(57)【要約】【課題】掘削孔内に挿入したパッカー及び薬材の送給管が確実に回収可能な地盤改良工法及び地盤改良装置を提供する。【解決手段】地盤改良工法は、掘削孔２内に地盤改良装置１を挿入する工程と、第二のパッカー７を膨張させる工程と、送給管４内に薬材３を圧入し、送給管４の注入孔４ａを介して地山Ｅ内に注入する工程と、第二のパッカー７を膨張させたまま第一のパッカー６を膨張させる工程と、第二のパッカー７を収縮させる工程と、送給管４内に洗浄水を圧入して注入孔４ａを介して掘削孔２内に注入し、送給管４内及び掘削孔２内を洗浄する工程と、地山Ｅに注入した薬材３の硬化後に、第一のパッカー６を収縮させて地盤改良装置１を掘削孔２内から取り出す工程とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地山に形成された掘削孔内に挿入され、当該掘削孔内から地盤改良のための薬材を地山に注入して地盤を改良する地盤改良装置であって、
先端部近傍の側面に開口する注入孔が設けられ、前記薬材を送給する送給管と、
前記送給管の前記注入孔よりも先端側に接続され、作動流体圧により膨縮可能な第一のパッカーと、
前記送給管の前記注入孔よりも基端側に設けられ、作動流体圧により膨縮可能な第二のパッカーと、
前記送給管内に前記薬材を供給する薬材供給手段と、
前記第一のパッカー及び前記第二のパッカーをそれぞれ膨縮させるための作動流体を供給する作動流体供給手段と、
前記送給管内に洗浄水を供給する洗浄水供給手段とを備えることを特徴とする地盤改良装置。
【請求項２】
前記第一のパッカーの先端部に接続され、先端方向に向かって先細りとなる形状の突起部を備えることを特徴とする請求項１に記載の地盤改良装置。
【請求項３】
前記送給管は、前記注入孔よりも先端側の第一のパッカーが取り付けられた部分と、当該部分より基端側の部分とは分割可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の地盤改良装置。
【請求項４】
請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の地盤改良装置を用いて地盤を改良する地盤改良工法において、
地山に形成された掘削孔内に前記地盤改良装置を挿入する工程と、
前記第二のパッカーを膨張させて前記掘削孔の内周面に密着させる工程と、
前記送給管内から前記注入孔を介して前記掘削孔内に薬材を圧入して、前記薬材を地山内に注入する工程と、
前記第二のパッカーを前記掘削孔の内周面に密着させた状態で前記第一のパッカーを膨張させて前記掘削孔の内周面に密着させる工程と、
前記第二のパッカーを収縮させる工程と、
前記送給管内から前記注入孔を介して前記掘削孔内に洗浄水を注入し、前記送給管内及び前記掘削孔内を洗浄する工程と、
地山に注入した前記薬材の硬化後に、前記第一のパッカーを収縮させる工程と、
前記地盤改良装置を前記掘削孔内から取り出す工程とを備えることを特徴とする地盤改良工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤改良工法及び地盤改良装置に係わり、特に、地山に形成された掘削孔内にパッカーを使用して地盤改良のための薬材を注入することにより地盤改良を行う地盤改良装置及び地盤改良工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、地山に形成された掘削孔内に孔口側封止のためのパッカーを備えた地盤改良装置を挿入して所定の深度に設置し、当該パッカーよりも孔底側の掘削孔内に地盤改良のための薬材を注入することにより地盤を改良する工法が実施されている。しかしながら、この薬材を注入する方法では、パッカーよりも孔底側の掘削孔内に注入した薬材がクラックを通過してパッカーよりも孔口側の掘削孔内にリークして硬化し、この硬化した薬材が邪魔になってパッカーを地上に引き上げることができなくなる場合があった。
【０００３】
そこで、例えば、特許文献１には、パッカーよりも孔底側の掘削孔内に薬材を注入しつつ、パッカーよりも孔口側の掘削孔内に常時、洗浄水を注入して、孔口側の掘削孔内にリークした薬材を除去する方法が開示されている。
