JP3974936B2 - Soil drilling tool, construction machine with soil drilling tool, ground improvement method and soil purification method - Google Patents
Soil drilling tool, construction machine with soil drilling tool, ground improvement method and soil purification method Download PDFInfo
- Publication number
- JP3974936B2 JP3974936B2 JP2002180911A JP2002180911A JP3974936B2 JP 3974936 B2 JP3974936 B2 JP 3974936B2 JP 2002180911 A JP2002180911 A JP 2002180911A JP 2002180911 A JP2002180911 A JP 2002180911A JP 3974936 B2 JP3974936 B2 JP 3974936B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- soil
- tube
- injection material
- air
- rotating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Landscapes
- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明に係る注入材吐出ノズル、土壌掘削工具、スィベル、土壌改良工法及び土壌浄化工法は、軟弱な地盤の改良や汚染された土壌の浄化に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来軟弱地盤を改良する方法として、超高圧で注入材を噴射攪拌する方法と大型の機械を用いて機械的に噴射攪拌する工法がある。
【0003】
従来の地盤改良工法では、超高圧噴射による噴射撹拌工法と大型機械によるオーガー撹拌工法と主体であるが、超高圧噴射工法では、撹拌杭を施工する場合にセメントミルクに20MPa乃至40MPaの高圧をかけて、ノズルの先端から噴射して圧力で杭を作る工法であるので排泥が多く出る欠点があり、又大型機械による機械式撹拌工法は機械が非常に大きいため施工場所が制約される等問題があった。
【0004】
超高圧噴射撹拌工法では比較的コンパクトな機械による工事が可能であるが、多量の排泥(排出スライム)が発生し、環境上好ましくなく、又、この排泥を処理しようとすれば高額な費用がかかるという問題がある。
【0005】
一方、大型機械による機械式撹拌工法においては、施工機械が大型であり、施工できる場所が限定されるという問題と、施工のため大型プラントの運搬、設置を必要とするため、広い場所を構えなければならず、その費用も高額であるという問題がある。
【0006】
なお、産業活動の結果として、有害物質が地中に漏れ、土壌が汚染されるということが近年問題となっている。有害物質の排出を抑えることは重要であるが、一旦排出されてしまってからは有効な解決手段はなかった。有害物質を分解・中和するような薬剤を散布してもその効果は表面の土壌に限られ、地中深くまで処理することは困難であるし、機械的に掘り返せば費用が大きくなる上、地中の有害物質を地上に持ち出すことにもなりうる。
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
軟弱地盤を強化するためには超高圧噴射撹拌工法が有力であるが、発生する排泥により環境問題あるいは処理のための費用の問題が発生することはすでに述べた。これを解決する有力な技術として、特開2001−159130号公開特許公報に「機械撹拌エアーセメントミルク混合圧送工法及び装置」として、コンプレッサとグラウトポンプを切削ビットに接続して空気を噴出しながら掘り進み、削孔完了後セメントミルクを圧送して掘削された土壌とセメントミルクを撹拌し地中杭を造成する技術が記載されている。この技術によれば、排泥を地上に排出することがないので、環境問題を引き起こすことなく、しかも安価、簡便に土壌強化工事を施工することができる。さらに本願発明者は当該技術を向上させるために鋭意検討し、特願2001−365491に係る発明を提案している。本発明はこれらの発明に関連するものであり、当該発明をより発展させるための注入材吐出ノズル、土壌掘削工具、スィベル、土壌改良工法及び土壌浄化工法を提供し、従来の工法に伴う排泥の発生による環境問題及び大規模な設備による大きな費用の発生という課題を解決することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明の土壌掘削工具は、軸体と当該軸体の周囲に設けられた回転羽根とを有する土壌掘削工具であって、軸体は回転羽根が設けられている部分において軸方向に沿って中央部が太く両端部が細くなっており、回転羽根は先端から中央部にむかって径が広がり、また上部へ向かって径が小さくなる形状であり、回転羽根の付近に注入材吐出ノズルが設けられており、当該注入材吐出ノズルは注入材を吐出する第1の管とその外部に設けられた空気を吐出するための第2の管とを有するものであり、第1の管と第2の管の内面におなじ回転方向のらせん溝が設けられているものであることを特徴とするものである。先端に空気吐出口を有する先導管を設けて、空気吐出口より圧縮空気、水あるいは圧縮空気と水の混合体を噴出して掘り進めることができ、回転羽根の上下面に土壌を撹拌するための爪を複数設けて、土壌の撹拌をより効果的に行うことができる。
