JP2007191855A - 地盤改良機および地盤改良システム - Google Patents

Abstract

【課題】 注入ノズルの土詰まりならびに反応材注入ホースの座屈を防止し、また、粉体浄化材供給ラインが破損した際に粉体浄化材が飛散することを防止し、かつ、いち早くその破損を検知できる地盤改良機の提供。
【解決手段】地盤改良機１０の攪拌軸１２に接続された粉体浄化材供給ラインが二重管構造をなし、粉体浄化材供給路αの外側に、上記攪拌軸１２側端部を閉塞した排出路βを形成し、かつ、その排出路βの排出口３２’を漏気検知槽３７内で水中に沈めてなる地盤改良システム。
下部を攪拌軸１２に取り付けたブレ止めスペーサ１７に固定し、上部を上部軸受１６に上下摺動自在に支持させた注入ホース保護管１８に、反応材を注入ノズル２０へ送給する反応材注入ホース１９を挿通させてなる反応材注入手段１３を有する地盤改良機。
【選択図】 図１

Description

本発明は、地盤改良機および地盤改良システムに関する。

従来より、粉体浄化材として微細鉄粉を、また反応材としてリン酸と過酸化水素との混合液等を地中に圧送注入して原位置の汚染土壌と攪拌し、その土壌中のトリクロロエチレン等の汚染物質を分解し浄化する地盤改良工法（触媒酸化法）が行われている。
この工法では、各種の地盤改良機（たとえば、特許文献１参照。）が使用されているが、その一つとして図８に示したようなものがある。

この地盤改良機１は、高さ２０ｍ程度のリーダ２を備えたベースマシン３に、下端に攪拌翼４を有する攪拌軸５を回転自在に、かつ昇降自在に支持させているものである。
その攪拌軸５は、粉体浄化材供給ライン６よりエア圧送される粉体浄化材を、その内部を通じて上記攪拌翼４まで送給し浄化材噴出孔（図示しない）より地中に噴出させることができるようになっており、また、この攪拌軸５に沿わせて、上記反応材を上記攪拌翼４付近に送給する反応材注入ホース７が、該撹拌軸５とともに昇降するように、その上下部を固定して配設されている。

上記の地盤改良機１による地盤改良は、上記反応材注入ホース７下端の注入ノズルに土が詰まらないよう、そこから水を噴射させながら上記撹拌軸５を降下させて攪拌翼４を地中所要深さまで貫入させ、その後、これを回転させながら引上げるのと同時に、上記粉体浄化材を、上記攪拌翼４の浄化材噴出孔から噴出させ、また、上記注入ノズルから反応材を噴出させることにより、その粉体浄化材および反応材を土壌と攪拌して行われる。
特開２００４−２９０８６１

しかしながら、第１に、上記の通り、攪拌軸５を降下させる際には上記注入ノズルの土詰まりを防止するため該注入ノズルより水を噴射させていたので、周辺地盤が泥濘化してバックホウの走行すら困難になるなど、その後の作業に差し支えることがあった。

また、第２に、上記反応材注入ホース７は、長尺かつ小径のものであるため、攪拌軸５を引き上げる際に土砂との摩擦により座屈してしまい、攪拌軸５を引き上げながらその反応材注入ホース７を通じて行う反応材の供給が不可能になることがあった。

また、第３に、粉体浄化材供給ライン６が、その内部を圧送される粉体浄化材により摩耗し破損することがあり、この場合には粉体浄化材が周囲へ飛散して、その周辺環境へ与える被害が甚大になってしまうということがあった。

そこで、本発明は、これらの問題を解決し、注入ノズルの土詰まりならびに反応材注入ホースの座屈を防止した地盤改良機、および、粉体浄化材供給ラインが破損した際に粉体浄化材が飛散することを防止し、かついち早くその破損を検知できる地盤改良システムの提供を目的とする。