【特許文献１】特開平４−７６１０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、薬材を送給する送給管内と掘削孔内とは、送給管に開口された注入孔を介して連通しているので、掘削孔内に注入されずに送給管内に残った薬材が掘削孔内に注入された薬材と一体化して硬化すると、パッカー及び送給管の回収ができなくなるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、地盤改良のために掘削孔内に挿入した、パッカー及び薬材の送給管が確実に回収可能な地盤改良工法及び地盤改良装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明は、地山に形成された掘削孔内に挿入され、当該掘削孔内から地盤改良のための薬材を地山に注入して地盤を改良する地盤改良装置であって、先端部近傍の側面に開口する注入孔が設けられ、前記薬材を送給する送給管と、前記送給管の前記注入孔よりも先端側に接続され、作動流体圧により膨縮可能な第一のパッカーと、前記送給管の前記注入孔よりも基端側に設けられ、作動流体圧により膨縮可能な第二のパッカーと、前記送給管内に前記薬材を供給する薬材供給手段と、前記第一のパッカー及び前記第二のパッカーをそれぞれ膨縮させるための作動流体を供給する作動流体供給手段と、前記送給管内に洗浄水を供給する洗浄水供給手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明の地盤改良装置によれば、第一及び第二のパッカーを備えているので、薬材が加圧された状態を第二のパッカーで保持したまま、第一のパッカーを膨張させることができる。したがって、地山に対して薬材を加圧した状態で、注入孔における圧力を開放することができる。
【０００８】
また、送給管内に洗浄水を供給する洗浄水供給手段を備えているので、第一のパッカーを膨張させた後に第二のパッカーを収縮させて、送給管内に洗浄水を注入することにより、送給管内の薬材及び、掘削孔内の第一のパッカーよりも孔口側の薬材を除去することができる。したがって、送給管及び第二のパッカーの周囲には薬材が存在しなくなり、従来のように、送給管内に残った薬材と掘削孔内に注入された薬材とが一体化して硬化することが無いので、地盤改良装置を回収することができる。これにより、地盤改良装置を再利用することができる。
【０００９】
本発明において、前記第一のパッカーの先端部に接続され、先端方向に向かって先細りとなる形状の突起部を備えることとしてもよい。  
これにより、高い圧力の被圧地下水が掘削孔内から大量に湧水している場合でも、第一のパッカーの底面に作用する圧力を側方に逃がすことができるため、地盤改良装置を容易に掘削孔内に挿入することができる。
【００１０】
本発明において、前記地盤改良装置は、前記注入孔よりも先端側の第一のパッカーが取り付けられた部分と、当該部分より基端側の部分とが分割可能であることとしてもよい。  
これにより、もし、先端部分が硬化した薬材から剥がれなくなった場合でも、第一のパッカーより先端側を切り離すことにより、送給管及び第二のパッカーを回収することが可能となる。
【００１１】
本発明は、上述した地盤改良装置を用いて地盤を改良する地盤改良工法において、地山に形成された掘削孔内に前記地盤改良装置を挿入する工程と、前記第二のパッカーを膨張させて前記掘削孔の内周面に密着させる工程と、前記送給管内から前記注入孔を介して前記掘削孔内に薬材を圧入して、前記薬材を地山内に注入する工程と、前記第二のパッカーを前記掘削孔の内周面に密着させた状態で前記第一のパッカーを膨張させて前記掘削孔の内周面に密着させる工程と、前記第二のパッカーを収縮させる工程と、前記送給管内から前記注入孔を介して前記掘削孔内に洗浄水を注入し、前記送給管内及び前記掘削孔内を洗浄する工程と、地山に注入した前記薬材の硬化後に、前記第一のパッカーを収縮させる工程と、前記地盤改良装置を前記掘削孔内から取り出す工程とを備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明の地盤改良工法によれば、薬材を掘削孔内に送給する送給管と第一及び第二のパッカーとを備えた地盤改良装置を地山に形成された掘削孔内に挿入する工程と、第二のパッカーを膨張させる工程と、送給管内に薬材を圧入して地山内に注入する工程とを備えているので、掘削孔周辺の地山内に薬材を注入して地山の強度を増加させることができる。さらに、薬材を掘削孔内に高圧で圧入し保持できるので、湧水圧を有する水みちにも薬材を注入することができる。したがって、湧水の止水に効果的である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、湧水量の多い又は湧水圧の高い地山でも確実に地盤改良できる。また、薬材の強度が発現するまで放置しても地盤改良装置を確実に回収することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を用いて詳細に説明する。  
図１は、本発明の実施形態に係る地盤改良装置１をトンネルの切羽付近に設けられた掘削孔２内に設置した状態を示す図である。また、図２は、図１の掘削孔２付近を拡大した図である。さらに、図３及び図４は、本発明の実施形態に係る地盤改良装置１を示す斜視図及び断面図である。
【００１５】
