(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤に穿孔された掘削孔内に挿入されて、地盤を改良するための薬液を注入する多重管において、該多重管は、加圧ガスにより膨張して孔壁に密着し以て薬液の流出を防止するパッカを構成するためのゴム層を備え、該ゴム層の外周面には、バネ鋼から構成され且つ菅の軸線方向に延在する棒材が、管の周方向に適宜の間隔を隔てて且つ前記ゴム層の外周面を被覆する態様で、配置されていることを特徴とする多重管。
【請求項２】
バネ鋼から構成される前記棒材とゴム層から成るパッカ部は、多重管の軸線方向に間隔を隔てて複数段設けられている請求項１の多重管。
【請求項３】
多重管の軸線方向について連続する２箇所のパッカ部は、バネ鋼から構成される前記棒材の周方向位置が相互にずれる様に配置されている請求項２の多重管。
【請求項４】
地盤に穿孔された掘削孔内に挿入されて、地盤を改良するための薬液を注入する多重管において、該多重管は、加圧ガスにより膨張して孔壁に密着し以て薬液の流出を防止するパッカを構成するためのゴム層を備え、該ゴム層の外周面には、バネ力により常時内方に付勢されてゴム層の外周面の一部を被覆する帯状の保護板が、多重管の周方向に適宜の間隔を隔てて複数枚配置されていることを特徴とする多重管。
【請求項５】
前記保護板及びゴム層から成るパッカ部が、多重管の軸線方向に互いに間隔を隔てて複数段設けられている請求項４の多重管。
【請求項６】
多重管の軸線方向について連続する２箇所のパッカ部は、前記保護板の周方向位置が相互にずれる様に配置されている請求項５の多重管。
【請求項７】
地盤に掘削孔を穿孔する掘削工程と、穿孔された掘削孔内に多重管を挿入する多重管挿入工程と、多重管に設けられたパッカに対して地上からガスを供給してパッカを膨脹せしめ、掘削孔のパッカ上方の領域とパッカ下方の領域とを液密に遮断するパッカ膨脹工程と、地盤を改良するための薬液を注入する薬液注入工程と、薬液注入後に所定時間が経過したならばパッカに供給された前記ガスをパッカ内から排出してパッカを収縮させるパッカ収縮工程とを有しており、前記多重管は、加圧ガスにより膨張して孔壁に密着し以て薬液の流出を防止するパッカを構成するためのゴム層を備え、該ゴム層の外周面には、バネ鋼から構成され且つ管の軸線方向に延在する棒材が、管の周方向に適宜の間隔を隔てて且つ前記ゴム層の外周面を被覆する態様で、配置されていることを特徴とする請求項１−３のいずれか１項の多重管を用いた注入工法。
【請求項８】
地盤に掘削孔を穿孔する掘削工程と、穿孔された掘削孔内に多重管を挿入する多重管挿入工程と、多重管に設けられたパッカに対して地上からガスを供給してパッカを膨脹せしめ、掘削孔のパッカ上方の領域とパッカ下方の領域とを液密に遮断するパッカ膨脹工程と、地盤を改良するための薬液を注入する薬液注入工程と、薬液注入後に所定時間が経過したならばパッカに供給された前記ガスをパッカ内から排出してパッカを収縮させるパッカ収縮工程とを有しており、前記多重管は、加圧ガスにより膨張して孔壁に密着し以て薬液の流出を防止するパッカを構成するためのゴム層を備え、該ゴム層の外周面には、バネ力により常時内方に付勢されてゴム層の外周面の一部を被覆する帯状の保護板が、多重管の周方向に適宜の間隔を隔てて複数枚配置されていることを特徴とする請求項４−６のいずれか１項の多重管を用いた注入工法。
【請求項９】
前記パッカは、多重管との接続部は芯材が入っているゴムで構成されており、該接続部以外の箇所は芯材が入っていないゴムで構成されている請求項７、８のいずれか１項の注入工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤を穿孔し、該孔から薬液を注入して地盤を改良するに際し、薬液が穿孔から流出するのを防止するパッカが内蔵された多重管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トンネル掘削等に際し、軟弱地盤を改良するのに、小型のボーリングマシンで地盤を穿孔し、該孔に多重管を挿入して、該管を介して薬液を注入し、軟弱地盤を薬液で改良することは従来より広く行われている。
