JP2018150706A - High-pressure spray nozzle and ground improvement device mounted therewith - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、注入ロッド内の硬化材液供給管内と連通し、該注入ロッドの先端と連結したモニターの側面に設けられた高圧噴射ノズル装置およびそれが装着された地盤改良装置である。 The present invention is a high-pressure spray nozzle device provided on a side surface of a monitor that communicates with the inside of a hardening material liquid supply pipe in an injection rod and is connected to the tip of the injection rod, and a ground improvement device to which the high-pressure injection nozzle device is attached.
従来より、地盤中の削孔した掘削孔に注入ロッドを挿入し、その注入ロッドの先端側面に取り付けられたノズルから注入ロッドの軸方向と直角方向に硬化材液を噴射する地盤改良装置が知られている。 Conventionally, there has been known a ground improvement device in which an injection rod is inserted into a drilled hole in the ground, and a hardening material liquid is injected from a nozzle attached to the tip side surface of the injection rod in a direction perpendicular to the axial direction of the injection rod. It has been.
この地盤改良装置は、図32に示すように、硬化材供給管108と圧搾空気供給管109とからなる二重管構造の注入ロッド101の下端部側壁101aに噴射口107が設けられている。この噴射口107は、注入ロッド101の硬化材液供給管108と連通する硬化材液噴射ノズル110の吐出口と、その硬化材液噴射ノズル110を包囲するとともに、圧搾空気圧送管109と連通する圧搾空気噴射ノズル111から構成されている。そして、注入ロッド101の上部から硬化材液供給管108を介して硬化材液が供給され、その硬化材液が硬化材液噴射ノズル110から噴射されるというものであった(たとえば、特許文献1)。ここで、図32は、従来の注入ロッドの正面断面図である。
In this ground improvement device, as shown in FIG. 32, an
しかしながら、従来の地盤改良装置は、注入ロッド101の軸方向の硬化材液供給管108から注入ロッド101の軸と略直交する硬化材液噴射ノズル110に硬化材液が送り出されるので、硬化材液供給管108から硬化材液噴射ノズル110に硬化材液が送り出される部分、すなわち管路の曲がり部分で、硬化材液の流れの一部が旋回流となるとともに、硬化材液噴射ノズル110手前で硬化材液の流れの一部が乱流状態になり、また、硬化材液噴射ノズル110内部を流れる硬化材液の流れの乱れおよび硬化材液噴射ノズル110の内周部と中心部の流速差により、硬化材液噴射ノズル110から噴射される硬化材液の動力損失を生じさせることになる。このように、硬化材液噴射ノズル110から噴射される硬化材液の動力損失を生じると、硬化材液噴射ノズル110から噴射される硬化材液の切削能力が減退し噴射距離が短くなるという問題があった。
However, in the conventional ground improvement device, since the hardening material liquid is sent from the hardening material
以上のように、従来の地盤改良装置では、硬化材液噴射ノズルから噴射される硬化材液の動力損失が生じることにより噴射距離が短くなっていたので、それを解消させるために、硬化材液噴射ノズルから噴射される硬化材液の噴射時間を長くしたり、注入ロッドを上方に引き上げる間隔を短くすることにより、広範囲の地盤を改良していた。しかしながら、このような方法で広範囲の地盤を改良するとなると、地盤改良工事の施工期間が長期化するとともに、施工効率も下がることになり、その結果、地盤改良工事の工事費用も増大するという問題があった。また、硬化材液噴射ノズルから遠距離まで硬化材液を噴射させる方法として、硬化材液噴射ノズルに供給する硬化材液の供給圧を増大させる方法もあるが、この方法では、注入ロッドや硬化材液噴射ノズルに高圧で硬化材液が供給されるため、その周辺機器の消耗が激しくなるとともに、それらの消耗が地盤改良の不具合を生じさせる可能性もあった。 As described above, in the conventional ground improvement apparatus, since the power loss of the curable material liquid injected from the curable material liquid injection nozzle occurs, the injection distance is shortened. A wide range of ground has been improved by lengthening the spraying time of the curing material liquid sprayed from the spray nozzle and shortening the interval at which the injection rod is pulled upward. However, if a wide range of ground is improved by such a method, the construction period of the ground improvement work will be prolonged and the construction efficiency will be lowered, resulting in an increase in the construction cost of the ground improvement work. there were. In addition, as a method of injecting the curable material liquid from the curable material liquid injection nozzle to a long distance, there is a method of increasing the supply pressure of the curable material liquid supplied to the curable material liquid injection nozzle. Since the curable material liquid is supplied to the material liquid injection nozzle at a high pressure, the peripheral devices are worn out and the consumption may cause a problem of ground improvement.
また、後述する図7に示すように、噴射ノズルの出口径d、噴射ノズルの先端同径部分の長さL、噴射ノズル全長の長さLL、噴射ノズルの後端部から噴射ノズルの先端同径部分に至るまでの絞り角Bとしたときに、以下の関係式を満たせば、噴射ノズルから硬化材液を遠距離まで噴射させることが知られている。ここで、図7は本願発明の第1実施形態の図面であり、ここでは噴射ノズルのみに着目して説明している。
近年、大口径の地中固結体の造成の要望が多くあり、このような大口径の地中固結体を造成するためには、噴射ノズルの出口径dを大きくする必要がある。しかしながら、噴射ノズルの出口径dが大きくなると、上記の式1〜式3の関係式を満たすためには、必然的に、噴射ノズルの先端同径部分の長さLや、噴射ノズル全長の長さLLの長さを長くすることが必要となり、モニターの外形が大型化するという問題が生じる。さらに、モニターの外形が大型化すれば、注入ロッドも大型化するとともに、注入ロッド全体が大重量化し、それを支持するボーリングマシンなども大型化することから、地盤改良の施工コストも増大することになるという問題が生じる。 In recent years, there is a great demand for the formation of a large-diameter underground solid body, and in order to form such a large-diameter underground solid body, it is necessary to increase the outlet diameter d of the injection nozzle. However, when the outlet diameter d of the injection nozzle increases, in order to satisfy the relational expressions (1) to (3) above, the length L of the same diameter portion of the tip of the injection nozzle and the length of the entire length of the injection nozzle are inevitably required. It is necessary to lengthen the length LL, which causes a problem that the outer shape of the monitor is increased. In addition, if the outer shape of the monitor is increased, the injection rod will also increase in size, the entire injection rod will become heavier, and the boring machine that supports it will also increase in size, increasing the construction cost for ground improvement. The problem of becoming.
本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、高圧噴射ノズルから硬化材液を遠距離まで噴射することができる高圧噴射ノズル装置およびそれが装着された地盤改良装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a high-pressure injection nozzle device capable of injecting a curing material liquid from a high-pressure injection nozzle to a long distance and a ground improvement device on which the high-pressure injection nozzle device is mounted. To do.
上記課題を解決し上記目的を達成するために、本発明のうち第1の態様に係るものは、注入ロッド内の軸方向に形成された硬化材液供給管内と連通し、注入ロッドの先端と連結したモニターの側面に設けられた高圧噴射ノズル装置であって、内周面が先端方向へ縮径して形成されたテーパ面状の中間内径部と、中間内径部の先端と連通し、直径が中間内径部の先端の直径と略同径である先端内径部と、中間内径部の後端と連通し、直径が中間内径部の後端の直径と略同径、もしくは該略同径から後端方向へ拡径して形成された後端内径部とからなる中空形状が形成されたノズル本体部を、有し、ノズル本体部の後端内径部には、中空形状断面を複数の空間に分割する流路分割部が形成され、流路分割部は、流路分割部近傍の中空形状の後端内径部の略中心部分に、流路分割部近傍の後端内径部の中空形状断面積の2%〜20%の面積を有する部分を有し、ノズル本体部の後端内径部を流れる硬化材液が流路分割部で分割されたそれぞれの空間でより細かく層流化された後に、中間内径部の有形物が存在しない中空形状の空間で縮径されて先端方向に送られるので、ノズル本体部の先端内径部から噴射される硬化材液の切削能力が増大され、硬化材液をより遠距離まで噴射することができることを特徴とするものである。 In order to solve the above problems and achieve the above object, the first aspect of the present invention communicates with the inside of the curable material liquid supply pipe formed in the axial direction in the injection rod, A high-pressure spray nozzle device provided on the side surface of a connected monitor, which has a tapered surface-shaped intermediate inner diameter portion formed by reducing the diameter of the inner peripheral surface in the tip direction, and communicates with the tip of the intermediate inner diameter portion. Is communicated with the inner diameter of the tip end of the intermediate inner diameter portion and the rear end of the intermediate inner diameter portion, and the diameter is substantially the same as or from the diameter of the rear end of the intermediate inner diameter portion. A nozzle body portion having a hollow shape formed of a rear end inner diameter portion formed by expanding the diameter in the rear end direction, and a hollow cross section in a plurality of spaces A flow path dividing portion is formed, and the flow path dividing portion is formed in the hollow rear end near the flow path dividing portion. A part having an area of 2% to 20% of the hollow cross-sectional area of the rear end inner diameter part in the vicinity of the flow path dividing part in the substantially central part of the nozzle part, and flowing through the rear end inner diameter part of the nozzle body After being divided into a more laminar flow in each space divided by the flow path dividing portion, the diameter is reduced in a hollow space where there is no tangible object of the intermediate inner diameter portion, and is sent in the tip direction. The cutting ability of the curable material liquid sprayed from the inner diameter portion of the tip is increased, and the curable material liquid can be sprayed to a longer distance.
注入ロッド内の硬化材液供給管方向からモニター内のノズル本体部の中空形状方向に硬化材液が方向転換する際には、管路の曲がり部分で硬化材液の流れの一部が旋回流となるとともに、ノズル本体部の手前で硬化材液の流れの一部が乱流状態になるが、本発明によれば、ノズル本体部の後端内径部の略中心部を流れる硬化材液が流路分割部の略中心部分に衝突し、その衝突した後端内径部の略中心部分の硬化材液が流路分割部で分割されたそれぞれの流路に流入し速度を増大しながら縮径して形成された中間内径部の内周面に向かって送られるので、その中間内径部の内周面に生じる乱流の境界層の厚さを減らすことができ、より細かく層流化させることかができる。これにより、ノズル本体部先端の材液噴射ノズルから噴射された硬化材液の切削能力を増大することにより、地盤の組織構造を破壊し、硬化材液をより遠距離まで噴射することができる。すなわち、中間内径部の内周面に生じる乱流の境界層の厚さを減らすことができるので、ノズル本体部先端の材液噴射ノズルの噴射口から噴射される硬化材液が噴射口のほぼ全面において略同一速度で噴射されることになる。これにより、ノズル本体部先端の材液噴射ノズルの噴射口から噴射される硬化材液の速度が衰えない領域(ポテンシャルコア領域)を長くすることができ、硬化材液をより遠距離まで噴射させることができる。 When the curable material liquid changes direction from the direction of the curable material liquid supply pipe in the injection rod to the direction of the hollow shape of the nozzle body in the monitor, a part of the flow of the curable material liquid swirls at the bent portion of the pipe. In addition, a part of the flow of the curable material liquid is in a turbulent state before the nozzle main body, but according to the present invention, the curable material liquid flowing through the substantially central portion of the rear inner diameter portion of the nozzle main body is Colliding with the substantially central portion of the flow path dividing portion, the hardened material liquid at the substantially central portion of the collided rear end inner diameter portion flows into each flow path divided by the flow path dividing portion, and reduces the diameter while increasing the speed. Therefore, the thickness of the boundary layer of the turbulent flow generated on the inner peripheral surface of the intermediate inner diameter portion can be reduced, and the laminar flow can be made finer. I can do it. Thereby, by increasing the cutting ability of the hardened material liquid sprayed from the material liquid jet nozzle at the tip of the nozzle body, the ground structure can be destroyed and the hardened material liquid can be sprayed to a longer distance. That is, since the thickness of the boundary layer of the turbulent flow generated on the inner peripheral surface of the intermediate inner diameter portion can be reduced, the hardened material liquid injected from the material liquid injection nozzle at the tip of the nozzle body is almost the same as the injection port. Injected at substantially the same speed on the entire surface. Thereby, the area | region (potential core area | region) where the speed | velocity | rate of the hardening material liquid injected from the injection port of the material liquid injection nozzle of a nozzle main-body part tip does not fall can be lengthened, and a hardening material liquid is injected to a long distance. be able to.
