JPS635526B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は薬液注入工法およびその装置に関する
ものである。

従来、この種の薬液注入工法は軟弱地盤の安定
化処理に汎く用いられている。そして一般に沖積
層を中心にした不均質な軟弱地盤、地下水が飽和
している砂質土、あるいは粘性土が混合した複雑
な地盤に対する処理はきわめて難しいものとされ
ている。

ところが、特開昭52−48217号記載の工法によ
れば、その種の地盤の安定化処理をきわめて容易
に行なうことができることが判明され、従来の一
般注入工法に取つて変つて汎用されている。

この工法は、従来工法がゲルタイム60秒以上の
薬液を使用していたのに対し、ゲルタイム30秒以
内とし瞬結的に固化するようになし、また各薬液
は注入部まで独立して圧送し、注入部または外部
で合流、接触混合させるようになし、注入管内の
詰りを防止しながら対象とする限定された改良範
囲を確実に処理ができるという点で、従来工法の
概念を全く変えた画期的な工法であるとされてい
る。

しかしながら、その工法において、対となつた
吐出口から各薬液を吐出させて合流、接触混合さ
せる場合、吐出口に角度を付けてその外方で均一
に合流させることは、実際的に必ずしも最良のこ
とではないことが、本発明者の実験によつて判明
した。

一方、近年、二液硬化性薬液を地上またはＹ字
管の合流点で混合させるものではなくして、たと
えば特開昭53−117209号のように、注入管内に混
合室を構成し、その室内に混合部材を配し、これ
に一方の薬液を当てそこで飛散させ、その飛散薬
液と同方向に圧送した他方の薬液とを混合させる
方式、あるいは同様な管内混合方式であつてＡ液
に対してＢ液が側方から合流させて混合させる方
式などが開発されている。しかし、これらのいず
れの方式も流れに角度を付けたりしてはいるが各
液を同方向に流しながら合流混合させるものであ
るため、合流混合性が万全でない。また合流接触
時間はきわめて短時間であるから、確実に混合さ
れないまま周辺地盤に注入されてしまうことも起
り得る。さらに管内混合であると、その混合個所
から注入口まではなおも距離があるため、そこに
薬液の固化による詰りを生ずることを避け得な
い。しかも、二液を所定の割合で混合させること
は、常時送給圧力を監視せねばならないこととな
り、これでは実際の施工上無理なことである。

ところで、前記特開昭52−48217号公報記載の
工法ではスプール弁を移動させボーリング中の潤
滑液流路と注入流路との切換えを行なつている。
この工法あるいは従来工法では、注入管内への逆
流を防止するため、一般に逆流防止弁が用いられ
る。同公報に開示された工法では、注入中に下方
に薬液を流さず確実に吐出口へ導くため、スプー
ル弁下端の円錐状の閉塞部で逆流防止弁への入口
を閉塞するようにしてある。ところが、確実に閉
塞させるためには、大きな圧力で常時スプール弁
を押し下げねばならず、低圧力で注入しようとす
る場合、この点が大きな問題として残る。さらに
スプール弁と逆流防止弁との二つの弁を管内に内
装させることは、構造上の制約を招きあるいは経
済上不利である。

一方、本発明者は注入管の周壁部において、二
液硬化性薬液の各液を向流的に接触混合させるこ
とについて実験、研究を積重ねた。そしてこの方
法によれば、混合性に優れた注入を行うことがで
きることが判明した。しかしながら、その工法あ
るいは装置では注入口が各液の吐出口の中間位置
とせねばならないため、懸濁液型の薬液を用いる
場合には、混合室の下部にセメント粒子が沈降し
詰りを生ずることも考えられる。ここで薬液の分
類法について述べれば、一般に薬液は、水ガラス
〜セメント系等の水ガラス系懸濁液型のもの、水
ガラスに各種溶液を組合せた溶液型のものに大別
できるが、上記水ガラス系懸濁液型のものはいず
れにしても粒子が沈降現象を生ずるという意味で
はセメントや粘土のミルクのみを用いた懸濁液型
と同種であると考えられ、本明細書においてはこ
れらの懸濁液型のものも含まれるものとする。

本発明は二液硬化性材料を接触混合させるに当
つて、注入管の周壁部の内部において直交的に接
触させると混合がきわめて確実となるとともに、
直交的接触混合のため注入口の形成位置を薬液の
自然流下側とすることができるし、その結果薬液
が注入管内部に滞留することはなく外部に円滑に
流れ、懸濁液型薬液の注入に当つて特に有効であ
ることを見出したものである。

