JP3222071B2 - 地盤改良及び覆工材の充填装置およびその充填装置の洗浄方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地盤改良及び覆工
用の充填材を供給する供給管および洗浄水を供給する洗
浄管を接続し、掘削した地盤に充填材を充填する充填口
を有し、充填材を充填後に洗浄水を導入して内部を洗浄
する洗浄手段を有する地盤改良及び覆工材の充填装置お
よびその充填装置の洗浄方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、掘削した地盤に地盤改良及び覆工
用の充填材を管路を通じて充填する場合、充填後に洗浄
水を通して残材を洗浄している。これには、各種の方法
が採用されており、例えば、シールド工法における裏込
め注入で、裏込め材を洗浄水に切換える技術が特開平６
−３４６６９０号公報に、また、主剤・助剤を混合した
裏込め注入においてタイミングを遅らせて主剤ポンプを
停止して、管路内を主剤のみとして固結を防止する技術
が特公平７−９１９４５号公報に開示されている。

【０００３】また、特開平６−１１７１９３号公報に、
先端に注入口を有し、裏込め材供給路と循環路とを互い
に対向させて連通したシリンダ内に、往復動作するピス
トンを収容して、その後退位置において循環路を閉鎖す
ると共に供給路を先端注入口側に開口し、前進位置にて
ピストンの貫通孔が供給路と循環路とを直線的に連通さ
せて洗浄水を流し、また弾性ボールを流路内面に圧接さ
せて洗浄する技術が開示されている。しかし、この技術
では、洗浄後に残った洗浄水が、次の裏込め注入の際に
注入されて裏込め品質が低下してしまうという欠点があ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明
は、充填管の洗浄を確実に行う一方、洗浄水を回収し
て、余分な洗浄水が充填口から吐出されて改良地盤及び
覆工の品質低下を起こすことのない地盤改良及び覆工材
の充填装置およびその充填装置の洗浄方法を提案するこ
とを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、地盤改
良及び覆工用の充填材を供給する供給管および洗浄水を
供給する洗浄管を接続し、掘削した地盤に充填材を充填
する充填口を有し、充填材を充填後に洗浄水を導入して
内部を洗浄する洗浄手段を有する地盤改良及び覆工材の
充填装置において、前記洗浄手段は一端に前記充填口を
形成した充填管を設け、その充填管に前記洗浄管および
供給管の一端を対向位置にそれぞれ開口連通し、充填管
内に前記洗浄管および供給管の開閉を行うピストンを摺
動自在に設け、そのピストンにはピストンが後退した充
填位置において供給管と充填口とを連通して洗浄管を閉
じピストンが中間位置の準備位置において供給管および
洗浄管を共に閉じる先端部と、ピストンが前進した洗浄
位置において供給管と洗浄管とを連通する連結孔と、充
填位置において洗浄管に開口する給水通路とを有してお
り、前記供給管の他端には充填材タンクから配管し、前
記洗浄管の他端およびピストンの前記給水通路には洗浄
水タンクから配管し、それらの配管に充填管への洗浄水
および充填材の供給を制御するための複数の開閉弁を介
装している。また、前記ピストンの先端部は金属製また
は硬質プラスチック製あるいはセラミック製であり、連
結孔の前後にシール材を設けている。

