(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周壁部に注入薬液の吐出孔を有する管本体と、
拡散体を前記管本体の外周面に前記吐出孔を覆うように固定して形成された、前記注入薬液を拡散させる拡散層と、を備え、
前記管本体内に圧送された前記注入薬液を前記吐出孔から前記拡散層を介して地山に浸透させ、
前記拡散体は、通液性を有する基板上に芝材が植設された人工芝であることを特徴とする薬液注入管。
【請求項２】
前記拡散層は、マット状の拡散体を前記管本体の外周面に巻設することにより形成されたことを特徴とする請求項１に記載の薬液注入管。
【請求項３】
前記拡散層を含む前記管本体部分の外径寸法よりも大きな外径寸法を有するビットを、前記管本体の先端に設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の薬液注入管。
【請求項４】
シールド機により掘削した地山の覆工壁としてセグメントを組立設置し、薬液注入管を前記セグメントから前記地山中に圧入し、前記薬液注入管から前記地山に注入薬液を注入する薬液注入工法において、
請求項１から３のいずれかに記載の薬液注入管を用い、
前記覆工壁の周方向に適宜間隔を設けて複数の前記薬液注入管を配設し、複数の前記薬液注入管を前記セグメントから前記地山中に圧入し、薬液供給装置を用いて複数の前記薬液注入管の吐出孔から前記拡散層を介して前記地山に注入薬液を注入し、前記薬液注入管を埋め殺しにすることを特徴とする薬液注入工法。
【請求項５】
前記薬液供給装置は、薬液タンクと、前記薬液タンクから前記薬液注入管に前記注入薬液を供給する薬液流路と、前記薬液流路を通じて前記薬液注入管に前記注入薬液を圧送するポンプと、前記薬液注入管に流入する注入薬液の圧力が所定圧力以下になるように制御する圧力制御手段と、備えたことを特徴とする請求項４記載の薬液注入工法。
【請求項６】
前記圧力制御手段は、前記薬液注入管に流入する前記注入薬液の圧力を検知する圧力検知部と、前記圧力検知部の検知信号に基づいて前記ポンプを制御するコントローラと、を備えたことを特徴とする請求項５に記載の薬液注入工法。
【請求項７】
前記圧力制御手段は、前記薬液注入管に流入する前記注入薬液の圧力を検知する圧力検知部と、比例電磁弁と、前記圧力検知部の検知信号に基づいて前記比例電磁弁を制御するコントローラと、を備えたことを特徴とする請求項５に記載の薬液注入工法。
【請求項８】
複数の前記薬液注入管の吐出孔から前記地山に注入薬液を同時に注入することを特徴とする請求項４から７のいずれかに記載の薬液注入工法。
【請求項９】
複数の前記薬液注入管による薬液の注入量及び注入圧を一括管理することを特徴とする請求項４から８のいずれかに記載の薬液注入工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤改良に用いられる薬液注入管及び薬液注入工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シールド工法の地盤沈下は、「先行沈下」、「テールボイド沈下」及び「後続沈下」の３種類に大別される。
【０００３】
このうち、先行沈下及びテールボイド沈下は、シールド機先端の切羽圧力の制御方法、同時裏込注入工法等の技術進歩により、シールド掘削時にその対策がなされている。
【０００４】
一方、後続沈下は、シールド機通過後に発生する。シールド機通過後の沈下は、土質条件にもよるが、特に軟らかい粘性土の場合には、シールド機の通過後２〜３日で最終沈下の７０〜８０％に達し、その後、１〜２ヶ月までに最終沈下に至ることが知られている。
【０００５】
そこで、シールド機通過後、セグメント内の被圧水環境から地山の削孔及び注入を行って地山を強化する薬液注入工法が実施される。
【０００６】
薬液注入工法としては、薬液注入管から削孔水を噴出させると共に薬液注入管に装着されたビットを回転させることによって削孔を行い、削孔完了後は、削孔水から注入薬液に変更して該注入薬液を地山に浸透させ、また、薬液注入管を削孔から引き抜く方向に所定距離だけ移動させて更に注入薬液を浸透させ、この作業を繰り返すことにより地盤改良を行うようにしている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、地山の土砂崩壊等によって薬液注入管の吐出孔と地山との間にクリアランスが確保され難く、該クリアランスを通じた注入薬液の拡散が困難になって注入薬液の浸透むらが発生し、注入薬液の浸透領域も狭くなって地盤改良の信頼性が低下するという問題があった。また、薬液注入管の吐出孔から土砂が流入して目詰まりを起こし、薬液が薬液注入管内に逆流するという問題があった。