以下本発明を具体例によつて説明する。第１図
および第２図は先端装置を示したもので、第１図
は削孔状態を示し、第２図は注入中の状態を示
す。同各図の上部には各単位二重注入管が接続さ
れ、その上部はスイベルとなつているが図示を省
略してある。１は外管で、その下部には継手管２
および切削刃３が接続されている。外管１には注
入口４が形成されている。また外管１の内部には
弁室５が着脱自在に内装されている。この弁室５
内には、筒状スプール弁６が上下に摺動自在に配
されており、この弁室５内部は内管接手７を介し
て基部側に連なつており、スプール弁６の側面と
上面とを結んでＬ字状に穿設された流路ととも
に、第一流路９が構成されている。８は内管接手
７と外管１との間に設けられ、ゴム等の可撓性材
料からなり、内側に舌片８ａを有する環状逆止弁
である。弁室５の側部には軸方向に先端流路１０
ａが形成され、外管１と内管（図示せず）との間
の主流路１０ｂと連通しており、これら側流路１
０ａおよび主流路１０ｂで第二流路１０が構成さ
れている。

弁室５の側壁には対となつた第一および第二吐
出口１１，１２が形成されている。この吐出口１
１，１２の形成個所において弁室５外周面にくぼ
みが形成され、外管１の一部である案内壁１ａと
の間で案内室１４が構成されている。その反対側
の弁室５の側壁には連通孔１６が形成され、第二
流路１０の側流路１０ａと弁室５内部とを連通し
ている。

スプール弁６の中間部にはこれを貫く貫通孔１
７が形成され、この形成位置は第２図に示すスプ
ール弁６の下限位置においては、第二吐出口１２
および連通孔１６と連通する位置となつている。
またスプール弁６の内部には、その上限位置（第
１図）において連通孔１６と連通し、内部を通り
下方に抜ける案内孔１８が形成されている。

一方、上記注入口４は案内室１４（案内壁１
ａ）の下部に形成されており、案内室１４と外部
とを連通している。そして案内室１４は滑らかな
曲線を描いて注入口４の下面に連つている。１９
は弁室５に対してスプール弁６の周方向の回転を
止めるための固定ピンであり、１９′は外管１に
対して弁室５の回転を止めるための固定ピンであ
る。

また継手管２の内部には段部２０が形成され、
段部２０とスプール弁６との間にスプリング２１
が配設され、スプール弁６を上方に付勢してい
る。さらに継手管２の内部には連通孔２２が形成
され、この連通孔２２の下部に中央部が円錐状の
逆止弁２３が設けられている。継手管２の下部に
は、案内子２４が螺合され、切削刃３内に若干の
空隙２５をもつて内装されている。案内子２５の
上部には凹部２６が形成され、この凹部２６の底
面から放射状の放射路２７が形成され、水平路２
８に連通している。２９は逆止弁２３を上方に付
勢するスプリングである。また切削刃３には吐出
孔３０および噴出孔３１が形成され、切削刃３の
上面と案内子２８との間に小さな集合室３２が構
成されている。

薬液注入に当つては、まず注入管を軸周りに回
転させながらあるいは回転しないで、第二流路１
０を介して水Ｗ等を圧送する。スプール弁６はス
プリング２１によつて付勢され上限位置にあり、
圧送された水Ｗは逆止弁８の舌片８ａを本体側に
撓せながら、側流路１０ａから連通孔１６を介し
て案内孔１８に入り、連通孔２２から逆止弁２３
を押し下げつつ凹部２６に入り、放射路２７，２
７を通り水平路２８の外方に分れながら空隙２５
に入り、集合室３２において再び集合し、吐出孔
３０および噴出孔３１を経て噴出する。こうした
水Ｗの噴出と注入管の押込みおよび回転とを続け
ながら注入管を所定個所に設置する。

次いで、第２図に示すように、懸濁液型二液硬
化性薬液Ｇの一方の液Ａを第一流路９へ圧送し、
他方の液Ｂを第二流路１０へ圧送する。その結
果、スプール弁６は液Ａの送給圧によつてスプリ
ング２１の付勢力に打勝つて下方に押し下げられ
る。したがつて、第一流路９と第一吐出口１１と
が連通し、液Ａは第一吐出口１１から案内室１４
内に吐出される。他方、スプール弁６の下限位置
への移動によつて、連通孔１６はスプール弁６に
よつて閉塞されるが、貫通孔１７と連通するよう
になる。その結果、液Ｂは連通孔１６から貫通孔
１７を通つて第二吐出口１２を介して案内室１４
内へ吐出される。また吐出口１１から吐出された
Ａ液は案内壁１ａに衝突しそこで流れを変えて下
方に案内壁１ａに沿つて流下する。このとき、Ｂ
液が吐出口１２から吐出され、流下するＡ液と直
交的に接触し、Ａ、Ｂ両液の混合が行なわれ、そ
の下方の注入口４から周辺地盤へ均一となつた薬
液としてほぼ水平方向に注入される。

