(57)【要約】【課題】  地盤改良効果を維持しつつ薬液の使用量を少なくして地盤改良に係るコストの低減を図った薬液注入工法及び薬液注入装置を提供する。【解決手段】  少なくとも、薬液を貯留可能な薬液ミキサー２と、地盤の所定深度に薬液を吐出するための注入管３と、薬液ミキサー２及び注入管３に送液ポンプ５を介して接続され薬液ミキサー２から注入管３に薬液を送る注入ホース４とからなる送液回路６を備える薬液注入装置１を用いて、薬液を地盤に注入し地盤改良を行う薬液注入工法において、送液回路６内に、薬液に微細気泡を生じさせつつ包含させる微細気泡発生装置１０を設け、微細気泡を包含した薬液を地盤に注入する。【選択図】  図１
2006336218.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、薬液を貯留可能な薬液ミキサーと、地盤の所定深度に前記薬液を吐出するための注入管と、前記薬液ミキサー及び前記注入管に送液ポンプを介して接続され前記薬液ミキサーから前記注入管に前記薬液を送る注入ホースとからなる送液回路を備える薬液注入装置を用いて、前記薬液を前記地盤に注入し地盤改良を行う薬液注入工法において、
前記送液回路内に、前記薬液に微細気泡を生じさせつつ包含させる微細気泡発生装置を設け、前記微細気泡を包含した薬液を前記地盤に注入することを特徴とする薬液注入工法。
【請求項２】
少なくとも、薬液を貯留可能な薬液ミキサーと、地盤の所定深度に前記薬液を吐出するための注入管と、前記薬液ミキサーと前記注入管とに送液ポンプを介しつつ接続されて前記薬液ミキサーから前記注入管に前記薬液を送る注入ホースとからなる送液回路を備える薬液注入装置において、
前記送液回路内に、前記薬液に微細気泡を生じさせつつ包含させる微細気泡発生装置が設けられていることを特徴とする薬液注入装置。
【請求項３】
請求項２記載の薬液注入装置において、
前記微細気泡発生装置が前記薬液ミキサーに設けられていることを特徴とする薬液注入装置。
【請求項４】
請求項２記載の薬液注入装置において、
前記薬液ミキサーと前記送液ポンプとの間の前記注入ホースに、前記微細気泡発生装置が設けられていることを特徴とする薬液注入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薬液を地盤に注入して地盤改良を行なう薬液注入工法及びこれに用いられる薬液注入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、軟弱地盤や地下水帯水地盤の強度増加や不透水化などを図る地盤改良工法として、地盤の土粒子間隙中に薬液（薬液注入材）を注入する薬液注入工法が多用されている。この薬液注入工法では、これに用いる薬液として、セメント、ベントナイト、水ガラスなど種々のものが存在するが、中でも水ガラス系薬液を主体としたものが多用されている。この種の薬液を用いる薬液注入工法は、例えば主剤と、硬化剤または助剤、あるいは硬化剤と助剤（以下、これらを総称して硬化剤という）の配合比率を調整することで容易に硬化時間（ゲルタイム）を調整することが可能とされ、地盤の土質性状や目的に応じて多様な選択性を有することや、注入した薬液により地盤を適度な固さとすることができ例えば改良後に地盤を掘削する場合など好適に掘削できることや、薬液の注入に要する機械設備が小型で狭所や高さ制限のある場所での施工性がよいことなど多くの利点を有している。
【０００３】
このような薬液注入工法は、薬液を地盤内に注入する方法の違いにより、１ショット方式と１．５ショット方式と２ショット方式とに区別される。また、地盤内に建て込まれ地盤の所定深度に薬液を送るための注入管の違いにより、二重管ストレーナ方式とダブルパッカー方式とに区別される。
【０００４】
ここで、１ショット方式とは、主剤と硬化剤を所定の配合比率で薬液ミキサーによって予め撹拌混合しておき、主剤と硬化剤を混合した１液状態の薬液を圧送して地盤に注入するものである。これに対し、１．５ショット方式は、主剤と硬化剤とを送液ポンプで個別に注入管に送り注入管の頭部で２液を合わせ、混合された薬液を注入管の先端から吐出して地盤に注入するものである。また、２ショット方式とは、１．５ショット方式と同様に、主剤と硬化剤とを送液ポンプで個別に注入管に送り、注入管の先端から吐出される瞬間に２液を合わせて混合するものである。
