JP2000034721A - 高圧ジェット噴射混合処理方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超高圧水での切削能力を高められることで、
引上速度を高めることができるので、施工性能が向上す
る。 【解決手段】 注入管１の先端に、高圧水ノズルと空気
ノズルを組合わせ、高圧水と圧縮空気を同時に噴射し
て、所定造成範囲の土砂を切削する噴射ノズル11を設
け、この噴射ノズル11の下方に硬化材を噴射する硬化材
ノズル12を設けたモニター１ｂを取付け、注入管１の頂
部に注入管本体部１ａの各流路に超高圧水、圧縮空気、
硬化材を送る注入管スイべル１ｃを設けた高圧ジェット
噴射混合処理装置を使用し、注入管１を回転させて引き
上げ、圧縮空気２を伴った超高圧水３を噴射ノズル11か
ら地盤に噴出させて地盤を切削するとともに硬化材５を
充填させ、円柱状の固結体を造成する高圧ジェット噴射
混合処理方法において、前記噴射ノズル11は注入管１の
軸直方向で相互に反対方向に向くように対に設け、２方
向を同時切削する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軟弱地盤の改良、
建設構造物基礎等を目的として施工される地盤硬化材注
入工法において、定型均一なる良質な地盤改良体を形成
し得る高圧ジェット噴射混合処理工法いわゆるジェット
グラウト工法で使用する高圧ジェット噴射混合処理方法
および装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高圧ジェット噴射混合処理工法は、水に
高い圧力を加えて得られる強力なエネルギーによって地
盤の組織を破壊し、スライムを地表に排出することによ
って地中に人為的空間を作り、硬化材を充填して強固な
固結体を造成するものである。

【０００３】図８に示すように、注入管１として三重管
を使用し、圧縮空気２を伴った超高圧水３を地盤に回転
して噴出させて地盤を切削し、そのスライム４を地表に
排出させるとともに硬化材５を同時充填させ、円柱状の
固結体を造成する三重管工法（コラムジェトグラウト工
法）について説明する。

【０００４】図９に示すように、注入管１は、超高圧水
流路６、圧縮空気流路７、硬化材流路８の各流路を有す
る注入管本体部１ａの先端にモニター１ｂを取付け、頂
部に前記注入管本体部１ａの各流路に超高圧水、圧縮空
気、硬化材を送る注入管スイべル１ｃを設けたものであ
る。

【０００５】モニター１ｂでは高圧水ノズル９と空気ノ
ズル10を組合わせ、超高圧水３と圧縮空気２を同時に噴
射して、所定造成範囲の土砂を切削する噴射ノズル11を
設け、この噴射ノズル11の下方に硬化材５を噴射する硬
化材ノズル12を設けた。図中13は先端シューである。

【０００６】三重管工法（コラムジェトグラウト工法）
の施工手順は、図10に示すように、ボーリングマシン14
で先端にメタルクラウン15、スタビライザー16を有する
ケーシングパイプ17でガイドホールを施工し、図11に示
すように、トラッククレーン等でこのケーシングパイプ
17内に三重管による注入管１の注入管本体部１ａを建込
む。

【０００７】図12に示すように、ケーシングパイプ17を
引き抜き（状況によってはケーシングパイプを残すこと
もある）、図13に示すように造成マシン18を設置し、ま
た注入管本体部１ａの上端に注入管スイべル１ｃを設置
し、圧縮空気２、超高圧水３、硬化材５を注出して注入
管１を回転しながら引き上げ、図14に示すようにコラム
施工完了となる。

【０００８】このように噴射ノズル11からは、周囲を圧
縮空気により包合された超高圧水が噴射され、これが地
中の土粒子を撹乱するとととにに人為的空間を作り、こ
の空隙部に、次には硬化材ノズル12から抽出される硬化
材が充填されることとなる。この噴射ノズル11の周囲よ
り噴射される圧縮空気は、エアーリフト効果と称される
絶妙な効果を与える上で欠くことのできない要因の一つ
と目されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来の三
重管工法（コラムジェトグラウト工法）では、噴射ノズ
ル11は１個のみであり、地盤の切削能力には限界がある
ので、注入管１の引上速度には限界がある。ちなみに、
噴射ノズル11から周囲を圧縮空気で包合され噴射される
超高圧水の超高圧ポンプの能力は、70リットル／min
400kgf／cm² であるとして、回転数５〜６rpm 、引上速
度は16〜25min ／m が適切とされた。

