JPH0565649B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は固結時間の異なる複数の注入材を地
盤中に注入して地盤を固結する複合注入工法に用
いられる注入管に係り、特に前記固結時間の異な
る複数の注入材を同時にかつ水平方向に向けて注
入することにより極めて迅速かつ簡単に地盤を固
結する地盤注入用注入管に関する。

〔従来の技術〕

複雑な地盤を改良する技術として一般に、固結
時間の短いグラウトならびに長いグラウトを地盤
中に注入する、いわゆる複合注入工法が用いられ
る。

この種の複合注入工法として、従来、二重管を
用いてまず、固結時間の短いグラウトを地盤中に
注入して粗い部分、弱い部分あるいは注入管まわ
りの空隙を填充し、その後固結時間の長いグラウ
トを土粒子間注入して地盤中に浸透させる工法が
知られている。

さらに、三重管を用いて二つの管路から別々に
送液された二液の合流液（固結時間の短い注入
液）を上部吐出口から注入し、同時に下部吐出口
から固結時間の長いグラウトを注入する複合注入
工法が知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、前者の二重管では固結時間の異なるグ
ラウトが別々に注入されるため、注入の際にこれ
らグラウトの切り換えが必要となり、このため操
作が複雑化されて迅速かつ簡単な注入が不可能で
ある。さらに、この注入管では送液量を多くでき
ず、施工能率が低い。

また、後者の三重管では固結時間の異なるグラ
ウトの同時注入が可能となるが、三重管であるた
め注入管孔径が大きくなり、削孔費が高く、かつ
施工能率が悪くなる。

さらに、この三重管では主材、瞬結用反応剤配
合液および緩結用反応剤配合液の配合調整が必要
で、複雑となる。さらに、この三重管では上部吐
出口からの注入液は水平方向に注入されるが、下
部吐出口からの注入液は下方垂直方向に注入され
る。通常、注入工法が対象とする地盤は軟弱地盤
であるが、この地盤では地盤生成過程において透
水性の異なる層が水平方向に帯積するのが通例で
ある。したがつて、透水係数は垂直方向よりも水
平方向が大きく、注入管の吐出口は注入管末端部
に下方垂直方向に向いて位置するよりも注入管側
壁に、水平方向に向いて位置する方が無理なく注
入される。

そこで、本発明の目的は固結時間の異なる複数
の注入材を地盤中に注入するに際して、二重管等
の二つの管路を有する孔径の小さい注入管により
水平方向に同時注入を可能とし、このため迅速か
つ簡単に地盤を固結し、従来技術に存する前述の
欠点を改良した地盤注入用注入管を提供すること
にある。

〔問題点を解決するための手段〕

前述の目的を達成するため、本発明によれば、
二つの管路を有するとともに軸方向の異なる位置
に水平方向に向いた複数の吐出口を有し、前記吐
出口には一方の管路と通じる噴射口および他方の
管路と通じる噴射口がそれぞれ開口され、前記複
数の吐出口のうち少なくとも二つはその中に開口
される噴射口の口径比率がそれぞれ異なるように
形成されてなることを特徴とする。

以下、本発明を添付図面を用いて説明する。第
１図および第２図はそれぞれ、本発明にかかる注
入管の一具体例の断面図であつて、第１図は掘削
水の送液状態を示し、第２図は注入状態を示す。
第１図および第２図において、１は本発明工法に
かかる二つの管路を有する注入管であつて、二重
管の例を示す。この注入管１は二重管の他に二つ
の管路が並列して設けられたものであつてもよ
い。（図示せず。）注入管１は外管管路２および内
管管路３を有し、かつ軸方向の異なる位置、すな
わち注入管１の長さ方向の異なる位置に注入管１
の外側Ａに通じる水平方向に向いた複数の吐出口
５，５…５を有し、さらに前記吐出口５，５…５
には一方の管路、例えば内管管路３と通じる噴射
口４，４…４および他方の管路、例えば外管管路
２と通じる噴射口６，６…６がそれぞれ開口され
る。

