JP2004225361A

JP2004225361A - 高圧噴射撹拌工法

Info

Publication number: JP2004225361A
Application number: JP2003013855A
Authority: JP
Inventors: Kyo Nishio; 経西尾; Toshiki Ishii; 敏樹石井
Original assignee: Onoda Chemico Co Ltd
Current assignee: Onoda Chemico Co Ltd
Priority date: 2003-01-22
Filing date: 2003-01-22
Publication date: 2004-08-12

Abstract

【課題】注入ロッドに設けた腕木形状の撹拌翼の噴射ノズルから固化材液の噴射により地盤中に改良柱体を造成する工法において、ロッド中心部分の強度の均一性な改良体造成と、撹拌翼の貫入抵抗の緩和を目的とする。
【解決手段】先端に掘削刃を有する注入ロッド１の下部に腕木状の主撹拌翼６と助撹拌翼７を上下二段に配設し、助撹拌翼７径を主撹拌翼６の半径の１／２〜１／４に形成し、貫入時に必要な削孔水量を１としたときに、０．１〜０．３の水量を助撹拌翼ノズルから吐出させ、注入ロッドを回転下降させ、中間層、着底層への貫入を容易にし、固化材液の注入噴射時に主撹拌翼６ノズルより０．７〜０．９、助撹拌翼７ノズル９より０．１〜０．３の固化材液の噴射量となるように、該ノズル径を調整し、該ノズルから固化材液を高圧噴射しながら注入ロッド１を回転上昇又は下降させ排土しながら、或いは、排土せずに改良予定地盤中に均一な改良柱体を造成する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、改良予定地盤中に貫入し所定深度の地盤中で、注入ロッドの先端部に水平方向に複数段突設した腕木形状の主撹拌翼及び助撹拌翼の先端から、固化材液をそれぞれ高圧噴射しつつ、注入ロッドを引き上げ又は下降させることにより、改良予定地盤中に未改良部分のない均一の改良柱体を造成する地盤改良工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、軟弱地盤中に注入ロッドを貫入し、ロッドの先端が所定深度まで達したら、地盤改良固化材液を高圧噴射し、土壌と固化材液とを撹拌混合して、改良柱体を造成して地盤を改良する地盤改良工法の一例として、高圧噴射撹拌工法がある。
この高圧噴射撹拌工法において、単管工法でしかも大口径の改良体を造成する目的で、削孔ロッド先端部に水平方向に延伸する腕木形式の撹拌翼を装着し、該腕木形式の撹拌翼の先端のノズルから固化材液を高圧噴射する工法が知られている。（特公昭６３−２９０５０号）
【０００３】
この工法は、図５に示すように注入ロッドａの軸身の先端部に、水平方向に張出した撹拌翼ｂを設け、該ロッドａを改良予定地盤中に貫入し、撹拌翼ｂの先端部から固化材液を高圧噴射し改良柱体ｃを造成する際に、コア空隙ｆ部分に噴流した固化材液の回り込みと撹拌翼ｂの撹拌による撹拌混合層ｄ、及び固化材液の高圧噴射による拡大層ｅを形成する地盤の改良が行われるが、固化材液が高圧噴射された拡大層ｅの改良径Ｄ部分の強度に比べて、コア空隙ｆ部分に噴流した固化材液の回り込みと撹拌翼ｂの撹拌による拡大混合層ｄの中心部Ｄｏ部分はやや均一性に欠ける可能性がある。
そこで、中心部の均一性に欠ける部分の発生を解決するために、機械的撹拌を併用しての中心部の改良部の形成を行っていた。
なお、図中ＤＨは撹拌ヘッド径である。
【０００４】
また、特公昭６３−２９０５０号の高圧噴射撹拌工法においては、撹拌翼を当該地盤中に貫入する際に、貫入対象層に硬質な中間層が存在したり、改良体の着底層が硬質地盤であるときに、ロッド先端の撹拌翼のためにこれら硬質層への貫入がしにくいという欠点があった。
【０００５】
上記特公昭６３−２９０５０号の高圧噴射撹拌工法は、固化材液が腕木先端のノズルから噴射するため、ロッドの中心部に機械撹拌を併用しても、中心部の強度がややもすると均一性に欠けることがあり、改良柱全体として見れば改良品質が均一性を欠きやすいという欠点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この問題に対しては、ロッドを二重管にし、固化材液の噴射ノズルを２箇所設けることも考えられる。
