４ａ，４ａを挟んでその上下両側に複数の内管パッカー４ｂ，４ｂを備えて構成されている。
【０１１９】
内管パッカー４ｂはゴム製チューブ等から形成され、地上からのエアまたは流体の充填により、注入外管１内で膨張して注入外管１の内壁に密着することで、注入外管１と注入内管２との間隙を各注入材吐出口４ａの上下両側で密閉することにより浸透性注入材吐出口６ａに通じる注入材流路を確保するように構成されている。
【０１２０】
そして、浸透性注入材注入部６の浸透性注入材吐出口６ａの位置で、内管パッカー４ｂ，４ｂを膨張させて注入外管１の内側に密着させて注入内管４から浸透性注入材吐出口６ａに通じる注入材流路を確保し、その後、注入内管４を介して地上から地盤中に浸透性注入材を複数の注入ステージ或いは複数の浸透性注入材吐出口６ａから同時に注入することができる。
【０１２１】
柱状浸透導水部材７は、注入外管１の外側に設けられ、浸透性注入材注入部６における削孔イの孔壁と注入外管１との間隙内にあって、削孔イの孔壁崩壊を防止するのみならず、浸透性注入材吐出口６ａから吐出した浸透性注入材を、柱状浸透導水部材７を通って柱状浸透空間に誘導し、かつ柱状浸透空間から地盤中への土粒子間浸透を可能にする。
【０１２２】
また、浸透性注入材吐出口６ａが削孔イ内のスライム等で目詰まり等を起しても、また削孔壁が崩壊して柱状浸透空間が遮断されても、柱状浸透源を保持するための部材であり、例えば網体、織布、不織布、透水性合成樹脂、各種ドレーン材等の透水性を有する材料から形成されている。
【０１２３】
その結果、必要量の浸透性注入材を柱状浸透空間から周囲の地盤中に浸透注入させることができる。
【０１２４】
このような構成において、次に本発明の地盤改良工法について説明する。
【０１２５】
(1)最初に、地盤改良対象地盤に対してボーリング等で事前調査を行い、透水性地層の有無、種類、位置、厚さ等、必要なデータを収集する。そして、調査結果に基づいて、粗詰め注入材注入部５と浸透性注入材注入部６の位置(深さ)、数、Ｌ１、Ｌ２等をそれぞれ決定し、これらの情報に従って外管パッカー５ｂおよび６ｂの柱状袋体を取り付ける。また、浸透性注入材注入部６の各外管パッカー６ｂの柱状袋体間に柱状浸透導水部材７を取り付ける。
【０１２６】
(2)次に、削孔イ内に注入外管１を立て込み、注入外管１内に注入内管２を立て込む。
【０１２７】
そして、注入内管２を介し、地上から各外管パッカー５ｂおよび６ｂの柱状袋体の中に固化材をそれぞれ注入することにより柱状袋体を膨張させて、削孔イより大きい径の外管パッカー５ｂと６ｂを形成する。
【０１２８】
また、各外管パッカー５ｂ，６ｂの外周部にパッカーを透過した固化材の一部と周囲の土とからなる土中パッカーＡ１を形成する。さらに、粗詰め注入材注入部５の外管パッカー５ｂ，５ｂ間に外管パッカー５ｂを透過した固化材の一部からなる孔壁保護体８を形成する。孔壁保護体８は、主に固化材微粒子が固化したものであり、土中パッカーＡ１に比べて強度ははるかに劣るものである。
【０１２９】
(3)次に、注入外管１から注入内管２を引き抜き、注入外管１内に注入内管３を立て込む。そして、注入内管３を介し、地上から粗詰め注入材注入部５に懸濁性注入材或いは瞬結性注入材を注入する。瞬結性注入材は二液式注入材であり、注入内管３ａにＡ液、注入内管３ｂにＢ液をそれぞれ注入する。
【０１３０】
そうすると、Ａ液とＢ液は注入内管３ａと注入内管３ｂの先端部で混合し、注入材吐出口３ｃを通り粗詰め注入材吐出口５ａから孔壁保護体８を砕いて地盤中に吐出される。
【０１３１】
そして、周囲の土と共に固化して土中パッカーＡ１の周囲にさらに大きな土中パッカーＡ２を形成する。したがって、粗詰め注入材注入部５の外周には外管パッカー５ｂとその周囲に土中パッカーＡ１とＡ２とから二重に形成された土中パッカーとからなる大径土中パッカーが形成される。
【０１３２】
(4)次に、注入外管１から注入内管３を引き抜き、注入外管１内に注入内管４を立て込む。そして、当該注入内管４を介し、地上から浸透性注入材注入部６に浸透性注入材を注入する。そうすると、浸透性注入材は浸透性注入材吐出口６ａから周囲の地盤中に浸透注入され、周囲の土と共に固化して大径固結体Ｂが形成される。
【０１３３】
