JP2001279660A - 地盤の改良工法に用いる注入材の注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水を吐出しながら攪拌翼により土を攪拌し、
所定深度まで貫入させ、そこで、水の吐出を注入材の吐
出に切り換え、注入材を吐出させながら上方に引き抜く
ことにより、注入材と攪拌された土の上部にある未改良
の上記攪拌された土を上方に押し上げ、順次土を地表に
押し出すように排出して注入材を順次混合させる技術が
あるが、その技術によると、注入材の吐出口が複数あ
り、その複数の吐出口のどの吐出口から吐出されている
か地上では確認できないという問題がある。 【解決手段】 注入材を注入する圧入装置と注入管との
間に圧力計を配置すると共に下部吐出口と上部吐出口の
口径を変えたことを特徴とし、これにより注入材を圧入
する注入圧の変化により下部吐出口と上部吐出口の吐出
口の切り替わりを知ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地盤土壌に注入材
を注入して軟弱地盤を改良する地盤改良工法に用いるス
ラリー等の注入材の注入装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】埋め立て地等の軟弱地盤を改良するため
に、地盤中に注入軸を挿入し、セメント系の硬化剤を注
入して攪拌混合し、これによって地盤を硬化させること
により軟弱地盤を改良する工法が知られている。このよ
うな従来技術は、工期が短く、大深度までの適応ができ
しかも工費が比較的安価であることから広く利用されて
いる。

【０００３】また、硬化剤を土に混合させるための技術
も開発されており、硬化剤を切削軸の下端と側方の２か
所から吐出することができるようにした技術も開発され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来技術は、地盤土壌と注入する注入材とを攪拌混合し
て地盤改良を行うために、改良する地盤内には地盤土壌
に注入材が混在するためにその注入材分だけ量は増えて
しまい、その増大分が圧力となって地中の横方向への土
圧の増大によって近隣の構造物に影響を及ぼすという問
題がある。

【０００５】また、その圧力増大を軽減させるために土
を排出することが行われるが、そのために注入軸の周囲
にスパイラル状のスクリュウ羽根を形成させる等の装置
の大幅な変更が必要となる。そこで本発明者は、水を吐
出しながら攪拌翼により土を攪拌し、所定深度まで貫入
させ、そこで、水の吐出を注入材の吐出に切り換え、注
入材を攪拌翼により土と攪拌混合しながら上方に引き抜
くことにより、注入材と攪拌された土の上部にある未改
良の上記攪拌された土を上方に押し上げ、順次土を地表
に押し出すように排出して注入材を順次混合させる工法
を開発し、その注入材の注入装置として、中に注入管を
有する注入軸に攪拌注入軸を一体に設け、この攪拌注入
軸の下端に切削部を設け、その上方外周に攪拌翼を設
け、さらに内部には上記注入管に一端が接続する上位注
入管を設け、その上位注入管の他端を攪拌注入軸の側部
の角度を変えた位置に設けた二つの開口にそれぞれ連結
し、さらに、上位注入管の下部に下位注入管があり、そ
の上端は攪拌注入軸の側部に設けた開口に連結し、その
下端は攪拌注入軸の下側部に開口させた下部吐出口に連
結してあり、その攪拌注入軸に係止突起を有する上部ク
ラッチを嵌合固定し、その係止突起間に配置される係止
突起を有する下部クラッチを攪拌注入軸の周囲に回動可
能に嵌合し、この下部クラッチの外周には抵抗翼が設け
られ、さらに、この下部クラッチには上記開口に連結す
る上部吐出口を開口し、また、上位注入管に連通する開
口に連通する開口と下位注入管に連通する開口に連通す
る開口を設け、この両開口を連通させるバイパスを形成
して上位注入管と下位注入管を連通させるようにしたこ
とを特徴とする注入装置を開発した。

