JP4114899B2

JP4114899B2 - Injection method

Info

Publication number: JP4114899B2
Application number: JP11045099A
Authority: JP
Inventors: 崎光弘柴; 政男関; 村鉄雄中
Original assignee: Chemical Grouting Co Ltd
Current assignee: Chemical Grouting Co Ltd
Priority date: 1999-04-19
Filing date: 1999-04-19
Publication date: 2008-07-09
Anticipated expiration: 2019-04-19
Also published as: JP2000303444A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、先端外周に掘削ビットを装着したボーリングロッドによりボーリング孔を掘削し、ボーリング孔内に注入ロッドを挿入し、注入ロッドから改良するべき地盤中に薬液を注入して地盤改良を行う注入工法に関する。より詳細には、薬液注入時に地上側へ薬液が逆流するのを防止する膨張性パッカを使用する注入工法に関し、特に、ボーリングロッドを構成するボーリングロッドから注入ロッドを突き出してからパッカを膨張するように構成された注入工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１５は、地中の軟弱地盤を薬液注入により改良する従来の技術を開示している。図１５において、図示しないボーリングロッドによりボーリング孔４０を削孔し、ついで、ボーリング孔４０内に注入ロッド５３を挿入する。ここで、注入ロッド５３は削孔装置と注入装置を兼ねた構造となっている。
【０００３】
ボーリング孔４０内に挿入された注入ロッド５３が所定の深度（薬液注入領域）に到達したならば、噴射口３４から、符号３６で示す薬液を噴射して改良地盤３９を造成する。この薬液注入に際してパッカ３０を膨張させて、注入ロッド５３とボーリング孔４０の内壁面（地盤Ｍ）との環状の隙間をシールし、薬液３６が地上側へ逆流（矢印３７で示す）することを防止している。
【０００４】
しかし、図１５で示す様な従来の技術によれば、注入ロッド５３に取り付けられたパッカ３０は、注入ロッド５３をボーリング孔４０内へ挿入する際に、ボーリンク孔４０の内壁面と擦過して、損傷する恐れがある。特に、繰り返し使用して、弾性反発力が弱まり、完全に収縮しなくなってしまったパッカであれば、ボーリング孔４０の内壁面との擦過により、損傷する可能性が極めて高くなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたもので、地盤（ボーリング孔内壁面）との擦過によるパッカの破損を防止し、注入ロッドの突出しとパッカの膨張とを連続して行うことが出来る注入工法の提供を目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の注入工法によれば、先端にビット２ｂを有するボーリングロッド２と、そのボーリングロッド２内に収容可能又はボーリングロッド２から突出し可能に構成された注入ロッド５と、その注入ロッド５に設けられたパッカ５ｐと、そのパッカ５ｐにパッカ膨張用の作動流体を供給するために流体弁２４を有する流体供給機構とを有し、ボーリングロッド２に注入ロッド５を地上側に押圧するロッドばね８と注入ロッド５を突出させる流体室Ｇ１とを備え、注入装置を準備し、ボーリングロッド２内に注入ロッド５を収容した状態でボーリングロッド２を旋回させかつ高圧水によりボーリングロッド２の周辺の地盤Ｍを所定深度下でボーリング孔を掘削し、そのボーリングロッド２および注入ロッド５を前記の収容状態と同じ相対位関係のまま、所定寸法Ｌだけ引き上げ、そして地上の加圧源からの流体を流体室Ｇ１に供給して注入ロッド５をボーリングロッド２から前記所定寸法Ｌ突出させて地下方向に降下させ、注入ロッド５が所定寸法Ｌまで突出したならば、流体弁２４を自動的に開弁してパッカ５ｐにパッカ膨張用流体を供給してパッカ５ｐを膨張させ、地盤Ｍとの隙間をシールし、薬液３６を注入ロッド５の先端から地盤Ｍに向けて噴射させ、次いでパッカ膨張用の作動流体を減圧してパッカを収縮させ、前記所定深度までボーリングロッド２と注入ロッド５とを戻して定置させるようになっている。
【０００８】
また本発明の注入工法によれば、前記注入ロッド５をパッカ５ｐを収縮させる際に、所定深度の位置に突出したままの位置に保持し、ボーリングロッド２を回転掘削しつつ降下させて注入ロッド５をボーリングロッド２内に収容するようになっている。
【０００９】
さらに本発明の注入工法によれば、前記ボーリングロッド２と注入ロッド５とを定置させる際に注入ロッド５を引き上げてボーリングロッド２内に収容し、注入ロッド５を収容した状態でボーリングロッド２を降下させるようになっている。
【００１１】
かかる構成を具備する本発明によれば、先ずは従来技術と同様に、先端外周に掘削ビットを装着したボーリング用のボーリングロッドや、注入ロッドから高圧液体を噴射して該ボーリングロッド前方の地盤を掘削して、地下に向かって地盤を掘削し、所定の深度すなわち薬液注入領域に到達したならば、注入ロッドから地盤中に薬液を注入して地盤改良を行う。そして、薬液注入時に地上方向への薬液の逆流逸出を防止するため、弾性体製のパッカを膨張させてシールする。
【００１２】
ここで本発明によれば、薬液注入に際して、地上から供給される加圧流体で前記注入ロッド先端頭部に設けられたピストンを押圧して前記ボーリングロッドから前記注入ロッドを地下方向に突出させ、それからパッカを膨張している。従って、ボーリング孔掘削工程等、地盤を掘削する際にはパッカはボーリングロッドに収容されており、薬液注入に際してのみボーリングロッドから突き出される。そのため、ボーリング孔の内壁面とパッカが擦過して、パッカが破損してしまう恐れは無い。そして、パッカ膨張時には当該パッカはボーリングロッドから突出されているので、必要且つ十分なシールを行って、薬液が地上側へ逆流するのを防止する。
