地盤注入工法
【課題】削孔壁の崩壊を防止し、ボーリング孔の注入浸透源を保持して均質な浸透固結を可能にし、かつ広範囲な地盤改良を短期間に施工し得る。
【解決手段】地盤１の近傍地表面２から地盤１中に屈曲して、または屈曲と直線を任意に組み合わせてボーリングし、このボーリング孔３中に、複数の外管吐出口５を有する外管７を設置し、この外管７内に、三個以上の膨縮パッカ８を間隔をあけて設けて互いに隣接する膨縮パッカ８、８間を吐出位置９とし、かつ、内管吐出口１０が別々の吐出位置９に位置する注入液流路１１と、膨縮パッカ８に流体を送って膨張させ、あるいは排出して収縮させるパッカ流路１２とをそれぞれ内部に独立して形成された内管１３を移動自在に挿入し、パッカ流路１２を通して三個以上の膨縮パッカ８に流体を送って膨縮パッカ８を膨張させ、これにより互いに隣接する膨縮パッカ８、８によって挟まれるすき間１４に管内空間１５を形成し、内管吐出口１０から注入液を地盤１に注入する。
【解決手段】地盤１の近傍地表面２から地盤１中に屈曲して、または屈曲と直線を任意に組み合わせてボーリングし、このボーリング孔３中に、複数の外管吐出口５を有する外管７を設置し、この外管７内に、三個以上の膨縮パッカ８を間隔をあけて設けて互いに隣接する膨縮パッカ８、８間を吐出位置９とし、かつ、内管吐出口１０が別々の吐出位置９に位置する注入液流路１１と、膨縮パッカ８に流体を送って膨張させ、あるいは排出して収縮させるパッカ流路１２とをそれぞれ内部に独立して形成された内管１３を移動自在に挿入し、パッカ流路１２を通して三個以上の膨縮パッカ８に流体を送って膨縮パッカ８を膨張させ、これにより互いに隣接する膨縮パッカ８、８によって挟まれるすき間１４に管内空間１５を形成し、内管吐出口１０から注入液を地盤１に注入する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は軟弱地盤、漏水地盤等、液状化の恐れのある地盤、汚染地盤などの地盤注入工法に係り、特に、地盤注入を施し難い既設構造物下方の支持地盤、廃棄物処理場の底盤あるいは溜め池や貯水池下方等の地盤注入工法に係り、詳細には、地盤注入を施し難い既設構造物下方の支持地盤を急速かつ確実に、かつ経済的に地盤注入し、地盤沈下や、地震時における地盤の液状化を未然に防止し得、さらに廃棄物処理場からの有害物質の溶出を防止し得、さらに溜め池や貯水池からの漏水を防止し得る地盤注入方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
建造物基礎の液状化対策工では、従来、建造物基礎下に水平方向にボーリングして複数の吐出口を有する注入外管を設置し、さらにその外管内に注入内管を挿入して外管吐出口から順次に地盤中に注入液を注入して地盤を固結する方法が用いられている。
【０００３】
液状化防止工は大容量土の地盤改良であるため、経済的に、かつ確実に地盤改良を行う必要がある。このためには、注入は低吐出速度で土粒子間浸透を行わなければならない。この場合、地盤改良に長い時間を要し、かつ工期が長くなり、このため、工事費が高くなる。これを防ぐためには複数の吐出口から同時注入することにより、一つの吐出口からは低吐出速度で注入しながら、全体的には大吐出速度での注入を可能にして経済性の向上を計ることが考えられる。
【０００４】
しかし、水平方向に注入外管を設置すると、上部からの土圧によって注入外管は断面が変形しやすく、かつ注入管の軸方向にも変形しやすくなり、注入内管の挿入移動が困難になる。特に内管の軸方向に複数の吐出口を設ける場合には、内管先端の注入部が長くなり、外管の変形による影響をうけやすくなるという問題があった。
【特許文献１】特開平２００３−３４６８８５号公報
【特許文献２】特開平２００３−２６１９３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者は建造物基礎の液状化対策工のように建造物基礎地盤を水平方向に改良する地盤注入工法において、注入管の変形の問題を解決し、注入液を複数の選定した注入管吐出口から同時に、かつ各吐出口における注入状況に応じて最適の注入浸透を可能とし、これにより、所定位置に所定形状の固結体を経済的に、かつ確実に形成することを見い出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
そこで、本発明の目的は建造物下方の地盤を固結する液状化対策のための注入のように、特に水平方向に設置した注入管からの注入で一定の形状に、急速に固結することを可能にしたものであって、注入液を選定した複数の注入ポイントに設置した外管吐出口から同時に注入することにより、所定の位置に、所定の形状に、均質な浸透固結を可能にし、かつ広範囲な地盤改良を短期間に施工し得、上述の公知技術に存する欠点を改良した地盤注入工法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の本発明の目的を達成するため、本発明によれば、改良すべき地盤の近傍地表面から地盤中に屈曲して、または屈曲と直線を任意に組み合わせてボーリングし、得られたボーリング孔中に、逆止弁を備えた複数の外管吐出口を有する外管を設置し、この外管内に、外側長手方向に三個以上の膨縮パッカを間隔をあけて設けて互いに隣接する膨縮パッカ間を吐出位置とし、かつ、内管吐出口が別々の吐出位置に位置する注入液流路と、膨縮パッカに流体を送って膨張させ、あるいは排出して収縮させるパッカ流路とをそれぞれ内部に独立して形成された内管を移動自在に挿入し、前記吐出位置を外管吐出口に合致させた後、パッカ流路を通して前記三個以上の膨縮パッカに流体を送って該膨縮パッカを膨張させ、これにより互いに隣接する膨縮パッカによって挟まれるすき間に管内空間を形成し、内管吐出口から注入液を管内空間および外管吐出口を経て地盤に注入することを特徴とする。
【０００８】
さらに、上述の目的を達成するため、本発明によれば、改良すべき地盤の近傍地表面から地盤中に屈曲して、または屈曲と直線を任意に組み合わせてボーリングし、得られたボーリング孔中に、外側長手方向に三個以上の外管パッカを間隔をあけてはめ込み、かつ互いに隣接する外管パッカ間に外管吐出口を有する外管を設置し、この外管内に、外側長手方向に三個以上の膨縮パッカを間隔をあけて設けて互いに隣接する膨縮パッカ間を吐出位置とし、この吐出位置に内管吐出口が位置する注入液流路と、膨縮パッカに流体を送って膨張させ、あるいは排出して収縮させるパッカ流路とをそれぞれ内部に独立して形成した内管を移動自在に挿入し、前記三個以上の膨縮パッカに流体を送って該膨縮パッカを膨張させた後、次いで外管パッカ間の外管吐出口から注入液流路の内管吐出口を通して地盤中に注入液を注入することを特徴とする。
【０００９】
さらに、上述の目的を達成するため、本発明によれば、改良すべき地盤の近傍地表面から地盤中に屈曲して、または屈曲と直線を任意に組み合わせて複数本ボーリングし、得られた各ボーリング孔中に、逆止弁を備えた複数の外管吐出口を有する外管を設置し、この外管内に、外側長手方向に三個以上の膨縮パッカを間隔をあけて設けて互いに隣接する膨縮パッカ間を吐出位置とし、かつ、内管吐出口が別々の吐出位置に位置する複数の注入液流路と、膨縮パッカに流体を送って膨張させ、あるいは排出して収縮させるパッカ流路とをそれぞれ内部に独立して形成された内管を移動自在に挿入し、前記吐出位置を外管吐出口に合致させた後、パッカ流路を通して前記三個以上の膨縮パッカに流体を送って該膨縮パッカを膨張させ、これにより互いに隣接する膨縮パッカによって挟まれるすき間に管内空間を形成し、注入液を内管吐出口を通して注入液送液装置から管内空間および外管吐出口を経て地盤に注入することを特徴とし、前記注入液送液装置が制御部と、注入液槽と、この注入液槽に連結され、注入液を加圧、送液する注入液加圧部と、加圧された注入液を地盤中における各注入管に送り出す送液管とを備え、前記注入液加圧部および送液管は制御部に接続され、制御部の制御のもとに注入液を前記複数の外管吐出口から地盤中に同時注入することを特徴とする。
【００１０】
上述の外管は次の（ａ）、（ｂ）または（ｃ）の工程によって地盤中に設置される。
【００１１】
（ａ）ドリルヘッドを先端に装着したボーリングロッドをケーシング中に挿入し、ドリルヘッドを回転しながら改良すべき地盤の近傍地表面から地盤中に屈曲して、または屈曲と直線を組み合わせて押し込んでボーリングし、ボーリング孔が所定の位置に達したのち、ボーリングロッドを引き抜き、残ったケーシング中に逆止弁を備えた複数の外管吐出口を有する外管を挿入してケーシングを引き抜き、外管を地盤中に設置する。
