JP4003997B2 - Ground improvement method - Google Patents

Ground improvement method Download PDF

Info

Publication number
JP4003997B2
JP4003997B2 JP35290198A JP35290198A JP4003997B2 JP 4003997 B2 JP4003997 B2 JP 4003997B2 JP 35290198 A JP35290198 A JP 35290198A JP 35290198 A JP35290198 A JP 35290198A JP 4003997 B2 JP4003997 B2 JP 4003997B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nozzle
ground
jet
cross
improved
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 - Fee Related
Application number
JP35290198A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2000178962A (en
Inventor
崎 光 弘 柴
地 正 博 伊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chemical Grouting Co Ltd
Original Assignee
Chemical Grouting Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chemical Grouting Co Ltd filed Critical Chemical Grouting Co Ltd
Priority to JP35290198A priority Critical patent/JP4003997B2/en
Publication of JP2000178962A publication Critical patent/JP2000178962A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4003997B2 publication Critical patent/JP4003997B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤中に改良体を造成する事により地盤を改良する地盤改良工法に関する。
【0002】
【従来の技術】
その様な地盤改良について非常に有効な工法として、所謂「ジェットグラウト工法」が良く知られている。この工法(以下、「地盤改良工法」或いは「従来の工法」等と記載する)は、改良するべき地盤にボーリング孔を切削し、先端にモニタを設けたロッドをボーリング孔内に挿入し、モニタに設けたノズルから水平方向に地盤改良材(を含む)ジェットを噴射して、地盤の切削と改良材との混合を行う。そして地盤の切削・改良材との混合を行いつつ、ロッドを回転しながら地上側へ引き上げる。これにより、地盤と地盤改良材との混合物からなり、ジェット到達距離と等しい半径方向寸法を有する円柱形の改良体を造成する事が出来る。
【0003】
ここで、比較的広い範囲に亘って地盤改良を行う必要がある場合には、図15で示す様に、複数の改良体1、2、3を造成する事により、従来の技術では対応してきた。その際に、未改良個所が発生しない様に、改良体1、2、3の一部分(一部領域)をオーバーラップさせて施工するのが一般的である。
【0004】
しかし、図15においてハッチングを付して示す領域(オーバーラップ領域)においては、一度造成された改良体をジェットにより切削・混合して再度改良することになる。そして、特に、符号123で示す中央の領域では、合計3回改良される事になる。この様に、同じ領域を複数回改良するという事は、地盤改良材を余計に消費する事を意味するので、施工コストを高騰させる原因となる。
【0005】
また、造成された改良体のオーバーラップ領域をジェットにより切削する際に、改良体は地盤改良材の混合物であるため、ジェットにより切削の際に発生するスラリーは産業廃棄物として処理しなければならない。ここで、産業廃棄物の処理にはコストが嵩み、施工費用を増加させる原因となってしまう、という問題も存在する。
【0006】
これに対して、図16で示す様に、造成された改良体1、2、3、4がオーバーラップしない様に施工し、符号6、7で示す未改良の領域のみを別工程にて改良する事も可能である。
【0007】
しかし、図16で示す様な技術では、改良体1、2、3、4にオーバーラップ領域が発生しない様に造成する事がかなり困難である。また、未改良領域6、7のみを改良する様に施工する事も、困難であり、特別な機器等を必要とする。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、上述した様なオーバーラップする領域を発生させる事無く、しかも、未改良の領域を発生させること無く、複数の改良体を造成し、以って、広い範囲に亘る地盤改良を可能ならしめる地盤改良工法の提供を目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、モニタを設けたロッドを改良するべき地盤に切削されたボーリング孔内に挿入する工程と、モニタに設けたノズルから地盤を切削するための流体を噴射し或いは地盤改良材を噴射して、地盤の切削と改良材との混合を行うジェット噴射工程と、ロッドを回転しながら引き上げる工程とを有し、前記ジェット噴射工程では、地盤を切削して改良材と混合する領域の断面形状が非円形の閉じた形状となる様に構成され、前記ジェット噴射工程においては、前記モニタに設けたノズルが前記ロッドの中心軸を中心として公転する工程と、前記ノズルを設けた部材自体が自転する工程とが同時に行われ、前記ノズルが公転する角速度と、前記ノズルを設けた部材が自転する角速度とが相違している。
【0010】
かかる構成を具備する本発明によれば、断面が非円形の閉じた形状の改良体、例えば矩形状断面を有する改良体が造成されるので、複数箇所にわたって改良体を造成する際に、重複して改良される領域(オーバーラップ領域)が発生しない。そのため、少なくともオーバーラップ領域に使用される分の地盤改良材の使用量が節約される。また、ジェット噴射により地盤を切削する際に、オーバーラップ箇所を切削する必要が無いので、オーバーラップ箇所の切削により発生する産業廃棄物を処理する必要が無くなり、その分だけ産業廃棄物処理コストが節約できる。
【0012】
特に、地盤を切削して改良材と混合する領域の断面形状を正方形とする場合は、前記ノズルが公転する角速度(公転角速度)と前記ノズルを設けた部材が自転する角速度(自転角速度)との比が大略3:1であるのが好適である。
【0013】
発明者は種々研究の結果、上述した様な条件を満たした場合には、前記ノズルの描く公転軌跡は、造成しようとする正方形断面を有する改良体と等しい長さの辺を有する正方形に、同一長さの辺を有する正三角形が内接して移動する場合に、その正三角形の重心が描く軌跡と一致する事を見出した。従って、ノズルから噴射されるジェットの到達距離が、前記正三角形の頂点から重心までの距離と等しければ、当該ジェットにより正方形断面を有するように地盤が切削・混合される事になるのである。
【0014】
本発明の実施に際して、前記ジェットは所謂交差噴流により構成され、前記ノズルは交差噴流を構成するべく1対設けられるのが好ましい。交差噴流はジェットの到達距離を高精度にて制御できるからである。
【0015】
また上述した様な構成を有する本発明によれば、簡単な機構で実施可能であり、組み立てコスト、施工コストが低減し、地盤改良工法に費やされる労力が節約できる。
【0016】
また、自転角速度と公転角速度との比率を変える事等、極めて簡単な改良或いは変更を行う事により、造成される改良体の断面形状を変化させる事が出来るので、適用範囲が極めて広い。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面の図1−図14を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【0018】
図1は、本発明の1実施形態による地盤改良工法の施工の概要を示している。図1から明らかように、本発明の実施形態にかかる地盤改良工法によれば、断面正方形の改良体10(地盤を切削して改良材と混合する領域)が造成される。そして図1において点線で示す様に、改良体10を複数造成したとしても、改良体10の断面が正方形であるため、図15の従来技術のように地盤改良個所が重複してしまう事は無い。また、正方形断面を有する改良体同士が接触する様に造成して、図16で示す従来技術のような未改良領域の残存、という問題を解消することが出来る。
【0019】
図1において、符号20で示すのはモニタであり、モニタ20からは地盤改良材を含むジェットJ1、J2、J3が噴射される。ジェットJ1、J2により改良すべき地盤を切削し、J3により地盤改良材と混合するのである。また、図1において点線TLはモニタ20に設けたジェット噴射用ノズルの軌跡を示し、符号LはジェットJ1、J2、J3の到達距離を示している。
【0020】
なお、図示の実施形態において、地盤を切削するためのジェット(J1、J2)は、到達距離Lを高精度にて制御できるように、交差噴流を用いている。
【0021】
モニタ20およびスウィベル21の構造の1例が、図2で示されている。図2において、ロッド22に接続したモニタ20は、ロッド22と同一角速度で回転する円盤24と、該円盤24とは異なる角速度で回転可能なパイプ28(ノズルを設けた部材)とを含んでおり、所謂ターンテーブルとして構成されている。またモニタ20の上部にはスウィベル21が接続されており、該スウィベル21はロッド22と同一角速度、すなわちモニタ20とは異なる角速度で回転し、ロッド22から供給される切削水、圧縮空気、改良材などの各流体をモニタ20に供給する。
【0022】
ロッド22とモニタ20をそれぞれ異なる角速度で回転する方法として、ロッド22とモニタ20を各々独立して回すことも可能であるが、図2においては、歯車を用いて回す方法を例示しており、以下において、当該例示について説明する。
【0023】
円盤24の内部には、ロッド22及び円盤24と一体的に回転する第1の歯車30と、パイプ28と一体的に回転し且つ歯車30と噛み合っている第2の歯車32、とが設けられている。そして図示の実施形態においては、第1の歯車30の歯数T30と、第2の歯車32の歯数T32との間には、
T30:T32=1:3 ・・・・ (1)
なる関係が存在する。そのため、モニタ20では、パイプ28が1回転する間に、円盤24は3回転するのである。
【0024】
ここで、パイプ28にはノズルN1、N2が設けられており、該ノズルN1、N2からは、地盤を切削するためのジェットJ1、J2をそれぞれ噴射している。そして前述した通り、ジェットJ1、J2は交差噴流を構成している。またノズルN2の下部には、ノズルN1、N2と正反対の方向にノズルN3が設けられており、該ノズルN3からは地盤改良材を噴射している。
【0025】
地盤を切削するためのジェットJ1、J2を構成する流体としては、例えば高圧水その他を使用する。ここで、ジェットJ1、J2を地盤改良材で構成し、当該地盤改良材により地盤を切削する様に構成することも可能である。
【0026】
次に、図3−図14を参照して、図示の実施形態の作用を説明する。図3−図14において、交差噴流を構成するジェットJ1、J2は単一の矢印Jで表現しており、ノズルN1、N2も点Nで表現して、図示を簡略化している。
【0027】
以下の説明において、「公転」なる文言は、図2で示す円盤24の回転に従ってパイプ28が図1の点線TLで示す様な円形の軌跡上を移動する事を意味している。また「自転」なる文言は、パイプ28自体の回転、或いはパイプ28に取り付けられたノズルN1、N2(ノズルN)がパイプ28の回転に従って回転移動する事(軌跡TL上を移動する事)を意味している。ここで、上述した通りパイプ28が1回転する間に円盤24は3回転するので、図示の実施形態によれば、「公転」回転数は「自転」回転数の3倍となる。
【0028】
正方形断面を有する改良体10の造成の1過程を模式的に示す断面図である図3において、ノズルNの軌跡(公転軌跡)TLが構成する円の半径寸法を「r」とすれば、ノズルNの初期位置(図3で示す位置)の座標(x、y)は(r、0)となり、一般化すると次式(2)、(3)
の通りになる。
【0029】
x=rcosωt ・・・・ (2)
y=rsinωt ・・・・ (3)