本発明のうち第2の態様に係るものは、第1の態様に係る高圧噴射ノズル装置であって、流路分割部で分割された流路の断面合計面積は、流路分割部近傍の後端内径部の中空形状断面積の40%〜60%であることを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a high-pressure injection nozzle device according to the first aspect, wherein the total cross-sectional area of the flow path divided by the flow path dividing section is the vicinity of the flow path dividing section. It is 40% to 60% of the hollow cross-sectional area of the end inner diameter portion.
本発明によれば、流路分割部で分割された流路の断面合計面積が、流路分割部近傍の後端内径部の中空形状断面積の40%〜60%であるので、ノズル本体部の後端内径部を流れる硬化材液が流路分割部で分割されたそれぞれの空間に分流して適度な圧縮力で圧縮されながら先端方向に送られる。これにより、硬化材液を流路分割部31で分割されたそれぞれの空間でより速度を増しながら細かく層流化させることができ、ノズル本体部24先端の材液噴射ノズル21から噴射された硬化材液の切削能力を増大することにより、地盤の組織構造を破壊し、硬化材液をより遠距離まで噴射することができる。
According to the present invention, the total cross-sectional area of the flow passage divided by the flow passage dividing portion is 40% to 60% of the hollow cross-sectional area of the rear end inner diameter portion in the vicinity of the flow passage dividing portion. The curable material liquid flowing in the rear end inner diameter portion is divided into each space divided by the flow path dividing portion and is sent in the front end direction while being compressed with an appropriate compressive force. Accordingly, the curable material liquid can be finely laminarized while increasing the speed in each space divided by the flow
本発明のうち第3の態様に係るものは、第1の態様または第2の態様に係る高圧噴射ノズル装置であって、流路分割部近傍の中空形状断面積は、流路分割部直前の中空形状断面積であることを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a high-pressure injection nozzle device according to the first aspect or the second aspect, wherein the hollow cross-sectional area in the vicinity of the flow path dividing portion is immediately before the flow path dividing portion. It has a hollow cross-sectional area.
本発明のうち第4の態様に係るものは、第1の態様または第2の態様に係る高圧噴射ノズル装置であって、流路分割部近傍の中空形状断面積は、流路分割部直後の中空形状断面積であることを特徴とするものである。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a high-pressure injection nozzle device according to the first aspect or the second aspect, wherein the hollow cross-sectional area in the vicinity of the flow path dividing portion is immediately after the flow path dividing portion. It has a hollow cross-sectional area.
本発明のうち第5の態様に係るものは、第1〜第4のいずれかの態様に係る高圧噴射ノズル装置であって、流路分割部は、十字形状で形成されていることを特徴とするものである。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a high-pressure injection nozzle device according to any one of the first to fourth aspects, wherein the flow path dividing portion is formed in a cross shape. To do.
本発明によれば、流路分割部が十字形状で形成されているので、ノズル本体部の後端内径部の略中心部を流れる硬化材液が流路分割部の十字形状の略中心部分に衝突し、その衝突した後端内径部の略中心部分の硬化材液が十字形状の流路分割部で分割されたそれぞれの流路に均等に流入し速度を増大しながら縮径して形成された中間内径部の内周面に向かって送られる。これにより、中間内径部の内周面に生じる乱流の境界層の厚さを減らすことができ、より細かく層流化させることかができる。これにより、ノズル本体部先端の材液噴射ノズルから噴射された硬化材液の切削能力を増大することにより、地盤の組織構造を破壊し、硬化材液をより遠距離まで噴射することができる。 According to the present invention, since the flow passage dividing portion is formed in a cross shape, the curable material liquid flowing through the substantially central portion of the rear end inner diameter portion of the nozzle body portion is formed in the substantially central portion of the cross shape of the flow passage dividing portion. The hardened material liquid in the substantially central part of the inner diameter portion of the rear end that collided flows into each flow path divided by the cross-shaped flow path dividing portion and is reduced in diameter while increasing the speed. Sent toward the inner peripheral surface of the intermediate inner diameter portion. Thereby, the thickness of the boundary layer of the turbulent flow generated on the inner peripheral surface of the intermediate inner diameter portion can be reduced, and the laminar flow can be made finer. Thereby, by increasing the cutting ability of the hardened material liquid sprayed from the material liquid jet nozzle at the tip of the nozzle body, the ground structure can be destroyed and the hardened material liquid can be sprayed to a longer distance.
本発明のうち第6の態様に係るものは、第1〜第5のいずれかの態様に係る高圧噴射ノズル装置であって、ノズル本体部の後端内径部は、モニター内の軸方向に形成された硬化材液流路内部に突出して設けられていることを特徴とするものである。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a high-pressure injection nozzle device according to any one of the first to fifth aspects, wherein the rear end inner diameter portion of the nozzle body is formed in the axial direction in the monitor. The hardened material liquid flow path is provided so as to protrude.
本発明によれば、ノズル本体部の後端内径部がモニター内の硬化材液流路内部に突出して設けられているので、ノズル本体部内部の硬化材液が流れる直線距離を長く取ることができ、乱流の発生が極めて少なくなり、ノズル本体部先端から噴射される硬化材液の切削能力が増大し、硬化材液を遠距離まで噴射させることができる。 According to the present invention, the rear end inner diameter portion of the nozzle body portion is provided so as to protrude into the curable material liquid flow path in the monitor, so that the linear distance through which the curable material liquid flows in the nozzle body portion can be increased. Thus, the occurrence of turbulent flow is extremely reduced, the cutting ability of the curable material liquid injected from the tip of the nozzle body is increased, and the curable material liquid can be injected to a long distance.
本発明のうち第7の態様に係るものは、第1〜第5のいずれかの態様に係る高圧噴射ノズル装置が装着されたモニターを有する地盤改良装置である。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a ground improvement device having a monitor equipped with the high pressure injection nozzle device according to any one of the first to fifth aspects.
本発明の高圧噴射ノズル装置によれば、ノズル本体部の後端内径部の略中心部を流れる硬化材液が流路分割部の略中心部分に衝突し、その衝突した後端内径部の略中心部分の硬化材液が流路分割部で分割されたそれぞれの流路に流入し速度を増大しながら縮径して形成された中間内径部の内周面に向かって送られるので、その中間内径部の内周面に生じる乱流の境界層の厚さを減らすことができ、より細かく層流化させることかができる。これにより、ノズル本体部先端の材液噴射ノズルから噴射された硬化材液の切削能力を増大することにより、地盤の組織構造を破壊し、硬化材液をより遠距離まで噴射することができる。 According to the high-pressure spray nozzle device of the present invention, the curable liquid flowing through the substantially central portion of the rear end inner diameter portion of the nozzle main body collides with the substantially central portion of the flow path dividing portion, and the substantially rear end inner diameter portion that collided. Since the hardening material liquid in the central portion flows into each flow path divided by the flow path dividing portion and is sent toward the inner peripheral surface of the intermediate inner diameter portion formed by reducing the diameter while increasing the speed, The thickness of the boundary layer of the turbulent flow generated on the inner peripheral surface of the inner diameter portion can be reduced, and the laminar flow can be made finer. Thereby, by increasing the cutting ability of the hardened material liquid sprayed from the material liquid jet nozzle at the tip of the nozzle body, the ground structure can be destroyed and the hardened material liquid can be sprayed to a longer distance.