さらに前述の吐出口５，５…５のうち、少なく
とも二つはその中に開口される噴射口４および６
の口径比率がそれぞれ異なるように形成され、例
えば第５図に示されるように一つの吐出口５内の
噴射口４（口径Φ1.5mm）および６（口径Φ1.0mm）
の口径比率が1.5：１であり、また第６図に示さ
れるように他の一つの吐出口５内の噴射口４（口
径Φ1.0mm）および６（口径Φ1.5mm）の口径比率
が1.0：1.5であるように形成される。

このように構成される注入管１を用いて第２図
に示されるように一方の管路、例えば内管管路３
を通じて主材としての注入材を送液し、かつ他方
の管路、例えば外管管路２を通じて反応剤を送液
すると、主材は噴射口４から吐出口５内に噴射さ
れるとともに反応剤は噴射口６から吐出口５内に
噴射され、両液は吐出口５内で合流して地盤中に
水平方向に注入される。このとき、吐出口５，５
…５のうち少なくとも二つはその中に開口される
噴射口４および６の口径比率が異なるから噴射さ
れる主材ならびに反応剤の合流比率が異なり、固
結時間の異なる少なくとも二種以上の注入材が同
時に地盤中に注入される。

上述の本発明において、噴射口４および６はい
ずれも第１図および第２図に示されるように口径
をしぼつて形成される。この口径のしぼりは噴射
口４および６からの注入材が注入管内流量に対し
て圧力を生じる程度に、すなわちある速度をもつ
て噴射する程度に行われる。この噴射圧力は１Kg
ｆ／cm²以上であることが好ましい。

一般に、地上部において、注入管内の流体を噴
射口から空気中に吐出する場合、注入管内圧力は
噴射口の大きさと流量に依存し、流量に対して噴
射口径を小さくしぼる程、また噴射口径に対して
流量を大きくするほど、注入管内圧力、すなわち
噴射圧力は大きくなる。また、流量に対して噴射
口径が大きいとき、あるいは噴射口径に対して流
量が小さいときには注入管圧力、すなわち噴射圧
力はほとんど生じない。

本発明はこのようにして注入液が噴射状態とな
るため、後述のとおり、吐出口５からの注入材の
固結時間が異なつても、また、吐出口５のまわり
の地盤の透水性が異なつても、さらに注入された
注入液のゲル化の進行により地盤の浸透抵抗力が
変化しても、いずれも吐出口５，５…５からもほ
ぼ一定の吐出量が得られ、地盤を確実に固結す
る。

本発明に用いられる主剤は水ガラスあるいはそ
れ自体固結し得る注入材であつて、例えば水ガラ
スと反応剤の混合液、非アルカリ性水ガラスグラ
ウト、セメントグラウト等が挙げられ、また、反
応剤は各種固結剤あるいは固結促進剤であつて、
水ガラスと反応剤の混合液に対しては塩、石灰等
のアルカリ、非アルカリ性水ガラス配合液、炭酸
ガス、炭酸水等、非アルカリ性水ガラスグラウト
に対しては水ガラス、セメント、アルカリ各種
塩、水ガラスグラウト等、セメントグラウトに対
して水ガラス、各種塩、非アルカリ性水ガラス配
合液等が挙げられる。

なお、前述の吐出口５の代わりに図示しない
が、注入管円周方向に溝を形成してもよい。この
場合、第１図の栓７の代わりにゴムリングが溝に
嵌められる。

〔作用〕

上述の本発明注入管において、まず第１図に示
されるように内管３ａの閉束金具９を外管２ａの
下方吐出口８から離れて配置して末端吐出口８を
開口しておき、この状態で外管管路２を通して掘
削水を送液し、末端吐出口８から矢印の方向に吐
出して削孔する。このとき吐出口５は栓７、例え
ばゴム栓、ゴムリング、スチール栓等により閉栓
されている。

