JP2014015749A

JP2014015749A - 混合２液回転噴射装置

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Publication number: JP2014015749A
Application number: JP2012153284A
Authority: JP
Inventors: Koji Iida; 孝次飯田; Makoto Kamimura; 真神村; Toshimori Mae; 俊守前
Original assignee: SOMETHING KK; Something Co Ltd
Current assignee: SOMETHING KK; Something Co Ltd
Priority date: 2012-07-09
Filing date: 2012-07-09
Publication date: 2014-01-30
Anticipated expiration: 2032-07-09
Also published as: JP5062793B1

Abstract

【課題】地上装置が不要若しくは小さく、狭い路地でも施工が可能であると共に、地中に円柱状の固結体の造成が可能な薬液を用いた混合２液回転噴射装置を提供すること。
【解決手段】混合２液が噴射される斜め噴射孔１１を有する先端部と、Ａ液の横噴射流を羽根に受けて回転する第１水平回転体３と、Ｂ液の縦噴射流を羽根に受けて回転する該第１水平回転体の反先端側に隣接して形成される第２水平回転体４と、を有する円錐状の先端回転体１と、該先端回転体の内室と区画する隔壁５と、隔壁５に形成される第２水平回転体４の羽根にＢ液を噴射するＢ液噴射口６と、を有するロッド本体部２と、第１水平回転体３の羽根に側面からＡ液を噴射するＡ液供給系と、Ｂ液噴射口６に接続するＢ液供給系と、を備え、Ａ液とＢ液の２液の供給により、ロッド本体部２に対して先端回転体１が回転し、混合液を斜め噴射孔１１から地盤中に噴射する混合２液回転噴射装置１０。
【選択図】図３

Description

本発明は、地盤改良を目的とする薬液注入工法に用いる混合２液回転噴射装置に関するものである。

地盤改良を目的とする工法としては、二重管ロッドを土中に削孔し、外管と内管よりそれぞれ主剤、硬化剤を同時に圧送し、先端モニターより混合された薬液を土中に浸透させることで地盤改良を行う二重管ストレーナ工法等の薬液注入工法、圧縮空気を伴った高圧スラリーを、同一軸より回転噴射させることで、土砂を切削排出すると共に、地盤に円柱状の固結体を造成する高圧噴射撹拌杭工法（ＪＳＧ工法）、高圧スラリーを地盤に回転噴射させることで、円柱状の固結体を造成する高圧噴射撹拌杭工法（ＣＣＰ工法）が挙げられる。通常、住宅等の建物の基礎地盤の改良においては、排泥がないこと、改良体の有効範囲が広いこと等の理由で、薬液を土中に浸透させることで地盤改良を行う二重管ストレーナ工法等の薬液注入工法が広く用いられている。

一方、近年、大地震や巨大地震の際に、広範囲の地域で発生する地盤の液状化への対策が急務となっている。住宅等の建設予定地では、地盤強度等の調査を行い、軟弱地盤に対しては地盤改良を施すことが行なわれており、一方、既存住宅においても、周辺地盤等に地盤改良を施すことが行なわれている。この場合、薬液を土中に浸透させることで地盤改良を行う薬液注入工法が適用される。

特開平９−８８０５６号公報

しかしながら、二重管ストレーナ工法で使用するボーリング装置は、小さいものでも１トンはあり、設置面積も比較的大きいため、特に既存住宅が密集する区域の地盤改良の場合、建物周りの狭いスペースへ設置しての使用は困難であるという問題がある。また、二重管ストレーナ工法において、二重管ロッドが回転しないものは、先端又は周面に形成された吐出孔から薬液を土中の間隙に浸透させるため、円柱状の固結体の造成ができない。このような二重管ロッドが回転しない施工は、地盤を補強するような改良であるため、自立性に乏しい軟弱な地盤に対しては、目的の改良強度や改良範囲が得られないという問題がある。一方、二重管ロッドが回転するものは、円柱状の固結体は造成できるものの、地上の装置が大となり、建物周りの狭いスペースへ設置しての使用は困難であるという問題がある。

従って、本発明の目的は、地上装置が不要若しくは小さく、建物が密集する建物周りの狭いスペースでも施工が可能であると共に、地中に円柱状の固結体の造成が可能な薬液を用いた混合２液回転噴射装置を提供することにある。