しかし、この方法によればロッド内に固化材液の流路が二系統必要であることから高圧ポンプが大小２台必要になり、固化材液使用記録管理が複雑になる等の問題がある。
【０００７】
他に、撹拌翼部（改良体中心部）の貫入時に、予め必要固化材液を吐出しておく方法もあるが、変位対策を目的としてスクリュー等で排土する場合には、予め吐出した固化材液は地上に排出されることになり不経済である。
【０００８】
また、特公昭６３−２９０５０号の高圧噴射撹拌工法では、地盤中に噴射注入される固化材液のボリューム分に当たる量の地盤の盛り上がりや、側方変位等を抑制することが求められている場合には、適用が難しいという欠点があった。
【０００９】
本発明はそこで、改良径は従来のままの大口径を確保しつつ、改良体中心部の固化強度も改良体外周部と同様に均一化さた改良柱体を造成すること、また、地盤の盛り上がりや側方変位等を抑制することが求められる場合にも適用できるような高圧噴射撹拌工法を提案するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記の課題を解決するために、改良対象地盤中に注入ロッドを介して固化材液を注入し、当該地盤中に改良柱体を造成して地盤の改良を行う工法において、先端部に掘削刃を備えた注入ロッドの下部に、固化材噴射ノズルを備えた腕木形状の撹拌翼を複数段突設し、該突接した下段の腕木形状の助撹拌翼の半径が、上段に突設した主撹拌翼の半径の１／２〜１／４と小さい助撹拌翼に形成し、また、改良時の固化材液噴射ノズルから吐出される固化材液の全量を１としたとき、主撹拌翼の噴射ノズルより０．７〜０．９の固化材液流量を、一方、助撹拌翼の固化材噴射ノズルより０．１〜０．３の固化材液流量を噴射できるように噴射ノズルの径を調整し、該ノズル径を調整した主撹拌翼及び助撹拌翼の先端部の噴射ノズルより固化材液を高圧噴射しながら、注入ロッドを回転上昇又は下降させて、改良予定地盤中に大口径の改良柱体を造成することを特徴とする高圧噴射撹拌工法としたことである。
【００１１】
また、前記主撹拌翼の地盤改良領域が、主撹拌翼の掘削刃により撹拌形成された掘削孔部より拡大域の地盤部分の改良を、一方、主撹拌翼の１／２〜１／４の大きさであって、主撹拌翼の下部に設けられた助撹拌翼によって既に撹乱された部分の地盤改良領域を、主撹拌翼による撹拌に先行又は後行して、助撹拌翼で撹乱された改良領域を同時に改良することを特徴とする高圧噴射撹拌工法とたことである。
【００１２】
さらに、前記注入ロッドの軸身にスクリュー設け、該スクリューにより、地盤改良中に注入した全体吐出固化材液に相当する土量を排出させることを特徴とする高圧噴射撹拌工法としたことである。
【００１３】
また、注入ロッドの固化材液の圧送流路を一系統の単管とすることを特徴する高圧噴射撹拌工法としたことである。
【００１４】
本発明の高圧噴射撹拌工法によれば、注入ロッドの下部に、下段に小径の助撹拌翼を上段に大径の主撹拌翼を二段に配設した注入ロッドとしたことにより、ロッド貫入時に主撹拌翼が地盤を回転掘削する前に、貫入抵抗が少ない助撹拌翼がその先導役を果たし、ロッド中心部の地盤を撹乱することによって、改良対象深度の上部に硬質層が介在する場合であっても貫入が容易となる効果がある。
この効果は削孔時削孔水を噴射することによってさらに高めらる。また、その削孔水の量は、削孔水の全量を１としたとき、主撹拌翼の噴射ノズルより０．７〜０．９の削孔水量を、一方、助撹拌翼の噴射ノズルより０．１〜０．３の削孔水量であり、好ましくは主撹拌翼の噴射ノズルより０．８の削孔水量を、一方、助撹拌翼の噴射ノズルより０．２の削孔水量が好ましい。
【００１５】
下部に大径の主撹拌翼と小径の助撹拌翼を、上下二段に配設した注入ロッドの貫入と同時に、掘削刃と両撹拌翼により形成された撹乱土壌に対し、注入ロッドの回転引き上げ時に、全固化材液量が１に対し主撹拌翼の噴射ノズルから０．７〜０．９の固化材液量を、助撹拌翼の噴射ノズルから０．１〜０．３の固化材液を高圧噴射する。好ましくは主撹拌翼の噴射ノズルから０．８を、助撹拌翼の噴射ノズルから０．２の固化材液流量を噴射する。これにより大径で強度均一な改良体を造成することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を実施例に基づき、以下図面及び試験施工例を参照して説明する。