【０００８】
また、かかる薬液注入管を用いた注入工法では、注入むらを補うために薬液注入管の間隔を狭めなければならないので、削孔本数が増加して施工性が低下し、工費が増加するという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、吐出孔と地山とが接することによる注入薬液の拡散不良を回避でき、また、土砂の流入や注入薬液の逆流を防止することができる薬液注入管、及び削孔本数の減少等により施工性を向上させることができる薬液注入工法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、前記課題を解決するために鋭意研究を重ねて完成されたものである。
１．周壁部に注入薬液の吐出孔を有する管本体と、
前記吐出孔を覆うようにして前記管本体の外周面に設けられて前記注入薬液を拡散させる拡散層と、を備え、
前記管本体内に圧送された前記注入薬液を前記吐出孔から前記拡散層を介して地山に浸透させることを特徴とする薬液注入管を提供する。
２．前記拡散体は、通液性を有する基板上に芝材が植設された人工芝であることを特徴とする請求項１に記載の薬液注入管を提供する。
３．前記拡散体は、繊維構造体であることを特徴とする請求項１に記載の薬液注入管を提供する。
４．前記拡散層は、マット状の拡散体を前記管本体の外周面に巻設することにより形成されたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の薬液注入管を提供する。
５．前記拡散層を含む前記管本体部分の外径寸法よりも大きな外径寸法を有するビットを、前記管本体の先端に設けたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の薬液注入管を提供する。
６．シールド機により掘削した地山の覆工壁としてセグメントを組立設置し、薬液注入管を前記セグメントから前記地山中に圧入し、前記薬液注入管から前記地山に注入薬液を注入する薬液注入工法において、請求項１から５のいずれかに記載の薬液注入管を用い、前記覆工壁の周方向に適宜間隔を設けて複数の前記薬液注入管を配設し、複数の前記薬液注入管を前記セグメントから前記地山中に圧入し、薬液供給装置を用いて複数の前記薬液注入管の吐出孔から前記拡散層を介して前記地山に注入薬液を注入し、前記薬液注入管を埋め殺しにすることを特徴とする薬液注入工法を提供する。
７．前記薬液供給装置は、薬液タンクと、前記薬液タンクから前記薬液注入管に前記注入薬液を供給する薬液流路と、前記薬液流路を通じて前記薬液注入管に前記注入薬液を圧送するポンプと、前記薬液注入管に流入する注入薬液の圧力が所定圧力以下になるように制御する圧力制御手段と、備えたことを特徴とする請求項６記載の薬液注入工法を提供する。
８．前記圧力制御手段は、前記薬液注入管に流入する前記注入薬液の圧力を検知する圧力検知部と、前記圧力検知部の検知信号に基づいて前記ポンプを制御するコントローラと、を備えたことを特徴とする請求項７に記載の薬液注入工法を提供する。
９．前記圧力制御手段は、前記薬液注入管に流入する前記注入薬液の圧力を検知する圧力検知部と、比例電磁弁と、前記圧力検知部の検知信号に基づいて前記比例電磁弁を制御するコントローラと、を備えたことを特徴とする請求項７に記載の薬液注入工法を提供する。
１０．複数の前記薬液注入管の吐出孔から前記地山に注入薬液を同時に注入することを特徴とする請求項６から９いずれかに記載の薬液注入工法を提供する。
１１．複数の前記薬液注入管による薬液の注入量及び注入圧を一括管理することを特徴とする請求項６から１０いずれかに記載の薬液注入工法を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の薬液注入管によれば、周壁部に注入薬液の吐出孔を有する管本体と、前記吐出孔を覆うようにして前記管本体の外周面に設けらて前記注入薬液を拡散させる拡散層と、を備えたので、薬液注入管を地山に圧入し、注入薬液を薬液注入管に供給して該薬液注入管の吐出孔から注入薬液を流出させたときに、注入薬液が前記拡散層で拡散することによって管本体の外周面に万遍なく行き渡らせることができて地山への柱状浸透注入が可能になり、充分な注入区間を確保でき、地山への浸透むらがなくなり、地盤改良の信頼性を向上させることができ、また、ゲルタイムの長い長結性注入薬液を用いることによって注入浸透域を更に拡げることができる。
【００１２】
また、このように注入薬液を効率よく地山に注入することができるので、地山に作用する注入圧力を低く設定できて無理な注入圧を加える必要がないので、注入圧による地山の変位やセグメントの変状を防止することができ、また、注入作業の短縮化が図れる。