【００１２】
（ｂ）改良すべき地盤の近傍地表面から、ケーシングを回転しながら地盤中に押し込み、屈曲して、または屈曲と直線を任意に組み合わせてボーリングし、得られたボーリング孔のケーシング中に、逆止弁を備えた複数の外管吐出口を有する外管を挿入してケーシングを引き抜き、外管を地盤に設置する。
【００１３】
（ｃ）改良すべき地盤の近傍地表面から地盤中にドリルヘッドを先端に装着したボーリングロッドを外管中に挿入し、ドリルヘッドを回転しながら屈曲して、または屈曲と直線を任意に組み合わせてボーリングロッドとともに押し込んでボーリングし、ボーリング孔が所定の位置に達したのち、ボーリングロッドを引き抜いて外管を地盤に設置する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明にかかる地盤注入工法は改良すべき地盤に屈曲して、または屈曲と直線を任意に組み合わせてボーリングし、得られたボーリング孔中に、複数の外管吐出口を有する外管を設置し、この外管内に、外側長手方向に三個以上の膨縮パッカを間隔をあけてはめ込んで互いに隣接する膨縮パッカ間を噴出位置とし、かつ、内管吐出口が別々の吐出位置に位置する注入液流路と、膨縮パッカに流体を送って膨張させ、あるいは排出して収縮させるパッカ流路とをそれぞれ内部に独立して形成された内管を移動自在に挿入し、これにより吐出口から注入液を地盤に注入するようにしたから、地盤注入を施し難い既設構造物下方の支持地盤を急速かつ確実に、かつ経済的に地盤注入し、地盤沈下や、地震時における地盤の液状化を未然に防止し得、さらに廃棄物処理場からの有害物質の溶出を防止し得、さらに溜め池や貯水池からの漏水を防止し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を添付図面を用いて詳述する。図１は地盤中に挿入された本発明にかかる注入管の外管および内管を表した部分断面図である。図２は図１に示される注入管の実際の施工に使用される注入管の断面図である。図３は外管パッカを三個以上有する外管を地盤中に設置した状態の断面図である。図４は図３の外管に本発明にかかる内管を挿入した状態の断面図である。図５は構造物直下の改良すべき地盤処理の基本模式図である。図６は構造物直下の改良すべき地盤処理の基本模式図である。
【００１６】
まず、図５に示されるように、ビル、廃棄物処理場、溜め池、貯水池等、移動不可能な構造物２１の直下の改良すべき地盤１ａの近傍地表面２から地盤１中に屈曲して、または屈曲と直線を組み合わせて、例えば、図５では最初に斜めに屈曲して、続いて構造物２１の直下の改良すべき地盤１ａに直線状に、さらに続いて、斜めに屈曲して、対向側の近傍地表面２まで削孔し、ボーリング孔３を形成する。
【００１７】
図６は、従来の垂直削孔２２ならびに斜め直線状の斜め削孔２３と、曲線状（屈曲）ボーリング孔３とを併用した例である。この方法では、従来の技術にさらに本発明のボーリング孔３を併用するので、改良すべき地盤１ａは一層確実かつ迅速に固結され、固結領域２４を形成する。
【００１８】
本発明はこのようにして得られたボーリング孔３中に図１に示されるように外管７を設置し、この外管７内に内管１３を移動自在に挿入して注入管Ａを地盤１中に形成する。外管７は逆止弁としてゴムスリーブ４を備えた複数の外管吐出口５を有して構成される。また、内管１３は外側長手方向に三個以上の膨縮パッカ８を間隔をあけてはめ込んで、互いに隣接する膨縮パッカ８、８間を吐出位置９とし、かつ、内管吐出口１０と別々の吐出位置９に位置する注入液流路１１と、膨縮パッカ８に流体を出入口１２ａを通して送って膨張させ、あるいは排出して収縮させるパッカ流路１２とをそれぞれ内部に独立して形成することにより構成される。
【００１９】
上述の構成からなる注入管Ａは吐出位置９を外管吐出口５に合致させた後、パッカ流路１２を通して三個以上の膨縮パッカ８に水、空気等の流体を出入口１２ａから送って膨縮パッカ８を膨張させ、これにより互いに隣接する膨縮パッカ８によって挟まれるすき間１４に管内空間１５を形成し、内管吐出口１０から注入液を管内空間１５および外管吐出口５を経て地盤１中に注入する。なお、注入液は自動制御の注入液送液装置Ｘを用い、注入液槽３５からポンプ３６、３６を経て内管１３の注入液流路１１に送液される。Ｆは流量計、Ｐは圧力計である。注入液送液装置Ｘについては後述する。
【００２０】
上述の注入管Ａは次いで、膨縮パッカ８から流体を排出して膨縮パッカ８を収縮し、内管１３を移動して吐出位置９を他の外管吐出口５に合致させ、注入ステージを移動の後、膨縮パッカ８を膨張させて管内空間１５を形成し、上述と同様にして繰り返し注入液を地盤１中に注入し続ける。
【００２１】
なお、上述の注入管Ａは外管７の外壁６と削孔壁１６との間の空間１７にシールグラウト１８を填充し、注入液をシールグラウト１８を破って地盤１中に注入することもできる。また、内管１３の少なくとも先端部分１３ａは金属、硬質プラスチック等の硬質材料で、かつ一体化して形成される。しかも、この一体化された先端部分１３ａはホース等の撓み部材１９によって部分的に形成される。本発明にかかる注入管Ａは地盤１中で横方向に挿入されるため、上方からの土圧により内管１３に変形が生じることもある。この場合でも、内管１３の先端部分１３ａは硬質材料で一体化して形成され、しかも部分的に撓み部材１９によって形成されるため、注入液流路１１およびパッカ流路１２はいずれも変形に追従し、円滑に注入に供することができる。
【００２２】
図２は図１に示される注入管の現場で現実に使用される実際の注入管を表した断面図であって、特に先端部分１３ａがゴム管等の撓み部材１９によって連結される。この注入管の場合も、図１と同様、注入液は自動制御の注入液送液装置Ｘを用い、注入液槽３５からポンプ３６を経て内管１３の注入液流路１１に送液される。
【００２３】
図３は外管パッカ２０を三個以上有する外管７を地盤１中に設置した状態の断面図である。この外管７の設置はまず、ボーリング孔３を削孔の後、図示しないが、外管パッカ２０を膨張させない状態で外管７をボーリング孔３中に挿入する。次いで、図示しないが、外管パッカ２０中に水、空気等の流体を導入して膨張させ、外管パッカ２０を形成するための内管を外管７に挿入して図３に示されるように、外管７を地盤１のボーリング孔３中に設置する。外管７の外管パッカ２０、２０間には外管吐出口５が設けられる。
【００２４】
図４は地盤１に設置された外管７に内管１３を移動自在に挿入して得られる本発明にかかる他の形態の注入管Ａである。この内管１３は図１と同様、外側長手方向に複数の膨縮パッカ８を間隔をあけて設け、互いに隣接する膨縮パッカ８間を吐出位置９とし、この吐出位置９に内管吐出口１０が位置する注入液流路１１と、膨縮パッカ８に出入口１２ａから流体を送って膨張させ、あるいは排出して収縮させるパッカ流路１２とを内部に独立して形成される。そして、前記三個以上の膨縮パッカ８に流体を送って膨縮パッカを膨張させた後、次いで、外管パッカ２０、２０間の外管吐出口５から注入液流路１１の内管吐出口１０を通して地盤１中に注入液を注入する。
【００２５】
図４の注入管Ａの場合も、図１と同様、膨縮パッカ８から流体を排出して膨縮パッカ８を収縮し、内管１３を移動して吐出位置９を他の外管吐出口５に合致させ、注入ステージを移動の後、膨縮パッカ８を膨張させ、同様にして繰り返し注入液を地盤１中に注入する。なお、内管１３の先端部分１３ａもまた、図１と同様、硬質材料で一体化して形成され、しかも、この先端部分１３ａもまた、部分的に撓み部材１９で形成される。
【００２６】
上述の注入管Ａは地盤１中に挿入するに際して、まず、外管７を例えば図７のようにして地盤１中に埋設する、これを図７を用いて説明すると、近傍地表面２に発進杭２５を形成するとともに、ボーリングマシン２６を設置する。次いで、近傍地表面２のボーリングマシン２６から発進杭２５を経て、先端にドリルヘッド２７を備えたボーリングロッド２８を、ドリルヘッド２７を回転しながら改良すべき地盤１ａ中に押し込み、削孔する。このとき、ボーリングロッド２８はケーシング２９中に挿入された状態で削孔する。削孔を曲げるときには、図示しないが、ドリルヘッド２７の先端テーパ刃を曲げる方向に調整して削孔を続ける。この削孔は反対側の近傍地表面２に到達するまで行ってもよいが、図７に示されるように、改良すべき地盤１ａの末端まで行なうだけでも充分である。