【０００３】
その際、薬液を軟弱地盤の広範囲に亘って浸透させるために、薬液はかなりの高圧でもって注入されるが、薬液が掘削孔を上昇（逆流）して外部へ流出しない様に、パッカを膨張させて孔壁に密着させて、逆流して来た薬液を遮断する。
【０００４】
この種のパッカの多くは、特開平６−１７３２４３号公報や特願平６−１７０６４９号に見られるように、薬液を注入する多重管の一部に加圧ガスである圧縮空気により膨張するゴム層を設け、地盤の穿孔を終え多重管を穿孔に挿入する際に、パッカとなるゴム層を収縮させておき、多重管を経て薬液を注入する際は、ゴム層を膨張してシールする様に構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のパッカの場合は、圧縮空気により膨張してパッカとしてのシール（或いは遮断）作用をなすゴム層（ゴムパイプ）がそのまま露出しており、ゴム層を保護するものがない。そのため、パッカの穿孔への挿入時にゴム層であるパッカ部が掘削孔壁と擦れて損傷し易く、時には孔壁との摩擦により擦り切れてしまい、パッカとして用をなさなくなる、という問題が存在する。
【０００６】
本発明は上述した様な従来技術の問題点に鑑みて提案されたもので、パッカとなるゴム層を保護し、パッカを掘削孔へ挿入する際に、ゴム層であるパッカ部が掘削孔壁と擦れて損傷することを防止し、長期に亘って繰返し使用することを可能ならしめた多重管の提供を目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の多重管は、地盤に穿孔された掘削孔内に挿入されて、地盤を改良するための薬液を注入する多重管において、該多重管は、加圧ガスにより膨張して孔壁に密着し以て薬液の流出を防止するパッカを構成するためのゴム層を備え、該ゴム層の外周面には、バネ鋼から構成され且つ菅の軸線方向に延在する棒材が、管の周方向に適宜の間隔を隔てて且つ前記ゴム層の外周面を被覆する態様で、配置されている。
【０００８】
上述した様な構成を具備する本発明の多重管を用いて薬液注入工法を施工すれば、薬液を注入して地盤を改良するにあたって、掘削孔に多重管を挿入する際に、ゴム層はその表面が棒材により保護されているため掘削孔壁と接触しない。そのため、ゴム層が掘削孔壁と擦れて損傷してしまうことが防止される。
【０００９】
パッカを内蔵した多重管を掘削孔内に挿入した後、圧縮空気を供給すると、パッカ部のゴム層が膨張し、その外周部が掘削孔壁と密着して、下方から上昇する薬液をシール或いは遮断する。その際、バネ鋼からなる棒材は弾性を有しているため半径方向外方へ広がる（膨脹する）様に変形する。そして、該棒材はバネ鋼の弾性により、圧縮空気を排除すれば半径方向内方に収縮して、自力で元の状態に復元する。
【００１０】
この様に、本発明によればパッカ部のゴム層が傷付くことがないので、繰返し多重管を使用することができる。そして薬液注入に際して、下方から上昇する薬液のシール或いは遮断を確実に行うことが出来る。
【００１１】
ここで、前記棒材は、多重管のパッカ部以外の部分、すなわち前記加圧ガスによって実質上膨張しない補強層、により固定されているのが好ましい。そして、本発明の多重管においては、パッカ部では、バネ鋼よりなる棒材がゴム層と共に外部に露出している。
【００１２】
本発明の実施に際しては、バネ鋼から構成される前記棒材とゴム層から成るパッカ部は、多重管の軸線方向に間隔を隔てて複数段設けられていても良いし、或いは、多重管の軸線方向に１箇所だけ設けても良い。複数段設ける場合においては、多重管の軸線方向について連続する２箇所のパッカ部は、バネ鋼から構成される前記棒材の周方向位置が相互にずれる様に配置されているのが好ましい。パッカ部を複数段設け、多重管の軸線方向について連続する２箇所のパッカ部の棒材の周方向位置を相互にずらせば、所謂「ラビリンス・シール」の作用により、薬液の逆流が遮断されるからである。
【００１３】