【０００５】
一方、二重管ストレーナ方式とは、外管と内管とを備える注入管（二重管ロッド）を使用して所定深度まで地盤を削孔した後に、外管と内管のそれぞれの内孔部分から主剤と硬化剤を送液するもので、１．５ショットまたは２ショット方式で用いられている。これに対し、ダブルパッカー方式では、地盤をケーシング削孔した後に、軸方向に所定間隔をもって複数の貫通孔が形成された外管をケーシング内に挿入し、薬液を吐出する噴出部を先端に有し噴出部を挟んで軸方向上下にパッカーが設けられた内管を外管内に挿入する。そして、貫通孔と噴出部の深度を一致させて上下のパッカーで外管と内管との隙間を閉塞しつつ貫通孔と噴出部とを一つの空間内に位置させる。このダブルパッカー方式は、噴出部から薬液を吐出し貫通孔を通じて地盤に薬液を注入するものであり、１ショット方式で用いられている。ダブルパッカー方式を用いた場合には、地盤の所定深度毎に複数の貫通孔を形成しておき噴出部を順に各貫通孔に一致させつつ注入を行なうことで、深度方向の地盤に順次薬液を注入することが可能とされる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−３８６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の薬液注入工法は、前述した通り非常に優れた特長を有している反面、薬液のコストが高いという問題があった。このため、薬液注入による地盤改良効果を維持しつつ薬液の使用量を少なくして地盤改良に係るコストの低減を図ることが強く望まれていた。
【０００７】
本発明は、上記事情を鑑み、地盤改良効果を維持しつつ薬液の使用量を少なくして地盤改良に係るコストの低減を図った薬液注入工法及び薬液注入装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【０００９】
本発明の薬液注入工法は、少なくとも、薬液を貯留可能な薬液ミキサーと、地盤の所定深度に前記薬液を吐出するための注入管と、前記薬液ミキサー及び前記注入管に送液ポンプを介して接続され前記薬液ミキサーから前記注入管に前記薬液を送る注入ホースとからなる送液回路を備える薬液注入装置を用いて、前記薬液を前記地盤に注入し地盤改良を行う薬液注入工法において、前記送液回路内に、前記薬液に微細気泡を生じさせつつ包含させる微細気泡発生装置を設け、前記微細気泡を包含した薬液を前記地盤に注入することを特徴とする。
【００１０】
本発明の薬液注入装置は、少なくとも、薬液を貯留可能な薬液ミキサーと、地盤の所定深度に前記薬液を吐出するための注入管と、前記薬液ミキサーと前記注入管とに送液ポンプを介しつつ接続されて前記薬液ミキサーから前記注入管に前記薬液を送る注入ホースとからなる送液回路を備える薬液注入装置において、前記送液回路内に、前記薬液に微細気泡を生じさせつつ包含させる微細気泡発生装置が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の薬液注入装置においては、前記微細気泡発生装置が前記薬液ミキサーに設けられていることが望ましい。
【００１２】
さらに、本発明の薬液注入装置においては、前記薬液ミキサーと前記送液ポンプとの間の前記注入ホースに、前記微細気泡発生装置が設けられていてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の薬液注入工法及び薬液注入装置によれば、微細気泡発生装置を薬液の送液回路内に設けることによって、薬液に微細気泡を包含させることが可能となり、この微細気泡を含む薬液を地盤に注入することで、土粒子間隙中に薬液と微細気泡とを混在させることが可能となる。また、土粒子間隙中に微細気泡が混在することによって、地盤を不飽和状態にすることができるため、従来の土粒子間隙中に薬液が飽和されるものと比較して、地盤の強度を増大させることができる。よって、従来に比べて少ない薬液使用量で地盤の設計強度を確保することが可能となり、薬液注入工法の単位土量あたりのコストを低減することが可能となる。
【００１４】
