JP2005290777A

JP2005290777A - 高圧噴射地盤改良装置

Info

Publication number: JP2005290777A
Application number: JP2004105828A
Authority: JP
Inventors: Kyo Nishio; 経西尾; Fumihiko Kimura; 文彦木村
Original assignee: Onoda Chemico Co Ltd
Current assignee: Onoda Chemico Co Ltd
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2005-10-20

Abstract

【課題】ロッドのしなりを実用上無視できる程度に低減し、且つ一方向のノズル噴射で改良半径を確保できる高圧噴射地盤改良装置を提供する。
【解決手段】ロッド３の先端部分には、地盤を掘削する攪拌翼６が、ロッド３に対して左右対称に取り付けられている。攪拌翼６の上方に、攪拌翼６と平行に、左右対称の支持棒１１が取り付けられている。支持棒１１の両端には、内側に湾曲した正方形の面７ａを有する土圧受け板７が互いに対向するように取り付けられている。それぞれの土圧受け板表面間の距離Ｌ_１は、攪拌翼６の両端間の長さＬ_２以下となっている。また、湾曲した土圧受け板７の曲率半径ｒは、ロッド３から土圧受け板７の表面までの距離Ｒ以下となるように設定されている。
【選択図】図２

Description

この発明は、高圧噴射地盤改良装置に関する。

従来の高圧噴射地盤改良方法が、特許文献１に開示されている。この方法は、図４に示されるように、ロッド２１に直角方向に設けられた攪拌翼２２の先端部分に設けられたノズル２３から、高圧噴射によって水平方向に硬化液２４を噴流し、回転させて引き抜くというものである。
流体の高圧噴射の仕様としては、ノズル径が３〜４ｍｍ程度、硬化液又は削孔水の噴射流量が８０〜１３０リットル／分程度、噴射圧力が２０〜４０ＭＰａ程度であった。このような仕様の場合、高圧噴射によるロッド２１の先端部２５に掛かる水平反力は、ノズル２３の噴射方向と反対方向に向かって３００〜７００Ｎ程度であった。このため、ロッド２１の剛性に比べて、この水平反力によるロッド２１のしなりは実用上無視し得るものであった。

しかし、このようなロッド２１のしなりが大きくなると、図４に示されるように、ロッド２１の回転に伴って、ロッド２１の先端部２５が円を描き、地盤の改良半径はジェット噴射の噴流到達距離からしなりの距離が差し引きされた分だけ到達距離が短くなってしまう。このため、そのしなりの距離だけ改良半径が小さくなってしまうことになる。
そこで、ロッド２１のしなりをできるだけなくすために、図５に示されるように、ロッド２１に対して互いに反対方向を向く２箇所の噴射ノズル２６を設けた高圧噴射地盤改良装置が使用されている。

特開昭５７-５１３２４号公報

しかしながら、近年では、高圧噴射地盤改良方法がより改良半径を大きくする方向に発展するに伴い、噴射流量は大流量化し、噴射圧力は高圧化し、ロッド先端部に掛かる水平反力が大きくなったため、図４に示されるような高圧噴射撹拌工法では、ロッドのしなりを無視することができなくなってきた。
一方、図５に示されるような高圧噴射地盤改良方法では、高圧噴射する流体の流量を分割しなければならないので、１つのノズルから噴射される流量が半減し、切削エネルギーも半減してしまう。その結果、地盤の切削力が減少して改良半径が小さくなってしまうという問題点があった。
また、水平反力が生じないように注入管軸の剛性を上げ、軸径を太くする方法もあるが、施工機械が大型化する欠点があった。

この発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、ロッドのしなりを実用上無視できる程度に低減し、且つ一方向のノズル噴射で改良半径を確保できる高圧噴射地盤改良装置を提供することを目的とする。

この発明に係る高圧噴射地盤改良装置は、内部に硬化液が圧送される通路が設けられたロッドと、ロッドの先端部に取り付けられ、地盤を掘削する攪拌翼と、攪拌翼の先端部に取り付けられ、通路と連通した噴射ノズルと、攪拌翼よりも上方のロッドに、噴射ノズルの噴射方向と反対側の位置または噴射ノズルの噴射方向の前後両方の位置に取り付けられた土圧受け板とを備える。
ロッドから土圧受け板までの距離が、攪拌翼の長さ以下であることが好ましい。
土圧受け板が湾曲した形状を有し、土圧受け板の曲率半径が、ロッドから土圧受け板表面までの距離以下であることが好ましい。

この発明によれば、ロッドに土圧受け板を取り付けたため、噴射ノズルから硬化液が噴射される際に、ロッドの先端部にかかる水平反力と、土圧受け板に発生する受働土圧とをつりあわせるため、ロッドにしなりが生じるのを防ぐことができ、噴射ノズルが１つの高圧噴射地盤改良装置において、予め決められた最大噴射量の硬化液を噴射させても改良半径が減少することはなく、最大の改良半径を得ることができる。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に示されるように、この実施の形態に係る高圧噴射地盤改良装置１は、高圧噴射攪拌装置２とロッド３とで構成される。高圧噴射攪拌装置２には、駆動装置４が昇降自在に取り付けられ、駆動装置４にロッド３が回転可能に連結されている。ロッド３は、高圧噴射攪拌装置２に取り付けられたチャック５を貫通し、下方に延びている。
ロッド３の先端部分には、地盤を掘削する攪拌翼６が、ロッド３に対して左右対称に取り付けられている。また、攪拌翼６の上方には、土圧受け板７が、ロッド３に対して左右対称に取り付けられている。
攪拌翼６の片方の先端には噴射ノズル８が設置され、ロッド３内に設けられた図示しない通路に連通している。この図示しない通路は、スイベル９を介してロッド３に接続されたホース１０と連通し、ホース１０は、硬化液を貯蔵する図示しない容器に連通している。