【０００６】または、前記ピストンの先端部は弾性体で
ある。

【０００７】また、前記洗浄タンクから洗浄管への配管
に洗浄水と共に圧送する弾性ボールの送り装置を介装し
ている。

【０００８】また、前記充填材タンクを主材および助材
をそれぞれ入れたタンクからのそれぞれの配管をミキサ
を設けて１本として前記供給管に連通している。

【０００９】そして、地盤改良及び覆工用の充填材を供
給する供給管および洗浄水を供給する洗浄管を接続し、
掘削した地盤に充填材を充填する充填口を有し、一端に
前記充填口を形成した充填管を設け、その充填管に前記
洗浄管および供給管の一端を対向位置にそれぞれ開口連
通し、充填管内に前記洗浄管および供給管の開閉を行う
ピストンを摺動自在に設け、そのピストンにはピストン
が後退した充填位置において供給管と充填口とを連通し
て洗浄管を閉じピストンが中間位置の準備位置において
供給管および洗浄管を共に閉じる先端部と、ピストンが
前進した洗浄位置において供給管と洗浄管とを連通する
連結孔と、充填位置において洗浄管に開口する給水通路
とを設け、前記供給管の他端には充填材タンクから配管
し、前記洗浄管の他端およびピストンの前記給水通路に
は洗浄水タンクから配管し、それらの配管に充填管への
洗浄水および充填材の供給を制御するための複数の開閉
弁を介装し、充填材を充填後に洗浄水を導入して内部を
洗浄する地盤改良及び覆工材の充填装置の洗浄方法にお
いて、充填材タンクから供給管と洗浄管とを連通して充
填管内の水を排水し供給管内に充填材を送ってピストン
を準備位置に移動する充填準備工程と、ピストンを充填
位置に移動して充填材を充填口から充填すると共に洗浄
タンクからピストンの給水通路を通して洗浄水を洗浄管
に送る充填工程と、ピストンを洗浄位置に移動して洗浄
タンクから洗浄管、連結孔および供給管を通って排水し
洗浄する洗浄工程とを有している。

【００１０】また本発明によれば、洗浄工程において、
ボールを洗浄管および供給管に送り、その後回収するよ
うになっている。

【００１１】したがって、本発明によれば、充填準備工
程で充填管内は洗浄管を通って排水されて充填口から余
分の水が吐出されることが防止され、充填時には、充填
しながらピストンの給水通路から洗浄管内へ通水洗浄さ
れて閉塞が防止され、また、洗浄工程では、洗浄管と供
給管とがピストンの連結孔で直線状に連通されて確実に
洗浄される。

【００１２】なお、本発明は、地盤改良工事、および現
場打ちコンクリートを使用してトンネル覆工を形成す
る、いわゆるＥＣＬ（Ｅｘｔｒｕｄｅｄ Ｃｏｎｃｒｅ
ｔｅＬｉｎｉｎｎｇ）工法における充填材の充填に適用
される。また、本明細書においてボールとは配管面の付
着物を取り除くものであり、形状、材質は任意である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。図１において、地山Ｅに向けて開口
した充填口１ａを有する充填管１０が設けられ、その充
填管１０のケーシング１には供給管２と洗浄管３とが対
向位置にそれぞれ一端が接続連通されている。そして、
ケーシング１の内部には、前記供給管２と洗浄管３とを
それぞれ開閉させるためのピストン４が摺動自在に設け
られ、そのピストン４の後端には、ピストン４を作動さ
せる作動ユニット１３が連結されている。