また本発明の多重管は、地盤に穿孔された掘削孔内に挿入されて、地盤を改良するための薬液を注入する多重管において、該多重管は、加圧ガスにより膨張して孔壁に密着し以て薬液の流出を防止するパッカを構成するためのゴム層を備え、該ゴム層の外周面には、バネ力により常時内方に付勢されてゴム層の外周面の一部を被覆する帯状の保護板が、多重管の周方向に適宜の間隔を隔てて複数枚配置されている。
【００１４】
ここで、前記保護板は回動軸を中心として回動自在であり、該回動軸の両端部は、多重管のパッカ部以外の部分、すなわち前記加圧ガスによって実質上膨張しない補強層により回動可能に軸支されているのが好ましい。
【００１５】
この様な構成を具備する本発明によれば、ゴム層はその外周面の一部が帯状の保護板によって覆われているので、掘削孔壁と接触することなく、多重管を掘削孔内に挿入することが出来る。そのため、パッカ部のゴム層が傷付くことがなくなり、繰返し多重管を使用することができる。
【００１６】
パッカを内蔵した多重管を掘削孔内に挿入した後、圧縮空気を供給すると、パッカ部のゴム層が膨張し、その外周部が掘削孔壁と密着して、下方から上昇する薬液をシール或いは遮断する。その際、前記保護板は半径方向外方へ膨脹する方向へ回動するので、パッカの膨脹を妨げることは無い。そして、保護板はバネ力により常時内方に付勢されているため、圧縮空気を排除すれば半径方向内方に収縮して、元の状態に復元する。
【００１７】
本発明の実施に際して、前記保護板及びゴム層から成るパッカ部は、多重管の軸線方向に互いに間隔を隔てて複数段設けることが好ましい。この場合、多重管の軸線方向について連続する２箇所のパッカ部は、前記保護板の周方向位置が相互にずれる様に配置されているのが好ましい。保護板の回動部分にはパッカで遮断されない部分が存在するが、パッカ部を複数段設け、多重管の軸線方向について連続する２箇所のパッカ部の保護板（の回動部分）の周方向位置を相互にずらせば、所謂「ラビリンス・シール」と同等の作用により、薬液の逆流が遮断されるからである。
【００１８】
上述した多重管を用いた本発明の注入工法は、地盤に掘削孔を穿孔する掘削工程と、穿孔された掘削孔内に多重管を挿入する多重管挿入工程と、多重管に設けられたパッカに対して地上からガスを供給してパッカを膨脹せしめ、掘削孔のパッカ上方の領域とパッカ下方の領域とを液密に遮断するパッカ膨脹工程と、地盤を改良するための薬液を注入する薬液注入工程と、薬液注入後に所定時間が経過したならばパッカに供給された前記ガスをパッカ内から排出してパッカを収縮させるパッカ収縮工程とを有しており、前記多重管は、加圧ガスにより膨張して孔壁に密着し以て薬液の流出を防止するパッカを構成するためのゴム層を備え、該ゴム層の外周面には、バネ鋼から構成され且つ菅の軸線方向に延在する棒材が、管の周方向に適宜の間隔を隔てて且つ前記ゴム層の外周面を被覆する態様で、配置されていることを特徴としている。
【００１９】
或いは、上述した多重管を用いた本発明の注入工法は、地盤に掘削孔を穿孔する掘削工程と、穿孔された掘削孔内に多重管を挿入する多重管挿入工程と、多重管に設けられたパッカに対して地上からガスを供給してパッカを膨脹せしめ、掘削孔のパッカ上方の領域とパッカ下方の領域とを液密に遮断するパッカ膨脹工程と、地盤を改良するための薬液を注入する薬液注入工程と、薬液注入後に所定時間が経過したならばパッカに供給された前記ガスをパッカ内から排出してパッカを収縮させるパッカ収縮工程とを有しており、前記多重管は、加圧ガスにより膨張して孔壁に密着し以て薬液の流出を防止するパッカを構成するためのゴム層を備え、該ゴム層の外周面には、バネ力により常時内方に付勢されてゴム層の外周面の一部を被覆する帯状の保護板が、多重管の周方向に適宜の間隔を隔てて複数枚配置されていることを特徴としている。
【００２０】
この様な注入工法を用いれば、パッカの膨脹・収縮を多数回に亘って繰り返し行うことが出来るので、非常に好都合である。
【００２１】
ここで、上述した多重管を用いた本発明の注入工法において、パッカを膨脹させるために供給されるガスは、膨脹したパッカが収縮する復元速度が大きくなる様なガスを選択するのが好ましい。その様なガスを選択すれば、前記パッカ収縮工程に費やされる時間が短縮されるのみならず、地盤の経時的な変化に追随する速度が速くなるため、変形し易い地盤に対して薬液注入工法を施工する際に、周囲に悪影響を及ぼす恐れが無くなるからである。なお、「膨脹したパッカが収縮する復元速度が大きくなる様なガス」としては、例えば、窒素ガス（Ｎ2 ガス）が好ましい。