(第1実施形態) 以下、本発明の高圧噴射ノズル装置1の第1実施形態について図面を参照にしながら説明する。図1は、本発明の第1実施形態における高圧噴射ノズル装置が装着される地盤改良装置の施工状況を示す図である。
First Embodiment Hereinafter, a first embodiment of a high-pressure
図1に示すように、注入ロッド2の先端にモニター3が結合して取り付けられている。このモニター3の先端に設けられた先端ノズル4から注入ロッド2およびモニター3内を介して供給される水(液体)が噴射され、また、モニター3の側面に設けられた高圧噴射ノズル装置1からは注入ロッド2およびモニター3内を介して供給されるセメントミルク(硬化材液)、空気が噴射される。
As shown in FIG. 1, a
作業機5は、注入ロッド2を支持するとともに、注入ロッド2を上下動、回転および揺動させる機械である。これにより、注入ロッド2およびモニター3は、作業機5により、上下動のみならず回転、揺動も可能となる。
The work machine 5 is a machine that supports the
注入ロッド2の後端部にはスイベル6が取り付けられている。また、注入ロッド2は2重管から構成され、注入ロッド2内の内側のセメントミルク兼用水供給路7にはセメントミルクまたは水(液体)が供給され、注入ロッド2内の外側の空気供給路8には空気が供給される(図3参照)。なお、第1実施形態では、セメントミルク兼用水供給路7を用いて、セメントミルク(硬化材液)供給管と水供給管を一つの供給管として構成させたが、これに限らず、セメントミルク(硬化材液)供給管と、水供給管をそれぞれ別々の供給管として構成させてもよい。また、このように、セメントミルク(硬化材液)供給管と、水供給管を別々の供給管として構成する場合には、セメントミルク(硬化材液)と水を分ける3重管等の多重管や多孔管を用いるようにしてもよい。また、第1実施形態では、2重管から構成される注入ロッド2内の内側をセメントミルク兼用水供給路7、外側を空気供給路8としたが、これに限らず、2重管から構成される注入ロッド2内の内側を空気供給路、外側をセメントミルク兼用水供給路としてもよい。
A swivel 6 is attached to the rear end of the
モニター3は、上述したように注入ロッド2の先端に結合して取り付けられている。そして、モニター3内部には、中央に注入ロッド2のセメントミルク兼用水供給路7と連通するセメントミルク兼用水流路9が軸方向に形成され、そのセメントミルク兼用水流路9の外周側には注入ロッド2の空気供給路8と連通する空気流路10が軸方向に4個形成されている(図3、図8参照)。空気流路10の詳細については後述する。なお、第1実施形態では、セメントミルク兼用水流路9を用いて、セメントミルク(硬化材液)流路と水流路を一つの流路として構成させたが、これに限らず、セメントミルク(硬化材液)流路と、水流路をそれぞれ別々の流路として構成させてもよい。
The
スイベル6は、水の供給源11、空気の供給源12、およびセメントミルク(硬化材液)の供給源13からそれぞれ供給される水、空気、およびセメントミルクの各供給ホース14、15、16と連結されるとともに、水、空気、およびセメントミルクを注入ロッド2内に設けられた空気供給路8、およびセメントミルク兼用水供給路7に供給するものである(図1参照)。このように、水の供給源11、空気の供給源12、およびセメントミルクの供給源13からそれぞれ供給されるセメントミルク、空気、および水は、各供給ホース14、15、16→スイベル6→各供給路7、8→各流路9、10を経て、ノズルなどから噴射される。ここで、水、セメントミルクは、水、セメントミルクの各供給ホース14、16からセメントミルク兼用水供給路7に供給される。
The swivel 6 includes water, air, and cement
次に、図2〜図9を用いて、注入ロッド2およびモニター3の構成について具体的に説明する。図2(a)は本発明の第1実施形態における高圧噴射ノズル装置が装着されたモニターの外観斜視図であり、図2(b)は注入ロッドとモニターを結合する結合ピンを示す図であり、図3は図2のA-A断面図であり、図4(a)は図3のP−P部分の拡大図であり、図4(b)はモニターのノズル本体部取付孔を示す図である。ここで、図2(a)および図3については、注入ロッド2の上方側を省略して表示している。
Next, the configuration of the
図2(a)に示すように、注入ロッド2は、上述したようにモニター3と結合して取り付けられている。この注入ロッド2とモニター3の結合については後述する。ここで、注入ロッド2は、外径45mmで、内径37mmの注入ロッド外管17と、外形24mmで、内径14mmの注入ロッド内管18とから構成される2重管が用いられている。そして、注入ロッド外管17の下部は内径42mmで、その下部には結合ピン挿入孔19が形成され、下部内面には結合ピン36の半外周と略同径の結合ピン注入ロッド凹部20aが形成されている(図10参照)。また、注入ロッド外管17下部の内径42mmの上端から少し下部からは注入ロッド内管18の外径が22mmで形成されている。また、モニター3は、最大外形DDが68mmで、モニター3内部には直径が14mmのセメントミルク兼用水流路9が形成され、モニター3には、上部が外径42mmで、内径37mmのモニター外管17aと、外形24mmで、内径14mmのモニター内管18aが形成され、このモニター外管17aとモニター内管18aの間に空気流路10が構成されている(図3参照)。そして、この空気流路10は、モニター外管17aとモニター内管18aの間の流路と、その流路と連通するモニター3の内部に形成された4個の流路から構成されている(図8参照)。このように、注入ロッド2内の空気供給路7とモニター3内の空気流路10が連通している。モニター3の側面には、上述したように、セメントミルクと空気を噴射させる高圧噴射ノズル装置1が設けられ、側面上部には結合ピン36の半外周と略同径の結合ピンモニター凹部20bが形成されている(図10参照)。また、モニター3の先端部には、水(液体)を噴射させる先端ノズル4が設けられている。なお、第1実施形態では、外径45mm程度の円形断面の注入ロッド2を用いたが、これに限らず、直径50mm〜140mm程度(たとえば、75mm程度)の円形断面の注入ロッドを用いてもよく、また、直径50mm〜140mm程度(たとえば、75mm程度)の円形断面の注入ロッドを用いた場合には、注入ロッド内管18の内径を14mm〜16mmにしてもよい。ここで、注入ロッド内管18の内径は、注入ロッド内管18内を流れるセメントミルクの流量により決められる。さらに、六角形断面を有する注入ロッドを用いてもよい。また、結合ピン36は、スプリングピン36aとスプリングピン36bから構成されている(図2(b)参照)。この結合ピン36は、注入ロッド2下部の結合ピン挿入孔19に、最初にスプリングピン36bが挿入され、それから結合ピン挿入孔19に挿入されたスプリングピン36bの中空部にスプリングピン36aが圧入される。
As shown in FIG. 2A, the
図3に示すように、高圧噴射ノズル装置1には、セメントミルクを噴射させる材液噴射ノズル21と、圧縮空気を噴射させる空気噴射ノズル22が形成されている。具体的には、高圧噴射ノズル装置1の内側に材液噴射ノズル21が設けられ、外側に空気噴射ノズル22が形成されている。このように、高圧噴射ノズル装置1からセメントミルクと圧縮空気が高圧噴射されると、高圧噴射ノズル装置1の内側からセメントミルクが噴射され、その外側(外周部)から圧縮空気が噴射され、セメントミルクの噴流の周りに圧縮空気の気層被膜を作ることにより、圧縮空気の気層被膜がない場合に比べて噴射到達距離を増大させることができる。
As shown in FIG. 3, the high-pressure
材液噴射ノズル21は、ノズル本体部取付孔23に挿入されるノズル本体部24の先端に形成されている(図4参照)。ここで、ノズル本体部取付孔23は、上述したように、モニター3の軸方向の高さが異なる位置に、円周上等間隔に2個形成されている。なお、第1実施形態では、ノズル本体部取付孔23がモニター3の軸方向の高さが等間隔異なる位置に、円周上等間隔に2個形成されているとしたが、モニター3の軸方向の高さが等間隔異なる位置でなくてもよく、また円周上等間隔の位置に形成させていなくてもよい。また、ノズル本体部取付孔23の数も2個でなくてもよく、3個、4個、6個などの2個以上(好ましくは4個以上)の複数個、また1個形成されるようにしてもよい。
The material
このように、モニター3の軸方向の高さが異なる位置にノズル本体部取付孔23が複数個形成されているので、用途に合わせて異なるノズル本体部取付孔23にノズル本体部24を取り付けることにより、様々な形状の固結体を短時間で効率良く造成することができる。
As described above, since the plurality of nozzle main
また、空気噴射ノズル22は、ノズル本体部24の外周面と空気カバー25の内周面などから形成されている。そして、モニター3内の空気流路10から先端に向かって断面積が縮小された流路を経て圧縮空気を高速で空気噴射ノズル22から噴射される。なお、第1実施形態では、空気噴射ノズル22がノズル本体部24の外周面と空気カバー25の内周面などから形成されるとしたが、これに限らず、モニター3内の空気流路10と連通し、ノズル本体部24の先端内径部周囲を囲うように構成され、モニター3内の空気流路10から先端に向かって断面積が縮小されて圧縮空気を高速で噴射するノズルであれば、他の形態の空気噴射ノズルであってもよい。
The
ノズル本体部24は、ノズル本体26と、ノズル本体延長部27から構成されている(図5参照)。第1実施形態では、ノズル本体26とノズル本体延長部27ともに超硬合金などの高強度の材質から成形されている。このノズル本体26は、先方部分は径を小さくした円柱形状で、後方部分は先方部分より少し径を大きくした円柱形状である。そして、ノズル本体部24の中空形状をした内部は、後端内径部28と、中間内径部29と、先端内径部30とから構成されている(図6参照)。ここで、図5は本発明の第1実施形態における高圧噴射ノズル装置の構成部品を示す図であり、図6は同構成部品の断面図である。この中間内径部29と先端内径部30はノズル本体26内に形成され、後端内径部28はノズル本体延長部27内に形成されている。ここで、第1実施形態では、後端内径部28の長さは9mm、中間内径部29の長さは15mm、先端内径部30の長さLは8mmで形成されている(図7参照)。そして、中間内径部29は、内周面が先端方向へ12度〜20度(好ましくは12度〜15度、より好ましくは12度〜13度)の絞り角βで縮径したテーパ面状で形成されており、先端内径部30は、中間内径部29の先端と連通し、中空形状の内部の直径dが中間内径部29の先端の直径と略同径で、長さLが中間内径部29の先端の直径dの2倍〜4倍(好ましくは、3倍〜4倍)で形成されている。ここで、第1実施形態では、先端内径部30の直径dは2mmで形成されている。また、後端内径部28は、中間内径部29の後端と連通し、その連通部の内部の直径が中間内径部29の後端の直径と略同径で形成されている。ここで、図7は本発明の第1実施形態における高圧噴射ノズル装置の寸法を示す図である。そして、ノズル本体部24がモニター3に取り付けられると、モニター3内のセメントミルク兼用水流路9(硬化材液流路)内部に7mm突出した状態となる。ここで、ノズル本体部24のモニター3内のセメントミルク兼用水流路9(硬化材液流路)内に突出する長さは、モニター3内のセメントミルク兼用水流路9(硬化材液流路)の径(D)の半分(D/2)である(図7〜図9参照)。ここで、図8は図3のB−B断面図であり、図9は図3のC−C断面図である。なお、第1実施形態では、ノズル本体部24の全長LL(32mm)が中間内径部29の先端の直径d(2mm)の16倍で形成されているとしたが、これに限らず、ノズル本体部24の全長LLが中間内径部29の先端の直径の15倍〜20倍で形成されているとしてもよく、また、ノズル本体部24の全長LLを長くすることができない場合は、ノズル本体部24の全長LLが中間内径部29の先端の直径dの10倍〜20倍で形成されるようにしてもよい。また、ノズル本体延長部27内部の後端内径部28には、中空形状の後端内径部28断面を複数の空間に分割する流路分割部31が形成されている。この流路分割部31は、幅1.5mm、長さ5.5mm、奥行き5.0mmの十字形状で形成されている(図5参照)。なお、この流路分割部31の奥行長さは、5.0mmに限らず、所定の長さで形成されていればよい。上記のように、中空形状の後端内径部28に十字形状の流路分割部31が設けられているが、この流路分割部31の十字形状が交差する部分の面積は2.25mm2であり、また十字形状が交差する部分の面積は流路分割部31近傍の後端内径部28の中空形状断面積(直径5.5mm)は23.7mm2であることから、十字形状が交差する部分の面積は中空形状断面積の9.5%となっている。このように、流路分割部31は、流路分割部31近傍の中空形状の後端内径部28の略中心部分に、流路分割部31近傍の中空形状断面積の略10%の面積を有する部分を有した形状になっている。なお、本実施形態では、流路分割部31は流路分割部31近傍の中空形状断面積の略10%の面積を有する部分を有した形状としたが、これに限らず、流路分割部31近傍の中空形状断面積の2%〜25%(好ましくは2%〜20%(より好ましくは2%〜15%))の面積を有する部分を有した形状としてもよい。
