(57)【要約】【課題】薬剤注入による地盤強化効果が高く、しかも、使用する薬液の使用量を減らすことができ、薬液注入作業の格段の効率化を達成することができるようにした推進工法のための地盤改良薬液の注入方法を提供する。【解決手段】既設の埋設管２０の始端位置、終端位置に、該埋設管を撤去しながら新しい埋設管を推進するための立坑である発進坑２２、到達坑２４を設け、埋設管の改築工法に用いる推進機４０を発進坑２２に設置し、方向修正ヘッド５１を先端に有するパイロット管５１を推進機４０に取り付け、推進機４０によってパイロット管５０を継ぎ足しながらパイロット管５０を埋設管２０に沿って到達坑２４に到達するまで推進し、到達坑２４に到達した方向修正ヘッド５１を取り外し、替わりに薬液注入用ノズル５５を取り付け、パイロット管５０を通して薬液注入用ノズル５５に薬液を供給する配管を形成し、パイロット管５０を発進坑２２側に引き戻しながら、埋設管２０の周囲に薬液注入用ノズル５５から薬液を注入する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に埋設された既設の埋設管の周囲に薬液を注入して、前記埋設管を改築する前に地盤改良を行う薬液の注入方法であって、
既設の埋設管の始端位置、終端位置に、該埋設管を撤去しながら新しい埋設管を推進するための立坑である発進坑、到達坑を設け、埋設管の改築工法に用いる推進機を前記発進坑に設置する工程と、
方向修正ヘッドを先端に有するパイロット管を前記推進機に取り付け、前記推進機によってパイロット管を継ぎ足しながら前記パイロット管を埋設管に沿って前記到達坑に到達するまで推進する工程と、
前記到達坑に到達した前記方向修正ヘッドを取り外し、替わりに薬液注入用ノズルを取り付け、前記パイロット管を通して前記薬液注入用ノズルに薬液を供給する配管を構成する工程と、
前記パイロット管を前記発進坑側に引き戻しながら、前記埋設管の周囲に前記薬液注入用ノズルから薬液を注入する工程と、からなり、
埋設管の周方向にパイロット管の推進位置を変えながら、前記パイロット管の推進工程、薬液注入用ノズルの接続工程、薬液の注入工程を繰り返して行い、新しい埋設管を推進する改築工法の準備として、当該埋設管の周囲の地盤全体に薬液を注入する
ことを特徴とする改築工法のための地盤改良薬液の注入方法。
【請求項２】
地中に埋設された新設の埋設管の周囲に薬液を注入して地盤改良を地盤改良を行う薬液の注入方法であって、
新設した埋設管の推進工法で用いた発進抗、到達坑および推進機を利用し、方向修正ヘッドを先端に有するパイロット管を前記推進機に取り付ける工程と、
前記推進機によってパイロット管を継ぎ足しながら前記パイロット管を埋設管に沿って前記到達坑に到達するまで推進する工程と、
前記到達坑に到達した前記方向修正ヘッドを取り外し、替わりに薬液注入用ノズルを取り付け、前記パイロット管を通して前記薬液注入用ノズルに薬液を供給する配管を構成する工程と、
前記小径ロッドを前記発進坑側に引き戻しながら、前記埋設管の周囲に前記薬液注入用ノズルから薬液を注入する工程と、からなり、
埋設管の周方向にパイロット管の推進位置を変えながら、前記パイロット管の推進工程、薬液注入用ノズルの接続工程、薬液の注入工程を繰り返して行い、当該埋設管の周囲の地盤全体に薬液を注入する
ことを特徴とする新設埋設管のための地盤改良薬液の注入方法。
【請求項３】
前記方向修正ヘッドは、推進方向の偏位量を検出するためのターゲットを内蔵し、ヘッド先端は、軸方向に対して斜めに傾斜し、地盤からの反力を受ける受圧面が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の地盤改良薬液の注入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤改良薬液の注入方法に係り、特に、下水管等の既設の埋設管を撤去しながら新しい管を推進する埋設管の改築に先だって、地盤強化や、帯水層においては土砂流入、崩壊防止のために地盤改良薬液の注入する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