【００１３】
本発明において、前記パッカ膨張用流体は圧縮性の面から気体が好ましく且つ装置、潤滑油等の酸化をさける面から不活性な窒素ガスが好ましい。但し、圧縮エアや液体その他の流体の使用を制限する趣旨ではない。
【００１４】
また、本発明による薬液注入装置において、前記流体供給機構の一例として、前記注入ロッド先端頭部にピストンを設け、該注入ロッドのチューブ部外周にばね座用肩部を形成し、前記ボーリングロッドの内周にばね座を設け、該ばね座と前記ばね座用肩部との間に軸方向に伸縮するロッドばねを介装し、前記ピストンの内側に内弁座を形成し、該ピストンの内側に前記内弁座に当接する外弁座を有するスロットル形の流体弁を嵌装し、前記注入ロッドの所定移動寸法によって該流体弁が開弁する開弁手段を設けるのが好ましい。
【００１５】
上記の様に構成すれば、加圧流体（パッカ膨張用流体）が注入ロッドを所定寸法前進させると自動的に流体弁を開いてパッカにその加圧流体を供給して膨張させるので、注入ロッド突出し、パッカ膨張を連続した作業で行える。
【００１６】
本発明において、前記注入ロッドの位置を前記パッカ収縮工程で所定深さ位置に突出したままの位置に保持して、ボーリングロッドを回転掘削しつつ降下させて、注入ロッドをボーリングロッド内に収容して前記所定深さ位置に定置させれば、手順が最短となっている。
【００１７】
或いは、前記装置定置工程においては、注入ロッドを引き上げてボーリングロッド内に収容し、注入ロッドを収容した状態でボーリングロッドを降下させて前記所定深度さ位置に定置させれば、改良固着された土壌を掘削する際に粉砕された土壌の逃げ場があって、工事が容易である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態にかかる、或いは、それを実施するための装置の全体的な構成を示している。地上に通じる多重管１（例えば３重管）には、ボーリングロッド２の一端が接続されている。そのボーリングロッド２の他端にはボーリング用のビット２ｂが装着され、ボーリングロッド２の内部には、軸方向へ突出及び復帰可能に構成された注入ロッド５が挿入されている。後述するように、注入ロッド５は、高圧流体である高圧水によって、軸方向に移動（突出及び復帰）するように構成されている。そして注入ロッド５には、３重管１に連結され且つ高圧水を供給する圧水路２６、注入薬液を供給する薬液路２９、パッカ５ｐに加圧流体である窒素ガスを供給するガス通路Ｇ０（図２参照）が設けられている。但し、高圧エア、その他流体であっても、パッカ５ｐ膨張用の加圧流体として利用可能である。
【００２０】
図３および図４に、流体供給機構の詳細、すなわちボーリングロッド２と注入ロッド５との関係、注入ロッド５の突出伸長及び収縮、パッカ５ｐの膨張、収縮の機能を有する構成の詳細、を示す。図３はボーリングロッド２内に注入ロッド５が収まっている状態を示し、図４は注入ロッド５による高圧水掘削や、薬液注入のために、注入ロッド５がボーリングロッド２から地下方向（図３、図４では右方）に突出している状態を示している。
【００２１】
注入ロッド５は、全体が外側をボーリングロッド２に支持され、内側を３重管１にテーパねじ１６ｓで装着された支持管１６を設けている。そして、３重管１側、即ち、地上側（図３、図４では左側）にピストン６が設けられ、ピストン６の地下側（図３、図４では右側）に形成された内ねじ６ｓに注入ロッド５の基本部材であるチューブ部７の一端（地上側端部）が装着されている。そのチューブ部７の他端（地下側端部）内側に、環状部材２８がねじで装着され、その環状部材２８の内側には、３重管１の圧水路２６と連通する圧水管１８が、ねじにより装着されている。従って、圧水管１８はチューブ部７に固着されて一体に動くようになっている。また環状部材２８には、パッカ５ｐに（パッカ膨張用流体である）窒素ガスを導くガス路Ｇ７が形成されている。
【００２２】
ピストン６は、３重管１との間のガス室Ｇ１を形成すると共に、外周がボーリングロッド２の内周に軸方向へ摺動自在に装着されている。ピストン６の内側には、大径の大孔６ｂと、（後述する弁２４の径寸法よりも大きいが、大孔６ｂの径寸法よりは小さい）中程度の径寸法を有する中孔６ａと、大孔６ｂの端部に形成されて内弁座６ｃを形成するテーパ孔、とが形成されている。そして、孔６ａ、６ｂの内側には、パッカ５ｐに窒素ガスを供給を制御するためのガス弁２４が装着されている。
【００２３】
ガス弁２４は、外径が大孔６ｂより小さく、大孔６ｂとガス弁２４との間の隙間によりガス路Ｇ３が形成されている。そしてガス弁２４の半径方向内方は、支持管１６の外径に軸方向に摺動自在に、しかし軸方向には気密に、嵌装されている。また、ガス弁２４の地下側には、テーパ面として構成された外弁座２４ａが形成されている。
【００２４】
図３で示す状態においては、ガス室Ｇ１には窒素ガス圧が作用しておらず、弁ばね１１の反発力によりガス弁２４は地下側（図３中右方）に付勢されて、その外弁座２４ａが内弁座６ｃと密着して、ガス供給を閉鎖するよう構成されている。また、ガス弁２４の３重管１側に装着された弁ばね１１は、スペーサ１０を介してスナップリング９によって、掘削振動やガス圧変動では開弁しない所定の予荷重で、ガス弁２４を押圧している。なお、スナップリング９とスペーサ１０との密着状態でも、ガス室Ｇ１とガス弁２４との流通は確保されるように、スペーサ１０は構成されている。
【００２５】
チューブ部７の外周にばね座部７ａが形成され、そのばね座部７ａとボーリングロッド２の下方部に装着されたストッパ２ａのばね座部２ａ１との間には、ロッドばね８が装着されている。このロッドばね８は、ガス室Ｇ１に圧力が作用しない無圧状態では、図３で示すように、注入ロッド５の基本部材であるチューブ部７を地上側（図３では左側）に押圧し、注入ロッド５がボーリングロッド２内に収まるように、ばね諸元を設定されている。ストッパ２ａは、ロッドばね８の一端を支持すると共に、ボーリングロッド２の継ぎ手の役割と、チューブ部７を摺動可能に支持するように構成されている。