【００２７】
続いて、ボーリングロッド２８を引き抜いてケーシング２９のみを地盤１中に残す。このとき、削孔（ボーリング孔３）はケーシング２９によって保護される。さらに続いて、ケーシング２９の中に図示しないが、逆止弁を備えた複数の外管吐出口５、５・・・５を有する外管７を挿入するとともにケーシング２９を引き抜き、外管７の外壁６と削孔壁１６との間の空間１７にシールグラウト１８を填充して図１に示すように外管７を地盤中に設置する。なお、図３および図４に示すように、外管７が外管パッカ２０を備えた場合には、ケーシング２９を引き抜いた後、ボーリング孔３中に外管７を外管パッカ２０が膨張されていない状態で挿入し、その後に外管パッカ２０を膨張させて外管７を地盤１中に設置する。シールグラウト１８は用いない。
【００２８】
さらに、上述の外管７は図７を参考にして説明すると、改良すべき地盤１ａの近傍地表面２から、ケーシング２９を回転しながら地盤１に押し込み、屈曲して、または屈曲と直線を任意に組み合わせてボーリングし、得られたボーリング孔３のケーシング２９中に逆止弁を備えた複数の外管吐出口５、５・・・５を有する外管７を挿入するとともに、シールグラウト１８を填充しながらケーシング２９を引き抜き、図１に示すように外管７をシールグラウト１８でシールして地盤１に設置してもよい。
【００２９】
さらにまた、上述の外管７は改良すべき地盤１ａの近傍地表面２から地盤１中に外管７そのものを回転しながら屈曲して、または屈曲と直線と任意に組み合わせてボーリングロッド２８とともに押し込んでボーリングし、ボーリング孔３が所定の位置に達したのち、ボーリングロッド２８を引き抜いて図１に示されるように、外管７を地盤１に設置する。
【００３０】
図８は注入液送液装置Ｘを用いた本発明にかかる地盤注入工法の説明図である。図８において、上述と同様、地盤１の地盤改良を施すべき個所に、地表面２から斜め下方にわん曲して、次いで、水平方向にボーリング孔３を削孔する。このボーリング孔３に図１に示されるような逆止弁４を備えた複数の外管吐出口５、５・・・５を有する外管７を設置し、この外管７内に、図１に示されるように、外側長手方向に三個以上の膨縮パッカ８、８・・・８を間隔をあけて設けて互いに隣接する膨縮パッカ８、８間を吐出位置９とし、かつ内管吐出口１０が別々の吐出位置９に位置する複数の注入液流路１１と、膨縮パッカ８に流体を送って膨張させ、あるいは排出して収縮させるパッカ流路１２とをそれぞれ内部に独立して形成された内管１３を移動自在に挿入し、吐出位置９を外管吐出口５に合致させた後、パッカ流路１２を通して三個以上の膨縮パッカ８、８・・・８に流体を送って膨縮パッカ８を膨張させ、これにより互いに隣接する膨縮パッカ８、８によって挟まれるすき間１４に管内空間１５を形成し、注入液を内管吐出口１０を通して注入液送液装置Ｘから管内空間１５および外管吐出口５を経て地盤１に注入する。図８では、上述の外管７および内管１３の詳細な記載は省略し、外管７内に内管１３が移動自在に挿入された状態を注入管Ａとして表す。
【００３１】
図８に示される注入液送液装置Ｘは制御部３０、注入液加圧部３１、注入液分配部３２,注入部３３および送液系３４から構成される。操業を手動で行う場合には、制御部３０は必要としない。以下、制御部３０を用いた例について具体的に詳述する。
【００３２】
注入液加圧部３１は図８に示されるように、注入液槽３５からの注入液をポンプ３６（グラウトポンプ）により加圧し、加圧注入液として送液系３４を介して注入液分配部３２に送液する。グラウトポンプ３６は制御部３０の注入監視盤３０ａからの指示を受け、注入液を所望の圧力に加圧する。
【００３３】
注入液分配部３２は複数本の分岐管３７、３７・・・３７を備える。これら分岐管３７、３７・・・３７はそれぞれ先端に注入管Ａと連結する連結部３８を有する。この連結部３８は所定の注入管Ａを通して所定の注入量を注入し終わった時点、あるいは所定の注入圧に達した時点で、その分岐管３７を他の注入管Ａに連結換えすることもできる。
【００３４】
上述の分岐管３７、３７・・・３７は図８に示されるように、送液系３４を介して加圧部３１と連結された分配部３９からのそれぞれ伸長して配置され、先端の連結部３８で注入管Ａと連結される。そして、加圧部３１からの加圧注入液は分配容器３９を介して各分岐管３７、３７・・・３７に分配され、注入管Ａに送液される。なお、この分配容器３９には図示しない攪拌装置を備えることもできる。また、各分岐管３７、３７・・・３７は分配容器３９を経たずに、直後、加圧部３１からの送液系３４と連結することもできる。
【００３５】
また、図８において、分岐流量計ｆ１、ｆ２・・・ｆｉ、ｆｎの総量を測定することにより送液流量計４０の流量を把握することができ、このため、送液流量計４０は必ずしも必要としない。さらに、送液圧力計４１は必ずしも送液系３４に設けなくても、直後、分配容器３９に設けてもよい。Ｖ１〜Ｖ４は分岐バルブ、Ｐ１〜Ｐ４は分岐圧力計、３０ｂは操作盤３０ｃは注入記録盤、３０ｄはデータ入力装置、４２は送液バルブである。また、４３は膨縮パッカ８に流体を送液する圧力ボンベ、４４は内管自動昇降機であって、いずれも制御部３０と接続され、制御部３０からの指示を受けて作動する。
【００３６】
図９は注入液送液装置として多連装注入装置を用いた本発明にかかる地盤注入工法の説明図であって、注入液を貯蔵する注入液槽３５と、一プラント中にそれぞれモータ等の独立したあるいは図示しないが共通の駆動源４５で作動し、かつ制御部３０に接続されて制御される多数のユニットポンプ４６、４６・・・４６と、これら各ユニットポンプ４６、４６・・・４６から伸長され、配置される送液管４７，４７・・・４７とを備えて構成される。各送液管４７、４７・・・４７の先端に連結部３８を備え、地盤１のボーリング孔３に挿入された注入管Ａの図示しない内管１３の注入液流路１１に連結される。注入液槽３５中の注入液は各ユニットポンプ４６、４６・・・４６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管Ａの注入液流路１１に圧送され、複数の外管吐出口５、５・・・５からゴムスリーブ４を押し開けて同時に地盤１に多点注入される。Ｖは分岐バルブである。圧力ボンベ４３および自動昇降機４４は図８と同様に制御部３０からの指示を受けて作動する。
【００３７】
本発明にかかる注入工法は特に建物等の構造物下方の処理に適している。例えば、図１０のように構造物２１下方の深さ方向に複数層積層して処理することもでき、あるいはさらに、図１２の平面図に示されるように、構造物２１下方に水平面に注入孔を複数本並列して設定し、あるいはさらに、図１１に示すように深さ方向に設定し、複数層形成することもできる。
【００３８】
本発明は図１２の浸透の挙動を複数の吐出口から同時注入するという手法とともに、注入液を注入液加圧部から複数の注入液送液系統を通して前記地盤中の注入ポイントに注入し、前記複数の注入液送液系統には流量圧力検出器を設け、これら検出器から検出された注入液の流量および／または圧力のデータを注入監視盤を備えた集中管理装置に送信し、注入液送液系統からの注入状況を前記注入監視盤の画面に表示し、一括監視を行いながら、選定した複数の注入ポイントから注入を同時に行い、それぞれの注入状況を把握することにより各注入管路における注入開始から終了に至るまでの工程はそれぞれ別々に行いながら、かつ、全体の注入管理を行うことが可能なため、図１１、図１２における注入液の挙動に基づき、所定の場所に所定の形状の固結体を形成できる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
地盤の改良すべき個所に、任意形状のボーリング孔を穿孔し、このボーリング孔から複数の吐出口を介して注入液を地盤中に同時に注入して改良するようにしたから、水平方向に設置した注入管からの注入にもかかわらず、所定の位置に所定の浸透固結形態に浸透固結を可能にするとともに、地盤注入の施し難い既設構造物下方の支持地盤を急速かつ確実に、かつ広範囲に地盤改良を施工し得、産業上有用な発明である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明にかかる注入管を説明するための基本構造を表した断面図である。
