注入管装置および地盤注入工法
【課題】低圧注入の下で注入対象外へ逸脱することなく、所定の注入ステージに広範囲に効率的に注入することのできる注入管装置および地盤注入工法を提供する。
【解決手段】削孔１内に設置された注入外管２と、当該注入外管２内に設置された注入内管３とから構成する。注入外管２は、管軸方向に間隔をおいて設けられた一次注入材吐出口2a及び二次注入材吐出口2bと、これら注入材吐出口における逆流を防止する逆止弁５と、前記二次注入材吐出口2bの上面を含む管軸方向の一定範囲を覆う柱状空間導水部材６と、或いはさらに当該柱状空間導水部材６を覆うシールグラウト侵入防止被覆部材７とを有する。前記シールグラウト侵入防止被覆部材７は前記注入内管３を介して地盤中に注入される二次注入材を通すように構成する。前記削孔１の孔壁と前記注入外管２との間隙内にシールグラウト４を充填する。
【解決手段】削孔１内に設置された注入外管２と、当該注入外管２内に設置された注入内管３とから構成する。注入外管２は、管軸方向に間隔をおいて設けられた一次注入材吐出口2a及び二次注入材吐出口2bと、これら注入材吐出口における逆流を防止する逆止弁５と、前記二次注入材吐出口2bの上面を含む管軸方向の一定範囲を覆う柱状空間導水部材６と、或いはさらに当該柱状空間導水部材６を覆うシールグラウト侵入防止被覆部材７とを有する。前記シールグラウト侵入防止被覆部材７は前記注入内管３を介して地盤中に注入される二次注入材を通すように構成する。前記削孔１の孔壁と前記注入外管２との間隙内にシールグラウト４を充填する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は注入管装置および地盤注入工法に関し、低圧注入の下で大容量の注入材を逸送することなく広範囲に、かつ地盤全体に均一に注入することができる。
【背景技術】
【０００２】
薬液注入工法は、削孔内に挿入された注入管によって地盤中にセメント系固化材や水ガラス系薬液、さらには気泡混入溶液などの注入材を注入することにより止水性向上、強度増大、さらには液状化防止等を図ることができる地盤改良工法である。
【０００３】
例えば、特許文献１には、図１９に図示するように、先端に注入材吐出口２０ａと注入材の逆流を阻止する逆止弁(図省略)を備えた複数の注入管２０を削孔２１内に挿入すると共に、各注入管２０の注入材吐出口２０ａが管軸方向に所定間隔に位置するようにセットし、そして、各注入管２０によって地盤中に注入材を注入することにより、逆止弁が押し広げられて注入材吐出口２０ａから地盤中に注入材が吐出されるように構成された注入管装置が記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、図２０に図示するように削孔２１内に挿入された注入外管２２と注入外管２２内に挿入された注入内管２３とからなる注入管装置が開示されている。
【０００５】
注入外管２２は、管軸方向に所定間隔おきに形成された複数の注入材吐出口２２ａと、各注入材吐出口２２ａを挟んでその上下両側に取り付けられた、袋体からなる外管パッカー２２ｂ，２２ｂを備え、各外管パッカー２２ｂはセメント系固化材などを充填することにより削孔２１の内径より大きく膨張する。
【０００６】
また、注入材吐出口２２ａの上下両側において削孔２１の孔壁と注入外管２２との間隙を外管パッカー２２ｂ，２２ｂが膨張して塞ぐことにより、孔壁と注入外管２２との間に管軸方向に一定長連続する柱状浸透源（柱状空間）２４が形成される。
【０００７】
注入内管２３は、先端に注入材吐出口２３ａと当該注入材吐出口２３ａを挟んでその上下両側に内管パッカー２３ｂ，２３ｂを備え、当該内管パッカー２３ｂは、地上からエアまたは流体を充填することにより膨張して注入外管２２と注入内管２３との間隙を注入材吐出口２２ａと２３ａの上下両側で塞ぐことにより、注入内管２３を介して柱状浸透源２４内に注入材を供給することができる。
【０００８】
そして、注入ステージＡ，Ｂ，Ｃにおいて、注入内管２３によって地上から柱状浸透源２４内に注入材を注入することにより、大きな吐出速度で注入しても削孔２１の孔壁から周囲の地盤中に低圧で浸透注入(土粒子間浸透)することができる。
【０００９】
さらに、特許文献３には、上下の外管パッカー２２ｂ，２２ｂ間の柱状浸透源２４内に孔壁保護部材２５を設置して孔壁の崩壊を防止するようにした注入管装置が開示され、また、特許文献４には、図２１に図示するように複数の注入管２６を使用し、複数の注入地点に注入材を同時注入する注入装置と注入工法が記載されている。
【００１０】
ところで、一般に地盤は、粒度や透水性の異なる複数の地層から構成されており、その性質の違いは原地盤強度や透水性において不均質な状態を形成している。
【００１１】
このような地盤に対しては、まず一次注入としてセメントベントナイト等のような経済的で比較的強度の高い材料、或いは瞬結性グラウト等を注入して粗い地層や水みち等の空隙の粗詰めを行い、これにより土層を均一にして二次注入材の進入範囲外や地表面への逸送を防ぎ、かつ地下水による注入材の希釈化を防止する。
【００１２】
そして、二次注入材として浸透性に優れた注入材を注入し、比較的小さな注入速度で注入することにより土粒子間への浸透注入が確実になされ、合理的な地盤改良を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特許第２８５２７２１号
【特許文献２】特許第３５０９７４４号
【特許文献３】特許第３８８９４０８号
【特許文献４】特許第３７２４６４４号
【特許文献５】特許第２７００６１４号
【特許文献６】特許第２７００６１４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし、特許文献１，４に記載された注入管装置は、高圧ポンプ、圧力・流量監視装置、そしてこれらを監視制御する管理システムを用いて、予め設定された地点に注入材を点注入する装置であるため(図１９、図２０)、大きな吐出速度で注入すると、高圧注入となって脈状注入に陥り、地盤全体に注入材を均一注入することが困難になる。
【００１５】
このため、少量の吐出で低圧注入を強いられるため、注入に長時間必要とし、１本の注入管当りの注入効率が非常に悪いものであった。
【００１６】
また、特許文献２および特許文献３に記載された注入管装置(図２０、図２３)は、注入管の周囲に管軸方向に一定長連続する柱状浸透源（柱状空間）２４を形成し、柱状浸透源２４を介して周囲の地盤中に注入材を浸透注入する装置であるが、これまでの柱状浸透源２４は、注入管と孔壁との間の柱状空間を外管パッカーによって管軸方向に一定区間密閉することにより形成するため、装置の構造が複雑化して作業手順が増える等の課題があった。
【００１７】
また、透水性の異なる地層が細かく体積している地盤では、注入ステージを細かく組んで最適の注入を行うことが難しい等の理由により柱状浸透源を形成することが面倒であった。
【００１８】
さらに、他の注入ステージ、或いは他の削孔内に注入された注入材が柱状浸透源内に回り込んで空間を充填してしまい、その後の柱状注入ができなくなってしまうことがあった。
【００１９】
ところで、地盤は通常、各地層毎に透水係数や間隙率が異なるため、各層毎に地盤状況が異なるものである。この種の地盤への薬液注入に際しては、図２２(ａ)，(ｂ)に図示するように、地盤中に注入管２６を単独で注入しながら引き上げるか、或いは図１９に図示するように複数本間隔をあけて挿入し、これら注入管２６を通して注入ステージを上または下に移向しながら任意の点から注入材を注入していた。
【００２０】
また、図２２(ｃ)〜(ｅ)に図示するように、ケーシングａを用いたボーリングによって削孔した後、シールグラウト２９内に設置した注入管(ダブルパッカー内管)２６を挿入してゴムスリーブからなる逆止弁２６ａを通してシールグラウト２９を突き破りながら注入ステージを上下に移行して注入材を注入していた。しかし、これらは、いずれも図２２(ａ)に図示する点注入を基本にしているため、上述するような点注入の欠点があった。
【００２１】
また、薬液注入などの注入工法において最も大きな課題は、透水係数の小さな微細砂層への浸透、或いは異なる地層からなる地盤への均質な浸透にある。
【００２２】
微細砂層への透水性は通常、ｋ＝１０-3〜１０-4cm／秒であり、このような土層に対して地盤の破壊を起こさないように薬液を注入するには、浸透理論上、毎分１リットル以下〜数リットルの低吐出量で低圧注入しなければならないとされている。
【００２３】
しかし、上述の公知の注入工法では、一本の注入管に対して、それぞれ一セットの注入ポンプを使用するが、工期をできるだけ短くしたいという経済性の面から、また、ポンプの性能限界の面から毎分１０〜２０リットルの吐出量とせざるを得ず、吐出圧が高くなって地盤の破壊を起こすことがあり、このため、地盤が隆起したり、微細な土層の浸透固結が不充分となってしまうことがあった。
【００２４】
また、異なる土層の地盤に対する注入では、土層が変化した際に、この土層変化に対応して注入速度を変化させたり、注入量をコントロールすることは実用上難しく、このため、ある層では注入材が多量に拡がったり、また、ある層では僅かしか浸透しなかったりすることが起こり、このような注入状態では、隣接する固結体同志の連続性が得られないという課題があった。
【００２５】
なお、特許文献４は、複数の注入管を地盤中に配置し、これら複数の注入管を通してそれぞれの吐出口から地盤改良材を地盤中に注入するに当たり、一プラント中に多数のユニットポンプを備え、これら多数のユニットポンプを同時に作動する多連装ポンプにより前記改良材を各注入管に圧送し、吐出口から地盤中に注入するものである。
【００２６】
上述の公知技術では、注入孔間隔を長くとり(1.5ｍ〜4.0ｍ)、広範囲の固結径を得るには低粘土で１０時間以上のゲルタイムの注入材を用いる必要があった。
【００２７】
ところが、長いゲルタイムの時間の注入材は一度地表面、或いは、地盤中の粗い層に逸脱を始めるとゲル化時間を短縮できないため注入を中止せざるを得ず、その間に注入細管内でグラウトがゲル化してしまう等の不都合さの問題があった。
【００２８】
したがって、一つの注入ポイントから大きな吐出量で注入しても土粒子間浸透し、かつ各注入ポイント毎に最適の吐出圧、注入速度で注入を行える注入工法が望まれていた。
【００２９】
なお、図２２(ａ)，(ｂ)は、点注入工法の原理を示し、図において、注入管２６によって地盤中に注入された注入材は、注入管２６の先端から地盤中に均等に注入されるのが理想であるが、注入材吐出口からの点注入であるため球状浸透となり、吐出量を多くすると高圧注入になり、脈状注入になりやすい。
【００３０】
図２２(ｃ)〜(ｅ)は、従来使用されている二重管ダブルパッカー工法である。ケーシングａで削孔した後(図２２(ｃ))、吐出口２６ａがゴムスリーブからなる逆止弁２６ｂで覆われた注入外管２６をケーシングａ内に挿入し(図２２(ｅ))、シールグラウト２９を充填しながら(図２２(ｅ))、ケーシングａを引き抜く。
【００３１】
そして、シールグラウト２９の固化を待って後、注入外管２６内にダブルパッカーを有する注入内管を挿入して注入材を地盤内に注入する(図省略)。注入内管に注入材を注入すると、その吐出圧で逆止弁２６ｂが開くことにより地盤内に注入材が注入される。このため、注入が点注入で行われ、図２２(ａ)，(ｂ)と同様の課題があった。
【００３２】
また、図２３(ａ)，(ｂ)は柱状注入工法の原理を示したものであり、図において、注入管２６によって地盤中に注入された注入材は、上下の外管パッカー２７，２７間に所定長に形成された柱状浸透源２８内に吐出され、この柱状浸透源２８から周囲の地盤中に浸透注入される。その際、柱状浸透源２８の孔壁から周囲の地盤中に注入材を均等に浸透注入させることができる。
【００３３】
しかし、他の注入ステージからの注入材、或いは隣接した注入ステージからの注入材が外管パッカー２７を迂回して柱状浸透源に注入してくるおそれがあった。
【００３４】
また、同じ注入管装置によって一次注入と二次注入を行うと、一次注入の際に一次注入材によって吐出口が詰まって、その後の二次注入がスムーズにできないことがあった。
【００３５】
本発明は以上の課題を解決するためになされたもので、低圧注入により大容量の注入材を逸送することなく、広範囲にかつ均一に柱状注入を行うことのできる注入管装置および地盤注入工法を提供することを目的とする。
【００３６】
また、吐出量を大きくしても土粒子間浸透が可能なことにより、削孔間隔を大きくとり、ゲルタイムを極端に長くしても(10数時間〜数十時間)、数時間のゲルタイムが可能になり、またゲル化時間が長くても隣接する注入材吐出口に注入材が逆流する心配がなく、また対象地盤の土層が複雑でも地層毎に、或いは注入ステージ毎に確実な注入をも可能にした注入管装置および地盤注入工法を提供することを目的とする。
【００３７】
さらに、これまでに開発されている広域な地盤に対する注入材の低圧浸透注入による多点注入ポンプの利点を生かしながら、低圧注入による土粒子間浸透を保ちながら各注入地点の注入状況に応じて、それぞれのユニットポンプによる注入速度、吐出圧、注入の中止および再開、ゲル化時間等を任意に管理し、しかも多数のユニットポンプの作動を同時に管理して注入状況の全体を把握管理することを可能にした注入管装置および地盤注入工法をすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３８】
請求項１記載の注入管装置は、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てなる注入管装置において、前記注入外管は、管軸方向に間隔をおいて設けられた一次注入材吐出口と二次注入材吐出口、これら注入材吐出口からの逆流を防止する逆止弁、および前記二次注入材吐出口の上面を含む管軸方向の一定範囲を覆う柱状空間導水部材と、前記削孔の孔壁と前記注入外管および柱状空間導水部材との間隙内に充填されたシールグラウトを備えてなることを特徴とするものである。
【００３９】
本発明は、これまで、地盤中に同一の注入材吐出口から注入していた一次注入材と二次注入材をそれぞれ異なる注入材吐出口から注入することで、特に一次注入材の後から注入される二次注入材を目詰まり等を起こすことなく効率的にかつ広範囲に注入できるようにしたものである。
【００４０】
注入外管の外周に、注入材吐出口の上面を含む管軸方向の一定範囲を覆うように柱状空間導水部材（柱状浸透源）を設置して一次注入材を注入すると、一次注入材によって柱状空間導水部材が目詰まりを起し、そのため後から注入される二次注入材を周囲の地盤中に効率的にかつ広範囲に浸透注入できなくなってしまう。
