(57)【要約】【課題】簡単な構成で地盤固化剤の注入時間を短縮することのできる注入管装置を提供する。【解決手段】地山５０に掘削された削孔５１内に挿入される外管１１の奥側と手前側とに、注入液移送管１５にそれぞれ接続され、上側面に複数の注入孔１３ｓを有する注入管１３と、この注入管１３の注入孔１３ｓの前，後に設けられた２つのパッカー１４，１４（１４Ａ，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｂ）とを備えた第１及び第２のダブルパッカー１２Ａ，１２Ｂを挿入して、この第１及び第２のダブルパッカー１２Ａ，１２Ｂにて地盤固化剤の注入を行うようにした。【選択図】        図１
2004238859.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に複数の開口部を有する外管と、この外管内に挿入される、注入液移送管に接続された、側面に複数の注入孔を有する注入管、及び、この注入管の上記注入孔の前部及び後部にそれぞれ設けられた、上記外管の内空部を遮断する２つのパッカーを有するダブルパッカー、とを備え、地盤に掘削された削孔近傍の地盤中に上記注入液移送管から送られた地盤固化剤を、上記２つのパッカーで囲まれた空間内から上記地盤中に注入する注入装置において、少なくとも上記削孔の奥側と手前側とに、それぞれ上記ダブルパッカーを設置するとともに、手前側のダブルパッカーに、奥側のダブルパッカーの注入液移送管が貫通する中空部を設けて、上記奥側のダブルパッカーと手前側のダブルパッカーとを独立に移動可能としたことを特徴とする注入装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤を掘削して形成した削孔近傍の地盤中に地盤改良剤を注入するための注入装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、軟弱な地盤にトンネルを掘進するなどの場合には、予め地山を補強しておく必要がある。そのため、トンネルの地山を掘削して削孔を形成し、この削孔内へ、例えば、図２に示すような、地盤固化剤などの薬物を注入するための注入装置２０を削孔５１内に挿入して、上記削孔５１内から上記地山５０内へ地盤固化剤を注入して上記地山５０を補強する工法が用いられている。この注入装置２０は、上記削孔５１内に挿入される、長手方向に複数の開口部２１ｓを有する外管２１と、この外管内２１に挿入される、注入液移送管２２に接続された、側面に複数の注入孔２３ｓを有する注入管２３と、この注入管２３の上記注入孔２３ｓの前，後にそれぞれ設けられた２つのパッカー２４，２４とから成るダブルパッカー２５とを備えたもので、上記外管内２１を上記削孔５１内に挿入した後、図外のジャッキ等の推進手段により上記注入液移送管２２を推進して上記ダブルパッカー２５を上記外管２１内に挿入し、上記パッカー２４，２４に図示しない空気管から空気を導入してこれを膨らまし、上記外管２１の内空部を区切った後、注入液移送管２２から送られた地盤固化剤を、上記注入管２３の注入孔２３ｓから上記パッカー２４，２４で囲まれた空間内に注入する工程を繰り返すものである。この注入された地盤固化剤は、上記外管２１の開口部２１ｓから削孔５１内に注入され、上記地山５０中に浸透し、固化するので、上記地山５０を補強することが可能となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の方法では、注入量が多い場合や注入する区間が長い場合には、作業時間が長大になるため、工期を短縮するためには、多大な残業をするとか、作業を２交代制にする必要があった。また、注入作業を効率よく行うため、地盤固化剤を高圧注入することも考えられるが、高圧注入すると逸走による改良体不良の懸念があるので、浸透注入圧の高圧化には限界があった。
そこで、注入液移送管２２を多重管としたり、あるいは、注入液移送管２２に代えて、複数の細管を結束した注入管を設けたりなどするとともに、上記外管２１内を複数の領域に分割し、この分割された複数の領域に同時に地盤固化剤を注入する方法も提案されている（例えば、特許文献１，２など）。しかしながら、これらの方法では、装置が大規模になってしまうため、実用的な方法とはいえない。また、一部の注入液移送管２２あるいは細管が不調であった場合には、地盤固化剤が浸透しない領域が生じてしまう恐れがあった。
また、地盤固化材を端部より順次注入するため、必要な箇所を先に固化することができなかった。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−７６８２２号公報  明細書
【特許文献２】
特開２００１−１３１９５３号公報  明細書