【００１４】一方、充填材の主材のＡ液および助材のＢ
液をそれぞれ入れた充填材タンク１４Ａ、１４Ｂと、洗
浄水を入れた洗浄水タンク１５とが設けられ、これらの
タンク１４Ａ、１４Ｂ、１５から開閉弁、ポンプＰ１〜
Ｐ３を介して、各配管が設けられている。すなわち、Ａ
液のタンク１４Ａからは、ミキサ１６を介装して前記供
給管２の他端に設けられた開閉弁Ｖ６に連通する第１の
供給配管Ｌ１が設けられ、Ｂ液のタンク１４Ｂからは、
前記ミキサ１６に連通する第２の供給配管Ｌ２が設けら
れている。また、洗浄水タンク１５からは、一端に開閉
弁Ｖ２を有するボール送り装置１７を介装して、前記洗
浄管３の他端に設けられた開閉弁Ｖ５に連通する第１の
洗浄水配管Ｌ３が設けられ、その第１の洗浄水配管Ｌ３
のタンク１５とボール送り装置１７との間から分岐し
て、前記充填管１０内のピストン４に設けられた給水通
路８に連通する第２の洗浄水配管Ｌ４が設けられてい
る。そして、その第１の洗浄水配管Ｌ３から分岐して、
開閉弁Ｖ４を介装した第１の排水配管Ｌ５が設けられ、
第１の供給配管Ｌ１のタンク１４Ａとミキサ１６との間
から分岐して、開閉弁Ｖ１０を介装した第２の排水配管
Ｌ６が設けられている。そして、これらの配管切換を制
御するため、第１の供給配管Ｌ１には、第２の排水配管
Ｌ６の分岐を挟んで開閉弁Ｖ９、Ｖ８が介装され、第２
の供給配管Ｌ２には、開閉弁Ｖ７が介装されている。ま
た、第１の洗浄水配管Ｌ３のボール送り装置１７と第１
の排水配管Ｌ５の分岐との間に、開閉弁Ｖ３が介装さ
れ、第２の洗浄水配管Ｌ４に開閉弁Ｖ１が介装されてい
る。そして、第１の洗浄水配管Ｌ３と、第１および第２
の供給配管Ｌ１、Ｌ２とに、流量計Ｆ１〜Ｆ３がそれぞ
れ介装され、また、第１の供給配管Ｌ１、第１の洗浄水
配管Ｌ３および供給管２に圧力計Ｍがそれぞれ設けられ
ている。

【００１５】図２に充填管１０の詳細が示されている。
先端が斜めにカットされた充填口１ａを形成している筒
状のケーシング１が設けられ、そのケーシング１の軸線
に直交して供給管２と洗浄管３とが対向位置に接続開口
されている。ケーシング１内に設けられたピストン４の
本体部４ａには、供給管２と洗浄管３とを連通するため
の連結孔５が設けられ、その連結孔５の前後の摺動面に
接して弾性体のシール材またはピストンリング９が設け
られている。また、ピストン４の先端部６は、充填口１
ａに合わせて斜めにカットされて本体部４ａとは別体で
形成されている。なお、先端部６が本体部４ａと同質の
材料の場合は１体でもよい。そして、ピストン４後端か
ら、第２の洗浄水配管Ｌ４に接続された給水通路８が、
先端部６側面の充填位置で洗浄管３に開口する位置まで
設けられている。

【００１６】次に、図３ないし図５により、充填管１０
のピストン４の移動位置による充填材Ｇ、洗浄水Ｗの通
路および流入状態を説明する。図３には充填準備のピス
トン位置が示されている。ピストン４は、中間位置にあ
って、先端部６によって供給管２と洗浄管３とは閉じら
れている。

【００１７】図４には充填のピストン位置が示されてい
る。ピストン４は、後退位置にあって供給管２は開口
し、洗浄管３は先端部６により閉じられ、供給管２から
吐出される充填材Ｇは充填口１ａから地山Ｅに充填され
る。また、ピストン４に設けられた給水通路８は、洗浄
管３に開口されて洗浄水Ｗが注入される。

【００１８】図５には洗浄のピストン位置が示されてい
る。ピストン４は前進位置にあって連結孔５が洗浄管３
と供給管２とを連通し、洗浄水Ｗが流れて洗浄が行われ
る。以下、図６ないし図１１を参照して本発明の充填装
置による充填・洗浄の手順を説明する。なお、図に示す
開閉弁Ｖ１〜Ｖ１０の記号は、黒塗りが閉弁を、白抜き
が開弁を示している。

【００１９】（イ） 充填準備工程（開弁） 図６に示すように、ボール送り装置１７の開閉弁Ｖ２を
開いてボール送り装置１７にボールＢをセットして開閉
弁Ｖ２を閉にする。そして、開閉弁Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６、
Ｖ８、Ｖ９を開く。したがって、Ａ液タンク１４Ａか
ら、第１の供給配管Ｌ１、供給管２、洗浄管３、第１の
排水配管Ｌ５へ連通する。なお、ピストン４は、洗浄位
置にある。