【００４１】
本発明によれば、一次注入材の吐出口と二次注入材の吐出口が別々に設けられていることで、一次注入材によって二次注入材の柱状浸透源として設置された柱状空間導水部材が目詰まりを起こすことはないので、一次注入後の二次注入をきわめて効率的にかつ広範囲にわたって浸透注入させることができる。
【００４２】
また、注入外管の外周部に二次注入材吐出口の上面を含む管軸方向の一定範囲を覆う柱状空間導水部材を管軸方向に間隔をおいて設け、かつ孔壁と注入外管および柱状空間導水部材との間にシールグラウトを充填することにより、柱状空間導水部材はシールグラウトによって被覆されているので、一次注入材は柱状空間導水部材内に侵入して目詰まりをおこすことはない。
【００４３】
また、シールグラウトとして注入材の吐出圧で砕けるような低強度のシールグラウトを充填することにより、一次注入材を注入した後、二次注入材は柱状空間導水部材(柱状浸透源)からその外側のシールグラウトを吐出圧によって破り、大きな柱状浸透源から周囲の地盤中に低圧下で、かつ大きな吐出速度で効率的にかつ広範囲に均一に浸透注入させることができる。
【００４４】
なお、注入外管と注入内管には鋼管や硬質塩ビ管、或いは生分解性注入管などを用いることができる。また、柱状空間導水部材は、注入外管の外周部に二次注入材吐出口の上面を含む管軸方向の一定範囲を覆って柱状浸透源を構成するために設置されるものであり、一定の厚さを有して網状またはスポンジ状をなし、透水性に富む素材から筒状または帯状に形成されたものが望ましい。
【００４５】
また他に、織布、不織布、透水性ウレタン樹脂材、透水性合成樹脂材、各種ドレーン材等、さらには、全体に複数の二次注入材吐出口や二次注入材吐出用スリットを有するチューブ、袋体或いは樹脂繊維などからなる網状体またはかご状体、さらには合成樹脂テープ等も柱状空間導水部材として用いることができる。
【００４６】
また、柱状空間導水部材の長さは、通常0.1ｍ〜3.0ｍ程度、好ましくは0.2〜1.0ｍであり、注入管の孔径よりも長く、その長さは対象とするステージの土層の厚さ、土層構造、透水性、毎分吐出量、吐出圧力、材質や構造などによって決定することができる。
【００４７】
一次注入材吐出口と二次注入材吐出口からの注入材の逆流を防止する逆止弁には、ゴムチューブ等が適し、逆止弁を取り付けることにより地盤中に吐出された一次注入材と二次注入材、さらに固化前のシールグラウトが注入管内に逆流するのを防止することができる。
【００４８】
なお、従来工法の特許文献６には、スパイラルテープが注入管の吐出口を覆う構造が記載されているが、注入材はスパイラルテープの隙間から吐出されるため、上下の吐出口或いは隣接する注入管の吐出口から注入された注入材は、スパイラルテープの隙間から吐出口を通して注入管内に逆流してくるので逆止弁として機能せず、注入管として効果的に機能しない。
【００４９】
本発明では、それ自体透水性を有する帯状の素材を管軸方向に筒状またはスパイラル状に設置することにより二次注入材吐出口を覆って柱状空間導水部材が形成され、かつ二次注入材吐出口の上面にゴムスリーブ等からなる逆止弁が取り付けられているので、大きな柱状空間導水部材からの注入と逆止弁による注入材の注入管内への逆流の防止が同時に可能になる。
【００５０】
シールグラウトには、注入内管を介して地盤中に一次注入材と二次注入材を注入する際に、注入材吐出口から吐出される注入材の吐出圧によって容易にひび割れして砕けるような低強度のセメント材、ベントナイト、ベントナイト・セメント材、或いは石灰、石膏などを用いるのが望ましい。
【００５１】
また、シールグラウトは、柱状空間導水部材に侵入して目詰まりを起こさない程度の粒径の材料、或いは粘性の大きな配合を用いればよい。或いは、柱状空間導水部材をシールグラウトが侵入しない程度の目の粗さの材料を用いればよい。
【００５２】
この場合の注入管は複数の削孔内にそれぞれ独立して挿入されてもよく、また一つの削孔内に複数束ねて挿入されてもよい。また、各注入管の注入材吐出口の間隔と柱状空間導水部材の設置長さは、地盤の性状等に応じて任意に設定することができる。
【００５３】
なお、本発明において一次注入材は、地盤内の粗い地層や水みちの充填による二次注入材の注入対象外への逸脱防止や地盤を均一にする目的で注入され（粗詰め注入）、懸濁性グラウトや瞬結性グラウト材が用いられる。
【００５４】
そして、一次注入で前処理された地盤に対して二次注入の浸透性グラウトを注入することによって均質な浸透固結体を形成することができる。
【００５５】
本発明は、一次注入材と二次注入材が別々の注入材吐出口から注入され、かつシールグラウトの固結体の存在により、二次注入材が吐出される柱状浸透源（柱状空間）内に一次注入材が侵入することはない。
【００５６】
また、本発明では、シールグラウトが複数の柱状空間導水部材の上下を仕切ることにより、注入材が上下に隣接するステージに侵入するのを防ぎ、注入材を柱状のステージ毎に確実に低圧浸透させることができる。
【００５７】
請求項２記載の注入管装置は、請求項１記載の注入管装置において、柱状空間導水部材を覆うシールグラウト侵入防止被覆部材を備え、当該シールグラウト侵入防止被覆部材は注入内管を介して地盤中に注入される二次注入材を通すように構成されてなることを特徴とするものである。
【００５８】
本発明は、特に地盤中に吐出された一次注入材の逆流によって柱状空間導水部材が目詰まりするのを防止し、かつ柱状空間導水部材が設置された区間全体に大きな柱状空間（柱状浸透源）を形成し、これにより一次注入に続いて二次注入をきわめて効率的にかつ広範囲に浸透注入できるようにしたものである。
【００５９】
この場合のシールグラウト侵入防止被覆部材には、前述のように例えば、二次注入材は通すがシールグラウト材は通さないような素材からなるメッシュ状または布状のシート材、透水性ウレタン被覆材、あるいは構造的にシールグラウト材の流入を阻止するように形成されたスリットや小孔を有するゴムシートやビニールシート等のシート材を用いることができる。
【００６０】
前者の例としては、例えば、織布や不織布からなるシート材などがあり、後者の例としては、例えばスリットや小孔に注入外管の内側から外側に吐出される二次注入材の吐出圧によって開くが、外からのシールグラウトの流入は阻止するように形成されたヒレ状の逆止弁を有するもの等がある(図１４（ｄ）参照)。
【００６１】
また、注入材の吐出圧で簡単に破断するようなミシン目を入れたビニール被覆材を用いれば、二次注入材の吐出圧によって簡単に破られるため、注入材はシールグラウトの固結層を破壊して地盤中に注入することができる。
【００６２】
さらに、水溶性のポリビニールアルコールやカルボキシンメチルセルローズ等からなるシート材を被覆材として用いれば、注入管を削孔内に挿入する際にシールグラウトの侵入を防止することができるだけでなく、二次注入材の注入時には溶けるため、二次注入材の注入が妨げられることはない。また、注入材の吐出圧によって簡単に破れるような弱いビニール被覆膜材を用いることもできる。
【００６３】
請求項３記載の注入管装置は、請求項１または２記載の注入管装置において、注入外管にパッカーを備えていることを特徴とするものである。
【００６４】
本発明は、孔壁と注入外管および柱状空間導水部材との間隙をシールグラウトによって充填し、さらに孔壁と注入外管との間隙を外管パッカーによって管軸方向に複数層に仕切ることにより、一注入材と二次注入材が他のステージへ逸送するのを防止し、特定の注入ステージの地層内に一次注入材と二次注入材をそれぞれ確実に浸透注入させることができる（図１５（ａ），（ｂ）参照）。なお、外管パッカーの間隔を狭め、パッカー間にゲル化タイムの短いグラウトや懸濁型グラウトを一次注入材として粗詰め注入してもよい。
【００６５】
外管パッカーは、袋体やゴムチューブ等から形成することができ、また地上からセメント系固化材や薬液などを充填することにより削孔の内径より大きい径に膨張するものであればよい。
【００６６】
さらに、各柱状空間導水部材の上下両側において孔壁と注入外管との間隙を外管パッカーが膨張して塞ぐことにより、孔壁と注入外管との間の間隙を管軸方向に複数に区画できるものであればよい。なお、外管パッカーは、柱状空間導水部材の上下両側、またはいずれか一側に取り付ければよい。
【００６７】
また、外管パッカーを二段に形成し、その間から瞬結性グラウトや懸濁型グラウトを注入して粗い土層や注入材が逸送しやすい軟らかい土層に順次注入してから、柱状空間導水部材から浸透性グラウトを注入してもよい。
【００６８】
本発明によれば、孔壁と注入外管との間の間隙をシールグラウトで充填した上、さらに孔壁と注入外管との間隙を複数層に仕切って塞ぐことにより、注入材の他のステージへの逸送を確実に防止し、特定の注入ステージの地層内に一次注入材と二次注入材をそれぞれ確実に浸透注入することができる。
【００６９】
請求項４記載の注入管装置は、複数の注入地点に配置された請求項１〜３のいずれかひとつに記載された複数の注入管装置と、注入材の貯蔵タンクと、それぞれ独立した駆動源で作動することにより前記貯蔵タンクから各注入地点の注入管装置に注入材を圧送する複数のユニットポンプと、各注入地点における注入材の流量および／または圧力を検出する流量圧力検出器と、前記注入材の圧送を開始および遮断するバルブと、各ユニットポンプの回転数変則機と、前記ユニットポンプ、流量圧力検出器、バルブおよび回転数変則機を監視・制御する集中監視装置を備えてなることを特徴とするものである。
【００７０】
本発明は、流量圧力検出器から集中監視装置に送信される各注入地点における注入材の流量および／または圧力データの信号に基づいて、各ユニットポンプの作動により各注入地点に注入材を任意の注入速度、吐出圧力および注入量で圧送することにより、複数の注入地点に注入材を同時に、或いは選択的に注入して、複数の注入地点における一次注入と二次注入を可能にしたものである。
【００７１】
なお、各注入管装置の注入内管を昇降させる注入管昇降装置と注入内管の注入ステージを監視する注入ステージ監視装置を設置することもできる(図１７参照)。
【００７２】
特に、注入内管として図６(ｂ)、図１１（ａ）に図示するような、注入材吐出口と内管パッカーを管軸方向に複数備えた注入内管を用い、各注入地点において、注入管昇降装置によって注入内管を昇降させることにより、複数の注入地点に同時にまたは選択的に、かつ各注入地点の複数の地層内に同時にまたは選択的に注入材を注入することができる。
【００７３】
請求項５記載の地盤注入工法は、請求項１〜３のいずれかひとつに記載の注入管装置による地盤注入工法において、削孔内に挿入した注入外管と当該注入外管内に挿入された注入内管を介して一次注入材を注入することにより、地盤中の水みちや粗い土層を充填して注入範囲外や地表面への二次注入材の逸脱を防止し、次に、二次注入材を大きな吐出速度で低圧注入することにより均等な地盤改良を行うことを特徴とするものである。
【００７４】
本発明によれば、同じ注入管装置を用いて粗詰めを目的とする一次注入と本来の地盤改良を目的とする二次注入をきわめて効率的に行うことができる。
【００７５】
請求項６記載の地盤注入工法は、請求項４記載の注入管装置による地盤注入工法において、流量圧力検出器から集中監視装置に送信される各注入地点における注入材の流量および／または圧力データの信号に基づいて、各注入地点における注入材の注入状況を集中監視装置において一括監視しながら、複数の注入地点に注入材をそれぞれ圧送し、かつ各注入地点に注入材をそれぞれ同時に、あるいは選択的に注入することにより複数の注入地点における一次注入と二次注入を行うことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００７６】
本発明によれば、特に孔壁と注入外管との間隙内に柱状空間導水部材からなる柱状浸透源が管軸方向に一定長に形成されることにより、孔壁から周囲の地盤中に大きな吐出速度で大容量の二次注入材を柱状注入により逸送させることなく低圧注入することができる。
【００７７】
また、注入材の吐出圧によりシールグラウトが一定長破壊されることで、一次注入材と二次注入材はそれぞれ独立して所定の注入ステージに最適量注入することができる。
【００７８】
また、一次注入材は、シールグラウトを破って地盤中に注入されるが、柱状空間導水部材はシールグラウトの存在により被覆されているので、地盤中に吐出された一次注入材が柱状空間導水部材内に逆流して侵入することはない。
【００７９】
このため、所定の注入ステージ毎に大きな柱状空間導水部材（柱状浸透源）から大きな吐出量で低圧浸透により逸送することなく土粒子間浸透が可能になる。
【００８０】
また、注入内管を介して地盤中に注入される二次注入材は通すが、シールグラウトは侵入しないシールグラウト被覆部によって柱状空間導水部材の外周を被覆することにより、一次注入材による柱状空間導水部材の目詰まりを防止して二次注入材の注入をスムーズに行なうことができる。
【００８１】
また、各注入ステージでは、シールグラウトと柱状空間導水部材と二次注入材吐出口を覆う逆止弁の働きにより、他の注入ステージ、或いは他の注入管からの注入材が注入管内に逆流したり、吐出口を塞いだりすることはなく、また未注入の柱状空間や注入材吐出口はシールグラウトの存在によって閉塞されることがないので、計画通りの注入、繰り返し注入を容易に行うことができる。
【００８２】
また、シールグラウト侵入防止被覆部材を用いることによって、一次注入材に粒径の細かい懸濁性グラウトを用いても柱状空間導水部材に侵入するのを防止することができ、また柱状空間導水部材の目を粗くすることにより、二次注入材として懸濁性グラウトを用いても目詰まりすることなく、地盤注入することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】注入管装置の一実施形態を示し、図（ａ）は削孔内に設置された注入外管および注入内管の正面図、図（ｂ），図(ｃ)はそれぞれ図(ａ)におけるイ−イ線、ロ−ロ線拡大断面図である。
【図２】削孔内に設置された注入外管の先端部を示し、図（ａ）は一部拡大縦断面図、図(ｂ)は柱状空間導水部材を被覆するシールグラウト侵入防止被覆部材を有する一部拡大縦断面図である。
【図３】図１に図示する注入管装置を示し、図(ａ)は注入内管の正面図、図(ｂ)は注入外管内に注入内管が挿入された状態を示す注入外管先端部の一部拡大縦断面図である。
【図４】注入管装置の他の一実施形態を示し、図（ａ）は削孔内に設置された注入外と注入内管の正面図、図（ｂ），（ｃ）はそれぞれ図(ａ)におけるハ−ハ線、ニ−ニ線拡大断面図である。
