JP2529019B2 - スライム吸入硬化材注入工法とその装置 - Google Patents

スライム吸入硬化材注入工法とその装置

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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は軟弱地盤の安定、構築物の基礎、地山の支保
等を目的として施工される地盤硬化材注入層造成のため
のスライム吸入硬化材注入工法に関するものである。
(従来の技術) 従来、高圧噴射注入工法に於いては、スライムの排出
は主として挿入ロッド周辺の地盤との空隙を利用する
か、或いは別途にケーシングを削孔設置する方法がとら
れてきた。
挿入ロッド周辺の地盤との空隙を利用する場合、深度
が浅く且つ毎分当たりの噴射量が少ない場合は何ら支障
はないが、高圧ポンプの性能が向上して高圧大量の噴射
量となった現今では排出が抑制されると後続の噴射圧に
よって圧迫され、ノズル付近の反発力を高める多量の余
剰スライムが発生する。
また、別途にケーシングを削孔設置する方法の場合は
深度が深くなるに従って二重削孔による経費の増大は免
れず且つ挿入ロッド周辺の地盤との空隙を利用する場合
と同様の弊害を併発することも皆無とは言えない。その
他この余剰スライムに対する対応策としては注入ロッド
挿入口からの吸引ポンプによる収集が提案されている他
は、注入ロッド挿入口にパッカーやケーシングを設けて
地中に押し戻すか、地上に溢出させて垂れ流すかの対応
しかなされていない。
また、圧力注入の場合には硬化材の注入量と地盤の粒
子密度のバランスに特別の配慮はなされていなかった。
(発明が解決しようとする問題点) 従来の噴射ノズル周辺の余剰スライム圧力は、いわば
成り行き任せの状態であるため、排出がスムーズに行わ
れない場合当然ながら噴射ノズル周辺の圧力が上昇し、
このため噴射性能が減殺されるばかりか、7kg/cm2を超
過すると、エアーの噴出をとめることとなり、噴射効果
は極端に減殺される。更にスライムの圧力が上昇する場
合、地盤改良効果が減少するばかりか、地盤隆起の原因
となり、又エアー噴出口からスライムが逆流する等大き
い障害が発生するという問題がある。
又、施工深度が深くなればなる程注入ロッド挿入クリ
アランスに目詰りを生じ易く、地上までスライムをリフ
トすることが出来ず、大深度地下の工事に対応出来ない
という問題がある。
(問題点を解決するための手段) 本発明は厄介物として押し戻したり、垂れ流したりし
た余剰スライムを、スライム自体に蓄積される内圧エネ
ルギーを利用して、注入ロッド自体に設けた吸入孔に吸
入し、吸入孔から注入ロッド内の排出経路を通じて排出
することによって注入効果を高め、スライムの処理も一
挙に行なって作業性の向上、注入効果の両面から問題点
の解決をはかろうとするものである。更に注入ロッドの
硬化材圧送経路に流量計測機構を設けて地盤硬化材の噴
射注入量をその場で測定しながら注入調整を行うことが
出来るようにしたものである。
(作用) 地盤硬化材の噴射注入によって発生するスライムは、
後続の注入による噴射圧に圧迫され、次第にその内圧を
高めて内圧エネルギーを蓄積する。この内圧エネルギー
は膨張力となって働き、注入ロッドに対しては外圧とな
るから注入ロッドに開口部が設けられれば、当然スライ
ムは開口部に注入して内圧を開放する。このメカニズム
によって余剰スライムが硬化材噴射ノズルから所定の間
隔を置いて設けられた開口部即ち吸入孔に吸入される
と、スライムの上昇力に負荷された硬化材噴射圧や噴射
エアーの負担が減少し、空隙率も増すので、噴射された
硬化材噴流の到達距離が伸びる。一方、余剰スライムに
蓄積された内圧エネルギーが、吸入孔へのスライム吸入
によって開放されると、蓄積エネルギーの減少に比例し
て吸入孔のスライム吸入量は減少し、過度な吸引による
硬化材注入層の痩身現象は自動的に回避される。
また、噴射ノズルと吸入孔との適切な間隔は注入ロッ
ドの径と硬化材の種類、噴射圧によって異なるが、適切
な間隔を調整できた場合には、噴射と吸入の相乗効果に
