JP2005113647A - 噴射攪拌工法および噴射攪拌装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 地盤硬化材の硬化を促進し、地盤硬化材の流出を防ぎ所望の径の杭を構築すると共に造成に伴う排泥を一般残土として処理することができる噴射攪拌工法および噴射攪拌装置を提供する。
【解決手段】 多重管ロッド３の下端部に、それぞれノズル６１，６２，７１，７２を設けた噴射部を上下に設け、所定の造成長さの範囲内で、上段側の噴射部６１，６２から圧縮空気と共に水９を噴射して地盤改良域を切削し、その排泥を切削孔１１を通して地表に排出させると共に、下段側の噴射部には互いに逆方向に噴射する噴射ノズル７１，７２を設け、上記地盤改良域の領域で、一方の噴射ノズル７１からセメントミルクを主成分とする地盤改良用媒体１２を、他方の噴射ノズル７２から上記セメントミルクを固める性質がある反応材１３を噴射して上記地盤改良用媒体１２を上記反応材１３によって早期に硬化させて所定径の杭８２を構築する噴射攪拌工法。
【選択図】 図１
【解決手段】 多重管ロッド３の下端部に、それぞれノズル６１，６２，７１，７２を設けた噴射部を上下に設け、所定の造成長さの範囲内で、上段側の噴射部６１，６２から圧縮空気と共に水９を噴射して地盤改良域を切削し、その排泥を切削孔１１を通して地表に排出させると共に、下段側の噴射部には互いに逆方向に噴射する噴射ノズル７１，７２を設け、上記地盤改良域の領域で、一方の噴射ノズル７１からセメントミルクを主成分とする地盤改良用媒体１２を、他方の噴射ノズル７２から上記セメントミルクを固める性質がある反応材１３を噴射して上記地盤改良用媒体１２を上記反応材１３によって早期に硬化させて所定径の杭８２を構築する噴射攪拌工法。
【選択図】 図１
Description
本発明は、所望の径の杭を構築すると共に造成に伴う排泥を一般残土として処理することができる噴射攪拌工法および噴射攪拌装置に関する。
一般に、建設、土木工事では、対象地盤が軟弱な場合、本工事に先立って地盤の改良が行われる。地盤の改良としては、対象地盤を硬化させる地盤硬化材を地盤に含浸させるのが通常である。
このような地盤の改良には、種々の方法が行われるが、作業性に優れ、かつ広範囲の改良を確実に行える利点から、噴射撹拌工法が広く採用されている。
噴射撹拌工法は、ボーリングマシンと呼ばれる噴射攪拌装置が用いられている。
一般に、ボーリングマシンは、スピンドルを昇降および回転させるボーリングマシン本体（給進装置とも呼ばれる）と、ボーリングマシン本体のスピンドルに支持された多重管ロッドと、ミキサーおよびアジテータで混合された地盤硬化材を高圧で圧送する高圧ポンプと、高圧ポンプを駆動する油圧ユニットと、高圧ポンプから圧送される地盤硬化材にエアーを混入させるコンプレッサーと、ポンプによりミキサーに水を供給する水タンクとで構成されている。
噴射撹拌工法は、ボーリングマシンと呼ばれる噴射攪拌装置が用いられている。
一般に、ボーリングマシンは、スピンドルを昇降および回転させるボーリングマシン本体（給進装置とも呼ばれる）と、ボーリングマシン本体のスピンドルに支持された多重管ロッドと、ミキサーおよびアジテータで混合された地盤硬化材を高圧で圧送する高圧ポンプと、高圧ポンプを駆動する油圧ユニットと、高圧ポンプから圧送される地盤硬化材にエアーを混入させるコンプレッサーと、ポンプによりミキサーに水を供給する水タンクとで構成されている。
ボーリングマシン本体は、多重管ロッドを回転させながら引き上げるとともに多重管ロッドの最下端のモニターに設けられた噴射ノズルから地盤硬化材とエアーの混合物を高圧で噴射するものである。
こうして、対象地盤中に、地盤と硬化材の柱状撹拌部を形成し、地盤硬化材の硬化によってパイル状の固形物を地盤中に造成し、杭を構築している。このとき、地盤硬化材と置換した土壌の一部が泥水としてエアーと共に外部に排出される。
特許第２７１７５０３号公報 特許第２８４４１８４号公報
