(57)【要約】【課題】高品質の改良体の造成。【解決手段】逆止弁２２付きの注入口２０が複数設けられた管体１４を地山削孔１２内に設置し、管体１４内に、拡縮自在なパッカー２６が設けられた注入管２４を設置する。次に、２６パッカーを管体１４の先端側近傍で拡径させて、管体１４の内部から地山１０に向けて、硬化時間が短い低強度の注入材Ａを一次注入した後に、低強度の注入材Ａに替えて、硬化時間が長い高強度の注入材Ｂを地山１０に向けて二次注入する。【選択図】　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
逆止弁付きの注入口が複数設けられた管体を地山削孔内に設置する第１工程と、
前記管体内に、拡縮自在なパッカーが設けられた注入管を設置する第２工程と、前記パッカーを前記管体の先端側近傍で拡径させて、前記管体の先端側から地山に向けて、硬化時間が短い低強度の一次注入材を一次注入する第３工程と、
前記第３工程の後に、前記一次注入材に替えて、硬化時間が長い高強度の二次注入材を地山に向けて二次注入する第４工程とをこの順に行う浸透注入工法であって、
前記第４工程の後に、前記パッカーを収縮した後に、前記注入管を所定距離だけ前記管体の口元側に移動させて再び拡径して、前記二次注入を行い、このような二次注入を複数回繰り返すことを特徴とする浸透注入工法。
【請求項２】
前記一次および二次注入材は、超微粒子セメントと急硬材とを含むセメント系注入材であり、
前記超微粒子セメントの添加量により硬化時の強度を調整するとともに、前記急硬材の添加量により前記硬化時間を調整することを特徴とする請求項１記載の浸透注入工法。
【請求項３】
前記一次および二次注入材は、前記超微粒子セメントおよび急硬材を混合攪拌するミキサーを有する施工ユニットを介して、前記注入管に供給され、
前記一次注入材から前記二次注入材への切り替えが、前記超微粒子セメントおよび急硬材の添加量の増減だけで行われることを特徴とする請求項２記載の浸透注入工法。
【請求項４】
前記第３工程で前記注入材を注入する前に、前記管体の口元部外周に、注入材の流出を阻止する口元コーキングを装着することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の浸透注入工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、浸透注入工法に関し、特に、地山に埋設された管体の外周に、注入材を浸透させて改良体を造成する際に、高品質の改良体を形成する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トンネル切羽などの掘削壁面の安定性確保する手段として、地山前方に、複数の注入孔が穿設された鋼管などの有孔管を埋設して、これをセメント系注入材により地山に定着する浸透注入工法が知られている。（特開平２００２−１１５４８４号公報参照）
この文献に開示されている工法では、多数の注入孔を有する有孔管を設置する工程と、有孔管内に長尺のパッカーと注入材を注入するための注入管とを設置する工程と、有孔管の外部に注入材を注入する工程とを備え、有孔管の先端側から、長尺パッカーと注入管とを口元側に所定距離だけ引き戻す度に、注入材を注入する工程を繰り返すことで、有孔管の外周側に筒状の地山改良体を造成する。
【０００３】
しかしながら、このような従来の浸透注入工法には、以下に説明する技術的な課題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、前述した従来の工法では、有孔管の先端側から、長尺パッカーにより注入範囲を限定しながら、注入材を地山中に注入するが、注入材が地山中の弱層部に逸走して、注入範囲を有孔管の周囲に限定することができず、造成された改良体の品質に問題があった。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、高品質の改良体が得られる浸透注入工法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、逆止弁付きの注入口が複数設けられた管体を地山削孔内に設置する第１工程と、前記管体内に、拡縮自在なパッカーが設けられた注入管を設置する第２工程と、前記パッカーを前記管体の先端側近傍で拡径させて、前記管体の先端側から地山に向けて、硬化時間が短い低強度の一次注入材を一次注入する第３工程と、前記第３工程の後に、前記一次注入材に替えて、硬化時間が長い高強度の二次注入材を地山に向けて二次注入する第４工程とをこの順に行う浸透注入工法であって、前記第４工程の後に、前記パッカーを収縮した後に、前記注入管を所定距離だけ前記管体の口元側に移動させて再び拡径して、前記二次注入を行い、このような二次注入を複数回繰り返すようにした。
【０００７】
