JP2772506B2 - 地盤改良体造成装置及び工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、硬化剤を地中に噴射注
入することによって、地中に杭状の硬化した地盤改良体
を造成して地盤を強化する地盤改良体造成装置及び工法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】地中において硬化剤注入ロッドからセメ
ントミルク等の硬化剤の溶液を噴射注入しつつ、硬化剤
注入ロッドを回転させながら漸次硬化剤注入ロッドを引
き戻すことにより、地中に杭状の硬化した改良体を造成
する地盤改良工法が開発されている。

【０００３】この工法の問題点として、透水性の悪い地
盤等において、溶液の注入地点の地盤内圧の上昇によっ
て、地表面が隆起して近接構造物等に悪影響を及ぼした
り、改良体の造成径が小さく制限されることがある。そ
こで従来、注入地点の地盤内圧の上昇の防止等のため、
注入ロッドに排泥の吸入口を設け、その吸入口を通じて
余剰溶液やスライム等の排泥を注入地点から地表へ排出
することにより、内部圧力を解放する試みがなされてい
る。

【０００４】この種の改良がなされた従来例にかかる硬
化剤注入ロッドは、硬化剤注入ロッドの周面に排泥の吸
入口を開口させると共に、その吸入口に連通する排出路
を硬化剤注入ロッド内に設け、この排出路を地上の真空
吸引装置に接続し、真空吸引装置により吸引口から排泥
を吸引排出している。また、例えば硬化剤注入ロッドの
先端部に地内圧を検出する圧力センサを設け、この圧力
センサの出力に応じて前記真空吸引装置を作動させるよ
うにしたものも考えられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のもの
は、硬化剤注入ロッドに開口された吸入口に排泥の大き
な塊が詰まって目詰まりし易く、また排出路内において
も排泥の塊がスムーズな排出を阻害することがあった。

【０００６】吸入口の目詰まりを防止するため、吸入口
を開閉するシャッタのようなものを取り付けることも考
えられるが、このシャッタは遠隔操作あるいは自動的に
開閉される必要があり、そのための駆動モータ等の駆動
装置を新たに設けることは装置構成の複雑化を招き、コ
スト高になるばかりでなく新たに故障の原因を作り出す
結果にもなる。

【０００７】本発明は、上述に鑑みて成されたものであ
って、駆動モータ等の特別な駆動装置を用いることな
く、必要なときに排泥の排出をスムーズに行うことがで
きる地盤改良体造成装置及び工法を提供することを目的
としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明にかかる地盤改良体造成装置は、地盤に形成
された削孔の中に、硬化剤注入ロッドによって前記地盤
を改良するための硬化剤を高圧で噴射しつつ該硬化剤注
入ロッドを移動させることによって１または２以上の地
盤改良体を対象地盤に造成する地盤改良体造成装置にお
いて、前記硬化剤注入ロッドが、その周面に開口する排
泥の吸入口と、前記吸入口に接続してそれを地上に連通
させる排出路と、前記排出路の先端部の位置に設けられ
該排出路内にその排出方向に向けて圧力水を噴射する排
泥ジェット用ノズルと、前記排泥ジェット用ノズルに圧
力水を供給する排泥ジェット用水通路と、前記排泥ジェ
ット用水通路へ圧力水を供給する水通路と、前記水通路
内の圧力によって作動して該水通路からの前記排泥ジェ
ット用水通路への圧力水の供給又は停止を行うシリンダ
装置と、前記吸入口を開閉自在に覆うシャッタと、前記
排泥ジェット用水通路内の圧力によって作動して前記シ
ャッタを開閉駆動する開閉用シリンダ装置と、を具えた
ことを特徴とする。

【０００９】さらに、本発明にかかる地盤改良体造成装
置は、前記硬化剤注入ロッドがさらに、削孔水を噴射す
る削孔水用ノズルと、前記削孔水用ノズルに圧力水を供
給する削孔水通路とを具え、前記水通路が、前記削孔水
通路へも圧力水を供給し、かつ、前記シリンダ装置が、
前記水通路の圧力によって作動して該水通路からの前記
排泥ジェット用水通路と前記削孔水通路への圧力水供給
を択一的に切り換える切り換え用シリンダ装置であるこ
とを特徴とする。