【図２】実際の施工に使用される注入管の断面図である。
【図３】外管パッカを三個以上有する外管を地盤中に設置した状態の断面図である。
【図４】図３の外管に本発明にかかる内管を挿入した状態の断面図である。
【図５】構造物直下の改良すべき地盤処理の基本模式図である。
【図６】構造物直下の改良すべき地盤処理の他の基本模式図である。
【図７】構造物下方のボーリング状態を表した説明図である。
【図８】注入液送液装置を用いて本発明注入工法を実施するための説明図である。
【図９】他の注入液送液装置を用いて本発明注入工法を実施するための説明図である。
【図１０】構造物下方の地盤注入例の縦断面図である。
【図１１】本発明方法で注入固結した状態を表した説明図である。
【図１２】構造物下方の地盤注入例の平面図である。
【符号の説明】
【００４１】
Ａ 注入管
Ｘ 注入液送液装置
１ 地盤
１ａ 改良すべき地盤
２ 地表面
３ ボーリング孔
４ 逆止弁（ゴムスリーブ）
５ 外管吐出口
６ 外壁
７ 外管
８ 膨縮パッカ
９ 吐出位置
１０ 内管吐出口
１１ 注入液流路
１２ パッカ流路
１２ａ 出入口
１３ 内管
１３ａ 先端部分
１４ すき間
１５ 管内空間
１６ 削孔壁
１７ 空間
１８ シールグラウト
１９ 撓み部材
２０ 外管パッカ
【技術分野】
【０００１】
本発明は軟弱地盤、漏水地盤等、液状化の恐れのある地盤、汚染地盤などの地盤注入工法に係り、特に、地盤注入を施し難い既設構造物下方の支持地盤、廃棄物処理場の底盤あるいは溜め池や貯水池下方等の地盤注入工法に係り、詳細には、地盤注入を施し難い既設構造物下方の支持地盤を急速かつ確実に、かつ経済的に地盤注入し、地盤沈下や、地震時における地盤の液状化を未然に防止し得、さらに廃棄物処理場からの有害物質の溶出を防止し得、さらに溜め池や貯水池からの漏水を防止し得る地盤注入方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
建造物基礎の液状化対策工では、従来、建造物基礎下に水平方向にボーリングして複数の吐出口を有する注入外管を設置し、さらにその外管内に注入内管を挿入して外管吐出口から順次に地盤中に注入液を注入して地盤を固結する方法が用いられている。
【０００３】
液状化防止工は大容量土の地盤改良であるため、経済的に、かつ確実に地盤改良を行う必要がある。このためには、注入は低吐出速度で土粒子間浸透を行わなければならない。この場合、地盤改良に長い時間を要し、かつ工期が長くなり、このため、工事費が高くなる。これを防ぐためには複数の吐出口から同時注入することにより、一つの吐出口からは低吐出速度で注入しながら、全体的には大吐出速度での注入を可能にして経済性の向上を計ることが考えられる。
【０００４】
しかし、水平方向に注入外管を設置すると、上部からの土圧によって注入外管は断面が変形しやすく、かつ注入管の軸方向にも変形しやすくなり、注入内管の挿入移動が困難になる。特に内管の軸方向に複数の吐出口を設ける場合には、内管先端の注入部が長くなり、外管の変形による影響をうけやすくなるという問題があった。
【特許文献１】特開平２００３−３４６８８５号公報
【特許文献２】特開平２００３−２６１９３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者は建造物基礎の液状化対策工のように建造物基礎地盤を水平方向に改良する地盤注入工法において、注入管の変形の問題を解決し、注入液を複数の選定した注入管吐出口から同時に、かつ各吐出口における注入状況に応じて最適の注入浸透を可能とし、これにより、所定位置に所定形状の固結体を経済的に、かつ確実に形成することを見い出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
そこで、本発明の目的は建造物下方の地盤を固結する液状化対策のための注入のように、特に水平方向に設置した注入管からの注入で一定の形状に、急速に固結することを可能にしたものであって、注入液を選定した複数の注入ポイントに設置した外管吐出口から同時に注入することにより、所定の位置に、所定の形状に、均質な浸透固結を可能にし、かつ広範囲な地盤改良を短期間に施工し得、上述の公知技術に存する欠点を改良した地盤注入工法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の本発明の目的を達成するため、本発明によれば、改良すべき地盤の近傍地表面から地盤中に屈曲して、または屈曲と直線を任意に組み合わせてボーリングし、得られたボーリング孔中に、逆止弁を備えた複数の外管吐出口を有する外管を設置し、この外管内に、外側長手方向に三個以上の膨縮パッカを間隔をあけて設けて互いに隣接する膨縮パッカ間を吐出位置とし、かつ、内管吐出口が別々の吐出位置に位置する注入液流路と、膨縮パッカに流体を送って膨張させ、あるいは排出して収縮させるパッカ流路とをそれぞれ内部に独立して形成された内管を移動自在に挿入し、前記吐出位置を外管吐出口に合致させた後、パッカ流路を通して前記三個以上の膨縮パッカに流体を送って該膨縮パッカを膨張させ、これにより互いに隣接する膨縮パッカによって挟まれるすき間に管内空間を形成し、内管吐出口から注入液を管内空間および外管吐出口を経て地盤に注入することを特徴とする。
【０００８】
さらに、上述の目的を達成するため、本発明によれば、改良すべき地盤の近傍地表面から地盤中に屈曲して、または屈曲と直線を任意に組み合わせてボーリングし、得られたボーリング孔中に、外側長手方向に三個以上の外管パッカを間隔をあけてはめ込み、かつ互いに隣接する外管パッカ間に外管吐出口を有する外管を設置し、この外管内に、外側長手方向に三個以上の膨縮パッカを間隔をあけて設けて互いに隣接する膨縮パッカ間を吐出位置とし、この吐出位置に内管吐出口が位置する注入液流路と、膨縮パッカに流体を送って膨張させ、あるいは排出して収縮させるパッカ流路とをそれぞれ内部に独立して形成した内管を移動自在に挿入し、前記三個以上の膨縮パッカに流体を送って該膨縮パッカを膨張させた後、次いで外管パッカ間の外管吐出口から注入液流路の内管吐出口を通して地盤中に注入液を注入することを特徴とする。
【０００９】
さらに、上述の目的を達成するため、本発明によれば、改良すべき地盤の近傍地表面から地盤中に屈曲して、または屈曲と直線を任意に組み合わせて複数本ボーリングし、得られた各ボーリング孔中に、逆止弁を備えた複数の外管吐出口を有する外管を設置し、この外管内に、外側長手方向に三個以上の膨縮パッカを間隔をあけて設けて互いに隣接する膨縮パッカ間を吐出位置とし、かつ、内管吐出口が別々の吐出位置に位置する複数の注入液流路と、膨縮パッカに流体を送って膨張させ、あるいは排出して収縮させるパッカ流路とをそれぞれ内部に独立して形成された内管を移動自在に挿入し、前記吐出位置を外管吐出口に合致させた後、パッカ流路を通して前記三個以上の膨縮パッカに流体を送って該膨縮パッカを膨張させ、これにより互いに隣接する膨縮パッカによって挟まれるすき間に管内空間を形成し、注入液を内管吐出口を通して注入液送液装置から管内空間および外管吐出口を経て地盤に注入することを特徴とし、前記注入液送液装置が制御部と、注入液槽と、この注入液槽に連結され、注入液を加圧、送液する注入液加圧部と、加圧された注入液を地盤中における各注入管に送り出す送液管とを備え、前記注入液加圧部および送液管は制御部に接続され、制御部の制御のもとに注入液を前記複数の外管吐出口から地盤中に同時注入することを特徴とする。
【００１０】
上述の外管は次の（ａ）、（ｂ）または（ｃ）の工程によって地盤中に設置される。
【００１１】
（ａ）ドリルヘッドを先端に装着したボーリングロッドをケーシング中に挿入し、ドリルヘッドを回転しながら改良すべき地盤の近傍地表面から地盤中に屈曲して、または屈曲と直線を組み合わせて押し込んでボーリングし、ボーリング孔が所定の位置に達したのち、ボーリングロッドを引き抜き、残ったケーシング中に逆止弁を備えた複数の外管吐出口を有する外管を挿入してケーシングを引き抜き、外管を地盤中に設置する。
【００１２】
（ｂ）改良すべき地盤の近傍地表面から、ケーシングを回転しながら地盤中に押し込み、屈曲して、または屈曲と直線を任意に組み合わせてボーリングし、得られたボーリング孔のケーシング中に、逆止弁を備えた複数の外管吐出口を有する外管を挿入してケーシングを引き抜き、外管を地盤に設置する。
【００１３】