【0011】
そして、本発明の建設機械は、上述の土壌掘削工具をスィベルとともに作業台車に取り付け、接続装置を介して土壌掘削工具を回転させるものである。スィベルは、土壌掘削工具を回転自在に支持するためのスィベルであって、非回転部には第1の空気導入口と第2の空気導入口と注入材導入口が設けられ、非回転部に対し回転自在に回転軸が設けられ、前記回転軸は外管と二重の内管とからなる三重管であり、前記回転軸の端部には中間ロッドを接続するための接続装置が設けられており、当該接続装置は外管と二重の内管とからなる三重管であるとともに中間ロッドとの相対的な回転を防止する回転防止手段が設けられたものである。
【0012】
また、上述の目的を達成するために、本発明の土壌改良工法は、先端に空気吐出口を有する先導管と軸体と軸体の周囲に設けられた回転羽根と回転羽根の付近に設けられた注入材吐出ノズルを有し、軸体は回転羽根が設けられている部分において軸方向に沿って中央部が太く両端部が細くなっており、回転羽根は先端から中央部にむかって径が広がり、また上部へ向かって径が小さくなる形状である土壌掘削工具を回転させ、かつ先導管より圧縮空気、水あるいは圧縮空気と水の混合体のいずれかを噴出しながら土壌を掘削し、所定の深さに達した後に土壌掘削工具を逆回転させて土壌を撹拌させながら、第1の管の内面にらせん溝が設けられている注入材吐出ノズルによりセメントミルク等の地盤強化材を管の軸線に対して回転させながら地中に吐出するとともに、第1の管の内面に設けられたらせん溝とおなじ回転方向のらせん溝を有し第1の管の外部に設けられた第2の管より空気を地盤強化材とおなじ方向の回転を与えながら地盤強化材の周囲に随伴させて吐出させながら地盤強化材を注入して土壌と地盤強化材を混合させ、土壌中に改良体を造成するものである。注入材として地盤強化材のかわりに土壌中の汚染物質を浄化する薬剤を使用することにより、土壌浄化工法を実現することもできる。土壌浄化工法においては、土壌中の汚染物質を浄化する薬剤として、空気、過酸化酸素、オゾンから選択される酸素含有物質、分解微生物、前記分解微生物を活性化させるためのリン、窒素、カリウム、ケイ素から選択される栄養分を使用することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。図1は本発明に係る土壌掘削工具の一例を示す斜視図であり、図2は同正面図である。本発明に係る土壌掘削工具1は軸体のまわりにらせん状羽根を有するものである。先端に先導管2を有し、切削チップ3が設けられている。切削チップ3により地盤を切削しながら、先導管2が地中に入っていく。先導管2に続いて軸体4が設けられ、その周囲に回転羽根であるらせん状羽根5が設けられている。軸体4は中空となっているが、図2に示すようにらせん状羽根5が設けられている部分は、軸方向に沿って中央部が太く両端部が細くなるように構成されている。ここでは、図2に示すように円筒の両側に円錐を接続したような形状になっており、両端部から中央部へ向かって径が大きくなっている。そして、らせん状羽根5を含む全体の形状で見ても、両端部から中央部へ向かって全体として径が大きくなっている。
【0014】
軸体4は中空となっているが、内部には第1の内管15aと第2の内管15bが設けられており、内管15a、15bは注入材吐出ノズル7(注入材排出口)へつながっている。注入材吐出ノズル7は軸体4の最も径が大きい位置において外へ向かって設けられている。本例では注入材吐出ノズル7は2本設けられているが、3本以上設けてもよい。この注入材吐出ノズル7の詳細を図3及び図4に示す。注入材吐出ノズル7は第1の管7aと第2の管7cを有し、それぞれの管の内面にはらせん溝7b、7dが設けられている。らせん溝7b、7dの回転方向は同じである。第2の管7cは図4に示すように複数の管を第1の管7aの周囲に設けてもよく、図5に示すように第1の管7aの外管として同心状に設けてもよい。第1の管としては主に内径が5〜8mmのものが使用されるが、注入材の吐出量に合せてこれよりも径を増減させてもよい。また、軸体4に対して完全に垂直に設ける以外にも、ある程度傾けてもよい。一例として、第1の管の長さは30cm程度とし、一周半程度のらせんを内部に設け、先端部の出口は2.8mm程度にしたものとすることができる。軸体と内管の間の隙間は圧縮空気の通路となり、先導管2の先端より圧縮空気、水あるいは圧縮空気と水の混合体が噴出できるようになっている。
