JP3526016B2 - 地盤改良システム及びこのシステムを用いた工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は地盤改良システム及
びこのシステムを用いた地盤改良工法に関し、特に、ア
ブレシブジェットを用いた地盤改良システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、軟弱粘性土等軟弱地盤に構造物
を建造する際には、予め地盤の改良工事を行う必要があ
る。地盤改良を行う際に用いられる工法（地盤改良工
法）には種々の工法が知られているいるが、例えば、軟
弱粘性土地盤改良を行う際に用いられる工法として、粉
粒状態あるいはセメントミルクを粘土層中で混ぜて、多
数の強度の高い柱状体、又は壁体を地盤中に形成する深
層混合処理工法が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】地盤改良を行う際に
は、地盤に掘削孔を形成しつつ、ここから、例えば、セ
メントミルクを注入する必要がある。ところで、地盤中
には種々の障害物が存在する場合があり、このような地
盤を改良する際、ロッド体の先端が障害物に当たってし
まうと、それ以上掘削孔を掘ることができず、結果的
に、所望の深度までセメントミルクを注入することがで
きなくなってしまう。

【０００４】さらに、障害物に当たった際、この障害物
を避けるべく掘削を中止して別の箇所をさらに掘削しよ
うとすると、所望の箇所に掘削孔を形成できないばかり
か、場合によっては、掘削孔の数が不足してしまい、十
分な地盤改良が行えないという問題点がある。

【０００５】本発明の目的は、地盤中に障害物が存在し
ても、良好に地盤改良を行うことのできる地盤改良シス
テム及びこのシステムを用いた地盤改良工法を提供する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、地盤に
地盤改良材を注入して地盤の改良を行う地盤改良システ
ムであって、水に研磨材が混入された混合物を加圧して
高圧混合物を生成する生成手段と、前記地盤に挿入され
る中空のロッド体とを有し、前記地盤改良材を注入する
前に、前記ロッド体に前記高圧混合物を供給して前記ロ
ッド体の先端から高圧噴流を噴射しつつ削孔を行うよう
にしたことを特徴とする地盤改良システムが得られる。

【０００７】さらに、本発明によれば、地盤に地盤改良
材を注入して地盤の改良を行う地盤改良工法であって、
中空のロッド体を用いて前記地盤に削孔を行う際、水と
研磨材とを混合し、加圧した後に前記ロッド体へ送出
し、前記ロッド体の先端部から水に研磨材が混合された
高圧噴流を噴射しつつ前記削孔を行う第１の工程と、前
記第１の工程終了後前記ロッド体に前記地盤改良材を供
給して前記地盤の造成改良を行う第２の工程を有するこ
とを特徴とする地盤改良工法が得られる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下本発明について図面を参照し
て説明する。

【０００９】図１を参照して、図示の地盤改良システム
は、所謂アブレシブジェットを用いて地盤改良を行うシ
ステムである。高速の水噴流に研磨材等を混入したアブ
レシブジェットは、コンクリート構造物、鋼構造物、及
び複合構造物の切断、または錆の剥離等に利用されてい
るが、このようなアブレシブジェットは、その発生手法
に応じて、乾式添加、湿式添加、直接加圧、及び系路中
混合の４つの方式に分類されている。

【００１０】乾式添加方式では、高圧ポンプによって、
高圧水（高速の水噴流）をアブレシブノズル部に送ると
ともにフォーカシングチューブを介して研磨材等をアブ
レシブノズル部に送って、ここで高圧水と研磨材等とを
混合してアブレシブジェットを形成している。

【００１１】湿式添加方式では、乾式添加方式と同様の
手法でアブレシブジェットを形成するが、高圧水と混合
する前に、研磨材等をスラリー状としている。

【００１２】直接加圧方式では、まず、水と研磨材等と
を混合してスラリー状とした後、このスラリーを直接高
圧ポンプで加圧して、スラリーノズルに送り、アブレシ
ブジェットを形成している。

【００１３】系路中混合方式では、まず、高圧ポンプに
よって高圧水を形成して、この高圧水中に研磨材等を混
ぜて、この高圧スラリーをスラリーノズルに送り、アブ
レシブジェットを形成している。

【００１４】図示の地盤改良システムでは、直接加圧方
式を用いており、研磨材供給タンク１１を備えている。
この研磨材供給タンク１１内に蓄えられた研磨材は、研
磨材供給装置１２によって、水タンク１３に導かれる。
図示のように、水タンク１３内には、混合管路１３ａが
配設されており、混合管路１３ａの上端は入口とされ、
ロート状となっている。そして、混合管路１３ａの下端
は出口とされる。また、混合管路１３ａの壁面には、多
数の孔が形成されており、これら孔を通して水タンク１
３内の水が混合管路１３ａに供給される。