また、本発明の薬液注入工法及び薬液注入装置においては、微細気泡発生装置を薬液ミキサーに設けることで、貯留された薬液に微細気泡を包含させることができ、従来の薬液注入工法で用いられる薬液注入装置に対し設備的な大きな変化を生じることなく薬液に微細気泡を包含させることが可能となる。
【００１５】
さらに、本発明の薬液注入工法及び薬液注入装置においては、薬液ミキサーと送液ポンプとの間の注入ホースに微細気泡発生装置を設けることによって、薬液ミキサーから注入管に送られる薬液に微細気泡を包含させることができ、従来の薬液注入工法で用いられる薬液注入装置に対し設備的な大きな変化を生じることなく薬液に微細気泡を包含させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図１から図４を参照し、本発明の第１実施形態に係る薬液注入工法及び薬液注入装置について説明する。本実施形態は、例えば水ガラス系薬液（薬液）を地盤に注入して地盤改良を行なう薬液注入工法及びこれに使用される薬液注入装置に関するものであり、特に薬液に微細気泡を生じさせつつ包含させて、二重管ストレーナ方式で地盤に注入する薬液注入工法及び薬液注入装置に関するものである。ここで、本実施形態では、主剤（薬液）と、硬化剤または助剤あるいは硬化剤と助剤（以下、これらを総称して硬化剤という）（薬液）を二重管ロッド（注入管）の先端で混合する２ショット方式で薬液を注入するものとしている。
【００１７】
本実施形態の薬液注入装置１は、図１に示すように、所定の水ガラス濃度に調整された主剤を貯留する主剤タンク２ａと所定濃度に調整された硬化剤を貯留する硬化剤タンク２ｂとを備える薬液ミキサー２と、外管３ａと内管３ｂとからなる二重管ロッド３と、薬液ミキサー２の主剤タンク２ａと硬化剤タンク２ｂとをそれぞれ二重管ロッド３の外管３ａと内管３ｂとに結ぶ注入ホース（主剤注入ホース４ａおよび硬化剤注入ホース４ｂ）４と、薬液ミキサー２から二重管ロッド３の外管３ａと内管３ｂとに主剤と硬化剤とをそれぞれ送液する送液ポンプ５とが主な構成要素とされている。ここで、薬液ミキサー２と二重管ロッド３と注入ホース４と送液ポンプ５は、薬液が流通する送液回路６を構成する。また、本実施形態では、主剤は水ガラスとされ、硬化剤は例えば水溶性の無機酸、有機酸、塩類、エステル類、アルデヒドなどとされる。
【００１８】
薬液ミキサー２には、主剤タンク２ａと硬化剤タンク２ｂのそれぞれに微細気泡発生装置１０が設けられている。この微細気泡発生装置１０は、例えば特開２００３−２６５９３８号公報に開示されているものであり、図２に示すように、主剤を貯留する主剤タンク２ａ（硬化剤タンク２ｂ）から汲み上げた主剤（硬化剤）に微細気泡を混入して再び主剤タンク２ａ（硬化剤タンク２ｂ）に戻す管路である循環経路１１と、循環経路１１上に設置された循環ポンプ１２とを備えている。また、循環経路１１の途中には空気供給路１３が接続されており、空気供給路１３には、加圧空気を循環経路１１に供給するためのコンプレッサー１４と逆止弁１５とが設けられている。さらに、循環経路１１において空気供給路１３の下流側には、空気を薬液に溶解する処理を行なう気体溶解装置１６が設置され、この気体溶解装置１６と主剤タンク２ａ（硬化剤タンク２ｂ）との間に減圧弁１７と吐出ノズル１８とが設けられている。
【００１９】
気体溶解装置１６は、図３に示すように、円筒状のハウジング１９からなり、ハウジング１９内は上端部を除いて仕切板２０により第一撹拌混合路２１と第二撹拌混合路２２に平断面視で二分割されている。また、ハウジング１９の下部側面には仕切板２０を挟んで第一撹拌混合路２１側に流入口２３が、第二撹拌混合路２２側に流出口２４が設けられており、それぞれ図２に示した循環経路１１に連結されている。また、ハウジング１９の頂部１９ａには空気抜き弁１９ｂが取り付けられている。
【００２０】
二重管ロッド３は、図１に示すように、図示せぬ例えばボーリングマシンに支持され、先端には、地盤を掘削して注入孔７を形成するための刃部を備えるメタルクラウン３ｃが取り付けられており、後端（頭部）には、内管３ｂの内孔（内管側内孔）と、外管３ａの内面と内管３ｂの外面との間に画成される外管３ａの内孔（外管側内孔）とにそれぞれ個別に連通する内孔を備える二重管構造のスイベル３ｄが取り付けられている。