【００１３】
また、前記拡散層を前記吐出孔を覆うようにして前記管本体の外周面に設けたので、薬液注入管の吐出孔からの土砂の流入や薬液の逆流を防止することができる。
【００１４】
また、薬液注入管一本当たりの注入薬液浸透域の増加によって削孔本数を減少させることができて施工性の向上し、テールボイドの継続的沈下に対する抑制効果が大きくなり、しかも、工費の節減が図れる。
【００１５】
また、前記拡散層を含む前記管本体部分よりも大きな外径寸法を有するビットを、前記管本体の先端に設ければ、薬液注入管を圧入する際に前記ビットによって前記拡散層を保護することができ、圧入時の前記拡散層の損傷を防ぐことができる。
【００１６】
なお、前記拡散層を弾力性材料で形成すれば、前記拡散層のクッション効果によって、薬液注入管の拡散層への圧入時に発生する衝撃が地山に伝わるのを緩和でき、削孔壁の安定が図れる。
【００１７】
本発明の薬液注入工法によれば、前記１から７のいずれかに記載の薬液注入管を用いるので、薬液注入管一本当たりの注入浸透域が拡がることによって前記薬液注入管の設置間隔を拡げることが可能になり、その結果、削孔本数を減少させて施工性を向上させることができる。
【００１８】
また、複数の前記薬液注入管の吐出孔から前記拡散層を介して前記地山に薬液を同時に注入すれば、短時間で注入工程を完了することができる。
【００１９】
また、薬液注入管を引く抜くことなく地山への柱状浸透注入が可能になるので、従来のように薬液注入管を削孔から引き抜きながら注入する作業が不要になり、施工性を向上させることができる。
【００２０】
また、複数の前記薬液注入管による薬液の注入量及び注入圧を一括管理すれば、薬液注入管の管理負担を軽減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係る薬液注入管及び薬液注入工法の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１のように薬液注入管Ａは、管本体１を備え、注入薬液が浸透して拡散する弾力性を有する拡散層２が管本体１の外周面に形成され、管本体１の先端にはビット３が設けられている。
【００２２】
管本体１は単管ボーリングロッドであり、周壁部１１には略均等に分散するようにして多数の注入薬液の吐出孔１２が穿設されている。なお、例えば管本体１の直径を３３〜４０．５ｍｍ、長さを１０００ｍｍとした場合には、直径６ｍｍの吐出孔１２を管本体１全体に３８個設けるようにする。
【００２３】
拡散層２は、拡散体４を管本体１の外周面に吐出孔１２を覆うようにして巻装固定して形成されている。なお、管本体１への拡散体４の固定方法は、例えば図外の鋼製リングや針金を、拡散体４の上から管本体１に吐出孔１２を避けた位置で巻設して行われる。
【００２４】
拡散体４は、注入薬液が通過できる通液性基材４ａの上に合成樹脂製の芝材４ｂを植設して成る人工芝である。そして、後述する薬液供給装置Ｃにより薬液注入管Ａに圧送された注入薬液は、管本体１の吐出孔１２から前記人工芝の基材４ａを通って芝材４ｂ間の隙間４ｃに入り、拡散体４中を拡散する。なお、注入薬液が注入圧力に加えて毛細管現象の助けを受けて拡散体４中を拡散するような材料、例えば拡散空隙率の高いへちま状の立体網目構造を有する繊維構造体により拡散体４を構成しても良い。
【００２５】
また、ビット３の最大径ｄ１は、拡散層２を含む管本体１部分の外径寸法ｄ２よりも大きくなるように設定されている。
【００２６】
次に、前記薬液注入管Ａを用いたシールド掘削の裏込め注入工法（薬液注入工法）について説明する。
（１）図外のシールド機の前方に設けられたカッターヘッドで地山Ｂを掘削し、シールド機のテール部で覆工壁１０１としてセグメント１０２を順次組み立ててトンネルを支持する。また、図外のシールドジャッキにより既設のセグメント１０２を押圧し、セグメント１０２の反力でシールド機を推進させる。
（２）次に、覆工壁１０１の略上半分の領域に、かつ、覆工壁１０１の周方向に適宜間隔を設けて複数の薬液注入管Ａを配設し、これらの薬液注入管Ａをセグメント１０２から地山Ｂ中に無水打撃方式により削孔装置２０１を用いて圧入する。
【００２７】
図２（ａ）のようにセグメント１０２には薬液注入管Ａのフランジ付きの導入口１０３が設けられ、該導入口１０３に薬液注入管Ａを案内する伸縮自在なガイド管１０４を取り付ける。ガイド管１０４の基端側の内周面には、基端管内周面と薬液注入管Ａ外周面との隙間をシールするリング状シール部材１０５が取り付けられ、ガイド管１０４の先端側にはピンチバルブ１０９が着脱自在に連結される。また、セグメント１０２の導入口１０３には継ぎ手１０６を介してピンチバルブ１０９が取り付けられる。
