JPH0657939B2

JPH0657939B2 - 微細粉粒体吹込みによる地盤改良工法及び装置

Info

Publication number: JPH0657939B2
Application number: JP62135478A
Authority: JP
Inventors: 光杉本; 征士高田; 道明江田
Original assignee: TOKYO CHIKA KOJI KK
Current assignee: TOKYO CHIKA KOJI KK
Priority date: 1987-05-30
Filing date: 1987-05-30
Publication date: 1994-08-03
Anticipated expiration: 2009-08-03
Also published as: JPS63300108A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本説明は、いずれも地表面からの又は施工中の掘削され
た箇所や完成されている地下構造物への漏水や漏気、さ
らには有害ガスの漏洩を防止したり、更には地盤中に気
・液漏洩防止壁を形成したりそれらの地盤の強度増加を
するために用いられるものである。

（従来技術）従来、地盤からの漏水、漏気、有害ガス漏洩を防止する
ためには漏水、漏気している付近の地表面や地盤中にセ
メント、ベントナイト、薬液等を含む液体を直接又は注
入管等を用いて、地表又は地中に注入して止水、気壁や
不透水・気層を形成したり、地下構造物の場合には地下
構造物を貫通して地下構造物と接している地中に薬液注
入管を進入させ改良薬を注入していた。

しかし、これらの方法はいずれもセメント、ベントナイ
ト、薬液等の地盤改良材を水等の液体に懸濁または溶解
させた状態で注入しているため、セメントやベントナイ
トの粒子が地山の土の間隙に入りにくいし、液体である
ために地盤中への均一な注入が不可能であり、止水・気
壁の形成が均一に形成出来ず、厚い部分や薄い部分が生
じ、十分な止水・気壁が出来なかった。

又、水等の液体を用いるので重量が大となり大がかりな
注入装置を必要としていた。

これを改良したものとして、特開昭６０−１３８１１２
号公報に記載されている圧縮空気を地中に吹き込んで該
地盤中に透気道を形成し、その後該透気道に粉体または
懸濁液状の硬化剤を注入することを含む、空気式グラウ
チング方法や、特公昭４９−１２３６４号公報の特に、
第２頁右欄２〜３２行及び第３図、第５図に明確に示さ
れているような、懸濁液グラウト又は溶液グラウト材に
エアゾール剤を混合したものを圧縮空気と共に噴射する
エアゾールグラウト工法についての技術が知られてい
る。しかし、前者は、先ず圧縮空気により透気道を形成
し、その後該透気道に硬化剤を注入するという２段階方
式で手間がかかり、圧力などの管理も難しい。また後者
は、液体を含むグラウト材をもちいているためグラウト
剤の重量が極めて大きくなり、大掛かりな装置を必要と
していたし、作業現場の制約も受けていた。

（解決すべき問題点）本発明ではセメント、フライアッシュ、タルク、珪藻
土、マグネサイト等の微細粉粒体を用いて、手軽に、均
一で確実に（気体や液体の漏洩防止壁）を形成する工法
及び装置を開発することが解決すべき問題点である。

（解決するめの手段）上記問題点を解決するために本願発明が開発した手段を
以下説明するが、説明に先立って本願明細書で用いられ
る用語について完義する。セメント等の微細粉粒体とは
セメント、フライアッシュ、タルク、（滑石）珪藻土、
マグネサイト、水晶石、アルミナ、鉄粉、金属微粉末、
カーボン、ポリエチレングリコール等の平均粒径約０．
１〜２０μｍの粉粒体を意味する用語として用いる。

先ず、本願では上記問題点を解決するために、セメント
等の微細粉粒体を気体中に浮遊させた状態にしたものの
みを、圧縮空気と共にパイプや注入管により地盤中に吹
込むだけで、地盤をこのセメント等の微細粉粒体で目詰
まり状態にすることにより、緻密な地層をある範囲（深
度）にわたって形成して気・液の漏洩を防止することを
基本的解決原理とするものである。