【００２２】
さらに本発明において、前記パッカは多重管との接続部は芯材が入っているゴムで構成されており、該接続部以外の箇所は芯材が入っていないゴムで構成されているのが好ましい。
パッカは、膨脹することにより掘削孔の内周面に当接し、パッカ上方の領域とパッカ下方の領域とを液密に遮断するものであるため、掘削孔の内周面の形状に追従する程度の可撓性を有している必要があると共に、所定以上の強度を有していなければならない。一方、パッカと多重管の接続部からの漏洩を防止するため、該接続部においては、十分な強度を有し且つ変形し難い材質、すなわち可撓性に欠ける材質でパッカを構成しなければならない。ここで、芯材が入っているゴムは強度が向上するが可撓性は小さい。従って、パッカと多重管との接続部を芯材が入っているゴムで構成し、且つ、接続部以外のパッカを芯材が入っていないゴムで構成すれば、上述の要請を満たすことが出来るのである。
【００２３】
本発明のパッカに好適なゴム、すなわち掘削孔の内周面の形状に追従する程度の可撓性を有している必要があると共に、所定以上の強度を有しているゴムとしては、例えば、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、ハイパロン、アクリルゴム、ウレタンゴム、シリコンゴム、フッソゴム、多硫化ゴムがある。特に天然ゴム、ウレタンゴムが好ましい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１〜図４に本発明の第１の実施の形態を示す。
多重管１は、加圧ガスである圧縮空気により膨張し掘削孔壁に密着して薬液の流出を防ぐゴム層２を備え、パッカ部となる該ゴム層２の外周面には、バネ鋼よりなる棒材３が管の周方向に適宜の間隔を隔てて管の軸線方向に複数本、図示の例では８本設けられている。棒材３は、ゴム層２の外周面を被覆し、加圧ガス（例えば窒素ガス：以下同じ）によって実質上膨張しない補強層４（パッカ部以外の多重管の部分）により固定されている。
【００２５】
ゴム層２は、例えばウレタンゴムで構成されている。そして、明確には図示されていないが、パッカ部となるゴム層２の内部には、多重管１との境界部分においては芯材が埋設されているが、境界部分には該当しない部分には芯材を埋設していない。
【００２６】
補強層４は、合成繊維層と鋼線層とからなるものが好適である。図示の例では、パッカとなる部分が３箇所設けられている。また、隣り合うパッカ部のバネ鋼よりなる棒材３は、管の周方向において相互にずらして配置されている。
【００２７】
なお、図示は省略されているが、ゴム層２のさらに内方には薬液を供給するための合成樹脂ホースが設けられている。
【００２８】
薬液注入によって地盤を改良するには、まず小型のボーリングマシンにより地盤を穿孔する。次いで、該掘削孔に前記の多重管１を挿入することになるが、その際、ゴム層２は、その表面が棒材３により保護されているので、掘削孔壁と接することはなく、掘削孔壁と擦れてゴム層２が傷付く等の不都合はない。図１及び図２は多重管１の挿入の際の状態を示す。
【００２９】
多重管１を掘削孔の所定の位置に設置し終えれば、加圧ガスである窒素ガス（Ｎ2 ガス）を供給してパッカ部のゴム層２を膨張させる。その際、図３及び図４に示すように、棒材３も外方へ広がるものであるが、棒材３はバネ鋼からなるものであることからして、加圧ガスを排除すれば自力で図１及び図２に示す元の状態に戻る。
【００３０】
パッカ部のゴム層２を膨張させ掘削孔壁に密着させることでシール或いは遮断する。この場合、図４に示す棒材３が設けられたＲの部分から多少薬液が漏れることがある。そこで、先に述べたように、隣り合うパッカ部の棒材３を管の周方向において相互にずらして配置する。これによりＲ部からの薬液の漏れは完全に阻止（遮断）される。
【００３１】