【0015】
図2において爪は省略しているが、らせん状羽根6の上下面にはそれぞれ長方形の板状の爪6が複数取り付けられている。爪6は軸体4を中心とする円周に接する方向に、すなわち、爪6の板厚の方向が半径方向になるように設けられている。爪6の長方形の形状のうち、一つの角が面取りされている。この面取りは、角を直線で切り落とすのでもよいし、丸みをつけるのでもよい。このように向けることにより、掘り進めるときはらせん状羽根5の下面に設けられた爪6が、引き上げるときはらせん状羽根5の上面に設けられた爪6の切り立った面が、土壌にくい込みながら、土壌を効果的に撹拌する。
【0016】
次に、本発明に係るスィベルの一例を図6に示す。スィベル9の上部は非回転部10であり、回転しない。非回転部10には注入材導入口11と第1の空気導入口12aおよび第2の空気導入口12bが側面に設けられている。非回転部10に対して回転自在に回転軸14がベアリング等を介して取り付けられている。回転軸14は二重の内管15と外管16から構成される三重管構造になっている。第1の内管15aは中空となっており、この中空部が注入材通路17を構成する。注入材通路17は注入材導入口11から導入された注入材が通過できるようにつながっている。第1の内管15aの外に第2の内管15bが設けられており、これら2つの内管の間には隙間が設けられていて、第1の空気通路18aを構成する。第2の内管15bと外管16の間にも隙間が設けられており、この隙間が第2の空気通路18bを構成する。第1の空気通路18aは第1の空気導入口12aから導入された空気が、第2の空気通路18bは第2の空気導入口12bから導入された空気が、それぞれ通過できるようにつながっている。前記回転軸の端部には中間ロッドを接続するための接続装置(図示省略)が設けられる。この接続装置も外管と二重の内管とからなる三重管である。この接続装置は中間ロッドを接続するためのものである。スィベルと中間ロッドの双方の接続装置の合わせ面は平面状に形成されており、接続装置間で相対的な回転ができないように構成されている。軸方向に進退させることによりスィベルと中間ロッドを容易に着脱させることができる。接続時にはボルト(図示省略)を締めることにより軸方向の動きを防止する。本発明に係るスィベルは正逆両方向の回転においても十分なトルクを伝達する必要があるが、この接続機構により、どちらの方向の回転によっても接続がゆるむことはない。なお、中間ロッドの上下端および土壌掘削装置の上端部にも同様の接続装置が設けられており、接続・分離が容易に行えるとともに、内部の三重管により、注入材および空気の通路は容易に形成される。
【0017】
図7に中間ロッドを示す。中間ロッド22はスィベルと同様に三重管構造になっており、第1の内管15aの中空部が注入材通路17を構成し、第1の内管15aと第2の内管15bの間の隙間が第1の空気通路18aを構成し、第2の内管15bと外管16の間の隙間が第2の空気通路18bを構成する。
【0018】
図8に本発明に係る土木機械の一例を示す。作業台車23は無限軌道24を備えて自走可能であり、工事現場において装置全体を容易に移動させることができるものである。作業台車23には上下動可能なアーム25を介してリーダー26が取り付けられている。リーダー26はチャック27を上下に移動可能に取り付けるスライド式の取り付け装置である。施工場所に作業台車23を移動させたら、アーム25の角度を調整してリーダー26を垂直に立てる。チャック27に最上段の中間ロッドを通し、チャック27で中間ロッドをつかむ。最上段の中間ロッドの上にスィベル9がつながれ、最下段の中間ロッドの下に土壌掘削工具1が接続される。チャック27は油圧駆動により中間ロッド22を正逆両方向に回転させることができる。すなわち、中間ロッド22はチャック27の回転を先端の土壌掘削工具1に伝達する駆動軸の働きをする。スィベル9に注入材ホース28と2本の空気ホース29a、29bとが接続され、それぞれのホースは図示しないプラントのトラウトポンプとコンプレッサーにつながれる。スィベル9、中間ロッド22および土壌掘削工具1は、それぞれ三重管構造であるが、空気および注入材の通路がつながるよう接続されている。
【0019】
土壌掘削工具1により掘り進めるときには、コンプレッサーで空気を送り土壌掘削工具1の先端より噴出するとともに、土壌掘削工具1のらせん状羽根が下向きに進行するよう回転させる。削孔は▲1▼空気を送る方法、▲2▼水を送る方法、▲3▼空気と水を送る方法、がある。道路等がある場所では空気と水を使用したほうが水の使用が少なくなって道路を水浸しにすることがないが、水を排出しても問題にならないような場所においては水のみで削孔してもよい。空気と水で削孔する場合は、コンプレッサーと水供給管をエジェクターに接続し、水と空気を混合した上で空気ホース29を通して圧送する。ある程度掘り進めたら、中間ロッド22を継ぎ足して、さらに深く掘り進める。らせん状羽根の下面の爪6aは進行方向側の反対側が切りかかれているので、効果的に土砂を切削・撹拌させるとともに、切削された土砂を滑らかに後方に送る。切削した土砂を滑らかに後方に送るために、らせん状羽根のループは先端から中央部にむかって径が広がり、また上部へ向かって径が小さくなる形状になっている。土壌掘削工具1では、軸体4でらせん状羽根5が取り付けられる部分は軸方向に沿って中央部が太く両端部が細くなる。そのため、中央部においてもらせん状羽根および軸体は強固であり、また掘り進みながらスムーズに土砂を後方に送るため、施工中に土壌掘削工具1が地中で破損しにくくなり、比較的硬い地盤や粘土質の場所でも施工ができる。