【０００５】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、簡単な構成で地盤固化剤の注入時間を短縮することのできる注入装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の発明は、長手方向に複数の開口部を有する外管と、この外管内に挿入される、注入液移送管に接続された、側面に複数の注入孔を有する注入管、及び、この注入管の上記注入孔の前部及び後部にそれぞれ設けられた、上記外管の内空部を遮断する２つのパッカーを有するダブルパッカー、とを備え、地盤に掘削された削孔近傍の地盤中に上記注入液移送管から送られた地盤固化剤を、上記２つのパッカーで囲まれた空間内から上記地盤中に注入する注入装置において、少なくとも上記削孔の奥側と手前側とに、それぞれ上記ダブルパッカーを設置するとともに、手前側のダブルパッカーに、奥側のダブルパッカーの注入液移送管が貫通する中空部を設けて、上記奥側のダブルパッカーと手前側のダブルパッカーとを独立に移動可能としたことを特徴とするものである。これにより、簡単な構成で地盤固化剤の注入時間を短縮することが可能となる。また、万が一、一方のパッカー装置が不調であった場合でも、他方のパッカー装置により地山の改良を続行できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る注入管装置１０の要部構成を示す図で、１１は地山５０に掘削された削孔５１内に挿入される、長手方向に複数の開口部１１ｓを有する外管、１２Ａ，１２Ｂは上記外管１１の奥側と手前側とにそれぞれ挿入される第１及び第２のダブルパッカーで、この第１及び第２のダブルパッカー１２Ａ，１２Ｂは、それぞれ、側面に複数の注入孔１３ｓを有する注入管１３（１３Ａ，１３Ｂ）と、この注入管１３の注入孔１３ｓの前，後に設けられ、上記外管１１内に地盤固化剤注入用の空間を形成するためのパッカー１４，１４（１４Ａ，１４Ａ、１４Ｂ，１４Ｂ）とを備えている。また、１５（１５Ａ，１５Ｂ）は上記第１及び第２のダブルパッカー１２Ａ，１２Ｂの注入管１３にそれぞれ接続され、上記注入管１３に地盤固化剤を供給する注入液移送管である。
本例では、上記外管１１の手前側に設置される第２のダブルパッカー１２Ｂの注入管１３Ｂの径を奥側に位置する第１のダブルパッカー１２Ａの注入管１３Ａの径よりも大きくするとともに、上記第２のダブルパッカー１２Ｂに中空部１６を設けて、この中空部１６に奥側に設置される第１のダブルパッカー１２Ａの注入管１３Ａに連結される注入液移送管１５Ａを通すことにより、第１のダブルパッカー１２Ａと第２のダブルパッカー１２Ｂとを独立に移動可能としている。なお、第２のダブルパッカーのパッカー１４Ｂ，１４Ｂで囲まれた空間内に導入された地盤固化剤が上記第２のダブルパッカー１２Ｂの外部に漏れ出さないように、上記中空部１６と注入管１３Ｂとの間、及び、パッカー１４Ｂとの間はシーリングが施されている。
【０００８】
次に、上記注入管装置１０による地盤固化剤の注入方法について説明する。
まず、外管１１を上記削孔５１内に挿入した後、図外のジャッキ等の推進手段により注入液移送管１５Ａ，１５Ｂを推進して上記第１及び第２のダブルパッカー１２Ａ，１２Ｂを外管１１内挿入する。このとき、奥側に設置される第１のダブルパッカー１２Ａを外管１１の先端部近傍まで挿入し、手前側に設置される第２のダブルパッカー１２Ｂは外管１１のほぼ中心部近傍に位置するように挿入する。そして、注入液移送管１５Ａ，１５Ｂから、ダブルパッカー１２Ａ，１２Ｂの注入管１３Ａ，１３Ｂに送られた地盤固化剤を、上記注入管１３Ａ，１３Ｂのそれぞれの注入孔１３ｓから、上記パッカー１４Ａ，１４Ａで囲まれた空間内、及び、パッカー１４Ｂ，１４Ｂで囲まれた空間内にそれぞれ注入する。この注入された地盤固化剤は、上記外管１１の開口部１１ｓから削孔５１内に注入されて上記地山５０中に浸透する。そして、上記第１及び第２のダブルパッカー１２Ａ，１２Ｂを徐々に引き出しながら上記地山５０中に地盤固化剤を順次注入する。上記注入された地盤固化剤は上記地山５０中に浸透して固化するので、上記地山５０を補強することができる。
【０００９】
上記補強する地山５０の強度がほぼ均一である時には、上記第１及び第２のダブルパッカー１２Ａ，１２Ｂを同じ速度で引き出せばよい。また、地山５０の強度が場所により異なる場合には、地山５０の弱い部分に位置するパッカー装置（例えば、第１のダブルパッカー１２Ａ）では、地盤固化剤を余計に注入しなければならない。したがって、他方のパッカー装置（第２のダブルパッカー１２Ｂ）が地盤固化剤の注入を終了し、引き出される場合でも、地盤固化剤の注入を継続するため、そのままの位置に停止する必要がある。本例では、第１のダブルパッカー１２Ａと第２のダブルパッカー１２Ｂとを独立に移動可能としているので、上記のように、地山５０の強度が異なる場合でも十分対応可能である。