【００２１】
主剤注入ホース４ａは、一端が主剤タンク２ａに接続され、他端が二重管ロッド３の外管側内孔と連通するようにスイベル３ｄと接続されている。また、主剤注入ホース４ａの一端と他端との間には、主剤タンク２ａに貯留された主剤を二重管ロッド３の外管側内孔に送液するための送液ポンプ５が介在されているとともに、主剤注入ホース４ａの他端と送液ポンプ５の間に主剤注入ホース４ａを流通する主剤の流量と送液時の圧力とを計測するための流量計８が設置されている。一方、硬化剤注入ホース４ｂは、一端が硬化剤タンク２ｂに接続され、他端が二重管ロッド３の内管側内孔と連通するようにスイベル３ｄと接続されている。
【００２２】
ついで、上記の構成からなる薬液注入装置１を用いて薬液を２ショット方式で注入する薬液注入工法について説明する。
【００２３】
はじめに、二重管ロッド３とこれを支持する例えばボーリングマシンとを用いて地盤に薬液注入を行なう所定深度の注入孔７を削孔形成する。ついで、水で希釈して所定濃度に調整した主剤と硬化剤とをそれぞれ主剤タンク２ａと硬化剤タンク２ｂに貯留する。
【００２４】
ついで、主剤タンク２ａと硬化剤タンク２ｂとにそれぞれ設けられた微細気泡発生装置１０の循環ポンプ１２を駆動して主剤および硬化剤（各薬液）をそれぞれ汲み上げ、コンプレッサー１４から圧送された空気と混合しつつ各薬液をそれぞれの気体溶解装置１６に流入させる。空気が混入した各薬液は、流入口２３から流入して第一撹拌混合路２１を上昇し、ハウジング１９の頂部１９ａに衝突した後に第二撹拌混合路２２を下降して流出口２４から流出する。このとき、ハウジング１９内の圧力が例えば０．３ＭＰａ程度に加圧されていることで、各薬液がそれぞれ撹拌混合されるとともに、混入された空気が各薬液中に溶解し吐出ノズル１８を通じて主剤タンク２ａおよび硬化剤タンク２ｂとにそれぞれ吐き出される。主剤タンク２ａと硬化剤タンク２ｂとにそれぞれ吐き出された各薬液は、常圧に減圧され、この減圧によって過飽和状態となった空気が各薬液中で微細気泡として出現する。
【００２５】
ここで、このように各薬液中に包含された微細気泡は、その径が数μｍ〜数十μｍの微細気泡とされるため、薬液面に浮上するまでの時間が非常に長く（薬液中での滞留時間が長く）、後述する各薬液が混合されつつ地盤に注入されてゲル化するまでの間に消泡することがないものとされる。
【００２６】
ついで、送液ポンプ５を駆動しつつ微細気泡を包含した主剤と硬化剤とを二重管ロッド３の外管側内孔と内管側内孔とを通じて地盤の所定深度に配された先端側からそれぞれ吐出させる。二重管ストレーナ方式の薬液注入工法では、はじめに、一次注入として、二重管ロッド３の先端部分で主剤と硬化剤とが混合した薬液を注入孔７と外管３ａとの間隙部分に充填してゲル化させ、この間隙部分のシールを行なう。
【００２７】
一次注入が完了した段階で、主剤または主剤と硬化剤を二重管ロッド３の先端側から所定圧力で吐出して二次注入を行なう。このとき、吐出した薬液は、一次注入で間隙部分をシールしたゲルを割裂しつつ地盤の土粒子間隙中に浸透してゆき、所定の時間（ゲルタイム）が経過した段階でゲル化して固化され、これにより、地盤の強度や遮水性の向上が図られる。
【００２８】
本実施形態においては、上記のように地盤に注入された薬液に微細気泡が包含されているため、従来の微細気泡を含まない薬液では土粒子間隙が薬液で飽和されるのに対して、土粒子間隙に薬液と微細気泡とが混在した不飽和状態とされる。
【００２９】
ここで、本発明の実施例と従来例について試験を行なった。この試験結果として微細気泡を包含した薬液と包含しない従来の薬液とをそれぞれ注入した供試体の一軸圧縮強度と供試体の湿潤密度の関係を図４に示す。この図において実線及び破線は最小二乗法により求めた回帰直線であり、実線が実施例による微細気泡を薬液に包含させた場合の回帰直線を示し、破線が従来の薬液を用いた場合の回帰直線を示している。また、ここでは、薬液として溶液型活性シリカ注入材（商品名：パーマロックＡＳＦ−Ｎ）を主剤として使用している。さらに、シリカ濃度を４％に調整することで、ゲルタイム（ゲル化するまでの時間）が１４４０分となるようにしている。なお、それぞれの薬液を注入した試料には豊浦標準砂を用いている。