こうして、対象地盤中に、地盤と硬化材の柱状撹拌部を形成し、地盤硬化材の硬化によってパイル状の固形物を地盤中に造成し、杭を構築している。このとき、地盤硬化材と置換した土壌の一部が泥水としてエアーと共に外部に排出される。
このような噴射撹拌工法では、地盤中に噴射ノズルから地盤硬化材と共にエアーを噴射して土壌と地盤硬化材を撹拌する。このとき、エアージャンクション（混気ジェット現象）と呼ばれる現象により、地盤硬化材として用いられるセメントミルクが外部に吸い出される。こうして、地盤中の地盤硬化材の一部が硬化前に掘削孔がら吸い出されて、外部に排出される。
このため、所望の径の杭を構築するために必要とする地盤硬化材の量が不足し、充分な距離まで地盤硬化材が含浸しない現象が生じ、実際に予定していた径よりも小径の杭となってしまう事態が発生していた。
また、セメントミルクと共に掘削孔から排出される排泥は、産業廃棄物として処理しなければならないため、現場での作業が煩雑となり、経費が嵩む結果となっていた。
このため、所望の径の杭を構築するために必要とする地盤硬化材の量が不足し、充分な距離まで地盤硬化材が含浸しない現象が生じ、実際に予定していた径よりも小径の杭となってしまう事態が発生していた。
また、セメントミルクと共に掘削孔から排出される排泥は、産業廃棄物として処理しなければならないため、現場での作業が煩雑となり、経費が嵩む結果となっていた。
本発明は上記課題を解決し、地盤硬化材の硬化を促進し、地盤硬化材の流出を防ぎ所望の径の杭を構築すると共に造成に伴う排泥を一般残土として処理することができる噴射攪拌工法および噴射攪拌装置を提供することを目的とする。
本発明は、上記課題を解決するため、地盤中に多重管ロッドを給進させ、該地盤中から該多重管ロッドを回転させながら引き上げると共に、該多重管ロッドに設けられた噴射ノズルから高圧でセメントを主成分とする地盤改良用媒体を地盤中に噴射させて地盤を攪拌し所定径の杭を構築して地盤を改良する工法において、上記多重管ロッドの下端部に、それぞれノズルを設けた噴射部を上下に設け、所定の造成長さの範囲内で、上段側の噴射部から圧縮空気と共に水を噴射して地盤改良域を切削し、その排泥を切削孔を通して地表に排出させると共に、下段側の噴射部には互いに逆方向に噴射する噴射ノズルを設け、上記地盤改良域の領域で、一方の噴射ノズルからセメントミルクを主成分とする地盤改良用媒体を、他方の噴射ノズルから上記セメントミルクを固める性質がある反応材を噴射して上記地盤改良用媒体を上記反応材によって早期に硬化させて所定径の杭を構築することにある。
また、本発明は、上記地盤改良域の領域で、上記上段側の噴射ノズルから圧縮空気と共に水を噴射して地盤を切削し、上記地盤改良域の領域に下段側の噴射部が達してから下段側の噴射部の噴射ノズルの一方から地盤改良用媒体を、噴射ノズルの他方から反応材を噴射することにある。
さらに、本発明は、上記反応材として水ガラス系の珪酸ソーダを用いたことにある。
またさらに、本発明は、地盤中に多重管ロッドを給進させ、該地盤中から該多重管ロッドを回転させながら引き上げると共に、該多重管ロッドに設けられた噴射ノズルから高圧でセメントを主成分とする地盤改良用媒体を地盤中に噴射させて地盤を攪拌し所定径の杭を構築する噴射攪拌装置において、上記多重管ロッドの下端部に、それぞれノズルを設けた噴射部を上下に設け、該上部側噴射部に圧縮空気と共に水を噴射する噴射ノズルを設け、上記下部側噴射部に互いに逆向きに噴射する一対の噴射ノズルを設け、該噴射ノズルの一方にセメントミルクを主成分とする地盤改良用媒体を供給し、該噴射ノズルの他方に記セメントミルクを固める性質がある反応材を供給するようにしたことにある。
また、本発明は、上記下部側の噴射ノズルのうち、地盤改良用媒体を噴射する噴射ノズルを、反応材を噴射する噴射ノズルよりも上方位置に設けたことにある。
また、本発明は、上記地盤改良域の領域で、上記上段側の噴射ノズルから圧縮空気と共に水を噴射して地盤を切削し、上記地盤改良域の領域に下段側の噴射部が達してから下段側の噴射部の噴射ノズルの一方から地盤改良用媒体を、噴射ノズルの他方から反応材を噴射することにある。
さらに、本発明は、上記反応材として水ガラス系の珪酸ソーダを用いたことにある。