図１は本発明の高圧噴射撹拌工法に用いる撹拌ヘッドの正面図、図２〜図４は本発明の地盤改良時の概念図であり、図２に示す様に固化材液の流通路を単管としたスクリューなしの中空の注入ロッド１、又は、図３に示す様に軸身にスクリュー２を配設した注入ロッド１の先端部に取り付ける撹拌ヘッド３を以下の構成にする。
【００１７】
図１に示すとおり、撹拌ヘッド３の基体４の先端に掘削刃５を設け、該掘削刃５の上部に腕木形状の主撹拌翼６及び助撹拌翼７からなる一対の撹拌翼を上下に設ける。掘削刃５の上方に配設する撹拌翼を、腕木状の主撹拌翼６及び助撹拌翼７に形成し、それぞれの撹拌翼は先端部に口径の異なる固化材液噴射ノズル８，９を有している。
掘削刃５の上方に設けた撹拌翼の下段に位置する助撹拌翼７は、上段に設けた主撹拌翼６の半径の１／２〜１／４小さく形成されている。
【００１８】
この様に構成した撹拌ヘッド３を図２又は図３に示す様に注入ロッド１の先端に取り付け、改良予定地盤１２中に駆動装置（図示せず）により所定深度まで貫入する。
各撹拌翼は、注入ロッド１の引き上げ時に掘削した地盤中に噴射混合する固化材液の全噴射量を１とした時に、上段に設けられた主撹拌翼６の固化材液噴射ノズル８からの固化材液の噴射量を０．７〜０．９とし、助撹拌翼７の固化材液噴射ノズル９から０．１〜０．３の量の固化材液噴射量になるようにノズル径を調整したそれぞれの噴射ノズルを有するものとする。
固化材液は注入ロッドを回転上昇又は下降するときに噴射し、その際、図３に示すスクリュー２により排土１３しながら、あるいは排土しないで改良予定地盤に図４に示すとおり、中心部分１６とその周辺部分１５，１７の強度が均一な大径の改良柱体１４を造成することである。
なお、図１中１０、１１は撹拌爪である。
【００１９】
上記の撹拌装置を用いて、本発明の高圧噴射撹拌工を以下のとおり行った。
地盤条件は、原地盤粘着力Ｃ＝２０〜２５ｋＮ／ｍ^２の沖積粘土地盤で、深度１０ｍ〜１２ｍにＮ値１５の砂層を含む地盤である。
改良仕様については、固化材液はセメント系固化材（ρ＝３．１）、水：固化材比（Ｗ／Ｃ）＝１．５、噴射圧力（Ｐ）３０ＭＰａ、噴射量はトータルで３００リットル／分とし、腕木形状の助撹拌翼の噴射ノズルから６０リットル／分、腕木形状の主撹拌翼の噴射ノズルから２４０リットル／分となるようノズル径を調整した。また、上部腕木形状の主撹拌翼の半径（ロッド中心から）６０ｃｍ、下部の腕木形状の助撹拌翼腕の半径２０ｃｍ、削孔長は１５ｍ、改良長１４ｍ、ロッド引き上げ時間は３分／ｍとした。
【００２０】
貫入時における削孔水の噴射仕様ついては、圧送する削孔水の総流量を１５０リットル／分とし、上段の主撹拌翼のノズルから総量の８０％に当たる１２０リットル／分を下段撹拌翼のノズルから総量の２０％に当たる３０リットル／分をそれぞせ噴射して削孔した。
【００２１】
試験結果としては、ロッドの中心部の強度均一性も充分で改良柱体全体として均一な改良体が造成できた。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の高圧噴射撹拌工法によれば、腕木のついたロッドヘッドを有する高圧噴射撹拌工法において、改良体の中心部分と周辺部分が均一な改良体が得られるとともに、変位等による周辺地盤への悪影響もなく、ロッドの構造も簡単で固化材スラリーの使用量の管理も容易な地盤改良施工できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の地盤改良工法に用いるロッドヘッドの正面図である。
【図２】本発明の一地盤改良時の概念図である。
【図３】この発明の他の地盤改良時の概念図である
【図４】この発明による地盤改良の断面図である。
【図５】従来技術の改良断面及び平面図である。
【符号の説明】
１注入ロッド
２スクリュー
３撹拌ヘッド
４基体
５掘削刃
６主撹拌翼
７助撹拌翼
８噴射ノズル
９噴射ノズル
１０撹拌爪
１１撹拌爪
１２地盤
１３排土
１４改良柱体