図２を用いて、土圧受け板７の構造について詳細に説明する。
攪拌翼６の上方に、攪拌翼６と平行に、左右対称の支持棒１１が取り付けられている。支持棒１１の両端には、内側に湾曲した正方形の面７ａを有する土圧受け板７が互いに対向するように取り付けられている。それぞれの土圧受け板表面間の距離Ｌ_１は、攪拌翼６の両端間の長さＬ_２以下となっている。また、湾曲した土圧受け板７の曲率半径ｒは、ロッド３から土圧受け板７の表面までの距離Ｒ以下となるように設定されている。
尚、ロッド３の端部には、地盤を掘削するためのメタルクラウン１２が取り付けられている。

次に、この実施の形態に係る高圧噴射地盤改良装置１の動作を、図１に基づいて説明する。
駆動装置４により、ロッド３が回転され下降される。これにより、メタルクラウン１２が地盤を掘削し、ロッド３の周りの地盤を攪拌翼６が掘削しながら、ロッド３が地盤の所定深度まで貫入される。尚、攪拌翼６によって掘削された地盤は流動化しており、土圧受け板７は、この流動化した領域を下降するため、ロッド３が所定深度まで貫入される際に大きな抵抗となることはない。

地盤の所定深度まで貫入されたロッド３は、駆動装置４によって回転貫入され、チャック５によって固定引き上げされる。この際、硬化液１３が、図示しない容器からホース１０を介してロッド３内に設けられた図示しない通路を圧送され、噴射ノズル８から噴射される。噴射ノズル８から硬化液１３が噴射されると、ロッド３の先端部に、噴射方向とは逆の方向へ水平反力がかかる。ロッド３の先端部に水平反力が発生すると、土圧受け板７に受働土圧が発生する。ロッド３の先端部にかかる水平反力と、土圧受け板７に発生する受働土圧とがつりあうことにより、ロッド３にしなりが生じるのを防ぎながら、円筒状硬化層１４を造成する。

このように、ロッド３に土圧受け板７を取り付けることにより、噴射ノズル８から硬化液１３が噴射される際にロッド３の先端部にかかる水平反力を、土圧受け板７に発生する受働土圧により受け止めてバランスさせるため、ロッド３にしなりが生じるのを防ぐことができ、噴射ノズル８が１つの高圧噴射地盤改良装置において、予め決められた最大噴射量の硬化液１３を噴射させても改良半径が減少することはなく、最大の改良半径を得ることができる。
また、それぞれの土圧受け板７の表面間の距離が、攪拌翼６の両端間の長さ以下であるため、土圧受け板７は、攪拌翼６の掘削によって流動化した地盤を回転及び上下動することができるため、ロッド３が回転及び上下動する際の抵抗を小さくすることができる。
さらに、湾曲した土圧受け板７の曲率半径が、ロッド３から土圧受け板７の表面までの距離と等しいため、土圧受け板７が流動化した地盤を回転する際の抵抗を小さくすることができる。

この実施の形態に係る土圧受け板７の面形状は正方形であるが、噴射時反力に応じた受働土圧を期待できる大きさであれば、この形状に限定されるものではない。例えば、図３に示されるように、リング状でもよい。これは、ロッド３の周りに、複数の支持板１６によって環状板１５を取り付けたものである。
さらに、この実施の形態では、土圧受け板７を２枚取り付けているが、噴射ノズル８から硬化液１３が噴射される方向とは逆側に１枚だけ取り付けてもよい。

土圧受け板７の使用形態について一例を記す。
この発明の土圧受け板として、噴射方向とその反対方向の両側に、面積約１００ｃｍ^２（＝８ｃｍ×１３ｃｍ）の土圧受け板を取り付けた。このときの噴射仕様として、噴射量３００リットル／分、噴射圧力３５ＭＰａである。この実施の形態で施工を行ったが、改良径の減少はなかった。

この発明の実施の形態に係る高圧噴射地盤改良装置の構成図である。この発明の実施の形態に係る高圧噴射地盤改良装置のロッド先端部分の拡大図である。この発明の実施の形態に係る高圧噴射地盤改良装置の別のロッド先端部分の拡大図である。従来の高圧噴射地盤改良装置の構成図である。別の従来の高圧噴射地盤改良装置の構成図である。

符号の説明

１高圧噴射地盤改良装置、３ロッド、４駆動装置、６攪拌翼、７土圧受け板、８噴射ノズル、１３硬化液、Ｌ_１土圧受け板表面間の距離、Ｌ_２攪拌翼６の両端間の長さ、Ｒロッド３から土圧受け板７の表面までの距離、ｒ土圧受け板７の曲率半径。

Claims

内部に硬化液が圧送される通路が設けられたロッドと、
前記ロッドの先端部に取り付けられ、地盤を掘削する攪拌翼と、
前記攪拌翼の先端部に取り付けられ、前記通路と連通した噴射ノズルと、
前記攪拌翼よりも上方の前記ロッドに、前記噴射ノズルの噴射方向と反対側の位置または前記噴射ノズルの噴射方向の前後両方の位置に取り付けられた土圧受け板と
を備える高圧噴射地盤改良装置。
前記ロッドから前記土圧受け板までの距離が、前記攪拌翼の長さ以下である請求項１に記載の高圧噴射撹拌工法の高圧噴射地盤改良装置。
前記土圧受け板が湾曲した形状を有し、
前記土圧受け板の曲率半径が、前記ロッドから前記土圧受け板表面までの距離以下である請求項１または２に記載の高圧噴射撹拌工法の高圧噴射地盤改良装置。