JP2815287B2 - 粉体噴射攪拌ロッド及びその使用方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】開示技術は、軟弱地盤改良工事等
に用いられる改良材のセメントや石灰，スラグ等の粉体
を地盤中に空気等の気体により輸送して該地盤中に噴射
し、攪拌翼により地盤内土壌と混合攪拌して経時的に固
化させる粉体噴射攪拌ロッド内に於ける噴射ノズルの閉
塞現象を解消するようにした技術の分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】周知の如く、市民生活の向上は各種産業
の隆盛に負うところが大であり、全ての産業は近時都市
部のみならず、地方部に於ても盛んになり、そのため、
企業所在地に於ける各種施設、及び、都市部，地方部を
連絡接続する道路通信網の全国的ネットワークも拡充さ
れるようになり、したがって、これらの施設構築物のた
めの国土開発はますます重要であるが、国土が狭隘で山
間部が多く複雑に入り込んだ長い海岸線にせまっている
特殊な我が国の地勢条件にあっては国土の有効利用は極
めて重要であり、遠浅海岸，河川，湖沼の埋立て等の地
盤改良による有効利用技術は旧くから重要視されて各種
の新技術が研究，開発され実用化されている。

【０００３】そして、各種施設構築物の基礎形成に係る
該種地盤改良技術にあっては旧来より所謂薬液注入工事
等が盛んに行われ更なる改良研究も行われてきている。

【０００４】しかしながら、含水比が比較的高い河川，
湖沼，遠浅海岸周辺等の軟弱地盤にあっては、溶液系の
薬液の地盤内への注入は当該薬液内の地層内の逸走や地
下水汚染等の公害問題が無視出来なくなり、又、地球規
模での環境調和問題等のクローズアップにより近時セメ
ントや石灰，スラグ等の所定の粉体を薬液に代えて当該
地盤内に噴射して該地盤内土壌と攪拌翼を介し混合攪拌
して経時的に固化させる粉体噴射攪拌工法（所謂ＤＪＭ
工法）が開発され、種々の研究改良を経て盛んに実用化
され、多くの施工実績が上げられるようになってきては
いる。

【０００５】かかる粉体噴射攪拌工法は地下水汚染等を
避けるメリットがあり、ますます施工量が拡大する勢い
にあるが、永年に亘る薬液注入工法に替えるべく、新た
に開発された新技術であるために解決されるべきことが
望ましい種々の潜在的問題を有していることが判ってき
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】かかる粉体噴射攪拌工
法に用いる粉体噴射攪拌ロッドは図５〜図７に示す様
に、該粉体噴射攪拌ロッド１が断面円形、或いは、断面
方形のシャンク２，２´の先端部の径方向所定部位に攪
拌翼３，３を一体固設側延し、その基部に粉体噴射ノズ
ル４，４を該攪拌翼３の長手方向に臨ませて配設し、シ
ャンク２，２´内の腔部５，５´ 内に軸方向に設けた
セメントや石灰，スラグ等の粉体の気体輸送通路のパイ
プ６を該粉体噴射ノズル４，４に接続するように設け、
空気等の気体により地上のプラントから所定の粉体を気
体輸送して粉体噴射攪拌ロッド１を所定の地盤中に回転
貫入させ、所定深度に達したところで該粉体噴射攪拌ロ
ッド１の押し込み、或いは、引き揚げプロセスにて噴射
ノズル４から輸送気体、及び、粉体を噴射して攪拌翼３
により地盤内土壌と攪拌混合させて経時的に固化を図
り、輸送気体はシャンク２，２´ の軸方向長さ方向に
配設した揚昇部としてのスピル７や稜部７´ に沿い該
シャンク２，２´ による回転を介して形成される削孔
８との間の間隙９、或いは、９´ からエアリフト等に
より地上のフィルタに揚昇されて除塵処理後大気中に逸
散されるようにされている。