次いで、第２図に示されるように、内管管路３
を通じて主材としての注入材、例えば水ガラス水
溶液と反応剤の混合液を送液すると、この液圧に
より閉束金具９が落下して末端吐出口８を閉塞す
るとともに栓７を放出して吐出口５，５…５を開
口し、前記注入剤は噴射口４，４…４を通じて吐
出口５，５…５に噴射される。

さらに同時に外管管路２を通じて反応剤を送液
すると、この液体は噴射口６から吐出口５中の噴
射液に噴射合流される。このとき吐出口５，５…
５のうち少なくとも二つは噴射口４および６の口
径比率が異なるから主材および反応剤の合流比率
が異なる固結時間が異なる少なくとも二種以上の
注入材が同時に注入管１の外側Ａに水平方向に噴
射注入される。

すなわち、本発明注入管では一方の吐出口５か
ら固結時間の短い注入材、他方の吐出口５から固
結時間の長い注入材が同時にかつ水平方向に注入
される。

本発明における噴射による注入機能を第３図お
よび第４図で説明する。

内径４cmの管にポンプで送水したところ、ポン
プ圧は殆ど生じない。この管の末端に噴射口を設
けた先端部を装着して噴射圧力（ポンプ圧）と吐
出量を測定した結果を例を第３図および第４図に
示す。なお、比較のために上記管に直径１cmの吐
出口を３個有する先端部を上記管の末端部に装着
して１〜20／ｍの送水を行つたが、吐出圧力は
殆ど認められなかつた。

第３図はノズル口径1.0mm、第４図は1.5mmの吐
出口をそれぞれ有する先端部を管に装着し、ポン
プ圧を種々変え、ポンプ圧が所定圧を保つように
水を送液し、かつ噴射口の下流側も管路でつなげ
て管路内にバルブにより抵抗圧を作用せしめて地
盤の抵抗圧力に相当する圧力を生ぜしめ、その場
合の噴射口から吐出される流量（／分）と抵抗
圧（Kgｆ／cm²）を測定し、その結果を表したグラ
フである。第３図および第４図から明らかなよう
に、例えばポンプ圧80Kg／cm²を用いて説明する
と、地盤内における抵抗圧力（Kg／cm²）が変化し
ても、抵抗圧力50Kg／cm²位まではノズルからの流
量が一定である。

すなわち、地盤抵抗圧の変化にもかかわらず、
一定の吐出量が得られる領域が存在することが第
３図および第４図からわかる。したがつて、固結
時間の異なつた注入材がそれぞれの吐出口から吐
出されるにもかかわらず、さらに地盤の透水性が
異なつても一定の吐出量が得られ、地盤に確実に
固結し得る。すなわち、固結時間が短い注入材は
固結時間の長い注入材よりも早くかたまるためそ
の周辺地盤の注入抵抗は大きくなるが、それにも
かかわらず、ノズル口径に対応する一定の流量が
確保され、また、地盤は上下層それぞれ透水性が
異なり、したがつて注入抵抗が異なるが、それに
もかかわらず、常に一定の流量が確保され、さら
に地盤は種々の原因により地盤圧力（抵抗圧力）
が変化するが、それにもかかわらず常に一定の流
量が確保され、したがつて、本発明注入管によれ
ば、ポンプ圧を所望の値に選定することにより一
定の吐出流が確保され、地盤が確実に固結され
る。

さらに、本発明注入管は固結時間の異なるグラ
ウトを同時に確実に注入でき、従来の注入管のよ
うに注入液をきり変える必要がないので、簡単で
施工能率が高い。例えば、第２図の状態で注入範
囲の最下部のステージから上部ステージまで注入
管を引き上げながら注入することができる。この
場合、上部吐出口から固結時間の短いグラウトが
上層の粗い部分や細かい部分を填充すると同時に
この領域に下部吐出口から固結時間の長いグラウ
トが重ね合わされて注入されていくことになる。

