JP3595735B2 - 噴流式複合撹拌工法における地盤状況検出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本願発明は、噴流式複合撹拌工法における高圧ジェット（固化材を含む）噴流の地盤中における到達距離の計測を含む地盤状況検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
機械式撹拌工法に加えて噴射式撹拌工法を併用し地盤中に固化材を供給・混合して固化構造物を造成し、地盤強度を改良する手段は公知である。
【０００３】
この種の工法は、回転掘削軸に取付けた撹拌翼を回して地盤を撹拌すると共に、前記撹拌翼の基部から翼端にわたる所定の個所に開口したノズルから流体を地盤中に供給またはジェット噴射して固化材と地盤土とを混合し、その範囲内で地中に固化構造物を造成するものであるが、その際、固化材の必要量が供給され、それらが均等に地盤土と混合していることを前提とし地盤中に造成される固化構造物の領域を確認しようとする場合に少なくとも、撹拌翼の回転軌跡の範囲を固化構造物の外縁位置とすることの保証は可能としても、外向き高圧ジェット噴流の地盤中における到達距離は、地盤の土質、土性（強度、含水比、間隙比）などに関係して変動するために、従来、固化材の到達距離を保証するのに、安全率を見込んで必要以上の高圧をジェット流体に加えるとか、固化材の供給量を多めに確保するなどの手段を講じていたので、経済的施工が困難であった。
【０００４】
そこで、地盤中でのジェット噴流の到達距離を確実に制御できるようにし、上記の不都合を解決する工法（特公平７−３０５５１号工法参照）が提案された。すなわち、掘削回転軸に対して軸方向に少なくとも一対の撹拌翼を設け、それぞれの撹拌翼端に設けた外向きノズルからの固化材を含むジェット噴流を撹拌翼端よりも外側の地盤中で相互に交差するよう設定し、当該個所にジェット噴流のエネルギーを集中させることにより前記噴流の地盤中における到達距離を特定して、固化材の供給、混合範囲を限定し、施工される固化構造物の外周縁を確定するようにした固化構造物施工制御工法が、それである。
【０００５】
当該工法によれば、それぞれ、撹拌翼に設けた外向きノズルのジェット噴流の向きを調整してその交差位置を特定すれば、地盤中のジェット噴流の到達距離が定まり、掘削回転軸に対し所望半径を有する固化構造物の経済的施工が可能になるとされている。
【０００６】
ところで、上記工法により施工した場合、固化材の供給条件を一定に保持したとしても、実際に地盤中のどの辺りまでの距離に固化材が到達して固化構造物が形成されるかについては、地盤の土質、土性の不特定な条件下においては、確からしいことは判っても確かな処は見透かすことができない。
小規模の実験では、所要条件の許における施工結果を地盤中から掘り起こし、固化構造物の形状・構造を実測して設計諸条件と対比することもできるが、そのような実測は、対象物が大掛りになるにつれて多額の経費が必要になる。
まして、通常施工される規模の場合では、形成される固化構造物の実測は、実際上、不可能に近い。
【０００７】
また、施工中に、一々、対象物を掘り出して、実測・確認するなどできることではない。
とは言うものの、上記工法において、固化材を含むジェット噴流の地盤中における到達距離を具体的に検出したいという要望は、施工依頼主は勿論のこと、業者側からも施工管理上、屡々、なされている。
すなわち、ジェット噴流の地盤中での具体的到達距離が判れば、それに応じた固化材の供給圧力、供給量の制御が可能になるからである。
さらに、既設の地下構造物（固化構造物を含む）に近接して新たに地盤強化を行なう場合、既設の地下構造物と新規施工の構造物の領域との間に隙間が無く、しかし、両者間が近接し過ぎないようしたい、もしくは必要以上に近接することを要しないとする要求は、経済的施工の上から、屡々、要望されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本願発明は、従来手段に内在する上記諸問題を解消すると共に、この種工法に寄せられた従来からの要望を可及的に叶え、また、施工中、必要に応じ、ジェット噴流の地盤中における到達距離もしくはそれに近い位置をタイムラグ無しに測定して、地上にあって施工管理に必要な情報を採取することができる噴流式複合撹拌工法における地盤状況検出（ジェット噴流の到達距離計測を含む）装置を提供することを目的とする。