このように構成した浸透注入工法によれば、パッカーを管体の先端側近傍で拡径させて、管体の先端側から地山に向けて、硬化時間が短い低強度の一次注入材を一次注入する第３工程と、この第３工程の後に、低強度の一次注入材に替えて、硬化時間が長い高強度の二次注入材を地山に向けて二次注入する第４工程とをこの順に行うので、まず、低強度の一次注入材が、地山の弱層部に粗詰めされ、その後に、二次注入することにより、高強度の二次注入材が、管体外周の一次注入材を破断して、地山に注入される。
【０００８】
このため、二次注入された高強度の二次注入材は、管体の外周に限定された状態での注入となり、これが硬化することにより、強固で高品質の改良体が造成される。
【０００９】
この場合、一次注入された低強度の一次注入材は、管体の外周面と地山削孔との間にも充填されので、その後に行われる二次注入材が口元側にリークするのを防止することもできる。
【００１０】
また、低強度の一次注入材は、弱層部に粗詰めされるので、二次注入材が、弱層部を通って、切羽側にリークすることも防止することができる。
【００１１】
前記一次および二次注入材は、超微粒子セメントと急硬材とを含むセメント系注入材であり、前記超微粒子セメントの添加量により硬化時の強度を調整するとともに、前記急硬材の添加量により前記硬化時間を調整することができる。
【００１２】
前記一次および二次注入材は、前記超微粒子セメントおよび急硬材を混合攪拌するミキサーを有する施工ユニットを介して、前記注入管に供給され、前記一次注入材から前記二次注入材への切り替えが、前記超微粒子セメントおよび急硬材の添加量の増減だけで行うことができる。
【００１３】
前記第３工程では、前記注入材を注入する前に、前記管体の口元部外周に、注入材の流出を阻止する口元コーキングを装着することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１から図６は、本発明にかかる浸透注入工法の一実施例を示している。これらの図に示した浸透注入工法では、まず、図１に示すように、地山１０に削孔１２を形成して、管体１４を設置する第１工程が行われる。
【００１５】
この第１工程は、本実施例では、二重管削孔方式が採用され、管体１４の内部に、先端ビット１６が装着されたインナーロッド１８を挿入して、先端ビット１６により地山を削孔１２しながら、削孔１２内に管体１４が挿入され。
【００１６】
管体１４には、多数の注入口２０が貫通形成されていて、各注入口２０は、逆止弁２２により覆われている。この逆止弁２２は、例えば、ゴム板などの弾性材から構成され、管体１４の内部から所定の圧力がかかると、弁体が上方に弾性変形して、注入口２０を開放するとともに、地山１０側からの圧力に対しては、弁体が注入口２０の周辺に密着して、注入口２０を開放しないように構成されている。
【００１７】
管体１４が地山１０中に所定の長さ設置されると、内部からインナーロッド１８を抜き出して、図２に示す第２工程が行われる。この第２工程は、管体１４内に注入管２４を設置する工程である。
【００１８】
注入管２４は、内管２４ａと外管２４ｂとを備えた二重管構造であって、その先端側に拡縮自在なパッカー２６が取り付けられている。内管２４ａは、後述する一次ないしは二次注入材Ａ，Ｂが供給される管路であって、先端側は、開口している。
【００１９】
外管２４ｂは、パッカー２６の内部に連通していて、圧縮空気Ｃが供給される管路となっている。なお、この内，外管２４ａ，２４ｂへの供給対象物は、圧縮空気Ｃと注入材Ａ，Ｂを逆にしても良い。注入管２４を管体１４内に挿入する際には、パッカー２６は、縮小した状態とされる。
【００２０】
注入管２４が管体１４内の所定の位置、すなわち、パッカー２６が管体１４の先端側近傍に位置する状態に設置されると、図３に示す第３工程が実施される。この第３工程では、パッカー２６を管体１４の先端側近傍で拡径させて、管体１４の先端側から地山に向けて、硬化時間が短い低強度の一次注入材Ａを一次注入する。
【００２１】
この第３工程を実施する前には、管体１４の口元部外周に、一次注入材Ａの流出を阻止する口元コーキング２８を装着する。また、注入管２４には、施工ユニット３０が接続される。
【００２２】
施工ユニット３０は、圧縮空気Ｃを送出するコンプレッサ３０ａと、注入材Ａ，Ｂを混合するためのミキサー３０ｂとを備えている。ミキサー３０ｂには、超微粒子セメントと急硬材と水とが供給される。施工ユニット３０は、圧縮空気Ｃと注入材Ａ，Ｂとを別々に送出する配管を備え、この配管が二重管構造の注入管２４に接続されている。
【００２３】
本実施例の場合、第３工程では、パッカー２６を管体１４の先端側近傍で拡径させて、その状態を維持しながら、硬化時間が短い低強度の一次注入材Ａが、ミキサー３０ｂから注入管２４の内管２４ａに供給される。
【００２４】
このような性状の一次注入材Ａを得るためには、超微粒子セメントの配合を貧配合とし、急硬材の量を若干多くすれば良く、この場合に、水の添加量を多くすると、粘性が低くなり、低い圧力でも広範囲に浸透させることが可能になる。
【００２５】
注入管２４の内管２４ａに供給された一次注入材Ａは、その先端からパッカー２６で隔成された管体１４内に放出され、その後、逆止弁２２を開放させて、注入口２０を介して、地山１０に排出される。
【００２６】