【０００６】このようにこの装置は、注入材の吐出が下
部吐出口の吐出と上部吐出口の吐出とが自動的に切り替
わって吐出されることが特長となっている。ところが近
時、各種土木工事において、工事における各工程の工事
記録を残すことがが広く要求されるようになってきた。
そこで、この装置においてもそのような要求に対応する
ためには注入材が下部吐出口と上部吐出口とのどちらか
ら吐出されているかを記録として残すことができる装置
とすることが望ましいことがわかった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで本発明は、注入材
を圧入する圧入装置とその注入材を送る注入管の間に圧
力計を配置し、その注入管を通した注入軸に攪拌注入軸
を一体に設け、この攪拌注入軸の下端に切削部を設け、
その上方外周に攪拌翼を設け、さらに内部には上記注入
管に一端が接続する上位注入管を設け、その上位注入管
の他端を攪拌注入軸の側部の角度を変えた位置に設けた
二つの開口にそれぞれ連結し、さらに、上位注入管の下
部に下位注入管があり、その上端は攪拌注入軸の側部に
設けた開口に連結し、その下端は攪拌注入軸の下側部に
開口させた下部吐出口に連結してあり、その攪拌注入軸
に係止突起を有する上部クラッチを嵌合固定し、その係
止突起間に配置される係止突起を有する下部クラッチを
攪拌注入軸の周囲に回動可能に嵌合し、この下部クラッ
チの外周には抵抗翼が設けられ、さらに、この下部クラ
ッチには上記開口に連結する上部吐出口を開口し、ま
た、上位注入管に連通する開口に連通する開口と下位注
入管に連通する開口に連通する開口を設け、この両開口
を連通させるバイパスを形成して上位注入管と下位注入
管を連通させるようにした注入材の注入装置とし、さら
に、下部吐出口と上部吐出口の口径を変えたことを特徴
とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。図１は注入装置の概略全体正面図、
図２は注入装置の全体側面図、図３は全体の概略ブロッ
ク図、図４は注入装置の下部説明図、図５〜図９はクラ
ッチ部の断面説明図である。

【０００９】図において、注入装置は２本を連結具によ
って連結して一組にして使用するのが一般的であるため
に、本実施の形態例も２本一組にして使用する状態を図
示する。なお、それぞれの注入装置は互いに逆の回転を
するが、同一の構造で基本作用は全く同様であり、作動
も同時に行うために、説明は一方だけの注入装置で行
う。

【００１０】１は注入軸であり、中に注入管２が通して
あり、この注入管２は必要数連結され、上部はスラリー
等の注入材の圧入装置３０に連結する連結口を有し、こ
の圧入装置３０と連結口の間に圧力計３１が設けてあ
る。注入軸１の下部には、さらに同一径もしくは径の異
なる攪拌注入軸４が連結されて一体となっており、図４
に示す如く、下端に切削部５を有し、その上方の外周に
上下方向に複数の攪拌翼６が取り付けられている。な
お、この攪拌注入軸４は注入軸１の延長であるために、
後から注入軸１に連結するのではなくはじめから注入軸
１と一体として形成されていても無論よい。

【００１１】この上端の攪拌翼６の上方にクラッチ部７
がある。このクラッチ部７を図５〜図９によって説明す
る。図５および図７は位置を所定角度、本実施の形態例
では１３５°ずらした縦断面説明図、図６および図８は
横断面説明図、図９は一部破断説明図である。図におい
て、１は注入軸、４は注入軸に連結した攪拌注入軸であ
り、攪拌注入軸４の上部には注入軸１の注入管２に上端
を連結した上位注入管８があり、図５、図６に示す如
く、その上位注入管８の下端は攪拌注入軸４の側部に設
けた開口９に連結すると共に図７、図８に示す如く、所
定の角度を変えた位置、本実施の形態例では約１３５°
ずらした位置に設けた開口１０に連結している。

【００１２】さらに、攪拌注入軸４内には下位注入管１
１があり、その上端は攪拌注入軸４の側部に設けた開口
１２に連結し、その下端は攪拌注入軸４の上記複数の攪
拌翼６の下方の下側部に開口させた下部吐出口１３に連
結されている。１４は攪拌注入軸４に嵌合固定した上部
クラッチであり、対向した個所に係止突起１５、１６が
攪拌注入軸４に沿うように形成してある。

【００１３】１７は攪拌注入軸４の外周に回動可能に嵌
合した下部クラッチであり、対向した個所に係止突起１
８、１９が攪拌注入軸４に沿って形成してあり、図６、
図８に示す如く、上記上部クラッチ１４の係止突起１
５、１６の間にこの係止突起１８、１９が配置される。
この下部クラッチ１７の外周にはクラッチ切り換え用の
抵抗翼２０が角度を付けた状態、本実施の形態例では約
３０°傾けた状態で設けてあり、さらに、図７に示す如
く、上記開口９に連結し、上記下部吐出口１３の口径と
異なる径、本実施の形態例では小径としたが大径でもよ
い上部吐出口２１が上記複数の攪拌翼６の上方でしかも
抵抗翼２０の直下に開口し、また、図５に示す如く、上
記開口１０に連通する開口２２と開口１２に連通する開
口２３を設け、これら開口２２と開口２３を連通させる
ように通路を有する連通体２９を取り付けてバイパス２
４を形成し、上位注入管８と下位注入管１１が連通でき
るようになっている。なお、上記において上部吐出口２
１を攪拌翼６の上方でしかも抵抗翼２０の直下に開口さ
せた理由は、その個所は抵抗翼２０に守られているため
に、切削された土の量が少ない状態が得られやすい個所
であり、そのために注入材が吐出し易いと共にその吐出
口２１に土や砂利が詰まりにくいためである。