【００２８】
削孔装置２０１は、覆工壁１０１と略直交する方向に設置されるレール２０２と、レール２０２に沿って移動する打撃機２０３と、打撃機２０３をレール２０２に沿って移動させる押圧シリンダー２０４とを備えている。そして、削孔の際には、打撃機２０３をレール２０２に沿って移動させ、ガイド管１０４内に挿入された薬液注入管Ａの基端を打撃機２０３によって打撃を加えて該薬液注入管Ａを覆工壁１０１の背面側の地山Ｂに圧入して削孔する。また、削孔深さに応じて継ぎ足し用の薬液注入管Ａ１を継ぎ足す。なお、薬液注入管Ａ１にはビット３はなく、管本体の外周に上述の拡散体４で形成された拡散層を周設して形成されている。
【００２９】
そして、図２（ｂ）のように薬液注入管Ａに打撃を加えて削孔を開始し、薬液注入管Ａに薬液注入管Ａ１を適宜継ぎ足して行く。継ぎ足す際には、図２（ｃ）のようにピンチバルブ１０９を閉じ、打撃機２０３を後退させる。
（３）次に、地山Ｂに圧入された複数本の薬液注入管Ａから地山Ｂに注入薬液を注入する。注入に際しては、図３（ａ）のようにガイド管１０４を取り外し、セグメント１０２の導入口１０３の口元を止水処理し、また、図３（ｂ）のようにピンチバルブ１０９を継ぎ手１０６から取り外し、薬液注入管Ａ１の基端部にバルブ１１０を介して薬液供給装置Ｃ（図４に示す。）の注入管１０７を連結する。
【００３０】
複数の薬液注入管Ａには注入薬液が同時に圧送され、注入薬液の注入量及び注入圧は一括管理され、注入薬液の注入と同時に注入量及び注入圧力が記録されるようになっている。
（４）注入完了後は、薬液注入管Ａからバルブ１１０及び注入ホース１０７を取り外し、セグメント１０２の導入口１０３からセグメント１０２の内側に突出する薬液注入管Ａ１のうち該突出部分を切断し、ブラインドフランジ１０８で導入口１０３を塞ぎ、薬液注入管Ａ及び継ぎ足し用の薬液注入管Ａ１を埋め殺しにする。
【００３１】
次の注入区間の地山Ｂについても上述と同じ要領で注入作業を行う。
【００３２】
図５に示す斜線部分は、薬液注入管Ａ一本当たりの地山Ｂへの注入薬液の注入浸透域を示し、図６に示す従来の薬液注入管３００による注入薬液の注入浸透域に較べて浸透域を拡げることができる。
【００３３】
かかる工法に用いられる薬液供給装置Ｃは、薬液タンクＣ１と、薬液タンクＣ１から薬液注入管Ａに注入薬液を供給する注入管（薬液流路）Ｃ２と、一注入区間に設置される複数本の薬液注入管Ａに注入管Ｃ２を通じて注入薬液を圧送するためのポンプＣ３及び記録計Ｃ４と、セグメント１０２への偏圧作用を防止するために最大圧力（例えば０．３ＭＰａ）を設定したリリーフバルブＣ５とを備えている。
【００３４】
薬液注入管Ａに流入する注入薬液の圧力が所定圧力以下になるように制御する圧力制御手段は、薬液注入管Ａに流入する注入薬液の圧力を検知する図外の圧力検知部と、前記圧力検知部の検知信号に基づいてポンプＣ３を制御する図外のコントローラとで構成するようにしても良く、また、前記圧力検知部と、図外の比例電磁弁と、前記圧力検知部の検知信号に基づいて前記比例電磁弁を制御する図外のコントローラとで構成するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】（ａ）は本発明の薬液注入管の実施形態を示す一部破断した正面図、（ｂ）は（ａ）のＸ部分の拡大図、（ｃ）は（ａ）のＹ部分の拡大図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は薬液注入工法の工程を示す断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は薬液注入工法の工程を示す断面図である。
【図４】本発明の薬液注入工法に用いられる薬液供給装置を示す概略図である。
【図５】薬液注入管一本当たりの地山への注入薬液の注入浸透域を示す断面図である。
【図６】従来の薬液注入管一本当たりの地山への注入薬液の注入浸透域を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
Ａ      薬液注入管
１      管本体
１１    周壁部
１２    吐出孔
２      拡散層
３      ビット
４      拡散体
【図１】
0004583263.tif 000002
【図２】
0004583263.tif 000003
【図３】
0004583263.tif 000004
【図４】
0004583263.tif 000005
【図５】
0004583263.tif 000006
【図６】
0004583263.tif 000007