【０００７】而して、かかる粉体噴射攪拌工法は前述し
た如く、薬液注入工法に対し比較的新しい技術であるた
めに輸送粉体の挙動のメカニズムは未だ充分には解明さ
れておらず、実際の施工にあっては施工深度にもよる
が、例えば、２０数メートルを超える深度ではしばしば
噴射ノズル４に粉体の閉塞現象が生じ、これに対処する
に、輸送気体の送給圧をアップすれば良いのであるが、
コンプレッサの能力にも限度があって輸送気体の圧力上
昇による閉塞解消が出来ないという欠点があった。

【０００８】ところで、粉体の気体輸送通路６の所定部
位にブースタを設けて気体送給機能を助勢することも考
えられはするが、当該気体輸送通路６の先端に噴射ノズ
ル４が設けられているため、該噴射ノズル４自体に粉体
の閉塞現象が生じ、当該ブースタ助勢ではかかる閉塞現
象の発生を解消出来難いという難点があった。

【０００９】そして、実際の施工にあってはベテランの
オペレータが地上の削孔プラントにてコンプレッサの圧
力上昇，抵抗圧上昇等を適宜に測定検知し、粉体噴射攪
拌ロッド１を引き揚げて噴射ノズル４をクリーニングし
たり等するメンテナンスを必要とする煩瑣な工数を辿ら
ざるを得ないという不都合さがあった。

【００１０】そして、上述した如く、粉体噴射攪拌工法
における粉体噴射のプロセスメカニズムは充分に解明さ
れていないものであるが、所定深度からのロッド１の引
き揚げを行うと、不測にして、噴射ノズル４から気体が
間欠的に抜けて閉塞が自然解消されることが分り、そこ
で、再び粉体噴射攪拌ロッド１を所定深度まで削孔させ
るプロセスを反復していた。

【００１１】しかしながら、上述した如く、粉体噴射の
プロセスのメカニズムが充分に解明されていないため、
充分にこれに対処する手段の検討研究がされ得ないとい
うネックがあった。

【００１２】

【発明の目的】この出願の発明の目的は上述従来技術に
基づく近時新規に開発され、実用化されている粉体噴射
攪拌工事に伴う施工ロッドのシャンク内の粉体噴射ノズ
ルでの不規則的な噴射粉体の閉塞の問題点を解決すべき
技術的課題とし、試行錯誤的な反復実験と得られた実績
データから該粉体噴射ノズル内の構造的メカニズムはと
もかくとし、用いる輸送気体の運動エネルギーを用いて
粉体噴射の前後いずれかにて噴射ノズルに対する気体動
圧の変化を付与することにより、当該噴射ノズルの閉塞
を解消することが出来るようにし、さまざまな利点を有
する粉体噴射攪拌工法を設計通りにスムーズに行うこと
が出来るようにして建設産業における土木技術利用分野
に益する優れた粉体噴射攪拌ロッド、及び、その使用方
法を提供せんとするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段・作用】上述目的に沿い先
述特許請求の範囲を要旨とするこの出願の発明の構成
は、前述課題を解決するために、軟弱地盤等の所定の地
盤中にセメントや石灰，スラグ等の改良材としての粉体
を空気等の気体輸送を介して輸送送給し、所定深度で地
盤中に噴射し、攪拌翼により地盤中の土壌と攪拌混合し
て経時的に固化させ、輸送に与かった気体は施工ロッド
のシャンクのスピルや稜部等の揚昇部から地上に揚昇さ
せてフィルタを介し所定に除塵後大気に逸散させるよう
にし、而して、在来態様同様に施工中にシャンクに固設
した攪拌翼の基部に設けられた粉体噴射ノズルに該粉体
の閉塞等が生じる虞がある場合には該シャンク内に設け
た粉体の気体輸送通路に併設した別の気体通路により該
気体通路の先端に設けたエジェクタを該粉体噴射ノズル
に傾斜する方向等に併設し、気体をエジェクタを介して
該粉体噴射ノズルに噴射することにより該噴射ノズルを
閉塞している粉体をルーズにして閉塞を解消し、更には
噴射ノズルをクリーニングし、或いは、スピルや稜部等
の揚昇部に向けて気体通路から別体のエジェクタを上向
き傾斜等して臨ませ、揚昇部に於ける揚昇を助勢し、噴
射ノズルの背部に於ける負圧を大きくして該噴射ノズル
を閉塞している粉体を吸引除去し、該閉塞を解消しクリ
ーニングするようにし、これらのものを更には併せ有す
るようにし、これにより一旦施工開始した後の粉体噴射
攪拌ロッドによる施工が所定深度にてスムーズに行える
ようにした技術的手段を講じたものである。