【図５】削孔内に設置された注入外管の先端部を示し、図（ａ）は一部拡大縦断面図、図(ｂ)は柱状空間導水部材を被覆するシールグラウト侵入防止被覆部材を有する一部拡大縦断面図である。
【図６】図(ａ)，(ｂ)は注入内管の側面図、図(ｃ)は注入外管内に注入内管が挿入された状態を示す注入外管先端部の一部拡大縦断面図である。
【図７】図（ａ）〜（ｃ）は、地盤中に注入外管を設置する施工手順を示す断面図である。
【図８】図１に図示する注入管装置による注入材の注入方法を示す断面図である。
【図９】図１に図示する注入管装置による注入材の注入方法を示す断面図である。
【図１０】注入管装置の他の実施形態を示し、図（ａ）は削孔内に設置された注入外管と注入内管の正面図、図（ｂ）は注入外管の中間部の一部拡大縦断面図、図(ｃ)，(ｄ)はそれぞれ図(ｂ)におけるホ−ホ線、ヘ−へ線断面図である。
【図１１】図(ａ)は注入内管の正面図、図(ｂ)は注入外管内に注入内管が挿入された状態を示す注入外管の中間部の一部拡大縦断面図である。
【図１２】注入管装置の他の実施形態を示し、図（ａ）は削孔内に設置された注入外管と注入内管の正面図、図（ｂ）は注入外管の中間部の一部拡大縦断面図、図(ｃ)，(ｄ)はそれぞれ図(ｂ)におけるト−ト線、チ−チ線断面図である。
【図１３】注入外管内に注入内管が挿入された状態を示す注入外管の中間部の一部拡大縦断面図である。
【図１４】注入管装置の他の実施形態を示し、図（ａ）は削孔内に設置された注入外管の正面図、図（ｂ），(ｃ)はそれぞれ図(ａ)におけるリ−リ線、ヌ−ヌ線拡大断面図、図（ｄ）はシールグラウト侵入防止被覆部材のスリット部分の拡大断面図である。
【図１５】注入管装置による地盤注入工法を示し、図（ａ）はシールグラウト侵入防止被覆部材を備えていない注入管装置による地盤注入工法を示し、図（ｂ）はシールグラウト侵入防止被覆部材を備えた注入管装置による地盤注入工法を示す断面図である。
【図１６】注入管装置の他の実施形態を示し、注入材を複数地点の複数の注入ステージに同時に或いは選択的に注入できるように構成された注入管装置の概要図である。
【図１７】注入管装置の他の実施形態を示し、注入材を複数地点の注入ステージの地盤中に同時に或いは選択的に注入できるように構成された注入管装置の概要図である。
【図１８】注入管装置の他の実施形態を示し、注入材を複数地点の注入ステージの地盤中に同時に或いは選択的に注入できるように構成された注入管装置の概要図である。
【図１９】従来の注入管装置の一例を示す断面図である。
【図２０】従来の注入管装置の一例を示す断面図である。
【図２１】従来の注入管装置の一例を示す断面図である。
【図２２】図（ａ）〜（ｅ）は、注入工法の原理を示す説明図である。
【図２３】図（ａ），（ｂ）は、注入工法の原理を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００８４】
図１〜図３は、本発明に係る注入管装置の一実施形態を示し、図において、削孔１内に注入外管２が挿入され、注入外管２内に注入内管３が挿入され、さらに削孔１と注入外管２との間隙内にシールグラウト４が充填されている。
【００８５】
シールグラウト４は、削孔１内で固化することにより、注入外管２を削孔１内に保持すると共に孔壁の崩壊を防止し、かつ削孔１内に注入された注入材が孔壁と注入外管２との間隙内を注入外管２の管軸方向に逸送するのを防止する働きをするものであり、削孔１の全長、或いは地盤改良域区間内に充填されている。
【００８６】
シールグラウト４には固化しても注入材の吐出圧で容易に砕けるような低強度のセメントモルタルやベントナイト、あるいは低アルカリ性セメント、石灰、石膏などが用いられる。
【００８７】
注入外管２と注入内管３には鋼管、硬質塩ビ管または生分解性注入管などが用いられている。また、注入外管２の先端は閉ざされ、またその先端の側壁部に一次注入材吐出口２ａが形成され、それより下方に二次注入材吐出口２ｂが注入外管２の管軸方向に所定間隔をおいて形成されている。
【００８８】
一次注入材吐出口２ａと二次注入材吐出口２ｂには逆止弁５がそれぞれ取り付けられ、また、二次注入材吐出口２ｂの上面とその上下両側部分の一定範囲Ｌに、管軸方向に連続する柱状空間導水部材６が取り付けられている。
【００８９】
なお、一次注入材は、削孔１周囲の地盤内の空隙や水みちを充填（粗詰）することにより地盤の均一化を図る目的で注入され、主としてセメントベントナイトや瞬結型注入材が注入される。また、二次注入材は、地盤の止水・強化・締め固め・液状化防止などの注入本来の目的で注入され、主として緩結型注入材が注入される。
【００９０】
逆止弁５は、一次注入材吐出口２ａと二次注入材吐出口２ｂから削孔１の周囲にそれぞれ吐出された一次注入材と二次注入材の逆流を阻止するための弁であり、主としてゴムスリーブ等から形成されている。
【００９１】
柱状空間浸透部材６は、二次注入材吐出口２ｂから吐出される二次注入材を、低圧下でも可能な限り多くかつ広範囲の地盤中に浸透注入させるための柱状浸透源を形成するものであり、当該柱状空間導水部材６は、透水性を有する網状体、織布、不織布、あるいはスリットまたは多数の小孔を有する合成樹脂膜材や帯状合成樹脂材、または各種ドレーン材などから所定の厚さを有する筒状または帯状に形成されている。
【００９２】
また、柱状空間導水部材６は、注入外管２の先端に二次注入材吐出口２ｂの上面を含む注入外管２の外周を注入外管２の管軸方向に一定区間Ｌを覆うように取り付けられている。
【００９３】
さらに、柱状空間導水部材６は、地盤の状況に応じて長さＬが調整され、例えば、粘土層やシルト層などの透水性の小さい地層に対しては、柱状空間導水部材６の長さＬを長くすることにより、すなわち柱状浸透源の長さＬを長くすることにより、低圧下でも大容量の二次注入材を広範囲に低圧注入することができる。また、大きな固結径を得たい場合は、柱状空間導水部材６の長さＬ、すなわち柱状浸透源の長さＬを長くし、かつ削孔１の間隔を大きくすればよい。
【００９４】
いずれの場合においても、柱状空間導水部材６は、二次注入材吐出口２ｂを覆う逆止弁５の上を覆うように取り付けられ、また、素材自体が透水性を有するか、素材自体は不透水性であっても隙間やスリット、あるいはミシン目を有することにより透水性を有して形成されている。
【００９５】
図２（ｂ）は、柱状空間導水部材６の上にシート状のシールグラウト侵入防止被覆部材７が取り付けられている注入管装置を示したものである。
【００９６】
シールグラウト侵入防止被覆部材７は、特に一次注入材吐出口２ａから注入外管２の周囲に吐出された一次注入材や固化前のシールグラウト４が柱状空間導水部材６内に侵入するのを防止するために設置されるものであり、一次注入材とシールグラウト４は通さないが、二次注入材は通す素材または構造によって形成されている。
【００９７】
この場合のシールグラウト侵入防止被覆部材７は、例えば、スリットや多数の小孔を有するゴムシート、あるいは注入材の吐出圧によって簡単に破れるような薄いビニールシート、あるいはメッシュ状のゴムシートまたは注入材の吐出圧によって簡単に破断するようなミシン目の入ったビニールシート等から形成されている。
【００９８】
注入内管３の先端は閉ざされており、またその先端の側壁部に注入材吐出口３ａが形成され、当該注入材吐出口３ａを挟んでその上下両側に一組のパッカー３ｂ，３ｂが取り付けられている。
【００９９】
パッカー３ｂは、ゴム製の袋などから形成され、注入外管２と注入内管３との間隙内にあってエアまたは流体が注入されることにより膨張することで、注入外管２と注入内管３との間隙を注入材吐出口３ａの上下両側部において密閉できるように構成されている。
【０１００】
このような構成において、注入材吐出口３ａが注入外管２の一次注入材吐出孔２ａと一致するように、注入内管３を注入外管２内にセットする。
【０１０１】
次に、地上からパッカー３ｂ，３ｂ内にエア等を封入してパッカー３ｂ，３ｂを膨張させることにより、注入外管２と注入内管３との間隙内に注入内管３から注入外管２の一次注入材吐出孔２ａに連通する注入材流路を形成する（図３（ｂ）参照）。
【０１０２】
そして、注入内管３内に一次注入材を注入すると、一次注入材はその吐出圧によって逆止弁５を押し開け、一次注入材吐出口２ａから注入外管２の外に吐出され、周囲の地盤中に浸透注入される。これにより、削孔１周囲の地盤に対して粗詰めを行うことができる。
【０１０３】
この場合、柱状浸透源としての柱状空間導水部材６は、シート状のシールグラウト侵入被覆部材７によって被覆されているため、一次注入材の注入中、およびその後に削孔１の周囲に吐出された一次注入材が柱状空間導水部材６内に侵入して柱状浸透源としての機能を低下させてしまうことはない。
【０１０４】
また、削孔１の孔壁と注入外管２との間隙内は、その全長、或いは所定の注入深度の範囲がシールグラウト４によって充填されていることにより、一次注入材が管軸方向に逸送することもない。
【０１０５】
次に、注入内管３の注入材吐出口３ａが注入外管２の二次注入材吐出孔２ｂと一致するように注入内管３を注入外管２内にセットする。次に、パッカー３ｂ，３ｂを膨張させて注入外管２と注入内管３との間隙に注入内管３から柱状空間導水部材（柱状浸透源）６に連通する注入材流路を形成する。
【０１０６】
そして、注入内管３内に二次注入材を注入すると、二次注入材は注入材吐出口３ａから柱状空間導水部材（柱状浸透源）６内に吐出され、柱状空間導水部材６の所定の長さの空間内に流入した上で、シールグラウト４を破り、柱状浸透源６から孔壁周囲の地盤中に浸透注入(土粒子間浸透)される。
【０１０７】
この場合、削孔１周囲の地盤に対して一次注入によって予め粗詰めがなされていることにより、二次注入材が地盤中に無駄に逸送してしまうことはない。
【０１０８】
また、削孔１の孔壁と注入外管２との間隙内は、その全長、或いは所定の注入深度の範囲がシールグラウト４によって充填されていることにより、二次注入材が管軸方向に逸送することもなく、また注入外管２の管軸方向に隣接した柱状空間導水部材（柱状浸透源）６内に、或いは隣接する他の注入外管２内に注入材が流入することもない。
【０１０９】
なお、一次注入材吐出口２ａにおける注入材の逆流を防止する逆止弁５の上側に、孔壁と注入外管２との間隙を上下に仕切る外管パッカー(図省略)を取り付け、当該外管パッカーを膨張させて孔壁と注入外管２との間隙を逆止弁５の上側において予め上下に仕切ることにより、一次注入材と二次注入材が間隙内を上方に逸送するのを確実に防止することができる。
【０１１０】
図４〜図６は、本発明の他の実施形態を示し、特に、一次注入材吐出口２ａは、注入外管２の上方位置に形成され、当該一次注入材吐出口２ａの位置より下方位置に二次注入材吐出口２ｂが形成されている。
【０１１１】
一次注入材吐出口２ａと二次注入材吐出口２ｂに逆止弁５がそれぞれ取り付けられ、各二次注入材吐出口２ｂの上面を含む管軸方向の一定範囲Ｌには柱状空間導水部材６が環状または螺旋状に巻き付けて取り付けられている。
【０１１２】
図５（ｂ）では、柱状空間導水部材６の上にシート状のシールグラウト侵入防止被覆部材７が柱状空間導水部材６に沿って取り付けられている。
【０１１３】
また、注入内管３は、図６（ｂ）に図示するように、先端の側壁部に複数の注入材吐出口３ａが管軸方向に所定間隔おきに形成され、かつ各注入材吐出口３ａを挟んでその上下両側に一組のパッカー３ｂ，３ｂがそれぞれ取り付けられている。注入材吐出口３ａは、注入外管２の二次注入材吐出口２ｂとほぼ一致する位置に形成されている。
【０１１４】
この注入内管３を利用することにより、二次注入材の注入を広範囲にきわめて効率的に行うことができる。また、二次注入材吐出口２ｂが一ヶ所だけの注入内管を用いて逆止弁５に覆われた二次注入材吐出口２ｂから注入材を吐出すると、注入材は所定長Ｌの柱状空間導水部材６に流入してシールグラウト４を破って周辺の地盤中に柱状に浸透する。
【０１１５】
なお、図５（ｂ）、図６（ｃ）は、柱状空間導水部材６の長さＬの区間をシールグラウト侵入防止被覆部材７で覆った状態を示す。
【０１１６】
図７（ａ）〜（ｃ）は、図１に図示する注入管装置の注入外管２を地盤中に設置する方法を示し、最初にケーシングａと掘削機ｂを用いて削孔１を形成する。
【０１１７】
次に、注入外管２を削孔１のケーシングａ内に建て込む。そして、削孔１のケーシングａ内にシールグラウト４を充填しながらケーシングａを徐々に引き抜く。以上の手順により削孔１内に注入外管２を建て込むことができる。
【０１１８】
図８は、図１に図示する注入管装置による地盤注入工法を示し、図示するように、複数の注入外管２は地盤中に挿入深さを変え、かつ一定間隔おきに配置されている。
【０１１９】
このような配置のもとで地盤注入を行うことにより、地盤中に長さＬに対応した大径の固結体を効率的に形成することができ、また複数地点に同時にまたは複数地点を選択して注入することにより地盤改良を短期間でかつ効率的に行うことができる。
【０１２０】
また、柱状空間導水部材（柱状浸透源）６の長さＬを深く(長く)することにより、注入材の吐出量を多くしても低圧注入が可能であり、また、削孔間隔Ｄを大きくすることができるため、大きな固結体を形成して効果的でかつ経済的に広範囲の地盤改良を行うことができ、特に液状化対策工に適している。
【０１２１】
特に、近年の液状化工法の性能設計では、液状化しやすい層を完全に固結しなくても、図示するように未固結部を残して経済性を得ることができる。このような目的のために長いゲル化時間と耐久性にすぐれた弱アルカリ性、中性、酸性領域(ｐＨ１〜10)のシリカ溶液を注入するのが望ましい。
【０１２２】
このようなグラウトは水ガラスのアルカリを酸で中和したシリカゾルグラウト、或いは水ガラスをイオン交換樹脂やイオン交換膜で処理したシリカグラウト、或いはこれらの混合物などを上げることができる。
【０１２３】
図９は、同じく図１に図示する注入管装置による地盤注入工法を示し、図示するようにひとつの削孔１内に複数の注入管が深さを変えて配置されている。
【０１２４】
また、削孔１の孔壁と各装置の注入外管２との間隙内にシールグラウト４が削孔１の全長にわたって充填されている。
【０１２５】
このような配置により、削孔１内に管軸方向に一定区間Ｌ連続する複数の柱状空間導水部材（柱状浸透源）６が管軸方向に所定間隔おきに形成されている。そして、複数の注入外管２に注入内管３を介して注入材をそれぞれ注入することにより、複数の注入ステージＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ内に一次注入材と二次注入材を注入することができる。