さらに本発明では、上記基本的解決原理に基づいて、よ
り具体的ないくつかの地盤改良工法とそれに用いる装置
を開発した。

即ち、セメント等の微細粉粒体を地盤中に侵入させる工
法として、セメント等の微細粉粒体を気体中に浮遊させた状態に
したもののみを、圧縮空気と共にパイプや注入管により
地盤中に吹込むだけで、地盤を目詰まり状態にして気体
や液体が漏洩しにくい地盤にすることを特徴とする地盤
改良工法。

シリコーンによる被膜を形成したセメント等の微細粉
粒体を気体中に浮遊させた状態にしたもののみを、圧縮
空気と共にパイプや注入管により地盤中に吹込むだけ
で、地盤を目詰まり状態にして気・液の漏洩しにくい地
盤にする地盤改良工法。

を開発した。さらにこれら工法を実施する装置として開口のある管の先端部付近に笠状のパックを取付けた
吹込み管上記の吹込み管の外周にこれをすっぽり被うように
して設けた回収外管がある吹込み管。

周壁に開口が穿設されている外管と、この外管内に軸
方向に移動可能に収容されている内管とからなり、内管
の先端部付近には開口が穿設され、この開口が穿設され
ている部分の、軸方向上下端に位置する内管外周に、そ
の先端が外管内壁に接するパッカーが取り付けられてい
る吹込み装置。

管の先端部付近に開口が穿設されており、この開口が
穿設されている部分の軸方向上下端に位置する管外周
に、その先端がボーリング穴に接する円盤状のパッカー
が取付けられている吹込み装置。

を開発した。

（実施例）図を用いて本願各発明を説明する。

第１図を用いて本願第１発明（特許請求の範囲第１項記
載）と第２発明（特許請求の範囲第４項記載）とを説明
する。

第１図における(1)が吹込み管であり、その先端にはパ
ック(2)が連設されている。このパック(2)は一体形成さ
れていてもよいし、別体のものをなんらかの手段で取り
付けられていてもよい。

パック(2)の先端面にはゴムやフェルトさらには空気入
り弾性体、液体・気体の入った蛇腹体などの弾性体から
なるパッキン(3)が付設されており、これにより地表面
との密着性を良くしている。

パッキン(3)は地表面の凹凸状態に応じて任意のものが
選択できる。又パック(2)は吹込み管(1)に対して歳差運
動、即ちその軸方向に対して、任意角度に変更できるよ
うに取付けることも本発明に含まれものであり、このよ
うに取付けるとさらに、地表面に対する密着性が向上す
る。

また図中(8)はセメント等の微細粉粒体を気体中に浮遊
された状態にしたものを収容している容器であり、(7)
はそれを吹込み管(1)に圧送するためのポンプである。

また(10)は吹込み作用による吹込み管(1)の反力を受け
止めるための支持体であるが、これは必ずしも必要とす
るものではない。

このような吹込み装置を用いて地盤を改良する工法につ
いて説明する。

まず、セメント等の微細粉粒体を気体中に浮遊させた状
態にしたものを容器(8)よりポンプ(7)により吹込み管
(1)に圧送し、笠状のパック(2)により拡散方向に勢いづ
けて地盤(14)中に吹込む。

吹込まれたセメント等の微細粉粒(15)は地盤(14)中の土
粒(16)の間隙に送込まれ、その間隙を塞いで緻密な地盤
とし、気・液の漏洩を防止できる地盤に改良される。

第２図は、第１発明の他の実施例と第３発明（特許請求
の範囲第７項記載）を示すものであって、吹込み管(11)
があり、その先端に吹込みパック(12)が笠状に拡径して
設けられており、その先端周縁にパッキン(13)が付設さ
れていることは、先の第１図の例と変わりない。