【００１５】混合管路１３ａの出口側にはチャージポン
プ１４が配置されており、研磨材供給装置１２によっ
て、混合管路１３ａの入口に研磨材を供給しつつ、チャ
ージポンプ１４を駆動すると、混合管路１３ａの壁面に
形成された孔から混合管路１３ａに水が供給され、混合
管路１３ａ内で研磨材と水とが混合されて、混合体とな
る。そして、この混合体は高圧ポンプ（ＳＤＩ用高圧Ｒ
Ｃポンプ）１５に送られて、ここで、加圧され、高圧混
合体として地盤改良用ロッド体（以下単にロッド体とい
う）１６に送出される。

【００１６】ここで、図２も参照して、ロッド体１６
は、その上端部に入口部が備えられるとともにその下端
部に出口部が備えられている。図示の例では、ロッド体
１６は、１６ｃ及び１６ｄを有する２孔管ロッドであ
り、出口部にはモニターヘッド１６ａが形成されてお
り、モニターヘッド１６ａにおいて、その側面（壁面）
には噴射孔１６ｂが形成され、その出口には、セメント
ミルク用ノズル（図示せず）が取り付けられている。な
お、高圧混合体はロッド体１６の１６ｃに供給される。

【００１７】図１に示すように、ロッド体１６には、地
盤改良機１７が連結されており、この地盤改良機１７に
よって、ロッド体１６が実線矢印で示すように鉛直軸を
回転軸として回転駆動され、さらに、セメントミルクプ
ラント１８から高圧ポンプ１５を経由してロッド体１６
に対して、例えば、セメントミルク等が地盤改良材とし
て供給される。なお、この地盤改良材は、１６ｄに供給
される。

【００１８】図３を参照して、いま、軟弱粘性土等軟弱
地盤２１中に複数の障害物（例えば、捨石、コンクリー
ト片、木杭、コンクリート杭等）２２が存在するものと
する。このような軟弱地盤２１に対して地盤改良工事を
施工する際には、地盤改良機１７によって、ロッド体１
６を回転させて軟弱地盤２１中にロッド体１６を進入さ
せつつ、ロッド体１６の先端部（モニターヘッド１６ａ
の先端）からアブレシブジェットを噴射する。これによ
って、障害物２２がアブレシブジェットによって粉砕さ
れ、ロッド体１６は障害物２２を貫通して所望の深度ま
で達することができる。

【００１９】ここで、図１及び図４乃至図７を参照し
て、上記の地盤改良システムを用いた地盤完了工事につ
いて説明する。

【００２０】まず、図４に示すように、地盤改良材を注
入すべき位置にロッド体１６を配置するとともに、地盤
改良機１７とロッド体１６とを連結する。さらに、前述
した高圧ポンプ１５をロッド体１６に接続する（据え付
け工程）。

【００２１】次に、図５に示すように、ロッド体１６を
回転させつつ、ロッド体１６の先端からアブレシブジェ
ットを噴射させて、軟弱地盤２１中にロッド体１６を進
入させる（削孔工程）。つまり、研磨材供給タンク１１
内に蓄えられた研磨材を、研磨材供給装置１２によって
水タンク１３に導びき、チャージポンプ１４を駆動し
て、混合管路１３ａ内で研磨材と水とを混合する。そし
て、混合体を高圧ポンプ１５に送り、高圧ポンプ１５で
加圧された高圧混合体を、ロッド体１６に送出する。

【００２２】高圧混合体はロッド体１６の１６ｃに供給
され、ロッド体１６に形成されたモニターヘッド１６ａ
からアブレシブジェットとして噴射される。この結果、
軟弱地盤２１中に障害物２２が存在しても、障害物２２
はアブレシブジェットによって削孔されて、ロッド体１
６は障害物２２を通過してさらに下方に進行することに
なる。

【００２３】図６に示すように、ロッド体１６が所望の
深度に達すると、研磨材供給装置１２、チャージポンプ
１４、及び高圧ポンプ１５を停止して、アブレシブジェ
ットの噴射を停止する。そして、地盤改良機１７によっ
てロッド体１６を回転しつつロッド体１６から研磨材入
りセメントミルク噴射を行い地盤改良を行う（造成工
程）。つまり、地盤改良機１７によってロッド体１６を
回転し、セメントプラント１８から高圧ポンプ１５を経
由してロッド体１６の１６ｄに研磨材入セメントミルク
を供給する。この研磨材入セメントミルクは、１６ｄを
通過して、ロッド体１６の側面に形成された噴射孔１６
ｂから軟弱地盤２１中に噴射される。このようにして、
軟弱地盤２１中に柱状体又は壁体を形成する。この際、
例えば、セメントミルク噴射の圧力は、１００−４００
ｋｇｆ／ｃｍ2 とされ、その流量は、５０−１００リッ
トル／分とされる。また、研磨材は一分当たり５−１０
ｋｇ注入される。

