地盤改良薬液の注入方法
【課題】軟弱な砂質地盤であっても、地盤改良薬液を設定した範囲に安定して注入できる地盤改良薬液の注入方法を提供する。
【解決手段】地盤に存在する地下水よりも大きな比重を有する水ガラス系の緩結性充填材Ｄが注入された挿入孔Ｓに挿入している外管３の表面に設けた外管パッカー１１を膨張させた後、この外管パッカー１１の間に位置する注入口３ａから、外管３に挿入した内管を通じて供給した瞬結性固化液Ｃを地盤に注入してパッカーＰを形成し、次いで、この内管を外管３から引き抜いた後、別の内管５Ｂを外管３に挿入し、内管５Ｂを通じて、膨張させている２つのパッカー６ｂの間にある第３吐出口５ｃから地盤改良薬液Ｇを供給して、パッカーＰとは別の位置にある多孔被覆材１０により覆われた注入口３ａを通じて地盤に注入する。
【解決手段】地盤に存在する地下水よりも大きな比重を有する水ガラス系の緩結性充填材Ｄが注入された挿入孔Ｓに挿入している外管３の表面に設けた外管パッカー１１を膨張させた後、この外管パッカー１１の間に位置する注入口３ａから、外管３に挿入した内管を通じて供給した瞬結性固化液Ｃを地盤に注入してパッカーＰを形成し、次いで、この内管を外管３から引き抜いた後、別の内管５Ｂを外管３に挿入し、内管５Ｂを通じて、膨張させている２つのパッカー６ｂの間にある第３吐出口５ｃから地盤改良薬液Ｇを供給して、パッカーＰとは別の位置にある多孔被覆材１０により覆われた注入口３ａを通じて地盤に注入する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤改良薬液の注入方法に関し、さらに詳しくは、軟弱な砂質地盤であっても、地盤改良薬液を設定した範囲に安定して注入できる地盤改良薬液の注入方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、地盤を強化するために、外管と内管のそれぞれにパッカーを有する二重管を用いて対象地盤に地盤改良薬液を注入する方法が種々提案されている。軟弱な地盤の場合には、削孔した挿入孔に外管を挿入した後、外管に設けたパッカーを膨張させる方法や、外管に設けたパッカーを、挿入孔の内周面とすき間を有するように膨張させて施工を行なう方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
これらの方法では、外管に設けたパッカーが位置する付近の挿入孔の内周面に崩落が生じると、外管に設けたパッカーを膨張させた際に、パッカーと挿入孔の内周面とのすき間が大きくなり過ぎて、瞬結性固化液がこのすき間に浸入して地盤改良薬液の注入口を塞いでしまって注入ができなくなることがある。そのため、挿入孔の内周面の崩落を生じさせないことが重要であるが、従来、特にその対策は講じられていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−５７８２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、軟弱な砂質地盤であっても、地盤改良薬液を設定した範囲に安定して注入できる地盤改良薬液の注入方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため本発明の地盤改良薬液の注入方法は、地盤に削孔した挿入孔に、軸方向に離間して複数の注入口を周壁に設けた外管を挿入し、次いで、外管に内管を所定位置まで挿入し、この内管の表面に軸方向に離間して設けた２つの膨縮可能なパッカーを膨張させて外管の内周面に圧接させた状態にして、この２つの膨張させているパッカーの間に位置する内管の周壁に設けた吐出口から地盤改良薬液を供給して、外管の注入口から地盤に注入する地盤改良薬液の注入方法であって、前記外管の表面に少なくとも１つの注入口を挟んで軸方向に離間して２つの膨張可能な外管パッカーを設けるとともに、この外管パッカーを設けた位置とは別の位置にある注入口を多孔被覆材により覆っておき、その地盤に存在する地下水よりも大きな比重を有する水ガラス系の緩結性充填材が注入されている前記挿入孔に、前記外管を挿入した状態にして、収縮状態の前記外管パッカーを膨張させて、この膨張させた外管パッカーの間に位置する注入口から瞬結性固化液を地盤に注入して、この注入口周辺に瞬結性固化液からなるパッカーを形成し、次いで、前記多孔被覆材により覆われた注入口から地盤改良薬液を地盤に注入することを特徴とするものである。
【０００７】
ここで、前記挿入孔を削孔した後のケーシングロッドの内部に前記緩結性充填材を注入し、このケーシングロッドに前記外管を挿入した後、ケーシングロッドを地盤上に引き抜くことにより、前記緩結性充填材が注入されている挿入孔に外管を挿入した状態にすることもできる。或いは、前記挿入孔を削孔した後のケーシングロッドに前記外管を挿入し、このケーシングロッドと外管とのすき間に前記緩結性充填材を注入した後、ケーシングロッドを地盤上に引き抜くことにより、前記緩結性充填材が注入されている挿入孔に外管を挿入した状態にすることもできる。
【０００８】
前記内管とは別の内管を外管に挿入し、この別の内管の表面に軸方向に離間して設けた２つの膨縮可能なパッカーを膨張させて外管の内周面に圧接させた状態にして、この２つの膨張させているパッカーの間に位置する内管の周壁に設けた吐出口から瞬結性固化液を供給することにより、外管の注入口から地盤に注入して、前記瞬結性固化液からなるパッカーを形成した後、この内管を引き抜いて、前記地盤改良薬液を供給する内管を外管に挿入することもできる。或いは、前記内管の表面に軸方向に離間して設けた２つの膨縮可能なパッカーを膨張させて外管の内周面に圧接させた状態にして、この２つの膨張させているパッカーの間に位置する内管の周壁に設けた吐出口から瞬結性固化液を供給することにより、外管の注入口から地盤に注入して、前記瞬結性固化液からなるパッカーを形成した後、この内管により地盤改良薬液を供給することもできる。
【０００９】
本発明の地盤改良薬液の注入方法では、前記２つの膨張させているパッカーの間に位置する内管の周壁に設けた吐出口から瞬結性固化液を供給した際に、この供給した瞬結性固化液を前記外管パッカーの内部に充填することにより、外管パッカーを挿入孔の内周面とすき間を有するように膨張させるとともに、この膨張させた外管パッカーの間に位置する供給口から瞬結性固化液を地盤に注入することもできる。また、前記挿入孔を途中で向きを変えて水平方向に形成することもできる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、地盤に削孔した挿入孔に、軸方向に離間して複数の注入口を周壁に設けた外管を挿入し、次いで、外管に内管を所定位置まで挿入し、この内管の表面に軸方向に離間して設けた２つの膨縮可能なパッカーを膨張させて外管の内周面に圧接させた状態にして、この２つの膨張させているパッカーの間に位置する内管の周壁に設けた吐出口から地盤改良薬液を供給して、外管の注入口から地盤に注入するに際して、外管の表面に設けた膨張可能な外管パッカーを用いて、瞬結性固化液によるパッカーを形成することで、挿入孔の内周面と外管の外周面とのすき間を確実にシールすることができる。ここで、その地盤に存在する地下水よりも大きな比重を有する水ガラス系の緩結性充填材が注入されている挿入孔に、外管を挿入した状態にしているので、この緩結性充填材によって挿入孔の内周面は、緩結性充填材を注入しない場合に比して遥かに崩落し難くなる。
【００１１】
そのため、瞬結性固化液により形成されたパッカーとは別の位置にある注入口から地盤改良薬液を地盤に注入する際に、注入口が瞬結性固化液によって塞がれることがなく、また、挿入孔の内周面と外管の外周面とのすき間への地盤改良薬液の流出を抑えることができる。
【００１２】
一方で、緩結性充填材は水ガラス系なので、瞬結性固化液および地盤改良薬液の地盤への注入を実質的に妨げることもない。また、緩結性充填材の比重がその地盤に存在する地下水よりも大きいので、挿入孔に流入しようとする地下水の移動が防止でき、挿入孔の内周面が崩落し難くなる。
【００１３】
また、多孔被覆材により覆われた注入口から地盤改良薬液を地盤に注入することにより、注入圧力が大きくても、地盤改良薬液が多孔被覆材によって適度に減圧されつつ広い範囲に行き渡るようになる。これにより、注入圧力を大きくした場合であっても、相対的に地盤の弱い特定領域にのみに、地盤改良薬液が地盤を裂くように浸入することがなくなり、設定した範囲に安定して地盤改良薬液を注入することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】地盤を削孔した後のケーシングロッドの内部に緩結性充填材を注入している状態を例示する説明図である。
【図２】図１のケーシングロッドに外管を挿入した状態を例示する説明図である。
【図３】緩結性充填材が注入されている挿入孔に、外管が挿入されている状態を例示する説明図である。
【図４】地盤を削孔した後のケーシングロッドと外管とのすき間に緩結性充填材を注入している状態を例示する説明図である。
【図５】外管に瞬結性固化液を供給する内管を挿入した状態を例示する説明図である。
【図６】図５のＡ−Ａ断面図である。
【図７】図５のＢ−Ｂ断面図である。
【図８】外管パッカーが膨張した状態を例示する説明図である。
【図９】瞬結性固化液を地盤に注入している状態を例示する説明図である。
【図１０】外管に地盤改良薬液を供給する内管を挿入した状態を例示する説明図である。
【図１１】図１０のＢ１−Ｂ１断面図である。
【図１２】地盤改良薬液を地盤に注入している状態を例示する説明図である。
【図１３】形成された改良地盤を例示する説明図である。
【図１４】切り換え手段を備えた内管を例示する断面図である。
【図１５】水平方向にケーシングロッドを延ばして挿入孔を形成している状態を例示する説明図である。
【図１６】ケーシングロッドに外管を挿入している状態を例示する説明図である。
【図１７】外管の先端に設けたアンカーを膨張させた後に、ケーシングロッドを引抜いた状態を例示する説明図である。
【図１８】瞬結性固化液を地盤に注入している状態を例示する説明図である。
【図１９】地盤改良薬液を地盤に注入している状態を例示する説明図である。
【図２０】形成された改良地盤を例示する説明図である。
【図２１】外管の別の例を示す説明図である。
【図２２】図２１の外管に挿入した内管から瞬結性固化液を供給して外管パッカーを膨張させている状態を例示する説明図である。