【００２０】（ロ） 充填準備工程（排水） 図７に示すように、Ａ液ポンプＰ１を運転し、供給管２
内の水は第１の排水配管Ｌ５から排水する。このときの
Ａ液の送り量は流量計Ｆ２およびＦ１で計測する。

【００２１】（ハ） 充填準備工程（ピストン移動） 所定量だけＡ液を送ったら、図８に示すように、充填管
１０のピストン４を充填準備位置に移動する。そして、
Ａ液ポンプＰ１を停止する。

【００２２】（ニ） 充填工程 図９に示すように、充填管１０のピストン４を充填位置
に移動し、開閉弁Ｖ１を開弁すると共に、Ａ液ポンプＰ
１を運転して地山Ｅに充填材Ａ液を充填する。同時に洗
浄ポンプＰ３を運転し、洗浄管３を洗浄する。洗浄管３
を洗浄後、洗浄ポンプＰ３を停止し、開閉弁Ｖ１、Ｖ
４、Ｖ５を閉弁する。

【００２３】（ホ） 充填工程（Ｂ液充填） 図１０に示すように、必要により開閉弁Ｖ７を開き、Ｂ
液ポンプＰ２を運転する。Ｂ液は、ミキサ１６で混合さ
れて充填される。

【００２４】（ヘ） 洗浄工程 図１１に示すように、充填管１０のピストン４を洗浄位
置に移動し、開閉弁Ｖ３、Ｖ５、Ｖ１０を開弁し、Ｖ
７、Ｖ９を閉弁する。したがって、洗浄タンク１５から
第１の洗浄水配管Ｌ３、洗浄管３、供給管２、および第
２の排水配管Ｌ６が連通する。そして、洗浄ポンプＰ３
を運転する。ボールＢを送り装置１７から送り、洗浄管
３、供給管２を通して排水配管Ｌ６からボールＢを回収
後、洗浄ポンプＰ３を停止する。

【００２５】（ト） 停止 開閉弁Ｖ３、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ８、Ｖ１０を閉弁する。
（図１） 以上は、充填材が主材Ａ液、助材Ｂ液の２液式の場合に
ついて説明したが、１液式の場合は、充填材タンク１４
Ｂからミキサ１６までの第２の配管およびミキサ１６を
除いた構成で、全く同様に実施することができる。

【００２６】また、ピストン４の先端部６の材質は、注
入する充填材や、充填環境により金属製、硬質プラスチ
ック製、セラミック製、あるいはゴムやウレタンなどの
弾性体が選択使用される。なお、金属製等の先端部６を
使用する場合は、連結孔５の前後には、シール材または
ピストンリング９を装備する（図２参照）。

【００２７】先端部を弾性体とした場合には、シール性
に優れ、シール材９は用いない。図１２に先端部６Ｂを
弾性体としたピストン４Ａが示されている。先端部６Ｂ
は筒状の弾性体で形成され、その内部には金属製のゴム
圧縮金具１８が嵌装され、ボルトによって連結孔５を有
する金属製の本体部４ａに固着されている。そのゴム圧
縮金具１８は、先端部６Ｂの内部に嵌入されると共に、
先端部６Ｂの先端斜めカット部分を板状の部分で覆って
弾性体の変形を防止している。そして、ピストン４の後
端部７Ｂも弾性体とされている。なお、符号１３ａは作
動ユニットと連結する連結金具を、符号１９はシリンダ
ストッパフランジを示している。

【００２８】図１３には、ピストン４に設けられた給水
通路８Ａの別の実施例が示されている。第２の洗浄水配
管Ｌ４は、ケーシング１の側面に接続され、給水通路８
Ａは、ピストン４の先端部６Ａ内で、ピストン４が充填
位置においてケーシング１側面の洗浄水配管Ｌ４から洗
浄管３に連通するように設けられている。