【００１０】なお、特公平6-54007 号公報では、重合構
造の四つの流路を有する注入ロッドの先端に設置された
モニターの側壁に、各々ロッド内流路に通ずるととも
に、噴射口において重合する重合構造の上部噴射ノズル
と下部噴射ノズルの２つを設けたものが示されている。

【００１１】この２つのノズルは、各ノズルの周囲ノズ
ルから加圧気体を、上部ノズルからは超高圧水を、下部
ノズルからは超高圧硬化材を噴射するものである。

【００１２】従って、この特公平6-54007 号公報のもの
は硬化材を超高圧で噴射できるという効果はあるが、周
囲を圧縮空気で包合され噴射される超高圧水での切削能
力を高められるものではない。

【００１３】本発明の目的は前記従来例の不都合を解消
し、超高圧水での切削能力を高められることで、引上速
度を高めることができるので、施工性能が向上する高圧
ジェット噴射混合処理方法および装置を提供することに
ある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、高圧ジェット噴射混合処理方法としては、超
高圧水、圧縮空気、硬化材の流路を有する注入管の先端
に、高圧水ノズルと空気ノズルを組合わせ、高圧水と圧
縮空気を同時に噴射して、所定造成範囲の土砂を切削す
る噴射ノズルと、その下方に硬化材を噴射する硬化材ノ
ズルを設けたモニターを取付け、注入管の頂部に注入管
本体部の各流路に超高圧水、圧縮空気、硬化材を送る注
入管スイべルを設けた高圧ジェット噴射混合処理装置を
使用し、注入管を回転させて引き上げる際に、圧縮空気
を伴った超高圧水を噴射ノズルから地盤に噴出させて地
盤を切削するとともに硬化材を充填させ、円柱状の固結
体を造成する高圧ジェット噴射混合処理方法において、
前記噴射ノズルは注入管の軸直方向で相互に反対方向に
向くように対に設け、２方向を同時切削することを要旨
とするものである。

【００１５】高圧ジェット噴射混合処理装置としては、
超高圧水、圧縮空気、硬化材の流路を有する注入管の先
端に、高圧水ノズルと空気ノズルを組合わせ、高圧水と
圧縮空気を同時に噴射して、所定造成範囲の土砂を切削
する噴射ノズルを設け、この噴射ノズルの下方に硬化材
を噴射する硬化材ノズルを設けたモニターを取付け、注
入管本体部の頂部に前記注入管本体部の各流路に超高圧
水、圧縮空気、硬化材を送る注入管スイべルを設けた高
圧ジェット噴射混合処理装置において、注入管本体部を
超高圧水流路を形成する内管、圧縮空気流路を形成する
中内管、中外管、硬化材流路を形成する外管の４重管で
構成し、モニターで高圧水ノズルと空気ノズルを組合わ
せる噴射ノズルは注入管軸直方向で相互に反対方向に向
くように対に設け、高圧水ノズルは前記の双方が内管の
超高圧水流路に連通し、空気ノズルは一方が中内管の圧
縮空気流路に、他方が中外管の圧縮空気流路にそれぞれ
連通させたこと、または、注入管本体部は中央の超高圧
水流路の回りに圧縮空気流路と硬化材流路を並べて形成
した多孔管で構成し、モニターで高圧水ノズルと空気ノ
ズルを組合わせる噴射ノズルは注入管軸直方向で相互に
反対方向に向くように対に設け、高圧水ノズルは双方が
中央管の超高圧水流路に連通し、空気ノズルはそれぞれ
個別の圧縮空気流路に連通させたこと、および、注入管
軸直方向で相互に反対方向に向くように対に設ける噴射
ノズルは、上下で位置をわずかにずらしたことを要旨と
するものである。

【００１６】請求項１および請求項２記載の本発明によ
れば、モニターで高圧水ノズルと空気ノズルを組合わせ
る噴射ノズルは注入管軸直方向で相互に反対方向に向く
ように対に設けたので、従来と比較して周囲を圧縮空気
により包合された超高圧水での地盤の切削能力は倍増化
し、その結果、注入管の引き上げ速度を倍程度に増やし
て引き上げ時間を減少しても支障がなく、施工性能を上
げることができる。

【００１７】また、このように切削能力を高めることに
より、場合によっては、硬化材は従来配合と比較して比
重大、粘性高のものを使用でき、硬化材の希釈が少ない
ので、地盤中の歩留まりがよく、早く引き上げての品質
（強度）を確保できる。