上下水道、ガス等のライフラインとして地中に埋設されている埋設管は、経年により老朽化が進むので、耐用年水を越えた埋設管は、適時に新たな管に交換する必要がある。  
このような既設埋設管を更新するため、古くは、埋設箇所を開削することで埋設管を掘り出し、新たな管を埋設し直していた。近時は、開削することなく、既設埋設管を破砕しながら、同時に新たな管を推進する改築推進工法が開発されている。
【０００３】
そこで、図５を参照して、従来の改築推進工法について説明する。  
図５は、改築の対象となる既設の下水道を示す。図５において、参照番号１０はマンホールを示し、１２は下水道管として用いられている埋設管を示す。
【０００４】
構築されて５０年以上を経過し、老朽化した埋設管１２を新たに更新するには、図５に示すように、更新管１３を推進するための発進抗１４を掘削し、この発進抗１４に推進機１５を設置する。
【０００５】
推進機１５には、非開削方式による埋設管推進工法に使用される推進機が使用される。この推進機１５では、スクリー１６の先端に、埋設管１２を破砕するためのカッタヘッド１７が取り付けられており、カッタヘッド１７のカッタで埋設管１２を破砕し、その破片および土砂はスクリュー１６で発進抗１４に移送される。
【０００６】
そして、埋設管１２の破砕と同時に、推進機１５は、新たな更新管１３に推進力を与え、破砕された埋設管１２の長さ分だけ更新管１３を押し込んでいく。このようにして推進していくことで、埋設管１２を更新管１３に入れ替えることができる。
【０００７】
このような改築推進工事を円滑に実施するためには、地盤が強固なことが必要条件になる。もし、工事区間に帯水層が存在したり、軟弱な地盤であるなど、条件の悪い場合には、改築推進工事に先立つ準備として、地盤を安定させるために地盤改良工事が行われる。
【０００８】
そこで、図６、図７に、地盤改良のための薬液を注入する従来の方法を示す。  図６、図７において、参照番号２０が既設の埋設管である。２１はマンホール、２２は改築推進工法のために推進機を設置する発進抗である。
【０００９】
従来は、ボーリングマシン２３を地上に設置し、このボーリングマシン２３で小口径の注入ロッド３３を鉛直に立て込んでいる。この注入ロッド３３には、スイベル３４を介して薬液注入管３５が接続されている。この注入ロッド３３を埋設管２０の周辺に挿入してから、注入ロッド３３の先端のノズルから薬液を周囲の地盤に注入している。波線で示す領域が薬液の注入領域である。
【００１０】
図６に示すように、注入ロッド３３は、埋設管２０の両側に一定のピッチで多数箇所に挿入される。薬液注入による効果を高めるためには、できるだけ埋設管２０の側面に近い位置に立て込むことが望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来の薬液注入方法では、小口径の注入ロッド３３によりロータリ式のボーリングマシン２３で掘削しているので、掘削方向の修正ができない。このため、埋設管２０の側面にできる近い位置を狙ったところが、実際は埋設管２０から離れたところに注入ロッドを打ち込んでしまうことが多い。このため、薬注箇所の間隔にばらつきが生じ、薬液を注入しても地盤に所期の強度が得られず、強度不足になりやすい。
【００１２】
また、これとは反対に、注入ロッド３３が埋設管２０に当たり、埋設管２０を割ってしまうことがある。地盤が帯水層を含む場合、水が管内に流入することがある。
【００１３】
さらに、弱い地盤の範囲が広がっている場合、埋設管２０にそって多数箇所に注入ロッド３３を立て込むことになり、施工工事に多くの時間と、多量の薬液を要する。しかし、上述のように多量の薬液を使用した割りには、強度不足になりがちである。しかも、多くの場合、上下水道管等は、道路にそって埋設されているので、地上に設置したボールマシンで作業をすると、交通の障害となる。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、方向修正をしながら、埋設管に沿って地盤改良に効果的な位置に注入ロッドを精度良く打ち込めるため、薬剤注入による地盤強化効果が高く、しかも、使用する薬液の使用量を減らすことができ、薬液注入作業の格段の効率化を達成することができるようにした推進工法のための地盤改良薬液の注入方法を提供することにある。