【図２３】瞬結性固化液を地盤に注入している状態を例示する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の地盤改良薬液の注入方法を実施形態に基づいて説明する。まず、地盤を上下に削孔して形成した挿入孔を用いる場合を例にして説明する。
【００１６】
本発明の地盤改良薬液の注入方法の実施に使用する注入装置は、図５〜図７に例示するように、地盤を削孔して形成された挿入孔Ｓに挿入する外管３と、この外管３に挿入して外管軸方向に移動可能な内管５Ａとを有している。この内管５Ａは、瞬結性固化液Ｃを供給する。さらに、この内管５Ａとは別に、図１０、図１１に例示するように、外管３に挿入して外管軸方向に移動可能な地盤改良薬液Ｇを供給する内管５Ｂを有している。
【００１７】
外管３の周壁には、管内側と管外側とを連通する複数の注入口３ａが外管軸方向に離間して形成されている。また、外管３の表面に外管軸方向に離間して２つの膨張可能な外管パッカー１１が設けられている。この２つの外管パッカー１１は、互いの間の外管３の周壁に少なくとも１つの注入口３ａが存在するように配置されている。外管パッカー１１としては、水分を吸収して膨張する膨潤材または、内部に流入出する気体や液体の流体圧力により膨縮可能なシール材を例示できる。
【００１８】
この２つの外管パッカー１１は、膨張した際に、挿入孔Ｓの内周面との間にすき間を有するように構成されている。即ち、それぞれの外管パッカー１１を膨張させた際に挿入孔Ｓの内周面との間にすき間を有するように調整するすき間調整手段を有している。すき間調整手段としては、外管パッカー１１自体の仕様を、最大に膨張させた際に挿入孔Ｓの内周面との間にすき間を有するように設定することが例示できる。その他のすき間調整手段としては、外管パッカー１１を膨張させるために供給する流体の流量調整手段、流体圧調整手段、後述する逆止弁１２や、これらを組み合わせたものを例示できる。
【００１９】
膨張した外管パッカー１１と挿入孔Ｓの内周面とのすき間の大きさの下限は、瞬結性固化液Ｃが通過できればよく、上限は１．０ｃｍ、好ましくは０．５ｃｍ程度である。したがって、膨張した外管パッカー１１が挿入孔Ｓの内周面を圧接せずに接触している程度であり、瞬結性固化液Ｃが通過できれば、本発明のすき間に該当する。
【００２０】
尚、本発明では、膨張した外管パッカー１１を挿入孔Ｓの内周面に接するように設定することもできる。
【００２１】
外管パッカー１１を設けた位置とは別の位置の外管３の表面には、多孔被覆材１０が設けられている。多孔被覆材１０が設けられた領域にある注入口３ａは、多孔被覆材１０により覆われた状態になっている。
【００２２】
本発明では、外管パッカー１１の間に配置された注入口３ａを通じて２液タイプの瞬結性固化液Ｃを地盤に注入し、多孔被覆材１０により覆われた注入口３ａを通じて地盤改良薬液Ｇを地盤に注入する。地盤改良薬液Ｇとしては、水ガラス系グラウト、セメント系グラウト等を例示でき、ゲル化タイムは、例えば１日程度である。２液タイプの瞬結性固化液Ｃは、例えばＣ１液とＣ２液とを混合して急速に固化するものであり、固化時間が５秒〜３０秒程度のものである。瞬結性固化液Ｃとしては、水ガラス系グラウト、可塑性グラウト等を例示することができる。
【００２３】
注入口３ａは、例えば、直径３ｍｍ〜１０ｍｍ程度の大きさであり、その数は適宜決定され、例えば、外管パッカー１１の間、多孔被覆材１０が設けられた領域には、それぞれ３個〜８個程度設けられる。
【００２４】
多孔被覆材１０は、注入口３ａよりも面積の小さな貫通孔を多数有し、樹脂や金属等により形成されている。多孔被覆材１０の形態としては、樹脂メッシュ、金属メッシュ等の網状体や多孔板を例示できる。多孔被覆材１０の厚さは、例えば、０．２ｍｍ〜１．０ｍｍ程度に設定され、微小な貫通孔を多数有する仕様が好ましい。
【００２５】
多孔被覆材１０としては、樹脂繊維を編組することにより形成した筒状の編み上げ体を用いることもできる。例えば、線径０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度のナイロン樹脂繊維を複数並列して帯状体を形成し、複数の帯状体を所定の編組角度で編み上げて筒状に形成する。
【００２６】
この実施形態では、先端を封止した円筒体を外管３として用いて、先端部に形成された注入口３ａが多孔被覆材１０により覆われている。そして、多孔被覆材１０に覆われた領域よりも後端側にある注入口３ａを、２つの外管パッカー１１が前後（外管軸方向）に挟むように外管３の表面に巻き付けられている。外管３の外径は、例えば、４０ｍｍ〜５０ｍｍ程度、周壁の厚さは、２ｍｍ〜５ｍｍ程度である。
【００２７】
内管５Ａは、その表面に内管軸方向に離間した２つの膨縮可能なパッカー６ａを有し、２つの膨縮可能なパッカー６ａの間の周壁には、瞬結性固化液ＣのＣ１液を供給する第１吐出口５ａ、Ｃ２液を供給する第２吐出口５ｂが配置されている。内管５Ａの内部は、図６に例示するように２分割されて、Ｃ１液が流通する第１固化液流路７ａとＣ２液が流通する第２固化液流路７ｂの２つの流路が形成された構造になっている。第１吐出口５ａおよび第２吐出口５ｂは、吐出先が互いに近接するように形成されている。
【００２８】
また、内管５Ａの内部には、パッカー膨張用パイプ８ａが内管軸方向に延設され、それぞれのパッカー６ａに接続している。パッカー６ａは、ゴム等の膨縮可能な中空弾性体で形成され、パッカー膨張用パイプ８ａを通じた流体の流入により膨張し、流体の流出によって収縮する。
【００２９】
もう一方の内管５Ｂは、図１０、図１１に例示するように、その表面に内管軸方向に離間した２つの膨縮可能なパッカー６ｂを有し、２つの膨縮可能なパッカー６ｂの間の周壁には、地盤改良薬液Ｇを供給する第３吐出口５ｃが配置されている。内管５Ｂの内部は、地盤改良薬液Ｇが流通する薬液流路７ｃになっている。
【００３０】
また、内管５Ｂの内部には、パッカー膨張用パイプ８ｂが内管軸方向に延設され、それぞれのパッカー６ｂに接続している。パッカー６ｂは、ゴム等の膨縮可能な中空弾性体で形成され、パッカー膨張用パイプ８ｂを通じた流体の流入により膨張し、流体の流出によって収縮する。
【００３１】
この実施形態では、先端を封止した円筒体が内管５Ａ、５Ｂとして用いられている。
地盤を地盤改良薬液Ｇにより改良して強化する場合には、図１に例示するように、まず、削孔機からケーシングロッド２を下方に延ばして地盤を上下方向に削孔して挿入孔Ｓを形成する。その後、このケーシングロッド２の内部に緩結性充填材Ｄを注入する。
【００３２】
次いで、図２に例示するように、緩結性充填材Ｄが注入されているケーシングロッド２に外管３を挿入する。その後、ケーシングロッド２を地盤上に引き抜く。これにより、図３に例示するように、外管３は緩結性充填材Ｄが注入されている挿入孔Ｓに挿入された状態になる。
【００３３】
或いは、図４に例示するように、挿入孔Ｓを削孔した後のケーシングロッド２に外管３を挿入し、このケーシングロッド２と外管３とのすき間に緩結性充填材Ｄを注入する。その後、ケーシングロッド２を地盤上に引き抜く。これにより、図３に例示するように、外管３は緩結性充填材Ｄが注入されている挿入孔Ｓに挿入された状態になる。
【００３４】
このように本発明では、ケーシングロッド２を地盤上に引き抜く前に、ケーシングロッド２の内部に緩結性充填材Ｄを注入する。その後、ケーシングロッド２を地盤上に引き抜くことにより、緩結性充填材Ｄが注入されている挿入孔Ｓに、外管３を挿入した状態にする。
【００３５】
外管３を挿入孔Ｓに挿入したまま、ケーシングロッド２を円滑に地盤上に引き抜くには、外管３の下方先端に膨張可能なアンカーを設けておくとよい。このような外管３を用いた場合は、アンカーをケーシングロッド２の下方先端から突出させた位置で、ケーシングロッド２の内径よりも大きく膨張させることにより外管３を地盤に固定し、その後、ケーシングロッド２を引き抜く。
【００３６】
ここで、地盤が非常に軟弱な場合は、ケーシングロッド２を地盤上に引き抜いた後に、地下水が挿入孔Ｓに流入すると、挿入孔Ｓの内周面が崩落し易くなる。そこで、本発明では、地下水を挿入孔Ｓに流入させないように機能する緩結性充填材Ｄを挿入孔Ｓに注入する。これにより、軟弱で崩落し易い砂質地質であっても、挿入孔Ｓの内周面の崩落発生を抑制することができる。
【００３７】
緩結性充填材Ｄとしては、地盤改良工事を実施する対象地盤に存在する地下水よりも比重が大きい水ガラス系の緩結性固化液を用いる。緩結性充填材Ｄが液状から固化（ゲル化）するまでの固化時間（ゲル化タイム）は、例えば、１週間から１月程度である。緩結性充填材Ｄとしては、具体的に、水ガラス系グラウト等を例示できる。
【００３８】
後述するように、後工程において挿入孔Ｓから挿入孔Ｓの外周の地盤に向かって、瞬結性固化液Ｃと地盤改良薬液Ｇを注入する。そのため、ベントナイト等の多数の粘土粒子分を含んだ充填材を使用すると、瞬結性固化液Ｃおよび地盤改良薬液Ｇの地盤への注入が充填材によって妨害される。このような問題を回避するため、緩結性充填材Ｄとして水ガラス系の緩結性固化液を用いる。
【００３９】
砂質土の場合は、地下水が挿入孔Ｓの内部に移動しなければ、挿入孔Ｓの内周面は崩落しない。そこで、緩結性充填材Ｄの比重は、その地盤に存在する地下水よりも大きくする。例えば、地盤に存在する地下水が真水であれば、緩結性充填材Ｄの比重を１．０超にし、地盤に存在する地下水が海水（比重は１．０３程度）であれば、緩結性充填材Ｄの比重を１．０３超にする。緩結性充填材Ｄの比重の上限は、例えば、１．２０程度であり、緩結性充填材Ｄ比重の範囲は概ね１．０１〜１．２０となる。
【００４０】
緩結性充填材Ｄが注入されている挿入孔Ｓに、外管３を挿入した状態にした後は、図５に例示するように、外管３に内管５Ａを挿入する。収縮状態の外管パッカー１１は、図８に例示するように、挿入孔Ｓの内周面とすき間を有するように膨張させた状態にする。
【００４１】
次いで、膨張させている２つの外管パッカー１１の間にある注入口３ａの位置に、外管３に挿入している内管５Ａの第１吐出口５ａおよび第２吐出口５ｂを合わせるように位置決めする。この位置決めの際には、パッカー６ａを収縮状態にしておく。
【００４２】
位置決め後は、図９に例示するように、パッカー６ａを膨張させて外管３の内周面に圧接させた状態にする。この状態で、Ｃ１液を第１吐出口５ａから供給し、Ｃ２液を第２吐出口５ｂから供給する。これにより、Ｃ１液とＣ２液とが混合されて瞬結性固化液Ｃとなる。第１吐出口５ａおよび第２吐出口５ｂは、膨張させている２つのパッカー６ａによって挟まれているので、Ｃ１液およびＣ２液が、外管３の内周面と内管５Ａの外周面とのすき間に流出することがない。
