JP3884026B2 - 高速噴流体を用いる急結剤噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は軟弱地盤を改良するための土木工事における高速噴流体を用いる急結剤噴射装置に係り、より詳しくは地中に挿入される注入ロッドを通してエア、セメント硬化剤及び急結剤を効率よく区画して噴射することにより、超高圧噴射による地盤改良効果を得るための高速噴流体を用いる急結剤噴射装置に関するものである。

一般に、地中にモニタからセメントミルクなどの硬化剤溶液を噴射すると共に、モニタを回転させながら次第に後退させることにより、地中に杭状の硬化した改良体を造成する地盤改良工法が広く知られている。

従来の地盤改良装置は、地盤に貫入して回転及び引抜きされる注入管に所定のノズルを設けて高圧の噴射力で地盤改良を行う。

しかし、従来の地盤改良装置は、地盤に挿入される注入管に対して噴射方向が垂直であるため、地盤の組織構成を破砕する透水性が均一でなく、硬化剤の浸透範囲が不均一となるので、切削範囲の拡大が図れず、固結体の造成が不安定になる問題点がある。

そして、傾斜噴射を行う地盤改良装置においては、垂直線上に配設されるノズルの間隔が大きく、一律的な噴射状態となるように配設されているため、長深度の改良の際、ロッドの作動障害（Jamming）が起こり、正確な改良体の形成に重要な影響を及ぼすスライムの排出が容易に行えないという問題点がある。

また、ビットから垂直下方に噴射されるため、穿孔時の掘削力が弱くなり、鉛直度を維持することが困難となるという問題点がある。

また、ゲル化時間（gel time）が噴射後に現れるため、水中での改良体の形成が困難で、水中でない大地での限定した改良工事のみが可能であるので、広範囲な改良工事ができない問題点がある。

したがって、本発明はこのような従来の問題点を解決するためになされたもので、地盤の長深度改良の際、ロッドの作動に障害なく、正確な改良体を形成し、改良時に生じるスライムの排出を容易とし、二つ又は三つのノズルで噴射力を維持して掘削力を高めると共に鉛直度を維持し、水中での急速な急結及び養生を可能にして、流速の速い地中での工事が良好にできるようにする高速噴流体を用いる急結剤噴射装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は、二重又は三重に形成される少なくとも一つ以上の管１２，１６，１８からなり、エア、セメント硬化剤及び急結剤が注入される注入ロッド１０の下端にビット２０が取り付けられてなる急結剤噴射装置１００において、前記注入ロッド１０の下端に設けられ、傾斜方向及び交差方向の噴射をなす掘削ビット３０と、前記掘削ビットの上部側に設けられ、異なる高さで異なる傾斜方向に噴射する下部側ノズル部４０と、前記下部側ノズル部の上部側に設けられ、エアを水平に噴射する上部側ノズル部５０とを備えて成る高速噴流体を用いる急結剤噴射装置を提供する。

本発明の他の特徴によると、前記掘削ビット３０は前記注入ロッド１０の下端に設けられ、内部にチェックバルブ３２を有し、下端面の中央には少なくとも一つ以上のノズル３４，３４ａ，３４ｂが設けられて傾斜方向及び交差方向の噴射を行う。

本発明のさらに他の特徴によると、前記下部側ノズル部４０は前記掘削ビット３０の上部側に設けられ、上部側には水及びエアを傾斜方向に噴射するツインノズル４２が取り付けられ、このツインノズルの下部側にはセメント硬化剤及び急結剤を傾斜方向に噴射する下部側ノズル４４が設けられる。

前記ツインノズル４２は一つの空間が区画板５６で区画されて二つの管路に形成することができる。又、前記下部側ノズル４４はセメント硬化剤を導入する誘導管路４６が中央に設けられ、この誘導管路４６の側方には一対の傾斜管路４８が誘導管路４６の一側に集中するように形成することができる。

本発明のさらに他の特徴によると、前記上部側ノズル部５０は前記下部側ノズル部４０の上端に設けられ、外部ケーシング１２の所定領域に水平ノズル１４，１４ａが取り付けられて水平噴射を行う。

本発明のさらに他の特徴によると、前記掘削ビットはねじり形態のブレード部６２のエッジにツインノズル４２ａ，４２ａが取り付けられて、前後方向に噴射する掘削ビットからなる。

以上のような本発明によると、長深度の改良の際、ロッドの作動障害現象を防止し、正確な改良体の形成に重要な影響を及ぼすスライムの排出が容易であり、ゲル化時間がノズル及びモニタ先端装置内で経過した後、噴射されるので、急結及び養生が迅速に進行して、流速の速い地中での改良体の形成を容易にし、緩やかな傾斜で噴射力を維持して良好な地盤改良を行う効果がある。

以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明の注入ロッドを適用して施工する状況を示す構成図、図２は本発明による注入ロッドの要部断面図、図３は本発明によるツインノズルの断面図及び側面図、図４は本発明による下端ノズルの断面図、図５は本発明による掘削ビットの断面図及び側面図、図６は本発明による下端ノズルが注入ロッドに取り付けられた状態を示す要部構成図、図７は本発明による下端ノズルの連結状態を示す要部断面図である。

図１ないし図７に示すように、本発明の高速噴流体を用いる急結剤噴射装置１００は、内管１６を収容する外管１８を外部ケーシング１２に挿入して二重又は三重に注入ロッド１０を形成することにより、エア、セメント硬化剤及び急結剤の注入を可能にし、注入ロッド１０の下端にビット２０を取り付け、外部ケーシング１２の上部、中間部及び下部にはそれぞれ水平ノズル１４、１４ａ、ツインノズル４２、４２ａ及び下部側ノズル４４が取り付けられ、下端には掘削ビット３０が取り付けられる。

前記掘削ビット３０は、前記注入ロッド１０の下端でロッド１０の軸線に傾斜方向にかつこの傾斜方向に交差方向に噴射する一つ以上のノズル３４、３４ａ、３４ｂが設けられ、内部に所定の圧力差により開閉するチェックバルブ３２が設けられる。

前記チェックバルブ３２は、供給水圧が所定値以上になると、自動調節機能により流路を閉鎖して経路を遮断する。

下部側ノズル部４０は、前記掘削ビット３０の上部において、異なる高さで傾斜方向に噴射されるようにする。そして、下部側ノズル部の上部には水及びエアを傾斜方向に噴射するツインノズル４２が取り付けられ、このツインノズル４２の下部側にはセメント硬化剤及び急結剤を傾斜方向に噴射する下部側ノズル４４が取り付けられる。

ここで、ツインノズル４２は、一つの空間を区画板５６で区画して二つの管路を形成し、これらの管路を通して噴射する。また、下部側ノズル４４は、中央にセメント硬化剤を導入する誘導管路４６が設けられ、この誘導管路４６の外周に一対の傾斜管路４８が誘導管路４６の一端に集中するように形成される。

上部側ノズル部５０は前記下部側ノズル部４０の上部側でエアを水平に噴射する。

前記上部側ノズル部５０は前記下部側ノズル部４０の上部側に配置され、外部ケーシング１２の所定領域に水平ノズル１４、１４ａを取り付けて水平噴射ができるようにする。

図８は本発明によるツインノズルがブレードに装着された他の実施例の掘削ビットの正面図である。

同図に示すように、本発明の掘削ビットはねじり形態のブレード６２のエッジ部にツインノズル４２ａを取り付けて前後方向に噴射できるようにした掘削ビット３０ａである。

このように構成された本発明の軟弱地盤改良装置は、超高圧噴射で地盤改良を迅速になし、遮水工事において、好適且つ簡便な施工を行うことができる。

すなわち、図２に示すように、注入ロッド１０の下端に掘削ビット３０とビット２０を順次螺合すると、地面にはビット２０が直接接触し、ビット２０の内部には、掘削ビット３０の下部において多数のノズル３４、３４ａ、３４ｂが穿設形成されている。

前記多数のノズル３４、３４ａ、３４ｂは傾斜方向及び交差方向の噴射をなすように掘削ビット３０の下端面の中央に一つ以上設けられるので、穿孔時にスピン力を増大させる。すなわち、１°以上の角度をなす三つのノズル３４、３４ａ、３４ｂが同時に噴射して回転力を発生させることにより、掘削力を増大させ、鉛直度を維持する機能を有する。

そして、掘削ビット３０の内部にはチェックバルブ３２が設けられているので、ノズル３４、３４ａ、３４ｂへ水を供給し、所定の水圧になると閉じることにより、注入ロッド１０に配置された下部側ノズル部４０のツインノズルから硬化剤が噴出されるようにする。

前記下部側ノズル部４０においては、ツインノズル４２の下部側に下部側ノズル４４が配設されているので、穿孔作業中にはツインノズル４２を介した硬化剤の噴射により穿孔面が急速に硬化されると共に、遮水工事のように流速があるところでの施工時、硬化剤を高圧で噴射するので良好な施工が行える。

また、下部側ノズル４４からセメント硬化剤及び急結剤を噴射することにより、地盤改良効果を得る。

このように、硬化剤、セメント及び急結剤をそれぞれ噴射するツインノズル４２と下部側ノズル４４は前記掘削ビット３０の上部側の下部側ノズル部４０に配設される。

前記ツインノズル４２は、図３に示すように、一つの空間を区画板５６で区画してなる二つの管路を通して所定の噴射を行うので、所定領域で分けられた管路に沿って水又は硬化剤が二分されて噴射される。

ここで、ツインノズル４２は水又は硬化剤をエアと共に噴射して改良のための噴射力を拡大してより安定した改良作業を行う。

そして、前記下部側ノズル４４は、図４に示すように、中央にセメント硬化剤を導入する誘導管路４６が設けられ、この誘導管路４６の側方に一対の傾斜管路４８が誘導管路４６の一側に集中するように形成されているので、中央の誘導管路４６にはセメント硬化剤が注入され、一対の傾斜管路４８に急結剤が注入され、ゲル化時間がノズルとモニタ装置内で発生し、よって急結及び養生が迅速に進行するので、流速の速い地中での改良体の形成が容易になる。

前記下部側ノズル４４は、図６及び図７に示すように、セメント硬化剤及び急結剤が流入する内管１６と外管１８が一体的に連結できるが、フック方式又は螺合方式により気密が維持される状態で組み立てられる。

上部側ノズル部５０では水平噴射がなされるので、長深度の改良の際、注入ロッド１０の作動障害をなくし、正確な改良体を形成し、改良時に生じるスライムが容易に排出されるようにする。

一方、本発明は、図８に示すように、ねじり形態のブレード６２のエッジにツインノズル４２ａを設けて前後方向に噴射する掘削ビット３０ａを提供して、地盤改良の現場状況によって選択的に使用することができると共に、互換して使用できるようにする。

本発明の注入ロッドを適用して施工する状況を示す構成図である。 本発明による注入ロッドの要部断面図である。 本発明によるツインノズルの同図（Ａ）は側面図、同図（Ｂ）は断面図である。 本発明による下部側ノズルの断面図である。 本発明による掘削ビットの同図（Ａ）は断面図、同図（Ｂ）は側面図である。 本発明による下部側ノズルが注入ロッドに取り付けられた状態を示す要部構成図である。 本発明による下部側ノズルの連結状態を示す要部断面図である。 本発明によるツインノズルがブレードに装着された他の実施例の掘削ビットの正面図である。

符号の説明

１０ 注入ロッド
１２ 外部ケーシング
１４、１４ａ 水平ノズル（上部側ノズル）
３０、３０ａ 掘削ビット
３２ チェックバルブ
３４、３４ａ、３４ｂ ノズル
４０ 下部側ノズル部
４２、４２ａ ツインノズル
４４ 下部側ノズル
４６ 誘導管路
４８ 傾斜管路
５０ 上部側ノズル部
５６ 区画板
１００ 急結剤噴射装置

Claims (7)

1. 二重又は三重に形成される少なくとも一つ以上の管からなり、エア、セメント硬化剤及び急結剤が注入される注入ロッドの下端にビットが取り付けられてなる急結剤噴射装置において、
   前記注入ロッドの下端に設けられ、傾斜方向及び交差方向の噴射を行う掘削ビットと、
   前記掘削ビットの上部側に設けられ、異なる高さで異なる傾斜方向に噴射する下部側ノズル部と、
   前記下部側ノズル部の上部側に設けられ、エアを水平に噴射する上部側ノズル部とを備えて成ることを特徴とする高速噴流体を用いる急結剤噴射装置。
2. 前記掘削ビットは前記注入ロッドの下端に設けられ、内部にチェックバルブを有し、下端面の中央には少なくとも一つ以上のノズルが設けられて傾斜方向及び交差方向の噴射を行うことを特徴とする請求項１に記載の高速噴流体を用いる急結剤噴射装置。
3. 前記下部側ノズル部は前記掘削ビットの上部側に設けられ、上部側には水及びエアを傾斜方向に噴射するツインノズルが取り付けられ、このツインノズルの下部側にはセメント硬化剤及び急結剤を傾斜方向に噴射する下部側ノズルが設けられることを特徴とする請求項１に記載の高速噴流体を用いる急結剤噴射装置。
4. 前記ツインノズルは一つの空間が区画板で区画されて二つの管路に形成されることを特徴とする請求項３に記載の高速噴流体を用いる急結剤噴射装置。
5. 前記下部側ノズルはセメント硬化剤を誘導する誘導管路が中央に設けられ、この誘導管路の側方には一対の傾斜管路が誘導管路の一側に集中するように形成されることを特徴とする請求項３に記載の高速噴流体を用いる急結剤噴射装置。
6. 前記上部側ノズル部は前記下部側ノズル部の上端に設けられ、外部ケーシングの所定領域に水平ノズルが取り付けられて水平噴射を行うことを特徴とする請求項１に記載の高速噴流体を用いる急結剤噴射装置。
7. 前記掘削ビットはねじり形態のブレード部のエッジにツインノズルが取り付けられて、前後方向に噴射する掘削ビットからなることを特徴とする請求項１に記載の高速噴流体を用いる急結剤噴射装置。

Images