【０１２６】
図１０と図１１は、同じく本発明の注入管装置の他の実施形態を示し、特に、注入外管２の一次注入材吐出口２ａと二次注入材吐出口２ｂは、それぞれ注入外管２の管軸方向に一定間隔おきにかつ交互に複数形成されている。
【０１２７】
逆止弁５は各注入材吐出口２ａと２ｂにそれぞれ取り付けられ、また、柱状空間導水部材６は、各二次注入材吐出口２ｂの上面を含むその上下両側の一定区間Ｌを管軸方向に覆うように、注入外管２の管軸方向に一定間隔おきに取り付けられ、さらに柱状空間導水部材（柱状浸透源）６の上にシールグラウト侵入防止被服部材７が取り付けられている。
【０１２８】
このように構成されていることにより、削孔１の孔壁と注入外管２との間隙内に管軸方向に一定区間Ｌ連続する複数の柱状浸透源が管軸方向に一定間隔おきに形成される。
【０１２９】
そして、注入外管２内に注入内管３を介して一次注入材と二次注入材をそれぞれ注入することにより、複数の注入ステージＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ内に一次注入材と二次注入材をそれぞれ注入することができる。
【０１３０】
図１２と図１３は、同じく本発明の注入管装置の他の実施形態を示し、図１２においては、特に注入外管２の一次注入材吐出口２ａは、注入外管２の側壁部に管軸方向に一定間隔おきに複数形成され、二次注入材吐出口２ｂは各一次注入材吐出口２ａ，２ａ間に一定間隔おきに複数形成されている。
【０１３１】
また、逆止弁５は各一次注入材吐出口２ａと二次注入材吐出口２ｂにそれぞれ取り付けられ、柱状空間導水部材６は、逆止弁５によって覆われた各二次注入材吐出口２ｂの上面を含むその上下両側の一定区間Ｌを覆うように、かつ注入外管２の管軸方向に環状あるいは螺旋状に巻き付けて複数取り付けられ、図１３においては、さらに柱状空間導水部材６の上にシールグラウト侵入防止被覆部材７が取り付けられている。
【０１３２】
このように構成されていることにより、削孔１の孔壁と注入外管２との間隙内に管軸方向に一定長Ｌのシールグラウトによって覆われた独立した複数の柱状浸透源が管軸方向に一定間隔おきに形成される。
【０１３３】
また、注入外管２内に注入内管３を介して注入材を注入することにより、複数の注入ステージＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ内に一次注入材で粗詰め注入して二次注入材を浸透注入することができる。
【０１３４】
図１４(ａ)，(ｂ)，（ｃ），（ｄ）は、同じく本発明の注入管装置の他の実施形態を示し、特に注入外管２の一次注入材吐出口２ａは、注入外管２の側壁部に管軸方向に一定間隔おきに複数形成され、二次注入材吐出口２ｂは各一次注入材吐出口２ａ，２ａ間に一定間隔おきに複数形成されている。
【０１３５】
また、柱状空間導水部材６は、複数の逆止弁５によって覆われた二次注入材吐出口２ｂの上面を含むその上下両側の一定長Ｌを覆う長さに形成され、各二次注入材吐出口２ｂを覆うように取り付けられ、かつその上下両端部は注入外管２に密着した状態に固着されている。
【０１３６】
シールグラウト侵入防止被覆部材７は、各柱状空間導水部材６を覆うように取り付けられている。また、シールグラウト侵入防止被覆部材７は、透水性の織布からなるシート材、あるいは小孔やスリットを有する樹脂製のシート材、あるいは吐出圧によって容易に破けるミシン目を縦方向に多数入れた薄膜のシール材などから管軸方向に連続した、あるいは独立した袋状またはチューブ状に形成されている。
【０１３７】
特に、後者のシート材に形成されたスリットや小孔には、注入外管の内側から外側に吐出される二次注入材の吐出圧によって開くが、注入外管内に逆流する一次注入材やシールグラウト等の流入によっては閉まるように形成されたヒレ状の逆止弁７ａが形成されている(図１４（ｄ）参照)。
【０１３８】
また特に、図１５（ａ），（ｂ）に図示するように、図１０〜図１４に図示する実施形態において、注入外管２の外側部に孔壁と注入外管２との間隙を上下に仕切る外管パッカー１８を管軸方向に所定間隔おきに取り付け、当該外管パッカー１８を膨張させて孔壁と注入外管２との間隙を管軸方向に予め複数層に仕切って各層ごとに密閉することにより、一次注入材と二次注入材が間隙内を他の注入ステージに逸送するのを防止することができる。
【０１３９】
この場合、外管パッカー１８は、注入外管２の管軸方向に隣接する柱状空間導水部材（柱状浸透源）６および／または一次注入材吐出口２ａを管軸方向に一または複数個ごとに区画するように管軸方向に一定間隔おきに取り付けられている。外管パッカー１８は、袋体などに地上から注入管を介してモルタル等の固化材を充填することにより形成されている。
【０１４０】
また、孔壁と柱状空間導水部材６との間隙内にシールグラウト４が充填され、図１５（ｂ）に図示する実施形態においては、さらに各柱状空間導水部材６の外周にシールグラウト侵入防止被覆部材７が取り付けられている。
【０１４１】
図１６〜図１８は、複数の注入地点に注入材を同時に或いは選択して注入できるように構成された注入管装置を示したものである。
【０１４２】
図１６において、複数の注入地点に削孔１が形成され、各削孔１内に図１（ａ）,（ｂ）に図示する注入管装置の注入外管２が挿入されている。
【０１４３】
各注入管装置の注入管には注入材が貯蔵された注入材貯蔵タンク８が導管９を介してそれぞれ接続され、各導管９には注入材貯蔵タンク８から各注入管装置に注入材をそれぞれ圧送するためのユニットポンプ１０、各注入地点における注入材の流量と圧力を検出するための流量圧力検出器１１、さらに注入材の圧送を開始および遮断するためのバルブ１２がそれぞれ接続されている。
【０１４４】
各ユニットポンプ１０は、インバータ等の回転数変速機１３を備え、かつモータ等の独立した駆動源１４によって個々に作動するように構成されている。また、各ユニットポンプ１０、回転数変速機１３、流量圧力検出器１１およびバルブ１２は、それぞれ集中監視装置１５に接続され、すべて集中監視装置１５によって監視され、個々に制御されるようになっている。
【０１４５】
このような構成において、流量圧力検出器１１からの流量／およびまたは圧力データの信号が集中監視装置１５に送信されると、貯蔵タンク８から各装置の注入外管２にそれぞれ各ユニットポンプ１０の作動により一次注入材と二次注入材がそれぞれ任意の注入速度、吐出圧力および注入量で各注入管装置に圧送される。
【０１４６】
その際、特に二次注入材は、複数の注入地点において各装置の注入材吐出口２ａから柱状空間導水部材（柱状浸透源）６に同時に或いは選択的に吐出され、そして柱状空間導水部材（柱状浸透源）６から周囲の地盤中に同時或いは選択して浸透注入される。
【０１４７】
図１７は、図１６の実施形態において、さらに複数の注入地点において複数の注入ステージＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄに一次注入材と二次注入材をそれぞれ同時或いは選択して注入できるように構成された注入管装置を示したものである。
【０１４８】
複数の注入地点に形成された各削孔１内に、図１または図２に図示する注入管装置の注入外管が図７に図示するように複数挿入されている。すなわち各注入管装置の注入外管２の深さは異なっていて、各注入外管２の柱状空間導水部材(柱状浸透源)６は削孔１の深さ方向に所定間隔おきに位置するように配置されている。その他の構成は図１３に図示する実施形態とほぼ同じである。
【０１４９】
そして、各注入地点の注入外管に一次注入材と二次注入材をそれぞれ注入することにより、複数の注入地点の複数の注入ステージＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの地盤中に一次注入材と二次注入材をそれぞれ同時或いは選択して注入することができる。
【０１５０】
図１８は、図１０，１２，１４の実施形態において、複数の注入地点において注入ステージＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの地盤中に一次注入材と二次注入材をそれぞれ同時或いは選択して注入できるように構成された注入管装置を示したものである。
【０１５１】
図において、複数の注入地点に形成された各削孔１内に、図１０，１２または図１４に図示する注入管装置の注入外管が挿入されている。また、各装置の注入内管３を昇降させて注入ステージを変える注入内管昇降装置１６と注入内管３の注入ステージを監視する注入ステージ監視装置１７がそれぞれ設置されている。
【０１５２】
その他の構成は、図１０，１２，１４図示する実施形態とほぼ同一である。また、注入材貯蔵タンク８、導管９、ユニットポンプ１０、流量圧力検出器１１などを備えている等は、図１６，１７に図示する実施形態とほぼ同じである。
【０１５３】
このような構成において、流量圧力検出器１１からの流量／およびまたは圧力データの信号が集中監視装置１５に送信されると、貯蔵タンク８内の注入材がそれぞれ各ユニットポンプ１０の作動により任意の注入速度、吐出圧力および注入量で各装置の注入内管３に圧送される。
【０１５４】
特に、二次注入材は、複数の注入地点において、各注入外管２の複数の注入材吐出口２ｂから複数の柱状空間導水部材（柱状浸透源）６内にそれぞれ吐出され、さらに各注入地点において柱状浸透源から周囲の地盤中に同時或いは選択して浸透注入される。
【０１５５】
また、各注入地点における注入内管３が、集中監視装置１５からの信号による指示によって注入内管昇降装置１６が作動することにより、注入外管２内を注入内管３が上昇することにより、複数の注入地点の各注入ステージＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの地盤中に一次注入材と二次注入材をそれぞれ注入することができる。
【０１５６】
図１６〜図１８に図示する実施形態において、ユニットポンプ１０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１０を横、縦或いは三次元として配置することができる。
【０１５７】
また、ユニットポンプ１０はいずれもそれぞれがモータ等の駆動源１４で作動させることができる。さらに、各駆動源１４は集中監視装置１５で制御されるインバータ等の回転数変速機１３によって作動させることができる。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１０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構成することができる。
【０１５８】
このため、一セットの多連装装置はユニットポンプ１０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、集中監視装置１７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、吐出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監視装置１５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】
【０１５９】
本発明は、複数の注入地点の複数の注入ステージに柱状浸透源を個々に独立に形成し、各柱状浸透源から注入材を地盤中に順にまたは同時に注入することができ、かつ柱状浸透により大きな注入速度でも低圧で土粒子間浸透せしめることができ、さらに大きな固結径を得ることができて、大容量土の経済的地盤改良が要求される液状化防止注入工に適した注入管装置を提供する。
【符号の説明】
【０１６０】
１ 削孔
２ 注入外管
２ａ 一次注入材吐出口
２ｂ 二次注入材吐出口
３ 注入内管
３ａ 注入材吐出口
３ｂ パッカー
４ シールグラウト
５ 逆止弁
６ 柱状空間導水部材
７ シールグラウト侵入防止被覆部材
８ 注入材貯蔵タンク
９ 導管
１０ ユニットポンプ
１１ 流量圧力検出器
１２ バルブ
１３ 回転数変速機
１４ 駆動源
１５ 集中監視装置
１６ 注入内管昇降装置
１７ 集中監視装置
１８ 外管パッカー
【技術分野】
【０００１】
本発明は注入管装置および地盤注入工法に関し、低圧注入の下で大容量の注入材を逸送することなく広範囲に、かつ地盤全体に均一に注入することができる。
【背景技術】
【０００２】
薬液注入工法は、削孔内に挿入された注入管によって地盤中にセメント系固化材や水ガラス系薬液、さらには気泡混入溶液などの注入材を注入することにより止水性向上、強度増大、さらには液状化防止等を図ることができる地盤改良工法である。
【０００３】
例えば、特許文献１には、図１９に図示するように、先端に注入材吐出口２０ａと注入材の逆流を阻止する逆止弁(図省略)を備えた複数の注入管２０を削孔２１内に挿入すると共に、各注入管２０の注入材吐出口２０ａが管軸方向に所定間隔に位置するようにセットし、そして、各注入管２０によって地盤中に注入材を注入することにより、逆止弁が押し広げられて注入材吐出口２０ａから地盤中に注入材が吐出されるように構成された注入管装置が記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、図２０に図示するように削孔２１内に挿入された注入外管２２と注入外管２２内に挿入された注入内管２３とからなる注入管装置が開示されている。
【０００５】
注入外管２２は、管軸方向に所定間隔おきに形成された複数の注入材吐出口２２ａと、各注入材吐出口２２ａを挟んでその上下両側に取り付けられた、袋体からなる外管パッカー２２ｂ，２２ｂを備え、各外管パッカー２２ｂはセメント系固化材などを充填することにより削孔２１の内径より大きく膨張する。
【０００６】
また、注入材吐出口２２ａの上下両側において削孔２１の孔壁と注入外管２２との間隙を外管パッカー２２ｂ，２２ｂが膨張して塞ぐことにより、孔壁と注入外管２２との間に管軸方向に一定長連続する柱状浸透源（柱状空間）２４が形成される。
【０００７】
注入内管２３は、先端に注入材吐出口２３ａと当該注入材吐出口２３ａを挟んでその上下両側に内管パッカー２３ｂ，２３ｂを備え、当該内管パッカー２３ｂは、地上からエアまたは流体を充填することにより膨張して注入外管２２と注入内管２３との間隙を注入材吐出口２２ａと２３ａの上下両側で塞ぐことにより、注入内管２３を介して柱状浸透源２４内に注入材を供給することができる。
【０００８】
そして、注入ステージＡ，Ｂ，Ｃにおいて、注入内管２３によって地上から柱状浸透源２４内に注入材を注入することにより、大きな吐出速度で注入しても削孔２１の孔壁から周囲の地盤中に低圧で浸透注入(土粒子間浸透)することができる。