前述の態様でパッカを作用した後、多重管１を介して薬液を注入し、地盤改良を行う。該掘削孔による薬液の注入を終えれば、パッカ部から加圧ガスを排出してゴム層２を収縮させ、多重管１を掘削孔から引き抜いて次の掘削孔による薬液の供給に供する。
【００３２】
なお、棒材を設けたパッカ部は１箇所だけであってもよいが、図のように複数箇所（３箇所）設ければ、シール或いは遮断はより確実なものとなる。
【００３３】
図５〜図８に本発明の第２の実施の形態を示し、多重管１０は、加圧ガスである圧縮空気により膨張し掘削孔壁に密着して薬液の流出を防ぐゴム層１１を備え、パッカ部となる該ゴム層１１の外周面に、バネ力により常時内方に付勢されてゴム層の一部を覆う帯状の保護板１２を管の周方向に間隔をへだてて複数枚、図示の例では４枚設けられている。この保護板１２は金属板よりなるものであって、棒材１３により管に取付けられている。ゴム層のさらに内層には薬液を通す合成樹脂ホース１４が設けられている。
【００３４】
図５及び図６は、掘削孔に多重管１０を挿入する際の保護板１２の状態を示し、ゴム層１１はその表面が保護板１２により保護されて掘削孔壁と接することはなく、掘削孔壁と擦れてゴム層１１が傷付くことがない。
【００３５】
加圧ガスを供給することによりパッカ部のゴム層１１は図７及び図８に示すように膨張し、ゴム層１１が掘削孔壁と密着してシール或いは遮断する。この実施の形態の場合も、保護板１２の取付部Ｒから多少薬液が漏れることがあるので、隣り合うパッカ部の保護板１２を管の周方向において相互にずらして配置する。これによりＲ部からの薬液の漏れは完全に阻止される。
【００３６】
なお、保護板を設けたパッカ部は１箇所だけであってもよいが、図示のように複数箇所（３箇所）設ければシール或いは遮断はより確実なものとなる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の多重管及び注入工法によれば、パッカ部のゴム層はその表面が棒材あるいは板材により保護されているので、薬液を注入して地盤を改良するに際し、掘削孔に多重管を挿入する際、ゴム層が掘削孔壁と擦れて傷付くことがなく、長期に亘り繰返し多重管を良好な状態で使用することができる。
【００３８】
また、パッカ部のゴム層の表面に棒材あるいは板材が設けらてれいても、棒材あるいは板材はバネ作用をなすものであるので、加圧ガスを供給すると支障なくパッカ部のゴム層は膨張し掘削孔壁と密着してよくシール或いは遮断する。その際、棒材あるいは板材は外方へ広がるが加圧ガスを排除すれば自力で元の状態に戻りそのまま使用できる。
【００３９】
また、棒材あるいは板材を設けたパッカ部を複数箇所設け、隣り合うパッカ部の棒材あるいは板材を管の周方向において相互にずらして配置することで、より確実なシール或いは遮断を行うことができる。
【００４０】
さらに本発明の注入工法で、膨脹したパッカが収縮する復元速度が大きくなる様なガスを使用すれば、前記パッカ収縮工程に費やされる時間が短縮されるのみならず、地盤の経時的な変化に追随する速度が速くなるため、変形し易い地盤に対して薬液注入工法を施工する際に、周囲に悪影響を及ぼす恐れが無くなるので、好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態において、多重管のパッカが収縮した状態を示す正面図。
【図２】図１のパッカ部の拡大断面図。
【図３】図１の多重管において、パッカの膨脹状態を示す正面図。
【図４】図３のパッカ部の拡大断面図。
【図５】第２の実施形態において、パッカが収縮している状態を示す正面図。
【図６】図５のパッカ部の拡大断面図。
【図７】図５の多重管において、パッカの膨脹状態を示す正面図。
【図８】図７のパッカ部の拡大断面図。
【符号の説明】
１・・・パッカ内蔵多重管
２・・・ゴム層
３・・・バネ鋼よりなる棒材
４・・・補強層
１０・・・パッカ内蔵多重管
１１・・・ゴム層
１２・・・保護板
１３・・・棒材
１４・・・合成樹脂製ホース
【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】
0003703114.tif 000008
【図８】
0003703114.tif 000009