【００１４】２５は上記下部クラッチ１７を係止するた
めに攪拌注入軸４に設けた係止部、２６は回動する下部
クラッチ１７のシールカバーであり、クラッチ部７要部
の露出を防いでいる。２７は両攪拌注入軸を連結する干
渉金具、２８が振れ止め金具である。このような注入装
置によって軟弱地盤の改良を行う方法を図１０〜図１５
を用いて説明する。

【００１５】上記した如く、注入装置は２本を一組にし
て使用するのが一般的であるために、本実施の形態例も
２本一組にして使用する。２本の注入装置は互いに逆方
向に回転するようにし、図１６に示す如く、通常は互い
の攪拌翼６が交互に多少重なるように設置される。 （１） 両注入装置を順回転させ、下端の切削部５によ
って削孔を開始する。

【００１６】このとき、図５に示す如く、バイパス２４
によって開口２２と開口２３は連通されており、注入管
２に圧入された水は攪拌注入軸４の上位注入管８と下位
注入管１１を介して下部吐出口１３から吐出される。こ
れによって攪拌翼６で土を攪拌しながら貫入（回動する
攪拌翼の範囲の土砂を攪拌してその範囲外の土と分離さ
せる。）を行って注入装置を土中に挿入する。このとき
のクラッチの状態は図５、図６の状態である（図１
０）。

【００１７】（２） 削孔貫入を続け、最終深度に下端
の切削部５から攪拌翼６上端までの高さに該当する深さ
分だけを残す程度の個所まできたときに、注入管２に圧
入する水をスラリー等の注入材に換わり、図１７に示す
如く、流体粘度が異なるために圧力計３１が検出する圧
力は変化し、下部吐出口１３から注入材を吐出しながら
最終深度まで残りの深さを貫入する（図１１）。

【００１８】（３） 最終深度まで達したら、両注入装
置（攪拌翼６）を逆回転させる。この逆回転への切り換
えにより下部クラッチ１７は外周の抵抗翼２０が土の抵
抗を受けることによって回動して係止突起１８、１９が
係止突起１５、１６に当接する。これによって、バイパ
ス２４は移動し、開口２２と開口２３は図７に示す如
く、逆に開口９が上部吐出口２１と連通するように切り
換わり、その上部吐出口２１から注入材を吐出すること
になり、このとき図１７に示す如く、口径が異なるため
に圧力計３１が検出する圧力は変化し、注入材を吐出さ
せながら両注入装置は上昇（引き抜き）を開始する。こ
のときのクラッチの状態は図７、図８の状態である（図
１２）。なお、上記切り換わりは、必要に応じて確認を
することができる。

【００１９】（４） この上昇に伴って、攪拌翼６の逆
回転と吐出した注入材と攪拌混合された改良体の押し上
げによって貫入時に練り返されて流動性が増した土は上
方に押し上げられる。さらに上部吐出口２１から注入材
を吐出し、攪拌翼６によって攪拌されて土と混合され
る。攪拌翼６は攪拌しながら上昇を続け、土は地表に盛
り上がるようにして順次排出され、注入材が攪拌されて
土と混合した改良体が造成される（図１３）。なお、こ
の上昇に伴って、貫入時に吐出させた水が土に含まれて
いるために、土の流動性が大きくなると共に比重は相対
的に小さくなり、土は移動し易くなって上昇が容易とな
っている。

【００２０】（５） さらに攪拌翼６を逆回転させなが
ら両注入装置を上昇させることにより、上部吐出口２１
から吐出した注入材を攪拌翼６によって攪拌しながら上
昇を続ける。地盤表面に上部吐出口２１が近づいたら注
入材の吐出を止める（図１４）。 （６） 上部吐出口２１からの注入材の吐出を止めても
攪拌翼６の逆回転は続け、両注入装置を上昇させて引き
抜きは完了する。これによって、図１６に示される範囲
内の余剰の土はほぼ排除され、そこに注入材が混合され
て改良体が造成されることになる（図１５）。

