JP2001288734A - 角型ノズルキャビテーション噴流による地盤硬化層造成工法と装置 - Google Patents
角型ノズルキャビテーション噴流による地盤硬化層造成工法と装置Info
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Abstract
を設けることによって発生するキャビテーション現象を
地盤硬化材注入における噴流の地盤破砕力と噴流推進力
増進に利用する工法が開発されているが、噴射圧較差噴
流の重合によるキャビテーション現象を更に強化し、切
削水噴射による硬化材層拡径効果との調和によって噴射
圧の高圧化を更に減少させることが、更なる課題として
ある。 【解決手段】 重合する核噴流と囲周噴流との噴射圧に
較差を設けた上に、噴射口を角型に構成した角型核ノズ
ル21と角型囲周ノズル22の重合による噴射ノズル2によ
り噴流の形状規制を行なうことにより、重合噴流のセン
ター流とコーナー流の噴射圧較差によって更に強化され
るキャビテーション現象を地盤硬化材注入における噴流
の地盤破砕力と噴流推進力増進に利用するように構成し
た
Description
の覆工支保や構築基礎地盤の強化支保、或いは止水を目
的として掘削地盤の周囲等に地盤硬化材を角型ノズルに
より形状規制したキャビテーション噴流により注入して
地盤硬化層を造成する角型ノズルキャビテーション噴流
による地盤硬化層造成工法とその装置に関するものであ
る。
や強化支保、或いは止水を目的とする硬化材層造成のた
めの地盤硬化材注入は、硬化材噴流の到達距離を少しで
も延長して大径の硬化材層を造成することを理想とし、
エアー巻き噴流など様々な工夫が凝らされてきたが、い
ずれも硬化材噴射の噴射圧自体を高圧化し付帯構成によ
って噴射圧の低下を防止することに中心が置かれてき
た。
高圧化することには限界があり、また、高圧作動による
危険が増大するという問題が付きまとっている。
との噴射圧に較差を設けることによって発生するキャビ
テーション現象を地盤硬化材注入における噴流の地盤破
砕力と噴流推進力増進に利用することについては、本願
出願人により既に提案(特願平9ー317552号)されてい
る。
との噴射圧の較差によるキャビテーション現象を更に強
化し、切削水噴射による硬化材層拡径効果との調和によ
って噴射圧の高圧化を更に減少させることが、更なる課
題としてある。
対応してこれを解決するため、重合する核噴流と囲周噴
流との噴射圧に較差を設けた上に、噴射口を角型に構成
した角型重合噴射ノズルにより噴流の形状規制を行なう
ことにより、重合噴流のセンター流とコーナー流の噴射
圧較差によって更に強化されるキャビテーション現象を
地盤硬化材注入における噴流の地盤破砕力と噴流推進力
増進に利用するように構成したものである。
に用いられてきた重合噴射ノズルの核ノズルから高圧に
よる硬化材噴流、囲周ノズルから核ノズルからの硬化材
噴流より低圧の硬化材噴流を噴射することにより、高圧
噴流と低圧噴流の境界の相対速度差により境界付近に渦
が発生し、渦中心には低圧領域が生じてここにキャビテ
ィ(空洞)が多数生ずる。
成されることにより、コーナー流は噴射口の角部に衝合
して噴射圧が低減しセンター流との間に較差を生じ、高
圧噴流と低圧噴流の境界の相対速度差により境界付近に
渦が発生し、渦中心には低圧領域が生じてここにもキャ
ビティ(空洞)が多数生ずる。
成長を続け対象地盤と噴流の接触面付近で消滅するが、
消滅の際に発生するショックウエーブとジェット流によ
り対象地盤に対する噴流作用面積が拡張され、地盤破砕
力と噴流推進力が発生するものである。
と噴流推進力を発生する面積が通常のジェットに比べ数
倍から数十倍広いので、地盤破砕力と噴流推進力も極め
て強力なものとなる。
規制による較差噴流の合成によるキャビテーション噴流
を、通常の硬化材噴射、瞬結性硬化材のA液とB液の混
合噴射、更には先行改良噴射、パッキング噴流噴射にも
適用するようにしたものである。
形態を説明する。1は注入ロッドでその1流路11、その
2流路12を備え、各流路はそれぞれ噴射口が角型に構成
された角型核ノズル21、角型囲周ノズル22に連通して開
口し、ノズル21、22は重合して角型重合噴射ノズル2を
構成する。
応して三角形、正方形、縦矩形、横矩形等の隅角を有す
る形状に形成され、それぞれ、特色のあるキャビテーシ
ョン噴流を構成するようになっている。