【００１５】
また、本発明の他の目的は、既設埋設管の改修に使用する推進機を用いて、薬液注入作業を行えるようにして、地盤完了後に続く改修工程に無駄なく工程を連続できるようにした推進工法のための地盤改良薬液の注入方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記の目的を達成するために、本発明は、地中に埋設された既設の埋設管の周囲に薬液を注入して、前記埋設管を改築する前に地盤改良を行う薬液の注入方法であって、既設の埋設管の始端位置、終端位置に、該埋設管を撤去しながら新しい埋設管を推進するための立坑である発進坑、到達坑を設け、埋設管の改築工法に用いる推進機を前記発進坑に設置する工程と、方向修正ヘッドを先端に有するパイロット管を前記推進機に取り付け、前記推進機によってパイロット管を継ぎ足しながら前記パイロット管を埋設管に沿って前記到達坑に到達するまで推進する工程と、前記到達坑に到達した前記方向修正ヘッドを取り外し、替わりに薬液注入用ノズルを取り付け、前記パイロット管を通して前記薬液注入用ノズルに薬液を供給する配管を構成する工程と、前記パイロット管を前記発進坑側に引き戻しながら、前記埋設管の周囲に前記薬液注入用ノズルから薬液を注入する工程と、からなり、埋設管の周方向にパイロット管の推進位置を変えながら、前記パイロット管の推進工程、薬液注入用ノズルの接続工程、薬液の注入工程を繰り返して行い、新しい埋設管を推進する改築工法の準備として、当該埋設管の周囲の地盤全体に薬液を注入することを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明は、地中に埋設された新設の埋設管の周囲に薬液を注入して地盤改良を地盤改良を行う薬液の注入方法であって、新設した埋設管の推進工法で用いた発進抗、到達坑および推進機を利用し、方向修正ヘッドを先端に有するパイロット管を前記推進機に取り付ける工程と、前記推進機によってパイロット管を継ぎ足しながら前記パイロット管を埋設管に沿って前記到達坑に到達するまで推進する工程と、前記到達坑に到達した前記方向修正ヘッドを取り外し、替わりに薬液注入用ノズルを取り付け、前記パイロット管を通して前記薬液注入用ノズルに薬液を供給する配管を構成する工程と、前記小径ロッドを前記発進坑側に引き戻しながら、前記埋設管の周囲に前記薬液注入用ノズルから薬液を注入する工程と、からなり、埋設管の周方向にパイロット管の推進位置を変えながら、前記パイロット管の推進工程、薬液注入用ノズルの接続工程、薬液の注入工程を繰り返して行い、当該埋設管の周囲の地盤全体に薬液を注入することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、既設埋設管の改修等に使用する推進機を用いて、パイロット管を埋設管にそって水平に推進してから引き戻しながら薬液注入作業を行うので、薬注箇所を正確にして地盤強度のばらつきをなくすことができる。また、パイロット管を打ち込む箇所を格段に少なくできるので、薬液注入工事を格段に効率化し、薬液を節約して効果的な改修することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明による推進工法のための地盤改良薬液の注入方法の一実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。  
図１は、本発明に係る地盤改良薬液の注入方法を実施するための推進機を示す。参照番号４０が推進機で、この推進機４０には、非開削で埋設管を地中に推進する工法で広く用いられる公知の推進機が使用される。参照番号２０は、改築される老朽化した既設の埋設管を示す。この埋設管２０は、この実施形態では、下水道管に用いられるヒュームである。埋設管２０の始端位置には立坑２２（以下、発進坑という）が掘削され、推進機４０は発進坑２２に運び込まれる。埋設管２０の終端位置には立坑２４（以下、到達坑という）が掘削される。
