JP2617884B2 - 地盤改良材注入法とそれに用いる注入装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、土木建設産業分野のう
ちの地盤改良に関するものであり、特に、適宜長さに切
断された切断注入管を多角形状に巻きいた注入管巻取装
置から順次繰出し、注入管接続部で繰出された切断注入
管を順次直線状に接続しながら地中に進入させるように
した地盤改良材注入法とそれに用いる地盤改良材注入装
置に関するものである。

【０００２】

【従来技術】地盤改良のための注入管を地盤に進入させ
るには、切れ目のない１本の長い注入管を３０ｍもある
櫓によって支えながら押込むかまたは、注入管を３ない
し５ｍに切断したものを順次接続しながら継ぎ足した分
だけ地盤に押込み、それを何回か繰り返して所定の長さ
に達するようにするものがある。

【０００３】しかし、切れ目のない１本の２０ないし３
０ｍもある注入管を用いる方法は、２０ないし３０ｍも
ある高い櫓を組む必要があり、作業のための大きな空間
が必要であると共に、特に足場の悪いところや海上での
作業は安定性を欠き危険である。また、１ないし３ｍ程
度に切断された注入管を継ぎ足していく方法は、切断さ
れた注入管が１本１本ばらばらであり、これらを接続す
るときには切断された注入管をクレーンで吊り上げ、人
手によって位置合わせしなければならなかった。そのた
め危険であり迅速な作業ができなかった。

【０００４】

【解決すべき課題】わが国の地価は、他の物価に比べ極
めて高価であり、その有効利用が益々必要になってい
る。そのため、劣悪な地盤上への建造物の建設や、高層
建築物のための地盤強化や地下構造物の建設のための地
盤改良の必要性高まっており、近年は、海上での道路や
空港や鉄道などの建造物が建設されており、船などを用
いた海上での地盤改良作業も必要になっている。しか
し、従来の地盤改良法やその装置は、高い櫓を必要と
し、装置が大掛かりとなり狭い空間では作業できない
し、不安定で危険でもあった。もう一方の方法では、人
手が多くかかるものであって非効率的であり、危険でも
あった。そこで、本発明では、大掛かりな装置を必要と
せず安全でしかも短期間で効率良く地盤改良することが
できる方法と装置を開発することが解決すべき課題であ
る。

【０００５】

【解決するための手段】本発明では、上記課題を解決す
るために、適宜長さに切断され、それらが連結管により
屈曲可能に連結されている切断注入管を、それを多角形
状に巻きいた注入管巻取装置から順次繰出し、接続部で
繰出された切断注入管を順次直線状に接続し、接続の終
了した切断注入管を１本分だけ地盤に押し込み、この様
な作業を繰り返し所定の長さ注入管を地盤中に進入させ
た後、該注入管内部に配置されている注入ホースを介し
て地盤改良材を地盤中に注入する地盤改良材注入法を開
発した。

【０００６】また、この方法を実施する装置として、注
入管を適宜長さに切断したものであり、両端部に連結部
および球面ジョイントが設けられている切断注入管と、
該切断注入管を前記球面ジョイントを介して屈曲および
軸方向にスライド可能に連結している連結管と、前記切
断注入管の内部や上記連結管を通り、注入管の先端部か
ら後端まで連続して伸びている注入ホースと、該注入ホ
ースに地盤改良材を送り込むための注入材供給装置と、
連結管により連結された切断注入管を多角形状に巻き取
ったり、繰出したりすることができ、注入材供給装置か
ら注入ホースへ地盤改良材を導く液導管を有する注入管
巻取装置と、繰出された切断注入管を順次直線状に接続
したり切り離したりする接続部と、接続された切断注入
管を地盤に圧入したり注入後それを引き上げたりする圧
入部と、これら各部材を駆動したり制御したりする部材
を備えた本体と、さらにこれら部材を支持するフレーム
とからなる地盤改良材注入装置を考えた。