【0020】
最終深さまで掘り進めたら、チャック27の回転方向を逆にして、らせん状羽根が上向きに進行するよう回転させながら、土壌掘削工具1を引き上げる。この際、注入材ホース28より注入材を導入し、土壌掘削工具1の注入材排出口より注入材を地中に注入する。さらに空気ホースより高圧の圧縮空気を送り込む。注入材吐出ノズルの第1の管の内面にはらせん溝が設けられているために、注入材は管の長さ方向に対して回転しながら吐出され、遠くまで飛ぶ。さらに注入材の周りには、やはり注入材と同方向に回転しながら進行する空気が随伴しており、この空気に運ばれて注入材はより遠くまで飛ぶことができる。なお、注入材吐出ノズルの第1の管及び第2の管のらせん溝の方向は、引き上げ時における土壌掘削工具1の回転方向に合せて決められている。本例では、引き上げ時には土壌掘削工具1は左回転であるので、注入材吐出ノズルの第1の管及び第2の管のらせん溝も左回転になるよう設けられている。引き上げ時にはらせん状羽根の上面の爪が土砂を撹拌する。らせん状羽根の上面の爪は逆回転時における進行方向側が切りかかれているので、同様に土壌に滑らかにくい込むとともに効果的に土砂を撹拌させる。そして、本発明に係る土木機械および工法においては、土砂の機械的撹拌と注入材の噴出による土砂の撹拌が同時に行われ、切削された土砂と注入材は効率的に混合される上、らせん羽根によって下方へ送られていくので、切削された土砂が排泥として地上に排出されることがない。ここで土壌掘削工具1を逆回転させる方法として、土壌掘削工具1を一定の深さに保ちながら逆回転させる作業と土壌掘削工具1を回転させずに所定の間隔だけ引き上げる作業とを交互に繰り返えすようにすることが、排泥の発生をより効果的に防止するので好ましい。引き上げるときは、掘り進めるときとは逆に、中間ロッドを順次取り外しながら作業を進める。所定の高さまで引き上げたら注入材の注入を停止して、土壌掘削工具1を引き上げる。このようにして一つの穴の施工が完了したら、作業台車23を次の位置に移動させ、同様の施工を繰り返す。
【0021】
【実施例1】
本発明を地盤改良工事に適用した例である。注入材としては高濃度のセメントミルクを用いる。本工法に使用するセメントミルクは改良体の強度を十分なものとするために通常の工法の場合(例えば練りあがりの注入材1m3中にセメント量760kg程度)よりセメントの比率を多くすることが好ましい。ここで、セメント量を多くすると注入材の比重が大きくなりポンプでの吸引が悪くなりやすいので、芳香族スルホンと特殊変性リグニンを主成分とする減水剤を配合することが好ましい。この減水剤の配合によりセメントミルクが流れやすくなってポンプにより送りやすくなるとともに、改良体の強度が増す。本実施例においては減水剤として芳香族スルホンと特殊変性リグニンを主成分とする商品名サンフローSW−2000S(日本製紙株式会社)を使用し、練りあがりの注入材1m3中にセメント1000kgとサンフローSW−2000Sを5kg配合し、改良体の圧縮強度1MPa(設計基準強度)を得た。このように従来の工法よりも高濃度のセメントミルクを用いるので、注入する量は少なくてすみ、また比重が大きいため上には上がりにくく、この点も排泥を出させにくくすることに貢献している。プラントで空気と混合されたセメントミルクを0.6〜2.5MPaの低圧で噴出する方法と、18.0〜29.0MPaの超高圧でセメントミルクを噴出する方法があるが、本例では後者の超高圧噴出撹拌を用いた。空気とセメントミルク注入材吐出ノズルの管の内面に設けられたらせん溝により回転力を与えられ、かつ注入材の周囲を同方向に回転する空気が随伴して吐出されるため、セメントミルクは遠くまで飛ぶことができ、らせん羽根の径よりも大きな径の地中杭を形成できる。例えば、直径1mのらせん羽根を用いた場合に、超高圧噴出を用いて1.8m程度の地中杭が得られていたが、本発明に係る注入材吐出ノズルを使用することにより、セメントミルクの飛ぶ距離は30%程度増加し、直径2.3m程度の地中杭を形成することができる。切削された土砂はセメントミルクと混合され、改良体として地中杭を構成するので、地上に排泥として排出されない。引き上げるときは図2において左回りにらせん状羽根は回転し、上から土砂を引き込むとともに撹拌・混合された土砂とセメントを羽根により下に強く押し付けるので、強固な地中杭を形成でき、また、排泥の発生を強力に抑制する。このため、排泥による環境問題を起こすことがなく、また、排泥の処理のための多額の費用も発生しないため、地球環境に優しく、施工性、経済性、安全性にすぐれた工法となっている。