The
流路分割部31で分割された流路の断面合計面積(9.45mm2)は、その流路分割部31近傍の後端内径部28の中空形状断面積(23.7mm2)の40%を占めている。なお、本実施形態では、流路分割部31で分割された流路の断面合計面積は、その流路分割部31近傍の後端内径部28の中空形状断面積の40%を占めていると説明したが、これに限らず、流路分割部31で分割された流路の断面合計面積は、その流路分割部31近傍の中空形状断面積の40%〜60%を占めるようにしてもよい。
The total cross-sectional area (9.45 mm 2 ) of the channels divided by the
本実施形態では、流路分割部31直前と直後の後端内径部28の中空形状断面の直径が同一(5.5mm)であることから、流路分割部31近傍の後端内径部28の中空形状断面積としたが、流路分割部31直前と直後の後端内径部28の中空形状断面の直径が異なる場合は、「流路分割部31近傍」を「流路分割部31直前」または「流路分割部31直後」と読み替えて適用することができる。
In this embodiment, since the diameter of the hollow cross section of the rear end
ノズル本体支持具32は、ノズル本体26の先方外周面から取り付けられ、先端外周面が六角形形状で、後方外周面に雄螺子が形成されている。また、空気カバー25は、先端外周面が六角形形状で、中間外周面に雄螺子が形成されているとともに、中間外周面の後端部には切欠部33が円周方向等間隔に形成されている(図5参照)。この切欠部33は、空気カバー25がモニター3に装着された際の圧縮空気の流路を確保するために設けられている。また、空気カバー25の中空内部は、切欠部33から先端方向へ縮径してテーパ形状が形成されている(図6参照)。
The nozzle
そして、注入ロッド2内のセメントミルク兼用水供給管7、モニター3内のセメントミルク兼用水流路9を介して供給されたセメントミルクは、ノズル本体延長部27→ノズル本体26の順にノズル本体部24内に送り込まれ、材液噴射ノズル21から噴射される(図8参照)。また、注入ロッド2内の空気供給路8、モニター3内の空気流路10を介して供給された圧縮空気は、空気噴射ノズル22から噴射される(図8参照)。ここで、空気噴射ノズル22は2個の空気流路10と連通している。このように、第1実施形態における高圧噴射ノズル装置1は、ノズル本体26とノズル本体延長部27からなるノズル本体部24と、ノズル本体部支持具32と、空気カバー25から構成されている。
The cement milk supplied through the cement milk combined
モニター3の下部には、差圧弁34が設けられている(図3参照)。そして、削孔時には、注入ロッド2のセメントミルク兼用水流路7に低圧水が供給され、この低圧水が差圧弁34を介して先端ノズル4から噴出され、削孔が完了した後には、注入ロッド2のセメントミルク兼用水流路7にセメントミルクが供給されることにより差圧弁34が閉鎖し、材液噴射ノズル21(高圧噴射ノズル装置1)からセメントミルクが噴射される。
A
次に、図10、図11を用いて、注入ロッド2、モニター3、および高圧噴射ノズル装置1の組立方法について説明する。ここで、図10は本発明の第1実施形態における高圧噴射ノズル装置およびその周辺器具の組立方法を示す図であり、図11は同高圧噴射ノズル装置の装着方法を示す図である。
Next, a method for assembling the
図10に示すように、まずモニター上部管35の上部から注入ロッド2の下端が挿入される。この注入ロッド2の挿入に際し、注入ロッド外管17の下端に形成された半円形形状の注入ロッド突起部44とモニター上部管35の上部に形成された半円形形状のモニター上部管内突起部45を嵌合させて、モニター上部管35と注入ロッド2との円周方向の位置合わせが行われ、取り付けられる。そして、注入ロッド2下部の結合ピン挿入孔19から結合ピン36を挿入し、結合ピン36を注入ロッド内管18下部の結合ピン注入ロッド凹部20aとモニター上部管35上部の結合ピンモニター凹部20bに嵌合させることにより、モニター3が注入ロッド2に結合される。なお、第1実施形態では、モニター上部管35内の4個形成されている空気流路10上端の上部と下部を一体として説明したが、これに限らず、モニター上部管35内の4個形成されている空気流路10上端の上部と下部を別体として構成させてもよい。このように別体として構成させることにより、モニター上部管35内の4個の空気流路10の形成が容易になる。
As shown in FIG. 10, first, the lower end of the
次に、モニター上部管35の側面に形成されたノズル本体部取付孔23に高圧噴射ノズル装置1が取り付けられる(図11参照)。具体的には、以下の(1)〜(3)の手順で、モニター上部管35のノズル本体部取付孔23に高圧噴射ノズル装置1が取り付けられる。
Next, the high-pressure
(1)ノズル本体26の後部からノズル本体延長部27を挿入し、ノズル本体延長部27の先端外周に形成された雄螺子とノズル本体26の後端内周に形成された雌螺子とを螺合させることにより、ノズル本体延長部27がノズル本体26に取り付けられる。
(1) The
(2)次に、ノズル本体延長部27が取り付けられたノズル本体26の先端方向からノズル本体支持具32が嵌め込まれ、その状態で、ノズル本体部取付孔23に挿入される。このノズル本体支持具32がノズル本体部取付孔23に挿入される際には、ノズル本体支持具32の後端外周に形成された雄螺子とモニター3のノズル本体部取付孔23に形成された雌螺子とを螺合させることにより、ノズル本体支持具32(ノズル本体26とノズル本体延長部27も含む)がモニター3に取り付けられる。このようにして取り付けられたノズル本体延長部27は、モニター3内のセメントミルク兼用水流路9(硬化材液流路)の略中心部まで突出して取り付けられている(図7参照)。換言すれば、モニター3に取り付けられたノズル本体部24の後端内径部28は、モニター3内のセメントミルク兼用水流路9(硬化材液流路)の略中心部(D/2)まで突出して取り付けられる。なお、第1実施形態では、モニター3に取り付けられたノズル本体部24の後端内径部28は、モニター3内のセメントミルク兼用水流路9の略中心部まで突出して取り付けるようにしたが、これに限らず、モニター3内のセメントミルク兼用水流路9の横断面の少なくとも略1/3まで突出するようにしてもよく、また、第1実施形態のように、モニター3の軸方向の高さが異なる位置にノズル本体部取付孔23が複数個形成されている場合は、モニター3内のセメントミルク兼用水流路9断面の少なくとも略1/2〜略2/3(好ましくは、略2/3)まで突出するようにしてもよい。
(2) Next, the
(3)次に、空気カバー25がノズル本体26先端方向から嵌め込まれ、空気カバー25の外周に形成された雄螺子とモニター3側面内周の空気カバー取付孔43に形成された雌螺子とを螺合させることにより、空気カバー25がモニター3に取り付けられる。
(3) Next, the
次に、モニター上部管35下部に差圧弁34を内蔵したモニター下部管39が取り付けられる。具体的には、モニター下部管39の上部外周の雄螺子とモニター上部管35の下部内周の雌螺子とを螺合させることにより、モニター下部管39がモニター上部管35に取り付けられる。
Next, a monitor
このように、ノズル本体部24の後端内径部28がモニター3内のセメントミルク兼用水流路9(硬化材液流路)の略中心部まで突出して設けることにより、ノズル本体部24内部の直線距離を十分長く確保することができ、ノズル本体部24内を流れるセメントミルクの乱流の発生を少なくすることができ、ノズル本体部24の先端から噴射されるセメントミルクの切削能力を増大することにより、地盤の組織構造を破壊し、セメントミルクを遠距離まで噴射することができる。さらに、流路分割部31で分割された流路の断面合計面積は、流路分割部31近傍の後端内径部28の中空形状断面積の40%を占めた形状にしているので、ノズル本体部24の後端内径部28を流れるセメントミルクが流路分割部31で分割されたそれぞれの空間に分流して適度な圧縮力で圧縮されながら先端方向に送られるので、セメントミルクを流路分割部31で分割されたそれぞれの空間でより速度を増しながら細かく層流化させることができ、ノズル本体部24先端の材液噴射ノズル21から噴射されたセメントミルクの切削能力を増大することにより、地盤の組織構造を破壊し、セメントミルクをより遠距離まで噴射することができる。これについては、流路分割部31で分割された流路の断面合計面積が流路分割部31近傍の中空形状断面積の40%〜60%を占める場合についても同様である。
As described above, the rear end
また、ノズル本体部24の後端内径部28を流れるセメントミルクが流路分割部31で分割されたそれぞれの空間に分流して先端方向に送られるので、セメントミルクを流路分割部31で分割されたそれぞれの空間でより細かく層流化させることができ、ノズル本体部24先端の材液噴射ノズル21から噴射されたセメントミルクの切削能力を増大することにより、地盤の組織構造を破壊し、セメントミルクをより遠距離まで噴射することができる。これについて詳述すると、ノズル本体部24の後端内径部28の略中心部を流れるセメントミルクが流路分割部31の略中心部に衝突し、その衝突した後端内径部28の略中心部のセメントミルクが流路分割部31で分割されたそれぞれの空間に流入し速度を増大しながら縮径して形成された中間内径部の内周面に向かって送られるので、その中間内径部の内周面に生じる乱流の境界層の厚さを減らすことができ、より細かく層流化させることかができる。これにより、ノズル本体部24先端の材液噴射ノズル21から噴射されたセメントミルクの切削能力を増大することにより、地盤の組織構造を破壊し、セメントミルクをより遠距離まで噴射することができる。
Further, since the cement milk flowing through the rear end
以上のように、ノズル本体部24の外周面外側に形成された雄螺子とモニター3のノズル本体部取付孔23の内周面内側に形成された雌螺子が螺合することにより、ノズル本体部24がモニター3に着脱自在に取り付けられるので、用途に合わせてノズル本体部24を自由に取り替えることができるとともに、ノズル本体部24を簡易な方法でモニター3に取り付けることができる。
As described above, when the male screw formed on the outer peripheral surface of the nozzle
次に、本発明の第1実施形態における高圧噴射ノズル装置が装着されたモニターを備えた地盤改良装置による施工手順について簡単に説明する。 Next, the construction procedure by the ground improvement device provided with the monitor equipped with the high pressure spray nozzle device in the first embodiment of the present invention will be briefly described.
まず、注入ロッド2をこれから掘削する位置に位置決めした後に、その位置において注入ロッド2の先端ノズル4から水(液体)を噴射させて、所定の深度まで削孔する。そして、所定の深度まで削孔された後には、注入ロッド2を揺動させながら、材液噴射ノズル21からセメントミルク、および空気噴射ノズル22から圧縮空気がそれぞれ噴射される。具体的には、噴射ノズル(材液噴射ノズル21、空気噴射ノズル22)からセメントミルクを圧縮空気とともに噴射しながら、注入ロッド2を30度(所定の角度)揺動させる。
First, the
次に、注入ロッド2が30度揺動された状態で、注入ロッド2を所定の長さ(例えば、5cm以下(好ましくは、2.5cm)引き上げる。そして、噴射ノズル(材液噴射ノズル21、空気噴射ノズル22)からの噴射が完了するまで、時計回りの揺動噴射→注入ロッド2引上げ→反時計回りの揺動噴射→注入ロッド2引上げ→時計回りの揺動噴射→注入ロッド2引上げが繰り返される。なお、第1実施形態では、注入ロッド2を揺動させたが、これに限らず、注入ロッド2を一方向(右回転、左回転可)に回転させてもよい。
Next, in a state where the
次に、クレーンにより注入ロッド2が掘削孔から引き上げられ、掘削孔内から抜き出される。このようにすることにより、地中に扇形の固結体が造成される。
Next, the
(第2実施形態)
次に、本発明の高圧噴射ノズル装置の第2実施形態について図面を参照にしながら説明する。ここで、図12(a)は本発明の第2実施形態における高圧噴射ノズル装置の図3のP−P部分の拡大図であり、図12(b)はモニターのノズル本体部取付孔を示す図であり、図13は本発明の第2実施形態における高圧噴射ノズル装置の構成部品を示す図である。図14は同構成部品の断面図である。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the high-pressure spray nozzle device of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, FIG. 12A is an enlarged view of a PP portion of FIG. 3 of the high pressure injection nozzle device in the second embodiment of the present invention, and FIG. 12B shows a nozzle main body mounting hole of the monitor. FIG. 13 is a diagram showing components of the high-pressure injection nozzle device according to the second embodiment of the present invention. FIG. 14 is a sectional view of the same component.