【００２０】
推進機４０においては、ベースとなるガイドフレーム４１の上に推進機本体４２が移動可能に設置されている。この推進機本体４２の左右両側には、管を押し出す推力を発生する推進シリンダ４３が配設されている。この推進シリンダ４３のピストンロッドの先端部は、反力受４４に固定されている。推進機本体４２は、トルクを発生する油圧モータ４５を備えている。
【００２１】
既設の埋設管２０を破砕撤去しながら新しい埋設管を推進して改築工事をする場合には、推進機本体４２には、図５に示すようなスクリュー１６や、このスクリュー１６の先端に取り付けられるカッターヘッド１７、更新管１３などからなるアタッチメントが用いられるが、図１では、これらに替えて、パイロット管５０が接続されている。
【００２２】
地盤の強度が弱いような場合には、改築工事の準備として、推進機４０でパイロット管５０を埋設管２０にそって推進し、パイロット管５０を引き戻しながら地盤改良薬液を注入する工事を実施する。  
以下、図１乃至図４を参照しながら、本実施形態による地盤改良薬液の注入方法について、その工程を順を追って説明する。
【００２３】
図１に示すように、発進坑２２に設置してある推進機４０には、パイロット管５０を次々に継ぎ足しながら、埋設管２０に沿って推進させる。パイロット管５０の先頭には方向修正ヘッド５１が接続されている。この方向修正ヘッド５１の内部には、推進方向を検出するためにターゲット５２が配置されている。このターゲット５２に向けて、推進機２０側に配置したレーザセオドライト５４からレーザが照射され、ターゲット５２の偏位からパイロット管５０の推進方向のずれを検出できるようになっている。また、先頭のパイロット管５２の先端は、軸方向に対して斜めに傾斜した受圧面５３が形成されている。この受圧面５３で地盤からの反力を受け、この反力を利用してパイロット管５０の推進方向を制御するようになっている。
【００２４】
推進シリンダ４３のピストンロッド４３ａが伸びると、推進機本体４２が前進し、それとともにパイロット管５０が推進することになる。推進シリンダ４３の一ストローク分を推進すると、パイロット管５０を継ぎ足し、次々と推進させていくことができる。この推進をする過程では、適宜、レーザセオドライト５４にて推進方向のずれを監視する。ずれがあった場合には、推進機本体４２でパイロット管５０を回して、地盤からの反力がずれが修正される方向に方向修正ヘッド５１の受圧面５３に作用するようにする。  
こうして、パイロット管５０を継ぎ足しなから、先頭のパイロット５０が到達坑２４に突き抜けるまで推進していく。
【００２５】
次いで、図２に示すように、先頭の方向修正ヘッド５１をパイロット管５０から取り外し、その替わりに、薬液注入用ノズル５５を接続する。この薬液注入用ノズル５５には、外周に複数の孔があいていて、孔から地盤改良用の薬液が噴き出されるようになっている。薬液を供給するタンクおよびポンプを有する薬液供給ユニット５６は地上に設置されており、この薬液供給ユニット５６から延びる供給管５７は、継手５８を介して推進機本体４２に接続されている。薬液供給ユニット５６から所定の圧力で供給される薬液は、供給管５７、パイロット管５０の管内を流れて薬液注入用ノズル５５まで圧送される。
【００２６】
次に、図３に示すように、パイロット管５０を発進坑２２側に引き戻しながら、薬液注入用ノズル５５から薬液を噴出して、埋設管２０の周囲の地盤に薬液を注入する。推進機２０では、推進シリンダ４３のピストンロッド４３ａが縮むと、推進機本体４２が後退し、それとともにパイロット管５０が引き抜かれることになる。推進シリンダ４３の一ストローク分を引き抜くと、発進抗２２側に引き抜いたパイロット管５０を取り外し、これを繰り返しながら到達坑２４から発進坑２２までの区間全長に亘って薬剤を注入していくことになる。
【００２７】
ここで、図３で、符号Ａは、以上のように実施されるパイロット管５０の引き戻しにより、薬液が注入される範囲を示す。埋設管２０の周囲の地盤に満遍なく薬液を注入するためには、図４に示すように、パイロット管５０の推進位置を変えながら、パイロット管５０の推進し、薬液注入用ノズルの接続、パイロット管５０を引き戻しながらの薬液の注入を繰り返して行う。