第７図は第２図の構造を注入管の上方まで連続
された例を示す。この場合、注入ステージを上方
に引き上げなくても一本の注入管で全ステージを
一度に注入することができる。何となれば、吐出
口を多くしても、各吐出口のゲル化時間が異なつ
ても、また周辺地盤の注入抵抗が異なつても、所
定の注入が確保ずきることと、吐出口ａと吐出口
ｂからの注入を同時に行つた場合、ゲル化時間の
短い注入液は脈状が主体となり、ゲル化時間の長
い注入液は土粒子間浸透が主体となり、このため
前者の方が早く周辺の粗い部分や弱い部分を填充
し、後者はそのあとでゆるやかに細かい部分に浸
透していくことになるから確実な複合注入が可能
であるからである。

なお、第７図において、ゲル化時間の短いグラ
ウトの吐出口と長いグラウトの吐出口は上下方向
に交互に設けてもよいのはもちろんである。

〔実施例〕

第１図の注入管を用いて、東京都内の注入地盤
で試験施工を行つた。この場合、外管内径は４
cm、内管内径は２cmとし、内管肉圧は１mmであ
る。

吐出口の間隔は50cmとし、最上部の吐出口５の
噴射口６，４の口径はそれぞれ1.5mm、1.0mmと
し、中間部と最下部の吐出口５の噴射口６，４の
口径はそれぞれ、1.0mm、1.5mmとした。

〔配合〕

Ａ液：100当たり水ガラス35、75％硫酸７、
残り水．（PH約1.7） Ｂ液：100当たり水ガラス５、残り水。

Ａ液、Ｂ液を0.5：1.0（容量比）で合流すると、
５秒でゲル化し、1.0：0.5（容量比）で合流する
と、30分でゲル化する。

掘削したところ、各吐出口からの注入液の浸透
固結が確保され、かつ断面積がほぼ１m²、長さが
約1.5ｍの円柱形の均質に浸透した固結体が形成
されていることが確認さた。

比較のため、上述と同一の二重管の末端部に軸
方向に50cm間隔で３個の吐出口を設けた先端部を
装着して注入試験を行つた。１個の吐出口の口径
は１cmであつた。地上部にて内管からＡ液を15
／分、外管からＢ液を12／分送液したが、ポ
ンプ圧は殆どゼロであつた。注入管を地盤中に注
入し、上記Ａ液、Ｂ液を内外管管路よりそれぞれ
15／分、12／分の速度で全部で600注入し
て掘削したところ、最下部吐出口、最下部吐出口
は目ずまりを起こし、中間部吐出口のみから注入
液が吐出しているのが確認され、注入液は中間部
吐出口を中心にして脈状に広がり、注入孔から２
〜５ｍの範囲にわたつて不均質に脈状に固結して
いるのが判明した。

〔発明の効果〕

以上のとおり、本発明注入管によれば、固結時
間の異なる複数の注入材を地盤中に注入するに際
して、二重管等の二つの管路を有する孔径の小さ
い注入管により同時注入が可能となり、これによ
り迅速かつ簡単に地盤固結が可能となり、また、
注入抵抗圧のちがい、あるいは変動にれかかわら
ず、各吐出口において所定の吐出量を保持して注
入され、これにより地盤を確実に固結することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はいずれも本発明注入管の
一具体例の断面図を示すが、第１図は掘削水の送
液状態を示し、第２図は注入状態を示し、第３図
および第４図はそれぞれ抵抗圧力に対するノズル
からの流量の関係を表したグラフであり、第５図
およず第６図は第２図の吐出口部分を表した拡大
部分断面図であり、第７図は本発明注入管の他の
具体例を示す。 １……注入管、２……外管管路、２ａ……外
管、３……内管管路、３ａ……内管、４，６……
噴出口、５……吐出口、８……末端吐出口、９…
…閉束金具。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 二つの管路を有するとともに軸方向の異なる
   位置に水平方向に向いた複数の吐出口を有し、前
   記吐出口には一方の管路と通じる噴射口および他
   方の管路と通じる噴射口がそれぞれ開口され、前
   記複数の吐出口のうち少なくとも二つはその中に
   開口される噴射口の口径比率がそれぞれ異なるよ
   うに形成されてなる地盤注入用注入管。