【００４３】
このようにして地盤に注入する直前にＣ１液とＣ２液とを混合させた瞬結性固化液Ｃを、膨張させている２つのパッカー６ａの間に位置する注入口３ａを通じて地盤に注入する。瞬結性固化液Ｃを注入する注入口３ａは、２つの外管パッカー１１によって挟まれているので、瞬結性固化液Ｃは、この２つの外管パッカー１１の間に誘導されて地盤に注入される。
【００４４】
瞬結性固化液Ｃを注入する注入口３ａの外周に充填されている緩結性充填材Ｄは、注入された瞬結性固化液Ｃによって、地盤の中に押しやられる。水ガラス系の緩結性充填材Ｄなので粘土粒子分が含まれず、また、この時点で固化していないので、瞬結性固化液Ｃの地盤への注入を実質的に妨げることがない。
【００４５】
ここで、それぞれの外管パッカー１１と挿入孔Ｓの内周面との間に、所定のすき間があいているので、外管パッカー１１が挿入孔Ｓの内周面を圧接することがない。そのため、挿入孔Ｓの内周面の強度が低い（弱い砂質地盤）等の場合であっても、膨張する外管パッカー１１によって挿入孔Ｓの内周面が崩れることがない。尚、砂質地盤の中でも、膨張した外管パッカー１１が接しても挿入孔Ｓの内周面が崩れるおそれが少ない地盤に対して施工を行なう場合には、外管パッカー１１を挿入孔Ｓの内周面に接するように膨張させることもできる。
【００４６】
また、このすき間を通じて瞬結性固化液Ｃが外管パッカー１１の外側にも回り込むので、地盤のより広い範囲に瞬結性固化液Ｃを注入させることができる。一方で、外管パッカー１１を膨張させない場合に比べて、挿入孔Ｓの内周面と外管３の外周面とのすき間は小さくなるので、外管パッカー１１と挿入孔Ｓの内周面とのすき間（最大でも１．０ｃｍ程度）を通じて瞬結性固化液Ｃが過剰に流出することもない。そのため、瞬結性固化液Ｃは、地盤に確実に注入されるとともに急速に固化して、この注入口３ａの周辺に強固なパッカーＰを形成することができる。
【００４７】
これにより、挿入孔Ｓの内周面と外管３の外周面とのすき間を、瞬結性固化液Ｃにより形成されたパッカーＰによって、確実にシールすることができる。特に、図６で例示したように吐出先が近接するように成形された第１吐出口５ａおよび第２吐出口５ｂを採用すると、Ｃ１液とＣ２液とが衝突するように混合されるので、互いを均一に混合させ易くなる。
【００４８】
次いで、パッカー６ａを収縮状態にして内管５Ａを外管３から引き抜いて、図１０に例示するように別の内管５Ｂを外管３に挿入する。そして、多孔被覆材１０により覆われている注入口３ａの位置に、第３吐出口５ｃを合わせるように位置決めする。この位置決めの際には、パッカー６ｂを収縮状態にしておく。
【００４９】
位置決め後は、図１１に例示するパッカー膨張用パイプ８ｂを通じて供給した流体によってパッカー６ｂを膨張させて外管３の内周面に圧接させた状態にする。この状態で、図１２に例示するように、地盤改良薬液Ｇを第３吐出口５ｃから供給する。第３吐出口５ｃは、膨張させている２つのパッカー６ｂによって挟まれているので、地盤改良薬液Ｇが外管３の内周面と内管５Ｂの外周面とのすき間に流出することがない。
【００５０】
供給された地盤改良薬液Ｇは、注入口３ａを通じて地盤に注入されるが、注入する地盤改良薬液Ｇが挿入孔Ｓの内周面と外管３の外周面とのすき間に流出しても、その流出はパッカーＰによって阻止される。
【００５１】
地盤改良薬液Ｇを注入する注入口３ａの外周に充填されている緩結性充填材Ｄは、注入された地盤改良薬液Ｇによって、地盤の中に押しやられる。水ガラス系の緩結性充填材Ｄなので粘土粒子分が含まれず、また、この時点で固化していないので、地盤改良薬液Ｇの地盤への注入を実質的に妨げることがない。
【００５２】
また、地盤改良薬液Ｇは地盤に注入される際に、注入口３ａを覆う多孔被覆材１０を通過する。そのため、注入圧力が大きくても多孔被覆材１０によって適度に減圧され、地盤改良薬液Ｇが注入口３ａから外管軸直交方向（水平方向）に単に直進するのではなく、広い範囲に行き渡るようになる。
【００５３】
このように、注入圧力を大きくした場合であっても、相対的に地盤の弱い特定領域にのみに、地盤改良薬液Ｇが地盤を裂くように浸入することがなくなり、図１３に例示するように、設定した所定の範囲に安定して地盤改良薬液Ｇを注入することが可能になる。
【００５４】
さらに別の高さ位置で地盤改良薬液Ｇを地盤に注入する場合には、上記した外管パッカー１１および多孔被覆材１０を、外管３の別の高さ位置にも設ける。そして、外管３に挿入した内管５Ａ、５Ｂを、適切な位置に順次移動させて、上記と同様の手順を行なう。
【００５５】
緩結性充填材Ｄは、挿入孔Ｓの上端まで注入、充填するようにしてもよいが、少なくとも、最も高い位置で瞬結性固化液Ｃを注入する注入口３ａを覆う高さ位置までは、注入する。
【００５６】
多孔被覆材１０として樹脂繊維からなる筒状の編み上げ体を用いた場合には、それぞれの樹脂繊維のすき間を地盤改良薬液Ｇが通過して地盤に注入される。この場合には、樹脂繊維が互いに上下に交差するように編まれており、上下に重なる樹脂繊維のすき間にも地盤改良薬液Ｇが通過するので、注入圧力が均等になり易く、安定して広範囲に地盤改良薬液Ｇを行き渡らせるにはさらに有利になる。
【００５７】
上記実施形態では、瞬結性固化液Ｃと地盤改良薬液Ｇとをそれぞれ異なる内管５Ａ、５Ｂを用いて供給するようにしたが、図１４に例示するように、同じ１つの内管５Ｃによって、瞬結性固化液Ｃと地盤改良薬液Ｇとを供給することもできる。この内管５Ｃは、図６に示した内管５Ａに、地盤改良薬液Ｇと瞬結性固化液Ｃを切り換えて供給する切り換え手段９を設けたものである。切り換え手段９は地盤上に設置され、切り換え手段９から延びる配管が内管５Ｃの後端部に接続される。
【００５８】
この内管５Ｃを用いる場合には、瞬結性固化液ＣによってパッカーＰを形成するまでは、切り換え手段９の設定によって、内管５Ｃに瞬結性固化液Ｃ（Ｃ１液、Ｃ２液）を供給して、上記実施形態と同様の手順を行なう。その後、地盤改良薬液Ｇを地盤に注入する際には、切り換え手段９の設定を、内管５Ｃに地盤改良薬液Ｇを供給するように切り換える。即ち、第１固化液流路７ａおよび第２固化液流路７ｂを薬液流路７ｃに切り換え、内管５Ｃを外管軸方向に移動させて所定位置に位置決めする。そして、第１吐出口５ａおよび第２吐出口５ｂを第３吐出口５ｃとして機能させて地盤改良薬液Ｇを供給し、多孔被覆材１０により覆われた注入口３ａから地盤改良薬液Ｇを地盤に注入する。
【００５９】
本発明は、上記実施形態のように、垂直方向に形成した挿入孔Ｓを用いるだけでなく、斜め方向に傾斜した挿入孔Ｓや、途中で屈曲して水平方向に形成した挿入孔Ｓを用いる場合にも適用することができる。構造物が立設している地盤を改良して強化する場合は、挿入孔Ｓを途中で屈曲させて水平方向に形成する。この場合は、図１５に例示するように削孔機１からケーシングロッド２を斜めに延ばして地盤を削孔し、途中で削孔方向を水平に変えて構造物１３の下方の地盤に挿入孔Ｓを形成する。
【００６０】
次いで、図１６に例示するように挿入孔Ｓに内接しているケーシングロッド２に、先端にアンカー４を有する外管３を挿入する。このアンカー４は、例えば、ゴム等の中空弾性体で形成する。この実施形態では挿入孔Ｓが屈曲しているので、可撓性に優れた外管３、内管５Ａ、５Ｂを用いることが好ましい。
【００６１】
次いで、図１７に例示するように、ケーシングロッド２の先端から突出させたアンカー４の内部に流体を供給して、ケーシングロッド２の内径よりも大きく膨張させて外管３を地盤に固定する。その後、ケーシングロッド２を地上に引き抜く。これにより、ケーシングロッド２を引き抜いた挿入孔Ｓの内周面と外管３の外周面との間にすき間が形成される。
【００６２】
この実施形態の場合も、ケーシングロッド２の内部に緩結性充填材Ｄを注入した後、ケーシングロッド２に外管３を挿入し、次いで、ケーシングロッド２を地盤上に引き抜くことにより、緩結性充填材Ｄが注入されている挿入孔Ｓに、外管３が挿入された状態にする。或いは、挿入孔Ｓを削孔した後のケーシングロッド２に外管３を挿入した後、ケーシングロッド２と外管３とのすき間に緩結性充填材Ｄを注入する。次いで、ケーシングロッド２を地盤上に引き抜くことにより、緩結性充填材Ｄが注入されている挿入孔Ｓに、外管３が挿入された状態にする。
【００６３】
次いで、先の実施形態と同様に、外管３に内管５Ａを挿入して第１吐出口５ａおよび第２吐出口５ｂを所定位置に位置決めして、図１８に例示するように、膨張させた外管パッカー１１の間に位置する注入口３ａから瞬結性固化液Ｃを地盤に注入して、この注入口３ａ周辺に瞬結性固化液ＣからなるパッカーＰを形成する。次いで、内管５Ａを外管軸方向に移動させて、第１吐出口５ａおよび第２吐出口５ｂを別の所定位置に位置決めして、同様の手順により別の位置にパッカーＰを形成する。このようにして、多孔被覆材１０により覆われた注入口３ａを外管軸方向に挟むようにパッカーＰを形成する。
【００６４】
次いで、先の実施形態と同様に、内管５Ａを外管３から引き抜いて、別の内管５Ｂを外管３に挿入する。そして、図１９に例示するように内管５Ｂの第３吐出口５ｃを、多孔被覆材１０によって覆われた注入口３ａの位置に位置決めして、膨張させているパッカー６ｂの間にある第３吐出口５ｃから地盤改良薬液Ｇを供給して、注入口３ａを通じて地盤に注入する。
【００６５】
この実施形態においても、先の実施形態と同じ効果を得ることができる。即ち、緩結性充填材Ｄによって挿入孔Ｓの内周面が崩落し難くなる一方で、緩結性充填材Ｄによって、瞬結性固化液Ｃおよび地盤改良薬液Ｇの地盤への注入が実質的に妨げられることはない。
【００６６】
また、注入圧力を大きくした場合であっても、相対的に地盤の弱い特定領域にのみに、地盤改良薬液Ｇが地盤を裂くように浸入することがなくなり、地盤の広い範囲に安定して地盤改良薬液Ｇを注入することが可能になる。そして、図２０に例示するように、構造物１３の立設する地盤を地盤改良薬液Ｇにより強化された改良地盤にすることができる。
【００６７】
この実施形態においても、同じ１つの内管５Ｃによって、瞬結性固化液Ｃと地盤改良薬液Ｇとを供給することもできる。本発明において、外管３に設ける外管パッカー１１、多孔被覆材１１の設置箇所の数は特に限定されるものではない。
【００６８】