この場合、浸透性注入材注入部６の外管パッカー６ｂ，６ｂ間の間隔Ｌ２が粗詰め注入材注入部５の外管パッカー５ｂ，５ｂ間の間隔Ｌ１よりかなり広く、このため浸透性注入材注入部６には注入外管１の管軸方向に長大な柱状注入源が形成され、これにより低圧注入であっても大容量の浸透性注入材を広範囲の地盤中に均一に注入することができる。
【０１３４】
また、浸透性注入材注入部６の上方には事前に大径土中パッカーが形成されていることにより、浸透性注入材が注入外管１の上方に逸送してしまうようなことはなく、地層全体に対して無駄なく確実に浸透注入させることができる。
【０１３５】
また、この実施形態によれば、浸透性注入材注入部６を挟んで管軸方向の地表面側とその反対側の地中内の両方に大径固結体パッカーを形成することにより、後から注入される浸透性注入材が地表面側と地中側の両方向に逸送するのを防止することができる。なお、粗詰め注入材注入部５と浸透性注入材部６を注入外管１の管軸方向に交互に設置してもよい。
【０１３６】
なお、上記において、粗詰め注入材注入部５は地上部に近く、粗詰め注入材吐出口５ａは、その上下を外管パッカー５ｂを挟んで一ヶ所だけでよい。
【０１３７】
図６（ａ），（ｂ）は、本発明の他の実施形態を示し、図１〜図５の実施形態において、浸透性注入材注入部６に柱状浸透導水部材７として膨縮性チューブ９を用いている。
【０１３８】
また、各浸透性注入材吐出口６ａに注入材の逆流を防止する逆止弁１０が取り付けられている。
【０１３９】
膨縮性チューブ９は、注入外管１の上下外管パッカー６ｂ，６ｂ間の表面を覆うように取り付けられ、その上下両端部は注入外管１に密閉された状態に固着されている。また、膨縮性チューブ９は、ゴム製チューブ等の伸縮自在なチューブから形成され、全体に複数の浸透性注入材吐出口９ａが形成されている。
【０１４０】
浸透性注入材吐出口９ａは膨縮性チューブ９の周方向または軸方向に長いスリット状に形成されていてもよい。逆止弁１０はゴムスリーブ等の弾性材から形成されている。
【０１４１】
このような構成において、注入外管１内に立て込まれた注入内管４によって地上から浸透性注入材注入部６に浸透性注入材を注入すると、浸透性注入材は逆止弁１０を押し広げ、浸透性注入材吐出口６ａから膨縮性チューブ９内に吐出される。
【０１４２】
さらに、その吐出圧によって膨縮性チューブ９は膨張して削孔イの孔壁に密着する。そして、当該注入ステージの全長において膨縮性チューブ９の浸透性注入材吐出口９ａから周囲の地盤中に浸透性注入材が浸透注入される。
【０１４３】
この実施形態によれば、削孔イの孔壁がたとえ崩壊したとしても、膨張した膨縮性チューブ９によって削孔イの孔壁を保護しつつ周囲の地盤中に浸透性注入材を確実に浸透注入させることができる。
【０１４４】
なお、本発明における柱状浸透導水部材は、削孔１内にあって削孔壁に密着しているわけではないので、浸透性注入材の注入中に注入が完了した他の注入ステージで周囲の地盤中に注入された浸透性注入材や地下水が浸透性注入材吐出口６ａから注入外管１内に逆流することが考えられる。
【０１４５】
また、隣接する複数の削孔イ，イ間において、ある削孔イにおいて地盤中に注入された浸透性注入材が他の削孔イ内に立て込まれた注入外管１内に逆流することが考えられる。
【０１４６】
さらに、同一削孔イ内において、浸透性注入材が外管パッカーを乗り越えて他の注入ステージに逸送し、浸透性注入材吐出口６ａから注入外管１内に逆流することが考えられる。
【０１４７】
しかし、本発明の上記柱状浸透導水部材９は、各浸透性注入材吐出口６ａを覆っており、各浸透性注入材吐出口６ａに注入材の逆流を防止する逆止弁１０が取り次げられていることで、上記するような問題は起こらない。
【０１４８】
また、柱状浸透導水部材９の外側の空間が懸濁性注入材やゲル化しかかった注入材が回り込んできても、また注入された注入材がゲル化しても導水部材９がそれを遮断して浸透性注入材吐出口６ａから吐出された注入材は導水部材の隙間を通って柱状に広がって柱状浸透源を形成して周囲の地盤中に注入される。
【０１４９】