またさらに、本発明は、地盤中に多重管ロッドを給進させ、該地盤中から該多重管ロッドを回転させながら引き上げると共に、該多重管ロッドに設けられた噴射ノズルから高圧でセメントを主成分とする地盤改良用媒体を地盤中に噴射させて地盤を攪拌し所定径の杭を構築する噴射攪拌装置において、上記多重管ロッドの下端部に、それぞれノズルを設けた噴射部を上下に設け、該上部側噴射部に圧縮空気と共に水を噴射する噴射ノズルを設け、上記下部側噴射部に互いに逆向きに噴射する一対の噴射ノズルを設け、該噴射ノズルの一方にセメントミルクを主成分とする地盤改良用媒体を供給し、該噴射ノズルの他方に記セメントミルクを固める性質がある反応材を供給するようにしたことにある。
また、本発明は、上記下部側の噴射ノズルのうち、地盤改良用媒体を噴射する噴射ノズルを、反応材を噴射する噴射ノズルよりも上方位置に設けたことにある。
本発明の効果としては、セメントミルクの流出を防ぎ、所定径の杭を構築することができる。セメントミルクの流出を防ぐことができるので、セメントミルクが充分に含浸した大きい径の杭を構築することができる。
セメントミルクを反応材によって早期に硬化させるので、セメントミルクが外部に流出することがないことから、流出する泥土を一般残土として処理することができる。
セメントミルクを反応材によって早期に硬化させるので、セメントミルクが外部に流出することがないことから、流出する泥土を一般残土として処理することができる。
以下本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の噴射攪拌工法に用いる噴射攪拌装置を示し、図２（ａ）（ｂ）は噴射攪拌装置のモニター部を示したものである。
図１において、１はボーリングマシンと呼ばれる噴射攪拌装置で、この噴射攪拌装置１は、油圧ポンプを内蔵した駆動装置２と、多重管ロッド３を昇降・回動させる給進装置４とを備えている。上記多重管ロッド３の最下端部には、モニター部５が連結されており、このモニター部５は、図２（ａ）（ｂ）に示すように、上記多重管ロッド３に連続する互いに同心状の４重の筒体５１，５２，５３，５４で構成され、上記多重管ロッド３と共に昇降・回転操作されるものである。このモニター部５は、上下部に互いに一定間隔、例えば、約１〜２ｍを置いて、各一対の噴射ノズル６１，６２，７１，７２（噴射部）が設けられている。
図１は、本発明の噴射攪拌工法に用いる噴射攪拌装置を示し、図２（ａ）（ｂ）は噴射攪拌装置のモニター部を示したものである。
図１において、１はボーリングマシンと呼ばれる噴射攪拌装置で、この噴射攪拌装置１は、油圧ポンプを内蔵した駆動装置２と、多重管ロッド３を昇降・回動させる給進装置４とを備えている。上記多重管ロッド３の最下端部には、モニター部５が連結されており、このモニター部５は、図２（ａ）（ｂ）に示すように、上記多重管ロッド３に連続する互いに同心状の４重の筒体５１，５２，５３，５４で構成され、上記多重管ロッド３と共に昇降・回転操作されるものである。このモニター部５は、上下部に互いに一定間隔、例えば、約１〜２ｍを置いて、各一対の噴射ノズル６１，６２，７１，７２（噴射部）が設けられている。
上部側の噴射ノズル６１，６２は、モニター部５の外側の筒体５１，５２に設けられ、下部側の噴射ノズル７１，７２はモニター部５の内側の筒体５３，５４に設けられている。上部側の噴射ノズル６１，６２は、モニター部５の互いに反対側に、互いに逆向きに設けられている。これら上部側の噴射ノズル６１，６２には、筒体５２，５３相互間から超高圧水を、筒体５１，５２相互間から圧縮空気が供給されるように構成されている。
上記内側の筒体５３，５４は、外側の筒体５１，５２より下部側に延出して設けられており、噴射ノズル７１は、筒体５４の内部に連結され、セメントを主成分とする地盤改良用媒体が供給されるように構成されている。
一方、噴射ノズル７２は、内側の筒体５３，５４相互間に連結され、地盤改良用媒体の主成分であるセメントミルクを固める性質のある反応材が供給されるように構成されている。