また、地盤中の施工状態をビジュアルに表示して、具体的に固化構造物の形状・構造を識別し、施工の精度、確実性を確認させることにある。
もしくは、既設の地下構造物に対する新規施工領域の位置関係を検出する手段を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、上記目的を達成するため、次に述べるとおりの各構成要件からなる。
（１）回転掘削軸に対し放射方向に取付けた機械式撹拌翼と前記撹拌翼端付近に外向きに設置したジェットノズルとよりなり、掘削軸を回転させると共に、前記ジェットノズルから地盤中に噴射する高圧ジェット流の先端を前記撹拌翼の撹拌領域よりも外側の所定位置まで到達させて、固化材を地盤中に供給・混合するようにした噴流式複合撹拌・掘削装置において、
前記撹拌翼の一つに、放射方向に伸縮するシリンダー・ピストンを並設し、
前記シリンダー・ピストンの前端が、少なくとも、所要距離もしくは高圧ジェット流の先端の地盤中における到達点の回転軌跡を超えて伸び、
前記シリンダー・ピストンを移動させる圧力流体の流体圧を計測してシリンダー・ピストンの前端が対向する地盤土の状况変化を、
シリンダー・ピストンの変位に連動するワイヤの移動またはシリンダー・ピストンに供給する圧力流体の供給容量により、地盤中におけるシリンダー・ピストンの前端位置の回転掘削軸からの半径長さを計測できるようにした、
噴流式複合撹拌工法における地盤状況検出装置。
【００１０】
（２）回転掘削軸に対し、軸方向に離して少なくとも一対の放射方向に取付けた機械式撹拌翼と前記撹拌翼端付近にそれぞれ外向きに設置したジェットノズルとよりなり、前記各ジェットノズルから噴射する２つの高圧ジェット流を、前記撹拌翼の撹拌領域よりも外側の地盤中の所定位置で交差させて、固化材を地中に供給・混合するようにした噴流式複合撹拌・掘削装置において、
前記撹拌翼の一つに、放射方向に伸縮するシリンダー・ピストンを並設し、
前記シリンダー・ピストンの前端が、少なくとも、前記各高圧ジェット流の地盤中の交差点の回転軌跡を超えて伸び、シリンダー・ピストンの前端が対向する地盤土の状况変化を計測できるようにした、
上記第（１）項記載の噴流式複合撹拌工法における地盤状況検出装置。
【００１１】
（３）シリンダー・ピストンは、撹拌翼の掘削回転方向に対し追従側か、撹拌翼内に取り付けたことより成る上記第（１）または第（２）項記載の噴流式複合撹拌工法における地盤状況検出装置。
（４）シリンダー・ピストンは、複動式であって、テレスコピック構造を備え、最も縮めたときの長さは、一つの撹拌翼の放射方向長さとほぼ、同一か、それよりも僅かに短いことより成る上記第（１）乃至第（３）項記載のうちの何れか一項記載の噴流式複合撹拌工法における地盤状況検出装置。
【００１２】
【発明の実施の形態】
放射方向に取付けた機械式撹拌翼と、少なくとも前記撹拌翼端付近の外向き方向に設けた高圧ジェットノズルとを備えた掘削軸を回転して地盤中、所望深さまで掘進しながら前記撹拌翼により地盤を撹拌する一方、掘削軸を逆転させながら軸方向に移動させて、所要深さにわたり高圧ジェットノズル等から流体を地盤中に供給、噴射して固化材などを地盤土と混合させ、機械式撹拌翼の及ぶ領域又は高圧ジェット流が到達する領域もしくは機械式撹拌翼の及ぶ領域と高圧ジェット流が到達する領域の地盤中に固化構造物を造成するようにした地盤の改良工法において、
【００１３】
高圧ジェット噴流により地盤に水又は固化材を供給・撹拌した後に、シリンダー・ピストンが取り付けられた撹拌翼を上記処理済み地盤内の所望深さにセットして、回転位相角を決めて停止し、前記シリンダー・ピストンに作動流体を供給して伸長させるようにすれば、高圧ジェットノズルより水又は固化材を地盤中に噴射、混合させた領域はその地盤の土質、土性が、前記高圧ジェット流の先端が到達し得なかった先の地盤土とは物理的な性質が異なるため、当該領域の境界辺りで地盤に対向するピストンの前端の移動抵抗が変動するので、そのときのピストン前端の掘削軸心からの位置を計測することにより、その深さにおける前記回転位相角方向の高圧ジェット流の地盤中の到達距離、すなわち、固化構造物などの半径を具体的に測定することができ、地上において時間差なしで施工管理の資料を入手することが可能になる。
【００１４】