この式(2)、(3)において、符号ωはノズルNの公転角速度である。
【0030】
図3で示す初期位置において、ノズルNからのジェットJはX軸上を左方向に噴射されており、その先端は符号J−Eで示されている。
【0031】
次に、ノズルNの公転軌跡について、図4を参照して説明する。図4において、改良体10の正方形断面の長さを符号aで示す。そして以下の説明において、
「正方形10」なる文言は、1辺の長さがaの正方形を意味する。
【0032】
図3で説明したノズルNの公転軌跡は、1辺の長さがaの正三角形が正方形10(1辺の長さがaの正方形)に常に内接する様に移動している場合における当該正三角形の重心の軌跡に一致する。すなわち、位置N0におけるノズルNからのジェットJ−Sの先端位置Fを1頂点とし且つ正方形10と内接する正三角形FGHの重心は、位置N0と一致する。そして、位置NGのノズルから噴射するジェットJ−Gの先端K(位置Kは、正方形10の辺上の1点でもある)を1頂点とし且つ正方形10と内接とする正三角形KNMの重心は、位置NGと一致するのである。
【0033】
そして、位置N0もNGも、共に軌跡TL上の点である。すなわち、正方形10と内接する正三角形の重心の軌跡は、正方形10の中心と同心で且つ寸法rの半径を有する円となる。
【0034】
次に、軌跡TLの半径rについて考察する。図4の正三角形FGHを考慮すると、位置N0から噴射されるジェットJ−Sの到達距離Lは、1辺の長さaの正三角形における頂点から重心までの距離に等しいので、
L=a/31/2 ・・・・ (4)
なる数式で表される。ここで、
a=2(L−r)=2L−2r
であり、この式に上式(4)を代入すれば、
a=2(a/31/2 )−2r
となる。これをrについて整理すれば
r={(1/31/2 )−(1/2)}a ・・・・ (5)
となる。すなわち、造成しようとする(正方形断面を有する)改良体の1辺の長さが決定すれば、式(5)に従って、ノズルNの公転軌跡TLの半径寸法r(図2における寸法rと同一)が決定されるのである。
【0035】
ここで、図示の実施形態において、正方形(改良体)10の外周をジェットの先端J−E(図3参照)が、例えば20秒で1周する様に設定するならば、すなわち、ノズルNの自転速度がπ/10(=2π/20:rad/sec)であるのならば、式(2)、(3)におけるノズルNの公転角速度ωは、その3倍なので、3π/10(rad/sec)となる。
【0036】
再び図3において、ジェット先端位置J−Eの初期座標(換言すれば、図4の符号Fの座標)は(−a/2,0)となる。そして図4をも合わせて参照して、ジェット先端位置J−Eの座標(X、Y)を一般化して表現すると、
X=x+(a/31/2 )cos(ωt/3) ・・・・ (6)
Y=y−(a/31/2 )sin(ωt/3) ・・・・ (7)
となる。換言すれば、上式(6)、(7)が、ノズルN(及びそこから噴射されるジェットJ)の自転の軌跡を一般化して示す数式であり、すなわち、ジェットJによる切削・混合の軌跡を示すこととなる。
【0037】
図5−図14は、上式(6)、(7)で示すジェットJによる切削・混合の進捗を図示したものである。図5−図14において、符号θはノズルNの公転した角度を示しており、
θ=ωt となる。
【0038】
図5は、ノズルN(或いはパイプ28)が、図3で示す位置(初期位置)に対して左回転方向にπ/4(rad)だけ公転移動した状態を示している。ノズルNは、公転移動の1/3の角速度で自転するので、そこから噴射されるジェットJは、X軸に対して平行とはならず、図5で示す様な角度(自転による回転角度)を有している。そして、ノズルNの公転及び自転により、ジェットJも移動し、その先端J−Eは、初期位置におけるジェット先端の位置F(図4の頂点Fと同じ)から、図5で示す位置に移動する。その結果、図5においてハッチングを付して示す領域が切削され、地盤改良材と混合される。ここで、当該改良された領域の断面形状は、従来の円形断面を有する改良体では形成し得なかった断面形状となっている。
【0039】
この際に、切削・改良された領域(ハッチングを付して示す領域)において、点Fと点J−Eとを結ぶ線分は、Y軸と平行な直線となっている。換言すれば、ジェットJの先端は、Y軸と平行に図中上方に移動している。
【0040】
図6は、ノズルNが初期位置に対して左回転方向にπ/2だけ公転移動した状態を示している。なお、符号TLは公転軌跡を示している。この段階においても、点Fと点J−Eとを結ぶ線分は、Y軸と平行な直線となっている。なお図示の簡略化のため、図7−図13においては、改良された領域にハッチングを付していない。
【0041】
図7は、ノズルNが初期位置に対して左回転方向にπ(rad)だけ公転移動した状態を示している。この段階においては、ジェットJの先端J−Eは、Y軸に平行に移動した後に、X軸と平行に図中右方向に移動している。図8で示す段階、すなわちノズルNが初期位置に対して5π/4だけ公転移動した段階では、ジェットJの先端J−Eは、X軸と平行に図中右方向へ、さらに移動している。そして、ノズルNが2π(rad)だけ公転移動すると(換言すれば公転軌跡TL上を1回転すると)、ジェットJの先端J−Eは図9で示す様な位置に到達する。
【0042】
図10は、ノズルNが初期位置に対して11π/4だけ公転移動した状態を示している。この段階においては、ジェットJの先端J−Eは、X軸と平行移動をしておらず、Y軸と平行に図中下側へ移動している。図11で示す段階、すなわちノズルNが初期位置に対して13π/4だけ公転移動した段階では、ジェットJの先端J−Eは、Y軸と平行に図中下側へさらに移動している。
【0043】
図12は、ノズルNが初期位置に対して17π/4だけ公転移動した状態を示している。この段階においては、ジェットJの先端J−Eは、Y軸と平行移動をしておらず、X軸と平行に図中左方向へ移動している。
【0044】
さらに図13で示す段階では、ノズルNが初期位置に対して11π/2だけ公転移動して、ジェットJの先端J−Eは、X軸と平行には移動しておらず、Y軸と平行に図中上側へ移動している。そして、ノズルNが初期位置に対して6πだけ公転移動すると、すなわち公転軌跡TL上を3回転すると、ジェットJの先端J−Eは初期位置Fまで戻り(すなわち、自転を1回転行い)、図14で示す様に、正方形断面を有する領域の切削及び地盤改良材との混合が為される。
【0045】
従って、通常のグラウト工法のように、ロッド22(図2)を回転しつつ地上側に引き上げれば、正方形断面を有する改良体が地盤中に造成される。そして、地盤改良工法初期のボーリングロッドの切削を、隣接する改良体造成の際のボーリングロッド(図示せず)よりも寸法aだけ離隔した位置で行えば、図1で示す様に、重複した改良領域を発生させる事なく、広範囲に亘って地盤改良を行う事が出来るのである。
【0046】
なお、図5−図14において、ノズルNの公転方向は左回転方向であり、ノズルNの自転方向は右回転方向であるが、図2のロッド22、円盤24、26は右ネジを切ってあるのが一般的であるため、公転方向を右回転方向にして、自転方向を左回転方向にする事が好ましい。また、図5−図14において、正方形10の角部には若干のアールがつくが、直角な角部とアールのついた角部との差異は、実際の地盤改良工法施工に際しては無視出来る程度の小さなものである。
【0047】
図示の実施形態では正方形断面を有する改良体を造成するが、円盤24とパイプ28との回転速度比や寸法を適宜設定すれば、断面形状が非円形の閉じた形状の改良体、例えば矩形断面を有する改良体を造成する事も可能である。またモニタ20の構成は、図2で示すターンテーブルに限定されるものではない。モニタ20の構造としては、パイプの自転と公転とを所定の回転比(角速度比)で行う事が可能であれば、適用する事が出来る。
【0048】
なお図示の実施形態では、パイプ28が1回転する間に、円盤24は正確に3回転するので、ノズルが公転する角速度と前記パイプ(ノズルを設けた部材)が自転する角速度との比も正確に3:1となる。しかし本発明の技術的範囲は、当該比が正確に3:1である場合のみを包含するものではなく、概略3:1であれば本発明の技術的範囲に包含される事を付記する。
【0049】
【発明の効果】
上述した本発明の作用効果について、以下に列挙する。
【0050】
(1) 複数箇所にわたって改良体を造成する際に、重複して改良される領域(オーバーラップ領域)が発生しない。
(2) 地盤改良材の使用量が節約される。
(3) 地盤改良材を包含した産業廃棄物の発生量が減少するので、産業廃棄物処理コストが節約できる。
(4) 簡単な機構で実施可能であり、組み立てコスト、施工コストが低減し、地盤改良工法に費やされる労力が節約できる。
(5) 簡単な改良により、造成される改良体の断面形状を変化させる事が出来るので、適用範囲が極めて広い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施形態による地盤改良工法の施工の概要を示す平面図。
【図2】本発明の実施に用いられるモニタの1例を示す側面図。
【図3】改良体造成の1過程を模式的に示す断面図。
【図4】改良体の断面形状を正方形にする原理を模式的に示す断面図。
【図5】地盤を切削・混合する1過程を模式的に示す断面図。
【図6】地盤を切削・混合する1過程を模式的に示す断面図。
【図7】地盤を切削・混合する1過程を模式的に示す断面図。
【図8】地盤を切削・混合する1過程を模式的に示す断面図。
【図9】地盤を切削・混合する1過程を模式的に示す断面図。
【図10】地盤を切削・混合する1過程を模式的に示す断面図。
【図11】地盤を切削・混合する1過程を模式的に示す断面図。
【図12】地盤を切削・混合する1過程を模式的に示す断面図。
【図13】地盤を切削・混合する1過程を模式的に示す断面図。
【図14】地盤を切削・混合する1過程を模式的に示す断面図。
【図15】従来の改良工法の問題点を説明する平面図。
【図16】その他の従来の改良工法における問題点を説明する平面図。
【符号の説明】
1、2、3、4、10・・・改良体
20・・・モニタ
21・・・スウィベル
J、J1、J2、J3・・・ジェット
TL・・・ノズルの公転軌跡
L・・・ジェット到達距離
22・・・ロッド
24・・・円盤
28・・・パイプ
30、32・・・歯車
N、N1、N2、N3・・・ノズル
r・・・ノズル公転軌跡の半径寸法
a・・・正方形の1辺の長さ
J−E・・・ジェット先端位置
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a ground improvement method for improving the ground by creating an improved body in the ground.
[0002]
[Prior art]
The so-called “jet grout method” is well known as a very effective method for such ground improvement. This method (hereinafter referred to as “ground improvement method” or “conventional method”, etc.) is obtained by cutting a boring hole in the ground to be improved and inserting a rod with a monitor at the tip into the boring hole. A ground improvement material (including) jet is sprayed in a horizontal direction from a nozzle provided in the ground to mix the ground cutting and the improvement material. Then, while mixing with the ground cutting and improving material, the rod is pulled up to the ground side while rotating. Thereby, it is possible to create a cylindrical improvement body made of a mixture of the ground and the ground improvement material and having a radial dimension equal to the jet reach distance.
[0003]