【０００９】
さらに、特許文献３には、上下の外管パッカー２２ｂ，２２ｂ間の柱状浸透源２４内に孔壁保護部材２５を設置して孔壁の崩壊を防止するようにした注入管装置が開示され、また、特許文献４には、図２１に図示するように複数の注入管２６を使用し、複数の注入地点に注入材を同時注入する注入装置と注入工法が記載されている。
【００１０】
ところで、一般に地盤は、粒度や透水性の異なる複数の地層から構成されており、その性質の違いは原地盤強度や透水性において不均質な状態を形成している。
【００１１】
このような地盤に対しては、まず一次注入としてセメントベントナイト等のような経済的で比較的強度の高い材料、或いは瞬結性グラウト等を注入して粗い地層や水みち等の空隙の粗詰めを行い、これにより土層を均一にして二次注入材の進入範囲外や地表面への逸送を防ぎ、かつ地下水による注入材の希釈化を防止する。
【００１２】
そして、二次注入材として浸透性に優れた注入材を注入し、比較的小さな注入速度で注入することにより土粒子間への浸透注入が確実になされ、合理的な地盤改良を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特許第２８５２７２１号
【特許文献２】特許第３５０９７４４号
【特許文献３】特許第３８８９４０８号
【特許文献４】特許第３７２４６４４号
【特許文献５】特許第２７００６１４号
【特許文献６】特許第２７００６１４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし、特許文献１，４に記載された注入管装置は、高圧ポンプ、圧力・流量監視装置、そしてこれらを監視制御する管理システムを用いて、予め設定された地点に注入材を点注入する装置であるため(図１９、図２０)、大きな吐出速度で注入すると、高圧注入となって脈状注入に陥り、地盤全体に注入材を均一注入することが困難になる。
【００１５】
このため、少量の吐出で低圧注入を強いられるため、注入に長時間必要とし、１本の注入管当りの注入効率が非常に悪いものであった。
【００１６】
また、特許文献２および特許文献３に記載された注入管装置(図２０、図２３)は、注入管の周囲に管軸方向に一定長連続する柱状浸透源（柱状空間）２４を形成し、柱状浸透源２４を介して周囲の地盤中に注入材を浸透注入する装置であるが、これまでの柱状浸透源２４は、注入管と孔壁との間の柱状空間を外管パッカーによって管軸方向に一定区間密閉することにより形成するため、装置の構造が複雑化して作業手順が増える等の課題があった。
【００１７】
また、透水性の異なる地層が細かく体積している地盤では、注入ステージを細かく組んで最適の注入を行うことが難しい等の理由により柱状浸透源を形成することが面倒であった。
【００１８】
さらに、他の注入ステージ、或いは他の削孔内に注入された注入材が柱状浸透源内に回り込んで空間を充填してしまい、その後の柱状注入ができなくなってしまうことがあった。
【００１９】
ところで、地盤は通常、各地層毎に透水係数や間隙率が異なるため、各層毎に地盤状況が異なるものである。この種の地盤への薬液注入に際しては、図２２(ａ)，(ｂ)に図示するように、地盤中に注入管２６を単独で注入しながら引き上げるか、或いは図１９に図示するように複数本間隔をあけて挿入し、これら注入管２６を通して注入ステージを上または下に移向しながら任意の点から注入材を注入していた。
【００２０】
また、図２２(ｃ)〜(ｅ)に図示するように、ケーシングａを用いたボーリングによって削孔した後、シールグラウト２９内に設置した注入管(ダブルパッカー内管)２６を挿入してゴムスリーブからなる逆止弁２６ａを通してシールグラウト２９を突き破りながら注入ステージを上下に移行して注入材を注入していた。しかし、これらは、いずれも図２２(ａ)に図示する点注入を基本にしているため、上述するような点注入の欠点があった。
【００２１】
また、薬液注入などの注入工法において最も大きな課題は、透水係数の小さな微細砂層への浸透、或いは異なる地層からなる地盤への均質な浸透にある。
【００２２】
微細砂層への透水性は通常、ｋ＝１０-3〜１０-4cm／秒であり、このような土層に対して地盤の破壊を起こさないように薬液を注入するには、浸透理論上、毎分１リットル以下〜数リットルの低吐出量で低圧注入しなければならないとされている。
【００２３】
しかし、上述の公知の注入工法では、一本の注入管に対して、それぞれ一セットの注入ポンプを使用するが、工期をできるだけ短くしたいという経済性の面から、また、ポンプの性能限界の面から毎分１０〜２０リットルの吐出量とせざるを得ず、吐出圧が高くなって地盤の破壊を起こすことがあり、このため、地盤が隆起したり、微細な土層の浸透固結が不充分となってしまうことがあった。
【００２４】
また、異なる土層の地盤に対する注入では、土層が変化した際に、この土層変化に対応して注入速度を変化させたり、注入量をコントロールすることは実用上難しく、このため、ある層では注入材が多量に拡がったり、また、ある層では僅かしか浸透しなかったりすることが起こり、このような注入状態では、隣接する固結体同志の連続性が得られないという課題があった。
【００２５】
なお、特許文献４は、複数の注入管を地盤中に配置し、これら複数の注入管を通してそれぞれの吐出口から地盤改良材を地盤中に注入するに当たり、一プラント中に多数のユニットポンプを備え、これら多数のユニットポンプを同時に作動する多連装ポンプにより前記改良材を各注入管に圧送し、吐出口から地盤中に注入するものである。
【００２６】
上述の公知技術では、注入孔間隔を長くとり(1.5ｍ〜4.0ｍ)、広範囲の固結径を得るには低粘土で１０時間以上のゲルタイムの注入材を用いる必要があった。
【００２７】
ところが、長いゲルタイムの時間の注入材は一度地表面、或いは、地盤中の粗い層に逸脱を始めるとゲル化時間を短縮できないため注入を中止せざるを得ず、その間に注入細管内でグラウトがゲル化してしまう等の不都合さの問題があった。
【００２８】
したがって、一つの注入ポイントから大きな吐出量で注入しても土粒子間浸透し、かつ各注入ポイント毎に最適の吐出圧、注入速度で注入を行える注入工法が望まれていた。
【００２９】
なお、図２２(ａ)，(ｂ)は、点注入工法の原理を示し、図において、注入管２６によって地盤中に注入された注入材は、注入管２６の先端から地盤中に均等に注入されるのが理想であるが、注入材吐出口からの点注入であるため球状浸透となり、吐出量を多くすると高圧注入になり、脈状注入になりやすい。
【００３０】
図２２(ｃ)〜(ｅ)は、従来使用されている二重管ダブルパッカー工法である。ケーシングａで削孔した後(図２２(ｃ))、吐出口２６ａがゴムスリーブからなる逆止弁２６ｂで覆われた注入外管２６をケーシングａ内に挿入し(図２２(ｅ))、シールグラウト２９を充填しながら(図２２(ｅ))、ケーシングａを引き抜く。
【００３１】
そして、シールグラウト２９の固化を待って後、注入外管２６内にダブルパッカーを有する注入内管を挿入して注入材を地盤内に注入する(図省略)。注入内管に注入材を注入すると、その吐出圧で逆止弁２６ｂが開くことにより地盤内に注入材が注入される。このため、注入が点注入で行われ、図２２(ａ)，(ｂ)と同様の課題があった。
【００３２】
また、図２３(ａ)，(ｂ)は柱状注入工法の原理を示したものであり、図において、注入管２６によって地盤中に注入された注入材は、上下の外管パッカー２７，２７間に所定長に形成された柱状浸透源２８内に吐出され、この柱状浸透源２８から周囲の地盤中に浸透注入される。その際、柱状浸透源２８の孔壁から周囲の地盤中に注入材を均等に浸透注入させることができる。
【００３３】
しかし、他の注入ステージからの注入材、或いは隣接した注入ステージからの注入材が外管パッカー２７を迂回して柱状浸透源に注入してくるおそれがあった。
【００３４】
また、同じ注入管装置によって一次注入と二次注入を行うと、一次注入の際に一次注入材によって吐出口が詰まって、その後の二次注入がスムーズにできないことがあった。
【００３５】
本発明は以上の課題を解決するためになされたもので、低圧注入により大容量の注入材を逸送することなく、広範囲にかつ均一に柱状注入を行うことのできる注入管装置および地盤注入工法を提供することを目的とする。
【００３６】
また、吐出量を大きくしても土粒子間浸透が可能なことにより、削孔間隔を大きくとり、ゲルタイムを極端に長くしても(10数時間〜数十時間)、数時間のゲルタイムが可能になり、またゲル化時間が長くても隣接する注入材吐出口に注入材が逆流する心配がなく、また対象地盤の土層が複雑でも地層毎に、或いは注入ステージ毎に確実な注入をも可能にした注入管装置および地盤注入工法を提供することを目的とする。
【００３７】
さらに、これまでに開発されている広域な地盤に対する注入材の低圧浸透注入による多点注入ポンプの利点を生かしながら、低圧注入による土粒子間浸透を保ちながら各注入地点の注入状況に応じて、それぞれのユニットポンプによる注入速度、吐出圧、注入の中止および再開、ゲル化時間等を任意に管理し、しかも多数のユニットポンプの作動を同時に管理して注入状況の全体を把握管理することを可能にした注入管装置および地盤注入工法をすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３８】
請求項１記載の注入管装置は、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てなる注入管装置において、前記注入外管は、管軸方向に間隔をおいて設けられた一次注入材吐出口と二次注入材吐出口、これら注入材吐出口からの逆流を防止する逆止弁、および前記二次注入材吐出口の上面を含む管軸方向の一定範囲を覆う柱状空間導水部材と、前記削孔の孔壁と前記注入外管および柱状空間導水部材との間隙内に充填されたシールグラウトを備えてなることを特徴とするものである。
【００３９】
本発明は、これまで、地盤中に同一の注入材吐出口から注入していた一次注入材と二次注入材をそれぞれ異なる注入材吐出口から注入することで、特に一次注入材の後から注入される二次注入材を目詰まり等を起こすことなく効率的にかつ広範囲に注入できるようにしたものである。
【００４０】
注入外管の外周に、注入材吐出口の上面を含む管軸方向の一定範囲を覆うように柱状空間導水部材（柱状浸透源）を設置して一次注入材を注入すると、一次注入材によって柱状空間導水部材が目詰まりを起し、そのため後から注入される二次注入材を周囲の地盤中に効率的にかつ広範囲に浸透注入できなくなってしまう。
【００４１】
本発明によれば、一次注入材の吐出口と二次注入材の吐出口が別々に設けられていることで、一次注入材によって二次注入材の柱状浸透源として設置された柱状空間導水部材が目詰まりを起こすことはないので、一次注入後の二次注入をきわめて効率的にかつ広範囲にわたって浸透注入させることができる。
【００４２】
また、注入外管の外周部に二次注入材吐出口の上面を含む管軸方向の一定範囲を覆う柱状空間導水部材を管軸方向に間隔をおいて設け、かつ孔壁と注入外管および柱状空間導水部材との間にシールグラウトを充填することにより、柱状空間導水部材はシールグラウトによって被覆されているので、一次注入材は柱状空間導水部材内に侵入して目詰まりをおこすことはない。
【００４３】
また、シールグラウトとして注入材の吐出圧で砕けるような低強度のシールグラウトを充填することにより、一次注入材を注入した後、二次注入材は柱状空間導水部材(柱状浸透源)からその外側のシールグラウトを吐出圧によって破り、大きな柱状浸透源から周囲の地盤中に低圧下で、かつ大きな吐出速度で効率的にかつ広範囲に均一に浸透注入させることができる。
【００４４】
なお、注入外管と注入内管には鋼管や硬質塩ビ管、或いは生分解性注入管などを用いることができる。また、柱状空間導水部材は、注入外管の外周部に二次注入材吐出口の上面を含む管軸方向の一定範囲を覆って柱状浸透源を構成するために設置されるものであり、一定の厚さを有して網状またはスポンジ状をなし、透水性に富む素材から筒状または帯状に形成されたものが望ましい。
【００４５】
また他に、織布、不織布、透水性ウレタン樹脂材、透水性合成樹脂材、各種ドレーン材等、さらには、全体に複数の二次注入材吐出口や二次注入材吐出用スリットを有するチューブ、袋体或いは樹脂繊維などからなる網状体またはかご状体、さらには合成樹脂テープ等も柱状空間導水部材として用いることができる。
【００４６】
また、柱状空間導水部材の長さは、通常0.1ｍ〜3.0ｍ程度、好ましくは0.2〜1.0ｍであり、注入管の孔径よりも長く、その長さは対象とするステージの土層の厚さ、土層構造、透水性、毎分吐出量、吐出圧力、材質や構造などによって決定することができる。
【００４７】
一次注入材吐出口と二次注入材吐出口からの注入材の逆流を防止する逆止弁には、ゴムチューブ等が適し、逆止弁を取り付けることにより地盤中に吐出された一次注入材と二次注入材、さらに固化前のシールグラウトが注入管内に逆流するのを防止することができる。
【００４８】
なお、従来工法の特許文献６には、スパイラルテープが注入管の吐出口を覆う構造が記載されているが、注入材はスパイラルテープの隙間から吐出されるため、上下の吐出口或いは隣接する注入管の吐出口から注入された注入材は、スパイラルテープの隙間から吐出口を通して注入管内に逆流してくるので逆止弁として機能せず、注入管として効果的に機能しない。
【００４９】
本発明では、それ自体透水性を有する帯状の素材を管軸方向に筒状またはスパイラル状に設置することにより二次注入材吐出口を覆って柱状空間導水部材が形成され、かつ二次注入材吐出口の上面にゴムスリーブ等からなる逆止弁が取り付けられているので、大きな柱状空間導水部材からの注入と逆止弁による注入材の注入管内への逆流の防止が同時に可能になる。
【００５０】
シールグラウトには、注入内管を介して地盤中に一次注入材と二次注入材を注入する際に、注入材吐出口から吐出される注入材の吐出圧によって容易にひび割れして砕けるような低強度のセメント材、ベントナイト、ベントナイト・セメント材、或いは石灰、石膏などを用いるのが望ましい。
【００５１】
また、シールグラウトは、柱状空間導水部材に侵入して目詰まりを起こさない程度の粒径の材料、或いは粘性の大きな配合を用いればよい。或いは、柱状空間導水部材をシールグラウトが侵入しない程度の目の粗さの材料を用いればよい。
【００５２】
この場合の注入管は複数の削孔内にそれぞれ独立して挿入されてもよく、また一つの削孔内に複数束ねて挿入されてもよい。また、各注入管の注入材吐出口の間隔と柱状空間導水部材の設置長さは、地盤の性状等に応じて任意に設定することができる。