上述の計測は、必要に応じ掘削軸を間歇的に回転させて、高圧ジェット流先端の各方向角の地盤中の到達距離を計測し、また、掘削軸を軸方向に上下させて、地盤の所望深さに対し、上記同様、所要回数、計測を実施するようにしている。また、既設の固化構造物に隣接して新規に施工する場合は、高圧ジェット流の先端が既設の構造物の外周縁に到達しているか否か、新たな固化構造物の周縁が既設の固化構造物に接続して設置されているか、間隙があつて良いものかを確かめることができる。
次に、本願発明の好ましい一実施例を図面に沿って説明する。
【００１５】
【実施例】
図１は、本願発明装置のシリンダー・ピストンを掘削回転方向追従側に取付けた撹拌翼を含む噴流式複合撹拌工法における地盤状況検出（ジェット噴流の到達距離計測を含む）装置の撹拌翼の一実施例の斜視図、図２は、一部を切り欠いて示す噴流式複合撹拌工法における地盤状況検出装置の要部の側面図及び平面図、図３は、前記装置の要部を構成するシリンダー・ピストンの断面及び作動を示す図である。
図１中、回転掘削軸１に対し、軸対称に、かつ放射方向に設けた撹拌翼２において、掘削進行方向に対して追従側翼縁３に沿い、かつ、撹拌翼２の長手方向に並行してシリンダー・ピストン４，５を取付けている。
【００１６】
図で、左回り（掘進方向）回転の前記撹拌翼２の進行方向側前面は、下側が切り刃の形状に形成され、撹拌翼２が地盤中を左回りに回転すると、回転掘削軸１を下方に移動させる力、掘進力が生じ、地盤土を撹拌する。
前記翼２の掘削前進方向縁に対して追従側翼縁３は、上側を切り刃状に形成して、撹拌翼２が逆転（右回り）したときには、回転掘削軸１を上方に移動させる力、したがって地盤から抜き出す力を生じ、地盤土を撹拌する。
シリンダー・ピストン（半径測長又は地盤状況検出手段）４，５は、回転掘削軸１の掘削回転の際の、撹拌翼２の進行方向縁に対し追従側の翼縁３に沿い、翼２の長手方向に並行して取り付けて、掘削軸１の掘進動作のときに可及的に地盤から受ける抵抗が少なくなるように、また、撹拌翼２の掘削機能を妨害することが無いようにシリンダー４を介して撹拌翼２に固定している。
【００１７】
図は、半径測長手段４，５を縮小し最短長さにした場合を示しており、半径測長手段４，５の全長と撹拌翼２の放射方向長さ（片翼）とは、ほぼ同一で、少なくとも、ピストン５の伸長側前端は、撹拌翼２の放射方向端よりも僅かに内側、すなわち、回転掘削軸１寄りに配置されていることも同趣旨に基づく。
ピストン５の伸長側前端は、上記半径測長手段４，５が放射方向に伸びるときに地盤の状況に応じて所要の抵抗（反力）を受けるように、その伸長（行程）方向に対し直角な面６を備えている。
シリンダー４に連結された配管７〜９は、半径測長手段４，５を作動させる圧力流体の供給、排出のための管路で、図２（ａ），（ｂ）に示すように、回転掘削軸１の外周面に沿って上部に延び、掘削軸１に設けたスイベルジョイント１１に連結している。
【００１８】
地表に設置した油圧ユニット１２、流量計１３及び油圧ホース１４〜１６を介して前記スイベルジョイント１１に連結された管路を通して所定の圧油を半径測長手段４，５に供給・排出し、その動作を制御する。
半径測長手段４，５を作動させたときの当該圧力流体の供給量又は排出量及び圧力を測定することにより、そのときのピストン５の伸長側端面６の地盤中の位置及び地盤土の状況を測定することができる。
なお、上述のピストン５の伸長側端面６の地盤中の位置については、機械的手段、たとえば、ピストン端面６に連結したワィヤーを回転掘削軸１に沿って地表まで延出させて当該ワィヤー部分に目盛を施しておけば、ピストン５の移動に応じて引き込まれるワィヤーの目盛を計測し、伸長側端面６位置が掘削軸１の軸心からどれ程離れているかを地表から推測することができる。
【００１９】
図１に戻って、撹拌翼２に取り付けた半径測長手段４，５は、回転掘削軸１を逆転させたときには前記翼２の前進方向縁に配置されていることになり、撹拌地盤からの摩擦抵抗（反力）を受けることを免れないが、当該地盤土は掘進時において撹拌済みとなって乱れているから、新規地盤土のそれに比べ、比較的に小さな反力に耐えるだけでよい。
なお、半径測長手段４，５を地盤の流動抵抗から保護しようとするならば、当該測長手段４，５を、撹拌翼２の外郭内側に吊下・収納する方法もある。
【００２０】