セメントミルクを固める性質のある反応材としては、水ガラス系の珪酸ソーダが用いられる。珪酸ソーダの割合は、水に対して３０ないし５０％の割合で溶液が作られている。
一方、噴射ノズル７２は、内側の筒体５３，５４相互間に連結され、地盤改良用媒体の主成分であるセメントミルクを固める性質のある反応材が供給されるように構成されている。
セメントミルクを固める性質のある反応材としては、水ガラス系の珪酸ソーダが用いられる。珪酸ソーダの割合は、水に対して３０ないし５０％の割合で溶液が作られている。
次に、噴射撹拌工法を用いて杭を構築する場合を説明する。
多重管ロッド３を地盤８中に所定の深度まで給進させ、地盤を削孔する（図１参照）。次に、多重管ロッド３を回転させながら所定の速度、例えば、１ｍを１５〜１６分程度で引き上げる。そして、引き上げと共に上部側の噴射ノズル６１，６２から圧縮空気と共に超高圧水９を噴射し、地盤８を切削する（図３参照）。地盤８の切削に伴って発生する排出泥土１０は、多重管ロッド３の周囲の掘削孔１１からリフト効果によって地表面に排出される。
多重管ロッド３を地盤８中に所定の深度まで給進させ、地盤を削孔する（図１参照）。次に、多重管ロッド３を回転させながら所定の速度、例えば、１ｍを１５〜１６分程度で引き上げる。そして、引き上げと共に上部側の噴射ノズル６１，６２から圧縮空気と共に超高圧水９を噴射し、地盤８を切削する（図３参照）。地盤８の切削に伴って発生する排出泥土１０は、多重管ロッド３の周囲の掘削孔１１からリフト効果によって地表面に排出される。
この段階では、下部側の噴射ノズル７１，７２からは、まだセメントを主成分とする地盤改良用媒体および反応材は噴射しない。そして、上部側の噴射ノズル６１，６２が噴射を開始した地盤の深さに、下部側の噴射ノズル７１，７２が達したとき、攪拌された地盤８１に下部側の噴射ノズル７１からセメントを主成分とする地盤改良用媒体１２の噴射を開始する。これた同時に下部側の噴射ノズル７２からセメントミルクを固める性質のある反応材１３の噴射を開始する（図４参照）。下部側の噴射ノズル７２からは、反応材１３として水ガラス系の珪酸ソーダを噴射する。下部側の噴射ノズル７２からは、反応材１３を連続または間歇的に地盤中に噴射する。
そして、上部側の噴射ノズル６１，６２から圧縮空気と共に超高圧水９を噴射し、地盤８１を切削しながら、下部側の噴射ノズル７１からはセメントを主成分とする地盤改良用媒体１２を、下部側の噴射ノズル７２からは、反応材１３として水ガラス系の珪酸ソーダを噴射していく（図５参照）。セメントを主成分とする地盤改良用媒体１２は、反応材１３によって早期に硬化する。この間、モニター部５は、多重管ロッド３と共に回転されながら徐々に引き上げられていく。掘削孔１１から地上に排出される排出泥土１０は、地盤改良用媒体が含まれていないので、一般残土として処理することができる。
そして、上部側の噴射ノズル６１，６２が地盤改良域の上端に達したら上部側の噴射ノズル６１，６２から噴射する圧縮空気と超高圧水９の噴射を停止し、その後は下部側の噴射ノズル７１，７２から地盤改良用媒体１２と反応材１３を噴射して地盤改良域まで引き上げる（図６参照）。この段階で、排出される排泥は、産業廃棄物として処理する。
こうして、下部側の噴射ノズル７１から噴射された地盤改良用媒体１２のセメントミルクは下部側の噴射ノズル７２から噴射される反応材１３によって早期に硬化されて杭８２が構築されていくので、混気ジェット現象の発生を防ぎ地盤改良用媒体１２が外部に排出されることがない。こうして、地盤改良用媒体１２は反応材１３によって早期に硬化するので、外部に流出することなく十分に地盤改良用媒体１２が含浸した大径の杭８２を構築することができる。
こうして、下部側の噴射ノズル７１から噴射された地盤改良用媒体１２のセメントミルクは下部側の噴射ノズル７２から噴射される反応材１３によって早期に硬化されて杭８２が構築されていくので、混気ジェット現象の発生を防ぎ地盤改良用媒体１２が外部に排出されることがない。こうして、地盤改良用媒体１２は反応材１３によって早期に硬化するので、外部に流出することなく十分に地盤改良用媒体１２が含浸した大径の杭８２を構築することができる。