この実施例では、吹込み管(11)及び吹込みパック(12)の
外周に、それぞれ吸込み管(4)と先端周縁にパッキン(6)
を付設した吸込みパック(5)が設けられており、これら
によって吹込みパック(12)と地表面との間、さらには、
一たん地中に吹込まれた空気や一部のセメント等微細粉
粒が回収される。

さらに、これら吸込み管(4)や吸込みパック(5)の吸込み
作用により、吹込み作用による吹込み管(11)、吹込みパ
ック(12)等の反力を緩和することが出来るので、反力を
受け止める装置を省略、又は簡単なものですますことが
できる。

又図中(8)はセメント等の微細粉粒体を気体中に浮遊さ
せた状態にしたものを収容している容器であり、(7)は
ポンプである。

まず、セメント等の微細粉粒体を気体中に浮遊させた状
態にしたものを容器(8)よりポンプ(7)により吹込み管(1
1)に圧送し、笠状の吹込みパック(12)により拡散方向に
付勢させて地盤(14)中に吹込む。

吹込まれたセメント等の微細粉粒体(15)は地盤(14)中の
土粒(16)の間隙に送り込まれ、その間隙を塞いで緻密な
地盤とし、気・液の漏洩を防止できる地盤に改良する。

そしてこの実施例では吹込みパック(12)の先端周縁に付
設されているパッキン(13)と地表の隙間から及び一たん
地盤(14)中に吹込まれたものが土粒(16)の間隙から再び
地表に漏れ出したセメント等の微細粉粒体及びそれを含
む土砂を、吹い込みパック(5)によって集め、吹込み管
(4)を通して回収容器(9)に回収される。

次に第３図及び第４図を用いて、地盤中に液体又は気体
の漏洩を防止する壁を形成する方法及び装置を説明す
る。

第３図は地盤中(14)にセメント等の微細粉粒体を気体中
に浮遊させた状態にしたものや、上記セメント等の微細
粉粒体(15)の外周にシリコーンオイル被膜を作ったもの
を圧縮空気と共に送り込む。

注入管(20)とその外側に略同心的に配置されている外管
(24)とから成っている。注入管(20)の先端は密閉された
底部(23)となっており先端近くの周壁には、軸方向の一
定長さにわたって放射方向に複数個の注入するための注
入管開口(21)(21)が穿孔されている。

一方外管(24)の周壁にもほぼ全周にわたって外管開口(2
5)が穿孔されている。そして注入管(20)の開口が穿孔さ
れている範囲の先後端の外周には、前記外管(24)の内壁
に、その先端が接するような円盤状パッカー(22)、(22)
が固設されている。このような装置を用いて、地盤中の
任意の位置に、液体・気体の漏洩防止壁を形成するに
は、第７図に示すように任意の適宜位置に、まずボーリ
ング機械によりボーリング穴を地中にあけ、そこに外管
(24)及び注入管(20)を必要な深さに挿入する。外管(24)
及び注入管(20)の設置が終ったら、ポンプ(7)により、
セメント等の微細粉粒体(15)やシリコーンオイル等によ
って被膜が形成されているセメント等の微細粉粒体(15)
を気体中に浮遊させた状態にしたもののみを圧縮空気と
共に注入管(20)に送り込み、注入管開口(21)を通して注
入管(20)外に送り出す。

注入管(20)をでたエアー・ゾル等は外管(24)の内壁と注
入管(20)の外壁との間の空間に吹き出されるが、この空
間は上下２つの円盤状のパッカー(22)、(22)によって閉
空間とされるため高圧となり、外管(24)の外管開口(25)
より周囲の地盤中に送り込まれる。

そして地盤の土粒の(16)間隙を通して、かなりの深さに
（送り出し圧力や粒土の抵抗値により決まる）までセメ
ント等の微細粉粒(15)は送り込まれ、地盤中の土粒間隙
をうめることになる。

