JP2023066679A - 鋼管矢板の継手内から土砂を排出させた後にグラウト材を充填する方法 - Google Patents

Abstract

【目的】 鋼管矢板の継手内から土砂を排出させた後に素早くグラウト材を充填する。【解決手段】 鋼管矢板の継手内から土砂を排出させた後にグラウト材を充填する方法であって、高圧の空気を通流させることができるように構成された空気供給路９と、該空気供給路９の内周側に配置され高圧水１６を通流させることができるように構成された高圧水供給路とからなる二重供給管５を継手内へ前進させるステップと、高圧水供給路８の噴射口１４から高圧水１６を噴射させるステップと、継手内から二重供給管５を引き抜くことなく高圧水供給路８を通して高圧水の代わりに継手内へグラウト材１６’を圧送するステップと、を含む方法を提供する。一実施例においては、グラウト材１６’を圧送するステップにおいて、グラウト材の濁度に応じて圧送の圧力を変化させることをさらに含む。【選択図】 図２

Description

本発明は、地中に挿入された鋼管矢板の継手内処理に関する。継手内処理とは、鋼管矢板の継手セクション内に詰まっている土砂（砂礫地盤など）を排土・洗浄した後、継手内にグラウト材（モルタル等を含む）を充填して鋼管継手の結合性と遮水性を付加する工事である。鋼管矢板の継手には様々な型式のものがある。例えば、ハイパージャンクションという型式の継手は、その継手管が比較的大きく管内面が縞鋼板であるため、高強度のグラウト材を充填することができるものである。

複数の鋼管矢板を群杭として井筒形式に連結させてなる「鋼管矢板基礎」を構築する際に剛性を確保するために、鋼管矢板の連結部である継手内から土砂を排出させて良質なグラウト材と置き換えると、継手のせん断強度を高めることができる。継手処理を確実に行うために継手内に詰まっている土砂を充分に排土し洗浄することが重要である。

しかし以前は、継手内に硬質な砂質土や砂礫土などが詰まっている場合や継手長が３０ｍ以上ある場合には、排土用の高圧ホースの噴射ノズルの位置決めを工夫してもジェット水の絶対量の不足により排土・洗浄を充分に行うことができなかった。

つまり以前の土砂の排出方法においては、土砂の切削能力を重視して高圧ホースの先端の噴射孔の口径を小さくすると、切削能力は大きくなるが、土砂を継手上部の開口まで上昇させるための高圧水の噴射水量が小さく水勢が弱いので、深い場所にある土砂を排出させる能力が低下してしまう。その一方で、切削された土砂の排出能力を重視して継手内へ大量の水を注入し、継手上部の開口へ向かって上昇する水の流れを強めるために高圧ホース先端の噴射孔の口径を大きくすると、これに反比例して、水の噴射圧が低下して土砂を切削する能力が低下してしまう。

そこで特許文献１に開示されているような二重供給管を用いることにより、鋼管矢板の継手内に詰まっている土砂を充分に排出させることができるようになった。

図４は、特許文献１に記載の二重管洗浄システムと、グラウト材（モルタル等を含む）充填システムを示している。最初に、図４の左側に示される洗浄システムを使って排土・洗浄を行う。従来の排土・洗浄の手順としては、（１）自動給水装置にてタンク内に貯水する、（２）洗浄ポンプを始動させ、圧力の確認を行って先端まで送水する、（３）コンプレッサを始動させ、二重管の先端まで圧縮空気を圧送する、（４）超高圧二重管スイベルと二重管ロッドを経由して先端へ圧送し、継手内の土砂（砂礫地盤など）を掘削・排土する、であった。

続いて、図４の右側に示されるグラウト材充填システムを使ってグラウト材を投入する。従来のグラウト材投入の手順としては、（５）充填パイプを継手下端まで挿入する、（６）タンクに貯水した水を水量計で計量してミキサーへ投入する、（７）ミキサーを始動させ、プレミックスグラウト材を加える、（８）グラウト材ポンプを始動させ、流量と圧力を確認しながら、（９）充填ポンプを介してグラウト材を継手内に充填する、であった。

特許第５６９３５２０号公報

特許文献１に記載の方法によれば、二重管ロッドを用いて排土・洗浄の作業を行った後、単管構造である鋼製のグラウト材充填管（ロッド）に吊り替えてから、継手の下端（一例として、約５０ｍ～７０ｍの深さ）まで挿入し、グラウト材の充填を行っていた。これまで、この吊り替え作業に約２０分間～３０分間もの時間を要していた。このため、二重供給管５を使って土砂を排出させても、継手内から二重供給管５を引き抜いた後に周囲の土砂が流れ込んで堆積してしまうことがあり、継手内に大量の土砂が堆積すると、その後にグラウト材充填管を継手内へ挿入できないという問題があった。つまり、背面地盤が自立せずに継手のスリットからの土砂流入が過大になると、グラウト材充填管を挿入することができず、再び二重管ロッドを継手内へ挿入して洗浄することを繰り返さなければならなかった。