【0022】
らせん溝を備えた注入材吐出ノズルを使用した超高圧噴出撹拌により、セメントミルクを横方向に効果的に高圧噴射するために、らせん状羽根の径よりも広い範囲の改良体の造成が可能であり、工期の短縮および経済性の向上が実現できるとともに、密着施工や改良体相互の施工が可能となり工事の全体的な一体化がはかれる。単位時間当たりの注入量には留意が必要で、過度の注入を行うと排泥を発生させないという本発明の効果が発揮できない場合がある。排泥を発生させない限界での単位時間当たり注入量を前もって把握した上で、その限界注入量の70%程度で注入するのが排泥防止をより確かなものにする上で好ましい。本実施例では70リットル/minとした。引き上げ速度(以下、1m引き上げるのに要する時間で表示)は、C<0.01N/mm2(=MPa)での粘性土では3.0min/m、0.01N/mm2≦C≦0.03N/mm2(5≦N≦10)の土質では5.0min/m、10≦N≦15の砂質土では6.0min/mとした。また、グラウトポンプとしては70〜150リットル/minの能力のものを用い、主に140リットル/min程度の注入量で使用する直径1.5mのらせん状羽根にも対応できるようにした。
【0023】
【実施例2】
本発明を土壌浄化工事に適用した例である。本実施例においては、注入材として土壌中の汚染物質を分解・中和等するような薬剤を使用する。ここでは、土壌中の汚染物質を浄化する薬剤として、空気、過酸化酸素、オゾンから選択される酸素含有物質、分解微生物、前記分解微生物を活性化させるためのリン、窒素、カリウム、ケイ素から選択される栄養分であるものを用い、微生物により汚染物質を分解する。特に、有機物の分解においては具体的には、メタン資化性菌、トルエン資化性菌、フェノール資化性菌、硝化細菌、プロパン酸化細菌、イソプロピレン酸化細菌などがあげられる。これらの微生物を活性化するのに必要な酸素含有物及び栄養分とともに地中に供給することにより、効果的に汚染物質を分解して、土壌の浄化が行われる。汚染除去に必要な深さまで掘り進んだ後、土壌掘削工具1を逆回転して引き上げながら薬剤を土壌中に注入する。薬剤は注入材吐出ノズルのらせん溝によって回転力を与えられ、地中において広範囲まで届くことができる。従って、少ない作業で広範囲をもれなく浄化できる。らせん状羽根6で土砂を機械的に撹拌しながら薬剤を注入するので効果的である。汚染が深いところまで進行している場合でも、土壌掘削工具1が到達する範囲であれば汚染除去が行える。さらに、本実施例においても排泥を発生させないので、汚染された土砂が地表に現れてくることもなく、安全に施工することができる。なお、本発明に係る注入材吐出ノズルは、上述の通り土壌掘削工具に組み込んで地盤強化工法や土壌浄化工法に使用するのに適しているが、適用範囲はこれにとどまらず、水を噴射して石を切断するためノズルとしてや洗浄用ノズル等、液体を勢いよく飛ばすためのノズルとしてあらゆる分野で使用でき、このような分野で使用する場合においては、注入材とは水や洗浄液をも含む液体一般を意味する。
【0024】
【発明の効果】
本発明によれば、注入材吐出ノズルの管の内面に設けられた溝により注入材を回転させながら遠くまで飛ばすことができ、地中において、広範囲に注入材を注入することができる。土壌改良においても汚染土壌の浄化においても、大型の設備を要せず、短い工期と少ない費用で効果的な施工ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る土壌掘削工具の斜視図である。
【図2】同縦断面図である。
【図3】注入材吐出ノズルの内部のらせん溝を示す断面図である。
【図4】注入材吐出ノズルの例の横断面図および縦断面図である。
【図5】注入材吐出ノズルの別の例の横断面図および縦断面図である。。
【図6】スィベルの断面図である。
【図7】中間ロッドの断面図である。
【図8】本発明の土木機械を示す正面図である。
【符号の説明】
1.土壌掘削工具
2.先導管
3.切削チップ
4.軸体
5.らせん状羽根
6.爪
7.注入材排出口
8.空気噴出口
9.スィベル
10.非回転部
11.注入材導入口
12.空気導入口
14.回転軸
15.内管
16.外管
17.注入材通路
18.空気通路
22.中間ロッド
23.作業台車
24.無限軌道
25.アーム
26.リーダー
27.チャック
28.注入材ホース
29.空気ホース[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The injection material discharge nozzle, the soil excavation tool, the swivel, the soil improvement method and the soil purification method according to the present invention relate to improvement of soft ground and purification of contaminated soil.
