(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出口を有する注入管を複数本、地盤の複数の注入ポイントに埋設し、これら注入管を通して複数の吐出口から地盤改良材を同時に多点注入する地盤注入工法であって、それぞれ独立した駆動源で作動し、かつ、集中管理装置で制御される多数のユニットポンプを備えた多連装注入装置を用い、これら多数のユニットポンプが導管を通して複数の注入管とそれぞれ接続され、前記多数のユニットポンプの各々が前記集中管理装置の制御のもとにそれぞれ作動することにより、地盤改良材を複数の吐出口から地盤中の複数の注入ポイントを通してそれぞれの最も適した注入速度、注入圧力で、かつ一括管理のもとに多点注入することを特徴とする多点地盤注入工法。
【請求項２】
請求項１において、前記複数の注入管の各吐出口が平面方向の異なる注入ポイントに設置されてなる請求項１に記載の多点地盤注入工法。
【請求項３】
請求項１において、前記複数の注入管の各吐出口が深度方向の異なる注入ポイントに設置されてなる請求項１に記載の多点地盤注入工法。
【請求項４】
請求項１において、前記複数の注入管に通じる導管に流量圧力検出器を設け、これら検出器から検出された地盤改良材の流量および／または圧力データの信号を集中管理装置に送信し、この情報に基づき、地盤改良材を前記各ユニットポンプから複数の注入管の吐出口を通して地盤中の複数の注入ポイントに多点注入する請求項１に記載の多点地盤注入工法。
【請求項５】
請求項４において、前記流量圧力検出器から検出された地盤改良材の流量および／または圧力データの信号を注入監視盤に画面表示することにより注入状況の一括監視を行って、注入管におけるそれぞれの注入圧力および／または流量を所定の範囲に維持しながら注入するとともに、上記データの情報に基づき、注入の完了、中止、継続あるいは再注入を行う請求項４に記載の多点地盤注入工法。
【請求項６】
地盤改良材貯蔵タンクと、一プラント中にそれぞれ独立した駆動源で作動し、かつ、集中管理装置で制御される多数のユニットポンプを備えた、前記貯蔵タンクに接続される多連装注入装置と、地盤の複数の注入ポイントに埋設され、それぞれが前記各ユニットポンプと導管を通して接続された、吐出口を有する複数本の注入管とを備え、かつ、前記独立した多数のユニットポンプに、それぞれ集中管理装置で制御される回転数変速機を備え、さらに、前記導管に流量圧力検出器を備えてなり、これにより前記流量圧力検出器からの流量および／または圧力データの信号を集中管理装置に送信し、注入状況を注入管理装置の注入監視盤で一括監視しながら前記タンク中の地盤改良材を各ユニットポンプの作動により任意の注入速度、注入圧力あるいは注入量で各注入管に圧送し、複数の吐出口から同時に地盤に多点注入することを特徴とする多点地盤注入装置。
【請求項７】
請求項６において、前記回転数変速機は集中管理装置に送信された地盤改良材の流量および／または圧力データ信号に基づいて制御され、これにより地盤改良材を所望の圧力および／または流量で各注入管に送液する請求項６に記載の多点地盤注入装置。
【請求項８】
請求項６において、前記流量圧力検出器から検出された地盤改良材の流量および／または圧力データの信号を集中管理装置に送信し、これらデータを注入管理装置の注入監視盤に画面表示することにより注入状況の一括監視を行って、注入管におけるそれぞれの注入圧力および／または流量を所定の範囲に維持しながら注入するとともに、上記データの情報に基づき、注入完了、中止、継続あるいは再注入を行う請求項６に記載の多点地盤注入装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は軟弱地盤等の地盤中に地盤改良材を多点的に注入する多点地盤注入工法および装置に係り、特に、地盤状況が各層毎に異なる地盤に対して、これら各層毎に最適な注入を同時にあるいは選択的に達成し得るのみならず、地盤中の縦方向、横方向への立体的な注入をも可能とし、かつ、複数の注入管からの注入を任意に制御し得るとともに、複数の注入管を通して同時に注入し得、このため、微細土層への浸透注入の信頼性が向上し、かつ急速施工によって注入工期も短縮される多点地盤注入工法および装置に関する。
【０００２】
ここで、地盤改良材とは軟弱地盤等の地盤を強化ないしは止水するための地盤固結用注入材、産業廃棄物等、公害物質の固化のための注入材、公害物質からの有害物質の漏出を防止する止水層を形成するための固結材、公害物質の無公害化のための化学物質を含む注入薬材、あるいは重金属等を化学的に不活性化する重金属固定材等を言う。
【０００３】
【従来の技術】
地盤は通常、各層毎に透水係数や間隙率が異なるため、各層毎に地盤状況が異なるものである。この種の地盤への薬液注入に際して、従来、図示しないが、地盤中に注入管を単独で、あるいは複数本間隔をあけて挿入し、これら注入管を通して注入ステージを上または下に移向しながら順次に注入材を注入していた。
【０００４】
【発明が解決すべき課題】
