(57)【要約】【課題】内管吐出口から固結材を外管吐出口を通して地盤中に注入するに当り、地盤中への注入圧力を正確に把握し得る。【解決手段】地盤３中に地盤注入装置Ａを屈曲して、水平に、または屈曲と水平を任意に組み合わせて設置し、地盤３中に固結材を注入する工法において、外管１に内管２を挿入するに当り、隣接する内管パッカ５、５間に外管吐出口４が位置し、かつ外管１内の内管パッカ５、５間に空間７が形成されるように挿入され、空間７内の圧力を感知して伝達する圧力伝達部材８を注入装置Ａ内に設置し、この圧力伝達部材を通して空間内で感知された圧力を圧力計に伝達し、測定して内管吐出口６からの注入地盤の正確な注入圧力を把握する。【選択図】図１
2007051480.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤中に地盤注入装置を屈曲して、または水平に、または屈曲と水平を任意に組み合わせて設置し、この地盤注入装置を通して地盤中に固結材を注入して該地盤を固結する地盤注入工法において、軸方向の異なる位置に複数の外管吐出口を有する外管と、該外管に挿入され、複数の内管パッカを間隔をあけて備え、かつ互いに隣接する内管パッカ間には内管吐出口を有する内管とからなる地盤注入装置を用い、前記外管内に前記内管を挿入するに際して、隣接する内管パッカ間に外管吐出口が位置し、かつ、前記外管内の内管パッカ間に空間が形成されるように挿入し、さらに、前記注入装置内に空間内の圧力を感知して伝達する圧力伝達部材を設置し、この圧力伝達部材を通して前記空間内で感知された圧力を伝達して測定し、地盤の注入圧力を把握することを特徴とする地盤注入工法。
【請求項２】
請求項１において、前記圧力伝達部材はチューブであって、一端が前記空間内に位置して空間内圧力を感知するとともに、他端が地盤上の圧力計に連結され、感知された空間内圧力を測定する請求項１に記載の地盤注入工法。
【請求項３】
請求項１において、前記チューブは内管を通して設置される請求項１に記載の地盤注入工法。
【請求項４】
請求項１において、空間内に位置するチューブの一端を膜で被覆してなる請求項１に記載の地盤注入工法。
【請求項５】
請求項４において、前記チューブ内に液体を充填し、膜で感知された空間内圧力を液体を介して圧力計で測定する請求項４に記載の地盤注入工法。
【請求項６】
請求項１において、圧力伝達部材が前記空間内に配置されたひずみ抵抗式圧力センサーと、一端がアンプを介して前記圧力センサーに連結し、他端が地盤上の圧力表示装置に連結した信号ケーブルとからなり、前記圧力センサーが空間内圧力を感知し、この感知された空間内圧力をアンプを介し、信号ケーブルを通して電気信号として圧力表示装置に伝達し、地盤の注入圧力を把握するようにした請求項１に記載の地盤注入工法。
【請求項７】
請求項１において、内管吐出口が噴射口である請求項１に記載の地盤注入工法。
【請求項８】
請求項１において、圧力伝達部材が前記空間内にチューブを介して接続されたひずみ抵抗式圧力センサーと、この圧力センサーに連結されたアンプと、該アンプに信号ケーブルを介して連結された地盤上の圧力表示装置とからなる圧力伝達部材を地盤注入装置内に設置し、前記空間内に位置するチューブの一端が空間内圧力を感知し、この感知された圧力を圧力センサーおよびアンプを介して圧力表示装置に伝達して測定し、地盤注入圧力を把握するようにした請求項１に記載の地盤注入工法。
【請求項９】
請求項８おいて、アンプと連結するひずみ抵抗式圧力センサーは内管先端に配置されてなる請求項８に記載の地盤注入工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は位置情報発信器を内蔵したボーリングロッドを用いて地盤を湾曲または水平の任意方向に削孔して地盤中に注入管を設置し、この注入管を通して注入液を地盤中に注入し、建造物直下の液状化防止注入や基礎の補強や空洞填充や、土壌浄化材の注入に適した地盤注入工法に係り、特に、軸方向の異なる位置に複数の外管吐出口を有する外管と、複数の内管パッカを間隔をあけて備え、かつ、互いに隣接する内管パッカ間には内管吐出口を有する、前記外管内に挿入される内管とからなる地盤注入装置を用いた地盤注入工法に係り、詳細には、位置情報発信器を用いて地盤中に注入管を屈曲して、または水平に、または屈曲と水平を任意に組み合わせて設置し、この注入管を通して内管パッカ間に位置する内管吐出口から注入材を外管吐出口を通して地盤中に注入するに当り、地盤中における注入圧力を正確に把握し得る地盤注入工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
外管および外管内に挿入された内管からなる地盤注入装置を用いて地盤中に注入材を注入するに際して、従来、注入管路中の注入圧力を地表面に位置する圧力計で測定していた。
【０００３】
しかし、この注入圧力は実際には、注入管路の抵抗圧や内管吐出口の抵抗圧が土粒子間に浸透する本来の地盤注入圧力に加算されたものであって、正確に地盤注入圧力を示すものではない。特に内管流路に注入液を送液することにより前記膨縮性内管パッカを注入液の送液圧力で膨張してパッカが形成され、かつ内管吐出口が細孔からなる噴射口の場合、噴射口の抵抗力により内管内圧力は高くなり、実際の地盤中における圧力は把握出来ず、したがって、注入が地盤中でどのように行われているかの判断は注入圧力の変化によって確認することができないという問題があった。