[0002]
[Prior art]
Conventional methods for improving soft ground include a method of jetting and stirring an injection material at ultra-high pressure and a method of mechanically jetting and stirring using a large machine.
[0003]
The conventional ground improvement method mainly consists of an agitation agitation method using ultra-high pressure injection and an auger agitation method using a large machine. In addition, since it is a method of making a pile by pressure by injecting from the tip of the nozzle, there is a disadvantage that a lot of mud is discharged, and the mechanical stirring method by a large machine is a very large machine, so the construction site is restricted, etc. was there.
[0004]
The ultra-high pressure jet agitation method allows construction with a relatively compact machine, but a large amount of mud (discharged slime) is generated, which is undesirable from the environment, and it is expensive to treat this mud. There is a problem that it takes.
[0005]
On the other hand, in the mechanical agitation method using a large machine, the construction machine is large and the place where it can be constructed is limited, and a large plant must be transported and installed for construction. There is a problem that the cost is high.
[0006]
In recent years, as a result of industrial activities, harmful substances leak into the ground and soil has become a problem. Although it is important to limit the emission of harmful substances, there was no effective solution once it was discharged. Even if spraying chemicals that decompose or neutralize harmful substances, the effect is limited to the soil on the surface, and it is difficult to treat deeply into the ground, and mechanical excavation increases costs. , It can also bring out underground harmful substances.
[Problems to be solved by the invention]
[0007]
The ultra-high pressure jet agitation method is effective for strengthening soft ground, but it has already been mentioned that the generated waste mud causes environmental problems and cost problems for treatment. As a promising technique for solving this problem, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-159130 discloses “Mechanical stirring air cement milk mixed pressure feeding method and device” as a compressor and a grout pump connected to a cutting bit and digging while spouting air. A technique for advancing and excavating the cement milk after completion of the drilling to agitate the excavated soil and the cement milk to create an underground pile is described. According to this technique, since the mud is not discharged to the ground, it is possible to construct the soil strengthening work easily and inexpensively without causing environmental problems. Furthermore, the inventor of the present application has been intensively studied to improve the technology, and has proposed an invention according to Japanese Patent Application No. 2001-365491. The present invention relates to these inventions, and provides an injecting material discharge nozzle, a soil excavation tool, a swivel, a soil improvement method and a soil purification method for further developing the invention, and waste mud associated with a conventional method. The purpose is to solve the problems of environmental problems caused by the occurrence of large-scale facilities and large expenses caused by large-scale facilities.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, soil excavation tool of the present invention is a soil excavation tool having a rotating blade provided around the shaft body and the shaft body, the shaft is rotary vane is provided The central part is thick and the both end parts are narrow along the axial direction, and the rotating blade has a shape in which the diameter increases from the tip toward the central part, and the diameter decreases toward the upper part. An injection material discharge nozzle is provided near the injection material discharge nozzle. The injection material discharge nozzle has a first tube for discharging the injection material and a second tube for discharging air provided outside the injection tube. The spiral grooves in the same rotational direction are provided on the inner surfaces of the first tube and the second tube. In order to stir the soil on the upper and lower surfaces of the rotating blades, a tip conduit having an air discharge port at the tip can be provided, and compressed air, water, or a mixture of compressed air and water can be ejected from the air discharge port A plurality of claws can be provided to stir the soil more effectively.
[0011]
And the construction machine of this invention attaches the above-mentioned soil excavation tool to a work trolley with a swivel , and rotates a soil excavation tool via a connection apparatus. The swivel is a swivel for rotatably supporting the soil excavation tool, and the non-rotating portion is provided with a first air inlet, a second air inlet, and an injection material inlet, and the non-rotating portion A rotating shaft is rotatably provided, the rotating shaft is a triple tube composed of an outer tube and a double inner tube, and a connecting device for connecting an intermediate rod is provided at the end of the rotating shaft. The connecting device is a triple tube composed of an outer tube and a double inner tube, and is provided with a rotation preventing means for preventing relative rotation with the intermediate rod.