【００２９】また、図１４に示すさらに別の実施例で
は、ケーシング１Ｃに接続する供給管２Ｃと、洗浄管３
Ｃとの関係位置が上記の実施例と相違して配設されてお
り、ピストン４Ｃの先端部６Ｃはフラットに形成されて
いる。すなわち、洗浄管３Ｃはピストン４Ｃが後退した
洗浄位置でフラットな先端部６Ｃで閉じられる後退した
位置に開口している。この場合、ピストン４Ｃを貫通す
る連結孔５Ｃは、供給管２Ｃと洗浄管３Ｃとの開口位置
に合わせ、斜めに設けられている。また、充填口１Ｃａ
もフラットなピストン先端部６Ｃの形状に併せて真直ぐ
に開口している。上記のように、充填準備工程で充填管
１０内は洗浄管３、第１の排水配管Ｌ５を通って排水さ
れ、充填口１ａから余分の水が充填されることが防止さ
れる。充填時には、充填しながらピストン４の給水通路
８から洗浄管３内へ通水洗浄されて閉塞が防止され、ま
た、洗浄工程では、洗浄管３と供給管２とがピストン４
の連結孔５で直線状に連通され、弾性ボールＢが送り装
置１７から洗浄管３、供給管２を通って排水配管Ｌ６か
ら回収されて充填管１０は確実に洗浄される。

【００３０】

【発明の効果】本発明は、上記のように構成されている
ので、次のような効果がある。 （１） 洗浄水の回収を行うことにより、不要な水を地
盤中に押し出さないですみ、確実な地盤改良および覆工
ができる。 （２） 洗浄水配管・供給配管にボールを通すことによ
り、装置全体のラインの洗浄ができる。 （３） 充填管に洗浄・充填準備・充填の３ポジション
を持つことでスムースな動作で行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の構成を示す配管図。

【図２】充填管の詳細を示す断面図。

【図３】図２の充填管の準備位置を示す断面図。

【図４】図２の充填管の充填位置を示す断面図。

【図５】図２の充填管の洗浄位置を示す断面図。

【図６】充填準備工程の開弁状態を示す配管図。

【図７】充填準備工程の排水状態を示す配管図。

【図８】充填準備工程のピストン移動状態を示す配管
図。

【図９】充填工程を示す配管図。

【図１０】Ｂ液の充填工程を示す配管図。

【図１１】洗浄工程を示す配管図。

【図１２】弾性体を用いたピストンを示す側面図。

【図１３】給水通路の異なる別の実施形態を示す断面
図。

【図１４】洗浄管の接続関係位置の異なるさらに別の実
施形態を示す断面図。

【符号の説明】

１・・・ケーシング １ａ・・・充填口 ２・・・供給管 ３・・・洗浄管 ４・・・ピストン ５・・・連結孔 ６・・・ピストン先端部 ８・・・給水通路 ９・・・シール材 １０・・・充填管 １３・・・作動ユニット １４Ａ、１４Ｂ・・・充填材タンク １５・・・洗浄水タンク １６・・・ミキサ １７・・・ボール送り装置 Ｆ１〜Ｆ３・・・流量計 Ｍ・・・圧力計 Ｌ１、Ｌ２・・・充填材供給配管 Ｌ３、Ｌ４・・・洗浄水配管 Ｌ５、Ｌ６・・・排水配管 Ｐ１〜Ｐ３・・・ポンプ Ｖ１〜Ｖ１０・・・開閉弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 白 井 俊 輔 東京都港区元赤坂１丁目２番７号 鹿島 建設株式会社内 (72)発明者 植 木 睦 央 東京都港区元赤坂１丁目２番７号 鹿島 建設株式会社内 (72)発明者 玉 井 達 郎 東京都港区元赤坂１丁目２番７号 鹿島 建設株式会社内 (72)発明者 青 山 要 東京都千代田区神田錦町１−８ 住友大 阪セメント株式会社 東京支店内 (56)参考文献 特開 平６−117193（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−346690（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−171996（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 11/10