かかる実情において、本発明者は鋭意検討を行った結果、円錐状の先端回転体をロッド本体部に対して回転させる回転動力として、混合２液を斜めに噴射する斜め噴射動力、Ａ液の横噴射動力及びＢ液の縦噴射動力の３つの動力を利用した構造とすれば、地上動力装置が実質的に不要となるため、狭い路地でも施工が可能であると共に、地中に円柱状の固結体の造成が可能となること等を見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、混合２液が噴射される斜め噴射孔を有する先端部と、該先端部から反先端側に延びる中心軸に固定されるＡ液の横噴射流を羽根に受けて回転する第１水平回転体と、Ｂ液の縦噴射流を羽根に受けて回転する該第１水平回転体の反先端側に隣接して形成される第２水平回転体と、反先端側の端部に形成される端部嵌合部とを有する円錐状の先端回転体と、ロッド本体部の側面で該端部嵌合部と回転自在に嵌合する側面嵌合部と、該先端回転体の内室と区画する隔壁と、該隔壁に形成される該第２水平回転体の羽根にＢ液を噴射するＢ液噴射口と、を有するロッド本体部と、該第１水平回転体の羽根に側面からＡ液を噴射するＡ液噴射口を有するＡ液供給系と、該Ｂ液噴射口に接続するＢ液供給系と、を備え、Ａ液とＢ液の２液の供給により、該ロッド本体部に対して該先端回転体が回転し、混合液が噴射孔から地盤中に噴射されることを特徴とする混合２液噴射装置を提供するものである。

本発明によれば、地上装置が不要若しくは小さく、密集した建物の建物周りの狭いスペースでも施工が可能であると共に、地中に円柱状の固結体の造成が可能となる。すなわち、既存住宅における地盤改良、液状化対策としての更なる地盤補強を具現することができる。また、固結体の径は、Ａ液とＢ液の噴射圧の調整により、所望の径のものが造成可能となる。

本発明の実施の形態における混合２液回転噴射装置の斜視図である。図１の混合２液回転噴射装置の先端の簡略断面図である。図２の装置を側面から見た簡略断面図である。（Ａ）は水車構造体を構成する横外管と横内管を説明する図、（Ｂ）は横内管の展開図、（Ｃ）は回転に連れて噴射圧力が変動する状態図である。横内管の他の例を説明する図である。（Ａ）は第２水平回転体を上から見た簡略図、（Ｂ）は（Ａ）の一部の左側面図である。第１水平回転体を上から見た簡略図である。先端回転体を先端側から見た簡略図である。（Ａ）は先端回転体を先端側から見た斜め噴射口の模式図、（Ｂ）は（Ａ）を側面から見た斜め噴射口の模式図である。先端嵌合部と側面嵌合部の嵌合状態を示す図である。先端嵌合部と側面嵌合部の嵌合状態を説明する図である。第２水平回転体の他の例を説明する図である。Ｂ液供給系の他の例を示す図である。

次に、本発明の実施の形態における混合２液回転噴射装置（以下、単に「回転噴射装置」とも言う。）を図１〜図１２を参照して説明する。なお、図２中、第１水平回転体及び第２水平回転体は羽根形状を理解し易くするため、断面形状としていない。また、図３中、Ａ液噴射口８１ａ、８１ｂを有するＡ液配管は、全体図面が複雑となるため、その記載を省略した。

回転噴射装置１０は、固定側のロッド本体部２の先端に円錐状の先端回転体１を回転自在に付設したものである。円錐状の先端回転体１側が地中側である。本例ではロッド本体部２の先端部分を手元の本体部分より拡径部２３とし、水車構造体７を収容しているが、拡径形状は必須ではなく、任意の構成要素である。また、ロッド本体部２には、Ａ液供給管８を含むＡ液供給系と、Ｂ液供給管９を含むＢ液供給系を含む。

回転噴射装置１０において、円錐状の先端回転体１は、混合２液が噴射される斜め噴射孔１１を有する先端部１１１と、先端部１から反先端側に延びる中心軸１２に固定されるＡ液の横噴射流を羽根３１に受けて回転する第１水平回転体３と、Ｂ液の縦噴射流を羽根４１に受けて回転する第１水平回転体３の反先端側に隣接して形成される第２水平回転体４と、反先端側の端部に形成される端部嵌合部１９とを有する。

円錐状の先端回転体１は、中実部である先端部１１１と中心軸１２周りの空間部１３を有し、空間部１３に第１水平回転体３と第２水平回転体４を収容する。空間部１３はＡ液とＢ液が混合する混合室となる。なお、第１水平回転体３と第２水平回転体４は先端部１から反先端側に延びる中心軸１２に固定されており、且つ中心軸１２は先端部の中実部１１１と一体であるため、第１水平回転体３と第２水平回転体４が回転することで、先端回転体１が回転することになる。中心軸１２の反先端側の端部は、隔壁５とは接続しておらず、フリー状態である。先端部の中実部１１１に形成される斜め噴射孔１１は、図２及び図９に示すように、先端回転体１の軸芯周りで、側面視で斜め上方に、且つ平面視で反回転方向に形成されている。すなわち、斜め噴射孔１１はその基端側の開口は空間部１３に接続し、先端の開口は外側（外気）に連通する貫通孔（トンネル孔）となっている。このため、空間部１３に２液圧力流が供給されると、これが斜め噴射孔１１を通って噴射され、その反動で先端回転体１は、噴射流の反噴射方向へ回転することになる。斜め噴射孔１１は先端回転体１に多数形成される。