ところで、薬液注入に際して最も大きな課題は透水係数の小さな微細砂層への浸透、あるいは異なる土層からなる地盤への均質な浸透にある。
【０００５】
微細砂層への透水性は通常、ｋ＝１０-3〜１０-4cm／秒であり、このような土層に対して地盤の破壊を起こさないように薬液を注入するには、浸透理論上、毎分１リットル以下〜数リットルの低吐出量で低圧注入しなければならない。
【０００６】
しかし、上述の公知の注入工法では、一本の注入管に対して、それぞれ一セットの注入ポンプを使用する。このような注入方式では、工期をできるだけ短くしたいという経済性の面から、また、ポンプの性能限界の面から毎分１０〜２０リットルの吐出量とせざるを得ず、注入圧が高くなって地盤の破壊を起こす。このため、地盤が隆起したり、微細な土層の浸透固結が不充分となってしまう。
【０００７】
また、異なる土層の地盤に対する注入では、土層が変化した際に、この土層変化に対応して注入速度を変化させたり、注入量をコントロールすることは実用上難しく、このため、ある層では注入液が多量に拡がったり、また、ある層では僅かしか浸透しなかったり等が起こり、このような注入状態では、隣接する固結体同志の連続性が得られないという問題が生じる。
【０００８】
なお、本出願人による先願として特開平１２−４５２５９号公報が出願されている。これによれば、複数の注入管を地盤中に配置し、これら複数の注入管を通してそれぞれの吐出口から地盤改良材を地盤中に注入するに当たり、一プラント中に多数のユニットポンプを備え、これら多数のユニットポンプを一つの駆動源で同時に作動する多連装ポンプにより前記改良材を各注入管に圧送し、吐出口から地盤中に注入するものである。
【０００９】
上述の公知技術では、注入細管がポンププラントから注入孔まで長距離を要するため、低粘度で長いゲルタイムの注入液を用いる必要があった。ところが、長いゲルタイムの時間の注入液は一度地表面、あるいは、地盤中の粗い層に逸脱を始めるとゲル化時間を短縮できないため注入を中止せざるを得ず、その間に注入細管内でグラウトがゲル化してしまう等の不都合さの問題があった。
【００１０】
また、一台の駆動源で多連装ポンプを構成する多数のユニットポンプを同時に駆動するため、それぞれの吐出口における地盤条件が異なり、したがって、最適の注入条件が異なるにもかかわらず、全てのユニットポンプが同一条件で駆動するため、それぞれの吐出口に対して最適の注入を行うことが不可能だった。
【００１１】
そこで、本発明の目的は上述に示されるように、これまでに開発されている広域な地盤に対するグラウトの低圧浸透注入による多点注入ポンプの利点を生かしながらも、各グラウト注入管の注入状況に応じて、それぞれのユニットポンプによる注入速度、注入圧、注入の中止、再開、ゲル化時間等を任意に管理し得、しかも多数のユニットポンプの作動を同時に管理して注入状況の全体を把握管理することを可能にする、上述の公知技術の欠点を改良した多点地盤注入工法および装置を提供することにある。
【００１２】
さらに、本発明の他の目的は一次注入による粗詰注入の際、あるいは注入中に長いゲル化時間のグラウトが逸脱し始めた際、ゲル化時間の短いグラウトを注入してこれを防止することを可能とし、多連装注入装置による多点注入の実用性を飛躍的に発展させることにある。
【００１３】
さらにまた、本発明の他の目的は透水性が少ない細粒土層、あるいは地盤状況が各層毎に異なる地盤に対して、吐出量が１リットル以下〜数リットル／分の可変吐出量により最適な注入を同時にあるいは選択的に達成するのみならず、地盤中に縦方向、横方向への立体的な注入も可能であり、このため、微細土層への浸透注入の信頼性が向上し、かつ、急速施工によって注入工期の短縮も達成され、上述の公知技術に存する欠点を改良した多点地盤注入工法および装置を提供することにある。
【００１４】
さらに、本発明の目的は使用し得る地盤改良材が溶液型注入材のみならず、懸濁型注入材も可能であり、これにより注入ポイント毎の地盤状況に応じた任意注入を選択し得、上述の公知技術に存する欠点を改良した多点地盤注入工法および装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明の多点地盤注入工法によれば、吐出口を有する注入管を複数本、地盤の複数の注入ポイントに埋設し、これら注入管を通して複数の吐出口から地盤改良材を同時に多点注入する地盤注入工法であって、それぞれ独立した駆動源で作動し、かつ、集中管理装置で制御される多数のユニットポンプを備えた多連装注入装置を用い、これら多数のユニットポンプが導管を通して複数の注入管と接続され、前記多数のユニットポンプの作動により、地盤改良材を複数の吐出口から地盤中の複数の注入ポイントを通して多点注入することを特徴とする。
【００１６】