【０００４】
すなわち、この圧力は単に地上部における送液圧力と内管流路と吐出口の抵抗圧力が大きく影響しているため、注入ステージで適切な土粒子間浸透がなされているかどうか、あるいは圧力がかかり過ぎて地盤を破壊し、注入液が逸脱してしまっているかどうか、不明である。
【特許文献１】特願２００４−３４１９３３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明が解決しようとする課題は地盤中に地盤注入装置を屈曲して、または水平に、または屈曲と水平を任意に組み合わせて設置し、この地盤注入装置を用いて内管パッカ間に位置する内管吐出口から固結材を外管吐出口を通して地盤中に注入するに当り、吐出口からの地盤中への注入圧力を直接、正確に把握し、上述の公知技術に存する欠点を改良した地盤注入工法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の課題を解決するため、本発明の地盤注入工法によれば、地盤中に地盤注入装置を屈曲して、または水平に、または屈曲と水平を任意に組み合わせて設置し、この地盤注入装置を通して地盤中に固結材を注入して該地盤を固結する地盤注入工法において、軸方向の異なる位置に複数の外管吐出口を有する外管と、該外管に挿入され、複数の内管パッカを間隔をあけて備え、かつ互いに隣接する内管パッカ間には内管吐出口を有する内管とからなる地盤注入装置を用い、前記外管内に前記内管を挿入するに際して、隣接する内管パッカ間に外管吐出口が位置し、かつ、前記外管内の内管パッカ間に空間が形成されるように挿入し、さらに、前記注入装置内に空間内の圧力を感知して伝達する圧力伝達部材を設置し、この圧力伝達部材を通して前記空間内で感知された圧力を伝達して測定し、地盤の注入圧力を把握することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
上述の本発明は地盤中に地盤注入装置を屈曲して、または水平に、または屈曲と水平を任意に組み合わせて設置し、この地盤注入装置を通して地盤中に固結材を注入して該地盤を固結するに際し、前記地盤注入装置として、外管と、この外管内に挿入された内管とを備えた地盤注入装置を用い、前記外管は外管表面に一個の外管吐出口、あるいは軸方向の異なる位置に複数の外管吐出口を有し、前記内管は複数の内管パッカを間隔をあけて備え、かつ互いに隣接する内管パッカ間には内管吐出口を有し、前記外管内に前記内管を挿入するに際して、隣接する内管パッカ間に外管吐出口が位置し、かつ前記外管内の内管パッカ間に空間が形成されるように挿入し、さらに前記注入装置内に、空間内の圧力を感知して伝達する圧力伝達部材を設置することにより、圧力伝達部材を通して前記空間内で感知された圧力を伝達し、この伝達された圧力を測定して内管吐出口の正確な注入圧力を直接把握する。
【０００８】
さらに、上述の本発明は前述注入装置内に前記空間内に位置するひずみ抵抗式圧力センサーと、一端がアンプを介して前記圧力センサーに連結し、他端が地盤上の圧力表示装置に連結した信号ケーブルとからなる圧力伝達部材を設置し、前記圧力センサーが空間内圧力を感知し、この感知された空間内圧力をアンプを介して信号ケーブルを通して電気信号として圧力表示装置に伝達し、内管吐出口の正確な注入圧力を直接把握する。
【０００９】
さらに、上述の本発明は圧力伝達部材が前記空間内にチューブを介して接続されたひずみ抵抗式圧力センサーと、この圧力センサーに連結されたアンプと、このアンプに信号ケーブルを介して連結された地盤上の圧力表示装置とからなる圧力伝達部材を地盤注入装置内に設置し、前記空間内に位置するチューブの一端が空間内圧力を感知し、この感知された圧力を圧力センサーおよびアンプを介して圧力表示装置に伝達して測定し、地盤注入圧力を直接把握する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を添付図面を用いて詳述する。
【００１１】
図１は本発明にかかる地盤注入装置の一具体例の断面図であり、図２は本発明にかかる地盤注入装置の他の具体例の一部断面図であり、図３は本発明にかかる地盤注入装置のさらに他の具体例の断面図であり、図４は本発明にかかる地盤注入装置さらに他の具体例の断面図である。
【００１２】
図１において、本発明にかかる地盤注入装置Ａは外管１と、この外管１内に挿入された内管２とを備えて構成され、地盤３中に固結材（地盤注入液）を注入して地盤３を固結する。
【００１３】
外管１は軸方向の異なる位置に複数の外管吐出口４を有し、また、内管２は複数の内管パッカ５を間隔をあけて備え、かつ、互いに隣接する内管パッカ５、５間には内管吐出口６を有して構成される。内管吐出口６は細孔からなる噴射口である。
【００１４】
そして、上述の外管１内に内管２を挿入するに際して、隣接する内管パッカ５、５間に外管吐出口４が位置し、かつ、外管１内の内管パッカ５、５間に空間７が形成されるように挿入する。
【００１５】
本発明の特徴は地盤３中に屈曲して、または水平に、または屈曲と水平を任意に組み合わせて設置された上述の本発明注入装置Ａにおいて、空間７内の圧力を感知して伝達する圧力伝達部材８を地盤注入装置Ａ内に設置し、この圧力伝達部材８を通して空間７内で感知された圧力を伝達して測定し、内管吐出口６の正確な注入圧力を把握することに存する。
【００１６】