【００１８】請求項２記載の本発明によれば、前記作用
に加えて、２個の高圧水ノズルと空気ノズルを組合わせ
る噴射ノズルは、圧縮空気流路については独自の流路、
すなわち、別系統ラインとすることで、仮に一方の噴射
ノズルが閉塞しても、閉塞による圧力差で他の噴射ノズ
ルに影響を与えることがない。このようにして、地盤、
深度により１本の造成中に、エアーの風量・圧力を各噴
射ノズル毎に調整することが可能となる。

【００１９】請求項３記載の本発明によれば、前記請求
項１および請求項２記載の発明の作用に加えて、注入管
本体部は中央の超高圧水流路の回りに圧縮空気流路と硬
化材流路を並べて形成した多孔管で構成することで、管
の構成を簡単にすることができる。

【００２０】請求項４記載の本発明によれば、注入管軸
直方向で相互に反対方向に向くように対に設ける噴射ノ
ズルは、これを上下で位置をわずかにずらしたので、注
入管を回転するときに圧縮空気により包合された超高圧
水での地盤の切削平面は完全に重なることはなく、その
分上下で広がりが確保できるとともに、上下に間隔を存
して完全に分離することもないので相乗作用も期待でき
る。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を詳細
に説明する。先に本発明の高圧ジェット噴射混合処理方
法を図１について説明すると、基本的には前記従来例で
説明した三重管工法（コラムジェトグラウト工法）の施
工手順と変わりはなく、超高圧水３、圧縮空気２、硬化
材５の流路を有する注入管１の先端に、高圧水ノズルと
空気ノズルを組合わせ、高圧水と圧縮空気を同時に噴射
して、所定造成範囲の土砂を切削する噴射ノズル11を設
け、この噴射ノズル11の下方に硬化材５を噴射する硬化
材ノズル12を設けたモニター１ｂを取付け、注入管本体
部１ａの頂部に前記注入管本体部１ａの各流路に超高圧
水、圧縮空気、硬化材を送る注入管スイべル１ｃを設け
た高圧ジェット噴射混合処理装置を使用し、注入管１の
引き上げの際に、圧縮空気２を伴った超高圧水３を噴射
ノズル11から地盤に回転して噴出させて地盤を切削し、
そのスライムを地表に排出させるとともに硬化材５を同
時充填させ、円柱状の固結体を造成するものである。

【００２２】本発明は前記噴射ノズル11はこれを注入管
１の軸直方向で相互に反対方向に向くように対に設け、
この２つの噴射ノズル11から圧縮空気２を伴った超高圧
水３を噴射して２方向を同時切削することとした。

【００２３】そして、圧縮空気２は各噴射ノズル11に対
しては別系統ラインで送るものとし、各ライン毎に風量
・圧力計等によるセンサー19ａ，19ｂを設けて監視・制
御する。

【００２４】次にこのような方法を行うための装置につ
いて説明する。図２は注入管１の第１実施形態を示す縦
断側面図であり、図中１ａは注入管本体部、１ｂはその
下端に取り付けるモニター、１ｃは注入管本体部１ａの
頂部に設ける注入管スイべルである。

【００２５】注入管本体部１ａは、超高圧水流路６を形
成する内管20、圧縮空気流路７を形成する中内管21、中
外管22、硬化材流路８を形成する外管23の４重管で構成
した。

【００２６】モニター１ｂ、注入管スイべル１ｃは図示
は省略するが、カップリングで注入管本体部１ａに着脱
自在に嵌合するもので、前記内管20、中内管21、中外管
22、外管23に端部が嵌合する管を有する構造である。

【００２７】そしてモニター１ｂでは高圧水ノズル９と
空気ノズル10を組合わせる噴射ノズル11は注入管１の軸
直方向で相互に反対方向に向くように対に、しかも、上
下で位置を多少ずらせるようにして設け、高圧水ノズル
９は前記の双方の噴射ノズル11のものが内管20の超高圧
水流路６に連通し、空気ノズル10は一方の噴射ノズル11
のもの（図示では上側）が中内管21内の圧縮空気流路７
に、他方が中外管22内の圧縮空気流路７にそれぞれ連通
させた。

【００２８】また、前記外管23が形成する硬化材流路８
は図２にも示すようにモニター１ｂでは多孔管24の各孔
24ａに分岐して、前記噴射ノズル11を避け、下方の硬化
材ノズル12に連通させる。図中25はメタルクラウンであ
る。

【００２９】注入管スイべル１ｃは、超高圧水流路６を
形成する内管20に連通する高圧水注入口26、圧縮空気流
路７を形成する中内管21に連通する圧縮空気注入口27
ａ、圧縮空気流路７を形成する中外管22に連通する圧縮
空気注入口27ｂ、硬化材流路８を形成する外管23に連通
する硬化材注入口28を有するもので、これら高圧水注入
口26と、圧縮空気注入口27ａ，27ｂ、硬化材注入口28は
相互に独立して回転可能となるようにベアリングやＯリ
ングでスイベル機構が設定される。