【００１０】
このように、本実施の形態では、地山５０に掘削された削孔５１内に挿入される外管１１の奥側と手前側とに、注入液移送管１５にそれぞれ接続され、上側面に複数の注入孔１３ｓを有する注入管１３と、この注入管１３の注入孔１３ｓの前，後に設けられたパッカー１４とを備えた第１及び第２のダブルパッカー１２Ａ，１２Ｂを挿入して、２台のダブルパッカー（第１及び第２のダブルパッカー１２Ａ，１２Ｂ）にて地盤固化剤の注入を行うようにしたので、簡単な構成で地盤固化剤の注入時間を短縮することができる。また、上記外管１１の手前側に設置される第２のダブルパッカー１２Ｂに中空部１６を設けて、この中空部１６に奥側に設置される第１のダブルパッカー１２Ａの注入管１３Ａに連結される注入液移送管１５Ａを通して、第１のダブルパッカー１２Ａと第２のダブルパッカー１２Ｂとを独立に移動可能としたので、地山５０の強度が場所により異なる場合でも、効率的に地盤固化剤の注入を行うことができる。
また、２台のダブルパッカー１２Ａ，１２Ｂが独立に移動可能なので、地盤固化剤の注入が終了したダブルパッカーは、速やか移動して他のヵ所で注入作業を行えるので、作業効率が格段に向上する。あるいは、注入材が固化しないうちであれば、一方のダブルパッカーで地盤固化剤の注入した箇所に、他のダブルパッカーで更に地盤固化剤を注入することも可能である。
更には、上記２台のダブルパッカー１２Ａ，１２Ｂを用いて、異なる地盤固化剤を注入することも可能である。
また、万が一、一方のダブルパッカーが不調であった場合でも、他方のダブルパッカーにより地山５０の改良を続行できるという利点を有する。
【００１１】
なお、上記実施の形態では、直線的な削孔５１内に地盤固化剤を注入する場合について説明したが、トンネルアーチ部などに地盤固化剤を注入する場合には、図２（ａ），（ｂ）に示すように、第１及び第２のダブルパッカー１２Ａ，１２Ｂをアーチ部３０の頂上近傍に設置し、第１ダブルパッカー１２Ａを前進させる（時計周り方向に移動させる）とともに、第２ダブルパッカー１２Ｂを後退させる（時計周り方向に移動させる）ようにして、上記アーチ部３１の周囲の地盤に地盤固化剤を注入するようにしてもよい。これにより、トンネル掘削において最も強度が必要とされるアーチ部３１を最初に補強することができるので、トンネルを効率的に掘削することが可能となる。
また、上記例では、２台のダブルパッカー（第１及び第２のダブルパッカー１２Ａ，１２Ｂ）にて地盤固化剤の注入を行う注入管装置１０について説明したが、複数台設けてもよい。なお、上記外管１１の手前側に設置されるダブルパッカーは、奥側に設置されるダブルパッカーの注入液移送管を通す中空部が必要であるので、注入管の径を、当該注入管のよりも奥側にある注入管の径よりも大きくする必要がある。
また、上記例では、外管１１の形状をストレートな形状としたが、これに限るものではなく、本発明の注入管装置１０は、外管が曲線ボーリングなどで使用される曲がり鋼管などに対しても適用可能である。
【００１２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、長手方向に複数の開口部を有する外管と、この外管内に挿入される、注入液移送管に接続された、側面に複数の注入孔を有する注入管、及び、この注入管の上記注入孔の前部及び後部にそれぞれ設けられた、上記外管の内空部を遮断する２つのパッカーを有するダブルパッカー、とを備え、地盤に掘削された削孔近傍の地盤中に上記注入液移送管から送られた地盤固化剤を、上記２つのパッカーで囲まれた空間内から上記地盤中に注入する注入装置において、少なくとも上記削孔の奥側と手前側とに、それぞれ上記ダブルパッカーを設置するとともに、手前側のダブルパッカーに、奥側のダブルパッカーの注入液移送管が貫通する中空部を設けて、上記奥側のダブルパッカーと手前側のダブルパッカーとを独立に移動可能としたので、簡単な構成で地盤固化剤の注入時間を大幅に短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る注入装置の要部構成を示す図である。
【図２】本発明による注入装置を用いた地盤固化材の注入方法の一例を示す図である。
【図３】従来の注入装置の要部構成を示す図である。
【符号の説明】
１０  注入装置、１１  外管、１１ｓ  開口部、
１２Ａ，１２Ｂ  ダブルパッカー、１３Ａ，１３Ｂ  注入管、１３ｓ  注入孔、
１４Ａ，１４Ｂ  パッカー、１５Ａ，１５Ｂ  注入液移送管、１６  中空部、
５０  地山、５１  削孔。
【図１】
2004238859.tif 000003
【図２】
2004238859.tif 000004
【図３】
2004238859.tif 000005