このように一定の深さにわたって地土密度が高まること
になる。

この様子は第６図に詳しく示されている。

即ち、第６図２点鎖線の左側のごとくになる。

この作業を終ったら、注入管(20)の開口長さ「L」だけ注
入管を引き上げる。

注入管(20)を引き上げれば、それに固設されている上下
の両パッカー(22)、(22)もそれにつれて引き上げられ
る。

このようにして、一段上に注入管(20)を引き上げた状態
で、先の注入作業を行ない、このような作業を繰り返し
行なうことにより地盤中の必要な深さにわたって、止水
壁や気体漏洩壁を形成できる。

なお、注入管(20)の引上げ作業は断続的に行ってもよい
し、連続的にゆっくり行ってもよい。

次に、第４図について説明する。

第４図における(30)は注入管で、その先端部(33)は密塞
されている。そして注入管(30)の先端部近くの周壁に
は、軸方向一定長さ「L」にわたって複数個の注入開口(3
1)が穿設されている。

そして、この開口領域の上下端外周にはボーリング穴(2
6)の内壁(34)にその先端が接する円盤状パッカー(32)、
(32)が固設されている。このような吹込み装置を用い
て、地盤中に気・液漏洩防止壁を形成するには、まずセ
メント等の微細粉粒体(15)を気体中に浮遊させた状態に
したもののみを容器(8)よりポンプ(7)により、注入管(3
0)に圧送する。

圧送されたセメント等の微細粉粒体を気体中に浮遊させ
た状態にしたものは、注入管(30)の底部(33)は密塞され
ているため注入開口(31)より注入管(30)外に噴出する。

注入管(30)の注入開口(31)が穿設されている開口部の外
側空間は、該開口部の上下端外周に取り付けられている
円盤状のパッカー(32)、(32)とボーリング穴(26)内壁と
によって閉空間となっており、吹込み量にほぼ比例して
圧力が高くなり、セメント等の微細粉粒体を気体中に浮
遊させた状態にしたものは周囲地盤(14)中に吹込まれ
る。吹込まれたセメント等の微細粉粒体を気体中に浮遊
させた状態にしたもの中のセメント等の微細粉粒体(15)
は地盤の土粒間隙に送り込まれ、その間隙をうめること
になる。この様子は第６図に詳しく示されている。

即ち、第６図の２点鎖線の右側のような土粒(16)だけの
状態だったものがセメント等の微細粉粒体(15)によっ
て、その間隙がうめられ緻密な地盤に変わる。十分な吹
き込み作業が終わったら注入管(30)を「L」の長さだけ軸
方向に引き上げ、再び上述のごとき作業を繰り返し所望
する深さにわたって気・液漏洩防止壁を形成する。

また注入管(30)の引き上げは断続的に行なってもよい
し、連続的にゆっくり行なってもよい。

次に第１〜３発明の他の実施例、即ち地下構造物の壁の
向う側の地盤を改良する工法及び装置について説明す
る。

地下構造物の壁(42)より気・液の漏洩がある場合、その
壁面近くに注入管(40)を挿入出来る程度の穴をドリルで
あけ、そこに注入管(40)をその先端が反対側の壁面に接
している地盤(44)に至るまで押入れる。注入管(40)に
は、ポンプ(7)及びセメント等の微細粉粒(15)を気体中
に浮遊させた状態にしたもののみ容器(8)が連設されて
おり、これによりエアー・ゾルは注入管(40)内に圧送さ
れる。注入管に圧送されたセメント等の微細粉粒体を気
体中に浮遊させた状態には注入管(40)の先端に穿設され
た開口(41)より、地盤(44)中に吹込まれる。その結果セ
メント等の微細粉粒体(15)は地盤(44)中の土粒間隙に押
込まれ、その間隙を埋めることになり緻密な土質に変え
る。この様子は第６図に示されているが、先の例と同じ
であるのでこれ以上の説明は略する。

（効果）本願第１発明によれば、セメント等の微細粉粒体を気体中に浮遊させた状態にし
たもののみを、地盤の間隙に圧縮空気と共に圧入すると
いう、簡単な作業によって手軽に、深い層にわたって緻
密な土質に変えることができ、気体でも液体でも殆んど
通さない漏洩防止壁を任意の地盤中に形成できる。