よる極めて効果的な注入を行うことができる。
(実 施 例) 以下図面に従って本発明の実施例を説明する。1は注
入ロッドで操作機構2によって支持され、下降、上昇、
回転若しくは360度往復回動等の作動を与えられる。注
入ロッド1は、円管でも角管でも適宜に用いられ、その
先端部側壁には重合噴射ノズル3が設けられ、内部には
噴射ノズル3の核ノズル31、囲周ノズル32、吸入孔5の
各開口部に開口する多重経路を有している。
重合噴射ノズル3は、スイベル4を介して供給される
硬化材、エアー、必要に応じて清水等を、各別の経路か
ら開口する核ノズル31或いは囲周ノズル32を通じて地中
に噴射する。
注入ロッドの硬化材圧送経路7には超音波の発信素子
と受信素子をモールドしたトランスジューサー81と圧力
センサー82が設置され、カウンターシステム8にケーブ
ル接続されている。5は吸入孔で重合噴射ノズル3の上
部(必要に応じて下部、背部でも勿論良い)に所定の間
隔を置いて開口し、噴射ノズル3からの噴射作動によっ
て生ずる余剰スライムをその内圧エネルギーを利用して
吸入し、フィルタープレス6に送入する。吸入孔が開口
する排出経路51の内壁には清水とエアによる混気ジェッ
トを排出方向に向けて噴射する重合噴射ノズル52が開口
する。この混気ジェット排出構造は重合噴射ノズルが効
果的であるが、衝突噴射、並行噴射でも良い。なお、吸
入孔5の上部に適宜のパッカーを設ければ、吸入効果を
高めることができる。フィルタープレス6は開閉可能に
並列された濾枠61と剥離板62からなる濾過脱水室と濾枠
と剥離板を支持する支持枠63と支持枠を開閉枠67により
作動して濾枠の開閉を行うシャフト64からなる作動部か
らなっており、送入部65から送入された泥水スライムは
送水圧で開鎖された濾過脱水室に充填され濾布68に濾過
された濾過水だけが流過して排水部66から排出され清水
噴射用水等として再び注入ロッド1に供給される。フィ
ルタープレス6は7kg/cm2程度の流圧で自動的に濾過作
用を行うが、本発明の場合には吸引作用を伴うので、更
に強力なものを用いてシステム化すれば効果的である。
脱水されたスラッジはケーキ化されシャフト64の作動
によって定期的に開枠される濾枠から剥離板によって剥
離されて落下する。
以上のような装置システムを用い、注入ロッド1は回
転等の適宜手段によって対象地盤に推進挿入される。
所定深度において、重合噴射ノズル3の核ノズル31か
ら地盤硬化材を200kgf/cm2程度の高圧力、流量100/mi
n前後で噴射し、囲周ノズル32からエアー(場合によっ
ては囲周ノズル32の外側を更に囲周する囲周ノズルを設
け、その囲周ノズルから清水を噴射し、場合によっては
エアーも清水を噴射せずに)を噴射しながら注入ロッド
1を回転後退させると噴射による破砕力を失って飽和状
態となった泥水スライムが、後続噴射によってスライム
自体に蓄積された内圧エネルギーによって吸入孔5から
吸入され、更に排出経路52に開口する重合噴射ノズル51
から混気ジェットを噴射すると、吸入されたスライムは
加速し排出経路52を通じてフィルタープレス6に送入さ
れる。重合噴射ノズル3から高圧噴射された硬化材はス
ライム吸入によって密度調整され、空隙率の増した周辺
土壌を攪拌混合して円柱上に地盤硬化材注入層を造成し
て行く。この間、硬化材圧送経路7に設置されたトラン
ジューサー81による超音波発信と圧力センサー82による
流量計測が地上のカウンターシステムにより捕捉され、
地上からの注入管理が行われる。
なお、硬化材についての瞬結混合構造として核ノズル
からA液、囲周ノズルからB液を噴射すれば、噴射口で
両液は混合反応されて瞬結性の注入層が造成され、硬化
を急ぐ場合等に対応することができる。
(発明の効果) 本発明は以上のように構成したので、注入効果を減殺
し、公害の発生因ともなる泥水スラッジを噴射ノズルの
直近において吸引除去すると共に、地上からの注入管理
により噴射圧を効果的にして硬化材噴流の到達距離を伸
長し、純度の高い大経の硬化材注入層が造成できる。更
に、泥水スラッジの処理を同時に行うことができ、作業
