JP3964904B2 - Jet stirring method and jet stirring device - Google Patents
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Description
本発明は、所望の径の杭を構築すると共に造成に伴う排泥を一般残土として処理することができる噴射攪拌工法および噴射攪拌装置に関する。The present invention relates to a jet stirring method and a jet stirring device capable of constructing a pile having a desired diameter and treating waste mud accompanying the creation as general residual soil.
一般に、建設、土木工事では、対象地盤が軟弱な場合、本工事に先立って地盤の改良が行われる。地盤の改良としては、対象地盤を硬化させる地盤硬化材を地盤に含浸させるのが通常である。 Generally, in construction and civil engineering work, if the target ground is soft, the ground is improved prior to this construction. As an improvement of the ground, it is usual to impregnate the ground with a ground hardening material that hardens the target ground.
このような地盤の改良には、種々の方法が行われるが、作業性に優れ、かつ広範囲の改良を確実に行える利点から、噴射撹拌工法が広く採用されている。
噴射撹拌工法は、ボーリングマシンと呼ばれる噴射攪拌装置が用いられている。
一般に、ボーリングマシンは、スピンドルを昇降および回転させるボーリングマシン本体(給進装置とも呼ばれる)と、ボーリングマシン本体のスピンドルに支持された多重管ロッドと、ミキサーおよびアジテータで混合された地盤硬化材を高圧で圧送する高圧ポンプと、高圧ポンプを駆動する油圧ユニットと、高圧ポンプから圧送される地盤硬化材にエアーを混入させるコンプレッサーと、ポンプによりミキサーに水を供給する水タンクとで構成されている。Various methods are used to improve the ground, but the jet agitation method is widely adopted because it is excellent in workability and can reliably perform a wide range of improvements.
In the jet stirring method, a jet stirring device called a boring machine is used.
Generally, a boring machine has a high pressure applied to a boring machine body (also called a feeding device) that raises and lowers a spindle, a multi-tube rod supported by the spindle of the boring machine body, and a ground hardening material mixed with a mixer and an agitator. The high-pressure pump that pumps pressure, the hydraulic unit that drives the high-pressure pump, the compressor that mixes air into the ground hardened material pumped from the high-pressure pump, and the water tank that supplies water to the mixer by the pump.
ボーリングマシン本体は、多重管ロッドを回転させながら引き上げるとともに多重管ロッドの最下端のモニターに設けられた噴射ノズルから地盤硬化材とエアーの混合物を高圧で噴射するものである。
こうして、対象地盤中に、地盤と硬化材の柱状撹拌部を形成し、地盤硬化材の硬化によってパイル状の固形物を地盤中に造成し、杭を構築している。このとき、地盤硬化材と置換した土壌の一部が泥水としてエアーと共に外部に排出される。
Thus, a columnar stirring portion of the ground and the hardened material is formed in the target ground, and a pile-like solid material is created in the ground by hardening of the ground hardened material, thereby constructing a pile. At this time, a part of the soil replaced with the ground hardening material is discharged to the outside together with air as muddy water.
このような噴射撹拌工法では、地盤中に噴射ノズルから地盤硬化材と共にエアーを噴射して土壌と地盤硬化材を撹拌する。このとき、エアージャンクション(混気ジェット現象)と呼ばれる現象により、地盤硬化材として用いられるセメントミルクが外部に吸い出される。こうして、地盤中の地盤硬化材の一部が硬化前に掘削孔から吸い出されて、外部に排出される。
このため、所望の径の杭を構築するために必要とする地盤硬化材の量が不足し、充分な距離まで地盤硬化材が含浸しない現象が生じ、実際に予定していた径よりも小径の杭となってしまう事態が発生していた。
また、セメントミルクと共に掘削孔から排出される排泥は、産業廃棄物として処理しなければならないため、現場での作業が煩雑となり、経費が嵩む結果となっていた。In such a jet stirring method, air is jetted into the ground from the spray nozzle together with the ground hardening material to stir the soil and the ground hardening material. At this time, cement milk used as a ground hardening material is sucked out by a phenomenon called air junction (mixed jet phenomenon). Thus, a part of the ground hardening material in the ground is sucked out from the excavation hole before being hardened and discharged to the outside.