なお、この注入に先立つて注入薬液の同材料あ
るいは異種材料のパツキング材Ｐにより、注入管
とその削孔面との間隙を充填しておくと望まし
い。この場合パツキング材Ｐの固化を待つて次の
薬液注入を行えばよい。

薬液注入に当つては、必要により注入管を軸周
りに回転させ、上昇または下降させつつ軸方向に
移動させながら行う。

ここで、本発明装置は懸濁液型二液硬化性材料
であつてゲルタイムが短いものを用いる場合に最
適である。すなわち、本発明装置は吐出口１１，
１２まで流路が独立しているから、ここに至るま
で注入管内の薬液の固化による詰りが生じない
し、後述するようにゲルタイムが極端に短い薬液
の注入に特にその効果を大きく発揮する。

また薬液としてＡ液をセメント、消石灰、石膏
等を主剤としたもの、Ｂ液を水ガラス系のものを
圧送し注入し、注入を一旦停止しても案内室１４
に残留した薬液は注入口４から自然流下し管内に
滞留することがないし、粒子が案内室１４の下部
に沈降し長時間を経て案内室１４あるいは注入口
４を閉塞したりすることが一切ないので、懸濁液
型の薬液の使用に十分耐え得る。また懸濁液型の
薬液を使用する場合、スプール弁６の摺動にトラ
ブルを生じがちである。ところが、上記例のよう
に、スプール弁６の天端の空間を大きく、かつス
プール弁６の移動時には、弁室５内に沈むように
しているので、スプール弁６への薬液の付着が常
に防止でき移動を円滑に行わせることができる。
さらにスプール弁６の第一流路９の下端を滑らか
に穿設し、吐出口１１から案内室１４への流れの
変化部を滑らかに形成したので、流れの死界を作
ることなく、円滑な流れを確保できるから、薬液
の沈着がない。

本発明において薬液のゲルタイムは30秒以内好
ましくは10秒以内、さらに好ましくは５秒以内の
ものを用いる。パツキング材もこのようなゲルタ
イムであれば、きわめて望ましいことである。こ
の理由は、従来のようにゲルタイムが長いセメン
トベントナイト系のものでシールするのであれ
ば、対象外の地盤へ逃散することが多いし高強度
も期待できないが、瞬結的なパツキング材で填充
するようにすると、当初は注入部近傍を填充しそ
こで固化する。続くパツキング材は固化した個所
より弱い個所を探すようになり、一部は既に注入
した半固化のパツキング材を押出すなどして、結
果的に間隙を強固に填充する。

パツキング材Ｐによる填充が終了した後薬液Ｇ
を注入すると、薬液Ｇはパツキング材Ｐを破断、
切削しながら、注入部近傍に注入され、地盤を強
化する。

薬液としてゲルタイムが従来工法に比較して極
端に短いものを使用するのは、次の理由による。
つまり、従来のようにゲルタイムが60秒以上であ
ると、特に不均質な地盤に対しては、対象改良範
囲外へ弱層部分に沿つて未固化の液状の状態で逃
散してしまい、材料的にロスが大きいばかりでな
く、改良範囲外の地盤を汚染し、また対象改良範
囲は十分に強化されないという事態を招くのに対
して、上記のように瞬結的な薬液を用いれば、注
入部近傍において固化が始まるから、その改良を
目的とする限定された範囲を集中的に確実に処理
でき、従来法の問題点を一挙に解決できるからで
ある。

なお、瞬結的な薬液を用いると、上述例のよう
なパツキング材は必ずしも必要でない。すなわ
ち、合流混合して注入された薬液は注入口近傍で
速やかに固化が始まるから、パツキング材で充填
しなくても薬液の流出および逃散がない。その結
果、填充工程が不要となり経済的な利点が大き
い。