本発明においては、外管パッカー１１を、その内部に瞬結性固化液Ｃを充填することにより、上記の実施形態と同様、挿入孔Ｓの内周面との間にすき間を有するように膨張させることもできる。この場合は、図２１に例示するように、２つの膨張可能な外管パッカー１１を設けた位置の外管３の表面に、管内側と管外側とを連通する注入口３ｂ、３ｃを設ける。換言すれば、注入口３ｂ、３ｃを形成したそれぞれの位置に膨張可能な外管パッカー１１を配置する。そして、これら注入口３ｂ、３ｃを通じて瞬結性固化液Ｃを２つの外管パッカー１１の内部に充填して膨張させる構成にする。
【００６９】
具体的には、地盤に瞬結性固化液Ｃを注入する注入口３ａを挟んで管軸方向前後に注入口３ｂ、３ｃを配置し、注入口３ａには逆止弁１２を設ける。逆止弁１２は、例えば、注入口３ａを覆うようにゴム等の弾性体からなるベルト状体を外管３の表面に巻き付けて形成する。この逆止弁１２は、２つのベルト状体を注入口３ａ上の位置で突き合わせている。
【００７０】
そして、外管パッカー１１を膨張させる際には、図２２に例示するように、外管パッカー１１、１１が設けられた範囲に、外管３に挿入している内管５Ａの２つの膨張可能なパッカー６ａの間の範囲が重複するようにして、第１吐出口５ａおよび第２吐出口５ｂを合わせるように位置決めする。位置決め後は、それぞれのパッカー６ａを膨張させて外管３の内周面に圧接させた状態にして、Ｃ１液を第１吐出口５ａから供給し、Ｃ２液を第２吐出口５ｂから供給する。
【００７１】
これによりＣ１液とＣ２液とが混合された瞬結性固化液Ｃが、注入口３ｂ、３ｃを通じて外管パッカー１１の内部に進入する。この進入した瞬結性固化液Ｃが外管パッカー１１の内部に充填することにより、外管パッカー１１が挿入孔Ｓの内周面との間に所定のすき間を有して膨張した状態になる。
【００７２】
これとともに、図２３に例示するように、内管５Ａを通じて供給された瞬結性固化液Ｃは、注入口３ａを通じて逆止弁１２の突合せ面から漏れ出るように押出されて地盤に注入される。瞬結性固化液Ｃを注入する注入口３ａは、２つの膨張させている外管パッカー１１によって挟まれているので、瞬結性固化液Ｃは、この２つの外管パッカー１１の間に誘導されて地盤に注入される。
【００７３】
また、それぞれの外管パッカー１１と挿入孔Ｓの内周面との間に、所定のすき間（例えば、１．０ｃｍ以下）があいているので、挿入孔Ｓの内周面の強度が低い（弱い砂質地盤）等の場合であっても、膨張する外管パッカー１１によって挿入孔Ｓの内周面が崩れることがない。そして、このすき間を通じて瞬結性固化液Ｃが外管パッカー１１の外側にも回り込んで、地盤のより広い範囲に瞬結性固化液Ｃを注入させることができる。
【００７４】
そのため、瞬結性固化液Ｃは、地盤に確実に注入されるとともに急速に固化して、この注入口３ａの周辺に強固なパッカーＰを形成する。これにより、挿入孔Ｓの内周面と外管３の外周面とのすき間を、瞬結性固化液Ｃにより形成されたパッカーＰによって、確実にシールすることができる。
【００７５】
ここで、注入口３ａから瞬結性固化液Ｃが地盤に供給される前に、確実に外管パッカー１１に瞬結性固化液Ｃを充填して膨張させるために、注入口３ａを通じてよりも、それぞれの注入口３ｂ、３ｃを通じて瞬結性固化液Ｃを外部に供給し易い構造にする。そこで、例えば、地盤に瞬結性固化液Ｃを供給する注入口３ａの面積（複数の注入口３ａの場合は、それらを合算した総面積）を、外管パッカー１１に瞬結性固化液Ｃを供給するそれぞれの注入口３ｂ、３ｃの面積（複数の注入口３ｂ、３ｃの場合は、それぞれ、それらを合算した総面積）よりも小さくする。または、逆止弁１２の剛性を高めてより弾性変形しにくくする。或いは、それぞれの注入口３ｂ、３ｃの面積を注入口３ａの面積よりも大きくするとともに、逆止弁１２の剛性を高めてより弾性変形しにくくして、注入口３ａよりも注入口３ｂ、３ｃを通じて瞬結性固化液Ｃを外部に供給し易い構造にする。
【００７６】
尚、逆止弁１２は、その仕様（剛性等）を変更することにより、外管パッカー１１の膨張具合を調整できるので、既述したように、すき間調整手段として機能させることができる。
【００７７】
また、注入口３ｂ、３ｃのうち、瞬結性固化液Ｃの供給源から遠い位置にある外管３の先端側の注入口３ｃの方が瞬結性固化液Ｃを外部に供給しにくくなる。外管３が上下に延びている場合は、瞬結性固化液Ｃの供給源から遠い位置にある下方側の注入口３ｃの方が、上方側にある注入口３ｂに比して瞬結性固化液Ｃを外部に供給しにくくなる。
【００７８】
そこで、例えば、注入口３ｃの面積（複数の注入口３ｃの場合は、それらを合算した総面積）を注入口３ｂの面積（複数の注入口３ｂの場合は、それらを合算した総面積）よりも大きくする。
【００７９】
このように瞬結性固化液Ｃによって外管パッカー１１を膨張させる構造にすると、外管パッカー１１を膨張させる流体を流通させるためのパイプを特別に設ける必要がなくなる。瞬結性固化液Ｃによって外管パッカー１１を膨張させる方法、構造は、既述した同じ１つの内管５Ｃによって瞬結性固化液Ｃと地盤改良薬液Ｇとを供給する実施形態に用いることもできる。
【００８０】
瞬結性固化液Ｃや地盤改良薬液Ｇの供給速度（即ち、吐出速度）、ゲル化時間（固化するのに要する時間）は、施工現場の地盤の地質等の条件によって適宜設定する。例えば、瞬結性固化液Ｃのゲル化時間ｔｃと、瞬結性固化液Ｃの供給速度と相関関係がある瞬結性固化液Ｃを充填する時間（充填時間ｔ）とに注目すると以下のようになる。尚、瞬結性固化液Ｃの固化は流動しなくなった直後から始まる。
【００８１】
瞬結性固化液Ｃを外管パッカー１１に充填し始めると、外管パッカー１１が膨張を開始するとともに、注入口３ａを通じて逆止弁１２の突合せ面から瞬結性固化液Ｃが地盤に注入され始める。充填時間ｔがゲル化時間ｔｃ以上の場合は、瞬結性固化液Ｃが外管パッカー１１の内部で固化するため、外管パッカー１１が膨張した状態が維持される。
【００８２】
そして、外管３の外周面と挿入孔Ｓの内周面との間には、この膨張状態を維持した外管パッカー１１と、膨張した外管パッカー１１の周辺に供給された瞬結性固化液Ｃおよび地盤に注入された瞬結性固化液ＣとによりパッカーＰが形成される。
【００８３】
一方、充填時間ｔがゲル化時間ｔｃよりも短い場合は、外管パッカー１１の内部の瞬結性固化液Ｃが固化していないため、瞬結性固化液Ｃが膨張した外管パッカー１１の周辺および地盤に注入された後、外管パッカー１１が収縮する。そして、外管３の外周面と挿入孔Ｓの内周面との間には、外管パッカー１１の周辺に供給された瞬結性固化液Ｃおよび地盤に注入された瞬結性固化液ＣとによりパッカーＰが形成される。
【００８４】
このように、ゲル化時間ｔｃと充填時間ｔの大小関係に関わらず、確実に瞬結性固化液ＣによるパッカーＰを形成することができる。
【符号の説明】
【００８５】
１ 削孔機
２ ケーシングロッド
３ 外管
３ａ、３ｂ、３ｃ 注入口
４ アンカー
５Ａ、５Ｂ、５Ｃ 内管
５ａ 第１吐出口
５ｂ 第２吐出口
５ｃ 第３吐出口
６ａ、６ｂ 膨縮可能なパッカー
７ａ 第１固化液流路
７ｂ 第２固化液流路
７ｃ 薬液流路
８ａ、８ｂ パッカー膨張用パイプ
９ 切り換え手段
１０ 多孔被覆材
１１ 外管パッカー
１２ 逆止弁
１３ 構造物
Ｓ 挿入孔
Ｇ 地盤改良薬液
Ｐ パッカー
Ｃ 瞬結性固化液
Ｄ 緩結性充填材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤改良薬液の注入方法に関し、さらに詳しくは、軟弱な砂質地盤であっても、地盤改良薬液を設定した範囲に安定して注入できる地盤改良薬液の注入方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、地盤を強化するために、外管と内管のそれぞれにパッカーを有する二重管を用いて対象地盤に地盤改良薬液を注入する方法が種々提案されている。軟弱な地盤の場合には、削孔した挿入孔に外管を挿入した後、外管に設けたパッカーを膨張させる方法や、外管に設けたパッカーを、挿入孔の内周面とすき間を有するように膨張させて施工を行なう方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
これらの方法では、外管に設けたパッカーが位置する付近の挿入孔の内周面に崩落が生じると、外管に設けたパッカーを膨張させた際に、パッカーと挿入孔の内周面とのすき間が大きくなり過ぎて、瞬結性固化液がこのすき間に浸入して地盤改良薬液の注入口を塞いでしまって注入ができなくなることがある。そのため、挿入孔の内周面の崩落を生じさせないことが重要であるが、従来、特にその対策は講じられていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−５７８２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、軟弱な砂質地盤であっても、地盤改良薬液を設定した範囲に安定して注入できる地盤改良薬液の注入方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため本発明の地盤改良薬液の注入方法は、地盤に削孔した挿入孔に、軸方向に離間して複数の注入口を周壁に設けた外管を挿入し、次いで、外管に内管を所定位置まで挿入し、この内管の表面に軸方向に離間して設けた２つの膨縮可能なパッカーを膨張させて外管の内周面に圧接させた状態にして、この２つの膨張させているパッカーの間に位置する内管の周壁に設けた吐出口から地盤改良薬液を供給して、外管の注入口から地盤に注入する地盤改良薬液の注入方法であって、前記外管の表面に少なくとも１つの注入口を挟んで軸方向に離間して２つの膨張可能な外管パッカーを設けるとともに、この外管パッカーを設けた位置とは別の位置にある注入口を多孔被覆材により覆っておき、その地盤に存在する地下水よりも大きな比重を有する水ガラス系の緩結性充填材が注入されている前記挿入孔に、前記外管を挿入した状態にして、収縮状態の前記外管パッカーを膨張させて、この膨張させた外管パッカーの間に位置する注入口から瞬結性固化液を地盤に注入して、この注入口周辺に瞬結性固化液からなるパッカーを形成し、次いで、前記多孔被覆材により覆われた注入口から地盤改良薬液を地盤に注入することを特徴とするものである。
【０００７】