【００１４】

【実施例】次に、この出願の発明の実施例を図１〜図４
を参照して説明すれば以下の通りである。

【００１５】尚、図５以下と同一態様部分は同一符号を
用いて説明するものとする。

【００１６】図１に示す実施例において、１´ はこの
出願の発明の１つの要旨の中心を成す粉体噴射攪拌ロッ
ドであり、所定の軟弱地盤改良工事に供される態様であ
って、そのシャンク２´ は図７に示す態様同様に断面
方形であってその軸方向長さ所定部位（１箇所とは限ら
ない）には径方向に一対の断面略Ｃチャンネル型の攪拌
翼３，３が固設外延され、その基部には該攪拌翼３の長
手方向に指向して粉体噴射ノズル４が各々臨まされて配
設され、シャンク２´ 内の腔部５´ 内の中心には長手
方向に沿ってセメントや石灰，スラグ等の改良材として
の粉体の気体輸送通路６が併設され、その先端は分岐さ
れて各粉体噴射ノズル４に接続されている。

【００１７】而して、この出願の発明においてはシャン
ク２´ 内の腔部５´ 内にて粉体の気体輸送通路６に沿
って別の気体輸送通路１０が下延され、地上のプラント
の所定のコンプレッサに接続されると共に、粉体噴射ノ
ズル４近傍に於て分岐されて他の気体輸送通路１０´
を有し、各気体輸送通路１０，１０´ は各々その先端
部にチェックバルブ１１，１１´ を有し細径のエジェ
クタ１３，１３´ を介し各粉体噴射ノズル４に斜めに
臨まされて接続されている。

【００１８】尚、１２は気体輸送されるセメントや石
灰，スラグ等の粉体であり、１３´´´ は気体として
の圧縮空気である。

【００１９】上述構成において、噴射粉体攪拌ロッド１
´ をして地上の施工プラントにより所定の静圧、及
び、回転力を付与させて当該軟弱地盤に貫入させて所定
の削孔を行い、攪拌翼３，３は地盤内の土壌を削孔（擾
乱）攪拌してゆく。

【００２０】そして、所定深度に達したところで引き揚
げプロセスに移り、そこで、気体輸送通路６に対し地上
プラントの混合装置により在来態様同様にセメントや石
灰，スラグ等の粉体１２が所定の流量で空気により気体
輸送され、粉体噴射ノズル４，４から攪拌翼３，３内の
基部にてその長手方向に指向して噴射され、地盤内の土
壌と攪拌翼３，３により攪拌混合されて所定に経時的固
化がなされる。

【００２１】而して、前述した如く削孔に伴って粉体噴
射がなされると、解明されていない不測のメカニズムに
より粉体噴射ノズル４には当該粉体による閉塞現象が不
可避的に生ずる。

【００２２】そこで、この出願の発明においては該粉体
噴射ノズルに別設の気体輸送通路１０を介し各粉体噴射
ノズル４に所定圧力（動圧）の空気１３´´´ を圧送
供給して該粉体噴射ノズル４に噴射することにより閉塞
が発生している場合には閉塞している粉体をその動圧に
より壊砕して除去し、又、閉塞されいない状態ではクリ
ーニング作用を付与して閉塞を未然に防ぐ。