【００２４】図７に示すように、ロッド体１６が引き抜
かれた状態で研磨材入セメントミルクの注入が完了す
し、造成工程が終了する。

【００２５】上述のようにして、複数の地点で削孔工程
及び造成工程を行って、軟弱地盤２１の改良工事が終了
する。

【００２６】なお、上述の例では、アブレシブジェット
を直接加圧方式で形成する例について説明したが、直接
加圧方式に限らず、系路中混合方式等を用いてアブレシ
ブジェットを形成するようにしてもよい。また、ロッド
体１６として１６ｃ及び１６ｄを備える２孔管ロッドを
用いたが、ロッド体１６として単管を用いてもよく、こ
の場合には、アブレシブジェット及びミルク噴射が同一
の通路で噴出されることになる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、硅砂
等の研磨材を含むアブレシブジェットを噴射しつつ削孔
を行うようにしたから、地盤中に障害物が存在しても、
削孔が困難となることなく、容易に所望の深度まで削孔
を行うことができる。しかも、硅砂等の研磨材を含むア
ブレシブジェットを用いているから、掘削力が増強さ
れ、掘削時間が短縮されるばかりでなく、造成径を大き
くすることができる。

【００２８】さらに、本発明では、硅砂等の研磨材を含
むアブレシブジェットを噴射しつつ削孔を行うから、地
盤中にあらかじめ硅砂等の研磨材が注入されて、地盤を
強化することができ、その結果、セメント等の地盤改良
材の添加量を少なくして所望の強度が確保できるという
効果もある。

【００２９】このように、本発明では、地盤中に障害物
が存在しても、良好に地盤改良を行うことができるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による地盤改良システムの一例を示す図
である。

【図２】図１に示す地盤改良システムで用いられるロッ
ド体の一例を示す図である。

【図３】地盤中に障害物が存在する際の削孔を示す図で
ある。

【図４】図１に示す地盤改良システムを用いた際の地盤
改良工事における据え付け状態を示す図である。

【図５】図１に示す地盤改良システムを用いた際の地盤
改良工事における削孔工程を示す図である。

【図６】図１に示す地盤改良システムを用いた際の地盤
改良工事における造成工程を示す図である。

【図７】図１に示す地盤改良システムを用いた際の地盤
改良工事における造成終了状態を示す図である。

【符号の説明】

１１ 研磨材供給タンク １２ 研磨材供給装置 １３ 水タンク １３ａ 混合管路 １４ チャージポンプ １５ 高圧ポンプ（ＳＤＩ用高圧ＲＣポンプ） １６ 地盤改良用ロッド体 １６ａ モニターヘッド １７ 地盤改良機 １８ セメントミルクプラント

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 郡山 雅臣 東京都品川区西五反田７丁目10番４号 トーメン建機株式会社内 (72)発明者 藤原 孝喜 佐賀県佐賀郡富士町大字下熊川159番地 68 株式会社富士建内 (72)発明者 島内 明 佐賀県佐賀市水ヶ江２丁目４番17号 株 式会社島内エンジニア内 (72)発明者 三浦 哲彦 佐賀県佐賀市中館町12−４ (56)参考文献 特開 平11−81295（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−101225（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E02D 3/12

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地盤に地盤改良材を注入して地盤の改良
   を行う地盤改良システムであって、水に研磨材が混入さ
   れた混合物を加圧して高圧混合物を生成する生成手段
   と、前記地盤に挿入される中空のロッド体とを有し、前
   記地盤改良材を注入する前に、前記ロッド体に前記高圧
   混合物を供給して前記ロッド体の先端から高圧噴流を噴
   射しつつ削孔を行うようにしたことを特徴とする地盤改
   良システム。
2. 【請求項２】 請求項１に記載された地盤改良システム
   において、前記生成手段は、水が蓄えられた水タンク
   と、前記研磨材が蓄えられ前記水タンクに前記研磨材を
   搬送する搬送手段と、水タンク内に配置され前記水と前
   記研磨材とを混合して混合物を生成する混合手段と、前
   記混合物を加圧して前記高圧混合物とする加圧手段とを
   有することを特徴とする地盤改良システム。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載された地盤改良シ
   ステムにおいて、前記研磨材は硅砂又はガーネットであ
   ることを特徴とする地盤改良システム。
4. 【請求項４】 地盤に地盤改良材を注入して地盤の改良
   を行う地盤改良工法であって、中空のロッド体を用いて
   前記地盤に削孔を行う際、 水と研磨材とを混合し、加圧した後に前記ロッド体へ送
   出し、 前記ロッド体の先端部から水に研磨材が混合され
   た高圧噴流を噴射しつつ前記削孔を行う第１の工程と、 前記第１の工程終了後前記ロッド体に前記地盤改良材を
   供給して前記地盤の造成改良を行う第２の工程を有する
   ことを特徴とする地盤改良工法。
5. 【請求項５】 請求項４に記載された地盤改良工法にお
   いて、前記研磨材は硅砂又はガーネットであることを特
   徴とする地盤改良工法。