For this reason, the amount of ground hardening material required for constructing a pile with a desired diameter is insufficient, and a phenomenon that the ground hardening material does not impregnate to a sufficient distance occurs, and the diameter is smaller than the actually planned diameter. There was a situation that would result in a pile.
Moreover, since the mud discharged | emitted from a drilling hole with cement milk must be processed as an industrial waste, the work on the site became complicated and the result was expensive.
本発明は上記課題を解決し、地盤硬化材の硬化を促進し、地盤硬化材の流出を防ぎ所望の径の杭を構築すると共に造成に伴う排泥を一般残土として処理することができる噴射攪拌工法および噴射攪拌装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problems, accelerates the hardening of the ground hardening material, prevents the outflow of the ground hardening material, constructs a pile of a desired diameter, and can treat the sludge accompanying the creation as a general residual soil It aims at providing a construction method and a jet stirring device.
本発明は、上記課題を解決するため、地盤中に多重管ロッドを給進させ、該地盤中から該多重管ロッドを回転させながら引き上げると共に、該多重管ロッドに設けられた噴射ノズルから高圧でセメントを主成分とする地盤改良用媒体を地盤中に噴射させて地盤を攪拌し所定径の杭を構築して地盤を改良する工法において、上記多重管ロッドの下端部に、それぞれノズルを設けた噴射部を上下に設け、所定の造成長さの範囲内で、上段側の噴射部から圧縮空気と共に水を噴射して地盤改良域を切削し、その排泥を切削孔を通して地表に排出させると共に、下段側の噴射部には、中心の噴射ノズルと、周囲の噴射ノズルとからなる二つの噴射部を多重管ロッドの両面に先端から同じ高さの位置に設け、上記地盤改良域の領域で、下段側の噴射部の中心の噴射ノズルから、セメントミルクを主成分とする地盤改良用媒体を、周囲の噴射ノズルから上記セメントミルクを固める性質がある反応剤をセメントミルクを主成分とする地盤改良用媒体の噴射圧力よりも低圧に設定して噴射させることによって上記セメントミルクを主成分とする地盤改良用媒体を噴射直後に、上記反応剤によって早期に硬化させて所定径の杭を構築することにある。
また、本発明は、上記地盤改良域の領域で、上記上段側の噴射ノズルから圧縮空気と共に水を噴射して地盤を切削し、上記地盤改良域の領域に下段側の噴射部が達してから下段側の噴射部の中心の噴射ノズルから地盤改良用媒体を、周囲の噴射ノズルから反応剤を噴射することにある。
さらに、本発明は、上記反応剤として水ガラス系の珪酸ソーダを用いたことにある。
また、本発明は、地盤中に多重管ロッドを給進させ、該地盤中から該多重管ロッドを回転させながら引き上げると共に、該多重管ロッドに設けられた噴射ノズルから高圧でセメントを主成分とする地盤改良用媒体を地盤中に噴射させて地盤を攪拌し所定径の杭を構築する噴射攪拌装置において、上記多重管ロッドの下端部に、それぞれノズルを設けた噴射部を上下に設け、該上部側噴射部に圧縮空気と共に水を噴射する噴射ノズルを設け、上記下部側噴射部に中心の噴射ノズルと、周囲の噴射ノズルとからなる二つの噴射部を多重管ロッドの両面に先端から同じ高さ位置に設け、該中心の噴射ノズルにセメントミルクを主成分とする地盤改良用媒体を供給し、該周囲の噴射ノズルに上記セメントミルクを固める性質がある反応剤をセメントミルクを主成分とする地盤改良用媒体の噴射圧力よりも低圧に設定して噴射し供給するようにしたことにある。
さらに、本発明は、上記下部側の噴射部の周囲の噴射ノズルを中心の噴射ノズル側に傾けて設けたことにある。
またさらに、本発明は、上記下部側の噴射部の周囲の噴射ノズルを中心の噴射ノズルに対して同心状に設けたことにある。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention feeds a multi-tube rod into the ground, pulls up the multi-tube rod from the ground while rotating it, and at a high pressure from an injection nozzle provided on the multi-tube rod. In the method of improving the ground by injecting a ground improvement medium mainly composed of cement into the ground and stirring the ground to construct a pile of a predetermined diameter, a nozzle is provided at each of the lower ends of the multi-pipe rods. Injecting water up and down, and spraying water with compressed air from the upper injection unit within the range of predetermined growth and growth, cutting the ground improvement area and discharging the mud to the ground through the cutting hole The lower injection section is provided with two injection sections consisting of a central injection nozzle and surrounding injection nozzles on both sides of the multi-tube rod at the same height from the tip. Of the lower side injection part From the injection nozzle of the heart, the ground improvement medium composed mainly of cement milk, than the injection pressure of the ground improvement medium composed mainly of cement milk reactants has a property to harden the cement milk from the surrounding of the injection nozzle Also, by setting and spraying at a low pressure, immediately after jetting the ground improvement medium mainly composed of the cement milk, the pile is formed with a predetermined diameter by quickly curing with the reactant.