ここで、前記挿入孔を削孔した後のケーシングロッドの内部に前記緩結性充填材を注入し、このケーシングロッドに前記外管を挿入した後、ケーシングロッドを地盤上に引き抜くことにより、前記緩結性充填材が注入されている挿入孔に外管を挿入した状態にすることもできる。或いは、前記挿入孔を削孔した後のケーシングロッドに前記外管を挿入し、このケーシングロッドと外管とのすき間に前記緩結性充填材を注入した後、ケーシングロッドを地盤上に引き抜くことにより、前記緩結性充填材が注入されている挿入孔に外管を挿入した状態にすることもできる。
【０００８】
前記内管とは別の内管を外管に挿入し、この別の内管の表面に軸方向に離間して設けた２つの膨縮可能なパッカーを膨張させて外管の内周面に圧接させた状態にして、この２つの膨張させているパッカーの間に位置する内管の周壁に設けた吐出口から瞬結性固化液を供給することにより、外管の注入口から地盤に注入して、前記瞬結性固化液からなるパッカーを形成した後、この内管を引き抜いて、前記地盤改良薬液を供給する内管を外管に挿入することもできる。或いは、前記内管の表面に軸方向に離間して設けた２つの膨縮可能なパッカーを膨張させて外管の内周面に圧接させた状態にして、この２つの膨張させているパッカーの間に位置する内管の周壁に設けた吐出口から瞬結性固化液を供給することにより、外管の注入口から地盤に注入して、前記瞬結性固化液からなるパッカーを形成した後、この内管により地盤改良薬液を供給することもできる。
【０００９】
本発明の地盤改良薬液の注入方法では、前記２つの膨張させているパッカーの間に位置する内管の周壁に設けた吐出口から瞬結性固化液を供給した際に、この供給した瞬結性固化液を前記外管パッカーの内部に充填することにより、外管パッカーを挿入孔の内周面とすき間を有するように膨張させるとともに、この膨張させた外管パッカーの間に位置する供給口から瞬結性固化液を地盤に注入することもできる。また、前記挿入孔を途中で向きを変えて水平方向に形成することもできる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、地盤に削孔した挿入孔に、軸方向に離間して複数の注入口を周壁に設けた外管を挿入し、次いで、外管に内管を所定位置まで挿入し、この内管の表面に軸方向に離間して設けた２つの膨縮可能なパッカーを膨張させて外管の内周面に圧接させた状態にして、この２つの膨張させているパッカーの間に位置する内管の周壁に設けた吐出口から地盤改良薬液を供給して、外管の注入口から地盤に注入するに際して、外管の表面に設けた膨張可能な外管パッカーを用いて、瞬結性固化液によるパッカーを形成することで、挿入孔の内周面と外管の外周面とのすき間を確実にシールすることができる。ここで、その地盤に存在する地下水よりも大きな比重を有する水ガラス系の緩結性充填材が注入されている挿入孔に、外管を挿入した状態にしているので、この緩結性充填材によって挿入孔の内周面は、緩結性充填材を注入しない場合に比して遥かに崩落し難くなる。
【００１１】
そのため、瞬結性固化液により形成されたパッカーとは別の位置にある注入口から地盤改良薬液を地盤に注入する際に、注入口が瞬結性固化液によって塞がれることがなく、また、挿入孔の内周面と外管の外周面とのすき間への地盤改良薬液の流出を抑えることができる。
【００１２】
一方で、緩結性充填材は水ガラス系なので、瞬結性固化液および地盤改良薬液の地盤への注入を実質的に妨げることもない。また、緩結性充填材の比重がその地盤に存在する地下水よりも大きいので、挿入孔に流入しようとする地下水の移動が防止でき、挿入孔の内周面が崩落し難くなる。
【００１３】
また、多孔被覆材により覆われた注入口から地盤改良薬液を地盤に注入することにより、注入圧力が大きくても、地盤改良薬液が多孔被覆材によって適度に減圧されつつ広い範囲に行き渡るようになる。これにより、注入圧力を大きくした場合であっても、相対的に地盤の弱い特定領域にのみに、地盤改良薬液が地盤を裂くように浸入することがなくなり、設定した範囲に安定して地盤改良薬液を注入することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】地盤を削孔した後のケーシングロッドの内部に緩結性充填材を注入している状態を例示する説明図である。
【図２】図１のケーシングロッドに外管を挿入した状態を例示する説明図である。
【図３】緩結性充填材が注入されている挿入孔に、外管が挿入されている状態を例示する説明図である。
【図４】地盤を削孔した後のケーシングロッドと外管とのすき間に緩結性充填材を注入している状態を例示する説明図である。
【図５】外管に瞬結性固化液を供給する内管を挿入した状態を例示する説明図である。
【図６】図５のＡ−Ａ断面図である。
【図７】図５のＢ−Ｂ断面図である。
【図８】外管パッカーが膨張した状態を例示する説明図である。
【図９】瞬結性固化液を地盤に注入している状態を例示する説明図である。
【図１０】外管に地盤改良薬液を供給する内管を挿入した状態を例示する説明図である。
【図１１】図１０のＢ１−Ｂ１断面図である。
【図１２】地盤改良薬液を地盤に注入している状態を例示する説明図である。
【図１３】形成された改良地盤を例示する説明図である。
【図１４】切り換え手段を備えた内管を例示する断面図である。
【図１５】水平方向にケーシングロッドを延ばして挿入孔を形成している状態を例示する説明図である。
【図１６】ケーシングロッドに外管を挿入している状態を例示する説明図である。
【図１７】外管の先端に設けたアンカーを膨張させた後に、ケーシングロッドを引抜いた状態を例示する説明図である。
【図１８】瞬結性固化液を地盤に注入している状態を例示する説明図である。
【図１９】地盤改良薬液を地盤に注入している状態を例示する説明図である。
【図２０】形成された改良地盤を例示する説明図である。
【図２１】外管の別の例を示す説明図である。
【図２２】図２１の外管に挿入した内管から瞬結性固化液を供給して外管パッカーを膨張させている状態を例示する説明図である。
【図２３】瞬結性固化液を地盤に注入している状態を例示する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の地盤改良薬液の注入方法を実施形態に基づいて説明する。まず、地盤を上下に削孔して形成した挿入孔を用いる場合を例にして説明する。
【００１６】
本発明の地盤改良薬液の注入方法の実施に使用する注入装置は、図５〜図７に例示するように、地盤を削孔して形成された挿入孔Ｓに挿入する外管３と、この外管３に挿入して外管軸方向に移動可能な内管５Ａとを有している。この内管５Ａは、瞬結性固化液Ｃを供給する。さらに、この内管５Ａとは別に、図１０、図１１に例示するように、外管３に挿入して外管軸方向に移動可能な地盤改良薬液Ｇを供給する内管５Ｂを有している。
【００１７】
外管３の周壁には、管内側と管外側とを連通する複数の注入口３ａが外管軸方向に離間して形成されている。また、外管３の表面に外管軸方向に離間して２つの膨張可能な外管パッカー１１が設けられている。この２つの外管パッカー１１は、互いの間の外管３の周壁に少なくとも１つの注入口３ａが存在するように配置されている。外管パッカー１１としては、水分を吸収して膨張する膨潤材または、内部に流入出する気体や液体の流体圧力により膨縮可能なシール材を例示できる。
【００１８】
この２つの外管パッカー１１は、膨張した際に、挿入孔Ｓの内周面との間にすき間を有するように構成されている。即ち、それぞれの外管パッカー１１を膨張させた際に挿入孔Ｓの内周面との間にすき間を有するように調整するすき間調整手段を有している。すき間調整手段としては、外管パッカー１１自体の仕様を、最大に膨張させた際に挿入孔Ｓの内周面との間にすき間を有するように設定することが例示できる。その他のすき間調整手段としては、外管パッカー１１を膨張させるために供給する流体の流量調整手段、流体圧調整手段、後述する逆止弁１２や、これらを組み合わせたものを例示できる。
【００１９】
膨張した外管パッカー１１と挿入孔Ｓの内周面とのすき間の大きさの下限は、瞬結性固化液Ｃが通過できればよく、上限は１．０ｃｍ、好ましくは０．５ｃｍ程度である。したがって、膨張した外管パッカー１１が挿入孔Ｓの内周面を圧接せずに接触している程度であり、瞬結性固化液Ｃが通過できれば、本発明のすき間に該当する。
【００２０】
尚、本発明では、膨張した外管パッカー１１を挿入孔Ｓの内周面に接するように設定することもできる。
【００２１】
外管パッカー１１を設けた位置とは別の位置の外管３の表面には、多孔被覆材１０が設けられている。多孔被覆材１０が設けられた領域にある注入口３ａは、多孔被覆材１０により覆われた状態になっている。
【００２２】
本発明では、外管パッカー１１の間に配置された注入口３ａを通じて２液タイプの瞬結性固化液Ｃを地盤に注入し、多孔被覆材１０により覆われた注入口３ａを通じて地盤改良薬液Ｇを地盤に注入する。地盤改良薬液Ｇとしては、水ガラス系グラウト、セメント系グラウト等を例示でき、ゲル化タイムは、例えば１日程度である。２液タイプの瞬結性固化液Ｃは、例えばＣ１液とＣ２液とを混合して急速に固化するものであり、固化時間が５秒〜３０秒程度のものである。瞬結性固化液Ｃとしては、水ガラス系グラウト、可塑性グラウト等を例示することができる。
【００２３】
注入口３ａは、例えば、直径３ｍｍ〜１０ｍｍ程度の大きさであり、その数は適宜決定され、例えば、外管パッカー１１の間、多孔被覆材１０が設けられた領域には、それぞれ３個〜８個程度設けられる。
【００２４】
多孔被覆材１０は、注入口３ａよりも面積の小さな貫通孔を多数有し、樹脂や金属等により形成されている。多孔被覆材１０の形態としては、樹脂メッシュ、金属メッシュ等の網状体や多孔板を例示できる。多孔被覆材１０の厚さは、例えば、０．２ｍｍ〜１．０ｍｍ程度に設定され、微小な貫通孔を多数有する仕様が好ましい。
【００２５】
多孔被覆材１０としては、樹脂繊維を編組することにより形成した筒状の編み上げ体を用いることもできる。例えば、線径０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度のナイロン樹脂繊維を複数並列して帯状体を形成し、複数の帯状体を所定の編組角度で編み上げて筒状に形成する。
【００２６】
この実施形態では、先端を封止した円筒体を外管３として用いて、先端部に形成された注入口３ａが多孔被覆材１０により覆われている。そして、多孔被覆材１０に覆われた領域よりも後端側にある注入口３ａを、２つの外管パッカー１１が前後（外管軸方向）に挟むように外管３の表面に巻き付けられている。外管３の外径は、例えば、４０ｍｍ〜５０ｍｍ程度、周壁の厚さは、２ｍｍ〜５ｍｍ程度である。