さらに、上述の目的を達成するため、本発明の多点地盤注入装置によれば、地盤改良材貯蔵タンクと、一プラント中にそれぞれ独立した駆動源で作動し、かつ集中管理装置で制御される多数のユニットポンプを備えた、前記貯蔵タンクに接続される多連装注入装置と、地盤の複数の注入ポイントに埋設され、それぞれが前記各ユニットポンプと導管を通して接続された、吐出口を有する複数本の注入管とを備え、かつ、前記独立した多数のユニットポンプに、それぞれ集中管理装置で制御される回転数変速機を備え、さらに、前記導管に流量圧力検出器を備えてなり、これにより前記流量圧力検出器からの流量および／または圧力データの信号を集中管理装置に送信し、前記タンク中の地盤改良材を各ユニットポンプの作動により任意の注入速度、注入圧力あるいは注入量で各注入管に圧送し、複数の吐出口から同時に地盤に多点注入することを特徴とする。
【００１７】
上述の回転数変速機は集中管理装置で一括して制御される。このため、多数のユニットポンプは、一方では独立してそれぞれの注入ポイントに最適に注入する機能を有しながら、他方で、多数の注入ポイントの注入を全体として一括管理する一セットの注入装置を構成する。
【００１８】
【発明の実施の態様】
以下、本発明を添付図面を用いて詳述する。
【００１９】
図１は本発明にかかる装置の原理図を表した説明図である。図２は従来から一般的に用いられているピストンポンプの原理図である。図３はプランジャーポンプをユニットポンプとして使用する原理図である。図４はプランジャーポンプをユニットポンプとして使用する具体例の断面図である。図５は本発明のユニットポンプに用いられるダイヤフラムポンプの断面図である。図６は本発明のユニットポンプに用いられるスクイズポンプの断面図であって、（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ操作状態を表した工程図である。図７は本発明のユニットポンプに用いられるスネークポンプの断面図である。図８は本発明にかかる装置の一具体例のフローシートである。図９は本発明にかかる装置の他の具体例のフローシートである。図１０は本発明にかかる装置のさらに他の具体例のフローシートである。図１１は集中管理装置の注入監視盤に表示される一具体例である。図１２は注入管として複数の細管を用いた本発明装置のさらに他の具体例のフローシートである。図１３は本発明にかかる装置のさらに他の具体例のフローシートである。
【００２０】
図１に示される本発明にかかる多点地盤注入装置Ａは地盤改良材貯蔵タンク２と、一プラント中にそれぞれモータ等の独立した駆動源４、４・・４で作動し、かつ集中管理装置26に接続されて制御される多数のユニットポンプ３、３・・３を備えた、貯蔵タンク２に各導管９、９・・９を通して連結される多連装注入装置５と、地盤１中の注入ポイント６中に埋設され、配置された、それぞれが各ユニットポンプ３、３・・３と導管10、10・・10を通して接続された、吐出口７、７・・７を有する複数の注入管８、８・・８とを備える。
【００２１】
さらに、前述の独立した多数のユニットポンプ３、３・・３には集中管理装置26に接続して制御される、インバータ等の回転数変速機25、25・・25が備えられ、さらにまた、ユニットポンプ３、３・・３と注入管８、８・・８を連結する導管10、10・・10には、上述と同様にそれぞれ集中管理装置26に接続して制御される流量圧力検出器27、27・・27が備えられる。注入管８、８・・８は、例えばＹ字管ロッドが用いられる。
【００２２】
上述の構成により、本発明では、流量圧力検出器27からの流量／およびまたは圧力データの信号を集中管理装置26に送信し、タンク２中の地盤改良材を各ユニットポンプ３、３・・３の作動により任意の注入速度、注入圧力あるいは注入量で各注入管８、８・・８に圧送し、複数の吐出口７、７・・７から同時に地盤１中に注入ボイント６、６・・６に多点注入し、注入領域34を形成する。
【００２３】
本発明に用いられるユニットポンプ３としては、ピストンポンプ、プランジャーポンプ、ダイヤフラムポンプ、スクイズポンプ、スネクポンプ等が挙げられる。これらのポンプはピストンポンプを除いて、いずれも小型で、かつ、構造が簡単で、さらに故障しにくく、このため、溶液型のみならず懸濁型のグラウトも使用でき、本発明のユニットポンプとして適している。特に、図３〜７に示される各種ポンプは小型、軽量、低吐出であり、さらに脈動が少なく、構造が簡単であって故障しにくく、したがって、溶液型の改良材のみならず、懸濁型グラウトも使用可能であり、本発明に適したユニットポンプである。
【００２４】
図２はピストンポンプ68の原理図であって、プランジャー12と、このプランジャー12にピストンロッド13およびクランクシャフト14を介して連結された、回転軸15の回転とともに回転するクランク16とから構成され、上述のとおり、高圧で大吐出量が可能であるが、脈動が大きく、大型で重量も重い。
【００２５】
図３はプランジャーポンプ11を用いた本発明にかかるユニットポンプ３の原理図である。図３において、プランジャーポンプ11はプランジャー12の部分がグランドパッキン17で填充されたシリンダ18中に往復運動自在に内蔵され、コネクテイングロッド19を介して、回転軸15の回転とともに回転するクランク16に連結される。シリンダ18はプランジャー12の下方で、導管20を介してサンクションホース21およびデリバリーホース22に連結される。