ところで、本発明工法では、薬液Ａ、Ｂを直交
的に合流、接触混合させる。合流に当つて、直交
的としたことによつて、先に述べた従来の平行流
的な合流混合方式における混合性が低いという難
点を一挙に解決できる。すなわち、直交的に合
流、接触させれば、それぞれの液は必然的に確実
に合流し、かつ直交的合流に伴つて、相互の液が
混然一体となつて混り合うようになり、その混合
効果を著しく高める。

ちなみに、本発明者の知見によれば、ビーカー
における人による撹拌でのゲルタイムが約15秒程
度であつたものが、同材料および上記装置を用い
て実際に吐出を行つた場合のゲルタイムが４〜５
秒と極端に短縮し均一に混合する。このことは、
本発明においては、混合方法が直交的であること
に基因し、直交的であることが混合性を著しく高
め、手動撹拌より撹拌力を大きくしゲルタイムを
短くするのであろうと考えられる。

さらに、上述のようにゲルタイムが30秒以内と
いつた瞬結的なグラウトを用いる場合、どうして
も短時間のうちに確実に混合させる必要がある
が、この点からしても直交的な混合方式の利点が
一層具現化する。

また本発明工法においては、直交的合流個所は
注入管の周壁部とし、混合した後、直ちに注入す
るようにしてある。したがつて、近年開発された
管内混合方式においてすら見られるような、管内
でのグラウトの固化による詰りを防止できる。

一方、本発明装置においては、吐出口に対応し
て案内室１４を構成する案内壁１ａを形成してあ
るから、これに吐出口１１，１２から吐出したＡ
液を案内壁１ａに沿つて流下させ、これにＢ液を
直交的に合流接触混合させることができる。また
案内壁１ａはスライムの管内への逆流防止を図る
ことができる効果もある。さらに、スプール弁６
を設けたので、その移動によつて容易に流路の切
換ができる。そしてグラウト注入に当つては、注
入口４のみから注入されるので、パツキング材Ｐ
の切削、破断性に優れている。特開昭52−48217
号工法では各吐出口からのグラウトによつてそれ
ぞれ切削、破断を行なつているが、その工法より
本発明のように単一の注入口から注入した方が切
削、破断性に優れているのである。しかも混合室
を注入管のほぼ全周にわたつて環状に構成し、案
内壁１ａに多数の注入口を形成すれば、注入管を
回転させなくともそのステツプ位置で一度に周方
向全体の改良を図ることができるし、かつストレ
ーナー注入も可能となる利点がある。

なお、上述例によると、注入を一旦停止すると
案内室１４内においてグラウトが固化し吐出口１
１，１２を閉塞させるように見えるかもしれな
い。ところが本発明者の実験によれば、大部分は
注入口４から自然流下するし、再びグラウトを圧
送すると案内室１４で半固化ないし固化したグラ
ウト団が注入口４から比較的円滑に流出し、詰り
が全くないことが判明した。

また、本発明装置では、スプール弁６に逆止弁
としての機能をも持つように工夫してある。その
結果、内部構造が単純化し、経済的に有利であ
る。そしてスプール弁６が移動すると、その周面
と弁室５の内面とで第二流路１０から下方へ抜け
る流路を遮断するので、従来のような円錐状の弁
で閉塞する場合より、閉塞性に優れているし、た
とえ圧送ポンプの脈動があつても送給圧は周面に
かかるだけであるのでスプール弁６が動くことが
ない。注入の圧送停止時には、スプリング２１に
よつて瞬間的に吐出口１１，１２の遮断が行なわ
れ、逆流を防止できる。

なお上述例のようなスプール弁構造とすれば、
少くとも第一流路９への送給圧がスプリング２１
の付勢力より強ければスプール弁６は下方に移動
するから、小さな送給圧で移動させることがで
き、低圧力の注入に際して便利である。

また上記装置では、外管１と弁室５およびまた
はスプール弁６とが別体となつている。前記公報
記載の装置では、弁室と外管とが一体となつてい
る。上記装置のように別体とすると、ボーリング
および注入時における摩耗が外管１に生じたら、
外管１のみを取換えればよい。しかも近年のよう
に酸性グラウトを用いるようになると、装置全体
をステンレス等の耐食性材料で構成しなければな
らなくなるが、ステンレスは高価であるばかりで
なく、摩耗に弱いから、別体とすることによつて
それに合つた材質を選択できる。