【０００７】さらに本願発明の装置では、「注入管の最
先端の切断注入管に掘削のための無水掘削刃を付けたも
のや開口を設けたものおよび地盤改良材を地盤中に注入
するための噴出口を設けたもの」、「注入ホースの先端
に硬質材料からなる注入パイプを取り付けるようにした
もの」、「切断注入管を接続するために注入ホースに余
剰分ができ、その余剰分を調節するためのばねなどの調
節部材を最先端の切断注入管に設けたもの」、「複数の
地盤改良材を混合しながら地盤中に注入するため、注入
ホースを複数本並列して配置したり、複数本同心状に配
置したもの」、「適宜長さに切断された切断注入管を多
角形状に巻き取ったり、繰出したりする注入管巻取装置
が、慣性や繰り出された注入管などの重力により必要以
上に繰出し回転しないように、常に巻取る方向に付勢さ
れているもの」、「注入管巻取装置と、繰出された切断
注入管を順次直線状に接続する接続部との間に、切断注
入管が所定の位置に案内されるようにガイド部材を設け
たもの」を考えた。

【０００８】

【実施例】図１、図２および図３は、本願発明の地盤注
入工法およびそれを行うための装置を説明するためのも
ので、図１は装置の側面図であり、図２は、図１を右か
ら見た図であり、さらに、図３は図１を上から見たもの
である。各図において、１は地盤改良材注入装置であっ
て、この地盤改良材注入装置は、主として本体３２と注
入管巻取装置４と接続部６と圧入部７および注入材供給
装置９とからなっている。

【０００９】本体３２には、駆動源としてのモータや油
圧装置および各部材や装置を制御するため制御機器およ
びその操作レバーやスイッチがある。注入管巻取装置４
は本体から伸びる２本の腕状のフレーム８、８によって
支持されており、この間に多角形巻取ドラム１２とその
両端に設けられているフランジ１３，１３がある。この
多角形巻取ドラム１２の中心には、回転軸１０があり、
動力伝達装置１４によって正逆に間欠回転される。回転
軸１０の内部には同心状に液導管１１があり、これに公
知のスイベルジョイントを介してこれも公知の注入材供
給装置９より、地盤改良材が供給される。

【００１０】多角形巻取ドラム１２には、地盤改良材を
地盤中に送るための注入管をいくつかに切断したものを
連結管により連結した切断注入管３が巻き取られてい
る。この切断注入管３が軸方向にある角度屈曲可能であ
るのは、連結管５が屈曲可能に支持されているからであ
るれている。切断注入管３の１本の長さは４０ｃｍない
し４ｍのものが用いられるがこれに限定されないし、各
切断注入管３の長さは同じであるほうが都合が良いが、
必ずしもすべてが同じ長さである必要はない。そして、
この様な切断注入管３は、多角形巻取ドラム１２に屈曲
状態で繋がって巻き取られている。多角形巻取ドラム１
２の駆動及び制御は、フレーム８に設置された機器によ
って行われるが、この様な機器は本体に設置されていて
も良い。

【００１１】接続部６および圧入部７は本体３２に達設
されているが、本体の制御器機の一部を除き接続部６、
圧入部７および本体３２は、例えば株式会社エヌエルシ
ー（本社東京都）から発売されている「メガドリルＬ３
８−１５０」をそのまま利用できる。このためこれらの
構成についての詳細な説明は省略するが、接続部６は圧
入部７近くに取り付けられており、切断注入管３を把持
したり解放したりするための上下２つのチャックがあ
り、回転可能になっている。接続は、繰り出された切断
注入管３を作業員が押さえているか何等かの把持装置に
よって把持しておき、すでに接続が終了した注入管２を
回転させて接続する。

【００１２】圧入部７は、本体３２に連設されており、
左右２本の油圧シリンダを備え、切り出された１本の切
断注入管３の接続が終わったら、切断注入管３の１本分
だけそれを固定把持して左右２本の油圧シリンダにより
地中に進入させる。進入が終われば上部の圧入部７が切
断注入管３の１本分だけ上昇し新たな切断注入管３を受
け入れるべく待機する。すると、注入管巻取装置４が回
転し新たな切断注入管３が、ガイド３３に案内されて接
続部６に降りてくる。

【００１３】図４と図５は、注入管巻取装置４と接続部
６および圧入部７の見取図である。図４は、圧入部が上
方に伸びると共に注入管巻取装置４が回転して次ぎの新
たな切断注入管３をガイド３３を介して接続部６に受け
入れた状態を示すものであり、新たな切断注入管３は接
続部６に受入れられた後、すでに接合が終了している注
入管２を矢印Ａ方向に接続部６により回転することによ
り接合し、その後、矢印Ｂ方向に圧入部７により圧入し
ようとする状態を示す図である。 図５は、継ぎ足され
た注入管２の圧入を終えた図であって、圧入は２０ｃｍ
位ごとに把持−圧入−解放−上昇−把持−圧入を繰り返
して継ぎ足された切断注入管１本分の圧入終えてもよい
し、１本分１度に圧入してもよい。