【００２８】
この実施形態では、周方向に９０°づつ４箇所位置を変えて薬剤の注入を繰り返している。Ａ1〜Ａ4が薬液注入領域になる。これらの薬液注入領域は重なり合って埋設管２０の周囲の地盤に死角がなくなるので、一様に薬液を注入するためには、図５のように少なくとも４カ所で、薬液の注入を行えばよい。
【００２９】
以上のようにして、埋設管２０の周囲の地盤に薬液を注入する工事が完了したら、埋設管改修用のアタッチメントを推進機本体４２に取り付け、直ちに、埋設管２０を粉砕しながら新しい管を推進する改修工事に取りかかることができる。
【００３０】
本実施形態による地盤改良薬液の注入方法によれば、以下のような効果が得られる。
【００３１】
第１に、従来のように地上から鉛直方向にボーリングして注入するのとは異なり、推進坑２２から水平に方向修正ヘッド５１の付いたパイロット管５０を推進してから、そのパイロット管５０を引き戻しながら薬液を注入するようにしているので、埋設管２０の側面にできる近いところを狙って、薬注領域の範囲を正確に設定することができる。その上で、埋設管２０の周方向に位置を変えて正確な間隔の薬注箇所になるので、薬液を注入して地盤改良をした後、地盤の強度にバラツキが生ぜず、所期の強度を確保することができる。また、埋設管２０に沿ってパイロット管５０を推進するので、地表からボーリングする場合と違って、埋設管２０を誤って割ってしまうこともない。
【００３２】
第２に、従来のように地上から鉛直方向にボーリングするの場合とは異なり、埋設管２０に沿って水平方向に引き戻しながら薬液を注入するので、薬注のためにパイロット管を推進する箇所が圧倒的に少なくなるので、弱い地盤の範囲が広い場合、従来の工法に較べて施工期間を大幅に短縮できる。しかも、使用する薬液の量を少なくしながら、上述のように薬注箇所を正確に制御できるので、薬液を無駄なく使え、薬液注入の工事を効率化を実現できる。
【００３３】
第３に、地上にボーリングマシンを設置する従来工法とは異なり、発進抗２２に設置した推進機４０を利用して行うので、交通の障害になる程度が少ない。しかも、薬液を注入後、そのまま推進機４０に改修工事用のアタッチメントを取り付け、埋設管２０の改修工事を進めることができるので、薬液の注入から改修まで一連の工程を連続的に施工することができる。
【００３４】
以上、本発明に係る地盤改良薬液の注入方法について、既設の埋設管を改築する準備として実施する実施形態を挙げて説明したが、本発明に係る地盤改良薬液の注入方法は、新設の埋設管を推進した後、その埋設管にそって地盤改良のために薬液を注入する工事にも同様に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態による地盤改良薬液の注入方法の工程のうち、パイロット管を推進する工程の説明図。
【図２】本発明の一実施形態による地盤改良薬液の注入方法の工程のうち、パイロット管の先端に方向修正ヘッドに替えて薬液注入ノズルを接続する工程の説明図。
【図３】本発明の一実施形態による地盤改良薬液の注入方法の工程のうち、パイロット管を引き戻しながら、薬液を注入する工程の説明図。
【図４】埋設管回りの薬液注入領域の重なりを示す説明図。
【図５】従来の推進機による埋設管の改築工法の説明図。
【図６】従来の地盤改良薬液の注入方法を説明する平面図。
【図７】従来の地盤改良薬液の注入方法を説明する断面図。
【符号の説明】
【００３６】
２０  埋設管
２２  発進坑
２４  到達坑
４０  推進機
４１  ガイドフレーム
４２  推進機本体
４３  推進シリンダ
４４  反力受
５０  パイロット管
５１  方向修正ヘッド
５２  ターゲット
５３  受圧面
５４  レーザセオドライト
５５  薬液注入用ノズル
５６  薬液供給ユニット
５７  供給管
【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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