本発明の第2実施形態と第1実施形態の異なる主なところは、第1実施形態では、ノズル本体部24を構成するノズル本体26とノズル本体延長部27とが別体で構成されているのに対し、第2実施形態では、第1実施形態のノズル本体部を構成するノズル本体とノズル本体延長部とを一体で構成されるようにしたところと、第1実施形態では、ノズル本体部24をモニター3内のセメントミルク兼用水流路9の略中心部まで突出させていたのに対し、第2実施形態では、ノズル本体部24xをモニター3xのセメントミルク兼用水流路9内に突出させていない構成にしているところである。なお、第2実施形態においては、第1実施形態と異なるところを中心に説明する。また、第2実施形態では、第1実施形態と同一構成(近似構成も含む)については、同一符号を用い、同一作用効果を奏するものとし説明は省略する。
The main difference between the second embodiment and the first embodiment of the present invention is that, in the first embodiment, the
本実施形態では、ノズル本体部24xの内面部とノズル本体後方部材48x全体が超硬合金などの高強度の材質から成形されている。ここで、ノズル本体後方部材48xは、先方部分はノズル本体部24x後方部分より径を大きくした中空円柱形状で、後方部分は先方部分より径を小さくした中空円柱形状である。なお、本実施形態では、ノズル本体部24xの内面部を超硬合金などの高強度の材質から成形されるようにしたが、これに限らず、ノズル本体部24x全体を超硬合金などの高強度の材質から成形させるようにしてもよい。このノズル本体部24xの外形は、先方部分は先端の方が径が小さい略円柱形状で、中間部分は先方部分より少し径を大きくした円柱形状で、後方部分は中間部分より少し径を大きくした円柱形状である。また、ノズル本体部24xの後端面にはOリング取付凹部47xが形成されている(図14(b)参照)。
In the present embodiment, the inner surface of the
ノズル本体部24xの中空形状をした内部は、後端内径部28xと、中間内径部29xと、先端内径部30xとから構成されている(図14(b)参照)。ここで、第2実施形態では、後端内径部28xの長さは5.0mm、中間内径部29xの長さは5.5mm、先端内径部30xの長さは8.0mmで形成されている。そして、中間内径部29xは、内周面が先端方向へ12度〜20度(好ましくは、12度〜15度、より好ましくは12度〜13度)の絞り角βで縮径したテーパ面状で形成されており、先端内径部30xは、中間内径部29xの先端と連通し、中空形状の内部の直径dが中間内径部29xの先端の直径と略同径で、長さLが中間内径部29xの先端の直径dの2倍〜4倍(好ましくは、3倍〜4倍)で形成されている。ここで、第2実施形態では、先端内径部30xの直径は4.0mmで形成されている(図14(b)参照)。なお、第2実施形態では、ノズル本体部24xの全長LL(18.5mm)が中間内径部29xの先端の直径d(4mm)の4.625倍で形成されているとしたが、これに限らず、ノズル本体部24xの全長が中間内径部29xの先端の直径の4倍〜20倍で形成されているとしてもよい。また、後端内径部28xは、中間内径部29xの後端と連通し、その連通部の内部の直径が中間内径部29xの後端の直径と略同径で形成されている。そして、ノズル本体部24xがモニター3xに取り付けられると、ノズル本体部24xはモニター3xのセメントミルク兼用水流路9(硬化材液流路)内部に突出せず、モニター3xのノズル本体部取付孔23x内に収納された状態となる。また、ノズル本体部24xの後方部分の後端内径部28xには、中空形状の後端内径部28x断面を複数の空間に分割する流路分割部31xが形成されている。この流路分割部31xは、幅2.0mm、長さ10.0mm、奥行き3.5mmの十字形状で形成されている(図13(b)参照)。なお、この流路分割部31xの奥行長さは、3.5mmに限らず、所定の長さで形成されていればよい。また、ノズル本体後方部材48xの長さは6.5mmで、中間内径部29xの後端と連通し、中空形状の内部の直径が中間内径部29xの後端の直径と略同径で形成されている。また、空気カバー25x、ノズル本体支持具32xは、第1実施形態とほぼ同様であるので、説明は省略する。
The hollow interior of the
上述したように、中空形状の後端内径部28xに十字形状の流路分割部31xが設けられているが、この流路分割部31xの十字形状が交差する部分の面積は4.00mm2であり、また流路分割部31x近傍の後端内径部28xの中空形状断面積(直径10.0mm)は78.5mm2であることから、十字形状が交差する部分の面積は中空形状断面積の5.1%となっている。このように、流路分割部31xは、流路分割部31x近傍の中空形状の後端内径部28xの略中心部分に、流路分割部31x近傍の中空形状断面積の略5.0%の面積を有する部分を有した形状になっている。なお、本実施形態では、流路分割部31xは流路分割部31x近傍の中空形状断面積の略5.0%の面積を有する部分を有した形状としたが、これに限らず、上述したように、流路分割部31x近傍の中空形状断面積の2%〜25%(好ましくは2%〜20%(より好ましくは2%〜15%))の面積を有する部分を有した形状としてもよい。
As described above, the cross-shaped
また、流路分割部31xで分割された流路の断面合計面積(42.5mm2)は、その流路分割部31x近傍の中空形状断面積(78.5mm2)の54.1%を占めている。なお、本実施形態では、流路分割部31xで分割された流路の断面合計面積は、その流路分割部31x近傍の中空形状断面積の54.1%を占めていると説明したが、上述したように、流路分割部31xで分割された流路の断面合計面積は、その流路分割部31x近傍の中空形状断面積の40%〜60%を占めるようにしてもよい。
The total cross-sectional area (42.5 mm 2 ) of the flow paths divided by the flow
本実施形態では、流路分割部31x直前と直後の後端内径部28xの中空形状断面の直径が同一(10.0mm)であることから、流路分割部31x近傍の後端内径部28xの中空形状断面積としたが、流路分割部31x直前と直後の後端内径部28xの中空形状断面の直径が異なる場合は、「流路分割部31x近傍」を「流路分割部31x直前」または「流路分割部31x直後」と読み替えて適用することができる。
In the present embodiment, since the diameter of the hollow cross section of the rear end
次に、モニター3xに高圧噴射ノズル装置1xを取り付ける方法について説明する。なお、第1実施形態のノズル本体部24の取付方法と異なるところについて説明する。ここで、図15は本発明の第2実施形態におけるモニターに装着された高圧噴射ノズル装置の断面図である。
Next, a method for attaching the high pressure
まず、ノズル本体後方部材48xがモニター3xの側面に形成されたノズル本体部取付孔23xに挿入される(図12(b)、図15参照)。ここで、本実施形態のモニター3xの側面に形成されたノズル本体部取付孔23xには、ノズル本体延長部留め凸部38xが形成されている(図12(b)、図15参照)ので、ノズル本体後方部材48xの後端がノズル本体延長部留め凸部38xに接し、ノズル本体後方部材48xがノズル本体延長部留め凸部38xに支持される。
First, the nozzle body
次に、ノズル本体部24xがノズル本体部取付孔23xに挿入される。そして、ノズル本体部24x後端がノズル本体後方部材48x先端側と接することになるが、ノズル本体部24x後端のOリング取付凹部47xに挿入されたOリング46xによりシールされている。このようにして取り付けられたノズル本体後方部材48x(ノズル本体部24x含む)は、モニター3x内のセメントミルク兼用水流路9(硬化材液流路)に突出せず、モニター3xのノズル本体部取付孔23x内に収納された状態となっている(図15参照)。
Next, the
次に、空気カバー25xがノズル本体部24xの先端方向から嵌め込まれる等、第1実施形態の取付手順と同様の手順で、ノズル本体部24xを含む高圧噴射ノズル装置1xがノズル本体部取付孔23xに取り付けられる。このようにして取り付けられたノズル本体後方部材48x(ノズル本体部24x含む)は、第1実施形態とは異なり、モニター3xに形成されたノズル本体部取付孔23内に収納された状態で取り付けられている。
Next, the high pressure
このように、本実施形態によれば、セメントミルクがノズル本体部24xの後端内径部28xの流路分割部31xにより細かく分断されることにより、セメントミルクの乱流状態が崩され、セメントミルクは分割されたそれぞれの空間で流速分布が均一化されながらより細かく層流化される。そして、その層流化させたセメントミルクは内周面が先端方向へ縮径して形成されたノズル本体部24xの中間内径部29xで整流化されながら流速が大きく増大し、その流速が増大したセメントミルクがノズル本体部24xの中間内径部29xの先端の直径と略同径であるノズル本体部24xの先端内径部30xで直進性が大きく増大する。これにより、ノズル本体部24x先端から噴射されるセメントミルクの切削能力がより増大することにより、地盤の組織構造を破壊し、セメントミルクをより遠距離まで噴射させることができる。これについて詳述すると、ノズル本体部24xの後端内径部28xの略中心部を流れるセメントミルクが流路分割部31xの略中心部に衝突し、その衝突した後端内径部28xの略中心部のセメントミルクが流路分割部31xで分割されたそれぞれの空間に流入し速度を増大しながら縮径して形成された中間内径部の内周面に向かって送られるので、その中間内径部の内周面に生じる乱流の境界層の厚さを減らすことができ、より細かく層流化させることかができる。さらに、流路分割部31xで分割された流路の断面合計面積は、流路分割部31x近傍の後端内径部28xの中空形状断面積の54.1%を占めた形状にしているので、ノズル本体部24xの後端内径部28xを流れるセメントミルクが流路分割部31xで分割されたそれぞれの空間に分流して適度な圧縮力で圧縮されながら先端方向に送られるので、セメントミルクを流路分割部31xで分割されたそれぞれの空間でより速度を増しながら細かく層流化させることができ、ノズル本体部24x先端の材液噴射ノズル21xから噴射されたセメントミルクの切削能力を増大することにより、地盤の組織構造を破壊し、セメントミルクをより遠距離まで噴射することができる。これにより、ノズル本体部24x先端の材液噴射ノズル21xから噴射されたセメントミルクの切削能力を増大することにより、地盤の組織構造を破壊し、セメントミルクをより遠距離まで噴射することができる。これについては、流路分割部31xで分割された流路の断面合計面積が流路分割部31x近傍の中空形状断面積の40%〜60%を占める場合についても同様である。ここで、第2実施形態についても下記の変形例が適用される。
As described above, according to the present embodiment, the cement milk is finely divided by the flow
(第3実施形態)
次に、本発明の高圧噴射ノズル装置1yの第3実施形態について図面を参照にしながら説明する。ここで、図16(a)は本発明の第3実施形態における高圧噴射ノズル装置の図3のP−P部分の拡大図であり、図16(b)はモニターのノズル本体部取付孔を示す図であり、図17は本発明の第3実施形態における高圧噴射ノズル装置の構成部品を示す図である。図18は同構成部品の断面図である。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the high-pressure
本発明の第3実施形態と第1実施形態の異なるところは、第1実施形態では、ノズル本体延長部27をモニター3内のセメントミルク兼用水流路9の略中心部まで突出させていたのに対し、第3実施形態では、ノズル本体延長部27yをモニター3yのセメントミルク兼用水流路9内に突出させていないところである。なお、第3実施形態においては、第1実施形態と異なるところを中心に説明する。また、第3実施形態では、第1実施形態と同一構成(近似構成も含む)については、同一符号を用い、同一作用効果を奏するものとし説明は省略する。
The difference between the third embodiment and the first embodiment of the present invention is that, in the first embodiment, the
本実施形態のノズル本体部24yは、ノズル本体26yと、ノズル本体延長部27yから構成されている(図18参照)。第3実施形態では、ノズル本体26yの内面部とノズル本体延長部27yが超硬合金などの高強度の材質から成形されている。なお、ノズル本体26yの内面部を超硬合金などの高強度の材質から成形されるようにしたが、これに限らず、ノズル本体26y全体を超硬合金などの高強度の材質から成形させるようにしてもよい。このノズル本体26yは、先方部分は先端の方が径が小さい略円柱形状で、中間部分は先方部分より少し径を大きくした円柱形状で、後方部分は中間部分より少し径を大きくした円柱形状である。ノズル本体26yの後端面にはOリング取付凹部47yが形成されている(図18(b)参照)。また、ノズル本体延長部27yは、先方部分はノズル本体26y後方部分より径を大きくした円柱形状で、後方部分は先方部分より径を小さくした円柱形状である。
The nozzle body 24y of the present embodiment includes a
ノズル本体部24yの中空形状をした内部は、後端内径部28yと、中間内径部29yと、先端内径部30yとから構成されている(図18参照)。この中間内径部29yと先端内径部30yはノズル本体26y内に形成され、後端内径部28yはノズル本体延長部27y内に形成されている。ここで、第3実施形態では、後端内径部28yの長さは7.0mm、中間内径部29yの長さは10.0mm、先端内径部30の長さは8.0mmで形成されている。そして、中間内径部29yは、内周面が先端方向へ12度〜20度(好ましくは、12度〜15度、より好ましくは12度〜13度)の絞り角βで縮径したテーパ面状で形成されており、先端内径部30yは、中間内径部29yの先端と連通し、中空形状の内部の直径が中間内径部29yの先端の直径と略同径で、長さLが中間内径部29yの先端の直径dの2倍〜4倍(好ましくは、3倍〜4倍)で形成されている(図18参照)。ここで、第3実施形態では、先端内径部30yの直径は4.0mmで形成されている。なお、第3実施形態では、ノズル本体部24yの全長LL(25mm)が中間内径部29yの先端の直径d(4mm)の6.25倍で形成されているとしたが、これに限らず、ノズル本体部24yの全長が中間内径部29yの先端の直径の6倍〜20倍で形成されているとしてもよい。また、後端内径部28yは、中間内径部29yの後端と連通し、その連通部の内部の直径が中間内径部29yの後端の直径と略同径で形成されている。そして、ノズル本体部24yがモニター3yに取り付けられると、ノズル本体部24yはモニター3yのセメントミルク兼用水流路9(硬化材液流路)内部に突出せず、モニター3yのノズル本体部取付孔23y内に収納された状態となる。また、ノズル本体延長部27y内部の後端内径部28yには、中空形状の後端内径部28y断面を複数の空間に分割する流路分割部31yが形成されている。この流路分割部31yは、幅2.0mm、長さ10.0mm、奥行き4.5mmの十字形状で形成されている(図17参照)。なお、この流路分割部31yの奥行長さは、4.5mmに限らず、所定の長さで形成されていればよい。ここで、ノズル本体支持具32y、空気カバー25yは、第1実施形態とほぼ同様であるので、説明は省略する。