【００２７】
内管５Ａは、その表面に内管軸方向に離間した２つの膨縮可能なパッカー６ａを有し、２つの膨縮可能なパッカー６ａの間の周壁には、瞬結性固化液ＣのＣ１液を供給する第１吐出口５ａ、Ｃ２液を供給する第２吐出口５ｂが配置されている。内管５Ａの内部は、図６に例示するように２分割されて、Ｃ１液が流通する第１固化液流路７ａとＣ２液が流通する第２固化液流路７ｂの２つの流路が形成された構造になっている。第１吐出口５ａおよび第２吐出口５ｂは、吐出先が互いに近接するように形成されている。
【００２８】
また、内管５Ａの内部には、パッカー膨張用パイプ８ａが内管軸方向に延設され、それぞれのパッカー６ａに接続している。パッカー６ａは、ゴム等の膨縮可能な中空弾性体で形成され、パッカー膨張用パイプ８ａを通じた流体の流入により膨張し、流体の流出によって収縮する。
【００２９】
もう一方の内管５Ｂは、図１０、図１１に例示するように、その表面に内管軸方向に離間した２つの膨縮可能なパッカー６ｂを有し、２つの膨縮可能なパッカー６ｂの間の周壁には、地盤改良薬液Ｇを供給する第３吐出口５ｃが配置されている。内管５Ｂの内部は、地盤改良薬液Ｇが流通する薬液流路７ｃになっている。
【００３０】
また、内管５Ｂの内部には、パッカー膨張用パイプ８ｂが内管軸方向に延設され、それぞれのパッカー６ｂに接続している。パッカー６ｂは、ゴム等の膨縮可能な中空弾性体で形成され、パッカー膨張用パイプ８ｂを通じた流体の流入により膨張し、流体の流出によって収縮する。
【００３１】
この実施形態では、先端を封止した円筒体が内管５Ａ、５Ｂとして用いられている。
地盤を地盤改良薬液Ｇにより改良して強化する場合には、図１に例示するように、まず、削孔機からケーシングロッド２を下方に延ばして地盤を上下方向に削孔して挿入孔Ｓを形成する。その後、このケーシングロッド２の内部に緩結性充填材Ｄを注入する。
【００３２】
次いで、図２に例示するように、緩結性充填材Ｄが注入されているケーシングロッド２に外管３を挿入する。その後、ケーシングロッド２を地盤上に引き抜く。これにより、図３に例示するように、外管３は緩結性充填材Ｄが注入されている挿入孔Ｓに挿入された状態になる。
【００３３】
或いは、図４に例示するように、挿入孔Ｓを削孔した後のケーシングロッド２に外管３を挿入し、このケーシングロッド２と外管３とのすき間に緩結性充填材Ｄを注入する。その後、ケーシングロッド２を地盤上に引き抜く。これにより、図３に例示するように、外管３は緩結性充填材Ｄが注入されている挿入孔Ｓに挿入された状態になる。
【００３４】
このように本発明では、ケーシングロッド２を地盤上に引き抜く前に、ケーシングロッド２の内部に緩結性充填材Ｄを注入する。その後、ケーシングロッド２を地盤上に引き抜くことにより、緩結性充填材Ｄが注入されている挿入孔Ｓに、外管３を挿入した状態にする。
【００３５】
外管３を挿入孔Ｓに挿入したまま、ケーシングロッド２を円滑に地盤上に引き抜くには、外管３の下方先端に膨張可能なアンカーを設けておくとよい。このような外管３を用いた場合は、アンカーをケーシングロッド２の下方先端から突出させた位置で、ケーシングロッド２の内径よりも大きく膨張させることにより外管３を地盤に固定し、その後、ケーシングロッド２を引き抜く。
【００３６】
ここで、地盤が非常に軟弱な場合は、ケーシングロッド２を地盤上に引き抜いた後に、地下水が挿入孔Ｓに流入すると、挿入孔Ｓの内周面が崩落し易くなる。そこで、本発明では、地下水を挿入孔Ｓに流入させないように機能する緩結性充填材Ｄを挿入孔Ｓに注入する。これにより、軟弱で崩落し易い砂質地質であっても、挿入孔Ｓの内周面の崩落発生を抑制することができる。
【００３７】
緩結性充填材Ｄとしては、地盤改良工事を実施する対象地盤に存在する地下水よりも比重が大きい水ガラス系の緩結性固化液を用いる。緩結性充填材Ｄが液状から固化（ゲル化）するまでの固化時間（ゲル化タイム）は、例えば、１週間から１月程度である。緩結性充填材Ｄとしては、具体的に、水ガラス系グラウト等を例示できる。
【００３８】
後述するように、後工程において挿入孔Ｓから挿入孔Ｓの外周の地盤に向かって、瞬結性固化液Ｃと地盤改良薬液Ｇを注入する。そのため、ベントナイト等の多数の粘土粒子分を含んだ充填材を使用すると、瞬結性固化液Ｃおよび地盤改良薬液Ｇの地盤への注入が充填材によって妨害される。このような問題を回避するため、緩結性充填材Ｄとして水ガラス系の緩結性固化液を用いる。
【００３９】
砂質土の場合は、地下水が挿入孔Ｓの内部に移動しなければ、挿入孔Ｓの内周面は崩落しない。そこで、緩結性充填材Ｄの比重は、その地盤に存在する地下水よりも大きくする。例えば、地盤に存在する地下水が真水であれば、緩結性充填材Ｄの比重を１．０超にし、地盤に存在する地下水が海水（比重は１．０３程度）であれば、緩結性充填材Ｄの比重を１．０３超にする。緩結性充填材Ｄの比重の上限は、例えば、１．２０程度であり、緩結性充填材Ｄ比重の範囲は概ね１．０１〜１．２０となる。
【００４０】
緩結性充填材Ｄが注入されている挿入孔Ｓに、外管３を挿入した状態にした後は、図５に例示するように、外管３に内管５Ａを挿入する。収縮状態の外管パッカー１１は、図８に例示するように、挿入孔Ｓの内周面とすき間を有するように膨張させた状態にする。
【００４１】
次いで、膨張させている２つの外管パッカー１１の間にある注入口３ａの位置に、外管３に挿入している内管５Ａの第１吐出口５ａおよび第２吐出口５ｂを合わせるように位置決めする。この位置決めの際には、パッカー６ａを収縮状態にしておく。
【００４２】
位置決め後は、図９に例示するように、パッカー６ａを膨張させて外管３の内周面に圧接させた状態にする。この状態で、Ｃ１液を第１吐出口５ａから供給し、Ｃ２液を第２吐出口５ｂから供給する。これにより、Ｃ１液とＣ２液とが混合されて瞬結性固化液Ｃとなる。第１吐出口５ａおよび第２吐出口５ｂは、膨張させている２つのパッカー６ａによって挟まれているので、Ｃ１液およびＣ２液が、外管３の内周面と内管５Ａの外周面とのすき間に流出することがない。
【００４３】
このようにして地盤に注入する直前にＣ１液とＣ２液とを混合させた瞬結性固化液Ｃを、膨張させている２つのパッカー６ａの間に位置する注入口３ａを通じて地盤に注入する。瞬結性固化液Ｃを注入する注入口３ａは、２つの外管パッカー１１によって挟まれているので、瞬結性固化液Ｃは、この２つの外管パッカー１１の間に誘導されて地盤に注入される。
【００４４】
瞬結性固化液Ｃを注入する注入口３ａの外周に充填されている緩結性充填材Ｄは、注入された瞬結性固化液Ｃによって、地盤の中に押しやられる。水ガラス系の緩結性充填材Ｄなので粘土粒子分が含まれず、また、この時点で固化していないので、瞬結性固化液Ｃの地盤への注入を実質的に妨げることがない。
【００４５】
ここで、それぞれの外管パッカー１１と挿入孔Ｓの内周面との間に、所定のすき間があいているので、外管パッカー１１が挿入孔Ｓの内周面を圧接することがない。そのため、挿入孔Ｓの内周面の強度が低い（弱い砂質地盤）等の場合であっても、膨張する外管パッカー１１によって挿入孔Ｓの内周面が崩れることがない。尚、砂質地盤の中でも、膨張した外管パッカー１１が接しても挿入孔Ｓの内周面が崩れるおそれが少ない地盤に対して施工を行なう場合には、外管パッカー１１を挿入孔Ｓの内周面に接するように膨張させることもできる。
【００４６】
また、このすき間を通じて瞬結性固化液Ｃが外管パッカー１１の外側にも回り込むので、地盤のより広い範囲に瞬結性固化液Ｃを注入させることができる。一方で、外管パッカー１１を膨張させない場合に比べて、挿入孔Ｓの内周面と外管３の外周面とのすき間は小さくなるので、外管パッカー１１と挿入孔Ｓの内周面とのすき間（最大でも１．０ｃｍ程度）を通じて瞬結性固化液Ｃが過剰に流出することもない。そのため、瞬結性固化液Ｃは、地盤に確実に注入されるとともに急速に固化して、この注入口３ａの周辺に強固なパッカーＰを形成することができる。
【００４７】
これにより、挿入孔Ｓの内周面と外管３の外周面とのすき間を、瞬結性固化液Ｃにより形成されたパッカーＰによって、確実にシールすることができる。特に、図６で例示したように吐出先が近接するように成形された第１吐出口５ａおよび第２吐出口５ｂを採用すると、Ｃ１液とＣ２液とが衝突するように混合されるので、互いを均一に混合させ易くなる。
【００４８】
次いで、パッカー６ａを収縮状態にして内管５Ａを外管３から引き抜いて、図１０に例示するように別の内管５Ｂを外管３に挿入する。そして、多孔被覆材１０により覆われている注入口３ａの位置に、第３吐出口５ｃを合わせるように位置決めする。この位置決めの際には、パッカー６ｂを収縮状態にしておく。
【００４９】
位置決め後は、図１１に例示するパッカー膨張用パイプ８ｂを通じて供給した流体によってパッカー６ｂを膨張させて外管３の内周面に圧接させた状態にする。この状態で、図１２に例示するように、地盤改良薬液Ｇを第３吐出口５ｃから供給する。第３吐出口５ｃは、膨張させている２つのパッカー６ｂによって挟まれているので、地盤改良薬液Ｇが外管３の内周面と内管５Ｂの外周面とのすき間に流出することがない。
【００５０】
供給された地盤改良薬液Ｇは、注入口３ａを通じて地盤に注入されるが、注入する地盤改良薬液Ｇが挿入孔Ｓの内周面と外管３の外周面とのすき間に流出しても、その流出はパッカーＰによって阻止される。
【００５１】
地盤改良薬液Ｇを注入する注入口３ａの外周に充填されている緩結性充填材Ｄは、注入された地盤改良薬液Ｇによって、地盤の中に押しやられる。水ガラス系の緩結性充填材Ｄなので粘土粒子分が含まれず、また、この時点で固化していないので、地盤改良薬液Ｇの地盤への注入を実質的に妨げることがない。
【００５２】
また、地盤改良薬液Ｇは地盤に注入される際に、注入口３ａを覆う多孔被覆材１０を通過する。そのため、注入圧力が大きくても多孔被覆材１０によって適度に減圧され、地盤改良薬液Ｇが注入口３ａから外管軸直交方向（水平方向）に単に直進するのではなく、広い範囲に行き渡るようになる。
【００５３】
このように、注入圧力を大きくした場合であっても、相対的に地盤の弱い特定領域にのみに、地盤改良薬液Ｇが地盤を裂くように浸入することがなくなり、図１３に例示するように、設定した所定の範囲に安定して地盤改良薬液Ｇを注入することが可能になる。
【００５４】
さらに別の高さ位置で地盤改良薬液Ｇを地盤に注入する場合には、上記した外管パッカー１１および多孔被覆材１０を、外管３の別の高さ位置にも設ける。そして、外管３に挿入した内管５Ａ、５Ｂを、適切な位置に順次移動させて、上記と同様の手順を行なう。