また、膨縮性チューブ９の場合、全体に複数の浸透性注入材吐出口９ａが設けられることで、注入外管１の浸透性注入材吐出口６ａの数が少なくても注入ステージの全長において浸透性注入材を周囲の地盤中に均一に浸透注入させることができる。そして、削孔イ中に設置する際には、削孔イの削孔径を小さくできるため、施工が容易でコスト削減を図ることができる。
【０１５０】
図７（ａ）〜（ｃ）は、同じく本発明の他の実施形態を示し、図１〜図５の実施形態において、浸透性注入材注入部６に柱状浸透導水部材として帯状導水部材１１が注入外管１の管軸方向に螺旋状に取り付けられている。
【０１５１】
帯状導水部材１１は、例えば織布、不織布、または透水性合成樹脂などの透水性を有する材料、さらには合成樹脂などから一定の厚さを有する立体網状に形成された立体網状材から一定の幅を有する帯状に形成されている。
【０１５２】
また、帯状導水部材１１は、注入外管１の上下外管パッカー６ｂ，６ｂ間に注入外管１の管軸方向に螺旋状に巻き付けて取り付けられ、隣接する帯状導水部材１１，１１間に帯状導水部材１１とほぼ同一幅、一定深さの導水溝１２が管軸方向に螺旋状に連続して形成されている。
【０１５３】
なお、帯状導水部材１１は、注入外管１の浸透性注入材吐出口６ａの上を覆うように取り付けられていてもよく、あるいは導水路１２内に浸透性注入材吐出口６ａが露出するように取り付けられていてもよい。
【０１５４】
このような構成により、浸透性注入材注入部６における注入外管１の全外周面を筒状の導水部材によって全面を覆うよりは柱状空間の開口率が大きくなるので、注入材浸透源が大きくなり、大きな注入速度であっても低圧注入により浸透注入を行うことができる。
【０１５５】
勿論、本発明によって筒状の網状体、或いはかご状に編んだ筒状体を導水部材として用いることができる。
【０１５６】
また、隣接する帯状導水部材１１，１１間の導水溝１２は、周辺土砂のアーチアクションよって空間が確保されるため大きな注入材浸透源を得ることができる。また、帯状導水部材１１の使用量も少なくてすむ。
【０１５７】
このため、長い柱状空間の注入外管１に、たとえ１個の浸透性注入材吐出口６ａが形成されている場合であっても、当該浸透性注入材吐出口６ａから吐出された注入材は帯状導水部材１１および導水路１２に導かれ、周囲の地盤中に広く均等に浸透注入される。
【０１５８】
図８〜図１１は、本発明の地盤改良装置および地盤改良工法の他の実施形態を示す概念図であり、図において、特に注入外管１は、その地表面近くに粗詰め注入材注入部５を備え、その下方に複数の浸透性注入材吐出口６ａを管軸方向に所定間隔おきに有する浸透性注入材注入部６を備えている。
【０１５９】
また、外管パッカー５ｂ，５ｂ間の間隙Ｌ１は、外管パッカー５ｂの管軸方向の長さＬ３のほぼ１／２以下に設定されている(図９参照)。
【０１６０】
この実施形態によれば、注入外管１周囲の地表面近くに大径土中パッカーＡ２を形成することで、当該大径土中パッカーＡ２の下方に後から注入される浸透性注入材が注入外管１の周囲を地表面側に逸送するのを防止することができ、これにより浸透性注入材の無駄を無くして大径土中パッカーＡ２の下方の地盤中に浸透性注入材を確実に浸透注入させることができる。
【０１６１】
また、大径土中パッカーＡ２の下方に管軸方向に長い柱状注入源を確保することができるため、削孔イの間隔を大きくとり、大きな吐出量でかつ低圧で土粒子間浸透(浸透注入)により大径固結体(地盤改良体)を容易かつ確実に形成することができる。
【０１６２】
また、図８（ｂ）は、ケーシングで削孔し、ケーシング内に本注入管装置を挿入後、セメントベントナイト等のシールグラウト材２３を充填しながら引き抜き、注入外管１を地盤中に設置し、その後、外管パッカー５ｂ，５ｂを膨張させ、かつ粗詰め注入材を注入して大きな外管パッカーを形成して後、柱状浸透導水部材７を介して浸透性注入材吐出口６ａから注入内管２を通してシールグラウト材２３を破って注入する。
【０１６３】
特に、地盤が透水性の異なるＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ層からなっている場合は、柱状浸透導水部材７を分断して各土層に対応するように注入外管１に設ける。各柱状浸透導水部材７，７間はシールグラウト材２３によって遮断されているので、土層ごとに確実に柱状浸透が行われる。
