(57)【要約】      （修正有）【課題】特定位置の改良効果を精度よく予測することが可能となる地盤の改良効果の確認方法を提供する。【解決手段】薬液注入がされた地盤の改良効果の確認方法である。そして、薬液注入地盤の状態を音響トモグラフィ探査によって調査するステップＳ２と、音響トモグラフィ探査の調査結果から改良不足が推定される再注入候補箇所を抽出するステップＳ３と、再注入候補箇所に薬液の注入が可能となるように注入管を設置するステップＳ４と、注入管を介して一定の注入速度で薬液を注入する（ステップＳ５）とともに、注入圧力を測定するステップＳ６と、注入速度及び注入圧力から再注入候補箇所の改良効果となる透水係数を推定するステップＳ７とを備えている。【選択図】図１
2020169506.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薬液注入がされた地盤の改良効果の確認方法であって、
薬液注入地盤の状態を音響トモグラフィ探査によって調査するステップと、
前記音響トモグラフィ探査の調査結果から改良不足が推定される再注入候補箇所を抽出するステップと、
前記再注入候補箇所に薬液の注入が可能となるように注入管を設置するステップと、
前記注入管を介して一定の注入速度で薬液を注入するとともに注入圧力を測定するステップと、
前記注入速度及び前記注入圧力から前記再注入候補箇所の改良効果を推定するステップとを備えたことを特徴とする地盤の改良効果の確認方法。
【請求項２】
前記改良効果の推定は、地盤の透水係数の推定によって行われることを特徴とする請求項１に記載の地盤の改良効果の確認方法。
【請求項３】
前記改良効果の推定結果に基づいて、設置された前記注入管によって前記再注入候補箇所に所望する改良効果が得られるように薬液を注入することを特徴とする請求項１又は２に記載の地盤の改良効果の確認方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薬液注入がされた地盤の改良効果の確認方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示されているように、地盤中に薬液を注入することによって、透水係数を小さくしたり、強度を高めたりして、液状化地盤や軟弱地盤を改良する薬液注入工法が知られている。
【０００３】
薬液注入工法は、地盤の土粒子の間隙に薬液を充填して固化させる工法のため、施工後に改良効果を確認することが望ましい。そこで従来は、改良後の地盤に対してボーリングを行い、取り出された試料によって改良効果を確認することが行われていた。
【０００４】
一方、特許文献１に開示された薬液注入地盤の効果確認方法では、薬液注入した地盤に対して弾性波試験を行い、結果として得られた弾性波速度のデータを分析することで、薬液注入地盤の全体の状況（改良効果）を確認する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−８７５７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、地盤掘削の補助工法として薬液注入による地盤改良を行う場合などにおいては、改良地盤全体の改良効果だけでなく、掘削への影響が大きくなるような特定位置の改良効果を高い精度で確認しておくことが重要になる。
そこで、本発明は、特定位置の改良効果を精度よく予測することが可能となる地盤の改良効果の確認方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明の地盤の改良効果の確認方法は、薬液注入がされた地盤の改良効果の確認方法であって、薬液注入地盤の状態を音響トモグラフィ探査によって調査するステップと、前記音響トモグラフィ探査の調査結果から改良不足が推定される再注入候補箇所を抽出するステップと、前記再注入候補箇所に薬液の注入が可能となるように注入管を設置するステップと、前記注入管を介して一定の注入速度で薬液を注入するとともに注入圧力を測定するステップと、前記注入速度及び前記注入圧力から前記再注入候補箇所の改良効果を推定するステップとを備えたことを特徴とする。