【００３０】
この微細気泡を包含した薬液と、従来の薬液とを用いてそれぞれ形成した供試体の一軸圧縮強度を比較すると、微細気泡を包含した薬液を用いた供試体の一軸圧縮強度が、微細気泡を包含させない従来の薬液を用いた供試体に対して２０〜３０％大きくなることが示されている。
【００３１】
したがって、上記の薬液注入工法及び薬液注入装置１においては、薬液ミキサー２の主剤タンク２ａ及び硬化剤タンク２ｂに微細気泡発生装置１０を設けることによって、貯留した薬液に微細気泡を包含させることができる。また、この微細気泡を包含した薬液を地盤に注入することで、土粒子間隙中に薬液と微細気泡とが混在され不飽和状態とすることができ、単位土量当たりの薬液使用量を低減させることができる。これにより、薬液注入工法のコストを低減することが可能となる。
【００３２】
また、本実施形態の微細気泡を包含した薬液を地盤に注入した場合には、従来の微細気泡を包含していない薬液と比較して、地盤強度を高めることができるため、地盤改良効果を維持しつつコストの削減を図ることが可能となる。さらに、所定の設計強度で地盤を改良する場合には、従来の薬液に対して、さらに薬液使用量を低減することも可能となる。
【００３３】
さらに、薬液ミキサー２に微細気泡発生装置１０を設けることで、貯留した状態の薬液に微細気泡を包含させることができるため、従来の薬液注入工法と同等の作業性で、且つ設備的な大きな変化を生じることなく微細気泡を薬液に包含させることが可能となる。
【００３４】
以上、本発明に係る薬液注入工法及び薬液注入装置の実施形態について説明したが、本発明は上記の第１実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記の実施形態では、微細気泡発生装置１０が、薬液に空気を混入し加圧と減圧によって微細気泡を発生させるものとして説明を行なったが、例えば混入した空気を超音波で微細化するものや、薬液と空気とを混合しつつ激しく回転し二層旋回流を発生させて空気をせん断するものや、空気を混入した薬液をマイクロフィルターに透過することで微細気泡を発生させるものであってもよいものである。
【００３５】
さらに、本実施形態では、微細気泡発生装置１０が薬液ミキサー２の主剤タンク２ａと硬化剤タンク２ｂにそれぞれ設けられているものとしたが、どちらか一方に設けられてもよいものであるとともに、例えば２層２列型の薬液ミキサーなど複数のタンクを備える場合には、いずれのタンクに設けられてもよいものである。また、本実施形態では、薬液が水ガラス系薬液であるものとして説明を行なったが、これに限定される必要はなく、本発明は溶液型であれば他の薬液に適用されてもよいものである。
【００３６】
さらに、本実施形態では、主剤と硬化剤とを二重管ロッド３の先端で混合する２ショット方式の薬液注入工法について説明を行なったが、本発明は、二重管ロッド３の頭部（後端）で主剤と硬化剤とを混合する１．５ショット方式に適用されてもよいものであり、これとともに、二重管ダブルパッカーを用いたい１ショット方式の薬液注入工法に適用されてもよいものである。
【００３７】
ついで、図５を参照し、本発明の第２実施形態に係る薬液注入工法及び薬液注入装置について説明する。本実施形態においては、第１実施形態に共通する構成に対して同一符号を付し、その詳細についての説明を省略する。
【００３８】
本実施形態は、第１実施形態と同様、微細気泡を包含させた例えば水ガラス系薬液（薬液）を、二重管ストレーナ方式で地盤に注入する薬液注入工法及びこれに使用される薬液注入装置に関するものである。
【００３９】
本実施形態の薬液注入装置３０は、第１実施形態と異なり、図５に示すように、薬液ミキサー２と送液ポンプ５とを結ぶ注入ホース４（主剤ホース２ａおよび硬化剤ホース２ｂ）の途中に、注入ホース４を流通する薬液を一時的に貯留可能な貯留槽３１が設けられており、この貯留槽３１に第１実施形態と同様の微細気泡発生装置１０が設けられている。
【００４０】