【００５３】
なお、本発明において一次注入材は、地盤内の粗い地層や水みちの充填による二次注入材の注入対象外への逸脱防止や地盤を均一にする目的で注入され（粗詰め注入）、懸濁性グラウトや瞬結性グラウト材が用いられる。
【００５４】
そして、一次注入で前処理された地盤に対して二次注入の浸透性グラウトを注入することによって均質な浸透固結体を形成することができる。
【００５５】
本発明は、一次注入材と二次注入材が別々の注入材吐出口から注入され、かつシールグラウトの固結体の存在により、二次注入材が吐出される柱状浸透源（柱状空間）内に一次注入材が侵入することはない。
【００５６】
また、本発明では、シールグラウトが複数の柱状空間導水部材の上下を仕切ることにより、注入材が上下に隣接するステージに侵入するのを防ぎ、注入材を柱状のステージ毎に確実に低圧浸透させることができる。
【００５７】
請求項２記載の注入管装置は、請求項１記載の注入管装置において、柱状空間導水部材を覆うシールグラウト侵入防止被覆部材を備え、当該シールグラウト侵入防止被覆部材は注入内管を介して地盤中に注入される二次注入材を通すように構成されてなることを特徴とするものである。
【００５８】
本発明は、特に地盤中に吐出された一次注入材の逆流によって柱状空間導水部材が目詰まりするのを防止し、かつ柱状空間導水部材が設置された区間全体に大きな柱状空間（柱状浸透源）を形成し、これにより一次注入に続いて二次注入をきわめて効率的にかつ広範囲に浸透注入できるようにしたものである。
【００５９】
この場合のシールグラウト侵入防止被覆部材には、前述のように例えば、二次注入材は通すがシールグラウト材は通さないような素材からなるメッシュ状または布状のシート材、透水性ウレタン被覆材、あるいは構造的にシールグラウト材の流入を阻止するように形成されたスリットや小孔を有するゴムシートやビニールシート等のシート材を用いることができる。
【００６０】
前者の例としては、例えば、織布や不織布からなるシート材などがあり、後者の例としては、例えばスリットや小孔に注入外管の内側から外側に吐出される二次注入材の吐出圧によって開くが、外からのシールグラウトの流入は阻止するように形成されたヒレ状の逆止弁を有するもの等がある(図１４（ｄ）参照)。
【００６１】
また、注入材の吐出圧で簡単に破断するようなミシン目を入れたビニール被覆材を用いれば、二次注入材の吐出圧によって簡単に破られるため、注入材はシールグラウトの固結層を破壊して地盤中に注入することができる。
【００６２】
さらに、水溶性のポリビニールアルコールやカルボキシンメチルセルローズ等からなるシート材を被覆材として用いれば、注入管を削孔内に挿入する際にシールグラウトの侵入を防止することができるだけでなく、二次注入材の注入時には溶けるため、二次注入材の注入が妨げられることはない。また、注入材の吐出圧によって簡単に破れるような弱いビニール被覆膜材を用いることもできる。
【００６３】
請求項３記載の注入管装置は、請求項１または２記載の注入管装置において、注入外管にパッカーを備えていることを特徴とするものである。
【００６４】
本発明は、孔壁と注入外管および柱状空間導水部材との間隙をシールグラウトによって充填し、さらに孔壁と注入外管との間隙を外管パッカーによって管軸方向に複数層に仕切ることにより、一注入材と二次注入材が他のステージへ逸送するのを防止し、特定の注入ステージの地層内に一次注入材と二次注入材をそれぞれ確実に浸透注入させることができる（図１５（ａ），（ｂ）参照）。なお、外管パッカーの間隔を狭め、パッカー間にゲル化タイムの短いグラウトや懸濁型グラウトを一次注入材として粗詰め注入してもよい。
【００６５】
外管パッカーは、袋体やゴムチューブ等から形成することができ、また地上からセメント系固化材や薬液などを充填することにより削孔の内径より大きい径に膨張するものであればよい。
【００６６】
さらに、各柱状空間導水部材の上下両側において孔壁と注入外管との間隙を外管パッカーが膨張して塞ぐことにより、孔壁と注入外管との間の間隙を管軸方向に複数に区画できるものであればよい。なお、外管パッカーは、柱状空間導水部材の上下両側、またはいずれか一側に取り付ければよい。
【００６７】
また、外管パッカーを二段に形成し、その間から瞬結性グラウトや懸濁型グラウトを注入して粗い土層や注入材が逸送しやすい軟らかい土層に順次注入してから、柱状空間導水部材から浸透性グラウトを注入してもよい。
【００６８】
本発明によれば、孔壁と注入外管との間の間隙をシールグラウトで充填した上、さらに孔壁と注入外管との間隙を複数層に仕切って塞ぐことにより、注入材の他のステージへの逸送を確実に防止し、特定の注入ステージの地層内に一次注入材と二次注入材をそれぞれ確実に浸透注入することができる。
【００６９】
請求項４記載の注入管装置は、複数の注入地点に配置された請求項１〜３のいずれかひとつに記載された複数の注入管装置と、注入材の貯蔵タンクと、それぞれ独立した駆動源で作動することにより前記貯蔵タンクから各注入地点の注入管装置に注入材を圧送する複数のユニットポンプと、各注入地点における注入材の流量および／または圧力を検出する流量圧力検出器と、前記注入材の圧送を開始および遮断するバルブと、各ユニットポンプの回転数変則機と、前記ユニットポンプ、流量圧力検出器、バルブおよび回転数変則機を監視・制御する集中監視装置を備えてなることを特徴とするものである。
【００７０】
本発明は、流量圧力検出器から集中監視装置に送信される各注入地点における注入材の流量および／または圧力データの信号に基づいて、各ユニットポンプの作動により各注入地点に注入材を任意の注入速度、吐出圧力および注入量で圧送することにより、複数の注入地点に注入材を同時に、或いは選択的に注入して、複数の注入地点における一次注入と二次注入を可能にしたものである。
【００７１】
なお、各注入管装置の注入内管を昇降させる注入管昇降装置と注入内管の注入ステージを監視する注入ステージ監視装置を設置することもできる(図１７参照)。
【００７２】
特に、注入内管として図６(ｂ)、図１１（ａ）に図示するような、注入材吐出口と内管パッカーを管軸方向に複数備えた注入内管を用い、各注入地点において、注入管昇降装置によって注入内管を昇降させることにより、複数の注入地点に同時にまたは選択的に、かつ各注入地点の複数の地層内に同時にまたは選択的に注入材を注入することができる。
【００７３】
請求項５記載の地盤注入工法は、請求項１〜３のいずれかひとつに記載の注入管装置による地盤注入工法において、削孔内に挿入した注入外管と当該注入外管内に挿入された注入内管を介して一次注入材を注入することにより、地盤中の水みちや粗い土層を充填して注入範囲外や地表面への二次注入材の逸脱を防止し、次に、二次注入材を大きな吐出速度で低圧注入することにより均等な地盤改良を行うことを特徴とするものである。
【００７４】
本発明によれば、同じ注入管装置を用いて粗詰めを目的とする一次注入と本来の地盤改良を目的とする二次注入をきわめて効率的に行うことができる。
【００７５】
請求項６記載の地盤注入工法は、請求項４記載の注入管装置による地盤注入工法において、流量圧力検出器から集中監視装置に送信される各注入地点における注入材の流量および／または圧力データの信号に基づいて、各注入地点における注入材の注入状況を集中監視装置において一括監視しながら、複数の注入地点に注入材をそれぞれ圧送し、かつ各注入地点に注入材をそれぞれ同時に、あるいは選択的に注入することにより複数の注入地点における一次注入と二次注入を行うことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００７６】
本発明によれば、特に孔壁と注入外管との間隙内に柱状空間導水部材からなる柱状浸透源が管軸方向に一定長に形成されることにより、孔壁から周囲の地盤中に大きな吐出速度で大容量の二次注入材を柱状注入により逸送させることなく低圧注入することができる。
【００７７】
また、注入材の吐出圧によりシールグラウトが一定長破壊されることで、一次注入材と二次注入材はそれぞれ独立して所定の注入ステージに最適量注入することができる。
【００７８】
また、一次注入材は、シールグラウトを破って地盤中に注入されるが、柱状空間導水部材はシールグラウトの存在により被覆されているので、地盤中に吐出された一次注入材が柱状空間導水部材内に逆流して侵入することはない。
【００７９】
このため、所定の注入ステージ毎に大きな柱状空間導水部材（柱状浸透源）から大きな吐出量で低圧浸透により逸送することなく土粒子間浸透が可能になる。
【００８０】
また、注入内管を介して地盤中に注入される二次注入材は通すが、シールグラウトは侵入しないシールグラウト被覆部によって柱状空間導水部材の外周を被覆することにより、一次注入材による柱状空間導水部材の目詰まりを防止して二次注入材の注入をスムーズに行なうことができる。
【００８１】
また、各注入ステージでは、シールグラウトと柱状空間導水部材と二次注入材吐出口を覆う逆止弁の働きにより、他の注入ステージ、或いは他の注入管からの注入材が注入管内に逆流したり、吐出口を塞いだりすることはなく、また未注入の柱状空間や注入材吐出口はシールグラウトの存在によって閉塞されることがないので、計画通りの注入、繰り返し注入を容易に行うことができる。
【００８２】
また、シールグラウト侵入防止被覆部材を用いることによって、一次注入材に粒径の細かい懸濁性グラウトを用いても柱状空間導水部材に侵入するのを防止することができ、また柱状空間導水部材の目を粗くすることにより、二次注入材として懸濁性グラウトを用いても目詰まりすることなく、地盤注入することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】注入管装置の一実施形態を示し、図（ａ）は削孔内に設置された注入外管および注入内管の正面図、図（ｂ），図(ｃ)はそれぞれ図(ａ)におけるイ−イ線、ロ−ロ線拡大断面図である。
【図２】削孔内に設置された注入外管の先端部を示し、図（ａ）は一部拡大縦断面図、図(ｂ)は柱状空間導水部材を被覆するシールグラウト侵入防止被覆部材を有する一部拡大縦断面図である。
【図３】図１に図示する注入管装置を示し、図(ａ)は注入内管の正面図、図(ｂ)は注入外管内に注入内管が挿入された状態を示す注入外管先端部の一部拡大縦断面図である。
【図４】注入管装置の他の一実施形態を示し、図（ａ）は削孔内に設置された注入外と注入内管の正面図、図（ｂ），（ｃ）はそれぞれ図(ａ)におけるハ−ハ線、ニ−ニ線拡大断面図である。
【図５】削孔内に設置された注入外管の先端部を示し、図（ａ）は一部拡大縦断面図、図(ｂ)は柱状空間導水部材を被覆するシールグラウト侵入防止被覆部材を有する一部拡大縦断面図である。
【図６】図(ａ)，(ｂ)は注入内管の側面図、図(ｃ)は注入外管内に注入内管が挿入された状態を示す注入外管先端部の一部拡大縦断面図である。
【図７】図（ａ）〜（ｃ）は、地盤中に注入外管を設置する施工手順を示す断面図である。
【図８】図１に図示する注入管装置による注入材の注入方法を示す断面図である。
【図９】図１に図示する注入管装置による注入材の注入方法を示す断面図である。
【図１０】注入管装置の他の実施形態を示し、図（ａ）は削孔内に設置された注入外管と注入内管の正面図、図（ｂ）は注入外管の中間部の一部拡大縦断面図、図(ｃ)，(ｄ)はそれぞれ図(ｂ)におけるホ−ホ線、ヘ−へ線断面図である。
【図１１】図(ａ)は注入内管の正面図、図(ｂ)は注入外管内に注入内管が挿入された状態を示す注入外管の中間部の一部拡大縦断面図である。
【図１２】注入管装置の他の実施形態を示し、図（ａ）は削孔内に設置された注入外管と注入内管の正面図、図（ｂ）は注入外管の中間部の一部拡大縦断面図、図(ｃ)，(ｄ)はそれぞれ図(ｂ)におけるト−ト線、チ−チ線断面図である。
【図１３】注入外管内に注入内管が挿入された状態を示す注入外管の中間部の一部拡大縦断面図である。
【図１４】注入管装置の他の実施形態を示し、図（ａ）は削孔内に設置された注入外管の正面図、図（ｂ），(ｃ)はそれぞれ図(ａ)におけるリ−リ線、ヌ−ヌ線拡大断面図、図（ｄ）はシールグラウト侵入防止被覆部材のスリット部分の拡大断面図である。
【図１５】注入管装置による地盤注入工法を示し、図（ａ）はシールグラウト侵入防止被覆部材を備えていない注入管装置による地盤注入工法を示し、図（ｂ）はシールグラウト侵入防止被覆部材を備えた注入管装置による地盤注入工法を示す断面図である。
【図１６】注入管装置の他の実施形態を示し、注入材を複数地点の複数の注入ステージに同時に或いは選択的に注入できるように構成された注入管装置の概要図である。
【図１７】注入管装置の他の実施形態を示し、注入材を複数地点の注入ステージの地盤中に同時に或いは選択的に注入できるように構成された注入管装置の概要図である。
【図１８】注入管装置の他の実施形態を示し、注入材を複数地点の注入ステージの地盤中に同時に或いは選択的に注入できるように構成された注入管装置の概要図である。
【図１９】従来の注入管装置の一例を示す断面図である。
【図２０】従来の注入管装置の一例を示す断面図である。
【図２１】従来の注入管装置の一例を示す断面図である。
【図２２】図（ａ）〜（ｅ）は、注入工法の原理を示す説明図である。
【図２３】図（ａ），（ｂ）は、注入工法の原理を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００８４】
図１〜図３は、本発明に係る注入管装置の一実施形態を示し、図において、削孔１内に注入外管２が挿入され、注入外管２内に注入内管３が挿入され、さらに削孔１と注入外管２との間隙内にシールグラウト４が充填されている。
【００８５】
シールグラウト４は、削孔１内で固化することにより、注入外管２を削孔１内に保持すると共に孔壁の崩壊を防止し、かつ削孔１内に注入された注入材が孔壁と注入外管２との間隙内を注入外管２の管軸方向に逸送するのを防止する働きをするものであり、削孔１の全長、或いは地盤改良域区間内に充填されている。
【００８６】
シールグラウト４には固化しても注入材の吐出圧で容易に砕けるような低強度のセメントモルタルやベントナイト、あるいは低アルカリ性セメント、石灰、石膏などが用いられる。
【００８７】
注入外管２と注入内管３には鋼管、硬質塩ビ管または生分解性注入管などが用いられている。また、注入外管２の先端は閉ざされ、またその先端の側壁部に一次注入材吐出口２ａが形成され、それより下方に二次注入材吐出口２ｂが注入外管２の管軸方向に所定間隔をおいて形成されている。
【００８８】