【０１６４】
また、各柱状浸透導水部材７にはシールグラウト材２３は入り込まないので、透水性を保持しているため、土層ごとに確実な柱状浸透が行われる。
【０１６５】
図１２は、本発明の他の実施形態を示し、粗詰め注入材と浸透性注入材を、それぞれ地盤の複数地点に同時注入することが可能なように構成された地盤改良装置および地盤改良工法を示したものである。
【０１６６】
図において、地盤の複数の地点に複数の削孔イが所定間隔をおいて形成され、各削孔イ内に図７に図示する地盤改良装置の注入外管１が立て込まれ、各注入外管１内に注入内管２が立て込まれている。
【０１６７】
各注入内管２には粗詰め注入材と浸透性注入材が貯蔵された注入材貯蔵タンク１３が導管１４を介してそれぞれ接続され、また、各注入内管２には注入内管２を昇降させて注入ステージを変えるための注入内管昇降装置１５と注入内管２の注入ステージを管理するための注入ステージ管理装置１６がそれぞれ取り付けられている。
【０１６８】
各導管１４には貯蔵タンク１３から各注入内管２に粗詰め注入材と浸透性注入材を圧送するためのユニットポンプ１７、粗詰め注入材および浸透性注入材の流量と圧力を検出するための流量圧力検出器１８、さらに粗詰め注入材および浸透性注入材の圧送を開始および遮断するためのバルブ１９がそれぞれ接続されている。
【０１６９】
各ユニットポンプ１７は、インバータ等の回転数変速機２０を備え、かつモータ等の独立した駆動源２１によって個々に作動するように構成され、また、各ユニットポンプ１７、回転数変速機２０、流量圧力検出器１８およびバルブ１９は、それぞれ集中管理装置２２に接続され、すべて集中管理装置２２によって個々に制御されている。
【０１７０】
このような構成において、流量圧力検出器１８からの流量／およびまたは圧力データの信号が集中管理装置２２に送信されると、貯蔵タンク１３内の粗詰め注入材と浸透性注入材がそれぞれ各ユニットポンプ１７の作動により任意の注入速度、注入圧力あるいは注入量で各注入内管１に圧送される。
【０１７１】
そして、複数の注入地点において、粗詰め注入材が各注入外管１の粗詰め注入材吐出口５ａから周囲の地盤中に同時に注入され、また浸透性注入材が各注入外管１の浸透性注入材吐出口６ａから周囲の地盤中に同時に注入される。
【０１７２】
その際、各注入地点における注入内管２は、集中管理装置２２からの信号による指示によって注入内管昇降装置１５が作動することにより、粗詰め注入材注入部５から浸透性注入材注入部６に注入ステージが移動する。
【０１７３】
また、ユニットポンプ１７は通常、５〜１００台を１セットとして多連装注入装置を構成し、１セット中でこれらのユニットポンプ１７を横、縦あるいは三次元として配置することができる。これらユニットポンプ１７はいずれもそれぞれがモータ等の駆動源２１で作動させることができる。
【０１７４】
また、それぞれの駆動源２１は集中管理装置２２で制御されるインバータ等の回転数変速機２０によって作動させることができる。
【０１７５】
したがって、この実施形態によれば、多数のユニットポンプ１７で構成しながら全体として容量が小さい、コンパクトな、一体化した１セットの注入装置としてまとめることができる。
【０１７６】
このため、一セットの多連装装置はユニットポンプ１７としてプランジャポンプを用いると、吐出量が５０ＨＺで１〜３０リットル／分で、例えば１０台を用いた場合、集中管理室２２からの指示でインバータにより所定の注入ポイントに最適の注入速度、注入圧力を保持しながら、多数の吐出口（例えば、５０個の吐出口）からの全体の注入を集中管理室２２によって、全吐出量が（１〜３０）×１０＝５〜３００リットル／分の範囲で一括管理され、低圧、低吐出量による粒子間浸透が可能となり、しかも急速施工による工期の短縮が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１７７】
本発明は、注入材の逸送を防止して層ごとに最適量の注入材を確実に注入することができる。
【符号の説明】
【０１７８】
１ 注入外管
２ 注入内管
３ 注入内管
４ 注入内管
５ 粗詰め注入材注入部
５ａ 瞬結材吐出口
５ｂ 外管パッカー
５ｃ 逆止弁
６ 浸透性注入材注入部