このように構成された薬液注入装置３０においては、送液ポンプ５によって主剤タンク２ａまたは硬化剤タンク２ｂから各薬液が注入ホース４を流通して貯留槽３１に一時的に貯留される。貯留した各薬液は、第１実施形態と同様の操作で微細気泡発生装置１０により微細気泡が包含され、貯留槽３１から注入ホース４を介して二重管ロッド（注入管）３に圧送される。そして、微細気泡を包含した各薬液は、それぞれ二重管ロッド３の外管側内孔と内管側内孔とを通じ、混合されて地盤に注入される。地盤の土粒子間隙中に注入された薬液は、第１実施形態と同様に、微細気泡を包含した状態でゲル化されるため、単位土量当たりの薬液使用量が少ない状態とされる。
【００４１】
したがって、上記の薬液注入工法及び薬液注入装置３０においては、薬液ミキサー２と送液ポンプ５との間に貯留槽３１と微細気泡発生装置１０とを設けることによって、薬液に微細気泡を包含させて地盤に注入することができる。これにより、単位土量当たりの薬液使用量を低減させることができるため、薬液注入工法のコストを低減することが可能となる。
【００４２】
また、注入ホース４の途中に貯留槽３１と微細気泡発生装置１０を設けることで、薬液に微細気泡を包含させることができるため、従来の薬液注入工法と同等の作業性で、且つ設備的に大きな変化が生じることなく微細気泡を薬液に包含させることが可能となる。
【００４３】
以上、本発明に係る薬液注入工法及び薬液注入装置の実施形態について説明したが、本発明は上記の第２実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記の実施形態では、貯留槽３１及び微細気泡発生装置１０が、主剤注入ホース４ａと硬化剤注入ホース４ｂのそれぞれの途中に設けられているものとしたが、この限りではなく、どちらか一方の注入ホースの途中に設けられてもよいものである。また、注入ホース４の薬液ミキサー２と送液ポンプ５との間に微細気泡発生装置１０が設けられているものとしたが、送液ポンプ５と注入管３との間の注入ホース４に設けられてもよいものである。
【００４４】
さらに、微細気泡発生装置１０は、貯留槽３１に設けられているものとしたが、貯留槽３１を設けず、直接注入ホース４に取り付けられてもよいものである。
【００４５】
ついで、図６から図７を参照し、本発明の第３実施形態に係る薬液注入工法及び薬液注入装置について説明する。本実施形態においては、第１から第２実施形態に共通する構成に対して同一符号を付し、その詳細についての説明を省略する。
【００４６】
本実施形態は、微細気泡を包含させた水ガラス系薬液（薬液）を、ダブルパッカー方式を用いて１ショット方式で地盤に注入する薬液注入工法及びこれに使用される薬液注入装置に関するものである。
【００４７】
本実施形態の薬液注入装置４０は、図６に示すように、所定の水ガラス濃度に調整された主剤と所定濃度に調整された硬化剤とを混合した薬液を貯留する薬液ミキサー２の薬液タンク２ｃと、外管３ｅと内管３ｆの２つの管からなる注入管３と、薬液ミキサー２と注入管３の内管３ｆとを接続する注入ホース４と、薬液ミキサー２から内管３ｆに薬液を送液する送液ポンプ５とが主な構成要素とされている。ここでは、薬液ミキサー２と内管３ｆと注入ホース４と送液ポンプ５は、薬液が流通する送液回路６を構成する。
【００４８】
薬液ミキサー２の薬液タンク２ｃには、第１実施形態と同様の微細気泡発生装置１０が設けられており、この微細気泡発生装置１０によって貯留された１液性の薬液に微細気泡を包含させることが可能とされ、微細気泡は、薬液が地盤に注入されて土粒子間隙中でゲル化するまで消泡することがないものとされる。
【００４９】
一方、注入管３は、図６から図７に示すように、内面から外面に向けて貫通する複数の貫通孔３ｇが軸Ｏ１方向に所定間隔をもって並設され、且つ各貫通孔３ｇをそれぞれ覆うように外面に装着された弾性スリーブ３ｈを有する外管３ｅと、先端部に薬液を吐出する噴出部３ｉを有しこの噴出部３ｉを挟むように噴出部３ｉの軸Ｏ１方向の上方と下方とにそれぞれ設けられたパッカー３ｊを有する内管３ｆとから構成されている。
【００５０】
ついで、上記の構成からなる薬液注入装置４０を用いて薬液に微細気泡を包含させ、この薬液を１ショット方式で注入する薬液注入工法について説明する。
【００５１】