（ｃ）改良すべき地盤の近傍地表面から地盤中にドリルヘッドを先端に装着したボーリングロッドを外管中に挿入し、ドリルヘッドを回転しながら屈曲して、または屈曲と直線を任意に組み合わせてボーリングロッドとともに押し込んでボーリングし、ボーリング孔が所定の位置に達したのち、ボーリングロッドを引き抜いて外管を地盤に設置する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明にかかる地盤注入工法は改良すべき地盤に屈曲して、または屈曲と直線を任意に組み合わせてボーリングし、得られたボーリング孔中に、複数の外管吐出口を有する外管を設置し、この外管内に、外側長手方向に三個以上の膨縮パッカを間隔をあけてはめ込んで互いに隣接する膨縮パッカ間を噴出位置とし、かつ、内管吐出口が別々の吐出位置に位置する注入液流路と、膨縮パッカに流体を送って膨張させ、あるいは排出して収縮させるパッカ流路とをそれぞれ内部に独立して形成された内管を移動自在に挿入し、これにより吐出口から注入液を地盤に注入するようにしたから、地盤注入を施し難い既設構造物下方の支持地盤を急速かつ確実に、かつ経済的に地盤注入し、地盤沈下や、地震時における地盤の液状化を未然に防止し得、さらに廃棄物処理場からの有害物質の溶出を防止し得、さらに溜め池や貯水池からの漏水を防止し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を添付図面を用いて詳述する。図１は地盤中に挿入された本発明にかかる注入管の外管および内管を表した部分断面図である。図２は図１に示される注入管の実際の施工に使用される注入管の断面図である。図３は外管パッカを三個以上有する外管を地盤中に設置した状態の断面図である。図４は図３の外管に本発明にかかる内管を挿入した状態の断面図である。図５は構造物直下の改良すべき地盤処理の基本模式図である。図６は構造物直下の改良すべき地盤処理の基本模式図である。
【００１６】
まず、図５に示されるように、ビル、廃棄物処理場、溜め池、貯水池等、移動不可能な構造物２１の直下の改良すべき地盤１ａの近傍地表面２から地盤１中に屈曲して、または屈曲と直線を組み合わせて、例えば、図５では最初に斜めに屈曲して、続いて構造物２１の直下の改良すべき地盤１ａに直線状に、さらに続いて、斜めに屈曲して、対向側の近傍地表面２まで削孔し、ボーリング孔３を形成する。
【００１７】
図６は、従来の垂直削孔２２ならびに斜め直線状の斜め削孔２３と、曲線状（屈曲）ボーリング孔３とを併用した例である。この方法では、従来の技術にさらに本発明のボーリング孔３を併用するので、改良すべき地盤１ａは一層確実かつ迅速に固結され、固結領域２４を形成する。
【００１８】
本発明はこのようにして得られたボーリング孔３中に図１に示されるように外管７を設置し、この外管７内に内管１３を移動自在に挿入して注入管Ａを地盤１中に形成する。外管７は逆止弁としてゴムスリーブ４を備えた複数の外管吐出口５を有して構成される。また、内管１３は外側長手方向に三個以上の膨縮パッカ８を間隔をあけてはめ込んで、互いに隣接する膨縮パッカ８、８間を吐出位置９とし、かつ、内管吐出口１０と別々の吐出位置９に位置する注入液流路１１と、膨縮パッカ８に流体を出入口１２ａを通して送って膨張させ、あるいは排出して収縮させるパッカ流路１２とをそれぞれ内部に独立して形成することにより構成される。
【００１９】
上述の構成からなる注入管Ａは吐出位置９を外管吐出口５に合致させた後、パッカ流路１２を通して三個以上の膨縮パッカ８に水、空気等の流体を出入口１２ａから送って膨縮パッカ８を膨張させ、これにより互いに隣接する膨縮パッカ８によって挟まれるすき間１４に管内空間１５を形成し、内管吐出口１０から注入液を管内空間１５および外管吐出口５を経て地盤１中に注入する。なお、注入液は自動制御の注入液送液装置Ｘを用い、注入液槽３５からポンプ３６、３６を経て内管１３の注入液流路１１に送液される。Ｆは流量計、Ｐは圧力計である。注入液送液装置Ｘについては後述する。
【００２０】
上述の注入管Ａは次いで、膨縮パッカ８から流体を排出して膨縮パッカ８を収縮し、内管１３を移動して吐出位置９を他の外管吐出口５に合致させ、注入ステージを移動の後、膨縮パッカ８を膨張させて管内空間１５を形成し、上述と同様にして繰り返し注入液を地盤１中に注入し続ける。
【００２１】
なお、上述の注入管Ａは外管７の外壁６と削孔壁１６との間の空間１７にシールグラウト１８を填充し、注入液をシールグラウト１８を破って地盤１中に注入することもできる。また、内管１３の少なくとも先端部分１３ａは金属、硬質プラスチック等の硬質材料で、かつ一体化して形成される。しかも、この一体化された先端部分１３ａはホース等の撓み部材１９によって部分的に形成される。本発明にかかる注入管Ａは地盤１中で横方向に挿入されるため、上方からの土圧により内管１３に変形が生じることもある。この場合でも、内管１３の先端部分１３ａは硬質材料で一体化して形成され、しかも部分的に撓み部材１９によって形成されるため、注入液流路１１およびパッカ流路１２はいずれも変形に追従し、円滑に注入に供することができる。
【００２２】
図２は図１に示される注入管の現場で現実に使用される実際の注入管を表した断面図であって、特に先端部分１３ａがゴム管等の撓み部材１９によって連結される。この注入管の場合も、図１と同様、注入液は自動制御の注入液送液装置Ｘを用い、注入液槽３５からポンプ３６を経て内管１３の注入液流路１１に送液される。
【００２３】
図３は外管パッカ２０を三個以上有する外管７を地盤１中に設置した状態の断面図である。この外管７の設置はまず、ボーリング孔３を削孔の後、図示しないが、外管パッカ２０を膨張させない状態で外管７をボーリング孔３中に挿入する。次いで、図示しないが、外管パッカ２０中に水、空気等の流体を導入して膨張させ、外管パッカ２０を形成するための内管を外管７に挿入して図３に示されるように、外管７を地盤１のボーリング孔３中に設置する。外管７の外管パッカ２０、２０間には外管吐出口５が設けられる。
【００２４】
図４は地盤１に設置された外管７に内管１３を移動自在に挿入して得られる本発明にかかる他の形態の注入管Ａである。この内管１３は図１と同様、外側長手方向に複数の膨縮パッカ８を間隔をあけて設け、互いに隣接する膨縮パッカ８間を吐出位置９とし、この吐出位置９に内管吐出口１０が位置する注入液流路１１と、膨縮パッカ８に出入口１２ａから流体を送って膨張させ、あるいは排出して収縮させるパッカ流路１２とを内部に独立して形成される。そして、前記三個以上の膨縮パッカ８に流体を送って膨縮パッカを膨張させた後、次いで、外管パッカ２０、２０間の外管吐出口５から注入液流路１１の内管吐出口１０を通して地盤１中に注入液を注入する。
【００２５】
図４の注入管Ａの場合も、図１と同様、膨縮パッカ８から流体を排出して膨縮パッカ８を収縮し、内管１３を移動して吐出位置９を他の外管吐出口５に合致させ、注入ステージを移動の後、膨縮パッカ８を膨張させ、同様にして繰り返し注入液を地盤１中に注入する。なお、内管１３の先端部分１３ａもまた、図１と同様、硬質材料で一体化して形成され、しかも、この先端部分１３ａもまた、部分的に撓み部材１９で形成される。
【００２６】
上述の注入管Ａは地盤１中に挿入するに際して、まず、外管７を例えば図７のようにして地盤１中に埋設する、これを図７を用いて説明すると、近傍地表面２に発進杭２５を形成するとともに、ボーリングマシン２６を設置する。次いで、近傍地表面２のボーリングマシン２６から発進杭２５を経て、先端にドリルヘッド２７を備えたボーリングロッド２８を、ドリルヘッド２７を回転しながら改良すべき地盤１ａ中に押し込み、削孔する。このとき、ボーリングロッド２８はケーシング２９中に挿入された状態で削孔する。削孔を曲げるときには、図示しないが、ドリルヘッド２７の先端テーパ刃を曲げる方向に調整して削孔を続ける。この削孔は反対側の近傍地表面２に到達するまで行ってもよいが、図７に示されるように、改良すべき地盤１ａの末端まで行なうだけでも充分である。
【００２７】
続いて、ボーリングロッド２８を引き抜いてケーシング２９のみを地盤１中に残す。このとき、削孔（ボーリング孔３）はケーシング２９によって保護される。さらに続いて、ケーシング２９の中に図示しないが、逆止弁を備えた複数の外管吐出口５、５・・・５を有する外管７を挿入するとともにケーシング２９を引き抜き、外管７の外壁６と削孔壁１６との間の空間１７にシールグラウト１８を填充して図１に示すように外管７を地盤中に設置する。なお、図３および図４に示すように、外管７が外管パッカ２０を備えた場合には、ケーシング２９を引き抜いた後、ボーリング孔３中に外管７を外管パッカ２０が膨張されていない状態で挿入し、その後に外管パッカ２０を膨張させて外管７を地盤１中に設置する。シールグラウト１８は用いない。