第１水平回転体３は、中心軸１２に固定されると共に、Ａ液の横噴射流を羽根３１に受けて回転するものである（図２参照）。本例の第１水平回転体３は、羽根３１の軸方向の両端に円板状の先端鍔部３２と、円板状の反先端鍔部３３を有する（図３参照）。すなわち、羽根３１は、所定の厚みを有する板状本体部３４の外周に形成され、両端の鍔部３２、３３で挟持されている。羽根３１形状は本例では、径方向に延びる小板状物である（図７参照）。なお、第１水平回転体３において、羽根形状は、上記小板状物に限定されず、Ａ液の横噴射流を受けて回転するものであれば、種々のものが適用可能である。

第２水平回転体４は、Ｂ液の縦噴射流を羽根４１に受けて回転する第１水平回転体３の反先端側に隣接して形成されるものである。本例の第２水平回転体４は、羽根４１の軸方向の両端に円板状の先端鍔部４２と、円板状の反先端鍔部４３を有する。すなわち、羽根４１は、所定の厚みを有する板状本体部４５の外周に形成され、両端の鍔部４２、４３で挟持されている（図２及び図６（Ａ）参照）。羽根４１形状は本例では、側面視で先端部がＢ液の噴射側に屈曲した変形羽根である。すなわち、羽根４１は、反先端側の鍔部４３から起立する起立部４１１と、起立部４１１の先端からＢ液の噴射側に屈曲する屈曲部４１２とからなり、屈曲部４１２に縦噴射流を受けるものである（図６（Ｂ）参照）。なお、第２水平回転体４において、羽根形状は、上記屈曲羽根に限定されず、Ｂ液の縦噴射流を受けて回転するものであれば、種々のものが適用可能である。また、反先端側の鍔部４３は、先端鍔部４２と同じ外径のものであれば、上下に貫通するＢ液が通る噴射孔４４を鍔部４３の周方向に多数有するものである。また、反先端側の鍔部４３は、図６の板状本体部４５より少し大きめの径とし、Ｂ液の噴射流がそのまま羽根４１に当たるようにしてもよい。この場合、上下に貫通する噴射孔４４を省略できる。

先端回転体１において、端部嵌合部１９は、先端回転体１の反先端側の端部に形成されるものである。すなわち、端部嵌合部１９は、円錐状（傘状）の広がった先端の周方向に形成されるものであり、先端から内側に屈曲して水平部１６１を形成すると共に、水平部１６１から上方に起立する起立部１６２を有する（図１１参照）。これにより、ロッド本体部２の側面で側面嵌合部２３０と回転自在に嵌合すると共に、２液の圧力により先端回転体１が先端側に押され、ロッド本体部２から脱落することを防止する。

本例の端部嵌合部１９は、先端回転体１の円錐状を形成する外壁１５に対して、螺子１８止めされる外壁１５とは別部材の環状体であって、環状の水平板部１６１の外端部には、上方に起立する三角形断面の突起部１６を形成し、突起部１６より少し離れた内側には上方に延びる環状立壁１６２を形成したものである。この２つの部材を螺子１８で止めれば、端部嵌合部１９を形成することができる（図１０参照）。また、螺子１８を外し、２つの部材に分ければ、ロッド本体部２から先端回転体１を容易に外すことができ、ロッド本体部２の先端内部及び先端回転体１の内部の水洗浄が可能となる。

回転噴射装置１０において、側面嵌合部２３０は、ロッド本体部１の先端側の側面で端部嵌合部１９と回転自在に嵌合するものである。側面嵌合部２３０は、ロッド本体部１の周壁面から外側に突出する環状水平部２３１と、環状水平部２３１の外端から下方に延びる環状垂壁２３２と、環状垂壁２３２から少し離れた内側には下方に延びる内側環状垂壁２３３とからなる。端部嵌合部１９と側面嵌合部２３０は、環状立壁１６２が２つの環状垂壁２３２間に位置するように配置すればよい（図１０参照）。これにより、ロッド本体部２に対して先端回転体１は回転自在であり、また、先端回転体１は使用時、常に２液の圧力により先端方向に押されており、両者の嵌合が外れることはない。