一次注入材吐出口２ａと二次注入材吐出口２ｂには逆止弁５がそれぞれ取り付けられ、また、二次注入材吐出口２ｂの上面とその上下両側部分の一定範囲Ｌに、管軸方向に連続する柱状空間導水部材６が取り付けられている。
【００８９】
なお、一次注入材は、削孔１周囲の地盤内の空隙や水みちを充填（粗詰）することにより地盤の均一化を図る目的で注入され、主としてセメントベントナイトや瞬結型注入材が注入される。また、二次注入材は、地盤の止水・強化・締め固め・液状化防止などの注入本来の目的で注入され、主として緩結型注入材が注入される。
【００９０】
逆止弁５は、一次注入材吐出口２ａと二次注入材吐出口２ｂから削孔１の周囲にそれぞれ吐出された一次注入材と二次注入材の逆流を阻止するための弁であり、主としてゴムスリーブ等から形成されている。
【００９１】
柱状空間浸透部材６は、二次注入材吐出口２ｂから吐出される二次注入材を、低圧下でも可能な限り多くかつ広範囲の地盤中に浸透注入させるための柱状浸透源を形成するものであり、当該柱状空間導水部材６は、透水性を有する網状体、織布、不織布、あるいはスリットまたは多数の小孔を有する合成樹脂膜材や帯状合成樹脂材、または各種ドレーン材などから所定の厚さを有する筒状または帯状に形成されている。
【００９２】
また、柱状空間導水部材６は、注入外管２の先端に二次注入材吐出口２ｂの上面を含む注入外管２の外周を注入外管２の管軸方向に一定区間Ｌを覆うように取り付けられている。
【００９３】
さらに、柱状空間導水部材６は、地盤の状況に応じて長さＬが調整され、例えば、粘土層やシルト層などの透水性の小さい地層に対しては、柱状空間導水部材６の長さＬを長くすることにより、すなわち柱状浸透源の長さＬを長くすることにより、低圧下でも大容量の二次注入材を広範囲に低圧注入することができる。また、大きな固結径を得たい場合は、柱状空間導水部材６の長さＬ、すなわち柱状浸透源の長さＬを長くし、かつ削孔１の間隔を大きくすればよい。
【００９４】
いずれの場合においても、柱状空間導水部材６は、二次注入材吐出口２ｂを覆う逆止弁５の上を覆うように取り付けられ、また、素材自体が透水性を有するか、素材自体は不透水性であっても隙間やスリット、あるいはミシン目を有することにより透水性を有して形成されている。
【００９５】
図２（ｂ）は、柱状空間導水部材６の上にシート状のシールグラウト侵入防止被覆部材７が取り付けられている注入管装置を示したものである。
【００９６】
シールグラウト侵入防止被覆部材７は、特に一次注入材吐出口２ａから注入外管２の周囲に吐出された一次注入材や固化前のシールグラウト４が柱状空間導水部材６内に侵入するのを防止するために設置されるものであり、一次注入材とシールグラウト４は通さないが、二次注入材は通す素材または構造によって形成されている。
【００９７】
この場合のシールグラウト侵入防止被覆部材７は、例えば、スリットや多数の小孔を有するゴムシート、あるいは注入材の吐出圧によって簡単に破れるような薄いビニールシート、あるいはメッシュ状のゴムシートまたは注入材の吐出圧によって簡単に破断するようなミシン目の入ったビニールシート等から形成されている。
【００９８】
注入内管３の先端は閉ざされており、またその先端の側壁部に注入材吐出口３ａが形成され、当該注入材吐出口３ａを挟んでその上下両側に一組のパッカー３ｂ，３ｂが取り付けられている。
【００９９】
パッカー３ｂは、ゴム製の袋などから形成され、注入外管２と注入内管３との間隙内にあってエアまたは流体が注入されることにより膨張することで、注入外管２と注入内管３との間隙を注入材吐出口３ａの上下両側部において密閉できるように構成されている。
【０１００】
このような構成において、注入材吐出口３ａが注入外管２の一次注入材吐出孔２ａと一致するように、注入内管３を注入外管２内にセットする。
【０１０１】
次に、地上からパッカー３ｂ，３ｂ内にエア等を封入してパッカー３ｂ，３ｂを膨張させることにより、注入外管２と注入内管３との間隙内に注入内管３から注入外管２の一次注入材吐出孔２ａに連通する注入材流路を形成する（図３（ｂ）参照）。
【０１０２】
そして、注入内管３内に一次注入材を注入すると、一次注入材はその吐出圧によって逆止弁５を押し開け、一次注入材吐出口２ａから注入外管２の外に吐出され、周囲の地盤中に浸透注入される。これにより、削孔１周囲の地盤に対して粗詰めを行うことができる。
【０１０３】
この場合、柱状浸透源としての柱状空間導水部材６は、シート状のシールグラウト侵入被覆部材７によって被覆されているため、一次注入材の注入中、およびその後に削孔１の周囲に吐出された一次注入材が柱状空間導水部材６内に侵入して柱状浸透源としての機能を低下させてしまうことはない。
【０１０４】
また、削孔１の孔壁と注入外管２との間隙内は、その全長、或いは所定の注入深度の範囲がシールグラウト４によって充填されていることにより、一次注入材が管軸方向に逸送することもない。
【０１０５】
次に、注入内管３の注入材吐出口３ａが注入外管２の二次注入材吐出孔２ｂと一致するように注入内管３を注入外管２内にセットする。次に、パッカー３ｂ，３ｂを膨張させて注入外管２と注入内管３との間隙に注入内管３から柱状空間導水部材（柱状浸透源）６に連通する注入材流路を形成する。
【０１０６】
そして、注入内管３内に二次注入材を注入すると、二次注入材は注入材吐出口３ａから柱状空間導水部材（柱状浸透源）６内に吐出され、柱状空間導水部材６の所定の長さの空間内に流入した上で、シールグラウト４を破り、柱状浸透源６から孔壁周囲の地盤中に浸透注入(土粒子間浸透)される。
【０１０７】
この場合、削孔１周囲の地盤に対して一次注入によって予め粗詰めがなされていることにより、二次注入材が地盤中に無駄に逸送してしまうことはない。
【０１０８】
また、削孔１の孔壁と注入外管２との間隙内は、その全長、或いは所定の注入深度の範囲がシールグラウト４によって充填されていることにより、二次注入材が管軸方向に逸送することもなく、また注入外管２の管軸方向に隣接した柱状空間導水部材（柱状浸透源）６内に、或いは隣接する他の注入外管２内に注入材が流入することもない。
【０１０９】
なお、一次注入材吐出口２ａにおける注入材の逆流を防止する逆止弁５の上側に、孔壁と注入外管２との間隙を上下に仕切る外管パッカー(図省略)を取り付け、当該外管パッカーを膨張させて孔壁と注入外管２との間隙を逆止弁５の上側において予め上下に仕切ることにより、一次注入材と二次注入材が間隙内を上方に逸送するのを確実に防止することができる。
【０１１０】
図４〜図６は、本発明の他の実施形態を示し、特に、一次注入材吐出口２ａは、注入外管２の上方位置に形成され、当該一次注入材吐出口２ａの位置より下方位置に二次注入材吐出口２ｂが形成されている。
【０１１１】
一次注入材吐出口２ａと二次注入材吐出口２ｂに逆止弁５がそれぞれ取り付けられ、各二次注入材吐出口２ｂの上面を含む管軸方向の一定範囲Ｌには柱状空間導水部材６が環状または螺旋状に巻き付けて取り付けられている。
【０１１２】
図５（ｂ）では、柱状空間導水部材６の上にシート状のシールグラウト侵入防止被覆部材７が柱状空間導水部材６に沿って取り付けられている。
【０１１３】
また、注入内管３は、図６（ｂ）に図示するように、先端の側壁部に複数の注入材吐出口３ａが管軸方向に所定間隔おきに形成され、かつ各注入材吐出口３ａを挟んでその上下両側に一組のパッカー３ｂ，３ｂがそれぞれ取り付けられている。注入材吐出口３ａは、注入外管２の二次注入材吐出口２ｂとほぼ一致する位置に形成されている。
【０１１４】
この注入内管３を利用することにより、二次注入材の注入を広範囲にきわめて効率的に行うことができる。また、二次注入材吐出口２ｂが一ヶ所だけの注入内管を用いて逆止弁５に覆われた二次注入材吐出口２ｂから注入材を吐出すると、注入材は所定長Ｌの柱状空間導水部材６に流入してシールグラウト４を破って周辺の地盤中に柱状に浸透する。
【０１１５】
なお、図５（ｂ）、図６（ｃ）は、柱状空間導水部材６の長さＬの区間をシールグラウト侵入防止被覆部材７で覆った状態を示す。
【０１１６】
図７（ａ）〜（ｃ）は、図１に図示する注入管装置の注入外管２を地盤中に設置する方法を示し、最初にケーシングａと掘削機ｂを用いて削孔１を形成する。
【０１１７】
次に、注入外管２を削孔１のケーシングａ内に建て込む。そして、削孔１のケーシングａ内にシールグラウト４を充填しながらケーシングａを徐々に引き抜く。以上の手順により削孔１内に注入外管２を建て込むことができる。
【０１１８】
図８は、図１に図示する注入管装置による地盤注入工法を示し、図示するように、複数の注入外管２は地盤中に挿入深さを変え、かつ一定間隔おきに配置されている。
【０１１９】
このような配置のもとで地盤注入を行うことにより、地盤中に長さＬに対応した大径の固結体を効率的に形成することができ、また複数地点に同時にまたは複数地点を選択して注入することにより地盤改良を短期間でかつ効率的に行うことができる。
【０１２０】
また、柱状空間導水部材（柱状浸透源）６の長さＬを深く(長く)することにより、注入材の吐出量を多くしても低圧注入が可能であり、また、削孔間隔Ｄを大きくすることができるため、大きな固結体を形成して効果的でかつ経済的に広範囲の地盤改良を行うことができ、特に液状化対策工に適している。
【０１２１】
特に、近年の液状化工法の性能設計では、液状化しやすい層を完全に固結しなくても、図示するように未固結部を残して経済性を得ることができる。このような目的のために長いゲル化時間と耐久性にすぐれた弱アルカリ性、中性、酸性領域(ｐＨ１〜10)のシリカ溶液を注入するのが望ましい。
【０１２２】
このようなグラウトは水ガラスのアルカリを酸で中和したシリカゾルグラウト、或いは水ガラスをイオン交換樹脂やイオン交換膜で処理したシリカグラウト、或いはこれらの混合物などを上げることができる。
【０１２３】
図９は、同じく図１に図示する注入管装置による地盤注入工法を示し、図示するようにひとつの削孔１内に複数の注入管が深さを変えて配置されている。
【０１２４】
また、削孔１の孔壁と各装置の注入外管２との間隙内にシールグラウト４が削孔１の全長にわたって充填されている。
【０１２５】
このような配置により、削孔１内に管軸方向に一定区間Ｌ連続する複数の柱状空間導水部材（柱状浸透源）６が管軸方向に所定間隔おきに形成されている。そして、複数の注入外管２に注入内管３を介して注入材をそれぞれ注入することにより、複数の注入ステージＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ内に一次注入材と二次注入材を注入することができる。
【０１２６】
図１０と図１１は、同じく本発明の注入管装置の他の実施形態を示し、特に、注入外管２の一次注入材吐出口２ａと二次注入材吐出口２ｂは、それぞれ注入外管２の管軸方向に一定間隔おきにかつ交互に複数形成されている。
【０１２７】
逆止弁５は各注入材吐出口２ａと２ｂにそれぞれ取り付けられ、また、柱状空間導水部材６は、各二次注入材吐出口２ｂの上面を含むその上下両側の一定区間Ｌを管軸方向に覆うように、注入外管２の管軸方向に一定間隔おきに取り付けられ、さらに柱状空間導水部材（柱状浸透源）６の上にシールグラウト侵入防止被服部材７が取り付けられている。
【０１２８】
このように構成されていることにより、削孔１の孔壁と注入外管２との間隙内に管軸方向に一定区間Ｌ連続する複数の柱状浸透源が管軸方向に一定間隔おきに形成される。
【０１２９】
そして、注入外管２内に注入内管３を介して一次注入材と二次注入材をそれぞれ注入することにより、複数の注入ステージＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ内に一次注入材と二次注入材をそれぞれ注入することができる。
【０１３０】
図１２と図１３は、同じく本発明の注入管装置の他の実施形態を示し、図１２においては、特に注入外管２の一次注入材吐出口２ａは、注入外管２の側壁部に管軸方向に一定間隔おきに複数形成され、二次注入材吐出口２ｂは各一次注入材吐出口２ａ，２ａ間に一定間隔おきに複数形成されている。
【０１３１】
また、逆止弁５は各一次注入材吐出口２ａと二次注入材吐出口２ｂにそれぞれ取り付けられ、柱状空間導水部材６は、逆止弁５によって覆われた各二次注入材吐出口２ｂの上面を含むその上下両側の一定区間Ｌを覆うように、かつ注入外管２の管軸方向に環状あるいは螺旋状に巻き付けて複数取り付けられ、図１３においては、さらに柱状空間導水部材６の上にシールグラウト侵入防止被覆部材７が取り付けられている。
【０１３２】
このように構成されていることにより、削孔１の孔壁と注入外管２との間隙内に管軸方向に一定長Ｌのシールグラウトによって覆われた独立した複数の柱状浸透源が管軸方向に一定間隔おきに形成される。
【０１３３】
また、注入外管２内に注入内管３を介して注入材を注入することにより、複数の注入ステージＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ内に一次注入材で粗詰め注入して二次注入材を浸透注入することができる。
【０１３４】
図１４(ａ)，(ｂ)，（ｃ），（ｄ）は、同じく本発明の注入管装置の他の実施形態を示し、特に注入外管２の一次注入材吐出口２ａは、注入外管２の側壁部に管軸方向に一定間隔おきに複数形成され、二次注入材吐出口２ｂは各一次注入材吐出口２ａ，２ａ間に一定間隔おきに複数形成されている。
【０１３５】
また、柱状空間導水部材６は、複数の逆止弁５によって覆われた二次注入材吐出口２ｂの上面を含むその上下両側の一定長Ｌを覆う長さに形成され、各二次注入材吐出口２ｂを覆うように取り付けられ、かつその上下両端部は注入外管２に密着した状態に固着されている。
【０１３６】
シールグラウト侵入防止被覆部材７は、各柱状空間導水部材６を覆うように取り付けられている。また、シールグラウト侵入防止被覆部材７は、透水性の織布からなるシート材、あるいは小孔やスリットを有する樹脂製のシート材、あるいは吐出圧によって容易に破けるミシン目を縦方向に多数入れた薄膜のシール材などから管軸方向に連続した、あるいは独立した袋状またはチューブ状に形成されている。
【０１３７】
特に、後者のシート材に形成されたスリットや小孔には、注入外管の内側から外側に吐出される二次注入材の吐出圧によって開くが、注入外管内に逆流する一次注入材やシールグラウト等の流入によっては閉まるように形成されたヒレ状の逆止弁７ａが形成されている(図１４（ｄ）参照)。
【０１３８】
また特に、図１５（ａ），（ｂ）に図示するように、図１０〜図１４に図示する実施形態において、注入外管２の外側部に孔壁と注入外管２との間隙を上下に仕切る外管パッカー１８を管軸方向に所定間隔おきに取り付け、当該外管パッカー１８を膨張させて孔壁と注入外管２との間隙を管軸方向に予め複数層に仕切って各層ごとに密閉することにより、一次注入材と二次注入材が間隙内を他の注入ステージに逸送するのを防止することができる。