面、コスト面の両面から効率を高める効果がある。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の実施例を示すもので、第1図は施工状況を
示す全体説明図、第2図は注入ロッド先端部の拡大縦断
面図、第3図はフィルタープレスの開閉状況を示す説明
図、第4図は同じく濾枠と開閉枠の関係を半面ずつで示
したフィルタープレスの側面図、第5図はトランスジュ
ーサーの設置状況を示す硬化材圧送経路7の横断面図で
ある。 1〜注入ロッド、2〜操作機構、3〜重合噴射ノズル、
31〜核ノズル、32〜囲周ノズル、4〜スイベル、5〜吸
入孔、51〜重合噴射ノズル、52〜排出経路、6〜フィル
タープレス、61〜濾枠、62〜剥離板、63〜支持枠、64〜
シャフト、65〜送入部、66〜排水部、67〜開閉枠、68〜
濾布、7〜硬化材圧送経路、8〜カウンターシステム、
81〜トランスジューサー、82〜圧力センサー、83〜記録
装置、84〜ディスプレイ A〜超音波の発信素子、B〜超音波の受信素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中嶋 志朗 大阪府吹田市佐竹台3―1―5 (72)発明者 中西 渉 東京都町田市三輪緑山1―26―11 (56)参考文献 特開 平1−318616(JP,A) 特開 昭62−141220(JP,A) 特開 平1−315518(JP,A) 実開 昭63−116539(JP,U)

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】多重分隔経路を有する注入ロッドの先端部
    側壁に重合噴射ノズルを設け、同噴射ノズルから所定間
    隔を置いた部位にスライム吸入孔を開口させた注入ロッ
    ドを対象地盤に挿入し、重合噴射ノズルの核ノズルから
    高圧で地盤硬化材、囲周ノズルからエアを噴射する一
    方、噴射時に発生する泥水スライムを、この噴射圧によ
    ってスライム自体に蓄積される内圧エネルギーから発生
    するスライムの内圧と吸入孔開口部の圧力差によって、
    上記の吸入孔に吸入しながら、注入ロッドを回動させつ
    つ引き抜き移動することにより地盤硬化材を圧力注入す
    ることを特徴とするスライム吸入硬化材注入工法
  2. 【請求項2】吸入孔を開口するスライム収集経路の経路
    内壁から、スライム排出方向に清水とエアの混気ジェッ
    トを噴射し、スライムの内圧によってスライム吸入孔に
    流入するスライムの搬送力を増幅するようにした特許請
    求の範囲第(1)記載のスライム吸入硬化材注入工法
  3. 【請求項3】回動機構と前進後退機構によって支持さ
    れ、多重分隔経路を有する注入ロッドの先端部側壁に重
    合噴射ノズルを設け、同噴射ノズルから所定間隔を置い
    た部位に、スライムの内圧によってスライムが流入する
    スライム吸入孔を開口させたことを特徴とするスライム
    吸入硬化材注入装置
  4. 【請求項4】吸入孔を開口するスライム収集経路の経路
    壁に重合噴射ノズルを開口させ、その核ノズルから清
    水、囲周ノズルからエアの噴射を行う各供給経路を構成
    し、上記各ノズル噴射によってスライム吸入孔に流入す
    るスライムの搬送力を増幅するように構成した特許請求
    の範囲(3)記載のスライム吸入硬化材注入装置
  5. 【請求項5】吸入孔を開口するスライム収集経路を、ス
    ライムをスラッジケーキと濾過水とに分離して処理する
    フィルタープレスに連絡させるようにした特許請求の範
    囲(3)記載のスライム吸入硬化材注入装置
  6. 【請求項6】注入ロッドに内蔵され、硬化材供給機構か
    ら重合噴射ノズルの硬化材噴射ノズルに連絡する硬化材
    圧送経路中に、超音波の発信素子と受信素子をモールド
    したトランスジューサーを設置した特許請求の範囲
    (3)記載のスライム吸入硬化材注入装置
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