はじめに、所定深度まで地盤をケーシングで削孔して注入孔７を形成する。削孔完了後、ケーシング内に例えばセメントとベントナイトと水の混合液（ＣＢ）などのスリーブ材を充填する。このスリーブ材は、注入孔７と外管３ｅとの間隙を間詰めするためのものであり、外管３ｅの貫通孔３ｇから吐出された薬液が目標とする地盤領域外に逸走するのを防止するためのものである。ついで、スリーブ材が充填されたケーシング内に外管３ｅを挿入してケーシングを取り除く。これにより、外管３ｅと注入孔７の内壁との間にスリーブ材が満たされ注入孔７の内壁が崩落することなく外管３ｅが建て込まれる。ちなみに、この段階では、外管３ｅの軸Ｏ１方向に並設された複数の貫通孔３ｇが弾性スリーブ３ｈで覆われて閉塞されているため、外管３ｅ内にスリーブ材が流入することがないものとされている。
【００５２】
ついで、外管３ｅ内に内管３ｆを挿入する。このとき、目標注入位置にある外管３ｅの貫通孔３ｇを挟む軸Ｏ１方向の上下位置にパッカー３ｊがそれぞれ配置されるように挿入し、パッカー３ｊにより前記貫通孔３ｇを挟む上下を閉塞する。この段階で、まず、対象となる地盤内に一次注入を行なう。この一次注入は、後述する二次注入によって薬液が地盤内に均一に浸透してゆくように、注入孔７近傍の地盤の均一化を図るために行なわれるもので、例えばＣＢなどが注入される。この一次注入では、パッカー３ｊで閉塞した空間に位置する内管３ｆの噴出部３ｉから吐出したＣＢが貫通孔３ｇを通り、弾性スリーブ３ｈを、図７に示すように押し広げつつ地盤に向けて吐出される。これにより、ＣＢが注入孔７近傍の地盤に注入される。この操作を外管３ｅの軸Ｏ１方向に形成された他の貫通孔３ｇで順次行ってゆき一次注入が完了する。
【００５３】
一次注入が完了した後に、二次注入として薬液の注入を行なう。この二次注入で注入する薬液は、薬液ミキサー２で主剤と硬化剤とが撹拌混合され薬液タンク２ｃに貯留された１液性のものとされ、第１実施形態と同様に、薬液タンク２ｃに設けられた微細気泡発生装置１０の循環ポンプ１２を駆動することにより、貯留した薬液が汲み上げられ気体溶解装置１６内を通過する間に加圧されて薬液中に空気が溶解する。この薬液が薬液タンク２ｃに吐き出されると同時に常圧に減圧され過飽和状態となった空気が薬液中で微細気泡として出現する。
【００５４】
ついで、一次注入と同様に、外管３ｅの貫通孔３ｇを挟む軸Ｏ１方向の上下位置にパッカー３ｊを設置して閉塞した空間に内管３ｆの噴出部３ｉを配置させる。この状態で、送液ポンプ５を駆動しつつ微細気泡を包含した薬液を噴出部３ｉから吐出させる。吐出された微細気泡を包含した薬液は、外管３ｅの貫通孔３ｇを通り、弾性スリーブ３ｈを押し広げつつ地盤に向けて吐出され地盤に浸透される。地盤に注入された薬液は、所定の時間が経過した段階でゲル化して固化され、これにより、地盤の強度や遮水性の向上が図られる。
【００５５】
本実施形態においては、前述の第１実施形態と同様に、地盤の土粒子間隙中に注入された薬液に微細気泡が包含されているため、土粒子間隙を埋めたゲルに微細気泡が混在し、単位土量当たりの薬液使用量が微細気泡の体積分だけ、従来の薬液と比較して少ない量とされている。
【００５６】
したがって、上記の薬液注入工法及び薬液注入装置４０においては、薬液ミキサー２に微細気泡発生装置１０を設けることによって、貯留した薬液に微細気泡を包含させることができる。また、この微細気泡を包含した薬液を地盤の土粒子間隙中に注入することで、単位土量当たりの薬液使用量を低減させることができ、薬液注入工法のコストを低減することが可能となる。
【００５７】
また、第１実施形態と同様、本実施形態のダブルパッカー方式の薬液注入工法においても、従来の薬液注入工法と同等の作業性で、且つ設備的な大きな変化を生じることなく微細気泡を薬液に包含させることが可能となる。
【００５８】
以上、本発明に係る薬液注入工法及び薬液注入装置の実施形態について説明したが、本発明は上記の第３実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記の実施形態では、微細気泡を包含させる薬液が水ガラス系薬液であるものとしたが、これに限定されるものではない。また、微細気泡発生装置１０は、第１実施形態と同様に、薬液に空気を混入しつつ加圧するものに限定される必要はない。さらに、スリーブ材がＣＢであったり、スリーブ材をケーシング内に充填してから外管３ｅを建て込むなど、スリーブ材や施工手順が異なる場合であっても本発明を適用することは可能である。