【０００８】
ここで、前記改良効果の推定は、地盤の透水係数の推定によって行うことができる。また、前記改良効果の推定結果に基づいて、設置された前記注入管によって前記再注入候補箇所に所望する改良効果が得られるように薬液を注入することができる。
【発明の効果】
【０００９】
このように構成された本発明の地盤の改良効果の確認方法は、薬液注入地盤の全体的な状態を音響トモグラフィ探査によって調査したのちに、その調査結果から改良不足が推定される再注入候補箇所を抽出する。
【００１０】
そして、再注入候補箇所に薬液の注入が可能となるように注入管を設置し、一定の注入速度で薬液を注入するとともに注入圧力を測定する。
このようにして注入速度及び注入圧力が測定されると、その結果から再注入候補箇所の改良効果を精度よく予測することができるようになる。
【００１１】
ここで改良効果は、地盤の透水係数から推定することができる。また、改良効果の推定結果に基づいて、推定を行う際に設置された注入管によって再注入候補箇所に薬液を注入することで、迅速に改良が不足する箇所を補修していくことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施の形態の地盤の改良効果の確認方法の各ステップを説明するフローチャートである。
【図２】薬液注入工法の概要を示した説明図である。
【図３】薬液が注入された地盤を模式的に例示した説明図である。
【図４】音響トモグラフィ探査の調査方法を模式的に示した説明図である。
【図５】再注入候補箇所への再注入状況を示した説明図である。
【図６】薬液の注入速度及び注入圧力と地盤の透水係数との関係を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態の地盤の改良効果の確認方法の各ステップを説明するフローチャートである。また、図２は、薬液注入工法の概要を説明する図である。
【００１４】
薬液注入工法は、地盤Ｇの土粒子の間隙に薬液を充填して固化させることで、地盤の止水性を高めたり、地盤の強度を高めたりする工法である。図２に示すように、薬液注入機１には、ボーリングマシンなどの削孔機と、削孔機によって地盤Ｇに押し込まれる注入管に水ガラスなどの薬液を供給する注入ポンプ１４などとによって、主に構成される。
【００１５】
具体的には、薬液注入によって地盤改良をする際には、まず薬液注入機１にセットされた注入管となる注入ロッド１１を地表から地中に向けて押し込み、必要に応じて注入ロッド１１を継ぎ足しながら推進させる。
【００１６】
そして、注入ロッド１１の先端１１ａが所望する深度に到達した時点で、最上部の注入ロッド１１の上端に注入用のスイベル１２を取り付け、注入ポンプ１４とスイベル１２との間を注入ホース１３で繋ぐ。
【００１７】
続いて注入ポンプ１４を稼働させて、水ガラスなどの薬液を注入ロッド１１の先端１１ａから吐出させる。吐出された薬液は、先端１１ａを中心に注入圧によって地中に浸透していき、概念的には球体状の改良箇所Ｇ１が形成される。
【００１８】
最下段の改良箇所Ｇ１用の注入を行ったのちには、一定の長さだけ注入ロッド１１を引き上げて、再び薬液を注入ロッド１１の先端１１ａから吐出させる。この注入ロッド１１を引き上げる長さは、鉛直方向に隣接する改良箇所Ｇ１，Ｇ１が充分に重なる長さに設定される。
【００１９】
要するに、図２の矢印で示すように、最深部から地表に向けて順次、改良箇所Ｇ１，・・・を造成していくことによって、図３に示すように地表まで地盤改良を行うことができる。図３は、水平方向に間隔を置いて４回、薬液注入機１を設置して、それぞれの場所で設定された深度から地表までを地盤改良した結果を模式的に示している。
【００２０】
この図３の断面図に示すように、水平方向に隣接する改良箇所Ｇ１，Ｇ１同士も、充分に重なり合って形成される。このように深度方向に隣接する改良箇所Ｇ１，Ｇ１及び水平方向に隣接する改良箇所Ｇ１，Ｇ１のそれぞれが、充分に重なって形成されていれば、改良不足となる隙間などのない地盤改良が行われたことになる。
【００２１】