具体的には、圧力伝達部材８はチューブ８であって、一端１１が空間７内の圧力検出部１２に位置して空間７内の圧力を感知するとともに、他端１３が内管２を通して地盤３上の圧力計１４に連結され、感知された空間７内圧力を圧力計１４で測定し、内管吐出口６の外側の外管１と内管２の間の空間７の圧力を測定する。この空間７は外管吐出口４のゴムスリーブ１９を介して所定のステージの注入領域に通じており、ゴムスリーブ１９はゆるく外管吐出口４を覆っているに過ぎないから、空間７内圧力がその注入ステージにおける注入液の注入地盤の注入圧力に外ならない
【００１７】
すなわち、貯留槽１５からの注入材は注入ポンプ１６、流量計１７、圧力計１８および内管２を通し、さらに、内管吐出口６から空間７を通し、外管吐出口４を経て、ゴムスリーブ１９を押し拡げて地盤３に注入される。このときの内管吐出口６から出た注入液の注入地盤における注入圧力は空間７内の圧力をチューブ８を介し、地盤３上の圧力計１４で直接測定することにより正確な注入状況を把握できる。もちろん、ゲル化時間が長い注入液を注入する場合には、チューブ８内は空間７を満たす注入液がそのまま填充されてその圧力を直接圧力計１４で測定して注入圧力を知ることができる。ゲル化時間が長ければ、チューブ８内でゲル化する恐れがないが、ゲル化する恐れがある場合には、チューブ８内を時々、手押しポンプ２０で水洗すれば良い。  
【００１８】
従来の注入装置では、注入ポンプ１６の注入圧力は圧力計１８で地盤注入圧を測定していたが、その表示圧力は注入管内の抵抗圧、内管吐出口からの抵抗圧が本来の地盤への注入液の注入圧力に加算されたもので、実際の地盤における圧力は不明である。特に、内管吐出口６が細管からなる噴射ノズルの場合、その噴射口の抵抗圧が大きいため、地盤注入圧の変化を把握することは困難である。本発明装置は直接、地盤注入圧を測定するため、注入ステージにおける注入圧の変化を知り、これにより土粒子間浸透しているか、その状況変化を知り、割裂注入した場合の変化も知り得る。
【００１９】
上記において、空間７内に位置するチューブ８の一端１１は図示しない膜で被覆することもできる。この場合、空間７内の圧力は手押しポンプ２０によりチューブ８内に水等の液体を充填しておけば、膜で感知された空間７内の地盤内注入圧力を液体を介して圧力計１４に伝達し、この圧力を読み取ることにより測定される。上記膜は薄膜であって、好ましくは膨縮膜である。
【００２０】
なお、空間７が複数の場合、図２に示されるように、内管２に分岐内管２ａを分岐し、それぞれチューブ８、８を内管２および分岐内管２ａを通して圧力検出部１２から圧力計１４、１４ａに伝達し、それぞれの圧力計１４、１４での別々の空間７内圧力を測定することもできる。
【００２１】
さらに、圧力伝達部材８として、図３に示されるように、外管１と、この外管１内に挿入された内管２とを備え、地盤３中に固結材を注入して地盤３を固結する地盤注入装置Ａであって、外管１は軸方向の異なる位置に複数の外管吐出口４を有し、内管２は複数の内管パッカ５を間隔をあけて備え、かつ、互いに隣接する内管パッカ５、５間には内管吐出口６を有し、外管１内に内管２を挿入するに際し、隣接する内管パッカ５、５間に外管吐出口４が位置するように挿入し、これにより外管１内の内管パッカ５、５間に空間７が形成されてなる地盤注入装置Ａにおいて、空間７内に配置されたひずみ抵抗式圧力センサー２１と、このひずみ抵抗式圧力センサー２１に信号ケーブル２６を介して接続されたアンプ２４と、このアンプ２４に信号ケーブル２６を介して接続された地盤３上の圧力表示装置２５とからなる圧力伝達部材８を地盤注入装置Ａ内に設置することもできる。
【００２２】
この場合、圧力センサー２１が空間７内圧力を感知し、この感知された空間７内圧力をアンプ２４を介し、信号ケーブル２６を通して電気信号として圧力表示装置２５に伝達し、正確な地盤注入圧力を把握することができる。
【００２３】
また、圧力伝達部材８として、図４に示されるように、外管１と、外管１内に挿入された内管２とを備え、地盤３中に固結材を注入して地盤３を固結する地盤注入装置Ａであって、外管１は軸方向の異なる位置に複数の外管吐出口４を有し、内管２は複数の内管パッカ５を間隔をあけて備え、かつ、互いに隣接する内管パッカ５、５間に内管吐出口６を有し、外管１内に内管２を挿入するに際し、隣接する内管パッカ５、５間に外管吐出口４が位置するように挿入し、これにより外管１内の内管パッカ５、５間に空間７が形成されてなる地盤注入装置Ａにおいて、空間内にチューブ８を介して接続されたひずみ抵抗式圧力センサー２１、この圧力センサー２１に連結されたアンプ２４と、該アンプ２４に信号ケーブル２６を介して連結された地盤３上の圧力表示装置２５とからなる圧力伝達部材８を地盤注入装置Ａ内に設置することもできる。
【００２４】
この場合、空間７内に位置するチューブ８の一端１１が空間７内圧力を感知し、この感知された圧力を圧力センサー２１およびアンプ２４を介して圧力表示装置２５に伝達して測定し、正確な地盤注入圧力を把握する。
【００２５】
上述のように構成される本発明地盤注入装置Ａは、隣接する内管パッカ５、５間に外管吐出口４が位置し、かつ、外管１内の内管パッカ間５、５に空間７が形成されるように外管１に内管２を挿入し、さらに、注入装置Ａ内に空間７内の圧力を感知して伝達する圧力伝達部材８を設置し、この圧力伝達部材８を通して前期空間７内で感知された圧力を伝達して測定し、正確な地盤注入圧力を把握する。