さらにまた、上記装置において、小さな集合室
３２、小径の吐出孔３０、噴出孔３１としたの
は、薬液注入による薬液およびスライムの逆流を
防止するものである。すなわち、薬液注入によつ
て噴出孔３１には薬液およびスライムが入り込む
ことがあるが、吐出孔３０には殆んどがスライム
しか入らず、集合室３２には若干のスライムが入
り込むだけである。これらは、再び水Ｗ等を圧送
すれば、円滑に先方に排出される。

上記例は下向きの注入を行う場合について説明
したので、注入口４を薬液が自然流下する位置で
ある案内室１４の下方位置に設けてあるが、逆に
上向き注入の場合には自然流下側は図面上案内室
１４の上方になるので、そこに注入口４を形成す
る。この上向き注入時には、逆止弁８が設けられ
ているので、薬液の圧送を停止した場合における
流路途中の薬液の逆流を防止できる。

第４図および第５図は態様を異にする注入装置
の例を示したもので、上記例の第一吐出口１１の
位置に案内管５０を螺入し、その案内管５０に周
囲からその中心に向う吐出口５１を形成したもの
である。この場合、上記例のような貫通孔１７は
不要である。いまＡ、Ｂ両液を圧送すると、Ａ液
の送給圧によつてスプール弁６が押し下げられ、
その吐出口５２が案内管５０の注入口５３と連通
する。このときＢ液は、外管１と弁室５との間を
通つて各吐出口５１，５１…から案内管５０内に
吐出され、Ａ液と直交的に接触混合され、注入口
５３から周辺地盤に注入される。この例でも、上
記例と同様な効果が期待できる。

以上の通り、本発明工法によれば、周壁部の対
となつた吐出口まで二液硬化性薬液の各液を独立
して圧送するのでゲルタイムが短い薬液であつて
も管内の詰りを完全に防止でき、また各液の接触
合流に当つて直交的合流としたので混合が確実と
なる。さらに上記例のように注入口を薬液の自然
流下位置に形成せんとする場合、直交的混合のた
めそのことが可能となる。また本発明装置によれ
ば、上記工法を円滑に行うことができるばかりで
なく、スプール弁の移動によつて各液の流路切換
えを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における削孔状態を示す縦断面
図、第２図はその注入状態を示す縦断面図、第３
図は第１図Ｘ−Ｘ線矢視断面図、第４図は態様を
異にする例の縦断面図、第５図はその案内管の拡
大横断面図である。 １……外管、１ａ……案内壁、２……継手管、
３……切削刃、４……注入口、５……弁室、６…
…スプール弁、９……第一流路、１０……第二流
路、１１……第一吐出口、１２……第二吐出口、
１４……案内室、２３……逆止弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ゲルタイムが30秒以内の二液硬化性薬液を注
   入管周壁部に形成した軸方向に間隔を置いて対と
   なつた吐出口までそれぞれ独立して圧送し、吐出
   口からの各液を合流、接触混合させ、混合液を周
   辺地盤に注入する方法において、薬液の前記各吐
   出口の外方に案内壁を形成し、この案内壁と吐出
   口が形成された注入管内部本体とで案内室を形成
   し、前記各吐出口間領域位置を外れた薬液の自然
   流下側位置において注入口を案内壁に形成し、前
   記各吐出口からの吐出流の流れを案内壁により変
   えながらそれぞれ注入口へ導き、案内室内におい
   て直交的に衝突させ、衝突後の混合液を前記注入
   口から周辺地盤に注入することを特徴とする薬液
   注入工法。 ２ 注入管の吐出個所までそれぞれ独立して構成
   された第一および第二流路と、吐出個所近傍に形
   成された弁室と、その弁室内において摺動自在の
   スプール弁と、弁室内とその外部とを連通する対
   となつた第一および第二吐出口とを備え、スプー
   ル弁の移動時前記第一流路を第一吐出口に連通
   し、かつ第に流路を第二吐出口に連通するよう構
   成した薬液注入装置において、前記弁室の外方に
   案内壁を形成して弁室の外壁面との間に案内室を
   形成し、前記案内壁において前記第一および第に
   吐出口間領域位置を外れた薬液の自然流下側位置
   に注入口を形成し前記スプール弁の非移動時にお
   いて、第二流路の一部をなす弁室に形成された弁
   室内外を連通する連通孔により、第二流路の途中
   までと注入管のスプール弁より先端側に形成され
   た噴出孔に連なる流路とが連通し、前記スプール
   弁の移動時において、前記連通孔から前記噴出口
   に連なる流路へのその流路の入口が弁室の壁によ
   り閉塞され、連通孔は第二吐出口のみに連通する
   ようにしたことを特徴とする薬液注入装置。