ド1の後端のスイベル3と圧送ポンプを介して材料供給
部に連絡するホース31に連結する。また、その2流路12
はロッド1の地盤挿入下降時に潤滑水を噴出するように
下方に開口し、その噴出孔24の上部に硬化材噴射への切
替え時に落下して噴出孔24を閉塞するスチールボール25
を受けるボールシート26が設定されている。
硬化材を圧送する圧送ポンプは送圧力に所定の較差が設
けられ、核ノズル21への圧送ポンプは高圧、囲周ノズル
22への圧送ポンプは低圧となっており、噴射時に形状規
制され、更に、重合してキャビテーション噴流を構成す
るようになっているものである。
トル程度の所定間隔を置いて清水等による高圧流体噴射
ノズル23が設けられ、これに連通するその3流路13は、
注入ロッド1の後端のスイベル3と圧送ポンプを介して
材料供給部に連絡するホース31に連結する。
角型重合噴射ノズル4に構成する場合には、その3流路
13のほかに図4に示すようにその4流路14が設けられ、
その3流路13とその4流路14に、それぞれ清水を圧送す
る圧送ポンプは送圧力に所定の較差が設けられ、角型核
ノズル41への圧送ポンプは高圧、角型囲周ノズル42への
圧送ポンプは低圧となっており、噴射時に形状規制さ
れ、更に、重合してキャビテーション噴流を構成するよ
うになっている。
ックホウ型の移動装置5に装置された注入ロッド作動機
構6に支持され、回転、回動、上下動の操作が行なえる
ようになっている。
入ロッド1を挿入対象地盤に設定すると共に、その2流
路12に潤滑水を圧送し噴出孔24から噴出させ、或いは、
併せて高圧切削水噴射ノズル23から切削水を高圧噴射し
ながら、注入ロッド1を対象地盤Gに向けて推進挿入
し、所定の深度に達したところで、その2流路12にスチ
ールボール25を落とし込み噴出孔24を閉塞する。
圧切削水噴射ノズル23から切削水を高圧噴射する場合
は、これによって事前改良を行なって、硬化材噴射時の
硬化材到達距離を延伸するものである。
角型重合噴射ノズル4から切削水を高圧噴射すると共
に、その1流路11に超高圧の硬化材噴流、噴出孔24が閉
塞されたその2流路12にそれよりも低圧の硬化材噴流を
圧送して重合噴射ノズル21、22から噴射しつつ、注入ロ
ッド1を回転させながら抜去方向に後退させれば、硬化
材噴流はキャビテーション噴流として周辺地盤を穿孔切
削し土粒子を破砕して、対象地盤Gに注入ロッド1の駆
動軌跡に沿って円筒状に硬化材注入層Xを造成する。
ド1を対象地盤Gに向けて推進挿入し、所定の深度に達
したところで、その1流路11にA液を超高圧の硬化材噴
流として、その2流路12にB液をそれよりも低圧の硬化
材噴流として圧送して重合噴射ノズル21、22から噴射し
つつ、注入ロッド1を回転させながら抜去方向に後退さ
せれば、A液とB液は混合キャビテーション噴流として
周辺地盤を穿孔切削し土粒子を破砕して、対象地盤Gに
注入ロッド1の駆動軌跡に沿って円筒状に2液性硬化材
の混合注入層Xを造成する。
噴射ノズル4からの切削水高圧噴射は周辺土壌を切削攪
拌して、その後に上昇してくる重合噴射ノズル21、22か
らの硬化材キャビテーション噴流の硬化材到達距離を延
伸すると共に、パッキング噴流としても作用し、地内圧
等による噴射硬化材の上昇を押さえ密度の高い硬化材層
を造成することができる。
する角型重合噴射ノズル4の核ノズル41、囲周ノズル42
に供給する流体を粘性水もしくは高分子ポリマー溶液と
し、核ノズル41からの流体を高圧で、囲周ノズル42から
の流体を核ノズル41より低圧で噴射し、重合するキャビ
テーション噴流として噴射すれば、破砕効果を更に高め
ることができる。
流はパッキング噴流としても作用し噴流バリアと加速力
によって高圧噴射の地内圧と余剰スライムは噴射方向に
引き込み誘導されて、適度な注入環境を保つので噴射硬
化材の到達距離を伸長すると共に、到達距離の伸長が注
入域の混入容量を増大させる。
ムの噴出による排泥現象を生じていたものが、排泥が殆
ど無い状態で硬化材の土壌への混入を継続することがで
きるものである。
応じてこれに隣接する部分に同様の注入層を順次造成
し、次々に隣接させて所定形状に並列することにより、
所定の地盤硬化層を造成していくものである。
図
構造を示す縦断拡大側面図
ルを設けた場合における上部角型重合噴射ノズルの要部
構造を示す縦断部分拡大側面図
の拡大正面図
ップ背面図
Claims (6)
- 【請求項1】 先端部側壁に、噴射口を角型に構成した