【００２３】そして、噴射された粉体１２は上述の如
く、攪拌翼３により地盤内土壌と攪拌混合されて経時的
に固化していくが、輸送に供された気体の空気は在来態
様同様にシャンク２´ の揚昇部としての稜部７´ から
在来態様同様に削孔８の間に形成される間隙９´ を介
してエアリフトされ、地上の図示しないプラントのフィ
ルタを介し除塵されて無公害裡に大気中に逸散される。

【００２４】したがって、当該実施例においては粉体噴
射攪拌ロッド１´ を粉体噴射ノズル４に対する粉体１
２の閉塞発生を予測される深度で地上に引き揚げてクリ
ーニング等することがなく、施工中に全く自動的に噴射
ノズル４の閉塞を解消し、且つ、クリーニング作用を行
うことが出来る。

【００２５】勿論、施工に際しては粉体噴射は引き揚げ
プロセスばかりでなく、下降プロセスにおいても行うこ
とが出来、閉塞解消用の気体１３´´´ の圧送は常
時、或いは、所定サイクルで脈動的に付与することが出
来る。

【００２６】尚、粉体噴射ノズル４に発生する閉塞はチ
ェックバルブ１１，１１´ により当該気体輸送通路１
０，１０´ には波及しないようにされている。

【００２７】そして、図２に示す実施例は粉体噴射ノズ
ル４に対し閉塞解消用、或いは、クリーニング用の気体
輸送通路１０´´，１０´´´ をエジェクタ１３，１
３´を介し複数で接線方向に傾斜させて臨ませて接続す
る態様であり、その作用効果は上述実施例と実質的に変
りはないものである。

【００２８】上述実施例は粉体噴射ノズル４に於ける閉
塞の解消を当該粉体噴射ノズル４部分に限ってのみその
動圧により行うようにした態様であるが、図３に示す実
施例は上述実施例のメカニズムに加えて粉体の気体輸送
通路６の側部に更に別の気体輸送通路１０１を併設し、
その底部を有底にし、且つ、揚昇部の稜部７´ に向け
て斜め上向きにそのエジェクタ１３´´，１３´´…を
分岐接続して臨ませた態様であり、当該実施例において
は所定圧力，流量の別の気体（空気）が気体輸送通路１
０，１０´ 、及び、１０１から送給され、粉体噴射ノ
ズル４に於ては閉塞粉体を壊砕し、該閉塞現象を解消す
るばかりでなく、シャンク２´ の揚昇部の稜部７´ に
エジェクタ１３´´，１３´´，１３´´を介し上向き
に気体を噴射してエアリフトを助勢し、結果的に揚昇部
７´ に於ける負圧を大きくして粉体噴射ノズル４に対
する気体吸引作用を加えて該粉体噴射ノズル４に於ける
閉塞粉体の除去にプッシュプル裡の作用により粉体噴射
ノズル４に於ける閉塞解消を助勢すると共にクリーニン
グ作用を助勢するように作用する。

【００２９】図４に示す実施例は上述図３に示す実施例
のシャンク２´ 内の腔部５´ に於ける気体輸送通路構
造を簡略にするべく、所定部位まで該シャンク２´ の
基部からの気体輸送通路１０１を設け、その所定部位か
ら、電磁バルブ１４，１４´を介し粉体噴射ノズル４へ
の閉塞解消気体輸送通路１０１´ と揚昇部の負圧助勢
エジェクタ１３´´，１３´´に接続する気体輸送通路
１０１´´を分岐させるようにした構造の態様であり、
その奏する作用効果は上述実施例と変りはないものであ
る。

【００３０】当該態様においては電磁バルブ１４，１４
´ を地上の適宜のプラントにリード線１５，１５で接
続し、電気的に粉体噴射ノズル４の気体供給量と揚昇部
７´への供給量を適宜にコントロールすることが出来る
ものである。