The hollow interior of the nozzle body 24y is composed of a rear inner diameter portion 28y, an intermediate inner diameter portion 29y, and a front
上述したように、中空形状の後端内径部28yに十字形状の流路分割部31yが設けられているが、この流路分割部31yの十字形状が交差する部分の面積は4.00mm2であり、また流路分割部31y近傍の後端内径部28yの中空形状断面積(直径10.0mm)は78.5mm2であることから、十字形状が交差する部分の面積は中空形状断面積の5.1%となっている。このように、流路分割部31yは、流路分割部31y近傍の中空形状の後端内径部28yの略中心部分に、流路分割部31y近傍の中空形状断面積の略5.0%の面積を有する部分を有した形状になっている。なお、本実施形態では、流路分割部31yは流路分割部31y近傍の中空形状断面積の略5.0%の面積を有する部分を有した形状としたが、これに限らず、上述したように、流路分割部31近傍の中空形状断面積の2%〜25%(好ましくは2%〜20%(より好ましくは2%〜15%))の面積を有する部分を有した形状としてもよい。
As described above, the cross-shaped channel dividing portion 31y is provided in the hollow-shaped rear end inner diameter portion 28y. The area of the crossing portion of the channel dividing portion 31y is 4.00 mm 2 . There, and since hollow cross-sectional area of the rear end inner diameter portion 28y of the channel dividing section 31y vicinity (diameter 10.0 mm) is 78.5 mm 2, the area of the portion cruciform intersect the hollow cross-sectional area It is 5.1%. As described above, the flow path dividing portion 31y has approximately 5.0% of the hollow cross-sectional area in the vicinity of the flow path dividing portion 31y at the substantially central portion of the hollow rear end inner diameter portion 28y in the vicinity of the flow path dividing portion 31y. It has a shape having a portion having an area. In the present embodiment, the flow path dividing portion 31y has a shape having a portion having an area of approximately 5.0% of the hollow cross-sectional area in the vicinity of the flow path dividing portion 31y. As described above, a shape having a portion having an area of 2% to 25% (preferably 2% to 20% (more preferably 2% to 15%)) of the hollow cross-sectional area in the vicinity of the flow
また、流路分割部31yで分割された流路の断面合計面積(42.5mm2)は、その流路分割部31y近傍の中空形状断面積(78.5mm2)の54.1%を占めている。なお、本実施形態では、流路分割部31yで分割された流路の断面合計面積は、その流路分割部31y近傍の中空形状断面積の54.1%を占めていると説明したが、上述したように、流路分割部31yで分割された流路の断面合計面積は、その流路分割部31y近傍の中空形状断面積の40%〜60%を占めるようにしてもよい。 The total cross-sectional area (42.5 mm 2 ) of the flow path divided by the flow path dividing portion 31y occupies 54.1% of the hollow cross-sectional area (78.5 mm 2 ) in the vicinity of the flow path dividing portion 31y. ing. In the present embodiment, the total cross-sectional area of the flow path divided by the flow path dividing portion 31y has been described as occupying 54.1% of the hollow cross-sectional area in the vicinity of the flow path dividing portion 31y. As described above, the total cross-sectional area of the flow paths divided by the flow path dividing portion 31y may occupy 40% to 60% of the hollow cross-sectional area near the flow path dividing portion 31y.
本実施形態では、流路分割部31y直前と直後の後端内径部28yの中空形状断面の直径が同一(10.0mm)であることから、流路分割部31y近傍の後端内径部28yの中空形状断面積としたが、流路分割部31y直前と直後の後端内径部28yの中空形状断面の直径が異なる場合は、「流路分割部31y近傍」を「流路分割部31y直前」または「流路分割部31y直後」と読み替えて適用することができる。 In the present embodiment, since the diameter of the hollow cross section of the rear end inner diameter portion 28y immediately before and immediately after the flow path dividing portion 31y is the same (10.0 mm), the rear end inner diameter portion 28y in the vicinity of the flow path dividing portion 31y. When the diameter of the hollow cross section of the rear end inner diameter portion 28y immediately before and immediately after the flow path dividing portion 31y is different from that of the flow path dividing portion 31y, “near the flow path dividing portion 31y” is set to “immediately before the flow path dividing portion 31y”. Alternatively, it can be read as “immediately after the flow path dividing unit 31y”.
次に、図19を用いて、モニター3yに高圧噴射ノズル装置1yを取り付ける方法について説明する。なお、第1実施形態のノズル本体部24の取付方法と異なるところについて説明する。ここで、図19はモニターに装着された高圧噴射ノズル装置の断面図である。
Next, a method for attaching the high-pressure
まず、ノズル本体延長部27yがモニター3yの側面に形成されたノズル本体部取付孔23yに挿入される(図19参照)。ここで、本実施形態のモニター3yの側面に形成されたノズル本体部取付孔23yには、ノズル本体延長部留め凸部38yが形成されている(図16(b)、図19参照)ので、ノズル本体延長部27yの後端がノズル本体延長部留め凸部38yに接し、ノズル本体延長部27yがノズル本体延長部留め凸部38yに支持される。
First, the nozzle main body extension 27y is inserted into the nozzle main body mounting hole 23y formed on the side surface of the
次に、ノズル本体26yがノズル本体部取付孔23yに挿入される。そして、ノズル本体26y後端がノズル本体延長部27y先端側と接することになるが、ノズル本体26y後端のOリング取付凹部47yに挿入されたOリング46yによりシールされている。このようにして取り付けられたノズル本体延長部27yは、モニター3yのノズル本体部取付孔23y内に収納された状態となっている(図19参照)。
Next, the
次に、空気カバー25yがノズル本体26yの先端方向から嵌め込まれる等、第1実施形態の取付手順と同様の手順で、ノズル本体部24yを含む高圧噴射ノズル装置1yがノズル本体部取付孔23yに取り付けられる。このようにして取り付けられたノズル本体延長部27yは、第1実施形態とは異なり、モニター3y内のノズル本体部取付孔23y内に収納された状態で取り付けられている。
Next, the high pressure
このように、本実施形態によれば、セメントミルクがノズル本体部24yの後端内径部28yの流路分割部31yにより細かく分断されることにより、セメントミルクの乱流状態が崩され、セメントミルクは分割されたそれぞれの空間で流速分布が均一化されながらより細かく層流化される。そして、その層流化させたセメントミルクは内周面が先端方向へ縮径して形成されたノズル本体部24yの中間内径部29yで整流化されながら流速が大きく増大し、その流速が増大したセメントミルクがノズル本体部24yの中間内径部29yの先端の直径と略同径であるノズル本体部24yの先端内径部30yで直進性が大きく増大する。これについて詳述すると、ノズル本体部24yの後端内径部28yの略中心部を流れるセメントミルクが流路分割部31yの略中心部に衝突し、その衝突した後端内径部28yの略中心部のセメントミルクが流路分割部31yで分割されたそれぞれの空間に流入し速度を増大しながら縮径して形成された中間内径部の内周面に向かって送られるので、その中間内径部の内周面に生じる乱流の境界層の厚さを減らすことができ、より細かく層流化させることかができる。さらに、流路分割部31yで分割された流路の断面合計面積は、流路分割部31y近傍の後端内径部28yの中空形状断面積の54.1%を占めた形状にしているので、ノズル本体部24yの後端内径部28yを流れるセメントミルクが流路分割部31yで分割されたそれぞれの空間に分流して適度な圧縮力で圧縮されながら先端方向に送られるので、セメントミルクを流路分割部31yで分割されたそれぞれの空間でより速度を増しながら細かく層流化させることができ、ノズル本体部24y先端の材液噴射ノズル21yから噴射されたセメントミルクの切削能力を増大することにより、地盤の組織構造を破壊し、セメントミルクをより遠距離まで噴射することができる。これについては、流路分割部31yで分割された流路の断面合計面積が流路分割部31y近傍の中空形状断面積の40%〜60%を占める場合についても同様である。これにより、ノズル本体部24y先端から噴射されるセメントミルクの切削能力がより増大することにより、地盤の組織構造を破壊し、セメントミルクをより遠距離まで噴射させることができる。ここで、第3実施形態についても下記の変形例が適用される。
Thus, according to the present embodiment, the cement milk is finely divided by the flow path dividing portion 31y of the rear end inner diameter portion 28y of the nozzle main body portion 24y, so that the turbulent state of the cement milk is disrupted, and the cement milk In each divided space, the flow velocity distribution is made uniform, and the laminar flow is made finer. The laminar cement milk is rectified by the intermediate inner diameter portion 29y of the nozzle main body portion 24y formed by reducing the inner peripheral surface in the distal direction, and the flow velocity greatly increases, and the flow velocity increases. Straightness is greatly increased in the tip
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
以下、本発明の変形例について説明する。 Hereinafter, modifications of the present invention will be described.