図中、高圧ジェット噴流１０は、掘削軸１軸芯に対し線対称に設けた撹拌翼２の他方の端部近くに外向きに取り付けたジェットノズル１７から地盤中に噴射、供給される固化材を主成分とした流体であって、本実施例にあっては、掘削軸１及び撹拌翼２を逆転させながら、撹拌翼２端から外方向、斜め下向きに地盤中に噴射させている。
図示していないもう一つの高圧ジェット噴流が、同時に別の撹拌翼２端に設けたノズルから地盤中に噴射、供給され、そのジェット噴流の方向が、さきの高圧ジェット噴流１０と地盤中の所定位置で交差する向きにセットされている。
前記交差させる高圧ジェット噴流１０，１０の向きを、撹拌翼２の逆転又は正転を補助する方向にセツトする選択もあり得る。
要するに、撹拌翼２による地盤の撹拌領域の外側に、高圧ジェット噴流１０による撹拌領域を設定した固化構造物を形成する複合撹拌工法を実施している。
前記工法及び本件計測又は地盤状況検出装置の操作方法の一例については、図４，５を用いて後述する。
【００２１】
図２を参照して、同図は上記複合撹拌工法を実施する装置の要部を示すもので、図２（ａ）は、主として半径測長手段４，５を遠隔制御する油圧ユニット１２と圧油の送排切換えバルブ及び当該圧油の供給量、油圧の変動を計測する手段１３及び表示・記録手段並びに圧油供給、還流のためのフレキシブル管路１４〜１６とよりなる半径計測装置の一部側面図であり、圧油の供給量を計測して前記ピストン５の端面６の地盤中における位置（回転掘削軸芯に対する半径距離）を、油圧の変動を計測して、その位置における地盤土の状况変化を、それぞれ検知する機能を備えている。
【００２２】
上記圧油の供給、還流管路１４〜１６端と回転掘削軸１側に取り付けた配管７〜９との間は、それぞれスイベルジョイント１１を用いて互いに連結している。
すなわち、油圧ユニット１２とその制御手段とは地表定置型であるのに対して、操作時における回転掘削軸１は回転、かつ、上下方向に移動するから、同掘削軸１に取り付けたスイベルジョイント１１に連結している圧油の供給、還流管路１４〜１６は、余裕長さを有する耐圧フレキシブル管を用いる。
図２（ｂ）及び（ｃ）は、さきに図１において斜視図で示した半径計測装置における撹拌翼部分の側面図及び平面図であって、図中、図１において付したものと同一の符号を施した部材は、図１で述べた説明、名称と同一である。
【００２３】
図２（ｃ）において、回転掘削軸１が地盤を掘進する場合には、掘削軸１及び同軸１に放射方向に取り付けた撹拌翼２は、矢印方向、すなわち、左回りに回転する。撹拌翼２の追従縁３側に取り付けた半径計測手段のピストン５は掘削軸１に対し放射方向に沿って伸縮するように設けてある。
地盤の撹拌・混合操作時又は適時に、距離計測手段を取り付けた撹拌翼２と対称的に設けた撹拌翼２端付近で外向きに設けたノズル１７から、固化材を含む高圧ジェット噴流１０を地盤中に放射する。
【００２４】
図２（ｂ）に戻って、撹拌翼２の回転・撹拌により地盤が撹拌される領域の外周（面）１８は、ほぼ、撹拌翼２端と一致するが、同時に撹拌翼２端付近から斜め下方に地盤中に噴射される高圧ジェット噴流と、図示されない他の撹拌翼端付近から斜め上方に噴射される高圧ジェット噴流との交差点の地盤中における回転軌跡（当然、回転掘削軸１も回転している）は、掘削軸１に対し撹拌翼２端よりも放射方向に離れた符号１９を付した面により便宜的に示されている。
なお、撹拌翼２（ノズル１７又は計測手段４，５を備えていない）は、回転撹拌軸１の軸芯方向に互いに離して複数対、他にも設けることができる。
【００２５】
したがって、撹拌翼２の回転・撹拌により地盤が撹拌された領域の外周面１８と地盤面１９との間の距離ｘにより表示された地盤は、回転する撹拌翼２から高圧ジェット噴流に載って供給された固化材などを含む交差噴流部により地盤土が撹拌されて、固化材が地盤土に混合している領域を形成している。当該領域は、時間の経過につれて変化し固化構造物を形成するが、撹拌・混合直後の土質、土性は、地盤面１９よりも外側の原地盤のそれと差異が生じる。
【００２６】
いま、図示の状態において、地表から油圧配管７〜９を介して半径計測手段のシリンダー４側に圧油を供給・排出してピストン前端面６を放射方向に地盤中に伸長させるときは、端面６が受ける地盤土からの流動抵抗は、少なくとも交差噴流部の領域ｘを移動中と、地盤面１９に到達して原地盤へ貫通、進入ｙした後の地盤からの流動抵抗との間で、地盤の状況変化に応じて差異が生じる。