【００１４】一方、注入管巻取装置４は、回転軸１０，
液導管１１、多角形状筒状ドラム１２、フランジ１３お
よび回転運動伝達手段１４から成っており、注入管巻取
装置４はバネなどにより常に巻取方向に付勢されている
と良い。液導管１１の一端にはこれに地盤改良材を注入
材供給装置９から流入させるためのスイベルジョイント
が取り付けられており、該液導管１１の多角形状筒状ド
ラム１２によって覆われている部分には分岐管１５があ
り、分岐管１５は多角形状筒状ドラム１２の表面にまで
伸びており、この先にホース３０が連結部材を介して連
結される。

【００１５】図６と図７とは、切断注入管３のうちの最
先端の切断注入管の断面図であり、その先部には掘削刃
１９が付いており、その元部には次の切断注入管３の雌
ネジ１６と連結する雄ネジ１７が形成されている。さら
にこの元部には、球面ジョイント１８があり、これにス
ライド自在に連結管５が挿通されている。このような雌
ネジ１６と雄ネジ１７および球面ジョイント１８は、そ
れ以後の各切断注入管３の先、後端にもあり（図８ない
し図１０参照）、これにより連結管５は切断注入管３の
軸心に対して任意の角度屈曲でき、図１のように多角形
巻取ドラム１２に巻き取ることができる。

【００１６】図６は、最先端の切断注入管３は圧入方向
を向き、次の切断注入管３はそれに対し例えば３０度傾
いている様子を示している。そして、図７は、すべての
切断注入管３が螺合され、地盤改良注入材を注入してい
るときの注入管２の最先端部の様子を示している。図７
においては図６と比べてバネ２４が伸び注入パイプ２０
およびが注入ホース３０が下降しているが、これは、各
切断注入管３を接続すると接続分だけ注入ホース３０が
余り、その余剰分を吸収したためである。また、各切断
注入管３の接続による両切断注入管３、３の距離の短縮
は、連結管５が下方の球面ジョイント１８に対してスラ
イドすることにより吸収できる。

【００１７】先端切断注入管３の頭部には掘削刃１９が
取り付けられており、この頭部及び掘削刃１９には中空
室２７に連通している水や地盤改良材を地盤に噴出する
ための注入孔２８が開けられている。２つの切断注入管
の接続は、上方（図では左側）の切断注入管を矢印Ｃ方
向に回動して軸合わせして下降させ、続いて、下方（図
では右側）の切断注入管を矢印Ｄ方向に回転させること
により行われる。

【００１８】図６と図７とに示されている最先端切断注
入管３についてさらに説明する。最先端切断注入管３の
内部は中空室２７になっており、その中心部に上下方向
に移動可能に下方支持部材３１によって支持されている
注入パイプ２０がある。該注入パイプ２０の上端と上方
支持部材の下面にはバネ受部が形成されており、この間
にバネ２４があり、このバネ２４を介して注入パイプ２
０は、上方支持部材３２に弾力的に支持されている。注
入パイプ２０の上端には、ホース接合部２３がありここ
に注入ホース３０の先端が取り付けられる。この注入ホ
ース３０はバネ２４、上方支持部材３１、連結管５，各
切断注入管３の内部を通り注入管巻取装置４にある導液
管１１の分岐管１５に形成されているホース接合部に連
結されている。注入パイプ２０は切断注入管３が連結さ
れる度に余剰分がでるが、連結の度に圧縮されているバ
ネ２４が少しずつ伸び、注入ホース３０の余剰分を吸収
して最終的には図７のようになる。

【００１９】図８，図９及び図１０は、切断注入管３、
３の接合の様子を示すもので、図８においては、２つの
切断注入管３、３のうち左のものは圧入方向を向き、右
のものは傾斜しているが、これは、切断注入管１本分の
圧入が終わって次の切断注入管３が注入管巻取装置４か
ら送り出されてきた様子を示している。図９は、左の切
断注入管３が右の切断注入管３と同軸になるように接続
部６により位置合わせされた状態を示している。図１０
は、左右の切断注入管３、３を相対的に回転することに
よ連結された状態を示している。連結は、左右の切断注
入管３、３の両端に形成されている雄ネジ１７と雌ネジ
１６が螺合することによってなされる。連結による距離
の短縮は、連結管５が球面ジョイント１８内をスライド
することにより、即ち、図９から図１０のようになるこ
とにより解決される。