(変形例1)
本発明の変形例1と第1実施形態の異なるところは、第1実施形態では、モニター3のノズル本体部取付孔23をモニター3の軸と直角方向に形成し、そのノズル本体部取付孔23にノズル本体部24が装着させたのに対し、変形例1は、モニター3のノズル本体部取付孔23a(空気カバー取付孔43a含む)を下向き30度に形成し、そのノズル本体部取付孔23aにノズル本体部24を装着するようにしたところである(図20参照)。ここで、図20は、本発明の変形例1の下向きのノズル本体部取付孔に装着したノズル本体部を示す図である。以下、具体的に説明する。
(Modification 1)
The difference between
モニター3のノズルは通常モニター3の先端から少し上部に設置されているので、地盤内に挿入されたモニター3の先端前方に構造物が存在する場合には、その構造物付近までセメントミルク(硬化材液)を噴射させることができないが、上述したように、下向き30度に形成されたノズル本体部取付孔23a(空気カバー取付孔含む)にノズル本体部24を装着することにより、地盤内に挿入されたモニター3の先端前方に構造物が存在し、その構造物より下方にモニター3を挿入できない場合でも、構造物付近までノズル本体部24の先端内径部からセメントミルク(硬化材液)を噴射することができ、構造物に密着させた固結体を造成することができる。なお、本変形例1では、下向き30度にノズル本体部取付孔23aを形成させたが、これに限らず、下向き45度でもよく、他の下向き角度で形成してもよい。また、変形例1において、モニター3の先端に先端ノズル4を装着することなく、モニターの先端にノズル本体部取付孔を形成して、そのノズル本体部取付孔にノズル本体部24などの高圧噴射ノズル装置1を装着するようにしてもよい。
Since the nozzle of the
(変形例2)
本発明の変形例2と第1実施形態の異なるところは、第1実施形態では、モニター3のノズル本体部取付孔23をモニター3の軸と直角方向に形成し、そのノズル本体部取付孔23にノズル本体部24が装着させたのに対し、変形例2は、モニター3のノズル本体部取付孔23b(空気カバー取付孔43b含む)を上向きに形成し、そのノズル本体部取付孔23bにノズル本体部24を装着するようにしたところである(図21参照)。図21は、本発明の変形例2の上向きのノズル本体部取付孔に装着したノズル本体部を示す図である。
(Modification 2)
The difference between
モニター3の空気噴射ノズル22から高圧空気が噴射される場合は、その噴射された高圧空気は地盤内上部に上昇し地盤内に空気層ができる。上述したように、上向きに形成されたノズル本体部取付孔23bにノズル本体部24を装着し、そのノズル本体部24先端の材液噴射ノズル21からセメントミルク(硬化材液)を上向きに噴射することにより、その空気層を利用してセメントミルク(硬化材液)をより遠距離まで噴射することができる。
When high-pressure air is jetted from the
(変形例3)
本発明の変形例3と第1実施形態の異なるところは、第1実施形態では、ノズル本体部24の後端内径部28の中空形状断面を複数の空間に分割する流路分割部31の1辺の幅1.5mm、長さ5.5mm、奥行き5.0mmの十字形状で形成したのに対し、変形例3は、後端内径部の中空形状断面直径10.0mmで、直径3.2mmの円形形状(4個)、奥行き5.0mmの円形形状で形成したところである(図22(a)参照)。このように円形形状の外側を流路分割部31aにすることにより、円形形状の外側の流路分割部31aの幅を広く取ることができ、流路分割部31aの強度を増大させることができる。また、図22(b)から図22(g)までの形状で、流路分割部31vを形成してもよい。図22は、本発明の変形例3のノズル本体延長部内の後端内径部に形成された流路分割部を示す図である。ここで、流路分割部31aで分割された流路の断面合計面積(3.22mm2mm2)は、その流路分割部31a近傍の中空形状断面積(78.5mm2)の41.0%を占めている。
(Modification 3)
The difference between
(変形例4)
本発明の変形例4と第1実施形態の異なるところは、第1実施形態では、2個の空気噴射ノズル22を設け、それぞれの空気噴射ノズル22に対応した2個の空気流路10に連通するようにしたのに対し、変形例4は、6個の空気噴射ノズル22を設け、そして、それぞれの空気噴射ノズル22に対応した2個の空気流路10(10aと10b、10bと10c、10cと10d、10dと10e、10eと10f、10fと10a)に連通させるようにしてもよい。すなわち、モニター3の空気流路10を円周状等間隔に設け隣合う空気噴射ノズル22の間の空気流路10を共有するようにしてもよい(図23参照)。このように、隣合う空気流路10を共有することにより、モニター3内の空気流路の数を少なくすることができ、多方向に噴射する多くの空気噴射ノズル22をモニター3に取り付けることができる(図23参照)。ここで、図23(a)は本発明の変形例4の高圧噴射ノズル装置の取付位置を示す図であり、図23(b)本発明の変形例4の高圧噴射ノズル装置のモニター取付位置の断面図である。
(Modification 4)
The difference between
(変形例5)
本発明の変形例5と第1実施形態の異なるところは、第1実施形態では、ノズル本体部取付孔23をモニター3の軸方向の高さが異なる位置に2個(複数個)形成し、それぞれのノズル本体部取付孔23にノズル本体部26を取り付けるようにしたのに対し、変形例5は、流路閉止具40を用いノズル本体部取付孔23を塞いで、セメントミルクおよび圧縮空気を噴射できないようにしたところである(図24参照)。ここで、図24は、本発明の変形例5のノズル本体部取付孔23に装着された流路閉止具を示す図である。
(Modification 5)
The difference between the fifth modification of the present invention and the first embodiment is that in the first embodiment, two (a plurality) nozzle body
この流路閉止具40は、ノズル本体部取付孔閉止具41と、空気流路閉止具42により構成されている(図24参照)。ノズル本体部取付孔閉止具41は、先端外周面が六角形形状で、その後方外周面に雄螺子が形成されている。また、空気流路閉止具42は、先端部が少し円周方向外側に突起し、その後方外周面に雄螺子が形成されている。そして、ノズル本体部取付孔閉止具41の外周に形成された雄螺子とモニター3のノズル本体部取付孔23の先端内周に形成された雌螺子とを螺合させることにより、ノズル本体部取付孔閉止具41がモニター3に取り付けられる。これにより、セメントミルク兼用水流路9からのセメントミルクの流路を閉鎖することができる。また、空気流路閉止具42の外周に形成された雄螺子とモニター3の空気カバー取付孔43の内周に形成された雌螺子とを螺合させることにより、空気流路閉止具42がモニター3に取り付けられる。これにより、空気流路10からの空気の流路を閉鎖することができる。
This flow
このように、使用しないセメントミルクおよび圧縮空気の流路に流路閉止具40を取り付けることにより、用途に合わせて固結体の造成に適したノズル本体部24の取付位置を選択できる。
In this way, by attaching the flow
(変形例6)
本発明の変形例6と第1実施形態の異なるところは、第1実施形態では、ノズル本体部24を、ノズル本体26と、ノズル本体26と螺合して結合可能なノズル本体延長部27とから構成させたのに対し、変形例6は、高圧噴射ノズル装置1wのノズル本体部24wを、ノズル本体26wと、ノズル本体26wと完全分離して結合不可能なノズル本体延長部27wとから構成させたところである。ここで、図25(a)は本発明の変形例6の図3のP−P部分の拡大図である。図25(b)はモニターのノズル本体部取付孔を示す図であり、図26は本発明の変形例6における高圧噴射ノズル装置の構成部品を示す図であり、図27は同構成部品の断面図である。以下、ノズル本体部24wについて具体的に説明する。
(Modification 6)
The difference between the modification 6 of the present invention and the first embodiment is that, in the first embodiment, the nozzle
ノズル本体26wは、先方部分は径を小さくした円柱形状で、後方部分は先方部分より少し径を大きくした円柱形状である。さらに、ノズル本体26wの後端面にはOリング取付凹部47が形成されている(図27(b)参照)。また、ノズル本体延長部27wは、先方部分は径を大きくした円柱形状で、後方部分は先方部分より少し径を小さくした円柱形状である。なお、変形例6では、第1実施形態同様、ノズル本体26wとノズル本体延長部27wのともに超硬合金などの高強度の材質から成形されている。
The
ノズル本体部24wの中空形状をした内部は、後端内径部28wと、中間内径部29wと、先端内径部30wとから構成されている(図27参照)。この中間内径部29wと先端内径部30wはノズル本体26w内に形成され、後端内径部28wはノズル本体延長部27w内に形成されている。ここで、変形例6では、第1実施形態と同様、後端内径部28wの長さは9mm、中間内径部29wの長さは15mm、先端内径部30wの長さLは 8mmで形成されている(図7参照)。そして、中間内径部29wは、内周面が先端方向へ12度〜20度(好ましくは、12度〜15度、より好ましくは12度〜13度)の絞り角βで縮径したテーパ面状で形成されており、先端内径部30wは、中間内径部29wの先端と連通し、中空形状の内部の直径dが中間内径部29wの先端の直径と略同径で、長さLが中間内径部29wの先端の直径dの2倍〜4倍(好ましくは、3倍〜4倍)で形成され、先端内径部30wの直径dは2mmで形成されている。また、後端内径部28wは、中間内径部29wの後端と連通し、その連通部の内部の直径が中間内径部29wの後端の直径と略同径で形成されている。そして、ノズル本体部24wがモニター3に取り付けられると、モニター3内のセメントミルク兼用水流路9(硬化材液流路)内部に7mm突出した状態となる。ここで、ノズル本体部24wのモニター3内のセメントミルク兼用水流路9(硬化材液流路)内に突出する長さは、第1実施形態と同様、モニター3内のセメントミルク兼用水流路9(硬化材液流路)の径(D)の半分(D/2)である。なお、変形例6では、第1実施形態と同様、ノズル本体部24wの全長LL(32mm)が中間内径部29wの先端の直径d(7mm)の16倍で形成されているとしたが、これに限らず、ノズル本体部24wの全長が中間内径部29wの先端の直径の15倍〜20倍で形成されているとしてもよく、また、ノズル本体部24wの全長LLを長くすることができない場合は、ノズル本体部24wの全長LLが中間内径部29wの先端の直径dの10倍〜20倍で形成されるようにしてもよい。また、ノズル本体延長部27w内部の後端内径部28wには、中空形状の後端内径部28w断面を複数の空間に分割する流路分割部31wが形成されている。この流路分割部31wは、第1実施形態と同様、幅1.5mm、長さ5.5mmの十字形状で形成されている。また、流路分割部31wについても変形例3の形状に変形することもできる。
The hollow interior of the
次に、ノズル本体部24wをモニター上部管35の側面に形成されたノズル本体部取付孔23wに取り付る方法について、第1実施形態のノズル本体部24の取付方法と異なるところについて説明する。ここで、変形例6のモニター上部管35の側面に形成されたノズル本体部取付孔23wには、ノズル本体延長部留め凸部38が形成されている(図25(b)参照)。
Next, a method of attaching the nozzle
(1)まず、ノズル本体延長部27wをノズル本体部取付孔23wに挿入する。これにより、ノズル本体延長部27wの先端に形成された円柱形状がノズル本体延長部留め凸部38に接し、ノズル本体延長部27wがノズル本体延長部留め凸部38に支持される。
(2)次に、ノズル本体26wをノズル本体部取付孔23wに挿入する。これにより、ノズル本体26w後端がノズル本体延長部27w先端側と接することになるが、ノズル本体26w後端のOリング取付凹部47に挿入されたOリング46によりシールされる。
(1) First, the
(2) Next, the
(3)次に、ノズル本体26wの先端方向からノズル本体支持具32が嵌め込まる等、第1実施形態の取付手順と同様の手順で、ノズル本体部24wを含む高圧噴射ノズル装置1がノズル本体部取付孔23wに取り付けられる。このようにして取り付けられたノズル本体延長部27wは、第1実施形態と同様、モニター3内のセメントミルク兼用水流路9(硬化材液流路)の略中心部まで突出して取り付けられている。なお、変形例6についても、第1実施形態と同様、モニター3内のセメントミルク兼用水流路9の横断面の少なくとも略1/3まで突出するようにしてもよく、また、第1実施形態のように、モニター3の軸方向の高さが異なる位置にノズル本体部取付孔23wが複数個形成されている場合は、モニター3内のセメントミルク兼用水流路9断面の少なくとも略1/2〜略2/3(好ましくは、略2/3)まで突出するようにしてもよい。
(3) Next, the high pressure
(変形例7)
本発明の変形例7と第1実施形態(変形例1〜変形例6も含む)の異なるところは、第1実施形態では、ノズル本体部24の後端内径部28が中間内径部29の後端と連通し、直径がその中間内径部29の後端の直径とすべて略同径で形成させたのに対し、変形例7は、ノズル本体部24の後端内径部28が中間内径部29の後端と連通し、後端内径部28と中間内径部29の連通部の直径がその中間内径部29の後端の直径と略同径で、その後端内径部28と中間内径部29の連通部から後端内径部28の後端方向に向かって径を拡径したところである。この場合、中間内径部の同様の角度である12度〜20度(好ましくは、12度〜15度、より好ましくは12度〜13度)やそれ以上大きい角度である13度以上や18度以上で、後端内径部28後端に向かって径を大きくするようにしてもよい。
(Modification 7)
The difference between the modified example 7 of the present invention and the first embodiment (including modified examples 1 to 6) is that, in the first embodiment, the rear end
後端内径部28と中間内径部29の連通部から後端内径部28の後端に向かって径を大きくすることにより、より多くのセメントミルクがノズル本体部24内に層流化して入り込み、ノズル本体部24の先端に形成されている材液噴射ノズル21から切削能力を減衰することなく、セメントミルクを噴射させることができ、セメントミルクをより遠距離まで噴射させることができる。
By increasing the diameter from the communicating portion of the rear end
(変形例8)
本発明の変形例8は、上述した変形例7を第3実施形態に適用した形状で、変形例8と第3実施形態の異なるところは、第3実施形態では、ノズル本体部24yの後端内径部28yが中間内径部29yの後端と連通し、直径がその中間内径部29yの後端の直径とすべて略同径で形成させたのに対し、変形例8では、ノズル本体部24zの後端内径部28zが中間内径部29zの後端と連通し、後端内径部28zと中間内径部29zの連通部の直径がその中間内径部29zの後端の直径と略同径で、その後端内径部28zと中間内径部29zの連通部から後端内径部28zの後端方向に向かって径を拡径したところである(図28〜図31参照)。この場合、中間内径部29zの同様の角度である12度〜20度(好ましくは、12度〜13度)やそれ以上大きい角度である13度以上や18度以上で、後端内径部28z後端に向かって径を大きくするようにしてもよい。ここで、図28(a)は本発明の変形例8における高圧噴射ノズル装置の図3のP−P部分の拡大図であり、図28(b)モニターのノズル本体部取付孔を示す図であり、図29は同高圧噴射ノズル装置の構成部品を示す図であり、図30は同構成部品の断面図であり、図31は同高圧噴射ノズル装置の装着方法を示す図である。
(Modification 8)
The