【００２６】
そして、プランジャーポンプ11の稼動に際し、まず、回転軸15の回転とともにクランク16が回転してプランジャー12を往方向、すなわち上方に押し上げる。このとき、図１に示される地盤改良材貯蔵タンク２中の地盤改良材は図３のサンクションホース21を通して吸引され、ボールバルブ23を押し開いてプランジャー12の移動量に相当する量だけ引き込まれる。次いで、さらに回転軸15の回転とともにクランク16が回転してプランジャー12を復方向、すなわち下方におろす。このとき、吸引されている地盤改良材は押圧されてボールバルブ23を閉じるとともに、ボールバルブ24を押し開き、デリバリーホース22に送り出され、図１の導管10を介して注入管８に圧送され、地盤１中の複数の注入ポイント６、６・・６に注入される。
【００２７】
図４はプランジャーポンプ11を用いた本発明にかかるユニットポンプ３の具体的実施例の断面図であって、図３と同様、プランジャーポンプ11はプランジャー12の部分がグランドパッキン17で填充されたシリンダ18中に往復運動自在に内蔵され、コネクテイングロッド19を介して、回転軸15の回転とともに回転するクランク16に連結される。シリンダ18はプランジャー12の下方で、導管20を介してサンクションホース21およびデリバリーホース22に連結される。
図４において、35はサンクション側の保液槽であって、キャップ37でふたされている。37はデリバリー側の保液槽であって上述と同様に、キャップ38でふたされている。39はキャップ36、38のおさえ片である。
【００２８】
そして、プランジャーポンプ11の稼動に際し、上述の図３と同様、まず、回転軸15の回転とともにクランク16が回転してプランジャー12を往方向、すなわち上方に押し上げる。このとき、図１に示される地盤改良材貯蔵タンク２中の地盤改良材は図３のサンクションホース21を通して吸引され、ボールバルブ23を押し開いてプランジャー12の移動量に相当する量だけ引き込まれ、保液槽35に保液される。次いで、さらに回転軸15の回転とともにクランク16が回転してプランジャー12を復方向、すなわち下方におろす。このとき、吸引されている保液槽35中の地盤改良材は押圧されてボールバルブ23を閉じるとともに、ボールバルブ24を押し開き、導管20ａ、20ｂ、次いで保液槽37を通してデリバリーホース22に送り出され、図１の導管10を介して注入管８に圧送され、地盤１中の複数の注入ポイント６、６・・６に注入される。
【００２９】
図５は本発明に用いられるダイヤフラムポンプの断面図であって、シャフト49に偏心して取りつけられた、シャフト49の回転とともに回転するワブルプレート50と、一端がワブルプレート50のプレート面50ａと接触し、他端にダイヤフラム51を備えた、ばね52の弾発力によって作動するピストン53と、ピストン53のダイヤフラム51側に形成された、地盤改良材の導入口54および排出口55を有する空間56とを備えて構成される。
【００３０】
上述のように構成されるダイヤフラムポンプは構造が簡単で、小型であり、運転に際して、シャフト49を回転することによりワブルプレート50もまた回転する。ワブルプレート50はシャフト49に偏心して取りつけられているので、プレート面50ａは斜向して回転する。このプレート面50ａに一端が接触するピストン53はプレート面50ａの斜向回転にしたがって、ばね52の弾発力により左右に揺動する。このとき、ピストン53の他端のダイヤフラム51もまた、左右に膨縮して揺動し、この揺動力により導入口54から弁57を通して導入された地盤改良材を弁58を通して排出口55に排出し、この導入、排出を繰り返す。なお、弁57、58はいずれも逆止弁である。
【００３１】
図６は本発明に用いられるスクイズポンプの説明図であって、ドラム40の内面に沿ってポンピングチューブ41が内蔵される。ポンピングチューブ41の内側のポンプ室44には、両端にポンピングローラ42、42を有するロータ43が回転軸45を中心として回転自在に配置される。
【００３２】
そして、操作に際しポンピングチューブ41の入口46から矢印方向に地盤改良材を送り込むとともに、図６（ａ）の状態から回転軸45の回転によりロータ43を回転させる。このとき、図６（ｂ）に示すように、ロータ43両端のポンピングローラ42、42がはみがきチューブをしぼり出すようにポンピングチューブ41を押しつぶしながら図６（ｃ）および図６（ｄ）に示すように地盤改良材を吐出口47へ送り出し、矢印方向に排出する。改良材のなくなったポンピングチューブはゴム自体の復元力で元の状態にもどる。このとき到達する吸引力は真空度７４０mmＨｇとなり、最大吐出圧力が３０kgf/cm2 にもなる。この種のスクイズポンプは高粘度、高濃度、固結物を含んだスラリーや泥状物を圧送することができる。
【００３３】