【００５５】
緩結性充填材Ｄは、挿入孔Ｓの上端まで注入、充填するようにしてもよいが、少なくとも、最も高い位置で瞬結性固化液Ｃを注入する注入口３ａを覆う高さ位置までは、注入する。
【００５６】
多孔被覆材１０として樹脂繊維からなる筒状の編み上げ体を用いた場合には、それぞれの樹脂繊維のすき間を地盤改良薬液Ｇが通過して地盤に注入される。この場合には、樹脂繊維が互いに上下に交差するように編まれており、上下に重なる樹脂繊維のすき間にも地盤改良薬液Ｇが通過するので、注入圧力が均等になり易く、安定して広範囲に地盤改良薬液Ｇを行き渡らせるにはさらに有利になる。
【００５７】
上記実施形態では、瞬結性固化液Ｃと地盤改良薬液Ｇとをそれぞれ異なる内管５Ａ、５Ｂを用いて供給するようにしたが、図１４に例示するように、同じ１つの内管５Ｃによって、瞬結性固化液Ｃと地盤改良薬液Ｇとを供給することもできる。この内管５Ｃは、図６に示した内管５Ａに、地盤改良薬液Ｇと瞬結性固化液Ｃを切り換えて供給する切り換え手段９を設けたものである。切り換え手段９は地盤上に設置され、切り換え手段９から延びる配管が内管５Ｃの後端部に接続される。
【００５８】
この内管５Ｃを用いる場合には、瞬結性固化液ＣによってパッカーＰを形成するまでは、切り換え手段９の設定によって、内管５Ｃに瞬結性固化液Ｃ（Ｃ１液、Ｃ２液）を供給して、上記実施形態と同様の手順を行なう。その後、地盤改良薬液Ｇを地盤に注入する際には、切り換え手段９の設定を、内管５Ｃに地盤改良薬液Ｇを供給するように切り換える。即ち、第１固化液流路７ａおよび第２固化液流路７ｂを薬液流路７ｃに切り換え、内管５Ｃを外管軸方向に移動させて所定位置に位置決めする。そして、第１吐出口５ａおよび第２吐出口５ｂを第３吐出口５ｃとして機能させて地盤改良薬液Ｇを供給し、多孔被覆材１０により覆われた注入口３ａから地盤改良薬液Ｇを地盤に注入する。
【００５９】
本発明は、上記実施形態のように、垂直方向に形成した挿入孔Ｓを用いるだけでなく、斜め方向に傾斜した挿入孔Ｓや、途中で屈曲して水平方向に形成した挿入孔Ｓを用いる場合にも適用することができる。構造物が立設している地盤を改良して強化する場合は、挿入孔Ｓを途中で屈曲させて水平方向に形成する。この場合は、図１５に例示するように削孔機１からケーシングロッド２を斜めに延ばして地盤を削孔し、途中で削孔方向を水平に変えて構造物１３の下方の地盤に挿入孔Ｓを形成する。
【００６０】
次いで、図１６に例示するように挿入孔Ｓに内接しているケーシングロッド２に、先端にアンカー４を有する外管３を挿入する。このアンカー４は、例えば、ゴム等の中空弾性体で形成する。この実施形態では挿入孔Ｓが屈曲しているので、可撓性に優れた外管３、内管５Ａ、５Ｂを用いることが好ましい。
【００６１】
次いで、図１７に例示するように、ケーシングロッド２の先端から突出させたアンカー４の内部に流体を供給して、ケーシングロッド２の内径よりも大きく膨張させて外管３を地盤に固定する。その後、ケーシングロッド２を地上に引き抜く。これにより、ケーシングロッド２を引き抜いた挿入孔Ｓの内周面と外管３の外周面との間にすき間が形成される。
【００６２】
この実施形態の場合も、ケーシングロッド２の内部に緩結性充填材Ｄを注入した後、ケーシングロッド２に外管３を挿入し、次いで、ケーシングロッド２を地盤上に引き抜くことにより、緩結性充填材Ｄが注入されている挿入孔Ｓに、外管３が挿入された状態にする。或いは、挿入孔Ｓを削孔した後のケーシングロッド２に外管３を挿入した後、ケーシングロッド２と外管３とのすき間に緩結性充填材Ｄを注入する。次いで、ケーシングロッド２を地盤上に引き抜くことにより、緩結性充填材Ｄが注入されている挿入孔Ｓに、外管３が挿入された状態にする。
【００６３】
次いで、先の実施形態と同様に、外管３に内管５Ａを挿入して第１吐出口５ａおよび第２吐出口５ｂを所定位置に位置決めして、図１８に例示するように、膨張させた外管パッカー１１の間に位置する注入口３ａから瞬結性固化液Ｃを地盤に注入して、この注入口３ａ周辺に瞬結性固化液ＣからなるパッカーＰを形成する。次いで、内管５Ａを外管軸方向に移動させて、第１吐出口５ａおよび第２吐出口５ｂを別の所定位置に位置決めして、同様の手順により別の位置にパッカーＰを形成する。このようにして、多孔被覆材１０により覆われた注入口３ａを外管軸方向に挟むようにパッカーＰを形成する。
【００６４】
次いで、先の実施形態と同様に、内管５Ａを外管３から引き抜いて、別の内管５Ｂを外管３に挿入する。そして、図１９に例示するように内管５Ｂの第３吐出口５ｃを、多孔被覆材１０によって覆われた注入口３ａの位置に位置決めして、膨張させているパッカー６ｂの間にある第３吐出口５ｃから地盤改良薬液Ｇを供給して、注入口３ａを通じて地盤に注入する。
【００６５】
この実施形態においても、先の実施形態と同じ効果を得ることができる。即ち、緩結性充填材Ｄによって挿入孔Ｓの内周面が崩落し難くなる一方で、緩結性充填材Ｄによって、瞬結性固化液Ｃおよび地盤改良薬液Ｇの地盤への注入が実質的に妨げられることはない。
【００６６】
また、注入圧力を大きくした場合であっても、相対的に地盤の弱い特定領域にのみに、地盤改良薬液Ｇが地盤を裂くように浸入することがなくなり、地盤の広い範囲に安定して地盤改良薬液Ｇを注入することが可能になる。そして、図２０に例示するように、構造物１３の立設する地盤を地盤改良薬液Ｇにより強化された改良地盤にすることができる。
【００６７】
この実施形態においても、同じ１つの内管５Ｃによって、瞬結性固化液Ｃと地盤改良薬液Ｇとを供給することもできる。本発明において、外管３に設ける外管パッカー１１、多孔被覆材１１の設置箇所の数は特に限定されるものではない。
【００６８】
本発明においては、外管パッカー１１を、その内部に瞬結性固化液Ｃを充填することにより、上記の実施形態と同様、挿入孔Ｓの内周面との間にすき間を有するように膨張させることもできる。この場合は、図２１に例示するように、２つの膨張可能な外管パッカー１１を設けた位置の外管３の表面に、管内側と管外側とを連通する注入口３ｂ、３ｃを設ける。換言すれば、注入口３ｂ、３ｃを形成したそれぞれの位置に膨張可能な外管パッカー１１を配置する。そして、これら注入口３ｂ、３ｃを通じて瞬結性固化液Ｃを２つの外管パッカー１１の内部に充填して膨張させる構成にする。
【００６９】
具体的には、地盤に瞬結性固化液Ｃを注入する注入口３ａを挟んで管軸方向前後に注入口３ｂ、３ｃを配置し、注入口３ａには逆止弁１２を設ける。逆止弁１２は、例えば、注入口３ａを覆うようにゴム等の弾性体からなるベルト状体を外管３の表面に巻き付けて形成する。この逆止弁１２は、２つのベルト状体を注入口３ａ上の位置で突き合わせている。
【００７０】
そして、外管パッカー１１を膨張させる際には、図２２に例示するように、外管パッカー１１、１１が設けられた範囲に、外管３に挿入している内管５Ａの２つの膨張可能なパッカー６ａの間の範囲が重複するようにして、第１吐出口５ａおよび第２吐出口５ｂを合わせるように位置決めする。位置決め後は、それぞれのパッカー６ａを膨張させて外管３の内周面に圧接させた状態にして、Ｃ１液を第１吐出口５ａから供給し、Ｃ２液を第２吐出口５ｂから供給する。
【００７１】
これによりＣ１液とＣ２液とが混合された瞬結性固化液Ｃが、注入口３ｂ、３ｃを通じて外管パッカー１１の内部に進入する。この進入した瞬結性固化液Ｃが外管パッカー１１の内部に充填することにより、外管パッカー１１が挿入孔Ｓの内周面との間に所定のすき間を有して膨張した状態になる。
【００７２】
これとともに、図２３に例示するように、内管５Ａを通じて供給された瞬結性固化液Ｃは、注入口３ａを通じて逆止弁１２の突合せ面から漏れ出るように押出されて地盤に注入される。瞬結性固化液Ｃを注入する注入口３ａは、２つの膨張させている外管パッカー１１によって挟まれているので、瞬結性固化液Ｃは、この２つの外管パッカー１１の間に誘導されて地盤に注入される。
【００７３】
また、それぞれの外管パッカー１１と挿入孔Ｓの内周面との間に、所定のすき間（例えば、１．０ｃｍ以下）があいているので、挿入孔Ｓの内周面の強度が低い（弱い砂質地盤）等の場合であっても、膨張する外管パッカー１１によって挿入孔Ｓの内周面が崩れることがない。そして、このすき間を通じて瞬結性固化液Ｃが外管パッカー１１の外側にも回り込んで、地盤のより広い範囲に瞬結性固化液Ｃを注入させることができる。
【００７４】
そのため、瞬結性固化液Ｃは、地盤に確実に注入されるとともに急速に固化して、この注入口３ａの周辺に強固なパッカーＰを形成する。これにより、挿入孔Ｓの内周面と外管３の外周面とのすき間を、瞬結性固化液Ｃにより形成されたパッカーＰによって、確実にシールすることができる。
【００７５】
ここで、注入口３ａから瞬結性固化液Ｃが地盤に供給される前に、確実に外管パッカー１１に瞬結性固化液Ｃを充填して膨張させるために、注入口３ａを通じてよりも、それぞれの注入口３ｂ、３ｃを通じて瞬結性固化液Ｃを外部に供給し易い構造にする。そこで、例えば、地盤に瞬結性固化液Ｃを供給する注入口３ａの面積（複数の注入口３ａの場合は、それらを合算した総面積）を、外管パッカー１１に瞬結性固化液Ｃを供給するそれぞれの注入口３ｂ、３ｃの面積（複数の注入口３ｂ、３ｃの場合は、それぞれ、それらを合算した総面積）よりも小さくする。または、逆止弁１２の剛性を高めてより弾性変形しにくくする。或いは、それぞれの注入口３ｂ、３ｃの面積を注入口３ａの面積よりも大きくするとともに、逆止弁１２の剛性を高めてより弾性変形しにくくして、注入口３ａよりも注入口３ｂ、３ｃを通じて瞬結性固化液Ｃを外部に供給し易い構造にする。
【００７６】
尚、逆止弁１２は、その仕様（剛性等）を変更することにより、外管パッカー１１の膨張具合を調整できるので、既述したように、すき間調整手段として機能させることができる。
【００７７】
また、注入口３ｂ、３ｃのうち、瞬結性固化液Ｃの供給源から遠い位置にある外管３の先端側の注入口３ｃの方が瞬結性固化液Ｃを外部に供給しにくくなる。外管３が上下に延びている場合は、瞬結性固化液Ｃの供給源から遠い位置にある下方側の注入口３ｃの方が、上方側にある注入口３ｂに比して瞬結性固化液Ｃを外部に供給しにくくなる。
【００７８】
そこで、例えば、注入口３ｃの面積（複数の注入口３ｃの場合は、それらを合算した総面積）を注入口３ｂの面積（複数の注入口３ｂの場合は、それらを合算した総面積）よりも大きくする。
【００７９】