Here, when it is necessary to improve the ground over a relatively wide range, as shown in FIG. . In that case, it is common to perform construction by overlapping a part (partial region) of the improved bodies 1, 2, and 3 so that no unreformed portion is generated.
[0004]
However, in the area shown with hatching in FIG. 15 (overlapping area), the improved body once formed is cut and mixed with a jet to be improved again. In particular, the central area indicated by reference numeral 123 is improved a total of three times. In this way, improving the same region a plurality of times means that the ground improvement material is consumed more, which causes the construction cost to increase.
[0005]
In addition, when the overlap region of the improved body is cut with a jet, the improved body is a mixture of ground improvement material, so the slurry generated when cutting with the jet must be treated as industrial waste. . Here, there also exists a problem that the cost of processing of industrial waste increases and causes construction costs to increase.
[0006]
On the other hand, as shown in FIG. 16, the constructed improvements 1, 2, 3, 4 are constructed so that they do not overlap, and only the unimproved areas indicated by reference numerals 6 and 7 are improved in a separate process. It is also possible to do.
[0007]
However, with the technique shown in FIG. 16, it is quite difficult to create the improved bodies 1, 2, 3, and 4 so that no overlap region is generated. In addition, it is difficult to perform construction so that only the unimproved areas 6 and 7 are improved, and special equipment or the like is required.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been proposed in view of the above-described problems of the prior art, and does not generate an overlapping region as described above, and does not generate an unimproved region. Therefore, the purpose is to provide a ground improvement method that enables ground improvement over a wide range.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, a step of inserting a rod provided with a monitor into a boring hole cut in the ground to be improved, a fluid for cutting the ground from a nozzle provided in the monitor, or a ground improvement material is provided. A jet injection step of jetting and mixing the ground cutting and the improvement material, and a step of pulling up the rod while rotating the rod, and in the jet injection step, the region of the region where the ground is cut and mixed with the improvement material In the jet injection step, the nozzle provided in the monitor revolves around the central axis of the rod, and the member provided with the nozzle itself. The angular speed at which the nozzle revolves is different from the angular speed at which the member provided with the nozzle rotates.
[0010]
According to the present invention having such a configuration, a closed shape improvement body having a non-circular cross section, for example, an improvement body having a rectangular cross section, is formed. Therefore, there is no area that is improved (overlap area). Therefore, the amount of ground improvement material used for at least the overlap region is saved. In addition, when cutting the ground by jet injection, there is no need to cut the overlap part, so there is no need to process the industrial waste generated by cutting the overlap part, and the industrial waste processing cost is correspondingly reduced. Can save.
[0012]
In particular, when the cross-sectional shape of the region where the ground is cut and mixed with the improvement material is a square, the angular velocity at which the nozzle revolves (revolution angular velocity) and the angular velocity at which the member provided with the nozzle rotates (rotational angular velocity) It is preferred that the ratio is approximately 3: 1.
[0013]
As a result of various researches, the inventors have found that when the above-mentioned conditions are satisfied, the revolution trajectory drawn by the nozzle is the same as a square having sides equal in length to the improved body having a square cross section to be created. It has been found that when an equilateral triangle having a length side moves inscribed, it coincides with the locus drawn by the center of gravity of the equilateral triangle. Therefore, if the reach distance of the jet ejected from the nozzle is equal to the distance from the vertex of the equilateral triangle to the center of gravity, the ground is cut and mixed so as to have a square cross section by the jet.
[0014]
In carrying out the present invention, it is preferable that the jet is constituted by a so-called cross jet, and the nozzles are provided in a pair so as to form a cross jet. This is because the intersecting jet can control the jet reach with high accuracy.
[0015]
Further, according to the present invention having the above-described configuration, it can be implemented with a simple mechanism, the assembly cost and the construction cost can be reduced, and the labor spent on the ground improvement method can be saved.
[0016]
In addition, the cross-sectional shape of the improved body can be changed by performing extremely simple improvements or changes, such as changing the ratio between the rotation angular velocity and the revolution angular velocity, so that the applicable range is extremely wide.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS.
[0018]