図７は本発明に用いられるスネークポンプの説明図であって、２条のねじの内ネジをもったステータ59と、このステータ59の内面に接触して回転自在に配設され、その半分のピッチをもった１条のねじを有するロータ60と、これらステータ59およびロータ60を収納するハウジング61と、ステータ59およびロータ60のすき間66に地盤改良材をハウジング61の一端63から導入する注入口62と、この地盤改良材をハウジング61の他端64から排出する排出口65とを備えて構成される。
【００３４】
すなわち、図７のポンプはハウジング61で固定されたステータ（固定子）59と、スネーク状のロータ（回転子）60とから基本的に構成される。ステータ59には両端が半円形の短形溝が特殊二重雌ねじ状に切られ、その内側を一重雄ねじ状ロータ60が偏心距離ｅmmを保ちながら自転しつつ、ステータ59中心の周りを回転しようとする。しかし、ステータ59には短形溝が壁をつくっているため、０゜地点では上下運動に、ステータ59の９０゜地点では左右運動に変わる。すなわち、ロータ60を正面から見て、左回りに２回転させると、地盤改良材はステータ59内のすき間66を進み、導管10を通して図示しない注入管に導入される。
【００３５】
ステータ59とロータ60の関係は、ステージごとにいかなる回転位置でも入口から出口（排出口65）まで流れを有効に閉塞し、かつ連続作用がスムーズに行われる。このように、ねじ面が完全にかみ合うので、ロータ60が回転すると、ちょうどピストンが無限のシリンダー内を一方向にゆっくりと押し出していくように脈動もなく、またステータ59のどの断面をとっても液量は等しくなり、吐出量は回転スピードに応じ、常に一定となる。すなわち、スネークポンプの利点は、（１）連続圧送構造で、静かなうえ、脈動がない、（２）回転数に応じて定容量吐出が確保できる、（３）バルブ機構がなく、高粘度、高濃度の地盤改良材に気泡が混入されても移送できる、（４）正転、停止、逆転が瞬時にできるので、自動制御装置との連動が可能である、（５）ステータ59、ロータ60の交替が簡単である等である。
【００３６】
上述に示されるユニットポンプは通常、５〜１００台を１セットとして多連装注入装置を構成し、１セット中でこれらのユニットポンプを横、縦あるいは三次元として配列される。これらユニットはいずれもそれぞれがモータ等の駆動源で作動する。そして、それぞれの駆動源は集中管理装置で制御されるインバータ等の回転数変速機によって作動する。このため、１プラント中の多連装注入装置は独立した多数のユニットポンプが、それぞれの駆動源の作動で生じる揺動、変形または撓みを防止するように、台座、枠体等の支持体に支持されて配置され、あるいは集積されることが必要である。
【００３７】
本発明では、例えば３０cm×３０cm×0.２cmのユニットポンプ３を横方向に４個、長さ方向に４個、高さ方向に３個、枠体等の支持体に支持して配列ないしは集積すると、４８個のユニットポンプを最小1.２ｍ×1.２ｍ×0.９ｍの体積の多連装注入装置５とすることができる。したがって、本発明の多連装装置は４８個のユニットポンプで構成しながら全体として容量が小さい、コンパクトな、一体化した１セットの注入装置としてまとめることができる。このため、一セットの多連装装置はユニットポンプとしてプランジャポンプを用いると、吐出圧力が５０ＨＺで４〜７ＭＰａ、吐出量が５０ＨＺで１〜７リットル／分で、体積は３０cm×３０cm×２０cmと小型である。そして、１つのユニットポンプは吐出口７から吐出量（１〜７リットル／分）で中央集中管理室からの指示でインバータにより所定の注入ポイントに最適の注入速度、注入圧力を保持しながら、多数の吐出口（例えば、５０個の吐出口）からの全体の注入を集中管理室によって、全吐出量が（１〜７）×５０＝５０〜３５０リットル／分の範囲で一括管理され、低圧、低吐出量による粒子間浸透が可能となり、しかも急速施工による工期の短縮が可能となる。
【００３８】
図８はＡ液吸排部分３ａとＢ液吸排部分３ｂを保持したユニットポンプ３、３・・３を用いた本発明装置のフローシートである。図８において、地盤改良材貯蔵タンク２としてＡ液用タンク２ａ、およびＢ液用タンク２ｂを用い、また、ユニットポンプ３として、Ａ液用タンク２ａに導管９を介して連結するＡ液吸排部分３ａ、Ｂ液用タンク２ｂに導管９を介して連結するＢ液吸排部分３ｂを有するユニットポンプ３を用いたことを除いて図１と同じである。ユニットポンプ３はＡ液吸排部分３ａとＢ液吸排部分３ｂからのＡ、Ｂ液が一定比率で、かつ所定の流量になるように、それぞれのＡ液、Ｂ液に共通の駆動源４と、回転数変速機25が作動する。
【００３９】
上述の本発明装置を用いて、地盤１の複数の注入ポイント６、６・・６から注入管８の吐出口７を通して地盤改良材を多点注入するに当たり、タンク２ａからのＡ液、タンク２ｂからのＢ液をそれぞれ、多連装注入装置５の各ユニットポンプ３、３・・３を通して、別々に注入管８、８・・８に導入して合流し、地盤１の複数の注入ポイント６、６・・６中に同時に圧液注入する。
【００４０】
