JP2007262699A - Injection structure of high-pressure injection stirring apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、軟弱な地盤中に固化材スラリーを噴射して、該地盤を固化し改良するための高圧噴射撹拌装置の噴射構造に関し、特に、より広範囲な領域に固化材スラリーを到達させることのできる高圧噴射撹拌装置の噴射構造に関する。
The present invention relates to an injection structure of a high-pressure jet agitator for injecting solidifying material slurry into soft ground to solidify and improve the ground, and in particular, to allow the solidifying material slurry to reach a wider area. The present invention relates to an injection structure of a high-pressure injection agitator that can be used.
高圧噴射撹拌工法は、改良対象地盤を所定の深度までロッドにて削孔し、該ロッドから固化材スラリーを高圧で噴射し、その際の破壊力により地盤を切削しながら周囲の地盤内に固化材スラリーを注入して、地盤を固化し改良する工法である。高圧噴射撹拌工法においては、固化材スラリーによる地盤の切削力を高めれば、固化材スラリーをより広範囲な領域に到達させることができ、施工効率を高めることができる。そのためには、固化材スラリーをより収束した噴流として噴射することによって、噴射された固化材スラリーのエネルギーの減衰割合を抑えることが重要である。このような背景下で、高圧噴射撹拌装置の固化材スラリーの噴射部分の流路構造やノズル構造について、様々な改良が行われてきた。
In the high-pressure jet agitation method, the ground to be improved is drilled with a rod to a predetermined depth, and solidified slurry is injected from the rod at a high pressure, and the ground is solidified in the surrounding ground while cutting the ground by the breaking force at that time. It is a method of injecting material slurry to solidify and improve the ground. In the high-pressure jet agitation method, if the ground cutting force by the solidifying material slurry is increased, the solidifying material slurry can reach a wider area and the construction efficiency can be increased. For this purpose, it is important to suppress the energy decay rate of the injected solidifying material slurry by injecting the solidifying material slurry as a more convergent jet. Under such circumstances, various improvements have been made on the flow path structure and nozzle structure of the solidified material slurry injection portion of the high-pressure jet agitator.
例えば、固化材スラリーの供給流路の途中に、上流側部分及び下流側部分に比べて断面積の大きい圧力溜まり部を設けた装置が提案されている(特許文献1)。この圧力溜まり部によって、上流側から供給される固化材スラリーの整流及び圧力安定化を図ることができ、圧力溜まり部のない場合に比べて流体の噴射能力を1.5倍以上にすることができる。
また、ロッドの下端からノズルまでを接続するダクトであって、一定のサインカーブを維持しながら、規則正しく変化する曲率半径を有するダクト等を備えた射出ヘッドが提案されている(特許文献2)。
For example, an apparatus has been proposed in which a pressure reservoir portion having a larger cross-sectional area than the upstream portion and the downstream portion is provided in the middle of the supply channel of the solidifying material slurry (Patent Document 1). By this pressure reservoir, rectification and pressure stabilization of the solidified slurry supplied from the upstream side can be achieved, and the fluid ejection capability can be increased by 1.5 times or more compared to the case without the pressure reservoir. it can.
In addition, there has been proposed an injection head including a duct that connects a lower end of a rod to a nozzle and has a duct having a curvature radius that regularly changes while maintaining a constant sine curve (Patent Document 2).
上述した特許文献1の技術では、流路の途中に断面積の大きな圧力溜まり部を設ける必要があるため、ロッドの直径が比較的大きなものにしか適用できないという問題がある。
また、特許文献2の技術では、ダクト部分の形状が複雑で、加工が難しいという問題がある。
そこで本発明は、固化材スラリーをより収束した噴流として噴射して、固化材スラリーをより遠方まで到達させることができるとともに、簡易な構造を有し、低コストで容易に作製することができ、さらには、小径のロッドであっても適用可能な高圧噴射撹拌装置の噴射構造を提供することを目的とする。
In the technique of
Moreover, in the technique of
Therefore, the present invention is capable of injecting the solidified material slurry as a more convergent jet to reach the farther solidified material slurry, having a simple structure, and can be easily produced at low cost. Furthermore, it aims at providing the injection structure of the high pressure injection stirring apparatus which can be applied even if it is a small diameter rod.