【００２０】以上説明した実施例は注入ホース３０が１
本であり、同時には１種類の地盤改良材しか注入できな
いが、他の実施例として、図１１に示すように注入ホー
ス３０を並列的に複数本配置することも可能であり、こ
のようにすれば複数種の地盤改良材を同時に送ることが
でき、これらを最先端切断注入管の中空室２７で混合し
た後、噴出口２２を介して噴出することができる。この
例では、注入パイプ２０に３つの液通過路が平行して開
けられており、その先には３つの噴出口２２があり、元
部には３つのホース接合部２３が設けられている。これ
に３本の注入ホース３０が取付けられており、これらは
一緒に切断注入管３や連結管１５の中を通って液導管１
１の分岐管１５に設けられているホース取付口に連結さ
れている。

【００２１】また、巻取ドラム１２から繰り出された切
断注入管３を接続部に導く手段としてガイド３３を用い
た例を示したが、この他にシリンダーなどの機械的手段
よって行うこともできるし、作業員が行っても良い。さ
らに、最先端切断注入管３の先端に切断刃１９を用いる
事なく、注入ホース３０から水を送り最先端切断注入管
３の先端にある開口から水を噴出することにより所定深
さまで掘削しても良い。

【００２２】さらに、図１２は２種類の地盤改良材を同
時に注入するための装置を示すもので、１２は多角形巻
取ドラム、１３はフランジであって、その中心部には回
転軸１０と同心状に２本の液導管１１、１１がある。こ
の２本の液導管１１、１１にはそれぞれ分岐管１５、１
５が多角形巻取ドラム１２の表面まで伸びている。そし
てこの先に直接または連結部材を介して注入ホースが連
結される。１４は動力伝達装置であり、回転軸１０を正
または逆方向に間欠的に回転させる。２種類の地盤改良
材は、それぞれの注入材供給装置９から公知のスイベル
４０を経て液導管１１、１１を通りそれぞれの分岐管１
５、１５に導かれ、注入ホースに流れ込む。

【００２３】今まで説明した実施例では、注入管巻取装
置４が垂直方向に立っているが、この装置は水平方向や
図１とは１８０度異なる下方を向いたものでもよく、そ
の他任意の角度で設置できるし、設置位置がもっと下方
でも良い。

【００２４】

【効果】請求項１の発明によれば、次のような効果が得
られる。 １．注入管が幾つかに切断されそれが巻き取られている
ので、装置全体の高さを低く押さえることができ、安定
性が良く安全に作業をすることができる。特に、水上で
の作業においては今まで使用していた船の半分程度の大
きさで良いし、足場の悪いところや狭い場所での作業も
安全にできる。。 ２．切断注入管の接続の際、クレーンなどの吊り下げ装
置を必要としないので、装置が少なくてすみ、省力化が
可能であり、工事期間も少なくて良い。

【００２５】請求項２ないし８の発明によれば、次のよ
うな効果が得られる。 １．注入管を幾つかに切断しそれを巻取っているので、
装置全体を小形化できる。特に、高さを低くできるので
製造しやすいし、装置の安定性も良い。 ２．装置を小形化できるので、運搬が容易である

【図面の簡単な説明】

【図１】は、本願発明の装置全体の側面図を示すもので
ある。

【図２】は、本願発明の装置全体の正面図を示すもので
ある。

【図３】は、本願発明の装置全体の上面図を示すもので
ある。

【図４】は、本願発明の装置の注入管巻取装置、接続部
および圧入部の一実施例を示す見取図であり、前の切断
注入管の圧入を終え、新しい切断注入管を接続部に導入
し、接続しようとする状態を示すものである。

【図５】は、接続した切断注入管を圧入し終えた状態の
見取図である。

【図６】は、最先端切断注入管と次の切断注入管が接続
される前の断面図である。

【図７】は、最先端切断注入管と次の切断注入管が接続
された後の断面図である。

【図８】は、切断注入管と次の切断注入管が接続される
前の断面図であり、次の切断注入管が傾斜している状態
を示すものである。

【図９】は、切断注入管と次の切断注入管が接続される
前の断面図であり、次の切断注入管が圧入方向に位置合
わせされ、これから接続されようとしている状態を示す
断面図である。