Further, the present invention is a method in which water is injected together with compressed air from the upper injection nozzle in the region of the ground improvement region to cut the ground, and the lower injection unit reaches the region of the ground improvement region. The purpose is to inject the ground improvement medium from the injection nozzle at the center of the lower injection unit and the reactant from the surrounding injection nozzles.
Furthermore, the present invention is that water glass-based sodium silicate is used as the reactant.
The present invention also feeds a multi-pipe rod into the ground, pulls up the multi-pipe rod from the ground while rotating it, and contains cement as a main component at a high pressure from an injection nozzle provided on the multi-pipe rod. In the jet agitating apparatus for constructing a pile having a predetermined diameter by injecting the ground improvement medium into the ground and agitating the ground, the lower end portion of the multi-tube rod is provided with an injection portion provided with a nozzle above and below, an injection nozzle for injecting water together with compressed air on the upper side injection unit provided with injection nozzles in the center on the lower side injection unit, the same from the tip of the two injection unit comprising a surrounding injection nozzle on both sides of the multi-tube rod provided at a height position, supplies the ground improvement medium for cement milk mainly to the injection nozzle of said central, Sementomi reactants has a property to harden the cement milk to the injection nozzle around the Than the injection pressure of the ground improvement medium composed mainly of click in that so as to supply injected is set to a low pressure.
Furthermore, the present invention resides in that the injection nozzles around the lower injection unit are inclined to the central injection nozzle side.
Furthermore, the present invention resides in that the injection nozzles around the lower injection unit are provided concentrically with the central injection nozzle.
本発明の効果としては、セメントミルクの流出を防ぎ、所定径の杭を構築することができる。セメントミルクの流出を防ぐことができるので、セメントミルクが充分に含浸した大きい径の杭を構築することができる。
セメントミルクを噴射直後に反応剤によって早期に硬化させるので、セメントミルクが外部に流出することがないことから、流出する泥土を一般残土として処理することができる。セメントミルクと反応剤を強制的に混合させるので、セメントミルクの硬化が促進され、セメントミルクが均一に含浸した杭を構築することができる。As an effect of the present invention, cement milk can be prevented from flowing out and a pile having a predetermined diameter can be constructed. Since it is possible to prevent the cement milk from flowing out, it is possible to construct a large-diameter pile that is sufficiently impregnated with the cement milk.
Since cement milk is hardened early by the reactant immediately after jetting, cement milk does not flow out to the outside, so that the mud flowing out can be treated as general residual soil. Since the cement milk and the reactant are forcibly mixed, the hardening of the cement milk is promoted, and a pile in which the cement milk is uniformly impregnated can be constructed.
以下本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本発明の噴射攪拌工法に用いる噴射攪拌装置を示し、図2、図3(a)(b)は噴射攪拌装置のモニター部を示したものである。
図1において、1はボーリングマシンと呼ばれる噴射攪拌装置で、この噴射攪拌装置1は、油圧ポンプを内蔵した駆動装置2と、多重管ロッド3を昇降・回動させる給進装置4とを備えている。上記多重管ロッド3の最下端部には、モニター部5が連結されており、このモニター部5は、図2、図3(a)(b)に示すように、上記多重管ロッド3に連続する互いに同心状の4重の筒体51,52,53,54で構成され、上記多重管ロッド3と共に昇降・回転操作されるものである。このモニター部5は、上下部に互いに一定間隔、例えば、約1〜2mを置いて、上部側に一対の噴射ノズル61,62(噴射部)が、下部側に1箇所の噴射ノズル71(噴射部)が設けられている。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a jet stirring device used in the jet stirring method of the present invention, and FIGS. 2, 3A and 3B show a monitor unit of the jet stirring device.