このように瞬結性固化液Ｃによって外管パッカー１１を膨張させる構造にすると、外管パッカー１１を膨張させる流体を流通させるためのパイプを特別に設ける必要がなくなる。瞬結性固化液Ｃによって外管パッカー１１を膨張させる方法、構造は、既述した同じ１つの内管５Ｃによって瞬結性固化液Ｃと地盤改良薬液Ｇとを供給する実施形態に用いることもできる。
【００８０】
瞬結性固化液Ｃや地盤改良薬液Ｇの供給速度（即ち、吐出速度）、ゲル化時間（固化するのに要する時間）は、施工現場の地盤の地質等の条件によって適宜設定する。例えば、瞬結性固化液Ｃのゲル化時間ｔｃと、瞬結性固化液Ｃの供給速度と相関関係がある瞬結性固化液Ｃを充填する時間（充填時間ｔ）とに注目すると以下のようになる。尚、瞬結性固化液Ｃの固化は流動しなくなった直後から始まる。
【００８１】
瞬結性固化液Ｃを外管パッカー１１に充填し始めると、外管パッカー１１が膨張を開始するとともに、注入口３ａを通じて逆止弁１２の突合せ面から瞬結性固化液Ｃが地盤に注入され始める。充填時間ｔがゲル化時間ｔｃ以上の場合は、瞬結性固化液Ｃが外管パッカー１１の内部で固化するため、外管パッカー１１が膨張した状態が維持される。
【００８２】
そして、外管３の外周面と挿入孔Ｓの内周面との間には、この膨張状態を維持した外管パッカー１１と、膨張した外管パッカー１１の周辺に供給された瞬結性固化液Ｃおよび地盤に注入された瞬結性固化液ＣとによりパッカーＰが形成される。
【００８３】
一方、充填時間ｔがゲル化時間ｔｃよりも短い場合は、外管パッカー１１の内部の瞬結性固化液Ｃが固化していないため、瞬結性固化液Ｃが膨張した外管パッカー１１の周辺および地盤に注入された後、外管パッカー１１が収縮する。そして、外管３の外周面と挿入孔Ｓの内周面との間には、外管パッカー１１の周辺に供給された瞬結性固化液Ｃおよび地盤に注入された瞬結性固化液ＣとによりパッカーＰが形成される。
【００８４】
このように、ゲル化時間ｔｃと充填時間ｔの大小関係に関わらず、確実に瞬結性固化液ＣによるパッカーＰを形成することができる。
【符号の説明】
【００８５】
１ 削孔機
２ ケーシングロッド
３ 外管
３ａ、３ｂ、３ｃ 注入口
４ アンカー
５Ａ、５Ｂ、５Ｃ 内管
５ａ 第１吐出口
５ｂ 第２吐出口
５ｃ 第３吐出口
６ａ、６ｂ 膨縮可能なパッカー
７ａ 第１固化液流路
７ｂ 第２固化液流路
７ｃ 薬液流路
８ａ、８ｂ パッカー膨張用パイプ
９ 切り換え手段
１０ 多孔被覆材
１１ 外管パッカー
１２ 逆止弁
１３ 構造物
Ｓ 挿入孔
Ｇ 地盤改良薬液
Ｐ パッカー
Ｃ 瞬結性固化液
Ｄ 緩結性充填材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤に削孔した挿入孔に、軸方向に離間して複数の注入口を周壁に設けた外管を挿入し、次いで、外管に内管を所定位置まで挿入し、この内管の表面に軸方向に離間して設けた２つの膨縮可能なパッカーを膨張させて外管の内周面に圧接させた状態にして、この２つの膨張させているパッカーの間に位置する内管の周壁に設けた吐出口から地盤改良薬液を供給して、外管の注入口から地盤に注入する地盤改良薬液の注入方法であって、前記外管の表面に少なくとも１つの注入口を挟んで軸方向に離間して２つの膨張可能な外管パッカーを設けるとともに、この外管パッカーを設けた位置とは別の位置にある注入口を多孔被覆材により覆っておき、その地盤に存在する地下水よりも大きな比重を有する水ガラス系の緩結性充填材が注入されている前記挿入孔に、前記外管を挿入した状態にして、収縮状態の前記外管パッカーを膨張させて、この膨張させた外管パッカーの間に位置する注入口から瞬結性固化液を地盤に注入して、この注入口周辺に瞬結性固化液からなるパッカーを形成し、次いで、前記多孔被覆材により覆われた注入口から地盤改良薬液を地盤に注入する地盤改良薬液の注入方法。
【請求項２】
前記挿入孔を削孔した後のケーシングロッドの内部に前記緩結性充填材を注入し、このケーシングロッドに前記外管を挿入した後、ケーシングロッドを地盤上に引き抜くことにより、前記緩結性充填材が注入されている挿入孔に外管を挿入した状態にする請求項１に記載の地盤改良薬液の注入方法。
【請求項３】
前記挿入孔を削孔した後のケーシングロッドに前記外管を挿入し、このケーシングロッドと外管とのすき間に前記緩結性充填材を注入した後、ケーシングロッドを地盤上に引き抜くことにより、前記緩結性充填材が注入されている挿入孔に外管を挿入した状態にする請求項１に記載の地盤改良薬液の注入方法。
【請求項４】
前記内管とは別の内管を外管に挿入し、この別の内管の表面に軸方向に離間して設けた２つの膨縮可能なパッカーを膨張させて外管の内周面に圧接させた状態にして、この２つの膨張させているパッカーの間に位置する内管の周壁に設けた吐出口から前記瞬結性固化液を供給することにより、前記膨張させた外管パッカーの間に位置する注入口から地盤に注入して、前記瞬結性固化液からなるパッカーを形成した後、この内管を引き抜いて、前記地盤改良薬液を供給する内管を外管に挿入する請求項１〜３のいずれかに記載の地盤改良薬液の注入方法。
【請求項５】
前記内管の表面に軸方向に離間して設けた２つの膨縮可能なパッカーを膨張させて外管の内周面に圧接させた状態にして、この２つの膨張させているパッカーの間に位置する内管の周壁に設けた吐出口から前記瞬結性固化液を供給することにより、前記膨張させた外管パッカーの間に位置する注入口から地盤に注入して、前記瞬結性固化液からなるパッカーを形成した後、この内管により地盤改良薬液を供給する請求項１〜３のいずれかに記載の地盤改良薬液の注入方法。
【請求項６】
前記２つの膨張させているパッカーの間に位置する内管の周壁に設けた吐出口から瞬結性固化液を供給した際に、この供給した瞬結性固化液を前記外管パッカーの内部に充填することにより、外管パッカーを挿入孔の内周面とすき間を有するように膨張させるとともに、この膨張させた外管パッカーの間に位置する注入口から瞬結性固化液を地盤に注入する請求項４または５に記載の地盤改良薬液の注入方法。
【請求項７】
前記挿入孔を途中で向きを変えて水平方向に形成した請求項１〜６のいずれかに記載の地盤改良薬液の注入方法。
【請求項１】
地盤に削孔した挿入孔に、軸方向に離間して複数の注入口を周壁に設けた外管を挿入し、次いで、外管に内管を所定位置まで挿入し、この内管の表面に軸方向に離間して設けた２つの膨縮可能なパッカーを膨張させて外管の内周面に圧接させた状態にして、この２つの膨張させているパッカーの間に位置する内管の周壁に設けた吐出口から地盤改良薬液を供給して、外管の注入口から地盤に注入する地盤改良薬液の注入方法であって、前記外管の表面に少なくとも１つの注入口を挟んで軸方向に離間して２つの膨張可能な外管パッカーを設けるとともに、この外管パッカーを設けた位置とは別の位置にある注入口を多孔被覆材により覆っておき、その地盤に存在する地下水よりも大きな比重を有する水ガラス系の緩結性充填材が注入されている前記挿入孔に、前記外管を挿入した状態にして、収縮状態の前記外管パッカーを膨張させて、この膨張させた外管パッカーの間に位置する注入口から瞬結性固化液を地盤に注入して、この注入口周辺に瞬結性固化液からなるパッカーを形成し、次いで、前記多孔被覆材により覆われた注入口から地盤改良薬液を地盤に注入する地盤改良薬液の注入方法。
【請求項２】
前記挿入孔を削孔した後のケーシングロッドの内部に前記緩結性充填材を注入し、このケーシングロッドに前記外管を挿入した後、ケーシングロッドを地盤上に引き抜くことにより、前記緩結性充填材が注入されている挿入孔に外管を挿入した状態にする請求項１に記載の地盤改良薬液の注入方法。
【請求項３】
前記挿入孔を削孔した後のケーシングロッドに前記外管を挿入し、このケーシングロッドと外管とのすき間に前記緩結性充填材を注入した後、ケーシングロッドを地盤上に引き抜くことにより、前記緩結性充填材が注入されている挿入孔に外管を挿入した状態にする請求項１に記載の地盤改良薬液の注入方法。
【請求項４】
前記内管とは別の内管を外管に挿入し、この別の内管の表面に軸方向に離間して設けた２つの膨縮可能なパッカーを膨張させて外管の内周面に圧接させた状態にして、この２つの膨張させているパッカーの間に位置する内管の周壁に設けた吐出口から前記瞬結性固化液を供給することにより、前記膨張させた外管パッカーの間に位置する注入口から地盤に注入して、前記瞬結性固化液からなるパッカーを形成した後、この内管を引き抜いて、前記地盤改良薬液を供給する内管を外管に挿入する請求項１〜３のいずれかに記載の地盤改良薬液の注入方法。
【請求項５】
前記内管の表面に軸方向に離間して設けた２つの膨縮可能なパッカーを膨張させて外管の内周面に圧接させた状態にして、この２つの膨張させているパッカーの間に位置する内管の周壁に設けた吐出口から前記瞬結性固化液を供給することにより、前記膨張させた外管パッカーの間に位置する注入口から地盤に注入して、前記瞬結性固化液からなるパッカーを形成した後、この内管により地盤改良薬液を供給する請求項１〜３のいずれかに記載の地盤改良薬液の注入方法。
【請求項６】
前記２つの膨張させているパッカーの間に位置する内管の周壁に設けた吐出口から瞬結性固化液を供給した際に、この供給した瞬結性固化液を前記外管パッカーの内部に充填することにより、外管パッカーを挿入孔の内周面とすき間を有するように膨張させるとともに、この膨張させた外管パッカーの間に位置する注入口から瞬結性固化液を地盤に注入する請求項４または５に記載の地盤改良薬液の注入方法。
【請求項７】
前記挿入孔を途中で向きを変えて水平方向に形成した請求項１〜６のいずれかに記載の地盤改良薬液の注入方法。
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２０１１−３２８３１（Ｐ２０１１−３２８３１Ａ）
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８２８６８（Ｐ２００９−１８２８６８）
【出願日】平成２１年８月５日（２００９．８．５）
【出願人】（０００２１９４０６）東亜建設工業株式会社 (177)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月５日（２００９．８．５）
【出願人】（０００２１９４０６）東亜建設工業株式会社 (177)
【Ｆターム（参考）】
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