図９および図１０はそれぞれ本発明にかかる装置の他の具体例のフローシートであって、地盤改良材貯蔵タンク２と、多連装注入装置５と、複数の注入管８とを基本的に備える。地盤改良材貯蔵タンク２はＡ液用タンク２ａと、Ｂ液用タンク２ｂとからなり、これらタンク中のＡ液およびＢ液をそれぞれ別々に注入管８に導き、合流させる構造となっている。なお、図９では、Ａ液およびＢ液を導管10で合流の後、合流液を注入管８に圧送し、吐出口７から注入ポイント６に注入するのに対し、図１０では、地盤１の注入ポイント６に２本の注入管８、８を配設し、これら２本の注入管８、８にそれぞれＡ液およびＢ液を圧送し、吐出口７から注入ポイント６に注入した後、地盤１中で合流し、反応させたり、あるいは異なるタイプの改良材を同時に、あるいは時間差をもって注入する点、両者は異なる。この場合、２本の注入管８、８はそれぞれ、距離の離れた別の注入ポイント６に設けられ、それぞれの吐出口７から地盤１中にＡ液、Ｂ液を注入し、これらＡ液、Ｂ液を地盤中で合流し、反応させてもよい。
【００４１】
多連装注入装置５は一プラント中に独立した多数のユニットポンプ３、３・・３を備えるとともに、これらユニットポンプ３、３・・３がそれぞれモータ等、独立した駆動源４で一つの集中管理装置26によって１セットの注入装置として一緒に作動し、かつ導管９、９・・９を介してＡ液用タンク２ａおよびＢ液用タンク２ｂに接続している。これらユニットポンプ３、３・・３は５セット以上を、図９および図１０に示されるように横並びで多連装されるが、図示しない縦並びに配列されてもよい。なお、これらユニットポンプ３、３・・３の具体例としては、図３および図４に示されるプランジャーポンプ11や、図５のダイヤフラムポンプ、図６のスクイズポンプ、図７のスネークポンプ等が用いられる。
【００４２】
注入管８は先端に吐出口７を有するものであって、地盤１の複数の注入ポイント６、６・・６に複数本埋設され、Ａ液用タンク２ａに通じるユニットポンプ３、３・・３およびＢ液用タンク２ｂに通じるユニットポンプ３、３・・３にそれぞれ接続される。
【００４３】
さらに、上述の独立した多数のユニットポンプ３、３・・３はそれぞれ回転数変速機25、25・・25を備える。これら回転数変速機25、25・・25はそれぞれ集中管理装置26に接続され（図中、破線で示す）、制御される。この結果、Ａ液用タンク２ａおよびＢ液用タンク２ｂ中の地盤改良材Ａ、Ｂ液は各ユニットポンプ３、３・・３の作動により任意の注入速度で合流され、導管10を通じて各注入管８、８・・８に圧送され、各吐出口７、７・・７から地盤１に多点注入される。なお、この多点注入は吐出口７を図９および図１０に示されるように平面方向に設置して注入してもよく、また、後述図１２、図１３に示されるように、吐出口７を深度方向の異なる位置に設置して注入してもよい。
【００４４】
さらに、図９および図１０に示されるように、注入管８、８・・８、例えばユニットポンプ３、３・・３から注入管８、８・・８に通じる導管10、10・・10には、それぞれ流量圧力検出器27が設置される。これら検出器27から検出された地盤改良材の流量および／または圧力データ信号は図９および図１０において、、破線で示されるように集中管理装置26に送信される。そして、図１０に示されるように注入状況を注入管理装置26の注入監視盤29で一括監視しながら地盤改良材を独立した多数のユニットポンプ３、３・・３から複数の注入管８を通して地盤１中の複数の注入ポイントに多点注入する。
【００４５】
多数のユニットポンプ３、３・・３の作動は集中管理装置26に送信された地盤改良材の流量および／または圧力データ信号に基づいて回転数変速機25を介して制御される。この制御により地盤改良材は所望の圧力および／または流量に保持され、各注入管８、８・・８に送液される。
【００４６】
さらに、また、流量圧力検出器27から検出された地盤改良材の流量および／または圧力データ信号を集中管理装置26に送信し、これらデータを注入管理装置26の注入監視盤29に画面表示することにより、注入状況の一括監視を行って、注入管８におけるそれぞれの注入圧力および／または流量を所定の範囲に維持しながら注入するとともに、上記データの情報に基づき、注入の完了、中止、継続あるいは再注入に行う。なお、図９および図１０において、28は切換えバルブ、ストップバルブ、リターンバルブ等のバルブであって、図１０に示されるように、バルブ28を集中管理装置26と接続し、制御することもできる。（図８のも同様。）
【００４７】
注入監視盤29には注入年月日、注入時間等の「時データ」、注入ブロックNo. 、注入孔の孔番、注入ポイント等の「場所データ」、注入圧力、流量（単位時間流量や積算流量）等の「注入データ」が表示され、かつ集中管理装置26ではこれらの注入データに記録される。このようにして、複数の注入管８、８・・８に通じる多数のユニットポンプ３、３・・３毎の作動をそれぞれの注入管８の注入状況に応じて最適に制御でき、しかもこれらの複数のユニットポンプ３、３・・３を一括して管理することができる。図１１は１０本のそれぞれの注入官８、８・・８の圧力流量、積算流量を一括監視した一例である。なお、本発明において、注入管８としてＹ字管ロッドの代わりに二重管ダブルパッカー方式の注入管、単管等を用いることもできる。また、図１０中、30は施工表示盤、31は日報作業装置である。