角型重合噴射ノズルを設けた注入ロッドを対象地盤の所
定深度まで挿入し、角型重合噴射ノズルの角型核ノズル
から高圧による硬化材噴流、角型囲周ノズルから角型核
ノズルからの硬化材噴流より低圧の硬化材噴流を噴射す
ることにより、高圧と低圧の差圧共振による発生気泡を
噴射衝撃によって圧潰する角型ノズルキャビテーション
噴流として噴射しながら注入ロッドを回動させつつ後退
させることにより、対象地盤中に硬化材を注入すること
を特徴とする角型ノズルキャビテーション噴流による地
盤硬化層造成工法 - 【請求項2】 先端部側壁に、噴射口を角型に構成した
角型重合噴射ノズル、その角型重合噴射ノズルから所定
間隔を置いた上部に高圧流体噴射ノズルを設けた注入ロ
ッドを対象地盤の所定深度まで挿入し、高圧流体噴射を
行なうと共に角型重合噴射ノズルの角型核ノズルから高
圧による硬化材噴流、角型囲周ノズルから角型核ノズル
からの硬化材噴流より低圧の硬化材噴流を噴射すること
により、高圧と低圧の差圧共振による発生気泡を噴射衝
撃によって圧潰する角型ノズルキャビテーション噴流と
して噴射しながら注入ロッドを回動させつつ後退させる
ことにより、対象地盤中に硬化材を注入することを特徴
とする請求項1記載の角型ノズルキャビテーション噴流
による地盤硬化層造成工法 - 【請求項3】 上部の高圧流体噴射ノズルを角型重合噴
射ノズルに構成しし、その角型核ノズルから高圧による
清水噴流、角型囲周ノズルから角型核ノズルからの清水
噴流より低圧の清水噴流を噴射するようにした請求項2
記載の角型ノズルキャビテーション噴流による地盤硬化
層造成工法 - 【請求項4】 角型核ノズルからの高圧による硬化材噴
流を瞬結性硬化材のA液、角型囲周ノズルからの角型核
ノズルからの硬化材噴流より低圧の硬化材噴流を瞬結性
硬化材のB液とした請求項1又は請求項2又は請求項3
記載の角型ノズルキャビテーション噴流による地盤硬化
層造成工法 - 【請求項5】 先端部側壁に、噴射口を角型に構成した
角型重合噴射ノズルを設け、その上部に所定間隔を置い
て高圧流体噴射ノズルを設けた注入ロッドを前進後退機
構と回動機構を備える駆動機構によって支持し、各角型
重合噴射ノズルの角型核ノズル流路への圧送ポンプと角
型囲周ノズル流路への圧送ポンプの送圧力に、角型核ノ
ズル流路への送圧力を高く、角型囲周ノズル流路への送
圧力を低く設定する所定の較差を設けたことを特徴とす
る角型ノズルキャビテーション噴流による地盤硬化層造
成装置 - 【請求項6】 上部の高圧流体噴射ノズルを角型重合噴
射ノズルに構成するようにした請求項5記載の角型ノズ
ルキャビテーション噴流による地盤硬化層造成装置
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000103183A JP3390400B2 (ja) | 2000-04-05 | 2000-04-05 | 角型ノズルキャビテーション噴流による地盤硬化層造成工法と装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2000103183A JP3390400B2 (ja) | 2000-04-05 | 2000-04-05 | 角型ノズルキャビテーション噴流による地盤硬化層造成工法と装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JP2001288734A true JP2001288734A (ja) | 2001-10-19 |
JP3390400B2 JP3390400B2 (ja) | 2003-03-24 |
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---|---|
JP (1) | JP3390400B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008069549A (ja) * | 2006-09-14 | 2008-03-27 | Maeda Corp | 地中固結体造成装置および地中固結体造成工法 |
-
2000
- 2000-04-05 JP JP2000103183A patent/JP3390400B2/ja not_active Expired - Fee Related
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