図４は、薬液注入地盤の全体の改良状況を確認するために行われる音響トモグラフィ探査を行うための探査システム２を概念的に説明する図である。音響トモグラフィ探査は、弾性波探査の一種であるが、高周波の音響波を使用し、周波数とエネルギーを制御して発振を行う点を特徴としている。
【００２２】
従来の弾性波探査で高周波数の弾性波を使用する場合、精度を上げることができるが地盤中における減衰が大きいため、探査範囲が狭くなり、薬液注入地盤の全体の改良状況を調査するには適していない。
【００２３】
これに対して疑似ランダム波である音響波を発振波とすることで、Ｓ／Ｎ比（信号とノイズの比）が飛躍的に改善し、精度が高く測定距離の長い探査が行えるようになる。要するに、音響トモグラフィ探査とすることで、弾性波探査と比べて、長い探査範囲と高い分解能の調査結果を得ることができる。
【００２４】
音響トモグラフィ探査を行うには、調査したい薬液注入地盤の領域を挟んで、発振孔Ｈ１と受振孔Ｈ２とが削孔される。発振孔Ｈ１と受振孔Ｈ２の深さは、薬液注入地盤の最深部と同程度となるように形成される。
【００２５】
そして、発振孔Ｈ１には、ピエゾ震源となる発振器２１が挿入される。発振器２１には、地下水を介して音響波を地中に伝搬させることができる圧電セラミックス・スピーカが使用できる。
【００２６】
発振器２１には、通信線２１２を介して増幅器２１１が接続されている。この増幅器２１１によって、発振させる音響波の周波数とエネルギーとが制御される。この発振器２１は、やぐら部２３によって発振孔Ｈ１の孔内に吊り下げられる。
【００２７】
孔内に吊り下げられた発振器２１は、音響トモグラフィ探査中は、発振孔Ｈ１の孔底から地表に向けて移動させることになる。そして、発振器２１から発振された音響波を、受振孔Ｈ２の多チャンネル受振器２２によって受振させる。
【００２８】
多チャンネル受振器２２は、発振孔Ｈ１及び受振孔Ｈ２の双方を伝播する音響波を多点で同時に観測するもので、複数の受振器２２１，・・・が鉛直方向に間隔を置いて配置されている。
【００２９】
この多チャンネル受振器２２は、やぐら部２３によって受振孔Ｈ２の孔内に吊り下げられる。多チャンネル受振器２２の受振器２２１，・・・は、受振孔Ｈ２の全長にわたって配置される。
【００３０】
多チャンネル受振器２２は、ノートパソコンやタブレット端末などのコンピュータによって構成される解析処理装置２４に接続される。解析処理装置２４で可視化された調査結果は、モニタなどで確認することができる。
【００３１】
図４では、音響トモグラフィ探査の調査結果を模式的に示している。実際に解析処理装置２４のモニタに表示される調査結果は、図４のように個々の改良箇所Ｇ１，・・・が明確に表示されるわけではないが、説明を分かりやすくするために、模式的な調査結果の表示としている。
【００３２】
図４の薬液注入地盤の領域の略中央には、空白箇所（白抜き箇所）が表れている。この白抜き箇所は、隣接する他の箇所とは異なる物理的性質を示す箇所で、改良不足が推定される。よって、この白抜き箇所を再注入候補箇所Ｓとして抽出する。
【００３３】
このようにして音響トモグラフィ探査の調査結果によって抽出された再注入候補箇所Ｓに対して、本実施の形態の地盤の改良効果の確認方法では、実際に改良不足箇所であるか否かを、精度を上げて判定する。
【００３４】
要するに、音響トモグラフィ探査では、薬液注入地盤の全体の概略的な改良効果を確認し、特定された再注入候補箇所Ｓに対しては、別の精度の高い方法によって改良効果の確認を行う。
【００３５】
図５は、再注入候補箇所Ｓへの再注入を行うことで、精度の高い改良効果の推定を行う方法を説明するための図である。そして、図６は、精度の高い改良効果の推定が行える原理を説明するための図である。
【００３６】
図６は、「注入の設計施工マニュアル」（発行：公益財団法人鉄道総合技術研究所、発行日：平成２３年１０月）の「参考資料−１１  浸透注入に関する理論的解法」に記載されている、地盤の透水係数と注入速度とをパラメータとして、注入圧力の初期圧からの増分を求めて図示した結果である。
【００３７】