図７（ａ）（ｂ）は、図２と同一部分は同符号を付して示すモニター部１５の他の実施の形態で、このモニター部１５は、噴射ノズル７１，７２の位置を上下にずらせて、噴射ノズル７１から地盤改良用媒体１２を噴射してから、一定時間後に噴射ノズル７２から反応材１３を噴射するようにしたものである。この実施の形態によると、ある程度、地盤改良用媒体１２を噴射してから反応材１３を噴射するので、反応材１３を確実に地盤改良用媒体１２に混ぜることができる。
なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、例えば、上記実施の形態では、セメントミルクを固める性質のある反応材として、水ガラス系の珪酸ソーダを用いたが、他の反応材を用いることができる等、その他、本発明の要旨を変更しない範囲内で適宜変更して実施し得ることは言うまでもない。
１ 噴射攪拌装置
２ 駆動装置
３ 多重管ロッド
４ 給進装置
５ モニター部
８ 地盤
９ 圧縮空気と超高圧水
１０ 排出泥土
１１ 掘削孔
１２ セメントを主成分とする地盤改良用媒体
１３ 反応材
５１，５２，５３，５４ 筒体
６１，６２，７１，７２ 噴射ノズル（噴射部）
８１ 攪拌された地盤
８２ 杭
２ 駆動装置
３ 多重管ロッド
４ 給進装置
５ モニター部
８ 地盤
９ 圧縮空気と超高圧水
１０ 排出泥土
１１ 掘削孔
１２ セメントを主成分とする地盤改良用媒体
１３ 反応材
５１，５２，５３，５４ 筒体
６１，６２，７１，７２ 噴射ノズル（噴射部）
８１ 攪拌された地盤
８２ 杭
Claims (5)
- 地盤中に多重管ロッドを給進させ、該地盤中から該多重管ロッドを回転させながら引き上げると共に、該多重管ロッドに設けられた噴射ノズルから高圧でセメントを主成分とする地盤改良用媒体を地盤中に噴射させて地盤を攪拌し所定径の杭を構築して地盤を改良する工法において、上記多重管ロッドの下端部に、それぞれノズルを設けた噴射部を上下に設け、所定の造成長さの範囲内で、上段側の噴射部から圧縮空気と共に水を噴射して地盤改良域を切削し、その排泥を切削孔を通して地表に排出させると共に、下段側の噴射部には互いに逆方向に噴射する噴射ノズルを設け、上記地盤改良域の領域で、一方の噴射ノズルからセメントミルクを主成分とする地盤改良用媒体を、他方の噴射ノズルから上記セメントミルクを固める性質がある反応材を噴射して上記地盤改良用媒体を上記反応材によって早期に硬化させて所定径の杭を構築することを特徴とする噴射攪拌工法。
- 上記地盤改良域の領域で、上記上段側の噴射ノズルから圧縮空気と共に水を噴射して地盤を切削し、上記地盤改良域の領域に下段側の噴射部が達してから下段側の噴射部の噴射ノズルの一方から地盤改良用媒体を、噴射ノズルの他方から反応材を噴射することを特徴とする請求項１に記載の噴射攪拌工法。
- 上記反応材として水ガラス系の珪酸ソーダを用いたことを特徴とする請求項１または２に記載の噴射攪拌工法。
- 地盤中に多重管ロッドを給進させ、該地盤中から該多重管ロッドを回転させながら引き上げると共に、該多重管ロッドに設けられた噴射ノズルがら高圧でセメントを主成分とする地盤改良用媒体を地盤中に噴射させて地盤を攪拌し所定径の杭を構築する噴射攪拌装置において、上記多重管ロッドの下端部に、それぞれノズルを設けた噴射部を上下に設け、該上部側噴射部に圧縮空気と共に水を噴射する噴射ノズルを設け、上記下部側噴射部に互いに逆向きに噴射する一対の噴射ノズルを設け、該噴射ノズルの一方にセメントミルクを主成分とする地盤改良用媒体を供給し、該噴射ノズルの他方に記セメントミルクを固める性質がある反応材を供給するようにしたことを特徴とする噴射攪拌装置。
- 上記下部側の噴射ノズルのうち、地盤改良用媒体を噴射する噴射ノズルを、反応材を噴射する噴射ノズルよりも上方位置に設けたことを特徴とする請求項４に記載の噴射攪拌装置。
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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