また、トレミー状態において、グラウト材を充填する途中で継手の下方から土砂が流入する場合にも、グラウト材の上方まで不純物が混入してグラウト材による強度や水密性が低下してしまうことがある。

鋼管矢板の継手内へ流れ込む不純物の量を最小限に抑えるために、排土後に素早くグラウト材の投入に切り替えることが望ましい。

一実施例においては、鋼管矢板の継手内から土砂を排出させた後にグラウト材を充填する方法であって、高圧の空気を通流させることができるように構成された空気供給路と、該空気供給路の内周側に配置され高圧水を通流させることができるように構成された高圧水供給路とからなる二重供給管を継手内へ前進させるステップと、高圧水供給路の噴射口から高圧水を噴射させるステップと、継手内から二重供給管を引き抜くことなく高圧水供給路を通して高圧水の代わりに継手内へグラウト材を圧送するステップと、を含む方法を提示する。

また、グラウト材を圧送するステップにおいて、グラウト材の濁度に応じて圧送の圧力を変化させることをさらに含む。

さらには、高圧水又はグラウト材が噴射口から噴射されるときに加速するように、噴射口に絞りが形成されていることを特徴とする。

他の実施例においては、グラウト材の濁度に応じて圧送の圧力を変化させることは、絞りの径寸法を変化させることによる。

さらなる実施例においては、高圧水を噴射させるステップは、空気供給路を通流して噴射される空気に同伴されつつ噴射される高圧水を使って継手内から土砂を排出させることをさらに含む。

鋼管矢板の継手内から排土する様子を示す図。 （ａ）二重供給管と先端ノズルを概略的に示す図。（ｂ）ビット付き先端ノズルの一部を切り欠いて示す図。 継手内に二重供給管が挿入されている状態を示す図。 従来法における洗浄システム及びグラウト材充填システムを示す図。

本発明の方法について、添付の図を参照しつつ以下に説明する。図１は、地中１に挿入された鋼管矢板２の継手３内から二重供給管５を用いて排土する様子を示している。

図２（ａ）に示されているように、圧縮空気１７が二重供給管５の外周側の空気供給路９を通流して、先端ノズル１０の噴射孔１１から概ね矢印Ａ方向へ吐出される。また、二重供給管５の内周側の高圧水１６と外周側の空気１７を同時に噴射させると、高圧水１６が土砂の切削に適した水圧に維持され、圧縮空気１７のエアリフト効果を利用して効率良く排土することが可能となる。

さらに二重供給管５の外周壁に１つ又は複数の逆止弁１３が設けられている場合には、外周側の空気供給路９に圧縮空気１７が通流するときに上方へ開いて矢印Ｂ方向へ空気１７を吐出させることができるため、高い排土効率が得られるという利点がある。

また図２（ｂ）に示されるように、土質が硬質である場合には噴射ノズルの先端に切削用ビット１８を有する先端ノズル１０’に付け替えて、二重供給管５を軸回転させながら継手内へ挿入し、噴射ノズルから高圧水（一例においては、約０．９ＭＰａ～４０．０ＭＰａ）を矢印Ｃ方向へ噴射させつつ切削用ビット１８を使って継手内の土砂を切削することもできる。すなわち、ビット付き先端ノズル１０’の噴射口１４から超高圧水を吐出させながらボーリング機の回転と推進力を利用して砂礫地盤を切削・排土する。

継手３の上部の開口３ａ付近の浅い箇所の土砂を排出させる場合においては、先端ノズル１０，１０’の噴射孔１１から噴射させている水１６の流れに乗せて土砂４を上昇させ、継手３の開口３ａから排出させることもある。つまり、空気１７を噴射することなく、水１６の流水力だけで土砂４を上昇させ、継手３の開口３ａから排出させる場合もある。

鋼管矢板の継手内を洗浄した後、切替え弁などを使うことにより素早くグラウト材１６’の投入に切り替えることが可能となる。一実施例においては、継手内処理専用のグラウト材料が使用され得る。専用のグラウト材料とは、例えば、従来の施工方法で用いられているグラウト材の代わりに、セメントを含む骨材や混和剤が撹拌処理されたものである。

一実施例においては、高圧水１６又はグラウト材１６’が噴射口１４から噴射されるときに適度に加速するように、噴射口１４に絞り（隘路）１５が形成されている。

また、グラウト材１６’を圧送するステップにおいて、グラウト材１６’懸濁液の濁度に応じて圧送の圧力を変化させるとよい。一実施例においては、濁度の低いグラウト材１６’を圧送する場合には５ＭＰａ程度の圧力とする一方で、濁度の高いグラウト材１６’を圧送する場合には２０ＭＰａ程度の圧力とする。他の実施例においては、グラウト材１６’を圧送するために約２０ＭＰａ～４０ＭＰａの圧力を加える場合もある。