In FIG. 1,
上部側の噴射ノズル61,62は、モニター部5の外側の筒体51,52に設けられ、下部側の噴射ノズル71はモニター部5の内側の筒体53,54に設けられている。上部側の噴射ノズル61,62は、モニター部5の互いに反対側に、互いに逆向きに設けられている。これら上部側の噴射ノズル61,62には、筒体52,53相互間から水を、筒体51,52相互間から圧縮空気が供給され、超高圧水として地盤中に噴射されるように構成されている。 The
上記内側の筒体53,54は、外側の筒体51,52より下部側に延出して設けられており、噴射ノズル71は、図4(a)(b)に示すように中心に設けられた主噴射ノズル71aと、主噴射ノズル71aの周囲に同心状に設けられた補助噴射ノズル71bとで構成されている。主噴射ノズル71aは、筒体54の内部に連結され、硬化材としてセメントを主成分とする地盤改良用媒体が供給されるように構成されている。
一方、補助噴射ノズル71bは、内側の筒体53,54相互間に連結され、地盤改良用媒体(硬化材)の主成分であるセメントミルクを固める性質のある反応剤(反応材)が供給されるように構成されている。補助噴射ノズル71bは、筒状のノズルで、主噴射ノズル71aの周囲に同心状に設けられている。
上記セメントミルクを固める性質のある反応剤としては、水ガラス系の珪酸ソーダが用いられる。珪酸ソーダの割合は、水に対して30ないし50%の割合で溶液が作られている。The
On the other hand, the
A water glass-based sodium silicate is used as a reactive agent that hardens the cement milk. The ratio of sodium silicate is 30 to 50% with respect to water.
次に、噴射撹拌工法を用いて杭を構築する場合を説明する。
多重管ロッド3を地盤8中に所定の深度Lまで給進させ、地盤を削孔する(図1参照)。Lは、杭を構築する範囲(l3)+杭上端までの深さ(l1+l2)によって決定する。l1は地上に排出される泥土を溜める地表面に形成された凹部の深さを示している。
次に、多重管ロッド3を回転させながら所定の速度、例えば、1mを15〜16分程度で引き上げる。そして、引き上げと共に上部側の噴射ノズル61,62から圧縮空気と共に超高圧水9を噴射し、地盤8を切削する(図5参照)。地盤8の切削に伴って発生する排出泥土10は、多重管ロッド3の周囲の掘削孔11からリフト効果によって地表面の凹部に排出される。Next, the case where a pile is constructed | assembled using a jet stirring construction method is demonstrated.
The
Next, while rotating the
この段階では、下部側の噴射ノズル71からは、まだセメントを主成分とする地盤改良用媒体および反応剤は噴射しない。そして、上部側の噴射ノズル61,62が噴射を開始した地盤の深さに、下部側の噴射ノズル71が達したとき、攪拌された地盤81に下部側の主噴射ノズル71aからセメントを主成分とする地盤改良用媒体12の噴射を開始する。これと同時に下部側の補助噴射ノズル71bからセメントミルクを固める性質のある反応剤13の噴射を開始する(図6参照)。下部側の補助噴射ノズル71bからは、反応剤13として水ガラス系の珪酸ソーダを噴射する。下部側の補助噴射ノズル71bからは、反応剤13を連続または間歇的に地盤中に噴射する。 At this stage, the ground improvement medium and the reaction agent mainly composed of cement are not yet injected from the
そして、上部側の噴射ノズル61,62から圧縮空気と共に超高圧水9を噴射し、地盤81を切削しながら、下部側の主噴射ノズル71aからはセメントを主成分とする地盤改良用媒体12を、下部側の補助噴射ノズル71bからは、反応剤13として水ガラス系の珪酸ソーダを噴射していく(図6参照)。セメントを主成分とする地盤改良用媒体12は、図7に示すように主噴射ノズル71aから噴射直後に反応剤13が混合されることによって早期に硬化される。この間、モニター部5は、多重管ロッド3と共に回転されながら徐々に引き上げられていく。掘削孔11から地上に排出される排出泥土10は、地盤改良用媒体が含まれていないので、一般残土として処理することができる。Then, the
そして、上部側の噴射ノズル61,62が地盤改良域の上端に達したら上部側の噴射ノズル61,62から噴射する圧縮空気と超高圧水9の噴射を停止し、その後は下部側の噴射ノズル71から地盤改良用媒体12と反応剤13を噴射して地盤改良域まで引き上げる(図8参照)。この段階で、排出される排泥は、産業廃棄物として処理する。
こうして、下部側の主噴射ノズル71aから噴射された地盤改良用媒体12のセメントミルクは下部側の補助噴射ノズル71bから噴射される反応剤13が強制的に混合されることによって早期に硬化されて杭82が構築されていくので、混気ジェット現象の発生を防ぎ地盤改良用媒体12が外部に排出されることがない。こうして、地盤改良用媒体12は、噴射直後に反応剤13によって早期に硬化されるので、外部に流出することなく十分に地盤改良用媒体12が含浸した大径の杭82を構築することができる(図9参照)。When the
Thus, the cement milk of the
図10および図11(a)(b)は、図2および図3と同一部分は同符号を付して示すモニター部15の他の実施の形態で、このモニター部15は、下部側の噴射ノズル71、72をモニター部15の両面に設けたものである。噴射ノズル71、72は、主噴射ノズル71a,72aの周囲に同心状の補助噴射ノズル71b,72bをそれぞれ設けたものである。そして、主噴射ノズル71a,72aから硬化材として、セメントを主成分とする地盤改良用媒体12を噴射し、補助噴射ノズル71b,72bから硬化を促進させる反応剤13を噴射するようにしたものである。
この実施の形態によると、地盤改良用媒体12を噴射してから直後に地盤改良用媒体12の周囲に反応剤13を噴射するので、反応剤13を強制的に地盤改良用媒体12に混合することができる。FIGS. 10 and 11 (a) and 11 (b) show another embodiment of the
According to this embodiment, since the reactive agent 13 is injected around the
図12は本発明の下部側の噴射ノズル71(72)の変形例で、この場合、主噴射ノズル71aの周囲に、一対の補助噴射ノズル71cを設け、これら一対の補助噴射ノズル71cを出口側に向けて中心の主噴射ノズル71a側に近づくように傾斜させて設けている。こうして、図13に示すように主噴射ノズル71aから噴射されるセメントを主成分とする地盤改良用媒体12に対して、反応剤13をより近い距離で強制的に混合させることができる。なお、補助噴射ノズル71cの数は、2個に限らず、円周上に3,4,5,6個など、必要に応じてそれ以上、設けることができる。また、傾斜角度も、任意の角度を設定することができる。 FIG. 12 shows a modification of the lower side injection nozzle 71 (72) of the present invention. In this case, a pair of
なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、例えば、上記実施の形態では、両面に設ける下部側の主噴射ノズル71a,72aを同一高さ位置に設けたが、互いに上下にずらして設けても良い。また、主噴射ノズル71a,72aの径と、補助噴射ノズル71b,72bの径をいずれか一方を大きく、他方を小さくすることもできる。さらに、主噴射ノズル71a,72aから噴射する硬化材としてのセメントを主成分とする地盤改良用媒体12の噴射圧力に対して、補助噴射ノズル71b,72bから噴射する反応剤13の圧力を下げることにより、より近い位置で、反応剤13を地盤改良用媒体12に混合させることができる。またさらに、セメントミルクを固める性質のある反応剤として、水ガラス系の珪酸ソーダを用いたが、他の反応剤を用いることができる等、その他、本発明の要旨を変更しない範囲内で適宜変更して実施し得ることは言うまでもない。 Note that the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the lower
1 噴射攪拌装置
2 駆動装置
3 多重管ロッド
4 給進装置
5 モニター部
8 地盤
9 圧縮空気と超高圧水
10 排出泥土
11 掘削孔
12 セメントを主成分とする地盤改良用媒体(硬化材)
13 反応剤
51,52,53,54 筒体
61,62,71,72 噴射ノズル(噴射部)
71a,72a 主噴射ノズル
71b,72b、71c 補助噴射ノズル
81 攪拌された地盤
82 杭DESCRIPTION OF
13
71a, 72a
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