【００２１】以上の工程を順次進めて軟弱地盤を改良す
るものであるが、これによると、吐出される注入材は、
その吐出に伴って上方の土を押し上げながら改良体が造
成されることになる。したがって、余剰土はほぼ排出さ
れることから、改良体は改良前の土の量とほとんど変わ
ることなく注入材の混合土に換えるために地中の横方向
への土圧の増大は生じないことになる。

【００２２】

【発明の効果】以上詳細に説明した本発明によると、水
を吐出しながら攪拌翼により土を攪拌し、所定深度まで
貫入させ、吐出口より注入材を吐出しながら注入装置を
上昇させることにより、吐出する注入材上方の土を上方
に押し上げ、順次土を地表に押し出すように排出し、注
入材を順次土と攪拌混合させるようにしたことにより、
注入材の吐出に伴って上方の土を押し上げながら改良体
が造成されることができて隣地への土圧の影響のきわめ
て少ない造成を行うことができる効果を有する。

【００２３】また、その作業中、上下の吐出口からの注
入材の吐出の切り替え工程を記録として残すことができ
るために、工事記録として後の参考に供することが可能
となり、工事の信頼性を一層高めることができる効果を
有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】注入装置の概略全体正面図

【図２】注入装置の概略全体側面図

【図３】全体の概略ブロック図

【図４】注入装置の下部説明図

【図５】クラッチ部の断面説明図

【図６】クラッチ部の断面説明図

【図７】クラッチ部の断面説明図

【図８】クラッチ部の断面説明図

【図９】クラッチ部の断面説明図

【図１０】作業工程の説明図

【図１１】作業工程の説明図

【図１２】作業工程の説明図

【図１３】作業工程の説明図

【図１４】作業工程の説明図

【図１５】作業工程の説明図

【図１６】切削発明に説明図

【図１７】圧力計による圧力変化を示すグラフ

【符号の説明】

１ 注入軸 ２ 注入管 ４ 攪拌注入軸 ５ 切削部 ６ 攪拌翼 ７ クラッチ部 ８ 上位注入管 ９ 開口 １０ 開口 １１ 下位注入管 １２ 開口 １３ 下部吐出口 １４ 上部クラッチ １５、１６ 係止突起 １７ 下部クラッチ １８、１９ 係止突起 ２０ 抵抗翼 ２１ 上部吐出口 ２２ 開口 ２３ 開口 ２４ バイパス ２５ 係止部 ２６ シールカバー ２７ 干渉金具 ２８ 振れ止め金具 ２９ 連通体 ３０ 圧入装置 ３１ 圧力計

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 注入材を圧入する圧入装置とその注入材
   を送る注入管の間に圧力計を配置し、その注入管を通し
   た注入軸に攪拌注入軸を一体に設け、この攪拌注入軸の
   下端に切削部を設け、その上方外周に複数の攪拌翼を設
   け、さらに内部には上記注入管に一端が接続する上位注
   入管を設け、その上位注入管の他端を攪拌注入軸の側部
   の角度を変えた位置に設けた二つの開口にそれぞれ連結
   し、さらに、上位注入管の下部に下位注入管があり、そ
   の上端は攪拌注入軸の側部に設けた開口に連結し、その
   下端は攪拌注入軸の上記複数の攪拌翼の下方の下側部に
   開口させた下部吐出口に連結してあり、その攪拌注入軸
   に係止突起を有する上部クラッチを嵌合固定し、その係
   止突起間に配置される係止突起を有する下部クラッチを
   攪拌注入軸の周囲に回動可能に嵌合し、この下部クラッ
   チの外周にはクラッチ切り換え用の抵抗翼が設けられ、
   さらに、この下部クラッチには上記開口に連結する上部
   吐出口を上記複数の攪拌翼の上方でしかも抵抗翼の下部
   に開口し、また、上位注入管に連通する開口に連通する
   開口と下位注入管に連通する開口に連通する開口を設
   け、この両開口を連通させる連通体を取り付けてバイパ
   スを形成して上位注入管と下位注入管を連通させるよう
   にした地盤の改良工法に用いる注入材の注入装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、下部吐出口と上部吐
   出口の口径を変えたことを特徴とする地盤の改良工法に
   用いる注入材の注入装置。