計測器により、地盤からの流動抵抗が変動したときのピストン前端面６の地盤中の位置、すなわち、回転掘削軸心からの放射方向半径距離が地表から判れば、高圧ジェット噴流の交差噴流が、撹拌地盤の何の距離まで到達していたかを具体的数値に基づいて確認することができる。
そのため、前記噴射半径計測手段のピストン前端面６の行程が、縮小時に比べて少なくとも、距離ｘ＋ｙだけは伸長する構成とする。
【００２７】
図３は、撹拌翼２の翼長に沿って取り付けた半径計測手段のシリンダー・ピストン４，５の一実施例の断面作動図を示すもので、２段式伸長機構を備え、その（ａ）行程が、最も短く収縮した状態、すなわち、撹拌翼２の翼長とほぼ、同一長さを示し、（ｂ）行程が、一段目が伸長しているところ、（ｃ）行程が、一段目が伸長し終わって、二段目が伸長しているところ、（ｄ）行程が、一段目、二段目が共に伸長し終わって、ピストン５の端面６が回転撹拌軸に対し最も離れたところまで移動した状態を示している。
上記噴射半径計測手段のシリンダー・ピストン４，５はまた、複動式構造を採り、地上からの圧油供給、排出制御により、図３（ｄ）に示す状態から、図３（ａ）まで、収縮・変位する。
なお、図示のシリンダー・ピストン４，５は、３ポート２段式伸長機構よりなるが、構造によっては２ポート２段式であっても作動するし、また、一段伸長式が採用できる場合も、あり得る。
【００２８】
図３に沿って、その構造、作用を説明すると、その（ａ）において、シリンダー４には、基部及び端部にそれぞれ圧油の供給・排出孔（ポート）Ａ及びＢ，Ｃが設けてあり、それぞれシリンダー４内空間Ｈ及びＪに連通している。このシリンダー４内筒を往復滑動するピストン５１を基端とし、これにシリンダー４端部から外方に向かって伸長・滑動する中空のロツド５２及び前記ロツド５２と同芯で、二重筒に形成した中心ロツド５３を連結して構成した一段目のピストンロッドが、前記シリンダー４に嵌着され、その際、シリンダー４のポートＡは、その内筒とピストン５１とにより囲まれた空間Ｈに、ポートＢ，Ｃは、シリンダー４内筒とピストン５１及びロツド５２とにより区画された空間Ｊに、それぞれ連通している。
また、前記ピストン５１には、図３（ｃ），（ｄ）における各部材の相互位置関係において、（後述する）空間ＫとポートＣを連通する通孔Ｃ１と、中心ロツド５３に囲まれた空間ＭとポートＢを連通する通孔Ｂ１とが、それぞれ独立に穿設されている。
【００２９】
さらに、通孔Ｂ１は常時、細孔ｓにより空間Ｊと連通している。
前記一段目のピストンロツドの中空ロッド５２の内側面と中心ロツド５３の外周面との間で往復滑動するピストン５４を基端とし、これにロツド５２端部から外方に向かって伸長・滑動する中空ロツド５５を連結して構成した二段目のピストンロッドが、前記中空ロツド５２、５３に嵌着され、その際に形成されるロツド５２の内側基部と前記ピストン５４とにより囲まれた空間Ｋ〔図３（ｃ）参照〕と、ポートＣとを連通する〔図３（ｃ），（ｄ）における各部材の相互位置関係において〕通孔Ｃ１をピストン５１に設けたことは前述したとおりである。
【００３０】
また、中空ロツド５５内周面と中心ロツド５３の外周面との間には筒状空間が存在し、それによって、ロツド５２の内筒とピストン５４及びロツド５５外周面とにより囲まれる空間Ｌとロツド５５内の空間Ｍとが、ロツド５５の基部に近い個所の筒壁に穿設した細孔ｍを介して連通している。
以上説明した通りの構成よりなる噴射距離計測手段の作動原理を説明すれば、以下のとおりである。
【００３１】
（１）伸長動作
図３（ａ）において、ポートＡから供給した圧油は、シリンダー４内の空間Ｈを満たしてピストン５１を押出し、一段目のピストンロッドを外側に向かって伸長させるように作動する〔図３（ｂ）参照〕。同時に、空間Ｊを満たしていた圧油は、ポートＢまたは，Ｃ、もしくはポートＢ，Ｃから排出される。
此処では、ポートＡ及びＢ，Ｃを流れる圧油の状態は、地上に設けた管路切換装置により制御されている。
【００３２】
図３（ｃ）に見られるように、ピストン５１がシリンダ４端まで到達し、一段目のピストンロッドが伸長し終わると、ピストン５１に設けた通孔Ｃ１とポートＣとが並びに通孔Ｂ１とポートＢとが連通する。そこで管路切換装置が作動して、ポートＡを閉鎖すると共にポートＣから圧油が供給され、その圧油はピストン５１に設けたポートＣ１を通って流れ空間Ｋを拡げ、ピストン５４を移動させて二段目のピストンロツドを外側に向かって伸長するように作動する。また、同時に空間Ｌ内の圧油が、ロツド５５の筒壁に穿設した細孔ｍを介して空間Ｍ内に流入し、ピストン５１に設けた通孔Ｂ１を介して、ポートＢに戻り、排出される〔図３（ｃ）参照〕。