【図１０】は、切断注入管と次の切断注入管が接続され
た後の断面図である。

【図１１】は、ホースが３本並列的に取り付けられてい
る場合の実施例を説明するための図であり、最先端切断
注入管内にある注入パイプの見取図である。

【図１２】は、ホースが３本並列的に取り付けられてい
る場合の実施例を説明するための図であり、注入管巻取
装置の回転軸の見取図である。

【符号の説明】

１・・・地盤改良材注入装置 ２・・・注入管 ３・・・切断注入管 ４・・・注入管巻取装置 ５・・・連結管 ６・・・接続部 ７・・・圧入部 ８・・・フレーム ９・・・注入材供給装置 １０・・・回転軸 １１・・・液導管 １２・・・多角形巻取ドラム １３・・・フランジ １４・・・動力伝達装置 １５・・・分岐管 １８・・・球面ジョイント ２０・・・注入パイプ ２１・・・中空部 ２２・・・噴出口 ２３・・・ホース接続部 ２７・・・中空室 ２８・・・注入孔 ３０・・・注入ホース ３２・・・本体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 594109048 杉本 弘 千葉県佐倉市山王２―８―10 (72)発明者 杉本 光 千葉県船橋市新高根４−10−18 (72)発明者 高田 征士 千葉県船橋市前原西１−３−25 審査官 鈴木 憲子 (56)参考文献 特開 昭58−7018（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−201264（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−161511（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−178024（ＪＰ，Ａ)

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 適宜長さに切断され、それらが連結管に
   より屈曲可能に連結されている切断注入管を、それを多
   角形状に巻いた注入管巻取装置から順次繰出し、接続部
   で繰出された切断注入管を順次直線状に接続し、接続の
   終了した切断注入管を１本分だけ地盤に押し込み、この
   様な作業を繰り返し所定の長さ注入管を地盤中に進入さ
   せた後、該注入管内部に配置されている注入ホースを介
   して地盤改良材を地盤中に注入する地盤改良材注入法。
2. 【請求項２】 注入管を適宜長さに切断したものであ
   り、両端部に連結部および球面ジョイントが設けられて
   いる切断注入管と、該切断注入管を前記球面ジョイント
   を介して屈曲および軸方向にスライド可能に連結してい
   る連結管と、前記切断注入管の内部や上記連結管を通
   り、注入管の先端部から後端まで連続して伸びている注
   入ホースと、該注入ホースに地盤改良材を送り込むため
   の注入材供給装置と、連結管により連結された切断注入
   管を多角形状に巻き取ったり、繰出したりすることがで
   き、注入材供給装置から注入ホースへ地盤改良材を導く
   液導管を有する注入管巻取装置と、繰出された切断注入
   管を順次直線状に接続したり切り離したりする接続部
   と、接続された切断注入管を地盤に圧入したり注入後そ
   れを引き上げたりする圧入部と、これら各部材を駆動し
   たり制御したりする部材を備えた本体と、さらにこれら
   部材を支持するフレームとからなる地盤改良材注入装
   置。
3. 【請求項３】 上記注入管の最先端の切断注入管は、そ
   の先端に無水掘削刃を有し、側壁には地盤改良材を地盤
   中に注入する注入口が設けられている請求項２記載の地
   盤改良材注入装置。
4. 【請求項４】 上記注入管の最先端の切断注入管は、そ
   の先端に掘削のための水または地盤改良材を地盤中に注
   入する注入口が設けられている請求項２記載の地盤改良
   材注入装置
5. 【請求項５】 注入ホースの先端には、硬質材料からな
   る注入パイプが取り付けられており、該注入パイプは中
   空でその先端部に噴出口が設けられている請求項２記載
   の地盤改良材注入装置。
6. 【請求項６】 最先端または他の切断注入管に注入ホー
   スの長さを調節するための調節部材が設けてある請求項
   ２記載の地盤改良材注入装置。
7. 【請求項７】 注入ホースが複数本並列または同心状に
   配置されている請求項２記載の地盤改良材注入装置。
8. 【請求項８】 適宜長さに切断された切断注入管を多角
   形状に巻き取ったり、繰出したりする注入管巻取装置
   が、常に巻き取る方向に付勢されている請求項２記載の
   地盤改良材注入装置。
9. 【請求項９】 注入管巻取装置と、繰出された切断注入
   管を順次直線状に接続する接続部との間に、切断注入管
   を接続部に導くガイドが設けられている請求項２記載の
   地盤改良材注入装置。