【００１０】例えば、前記硬化剤注入ロッドには周壁面
にロッド長手軸に対して直角方向に噴射する一重管構造
の硬化剤噴射ノズルが設けられ、前記硬化剤噴射ノズル
は硬化剤だけを噴射する。また、硬化剤噴射ノズルは中
心の核ノズルとそれを取り囲む周囲ノズルからなる二重
管構造とされ、前記核ノズルから硬化剤を噴射すると共
に前記周囲ノズルから高圧エアを該硬化剤を囲繞するよ
うに噴射する。好適には、前記硬化剤噴射ノズルは周方
向に１８０度の角度間隔をもって一対設けられ、互いに
背反する方向に噴射する。

【００１１】また、上述の目的を達成するための本発明
にかかる地盤改良体造成工法は、地盤に形成された削孔
の中に、硬化剤注入ロッドによって前記地盤を改良する
ための硬化剤を高圧で噴射しつつ該硬化剤注入ロッドを
移動させることによって１または２以上の地盤改良体を
対象地盤に造成する地盤改良体造成工法において、排泥
の吸入口に接続してそれを地上に連通させる排出路の先
端部の位置に設けられた排泥ジェット用ノズルから該排
出路内にその排出方向に向けて圧力水を噴射するとき
に、前記圧力水の圧力により前記吸入口を覆うシャッタ
を開放することを特徴とする。

【００１２】さらに、本発明にかかる地盤改良体造成工
法は、水通路に供給する圧力水の圧力により、前記排泥
ジェット用ノズルからの水噴射と削孔水用ノズルからの
水噴射とを択一的に切り換えることを特徴とする。

【００１３】

【作用】硬化剤注入時、吸入口から余剰の排泥を吸引す
るとき、排泥ジェット用ノズルから圧力水を排泥の排出
路に噴射することで、排泥の塊が粉砕されてスムーズな
排出が為される。排泥ジェット用ノズルへの圧力水の供
給と同時に開閉用シリンダ装置により吸入口のシャッタ
が開かれる。排泥の吸引が行われないときは、排泥ジェ
ット用ノズルへの圧力水の供給は行われず、シャッタが
閉じられて吸入口への異物の侵入を阻止する。

【００１４】また、排泥ジェット用水通路と削孔水通路
への水供給を択一的に切り換える切り換え用シリンダ装
置は、水通路の水圧に応じて自動的に作動し、削孔と硬
化剤注入に必要な作業内容を切り換える。

【００１５】一方、硬化剤だけを噴射する一重管構造の
硬化剤噴射ノズルは構造が簡単になる一方、二重管構造
の硬化剤噴射ノズルを用いて硬化剤を高圧エアで囲繞し
て噴射することで、硬化剤の到達距離を伸ばすことがで
きる。また、背反方向に噴射することで噴射反力が相殺
され、ロッドの曲がりが防止される。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面によって具体的
に説明する。図１及び図２はそれぞれ削孔工程及び硬化
剤注入工程における本発明の一実施例にかかる硬化剤注
入ロッド先端部の模式的断面図、図３は本発明の一実施
例にかかる施工設備の概略構成図である。

【００１７】図３において、１１は硬化剤注入ロッドで
あり、硬化剤注入ロッド１１は駆動装置１２に支持さ
れ、その長手方向の軸回りに回転駆動されると共に、長
手方向軸に沿って進退駆動されるようになっている。ま
た、１３は高圧硬化剤供給装置、１４は圧力水供給装
置、１５は排泥回収装置であり、各々硬化剤注入ロッド
１１に接続されている。これらの各装置はこの種の地盤
改良体造成装置について通常使用するものが使用でき
る。