端部嵌合部１９と側面嵌合部２３０は、側面嵌合部２３０の先端の環状垂壁２３２が端部嵌合部１９の突起部１６の内側の傾斜近傍の水平部１６１に位置する（図１０の状態）のが正位置である。この状態であれば、先端回転体１とロッド本体部２の中心が同じとなり、先端回転体１の回転が振れることなく、安定する。また、先端回転体１とロッド本体部２の嵌め込みが、図１１のように、偏心していたとしても、２液の圧力等により、先端回転体１が先端側に押されると、側面嵌合部２３０の環状垂壁２３２が端部嵌合部１９の突起部１６の内側の傾斜面に当たり、正位置に戻るため、先端回転体１とロッド本体部２は軸芯が同じとなり、回転が安定する。

回転噴射装置１０において、ロッド本体部２には、先端回転体１の内室（空間部）１３と区画する隔壁５を有する。隔壁５は、先端回転体１の内室１３内に満たされる２液混合物と、ロッド本体部２の先端の内室２２に満たされたＢ液とを区画すると共に、Ｂ液の縦噴射流を供給するＢ液噴射口６を形成する機能を有する。また、隔壁５にはＡ液供給管８が貫通している。

回転噴射装置１０において、Ｂ液噴射口６は、ロッド本体部２から供給されるＢ液を縦噴射流として第２水平回転体４の羽根に噴射するものである。Ｂ液の縦噴射流は、本例では、図６に示すように、中心軸１２を挟んで対峙する両側にＢ液噴射口６を形成し、２つのＢ液噴射口６から交互にＢ液を噴射するものである。

すなわち、回転噴射装置１０は、水車構造体７を更に備えるものである。水車構造体７は、Ｂ液の圧流を水車羽根７３に受けて回転する水車軸であって左右両端の中の少なくとも一方の端、図１では両端７１１が開口すると共に、横外管７２に回転自在で密に嵌合し、周壁面には回転方向及び軸方向に対して共に位相差がある第１貫通孔７６ａと第２貫通孔７６ｂを有する円管状の横内管７１と、水車羽根７３と横内管７１を囲むものであり、左右両端の中の少なくとも一方の端、図１では両端７２１が開口すると共に、先端側の周壁であって且つ横内管の第１貫通孔７６ａと第２貫通孔７６ｂに対応する位置に第１噴射口７５ａと第２噴射口７５ｂを有する円管状の横外管７２と、を有するものである。そして、Ｂ液噴射口６を有するＢ液短管６１は、ロッド本体部２の隔壁５の、第１噴射口７５ａと第２噴射口７５ｂに対応する位置に形成される。また、Ｂ液供給手段に接続するＢ液配管９は、水車構造体７の横内管７１と横外管７２で囲まれるＢ液流路に接続されている。水車構造体７において、横外管７２はロッド本体部２に固定部材７４１で固定され、Ｂ液短管６１は隔壁５に固定されており、横内管７１は横外管７２内で回転するものである。

水車構造体７は、ロッド本体部２の先端の隔壁５と反先端側の隔壁２３１とで区画された室２２に収容されている。また、横外管７２には、水車羽根７３を通過したＢ液が排出されるＢ液排出口７４２が形成されている。Ｂ液排出口７４２は、Ｂ液流入口７４３から流れ方向に出来る限り、遠い位置が好ましい。すなわち、水車羽根７３にＢ液の圧流を送った後、水車軸である横内管７１を回転させ、Ｂ液排出口７４２から流出したＢ液は、ロッド本体部２のＢ液溜まり室２２に流れ、横内管７１の横側開口から横内管７１に入り込み、第１貫通孔７６ａまたは第２貫通孔７６ｂを介して、第１噴射口７５ａと第２噴射口７５ｂからＢ液短管６１に流れ、Ｂ液短管６１のＢ液噴射口６から交互に縦噴射される。

Ｂ液短管６１のＢ液噴射口６からＢ液が交互に縦噴射されるのは、第１貫通孔７６ａと第２貫通孔７６ｂが、横内管７１の周壁面に回転方向（周方向）及び軸方向に対して共に、位相差が生じるように形成されているためである（以下、「Ｂ液交互縦噴射機構」とも言う。）。この回転方向と軸方向は、横内管７１の回転方向と軸方向を意味する。すなわち、第１貫通孔７６ａ及び第２貫通孔７６ｂは、横内管７１の周壁面において、周方向及び軸方向共に、互い違いに形成されている。

また、図４に示すように、第１貫通孔７６ａ及び第２貫通孔７６ｂは、それぞれ、回転方向に向けて漸次孔幅が拡大する三角形状孔であれば、第１貫通孔７６ａ及び第２貫通孔７６ｂからの噴射が、回転に連れて噴射圧が最高圧から漸次低下する変動圧流を供給でき、第２水平回転体４に対して、ゆっくりとした安定した回転力を与えることができる。第１貫通孔７６ａ及び第２貫通孔７６ｂは、それぞれ周方向に複数形成してもよい（図４（Ｂ）ではそれぞれ２個である。）。なお、図４（Ａ）は一部を破断した図であり、説明のし易さから、水車羽根７３及びそれを囲むケーシング部７４の描写を省略しているが、実際には水車羽根７３やケーシング部７４は、第１貫通孔７６ａと第２貫通孔７６ｂの間（図４（Ａ）中、中心の破断部）に形成されている。

そして、固定側の横外管７２の先端側の周壁面には、第１噴射口７５ａと第２噴射口７５ｂが形成され、更に第１噴射口７５ａと第２噴射口７５ｂと対向する位置には、Ｂ液噴射口６を先端に有するＢ液短管６１が配設されている。Ｂ液短管６１は隔壁５に固定され、Ｂ液噴射口６は、先端回転体１に収容されている第２水平回転体４の羽根に縦噴流を噴射するように向いている。

上記Ｂ液交互縦噴射機構の作用を説明する。先ず、水車羽根７３にＢ液圧流を受けて横内管７１が回転する。横内管７１の回転により、第１貫通孔７６ａと第１噴射口７５ａが対向する位置にくる。第１貫通孔７６ａと第１噴射口７５ａが重なる初期では、第１貫通孔７６ａの孔幅が大であるため、Ｂ液の供給圧は大となり（図４（Ｃ）のＰ_１ｍａｘ）、第２水平回転体４への高圧噴射が可能となる。横内管７１の回転が進行するにつれて、第１貫通孔７６ａの孔幅が漸次狭まるため、Ｂ液の供給圧が漸次小となる。なお、第１貫通孔７６ａと第１噴射口７５ａが連通している間、第２貫通孔７６ｂと第２噴射口７５ｂは連通していない。このため、一対のＢ液噴射口６において、交互の噴射となる。

更に、横内管７１の回転が進行すると、今後は、第２貫通孔７６ｂと第２噴射口７５ｂが対向する位置にくる。第２貫通孔７６ｂと第２噴射口７５ｂが重なる初期では、同様に、第２貫通孔７６ｂの孔幅が大であるため、Ｂ液の供給圧は大となり（図４（Ｃ）のＰ_２ｍａｘ）、第２水平回転体４への高圧噴射が可能となる。横内管７１の回転が進行するにつれて、第２貫通孔７６ｂの孔幅が漸次狭まるため、Ｂ液の供給圧が漸次小となる。なお、第２貫通孔７６ｂと第２噴射口７５ｂが連通している間、第１貫通孔７６ａと第１噴射口７５ａは連通していない。このため、一対のＢ液噴射口６において、交互の噴射となる。更に、横内管７１の回転が進行すると、第１貫通孔７６ａと第１噴射口７５ａの重なりとなり、前記同様の繰り返しとなる。また、第１貫通孔７５ａと第２貫通孔７５ｂは、第２水平回転体４の中心軸１２を挟んで対峙する側にあるため、第２水平回転体４は、右翼位置に最大圧噴射から漸次減圧噴射となる変圧噴射を受け、次いで今度は左翼位置に同様の圧力変動噴射となる交互噴射を受け、ゆっくり且つ円滑な回転となる。

Ｂ液交互縦噴射機構において、横内管７１は図４の実施の形態例に限定されず、図５のような横内管７１ａであってもよい。すなわち、横内管７１ａは、第１貫通孔７６ａ〜第４貫通孔７６ｄを形成したものである。第１貫通孔７６ａ〜第４貫通孔７６ｄも同様に、周方向及び軸方向共に、交互の位置となるように形成したものである。この場合、横外管７２に形成される噴射口は、第１噴射口７５ａ〜第４噴射口７５ｄの４つとなり、対応するＢ液短管も６１ａ〜６１ｄの４つとなり、設置位置は、中心軸１２を挟んで左翼側２つ、右翼側２つとなる。なお、図５においても、図４と同様に、説明のし易さから、水車羽根７３及びそれを囲むケーシング部７４の描写を省略しているが、実際には水車羽根７３やケーシング部７４は、第２貫通孔７６ｂと第３貫通孔７６ｃの間（図４（Ａ）中、中心の破断部）に形成されている。

なお、図５において、４つのＢ液短管６１ａ〜６１ｄの内、Ｂ液短管６１ａと６１ｂのいずれか一方と、Ｂ液短管６１ｃと６１ｄのいずれか一方を直管ではなく、屈曲管として、Ｂ液噴射口６が図６の符号ｓとｔの位置となるように配設することもできる。この場合、Ｂ液噴射口６は、第２水平回転体４の周方向において、９０度毎に設置されることになる。また、図４（Ａ）において、２つのＢ液短管６１に対して、周方向の９０度の位置に、新たに２つのＢ液短管６１を設けてもよい。この場合、新たな２つのＢ液短管６１は、固定部材等で拡径部２３の外壁に固定されと共に、屈曲管として、Ｂ液噴射口６が図６の符号ｓとｔの位置となるように配設することもできる。この場合、Ｂ液噴射口６は、第２水平回転体４の周方向において、９０度毎に設置されることになる。

回転噴射装置１０において、Ｂ液噴射口に接続するＢ液供給系は、Ｂ液供給手段に接続するＢ液配管９と、水車構造体７の横内管７１と横外管７２で囲まれる水車羽根７３を含むＢ液流路と、横内管７１内と、ロッド本体部２の先端の水車構造体７周りの内室２２と、Ｂ液噴射口６を有するＢ液短管６１からなる。

回転噴射装置１０において、Ａ液供給系は、第１水平回転体３の羽根３１に側面からＡ液を噴射するＡ液噴射口８１ａ、８１ｂを有する一対のＡ液配管８ａ、８ｂを含むものである。一対のＡ液配管８ａ、８ｂは、Ａ液供給源と接続するＡ液供給配管８から分岐した配管であり、図７に示すように、中心軸１２から径方向に少し離れ、且つその径方向の垂直方向に少し離れた位置にＡ液噴射口８１ａ、８１ｂを配置したものである。この位置であれば、Ａ液噴射口８１ａ、８１ｂが、第１水平回転体３の羽根３１に対面するため、都合がよい。すなわち、Ａ液噴射口８１ａ、８１ｂから噴射されるＡ液の横噴流は、直接、羽根３１に当たることになり、第１水平回転体３を中心軸１２ごと、効率よく回転させることができる。

回転噴射装置１０において、Ａ液としては、３号ケイ酸ソーダと水の混合液からなる主剤液が挙げられる。また、Ｂ液としては、硬化剤、ポルトランドセメント及び水からなる硬化剤液が挙げられる。Ａ液とＢ液は混合されて所定の時間経過後ゲル化する。なお、本発明において、Ａ液とＢ液は、単に薬液として２液を使用することを示したものであり、Ａ液供給系がＢ液供給系となり、Ｂ液供給系がＡ液供給系となってもよい。

次に、回転噴射装置１０を用いた施工方法の一例について説明する。回転噴射装置１０を準備する。なお、ロッド本体部２のＡ液供給配管８には、地上のＡ液貯留槽及びポンプ等のＡ液供給源と、ロッド本体部２のＢ液供給配管９には、地上のＢ液貯留槽及びポンプ等のＢ液供給源とホース等で接続しておく、本施工に先立ち、公知の削孔装置を使用し、所定の地盤に対して所定深度まで削孔９１を行う。次いで、回転噴射装置１０を削孔９１に所定の深度まで挿入する。ロッド本体部２と先端回転体１との嵌合は図１１に示すような、正位置の嵌合でなくともよい。次いで、Ａ液とＢ液の供給を開始する。Ａ液は、Ａ液供給配管８を通り、分岐管８ａ、８ｂを通り、Ａ液噴射口８１ａ、８１ｂから第１水平回転体３の羽根３１に横噴射される。第１水平回転体３はＡ液の横噴射流により、中心軸１２と共に、回転する。中心軸１２は、先端回転体１の回転軸でもあり、従って、先端回転体１は、ロッド本体部２に対して、矢印Ｘ方向に回転する。なお、Ａ液は第１水平回転体３の羽根３１に横噴射された後、先端回転体１の空間部１３内に流入する。

Ｂ液は、Ｂ液供給配管９を通り、水車構造体７の水車羽根７３流路に流れる。すなわち、Ｂ液の圧流により水車構造体７の水車軸、すなわち、横内管７１が回転する。横内管７１を回転させたＢ液は、Ｂ液排出口７４２からＢ液溜まり室２２に流れ、横内管７１の横側開口から横内管７１に入り込み、第１貫通孔７６ａまたは第２貫通孔７６ｂを介して、第１噴射口７５ａと第２噴射口７５ｂからＢ液短管６１に流れ、Ｂ液短管６１のＢ液噴射口６から交互に縦噴射され、第２水平回転体４を回転させる。Ｂ液がＢ液噴射口６から交互に縦噴射される機構と作用及び縦噴射から圧力変動噴射される機構と作用は、前述の通りである。

上記のように、Ａ液は、Ａ液の横噴射流により第１水平回転体３を回転させ、Ｂ液は、Ｂ液の縦噴射流により第２水平回転体４を回転させる。第１水平回転体３及び第２水平回転体４共に、中心軸１２に固定されており、第１水平回転体３及び第２水平回転体４の回転により、先端回転体１がロッド本体部２に対して回転する。なお、先端回転体１とロッド本体部２の嵌合は、図１１のような正位置ではない嵌合であっても、Ａ液とＢ液の圧流により、先端回転体１はロッド本体部２に対して、先端側に移動するため、端部嵌合部１９の突起部１６の規制により、先端回転体１とロッド本体部２は、図１０のような、正位置を採ることになる。

一方、第１水平回転体３を回転させたＡ液と第２水平回転体４を回転させたＢ液は、共に、先端回転体１の内部空間１３内に存在する。そして、Ａ液は横方向からの流入、Ｂ液は縦方向からの流入であり、更に、第１水平回転体３の回転と第２水平回転体の回転が撹拌手段となるため、２液は効率よく、撹拌されて混合液となる。Ａ液とＢ液の２液混合物は、依然として加圧された状態であるため、先端回転体１に形成された斜め噴射孔１１を通って外部へ噴射され、その反動で先端回転体１は、噴射流の反噴射方向へ回転する。従って、この回転噴射を行いながら、ロッド本体部２を地表側にゆっくり引き上げれば、地中に２液混合物の円柱の固結体を構築することができる。

回転噴射装置１０を用いて薬液による円柱の固結体を構築した後、Ａ液及びＢ液の供給を停止する。そして、回転噴射装置１０を地表に引き上げる。なお、引き続き、回転噴射装置１０を使用しない場合、回転噴射装置１０を分解し、内部を水洗浄することが、構成部材を互いに固結させない点で好ましい。分解は、ロッド本体部２と先端回転体１との嵌合を外すことで行なう。すなわち、螺子１８を外し、端部嵌合部１９を構成する２つの部材を互いに分離する。これにより、ロッド本体部２から先端回転体１が分離し易くなる。ロッド本体部２から先端回転体１を分離した後、ロッド本体部２の内部、特にＡ液噴射口８１ａ、８１ｂ及びＢ液噴射口６を水洗浄する。また、先端回転体１の内部を水洗浄する。２液混合物は、所定時間後にゲル化するため、２液混合物が滞留する部分は十分な水洗浄を行うことが好ましい。

本発明の回転噴射装置１０は、上記実施の形態例に限定されず、種々の変形例を採ることができる。例えば、第２水平回転体４は、図２、３及び図６のものに限定されず、図１２に示すものも使用できる。すなわち、第２水平回転体４ａは、Ｂ液である縦噴射流を受けて第２水平回転体４ａを回転させる羽根４１と、羽根４１を両側から支持する一対の鍔部４２、４３ａとからなり、一対の鍔部４２、４３ａの中、Ｂ液噴射口６側の鍔部４３ａは、反Ｂ液噴射口側の鍔部４２より小径であり、且つ鍔部４３ａの下面から下方に延びる環状の脚部４３１を形成してなり、環状の脚部４３１の外側の鍔部下面４３３が、Ｂ液噴射口６の一部を塞ぐように設置されるものである。なお、環状の脚部４３１は、Ｂ液短管６１の内側に接するかまたは近傍とすることが、第２水平回転体４ａの回転位置が決まる点で好ましい。

第２水平回転体４ａによれば、液噴射口６から噴射されたＢ液圧流の大部分が、羽根４１に直接当たる。また、Ｂ液圧流の一部が反先端側の鍔部４３ａを先端側へ押圧する。このため、第２水平回転体４ａを含めた先端回転体１が先端側へ押され、第２水平回転体４ａの脚部４３１及び中心軸１２が隔壁５から少し離れることになる。従って、先端回転体１の回転抵抗を減らすことができ、円滑な回転を実現できる。

また、Ｂ液噴射口に接続するＢ液供給系としては、上記の水車構造体７を含む供給系に限定されず、例えば図１３に示すように、水車構造体７を含む供給系に代えて、Ｂ液噴射口６ａを隔壁５に多数形成し、この多数のＢ液噴射口６ａを含み、Ｂ液供給配管と接続するＢ液貯留槽６１ａを設けることもできる。多数のＢ液噴射口６ａは、羽根４１に噴射流が当たる位置に形成される。また、Ｂ液噴射口６ａは、水車構造体７を含む供給系とは異なり、連続的な縦噴射となる。多数のＢ液噴射口６ａからの連続噴射の場合、中心軸１２を挟んだ一方の噴射による回転力が他方の噴射による回転力を若干、阻害することも懸念されるが、第２水平回転体４ａを十分に回転させることができる。

本発明において、回転噴射装置１０は地上の大きな装置は不要であり、作業者の手で操作することができ、建物が密集した建物周りの狭いスペースでも施工が可能である。このため、既設建物の地盤を補強する施工にも使用できる。また、地中に円柱状の固結体を造成できるため、自立性に乏しい軟弱な地盤に対しても、目的の改良強度や改良範囲を得ることができる。

１円錐状の先端回転体
２ロッド本体部
３第１水平回転体
４第２水平回転体
５隔壁
６、６ａＢ液噴射口
７水車構造体
８Ａ液供給管
９Ｂ液供給管
１０回転噴射装置
１１斜め噴射孔
１２中心軸
１９端部嵌合部

Claims

混合２液が噴射される斜め噴射孔を有する先端部と、該先端部から反先端側に延びる中心軸に固定されるＡ液の横噴射流を羽根に受けて回転する第１水平回転体と、Ｂ液の縦噴射流を羽根に受けて回転する該第１水平回転体の反先端側に隣接して形成される第２水平回転体と、反先端側の端部に形成される端部嵌合部とを有する円錐状の先端回転体と、
ロッド本体部の側面で該端部嵌合部と回転自在に嵌合する側面嵌合部と、該先端回転体の内室と区画する隔壁と、該隔壁に形成される該第２水平回転体の羽根にＢ液を噴射するＢ液噴射口と、を有するロッド本体部と、
該第１水平回転体の羽根に側面からＡ液を噴射するＡ液噴射口を有するＡ液供給系と、
該Ｂ液噴射口に接続するＢ液供給系と、
を備え、Ａ液とＢ液の２液の供給により、該ロッド本体部に対して該先端回転体が回転し、混合液が噴射孔から地盤中に噴射されることを特徴とする混合２液回転噴射装置。
Ｂ液の圧流を水車羽根に受けて回転する水車軸であって左右両端の中の少なくとも一方の端が開口すると共に、横外管に回転自在で密に嵌合し、周壁面には回転方向及び軸方向に対して共に位相差がある第１貫通孔と第２貫通孔を有する横内管と、該水車羽根と該横内管を囲むものであり、左右両端の中の少なくとも一方の端が開口すると共に、先端側の周壁であって且つ横内管の第１貫通孔と第２貫通孔に対応する位置に第１噴射口と第２噴射口を有する横外管と、を有する水車構造体を更に備え、
該Ｂ液噴射口は、該ロッド本体部の隔壁の、該第１噴射口と該第２噴射口に対応する位置に形成されることを特徴とする請求項１記載の混合２液回転噴射装置。
該第１貫通孔と第２貫通孔は、該横内管の回転により、第１貫通孔と第１噴射口が連通する間、第２貫通孔と第２噴射口は連通せず、第２貫通孔と第２噴射口が連通する間、第１貫通孔と第１噴射口は連通せず、Ｂ液は第１貫通孔と第２貫通孔から交互に噴射されることを特徴とする請求項２記載の混合２液回転噴射装置。
該第１貫通孔と第２貫通孔は、それぞれ、回転方向に向けて漸次孔幅が拡大する三角形状孔であって、該第１貫通孔又は第２貫通孔からの噴射は、回転に連れて噴射圧が漸次低下するものであることを特徴とする請求項３記載の混合２液回転噴射装置。
該側面嵌合部は、ロッド本体部の周壁面から外側に突出する環状水平部と、該環状水平部の外端から下方に延びる環状垂壁とからなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の混合２液回転噴射装置。
該端部嵌合部は、先端回転体の円錐状を形成する外壁に対して、螺子止めされる該外壁とは別部材の環状の水平板部を有する環状体であって、該環状の水平板部の外端部には、上方に起立する三角形断面の突起部を形成し、該突起部より少し離れた内側には上方に延びる環状立壁を形成したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の混合２液回転噴射装置。
該第２水平回転体は、Ｂ液である縦噴射流を受けて該第２水平回転体を回転させる羽根と、該羽根を両側から支持する一対の鍔部とからなり、一対の鍔部の中、Ｂ液噴射口側の鍔部は、反Ｂ液噴射口側の鍔部より小径であり、且つ鍔部の下面から下方に延びる脚部を形成してなり、該脚部の外側の鍔部下面が、Ｂ液噴射口の一部を塞ぐように設置されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の混合２液回転噴射装置。