【００２６】
支持管１６は、前記のガス弁２４を直線管部で摺動可能に支持すると共に、地下側端部に形成されたストッパ１６ａによって、注入ロッド５の突出しストロークを制約し、ガス弁２４を開閉させるような開弁手段として構成されている。例えば、図示の実施形態では、チューブ部７の移動量すなわち注入ロッド５の突出しするストロークは、１２００ｍｍに設定されている。所定のストロークだけ移動すると、ガス弁２４の先端部２４ｂがストッパ１６ａの肩部１６ｂに当接して、注入ロッド５の突出しが停止する。その段階では、スナップリング９、スペーサ１０を介した弁ばね１１の圧縮量が開弁量となって、ガス弁２４の外弁座２４ａと内弁座６ｃとは離隔してガス路Ｇｖを形成する。また、ストッパ１６ａの外径とチューブ部７の内径との隙間がガス路Ｇ５を形成し、ストッパ１６ａの地下側は圧水管１８とチューブ部７との隙間でガス路６を形成している。
【００２７】
上記の構成によって、窒素ガスの通路は、注入ロッド５が突出（或いは突出しながら掘削）する際には、に座着して、ガス路Ｇｖをシールするので、図示しないガス供給源から供給されたパッカ膨張用窒素ガスは、ガス通路Ｇ０から容積の変化するガス室Ｇ１、ガス路Ｇ２、Ｇ３で留まり、パッカには供給されない。
【００２８】
注入ロッド５の突出しが所定のストローク制限（例えば１２００ｍｍ）に到った時には、ピストン６及びチューブ部７にはガス圧が作用しているので地下側（図３、図４中右側）へ移動し続けるが、ガス弁２４はストッパ１６ａに当接するので、それ以上地下側には移動しない。その結果、内弁座６ｃがガス弁２４よりも地下側へ移動し、内弁座６ｃと外弁座２４ａとは密着した状態ではなくなり、ガス弁２４が開弁する。そして、ガス室Ｇ１、ガス路Ｇ２、ガス路Ｇ３、Ｇ５〜Ｇ７へ通じてパッカ５ｐに至るガス流路が構成されるのである。
【００２９】
次に、図示の実施形態の作動状態を説明する。ここで、図１はボーリングロッド２内に注入ロッドが収まって、ビット掘削、高圧水掘削を状態、または、不作動定置状態を示し、図５は注入ロッド５が突出する状態を示し、図６は図５での高圧水掘削が完了しパッカ５ｐを膨張させて薬液注入可能な状態にあることを示している。
【００３０】
以上の構成装置を使用した工法手順を、図７〜図１４を主に説明する。
１．ボーリング孔掘削工程。
地上からの回転駆動力を伝達することによって、ボーリングロッド２を旋回させ、ビット２により、そして、地上の高圧液源から供給され圧水路２６から導かれた高圧水により、ボーリングロッド２周辺の地盤Ｍを掘削し、ボーリング孔を地下の所定深さまで掘削する（図７および図１）。この時のボーリングロッド２と、注入ロッド５との位置関係は、図３の状態にある。
【００３１】
２．掘削装置引き上げ工程。
ボーリングロッド２および注入ロッド５を、前記ボーリング孔掘削工程の状態と同じ相対位置関係のまま、所定寸法Ｌだけ引き上げる（図８）。所定寸法Ｌは、パッカ膨張時の軸方向距離Ｌｐと薬液注入ゾーンＬｊとによって、設定される（図１０）。最初の注入ゾーンＬｊは第１のステージとなり、以後はこの第１のステージに接して、それより下方の注入ゾーンが第２のステージとなっていく（ステップダウン方式）。この引き上げ工程後のボーリングロッド２と、注入ロッド５との位置関係も、図１および図３の状態にある。
【００３２】
３．注入ロッド５突出し工程。
地上の加圧源から供給される高圧の窒素ガスでピストン６（図３、図４）を押圧して、注入ロッド５を突出して、所定寸法Ｌ（前記ボーリング孔掘削工程の掘削深さ）まで降下させる（図９）。
【００３３】
この時のボーリングロッド２と、注入ロッド５との位置関係は、ほぼ図４及び図５の状態にある。ただし、図４で示すのとは異なり、ガス弁２４は未だ閉弁状態にある。
【００３４】
４．パッカ５ｐ膨張工程。
注入ロッド５を前進させ、所定の突出し量（例えば１２００ｍｍ）まで突出すと、ガス弁２４が開弁し（図４）、パッカ膨張用流体である高圧窒素ガスがパッカ５ｐへ供給され、当該パッカを膨張させて、地盤Ｍとチューブ部７との隙間をシールする。
【００３５】
この時のボーリングロッド２と、注入ロッド５との位置関係は図４の状態にあって、ガス弁２４は開弁状態となり、ガス路Ｇ０、ガス路Ｇｖ、パッカ５ａに高圧窒素ガスを供給するガス流路が構成されている（図１０および図６）。
【００３６】
５．薬液注入工程。
薬液３６を地盤Ｍに向けて噴射し注入する（図１１）。この時のボーリングロッド２と、注入ロッド５との位置関係は図４および図６の状態にある。
【００３７】
６．パッカ５ｐ収縮工程。
薬液注入完了後にパッカ５ｐを収縮する。窒素ガスの供給源を大気側へ開放すれば、ガス室Ｇ１の圧力が低下し、パッカ５ｐ内の高圧窒素ガスはガス路Ｇｖを通って開放される。そしてパッカ５ｐは、自身の弾性収縮力によって収縮する（図１２）。
【００３８】
７．装置定置工程。
前記ボーリング孔掘削工程で掘削した深度（所定深さ）まで、ボーリングロッド２と注入ロッド５を戻し、つぎのステージで掘削、薬液注入を行う準備をする。そのために、注入ロッド５は移動させず、注入ロッド５の位置を前記パッカ５ｐ収縮工程のままに保持し、ボーリングロッド２を回転作動して下降せしめ、注入ロッド５をボーリングロッド２内に収容せしめる（図１３）。
【００３９】
この場合の注入ロッド５は、ボーリングロッド２に対して相対的にボーリングロッド２内へ引き戻すことになる。そのため、ボーリングロッド２の降下掘削寸法に相当する引戻し量だけ、窒素ガス圧を減じてロッドばね８（図３、図４参照）により引戻す。或いは、この様なガス圧制御等によるボーリングロッド２の掘削に関係なく、ガス室Ｇ１の圧力を低減してロッドばねの復元力で注入ロッド５をボーリングロッド２内に一気に引戻すことができる。
【００４０】
図１３を参照して上述した装置定置工程とは別の態様の方法が、図１４では示されている。当該別の態様を、図１４を参照して説明する。
【００４１】
１）図１４において点線で表示する用に、注入ロッド５を、前記掘削装置引き上げ工程（図８）と同位置まで引き上げる。この場合、注入ロッド５の引上げは、パッカ膨張用ガスの減圧によって行う。