図１〜図４に示すように、地盤改良装置１は、地盤を改良するための薬材３を掘削孔２内に送給する送給管４と、送給管４の側面に開口する注入孔４ａよりも孔底２ａ側に接続された第一のパッカー６と、送給管４の側面に開口する注入孔４ａよりも孔口２ｂ側に接続された第二のパッカー７と、送給管４内に薬材３を供給する薬材供給手段８と、第一のパッカー６及び第二のパッカー７に作動流体を供給する作動流体供給手段９と、先端に接続された突起部１１と、送給管４内に洗浄水を供給する洗浄水供給手段１０とを備えている。
【００１６】
送給管４の先端には、複数の注入孔４ａが開口されている。送給管４内に圧入される薬材３は、その注入孔４ａを介して掘削孔２内に流入し、その後、地山Ｅ内のクラック１２や水みち１３に注入される。この薬材３は、クラック１２内や水みち１３内で硬化し、地山Ｅを補強する。
【００１７】
薬材３として、本実施形態においては、セメントミルクを用いたが、これに限定されるものではなく、例えば、発泡性のウレタンでもよい。
【００１８】
第一のパッカー６及び第二のパッカー７は、筒体と、この筒体の外周面に取り付けられた環帯状のゴム体とから構成される。ゴム体は、弾性を有するゴムシートからなり、作動流体圧により膨縮可能である。本実施形態においては、作動流体として窒素ガスを用いたが、これに限定されるものではなく、例えば、水でもよい。
【００１９】
第一のパッカー６と送給管４とは脱着可能に接続されている。本実施形態においては、
送給管４の先端部分において、第一のパッカー６と突起部１１を切り離すことが可能なようになっている。
【００２０】
第一のパッカー６及び第二のパッカー７に作動流体を供給する作動流体供給手段９は、窒素ガスボンベと、窒素ガスを第一のパッカー６及び第二のパッカー７に送給するためのチューブと、両パッカー６、７内の圧力をそれぞれ測定するための圧力計とから構成され、トンネル内に設置されている。
【００２１】
地盤改良装置１の先端に取り付けられている突起部１１は、孔底２ａ側に向かって先細りとなる円錐形状を有する。
【００２２】
洗浄水供給手段１０は、水を貯水するための貯水タンクと、水とベントナイトとを混合して洗浄水を作製するための混合装置と、洗浄水を送給管４に圧送するポンプと、ポンプと送給管４を接続するホースとから構成され、トンネル内に設置されている。洗浄水供給手段１０及び薬材供給手段８は、送給する薬材３又は洗浄水の切替が可能となるように送給管４に接続されている。
【００２３】
なお、本実施形態においては、洗浄水として水とベントナイトとを混合したものを用いたが、これに限定されるものではなく、水だけでもよい。
【００２４】
次に、上記のように構成された地盤改良装置１を用いて地盤を改良する方法について、施工手順にしたがって説明する。  
図５〜図９は、本実施形態に係る地盤改良装置１を用いて地盤を改良する手順を示した図である。
【００２５】
まず、前述した図２に示すように、地盤改良装置１を掘削孔２内に挿入して、所定の位置に設置する。この際、高い圧力の被圧地下水が掘削孔２内から湧水している場合でも、地盤改良装置１の先端に突起部１１が設けられていることで、地盤改良装置１の先端に作用する湧水圧力を側方に逃がすことができるため、地盤改良装置１を容易に掘削孔２内に挿入することができる。
【００２６】
次に、図５に示すように、窒素ガスボンベ内の窒素ガスをチューブを介して第二のパッカー７に供給し、第二のパッカー７を膨張させる。窒素ガスの供給圧により第二のパッカー７のゴム体が半径方向に膨張して掘削孔２の内周面２ｃに密着する。圧力計で第二のパッカー７の膨張圧力を測定し、所定の圧力になったら窒素ガスの供給を停止する。
【００２７】
次に、図６に示すように、薬材３をポンプで送給管４内に所定の圧力で供給する。供給された薬材３は、送給管４内を通過し、注入孔４ａを介して掘削孔２内に圧入される。そして、掘削孔２内に高圧で圧入された薬材３は、地山Ｅに形成されたクラック１２や水みち１３に注入される。このとき、第二のパッカー７の膨張圧力は、薬材３の注入圧力よりも大きくなるように調整されているので、掘削孔２内の薬材３は、第二のパッカー７の周囲からリークしない。
【００２８】
そして、予め設計等により決定した所定の量以上の薬材３を注入したら、図７に示すように、第二のパッカー７を掘削孔２の内周面２ｃに密着させた状態のまま、第一のパッカー６を膨張させる。なお、第一のパッカー６の膨張は、第二のパッカー７を膨張させるときと同様に、窒素ガスボンベ内の窒素ガスをチューブを介して第一のパッカー６に供給することにより行い、窒素ガスの供給圧により第一のパッカー６のゴム体が半径方向に膨張して掘削孔２の内周面２ｃに密着し、第一のパッカー６の膨張圧力が所定の圧力になったら窒素ガスの供給を停止する。
【００２９】
その後、第二のパッカー７の膨張圧力を開放し、ゴム体を収縮させて掘削孔２の内周面２ｃから離す。第一のパッカー６は、薬材３が湧出水により流されない程度に硬化するまで膨張させた状態を維持する。
【００３０】