【００３１】尚、この出願の発明の実施態様は上述各実
施例に限るものでないことは勿論である。

【００３２】

【発明の効果】以上、この出願の発明によれば、基本的
に従来の薬液注入による軟弱地盤改良等に比し、公害問
題解消機能等に優れるセメントや石灰，スラグ等の改良
材の粉体噴射攪拌施工を行うに際し、従来不可避的に不
測にして粉体噴射ノズルに発生していた粉体による閉塞
が施工中に自動的に解消され、且つ、クリーニングされ
るために該粉体による粉体噴射ノズルの閉塞を生ずる虞
がある時、或いは、発生した時に粉体噴射攪拌ロッドを
地上に所定深度から引き揚げてクリーニング等を行う煩
瑣な手間が省け、施工工数も短縮され能率アップ，施工
期間短縮につながり、設計通りの粉体噴射攪拌工事が行
われ、施工精度も向上するという優れた効果が奏され
る。

【００３３】又、粉体噴射ノズルに対し別の気体輸送通
路のエジェクタを斜めに接続したことにより、粉体気体
輸送通路での粉体の流過もスムーズに行われ、該粉体噴
射ノズルに対する粉体の付着が防止され、クリーニング
作用も確実に行われ、粉体噴射ノズルの機能も常に設計
通りに維持されるという効果もあり、更に、輸送気体の
揚昇部に別のエジェクタを介して接続されていることに
より、輸送気体のエアリフト等の揚昇もスムーズに行わ
れるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この出願の発明の１実施例の部分断面正面図で
ある。

【図２】同、設計変更態様の部分拡大断面図である。

【図３】他の実施例の図１相当の部分断面側面図であ
る。

【図４】同、実施例の要部模式図である。

【図５】在来態様の粉体噴射攪拌ロッドの部分断面概略
斜視図である。

【図６】同、１態様のシャンクの平断面図である。

【図７】別態様の平断面図である。

【符号の説明】

７，７´ 気体揚昇部 ２´ シャンク ３ 攪拌翼 ４ 粉体噴射ノズル ６ 粉体の気体輸送通路 １´ ，１´´，１´´´ 粉体噴射攪拌ロッドに併
設された通路 １３，１３´ エジェクタ １０，´ ，１０´´，１０´´´ 別の気体輸送通路

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】側部に気体揚昇部を有するシャンクの所定
   部位に固設外延した攪拌翼に臨ませた粉体噴射ノズルに
   該シャンク内に基部から接続する粉体の気体輸送通路を
   接続する粉体噴射攪拌ロッドにおいて、上記シャンク内
   にて該粉体の気体輸送通路に併設された別の気体通路が
   その先端のエジェクタを該粉体噴射ノズルに傾斜状に臨
   ませて上記粉体噴射ノズルに臨ませて配設されているこ
   とを特徴とする粉体噴射攪拌ロッド。
2. 【請求項２】側部に気体揚昇部を有するシャンクの所定
   部位に固設外延した攪拌翼に臨ませた粉体噴射ノズルに
   該シャンク内に基部から接続する粉体の気体輸送通路を
   接続する粉体噴射攪拌ロッドにおいて、上記シャンク内
   にて該粉体の気体輸送通路に併設された別の気体通路が
   その中途から別のエジェクタを介して上記気体揚昇部に
   接続されていることを特徴とする粉体噴射攪拌ロッド。
3. 【請求項３】上記エジェクタが気体揚昇部に上向き傾斜
   姿勢で接続されていることを特徴とする特許請求の範囲
   第２項記載の粉体噴射攪拌ロッド。
4. 【請求項４】シャンクを地盤中に貫入させその所定部位
   に形成した粉体噴射ノズルから気体輸送された粉体を地
   盤内に噴射し該粉体噴射ノズルの部位からシャンクに固
   設外延した攪拌翼にて土壌と攪拌混合するようにする粉
   体噴射ロッドの使用方法において、上記粉体噴射ノズル
   の閉塞を該粉体噴射ノズル内に傾斜した方向から供給す
   る気体の噴射により解除すると共に該粉体噴射ノズルを
   クリーニングするようにすることを特徴とする粉体噴射
   ロッドの使用方法。