【００４８】
図１２は本発明にかかる多点地盤注入装置のさらに他の具体例を表した説明図であって、まず、図示しないケーシングパイプ等によって地盤１を削孔して注入ポイント６形成する。この注入ポイント６にはシール材32を填充するとともに、複数の注入管８、８・・８を挿入する。これら注入管８、８・・８はそれぞれ、直径が例えば数mmの細管であって、図示しないゴムスリーブ等、逆止弁を設けた先端の吐出口７、７・・７が軸方向の互いに異なる位置、順次に深い位置に、例えば、浅い位置から順次に深い位置に、７−１、７−２、・・７−ｉとなるように複数本結束される。そして、貯蔵タンク２の地盤注入材は導管９、ユニットポンプの集合体33、導管10、流量圧力検出器27を経て各注入官８、８・・・８の吐出口７、７・・７から地盤１中の注入ポイント６に注入される。ユニットポンプの集合体33中のそれぞれのユニットポンプは流量圧力検出器27からの情報に基づき集中管理装置26からの指示により制御される。
【００４９】
シール材32を填充するに当たって、複数の細管８、８・・８の各吐出口７、７・・７に、図示しない逆止弁を設け、吐出口７、７・・７から地盤改良材を注入するに先立って注入管８と地盤１とのすき間にシール材（硬化材）を填充してシール材32を形成してもよい。逆止弁としてはゴムスリーブ、栓等が用いられる。
【００５０】
なお、細管は２本を一セットとし、その先端吐出口７に逆止弁を備えた細管セットであってもよく、この細管セットを複数本、吐出口の位置が軸方向に異なるように結束する。このような細管セットを用いると、Ａ液およびＢ液をそれぞれ別々の細管から送液し、先端吐出口で両液を合流することによりゲル化時間の短い改良材を注入することができ、さらに、シール材32の填充にひき続いて改良材の注入を行うこともできる。
【００５１】
このように構成される図１２の装置では、貯蔵タンク２の地盤改良材は導管9 、ユニットポンプの集合体33および導管10を介し、流量圧力検出器27を経て各注入管８、８・・８の吐出口７−１、７−２・・７−ｉから同時にあるいは選択的に所定の量吐出され、注入ポイント６のシール用モルタル（シール材）32を破って所定レベルの地盤１中に球根状に注入される。
【００５２】
図１３は図１と同様の多点地盤注入装置Ａを用い（図１３ａ）、注入官８として図１２と同様の細管を複数本束ねて構成される注入管８を図１３（ｂ）に示すように、第１注入ブロック、第２注入ブロックの注入ポイント６に埋設し、同時にあるいは選択的に注入を施した例を示す。図１３（ａ）における注入管８はそれぞれの細管をＴ11、Ｔ12・・Ｔ1i、Ｔ1n；  Ｔ21、Ｔ22、・・Ｔ2i、Ｔ2n；  Ｔi1、Ｔi2・・Ｔii、Ｔin；  Ｔn1、Ｔn2・・Ｔni、Ｔnnとして表す。これら細管を図１３（ｂ）に示されるように第１ステージにはＴ11、Ｔ21・・Ｔi1、Ｔn1の先端吐出口が、第２ステージにはＴ12、Ｔ22・・Ｔi2、Ｔn2の先端吐出口が、第ｉステージにはＴ1i、Ｔ2i・・Ｔii、Ｔniの先端吐出口が、第ｎステージにはＴ1n、Ｔ2n、・・Ｔin、Ｔnnの先端吐出口がそれぞれ位置するように地盤１中に埋設する。
【００５３】
図１３において、複数の導管10、10・・10の流量圧力検出器27から検出された地盤改良材の流量および／または圧力のデータは集中管理装置26に送信され、データの記録ならびに画面表示により注入状況の一括監視を行って注入管理される。
【００５４】
一般に沖積層は水平に滞積しているため、水平方向の透水係数は垂直方向のそれよりも大きい。したがって、図１３において、第１ステージの土層はいずれの吐出口付近でもほぼ同じ透水係数で、例えば、中砂である。また、第ｎステージの土層もいずれの吐出口付近でもほぼ同じ透水係数で、例えば細砂である。注入に際して、まず、ｎ本の注入管Ｔ11〜Ｔn1を用いて第１ステージを同時に注入し、次いで、第２ステージから第ｎステージまで注入する。図１３において、第１注入ブロックが注入完了の後、第２注入ブロックに移向する。第ｉステージのｎ本の注入状況は図11に示されるように、注入監視盤で一括管理され、それぞれの注入管毎に最適の注入が行われるように制御される。
【００５５】
なお、本発明では、各ユニットポンプをそれぞれ独立したモータ等の駆動源で駆動し、インバータ等の回転数変速機を集中管理装置で制御することにより、集積したユニットポンプを１セットの多連装注入装置として作動する。しかも、この多連装注入装置は多数の注入管の注入状況に応じて、それぞれの注入管の注入を任意に管理できる。すなわち、この多連装注入装置は多数（ｎ本）の注入管の注入全体の管理のみならず、各注入管の注入をも最適に管理する機能を備えた装置である。本発明装置では、注入に当たり、例えば、ユニット当たりの吐出量０〜５リットル／分、多連装注入装置１セット当たりの吐出量０〜５リットル×ｎ＝０〜５×ｎリットル／分、ユニットポンプ数ｎ＝３０のとき５・ｎ＝１５０リットル／分である。