６ａ 浸透性注入材吐出口
６ｂ 外管パッカー
６ｃ 逆止弁
７ 柱状浸透導水部材
８ 孔壁保護体
９ 膨縮性チューブ
１０ 逆止弁
１１ 帯状導水部材
１２ 導水溝
１３ 注入材貯蔵タンク
１４ 導管
１５ 注入内管昇降装置
１６ 注入ステージ管理装置
１７ ユニットポンプ
１８ 流量圧力検出器
１９ バルブ
２０ 回転数変速機
２１ 駆動源
２２ 集中管理装置
２３ シールグラウト材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
削孔内に設置された注入外管と当該注入外管内に設置された注入内管とを備え、前記注入外管は当該注入外管と削孔壁間の空間内に連通する粗詰め注入材吐出口と当該粗詰め注入材吐出口を挟んでその上下両側に取り付けられた複数の外管パッカーとからなる粗詰め注入材注入部と、前記注入外管に設けられた複数の浸透性注入材吐出口を有する浸透性注入材注入部とを備え、前記上下外管パッカーは当該外管パッカーの管軸方向の長さより狭い間隔に設置され、かつ透水性の柱状袋体の中に前記注入内管を介して固化材を充填することにより削孔径より大きく形成され、当該外管パッカーの周囲には柱状袋体を透過した固化体の一部と土とからなる土中パッカーが形成され、さらに当該土中パッカーの周囲に前記注入内管を介して注入され、前記粗詰め注入材吐出口から吐出された粗詰め注入材と土とからなる大径土中パッカーが形成されてなることを特徴とする地盤改良装置。
【請求項２】
請求項１記載の地盤改良装置において、粗詰め注入材注入部における注入外管と上下外管パッカーと削孔壁とからなる空間内に柱状袋体を透過した固化材の一部からなる孔壁保護体が形成されてなることを特徴とする地盤改良装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の地盤改良装置において、浸透性注入材注入部における浸透性注入材吐出口を挟んでその上下両側またはその片側に外管パッカーが取り付けられ、当該外管パッカーは透水性の柱状袋体の中に固化材を充填することにより削孔径より大きく形成されてなることを特徴とする地盤改良装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかひとつに記載の地盤改良装置において、浸透性注入材注入部における注入外管には孔壁との間の空間内に柱状浸透導水部材が設置され、かつ注入外管の浸透性注入材吐出口に逆止弁が取り付けられていることを特徴とする地盤改良装置。
【請求項５】
請求項４記載の地盤改良装置において、柱状浸透導水部材は透水性膨縮性チューブであって、浸透性注入材注入部における注入外管の外周に取り付けられ、かつ浸透性注入材吐出口に逆止弁が取り付けられていることを特徴とする地盤改良装置。
【請求項６】
請求項４記載の地盤改良装置において、柱状浸透導水部材は帯状導水部材であって、浸透性注入材注入部における注入外管の外周に注入外管の管軸方向に螺旋状に取り付けられ、かつ注入外管の浸透性注入材吐出口に逆止弁が取り付けられていることを特徴とする地盤改良装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかひとつに記載された複数の地盤改良装置と、各地盤改良装置に導管を介して接続された粗詰め注入材および浸透性注入材の貯蔵タンクと、各導管に接続され、かつそれぞれ独立した駆動源で作動するように構成され、粗詰め注入材と浸透性注入材を前記貯蔵タンクから各地盤改良装置に圧送する複数のユニットポンプと、各導管に接続され、粗詰め注入材と浸透性注入材の流量と圧力を検出する流量圧力検出器と、各導管に接続され粗詰め注入材と浸透性注入材の送液を開始および遮断するバルブと、各ユニットポンプに接続されたユニットポンプの回転数変則機と、各ユニットポンプに接続されたユニットポンプの回転変則機と、前記ユニットポンプ、流量圧力検出器、バルブおよび回転変則機を制御する集中管理装置とを備え、前記地盤改良装置の注入外管と注入内管はそれぞれ複数の注入地点に所定間隔をおいて形成された削孔内に設置され、各注入地点における流量および／または圧力データの信号が前記流量圧力検出器から集中管理装置に送信され、各注入地点における注入状況を前記集中管理装置で一括監視しながら前記貯蔵タンク内の粗詰め注入材と浸透性注入材をそれぞれ各ユニットポンプの作動により任意の注入速度、注入圧力あるいは注入量で各注入地点の注入内管に圧送し、複数の注入地点に同時に注入するように構成されてなることを特徴とする地盤改良装置。