【００５９】
ついで、図８を参照し、本発明の第４実施形態に係る薬液注入工法及び薬液注入装置について説明する。本実施形態においては、第１から第３実施形態に共通する構成に対して同一符号を付し、その詳細についての説明を省略する。
【００６０】
本実施形態は、第３実施形態と同様、微細気泡を包含させた例えば水ガラス系薬液を、ダブルパッカー方式を用いて１ショット方式で地盤に注入する薬液注入工法及び薬液注入装置に関するものである。
【００６１】
図８に示すように、本実施形態の薬液注入装置５０は、第３実施形態と異なり、薬液ミキサー２の薬液タンク２ｃと送液ポンプ５との間の注入ホース４の途中に、第２実施形態と同様の薬液を一時的に貯留可能な貯留槽３１が設けられ、この貯留槽３１に微細気泡発生装置１０が設けられている。
【００６２】
このように構成された薬液注入装置５０においては、送液ポンプ５によって薬液ミキサー２の薬液タンク２ｃから薬液が注入ホース４に流通されて貯留槽３１に一時的に貯留される。貯留された薬液は、微細気泡発生装置１０により微細気泡が包含され、内管３ｆの噴出部３ｉと外管３ｅの貫通孔３ｇを通じて地盤に注入される。
【００６３】
したがって、上記の薬液注入工法及び薬液注入装置５０においては、薬液ミキサー２の薬液タンク２ｃと送液ポンプ５との間の注入ホース４の途中に貯留槽３１と微細気泡発生装置１０とが設けられていることによって、貯留槽３１に一時的に貯留された１液性の薬液に微細気泡を包含させることができ、この薬液を地盤に注入することで、単位土量当たりの薬液使用量を低減させることができる。
【００６４】
以上、本発明に係る薬液注入工法及び薬液注入装置の実施形態について説明したが、本発明は上記の第４実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記の実施形態では、貯留槽３１及び微細気泡発生装置１０が薬液ミキサー２と送液ポンプ５との間の注入ホース４の途中に設けられているものとしたが、注入管３と送液ポンプ５との間に位置する注入ホース４の途中に設けられてもよいものである。また、第２実施形態と同様、貯留槽３１を設けず直接微細気泡発生装置１０を注入ホース４に取り付けてもよいものである。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る薬液注入装置を示す図である。
【図２】本発明の薬液注入装置に設けられる微細気泡発生装置の一例を示す図である。
【図３】図２の微細気泡発生装置の気体溶解装置を示す図である。
【図４】微細気泡を包含した薬液と従来の薬液の注入効果の差異を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る薬液注入装置を示す図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る薬液注入装置を示す図である。
【図７】図６の注入管を示す拡大図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る薬液注入装置を示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
１      薬液注入装置
２      薬液ミキサー
２ａ    主剤タンク
２ｂ    硬化剤タンク
２ｃ    薬液タンク
３      注入管
３ａ    外管
３ｂ    内管
３ｅ    外管
３ｆ    内管
４      注入ホース
５      送液ポンプ
６      送液回路
７      注入孔
１０    微細気泡発生装置
３０    薬液注入装置
３１    貯留槽
４０    薬液注入装置
５０    薬液注入装置
【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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