【００４２】
２）前記ボーリング孔掘削工程（図７）と同様に、注入ロッド５をボーリングロッド２内に収容した状態で、ボーリングロッド２先端部よりも下方の領域を掘削する。そして装置の元位置への設置工程の初期における注入ロッド５の位置までボーリングロッド２を回転・掘削しつつ、下降する。
【００４３】
図１４で示す方法では、注入ロッド５を引き上げる分だけ作業工程が増えるが、注入ロッド５がボーリングロッド２内に収容されているので、注入ロッド５の引き上げ量Ｌ（図８）の分だけボーリングロッド２を下降せしめる際に、中空となった領域（改良固着した中空土壌を含む）を掘削することとなり、粉砕された土壌が内側に崩れる等の理由により掘削が容易となり、掘削速度が早くなるという利点がある。
【００４４】
【発明の効果】
本発明の作用効果を、以下に列挙する。
（１）掘削に際して、パッカが取り付けられた注入ロッドはボーリングロッドの内側に収容されているので、ボーリング孔内壁面とパッカが擦過して、パッカが破損することが防止される。
（２）薬液注入に際しては、薬液が地上側に逆流しようとしても、パッカにより完全にシール出来る。
（３）液体掘削させる注入ロッドの突き出しを、加圧流体よって行うので、ロッドばねの弾性と相俟って掘削衝撃が緩和される。
（４）突き出し所定最大寸法で流体弁（実施例ではガス弁）が自動的に開弁し、パッカを膨張させるので、同一流体の圧力で作業を連続して行うことが出来て、工事の滞りがない。
（５）ガス弁をスロットル形とし、弁ばねで予荷重を与えているので、振動、衝撃に対して弁機能が損なわれない。また、ガス弁の開弁を、ストッパへの当接によっているので開弁量が機械的に保証され、誤作動を生じ難い。
（６）ボーリング孔掘削工程から装置定置工程に至るまで、特にパッカ膨張工程、薬液注入工程、パッカ収縮工程が一貫した工程として実施されるので、工事全体の流れが良い。
（７）装置定置工程では、パッカ収縮工程の注入ロッドが突き出したままの状態からボーリングロッドを降下させビット掘削して定位置に定置させれば、手順が最短にできる。
（８）装置定置工程では、パッカ収縮工程の注入ロッドが突き出したままの状態から、注入ロッドを一旦ボーリングロッド内に収容し、その後に掘削を行えば、改良固着した土壌の掘削粉砕に逃げ場（薬液注入時に注入ロッドが位置していた空間）が存在し、掘削が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す装置の概要構成図であり、ビット掘削と高圧水掘削を同時に行っている状態を示す断面図。
【図２】図１のＸ−Ｘ断面図。
【図３】図１の注入ロッドの詳細構成を示す側断面図。
【図４】図３における注入ロッドの移動状態を示す側断面図。
【図５】注入ロッドが高圧水掘削のためにボーリングロッドから突出した状態を示す側断面図。
【図６】高圧水掘削を完了後に、図５の注入ロッド位置でパッカが膨張した状態を示す側断面図。
【図７】所定深さまでボーリングした状態を示す側面図。
【図８】地盤に薬液注入のため装置を一旦引き上げた状態を示す側面図。
【図９】注入ロッドだけをボーリングロッドから突き出した状態を示す側面図。
【図１０】パッカを膨張させた状態を示す側面図。
【図１１】薬液を噴射注入している状態を示す側面図。
【図１２】薬液注入完了後にパッカを収縮した状態を示す側面図。
【図１３】地盤改良を次に進めるため、ボーリングロッドを当初のボーリング深さに定置させた状態を示す側面図。
【図１４】図１３で示すのとは別の態様により、地盤固着部の１部を掘削開始する状態を示す側面図。
【図１５】従来の薬液注入装置を示す側断面図。
【符号の説明】
Ｇ０・・ガス通路
Ｇ１・・ガス室
Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５、Ｇ６、Ｇ７、Ｇｖ・・ガス路
１・・・３重管
２・・・ボーリングロッド
２ａ・・ストッパ
２ｂ・・ビット
２ｓ１、２ｓ２・・ねじ
５・・・注入ロッド
５ｐ・・パッカ
６・・・ピストン
６ａ・・中孔
６ｂ・・大孔
６ｃ・・内弁座
７・・・チューブ部
７ａ・・ばね座
８・・・ロッドばね
９・・・スナップリング
１０・・スペーサ
１１・・弁ばね
１６・・支持管
１６ａ・ストッパ
１６ｂ・ストッパー肩部
１６ｓ・ねじ
１８・・圧水管
２４・・ガス弁
２４ａ・外弁座
２６・・圧水路
２８・・環状部材
２９・・薬液路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention excavates a boring hole with a boring rod fitted with a drilling bit on the outer periphery of the tip, inserts an injection rod into the boring hole, and injects a chemical solution into the ground to be improved from the injection rod to improve the ground. Concerning construction method. More specifically, the present invention relates to an infusion method that uses an inflatable packer that prevents the chemical liquid from flowing back to the ground side when injecting the chemical liquid, and in particular, to inflate the packer after protruding the injection rod from the boring rod constituting the boring rod. It relates to the injection method constructed.