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれかひとつに記載された地盤改良装置を用いて地盤中に粗詰め注入材と浸透性注入材を注入する地盤改良工法において、削孔内に注入外管を、当該注入外管内に注入内管をそれぞれ立て込み、注入内管によって柱状袋体に固化材を注入することにより削孔径より大きい径の外管パッカーを粗詰め注入材吐出口の上下両側に形成し、当該外管パッカーの周囲に柱状袋体を透過した固化材の一部と土とからなる土中パッカーを形成すると同時に上下外管パッカー間の削孔内に柱状袋体を透過した固化材の一部からなる孔壁保護体を形成する工程と、前記注入内管によって前記粗詰め注入材吐出口から孔壁保護体を破って周囲の地盤中に粗詰め注入材を注入する工程を併用することにより前記土中パッカーの周囲に粗詰め注入材と土とからなる大径土中パッカーを形成し、次に、前記注入内管を用いて浸透性注入材注入部における浸透性注入材吐出口から周囲の地盤中に浸透性注入材を注入することにより前記大径土中パッカーの下方に浸透性注入材と土とからなる大径固結体を形成することを特徴とする地盤改良工法。
【請求項９】
請求項７に記載された地盤改良装置を用いて地盤中に粗詰め注入材と浸透性注入材を注入する地盤改良工法において、前記地盤改良装置の注入外管と注入内管を複数の注入地点に所定間隔をおいて形成された削孔内に設置し、各注入地点における流量および／または圧力データの信号を流量圧力検出器から集中管理装置に送信し、各注入地点における注入状況を前記集中管理装置で一括監視しながら前記貯蔵タンク内の粗詰め注入材と浸透性注入材をそれぞれ各ユニットポンプの作動により任意の注入速度、注入圧力あるいは注入量で各注入内管に圧送し、複数の注入地点に同時に注入することを特徴とする地盤改良工法。
【請求項１０】
請求項８または９記載の地盤改良工法において、地盤中に粗詰め注入材を注入する工程と、粗詰め注入材吐出口の上下に位置する外管パッカーの袋体に固化材を注入する工程は、注入外管内に注入内管を上下内管パッカーの位置が粗詰め注入材吐出口と上下外管パッカーの吐出口を挟むように挿入して同時に行うことを特徴とする地盤改良工法。
【請求項１１】
請求項８または９記載の地盤改良工法において、浸透性注入材注入部における浸透性注入材吐出口の上下両側、或いは少なくとも上側には透水性の柱状袋体に固化材を充填することにより削孔径より大きい径の外管パッカーを形成することを特徴とする地盤改良工法。
【請求項１２】
請求項８または９記載の地盤改良工法において、浸透性注入材注入部における注入外管と削孔壁との間の空間内に柱状浸透導水部材を設置し、かつ浸透性注入材吐出口に逆止弁を取り付けることを特徴とする地盤改良工法。
【請求項１３】
請求項１２記載の地盤改良工法において、柱状浸透導水部材は浸透性注入材注入部における注入外管と上下外管パッカーと削孔壁間の空間内に螺旋状に設置し、かつ浸透性注入材吐出口に逆止弁を取り付けることを特徴とする地盤改良工法。
【請求項１４】
請求項１２記載の地盤改良工法において、柱状浸透導水部材は透水性膨縮性チューブであって、浸透性注入材注入部における注入外管の外周に取り付け、かつ浸透性注入材吐出口に逆止弁を取り付けることを特徴とする地盤改良工法。
【請求項１５】
請求項８〜１２のいずれかひとつに記載の地盤改良工法において、注入外管と削孔壁間の空間にシールグラウトが充填されてなることを特徴とする地盤改良工法。
【請求項１６】
請求項１５記載の地盤改良工法において、柱状浸透導水部材は浸透性注入材注入部の注入外管において所定の注入ステージ毎に区切られて設けられていることを特徴とする地盤改良工法。
【請求項１】