FIG. 1: has shown the outline | summary of construction of the ground improvement construction method by one Embodiment of this invention. As can be seen from FIG. 1, according to the ground improvement method according to the embodiment of the present invention, the improved body 10 (region where the ground is cut and mixed with the improved material) is formed. As shown by the dotted line in FIG. 1, even if a plurality of improved bodies 10 are formed, since the cross section of the improved body 10 is a square, the ground improvement points do not overlap as in the prior art of FIG. 15. . Further, it is possible to solve the problem of remaining unimproved areas as in the prior art shown in FIG.
[0019]
In FIG. 1, reference numeral 20 denotes a monitor, and jets J1, J2, and J3 including a ground improvement material are ejected from the monitor 20. The ground to be improved is cut by jets J1 and J2, and mixed with the ground improvement material by J3. Further, in FIG. 1, a dotted line TL indicates a locus of a jet injection nozzle provided on the monitor 20, and a symbol L indicates an arrival distance of the jets J1, J2, and J3.
[0020]
In the illustrated embodiment, the jets (J1, J2) for cutting the ground use cross jets so that the reach distance L can be controlled with high accuracy.
[0021]
An example of the structure of the monitor 20 and swivel 21 is shown in FIG. In FIG. 2, the monitor 20 connected to the rod 22 includes a disk 24 that rotates at the same angular velocity as the rod 22, and a pipe 28 (a member provided with a nozzle) that can rotate at an angular velocity different from the disk 24. It is configured as a so-called turntable. A swivel 21 is connected to the upper portion of the monitor 20, and the swivel 21 rotates at the same angular velocity as that of the rod 22, that is, at an angular velocity different from that of the monitor 20. And the like are supplied to the monitor 20.
[0022]
As a method of rotating the rod 22 and the monitor 20 at different angular velocities, it is possible to rotate the rod 22 and the monitor 20 independently of each other. However, FIG. 2 illustrates a method of rotating using a gear, The example will be described below.
[0023]
A first gear 30 that rotates integrally with the rod 22 and the disk 24 and a second gear 32 that rotates integrally with the pipe 28 and meshes with the gear 30 are provided inside the disk 24. ing. In the illustrated embodiment, between the number of teeth T30 of the first gear 30 and the number of teeth T32 of the second gear 32,
T30: T32 = 1: 3 (1)
A relationship exists. Therefore, in the monitor 20, the disk 24 rotates three times while the pipe 28 rotates once.
[0024]
Here, nozzles N1 and N2 are provided on the pipe 28, and jets J1 and J2 for cutting the ground are respectively ejected from the nozzles N1 and N2. As described above, the jets J1 and J2 constitute a cross jet. In addition, a nozzle N3 is provided at a lower portion of the nozzle N2 in a direction opposite to the nozzles N1 and N2, and a ground improvement material is sprayed from the nozzle N3.
[0025]
As a fluid constituting the jets J1 and J2 for cutting the ground, for example, high-pressure water or the like is used. Here, it is also possible to configure the jets J1 and J2 with a ground improvement material and to cut the ground with the ground improvement material.
[0026]
Next, the operation of the illustrated embodiment will be described with reference to FIGS. In FIGS. 3 to 14, jets J <b> 1 and J <b> 2 constituting the intersecting jet are represented by a single arrow J, and nozzles N <b> 1 and N <b> 2 are also represented by a point N to simplify the illustration.
[0027]
In the following description, the term “revolution” means that the pipe 28 moves on a circular locus as indicated by the dotted line TL in FIG. 1 according to the rotation of the disk 24 shown in FIG. Further, the term “spinning” means that the pipe 28 itself rotates or the nozzles N1 and N2 (nozzles N) attached to the pipe 28 rotate and move according to the rotation of the pipe 28 (moves on the locus TL). is doing. Here, as described above, the disk 24 rotates three times while the pipe 28 makes one rotation. Therefore, according to the illustrated embodiment, the “revolution” rotation number is three times the “spinning” rotation number.
[0028]
In FIG. 3, which is a cross-sectional view schematically showing one process of forming the improved body 10 having a square cross section, if the radius dimension of the circle formed by the trajectory (revolution trajectory) TL of the nozzle N is “r”, the nozzle The coordinates (x, y) of the initial position of N (the position shown in FIG. 3) are (r, 0). When generalized, the following equations (2), (3)
It becomes as follows.
[0029]
x = r cos ωt (2)
y = rsinωt (3)
In the equations (2) and (3), the symbol ω is the revolution angular velocity of the nozzle N.
[0030]
In the initial position shown in FIG. 3, the jet J from the nozzle N is ejected leftward on the X axis, and the tip thereof is indicated by the symbol J-E.
[0031]
Next, the revolution trajectory of the nozzle N will be described with reference to FIG. In FIG. 4, the length of the square cross section of the improved body 10 is indicated by a symbol a. And in the following explanation:
The term “square 10” means a square having a side length of a.
[0032]
The revolution trajectory of the nozzle N described in FIG. 3 is the normal trajectory when the regular triangle whose one side is a is always inscribed in the square 10 (the square whose one side is a). Matches the locus of the center of gravity of the triangle. In other words, the center of gravity of the equilateral triangle FGH with the tip position F of the jet JS from the nozzle N at the position N0 as one vertex and inscribed in the square 10 coincides with the position N0. Then, the center of gravity of the equilateral triangle KNM having the tip K of the jet J-G ejected from the nozzle at the position NG (the position K is also one point on the side of the square 10) as one vertex and inscribed in the square 10 is , Coincides with the position NG.
