JP3735363B1 - 硬化層造成方法および装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 礫や玉石、材木等の地中障害物が混在するような地盤においても高圧ジェット噴流を噴射して、確実に所定範囲に改良体を造成し、所定の硬化層を造成できる硬化層造成方法を提供する。
【解決手段】 ノズル径とノズル噴射方向とノズル噴射圧力を個別に設定した上段ノズルと上段ノズルの下に位置する下段ノズルを先端に配置したロッドを地中に挿入し、各ノズルから水もしくは硬化材液もしくはエアーを含む水または硬化材液のジェット噴流を噴射しながらロッドの引き抜きとロッドを所定角度揺動することによって礫や玉石もしくは地中障害物を含む地盤中に改良体を造成する硬化層造成方法であって、ロッド先端部の引き抜き方向側に任意角度上向きに配置した一個もしくは数個の上段ノズルからのジェット噴流で礫や玉石もしくは地中障害物の下部および周辺部を液状化させ、上段ノズルの下に位置するロッド先端部の挿入方向側に任意角度下向きに配置した一個もしくは数個の下段ノズルからのジェット噴流で礫や玉石もしくは地中障害物の上部および周辺部地盤をくまなく液状化させ、所定範囲に二方向以上からジェット噴流を噴射することで、所定範囲に改良体を確実に造成することを特徴とする硬化層造成方法とした。
【選択図】 図３

Description

本発明は、礫や玉石もしくは地中障害物を含む地盤における地盤の安定、地山支保、トンネル支保工、構築物の基礎、構築物の基礎補強、液状化防止、遮水用地中壁、地下水湧水防止などを目的として用いられる高圧ジェット噴流を利用して、地中に改良体を造成して所定の硬化層を造成する硬化層造成方法と装置に関するものである。
高圧ジェットを用いた従来の技術は、噴射管の先端に設けた一箇所ないしは数箇所のノズルから硬化剤を含む水の高圧のジェット噴流を噴射しながら回転するもので、ロッド位置から凡そ水平方向の同一方向に向かってのみジェット噴流は噴射されていた。そのため、粒度のそろった通常の地盤においては、ジェット噴流を妨げるものがなく、円形又は半円形又は扇形の個々の改良体は計画通りに造成され、所定の硬化層を造成することができていた。一方で礫や玉石、材木等の地中障害物が混在するような地盤においては、礫や玉石、材木等の地中障害物にジェット噴流の進行が阻害され、礫や玉石、材木等の地中障害物の背部などに非改良部分が発生し、所定の改良体が造成出来ず、目的を達成する所定形状の硬化層を造成できないため、このような地盤への高圧ジェットを用いた技術は適用出来ないという問題が発生している。またさらに、事前の地盤調査において予見されなかった礫や玉石、材木等の地中障害物の地層において、従来の技術を適用後、湧水事故等が発生するケースも散見されている。
特公平６−８０２４７号公報
現在の高圧ジェット噴流を用いた硬化層造成方法は、噴射管の先端に設けた一箇所ないしは数箇所のノズルから硬化剤を含む水の高圧ジェット噴流を噴射しながら回転して、断面が円形の改良体を造成する方法が大半であるが、ロッド位置から水平方向の同一方向に向かってのみ高圧ジェット噴流は噴射さるため、礫や玉石、材木等の地中障害物が混在するような地盤においては、礫や玉石、材木等の地中障害物にジェット噴流の進行が阻害され、礫や玉石、材木等の地中障害物の背部などに非改良部分が発生するという問題点を抱えていた。また、本出願人は特許第１９４６０３３号で四角状改良体の造成工法を開発しており、対向する二箇所以上のノズルを回転することなく、移動させて複数方向に向かって高圧ジェット噴流を噴射して、矩形の改良体を造成する技術を開発したが、礫や玉石、材木等の地中障害物が混在するような地盤においては、従来技術と同様に礫や玉石、材木等の地中障害物にジェット噴流の進行が阻害され、礫や玉石、材木等の地中障害物の背部などに非改良部分が発生するという問題点を有していた。そのため礫や玉石、材木等の地中障害物が混在するような地盤においても高圧のジェット噴流を噴射して、確実に所定範囲に改良体を造成し、所定の硬化層を造成できる新しい硬化層造成方法が待ち望まれている。
そこで、本発明は、上記の事情に鑑み、新しい硬化層造成方法として、ノズル径とノズル噴射方向とノズル噴射圧力を個別に設定した上段ノズルと上段ノズルの下に位置する下段ノズルを先端に配置したロッドを地中に挿入し、各ノズルから水もしくは硬化材液もしくはエアーを含む水または硬化材液のジェット噴流を噴射しながらロッドの引き抜きとロッドを所定角度揺動することによって礫や玉石もしくは地中障害物を含む地盤中に改良体を造成する硬化層造成方法であって、ロッド先端部の引き抜き方向側に任意角度上向きに配置した一個もしくは数個の上段ノズルからのジェット噴流で礫や玉石もしくは地中障害物の下部および周辺部を液状化させて原位置からの移動を容易にし、上段ノズルの下に位置するロッド先端部の挿入方向側に任意角度下向きに配置した一個もしくは数個の下段ノズルからのジェット噴流で礫や玉石もしくは地中障害物の周囲地盤をくまなく液状化させ、所定範囲に改良体を確実に造成することを特徴とする硬化層造成方法とした。
また、本発明は、ノズル径とノズル噴射方向とノズル噴射圧力を個別に設定した上段ノズルと上段ノズルの下に位置する下段ノズルを先端に配置したロッドを地中に挿入し、各ノズルから水もしくは硬化材液もしくはエアーを含む水または硬化材液のジェット噴流を噴射しながらロッドの引き抜きとロッドを所定角度揺動することによって礫や玉石もしくは地中障害物を含む地盤中に改良体を造成する硬化層造成方法であって、ロッド先端部の引き抜き方向側に任意角度上向きに配置した一個もしくは数個の上段ノズルからのジェット噴流で礫や玉石もしくは地中障害物の下部および周辺部を液状化させ、上段ノズルの下に位置するロッド先端部の挿入方向側に任意角度下向きに配置した一個もしくは数個の下段ノズルからのジェット噴流で礫や玉石もしくは地中障害物の上部および周辺部地盤をくまなく液状化させ、所定範囲に二方向以上からジェット噴流を噴射することで、所定範囲に改良体を確実に造成することを特徴とする硬化層造成方法とした。
さらにまた、本発明は、ノズル径とノズル噴射方向とノズル噴射圧力を個別に設定した上段ノズルと上段ノズルの下に位置する下段ノズルを先端に配置したロッドを地中に挿入し、各ノズルから水もしくは硬化材液もしくはエアーを含む水または硬化材液のジェット噴流を噴射しながらロッドの引き抜きとロッドを所定角度揺動することによって礫や玉石もしくは地中障害物を含む地盤中に改良体を造成する硬化層造成方法であって、ロッド先端部の引き抜き方向側に任意角度上向きに配置した一個もしくは数個の上段ノズルからのジェット噴流で礫や玉石もしくは地中障害物の下部および周辺部を液状化させ、上段ノズルの下に位置するロッド先端部の挿入方向側に任意角度下向きに配置した一個もしくは数個の下段ノズルからのジェット噴流で礫や玉石もしくは地中障害物の上部および周辺部地盤をくまなく液状化させ、所定範囲に二本以上のロッドを対向させて該地盤に四方向以上の所定方向からジェット噴流を噴射することで、所定範囲に改良体を確実に造成することを特徴とする硬化層造成方法とした。
また、本発明は、ロッド先端に配置したノズル径とノズル噴射方向とノズル噴射圧力を個別に設定した上段ノズルと上段ノズルの下に位置する下段ノズルから、所定圧力の水もしくは硬化材液もしくはエアーを含む水または硬化材液のジェット噴流をノズルから所定方向に所定圧力で所定時間噴出させる手段と、ロッドを所定速度で所定角度揺動させる手段と、ロッドを地中に挿入し所定速度で地中から引き抜く手段を有し、所定方向からジェット噴流を噴射することで、所定範囲に改良体を確実に造成することを特徴とする硬化層造成装置とした。
本発明は、ノズル径とノズル噴射方向とノズル噴射圧力を個別に設定した上段ノズルと上段ノズルの下に位置する下段ノズルを先端に配置したロッドを地中に挿入し、各ノズルから水もしくは硬化材液もしくはエアーを含む水または硬化材液のジェット噴流を噴射しながらロッドの引き抜きとロッドを所定角度揺動することによって礫や玉石もしくは地中障害物を含む地盤中に改良体を造成する硬化層造成方法であって、ロッド先端部の引き抜き方向側に任意角度上向きに配置した一個もしくは数個の上段ノズルからのジェット噴流で礫や玉石もしくは地中障害物の下部および周辺部を液状化させて原位置からの移動を容易にし、上段ノズルの下に位置するロッド先端部の挿入方向側に任意角度下向きに配置した一個もしくは数個の下段ノズルからのジェット噴流で礫や玉石もしくは地中障害物の周囲地盤をくまなく液状化させ、所定範囲に改良体を確実に造成することを特徴とする硬化層造成方法とした。
また、本発明は、ノズル径とノズル噴射方向とノズル噴射圧力を個別に設定した上段ノズルと上段ノズルの下に位置する下段ノズルを先端に配置したロッドを地中に挿入し、各ノズルから水もしくは硬化材液もしくはエアーを含む水または硬化材液のジェット噴流を噴射しながらロッドの引き抜きとロッドを所定角度揺動することによって礫や玉石もしくは地中障害物を含む地盤中に改良体を造成する硬化層造成方法であって、ロッド先端部の引き抜き方向側に任意角度上向きに配置した一個もしくは数個の上段ノズルからのジェット噴流で礫や玉石もしくは地中障害物の下部および周辺部を液状化させ、上段ノズルの下に位置するロッド先端部の挿入方向側に任意角度下向きに配置した一個もしくは数個の下段ノズルからのジェット噴流で礫や玉石もしくは地中障害物の上部および周辺部地盤をくまなく液状化させ、所定範囲に二方向以上からジェット噴流を噴射することで、所定範囲に改良体を確実に造成することを特徴とする硬化層造成方法とした。
さらにまた、本発明は、ノズル径とノズル噴射方向とノズル噴射圧力を個別に設定した上段ノズルと上段ノズルの下に位置する下段ノズルを先端に配置したロッドを地中に挿入し、各ノズルから水もしくは硬化材液もしくはエアーを含む水または硬化材液のジェット噴流を噴射しながらロッドの引き抜きとロッドを所定角度揺動することによって礫や玉石もしくは地中障害物を含む地盤中に改良体を造成する硬化層造成方法であって、ロッド先端部の引き抜き方向側に任意角度上向きに配置した一個もしくは数個の上段ノズルからのジェット噴流で礫や玉石もしくは地中障害物の下部および周辺部を液状化させ、上段ノズルの下に位置するロッド先端部の挿入方向側に任意角度下向きに配置した一個もしくは数個の下段ノズルからのジェット噴流で礫や玉石もしくは地中障害物の上部および周辺部地盤をくまなく液状化させ、所定範囲に二本以上のロッドを対向させて該地盤に四方向以上の所定方向からジェット噴流を噴射することで、所定範囲に改良体を確実に造成することを特徴とする硬化層造成方法とした。
さらにまた、本発明は、対応した硬化層造成装置とすべく、ロッド先端に配置したノズル径とノズル噴射方向とノズル噴射圧力を個別に設定した上段ノズルと上段ノズルの下に位置する下段ノズルから、所定圧力の水もしくは硬化材液もしくはエアーを含む水または硬化材液のジェット噴流をノズルから所定方向に所定圧力で所定時間噴出させる手段と、ロッドを所定速度で所定角度揺動させる手段と、ロッドを地中に挿入し所定速度で地中から引き抜く手段を有し、所定方向からジェット噴流を噴射することで、所定範囲に改良体を確実に造成することを特徴とする硬化層造成装置とした。
本発明は礫や玉石もしくは地中障害物を含む地盤の所定範囲に改良体を確実に造成するために、ノズル径とノズル噴射方向とノズル噴射圧力を個別に設定した複数個のノズルを配置したロッドを地中に挿入し、所定のノズルから水もしくは硬化材液もしくはエアーを含む水または硬化材液のジェット噴流を噴射しながらロッドの引き抜きと、および／またはロッドを所定角度揺動するもので、かつロッドの先端部の引き抜き方向側に任意角度上向きに配置した一個もしくは数個の上段ノズルと一個もしくは数個の下段ノズルを設けている。上段ノズルはロッドの水平面に対して任意角度上向きに配置されており、下段ノズルはロッドの水平面に対して任意角度下向きに配置されている。上段ノズルと下段ノズルは、ノズル径と噴射圧力、角度をそれぞれ任意に設定することができ、地上よりロッド内の通路を通じて供給された圧力のかかった水や硬化材や空気などのジェット噴流を対象地盤に噴射して、礫や玉石もしくは地中障害物の周辺部を液状化させ、所定範囲に改良体を確実に造成して所定の硬化層を造成するものである。以下本発明を、添付する図面に示す具体的な実施例に基づいて、詳細に説明する。
上段ノズル２と下段ノズル３を各一個設置した例を図１に示す。
専用マシン４によって上段ノズル２と下段ノズル３を各二個設置したロッド１を対象地盤５の所定深度まで挿入して、上段ノズル２から硬化材液とエアーの混合したジェット噴流６を２０Mpa／cm2以上の圧力で噴射し、下段ノズル３からは硬化材液のジェット噴流６を２０Mpa／cm2以上の圧力で噴射した例を図２に示した。引き続いて、ロッド１を所定速度での任意角度揺動動作を行った後２．５センチロッド1を引き抜き、再びロッド１を所定速度での任意角度揺動動作を行う。同様の操作を所定回数繰り返すことで、礫や玉石もしくは地中障害物７は、下部および周辺部を上段ノズル２からのジェット噴流６で液状化された後、下段ノズル３からのジェット噴流６によって、上部および周辺部を液状化されるとともに、硬化材液を含む液状化スラリーによって包みこまれ、図３に示すように礫や玉石もしくは地中障害物７の背部等に非改良域が生じることなく、所定範囲に改良体を確実に造成され、所定の硬化層８が造成される。
図４に二本のロッド１を対向させて配置し、図３と同様の操作を同時に行い、礫や玉石もしくは地中障害物７を含む対象地盤５に四方向からジェット噴流６を噴射して所定の硬化層８を造成した例を示す。
本発明に用いるロッド１の断面形状は円形もしくは角形であり、図５に示すように上段ノズル２と下段ノズル３の他、ロッド１周囲の改良を行うノズル９を装着することができる。ノズル９も装着したロッド１の例を図６に示す。ノズル９も、所定の圧力で、水または硬化材液、空気などを噴射し、上段ノズル２と下段ノズル３により造成される改良体の隣接部地盤の改良を行って一体化させて、所定の硬化層８の一部を造成することができる。また、本発明に用いるロッド１に、必要に応じて、圧力計測機構とスラリー吸入排出機構を加えることによって、周辺地盤へ影響を与えることなく、所定の硬化層８の一部を造成することができる上、本発明は垂直方向に限らず、斜め方向、水平方向にも使用することができる。
本発明の実施例で、装置の側面図である。 本発明の実施例の側面図である。 本発明の実施例の側面図である。 本発明の実施例の正面図である。 本発明の実施例で、装置の正面図である。
符号の説明
１…ロッド
２…上段ノズル
３…下段ノズル
４…専用マシン
５…対象地盤
６…ジェット噴流
７…礫や玉石もしくは地中障害物
８…硬化層
９…ノズル

Claims (4)

  1. ノズル径とノズル噴射方向とノズル噴射圧力を個別に設定した上段ノズルと上段ノズルの下に位置する下段ノズルを先端に配置したロッドを地中に挿入し、各ノズルから水もしくは硬化材液もしくはエアーを含む水または硬化材液のジェット噴流を噴射しながらロッドの引き抜きとロッドを所定角度揺動することによって礫や玉石もしくは地中障害物を含む地盤中に改良体を造成する硬化層造成方法であって、ロッド先端部の引き抜き方向側に任意角度上向きに配置した一個もしくは数個の上段ノズルからのジェット噴流で礫や玉石もしくは地中障害物の下部および周辺部を液状化させて原位置からの移動を容易にし、上段ノズルの下に位置するロッド先端部の挿入方向側に任意角度下向きに配置した一個もしくは数個の下段ノズルからのジェット噴流で礫や玉石もしくは地中障害物の周囲地盤をくまなく液状化させ、所定範囲に改良体を確実に造成することを特徴とする硬化層造成方法。
  2. ノズル径とノズル噴射方向とノズル噴射圧力を個別に設定した上段ノズルと上段ノズルの下に位置する下段ノズルを先端に配置したロッドを地中に挿入し、各ノズルから水もしくは硬化材液もしくはエアーを含む水または硬化材液のジェット噴流を噴射しながらロッドの引き抜きとロッドを所定角度揺動することによって礫や玉石もしくは地中障害物を含む地盤中に改良体を造成する硬化層造成方法であって、ロッド先端部の引き抜き方向側に任意角度上向きに配置した一個もしくは数個の上段ノズルからのジェット噴流で礫や玉石もしくは地中障害物の下部および周辺部を液状化させ、上段ノズルの下に位置するロッド先端部の挿入方向側に任意角度下向きに配置した一個もしくは数個の下段ノズルからのジェット噴流で礫や玉石もしくは地中障害物の上部および周辺部地盤をくまなく液状化させ、所定範囲に二方向以上からジェット噴流を噴射することで、所定範囲に改良体を確実に造成することを特徴とする硬化層造成方法。
  3. ノズル径とノズル噴射方向とノズル噴射圧力を個別に設定した上段ノズルと上段ノズルの下に位置する下段ノズルを先端に配置したロッドを地中に挿入し、各ノズルから水もしくは硬化材液もしくはエアーを含む水または硬化材液のジェット噴流を噴射しながらロッドの引き抜きとロッドを所定角度揺動することによって礫や玉石もしくは地中障害物を含む地盤中に改良体を造成する硬化層造成方法であって、ロッド先端部の引き抜き方向側に任意角度上向きに配置した一個もしくは数個の上段ノズルからのジェット噴流で礫や玉石もしくは地中障害物の下部および周辺部を液状化させ、上段ノズルの下に位置するロッド先端部の挿入方向側に任意角度下向きに配置した一個もしくは数個の下段ノズルからのジェット噴流で礫や玉石もしくは地中障害物の上部および周辺部地盤をくまなく液状化させ、所定範囲に二本以上のロッドを対向させて該地盤に四方向以上の所定方向からジェット噴流を噴射することで、所定範囲に改良体を確実に造成することを特徴とする硬化層造成方法。
  4. ロッド先端に配置したノズル径とノズル噴射方向とノズル噴射圧力を個別に設定した上段ノズルと上段ノズルの下に位置する下段ノズルから、所定圧力の水もしくは硬化材液もしくはエアーを含む水または硬化材液のジェット噴流をノズルから所定方向に所定圧力で所定時間噴出させる手段と、ロッドを所定速度で所定角度揺動させる手段と、ロッドを地中に挿入し所定速度で地中から引き抜く手段を有し、かつ請求項１、２および３に対応した手段を備えた硬化層造成装置。
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