【００２８】
さらに、上述の外管７は図７を参考にして説明すると、改良すべき地盤１ａの近傍地表面２から、ケーシング２９を回転しながら地盤１に押し込み、屈曲して、または屈曲と直線を任意に組み合わせてボーリングし、得られたボーリング孔３のケーシング２９中に逆止弁を備えた複数の外管吐出口５、５・・・５を有する外管７を挿入するとともに、シールグラウト１８を填充しながらケーシング２９を引き抜き、図１に示すように外管７をシールグラウト１８でシールして地盤１に設置してもよい。
【００２９】
さらにまた、上述の外管７は改良すべき地盤１ａの近傍地表面２から地盤１中に外管７そのものを回転しながら屈曲して、または屈曲と直線と任意に組み合わせてボーリングロッド２８とともに押し込んでボーリングし、ボーリング孔３が所定の位置に達したのち、ボーリングロッド２８を引き抜いて図１に示されるように、外管７を地盤１に設置する。
【００３０】
図８は注入液送液装置Ｘを用いた本発明にかかる地盤注入工法の説明図である。図８において、上述と同様、地盤１の地盤改良を施すべき個所に、地表面２から斜め下方にわん曲して、次いで、水平方向にボーリング孔３を削孔する。このボーリング孔３に図１に示されるような逆止弁４を備えた複数の外管吐出口５、５・・・５を有する外管７を設置し、この外管７内に、図１に示されるように、外側長手方向に三個以上の膨縮パッカ８、８・・・８を間隔をあけて設けて互いに隣接する膨縮パッカ８、８間を吐出位置９とし、かつ内管吐出口１０が別々の吐出位置９に位置する複数の注入液流路１１と、膨縮パッカ８に流体を送って膨張させ、あるいは排出して収縮させるパッカ流路１２とをそれぞれ内部に独立して形成された内管１３を移動自在に挿入し、吐出位置９を外管吐出口５に合致させた後、パッカ流路１２を通して三個以上の膨縮パッカ８、８・・・８に流体を送って膨縮パッカ８を膨張させ、これにより互いに隣接する膨縮パッカ８、８によって挟まれるすき間１４に管内空間１５を形成し、注入液を内管吐出口１０を通して注入液送液装置Ｘから管内空間１５および外管吐出口５を経て地盤１に注入する。図８では、上述の外管７および内管１３の詳細な記載は省略し、外管７内に内管１３が移動自在に挿入された状態を注入管Ａとして表す。
【００３１】
図８に示される注入液送液装置Ｘは制御部３０、注入液加圧部３１、注入液分配部３２,注入部３３および送液系３４から構成される。操業を手動で行う場合には、制御部３０は必要としない。以下、制御部３０を用いた例について具体的に詳述する。
【００３２】
注入液加圧部３１は図８に示されるように、注入液槽３５からの注入液をポンプ３６（グラウトポンプ）により加圧し、加圧注入液として送液系３４を介して注入液分配部３２に送液する。グラウトポンプ３６は制御部３０の注入監視盤３０ａからの指示を受け、注入液を所望の圧力に加圧する。
【００３３】
注入液分配部３２は複数本の分岐管３７、３７・・・３７を備える。これら分岐管３７、３７・・・３７はそれぞれ先端に注入管Ａと連結する連結部３８を有する。この連結部３８は所定の注入管Ａを通して所定の注入量を注入し終わった時点、あるいは所定の注入圧に達した時点で、その分岐管３７を他の注入管Ａに連結換えすることもできる。
【００３４】
上述の分岐管３７、３７・・・３７は図８に示されるように、送液系３４を介して加圧部３１と連結された分配部３９からのそれぞれ伸長して配置され、先端の連結部３８で注入管Ａと連結される。そして、加圧部３１からの加圧注入液は分配容器３９を介して各分岐管３７、３７・・・３７に分配され、注入管Ａに送液される。なお、この分配容器３９には図示しない攪拌装置を備えることもできる。また、各分岐管３７、３７・・・３７は分配容器３９を経たずに、直後、加圧部３１からの送液系３４と連結することもできる。
【００３５】
また、図８において、分岐流量計ｆ１、ｆ２・・・ｆｉ、ｆｎの総量を測定することにより送液流量計４０の流量を把握することができ、このため、送液流量計４０は必ずしも必要としない。さらに、送液圧力計４１は必ずしも送液系３４に設けなくても、直後、分配容器３９に設けてもよい。Ｖ１〜Ｖ４は分岐バルブ、Ｐ１〜Ｐ４は分岐圧力計、３０ｂは操作盤３０ｃは注入記録盤、３０ｄはデータ入力装置、４２は送液バルブである。また、４３は膨縮パッカ８に流体を送液する圧力ボンベ、４４は内管自動昇降機であって、いずれも制御部３０と接続され、制御部３０からの指示を受けて作動する。
【００３６】
図９は注入液送液装置として多連装注入装置を用いた本発明にかかる地盤注入工法の説明図であって、注入液を貯蔵する注入液槽３５と、一プラント中にそれぞれモータ等の独立したあるいは図示しないが共通の駆動源４５で作動し、かつ制御部３０に接続されて制御される多数のユニットポンプ４６、４６・・・４６と、これら各ユニットポンプ４６、４６・・・４６から伸長され、配置される送液管４７，４７・・・４７とを備えて構成される。各送液管４７、４７・・・４７の先端に連結部３８を備え、地盤１のボーリング孔３に挿入された注入管Ａの図示しない内管１３の注入液流路１１に連結される。注入液槽３５中の注入液は各ユニットポンプ４６、４６・・・４６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管Ａの注入液流路１１に圧送され、複数の外管吐出口５、５・・・５からゴムスリーブ４を押し開けて同時に地盤１に多点注入される。Ｖは分岐バルブである。圧力ボンベ４３および自動昇降機４４は図８と同様に制御部３０からの指示を受けて作動する。
【００３７】
本発明にかかる注入工法は特に建物等の構造物下方の処理に適している。例えば、図１０のように構造物２１下方の深さ方向に複数層積層して処理することもでき、あるいはさらに、図１２の平面図に示されるように、構造物２１下方に水平面に注入孔を複数本並列して設定し、あるいはさらに、図１１に示すように深さ方向に設定し、複数層形成することもできる。
【００３８】
本発明は図１２の浸透の挙動を複数の吐出口から同時注入するという手法とともに、注入液を注入液加圧部から複数の注入液送液系統を通して前記地盤中の注入ポイントに注入し、前記複数の注入液送液系統には流量圧力検出器を設け、これら検出器から検出された注入液の流量および／または圧力のデータを注入監視盤を備えた集中管理装置に送信し、注入液送液系統からの注入状況を前記注入監視盤の画面に表示し、一括監視を行いながら、選定した複数の注入ポイントから注入を同時に行い、それぞれの注入状況を把握することにより各注入管路における注入開始から終了に至るまでの工程はそれぞれ別々に行いながら、かつ、全体の注入管理を行うことが可能なため、図１１、図１２における注入液の挙動に基づき、所定の場所に所定の形状の固結体を形成できる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
地盤の改良すべき個所に、任意形状のボーリング孔を穿孔し、このボーリング孔から複数の吐出口を介して注入液を地盤中に同時に注入して改良するようにしたから、水平方向に設置した注入管からの注入にもかかわらず、所定の位置に所定の浸透固結形態に浸透固結を可能にするとともに、地盤注入の施し難い既設構造物下方の支持地盤を急速かつ確実に、かつ広範囲に地盤改良を施工し得、産業上有用な発明である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明にかかる注入管を説明するための基本構造を表した断面図である。
【図２】実際の施工に使用される注入管の断面図である。
【図３】外管パッカを三個以上有する外管を地盤中に設置した状態の断面図である。
【図４】図３の外管に本発明にかかる内管を挿入した状態の断面図である。
【図５】構造物直下の改良すべき地盤処理の基本模式図である。
【図６】構造物直下の改良すべき地盤処理の他の基本模式図である。
【図７】構造物下方のボーリング状態を表した説明図である。
【図８】注入液送液装置を用いて本発明注入工法を実施するための説明図である。
【図９】他の注入液送液装置を用いて本発明注入工法を実施するための説明図である。