[0033]
Both the positions N0 and NG are points on the locus TL. That is, the locus of the center of gravity of the equilateral triangle inscribed in the square 10 is a circle having a radius of the dimension r and concentric with the center of the square 10.
[0034]
Next, the radius r of the trajectory TL will be considered. Considering the equilateral triangle FGH in FIG. 4, the reach distance L of the jet JS ejected from the position N0 is equal to the distance from the vertex to the center of gravity in the equilateral triangle of one side length a.
L = a / 3 1/2 (4)
It is expressed by the following mathematical formula. here,
a = 2 (Lr) = 2L-2r
If the above equation (4) is substituted into this equation,
a = 2 (a / 3 1/2 ) -2r
It becomes. If this is rearranged about r, then r = {(1/3 1/2 ) − (1/2)} a (5)
It becomes. That is, if the length of one side of the improved body (having a square cross section) to be created is determined, the radius dimension r of the revolution trajectory TL of the nozzle N is the same as the dimension r in FIG. Is determined.
[0035]
Here, in the illustrated embodiment, if the outer periphery of the square (improved body) 10 is set so that the tip J-E (see FIG. 3) of the jet makes one round in 20 seconds, for example, the nozzle N If the rotation speed is π / 10 (= 2π / 20: rad / sec), the revolution angular velocity ω of the nozzle N in the equations (2) and (3) is three times that, so that 3π / 10 (rad / sec).
[0036]
In FIG. 3 again, the initial coordinates of the jet tip position J-E (in other words, the coordinates of the symbol F in FIG. 4) are (−a / 2, 0). Then, referring also to FIG. 4, when the coordinates (X, Y) of the jet tip position J-E are generalized,
X = x + (a / 3 1/2 ) cos (ωt / 3) (6)
Y = y− (a / 3 1/2 ) sin (ωt / 3) (7)
It becomes. In other words, the above formulas (6) and (7) are mathematical expressions that generalize the trajectory of the rotation of the nozzle N (and the jet J ejected therefrom), that is, the trajectory of cutting and mixing by the jet J. Will be shown.
[0037]
5 to 14 illustrate the progress of cutting and mixing by the jet J represented by the above equations (6) and (7). 5-14, the code | symbol (theta) has shown the angle which the nozzle N revolved,
θ = ωt.
[0038]
FIG. 5 shows a state in which the nozzle N (or the pipe 28) has revolved by π / 4 (rad) in the counterclockwise direction with respect to the position (initial position) shown in FIG. Since the nozzle N rotates at an angular velocity that is 1/3 of the revolution movement, the jet J ejected from the nozzle N is not parallel to the X axis, and is an angle as shown in FIG. 5 (rotation angle by rotation). have. Then, the jet J also moves due to the revolution and rotation of the nozzle N, and the tip J-E moves from the position F of the jet tip at the initial position (same as the vertex F in FIG. 4) to the position shown in FIG. . As a result, the hatched area in FIG. 5 is cut and mixed with the ground improvement material. Here, the cross-sectional shape of the improved region is a cross-sectional shape that could not be formed by a conventional improved body having a circular cross-section.
[0039]
At this time, in the cut and improved region (the region indicated by hatching), the line segment connecting the point F and the point J-E is a straight line parallel to the Y axis. In other words, the tip of the jet J has moved upward in the figure in parallel with the Y axis.
[0040]
FIG. 6 shows a state in which the nozzle N has revolved by π / 2 in the left rotation direction with respect to the initial position. In addition, the code | symbol TL has shown the revolution locus. Even at this stage, the line segment connecting the point F and the point J-E is a straight line parallel to the Y axis. For simplification of illustration, the improved region is not hatched in FIGS.
[0041]
FIG. 7 shows a state in which the nozzle N has revolved by π (rad) in the left rotation direction with respect to the initial position. At this stage, the tip J-E of the jet J moves in parallel to the Y axis and then moves to the right in the drawing in parallel to the X axis. In the stage shown in FIG. 8, that is, the stage where the nozzle N revolves by 5π / 4 with respect to the initial position, the tip J-E of the jet J further moves in the right direction in the drawing parallel to the X axis. . When the nozzle N revolves by 2π (rad) (in other words, when the nozzle N makes one revolution on the revolution locus TL), the tip J-E of the jet J reaches a position as shown in FIG.
[0042]
FIG. 10 shows a state in which the nozzle N has revolved by 11π / 4 with respect to the initial position. At this stage, the tip J-E of the jet J does not move in parallel with the X axis, but moves downward in the figure in parallel with the Y axis. In the stage shown in FIG. 11, that is, the stage where the nozzle N revolves by 13π / 4 with respect to the initial position, the tip J-E of the jet J further moves downward in the drawing parallel to the Y axis.
[0043]
FIG. 12 shows a state where the nozzle N has revolved by 17π / 4 with respect to the initial position. At this stage, the tip J-E of the jet J does not move in parallel with the Y axis, but moves in the left direction in the drawing in parallel with the X axis.
[0044]