【０１３９】
この場合、外管パッカー１８は、注入外管２の管軸方向に隣接する柱状空間導水部材（柱状浸透源）６および／または一次注入材吐出口２ａを管軸方向に一または複数個ごとに区画するように管軸方向に一定間隔おきに取り付けられている。外管パッカー１８は、袋体などに地上から注入管を介してモルタル等の固化材を充填することにより形成されている。
【０１４０】
また、孔壁と柱状空間導水部材６との間隙内にシールグラウト４が充填され、図１５（ｂ）に図示する実施形態においては、さらに各柱状空間導水部材６の外周にシールグラウト侵入防止被覆部材７が取り付けられている。
【０１４１】
図１６〜図１８は、複数の注入地点に注入材を同時に或いは選択して注入できるように構成された注入管装置を示したものである。
【０１４２】
図１６において、複数の注入地点に削孔１が形成され、各削孔１内に図１（ａ）,（ｂ）に図示する注入管装置の注入外管２が挿入されている。
【０１４３】
各注入管装置の注入管には注入材が貯蔵された注入材貯蔵タンク８が導管９を介してそれぞれ接続され、各導管９には注入材貯蔵タンク８から各注入管装置に注入材をそれぞれ圧送するためのユニットポンプ１０、各注入地点における注入材の流量と圧力を検出するための流量圧力検出器１１、さらに注入材の圧送を開始および遮断するためのバルブ１２がそれぞれ接続されている。
【０１４４】
各ユニットポンプ１０は、インバータ等の回転数変速機１３を備え、かつモータ等の独立した駆動源１４によって個々に作動するように構成されている。また、各ユニットポンプ１０、回転数変速機１３、流量圧力検出器１１およびバルブ１２は、それぞれ集中監視装置１５に接続され、すべて集中監視装置１５によって監視され、個々に制御されるようになっている。
【０１４５】
このような構成において、流量圧力検出器１１からの流量／およびまたは圧力データの信号が集中監視装置１５に送信されると、貯蔵タンク８から各装置の注入外管２にそれぞれ各ユニットポンプ１０の作動により一次注入材と二次注入材がそれぞれ任意の注入速度、吐出圧力および注入量で各注入管装置に圧送される。
【０１４６】
その際、特に二次注入材は、複数の注入地点において各装置の注入材吐出口２ａから柱状空間導水部材（柱状浸透源）６に同時に或いは選択的に吐出され、そして柱状空間導水部材（柱状浸透源）６から周囲の地盤中に同時或いは選択して浸透注入される。
【０１４７】
図１７は、図１６の実施形態において、さらに複数の注入地点において複数の注入ステージＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄに一次注入材と二次注入材をそれぞれ同時或いは選択して注入できるように構成された注入管装置を示したものである。
【０１４８】
複数の注入地点に形成された各削孔１内に、図１または図２に図示する注入管装置の注入外管が図７に図示するように複数挿入されている。すなわち各注入管装置の注入外管２の深さは異なっていて、各注入外管２の柱状空間導水部材(柱状浸透源)６は削孔１の深さ方向に所定間隔おきに位置するように配置されている。その他の構成は図１３に図示する実施形態とほぼ同じである。
【０１４９】
そして、各注入地点の注入外管に一次注入材と二次注入材をそれぞれ注入することにより、複数の注入地点の複数の注入ステージＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの地盤中に一次注入材と二次注入材をそれぞれ同時或いは選択して注入することができる。
【０１５０】
図１８は、図１０，１２，１４の実施形態において、複数の注入地点において注入ステージＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの地盤中に一次注入材と二次注入材をそれぞれ同時或いは選択して注入できるように構成された注入管装置を示したものである。
【０１５１】
図において、複数の注入地点に形成された各削孔１内に、図１０，１２または図１４に図示する注入管装置の注入外管が挿入されている。また、各装置の注入内管３を昇降させて注入ステージを変える注入内管昇降装置１６と注入内管３の注入ステージを監視する注入ステージ監視装置１７がそれぞれ設置されている。
【０１５２】
その他の構成は、図１０，１２，１４図示する実施形態とほぼ同一である。また、注入材貯蔵タンク８、導管９、ユニットポンプ１０、流量圧力検出器１１などを備えている等は、図１６，１７に図示する実施形態とほぼ同じである。
【０１５３】
このような構成において、流量圧力検出器１１からの流量／およびまたは圧力データの信号が集中監視装置１５に送信されると、貯蔵タンク８内の注入材がそれぞれ各ユニットポンプ１０の作動により任意の注入速度、吐出圧力および注入量で各装置の注入内管３に圧送される。
【０１５４】
特に、二次注入材は、複数の注入地点において、各注入外管２の複数の注入材吐出口２ｂから複数の柱状空間導水部材（柱状浸透源）６内にそれぞれ吐出され、さらに各注入地点において柱状浸透源から周囲の地盤中に同時或いは選択して浸透注入される。
【０１５５】
また、各注入地点における注入内管３が、集中監視装置１５からの信号による指示によって注入内管昇降装置１６が作動することにより、注入外管２内を注入内管３が上昇することにより、複数の注入地点の各注入ステージＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの地盤中に一次注入材と二次注入材をそれぞれ注入することができる。
【０１５６】
図１６〜図１８に図示する実施形態において、ユニットポンプ１０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１０を横、縦或いは三次元として配置することができる。
【０１５７】
また、ユニットポンプ１０はいずれもそれぞれがモータ等の駆動源１４で作動させることができる。さらに、各駆動源１４は集中監視装置１５で制御されるインバータ等の回転数変速機１３によって作動させることができる。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１０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構成することができる。
【０１５８】
このため、一セットの多連装装置はユニットポンプ１０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、集中監視装置１７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、吐出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監視装置１５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】
【０１５９】
本発明は、複数の注入地点の複数の注入ステージに柱状浸透源を個々に独立に形成し、各柱状浸透源から注入材を地盤中に順にまたは同時に注入することができ、かつ柱状浸透により大きな注入速度でも低圧で土粒子間浸透せしめることができ、さらに大きな固結径を得ることができて、大容量土の経済的地盤改良が要求される液状化防止注入工に適した注入管装置を提供する。
【符号の説明】
【０１６０】
１ 削孔
２ 注入外管
２ａ 一次注入材吐出口
２ｂ 二次注入材吐出口
３ 注入内管
３ａ 注入材吐出口
３ｂ パッカー
４ シールグラウト
５ 逆止弁
６ 柱状空間導水部材
７ シールグラウト侵入防止被覆部材
８ 注入材貯蔵タンク
９ 導管
１０ ユニットポンプ
１１ 流量圧力検出器
１２ バルブ
１３ 回転数変速機
１４ 駆動源
１５ 集中監視装置
１６ 注入内管昇降装置
１７ 集中監視装置
１８ 外管パッカー
【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てなる注入管装置において、前記注入外管は、管軸方向に間隔をおいて設けられた一次注入材吐出口と二次注入材吐出口、これら注入材吐出口からの逆流を防止する逆止弁、および前記二次注入材吐出口の上面を含む管軸方向の一定範囲を間隔をおいて覆う柱状空間導水部材と、前記削孔の孔壁と前記注入外管および柱状空間導水部材との間隙内に充填されたシールグラウトを備えてなることを特徴とする注入管装置。
【請求項２】
請求項１記載の注入管装置において、柱状空間導水部材を覆うシールグラウト侵入防止被覆部材を備え、当該シールグラウト侵入防止被覆部材は注入内管を介して地盤中に注入される二次注入材を通すように構成されてなることを特徴とする注入管装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の注入管装置において、注入外管の側部に孔壁と注入外管との間隙を仕切るパッカーを備えていることを特徴とする注入管装置。
【請求項４】
複数の注入地点に配置された請求項１〜３のいずれかひとつに記載された複数の注入管装置と、注入材の貯蔵タンクと、それぞれ独立した駆動源で作動することにより前記貯蔵タンクから各注入管装置に注入材をそれぞれ圧送する複数のユニットポンプと、各注入地点における注入材の流量および／または圧力を検出する流量圧力検出器と、前記注入材の圧送を開始および遮断するバルブと、各ユニットポンプの回転数変則機と、前記ユニットポンプ、流量圧力検出器、バルブおよび回転数変則機を監視・制御する集中監視装置を備えてなることを特徴とする地盤注入工法。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかひとつに記載の注入管装置による地盤注入工法において、削孔内に挿入した注入外管と当該注入外管内に挿入された注入内管を介して一次注入材を注入することにより、地盤中の水みちや粗い土層を充填し、注入範囲外や地表面への二次注入材の逸脱を防止し、次に、二次注入材を大きな吐出速度で低圧注入することにより均等な地盤改良を行うことを特徴とする地盤注入工法。
【請求項６】
請求項４記載の注入管装置による地盤注入工法において、流量圧力検出器から集中監視装置に送信される各注入地点における注入材の流量および／または圧力データの信号に基づいて、各注入地点における注入材の注入状況を集中監視装置において一括監視しながら、複数の注入地点に注入材を圧送し、かつ各注入地点に注入材をそれぞれ同時に、あるいは選択的に注入することにより複数の注入地点における一次注入と二次注入を行うことを特徴とする地盤注入工法。
【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てなる注入管装置において、前記注入外管は、管軸方向に間隔をおいて設けられた一次注入材吐出口と二次注入材吐出口、これら注入材吐出口からの逆流を防止する逆止弁、および前記二次注入材吐出口の上面を含む管軸方向の一定範囲を間隔をおいて覆う柱状空間導水部材と、前記削孔の孔壁と前記注入外管および柱状空間導水部材との間隙内に充填されたシールグラウトを備えてなることを特徴とする注入管装置。
【請求項２】
請求項１記載の注入管装置において、柱状空間導水部材を覆うシールグラウト侵入防止被覆部材を備え、当該シールグラウト侵入防止被覆部材は注入内管を介して地盤中に注入される二次注入材を通すように構成されてなることを特徴とする注入管装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の注入管装置において、注入外管の側部に孔壁と注入外管との間隙を仕切るパッカーを備えていることを特徴とする注入管装置。
【請求項４】
複数の注入地点に配置された請求項１〜３のいずれかひとつに記載された複数の注入管装置と、注入材の貯蔵タンクと、それぞれ独立した駆動源で作動することにより前記貯蔵タンクから各注入管装置に注入材をそれぞれ圧送する複数のユニットポンプと、各注入地点における注入材の流量および／または圧力を検出する流量圧力検出器と、前記注入材の圧送を開始および遮断するバルブと、各ユニットポンプの回転数変則機と、前記ユニットポンプ、流量圧力検出器、バルブおよび回転数変則機を監視・制御する集中監視装置を備えてなることを特徴とする地盤注入工法。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかひとつに記載の注入管装置による地盤注入工法において、削孔内に挿入した注入外管と当該注入外管内に挿入された注入内管を介して一次注入材を注入することにより、地盤中の水みちや粗い土層を充填し、注入範囲外や地表面への二次注入材の逸脱を防止し、次に、二次注入材を大きな吐出速度で低圧注入することにより均等な地盤改良を行うことを特徴とする地盤注入工法。
【請求項６】
請求項４記載の注入管装置による地盤注入工法において、流量圧力検出器から集中監視装置に送信される各注入地点における注入材の流量および／または圧力データの信号に基づいて、各注入地点における注入材の注入状況を集中監視装置において一括監視しながら、複数の注入地点に注入材を圧送し、かつ各注入地点に注入材をそれぞれ同時に、あるいは選択的に注入することにより複数の注入地点における一次注入と二次注入を行うことを特徴とする地盤注入工法。
【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２０１２−１８８８３１（Ｐ２０１２−１８８８３１Ａ）
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５１８１９（Ｐ２０１１−５１８１９）
【出願日】平成２３年３月９日（２０１１．３．９）
【特許番号】特許第４８２７１０９号（Ｐ４８２７１０９）
【特許公報発行日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【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２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月９日（２０１１．３．９）
【特許番号】特許第４８２７１０９号（Ｐ４８２７１０９）
【特許公報発行日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【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）】
[ Back to top ]