なお、ピストン５１に設けた細孔ｓはその際、シリンダー４の内壁により、閉鎖されている。
【００３３】
図３（ｄ）は、空間Ｋを拡げて、ピストン５４を最終行程まで移動させ、二段目のピストンロツドを外側に向かって最大限に伸長させた状態を示している。
その時でも、ロツド５５の筒壁に穿設した細孔ｍは、空間Ｌと空間Ｍとの間を連通している必要があることから、細孔ｍの穿設位置はピストン５４に近接していなければならない〔図３（ｄ）参照〕。
ここでピストンロツド前端面６は、縮小位置から少なくとも距離ｘ＋ｙだけ移動するストロークを具備することを要求されている。
【００３４】
通常、地盤状況検出は、上記二段目のピストンロツドの伸長行程において、計測するように設計されている。二段目のピストンロツドの伸長行程中に、ピストン５の伸長側端面６が地盤面１９に到達し、端面６に加わる地盤土の反力（抵抗）が大きくなると、その抵抗に打ち勝ってピストン５の伸長側端面６を伸ばすために供給圧油の圧力が、その前後で変化する。
油圧の変化時期と、その時のシリンダー・ピストン４，５への送油量とを対比させれば、油圧の変化時期にピストン５の伸長側端面６が回転掘削軸心からどれ程、離れた位置にあったのかが、地表に設置した計測器１３に基づいて、測定することができる。
ピストン５の伸長側端面６が回転掘削軸心からどれ程、離れた位置にあったのかは、その時迄に排出された圧油の容量を計測することによっても、測定することができることは、勿論である。
【００３５】
（２）縮小動作
図３（ｄ）において、地表の管路切換装置の作動に基づき、ポートＢは給油、ポートＣは排油回路に連通する。ポートＢに供給された圧油はピストン５１の通孔Ｂ１を通って空間Ｍに流入し、ロツド５５の筒壁に穿設した細孔ｍを介して空間Ｌに入り、ピストン５４を押し下げ、二段目のピストンロツドを縮める方向に動かす。その際、空間Ｋは通孔Ｃ１を介してポートＣに連通しているので、空間Ｋにある圧油は排出回路となったポートＣを通して外部に排出される。
【００３６】
図３（ｃ）において、圧油供給管路のポートＢ、圧油排出管路ポートＣが機能して二段目のピストンロツドを縮める方向に移動させ、ピストン５４がピストン５１に接する位置まで戻り、ピストン５１に設けたポートＣ１が閉鎖されたときに管路切換装置が作動して、ポートＡが排出管路に連通する。
図３（ｂ）で、圧油供給管路ポートＢから供給される圧油は、ピストン５１に穿設した細孔ｓを通って、空間Ｊに入り、一段目のピストンロッドを縮める方向に移動させると、圧油供給管路ポートＢと空間Ｊとが直通し、空間Ｈの圧油がポートＡから排出されるにつれて、一段目のピストンロッドが原位置に戻る。
図３（ａ）は、縮小状態における、各部材の関係位置を示す。
【００３７】
図４は、交差噴流式複合撹拌工法における、回転撹拌軸１の掘進貫入行程を示す模式図で、その（ａ）は、掘削撹拌装置を地盤の所定位置に誘導して、リーダー及び回転掘削軸１を地表に対し垂直に配置したところ、図中、回転掘削軸１の上端部はリーダーに誘導されて上下に滑動する撹拌機に、下端部近くには放射方向に設けた一対の撹拌翼２を複数段、取付けている。本実施例では、その内の一枚の撹拌翼２に沿って半径計測手段のシリンダー・ピストン４，５を取付ける。また、回転掘削軸１の上下軸方向に設けた一対の撹拌翼２，２の端部にそれぞれ、外向きにノズル１７，１７が設けてあり、それら一対のノズル１７，１７から噴射される高圧ジェット流１０は、撹拌翼２端よりも放射方向外側の所定の空間で交差するように調整されている。
【００３８】
図４（ｂ）では、掘削撹拌装置を所定位置にセットした後、撹拌機を作動し、回転掘削軸１、撹拌翼２，２を掘進方向に回転させながらリーダーに沿って降下させ、掘削軸１の下端部近くに設けた撹拌翼２，２を、地盤中に貫入・掘削している。
その際、先進撹拌翼２，２の下面付近から固化材を地盤中に吐出・供給し、これを原地盤土に混合・撹拌して、固化構造物を造成する。
原地盤土の撹拌領域と原地盤との境界を面１８で示す。