【００３０】図５、図６は注入管１の第２実施形態を示
す縦断側面図で、注入管本体部１ａは、中央に超高圧水
流路６を形成する孔29ａを形成し、その回りに圧縮空気
流路７を形成する孔29ｂ，29ｂ′と硬化材流路８を形成
する孔29ｃとを並べて形成した多孔管29をもって構成す
る。図示の例では孔29ｂ，29ｂ′は孔29ａを中にして左
右に配置し、孔29ｃはこれら孔29ｂと29ｂ′の間に２個
ずつ並べて形成した。

【００３１】本実施形態でも、モニター１ｂでは高圧水
ノズル９と空気ノズル10を組合わせる噴射ノズル11は注
入管１の軸直方向で相互に反対方向に向くように対に、
しかも、上下で位置を多少ずらせるようにして設け、前
記多孔管29による注入管本体部１ａに合わせて高圧水ノ
ズル９は前記の双方の噴射ノズル11のものが超高圧水流
路６を形成する孔29ａに連通し、空気ノズル10は一方の
噴射ノズル11のもの（図示では上側）が圧縮空気流路７
を形成する孔29ｂに、他方が圧縮空気流路７を形成する
孔29ｂ′にそれぞれ連通させた。（図示せず）

【００３２】さらにモニター１ｂでは前記２つの噴射ノ
ズル11の下方に硬化材ノズル12を設けるが、この硬化材
ノズル12は前記硬化材流路８を形成する孔29ｃに連通さ
せる。本実施形態ではモニター１ｂの先端にはメタルク
ラウン25を設けた。

【００３３】注入管スイべル１ｃは、注入管本体部１ａ
の超高圧水流路６を形成する孔29ａに連通する高圧水注
入口26、圧縮空気流路７を形成する孔29ｂに連通する圧
縮空気注入口27ａ、圧縮空気流路７を形成する孔29ｂに
連通する圧縮空気注入口27ｂ、硬化材流路８を形成する
孔29ｃに連通する硬化材注入口28を有するもので、これ
ら高圧水注入口26と、圧縮空気注入口27ａ，27ｂ、硬化
材注入口28は相互に独立して回転可能となるようにスイ
ベル機構が設定される。

【００３４】なお、この第２実施形態の場合も前記第１
実施形態と同じくモニター１ｂ、注入管スイべル１ｃカ
ップリングで注入管本体部１ａに着脱自在に嵌合する構
成が採用し得る。

【００３５】

【発明の効果】以上述べたように本発明の高圧ジェット
噴射混合処理方法および装置は、超高圧水での切削能力
を高められることで、引上速度を高めることができるの
で、施工性能が向上するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高圧ジェット噴射混合処理工法の１実
施形態を示す説明図である。