本発明は、以下の高圧噴射撹拌装置の噴射構造を提供して、上記目的を達成するものである。
[1] 地盤中に固化材スラリーを噴射して地盤を切削すると共に、前記固化材スラリーと改良対象土を混合撹拌して円柱状の地盤改良体を造成するための高圧噴射撹拌装置の噴射構造において、固化材スラリーの噴射口を形成するノズル、及び、該ノズルの後端(噴射口とは反対側の端部)から上流側に向かって形成された、長さが70mm以上でかつ同一の直径の円形の断面形状を有する整流部を備えていることを特徴とする高圧噴射撹拌装置の噴射構造。
[2] 前記整流部の上流側の端部から上流側に向かって、前記整流部よりも大きな直径を有するロッドのスラリー流通路を備えている前記[1]に記載の高圧噴射撹拌装置の噴射構造。
[3] 前記ノズルから噴射される固化材スラリーの周囲に圧縮空気を噴出するための空気流通路を、前記ロッドのスラリー流通路及び整流部の周囲に備えている前記[2]に記載の高圧噴射撹拌装置の噴射構造。
The present invention provides the following jet structure of a high-pressure jet agitator to achieve the above object.
[1] A jet structure of a high-pressure jet agitating device for injecting a solidifying material slurry into the ground to cut the ground and mixing and stirring the solidifying material slurry and the soil to be improved to form a cylindrical ground improvement body , The nozzle that forms the injection port of the solidified material slurry, and the length that is formed from the rear end (the end opposite to the injection port) of the nozzle toward the upstream side and has the same length of 70 mm or more An injection structure for a high-pressure injection agitator comprising a rectifying unit having a circular cross-sectional shape with a diameter.
[2] The injection of the high-pressure jet agitator according to [1], further including a rod slurry passage having a diameter larger than that of the rectifying unit from the upstream end of the rectifying unit toward the upstream side. Construction.
[3] The high pressure according to [2], wherein an air flow passage for ejecting compressed air around the solidified material slurry injected from the nozzle is provided around the slurry flow passage of the rod and the rectification unit. The jet structure of the jet agitator.
本発明の高圧噴射撹拌装置の噴射構造は、ノズルの後端から上流側に向かって形成された、長さが70mm以上でかつ同一の直径の円形の断面形状を有する整流部を備えているため、固化材スラリーをより収束した噴流(換言すると、噴射方向に対して垂直な方向への広がりが小さい噴流)として噴射することができ、噴射後の固化材スラリーのエネルギーの減衰割合を、従来よりも抑えることができる。これにより、固化材スラリーをより広範囲な領域に到達させることができ、より改良径の大きな地盤改良体を得ることができる。そして、地盤改良体の直径が大きいことから、地盤改良の対象となる所定の区域内において、該区域を改良するために必要な施工本数が少なくてすみ、作業効率を向上させることができる。
また、本発明の高圧噴射撹拌装置の噴射構造は、特定の長さ及び断面形状を有する整流部を備えていればよく、他の複雑な構造を要しないため、低コストで容易に作製することができ、しかも、小径のロッドにも適用することができる。
The injection structure of the high-pressure jet agitating device of the present invention includes a rectifying unit that is formed from the rear end of the nozzle toward the upstream side and has a circular cross-sectional shape with a length of 70 mm or more and the same diameter. The solidified material slurry can be injected as a more converged jet (in other words, a jet having a small spread in the direction perpendicular to the injection direction), and the energy decay rate of the solidified material slurry after injection can Can also be suppressed. Thereby, the solidification material slurry can reach a wider area, and a ground improvement body having a larger improved diameter can be obtained. And since the diameter of a ground improvement body is large, in the predetermined area used as the object of ground improvement, the number of construction required in order to improve this area can be reduced, and work efficiency can be improved.
In addition, the injection structure of the high-pressure jet agitating apparatus of the present invention only needs to include a rectifying unit having a specific length and cross-sectional shape, and does not require any other complicated structure. Moreover, it can be applied to a small-diameter rod.
以下、本発明の噴射構造を含む高圧噴射撹拌装置の実施形態例を、図面に基づいて説明する。図1は、本発明の噴射構造を含む高圧噴射撹拌装置を用いて地盤改良工事を行なっている状態を示す図、図2は、本発明の噴射構造の一例(空気流通路を有しないもの)を示す断面図、図3は、本発明の噴射構造の他の例(空気流通路を有するもの)を示す断面図、図4〜図7は、実験で用いた本発明の噴射構造の形態例(空気流通路を有しないもの)を示す断面図、図8は、衝撃荷重の実験装置の構成を示す図、図9〜図11は、衝撃荷重の実験結果を示す図、図12〜図15は、実験で用いた本発明の噴射構造の形態例(空気流通路を有するもの)を示す断面図、図16は、衝撃荷重の実験装置の構成を示す図、図17〜図19は、衝撃荷重の実験結果を示す図である。
Hereinafter, an embodiment of a high-pressure jet agitator including the jet structure of the present invention will be described based on the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a state in which ground improvement work is being performed using a high-pressure jet agitator including the jet structure of the present invention, and FIG. 2 is an example of the jet structure of the present invention (without an air flow passage). FIG. 3 is a cross-sectional view showing another example of the injection structure of the present invention (having an air flow passage), and FIGS. 4 to 7 are embodiments of the injection structure of the present invention used in experiments. FIG. 8 is a diagram showing the configuration of an impact load test apparatus, FIGS. 9 to 11 are diagrams showing the test results of the impact load, and FIGS. 12 to 15. Fig. 16 is a cross-sectional view showing an embodiment of the injection structure of the present invention (having an air flow passage) used in the experiment, Fig. 16 is a diagram showing the configuration of an experimental apparatus for impact load, and Figs. It is a figure which shows the experimental result of a load.
図1に示すように、本発明の高圧噴射撹拌装置1は、地盤6に貫入可能な中空のロッド4、及び、ロッド4の下端に接続された先端モニター5(以下、「モニター5」と略す。)を備えている。モニター5は、固化材スラリーを噴射するためのノズル9を備えている。スイベル3及びホース7を介してプラント(図示せず)から圧送された固化材スラリー10は、ロッド4及びモニター5内のスラリー流通路を通り、ノズル9から地盤6中に噴射される。
ロッド4は、水平方向に360度回転可能で、かつ、上下方向(鉛直方向)に移動可能なものである。地盤改良の対象となる領域内の設計深度下端までロッド4にて地盤を削孔した後、この地点にて、ノズル9から固化材スラリー10を噴射させつつ、ロッド4を所定の回転数で回転させながら、間欠的に連続して引き上げることで円柱状の地盤改良体を形成させる。以後、同様の動作を繰り返すことによって、最終的に、鉛直方向に所定の長さを有する円柱状の地盤改良体8を造成するものである。
改良対象となる地盤6の上に敷設されたレール2上で、高圧噴射撹拌装置1を移動させながら、前記の地盤改良体8の造成を繰り返すことにより、改良対象区域内の地盤6の改良工事を完了することができる。
As shown in FIG. 1, a high-pressure
The
Improvement work of the ground 6 in the area to be improved by repeating the creation of the
高圧噴射撹拌装置1の噴射構造を、図2に示す。図2中、高圧噴射撹拌装置1のロッド4の下端には、ノズル9を有するモニター5が取り付けられている。
ロッド4は、ロッドのスラリー流通路11を有する円筒状の管体である。ロッドのスラリー流通路11は、一定の直径を有する円柱状に形成されている。
ロッド4の下端部分およびモニター5の上端部分には、各々、互いに螺合可能な螺刻部(図示せず)が設けられている。これらの螺刻部によって、モニター5はロッド4に締結されている。
モニター5は、ロッドのスラリー流通路11よりも小さな直径を有する整流部12を備えている。整流部12は、モニター5をロッド4に接続したときにロッドのスラリー流通路11の下端からロッドのスラリー流通路11の延びる方向(鉛直方向)と同じ方向に延びる第一の整流部12aと、第一の整流部の下端にて垂直に折曲して水平方向に延びる第二の整流部12bとから構成されている。
第二の整流部12bの端部にはノズル9が配設されている。ノズル9は、固化材スラリーを水平方向に噴射しうるように、モニター5に取り付けられている。ノズル9は、第二の整流部12bよりも更に小さな直径を有する流通路を備えている。
The injection structure of the high-
The
The lower end portion of the
The
A
整流部12の長さ(第一の整流部12aの長さと第二の整流部12bの長さの合計;図2中のL1)は、70mm以上、好ましくは80mm以上、より好ましくは90mm以上、更に好ましくは100mm以上、特に好ましくは120mm以上である。該長さが70mm未満では、ノズル9から噴射される固化材スラリーが拡散する傾向にあり、切削力を向上させることができない。該長さが120mm以上であると、切削力の上限値に収束し、それ以上延長しても切削力の向上に寄与しない。
整流部12の長さ(L1)の上限は、特に限定されないが、該長さを増大させても、本発明の効果が頭打ちとなる傾向があること、及び、整流部12が形成されるモニター5の大型化を避けることを考慮すると、好ましくは600mm以下、より好ましくは500mm以下、特に好ましくは200mm以下である。
なお、整流部12の長さ(L1)とは、図2中に一点鎖線で示すように、流通路の軸線の長さ、すなわち、第一の整流部12aの長さと第二の整流部12bの長さの和(ノズルの長さを含まない。)をいう。
攪拌翼13は、鉛直のスラリー流路が配設されたロッド4の円周状表面部から水平方向に突出した部分を言い、通常、鉛直のスラリー流路から水平方向に突出した水平整流部と、ノズル部分を包括した部分である。
整流部12は、同一の直径の円形の断面形状を有する。直径の大きさが変化する場合や、円形以外の断面形状を有する場合には、ノズルから噴射される固化材スラリーの収束が不十分となり、固化材スラリー噴流を遠方に到達させることが困難になったり、あるいは、複雑な形状を有するためにモニターの作製が困難になるなどの問題が生じうる。
The length of the rectifying unit 12 (the sum of the length of the first rectifying
The upper limit of the length of the rectifying section 12 (L 1) is not particularly limited, be increased to said length, the effect of the present invention tends to be leveled off, and the rectifying
Note that the length (L 1 ) of the rectifying
The stirring
The rectifying
ロッドのスラリー流通路11と整流部12の境界は、必ずしも、ロッド4とモニター5の接続面と一致する必要がなく、ロッド4の下端から所定の距離だけ上方のロッド4内に位置してもよいし、あるいは、モニター5の上端から所定の距離だけ下方のモニター5内に位置してもよい。例えば、図5中のモニター41は、ロッドのスラリー流通路43の一部を含む。
つまり、「ロッドのスラリー流通路」の語は、整流部の上流側に位置する流通路を意味するものとして便宜上、名付けられたものであり、ロッド内に形成された流通路のみに限定されるものではない。
また、「整流部」は、通常、モニター内に形成されるものであるが、一部がロッド内に形成されてもよい。
The boundary between the rod
That is, the term “rod slurry flow passage” is named for the sake of convenience as meaning a flow passage located upstream of the rectifying unit, and is limited to the flow passage formed in the rod. It is not a thing.
Further, the “rectifying unit” is usually formed in the monitor, but a part thereof may be formed in the rod.
整流部12の周面を形成する材質は、流通する固化材スラリーの圧力に耐えることができ、かつ、滑らかな周面を形成しうるものであればよく、例えば、鋼や、補強層として硬鋼線で補強された合成ゴム(超高圧ホースの材質)等が挙げられる。なお、該材質は、可撓性を有しないもの(例えば、鋼)と、可撓性を有するもの(例えば、補強層として硬鋼線で補強された合成ゴム)のいずれも用いることができる。
整流部12の周面の滑らかさの度合いは、JIS B 0601で規定される表面粗さとして、最も粗くとも200−S程度以上の滑らかさであることが好ましい。また、該表面の粗さは、より滑らかであることが好ましいが、滑らかさの度合いを大きくすることによる加工手間及びコストの増大を考慮すると、最も滑らかでも1.5−S程度の滑らかさであれば良い。従って、該表面粗さの実用的な範囲としては、1.5−Sから200−S程度である。
The material forming the peripheral surface of the rectifying
The degree of smoothness of the peripheral surface of the rectifying
本発明の高圧噴射撹拌装置の噴射構造は、ノズルから噴射される固化材スラリー噴流を囲繞するように圧縮空気を噴出するための空気流通路を有する構造(二重管構造)とすることができる。
空気流通路を有する噴射構造の一例を、図3に示す。図3中、空気流通路25を有するロッド20と、空気流通路26を有するモニター21が接続されている。空気流通路25は、ロッドのスラリー流通路23と同一の軸線を有する円筒状に形成されている。空気流通路26は、整流部24と同一の軸線を有するL字の円筒状に形成されている。空気流通路25及び空気流通路26は、ロッド20とモニター21が接続されることによって、一体的な空気流通路を形成する。この空気流通路は、地上に配設された空気供給装置(コンプレッサー;図示せず)からノズル22の周囲にあるエアキャップを介し圧縮空気を導くものである。モニター21の空気流通路26は、ノズル22の前端と同一平面上において、ノズル22の中心点と同じ中心点を有する円環状エアキャップを有する空気噴出口27を形成している。
The jet structure of the high-pressure jet agitating apparatus of the present invention can have a structure (double pipe structure) having an air flow passage for jetting compressed air so as to surround the solidified material slurry jet jetted from the nozzle. .
An example of an injection structure having an air flow passage is shown in FIG. In FIG. 3, a
空気供給装置によって空気流通路25,26に送入された圧縮空気は、ノズル22の周囲に設けられた空気噴出口27から、地盤中に噴射される。これにより、ノズル22から噴射された固化材スラリーの周囲を圧縮空気が取り囲むような形で、地盤中に固化材スラリーを噴射することができる。この場合、圧縮空気は、噴射後の固化材スラリーのエネルギーの減衰割合をより小さくする作用を有する。その結果、固化材スラリーは、より遠方まで到達することができる。
なお、整流部の長さや、整流部の周面の滑らかさ等に関する上述の図2の噴射構造における条件は、ロッド及びモニターの形態の相違(例えば、図3〜図7、図12〜図15)にかかわらず、同様である。
Compressed air sent into the
2 regarding the length of the rectifying unit, the smoothness of the peripheral surface of the rectifying unit, and the like in the above-described injection structure of FIG. 2 are different in the form of the rod and the monitor (for example, FIGS. 3 to 7 and FIGS. 12 to 15). ) Regardless.
[A.空気流通路を有しない噴射構造を用いた実験例]
空気流通路を有しない噴射構造の形態として、図4〜図7に示すものを採用し、かつ、整流部の直径及び長さを変化させて、これらの各場合についてノズルから噴射される流体の衝撃荷重を測定する実験を行った。
なお、各場合において、ロッドのスラリー流通路の径は、65mmとした。
整流部の周面の材質は、鋼であった。整流部の周面の表面粗さは、12−Sであった。
ノズルとしては、全長20mm、テーパー角度20度、直線部分の長さが10mm、開口直径5.45mmのものを用いた。
[A. Experimental example using an injection structure without an air flow passage]
As the form of the injection structure having no air flow passage, the structure shown in FIGS. 4 to 7 is adopted, and the diameter and length of the rectifying unit are changed, so that the fluid injected from the nozzle in each of these cases An experiment was conducted to measure the impact load.
In each case, the diameter of the slurry flow path of the rod was 65 mm.
The material of the peripheral surface of the rectifying unit was steel. The surface roughness of the peripheral surface of the rectifying unit was 12-S.
As the nozzle, a nozzle having a total length of 20 mm, a taper angle of 20 degrees, a linear portion length of 10 mm, and an opening diameter of 5.45 mm was used.
(1)噴射構造の形態
(a)タイプ1(図4)
図4に示す噴射構造は、ロッドのスラリー流通路33を有するロッド30に、ノズル32及び整流部34を有するモニター31を接続してなるものである。
整流部34は、図4では、水平に延びる部分が短く、鉛直に延びる部分を主体とするものである。
なお、図4に示すモニター31は、ロッド30の下端に接続したときに、ロッド30の外周面に対して下方に連続的な延長部分を与えるように形成されており、具体的には、ロッド30と同心及び同一の外径を有する外周面を備えた略円柱状の部材である。
図4に示す形態は、ロッド30の径の範囲内に収まる構造でありながら、固化材スラリーの切削力を増大させうるという利点がある。
(b)タイプ2(図5)
図5に示す噴射構造は、ロッドのスラリー流通路43を有するロッド40に、ノズル42及び整流部44を有するモニター41を接続してなるものである。
整流部44は、水平に延びる部分のみからなるものである。
(c)タイプ3(図6)
図6に示す噴射構造は、ロッドのスラリー流通路53を有するロッド50に、ノズル52及び整流部54を有するモニター51を接続してなるものである。
整流部54は、鉛直に延びる部分の長さと水平に延びる部分の長さがほぼ等しいものである。
(d)タイプ4(図7)
図7に示す噴射構造は、ロッドのスラリー流通路63を有するロッド60に、ノズル62及び整流部64を有するモニター61を接続してなるものである。
整流部64は、ロッドのスラリー流通路63の下端から、鉛直下方に延びる部分と、斜め下方に延びる部分と、鉛直下方に延びる部分と、水平に延びる部分とが、この順に折曲しながら形成されている。
(1) Form of injection structure (a) Type 1 (FIG. 4)
The injection structure shown in FIG. 4 is formed by connecting a
In FIG. 4, the rectifying
Note that the
The form shown in FIG. 4 has an advantage that the cutting force of the solidifying material slurry can be increased while the structure is within the range of the diameter of the
(B) Type 2 (Fig. 5)
The injection structure shown in FIG. 5 is formed by connecting a
The
(C) Type 3 (Fig. 6)
The injection structure shown in FIG. 6 is formed by connecting a
In the rectifying
(D) Type 4 (Fig. 7)
The injection structure shown in FIG. 7 is formed by connecting a
The rectifying
(2)整流部の長さ(L1)及び径(D1)
整流部の口径(D1)を9mm、12mm、15mmと変化させ、かつ、整流部の長さ(L1)を1mm〜300mmの範囲で変化させて、ノズルから噴射される噴流水(固化材スラリーの代替物)の所定の飛距離の地点での衝撃荷重を測定した。
図8に、衝撃荷重の測定に用いた実験装置の概要図を示す。実験装置は、衝撃荷重発生部70と衝撃荷重測定部71とから構成されている。衝撃荷重発生部70は、貯蔵タンク72、流量計73、超高圧ポンプ74、圧力計75、ロッド77、モニター78、ノズル79、及び、貯蔵タンク72の水をロッド77に導くための管路76を備えている。
貯蔵タンク72内の水は、超高圧ポンプ74によって、毎分300リットルの流量で、管路76内を流通し、さらにロッド77内を流下して、ノズル79から噴射される。水の経路84を点線で示す。その際の噴射圧力は、28MPaとした。
一方、衝撃荷重測定部71は、鋼製の板(直径30mmの円盤形状を有するもの)80を有するロードセル81と、ロードセル81に電気的に接続されたブースター82と、ブースター82に電気的に接続された記録計83を備えている。ノズル79から噴射された水は、2.0mの飛距離(図中、「L」で示す。)の地点に配置された板80に衝突する。板80が受けた衝撃荷重は、ロードセル81により計測され、ブースター82を介して、記録計83に記録される。
結果を、図9〜図11にグラフとして示す。
(2) Length (L 1 ) and diameter (D1) of the rectifying unit
Jet water (solidified material slurry) ejected from the nozzle by changing the diameter (D1) of the rectifying unit to 9 mm, 12 mm, and 15 mm and changing the length (L 1 ) of the rectifying unit in the range of 1 mm to 300 mm. The impact load at a predetermined flight distance point was measured.
FIG. 8 shows a schematic diagram of an experimental apparatus used for measuring the impact load. The experimental apparatus includes an impact
The water in the
On the other hand, the impact
The results are shown as graphs in FIGS.
[B.空気流通路を有する噴射構造を用いた実験例]
空気流通路を有する噴射構造の形態として、図12〜図15に示すものを採用し、かつ、整流部の口径及び長さを変化させて、これらの各場合についてノズルから噴射される流体の衝撃荷重を測定する実験を行った。
なお、各場合において、ロッドのスラリー流通路の径は、65mmとした。
整流部の周面の材質は、鋼であった。整流部の周面の表面粗さは、12−Sであった。
ノズルとしては、全長20mm、テーパー角度20度、直線部分の長さが10mm、開口直径5.45mmのものを用いた。
[B. Experimental example using an injection structure having an air flow passage]
As the form of the injection structure having the air flow passage, the one shown in FIGS. 12 to 15 is adopted, and the diameter and length of the rectifying unit are changed, and the impact of the fluid injected from the nozzle in each of these cases An experiment was conducted to measure the load.
In each case, the diameter of the slurry flow path of the rod was 65 mm.
The material of the peripheral surface of the rectifying unit was steel. The surface roughness of the peripheral surface of the rectifying unit was 12-S.
As the nozzle, a nozzle having a total length of 20 mm, a taper angle of 20 degrees, a straight portion having a length of 10 mm, and an opening diameter of 5.45 mm was used.
(1)噴射構造の形態
(a)タイプ1(図12)
図12に示す噴射構造は、空気流通路95及びロッドのスラリー流通路93を有するロッド90に、ノズル92、空気流通路96及び整流部94を有するモニター91を接続してなるものである。
整流部94は、図12では、水平に延びる部分が短く、鉛直に延びる部分を主体とするものである。
なお、図12に示すモニター91は、ロッド90の下端に接続したときにロッド90の外周面に対して下方に連続的な延長部分を与えるように形成されており、具体的には、ロッド90と同心及び同一の外径を有する外周面を備えた略円柱状の部材である。
(b)タイプ2(図13)
図13に示す噴射構造は、空気流通路105及びロッドのスラリー流通路103を有するロッド100に、ノズル102、空気流通路106及び整流部104を有するモニター101を接続してなるものである。
整流部104は、水平に延びる部分のみからなるものである。
(c)タイプ3(図14)
図14に示す噴射構造は、空気流通路115及びロッドのスラリー流通路113を有するロッド110に、ノズル112、空気流通路116及び整流部114を有するモニター111を接続してなるものである。
整流部114は、鉛直に延びる部分の長さと水平に延びる部分の長さがほぼ等しいものである。
(d)タイプ4(図15)
図15に示す噴射構造は、空気流通路125及びロッドのスラリー流通路123を有するロッド120に、ノズル122、空気流通路126及び整流部124を有するモニター121を接続してなるものである。
整流部124は、ロッドのスラリー流通路123の下端から、鉛直下方に延びる部分と、斜め下方に延びる部分と、鉛直下方に延びる部分と、水平に延びる部分とが、この順に折曲しながら形成されている。
(1) Form of injection structure (a) Type 1 (FIG. 12)
The injection structure shown in FIG. 12 is formed by connecting a
In FIG. 12, the rectifying
Note that the
(B) Type 2 (Fig. 13)
The injection structure shown in FIG. 13 is formed by connecting a
The rectifying
(C) Type 3 (Fig. 14)
The injection structure shown in FIG. 14 is formed by connecting a
The length of the vertically extending portion is substantially equal to the length of the horizontally extending portion.
(D) Type 4 (FIG. 15)
The injection structure shown in FIG. 15 is formed by connecting a
The rectifying
(2)整流部の長さ(L1)及び径(D1)
整流部の口径(D1)を9mm、12mm、15mmと変化させ、かつ、整流部の長さ(L1)を1mm〜300mmの範囲で変化させて、ノズルから噴射される噴流水(固化材スラリーの代替物)の所定の飛距離の地点での衝撃荷重を測定した。
図16に、衝撃荷重の測定に用いた実験装置の概要図を示す。実験装置は、衝撃荷重発生部130と衝撃荷重測定部131とから構成されている。衝撃荷重発生部130は、貯蔵タンク132、流量計133、超高圧ポンプ134、圧力計135、ロッド137、モニター138、ノズル139、及び、貯蔵タンク132の水をロッド137に導くための管路136(以上の構成は、図8と同様である。)に加えて、空気流通路146と、空気流通路146に圧縮空気を送入するためのコンプレッサー145を備えている。
なお、ロッド137及びモニター138の内部には、圧縮空気を流通させてノズル139の周囲にて噴射するための空気流通路が設けられている。
貯蔵タンク132内の水は、超高圧ポンプ134によって、毎分300リットルの流量で、管路136内を流通し、さらにロッド137内を流下して、ノズル139から噴射される。水の経路144を点線で示す。その際の噴射圧力は、28MPaとした。
コンプレッサーは、圧力1.05MPa、流量6m3/分で圧縮空気を送入するように稼動させた。
一方、衝撃荷重測定部131は、鋼製の板(直径30mmの円盤形状を有するもの)140を有するロードセル141と、ロードセル141に電気的に接続されたブースター142と、ブースター142に電気的に接続された記録計143を備えている。ノズル139から噴射された水は、2.0mの飛距離(図中、「L」で示す。)の地点に配置された板140に衝突する。板140が受けた衝撃荷重は、ロードセル141により計測され、ブースター142を介して、記録計143に記録される。
結果を、図17〜図19にグラフとして示す。
(2) Length (L 1 ) and diameter (D1) of the rectifying unit
9mm caliber (D1) of the rectification section, 12 mm, 15 mm and varied, and the length of the rectifying portion (L 1) is varied in a range of 1Mm~300mm, water jets ejected from the nozzle (consolidated materials slurry The impact load at a predetermined flight distance point was measured.
FIG. 16 shows a schematic diagram of an experimental apparatus used for measuring the impact load. The experimental apparatus includes an impact
An air flow passage is provided inside the
The water in the
The compressor was operated to deliver compressed air at a pressure of 1.05 MPa and a flow rate of 6 m 3 / min.
On the other hand, the impact
The results are shown as graphs in FIGS.
図9〜図11(空気流通路を有しない場合)、及び、図17〜図19(空気流通路を有する場合)から、衝撃荷重の大きさは、整流部の形状や内径D1の大きさに関わらず、同じ挙動を示すこと、及び、整流部の長さL1が70mm以上であると、ほぼ一定の衝撃荷重(最大荷重)が得られることがわかる。
From FIG. 9 to FIG. 11 (when the air flow passage is not provided) and FIGS. 17 to 19 (when the air flow passage is provided), the magnitude of the impact load is determined by the shape of the rectifying unit and the size of the inner diameter D1. regardless, it shows the same behavior, and, if the length L 1 of the rectification section is at 70mm or more, it can be seen that substantially constant impact load (maximum load) is obtained.
1 高圧噴射撹拌装置
2 レール
3 スイベル
4,20,30,40,50,60 ロッド
5,21,31,41,51,61 先端モニター
6 地盤
7 ホース
8 円柱状の地盤改良体
9,22,32,42,52,62 ノズル
10 固化材スラリー
11,23,33,43,53,63 ロッドのスラリー流通路
12,24,34,44,54,64 整流部
12a 第一の整流部
12b 第二の整流部
13 撹拌翼
25,26 空気流通路
27 空気噴出口
70,130 衝撃荷重発生部
71,131 衝撃荷重測定部
72,132 貯蔵タンク
73,133 流量計
74,134 超高圧ポンプ
75,135 圧力計
76,136 管路
77,137 ロッド
78,138 先端モニター
79,139 ノズル
80,140 板
81,141 ロードセル
82,142 ブースター
83,143 記録計
84,144 水(固化材スラリーの代替物)の噴射後の経路
90,100,110,120 ロッド
91,101,111,121 先端モニター
92,102,112,122 ノズル
93,103,113,123 ロッドのスラリー流通路
94,104,114,124 整流部
95,96、105、106、115,116,125,126 空気流通路
145 コンプレッサー
146 空気流通路
DESCRIPTION OF
Claims (3)
固化材スラリーの噴射口を形成するノズル、及び、該ノズルの後端から上流側に向かって形成された、長さが70mm以上でかつ同一の直径の円形の断面形状を有する整流部を備えていることを特徴とする高圧噴射撹拌装置の噴射構造。 In the injection structure of the high-pressure jet agitating device for creating a cylindrical ground improvement body by mixing and stirring the solidification material slurry and the soil to be improved while injecting the solidification material slurry into the ground,
A nozzle that forms the injection port for the solidified material slurry, and a rectifying unit that is formed from the rear end of the nozzle toward the upstream side and has a circular cross-sectional shape with a length of 70 mm or more and the same diameter. An injection structure of a high-pressure injection agitation device.
3. The high-pressure jet agitating device according to claim 2, further comprising an air flow passage for ejecting compressed air around the solidified material slurry injected from the nozzle around the slurry flow passage and the rectifying unit of the rod. Injection structure.
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