次に、図８に示すように、第二のパッカー７の膨張圧力を開放すると同時に、水とベントナイトとを混合した洗浄水をポンプで送給管４に供給する。供給された洗浄水は、送給管４内を通過して注入孔４ａを介して掘削孔２内に流入し、さらに、掘削孔２の内周面２ｃと送給管４との間の隙間１６を通過して掘削孔２外に排出される。洗浄水は、送給管４内及び上記隙間１６内に存在する薬材３を除去するので、送給管４内、第二のパッカー７の外周面上及び上記隙間１６内で薬材３が硬化することは無い。したがって、地山Ｅで硬化する薬材３と注入孔４ａ部分を縁切りすることができる。
【００３１】
予め設計等により決定されている薬液の硬化時間が経過したら、図９に示すように、第一のパッカー６の膨張圧力を開放し、ゴム体を収縮させて掘削孔２の内周面２ｃから離す。そして、地盤改良装置１を掘削孔２内から孔外に引き出す。その際、薬液の硬化が予想以上に進行して薬液と第一のパッカー６や突起部１１とが強固に付着している場合には、第一のパッカー６との接続を切り離して、送給管４及び第二のパッカー７を回収することができる。
【００３２】
以上の構成からなる地盤改良装置１を用いた地盤改良工法によれば、地盤改良装置１を掘削孔２内に挿入し、この地盤改良装置１を用いて薬材３を地山Ｅ内に注入するので、湧水圧が高い場合や湧水量が多い場合でも確実に地山Ｅの強度を増加させることができ、湧水を止水することができる。
【００３３】
また、掘削孔２内に圧入した薬材３が加圧された状態を第二のパッカー７で保持したまま、第一のパッカー６を膨張させるので、地山Ｅに薬材３が加圧された状態を維持したまま注入孔４ａを開放することができる。したがって、薬材３が硬化して湧水が止まるまで加圧した状態を維持できる。
【００３４】
さらに、第一のパッカー６を膨張させた後に第二のパッカー７を収縮させて、送給管４内に洗浄水を注入し、送給管４内及び掘削孔２内を洗浄できるので、送給管４内の薬材３及び上記隙間１６内の薬材３をすべて除去することができる。したがって、送給管４及び第二のパッカー７の周囲には薬材３が存在しなくなり、従来のように、送給管４内に残った薬材３と掘削孔２内に注入された薬材３とが一体化して硬化することが無いので、地盤改良装置１を回収することができる。これにより、地盤改良装置１を再利用することが可能となる。
【００３５】
また、地盤改良装置１の先端には、先細り形状の突起部１１を備えているので、大量の湧水があった場合でも地盤改良装置１を掘削孔２の中に挿入することができ、薬材３が硬化した後に第一のパッカー６を収縮させて、地盤改良装置１を掘削孔２外へ引き抜くと容易にその付着を外すことができる。
【００３６】
さらに、第一のパッカー６や突起部１１と硬化した薬材３との付着を外すことが困難な場合には、第一のパッカー６との接続を切り離すことができるので、送給管４及び第二のパッカー７を回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態に係る地盤改良装置をトンネルの切羽付近に設けられた掘削孔内に設置した状態を示す図である。
【図２】図１の掘削孔付近を拡大した図である。
【図３】本発明の実施形態に係る地盤改良装置を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係る地盤改良装置を示す断面図である。
【図５】本実施形態に係る地盤改良装置を用いて地盤を改良する手順を示した図である。
【図６】本実施形態に係る地盤改良装置を用いて地盤を改良する手順を示した図である。
【図７】本実施形態に係る地盤改良装置を用いて地盤を改良する手順を示した図である。
【図８】本実施形態に係る地盤改良装置を用いて地盤を改良する手順を示した図である。
【図９】本実施形態に係る地盤改良装置を用いて地盤を改良する手順を示した図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  地盤改良装置
２  掘削孔
２ａ  孔底
２ｂ  孔口
２ｃ  内周面
３  薬材
４  送給管
４ａ  注入孔
６  第一のパッカー
７  第二のパッカー
８  薬材供給手段
９  作動流体供給手段
１０  洗浄水供給手段
１１  突起部
１２  クラック
１３  水みち
１６  隙間
Ｅ  地山
【図１】
2010168752.tif 000003
【図２】
2010168752.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010168752.tif 000008
【図７】
2010168752.tif 000009
【図８】
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【図９】
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