一実施例においては、グラウト材１６’の濁度に応じて圧送の圧力を変化させることは、高圧水供給管６を介して、二重供給管５の高圧水供給路８へ供給されるべきグラウト材１６’を圧送するときの源の圧力を変化させることによる。

或いは、グラウト材１６’の濁度に応じて圧送の圧力を変化させることは、噴射口１４に形成された絞り（隘路）１５の径寸法（一例として４０.５ｍｍ～６０．５ｍｍ）を変化させることによる。絞り１５の径寸法を変化させるために、別の径寸法を有する絞り１５に交換する（付け替える）場合もあれば、絞り１５の径寸法を機械的に変化させる場合もある。

図３は、継手内に二重供給管が挿入されている状態を示す。二重供給管５の高圧水供給路８が耐圧性の材料から形成されていると、土砂の切削用に供給されるべき高圧水１６をさらに高圧にすることができ、噴射口１４の口径を大きくしても土砂の切削能力を低下させることなく土砂の排出に必要な噴射水量を保つことができ、短時間で継手内から大量の土砂を排出させることが可能となる。二重供給管５の外周側の空気供給路９も耐圧性の素材で形成されていれば、切削済みの土砂を上昇させる空気１７の送気量と送気圧を高めることができる。すなわち、継手３内に噴射される高圧水１６が空気１７の気泡に同伴されることによって、継手上部の開口３ａへ向かって勢いよく土砂を上昇させて継手３内から短時間で排出させることができる。

さらなる実施例においては、グラウト材１６’を圧送するステップの後に、高圧水供給路８に再び高圧水１６を通流させることにより高圧水供給路８内を洗浄することを含む。この洗浄により、高圧水供給路８内に残留するグラウト材が固まってしまうことを防ぐ。一例においては、継手内にグラウト材を充填した後、継手内から二重供給管５を引き抜き、再び切替え弁などを使って高圧水による洗浄を開始させるとよい。

以上のように、従来は二重管洗浄システム６０からグラウト材充填管７４に吊り替えるのに少なくとも２０分間～３０分間を要していたところ、本発明の方法によれば、排土・洗浄後に素早くグラウト材１６’を投入し始めることができるので、継手３内に土砂が混入してしまうことがほとんどない。仮に、継手３内に多少の土砂が混入したとしても、グラウト材１６’を高圧で噴射させることにより、混入した土砂とグラウト材１６’とが充分に撹拌されるので、継手内に充填されたグラウト材１６’の強度や水密性が大きく低下してしまうことがない。

１…地中
２…鋼管矢板
３…継手
３ａ…（継手の）開口
４…土砂
５…二重供給管
６…高圧水供給管
７…空気供給管
８…高圧水供給路
９…空気供給路
１０…先端ノズル
１０’…ビット付き先端ノズル
１１…噴射孔
１３…逆止弁
１４…噴射口
１５…絞り（隘路）
１６…（高圧）水
１６’…グラウト材
１７…（圧縮）空気
１８…切削用ビット
１９…吊り用ワイヤ
５０…二重管高圧スイベル
５２…高圧水
５４…空気
５６…外管（エアー用）
５８…内管（高圧水用）
６０…二重管洗浄システム
６２…空気噴射部（逆止弁付き）
６４…高圧水噴射部（ジェットノズル）
７０…充填スイベル
７２…グラウト材（モルタル等を含む）
７４…グラウト材充填管

Claims (5)

1. 鋼管矢板の継手内から土砂を排出させた後にグラウト材を充填する方法であって、
   高圧の空気を通流させることができるように構成された空気供給路と、該空気供給路の内周側に配置され高圧水を通流させることができるように構成された高圧水供給路とからなる二重供給管を上記継手内へ前進させるステップと、
   上記高圧水供給路の噴射口から高圧水を噴射させるステップと、
   上記継手内から上記二重供給管を引き抜くことなく上記高圧水供給路を通して上記高圧水の代わりに上記継手内へグラウト材を圧送するステップと、
   を含む方法。
2. 上記グラウト材を圧送するステップにおいて、グラウト材の濁度に応じて圧送の圧力を変化させることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 上記高圧水又は上記グラウト材が上記噴射口から噴射されるときに加速するように、上記噴射口に絞りが形成されていることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 上記グラウト材の濁度に応じて圧送の圧力を変化させることは、上記絞りの径寸法を変化させることによる、請求項３に記載の方法。
5. 上記高圧水を噴射させるステップは、上記空気供給路を通流して噴射される空気に同伴されつつ噴射される高圧水を使って上記継手内から土砂を排出させることをさらに含む、請求項１～４のいずれかに記載の方法。
   
   

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