【００５６】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明の多点地盤注入工法は独立した多数のユニットポンプを備えた多連装注入装置を用いたから、地盤状況が各層毎に異なる地盤に対して、これら各層毎に最適な注入を同時に、あるいは選択的に達成し得、地盤中の縦方向、横方向への立体的な注入も可能である。
【００５７】
さらに、本発明の多点地盤注入装置は多連装注入装置を備えた装置であって、上述のとおりの多数のユニットポンプを備えてなるものであるから、任意の地盤改良材を任意の量、任意の吐出速度で同時に、あるいは選択的に注入し得、地盤状況の各層毎に異なる地盤に対して、これら各層毎に最適な注入を行うことができ、注入工期も短縮される。
【００５８】
さらにまた、本発明は低吐出速度、例えば、一点あたり１リットル以下〜数リットル／分、特に１〜７リットル／分の可変吐出量で微細土層に地盤の破壊を起こさずに浸透注入し得、微細土層への浸透注入の信頼性を向上するとともに、毎分５０〜３５０リットルの急速施工によって工期の短縮を図ることもできる。
【００５９】
さらに、Ａ液、Ｂ液を合流注入して注入中にＡ液、Ｂ液の吐出量を変えることにより任意のゲルタイムを吐出口各に行うことができ、さらに、逸脱したときに、その注入管のみを中断し、他の多数の注入管からの注入はそのまま継続することもできる。また、すべての注入管を地盤中に設置しておきさえすれば、吐出口を選択して他の吐出口で二次注入の注入を行うことができることから全ての注入管から全地盤中への設計通りに均一に低圧浸透注入が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる装置の原理図を表した説明図である。
【図２】ピストンポンプの原理図である。
【図３】プランジャーポンプをユニットポンプとして使用する原理図である。
【図４】プランジャーポンプをユニットポンプとして使用する具体例の断面図である。
【図５】本発明のユニットポンプに用いられるダイヤフラムポンプの断面図である。
【図６】本発明のユニットポンプに用いられるスクイズポンプの断面図であって、（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ操作状態を表した工程図である。
【図７】本発明のユニットポンプに用いられるスネークポンプの断面図である。
【図８】本発明にかかる装置の一具体例のフローシートである。
【図９】本発明にかかる装置の他の具体例のフローシートである。
【図１０】本発明にかかる装置のさらに他の具体例のフローシートである。
【図１１】集中管理装置の注入監視盤に表示される一具体例である。
【図１２】注入管として複数の細管を用いた本発明装置のさらに他の具体例のフローシートである。
【図１３】本発明にかかる装置のさらに他の具体例のフローシートである。
【符号の説明】
Ａ    多点地盤注入装置
１    地盤
２    地盤改良材貯蔵用タンク
２ａ  Ａ液用タンク
２ｂ  Ｂ液用タンク
３    ユニットポンプ
３ａ  Ａ液吸排部分
３ｂ  Ｂ液吸排部分
４    駆動源
５    多連装注入装置
６    注入ポイント
７    吐出口
８    注入管
９    導管
10    導管
11    プランジャーポンプ
12    プランジャー
13    ピストンロッド
14    クランクシャフト
15    回転軸
16    クランク
17    グランドパッキン
18    シリンダ
19    コネクテイングロッド
20    導管
21    サンクションホース
22    デリバリーホース
23    ボールバルブ
24    ボールバルブ
25    回転数変速機
26    集中管理装置
27    流動圧力検出器
28    バルブ
29    注入監視盤
30    施工表示盤
31    日報作業装置
32    シール材
33    ユニットポンプの集合体
34    注入領域
35    保液槽
36    キャップ
37    保液槽
38    キャップ
39    おさえ片
40    ドラム
41    ポンピングチューブ
42    ポンピングローラ
43    ロータ
44    ポンプ室
45    回転軸
46    入口
47    吐出口
48    連結部
49    シャフト
50    ワブルプレート
50ａ  プレート面
51    ダイヤフラム
52    ばね
53    ピストン
54    導入口
55    排出口
56    空間
57    弁
58    弁
59    ステータ
60    ロータ
61    ハウジング
62    注入口
63    一端
64    他端
65    排出口
66    すき間
67    インバータ
68    ピストンポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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