このように、後端内径部28zと中間内径部29zの連通部から後端内径部28zの後端に向かって径を大きくすることにより、より多くのセメントミルクがノズル本体部24z内に層流化して入り込み、その層流化されたセメントミルクが径が縮径している先方部分でより強い噴射力を発揮することができ、ノズル本体部24zの先端に形成されている材液噴射ノズル21zから切削能力を減衰することなく、セメントミルクを噴射させることができ、セメントミルクをより遠距離まで噴射させることができる。
Thus, by increasing the diameter from the communicating portion of the rear end
(変形例9)
上記実施形態では、「流路分割部31(31x、31y)で分割された流路の断面合計面積はその流路分割部31(31x、31y)近傍の中空形状断面積の40%〜60%を占めるようにしてもよい。」と説明したが、これに限らず、流路分割部31(31x、31y)で分割された流路の断面合計面積はその流路分割部31(31x、31y)近傍の中空形状断面積の50%〜60%を占めるものであってもよい。特に、この効果は、高圧噴射ノズル装置1(1x、1y)からの噴射圧力を20MPa以上にした場合に大きいことが実証されている。
(Modification 9)
In the above embodiment, “the total cross-sectional area of the flow path divided by the flow path dividing portion 31 (31x, 31y) is 40% to 60% of the hollow cross-sectional area near the flow path dividing portion 31 (31x, 31y). However, the present invention is not limited to this, and the total cross-sectional area of the flow path divided by the flow path dividing section 31 (31x, 31y) is the flow path dividing section 31 (31x, 31y). ) It may occupy 50% to 60% of the nearby hollow sectional area. In particular, it has been demonstrated that this effect is significant when the injection pressure from the high-pressure injection nozzle device 1 (1x, 1y) is 20 MPa or more.
1 高圧噴射ノズル装置
1w 高圧噴射ノズル装置
1x 高圧噴射ノズル装置
1y 高圧噴射ノズル装置
2 注入ロッド
3 モニター
3x モニター
3y モニター
4 先端ノズル
5 作業機
6 スイベル
7 セメントミルク兼用水供給路
8 空気供給路+
9 セメントミルク兼用水流路
10 空気流路
11 水の供給源
12 空気の供給源
13 セメントミルクの供給源
14 水供給ホース
15 空気供給ホース
16 セメントミルク供給ホース
17 注入ロッド外管
17a モニター外管
18 注入ロッド内管
18a モニター内管
19 結合ピン挿入孔
20a 結合ピン注入ロッド凹部
20b 結合ピンモニター凹部
21 材液噴射ノズル
22 空気噴射ノズル
23 ノズル本体部取付孔
23a ノズル本体部取付孔
23b ノズル本体部取付孔
23w ノズル本体部取付孔
23x ノズル本体部取付孔
23y ノズル本体部取付孔
24 ノズル本体部
24w ノズル本体部
24x ノズル本体部
24y ノズル本体部
25 空気カバー
25x 空気カバー
25y 空気カバー
26 ノズル本体
26w ノズル本体
26y ノズル本体
27 ノズル本体延長部
27w ノズル本体延長部
27y ノズル本体延長部
27z ノズル本体延長部
28 後端内径部
28w 後端内径部
28x 後端内径部
28y 後端内径部
28z 後端内径部
29 中間内径部
29w 中間内径部
29x 中間内径部29y 中間内径部
30 先端内径部
30w 先端内径部
30x 先端内径部
30y 先端内径部
31 流路分割部
31a 流路分割部
31w 流路分割部
31x 流路分割部
31y 流路分割部
31z 流路分割部
32 ノズル本体部支持具
32x ノズル本体部支持具
32y ノズル本体部支持具
33 切欠部
34 差圧弁
35 モニター上部管
36 結合ピン
37 注入ロッド内管接続管
38 ノズル本体延長部留め凸部
38x ノズル本体延長部留め凸部
38y ノズル本体延長部留め凸部
39 モニター下部管
40 流路閉止具
41 ノズル本体部取付孔閉止具
42 空気流路閉止具
43 空気カバー取付孔
43a 空気カバー取付孔
43b 空気カバー取付孔
44 注入ロッド突起部
45 モニター上部管内突起部
46 Oリング
46x Oリング
46y Oリング
47 Oリング取付凹部
47x Oリング取付凹部
47y Oリング取付凹部
48x ノズル本体後方部材
DESCRIPTION OF
9 Cement milk combined water flow path 10 Air flow path 11 Water supply source 12 Air supply source 13 Cement milk supply source 14 Water supply hose 15 Air supply hose 16 Cement milk supply hose 17 Injection rod outer pipe 17a Monitor outer pipe 18 Injection Rod inner tube 18a Monitor inner tube 19 Connecting pin insertion hole 20a Connecting pin injection rod recess 20b Connecting pin monitor recess 21 Material liquid injection nozzle 22 Air injection nozzle 23 Nozzle main body mounting hole 23a Nozzle main body mounting hole 23b Nozzle main body mounting hole 23w Nozzle body portion mounting hole 23x Nozzle body portion mounting hole 23y Nozzle body portion mounting hole 24 Nozzle body portion 24w Nozzle body portion 24x Nozzle body portion 24y Nozzle body portion 25 Air cover 25x Air cover 25y Air cover 26 Nozzle body 26w Nozzle body 26y Nozzle body 27 Main body extension portion 27w nozzle main body extension portion 27y nozzle main body extension portion 27z nozzle main body extension portion 28 rear end inner diameter portion 28w rear end inner diameter portion 28x rear end inner diameter portion 28y rear end inner diameter portion 28z rear end inner diameter portion 29 intermediate inner diameter portion 29w intermediate Inner diameter portion 29x Intermediate inner diameter portion 29y Intermediate inner diameter portion 30 Tip inner diameter portion 30w Tip inner diameter portion 30x Tip inner diameter portion 30y Tip inner diameter portion 31 Channel division portion 31a Channel division portion 31w Channel division portion 31x Channel division portion 31y Channel division Part 31z flow path dividing part 32 nozzle body part support tool 32x nozzle body part support tool 32y nozzle body part support tool 33 notch part 34 differential pressure valve 35 monitor upper pipe 36 coupling pin 37 injection rod inner pipe connection pipe 38 nozzle body extension part fastening Convex portion 38x Nozzle body extension retaining projection 38y Nozzle body extension retaining projection 39 Monitor lower tube 40 Flow path closure device 41 Slip body mounting hole closing device 42 Air flow path closing device 43 Air cover mounting hole 43a Air cover mounting hole 43b Air cover mounting hole 44 Injection rod protrusion 45 Monitor upper tube protrusion 46 O ring 46x O ring 46y O ring 47 O Ring mounting recess 47x O-ring mounting recess 47y O-ring mounting recess 48x Nozzle body rear member
Claims (7)
内周面が先端方向へ縮径して形成されたテーパ面状の中間内径部と、該中間内径部の先端と連通し、直径が該中間内径部の先端の直径と略同径である先端内径部と、該中間内径部の後端と連通し、直径が該中間内径部の後端の直径と略同径、もしくは該略同径から後端方向へ拡径して形成された後端内径部とからなる中空形状が形成されたノズル本体部を、有し、
前記ノズル本体部の後端内径部には、中空形状断面を複数の空間に分割する流路分割部が形成され、
該流路分割部は、該流路分割部近傍の中空形状の前記後端内径部の略中心部分に、該流路分割部近傍の該後端内径部の中空形状断面積の2%〜20%の面積を有する部分を有し、
該ノズル本体部の後端内径部を流れる硬化材液が前記流路分割部で分割されたそれぞれの空間でより細かく層流化された後に、前記中間内径部の有形物が存在しない中空形状の空間で縮径されて先端方向に送られるので、前記ノズル本体部の先端内径部から噴射される硬化材液の切削能力が増大され、硬化材液をより遠距離まで噴射することができることを特徴とする高圧噴射ノズル装置。 A high-pressure spray nozzle device provided on a side surface of a monitor communicating with the inside of a hardening material liquid supply pipe formed in an axial direction in the injection rod and connected to a tip of the injection rod;
A tapered surface-shaped intermediate inner diameter portion formed by reducing the inner peripheral surface in the distal direction, and a tip that communicates with the distal end of the intermediate inner diameter portion and has a diameter that is substantially the same as the diameter of the distal end of the intermediate inner diameter portion. A rear end that is communicated with the inner diameter portion and the rear end of the intermediate inner diameter portion, and whose diameter is substantially the same as the diameter of the rear end of the intermediate inner diameter portion, or is expanded from the substantially same diameter toward the rear end. It has a nozzle body part formed with a hollow shape consisting of an inner diameter part,
The rear end inner diameter part of the nozzle body part is formed with a flow path dividing part that divides the hollow cross section into a plurality of spaces,
The flow path dividing portion is formed at a substantially central portion of the hollow rear end inner diameter portion in the vicinity of the flow path dividing portion at 2% to 20% of the hollow sectional area of the rear end inner diameter portion in the vicinity of the flow path dividing portion. % Having an area with an area of
After the hardening material liquid flowing through the rear end inner diameter portion of the nozzle body portion is more laminarized in each space divided by the flow path dividing portion, the hollow inner shape having no tangible material in the intermediate inner diameter portion is present. Since the diameter is reduced in the space and sent in the tip direction, the cutting ability of the curable material liquid sprayed from the tip inner diameter portion of the nozzle main body is increased, and the curable material liquid can be sprayed to a longer distance. High pressure injection nozzle device.
The ground improvement apparatus of any one of Claims 1-6 which provided the said monitor with which the said high pressure injection nozzle apparatus was mounted | worn.
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