【図１０】構造物下方の地盤注入例の縦断面図である。
【図１１】本発明方法で注入固結した状態を表した説明図である。
【図１２】構造物下方の地盤注入例の平面図である。
【符号の説明】
【００４１】
Ａ 注入管
Ｘ 注入液送液装置
１ 地盤
１ａ 改良すべき地盤
２ 地表面
３ ボーリング孔
４ 逆止弁（ゴムスリーブ）
５ 外管吐出口
６ 外壁
７ 外管
８ 膨縮パッカ
９ 吐出位置
１０ 内管吐出口
１１ 注入液流路
１２ パッカ流路
１２ａ 出入口
１３ 内管
１３ａ 先端部分
１４ すき間
１５ 管内空間
１６ 削孔壁
１７ 空間
１８ シールグラウト
１９ 撓み部材
２０ 外管パッカ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
改良すべき地盤の近傍地表面から地盤中に屈曲して、または屈曲と直線を任意に組み合わせてボーリングし、得られたボーリング孔中に、逆止弁を備えた複数の外管吐出口を有する外管を設置し、この外管内に、外側長手方向に三個以上の膨縮パッカを間隔をあけて設けて互いに隣接する膨縮パッカ間を吐出位置とし、かつ、内管吐出口が別々の吐出位置に位置する注入液流路と、膨縮パッカに流体を送って膨張させ、あるいは排出して収縮させるパッカ流路とをそれぞれ内部に独立して形成された内管を移動自在に挿入し、前記吐出位置を外管吐出口に合致させた後、パッカ流路を通して前記三個以上の膨縮パッカに流体を送って該膨縮パッカを膨張させ、これにより互いに隣接する膨縮パッカによって挟まれるすき間に管内空間を形成し、内管吐出口から注入液を管内空間および外管吐出口を経て地盤に注入することを特徴とする地盤注入工法。
【請求項２】
請求項１において、さらに、膨縮パッカから流体を排出して膨縮パッカを収縮し、内管を移動して吐出位置を他の外管吐出口に合致させ、注入ステージを移動の後、膨縮パッカを膨張させて管内空間を形成し、同様にして繰り返し注入液を地盤中に注入する請求項１に記載の地盤注入工法。
【請求項３】
請求項１において、注入液流路およびパッカ流路の挿入された内管は少なくとも先端部分が硬質材料で一体化して形成される請求項１に記載の地盤注入工法。
【請求項４】
請求項３において、硬質材料で一体化された内管先端部分は部分的に撓み部材で形成される請求項３に記載の地盤注入工法。
【請求項５】
改良すべき地盤の近傍地表面から地盤中に屈曲して、または屈曲と直線を任意に組み合わせてボーリングし、得られたボーリング孔中に、外側長手方向に三個以上の外管パッカを間隔をあけてはめ込み、かつ互いに隣接する外管パッカ間に外管吐出口を有する外管を設置し、この外管内に、外側長手方向に三個以上の膨縮パッカを間隔をあけて設けて互いに隣接する膨縮パッカ間を吐出位置とし、この吐出位置に内管吐出口が位置する注入液流路と、膨縮パッカに流体を送って膨張させ、あるいは排出して収縮させるパッカ流路とをそれぞれ内部に独立して形成した内管を移動自在に挿入し、前記三個以上の膨縮パッカに流体を送って該膨縮パッカを膨張させた後、次いで外管パッカ間の外管吐出口から注入液流路の内管吐出口を通して地盤中に注入液を注入することを特徴とする地盤注入工法。
【請求項６】
請求項５において、さらに、膨縮パッカから流体を排出して膨縮パッカを収縮し、内管を移動して吐出位置を他の外管吐出口に合致させ、注入ステージを移動の後、膨縮パッカを膨張させ、同様にして繰り返し注入液を地盤中に注入する請求項５に記載の地盤注入工法。
【請求項７】
請求項５において、注入液流路およびパッカ流路の挿入された内管は少なくとも先端部分が硬質材料で一体化して形成される請求項５に記載の地盤注入工法。
【請求項８】
請求項５において、硬質材料で一体化された内管先端部分は部分的に撓み部材で形成される請求項５に記載の地盤注入工法。
【請求項９】
改良すべき地盤の近傍地表面から地盤中に屈曲して、または屈曲と直線を任意に組み合わせて複数本ボーリングし、得られた各ボーリング孔中に、逆止弁を備えた複数の外管吐出口を有する外管を設置し、この外管内に、外側長手方向に三個以上の膨縮パッカを間隔をあけて設けて互いに隣接する膨縮パッカ間を吐出位置とし、かつ、内管吐出口が別々の吐出位置に位置する複数の注入液流路と、膨縮パッカに流体を送って膨張させ、あるいは排出して収縮させるパッカ流路とをそれぞれ内部に独立して形成された内管を移動自在に挿入し、前記吐出位置を外管吐出口に合致させた後、パッカ流路を通して前記三個以上の膨縮パッカに流体を送って該膨縮パッカを膨張させ、これにより互いに隣接する膨縮パッカによって挟まれるすき間に管内空間を形成し、注入液を内管吐出口を通して注入液送液装置から管内空間および外管吐出口を経て地盤に注入することを特徴とし、前記注入液送液装置が制御部と、注入液槽と、この注入液槽に連結され、注入液を加圧、送液する注入液加圧部と、加圧された注入液を地盤中における各注入管に送り出す送液管とを備え、前記注入液加圧部および送液管は制御部に接続され、制御部の制御のもとに注入液を前記複数の外管吐出口から地盤中に同時に注入することを特徴とする地盤注入工法。
【請求項１０】
請求項９において、前記注入液送液装置は制御部と、注入液加圧部と、複数本の注入管に通じる複数の分岐管を有し、前記加圧部からの加圧注入液を各分岐管に分配する注入液分配部と、前記加圧部から前記注入液分配部に通じる加圧注入液の送液系と、この送液系に備えられた送液流量計および／または送液圧力計とを備え,これら注入液分配部、送液部、送液流量計および／または送液圧力計はそれぞれ制御部に接続されてなり、注入液を制御部の制御のもとに一つの送液系から複数の注入液流路に同時に送液して複数の外管吐出口から同時に注入し、これにより広範囲の地盤を急速かつ確実に改良する請求項９に記載の地盤注入工法。
【請求項１１】
請求項９において、前記注入液送液装置は制御部と、注入液槽と、一プラント中に多数
備えられるとともに、それぞれ注入液槽に接続され、かつ、独立した、あるいは共通の駆動源で作動するユニットポンプと、一方が前記各ユニットポンプに連結され、他方が前記複数の注入管にそれぞれ連結された送液管とを備え、これらユニットポンプおよび送液管はそれぞれ制御部に接続されてなり、前記注入液槽中の注入液を前記制御部の制御のもとに、各ユニットポンプの作動により各送液管に圧送し、複数の外管吐出口から同時に地盤に注入する請求項９に記載の地盤注入工法。
【請求項１２】
請求項９において、さらに、膨縮パッカから流体を排出して膨縮パッカを収縮し、内管を移動して吐出位置を他の外管吐出口に合致させ、注入ステージを移動の後、膨縮パッカを膨張させて管内空間を形成し、同様にして繰り返し注入液を地盤中に注入する請求項９に記載の地盤注入工法。
【請求項１３】
請求項９において、注入液流路およびパッカ流路の挿入された内管は少なくとも先端部分が硬質材料で一体化して形成される請求項９に記載の地盤注入工法。
【請求項１４】
請求項１３において、硬質材料で一体化された内管先端部分は部分的に撓み部材で形成される請求項１３に記載の地盤注入工法。
【請求項１５】
請求項１、５、９、１０または１１において、前記外管は次の（ａ）、（ｂ）または（ｃ）の工程によって地盤中に設置される請求項１、５、９、１０または１１に記載の地盤注入工法。
（ａ）ドリルヘッドを先端に装着したボーリングロッドをケーシング中に挿入し、ドリルヘッドを回転しながら改良すべき地盤の近傍地表面から地盤中に屈曲して、または屈曲と直線を組み合わせて押し込んでボーリングし、ボーリング孔が所定の位置に達したのち、ボーリングロッドを引き抜き、残ったケーシング中に逆止弁を備えた複数の外管吐出口を有する外管を挿入してケーシングを引き抜き、外管を地盤中に設置する。
（ｂ）改良すべき地盤の近傍地表面から、ケーシングを回転しながら地盤中に押し込み、屈曲して、または屈曲と直線を任意に組み合わせてボーリングし、得られたボーリング孔のケーシング中に、逆止弁を備えた複数の外管吐出口を有する外管を挿入してケーシングを引き抜き、外管を地盤に設置する。
（ｃ）改良すべき地盤の近傍地表面から地盤中にドリルヘッドを先端に装着したボーリングロッドを外管中に挿入し、ドリルヘッドを回転しながら屈曲して、または屈曲と直線を任意に組み合わせてボーリングロッドとともに外管を押し込んでボーリングし、ボーリング孔が所定の位置に達したのち、ボーリングロッドを引き抜いて外管を地盤に設置する。
【請求項１】