図４（ｃ）は、上記（ｂ）の操作を進め、撹拌翼２，２を掘進地盤の所定（設計）深さまで貫入し終わったところで、定位置撹拌を行ないつつあるところを示す。回転掘削軸１の周りの一定半径の地盤は、撹拌翼２，２の回転により原地盤土と固化材とを混合・撹拌された柱状構造が形成されている。
【００３９】
図５（ａ）は、回転掘削軸１の引き抜き工程を示し、撹拌機を逆転させ撹拌翼２，２を回しながら、その先端に設けた少なくとも一対のノズル１７，１７からエアーと固化材とが混じった高圧ジェット噴流１０，１０を噴出させて撹拌翼２端よりも放射方向外側の所定の地盤中で交差させながら回転掘削軸１を引き抜いて行く。この工程では、前記ジェット流交差点のスパイラルな回転軌跡に沿って、面１８よりも半径方向外側領域に拡がる原地盤土と噴流に載った固化材とが混合・撹拌した、より径の大きな柱状構造が形成される。
【００４０】
当該柱状構造の地盤中の外周面は、通常、前述ジェット噴流の交差点の回転軌跡であるとされている。その混合・撹拌領域と、原地盤との境界面を地盤面１９とする〔図２（ｂ）参照〕。
ただし、上記境界面は、撹拌翼２，２のような機械的撹拌が施された処とは異なり、固化材を含むジェット噴流１０，１０によって原地盤土が撹拌、混合されているから、高圧ジェット噴流の交差点の回転軌跡が、設計どおり地盤中に配置されているか否か確かとはいえない。
施工中の、地盤中に形成されるものであるから、見透かす訳にも行かない。
【００４１】
図５（ｂ），（ｃ）は、上記境界地盤面１９の半径測定工程を示し、図５（ａ）工程を続けた後、再び、撹拌機を貫入方向に回転させて、撹拌翼２，２を所定深さに沈めた後、回転掘削軸１のスイベルジョイント１６、配管７〜９を通して圧油、排出油を半径長測定装置のシリンダー・ピストン４，５に供給、連通すれば、ピストン５が放射方向に伸び、その際、混合・撹拌領域ｘと、原地盤とでは、ピストン５の移動抵抗が異なるから、地表において、供給油圧の変動と、そのときのピストン前端６位置を計測する。境界地盤面１９の位置、すなわち、回転掘削軸１から地盤面１９迄の距離、領域ｘの大きさを確認することができる。
【００４２】
▲１▼ 回転掘削軸１の回転角度０において、境界地盤面１９の半径を計測し終わった後、
▲２▼ 回転掘削軸１を９０°回して、同様に境界地盤面１９の半径を計測し、
▲３▼ 更に、９０°回して、境界地盤面１９の半径を計測し、
▲４▼ それから回転掘削軸１を９０°回し、境界地盤面１９の半径を計測すれば、測定装置の深さにおける交差ジェット噴流による原地盤土と固化材などとの撹拌・混合領域ｘの、全ての形を測定することができたことになる。
要すれば、撹拌・混合領域ｘの深さ方向において、上記計測手段を複数段施すことにより、地盤中に、上下方向に亘って形成される固化構造物の全貌を把握することができる。
【００４３】
図５（ｄ）は、回転掘削軸１の引き抜き工程において、撹拌機を逆転させて撹拌翼２，２を回しながら、その先端に設けた一対のノズル１７，１７からエアーと高圧固化材との混合ジェット噴流を噴出して地盤中で交差させ、前記交差点の回転軌跡に沿って、原地盤土と固化材などとの混合・撹拌領域を形成すると共に、、所要深さで、ジェット噴流の噴射・供給を停止し、地盤中に段部を有する固化構造物を形成する処を例示している。
【００４４】
▲１▼ 回転掘削軸１の回転角度０において、境界地盤面１９の半径を計測し終わった後、
▲２▼ 回転掘削軸１を９０°回して、同様に境界地盤面１９の半径を計測し、
▲３▼ 更に、９０°回して、境界地盤面１９の半径を計測し、
▲４▼ それから回転掘削軸１を９０°回し、境界地盤面１９の半径を計測すれば、測定装置の深さにおける交差ジェット噴流による原地盤土と固化材などとの撹拌・混合領域ｘの、全ての形を測定することができたことになる。
要すれば、撹拌・混合領域ｘの深さ方向において、上記計測手段を複数段施すことにより、地盤中に、上下方向に亘って形成される固化構造物の全貌を把握することができる。
【００４５】
図５（ｄ）は、回転掘削軸１の引き抜き工程において、撹拌機を逆転させて撹拌翼２，２を回しながら、その先端に設けた一対のノズル１７，１７からエアーと固化材との混合高圧ジェット噴流を噴出して地盤中で交差させ、前記交差点の回転軌跡に沿って、原地盤土と固化材などとの混合・撹拌領域を形成すると共に、、所要深さで、ジェット噴流の噴射・供給を停止し、地盤中に段部を有する固化構造物を形成する処を例示している。