【００１８】本硬化剤注入ロッド１１は概して円筒形状
をなし、図１に示すように、その最先端部の周縁に削孔
用の掘削用ビット１７を有している。硬化剤注入ロッド
１１内には、硬化剤流路１８、水通路２０及び排泥の排
出路２１が形成されていて、これらはそれぞれ基端にお
いて地上に設置されている高圧硬化剤供給装置１３、圧
力水供給装置１４、排泥回収装置１５に接続されてい
る。

【００１９】硬化剤注入ロッド１１の先端部の周壁面に
ロッド長手軸に対して直角方向に噴射する一重管構造の
硬化剤噴射ノズル２２が設けられており、高圧硬化剤供
給装置１３から硬化剤流路１８を介して供給された硬化
剤は硬化剤噴射ノズル２２から側方に噴射される。

【００２０】硬化剤注入ロッド１１の先端面の中央にロ
ッド長手軸方向前方に噴射する削孔水用ノズル２３が設
けられている。削孔水用ノズル２３は削孔水通路２４に
連通しており、さらに削孔水通路２４は後述するピスト
ン弁２５を介して前記水通路２０に連通している。削孔
水通路２４の先端には削孔水用ノズル２３との間に逆止
弁２６が設けられ、削孔水通路２４に水圧が作用してい
るときは逆止弁２６が開いて圧力水が先方に噴射される
一方、削孔水通路２４に水圧が作用していないときは逆
止弁２６が閉じて外からの削孔水通路２４内への逆流を
防止するようになっている。

【００２１】さらに、硬化剤注入ロッド１１の周壁面に
は排泥の吸入口２７が開口され、これが前記排出路２１
に連通している。硬化剤注入ロッド１１には、排出路２
１の先端部の位置に排出路２１内にその排出方向に向け
て噴射する排泥ジェット用ノズル２８が設けられてい
る。排泥ジェット用ノズル２８は硬化剤注入ロッド１１
内の排泥ジェット用水通路２９に連通しており、さらに
排泥ジェット用水通路２９はピストン弁２５、導入路３
０を介して水通路２０に連通している。

【００２２】ピストン弁２５は、排泥ジェット用水通路
２９に嵌入してこれを閉鎖する弁体部３１と、ピストン
部３２と、前述の削孔水通路２４の端部に当接してこれ
を閉鎖する弁棒部３３とを有している。ピストン弁２５
はそのピストン部３２が硬化剤注入ロッド１１に形成さ
れた切り換え用シリンダ室３４内に摺動自在に装入され
て切り換え用シリンダ装置を構成すると共に、その弁棒
部３３はシリンダ壁を摺動自在に貫通して削孔水通路２
４の端部に臨んでいる。

【００２３】切り換え用シリンダ室３４には圧縮ばね３
５が内装されてピストン部３２を図１で上方に付勢し、
常時はピストン弁２５はその圧縮ばね３５のばね力によ
り上部に位置し、その状態で、弁体部３１は排泥ジェッ
ト用水通路２９に嵌入してそれを閉鎖すると共に、弁棒
部３３の先端は削孔水通路２４から離間してそれを開放
している（図１の状態）。一方、導入路３０から供給さ
れる水圧によりピストン部３２がそのばね力に抗して下
方に押し下げられると、弁体部３１が排泥ジェット用水
通路２９から離間してそれを開放すると共に、弁棒部３
３の先端が削孔水通路２４に当接してそれを閉鎖するよ
うになっている。ここで、所定の圧力がピストン部３２
に作用したときにピストン部３２が移動するように、ピ
ストン部３２の受圧面積と圧縮ばね３５のばね力の関係
が規定されている。

【００２４】また、排泥の吸入口２７にはそれを開閉自
在に覆うシャッタ３６が設けられている。シャッタ３６
には開閉杆３７が連結され、開閉杆３７は硬化剤注入ロ
ッド１１内に長手軸方向に摺動自在に支持されている。
また、硬化剤注入ロッド１１内には開閉用シリンダ室３
８が形成されると共に開閉用シリンダ室３８内にピスト
ン３９が摺動自在に装入されて開閉用シリンダ装置が構
成されており、ピストン３９に前記開閉杆３７が固定さ
れている。また、ピストン３９の上部のシリンダ室３８
は導入路４０を介して前記排泥ジェット用水通路２９と
連通している。