【図２】本発明の高圧ジェット噴射混合処理装置の第１
実施形態を示す１部省略した縦断側面図である。

【図３】本発明の高圧ジェット噴射混合処理装置の第１
実施形態を示すモニター部分の縦断側面図である。

【図４】図３のＡ−Ａ線断面図である。

【図５】本発明の高圧ジェット噴射混合処理装置の第２
実施形態を示す１部省略した縦断側面図である。

【図６】図５のＢ−Ｂ線断面図である。

【図７】図５のＣ−Ｃ線断面図である。

【図８】三重管工法（コラムジェトグラウト工法）を示
す縦断側面図である。

【図９】三重管工法（コラムジェトグラウト工法）で使
用する三重管の縦断側面図である。

【図１０】三重管工法（コラムジェトグラウト工法）の
第１工程の縦断側面図である。

【図１１】三重管工法（コラムジェトグラウト工法）の
第２工程の縦断側面図である。

【図１２】三重管工法（コラムジェトグラウト工法）の
第３工程の縦断側面図である。

【図１３】三重管工法（コラムジェトグラウト工法）の
第４工程の縦断側面図である。

【図１４】三重管工法（コラムジェトグラウト工法）の
第５工程の縦断側面図である。

【符号の説明】

１…注入管 １ａ…注入管本体 １ｂ…モニター １ｃ…注入管スイ
ベル ２…圧縮空気 ３…超高圧水 ４…スライム ５…硬化材 ６…超高圧水流路 ７…圧縮空気流路 ８…硬化材流路 ９…高圧水ノズル 10…空気ノズル 11…噴射ノズル 12…硬化材ノズル 13…先端シュー 14…ボーリングマ
シン 15…メタルクラウン 16…スタビライザ
ー 17…ケーシングパイプ 18…造成マシン 19ａ，19ｂ…センサー 20…内管 21…中内管 22…中外管 23…外管 24…多孔管 25…メタルクラウン 26…高圧水注入口 27ａ，27ｂ…圧縮空気注入口 28…硬化材注入口 29…多孔管 29ａ，29ｂ，29
ｂ′, 29ｃ…孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 江藤 政継 東京都中央区銀座８丁目14番14号 日特建 設株式会社内 (72)発明者 西 寿三男 東京都中央区銀座８丁目14番14号 日特建 設株式会社内 (72)発明者 梶田 文彦 東京都中央区銀座８丁目14番14号 日特建 設株式会社内 Ｆターム(参考） 2D040 AA01 AB01 BA01 BA02 BB03 BD05 CA00 CB03 CD01 DA03 DA17 DC06 FA08 FA09

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超高圧水、圧縮空気、硬化材の流路を有
   する注入管の先端に、高圧水ノズルと空気ノズルを組合
   わせ、高圧水と圧縮空気を同時に噴射して、所定造成範
   囲の土砂を切削する噴射ノズルと、その下方に硬化材を
   噴射する硬化材ノズルを設けたモニターを取付け、注入
   管の頂部に注入管本体部の各流路に超高圧水、圧縮空
   気、硬化材を送る注入管スイべルを設けた高圧ジェット
   噴射混合処理装置を使用し、注入管を回転させて引き上
   げる際に、圧縮空気を伴った超高圧水を噴射ノズルから
   地盤に噴出させて地盤を切削するとともに硬化材を充填
   させ、円柱状の固結体を造成する高圧ジェット噴射混合
   処理方法において、前記噴射ノズルは注入管の軸直方向
   で相互に反対方向に向くように対に設け、２方向を同時
   切削することを特徴とした高圧ジェット噴射混合処理方
   法。
2. 【請求項２】 超高圧水、圧縮空気、硬化材の流路を有
   する注入管の先端に、高圧水ノズルと空気ノズルを組合
   わせ、高圧水と圧縮空気を同時に噴射して、所定造成範
   囲の土砂を切削する噴射ノズルを設け、この噴射ノズル
   の下方に硬化材を噴射する硬化材ノズルを設けたモニタ
   ーを取付け、注入管本体部の頂部に前記注入管本体部の
   各流路に超高圧水、圧縮空気、硬化材を送る注入管スイ
   べルを設けた高圧ジェット噴射混合処理装置において、
   注入管本体部を超高圧水流路を形成する内管、圧縮空気
   流路を形成する中内管、中外管、硬化材流路を形成する
   外管の４重管で構成し、モニターで高圧水ノズルと空気
   ノズルを組合わせる噴射ノズルは注入管軸直方向で相互
   に反対方向に向くように対に設け、高圧水ノズルは前記
   の双方が内管の超高圧水流路に連通し、空気ノズルは一
   方が中内管の圧縮空気流路に、他方が中外管の圧縮空気
   流路にそれぞれ連通させたことを特徴とする高圧ジェッ
   ト噴射混合処理装置。
3. 【請求項３】 超高圧水、圧縮空気、硬化材の流路を有
   する注入管本体部の先端に、高圧水ノズルと空気ノズル
   を組合わせ、高圧水と圧縮空気を同時に噴射して、所定
   造成範囲の土砂を切削する噴射ノズルを設け、この噴射
   ノズルの下方に硬化材を噴射する硬化材ノズルを設けた
   モニターを取付け、注入管本体部の頂部に前記注入管本
   体部の各流路に超高圧水、圧縮空気、硬化材を送る注入
   管スイべルを設けた高圧ジェット噴射混合処理装置にお
   いて、注入管本体部は中央の超高圧水流路の回りに圧縮
   空気流路と硬化材流路を並べて形成した多孔管で構成
   し、モニターで高圧水ノズルと空気ノズルを組合わせる
   噴射ノズルは注入管軸直方向で相互に反対方向に向くよ
   うに対に設け、高圧水ノズルは双方が中央管の超高圧水
   流路に連通し、空気ノズルはそれぞれ個別の圧縮空気流
   路に連通させたことを特徴とする高圧ジェット噴射混合
   処理装置。
4. 【請求項４】 注入管軸直方向で相互に反対方向に向く
   ように対に設ける噴射ノズルは、上下で位置をわずかに
   ずらした請求項２または請求項３記載の高圧ジェット噴
   射混合処理装置。