[0012]
In order to achieve the above-mentioned object, the soil improvement method of the present invention is provided in the vicinity of the tip conduit having the air discharge port at the tip, the shaft body, the rotary blade provided around the shaft body, and the rotary blade. have a injection material discharge nozzle, the shaft body is thinner at both ends portions thicker central portion along the axial direction in the portion where the rotary blade is provided, rotating blade the radial toward the center portion from the front end Rotate a soil excavation tool that expands and decreases in diameter toward the top , and excavates the soil while jetting either compressed air, water, or a mixture of compressed air and water from the tip conduit, When the soil excavation tool is rotated backwards and the soil is agitated, the ground reinforcement material such as cement milk is removed from the pipe by the injection material discharge nozzle provided with the spiral groove on the inner surface of the first pipe. While rotating around the axis The air is discharged into the inner surface of the first pipe, and has the same spiral groove in the rotational direction as the spiral groove provided on the inner surface of the first pipe, and the air is the same as the ground reinforcement material from the second pipe provided outside the first pipe. The ground reinforcement material is injected while being discharged around the ground reinforcement material while rotating in the direction, and the soil and the ground reinforcement material are mixed to create an improved body in the soil. A soil purification method can also be realized by using a chemical that purifies contaminants in the soil instead of the ground reinforcement as the injection material. In the soil purification method, as an agent for purifying contaminants in the soil, oxygen, oxygen-containing substances selected from air, oxygen peroxide, ozone, decomposing microorganisms, phosphorus, nitrogen, potassium for activating the decomposing microorganisms, Nutrients selected from silicon can be used.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a perspective view showing an example of a soil excavation tool according to the present invention, and FIG. 2 is a front view thereof. The
[0014]
Although the shaft body 4 is hollow, a first inner tube 15a and a second inner tube 15b are provided inside, and the inner tubes 15a and 15b are injection material discharge nozzles 7 (injection material discharge ports). Connected to. The injection
[0015]
Although the claw is omitted in FIG. 2, a plurality of rectangular plate-
[0016]
Next, an example of a swivel according to the present invention is shown in FIG. The upper part of the
[0017]
FIG. 7 shows the intermediate rod. The intermediate rod 22 has a triple-pipe structure similar to the swivel, and the hollow portion of the first inner tube 15a constitutes the
[0018]
FIG. 8 shows an example of a civil engineering machine according to the present invention. The
[0019]
When digging with the
[0020]
When digging to the final depth, the
[0021]
[Example 1]
It is an example in which the present invention is applied to ground improvement work. A high concentration cement milk is used as an injection material. The cement milk used in this construction method may have a higher cement ratio than in the ordinary construction method (for example, about 760 kg of cement in 1 m 3 of the infused infusion material) in order to make the improved body sufficiently strong. preferable. Here, if the amount of cement is increased, the specific gravity of the injection material is increased and the suction with the pump is liable to be worsened. Therefore, it is preferable to add a water reducing agent mainly composed of aromatic sulfone and specially modified lignin. The blending of the water reducing agent facilitates the flow of cement milk and facilitates feeding by the pump, and increases the strength of the improved body. Using the trade name as a main component an aromatic sulfone and special modified lignin San Flow SW-2000S (Nippon Paper Industries) as a water reducing agent in this embodiment, the cement 1000kg and sun during the injection member 1 m 3 of dough up 5 kg of Flow SW-2000S was blended to obtain a
[0022]
In order to inject cement milk effectively in the lateral direction by high-pressure jet agitation using an injection material discharge nozzle equipped with a spiral groove, it is possible to create an improved body with a wider range than the diameter of the spiral blade. In addition, the construction period can be shortened and the economy can be improved, and the close construction and the mutual construction can be carried out, so that the construction can be integrated as a whole. It is necessary to pay attention to the injection amount per unit time, and if the excessive injection is performed, the effect of the present invention that no mud is generated may not be exhibited. It is preferable to know in advance about the injection amount per unit time at a limit where no mud is generated and to inject at about 70% of the limit injection amount in order to further ensure prevention of mud. In this example, it was 70 liters / min. The pulling speed (expressed in terms of time required for pulling up 1 m below) is 3.0 min / m, 0.01 N / mm 2 ≦ C ≦ 0 for clay soil with C <0.01 N / mm 2 (= MPa). It was set to 5.0 min / m for the soil of 03 N / mm 2 (5 ≦ N ≦ 10), and 6.0 min / m for the sand of 10 ≦ N ≦ 15. In addition, a grout pump having a capacity of 70 to 150 liters / min was used so that it could cope with a spiral blade having a diameter of 1.5 m used mainly at an injection rate of about 140 liters / min.