【００４６】
【発明の効果】
本願発明は、以上述べたとおりの構成を具備し、噴流式複合撹拌工法を用いて広範囲に地中の固化構造物を施工するに当たり、撹拌翼の端部付近から外側方向噴射される高圧ジェット噴流先端の地盤中における到達距離、すなわち、地盤土と固化材を含む高圧ジェット噴流との撹拌・混合領域の範囲を施工中、任意に計測可能にし、上記工法における施工管理の資料を収集して、その計測結果に基づいて地盤の特性に応じ設計項目の実施を経済的に可能にすると共に、複合撹拌工法の信頼性を向上させ、前記工法に基づく施工品質を高めるようにした複合撹拌工法における高圧ジェット噴流の噴射距離計測装置をを提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の噴流式複合撹拌工法における高圧ジェット噴流の高圧ジェット噴流の噴射距離計測装置における回転撹拌翼部分の一実施例斜視図である。
【図２】本願発明の噴流式複合撹拌工法における高圧ジェット噴流の噴射距離計測装置の一実施例の要部のみを示す側面図及び、回転撹拌翼部分の平面図である。
【図３】本願発明の半径測長手段を構成するシリンダー・ピストンの作動断面図である。
【図４】本願発明の噴射距離計測装置を備えた混合撹拌装置による噴流式複合撹拌工法の掘進行程を示す説明図である。
【図５】本願発明の噴射距離計測装置を備えた混合撹拌装置による噴流式複合撹拌工法の撹拌・混合及び計測行程を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 回転掘削軸
２ 撹拌翼
３ 追従側撹拌翼縁
４ シリンダー
５ ピストン
６ ピストンの伸長端面
７〜９ 油圧配管
１０ 高圧ジェット噴流
１１ スイベルジョイント
１２ 油圧ユニット
１３ 計測装置
１４〜１６ フレキシブル圧油管路
１７ ノズル
１８ 境界領域面
１９ 境界地盤面

Claims (4)

1. 回転掘削軸に対し放射方向に取付けた機械式撹拌翼と前記撹拌翼端付近に外向きに設置したジェットノズルとよりなり、掘削軸を回転させると共に、前記ジェットノズルから地盤中に噴射する高圧ジェット流の先端を前記撹拌翼の撹拌領域よりも外側の所定位置まで到達させて、固化材を地盤中に供給・混合するようにした噴流式複合撹拌・掘削装置において、
   前記撹拌翼の一つに、放射方向に伸縮するシリンダー・ピストンを並設し、
   前記シリンダー・ピストンの前端が、少なくとも、所要距離もしくは高圧ジェット流の先端の地盤中における到達点の回転軌跡を超えて伸び、
   前記シリンダー・ピストンを移動させる圧力流体の流体圧を計測してシリンダー・ピストンの前端が対向する地盤土の状况変化を、
   シリンダー・ピストンの変位に連動するワイヤの移動またはシリンダー・ピストンに供給する圧力流体の供給容量により、地盤中におけるシリンダー・ピストンの前端位置の回転掘削軸からの半径長さを計測できるようにした、
   噴流式複合撹拌工法における地盤状況検出装置。
2. 回転掘削軸に対し、軸方向に離して少なくとも一対の放射方向に取付けた機械式撹拌翼と前記撹拌翼端付近にそれぞれ外向きに設置したジェットノズルとよりなり、前記各ジェットノズルから噴射する２つの高圧ジェット流を、前記撹拌翼の撹拌領域よりも外側の地盤中の所定位置で交差させて、固化材を地中に供給・混合するようにした噴流式複合撹拌・掘削装置において、
   前記撹拌翼の一つに、放射方向に伸縮するシリンダー・ピストンを並設し、
   前記シリンダー・ピストンの前端が、少なくとも、前記各高圧ジェット流の地盤中の交差点の回転軌跡を超えて伸び、シリンダー・ピストンの前端が対向する地盤土の状况変化を計測できるようにした、
   請求項１記載の噴流式複合撹拌工法における地盤状況検出装置。
3. シリンダー・ピストンは、撹拌翼の掘削回転方向に対し追従側か、撹拌翼内に取り付けたことより成る請求項１または２記載の噴流式複合撹拌工法における地盤状況検出装置。
4. シリンダー・ピストンは、複動式であって、テレスコピック構造を備え、最も縮めたときの長さは、一つの撹拌翼の放射方向長さとほぼ、同一か、それよりも僅かに短いことより成る請求項１乃至３のうちの何れか一項記載の噴流式複合撹拌工法における地盤状況検出装置。

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