【００２６】
上述の本発明地盤注入装置Ａは例えば、図５（ａ）乃至図５（ｄ）に示されるように地盤３に設置される。これを詳述すると、まず、図５（ａ）に示されるように、地盤３をボーリングし、この中にケーシング２７を挿入する。次いで、図５（ｂ）に示されるように、ケーシング２７の中に外管１を挿入する。この外管１には、管壁１ａ軸方向の異なる位置に複数の外管吐出口４、４・・４が所定の間隔をあけて開口され、これら外管吐出口４、４・・４はそれぞれゴムスリーブ１９で覆われている。
【００２７】
さらに、図５（ｂ）に示されるようにケーシング２７にシールグラウト２８を注入した後、図５（ｃ）に示されるように、ケーシング２７を引き抜く。これにより外管１はシールグラウト２８でシールされる。
【００２８】
次いで、図５（ｄ）に示されるように、外管１内に内管２を挿入する。外管１は軸方向の異なる位置に複数の外管吐出口４を有し、内管２は複数の内管パッカ５を間隔をあけて備え、互いに隣接する内管パッカ５、５間には内管吐出口６を有して構成される。
【００２９】
そして、外管１内に内管２を挿入するに際して、隣接する内管パッカ５、５間に外管吐出口４が位置し、かつ、外管１内の内管パッカ５、５間には空間７が形成されるように挿入される。
【００３０】
さらに、注入装置Ａの内管２内には圧力伝達部材としてチューブ８を設置する。このチューブ８は一端１１が空間７内に位置して空間７内圧力を感知するとともに、他端が図示しない地盤３上の圧力計に連結され、感知された空間７内圧力をこの圧力計で測定する。
【００３１】
内管パッカ５は図示しないが、注入液用の内管２通路とは独立したパッカ専用の流体流路を内管２内に設置し、この流体流路を通して内管パッカ５を膨縮する。この場合、パッカ専用の流路を通し、空気等の気体、あるいは水等の流体を内管パッカ５内に圧入してパッカを膨張させ、空間７を形成の後、注入液を内管２を通し、内管吐出口６から外管吐出口４を通して地盤３中に注入する。このとき、空間７内の圧力は圧力伝達部材としてのチューブ８を通して地盤３上の圧力計で正確に測定される。
【００３２】
さらに、本発明にかかる地盤注入装置Ａとして図６に示す構造のものも用いられる。図６において、外管１は外管吐出口４をはさむように複数の外管パッカ２９を備え、外管パッカ２９内に外管パッカ内吐出口３０を通して固結材を、ゴムスリーブ３１を押し拡げて填充し、膨張させて地盤３中に定着、設置する。そして、内管２を外管１内に挿入し、内管２の流路に注入液を送液することにより、膨縮性の内管パッカ５が注入液の送液圧力によって膨張して上下に隣接する複数の内管パッカ５、５間に外管１内の空間７を形成する。
【００３３】
注入液はさらに、内管吐出口６から外管１内の空間７および外管吐出口４を通して外管１外空間３２に吐出され、ここから地盤３中に注入される。さらに、内管２を移動し、注入を繰り返す。この外管外空間３２は大きな表面積を有する柱状の注入源となるので、多量の注入速度で注入しても、注入源の単位面積からの注入速度は小さいので、低圧で土粒子間注入でき、急速浸透注入が可能になる。なお、外管パッカ２９は透水性袋体であって、外管パッカ２９内に固結材を填充し、削孔３３の径よりも大きな径に膨張させて土中にパッカを形成し、外管１を地盤３に定着、設置する。図６中、３４は締め金具である。
【００３４】
また、本発明において、内管２の流路は図７に示すように、内管２を複数本備えることにより複数本とすることもできる。この場合、各内管吐出口６、６・・・６はそれぞれ異なる外管内空間７に開口するようにする。これにより、複数の注入ステージを同時に注入して長尺の注入区間の急速施工が可能であるのみならず、浸透性や強度の異なる注入材を土層の状態に合わせて注入でき、かつ主材を注入した注入ステージに反応剤を重ね合わせて注入することもでき、あるいは懸濁液を注入した領域に溶液型グラウトを重ね合わせて注入することもできる。このとき、図示しないが、複数の内管吐出口を同一の外管内空間に開口させておけば、２種類の注入液、たとえば主剤配合液（Ａ液）と反応剤配合液（Ｂ液）が空間７で混合され、この混合液が外管吐出口４から地盤３に注入することになる。なお、複数の内管は並列管でもよく、多重管でもよい。
【００３５】
さらに、内管吐出口６は次の（ａ）乃至（ｃ）のいずれかを満たすように形成される。
（ａ）内管吐出口６を細孔に形成する。この状態を図８（ａ）に示す。
（ｂ）内管吐出口６を内管パッカ５内吐出口１０よりも細孔に形成する。この状態を図８（ａ）、（ｂ）に示す。
（ｃ）内管吐出口の面積を内管２流路の断面積よりも小さく形成する。この状態を図８（ａ）、（ｂ）に示す。
【００３６】
なお、内管吐出口６は図８（ｃ）に示されるように、ゴムスリーブ３１などの抵抗体で覆うか、図８（ｄ）に示されるように、逆止弁３５を取り付ける。逆止弁３５は例えば、内管吐出口６に外側からボール３６を当てがい、このボール３６をバネ３７で押えつけるように構成される。また、細孔は噴射ノズルとして形成される。
【００３７】
さらに、内管２流路には図９に示されるように、脱圧装置３８を設けることができる。さらに、内管２は図１０に示されるように、フレキシブルジョイントで連結して形成してもよい。図１０において、図１０（ａ）は一本の内管をフレキシブルジョイントで連結した例であり、図１０（ｂ）は複数本の内管をフレキシブルジョイントで連結した例である。
【００３８】