又、本願第２発明（請求の範囲第４項）によれば、いかなる地形の地表面からも、必要とする面積にわたり
所望深度にセメント等の微細粉粒体を吹き込むことがで
きるので、手軽に、必要範囲にわたって気・液漏洩防止
壁を形成できる。

又、本願第３発明（請求の範囲第７項）によれば、吸込み管があるため吹込み反力を弱くすることができ、
吹込みが円滑に行なえる。

又、本願第４発明（請求の範囲第11項）によればボーリング穴と略同形の外管があるため、漏れが少なく
効率的に吹き込み作業ができるし、高圧が得られるの
で、セメント等の微細粉粒体を地盤の深くにまで吹き込
むことができる。

又、本願第５発明（請求の範囲第12項）によれば１本の注入管という簡単な装置によりパッカーを有効に
利用して効率的にセメント等の微細粉粒を吹き込むこと
ができる。

これらの発明によれば、セメント等の微細粉粒体やそれ
らにシリコーンの被膜を形成したものを気体中に浮遊さ
せた状態にしたもののみを、圧縮空気と共にパイプや注
入管により地盤中に吹込むだけで、地盤をこのセメント
等の微細粉粒体で目詰まり状態にすることができ、緻密
な地層をある範囲（深度）にわたって形成して気・液の
漏洩を防止することができる。

そして、これらの発明では、液状やスラリー状の地盤固
化剤はもちろん水も一切使用しないので、大掛かりな装
置を必要としないし、作業現場も汚れず、狭い所でも施
工できる。また、圧縮空気の気流に乗って０．１〜２０
μｍという平均粒径がかなり小さい浮遊状態のセメント
等の微細粉粒体やそれらにシリコーン被膜を形成したも
のが、地盤の奥深くまで速やかに、しかも均一に侵入す
る。