請求項１記載の本発明は、ベースマシン１０’のリーダ１１に、撹拌軸１２と反応材注入手段１３とを備えた注入攪拌装置１４を昇降自在に支持してなる地盤改良機において、
<i>上記注入攪拌装置１４の攪拌軸１２が、上記リーダ１１に沿って昇降自在な上部軸受１６に回転自在に支持されるとともに、その下部にブレ止めスペーサ１７を取り付けており、<ii>上記反応材注入手段１３が、下部を上記ブレ止めスペーサ１７に固定し、上部を上部軸受１６に上下摺動自在に支持させた注入ホース保護管１８に、反応材を注入ノズル２０へ送給する反応材注入ホース１９を挿通させてなる地盤改良機である。

請求項２記載の本発明は、上記注入ホース保護管１８の上部が、上記上部軸受１６に固定されたガイド管２２に上下摺動自在に挿通され、支持されている請求項１記載の地盤改良機である。

請求項３記載の本発明は、ベースマシン１０’のリーダ１１に、撹拌軸１２と反応材注入手段１３とを備えた注入攪拌装置１４を昇降自在に支持してなる地盤改良機において、
上記反応材注入手段１３の注入ノズル２０の注入管２０ｂの先端に、可撓性を有する管状のノズルカバー２０ｃを嵌着してなる地盤改良機である。

請求項４記載の本発明は、上記注入ノズル２０が、分岐管２０ａに、可撓性を有する管状のノズルカバー２０ｃを嵌着した複数本の注入管２０ｂ……を分岐接続してなる請求項３記載の地盤改良機である。

請求項５記載の本発明は、ベースマシン１０’のリーダ１１に、撹拌軸１２と反応材注入手段１３とを備えた注入攪拌装置１４を昇降自在に支持してなる地盤改良機において、
<i>上記注入攪拌装置１４の攪拌軸１２が、上記リーダ１１に沿って昇降自在な上部軸受１６に回転自在に支持されるとともに、その下部にブレ止めスペーサ１７を取り付けてなり、<ii>上記反応材注入手段１３が、下部を上記ブレ止めスペーサ１７に固定し、上部を上部軸受１６に上下摺動自在に支持させた注入ホース保護管１８に、反応材を注入ノズル２０へ送給する反応材注入ホース１９を挿通させてなり、<iii>上記注入ノズル２０の注入管２０ｂの先端に、可撓性を有する管状のノズルカバー２０ｃを嵌着してなる地盤改良機である。

請求項６記載の本発明地盤改良システムは、ベースマシン１０’のリーダ１１に、撹拌軸１２と反応材注入手段１３とを備えた注入攪拌装置１４を昇降自在に支持した地盤改良機１０の上記攪拌軸１２に接続された粉体浄化材供給ラインが、外側管２７，３２内に内側管２６，３０を挿通した二重管構造をなし、その内管２６，３０内を、上記攪拌軸１２内部の浄化材送給路１２”へ粉体浄化材を供給する粉体浄化材供給路αとし、その外側に、上記攪拌軸１２側端部を閉塞した排出路βを形成しているとともに、上記粉体浄化材送給ラインの途中部分を漏気検知槽３７に通し、上記排出路βの排出口３２’を該漏気検知槽３７内で水中に沈めているものである。

請求項７記載の本発明は、<i>上記注入攪拌装置１４の攪拌軸１２が、上記リーダ１１に沿って昇降自在な上部軸受１６に回転自在に支持されるとともに、その下部にブレ止めスペーサ１７を取り付けており、<ii>上記反応材注入手段１３が、下部を上記ブレ止めスペーサ１７に固定し、上部を上部軸受１６に上下摺動自在に支持させた注入ホース保護管１８に、反応材を注入ノズル２０へ送給する反応材注入ホース１９を挿通させてなる請求項６記載の地盤改良システムである。

請求項８記載の本発明は、上記反応材注入手段１３の注入ノズル２０が、注入管２０ｂの先端に可撓性を有する管状のノズルカバー２０ｃを嵌着してなる請求項６または７記載の地盤改良システムである。

請求項１，２，５，７記載の本発明によれば、反応材注入ホースの座屈を防止できるので、その座屈により反応材の供給が断たれること防止できる。

請求項３，４，５，８記載の本発明によれば、注入ノズルの土詰まりを防止できる。したがって、注入攪拌装置の貫入下降時に、土詰まりを防止するために水を噴射させる必要がなく、周辺地盤の泥濘化を生じさせない。

請求項６，７，８記載の本発明によれば、粉体浄化材供給ラインが破損した際の粉体浄化材の飛散を防止するとともに、その破損をいち早くこれを検知することができる。

ベースマシン１０’のリーダ１１に、撹拌軸１２と反応材注入手段１３とからなる注入攪拌装置１４を昇降自在に支持した地盤改良機１０の上記攪拌軸１２に接続された粉体浄化材供給ラインが、外側管２７，３２内に内側管２６，３０を配置した二重管構造をなし、その内管２６，３０内を、上記攪拌軸１２内部の浄化材送給路１２”へ粉体浄化材を供給する粉体浄化材供給路αとし、その外側に、上記攪拌軸１２側端部を閉塞した排出路βを形成し、かつ、その排出路βの排出口３２’を漏気検知槽３７内で水中に沈めてなる地盤改良システム。

本発明の実施例に係る地盤改良システムについて図１〜７により詳しく説明する。

１０は、クローラ式のベースマシン１０’に備えられた高さ２０ｍ程度のリーダ１１に、下端に攪拌翼１２’……を有する一対の攪拌軸１２，１２と反応材注入手段１３とからなる注入攪拌装置１４を昇降自在に支持させてなる地盤改良機である。

上記攪拌軸１２，１２は、その内部に上記攪拌翼１２’……の所要位置に開口した噴出孔１５に連通する浄化材送給路１２”を形成しているもので、それは、上記リーダ１１に沿って昇降自在にした上部軸受１６により、その上端部において回転自在に支持されているものである（図２）。

１７は、その攪拌軸１２，１２の下部に、攪拌翼１２’……の直上に位置させて、両攪拌軸１２，１２間に取り付けられているブレ止めスペーサで（図４，５）、それは、上記攪拌軸１２，１２を挿通させた筒状の攪拌軸挿通部１７ａ，１７ａの間に連結板１７ｂを固着してなる鋼製のものである。

上記反応材注入手段１３は、上記上部軸受１６と上記ブレ止めスペーサ１７とにその上下部を取り付けられ、上記攪拌軸１２，１２の間に位置する鋼製の注入ホース保護管１８内に、耐薬品性を有する反応材注入ホース１９を挿通するとともに、その反応材注入ホース１９の下端に、上記ブレ止めスペーサ１７の前面に固定された注入ノズル２０を接続してなるものである（図２〜４）。

上記注入ホース保護管１８の下部は、上記ブレ止めスペーサ１７の前面に固定金具２１により固定されているが、その上部は、上記上部軸受１６の前面に固定された、該注入ホース保護管１８よりも大径のガイド管２２に上下摺動自在に挿通して支えられている。
上記反応材注入ホース１９は、上記注入ホース保護管１８の上端より突出させた上端を、上記上部軸受１６に固定されたホースジョイント２３の下端に接続している。

上記注入ノズル２０は、両端を閉じた中空筒状の分岐管２０ａの下側に、４本の注入管２０ｂ……を分岐接続している鋼製のもので、上記分岐管２０ａの供給口に上記反応材注入ホース１９の下端を接続している。
その各注入管２０ｂ……の先端には可撓性を有する管状のノズルカバー２０ｃ……を嵌着してある。このノズルカバー２０ｃ……はゴム管とすることができる。
よって、反応材注入ホース１９から送給される反応材は、各注入管２０ｂに取り付けたノズルカバー２０ｃから下方へ噴出するようになっている。

本地盤改良システムは、上記の地盤改良機１０に、粉体浄化材であるたとえば粒径１００μｍ程度の微細鉄粉を供給する粉体浄化材供給ラインと、リン酸と過酸化水素の混合液である反応材を供給する反応材供給ラインとを接続して構成されるので、続いて、その粉体浄化材供給ラインと反応材供給ラインについて説明する。

２４，２４は、上記一対の攪拌軸１２，１２の上端のスイベル２５，２５にビクトリックジョイント２５’で固定された弧状のベント管である（図１，２，６）。
これは、上記攪拌軸１２の浄化材送給路１２”に連通するよう接続された、鋼製で内径５０ｍｍ程度の内管（内側管）２６の外側に、同じく鋼製で内径１２５ｍｍ程度の保護外管（外側管）２７を被覆し、二重管としたもので、その内管２６と保護外管２７との間には環状空処２８が形成されている。その環状空処２８の攪拌軸１２側の端部は閉塞してある。

上記ベント管２４，２４のスイベル２５，２５の反対側端には、同じく二重管構造をなし、上記ベント管２４，２４とともに粉体浄化材供給ラインをなす防護圧送ホース２９，２９（一方のみ図示した。）を接続している（図１，６，７）。
各防護圧送ホース２９は、上記内管２６にネジジョイントにより接続された、内径５０ｍｍ程度の肉厚合成樹脂製で螺旋状の鋼線を内包したサンドブラストホース等の耐摩耗性を有する内側ホース（内側管）３０を、上記保護外管２７にビクトリックジョイント３１により接続された、合成樹脂製波付き硬質可撓電線管（いわゆるエフレックス管）等の外側ホース（外側管）３２内に挿通してなる。
なお、その外側ホース３２は内側ホース３０よりも短く、該内側ホース３０のベント管接続端側の所要長さの部分にだけ被覆された状態となっている。

上記内側ホース３０およびこれと接続され連通するベント管２４の内管２６は、粉体浄化材供給路αをなしている。
また、上記内側ホース３０と外側ホース３２との間に形成された通路３３は、上記ベント管２４の環状空処２８に連通しこれとともに排出路βをなしている。
この排出路βは、閉塞されている上記環状空処２８のビクトリックジョイント２５’側奥部を始端とし、上記外側ホース３２の排出口３２’を終端としている。

また、上記外側ホース３２のベント管接続端側の所要長さの部分には、いわゆるサニーホース（フラットホース）が、注入攪拌装置１４の昇降に伴う擦れ防止のための保護被覆ホース３４として被覆されている（図１，６）。

上記粉体浄化材供給路α、すなわち内側ホース３０の上流側端は、上記地盤改良機１０に粉体浄化材を圧送する浄化材供給機３５に接続されており、上記粉体浄化材は該浄化材供給機３５からエアにより粉体浄化材供給路αから上記攪拌軸１２，１２の浄化材送給路１２”，１２”を通じて送給され、上記攪拌軸１２の噴出孔１５から噴出するようになっている。

３６は、粉体浄化材供給ラインの途中に設けられた漏気検知部で、それは、水を張った漏気検知槽３７に、上記防護圧送ホース２９の途中部分を通し、かつ、上記排出路βの終端開口すなわち上記内側ホース３０に被覆している外側ホース３２の排出口３２’を、その漏気検知槽３７内で水中に沈めているものである。

４０は、反応材収容槽４１，４２にそれぞれ収容されたリン酸と過酸化水素とを混合ミキサ４３で混合して調製され、反応材圧送ポンプ４４で上記地盤改良機１０へ反応材を送給するタイロンホース等の耐薬品性の反応材送給ホース（反応材供給ライン）である。
その反応材送給ホース４０の下流側端は上記地盤改良機Ａの上部軸受１６のホースジョイント２３の上端に接続され（図２，３）、上記反応材注入ホース１９に連通している。

よって、上記反応材圧送ポンプ４４から圧送され、反応材送給ホース４０および反応材注入ホース１９を通じて送給される反応材は、上記注入ノズル２０の各注入管２０ｂ……を通じ、そこに嵌着されたノズルカバー２０ｃ……より噴出するようになっている。

上記地盤改良システムによる地盤改良工事は次のように行われる。

すなわち、上記地盤改良機１０を地盤改良を行おうとする箇所に位置させ、攪拌軸１２，１２を回転させながら上記注入攪拌装置１４を下降させてその攪拌翼１２’……を地中に貫入させる。
この注入攪拌装置１４の下降時には、可撓性を有する上記ノズルカバー２０ｃ……が屈曲するので、上記注入管２０ｂ……に土砂が詰まってしまうことがない。
したがって、従来行っていたように、注入ノズル２０の詰まり防止のために水を噴出させる必要がなく、周辺地盤を泥濘化することがない。

上記攪拌翼１２’……を地中の所要深さまで貫入させた後、攪拌軸１２，１２を回転させ、かつ該注入攪拌装置１４全体を引き上げながら粉体浄化材および反応材を噴出させる。
すなわち、その引上げとともに、上記攪拌翼１２’……の噴出孔１５より、粉体浄化材を噴出させ、また同時に、上記注入ノズル２０を通じて反応材を噴出させる。
噴出した粉体浄化材と反応材とは、攪拌翼１２’……により土壌と攪拌されるので、土壌中の汚染物質を分解し浄化することができる。

なお、注入攪拌装置１４の下降時に屈曲状態となっていた注入ノズル２０のノズルカバー２０ｃは、このときには、該注入攪拌装置１４自体の引上げにより下方に伸長した状態になるから、反応材の噴出を妨げることはない。

また、上記反応材注入ホース１９は、注入ホース保護管１８内に挿通されているから、注入攪拌装置１４の引上げの際に土砂との直接の摩擦がなく、従来のように座屈してしまうことがない。
上記注入ホース保護管１８は、土砂と直接摩擦を生じるが、該注入ホース保護管１８の上部は上記ガイド管２２に上下摺動自在に挿通されているから、無理な外力が加わった場合であっても、相対摺動が許容されるようになっているので、座屈してしまうことがない。

上記の粉体浄化材の圧送により、上記内側ホース３０、内管２６の内面が摩耗するが、過度に摩耗して該内側ホース３０または内管２６が破損した場合であっても、その内部の粉体浄化材供給路αを圧送されてきた粉体浄化材およびエアは、その破損箇所から排出路β内に漏れるので、周囲に飛散しない。したがって周辺環境の悪化を防ぐことができる。
排出路βへ漏れた粉体浄化材およびエアは、該排出路βを通じて上記漏気検知槽３７の方へ流れ、該漏気検知槽３７内に張られた水の中に開口する上記外側ホース３２の排出口３２’から噴出する。
したがって、上記内側ホース３０または内管２６の破損は、この漏気検知槽３７内に張られた水に泡が発生することにより簡単に視認されるようになっており、また、粉体浄化材は周辺に飛散することなくその漏気検知槽３７内に沈殿する。

本発明の一実施例に係る地盤改良システムの全体構成図である。 上記システムで使用する地盤改良機の上部軸受付近の正面図である。 図２の要部拡大図である。 同地盤改良機の攪拌軸の下端付近の正面図である。 図４の要部拡大図である。 鉄粉送給ラインの要部の拡大側面図である。 漏気検知部の拡大側面図である。 従来の地盤改良機の側面図である。

符号の説明

α 粉体浄化材排出路
β 排出路
１０ 地盤改良機
１０’ ベースマシン
１１ リーダ
１２ 攪拌軸
１２” 浄化材送給路
１３ 反応材注入手段
１４ 注入攪拌装置
１６ 上部軸受
１７ ブレ止めスペーサ
１８ 注入ホース保護管
１９ 反応材注入ホース
２０ 注入ノズル
２０ｂ 注入管
２０ｃ ノズルカバー
２２ ガイド管
２６，３０ 内側管
２７，３２ 外側管
２１’ 排出口
３７ 漏気検知槽

Claims (8)

1. ベースマシン（１０’）のリーダ（１１）に、撹拌軸（１２）と反応材注入手段（１３）とを備えた注入攪拌装置（１４）を昇降自在に支持してなる地盤改良機において、
   <i> 上記注入攪拌装置（１４）の攪拌軸（１２）が、上記リーダ（１１）に沿って昇降自在な上部軸受（１６）に回転自在に支持されるとともに、その下部にブレ止めスペーサ（１７）を取り付けていること、および、
   <ii> 上記反応材注入手段（１３）が、下部を上記ブレ止めスペーサ（１７）に固定し、上部を上部軸受（１６）に上下摺動自在に支持させた注入ホース保護管（１８）に、反応材を注入ノズル（２０）へ送給する反応材注入ホース（１９）を挿通させてなることを特徴とする地盤改良機。
2. 上記注入ホース保護管（１８）の上部が、上記上部軸受（１６）に固定されたガイド管（２２）に上下摺動自在に挿通され、支持されていることを特徴とする請求項１記載の地盤改良機。
3. ベースマシン（１０’）のリーダ（１１）に、撹拌軸（１２）と反応材注入手段（１３）とを備えた注入攪拌装置（１４）を昇降自在に支持してなる地盤改良機において、
   上記反応材注入手段（１３）の注入ノズル（２０）の注入管（２０ｂ）の先端に、可撓性を有する管状のノズルカバー（２０ｃ）を嵌着してなることを特徴とする地盤改良機。
4. 上記注入ノズル（２０）が、分岐管（２０ａ）に、可撓性を有する管状のノズルカバー（２０ｃ）を嵌着した複数本の注入管（２０ｂ……）を分岐接続してなることを特徴とする請求項３記載の地盤改良機。
5. ベースマシン（１０’）のリーダ（１１）に、撹拌軸（１２）と反応材注入手段（１３）とを備えた注入攪拌装置（１４）を昇降自在に支持してなる地盤改良機において、
   <i> 上記注入攪拌装置（１４）の攪拌軸（１２）が、上記リーダ（１１）に沿って昇降自在な上部軸受（１６）に回転自在に支持されるとともに、その下部にブレ止めスペーサ（１７）を取り付けてなること、
   <ii> 上記反応材注入手段（１３）が、下部を上記ブレ止めスペーサ（１７）に固定し、上部を上部軸受（１６）に上下摺動自在に支持させた注入ホース保護管（１８）に、反応材を注入ノズル（２０）へ送給する反応材注入ホース（１９）を挿通させてなること、および、
   <iii> 上記注入ノズル（２０）の注入管（２０ｂ）の先端に、可撓性を有する管状のノズルカバー（２０ｃ）を嵌着してなることを特徴とする地盤改良機。
6. ベースマシン（１０’）のリーダ（１１）に、撹拌軸（１２）と反応材注入手段（１３）とを備えた注入攪拌装置（１４）を昇降自在に支持した地盤改良機（１０）の上記攪拌軸（１２）に接続された粉体浄化材供給ラインが、外側管（２７，３２）内に内側管（２６，３０）を挿通した二重管構造をなし、その内管（２６，３０）内を、上記攪拌軸（１２）内部の浄化材送給路（１２”）へ粉体浄化材を供給する粉体浄化材供給路（α）とし、その外側に、上記攪拌軸（１２）側端部を閉塞した排出路（β）を形成していること、および上記粉体浄化材送給ラインの途中部分を漏気検知槽（３７）に通し、上記排出路（β）の排出口（３２’）を該漏気検知槽（３７）内で水中に沈めていることを特徴とする地盤改良システム。
7. <i>上記注入攪拌装置（１４）の攪拌軸（１２）が、上記リーダ（１１）に沿って昇降自在な上部軸受（１６）に回転自在に支持されるとともに、その下部にブレ止めスペーサ（１７）を取り付けていること、および、
   <ii>上記反応材注入手段（１３）が、下部を上記ブレ止めスペーサ（１７）に固定し、上部を上部軸受（１６）に上下摺動自在に支持させた注入ホース保護管（１８）に、反応材を注入ノズル（２０）へ送給する反応材注入ホース（１９）を挿通させてなることを特徴とする請求項６記載の地盤改良システム。
8. 上記反応材注入手段（１３）の注入ノズル（２０）が、注入管（２０ｂ）の先端に可撓性を有する管状のノズルカバー（２０ｃ）を嵌着してなることを特徴とする請求項６または７記載の地盤改良システム。

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