【００２５】開閉用シリンダ室３８には圧縮ばね４１が
内装されてピストン３９を図１で上方に付勢している。
常時はピストン３９はその圧縮ばね４１のばね力により
上部に位置し、開閉杆３７を介してシャッタ３６も上部
に位置してその状態で吸入口２７を閉鎖している（図１
の状態）。一方、導入路４０から供給される圧力により
ピストン３９がそのばね力に抗して下方に押し下げられ
ると、シャッタ３６が下降して吸入口２７を開放するよ
うになっている。ここでも、導入路４０に所定の圧力が
作用したときにピストン３９が移動するように、ピスト
ン３９の受圧面積と圧縮ばね４１のばね力の関係が規定
される。

【００２６】このような構成において、先ず削孔時は図
１に示すように、硬化剤注入ロッド１１は回転しながら
前進し、先端の掘削用ビット１７で地盤を掘削すると同
時に、水通路２０からは比較的少量の水（例えば、５０
リットル／分未満）が供給される。この水は導入路３０
に供給されるが、圧力が小さいためピストン弁２５を押
し下げるには到らず、ピストン弁２５は排泥ジェット用
水通路２９を閉鎖すると共に削孔水通路２４を開放して
いる。従って、水通路２０からの圧力水は排泥ジェット
用水通路２９には行かず、シャッタ３６が吸入口２７を
閉じた状態が維持される一方、水通路２０からの圧力水
は削孔水通路２４を通り、逆止弁２６を開いて削孔水用
ノズル２３から先方へ噴射される。

【００２７】一方、図２に示すように硬化剤注入時は、
硬化剤注入ロッド１１は回転しながら後退し、硬化剤流
路１８には硬化剤が供給され、硬化剤は硬化剤噴射ノズ
ル２２から削孔内に噴射される。水通路２０からは比較
的大量の水（例えば、１００リットル／分程度）が供給
される。この水は導入路３０に供給され、この水圧によ
りピストン部３２がそのばね力に坑して下方に押し下げ
られ、排泥ジェット用水通路２９が開放されると共に削
孔水通路２４が閉鎖される。従って、削孔水用ノズル２
３からの水噴射は停止されて逆止弁２６が閉じられると
共に、水通路２０からの圧力水は排泥ジェット用水通路
２９を通り排泥ジェット用ノズル２８から排出路２１内
に噴射される。さらに、排泥ジェット用水通路２９内の
水圧は導入路４０に作用し、ピストン３９を押し下げて
シャッタ３６を開いて吸入口２７を開放する。

【００２８】開放された吸入口２７からは排出路２１に
向かって排泥Ｓが吸引され、さらに排泥ジェット用ノズ
ル２８から排出路２１内に圧力水が噴射されることで、
排泥の粉砕等がなされスムーズな吸引が行われる。

【００２９】また、この実施例では硬化剤噴射を単純な
一重管構造のノズルで行っているので、構造が簡単化さ
れると共に、通常のボーリングマシンを使用することが
可能である。

【００３０】次に、図４及び図５に本発明の他の実施例
を示す。図４は本発明の他の実施例にかかる硬化剤注入
ロッド先端部の模式的断面図、図５はその施工設備の概
略構成図である。本実施例は前述の実施例に対して硬化
剤の噴射構造が異なるものであり、以下の説明では前述
の実施例と同じ部分には同じ符合を付して重複する説明
は省略する。

【００３１】図５において、４２は本実施例にかかる硬
化剤注入ロッドであり、本装置では、駆動装置１２、高
圧硬化剤供給装置１３、圧力水供給装置１４、排泥回収
装置１５に加えて、高圧エア供給装置１６が設けられ、
各々硬化剤注入ロッド４２に接続されている。