[0002]
[Prior art]
FIG. 15 discloses a conventional technique for improving a soft ground in the ground by injecting a chemical solution. In FIG. 15, the boring hole 40 is drilled with a boring rod (not shown), and then the injection rod 53 is inserted into the boring hole 40. Here, the injection rod 53 has a structure that doubles as a hole drilling device and an injection device.
[0003]
When the injection rod 53 inserted into the borehole 40 reaches a predetermined depth (chemical solution injection region), a chemical solution indicated by reference numeral 36 is injected from the injection port 34 to create the improved ground 39. When the chemical solution is injected, the packer 30 is expanded to seal the annular gap between the injection rod 53 and the inner wall surface (ground M) of the boring hole 40, and the chemical solution 36 flows back to the ground side (indicated by an arrow 37). It is preventing.
[0004]
However, according to the prior art as shown in FIG. 15, the packer 30 attached to the injection rod 53 rubs against the inner wall surface of the bore link hole 40 when the injection rod 53 is inserted into the bore hole 40. May be damaged. In particular, if the packer has been used repeatedly and the elastic repulsion has weakened and has not completely shrunk, the possibility of damage due to rubbing with the inner wall surface of the boring hole 40 becomes extremely high.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been proposed in view of the above-described problems of the prior art, and prevents damage to the packer due to rubbing with the ground (the inner wall surface of the borehole), and the protrusion of the injection rod and the expansion of the packer are continuously performed. The purpose is to provide an injection method that can be performed.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to the injection method of the present invention, a boring rod 2 having a bit 2b at the tip, an injection rod 5 configured to be housed in or projectable from the boring rod 2, and the injection rod 5 are provided. A rod spring 8 having a fluid supply mechanism having a fluid valve 24 for supplying a working fluid for expanding the packer to the packer 5p, and pressing the injection rod 5 to the boring rod 2 to the ground side. And a fluid chamber G1 for projecting the injection rod 5, preparing an injection device, turning the boring rod 2 in a state where the injection rod 5 is accommodated in the boring rod 2, and ground around the boring rod 2 with high-pressure water M is drilled in a borehole at a predetermined depth, and the boring rod 2 and the injection rod 5 are in the same relative relationship as in the above-mentioned accommodation state. The predetermined length L is raised, and the fluid from the ground pressure source is supplied to the fluid chamber G1 so that the injection rod 5 protrudes from the boring rod 2 to the predetermined dimension L and descends in the underground direction. If it protrudes to the predetermined dimension L, the fluid valve 24 is automatically opened to supply the packer 5p with the fluid for expanding the packer, the packer 5p is expanded, the gap with the ground M is sealed, and the chemical solution 36 is injected. The rod 5 is sprayed from the tip toward the ground M, then the packer expansion working fluid is decompressed to contract the packer, and the boring rod 2 and the injection rod 5 are returned to the predetermined depth and placed. Yes.
[0008]
Further, according to the injection method of the present invention, when the packer 5p is contracted, the injection rod 5 is held at a position that protrudes to a predetermined depth, and the boring rod 2 is lowered while rotating and excavating the injection rod. 5 is accommodated in the boring rod 2.
[0009]
Further, according to the pouring method of the present invention, when the boring rod 2 and the pouring rod 5 are placed, the pouring rod 5 is pulled up and accommodated in the boring rod 2, and the boring rod 2 is accommodated while the pouring rod 5 is accommodated. It is designed to descend.
[0011]
According to the present invention having such a configuration, first, as in the prior art, a boring rod for boring with a drilling bit attached to the outer periphery of the tip, and a ground in front of the boring rod by injecting high-pressure liquid from an injection rod. After excavation and excavating the ground toward the basement and reaching the predetermined depth, that is, the chemical solution injection region, the chemical solution is injected into the ground from the injection rod to improve the ground. Then, in order to prevent the backflow of the chemical solution in the ground direction when the chemical solution is injected, the elastic packer is expanded and sealed.
[0012]
Here, according to the present invention, when injecting the chemical solution, the piston provided at the tip of the injection rod is pressed with a pressurized fluid supplied from the ground to protrude the injection rod from the boring rod in the underground direction, Then the packer is inflated. Therefore, when excavating the ground, such as in a boring hole excavation process, the packer is accommodated in the boring rod and protrudes from the boring rod only when the chemical solution is injected. Therefore, there is no possibility that the inner wall surface of the boring hole and the packer will rub and the packer may be damaged. And since the said packer is protruded from the boring rod at the time of packer expansion | swelling, a necessary and sufficient seal | sticker is performed and it prevents that a chemical | medical solution flows backward to the ground side.
[0013]
In the present invention, the packer expansion fluid is preferably a gas from the viewpoint of compressibility, and is preferably an inert nitrogen gas from the viewpoint of avoiding oxidation of the device, lubricating oil and the like. However, it is not intended to limit the use of compressed air, liquid, or other fluids.
[0014]
Further, in the chemical injection device according to the present invention, as an example of the fluid supply mechanism, a piston is provided at the tip of the injection rod, a shoulder for the spring seat is formed on the outer periphery of the tube portion of the injection rod, A spring seat is provided on the inner periphery, a rod spring extending and contracting in the axial direction is interposed between the spring seat and the shoulder for the spring seat, an inner valve seat is formed inside the piston, and the inner side of the piston It is preferable that a throttle-type fluid valve having an outer valve seat abutting on the inner valve seat is fitted to a valve opening means for opening the fluid valve according to a predetermined movement dimension of the injection rod.
[0015]
According to the above configuration, when the pressurized fluid (packer expansion fluid) advances the injection rod by a predetermined dimension, the fluid valve is automatically opened to supply the pressurized fluid to the packer for expansion, so that the injection rod Protrusions and packer expansion can be performed in a continuous operation.