Further, at the stage shown in FIG. 13, the nozzle N revolves by 11π / 2 with respect to the initial position, and the tip J-E of the jet J does not move parallel to the X axis, but parallel to the Y axis. It moves to the upper side in the figure. When the nozzle N revolves by 6π with respect to the initial position, that is, when the nozzle N rotates three times on the revolution locus TL, the tip J-E of the jet J returns to the initial position F (that is, performs one rotation). As shown at 14, the cutting of the area having a square cross section and the mixing with the ground improvement material are performed.
[0045]
Therefore, if the rod 22 (FIG. 2) is rotated and pulled up to the ground side as in a normal grouting method, an improved body having a square cross section is created in the ground. Then, if the cutting of the boring rod in the initial stage of the ground improvement method is performed at a position separated by a dimension a from the boring rod (not shown) at the time of the adjacent improvement body construction, as shown in FIG. The ground can be improved over a wide area without generating an area.
[0046]
5 to 14, the revolution direction of the nozzle N is the left rotation direction, and the rotation direction of the nozzle N is the right rotation direction. However, the rod 22 and the disks 24 and 26 in FIG. Since it is common, it is preferable to set the revolution direction to the right rotation direction and the rotation direction to the left rotation direction. 5-14, the corners of the square 10 are slightly rounded, but the difference between the right-angled corners and the rounded corners is negligible in actual ground improvement methods. Is a small thing.
[0047]
In the illustrated embodiment, an improved body having a square cross section is created. However, if the rotational speed ratio and dimensions between the disk 24 and the pipe 28 are appropriately set, the improved cross section is a noncircular closed shape, for example, a rectangular cross section. It is also possible to create an improved body having The configuration of the monitor 20 is not limited to the turntable shown in FIG. The structure of the monitor 20 can be applied if the rotation and revolution of the pipe can be performed at a predetermined rotation ratio (angular velocity ratio).
[0048]
In the illustrated embodiment, since the disk 24 rotates exactly three times while the pipe 28 rotates once, the ratio between the angular velocity at which the nozzle revolves and the angular velocity at which the pipe (the member provided with the nozzle) rotates is also accurate. 3: 1. However, it is added that the technical scope of the present invention does not include only when the ratio is exactly 3: 1, but is approximately 3: 1 within the technical scope of the present invention.
[0049]
【The invention's effect】
The effects of the present invention described above are listed below.
[0050]
(1) When an improved body is created over a plurality of locations, a region that is improved in a redundant manner (overlap region) does not occur.
(2) The amount of ground improvement material used is saved.
(3) Since the amount of industrial waste including ground improvement materials is reduced, industrial waste disposal costs can be saved.
(4) It can be implemented with a simple mechanism, and the assembly cost and construction cost are reduced, and the labor spent on the ground improvement method can be saved.
(5) Since the cross-sectional shape of the improved body can be changed by simple improvement, the applicable range is extremely wide.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing an outline of construction of a ground improvement method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view showing an example of a monitor used for implementing the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing one process of improvement body formation.
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the principle of making the cross-sectional shape of the improved body a square.
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing one process of cutting and mixing the ground.
FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing one process of cutting and mixing the ground.
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing one process of cutting and mixing the ground.
FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing one process of cutting and mixing the ground.
FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing one process of cutting and mixing the ground.
FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing one process of cutting and mixing the ground.
FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing one process of cutting and mixing the ground.
FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing one process of cutting and mixing the ground.
FIG. 13 is a cross-sectional view schematically showing one process of cutting and mixing the ground.
FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing one process of cutting and mixing the ground.
FIG. 15 is a plan view for explaining problems of a conventional improved construction method.
FIG. 16 is a plan view for explaining a problem in another conventional improved construction method.
[Explanation of symbols]
1, 2, 3, 4, 10 ... improved body 20 ... monitor 21 ... swivel J, J1, J2, J3 ... jet TL ... revolution trajectory L of nozzle ... jet reach distance 22 ... Rod 24 ... Disk 28 ... Pipe 30, 32 ... Gear N, N1, N2, N3 ... Nozzle r ... Radial dimension a of nozzle revolution trajectory a ... Square 1 Side length JE ... Jet tip position

Claims (2)

モニタを設けたロッドを改良するべき地盤に切削されたボーリング孔内に挿入する工程と、モニタに設けたノズルから地盤を切削するための流体を噴射し或いは地盤改良材を噴射して、地盤の切削と改良材との混合を行うジェット噴射工程と、ロッドを回転しながら引き上げる工程とを有し、前記ジェット噴射工程では、地盤を切削して改良材と混合する領域の断面形状が非円形の閉じた形状となる様に構成され、前記ジェット噴射工程においては、前記モニタに設けたノズルが前記ロッドの中心軸を中心として公転する工程と、前記ノズルを設けた部材自体が自転する工程とが同時に行われ、前記ノズルが公転する角速度と、前記ノズルを設けた部材が自転する角速度とが相違していることを特徴とする地盤改良工法。 Inserting the rod provided with the monitor into the borehole cut in the ground to be improved, and spraying the fluid for cutting the ground from the nozzle provided in the monitor or spraying the ground improvement material, A jet injection step of mixing the cutting and the improvement material, and a step of pulling up the rod while rotating the rod. In the jet injection step, the cross-sectional shape of the region where the ground is cut and mixed with the improvement material is noncircular. In the jet injection step, the nozzle provided in the monitor revolves around the central axis of the rod, and the member provided with the nozzle itself rotates in the jet injection step. The ground improvement method characterized in that the angular velocity at which the nozzle revolves at the same time is different from the angular velocity at which the member provided with the nozzle rotates. 地盤を切削して改良材と混合する領域の断面形状が正方形であり、前記ノズルが公転する角速度と前記ノズルを設けた部材が自転する角速度との比が大略3:1である請求項1の地盤改良工法。 The cross-sectional shape of the area where the ground is cut and mixed with the improved material is square, and the ratio of the angular velocity at which the nozzle revolves to the angular velocity at which the member provided with the nozzle rotates is approximately 3: 1. Ground improvement method.
JP35290198A 1998-12-11 1998-12-11 Ground improvement method Expired - Fee Related JP4003997B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP35290198A JP4003997B2 (en) 1998-12-11 1998-12-11 Ground improvement method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP35290198A JP4003997B2 (en) 1998-12-11 1998-12-11 Ground improvement method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000178962A JP2000178962A (en) 2000-06-27
JP4003997B2 true JP4003997B2 (en) 2007-11-07