削孔内に設置された注入外管と当該注入外管内に設置された注入内管とを備え、前記注入外管は当該注入外管と削孔壁間の空間内に連通する粗詰め注入材吐出口と当該粗詰め注入材吐出口を挟んでその上下両側に取り付けられた複数の外管パッカーとからなる粗詰め注入材注入部と、前記注入外管に設けられた複数の浸透性注入材吐出口を有する浸透性注入材注入部とを備え、前記上下外管パッカーは当該外管パッカーの管軸方向の長さより狭い間隔に設置され、かつ透水性の柱状袋体の中に前記注入内管を介して固化材を充填することにより削孔径より大きく形成され、当該外管パッカーの周囲には柱状袋体を透過した固化体の一部と土とからなる土中パッカーが形成され、さらに当該土中パッカーの周囲に前記注入内管を介して注入され、前記粗詰め注入材吐出口から吐出された粗詰め注入材と土とからなる大径土中パッカーが形成されてなることを特徴とする地盤改良装置。
【請求項２】
請求項１記載の地盤改良装置において、粗詰め注入材注入部における注入外管と上下外管パッカーと削孔壁とからなる空間内に柱状袋体を透過した固化材の一部からなる孔壁保護体が形成されてなることを特徴とする地盤改良装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の地盤改良装置において、浸透性注入材注入部における浸透性注入材吐出口を挟んでその上下両側またはその片側に外管パッカーが取り付けられ、当該外管パッカーは透水性の柱状袋体の中に固化材を充填することにより削孔径より大きく形成されてなることを特徴とする地盤改良装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかひとつに記載の地盤改良装置において、浸透性注入材注入部における注入外管には孔壁との間の空間内に柱状浸透導水部材が設置され、かつ注入外管の浸透性注入材吐出口に逆止弁が取り付けられていることを特徴とする地盤改良装置。
【請求項５】
請求項４記載の地盤改良装置において、柱状浸透導水部材は透水性膨縮性チューブであって、浸透性注入材注入部における注入外管の外周に取り付けられ、かつ浸透性注入材吐出口に逆止弁が取り付けられていることを特徴とする地盤改良装置。
【請求項６】
請求項４記載の地盤改良装置において、柱状浸透導水部材は帯状導水部材であって、浸透性注入材注入部における注入外管の外周に注入外管の管軸方向に螺旋状に取り付けられ、かつ注入外管の浸透性注入材吐出口に逆止弁が取り付けられていることを特徴とする地盤改良装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかひとつに記載された複数の地盤改良装置と、各地盤改良装置に導管を介して接続された粗詰め注入材および浸透性注入材の貯蔵タンクと、各導管に接続され、かつそれぞれ独立した駆動源で作動するように構成され、粗詰め注入材と浸透性注入材を前記貯蔵タンクから各地盤改良装置に圧送する複数のユニットポンプと、各導管に接続され、粗詰め注入材と浸透性注入材の流量と圧力を検出する流量圧力検出器と、各導管に接続され粗詰め注入材と浸透性注入材の送液を開始および遮断するバルブと、各ユニットポンプに接続されたユニットポンプの回転数変則機と、各ユニットポンプに接続されたユニットポンプの回転変則機と、前記ユニットポンプ、流量圧力検出器、バルブおよび回転変則機を制御する集中管理装置とを備え、前記地盤改良装置の注入外管と注入内管はそれぞれ複数の注入地点に所定間隔をおいて形成された削孔内に設置され、各注入地点における流量および／または圧力データの信号が前記流量圧力検出器から集中管理装置に送信され、各注入地点における注入状況を前記集中管理装置で一括監視しながら前記貯蔵タンク内の粗詰め注入材と浸透性注入材をそれぞれ各ユニットポンプの作動により任意の注入速度、注入圧力あるいは注入量で各注入地点の注入内管に圧送し、複数の注入地点に同時に注入するように構成されてなることを特徴とする地盤改良装置。