内管パッカ５は不透水性で弾力性に富んだ合成ゴムの袋体で形成される。したがって、内管パッカ５内に注入液による内圧が作用すると、内管パッカ５は膨張して外管１の内壁に密着し、パッカを形成する。しかし、注入液の送液を中止したり、あるいは注入液の圧力を図９に示すような内管流路に設けられた脱圧装置３８により減圧すると、パッカ５の弾性によって収縮し、外管１の内壁から離れる。したがって、所定ステージで所定量の注入を完了したのち、直ちに次の注入ステージに移向できる。脱圧装置３８は注入ポンプより下流側にあればよく、図中の三方コック等、バルブだけでもよい。内管の加圧された注入液はバルブが開けば外部に排出されて、内管パッカは収縮する。さらに、吸水ポンプで内管内の注入液を吸い上げてしまえば、注入ステージを移向する際に、内管内の注入液が外管内に漏出するのを最小限におさえることができる。
【００３９】
注入深度が大きくなったり、水平方向の注入管設置長が長くなると、外管１は土圧によって変形する。したがって内管２の挿入や移動が困難になる。しかし、図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示されるように内管２の所定の位置に合成ゴムのホース状フレキシブルジョイント３９を設けることにより、内管２は外管１の変形に対応して外管１内を移向し得る。また、内管パッカ５はゴムパッカであって、所定のステージでの注入完了時に収縮する。このため、内管２は容易に外管１内で移向できる。さらに、従来のようなエアパッカが不用なため、内管２の径を細くすることができ、この点からも外管の変形に順応する。また、本発明において、内管は硬質パイプで形成してもよいが、内管吐出口が存在する範囲よりも手前側の内管をホースで形成することにより、捲取装置つきの昇降装置で自由に外管内を移動することが可能である。
【００４０】
本発明に使用される注入材は内管パッカ５内でゲル化すると、パッカが機能しなくなるため、ゲル化時間が長く、かつ詰まりにくい材料が望ましい。したがって、気中のゲル化時間が土中のゲル化時間よりも長いものが良い。このような注入材は土中に注入した注入液がゲル化したあとでも、内管流路や内管パッカ中ではゲル化が生じておらず、このため所定ステージで所定量注入後、次の注入ステージに移向して注入するまで、パッカの収縮、膨張を繰り返してパッカ機能を継続することができる。また、チューブ内を通ってもゲル化することなく、外管内空間７の圧力を圧力計１４に伝達することができる。この種の注入材としては、非アルカリ性水ガラスグラウト、あるいは水ガラスをイオン交換樹脂や、イオン交換膜で脱アルカリして得られた活性シリカを主材とするグラウトが挙げられる。これらのグラウトは気中で１０時間以上のゲル化時間を有するが、土中では数時間のゲル化時間を保持する。したがって、これらは長時間、広範囲の注入を可能とする。また、ゲル化時間が１時間以上のアルカリ系水ガラスグラウトも用いることができる。
【００４１】
ここで、上述パッカ機能の基本原理を図９を用いて説明する。図９は外管１およびその中に遊挿された内管２を備えた実験装置の説明であって、吐出バルブ４０を閉じて外管１と、内管２と、内管パッカ５と、外管内空間７と、外管吐出口４とからなる本発明装置Ａの最小単位に関して圧力の関係を説明する。
【００４２】
まず、内管２の内管流路から注入液を圧力Ｐ０および流量Ｆ０で送液する。圧力Ｐ０は圧力計４１により、流量Ｆ０は流量計４２によりそれぞれ測定される。内管２と膨張性の内管パッカ５は内管パッカ内吐出口１０を通じて連通しており、内管パッカ５は膨張する。この内圧は注入液の圧力Ｐ０と同じである。
【００４３】
一方、外管１の外管吐出口４には流量圧力調整装置４３が備えられる。この装置４３の圧力調整弁４４を開放しておけば、外管内空間７の圧力Ｐ１は空間７が外部に開放された状態にあるから、当然Ｐ０よりも低くなる。このときの圧力および流量は流量圧力調整装置４３の圧力計４５および流量計４６で測定される。したがって、内管２内に注入液の送液圧力が加わっている限り、内管パッカ５は膨張してパッカとして形成され、内管吐出口６から吐出された注入液は外管内空間７を経て外管吐出口４から外部に吐出される。
【００４４】
圧力調整弁４４を徐々に閉じてその開口度を低くすると、圧力計４５の圧力は上昇する（Ｐ１１）。この際、送液流量Ｆ０を同一にすると、内管圧力Ｐ１は圧力Ｐ０よりも高くなる。この場合、圧力Ｐ１１は地盤の浸透抵抗圧に相当する。しかし、地盤に注入が行われている限り、圧力Ｐ１は圧力Ｐ１１よりも高いわけであるから、当然、内管パッカ５内圧力は圧力Ｐ１となって、外管内空間７内の圧力Ｐ１１よりも高く維持されるので注入が継続することになる。
【００４５】
しかるに、内管２内の注入液が内管吐出口６から出て、外管吐出口４を経て地盤に注入されるまでの間に内管パッカ５が膨張し、内管パッカ５が形成される前は外管内空間７が充分に形成されないので、注入液が外管内を上下方向に移動してしまう。したがって、外管内を注入液が移動し、不特定の外管吐出口４から地盤中に注入されることになるので、所定の注入領域に注入されず、好ましくない。このため、内管吐出口６から外管内空間７に吐出される時点ですでに内管パッカ５が形成されていることが好ましい。そのためには内管２からの吐出に際して、加圧状態になっていることが好ましい。すなわち初期圧が生じていることが望ましい。
【００４６】
初期圧とは空気中で注入液を吐出口から吐出した時に生じる管内圧を言う。普通、１ステージ当たりの注入、すなわち、上下のパッカ間の１注入区間からの注入速度は２〜３０リットル／分で行われるが、そのような注入速度に対して初期圧が０．１ｋｇｆ／ｃｍ２以上になるのが好ましく、その場合、内管吐出口から注入液が吐出する際に内管パッカがすでに膨張している。
【００４７】
初期圧として０．１ｋｇｆ／ｃｍ２以上の管内圧力を生じれば、パッカが外管管壁に密着する。その場合の吐出口径は０．１〜３ｍｍ程度の細孔が好ましい。実際には１ステージ当たりの注入速度に対応して一つの吐出口径と、吐出口数と、膨縮性パッカの弾力性とを適切に設計することによって初期圧を任意に設定でき、また、注入圧力に耐える強度のパッカを形成できる。したがって、本発明は以下の方法を行えることにより初期圧が容易に形成され、内管パッカを内管吐出口からの吐出よりも早く膨張しやすくすることができる。
【００４８】
（ａ）内管吐出口を噴射孔等の細孔にする。
（ｂ）内管吐出口の面積は内管流路の断面積よりも小さい。
（ｃ）内管パッカ内吐出口を内管吐出口よりも大きくする。
（ｄ）内管吐出口に逆止弁を設ける。図８（ｄ）はバネ３７の力よりも内管内の注入液の圧力が大きくなってはじめて外管内空間に注入液が吐出される。
（ｅ）内管吐出口を吐出抵抗体で覆う。図８（ｃ）において、ゴムスリーブ３１を用い、吐出口を覆っておけば、ゴムスリーブ３１の弾力性に対応した内管内注入液の圧力が高まった時点で注入液が外管内空間に吐出される。
以上の基本原理に基づいて本発明は完成された。図９中、３８は脱圧装置であって、送液バルブ４７、三方コック４８、吸水ポンプ４９から構成される。５０は排水管であり、三方コック５１を備える。
【００４９】
図９からわかるように、注入圧力は圧力計４１によって測定される。したがって、内管吐出口６から吐出された後、注入中における実際の地盤注入圧力を知るには、上述の本発明にしたがって、外管内空間７にストレインゲージに相当するひずみ抵抗圧力センサーまたは間隙水圧計に相当するチューブ（圧力伝達部材）のいずれかを設置して外管内空間７における注入液の液圧を計算し、その情報をリアルタイムで有線または無線により地上部の管理室に集め、その情報に基づき、注入速度や、注入圧力や、注入の中断、完了等の注入管操作を管理することにより、最適の注入を行うことができる。もちろん、本発明のように、空間に圧力伝達部材を設け、その情報を得ることによって内管内圧力と外部浸透圧力の変動や、圧力の差の情報を得ることによって内管の吐出口の状況や外部のゲル化の状況を正確に把握して注入管理にフィードバックすることができる。
【００５０】
これらの計測センサーは通常、図８（ｄ）あるいは図９の内管吐出口６の出口流路に設置することもできるが、さらに内管のパッカ間の外側壁にストレインゲージをはりつけることもできる。もちろん、外管内側の壁面に埋め込むこともできる。そして、その情報は内管を通して、または外管に設けた溝等に沿って、有線または無線により地上に送られる。
【００５１】
なお、本発明装置において、内管として複数の内管パッカ付きと注入液流路を構成した内管を用い、注入液を多数の内管パッカ間に設けた内管吐出口の噴射ノズルから複数の外管吐出口を通してシールグラウトを破って地盤内に同時注入することもできる。この場合も複数の外管内空間にひずみ抵抗圧力計あるいは圧力伝達部材としてのチューブの一端を設けることにより正確に複数の注入ステージにおける注入圧力を同時に計測することができる。
【００５２】
図１１（ａ）〜（ｇ）は地盤注入装置（注入管）を地盤中に設置するための施工例の説明図であって、図１１（ａ）はボーリングロッド５２のヘッド部５３付近を示す。ボーリングロッド５２の（単管ロッド）のヘッド部５３は先端がテーパー面５４に形成され、螺着体５５で螺着されている。
【００５３】
ヘッド部５３は図１１（ｂ）に示されるように、地盤３中の位置情報を発信する発信器、すなわち、位置情報発信器５６を内蔵し、牽引バー５７に連結されている。位置情報発信器５６から発信された情報は後述の図１１（ｃ）に示されるように、地表面５８に設置された受信ロケーター５９によって受信される。
【００５４】
図１１（ｃ）はボーリングロッド５２（単管ロッド５２）を構造物６０真下の地盤３中に掘進している状態を表した説明図であって、地表面５８上に設置された削孔機６１にヘッド部５３に位置情報発信器５６の内蔵された単管ロッド５２を接続し、屈曲と水平を任意に組み合わせながら、水等のボーリング流体の噴射とともに地盤３中に掘進する。そして、地表面５８には受信ロケーター５９を設置し、この受信ロケーター５９が地下の位置情報発信器５６からの位置情報の電波を受信する。削孔機６１はその情報に基づき、ボーリングロッド５２（単管ロッド５２）の削孔方向や位置を確認し、コントロールしながら単管ロッド５２を地盤３中に掘進する。
【００５５】
ボーリングロッド５２のヘッド部５３の先端はテーパー面５４に形成されているため、ボーリングロッド５２を回転すれば直進し、回転を止めて圧入すればテーパーの方向に応じて屈曲し、この結果、ボーリングロッド５２は任意の方向に掘進される。ヘッド部５３の位置はコントロール（図示せず）で把握し、これをボーリング操作にフィードバックできる。また、ボーリングロッド５２の先端には位置情報装置としてジャイロを設けることによりボーリングロッド５２内を通してヘッド部５３の位置を把握することもできる。
【００５６】