Family

ID=18427234

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP35290198A Expired - Fee Related JP4003997B2 (en) 1998-12-11 1998-12-11 Ground improvement method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4003997B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4625573B2 (en) * 2000-11-10 2011-02-02 清水建設株式会社 Ground improvement method
JP2002283115A (en) * 2001-03-26 2002-10-03 Chem Grouting Co Ltd Machining method and device
JP5517894B2 (en) * 2010-11-19 2014-06-11 ケミカルグラウト株式会社 Ground improvement method
JP7164378B2 (en) * 2018-09-26 2022-11-01 株式会社不動テトラ ground improvement method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2000178962A (en) 2000-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4003997B2 (en) Ground improvement method
JP2012097550A (en) Soil improvement method
CN211571693U (en) Stirring drill bit
JP4553284B2 (en) Excavation method and apparatus
JP4453883B2 (en) Excavation method and apparatus
JP2011226254A (en) Soil improvement device, and soil improvement method, earthquake resistant construction method and construction foundation practice using the same
JP6349295B2 (en) Excavator
JP2002283115A (en) Machining method and device
JP5517894B2 (en) Ground improvement method
CN110924386A (en) Stirring drill bit
JP4342539B2 (en) Injection stirring method
JPH07185931A (en) Four-blade type steel tube cutting machine
JP3230443B2 (en) Cutting machine by abrasive jet
JPS634866A (en) Rotary element for scattering liquid
CN102170815B (en) Water discharge device
JP2001098870A (en) Method and apparatus for determining figure
JPH04247116A (en) Foundation improving apparatus
CN219850207U (en) Water outlet device and shower head
JP5636318B2 (en) Ground improvement body creation device
JPH0633463A (en) Multi-shaft excavator
JPH07279160A (en) Stirring mixing treatment device
JP2797026B2 (en) Cutter equipment for shield machine
JPH11217989A (en) Various type section shield drilling machine
JPS5918493B2 (en) Ground excavation method
JPS6349766B2 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20051201

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070614

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070626

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: 20070820

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070820

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100831

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130831

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

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees