JP2014034859A - 地盤改良工法とそれに使用する圧送装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】使用電力の大きい超高圧ポンプを単体で使用するだけで足り、施工費や消耗費の低減を図れる地盤改良工法を提供する。
【解決手段】硬化材と、この硬化材の硬化時間を促進する反応材との二液からなるゲル化材を圧送ポンプ14の吸込口で吸い込んで一液専用の単一の超高圧ポンプ10に圧送し、該超高圧ポンプ10から噴射管ロッド1のジェット入口5に圧送する。
【選択図】図4

Description

本発明は、圧縮空気を伴った超高圧硬化材液を地盤中に高圧噴射撹拌させることで地盤を改良する地盤改良工法、およびその地盤改良工法に使用する圧送装置に関する。
従来、高圧噴射撹拌による地盤改良工法として、例えば、超高圧ポンプで超高圧硬化材液を地盤に挿入される噴射管ロッドに圧送し、該噴射管ロッドの先端に設けられた硬化材噴射ノズルから超高圧硬化材液を圧縮空気を添わせて噴射させ、その超高圧硬化材液の高圧噴流で噴射管ロッドの周囲の地盤を切削撹拌して地盤改良する工法がある(例えば、特許文献1,2,3,4参照。)。このような工法では、硬化材の吐出量が少ない場合は超高圧ポンプの吸込みホースはそのまま、硬化材を供給する硬化材ミキサーに連結し、硬化材の吐出量が多い場合には圧送ポンプを使用して吸込みホースに圧送している。
また、上記のような地盤改良工法において、地盤中の地下水の流れがある場合、硬化材が硬化するまでに地下水によって希釈され、撹拌造成した杭が出来ていない部分が生じたり、流れのある水面下での施工においては地盤上に噴出した硬化材と地盤の混合物が希釈されて流されたりする。したがって、このような条件の場所では、硬化材の硬化時間を速める反応材(混合材)を併用する必要がある。この場合には、超高圧ポンプを2台使用し、その一つの超高圧ポンプで硬化材を、もう一つの超高圧ポンプで反応材をそれぞれ吸込み、その硬化材と反応材とを超高圧ポンプの吐出側で混合して噴射管ロッドに圧送していた(例えば、特許文献5,6参照。)。
特開2003−286717号公報([0025]、図2) 特開2000−34886号公報([0017]、図2) 特開2000−8365号公報([0014]、図1) 特開平5−98630号公報([0012]、図3) 特開2004−251043号公報 特開平5−287727号公報
しかしながら、超高圧ポンプは使用電力が大きく、この使用電力の大きい超高圧ポンプを2台も使用する必要がある上記のような地盤改良工法では、施工費や消耗費の高騰が避けられないという問題があった。
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、使用電力の大きい超高圧ポンプを単体で使用するだけで足り、使用電力の削減になり、施工費や消耗費の低減を図れる地盤改良工法とそれに使用する圧送装置を提供することにある。
本発明の地盤改良工法は、請求項1に記載のように、超高圧硬化材を地盤に挿入される噴射管ロッドの上端に設けられたジェット入口に圧送して該噴射管ロッドの先端に設けられた硬化材噴射ノズルから圧縮空気を添わせて噴射させ、その超高圧硬化材の超高圧噴流体で噴射管ロッドの周囲の地盤を切削撹拌して地盤改良する地盤改良工法において、前記超高圧硬化材として、硬化材と、この硬化材の硬化時間を促進する反応材の二液を混合したゲル化材を使用し、このゲル化材を圧送ポンプの吸込口で吸い込んで一液専用の単一の超高圧ポンプに圧送し、該超高圧ポンプから前記噴射管ロッドのジェット入口に圧送することに特徴を有するものである。
上記地盤改良工法の構成によれば、超高圧硬化材と反応材との二液を混合したゲル化材を圧送ポンプで吸込んで超高圧ポンプに圧送するので、1台の一液専用の超高圧ポンプで地盤改良ができるようになる。
本発明の圧送装置は、請求項2に記載のように、請求項1に記載の地盤改良工法に使用する圧送装置であって、一液専用の単一の超高圧ポンプと、超高圧硬化材を供給する硬化材ミキサーと、前記超高圧ポンプと前記硬化材ミキサーとの間に配置された圧送ポンプと、前記硬化材ミキサーの出口に設けられ、水と超高圧硬化材の切り替えを可能にする二方コックと、前記超高圧硬化材の硬化時間を促進する反応材を供給する反応材ミキサーと、前記反応材ミキサーから前記反応材を前記圧送ポンプの吸込口に送入する送入ポンプと、前記送入ポンプと前記圧送ポンプの吸込口との間に配置され、前記反応材ミキサーから送入される反応材の送入量を制御する調整バルブおよび流量計と、を備えており、前記圧送ポンプで前記超高圧ポンプの吸込口に前記硬化材と反応材の二液を混合したゲル化材を圧送するように構成してあることに特徴を有するものである。
上記圧送装置の構成によれば、超高圧硬化材と反応材とを混合したゲル化材を圧送ポンプで吸込んで超高圧ポンプに圧送するので、1台の一液専用の超高圧ポンプで地盤改良ができるようになる。そのうえ、反応材を調整バルブと流量計を通して送入ポンプで圧送ポンプに送入するので、反応材の送入量を自在に調整でき、これにより硬化材と反応材の配合比が自在に変えられ、超高圧硬化材のゲルタイムの調整が自在になる。超高圧硬化材のゲルタイムの調整ができやすくなったことで、地下水や水面下での超高圧硬化材の希釈問題に対する対策が容易になった。さらに、セメント系硬化材に反応材として希硫酸を使用することで、中性固化剤としての使用ができるようになった。
本発明の地盤改良工法およびそれに使用する圧送装置によれば、使用電力の大きい超高圧ポンプを単体で使用するだけで足りるため、使用電力の節減になり、施工費や消耗費の低減を図れるという利点がある。
(a)は本発明の地盤改良工法による作業工程における据付工程図、(b)は削孔工程図である。 (a)は同作業工程における水による噴射テスト工程図、(b)は造成工程図である。 同作業工程における造成完了・噴射管ロッド引抜き工程図である。 本発明の地盤改良工法に使用する圧送装置の概略図である。
本発明の好適な実施形態を図面に基づき説明する。
本発明の地盤改良工法の一実施例を図1〜図4を参照して、以下に工程順に説明する。
(1)据付工程
据付工程では、図1(a)に示すように、地上にボーリングマシン(JSGマシン)Mを設置する。ボーリングマシンMは噴射管ロッド1と、その噴射管ロッド1を旋回・昇降駆動する装置2を備える。
噴射管ロッド1は二重管ロッドからなり、図1(a),(b)に示すように、その上端部には二重管スイベル3を、先端にはモニター機構4をそれぞれ装着している。二重管スイベル3は超高圧削孔水と超高圧硬化材との注入兼用のジェット入口5と、圧縮空気入口6を有する。モニター機構4は内部にジェット通路と圧縮空気通路を有する二重管構造であり、前記ジェット通路の上端部は二重管スイベル3のジェット入口5と、前記圧縮空気通路の上端部は二重管スイベル3の圧縮空気入口6とそれぞれ連通状態にあり、前記ジェット通路の下端部には削孔水噴射口7および硬化材噴射ノズル8が、前記圧縮空気通路の下端部には圧縮空気噴射ノズル9がそれぞれ設けられる。圧縮空気噴射ノズル9は硬化材噴射ノズル8の外周囲から圧縮空気を噴出するように形成されている。
二重管スイベル3のジェット入口5には、図4に示すように、一液専用の単一の超高圧ポンプ10を含む圧送装置11を高圧ホース12を介して接続する。圧送装置11は、図4に示すように、一液専用の単一の超高圧ポンプ10と、セメントミルク等の硬化材を供給する硬化材ミキサー13との間に圧送ポンプ14を配置し、硬化材ミキサー13の出口には水槽26からの水と硬化材ミキサー13からの硬化材の切り替えを可能にする二方コック15を設け、珪酸ソーダ液等の反応材を供給する反応材ミキサー16から反応材を送入ポンプ17で、調整バルブ18、流量計19を介して反応材送入量を制御しながら圧送ポンプ14の吸込口に送入し、圧送ポンプ14で超高圧ポンプ10の吸込口に超高圧硬化材と反応材の二液を混合したゲル化材20を圧送するように構成してある。
(2)削孔工程
削孔工程では、図1(b)に示すように、噴射管ロッド1のジェット入口5に超高圧削孔水21を注入し、削孔水噴射口7から下向きに噴出しながら、噴射管ロッド1を旋回させて下降させれば、目的の削孔深度まで縦穴22を削孔することができる。目的の削孔深度まで縦穴22が削孔され、噴射管ロッド1が地中の所定深さまで挿入されると、水による噴射テストが行われる。
(3)水による噴射テスト工程
この工程では、図2(a)に示すように、噴射管ロッド1のモニター機構4の硬化材噴射ノズル8から超高圧水23を噴射させながら噴射テストを行う。噴射テストでは、初期噴射により切削圧力・吐出量を確認する。また噴射管ロッド1の回転速度や噴射管ロッド1の引上げ時間の確認を行う。
(4)造成工程
水によるテスト噴射工程後には、圧送装置11の二方コック15の切換え操作により超高圧水23をセメントミルク等の硬化材と珪酸ソーダ等の反応材の二液を混合したゲル化材20に切り替えて、造成を行う。
造成に際しては、図2(b)、図4に示すように、圧送装置11の超高圧ポンプ10で噴射管ロッド1のジェット入口5に圧送注入されるゲル化材20をモニター機構4の硬化材噴射ノズル8から所定の吐出量および吐出圧で連続的に噴射管ロッド1の半径方向外方へ超高圧噴射させると同時に、圧縮空気入口6に注入される圧縮空気を圧縮空気噴射ノズル9から噴射させ、噴射管ロッド1を所定の引き上げ速度で旋回しながら引き上げることにより、前記圧縮空気を伴ったゲル化材20の超高圧噴流体Gで地盤を切削撹拌し、スライム24(図2(b)参照)を地表に排出させると同時に円柱状の改良体(固結体)25を造成する。
上記圧送装置11では、超高圧硬化材と反応材との二液を混合したゲル化材20を圧送ポンプ14で吸込んで超高圧ポンプ10に圧送するので、1台の一液専用の超高圧ポンプ10で地盤改良ができるに至った。また、反応材を調整バルブ18と流量計19を通して送入ポンプ17で圧送ポンプ14に送入するので、反応材の送入量を自在に調整でき、これにより硬化材と反応材の配合比が自在に変えられ、超高圧硬化材のゲルタイムの調整が自在になる。超高圧硬化材のゲルタイムの調整ができやすくなったことで、地下水や水面下での超高圧硬化材の希釈問題に対する対策が容易になった。
(5)噴射管ロッドの引抜き・洗浄工程
改良体25の造成が完了すると、図3に示すように、噴射管ロッド1を地上に引抜き、噴射管ロッド1内を清水で洗浄する。この後、次の造成地点(未改良領域)にボーリングマシンMを移動据え付けし、同様の手順で地中に改良体を造成する。この工程を繰り返すことによって複数本の改良体を造成することで対象地盤の改良を達成する。
1 噴射管ロッド
5 ジェット入口
8 硬化材噴射ノズル
9 圧縮空気噴射ノズル
10 超高圧ポンプ
11 圧送装置
13 硬化材ミキサー
14 圧送ポンプ
15 二方コック
16 反応材ミキサー
17 送入ポンプ
18 調整バルブ
19 流量計
20 ゲル化材
25 改良体

Claims (2)

  1. 超高圧硬化材を地盤に挿入される噴射管ロッドの上端に設けられたジェット入口に圧送して該噴射管ロッドの先端に設けられた硬化材噴射ノズルから圧縮空気を添わせて噴射させ、その超高圧硬化材の超高圧噴流体で噴射管ロッドの周囲の地盤を切削撹拌して地盤改良する地盤改良工法において、
    前記超高圧硬化材として、硬化材と、この硬化材の硬化時間を促進する反応材の二液を混合したゲル化材を使用し、このゲル化材を圧送ポンプの吸込口で吸い込んで一液専用の単一の超高圧ポンプに圧送し、該超高圧ポンプから前記噴射管ロッドのジェット入口に圧送することを特徴とする、地盤改良工法。
  2. 請求項1に記載の地盤改良工法に使用する圧送装置であって、
    一液専用の単一の超高圧ポンプと、
    硬化材を供給する硬化材ミキサーと、
    前記超高圧ポンプと前記硬化材ミキサーとの間に配置された圧送ポンプと、
    前記硬化材ミキサーの出口に設けられ、水と硬化材の切り替えを可能にする二方コックと、
    前記硬化材の硬化時間を促進する反応材を供給する反応材ミキサーと、
    前記反応材ミキサーから前記反応材を前記圧送ポンプの吸込口に送入する送入ポンプと、
    前記送入ポンプと前記圧送ポンプの吸込口との間に配置され、前記反応材ミキサーから送入される反応材の送入量を制御する調整バルブおよび流量計と、を備えており、
    前記圧送ポンプで前記超高圧ポンプの吸込口に前記硬化材と反応材の二液を混合したゲル化材を圧送するように構成してあることを特徴とする、圧送装置。
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