[0016]
In the present invention, the position of the injection rod is held at a position where it protrudes to a predetermined depth position in the packer contraction step, the boring rod is lowered while being rotated and excavated, and the injection rod is accommodated in the boring rod. If it is placed at the predetermined depth position, the procedure becomes the shortest.
[0017]
Alternatively, in the device placing step, the fixed and fixed soil can be obtained by pulling up the pouring rod and accommodating it in the boring rod, and lowering the boring rod in a state where the pouring rod is accommodated and placing it at the predetermined depth position. There is a place for pulverized soil when excavating, making the construction easy.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0019]
FIG. 1 shows an overall configuration of an apparatus according to an embodiment of the present invention or for implementing the same. One end of a boring rod 2 is connected to a multiple tube 1 (for example, a triple tube) that communicates with the ground. A boring bit 2 b is mounted on the other end of the boring rod 2, and an injection rod 5 configured to protrude and return in the axial direction is inserted into the boring rod 2. As will be described later, the injection rod 5 is configured to move (project and return) in the axial direction by high-pressure water that is a high-pressure fluid. The injection rod 5 is connected to the triple pipe 1 and is connected to the pressure water passage 26 for supplying high-pressure water, the chemical passage 29 for supplying the injection chemical, and the gas passage G0 for supplying nitrogen gas as a pressurized fluid to the packer 5p ( 2). However, even high-pressure air or other fluids can be used as the pressurized fluid for expanding the packer 5p.
[0020]
3 and 4 show the details of the fluid supply mechanism, that is, the relationship between the boring rod 2 and the injection rod 5, the details of the structure having functions of projecting extension and contraction of the injection rod 5, expansion and contraction of the packer 5p. . FIG. 3 shows a state in which the injection rod 5 is housed in the boring rod 2, and FIG. 4 shows the injection rod 5 in the underground direction from the boring rod 2 (FIG. 3) for high-pressure water excavation and chemical injection by the injection rod 5. FIG. 4 shows a state of protruding to the right).
[0021]
The injection rod 5 is provided with a support tube 16 that is entirely supported by the boring rod 2 on the outside and mounted on the triple tube 1 with a taper screw 16s on the inside. A piston 6 is provided on the triple pipe 1 side, that is, on the ground side (left side in FIGS. 3 and 4), and an internal screw 6s formed on the underground side of the piston 6 (right side in FIGS. 3 and 4). One end (ground side end) of the tube portion 7 which is a basic member of the injection rod 5 is attached. An annular member 28 is attached to the inside of the other end (basement side end) of the tube portion 7 with a screw, and a pressure water pipe 18 communicating with the pressure water passage 26 of the triple pipe 1 is provided inside the annular member 28. It is attached with a screw. Therefore, the pressure water pipe 18 is fixed to the tube portion 7 and moves integrally. The annular member 28 is formed with a gas path G7 for introducing nitrogen gas (which is a packer expansion fluid) to the packer 5p.
[0022]
The piston 6 forms a gas chamber G <b> 1 with the triple pipe 1, and the outer periphery is mounted on the inner periphery of the boring rod 2 so as to be slidable in the axial direction. Inside the piston 6, a large-diameter large hole 6b, and a medium-diameter 6a having a medium diameter (larger than the diameter of the valve 24 described later, but smaller than the diameter of the large hole 6b), A tapered hole is formed at the end of the large hole 6b to form the inner valve seat 6c. A gas valve 24 for controlling supply of nitrogen gas to the packer 5p is mounted inside the holes 6a and 6b.
[0023]
The gas valve 24 has an outer diameter smaller than that of the large hole 6b, and a gas path G3 is formed by a gap between the large hole 6b and the gas valve 24. The radially inner side of the gas valve 24 is fitted to the outer diameter of the support tube 16 so as to be slidable in the axial direction but airtight in the axial direction. Further, an outer valve seat 24 a configured as a tapered surface is formed on the underground side of the gas valve 24.
[0024]
In the state shown in FIG. 3, nitrogen gas pressure is not applied to the gas chamber G1, and the gas valve 24 is urged to the underground side (right side in FIG. 3) by the repulsive force of the valve spring 11, The outer valve seat 24a is in close contact with the inner valve seat 6c to close the gas supply. Further, the valve spring 11 mounted on the triple pipe 1 side of the gas valve 24 is operated by the snap ring 9 through the spacer 10 with a predetermined preload that is not opened by excavation vibration or gas pressure fluctuation. Pressing. Note that the spacer 10 is configured such that the gas chamber G1 and the gas valve 24 are ensured to flow even when the snap ring 9 and the spacer 10 are in close contact with each other.
[0025]
A spring seat portion 7a is formed on the outer periphery of the tube portion 7, and a rod spring 8 is attached between the spring seat portion 7a and the spring seat portion 2a1 of the stopper 2a attached to the lower portion of the boring rod 2. Yes. In the non-pressure state in which no pressure acts on the gas chamber G1, the rod spring 8 presses the tube portion 7 which is a basic member of the injection rod 5 to the ground side (left side in FIG. 3), as shown in FIG. The spring specifications are set so that the injection rod 5 fits in the boring rod 2. The stopper 2a is configured to support one end of the rod spring 8, and to support the role of the joint of the boring rod 2 and the tube portion 7 so as to be slidable.
[0026]
The support tube 16 slidably supports the gas valve 24 with a straight tube portion, and restricts the protruding stroke of the injection rod 5 by a stopper 16a formed at an underground side end portion, thereby opening and closing the gas valve 24. It is comprised as a valve opening means to make it. For example, in the illustrated embodiment, the moving amount of the tube portion 7, that is, the stroke of the injection rod 5 protruding is set to 1200 mm. If it moves only a predetermined stroke, the front-end | tip part 24b of the gas valve 24 will contact | abut to the shoulder part 16b of the stopper 16a, and the protrusion of the injection rod 5 will stop. At that stage, the compression amount of the valve spring 11 via the snap ring 9 and the spacer 10 becomes the opening amount, and the outer valve seat 24a and the inner valve seat 6c of the gas valve 24 are separated to form the gas passage Gv. To do. Further, the gap between the outer diameter of the stopper 16a and the inner diameter of the tube portion 7 forms a gas path G5, and the underground side of the stopper 16a forms the gas path 6 by the gap between the pressurized water pipe 18 and the tube portion 7.