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地盤改良及び覆工用の充填材を供給する
   供給管および洗浄水を供給する洗浄管を接続し、掘削し
   た地盤に充填材を充填する充填口を有し、充填材を充填
   後に洗浄水を導入して内部を洗浄する洗浄手段を有する
   地盤改良材の充填装置において、前記洗浄手段は一端に
   前記充填口を形成した充填管を設け、その充填管に前記
   洗浄管および供給管の一端を対向位置にそれぞれ開口連
   通し、充填管内に前記洗浄管および供給管の開閉を行う
   ピストンを摺動自在に設け、そのピストンにはピストン
   が後退した充填位置において供給管と充填口とを連通し
   て洗浄管を閉じピストンが中間位置の準備位置において
   供給管および洗浄管を共に閉じる先端部と、ピストンが
   前進した洗浄位置において供給管と洗浄管とを連通する
   連結孔と、充填位置において洗浄管に開口する給水通路
   とを有しており、前記供給管の他端には充填材タンクか
   ら配管し、前記洗浄管の他端およびピストンの前記給水
   通路には洗浄水タンクから配管し、それらの配管に充填
   管への洗浄水および充填材の供給を制御するための複数
   の開閉弁を介装したことを特徴とする地盤改良及び覆工
   材の充填装置。
2. 【請求項２】 前記ピストンの先端部は金属製または硬
   質プラスチック製あるいはセラミック製であり、連結孔
   の前後にシール材を設けた請求項１に記載の地盤改良及
   び覆工材の充填装置。
3. 【請求項３】 前記ピストンの先端部は弾性体である請
   求項１に記載の地盤改良及び覆工材の充填装置。
4. 【請求項４】 前記洗浄タンクから洗浄管への配管に洗
   浄水と共に圧送する弾性ボールの送り装置を介装した請
   求項１ないし３のいずれかに記載の地盤改良及び覆工材
   の充填装置。
5. 【請求項５】 前記充填材タンクを主材および助材をそ
   れぞれ入れたタンクからのそれぞれの配管をミキサを設
   けて１本として前記供給管に連通した請求項１ないし４
   のいずれかに記載の地盤改良及び覆工材の充填装置。
6. 【請求項６】 地盤改良及び覆工用の充填材を供給する
   供給管および洗浄水を供給する洗浄管を接続し、掘削し
   た地盤に充填材を充填する充填口を有し、一端に前記充
   填口を形成した充填管を設け、その充填管に前記洗浄管
   および供給管の一端を対向位置にそれぞれ開口連通し、
   充填管内に前記洗浄管および供給管の開閉を行うピスト
   ンを摺動自在に設け、そのピストンにはピストンが後退
   した充填位置において供給管と充填口とを連通して洗浄
   管を閉じピストンが中間位置の準備位置において供給管
   および洗浄管を共に閉じる先端部と、ピストンが前進し
   た洗浄位置において供給管と洗浄管とを連通する連結孔
   と、充填位置において洗浄管に開口する給水通路とを設
   け、前記供給管の他端には充填材タンクから配管し、前
   記洗浄管の他端およびピストンの前記給水通路には洗浄
   水タンクから配管し、それらの配管に充填管への洗浄水
   および充填材の供給を制御するための複数の開閉弁を介
   装し、充填材を充填後に洗浄水を導入して内部を洗浄す
   る地盤改良及び覆工材の充填装置の洗浄方法において、
   充填材タンクから供給管と洗浄管とを連通して充填管内
   の水を排水し供給管内に充填材を送ってピストンを準備
   位置に移動する充填準備工程と、ピストンを充填位置に
   移動して充填材を充填口から充填すると共に洗浄タンク
   からピストンの給水通路を通して洗浄水を洗浄管に送る
   充填工程と、ピストンを洗浄位置に移動して洗浄タンク
   から洗浄管、連結孔および供給管を通って排水し洗浄す
   る洗浄工程とを有することを特徴とする地盤改良及び覆
   工材の充填装置の洗浄方法。
7. 【請求項７】 洗浄工程において、ボールを洗浄管およ
   び供給管に送り、その後回収する請求項６に記載の地盤
   改良及び覆工材の充填装置の洗浄方法。