【００３２】図４に示すように、硬化剤注入ロッド４２
内には、硬化剤流路１８、水通路２０、排泥の排出路２
１に加えてエア流路１９が形成されていて、これらはそ
れぞれ基端において高圧硬化剤供給装置１３、圧力水供
給装置１４、排泥回収装置１５、高圧エア供給装置１６
に接続されている。

【００３３】硬化剤注入ロッド４２の先端に近い周壁面
にロッド長手軸に対して直角方向に噴射する硬化剤噴射
ノズル４３が設けられる。本実施例では硬化剤噴射ノズ
ル４３は、中心の核ノズルとそれを取り囲む周囲ノズル
からなる二重管構造となっており、この核ノズルに前記
硬化剤流路１８が連通すると共に、周囲ノズルに前記エ
ア流路１９が連通している。従って、高圧硬化剤供給装
置１３及び高圧エア供給装置１６からそれぞれ硬化剤及
びエアが供給されると、それらは硬化剤をエアが囲繞し
た状態で硬化剤噴射ノズル４３から噴射される。また、
硬化剤噴射ノズル４３は周方向に１８０度の角度間隔を
もって一対設けられており、互いに背反する方向に噴射
することによってそれぞれの噴射反力を相殺するように
なっている。

【００３４】このような本実施例の構成によれば、硬化
剤をエアで取り囲んで噴射することにより、エア包合の
効果によって硬化剤の噴射圧力を減衰させることなく遠
方まで噴射することが可能となり、それによって大径の
地盤改良体を造成することができる。また、硬化剤を互
いに背反する方向に噴射してそれぞれの噴射反力を相殺
することにより、噴射反力によって生じるロッドの曲げ
方向の力を減退でき、ロッドの曲がりが防止される。こ
の噴射反力によるロッドの曲がり現象は、ロッド長が長
くなる大深度施工において特に問題となるものである。
尚、その他の構成、作用は前述の実施例と同様である。

【００３５】上述した実施例の説明では、硬化剤を単独
で噴射を行う例と、高圧エアで硬化剤を囲繞した状態で
硬化剤噴射を行う例を示したが、本発明はこれに限られ
ず、その他例えば清水噴射を併用する場合等種々の工法
に適用できることは勿論である。

【００３６】

【発明の効果】以上、実施例を挙げて詳細に説明したよ
うに本発明によれば、排泥ジェット用ノズルへの圧力水
の供給と同時にその圧力により作動する開閉用シリンダ
装置により吸入口のシャッタが自動的に開かれるので、
特別な駆動装置を要することなく所要のシャッタの開閉
運動を得ることができ、吸入口の詰まりを防止してスム
ーズな排泥の排出を行うことができる。また、排泥ジェ
ット用水通路と削孔水通路への水供給を択一的に切り換
える切り換え用シリンダ装置を設けることにより、水通
路の水圧に応じて自動的に水噴射を切り換えることがで
き、作業の高能率化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】削孔工程における本発明の一実施例にかかる硬
化剤注入ロッド先端部の模式的断面図である。

【図２】硬化剤注入工程における本発明の一実施例にか
かる硬化剤注入ロッド先端部の模式的断面図である。

【図３】本発明の一実施例にかかる施工設備の概略構成
図である。

【図４】本発明の他の実施例にかかる硬化剤注入ロッド
先端部の模式的断面図である。

【図５】本発明の他の実施例にかかる施工設備の概略構
成図である。

【符号の説明】

１１、４２ 硬化剤注入ロッド １２ 駆動装置 １３ 高圧硬化剤供給装置 １４ 圧力水供給装置 １５ 排泥回収装置 １６ 高圧エア供給装置 １７ 掘削用ビット １８ 硬化剤流路 １９ エア流路 ２０ 水通路 ２１ 排出路 ２２、４３ 硬化剤噴射ノズル ２３ 削孔水用ノズル ２４ 削孔水通路 ２５ ピストン弁 ２６ 逆止弁 ２７ 吸入口 ２８ 排泥ジェット用ノズル ２９ 排泥ジェット用水通路 ３４ 切り換え用シリンダ室 ３５、４１ 圧縮ばね ３６ シャッタ ３８ 開閉用シリンダ室 ３９ ピストン

