特開 2024-157912 注入管および注入材注入方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024157912

(43)【公開日】2024-11-08

(54)【発明の名称】注入管および注入材注入方法

(51)【国際特許分類】

   E02D 3/12 20060101AFI20241031BHJP

【ＦＩ】

E02D3/12 101

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023072575

(22)【出願日】2023-04-26

(71)【出願人】

【識別番号】000206211

【氏名又は名称】大成建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】廣岡 真一

(72)【発明者】

【氏名】根岸 昌範

(72)【発明者】

【氏名】高畑 陽

【テーマコード（参考）】

2D040

【Ｆターム（参考）】

2D040AA04

2D040AB01

2D040AC02

2D040AC03

2D040AC05

2D040CA01

2D040CA02

2D040CB03

2D040CD09

2D040DA01

2D040DA12

2D040DA13

(57)【要約】

【課題】地盤内に複数種類の注入材を同時に注入することを可能とした注入管およびこの注入管を利用した注入材注入方法を提案する。
【解決手段】中空の管体２と、管体２の内部に設けられた仕切り板３とを備える注入管１である。管体２には、複数の注入孔２２が形成されている。また、仕切り板３は、管体２の軸方向に沿って管体２の内空を分割している。この注入管１を利用した注入材注入方法では、複数種類の注入材を、仕切り板３で分割された異なる空間にそれぞれ供給する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

中空の管体と、
前記管体の内部に設けられた仕切り板と、を備える注入管であって、
前記管体には、複数の孔またはスリットが形成されており、
前記仕切り板は、前記管体の軸方向に沿って前記管体の内空を分割していることを特徴とする、注入管。

【請求項2】

前記管体は、複数の管構成部材を軸方向に連結することにより形成されており、
前記管構成部材は、一般部と、前記一般部の一端に形成されたオス継手部と、前記一般部の他端に形成されたメス継手部とを有し、
前記オス継手部は、前記一般部の外径よりも小さい外径であり、
前記メス継手部は、前記一般部の外径と同じ外径で、かつ、前記オス継手部の外径と同等の内径を有し、前記オス継手部と嵌合可能であることを特徴とする、請求項１に記載の注入管。

【請求項3】

前記管構成部材の内部には、前記仕切り板を構成する分割板が形成されており、当該分割板の一端には凹部が形成されているとともに、前記分割板の他端には前記凹部と嵌合可能な凸部が形成されていることを特徴とする、請求項２に記載の注入管。

【請求項4】

前記オス継手部の外面および前記メス継手部の内面のいずれか一方に複数の突起が形成されているとともに、他方に前記突起を嵌め込むことが可能な穴または溝が形成されていることを特徴とする、請求項２に記載の注入管。

【請求項5】

前記注入管の先端に、底キャップが取り付けられており、
前記底キャップは、円筒と円錐を組み合わせた形状を有し、
前記底キャップの内部には、当該底キャップの内空を分割する分割板が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の注入管。

【請求項6】

地盤にボーリング孔を形成する工程と、
前記ボーリング孔内に請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の注入管を挿入する工程と、
前記ボーリング孔の内壁と前記注入管の外面との隙間に間詰材を充填する工程と、
前記注入管内に複数種類の注入材を供給する工程と、を備える注入材注入方法であって、
前記複数種類の注入材を、前記仕切り板で分割された異なる空間にそれぞれ供給することを特徴とする、注入材注入方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、注入管および地盤内への注入材注入方法に関する。

【背景技術】

【0002】

地盤改良や汚染地下水の浄化等を目的として、地盤中に注入材を供給する場合がある。地盤改良を目的とする場合には、セメントミルク等の懸濁物や水ガラス系の溶液等が用いられる。また、汚染地下水の浄化を目的とする場合には、固形浄化材の懸濁物や液系浄化材が用いられ、汚染地下水の面的浄化や待ち受けバリアの構築により、汚染地下水の拡散防止が行われる。
汚染地下水の浄化を目的として地盤中に注入材を供給する方法としては、浸透注入工法が用いられる。浸透注入工法の中でも、比較的簡易な方法として、対象地盤に注入井戸を設置し、ストレーナ位置から注入材を自然浸透により注入する方法が用いられる。自然浸透による注入方法は、簡易的な注入設備を用いることから、比較的低コストで施工可能である。
なお、地盤に注入材を注入する工法として、複数種類の注入材を個別に地盤内に注入し、地盤中において注入材同士を反応させる場合がある。例えば特許文献１には、２種類の溶液を２本の注入管により個別に地盤内に注入し、地盤内において反応させる注入方法が開示されている。
特許文献１の注入方法では、複数の注入管を配管する必要があるため、施工に手間がかかる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００６－２９９７５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、地盤内に複数種類の注入材を同時に注入することを可能とした注入管およびこの注入管を利用した注入材注入方法を提案することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