なお、本願発明の直接的な効果ではないが、地盤中に入
り込んだセメント等の微細粉粒体は、ある程度の時間が
経過すると地盤中に含まれている水分と反応して固化す
るのでより強固な壁となり、より確実に気・液の漏洩を
防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本願第１発明と第２発明についての実施例を
示すものである。第２図は、本願第１発明の他の実施例と、本願第３発明
の実施例を示すものである。第３図は、本願第１発明の他の実施例と、本願第４発明
の実施例を示すものである。第４図は、本願第１発明の他の実施例と、本願第５発明
の実施例を示すものである。第５図は、本願第１発明の他の実施例を示すものであ
る。第６図は、本願発明の原理を図解したもので地盤の土粒
中にセメント等の微細粉粒体が吹き込まれる様子を示し
たものである。第７図は、地盤中に気・液漏洩防止壁を形成している様
子を示すものである。 1.…吹き込み管 2.…パック 3.…パッキン 4.…吸い込み管 5.…吸い込みパック 6.…パッキン 11.…吹き込み管 12.…吹き込みパック 13.…吹き込みパッキン 15.…セメント等の微細粉粒体 16.…土粒 20.…注入管 21.…注入管開口 22.…パッカー 24.…外管 25.…外管開口 26.…ボーリング穴 30.…注入管 31.…注入管開口 32.…パッカー 40.…注入管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平均粒径が０．１〜２０μｍのセメント等
の微細粉粒体を気体中に浮遊させた状態にしたもののみ
を、圧縮空気と共にパイプや注入管により地盤中に吹込
むだけで、地盤を目詰まり状態にして気体や液体が漏洩
しにくい地盤にすることを特徴とする地盤改良工法。
【請求項２】上記平均粒径が０．１〜２０μｍのセメン
ト等の微細粉粒体が、シリコーンによる被膜を形成した
ものである特許請求の範囲第１項記載の地盤改良工法。
【請求項３】上記平均粒径が０．１〜２０μｍのセメン
ト等の微細粉粒体を、地下構造物の壁を貫通して該壁面
に接する地盤中に吹込むようにした特許請求の範囲第１
項または第２項記載の地盤改良工法。
【請求項４】平均粒径が０．１〜２０μｍのセメント等
の微細粉粒体を気体中に浮遊させた状態にしたもののみ
を地盤中に吹込むだけで、地盤を目詰まり状態にして気
体や液体が漏洩しにくい地盤にするための装置であっ
て、先端部に開口が穿設されている管体と、該開口が穿
設されている位置よりもさらに根元部に当たる管体の位
置に、管体の全周にわたって密着状態に取り付けられて
いる笠状の吹込みパックとからなる平均粒径が０．１〜
２０μｍのセメント等の微細粉粒体吹込み装置。
【請求項５】笠状の吹込みパックの自由端周縁部にパッ
キンが付設されている特許請求の範囲第４項記載のセメ
ント等の微細粉粒体吹込み装置。
【請求項６】笠状の吹込みパックが、管体の軸方向に対
して任意角度傾斜首振り可能に取付けられている特許請
求の範囲第４項または第５項記載のセメント等の微細粉
粒体吹込み装置。
【請求項７】平均粒径が０．１〜２０μｍのセメント等
の微細粉粒体を気体中に浮遊させた状態にしたもののみ
を地盤中に吹込むだけで、地盤を目詰まり状態にして気
体や液体が漏洩しにくい地盤にするための装置であっ
て、先端部に開口が穿設されている管体と、該開口が穿
設されている位置よりもさらに根元部に当たる管体の位
置に、管体の全周にわたって密着状態に取り付けられて
いる笠状の吹込みパックとこの吹込み装置を取り囲むよ
うに設けられた回収外管とからなる平均粒径が０．１〜
２０μｍのセメント等の微細粉粒体吹込み装置。
【請求項８】回収外管が管体とその先端に取付けられた
笠状の回収パックとからなる特許請求の範囲第７項記載
のセメント等の微細粉粒体吹込み装置。
【請求項９】笠状の吹込みパックと笠状の回収パックと
の両方又はいずれかが、それらが取付けられている管体
の軸方向に対して任意角度傾斜可能に取付けられている
特許請求の範囲第７項または第８項記載のセメント等の
微細粉粒体吹込み装置。
【請求項１０】回収外管が吸引装置に連結されている特
許請求の範囲第７項ないし第９項のいずれかに記載のセ
メント等の微細粉粒体吹込み装置。
【請求項１１】平均粒径が０．１〜２０μｍのセメント
等の微細粉粒体を気体中に浮遊させた状態にしたものの
みを地盤中に吹込むだけで、地盤を目詰まり状態にして
気体や液体が漏洩しにくい地盤にするための装置であっ
て、あらかじめ掘削されたボーリング穴の断面形状とほ
ぼ同形の断面外形を有し、周壁に開口を有する外管と、
この外管内に軸方向移動可能に収容されており、軸方向
の適宜長さにわたって周壁に開口が穿設されている内管
と、該内管の前記開口部の軸方向上下端部に位置する内
管外周部に、その先端が外管内周壁に接する円盤状パッ
カーが取付けられている、平均粒径が０．１〜２０μｍ
のセメント等の微細粉粒体吹込み装置。
【請求項１２】平均粒径が０．１〜２０μｍのセメント
等の微細粉粒体を気体中に浮遊させた状態にしたものの
みを地盤中に吹込むだけで、地盤を目詰まり状態にして
気体や液体が漏洩しにくい地盤にするための装置であっ
て、管の先端部近くに軸方向の適宜長さにわたって開口
穿設されている開口部を有し、該開口部の軸方向上下端
部に位置する管外周部に、その先端がボーリング穴の内
壁に接する円盤状のパッカーを取付けた平均粒径が０．
１〜２０μｍのセメント等の微細粉粒体吹込み装置。