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれかひとつに記載された地盤改良装置を用いて地盤中に粗詰め注入材と浸透性注入材を注入する地盤改良工法において、削孔内に注入外管を、当該注入外管内に注入内管をそれぞれ立て込み、注入内管によって柱状袋体に固化材を注入することにより削孔径より大きい径の外管パッカーを粗詰め注入材吐出口の上下両側に形成し、当該外管パッカーの周囲に柱状袋体を透過した固化材の一部と土とからなる土中パッカーを形成すると同時に上下外管パッカー間の削孔内に柱状袋体を透過した固化材の一部からなる孔壁保護体を形成する工程と、前記注入内管によって前記粗詰め注入材吐出口から孔壁保護体を破って周囲の地盤中に粗詰め注入材を注入する工程を併用することにより前記土中パッカーの周囲に粗詰め注入材と土とからなる大径土中パッカーを形成し、次に、前記注入内管を用いて浸透性注入材注入部における浸透性注入材吐出口から周囲の地盤中に浸透性注入材を注入することにより前記大径土中パッカーの下方に浸透性注入材と土とからなる大径固結体を形成することを特徴とする地盤改良工法。
【請求項９】
請求項７に記載された地盤改良装置を用いて地盤中に粗詰め注入材と浸透性注入材を注入する地盤改良工法において、前記地盤改良装置の注入外管と注入内管を複数の注入地点に所定間隔をおいて形成された削孔内に設置し、各注入地点における流量および／または圧力データの信号を流量圧力検出器から集中管理装置に送信し、各注入地点における注入状況を前記集中管理装置で一括監視しながら前記貯蔵タンク内の粗詰め注入材と浸透性注入材をそれぞれ各ユニットポンプの作動により任意の注入速度、注入圧力あるいは注入量で各注入内管に圧送し、複数の注入地点に同時に注入することを特徴とする地盤改良工法。
【請求項１０】
請求項８または９記載の地盤改良工法において、地盤中に粗詰め注入材を注入する工程と、粗詰め注入材吐出口の上下に位置する外管パッカーの袋体に固化材を注入する工程は、注入外管内に注入内管を上下内管パッカーの位置が粗詰め注入材吐出口と上下外管パッカーの吐出口を挟むように挿入して同時に行うことを特徴とする地盤改良工法。
【請求項１１】
請求項８または９記載の地盤改良工法において、浸透性注入材注入部における浸透性注入材吐出口の上下両側、或いは少なくとも上側には透水性の柱状袋体に固化材を充填することにより削孔径より大きい径の外管パッカーを形成することを特徴とする地盤改良工法。
【請求項１２】
請求項８または９記載の地盤改良工法において、浸透性注入材注入部における注入外管と削孔壁との間の空間内に柱状浸透導水部材を設置し、かつ浸透性注入材吐出口に逆止弁を取り付けることを特徴とする地盤改良工法。
【請求項１３】
請求項１２記載の地盤改良工法において、柱状浸透導水部材は浸透性注入材注入部における注入外管と上下外管パッカーと削孔壁間の空間内に螺旋状に設置し、かつ浸透性注入材吐出口に逆止弁を取り付けることを特徴とする地盤改良工法。
【請求項１４】
請求項１２記載の地盤改良工法において、柱状浸透導水部材は透水性膨縮性チューブであって、浸透性注入材注入部における注入外管の外周に取り付け、かつ浸透性注入材吐出口に逆止弁を取り付けることを特徴とする地盤改良工法。
【請求項１５】
請求項８〜１２のいずれかひとつに記載の地盤改良工法において、注入外管と削孔壁間の空間にシールグラウトが充填されてなることを特徴とする地盤改良工法。
【請求項１６】
請求項１５記載の地盤改良工法において、柱状浸透導水部材は浸透性注入材注入部の注入外管において所定の注入ステージ毎に区切られて設けられていることを特徴とする地盤改良工法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−７４７２０（Ｐ２０１１−７４７２０Ａ）
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２９８２３（Ｐ２００９−２２９８２３）
【出願日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【出願人】（５０９０２３４４７）強化土株式会社 (31)
【出願人】（０００１６２６５２）強化土エンジニヤリング株式会社 (116)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【出願人】（５０９０２３４４７）強化土株式会社 (31)
【出願人】（０００１６２６５２）強化土エンジニヤリング株式会社 (116)
【Ｆターム（参考）】
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