Claims

改良対象地盤中に注入ロッドを介して固化材液を注入し、当該地盤中に改良柱体を造成して地盤の改良を行う工法において、先端部に掘削刃を備えた注入ロッドの下部に、固化材液噴射ノズルを備えた腕木形状の撹拌翼を複数段突設し、該突設した下段の腕木形状の撹拌翼の半径が上段に突設した主撹拌翼の半径の１／２〜１／４と小さい助撹拌翼に形成し、また、改良時の固化材液噴射ノズルから吐出される固化材液の全体量を１としたとき、主撹拌翼の噴射ノズルより０．７〜０．９の固化材液流量を、一方、助撹拌翼の固化材液噴射ノズルより０．１〜０．３の固化材液流量を噴射できるように噴射ノズルの径を調整し、該ノズル径を調整した主撹拌翼及び助撹拌翼の先端部の噴射ノズルより固化材液を高圧噴射しながら注入ロッドを回転上昇又は下降させて改良予定地盤中に大口径の改良柱体を造成することを特徴とする高圧噴射撹拌工法。
前記、主撹拌翼の地盤改良領域が、主撹拌翼の掘削刃により撹拌形成された掘削孔部より拡大域の地盤部分の改良を、一方、主撹拌翼の１／２〜１／４の大きさであって、主撹拌翼の下部に設けられた助撹拌翼によって既に攪乱された部分の地盤改良領域を、主撹拌翼による撹拌に先行又は後行して助撹拌翼で攪乱された改良領域を同時に改良することを特徴とする請求項１記載の高圧噴射撹拌工法。
前記、注入ロッドの軸身にスクリューを設け、該スクリューにより、改良地盤中に注入した全体吐出固化液材に相当する土量を排出させることを特徴とする請求項１記載の高圧噴射撹拌工法。
注入ロッドの固化材液の圧送流路を一系統の単管とすることを特徴とする請求項１記載の高圧噴射工法。
前記主撹拌翼の下段に設けた腕木状の助撹拌翼により、当該改良対象地盤中への貫入作業に於いて、貫入時に必要な水量の全量を１としたときに、当該助撹拌翼の噴射ノズルからの水量の０．１〜０．３を吐出させ、注入ロッドを回転下降させることにより、当該地盤中に存在する中間層、着底層への貫入が容易となることを特徴とする請求項１記載の高圧噴射工法。