前記課題を解決するために、本発明の注入管は、中空の管体と、前記管体の内部に設けられた仕切り板とを備えるものであって、前記管体には複数の孔またはスリットが形成されており、前記仕切り板は前記管体の軸方向に沿って前記管体の内空を分割している。
かかる注入管によれば、注入管の内部が仕切り板により分割されているため、１本の注入管内に複数の流路が並設されることになる。すなわち、本発明によれば、１本の注入管により、複数種類の注入材を地盤内に注入できる。そのため、注入材の種類に応じて複数の注入管を配管する従来の注入方法に比べて、簡易に施工することができる。また、注入管内の一の流路に通じる孔またはスリットと他の流路に通じる孔またはスリットとの相対位置関係が一定となるため、複数の注入材を注入する場合であっても、各注入材の流出方向を管理しやすい。また、注入材同士が反応して固形物等を生成する場合においても、注入孔（注入管）内で固形分が生成されることはない。また、一つの流路を備える注入管を用いて複数種類の注入材を注入する場合には、注入材の種類を切り替える手段や切り替えのタイミングを制御するタイマー等が必要になるが、本発明によれば、このような手段を必要としない。

【0006】

なお、前記管体は、複数の管構成部材を軸方向に連結することにより形成してもよい。この場合、前記管構成部材は、所定の外径および所定の内径を有した一般部と、前記一般部の一端に形成されたオス継手部（前記一般部の外径よりも小さい外径を有する部位）と、前記一般部の他端に形成されたメス継手部（前記一般部の外径と同じ外径でかつ前記オス継手部の外径と同等の内径を有し前記オス継手部と嵌合可能な部位）とを有したものを使用するとよい。また、前記管構成部材の内部には、前記仕切り板を構成する分割板が形成されており、当該分割板の一端には凹部が形成されており、前記分割板の他端には前記凹部と嵌合可能な凸部が形成されていることが望ましい。さらに、前記オス継手部の外面または前記メス継手部の内面のいずれか一方に複数の突起が形成されており、他方に前記突起を嵌め込むことが可能な穴または溝が形成されていることが望ましい。
かかる注入管によれば、オス継手部とメス継手部とを嵌合することで管構成部材同士を連結できるので、所望の長さの管体を容易に形成できる。なお、管構成部材同士の接合部には、Ｏリング等の止水材を設けてもよい。同様に、分割板同士の接合部に止水材を設けてもよい。なお、注入管の先端には、円筒と円錐を組み合わせた形状を有し、内部に内空を分割する分割板が形成された底キャップを取り付けるのが望ましい。

【0007】

前記注入管を利用した注入材注入方法は、地盤にボーリング孔を形成する工程と、前記ボーリング孔内に注入管を挿入する工程と、前記ボーリング孔の内壁と前記注入管の外面との隙間に間詰材を充填する工程と、前記注入管内に複数種類の注入材を供給する工程とを備えている。このとき、複数種類の注入材は、仕切り板で分割された異なる空間にそれぞれ供給する。
本発明の注入材注入方法によれば、内部が仕切り板により分割された注入管を利用するため、１本の注入管により、地盤内に複数種類の注入材を注入できる。また、複数の注入管を配管する従来の注入方法に比べて、簡易に施工することができる。

【発明の効果】

【0008】

本発明の注入管および注入材注入方法によれば、複数種類の注入材を地盤内に同時に注入することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】地盤への注入材供給状況を示す模式図である。