改良すべき地盤の近傍地表面から地盤中に屈曲して、または屈曲と直線を任意に組み合わせてボーリングし、得られたボーリング孔中に、逆止弁を備えた複数の外管吐出口を有する外管を設置し、この外管内に、外側長手方向に三個以上の膨縮パッカを間隔をあけて設けて互いに隣接する膨縮パッカ間を吐出位置とし、かつ、内管吐出口が別々の吐出位置に位置する注入液流路と、膨縮パッカに流体を送って膨張させ、あるいは排出して収縮させるパッカ流路とをそれぞれ内部に独立して形成された内管を移動自在に挿入し、前記吐出位置を外管吐出口に合致させた後、パッカ流路を通して前記三個以上の膨縮パッカに流体を送って該膨縮パッカを膨張させ、これにより互いに隣接する膨縮パッカによって挟まれるすき間に管内空間を形成し、内管吐出口から注入液を管内空間および外管吐出口を経て地盤に注入することを特徴とする地盤注入工法。
【請求項２】
請求項１において、さらに、膨縮パッカから流体を排出して膨縮パッカを収縮し、内管を移動して吐出位置を他の外管吐出口に合致させ、注入ステージを移動の後、膨縮パッカを膨張させて管内空間を形成し、同様にして繰り返し注入液を地盤中に注入する請求項１に記載の地盤注入工法。
【請求項３】
請求項１において、注入液流路およびパッカ流路の挿入された内管は少なくとも先端部分が硬質材料で一体化して形成される請求項１に記載の地盤注入工法。
【請求項４】
請求項３において、硬質材料で一体化された内管先端部分は部分的に撓み部材で形成される請求項３に記載の地盤注入工法。
【請求項５】
改良すべき地盤の近傍地表面から地盤中に屈曲して、または屈曲と直線を任意に組み合わせてボーリングし、得られたボーリング孔中に、外側長手方向に三個以上の外管パッカを間隔をあけてはめ込み、かつ互いに隣接する外管パッカ間に外管吐出口を有する外管を設置し、この外管内に、外側長手方向に三個以上の膨縮パッカを間隔をあけて設けて互いに隣接する膨縮パッカ間を吐出位置とし、この吐出位置に内管吐出口が位置する注入液流路と、膨縮パッカに流体を送って膨張させ、あるいは排出して収縮させるパッカ流路とをそれぞれ内部に独立して形成した内管を移動自在に挿入し、前記三個以上の膨縮パッカに流体を送って該膨縮パッカを膨張させた後、次いで外管パッカ間の外管吐出口から注入液流路の内管吐出口を通して地盤中に注入液を注入することを特徴とする地盤注入工法。
【請求項６】
請求項５において、さらに、膨縮パッカから流体を排出して膨縮パッカを収縮し、内管を移動して吐出位置を他の外管吐出口に合致させ、注入ステージを移動の後、膨縮パッカを膨張させ、同様にして繰り返し注入液を地盤中に注入する請求項５に記載の地盤注入工法。
【請求項７】
請求項５において、注入液流路およびパッカ流路の挿入された内管は少なくとも先端部分が硬質材料で一体化して形成される請求項５に記載の地盤注入工法。
【請求項８】
請求項５において、硬質材料で一体化された内管先端部分は部分的に撓み部材で形成される請求項５に記載の地盤注入工法。
【請求項９】
改良すべき地盤の近傍地表面から地盤中に屈曲して、または屈曲と直線を任意に組み合わせて複数本ボーリングし、得られた各ボーリング孔中に、逆止弁を備えた複数の外管吐出口を有する外管を設置し、この外管内に、外側長手方向に三個以上の膨縮パッカを間隔をあけて設けて互いに隣接する膨縮パッカ間を吐出位置とし、かつ、内管吐出口が別々の吐出位置に位置する複数の注入液流路と、膨縮パッカに流体を送って膨張させ、あるいは排出して収縮させるパッカ流路とをそれぞれ内部に独立して形成された内管を移動自在に挿入し、前記吐出位置を外管吐出口に合致させた後、パッカ流路を通して前記三個以上の膨縮パッカに流体を送って該膨縮パッカを膨張させ、これにより互いに隣接する膨縮パッカによって挟まれるすき間に管内空間を形成し、注入液を内管吐出口を通して注入液送液装置から管内空間および外管吐出口を経て地盤に注入することを特徴とし、前記注入液送液装置が制御部と、注入液槽と、この注入液槽に連結され、注入液を加圧、送液する注入液加圧部と、加圧された注入液を地盤中における各注入管に送り出す送液管とを備え、前記注入液加圧部および送液管は制御部に接続され、制御部の制御のもとに注入液を前記複数の外管吐出口から地盤中に同時に注入することを特徴とする地盤注入工法。
【請求項１０】
請求項９において、前記注入液送液装置は制御部と、注入液加圧部と、複数本の注入管に通じる複数の分岐管を有し、前記加圧部からの加圧注入液を各分岐管に分配する注入液分配部と、前記加圧部から前記注入液分配部に通じる加圧注入液の送液系と、この送液系に備えられた送液流量計および／または送液圧力計とを備え,これら注入液分配部、送液部、送液流量計および／または送液圧力計はそれぞれ制御部に接続されてなり、注入液を制御部の制御のもとに一つの送液系から複数の注入液流路に同時に送液して複数の外管吐出口から同時に注入し、これにより広範囲の地盤を急速かつ確実に改良する請求項９に記載の地盤注入工法。
【請求項１１】
請求項９において、前記注入液送液装置は制御部と、注入液槽と、一プラント中に多数
備えられるとともに、それぞれ注入液槽に接続され、かつ、独立した、あるいは共通の駆動源で作動するユニットポンプと、一方が前記各ユニットポンプに連結され、他方が前記複数の注入管にそれぞれ連結された送液管とを備え、これらユニットポンプおよび送液管はそれぞれ制御部に接続されてなり、前記注入液槽中の注入液を前記制御部の制御のもとに、各ユニットポンプの作動により各送液管に圧送し、複数の外管吐出口から同時に地盤に注入する請求項９に記載の地盤注入工法。
【請求項１２】
請求項９において、さらに、膨縮パッカから流体を排出して膨縮パッカを収縮し、内管を移動して吐出位置を他の外管吐出口に合致させ、注入ステージを移動の後、膨縮パッカを膨張させて管内空間を形成し、同様にして繰り返し注入液を地盤中に注入する請求項９に記載の地盤注入工法。
【請求項１３】
請求項９において、注入液流路およびパッカ流路の挿入された内管は少なくとも先端部分が硬質材料で一体化して形成される請求項９に記載の地盤注入工法。
【請求項１４】
請求項１３において、硬質材料で一体化された内管先端部分は部分的に撓み部材で形成される請求項１３に記載の地盤注入工法。
【請求項１５】
請求項１、５、９、１０または１１において、前記外管は次の（ａ）、（ｂ）または（ｃ）の工程によって地盤中に設置される請求項１、５、９、１０または１１に記載の地盤注入工法。
（ａ）ドリルヘッドを先端に装着したボーリングロッドをケーシング中に挿入し、ドリルヘッドを回転しながら改良すべき地盤の近傍地表面から地盤中に屈曲して、または屈曲と直線を組み合わせて押し込んでボーリングし、ボーリング孔が所定の位置に達したのち、ボーリングロッドを引き抜き、残ったケーシング中に逆止弁を備えた複数の外管吐出口を有する外管を挿入してケーシングを引き抜き、外管を地盤中に設置する。
（ｂ）改良すべき地盤の近傍地表面から、ケーシングを回転しながら地盤中に押し込み、屈曲して、または屈曲と直線を任意に組み合わせてボーリングし、得られたボーリング孔のケーシング中に、逆止弁を備えた複数の外管吐出口を有する外管を挿入してケーシングを引き抜き、外管を地盤に設置する。
（ｃ）改良すべき地盤の近傍地表面から地盤中にドリルヘッドを先端に装着したボーリングロッドを外管中に挿入し、ドリルヘッドを回転しながら屈曲して、または屈曲と直線を任意に組み合わせてボーリングロッドとともに外管を押し込んでボーリングし、ボーリング孔が所定の位置に達したのち、ボーリングロッドを引き抜いて外管を地盤に設置する。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００６−９４０１（Ｐ２００６−９４０１Ａ）
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１８７６９４（Ｐ２００４−１８７６９４）
【出願日】平成１６年６月２５日（２００４．６．２５）
【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１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月２５日（２００４．６．２５）
【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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