単管ロッド５２を地盤３中の所定の位置まで掘進した後、図１１（ｄ）に示されるように、牽引バー５７を引っ張って位置情報発信器５６を地上に回収する。この結果、ボーリングロッド５２の先端から末端まで空洞になる。このボーリングロッド５２内空洞に、次いで、図１１（ｅ）に示されるように、先端にメカニカルアンカー６２の装着された外管１をシールグラウト２８を圧入させながら挿入する。
【００５７】
次に、外管１を押しながら単管ロッド５２を引き抜くと、図１１（ｆ）に示されるように、メカニカルアンカー６２が開いて削孔壁９ａにかみ込み、これにより外管１はアンカーされ、かつシールグラウト２８によって削孔９内に定着する。
【００５８】
さらに、シールグラウト２８が固化して後、図１１（ｇ）に示されるように、複数の膨縮性内管パッカ５、５、・・５を間隔をあけて備え、パッカ間に内管吐出口６を有する内管２を外管１に遊挿する。次いで、内管２内に注入液を圧入すると、注入液がパッカ内吐出口１０からパッカ内に入り内管パッカ５、５、・・５を膨張して外管１の内壁に圧着し、外管内空間７を形成する。さらに、注入液は内管吐出口６および外管吐出口４を経てシールグラウト２８を破壊しながら地盤中に浸透、注入する。
【００５９】
注入の後、内管２内の注入液の内圧を脱圧することにより、内管パッカ５を収縮し、内管２を次の注入ステージに移動する。この操作を繰り返して所定注入領域を浸透固結する。なお、外管１はシールグラウト２８の代わりに図６に示すように外管パッカ２９を用いて定着することもできる。外管パッカ２９には図示しないダブルパッカを有する内管を用い、外管パッカ内吐出口３０から外管パッカ２９内にセメントベントナイト等を圧入し、膨張して外管パッカ２９を形成し、外管１を削孔内に定着する。
【００６０】
以上のとおり、本発明にかかる注入工法は建物等の構造物６０下方の液状化防止注入に適している。例えば構造物６０下方の深さ方向に複数層積層して同時注入することもでき、あるいはさらに、構造物６０の下方に水平方向に注入管を複数本並列して設定して同時注入することもでき、あるいはさらに、深さ方向と水平方向に複数層同時に固結層を形成することもできる。なお、本発明において、注入管設置のためのボーリングは構造物付近の地表面から行ってもよく、たて杭から先端に情報発信機を内蔵したボーリングロッドで水平に構造物の基礎地盤中に行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
上述の本発明は空間内圧力を感知して伝達する圧力伝達部材を注入装置内に設置し、この圧力伝達部材を通して前期空間内で感知した圧力を圧力計に伝達し、この伝達された圧力を地盤上の圧力計で測定することにより、内管パッカ間に位置する内管吐出口から注入液（固結材）を外管吐出口を通して地盤中に注入するに当り、地盤中への注入圧力を地盤上で正確に把握し得、地盤注入分野において、利用可能性が高い。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明にかかる地盤注入装置の一具体例の断面図である。
【図２】本発明にかかる地盤注入装置の他の具体例の断面図である。
【図３】本発明にかかる地盤注入装置のさらに他の具体例の断面図である。
【図４】本発明にかかる地盤注入装置のさらに他の具体例の断面図である。
【図５（ａ）】本発明注入装置の地盤への設置工程の一工程図を表す。
【図５（ｂ）】本発明注入装置の地盤への設置工程の一工程図を表す。
【図５（ｃ）】本発明注入装置の地盤への設置工程の一工程図を表す。
【図５（ｄ）】本発明注入装置の地盤への設置工程の完成図を表す。
【図６】本発明にかかる地盤注入装置のさらに他の具体例の断面図である。
【図７】内管を複数本備えた本発明注入装置の説明図である。
【図８（ａ）】内管パッカ内吐出口と内管吐出口を表した説明図であって、大きさの関係を表す。
【図８（ｂ）】内管パッカ内吐出口と内管吐出口を表した説明図であって、大きさの関係を表す。
【図８（ｃ）】内管吐出口に覆われるゴムスリーブを表す。
【図８（ｄ）】内管吐出口に取り付けられる逆止弁の説明図である。
【図９】本発明のパッカ機能の原理を説明するための実験装置の説明図である。
【図１０（ａ）】内管をフレキシブルジョイントで連結した状態の説明図である。
【図１０（ｂ）】内管をフレキシブルジョイントで連結した状態の説明図である。
【図１１（ａ）】本発明に用いられるボーリングロッドの平面図である。
【図１１（ｂ）】本発明に用いられるボーリングロッドのヘッド部の断面図である。
【図１１（ｃ）】構造物直下にボーリングロッドを掘進している状態を表した説明図である。
【図１１（ｄ）】牽引バーを引っ張って発信ロケーターを地上に回収している状態の断面図である。
【図１１（ｅ）】外管をボーリングロッド内空洞に挿入している状態の断面図である。
【図１１（ｆ）】外管を削孔内に定着させた状態の断面図である。
【図１１（ｇ）】外管内に内管を遊挿し、内管パッカを膨張して外管内に定着させた状態の断面図を表す。  ^
【符号の説明】
【００６３】
Ａ  地盤注入装置
Ｘ  注入液送液装置
１  外管
１ａ  管壁
２  内管
２ａ  分岐内管
２ｂ  内管流路
３  地盤
４  外管吐出口
５  内管パッカ
６  内管吐出口
７  空間
８  圧力伝達部材（チューブ）
９  削孔
１０  パッカ内吐出口
１１  一端
１２  圧力検出部
１３  他端
１４  圧力計
１４ａ  圧力計
１９  ゴムスリーブ