【図2】注入管を示す斜視図である。

【図3】管構成部材を示す図であって、（ａ）は有孔管、（ｂ）は無孔管である。

【図4】管構成部材を示す図であって、（ａ）は軸方向の断面図、（ｂ）は横断方向の断面図である。

【図5】管構成部材同士の継手部を示す図であって、（ａ）は分解側面図、（ｂ）は断面図である。

【図6】注入管の下端部を示す図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は分解側面図である。

【図7】注入材注入方法の手順を示すフロチャートである。

【図8】注入材注入方法の各工程を示す断面図であって、（ａ）は削孔工程、（ｂ）は配管工程、（ｃ）は間詰工程である。

【図9】地盤への注入材供給状況を示す断面図である。

【図10】蓋材を示す断面図である。

【図11】注入管の配置の例を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側断面図である。

【図12】仕切り板の他の形態を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本実施形態では、地盤中に薬液などの注入材を供給（注入）する場合について説明する。図１に注入材の注入状況を示す。本実施形態の注入材注入方法は、図１に示すように、地盤には注入管１が配管されており、注入材タンクＴ内の注入材ｉは、注入管１を介して地盤に浸透させる。
図２に注入管を示す。注入管１は、図２に示すように、中空の管体２と、管体２の内部に設けられた仕切り板３とを備えている。注入管１（管体２）の内空は、仕切り板３によって、全長にわたって２つの空間（流路１１，１２）分割されている。

【0011】

管体２は、複数の管構成部材２１，２１，…を軸方向に連結することにより形成されている。図３に管構成部材２１を示す。地盤の所定の位置（例えば、図１に示す帯水層Ｇ２）に配設される管構成部材２１には、図３（ａ）に示すように、有孔管２１ａを使用する。有孔管２１ａには、内外方向に貫通する複数の孔またはスリット（注入孔２２）が形成されている。一方、それ以外の層（図１の不飽和層Ｇ１または不透水層Ｇ３）に配設される管構成部材２１には、図３（ｂ）に示すように、注入孔２２が形成されていない無孔管２１ｂを使用する。すなわち、注入管１には、地盤中の注入材の注入対象領域（例えば、帯水層）に対応して、注入孔２２が形成されている。

【0012】

図４に管構成部材２１を示す。図４（ａ）に示すように、管構成部材２１は、一般部２３と、一般部２３の一端に形成されたオス継手部２４と、一般部２３の他端に形成されたメス継手部２５とを有している。
オス継手部２４は、一般部２３の一端に形成された段差部分で、一般部２３の外径よりも小さい外径を有している。一方、メス継手部２５は、一般部２３の外径と同じ外径で、かつ、オス継手部２４の外径と同等の内径（本実施形態では一般部２３と同じ内径）を有していて、他の管構成部材２１のオス継手部２４と嵌合可能である。オス継手部２４の長さは限定されるものではないが、例えば、５０ｍｍ程度とする。

【0013】

図５にオス継手部２４とメス継手部２５の詳細を示す。図５（ａ）に示すように、オス継手部２４の外面には、複数の突起２６，２６，…が周方向に所定の間隔をあけて形成されている。一方、メス継手部２５には、オス継手部２４の突起２６の位置に応じて、突起２６を嵌め込むことが可能な穴（凹部）２７が形成されている。オス継手部２４をメス継手部２５に挿入すると、図５（ｂ）に示すように、突起２６と穴２７とが嵌合し、メス継手部２５からオス継手部２４の抜け出し難くなる。

【0014】

管構成部材２１の内部は、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、分割板３１によって二分割されている。分割板３１は、当該管構成部材２１に連結される他の管構成部材２１の分割板３１と連結されることで、仕切り板３を構成する（図５（ｂ）参照）。これにより、仕切り板３は、管体の軸方向に沿って管体の全長にわたって内空を分割している。
図４（ａ）に示すように、分割板３１のオス継手部２４側の端部には凹部３２が形成されているとともに、分割板３１の他端（メス継手部２５側の端部）には凹部３２と嵌合可能な凸部３３が形成されている。凹部３２および凸部３３は、分割板３１の全幅（図４（ｂ）における左右方向の幅）にわたって形成されている。

【0015】

図４（ａ）に示すように、凸部３３は、管構成部材２１（メス継手部２５）の端面（図４（ａ）における右端面）よりも突出している。凸部３３は、断面視三角形状を呈していて、先端に向かうに従って幅（厚み）が小さくなる形状を有している。凹部３２は、凸部３３の断面形状に応じて、奥に向かうに従って溝幅が小さくなる断面Ｖ字状を呈している。すなわち、凹部３２は、凸部３３と嵌合可能な形状を有している。凹部３２の開口端（図４（ａ）における左端）は、管構成部材２１の端面（図４（ａ）における左端）よりも内側に配置されている。そのため、図５（ｂ）に示すように、管構成部材２１同士を連結すると、一方の管構成部材２１のメス継手部２５の先端から突出した分割板３１の凸部３３が、他方の管構成部材２１の内部において、凹部３２と当接（嵌合）する。その結果、軸方向に連結された管構成部材２１の内部に形成された分割板３１同士は、凹部３２と凸部３３との嵌合により連結されて、連続した仕切り板３が形成される。

【0016】

図６に注入管１の先端部（下端部）を示す。図６（ａ）および（ｂ）に示すように、注入管の先端には、底キャップ６が固定されている。本実施形態の底キャップ６は、円筒部分６１と円錐部分６２を組み合わせた形状を有している。円筒部分６１の内空は、底キャップ６に接続する管構成部材２１のオス継手部２４の外径と同等の内径を有している。また、円筒部分６１には、図６（ｂ）に示すように、底キャップ６に接続する管構成部材２１のオス継手部２４の複数の突起２６と係合する複数の穴６３が形成されている。オス継手部２４を円筒部分６１に挿入すると、図６（ａ）に示すように、突起２６と穴６３とが嵌合し、オス継手部２４が円筒部分６１から抜け出し難くなる。

【0017】

また、図６（ａ）に示すように、底キャップ６の内部には、当該底キャップ６の内空を分割する分割板３４が形成されている。分割板３４の下端は、底キャップ６（円錐部分６２）の内面に固定されている。また、分割板３４の上端には、凸部３３が形成されていて、底キャップ６に接合する管構成部材２１の凹部３２（図４（ａ）参照）と連結可能に構成されている。すなわち、注入管１の内部は、底キャップ６の内部に至るまで連続する仕切り板３によって全長にわたって二分割されている。

【0018】

注入管１を利用した注入材注入方法は、以下の手順により行う。図７に注入材注入方法の手順を示す。図７に示すように、注入材注入方法は、削孔工程Ｓ１１と、配管工程Ｓ１２と、間詰工程Ｓ１３と、注入工程Ｓ１４とを備えている。図８に注入材注入方法の施工状況を示す。
削孔工程Ｓ１１では、図８（ａ）に示すように、ボーリングマシンＭを利用して、地盤にボーリング孔４を形成する。ボーリング孔４の削孔に伴い、孔壁が崩れないように、ボーリング孔４にケーシング４１を挿入する。

【0019】

配管工程Ｓ１２では、図８（ｂ）に示すように、ケーシング４１（ボーリング孔４）内に注入管１を挿入する。注入管１の配管作業は、管構成部材２１を軸方向に連結しながら、ケーシング４１内に挿入する。このとき、管構成部材２１同士の接合部および分割板３１同士の接合部に止水材（例えばＯリング）を設けてもよい。注入管１は、帯水層Ｇ２（注入対象領域）の位置に応じて注入孔が形成された有孔管２１ａを配管し、それ以外の領域（不飽和層Ｇ１や不透水層Ｇ３）には注入孔が形成されていない無孔管２１ｂを配管する。図９に地盤に設置された注入管１を示す。注入管１は、図９に示すように、仕切り板３が地下水の流向と平行になるように配管する。図１０に注入管１の頭部を示す。配管後の注入管１の頭部には、図１０に示すように、蓋材５を設置し、雨水や異物などが注入管１に浸入することを防止する。蓋材５の形状寸法は、注入管の密閉性が確保できるものであれば限定されない。

【0020】

間詰工程Ｓ１３では、図８（ｃ）に示すように、帯水層Ｇ２の位置に対応して、注入管１の外面とボーリング孔４の内壁との隙間に間詰材４２（例えば珪砂や砂利等）を充填するとともに、ケーシング４１を引き抜く。また、帯水層Ｇ２とその地表面側に積層された不飽和層Ｇ１との境界をシール材４３により止水し、不飽和層Ｇ１に対応する注入管１とボーリング孔４との隙間には固化材（グラウトやモルタル等）４４を充填する。

【0021】

注入工程Ｓ１４では、注入管１を利用して地盤（帯水層Ｇ２）に注入材ｉを注入する。注入材ｉは、タンクＴから注入管１に供給し、自然浸透により地盤（帯水層Ｇ２）に注入する（図１参照）。より具体的には、注入管１内の仕切り板３により分割された各空間（流路１１，１２）に、それぞれ異なる注入材ｉａ，ｉｂを供給し、２種類の注入材ｉａ，ｉｂを同時に地盤に注入する。図９に示すように、注入管１から注入された２種類の注入材ｉａ，ｉｂは、上流から流れてきた地下水Ｗとともに流下し、注入管１の下流側において混合される。

【0022】

以上のとおり、本実施形態の注入管１は、内部が仕切り板３により分割されている。すなわち、１本の注入管１内に複数の流路１１，１２が並設されているため、１本の注入管１により、複数種類の注入材ｉを地盤内に注入できる。そのため、注入材ｉの種類に応じて複数の注入管１を配管する従来の注入方法に比べて、簡易に施工することができる。
また、注入管１内の一の流路１１に通じる注入孔２２と他の流路１２に通じる注入孔２２との相対位置関係が一定となるため、複数種類の注入材ｉを注入する場合であっても、各注入材ｉの流出方向を管理しやすい。
また、注入材同士が反応して固形物等を生成する場合においても、注入孔（注入管）内で固形分が生成されることはない。
また、注入材ｉの種類を切り替える手段や切り替えのタイミングを制御するタイマー等を必要とせずに異なる種類の注入材ｉを地盤に注入できる。
また、オス継手部２４とメス継手部２５とを嵌合することで管構成部材２１同士を連結できるので、所望の長さの管体２を容易に形成できる。

【0023】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
例えば、注入管１は、地盤に対して複数本配設してもよい。この場合には、図１１に示すように、地下水Ｗの流下方向に対して直交する方向に複数の注入管１を並設するのが望ましい。こうすることで、注入管１から浸透した注入材ｉが隣り合う他の注入管１から浸透した注入材ｉと混合されながら流下するようになる。

【0024】

また、前記各実施形態では、注入管１が仕切り板３によって二分割されている場合について説明したが、注入管１内の分割数は限定されるものではなく、例えば、図１２に示すように、注入管１内に十字状に仕切り板３を配設して四分割にしてもよい。
注入管１は、必ずしも管構成部材２１を連結することにより形成する必要はなく、予め所定の長さを有した１本の管体であってもよい。
また、注入管１を構成する材料は限定されるものではないが、配管時や地中における土圧および水圧に対して十分な強度を有したものを使用することが好ましい。

【0025】

蓋材５および底キャップ６は、必要に応じて設置すればよい。
底キャップ６の形状は、前記実施形態で示した形状に限定されるものではない。また、底キャップ６の固定方法も限定されるものではなく、例えば、溶着してもよい。
また、底キャップ６に代えて、注入管１の下端に底板が一体に形成されていてもよい。

【0026】

前記実施形態では、オス継手部２４の外面に突起２６が形成されていて、メス継手部２５の内面に突起２６と嵌合可能な穴２７が形成されている場合について説明したが、メス継手部２５の内面に突起２６が形成されていて、オス継手部の外面に穴が形成されていてもよい。
また、突起２６の係合する受部の形状は穴限定されるものではなく、例えば溝であってもよい。
さらに、オス継手部２４の外面とメス継手部２５の内面にそれぞれネジ加工を施し、オス継手部２４とメス継手部２５とを螺合するようにしてもよい。

【符号の説明】

【0027】

１ 注入管
２ 管体
２１ 管構成部材
２２ 注入孔
２３ 一般部
２４ オス継手部
２５ メス継手部
３ 仕切り板
３１ 分割板
４ ボーリング孔
５ 蓋材
６ 底キャップ
ｉ 注入材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】