(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
薬液注入パイプを地中に挿入して薬液を薬液注入パイプを通して地中に注入する薬液注入工法で、地上に設置されたエジェクト装置により空気を薬液に混入してホースで薬液注入パイプに送り込む薬液注入工法。
【請求項２】
前記薬液注入パイプが二重管ロッドであり、内管又は外管の一方を通して空気と混入した第１の薬液を注入するとともに、内管又は外管の他方を通して第２の薬液を注入する、請求項１に記載の薬液注入工法。
【請求項３】
前記二重管ロッドの先端が側面に設けられた吐出口と先端に設けられた吐出口とを備えたモニターであり、モニター内部において側面に設けられた吐出口につながる通路と先端に設けられた吐出口につながる通路に分かれいて、薬液を注入するときに薬液注入パイプの上から鉄球を入れて先端に設けられた吐出口につながる通路をふさぎ側面に設けられた吐出口から薬液を横方向に吐出する、請求項２に記載の薬液注入工法。
【請求項４】
前記薬液注入パイプが先端部に薬液吐出口を有する塩ビパイプであり、複数の注入ポイントにケーシングを挿入し、ケーシング内に薬液注入パイプを挿入した後ケーシングを引き抜き、複数の薬液注入パイプに同時に空気を混入した薬液を送り込む、請求項１に記載の薬液注入工法。
【請求項５】
薬液注入パイプの先端付近の側面に薬液吐出口と当該薬液吐出口をふさぐ栓を設け、栓が薬液吐出口をふさいだ状態で薬液注入パイプを挿入し、薬液注入時には空気を混入した薬液の圧力により栓を下方に押し下げて薬液吐出口を開いて空気を混入した薬液を注入する、請求項４に記載の薬液注入工法。
【請求項６】
地上に設置された空気を薬液に混入するエジェクト装置と、塩ビパイプと、塩ビパイプの先端付近の側面に設けられた薬液吐出口と、塩ビパイプ内で先端付近に設けられた栓と、塩ビパイプの先端に設けられた穴あきキャップを有する薬液注入装置であって、栓と穴あきキャップの間にすきまが設けてあり、大気圧のもとでは栓は薬液吐出口をふさぐ位置にあり、空気を混入した薬液の圧力により栓が下方に移動して薬液吐出口を開放するようになした薬液注入装置。
【請求項７】
栓の上部に円錐状の凹部が設けられ、栓と塩ビパイプの間にＯリングが設けられている、請求項６に記載の薬液注入装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は止水、地盤強化、変状防止等のために施工される薬液注入工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
止水、地盤強化、変状防止等をコンパクトな設備により簡便にできる薬液注入工法がある。地盤改良工法としては他に高圧噴射工法、機械撹拌工法等があるが、これらの工法に比べて薬液注入工法は、機動性・速効性、比較的安価で公害が少ない等の長所を有する。
【０００３】
高圧噴射工法は高圧で固化材を噴出して積極的に地盤を切削して固化材を置換・混合撹拌する工法であり、強度の高い工法であるが、改良土量当たりの単価が高く、また砂礫・玉石層・硬質シルト等では一般に切削不可能であり適用できない。機械撹拌工法としてはスラリー撹拌工法や粉体撹拌工法があるが、いずれもＮ値の高い土層では施工できず、また改良土量当たりの単価が高い。
【０００４】
薬液注入工法としては、主に単管ロッド工法、二重管ストレーナー工法、二重管ダブルパッカー工法がある。従来の単管ロッド工法はアクリルアミド系の薬液事故の後は使用できる薬液が限定され、注入効果が小さいため現在はあまり施工されなくなった。二重管ストレーナー工法や二重管ダブルパッカー工法では単管ロッド工法にくらべると注入効果は大きいが、細砂においては団子状にしか注入剤は入らず十分な効果を得られない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は止水、地盤強化、変状防止等をコンパクトな設備により簡便にできるという薬液注入工法の長所を生かしつつ、しかも注入効果を向上させ、細砂においても施工できる薬液注入工法および薬液注入装置を提供するとともに、簡易かつ効果的な土壌の浄化工法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】
上述の目的を達成するために本発明の薬液注入工法は、薬液注入パイプを地中に挿入して薬液を薬液注入パイプを通して地中に注入する薬液注入工法で、地上に設置されたエジェクト装置により空気を薬液に混入してホースで薬液注入パイプに送り込むものである。前記薬液注入パイプとして二重管ロッドを用い、内管又は外管の一方を通して空気と混入した第１の薬液を注入するとともに、内管又は外管の他方を通して第２の薬液を注入することもでき、さらに前記二重管ロッドの先端が側面に設けられた吐出口と先端に設けられた吐出口とを備えたモニターであり、モニター内部において側面に設けられた吐出口につながる通路と先端に設けられた吐出口につながる通路に分かれいて、薬液を注入するときに薬液注入パイプの上から鉄球を入れて先端に設けられた吐出口につながる通路をふさぎ側面に設けられた吐出口から薬液を横方向に吐出するモニターとすることもできる。また、前記薬液注入パイプが先端部に薬液吐出口を有する塩ビパイプであり、複数の注入ポイントにケーシングを挿入し、ケーシング内に薬液注入パイプを挿入した後ケーシングを引き抜き、複数の薬液注入パイプに同時に空気を混入した薬液を送り込むようにしてもよい。この場合、薬液注入パイプの先端付近の側面に薬液吐出口と当該薬液吐出口をふさぐ栓を設け、栓が薬液吐出口をふさいだ状態で薬液注入パイプを挿入し、薬液注入時には空気を混入した薬液の圧力により栓を下方に押し下げて薬液吐出口を開いて空気を混入した薬液を注入するようにすることもできる。
【０００７】
上述の目的を達成するために本発明の薬液注入装置は、地上に設置された空気を薬液に混入するエジェクト装置と、塩ビパイプと、塩ビパイプの先端付近の側面に設けられた薬液吐出口と、塩ビパイプ内で先端付近に設けられた栓と、塩ビパイプの先端に設けられた穴あきキャップを有する薬液注入装置であって、栓と穴あきキャップの間にすきまが設けてあり、大気圧のもとでは栓は薬液吐出口をふさぐ位置にあり、空気を混入した薬液の圧力により栓が下方に移動して薬液吐出口を開放するようになしたものである。栓の上部に円錐状の凹部が設けられ、栓と塩ビパイプの間にＯリングが設けられていてもよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態について説明する。図１は本発明に係る薬液注入工法の一例を示す正面図である。本例は単管ロッドを用いた例であり、簡易に施工できるものであるが、他の実施の形態の基本になるものである。ボーリングマシン１によって施工を行う場所に薬液注入パイプ２を挿入する。薬液注入パイプ２の上端にはスイベル３が設けられており、スイベル３はホース４によって集中装置５に接続されている。本例において、注入する薬液はゲルタイムが数分である緩結性注入剤である。主剤である水ガラス（Ａ液）と反応剤であるセメント等の硬化剤（Ｂ液）をそれぞれ別のホースでグラウトポンプ６まで送り、グラウトポンプ６を出た後にＡ液とＢ液を混合して１本のホースで集中装置５まで送る、いわゆる１ショット法である。グラウトポンプ６と集中装置５の間には流量計７を設けており、注入した薬液の量が管理できるようにしてある。集中装置５にはエアーコンプレッサー８が接続されており、エアーコンプレッサー８から送られる空気はエジェクト装置９において薬液と混合され、薬液注入パイプ２へ送られる。図２にエジェクト装置９の断面図を示す。注入材（薬剤）は図の右側から供給されるが、エジェクト装置の中で注入材の流路は細くなっていて、その細くなった部分にはエアーコンプレッサーから空気が供給される供給口が設けられている。
【００１０】
以上、Ａ液とＢ液および空気の混合した注入液は薬液注入パイプ２を通って地中へ注入される。本工法において注入材には空気が含まれているため、注入材は土壌の間隙に効果的に入っていく。従来の工法では注入効果が十分でなく、特に細砂においては団子状にしか注入材が入らなかったが本工法によればどのような土質でも注入材がまんべんなくいきわたる。地中に水が含まれている場合でも、空気に圧力をかけて注入材を送り込むので、水は上に押し上げられ注入材が地中に残るので注入材の浸透に優れている。さらに少ない注入材で効果をあげることができる。特に本実施形態のような単管ロッド工法においては、従来の工法ではアクリルアミド系の使用が制限されてからは十分な効果があげることができなかったが、本工法によれば単管ロッド工法でも効果的な薬液注入が行える。
【００１１】
本例の工法はシートパイルのセクションの水止めやかがみ切りに適用できる。図３にシートパイルのセクションの水止めの例を示す。図３に示すように４０ｃｍピッチに設けられた注入ポイントに薬液を注入していく。
【００１２】
次に、図４により本発明の第２の実施の形態を説明する。本形態では薬液注入パイプ２として二重管ロッドを用いている。二重管ロッドを用いることによりあらゆるゲルタイムの注入材でも使用できる。図４の例では瞬結材を使用しているが緩結材が使用できることはいうまでもない。薬液注入パイプ２はボーリングマシン１によって地中に挿入されるが、挿入時において薬液注入パイプ２の先端から空気または水を吐出しながら削孔することができる。薬液注入パイプ２は二重管になっているが、削孔は▲１▼内管・外管共に空気を送る方法、▲２▼内管は空気・外管は水を送る方法、▲３▼内管・外管共に水を送る方法、がある。道路等がある場所では空気と水を使用したほうが水の使用が少なくなって道路を水浸しにすることがないが、水を排出しても問題にならないような場所においては水のみで削孔してもよい。主剤として水ガラス（ケイ酸ソーダ：Ａ液）を、反応剤としての石こう・酸化反応剤・金属塩反応剤等の硬化剤（Ｂ液）を用いた例で説明すると、Ａ液はグラウトポンプ６によって薬液注入パイプ上部のスイベル３に送られる。グラウトポンプ６とスイベル３の間には流量計７を設けており、注入したＡ液の量が管理できるようにしてある。Ｂ液はグラウトポンプ６によって集中装置５を通ってスイベル３に送られる。集中装置５にはエジェクト装置９が設けられ、エアーコンプレッサー８が接続されており、エアーコンプレッサー８から送られる空気とＢ液が混合される。薬液注入パイプ２おいて、Ａ液は外管を通って、Ｂ液と空気の混合したものは内管を通って地中へ送られる。地中に注入されたＡ液とＢ液は接触して反応し、所定のゲルタイム経過後に固化する。本工法においては空気を混合して注入材を注入するので、従来の薬液注入工法では困難な微細砂層でも注入材を土粒子間に良好に浸透させることができる。
【００１３】
図５により本発明の第３の実施の形態を説明する。装置の大部分は先の二重管ロッドの実施形態と共通であるが、本形態においては薬液注入パイプ２の先端が横方向への薬液吐出口を備えたモニターとなっている。薬液注入パイプ２の先端部分の拡大図を図６に示す。上部は外径４０．５ｍｍの二重管であり、下部は外径５０ｍｍのモニターとなっている。二重管のうち外管はモニター側面に設けられた吐出口につながっている。一方、内管はモニター内部において側面に設けられた吐出口につながる通路と先端に設けられた吐出口につながる通路に分かれる。薬液注入パイプ２を地中に挿入するときには内管を通して水又は空気（あるいは水と空気の両方）を送り、先端に設けられた吐出口から吐出しながら削孔する。所定の深さまで掘り進め薬液を注入するときに、薬液注入パイプ２の上から内管に鉄球を入れる。モニター内に到達した鉄球は先端に設けられた吐出口につながる通路をふさぐ。第２の実施の形態と同様に外管にはＡ液が、内管にはＢ液と空気の混合したものが送りこまれる。外管を通るＡ液は当然、側面の吐出口より横方向に吐出されるが、内管を通るＢ液と空気の混合体も鉄球に阻まれて下には進めず、側面の吐出口より横方向に吐出される。本形態においても空気を混合して注入材を注入するので、微細砂層でも注入材を土粒子間に良好に浸透させることができる
【００１４】
図７により本発明の第３の実施の形態を説明する。本形態においては、薬液注入パイプ２の地中への挿入はダブルパッカー工法に類似した手順で行う。すなわち、所定の深さに筒状のケーシング１０を挿入したあと薬液注入パイプ２をケーシング内に挿入する。薬液注入パイプ２を挿入したあとケーシング１０を地中から引き抜く。以上の手順を繰り返して１０本から２０本程度の薬液注入パイプ２を地中に設置する。本形態においては注入材としてセメントミルク、セメント・ベントナイトのようないわゆる非薬液系のものや溶液型でゲルタイムが５分程度のもの、或いはゲルタイムが１分程度のもの等が使用でき、さらにこれらの材料を組み合わせて順次注入することもできる。薬液注入パイプ２はインチ塩ビパイプと呼ばれる直径２．５４ｃｍの塩ビ管よりなる。先端にはキャップがかぶせられており、その少し上方の側面には注入材を吐出する吐出口が設けられている。１０本から２０本程度の薬液注入パイプ２を地中に設置したら薬液注入パイプ２の上端にキャップをかぶせ、ホース４を接続する。ホース４より上流の装置構成は第１の実施の形態と同様であるので詳細は省略するが、本実施形態においては１０本から２０本程度の薬液注入パイプ２のすべてに薬液注入用のホースを接続し、同時に注入を行う。本工法においては注入材の吐出量は８リットル／分から１２リットル／分を標準としている。
【００１５】