この図からわかるように、薬液の注入速度を一定にした場合、そのときの注入圧力が測定されると、地盤の透水係数ｋｗを推定することができるようになる。この地盤の透水係数ｋｗは、改良効果を示す指標となる。
【００３８】
すなわち、薬液が土粒子の間隙に充分に充填されて改良が良好に行われていると、地盤の透水係数ｋｗは小さくなる。これに対して、地盤の透水係数ｋｗが想定していたより大きく推定された場合は、改良不足である可能性が高いとして、薬液を再注入する必要があると判定されることになる。
【００３９】
このように注入速度と注入圧力を与えることで地盤の透水係数ｋｗを推定することになるが、この推定は浸透注入理論式から直接算定させることもできる。浸透注入理論式の詳細については、上記「注入の設計施工マニュアル」に記載されているため、詳細な説明は省略する。
【００４０】
図５は、特定位置の改良効果の高精度の推定と、薬液の再注入工事の両方に該当する工程を説明する図である。上述したように、特定位置の改良効果の高精度の推定を行うためには、再注入候補箇所Ｓに薬液１５を再注入する必要がある。
【００４１】
そこで、図５に示すように、薬液注入工法に使用した薬液注入機１を、再注入候補箇所Ｓの真上の地表に設置し、注入ロッド１１の先端１１ａが再注入候補箇所Ｓに到達するまで押し込みを行う。
【００４２】
続いて再注入候補箇所Ｓまで注入ロッド１１の先端１１ａが到達した時点で、注入ロッド１１の推進を停止し、注入ポンプ１４と注入ロッド１１の上端のスイベル１２とを、注入ホース１３によって繋ぐ。
【００４３】
そして、注入ポンプ１４を稼働させて、一定の注入速度で薬液１５を注入する。この際、注入圧力を、例えば注入ポンプ１４の口元の圧力計で測定する。このときの設定した注入速度と測定された注入圧力とによって、再注入候補箇所Ｓの透水係数ｋｗを推定することができる。
【００４４】
このようにして再注入候補箇所Ｓの透水係数ｋｗが高精度に推定されたのちには、一旦、注入ロッド１１を引き抜いて別の場所の調査に移行する、又は調査を終了することができる。
【００４５】
一方、所望する改良状態にするまでの不足する薬液の量など再注入仕様が判明している場合は、引き続き注入ロッド１１の先端１１ａから薬液１５を吐出させて、迅速に改良が不足する箇所を補修していくことができる。
【００４６】
次に、本実施の形態の地盤の改良効果の確認方法の各ステップについて、図１を参照しながら説明する。
まずステップＳ１では、改良対象地盤に対して、薬液注入機１により薬液注入による地盤改良を実施する。
【００４７】
地盤改良の施工においては、薬液注入機１を設置した箇所において深度方向の注入を繰り返して行うことで、鉛直方向に重なる複数の改良箇所Ｇ１，・・・を造成する。そして、深度方向の注入が終わるごとに、地表の薬液注入機１を移動させて別の場所に設置し、その場所で深度方向の注入を行うことを繰り返す（図２，３参照）。
【００４８】
改良対象地盤に薬液注入を行ったのちに、ステップＳ２の音響トモグラフィ探査のために、改良対象地盤を両側から挟むように発振孔Ｈ１と受振孔Ｈ２とを削孔し、それぞれの孔に発振器２１と多チャンネル受振器２２とを挿入する。
【００４９】
また、探査システム２をセッティングするために、発振器２１には増幅器２１１を接続し、多チャンネル受振器２２には解析処理装置２４を接続する（図４参照）。音響トモグラフィ探査では、発振器２１を発振孔Ｈ１の孔底から地表に向けて引き揚げながら、発振器２１による音響波を多チャンネル受振器２２の各深度の受振器２２１，・・・で検出させる。
【００５０】
多チャンネル受振器２２によるＰ波速度などの検出値は、解析処理装置２４によって解析されて、モニタに探査結果として表示される。ステップＳ３では、モニタに表示された探査結果（例えばＰ波速度の分布図）から、周囲と異なり改良不足と推定される箇所を再注入候補箇所Ｓとして抽出する（図４参照）。
【００５１】
再注入候補箇所Ｓは、１箇所だけでなく、複数の箇所が抽出されてもよい。ステップＳ４では、地中の再注入候補箇所Ｓとして抽出された位置の真上の地表に、薬液注入機１を設置する。
【００５２】