２０  手押しポンプ
２１  ひずみ抵抗式圧力センサー
２２  一端
２３  他端
２４  アンプ
２５  圧力表示装置
２６  信号ケーブル
２９  外管パッカ
３０  外管パッカ内吐出口
【図１】
2007051480.tif 000003
【図２】
2007051480.tif 000004
【図３】
2007051480.tif 000005
【図４】
2007051480.tif 000006
【図５（ａ）】
2007051480.tif 000007
【図５（ｂ）】
2007051480.tif 000008
【図５（ｃ）】
2007051480.tif 000009
【図５（ｄ）】
2007051480.tif 000010
【図６】
2007051480.tif 000011
【図７】
2007051480.tif 000012
【図８（ａ）】
2007051480.tif 000013
【図８（ｂ）】
2007051480.tif 000014
【図８（ｃ）】
2007051480.tif 000015
【図８（ｄ）】
2007051480.tif 000016
【図９】
2007051480.tif 000017
【図１０（ａ）】
2007051480.tif 000018
【図１０（ｂ）】
2007051480.tif 000019
【図１１（ａ）】
2007051480.tif 000020
【図１１（ｂ）】
2007051480.tif 000021
【図１１（ｃ）】
2007051480.tif 000022
【図１１（ｄ）】
2007051480.tif 000023
【図１１（ｅ）】
2007051480.tif 000024
【図１１（ｆ）】
2007051480.tif 000025
【図１１（ｇ）】
2007051480.tif 000026
【手続補正書】
【提出日】平成17年8月30日(2005.8.30)
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
地盤に注入管を屈曲して、または水平に、または屈曲と水平を任意に組み合わせて設置し、この注入管を通して地盤中に注入液を注入する地盤注入工法であって、前記注入管は軸方向の異なる位置に複数の外管吐出口を有する外管と、この外管内に遊挿され、複数の膨縮性内管パッカを前記外管吐出口をはさむように間隔をあけて備え、さらに、これら内管パッカ内にパッカ内吐出口を有し、かつ前記間隔をあけて備えられた内管パッカ間に内管吐出口を有する内管とを備えた注入管であって、先端に位置情報発信器を内蔵したボーリングロッドで削孔された削孔内に設置され、内管流路に注入液を送液することにより、前記膨縮性内管パッカを注入液の送液圧力によって膨張して複数の内管パッカ間に外管内空間を形成するとともに、この外管内空間内に内管吐出口から注入液を吐出し、注入液を外管内空間から外管吐出口を通して地盤中に注入する地盤注入工法において、前記外管内空間内の圧力を感知して伝達する圧力伝達部材を前記注入管内に設置し、この圧力伝達部材を通して前記空間内で感知された圧力を伝達して測定し、地盤の注入圧力を把握することを特徴とする地盤注入工法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
上述の課題を解決するため、本発明の地盤注入工法によれば、地盤に注入管（地盤注入装置）を屈曲して、または水平に、または屈曲と水平を任意に組み合わせて設置し、この注入管を通して地盤中に注入液を注入する地盤注入工法であって、前記注入管は軸方向の異なる位置に複数の外管吐出口を有する外管と、この外管内に遊挿され、複数の膨縮性内管パッカを前記外管吐出口をはさむように間隔をあけて備え、さらに、これら内管パッカ内にパッカ内吐出口を有し、かつ前記間隔をあけて備えられた内管パッカ間に内管吐出口を有する内管とを備えた注入管であって、先端に位置情報発信器を内蔵したボーリングロッドで削孔された削孔内に設置され、内管流路に注入液を送液することにより、前記膨縮性内管パッカを注入液の送液圧力によって膨張して複数の内管パッカ間に外管内空間を形成するとともに、この外管内空間内に内管吐出口から注入液を吐出し、注入液を外管内空間から外管吐出口を通して地盤中に注入する地盤注入工法において、前記外管内空間内の圧力を感知して伝達する圧力伝達部材を前記注入管内に設置し、この圧力伝達部材を通して前記空間内で感知された圧力を伝達して測定し、地盤の注入圧力を把握することを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
そして、上述の外管１内に内管２を挿入するに際して、隣接する内管パッカ５、５間に外管吐出口４が位置し、かつ、外管１内の内管パッカ５、５間に空間７が形成されるように挿入する。内管パッカ５、５は内管流路に注入液を送液することにより、膨縮性内管パッカ５を注入液の送液圧力によって膨張して複数の内管パッカ５、５間に外管内空間を形成するとともに、この外管内空間７内に内管吐出口６から注入液を吐出する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
内管パッカ５、５は内管流路に注入液を送液することにより注入液の送液圧力によって膨張して複数の内管パッカ５、５間に外管内空間７を形成する。空間７内の圧力は圧力伝達部材としてのチューブ８を通して地盤３上の圧力計で正確に測定される。