本実施形態において使用する薬液注入装置の例として、図８に薬液注入パイプの断面図を示す。本例において吐出口は４方向に設けてある。さらに塩ビパイプ内で先端付近には略円柱状の栓１１が設けられている。薬液注入装置（薬液注入パイプ）を地中に挿入するときは、栓１１は図８（ａ）の位置にあり吐出口をふさいでいる。栓１１とキャップの間には若干の隙間があるが、栓１１の下部に設けられたＯリングによって栓１１は大気圧のみがかかっている状態では下方へは下がらないようになっている。したがって薬液注入パイプを地中に挿入するときには栓１１によって吐出口が閉じられているので土砂が薬液注入パイプ内部に入ることはない。薬液注入パイプに注入材を送り込むと栓１１は注入材に押されて下降し、図８（ｂ）の位置へ移動する。これによってそれまで栓１１によってふさがれていた吐出口が開放され、注入材は地中へと吐出される。本例のキャップには小さな穴があけられていて栓１１の下の空気を逃がし、栓１１の下降を妨げないようにしてある。また、栓１１の上面には円錐状の凹部が設けられていて、注入材の圧力を栓１１が有効に受け止めるとともに、地中に放たれた注入材が上向きに送られるようにしてある。
【００１６】
図９に注入ポイントの配置例を示す。図９（ａ）のように２列にちどり状に配置するのが標準であり、列間の距離は５０ｃｍ程度とし各列とも１００ｃｍおきに注入ポイントが設けられてある。施工する場所や目的に合わせて（ｂ）多数列に配置、（ｃ）同心円状に配置、（ｄ）楕円状に配置等、配置方法を適宜選択できる。
【００１７】
以上、第１から第４の実施の形態により本発明の薬液注入工法および薬液注入装置の説明を行ってきたがこれらは止水、地盤強化、変状防止等土木工事に本発明を適用した例であった。しかし、本発明の薬液注入工法および薬液注入装置はこれにとどまらず汚染された土壌の浄化にも適用できる。この場合、注入材として汚染物質を中和・分解等する薬剤を用いる。或いは、汚染物質を分解する微生物を注入することもできる。前述の第１から第４の実施の形態に係る工法のいずれも土壌浄化方法に適用できるが、特に第４の実施の形態に係る工法が土壌浄化に適している。薬液注入パイプは地中に残されるため、複数回の注入が可能であり、１度の施工で浄化が十分でないことが判明したときには残された薬液注入パイプを使用して薬液を再注入すればよい。また、複数の物質による複合的な汚染に対しても、それぞれの汚染物質に対応した薬剤を時間を変えて注入することも可能である。第１から第４の実施の形態に係る工法のいずれを用いるにしても薬液は空気とともに注入されるので、あらゆる土質に適用でき、地中にまんべんなく薬液を浸透させることができる。また、空気と共に注入するので好気性の微生物を送り込むにも有効である。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、止水、地盤強化、変状防止等をコンパクトな設備により簡便にできる薬液注入工法および薬液注入装置を実現できる。注入材を空気とともに地中に浸透されるので、注入効果が高く、地中にまんべんなく浸透させることができ、また従来の工法では困難であった微細砂層でも施工できる。多種の注入材が選択できるので汎用性が高い。さらに、注入材として汚染物質を除去する薬剤や微生物を使用することにより効果の高い土壌浄化工法が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る薬液注入工法の第１の実施の形態の例を説明するブロック図である。
【図２】エジェクト装置の拡大断面図である。
【図３】本発明をシートパイルのセクションの水止めに適用した例を示す平面図である。
【図４】本発明に係る薬液注入工法の第２の実施の形態の例を説明するブロック図である。
【図５】本発明に係る薬液注入工法の第３の実施の形態の例を説明するブロック図である。
【図６】本発明に係る薬液注入工法に用いるモニターの例を示す断面図である。
【図７】本発明に係る薬液注入工法の第４の実施の形態の例を説明する断面図である。
【図８】本発明に係る薬液注入装置の例を示す断面図である。
【図９】注入ポイントの配置例を示す平面図である。
【符号の説明】
１．ボーリングマシン
２．薬液注入パイプ
３．スイベル
４．ホース
５．集中装置
６．グラウトポンプ
７．流量計
８．エアーコンプレッサー
９．エジェクト装置
１０．ケーシング
１１．栓
【図１】
0003833943.tif 000002
【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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【図８】
0003833943.tif 000009
【図９】
0003833943.tif 000010