[0027]
With the above configuration, when the injection rod 5 protrudes (or is excavated while protruding), the nitrogen gas passage is seated on and seals the gas passage Gv, so that it is supplied from a gas supply source (not shown). The nitrogen gas for expanding the packer stays in the gas chamber G1 and the gas paths G2 and G3 whose volumes change from the gas passage G0, and is not supplied to the packer.
[0028]
When the protrusion of the injection rod 5 reaches a predetermined stroke limit (for example, 1200 mm), gas pressure is acting on the piston 6 and the tube portion 7, so that it moves to the underground side (right side in FIGS. 3 and 4). However, since the gas valve 24 abuts against the stopper 16a, it does not move further underground. As a result, the inner valve seat 6c moves to the basement side from the gas valve 24, the inner valve seat 6c and the outer valve seat 24a are not in close contact with each other, and the gas valve 24 is opened. And the gas flow path which leads to the packer 5p through the gas chamber G1, the gas path G2, the gas paths G3, G5 to G7 is configured.
[0029]
Next, the operating state of the illustrated embodiment will be described. Here, FIG. 1 shows a state where the injection rod is housed in the boring rod 2 and a bit excavation and high-pressure water excavation state or a non-operational stationary state, FIG. 5 shows a state where the injection rod 5 protrudes, FIG. FIG. 5 shows that the high-pressure water excavation in FIG. 5 is completed and the packer 5p is inflated so that the chemical solution can be injected.
[0030]
The construction procedure using the above-described configuration apparatus will be mainly described with reference to FIGS.
1. Boring hole drilling process.
By transmitting the rotational driving force from the ground, the boring rod 2 is turned, and the ground around the boring rod 2 is supplied by the bit 2 and by the high-pressure water supplied from the high-pressure liquid source on the ground and guided from the pressure water channel 26. M is excavated and a borehole is excavated to a predetermined depth underground (FIGS. 7 and 1). The positional relationship between the boring rod 2 and the injection rod 5 at this time is in the state shown in FIG.
[0031]
2. Drilling device lifting process.
The boring rod 2 and the injection rod 5 are pulled up by a predetermined dimension L while maintaining the same relative positional relationship as in the boring hole excavation process (FIG. 8). The predetermined dimension L is set by the axial distance Lp and the chemical solution injection zone Lj when the packer is expanded (FIG. 10). The first injection zone Lj becomes the first stage, and thereafter, the first injection zone Lj comes into contact with the first stage, and the injection zone below it becomes the second stage (step-down method). The positional relationship between the boring rod 2 and the injection rod 5 after the pulling process is also in the state shown in FIGS.
[0032]
3. Injection rod 5 protruding process.
The piston 6 (FIGS. 3 and 4) is pressed with high-pressure nitrogen gas supplied from a ground pressure source, and the injection rod 5 is projected to a predetermined dimension L (excavation depth in the boring hole excavation step). Lower (Fig. 9).
[0033]
The positional relationship between the boring rod 2 and the injection rod 5 at this time is substantially in the state shown in FIGS. However, unlike the case shown in FIG. 4, the gas valve 24 is still in a closed state.
[0034]
4). Packer 5p expansion step.
When the injection rod 5 is advanced and protruded to a predetermined protruding amount (for example, 1200 mm), the gas valve 24 is opened (FIG. 4), and high-pressure nitrogen gas that is a packer expansion fluid is supplied to the packer 5p. Is expanded to seal the gap between the ground M and the tube portion 7.
[0035]
The positional relationship between the boring rod 2 and the injection rod 5 at this time is in the state shown in FIG. 4, the gas valve 24 is opened, and high-pressure nitrogen gas is supplied to the gas passage G0, the gas passage Gv, and the packer 5a. A gas flow path is configured (FIGS. 10 and 6).
[0036]
5. Chemical solution injection process.
The chemical liquid 36 is injected and injected toward the ground M (FIG. 11). The positional relationship between the boring rod 2 and the injection rod 5 at this time is in the state shown in FIGS.
[0037]
6). Packer 5p contraction process.
The packer 5p is contracted after the chemical injection is completed. If the supply source of nitrogen gas is opened to the atmosphere side, the pressure in the gas chamber G1 decreases, and the high-pressure nitrogen gas in the packer 5p is released through the gas path Gv. The packer 5p contracts by its own elastic contraction force (FIG. 12).
[0038]
7). Device placement process.
The boring rod 2 and the injection rod 5 are returned to the depth (predetermined depth) excavated in the boring hole excavation step, and preparations for excavating and injecting a chemical solution are performed on the next stage. Therefore, the injection rod 5 is not moved, the position of the injection rod 5 is maintained as it is in the packer 5p contraction step, the boring rod 2 is rotated and lowered, and the injection rod 5 is accommodated in the boring rod 2. (FIG. 13).
[0039]
The injection rod 5 in this case is pulled back into the boring rod 2 relative to the boring rod 2. Therefore, the nitrogen gas pressure is reduced by the pullback amount corresponding to the lowered excavation dimension of the boring rod 2 and pulled back by the rod spring 8 (see FIGS. 3 and 4). Alternatively, regardless of the excavation of the boring rod 2 by such gas pressure control or the like, the pressure in the gas chamber G1 can be reduced and the injection rod 5 can be pulled back into the boring rod 2 by the restoring force of the rod spring.
[0040]
FIG. 14 shows a method in another mode different from the apparatus placing step described above with reference to FIG. The other aspect will be described with reference to FIG.
[0041]
1) In order to display it with a dotted line in FIG. 14, the injection rod 5 is pulled up to the same position as in the excavator lifting process (FIG. 8). In this case, the injection rod 5 is pulled up by depressurizing the packer expansion gas.
[0042]
2) Similarly to the boring hole excavation step (FIG. 7), the region below the tip of the boring rod 2 is excavated with the injection rod 5 housed in the boring rod 2. Then, the boring rod 2 is lowered and rotated to the position of the injection rod 5 at the initial stage of the installation process at the original position of the apparatus.
[0043]
In the method shown in FIG. 14, the number of work steps increases as the injection rod 5 is pulled up. However, since the injection rod 5 is accommodated in the boring rod 2, boring is performed by the amount L of the injection rod 5 pulled up (FIG. 8). When the rod 2 is lowered, a hollow area (including improved fixed hollow soil) is excavated, and excavation is facilitated due to the fact that the crushed soil collapses inward, and the excavation speed increases. There is an advantage.
[0044]
【The invention's effect】
The effects of the present invention are listed below.
(1) At the time of excavation, since the injection rod to which the packer is attached is accommodated inside the boring rod, the inner wall surface of the boring hole and the packer are prevented from rubbing and the packer is prevented from being damaged.
(2) When the chemical solution is injected, even if the chemical solution flows backward to the ground side, it can be completely sealed by the packer.
(3) Since the injection rod for excavating the liquid is ejected by the pressurized fluid, the excavation impact is mitigated in combination with the elasticity of the rod spring.
(4) Since the fluid valve (in this example, the gas valve) automatically opens and expands the packer with a predetermined maximum dimension, the work can be performed continuously with the same fluid pressure, resulting in construction delays. There is no.
(5) Since the gas valve is a throttle type and a preload is applied by a valve spring, the valve function is not impaired against vibration and impact. Further, since the gas valve is opened by contact with the stopper, the valve opening amount is mechanically guaranteed, and malfunction is unlikely to occur.
(6) From the boring hole excavation process to the device placement process, the packer expansion process, the chemical solution injection process, and the packer contraction process are performed as a consistent process, so the overall construction flow is good.
(7) In the device placement step, the procedure can be shortened by lowering the boring rod from the state where the injection rod in the packer shrinkage step is protruding and excavating the bit and placing it in place.
(8) In the device placement process, once the injection rod in the packer contraction process is protruding, the injection rod is once accommodated in the boring rod and then excavated. Excavation is easy because there is a space where the injection rod was located at the time of the chemical injection.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an apparatus showing an embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view showing a state in which bit excavation and high-pressure water excavation are performed simultaneously.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line XX in FIG.
3 is a side sectional view showing a detailed configuration of the injection rod of FIG. 1. FIG.
4 is a side sectional view showing a movement state of the injection rod in FIG. 3. FIG.
FIG. 5 is a side sectional view showing a state in which an injection rod protrudes from a boring rod for high-pressure water excavation.
6 is a side cross-sectional view showing a state where the packer has expanded at the pouring rod position of FIG. 5 after completion of high-pressure water excavation.
FIG. 7 is a side view showing a state where the drilling is performed to a predetermined depth.
FIG. 8 is a side view showing a state where the apparatus is once pulled up for injecting a chemical into the ground.
FIG. 9 is a side view showing a state in which only the injection rod is protruded from the boring rod.
FIG. 10 is a side view showing a state where the packer is expanded.
FIG. 11 is a side view showing a state in which a chemical solution is injected and injected.
FIG. 12 is a side view showing a state in which the packer is contracted after the chemical liquid injection is completed.
FIG. 13 is a side view showing a state in which a boring rod is placed at an initial boring depth in order to proceed with ground improvement.
FIG. 14 is a side view showing a state in which excavation of one part of the ground fixed portion is started according to a mode different from that shown in FIG. 13;
FIG. 15 is a side sectional view showing a conventional chemical liquid injector.
[Explanation of symbols]
G0 .. Gas passage G1 .. Gas chambers G2, G3, G4, G5, G6, G7, Gv. 2s2 ... Screw 5 ... Injection rod 5p ... Packer 6 ... Piston 6a ... Middle hole 6b ... Large hole 6c ... Inner valve seat 7 ... Tube 7a ... Spring seat 8 ... Rod spring 9 ... Snap ring 10 ·· Spacer 11 · · Valve spring 16 · · Support pipe 16a · Stopper 16b · Stopper shoulder 16s · Screw 18 · · Pressure water pipe 24 · · Gas valve 24a · Outer valve seat 26・ Pressure channel 28 ・・ annular member 29 ・・ chemical channel

Claims

A boring rod (2) having a bit (2b) at the tip, an injection rod (5) configured to be housed in or projectable from the boring rod (2), and the injection rod (5 ) And a fluid supply mechanism having a fluid valve (24) for supplying a working fluid for expanding the packer to the packer (5p), and injected into the boring rod (2). A rod spring (8) for pressing the rod (5) to the ground side and a fluid chamber (G1) for projecting the injection rod (5) are prepared. An injection device is prepared, and the injection rod (5 ), The boring rod (2) is turned, and the ground (M) around the boring rod (2) is excavated at a predetermined depth with high-pressure water, and the boring rod ( ) And the injection rod (5) with the same relative relationship as in the above-described housing state, the injection rod (5) is pulled up by a predetermined dimension (L), and the fluid from the ground pressure source is supplied to the fluid chamber (G1). 5) is protruded from the boring rod (2) by the predetermined dimension (L) and lowered in the underground direction, and when the injection rod (5) protrudes to the predetermined dimension (L), the fluid valve (24) is automatically turned on. Open the valve and supply the packer expansion fluid to the packer (5p) to expand the packer (5p), seal the gap with the ground (M), and feed the chemical (36) from the tip of the injection rod (5) to the ground (M), the pressure is reduced to reduce the working fluid for expanding the packer, the packer is contracted, and the boring rod (2) and the injection rod (5) are returned and fixed to the predetermined depth. Injection method to be used.

When contracting the packer (5p), the injection rod (5) is held at a position that protrudes to a predetermined depth, and the injection rod (5) is lowered by rotating and drilling the boring rod (2). The injection method according to claim 1, which is accommodated in the boring rod (2).

When the boring rod (2) and the pouring rod (5) are placed, the pouring rod (5) is pulled up and accommodated in the boring rod (2), and the boring rod (2 ) Is lowered.