薬液注入機１のボーリングマシンには、注入管となる注入ロッド１１をセットし、必要に応じて注入ロッド１１を継ぎ足しながら、先端１１ａが再注入候補箇所Ｓに到達するまで押し込みを行う。
【００５３】
所定の深度まで注入ロッド１１の先端１１ａを推進させたのちに、上端に注入用のスイベル１２を取り付け、注入ポンプ１４とスイベル１２とを注入ホース１３によって接続させる（図５参照）。
【００５４】
再注入のための薬液注入機１の設置が完了し、地盤改良のために注入された薬液（改良箇所Ｇ１の薬液）が固化する時間が経過していることを確認したのちに、注入ポンプ１４により、一定の注入速度で再注入候補箇所Ｓに薬液１５の注入を行う（ステップＳ５）。
【００５５】
再注入中は、注入ポンプ１４又はそれに装着された圧力計によって、注入圧力を測定する（ステップＳ６）。この結果、再注入候補箇所Ｓに薬液１５を注入したときの注入速度と注入圧力が得られることになる。
【００５６】
図６に示したような注入速度と注入圧力と透水係数との関係は、改良対象地盤に適したものをあらかじめ用意しておく。そして、ステップＳ７では、測定された注入速度及び注入圧力から、再注入候補箇所Ｓの透水係数ｋｗを推定する。
【００５７】
この透水係数ｋｗの推定は、精度の高い改良効果の推定結果ともいえる。すなわち、薬液が土粒子の間隙に充填されて充分に改良がされている場合は透水係数ｋｗが比較的小さい値で推定され、改良が不足する場合は透水係数ｋｗが比較的大きい値で推定される。
【００５８】
ここで、地盤の改良効果を精度良く調査するだけであれば、透水係数ｋｗが推定された時点で、再注入候補箇所Ｓの調査を終えることができる。一方、改良不足を迅速に解消させたい場合は、設置済みの薬液注入機１をそのまま利用して、再注入による補修工事を行う。
【００５９】
再注入による補修工事は、薬液注入による地盤改良工事の施工方法に準じて行われ、設計などで決められた所定の量の薬液が注入されたり、注入圧力が所定の値に達したなどにより、完了させることができる。
【００６０】
次に、本実施の形態の地盤の改良効果の確認方法の作用について説明する。
このように構成された本実施の形態の地盤の改良効果の確認方法は、薬液注入地盤の全体的な状態を音響トモグラフィ探査によって調査したのちに、その調査結果から改良不足が推定される再注入候補箇所Ｓを抽出する。
【００６１】
そして、再注入候補箇所Ｓに薬液１５の注入が可能となるように、薬液注入機１と注入ロッド１１とを設置し、一定の注入速度で薬液１５を注入するとともに注入圧力を測定する。
このように注入速度及び注入圧力が測定されると、その結果から再注入候補箇所Ｓの改良効果である透水係数ｋｗを精度よく予測することができるようになる。
【００６２】
また、改良効果の推定結果に基づいて、高精度の推定を行う際に設置された注入ロッド１１によって再注入候補箇所Ｓに薬液１５を追加注入することで、迅速に改良が不足する箇所を補修していくことができる。
【００６３】
以上、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【００６４】
例えば前記実施の形態では、注入ポンプ１４の口元で注入圧力を測定する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば圧力センサを設置するなどして注入ロッド１１の先端１１ａ付近の注入圧力を測定させることもできる。
【符号の説明】
【００６５】
１１    ：注入ロッド（注入管）
１５    ：薬液
Ｇ      ：地盤
Ｇ１    ：改良箇所
Ｓ      ：再注入候補箇所
ｋｗ    ：透水係数
【図１】
2020169506.tif 000003
【図２】
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【図３】
2020169506.tif 000005
【図４】
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【図５】
2020169506.tif 000007
【図６】
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