地山１０に排出された一次注入材Ａは、管体１４と地山削孔１２との管の隙間を辿って、管体１４の口元側に流動するとともに、その過程で弱層部が存在していると、その部分に沿って管体１４の外方に流動し、弱層部内に充満するようにして浸透して、弱層部に粗詰めされた状態になる。
【００２７】
この場合、管体１４と地山削孔１２との間に入り込んだ一次注入材Ａは、逆止弁２２が注入口２０を閉塞しているので、注入口２０から管体１４内に流入することが阻止される。
【００２８】
このような一次注入が終了すると、次に、図４に示す第４工程が実施される。この第４工程では、低強度の一次注入材Ａに替えて、硬化時間が長い高強度の二次注入材Ｂを地山１０に向けて二次注入する。
【００２９】
この場合、注入管２４の設置位置及びパッカー２６の拡径状態は、第３工程と同じにし、一次注入材Ａを二次注入材Ｂに切り替え変更して、これを再び地山１０に浸透させる。注入材の性状をこのように変更するには、ミキサー３０ｂへの超微粒子セメントの供給量を増して富配合とし、急硬材の添加量を低減すればよく、このような変更は、施工ユニット３０を注入管２４に接続したままで行える。
【００３０】
所定量の二次注入材Ｂの二次注入が終了すると、次に、図５に示すように、パッカー２６を収縮した後に、注入管２４を所定距離だけ管体１４の口元側に移動させて、再び拡径して、二次注入材Ｂの二次注入が再び行われる。
この場合の口元側への移動距離は、例えば、０．５〜１ｍ程度に設定される。このような二次注入材Ｂの二次注入は、注入管２４を所定距離だけ移動させて逐次行われ、これが管体１４の口元まで到達すると、浸透注入が終了する。
【００３１】
そして、地山１０に注入された二次注入材Ｂが硬化すると、図６に示すように、管体１４の外周に筒状の改良領域が形成された改良体３２が形成される。このような改良体３２は、例えば、トンネル切羽に形成する際には、切羽の上面側に改良領域が相互に重なるようにして、複数が隣接設置される。
【００３２】
さて、以上のように構成した浸透注入工法によれば、パッカー２６を管体１４の先端側近傍で拡径させて、管体１４の先端側から地山１０に向けて、硬化時間が短い低強度の一次注入材Ａを一次注入する第３工程と、この第３工程の後に、低強度の一次注入材Ａに替えて、硬化時間が長い高強度の二次注入材Ｂを地山に向けて二次注入する第４工程とをこの順に行うので、まず、低強度の一次注入材Ａが、地山１０の弱層部に粗詰めされ、その後に、二次注入することにより、高強度の二次注入材Ｂが、管体１４外周の一次注入材Ａを破断して、地山１０に注入される。
【００３３】
このため、二次注入された高強度の二次注入材Ｂは、管体１４の外周に限定された状態での注入となり、これが硬化することにより、強固で高品質の改良体３２が造成される。
【００３４】
この場合、一次注入された低強度の一次注入材Ａは、管体１４の外周面と地山削孔１２との間にも充填されので、その後に行われる二次注入材Ｂが口元側にリークするのを防止することもできる。また、低強度の一次注入材Ａは、弱層部に粗詰めされるので、二次注入材Ｂが、弱層部を通って、切羽側にリークすることも防止することができる。
【００３５】
さらに、本実施例の場合には、一次および二次注入材Ａ，Ｂは、超微粒子セメントおよび急硬材を混合攪拌するミキサー３０ｂを有する施工ユニット３０を介して、注入管２４に供給され、一次注入材Ａから二次注入材Ｂへの切り替えが、超微粒子セメントおよび急硬材の添加量の増減だけで行うようになっている。このため、配管の盛替えなどが不要になり、施工能率を大幅に向上させることができる。
【００３６】
また、本実施例の場合には、一次および二次注入の材料が同じなので、例えば、二次注入中に前述したようなリークが発生しても、配合を瞬結タイプに換えることができるので、瞬結タイプの注入材により、瞬時にリークを止めることもできる。
【００３７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明にかかる浸透注入工法によれば、高品質の改良体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる浸透注入工法の一実施例を示す初期工程の断面説明図である。
【図２】図１に引き続いて行われる工程の断面説明図である。
【図３】図２に引き続いて行われる工程の断面説明図である。
【図４】図３に引き続いて行われる工程の断面説明図である。
【図５】図４に引き続いて行われる工程の断面説明図である。
【図６】図５に引き続いて行われる工程の断面説明図である。
【符号の説明】
１０　　　　地山
１２　　　　削孔
１４　　　　管体
１６　　　　先端ビット
１８　　　　インナーロッド
２０　　　　注入口
２２　　　　逆止弁
２４　　　　注入管
２６　　　　パッカー
３０　　　　施工ユニット
３２　　　　改良体
【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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