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地盤に形成された削孔の中に、硬化剤注
   入ロッドによって前記地盤を改良するための硬化剤を高
   圧で噴射しつつ該硬化剤注入ロッドを移動させることに
   よって１または２以上の地盤改良体を対象地盤に造成す
   る地盤改良体造成装置において、 前記硬化剤注入ロッドが、その周面に開口する排泥の吸
   入口と、前記吸入口に接続してそれを地上に連通させる
   排出路と、前記排出路の先端部の位置に設けられ該排出
   路内にその排出方向に向けて圧力水を噴射する排泥ジェ
   ット用ノズルと、前記排泥ジェット用ノズルに圧力水を
   供給する排泥ジェット用水通路と、前記排泥ジェット用
   水通路へ圧力水を供給する水通路と、前記水通路内の圧
   力によって作動して該水通路からの前記排泥ジェット用
   水通路への圧力水の供給又は停止を行うシリンダ装置
   と、前記吸入口を開閉自在に覆うシャッタと、前記排泥
   ジェット用水通路内の圧力によって作動して前記シャッ
   タを開閉駆動する開閉用シリンダ装置と、を具えたこと
   を特徴とする地盤改良体造成装置。
2. 【請求項２】 前記硬化剤注入ロッドがさらに、削孔水
   を噴射する削孔水用ノズルと、前記削孔水用ノズルに圧
   力水を供給する削孔水通路とを具え、 前記水通路が、前記削孔水通路へも圧力水を供給し、か
   つ、 前記シリンダ装置が、前記水通路の圧力によって作動し
   て該水通路からの前記排泥ジェット用水通路と前記削孔
   水通路への圧力水供給を択一的に切り換える切り換え用
   シリンダ装置であることを特徴とする請求項１記載の地
   盤改良体造成装置。
3. 【請求項３】 前記硬化剤注入ロッドには周壁面にロッ
   ド長手軸に対して直角方向に噴射する一重管構造の硬化
   剤噴射ノズルが設けられ、前記硬化剤噴射ノズルは硬化
   剤だけを噴射することを特徴とする請求項１または２記
   載の地盤改良体造成装置。
4. 【請求項４】 前記硬化剤注入ロッドには周壁面にロッ
   ド長手軸に対して直角方向に噴射する中心の核ノズルと
   それを取り囲む周囲ノズルからなる二重管構造の硬化剤
   噴射ノズルが設けられ、前記核ノズルから硬化剤を噴射
   すると共に前記周囲ノズルから高圧エアを該硬化剤を囲
   繞するように噴射することを特徴とする請求項１または
   ２記載の地盤改良体造成装置。
5. 【請求項５】 前記硬化剤噴射ノズルは周方向に１８０
   度の角度間隔をもって一対設けられており、互いに背反
   する方向に噴射することを特徴とする請求項３または４
   記載の地盤改良体造成装置。
6. 【請求項６】 地盤に形成された削孔の中に、硬化剤注
   入ロッドによって前記地盤を改良するための硬化剤を高
   圧で噴射しつつ該硬化剤注入ロッドを移動させることに
   よって１または２以上の地盤改良体を対象地盤に造成す
   る地盤改良体造成工法において、 排泥の吸入口に接続してそれを地上に連通させる排出路
   の先端部の位置に設けられた排泥ジェット用ノズルから
   該排出路内にその排出方向に向けて圧力水を噴射すると
   きに、前記圧力水の圧力により前記吸入口を覆うシャッ
   タを開放することを特徴とする地盤改良体造成工法。
7. 【請求項７】 水通路に供給する圧力水の圧力により、
   前記排泥ジェット用ノズルからの水噴射と削孔水用ノズ
   ルからの水噴射とを択一的に切り換えることを特徴とす
   る請求項６記載の地盤改良体造成工法。