[0023]
[Example 2]
It is the example which applied this invention to soil purification construction. In this embodiment, a chemical that decomposes and neutralizes the pollutants in the soil is used as an injection material. Here, the agent for purifying pollutants in soil is selected from oxygen-containing substances selected from air, oxygen peroxide and ozone, decomposing microorganisms, phosphorus, nitrogen, potassium and silicon for activating the decomposing microorganisms It uses the nutrients that are produced and decomposes the pollutants with microorganisms. In particular, in the decomposition of organic matter, specific examples include methane-utilizing bacteria, toluene-utilizing bacteria, phenol-utilizing bacteria, nitrifying bacteria, propane-oxidizing bacteria, and isopropylene-oxidizing bacteria. By supplying the oxygen content and nutrients necessary for activating these microorganisms to the ground, the pollutants are effectively decomposed and the soil is purified. After digging to a depth necessary for decontamination, the chemical is injected into the soil while the
[0024]
【The invention's effect】
According to the present invention, the injection material can be blown far away while being rotated by the groove provided on the inner surface of the tube of the injection material discharge nozzle, and the injection material can be injected over a wide range in the ground. In soil improvement and purification of contaminated soil, large-scale equipment is not required, and effective construction can be performed with a short construction period and low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a soil excavation tool according to the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the same.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a spiral groove inside an injection material discharge nozzle.
FIG. 4 is a transverse sectional view and a longitudinal sectional view of an example of an injection material discharge nozzle.
FIG. 5 is a cross-sectional view and a vertical cross-sectional view of another example of an injection material discharge nozzle. .
FIG. 6 is a cross-sectional view of a swivel.
FIG. 7 is a cross-sectional view of an intermediate rod.
FIG. 8 is a front view showing a civil engineering machine according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1. Soil excavation tool2. Tip conduit3. Cutting tip 4. 4.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002180911A JP3974936B2 (en) | 2002-06-21 | 2002-06-21 | Soil drilling tool, construction machine with soil drilling tool, ground improvement method and soil purification method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002180911A JP3974936B2 (en) | 2002-06-21 | 2002-06-21 | Soil drilling tool, construction machine with soil drilling tool, ground improvement method and soil purification method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004027493A JP2004027493A (en) | 2004-01-29 |
JP3974936B2 true JP3974936B2 (en) | 2007-09-12 |
Family
ID=31177878
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002180911A Expired - Lifetime JP3974936B2 (en) | 2002-06-21 | 2002-06-21 | Soil drilling tool, construction machine with soil drilling tool, ground improvement method and soil purification method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3974936B2 (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006326500A (en) * | 2005-05-26 | 2006-12-07 | Shinsei Kaihatsu:Kk | Purification method of contaminated soil |
KR101955403B1 (en) * | 2018-06-01 | 2019-05-30 | 임호균 | Mortar grouting apparatus |
KR101984123B1 (en) * | 2018-07-17 | 2019-05-30 | 임호균 | Apparatus for ground reinforceing and barrier wall forming using chemical liquid for durability |
CN114192569A (en) * | 2021-12-13 | 2022-03-18 | 赵晓玉 | Heavy metal polluted wetland soil remediation equipment and wetland soil remediation method |
-
2002
- 2002-06-21 JP JP2002180911A patent/JP3974936B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2004027493A (en) | 2004-01-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4796477B2 (en) | Steel pipe soil cement pile construction method and composite pile construction method | |
JP3391781B2 (en) | Soil excavation tool, civil engineering machine for soil excavation, and soil improvement method | |
JP3974936B2 (en) | Soil drilling tool, construction machine with soil drilling tool, ground improvement method and soil purification method | |
JP2007204983A (en) | Swivel for soil excavating tool, and soil improving method | |
JP4695733B2 (en) | Soil excavation tool, soil improvement method and soil purification method | |
JP3833943B2 (en) | Chemical injection method and chemical injection device | |
JP4695734B2 (en) | Soil excavation tool and soil improvement method | |
JP3974937B2 (en) | Ground improvement method | |
JP3615064B2 (en) | Contaminated soil purification method | |
JP2003161093A (en) | Apparatus for connecting rotating shaft of civil engineering machine | |
JP4820645B2 (en) | Ground improvement device | |
JP4357879B2 (en) | Soil purification system and soil purification method | |
JP4115314B2 (en) | Soil purification system and soil purification method | |
JP5020683B2 (en) | Containment method for contaminated soil | |
CN115178580B (en) | Even-axis multi-stage high-pressure stirring liquid spraying device | |
CN115739961A (en) | Even-number-axis liquid-adding powder-spraying stirring device and soil remediation method | |
JP2004278034A (en) | Soil excavating tool | |
CN115178581B (en) | Soil remediation method using high-pressure stirring liquid spraying | |
JP2011167596A (en) | Method of cleaning underground oil-contaminated area | |
JP7231271B1 (en) | Ground improvement method and ground improvement device | |
JP2006045999A (en) | Soil improving method | |
JP5681463B2 (en) | Ground improvement equipment for underwater ground | |
JP3844454B2 (en) | Groundwater purification method | |
JP6245543B2 (en) | Soil improvement body construction method | |
JP2000135484A (en) | Soil purification |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050215 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050215 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20061020 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061024 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061130 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070208 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070221 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070606 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070617 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 3974936 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100622 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130622 Year of fee payment: 6 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |