JP4043347B2

JP4043347B2 - Ground improvement method

Info

Publication number: JP4043347B2
Application number: JP2002335379A
Authority: JP
Inventors: 崎光弘柴
Original assignee: Chemical Grouting Co Ltd
Current assignee: Chemical Grouting Co Ltd
Priority date: 2002-11-19
Filing date: 2002-11-19
Publication date: 2008-02-06
Anticipated expiration: 2022-11-19
Also published as: JP2004169376A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可撓性を有するボーリングロッドを用いたボーリング孔の掘削、所謂「曲がりボーリング」に関する。より詳細には、本発明は、その様な「曲がりボーリング」により掘削されたボーリング孔に沿った領域の地盤改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
可撓性を有するボーリングロッドを用いたボーリング孔掘削技術は、例えば、特開２０００−４５２６４号公報や、特開２０００−７３３５８号公報で公開されている。
ここで、可撓性を有するボーリングロッドを用いて掘削された湾曲した掘削孔に沿った領域を地盤改良するのであれば、実際には、図１７に示すように、当該可撓性を有するボーリングロッド１Ａを掘削用流体或いは地盤改良用の固化材の供給パイプ（或いはパイロットパイプ１）として活用する必要がある。
それと共に、より広い範囲にわたって地盤改良を行うため、掘削用の超高圧水を供給する耐圧ホース２と、超高圧水ジェットＷＪの到達距離を延長させるのに用いられる圧縮エアを供給するためのエア用ホース３とを、前記可撓性を有するボーリングロッド１Ａに沿わせて、先端の掘削用１０ヘッドに接続する必要がある。
そして、パイロットパイプ１、耐圧ホース２、エア用ホース３が、同じ様に湾曲して進行する必要がある。
【０００３】
しかし、係る耐圧ホース２、エア用ホース３は、それ自体が剛性を有しているため、パイロットパイプ１及び掘削された湾曲掘削孔と同様に湾曲させることは事実上不可能である。
【０００４】
仮に、耐圧ホース２及びエア用ホース３を可撓性を有する部材で構成し、且つ、前記パイロットパイプ１、耐圧ホース２、エア用ホース３を１つに束ねたとしても、図１８に示すように、掘削孔６０の内壁面６０Ｆと接触してしまうと、摩擦により、特に可撓性を有する材質で構成された耐圧ホース２及びエア用ホース３が損傷する。
【０００５】
また、上述したような地盤改良を行う場合には、可撓性ボーリングロッド１Ａにより所定の湾曲した掘削孔を掘削した後、当該ボーリングロッド１Ａ及びその先端の掘削用ヘッド１０を地上側に引き戻す際に、地盤改良材のジェットＳＪ、圧縮エアジェットＡＪにより包囲された超高圧水ジェットＷＪを噴射して、湾曲した掘削孔と平行に、その周辺の領域を切削し、地盤改良材と混合し、それらを撹拌して、湾曲した地中固結体を築造することとなる。
しかし、ボーリングロッド１Ａ及びその先端の掘削用ヘッド１０を地上側に引き戻す際に、前記耐圧ホース２、エア用ホース３に引張力が作用すると、当該引張力により前記耐圧ホース２、エア用ホース３が破損する恐れがある。
【０００６】
そして、前記耐圧ホース２やエア用ホース３が損傷してしまうと、所定の領域を地盤改良することは不可能となる。そのため、従来は、湾曲した掘削孔に沿った領域を地盤改良して、湾曲した地中固結体を造成することは不可能であると考えられていた。
【０００７】
なお、掘削孔内壁との摩擦からパッカを保護する技術が特開２０００−３０３４４９号公報に示されているが、ホースのような長尺部材を摩擦から保護するものではないため、上述したような問題の解決策とはなり得ない。
また、特開２００２−３０６６８号公報にはチューブ状の部材が開示されているが、当該部材は法面敷設用筒状袋であり、地中掘削技術或いは地盤改良技術とは無関係である。
【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、前記パイロットパイプと、耐圧ホースと、エア用ホースとを一つに束ねることが出来て、可撓性を有する耐圧ホース及びエア用ホースが掘削孔内壁面との摩擦や、引っ張り力の作用により損傷することを防止することが出来、湾曲した掘削孔に沿った領域の地盤改良を可能ならしめる様な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、可撓性を有するボーリングロッド（１）を用いて湾曲したボーリング孔（６０）を掘削し、掘削されたボーリング孔に沿った領域の地盤を改良する地盤改良工法において、前記ボーリングロッド（１）の先端にボーリングヘッド（１０）が取付けられて前記ボーリングロッド（１）と高圧水が流過する耐圧ホース（２）と圧縮エアが流過するエア用ホース（３）とが線状張力支持条材（６）に取付けられた螺旋状のワイヤ（５）内の空間に収容され、前記ボーリングロッドと耐圧ホース（２）とエア用ホース（３）とはジョイント部材（５０）を介してボーリングヘッド（１０）に回転可能に接続され、そのボーリングヘッド（１０）は先端に先端ノズル（９３、９４）を有し、半径方向外方に固化材噴射ノズル（９５）を有し、さらに半径方向外方に超高圧水ノズル（２１）とそれを包囲する高圧エア用ノズル（３１）とを有する掘削装置を準備し、ボーリングヘッド（１０）の先端ノズル（９３、９４）から超高圧水を噴射して地盤（Ｇ）を掘削して湾曲した掘削孔（６０）を形成し、次いで前記線状張力支持条材（６）を牽引してボーリングヘッド（１０）を引き戻すに際して前記固化材噴射ノズル（９５）から固化材を噴射すると共に超高圧水ノズル（２１）から超高圧水を噴射すると共に高圧エア用ノズル（３１）から噴射された超高圧水を包囲するエアジェットを噴射するようになっている。
【００１１】
可撓性の有るボーリングロッド（１）により、その先端が回転しながら前方にクロスジェットＣＪを噴射して、一定以上の断面積を確保しつつ、湾曲したボーリング孔（６０）が掘削される。
【００１３】
前記螺旋状のワイヤ（５）内に削孔用パイプ（１）、高圧水が流過する耐圧ホース（２）、圧縮エアが流過するエア用ホース（３）が配置されるため、当該パイプ（１）或いはホース（２、３）の表面が、湾曲した掘削孔の内壁面（６０Ｆ）と擦れ合い、摩擦により破損することが防止される。
【００１４】
また、複数本の線状の張力支持条材（６）により、螺旋のピッチが一定に保持される。従って、張力が負荷されても螺旋のピッチが拡大することは無く、拡大したピッチからホース（２、３）がはみ出して、破損してしまうことが防止される。
或いは、複数本の線状の張力支持条材（６）により、螺旋のピッチを一定に保持しない場合には、例えば図１６で示す様に、螺旋状のワイヤ（５）のピッチが長くなり、且つ、その横断面積が縮小して３本のパイプ及びホース（１、２、３）が螺旋状ワイヤ（５）内に収納することが出来なくなってしまう。
【００１５】
それに対し、複数本の線状の張力支持条材（６）により張力が負荷されるので、前記削孔用パイプ（１）、高圧水が流過する耐圧ホース（２）、圧縮エアが流過するエア用ホース（３）自体には、張力が付加しない。そのため、当該張力により、前記パイプやホース（１、２、３）が破損してしまうことも防止される。
【００１６】
湾曲した掘削孔に平行な地中固結体（７０）を築造することは、従来は困難とされていたが、上述してきたように、本発明によれば、それが可能となる。
【００１７】
前記螺旋状のワイヤ（５）に関しては、特に限定するものではないが、土圧等の負荷が予想される現場では、前記削孔用パイプ（１）、高圧水が流過する耐圧ホース（２）、圧縮エアが流過するエア用ホース（３）が当該土圧等により潰れてしまうことを防止するため、ＰＣ鋼線により構成されることが好ましい
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【００２０】
図１〜図１３を参照して本発明の第１実施形態を説明する。
図１では、前記削孔用パイプ１、高圧水が流過する耐圧ホース２、圧縮エアが流過するエア用ホース３が、螺旋状の（或いはコイル状の）ワイヤ５内に収容されており、該螺旋状ワイヤ５は、複数本（図１では４本）の線状をした張力支持条材６に取り付けられている。
ここで、掘削用パイプ１は、可撓性を有するボーリングロッドであり、耐圧ホース２、エア用ホース３は、掘削用パイプ１（ボーリングロッド）と同じように湾曲する程度の可撓性を有している。
【００２１】
尚、ワイヤ５の螺旋の直径と、掘削用パイプ１、耐圧ホース２、エア用ホース３の直径との大きさ関係は、図１、図２ではワイヤ５の螺旋径を掘削用パイプ１、耐圧ホース２、エア用ホース３の直径に比べことさらに大きく誇張して描かれているが、実際は図３に示すように、掘削用パイプ１、耐圧ホース２、エア用ホース３同士は互いに外接し合い、掘削用パイプ１、耐圧ホース２、エア用ホース３の夫々がワイヤ５の螺旋に内接する程度の大きさである。
また、図１において、線状の張力支持条材６との区別がつき易いように、パイプ１及びホース２、３は、断面で表示はされていないがハッチングを付して示されている。
【００２２】
図１及び図２において、螺旋状ワイヤ５を張力支持条材６に取り付けている箇所５６は、溶接記号のように表現されているが、当該取付箇所５６は溶接されている訳ではない。
溶接してしまうと、螺旋状ワイヤ５は張力支持条材６に固着されてしまうので、両者の相対的な変位が出来なくなってしまい、湾曲した掘削孔に対応することが困難になってしまうからである。なお、螺旋状ワイヤ５を張力支持条材６に取り付けている態様については、図７、図８等を用いて後述する。
【００２３】
図２では、螺旋状ワイヤ５及び張力支持条材６のみを示している。そして、図４で示す様に、張力支持条材６は図２において４本設けられている。
しかし、図５で示す様に３本設けても良いし、図６で示す様に２本設けても良い。或いは、図示はされていないが、５本以上設けても良い。
【００２４】
複数本の線状の張力支持条材６がワイヤ５と係合し合っているために、張力支持条材６及び／又はワイヤ５に張力を与えても、螺旋状ワイヤ５の螺旋のピッチが一定に保持される。そのため、図１６で示す場合の様に、張力支持条材６が無いため螺旋状ワイヤ５のピッチが長くなり、且つ、その横断面積が縮小してパイプ１及びホース２、３が螺旋状ワイヤ５内に収納することが出来なくなってしまう事態が防止される。
【００２５】
図７、図８は、螺旋状ワイヤ５の張力支持条材６への取付状態を示す。
図７で示す様に、張力支持条材６の半径方向外側（矢印ＲＯ側）の表面には、複数の凹部６ａが形成されている。
複数の凹部６ａの間隔は、螺旋状ワイヤ５のピッチに等しく配置され、凹部６ａの深さδは、螺旋状ワイヤ５の直径ｄに概略等しい。
当該凹部６ａに螺旋状ワイヤ５を回転可能に嵌合させることにより、螺旋状ワイヤ５は張力支持条材６へ取り付けられる。
【００２６】
そのように螺旋状ワイヤ５と張力支持条材６が構成されることによって、曲がりを伴う掘削過程において、後述するボーリングヘッドが前記パイプ（可撓性ボーリングロッド）１及びホース（耐圧ホース、エア用ホース）２、３を螺旋ワイヤ５内に収容したまま、張力支持条材６及び／又は螺旋ワイヤ５を牽引しても、螺旋状ワイヤ５は張力支持条材６の凹部６ａ内で回転をすることが可能であるため、掘削孔の曲がり部も追従して通過することが出来る。
或いは地盤改良工程で、既に掘削された曲がりを有する掘削孔を、ボーリングヘッドを地上側に引き戻そうと張力支持条材６及び／又は螺旋ワイヤ５を牽引する際に、螺旋状ワイヤ５は張力支持条材６の凹部６ａ内で回転をすることが可能であるため、掘削孔の曲がり部も追従して通過することが出来る。
【００２７】
図９を参照して、掘削用流体或いは固化材が流過する削孔用パイプ１、高圧水が流過する耐圧ホース２、圧縮エアが流過するエア用ホース３が連通するヘッド１０について説明する。
パイプ１及びホース２、３は、回転可能に構成されたヘッド１０に、回転体に流体を供給可能に構成された、例えばスイベルジョイントのようなジョイント部材５０を介して接続されている。
【００２８】
前記ヘッド１０は、地盤改良用流体噴射部材７と先端部材８とを含み、それらの部材７、８は、何れも、パイプ１及びホース２、３に対して、回転可能に構成されている。
【００２９】
パイプ１を流れる掘削用流体或いは固化材は、流路９を介して流路切換手段Ｖに連通しており、流路切換手段Ｖでは、ボーリング孔掘削時には掘削用流体を流路９１に供給するが、土壌改良時には固化材を流路９２に供給するように構成されている。
流路９１に供給された掘削用流体は、先端部材８において、２系統に分岐し、２箇所のノズル９３、９４から噴射されて交差噴流ＣＪ（クロスジェット：Ｘ−ＪＥＴ）を構成する。
一方、流路９２に供給された固化材は、固化材噴射ノズル９５から、固化材噴流ＳＪとして噴射される。
尚、前記分岐した２箇所のノズル９３、９４は、単一のノズルでもよく、或いは、掘削用ビットを用いることも出来る。
【００３０】
耐圧ホース２を流過して供給された超高圧水は、スイベルジョイント５０を介して流路２０に供給される。そして、超高圧水は、流路２０を流過して、超高圧水ノズル２１から噴流ＷＪとして噴射される。
エア用ホース３を流過して供給された高圧エアは、スイベルジョイント５０、流路３０を介して、超高圧水ノズルを包囲する様に配置された高圧エア用ノズル３１から、エアジェットＡＪとして、超高圧水ジェットＷＪを包囲するように噴射される。
エアジェットＡＪが超高圧水ジェットＷＪを包囲するように噴射されるため、超高圧水ジェットＷＪの到達距離が延長され、より広範囲の土壌が掘削され、改良される。
【００３１】
なお、部材７、８は、公知の部材をそのまま適用可能である。
【００３２】
以下、図１０〜図１３を参照して、本発明による地盤改良の施工手順について説明する。
【００３３】
図１０、図１１は湾曲したボーリング孔の掘削工程を示す。可撓性を有するボーリングロッド１を用いて、且つ、ヘッド１０先端より交差噴流ＣＪを噴射して、比較的大径の湾曲した掘削孔６０を穿孔する。
【００３４】
ヘッド１０には、可撓性を有するボーリングロッドに相当する前記削孔用パイプ１と、それと一体に取り付けられ高圧水が流過する耐圧ホース２と、圧縮エアが流過するエア用ホース３とが接続されている。
それと共に、線状張力支持条材６に取り付けられた螺旋状ワイヤ５がヘッド１０から適宜離隔した位置（この位置については特に限定するものではなく、例えば前記スイベルジョイント５０の後端の近傍等）に取り付けられている（図１１参照）。
また、前記パイプ１及びホース２、３は、線状張力支持条材６に取り付けられた螺旋状ワイヤ５内に収容されているので、掘削孔内壁面６０Ｆとの摩擦で破損することが防止される。
【００３５】
なお、この掘削工程では、掘削用パイプ１内に掘削用流体のみが流過しているが、図１１で示す様に、掘削用流体は、スイベルジョイント５０、流路９、流路切換手段Ｖ、流路９１を流れ、流路９１から２系統に分岐し、２箇所のノズル９３、９４から噴射されて交差噴流ＣＪとなり、ヘッド１０先端より噴射されて、地盤Ｇを掘削する。
【００３６】
次に図１２、図１３を参照して、地盤改良工程を説明する。
湾曲した掘削孔６０の掘削が完了したならば、図１２、図１３で示す様に、地盤改良を行う。
すなわち、ヘッド１０を前記線状張力支持条材６を牽引して、地上７２側に引き戻す際に、ヘッド１０からは流体ジェット（図示しないエアジェットＡＪで包囲された超高圧水ジェットＷＪ）により土壌を切削しつつ、固化材を噴射（ＳＪ）しつつ、地中固結体７０を形成していく。
【００３７】
図１２で示す様に、ヘッド１０を掘削孔６０に沿って、地上７２側に引き戻す際には、前記削孔用パイプ１、耐圧ホース２、エア用ホース３を引っ張ると共に、線状張力支持条材６、及びそれに取り付けられた螺旋状ワイヤ５も地上７２側に引っ張られる。その際に、地上７２側への引張力の大部分は線状張力支持条材６が負荷するので、当該引張力により、前記削孔用パイプ１、耐圧ホース２、エア用ホース３の破損が防止される。
【００３８】
図１３から明らかな様に、地盤改良工程に際しては、前記削孔用パイプ１内には地盤改良用の固化材（セメントミルク、モルタル等）が流過しており、その固化材は、スイベルジョイント５０、流路９、流路切換手段Ｖ、流路９２を介して、固化材噴射ノズル９５から、固化材噴流ＳＪとして噴射する。
【００３９】
一方、耐圧ホース２を流過して供給された超高圧水は、スイベルジョイント５０を介して流路２０に供給される。そして、超高圧水は、流路２０を流過して、超高圧水ノズル２１から噴流ＷＪとして噴射される。
他方、エア用ホース３を流過して供給された高圧エアは、スイベルジョイント５０、流路３０を介して、超高圧水ノズル２１を包囲する様に配置された高圧エア用ノズル３１から、エアジェットＡＪとして、超高圧水ジェットＷＪを包囲するように噴射される。
【００４０】
エアジェットＡＪで包囲された超高圧水ジェットＷＪにより、周囲の土壌を切削、撹拌し、地盤改良領域としての新たな掘削孔６５を削孔し、その新たな掘削孔６５内ではさらに、固化材噴流ＳＪにより前記切削、撹拌された土壌が固化材と混合、撹拌される。その結果、地盤改良領域としての新たな掘削孔６５内に地中固結体７０が造成される。
【００４１】
次に図１４を参照して第２実施形態を説明する。
図１４の第２実施形態は、図１〜図１３の第２実施形態の螺旋状のワイヤ５に代えて、多数のリング状ワイヤ５Ａを用いた例である。
使用に際しては、リング状ワイヤ５Ａ内に、パイプ、ホースの収容可能な空間が確保出来るように、換言すれば、図１５に示すように、多数のリング５Ａが線状張力支持条材６の延長方向に「寝て」しまうような事態が防止出来るように、リング５Ａと線状張力支持条材６とを、例えば弾性力の強い拘束部材５６Ａを用いて接合する必要がある。
また、個々のリング状ワイヤ５Ａを効率的に線状張力支持条材６に取り付けて、施工現場における作業時間を短縮する工夫が必要である。
【００４２】
次に、図１７を参照して、本発明の第３実施形態について説明する。
第１実施形態において、耐圧ホース２を流過して供給された超高圧水は超高圧水ノズル２１から噴流ＷＪとして噴射され、エア用ホース３を流過して供給された高圧エアは超高圧水ノズル２１を包囲する様に配置された高圧エア用ノズル３１から、エアジェットＡＪとして、超高圧水ジェットＷＪを包囲するように噴射されている。
これに対して、第３実施形態では、エアジェットＡＪが超高圧水ジェットＷＪを包囲するように噴射されているジェット噴流が、交差噴流(所謂「クロスジェット」)を構成している。
【００４３】
すなわち、図１７において、耐圧ホース２を流過して供給された超高圧水は、流路２０に供給され、流路２０−１、２０−２に分岐して、それぞれノズルＮ１、Ｎ２に供給される。そして超高圧水は、ノズルＮ１、Ｎ２の各々から噴流ＷＪ−１、ＷＪ−２として噴射される。
一方、エア用ホース３を流過して供給された高圧エアは、流路３０を介して、流路３０−１、流路３０−２に分岐して、ノズルＮ１、Ｎ２に供給される。ノズルＮ１、Ｎ２においては、高圧エア用のノズルが超高圧水用のノズルを包囲する様にそれぞれ配置されており、高圧エア用ノズルから噴射されたエアジェットＡＪ−１、ＡＪ−２が、超高圧水ジェットＷＪ−１、ＷＪ−２を包囲するように噴射される。
【００４４】
エアジェットＡＪ−１、ＡＪ−２がそれぞれ包囲している超高圧水ジェットＷＪ−１、ＷＪ−２は、交差・衝突すると、エネルギを消失して、それ以上土壌を貫通しない。その結果、超高圧水ジェット及びエアジェットによる掘削距離が正確に調整され、余分な範囲まで掘削してしまうことが防止される。
【００４５】
図１７で示す第３実施形態におけるその他の構成及び作用効果については、図１〜図１６において説明したのと同様である。
なお、図１７においては、螺旋状ワイヤ５が示されているが、図１４、図１５で示す様な複数のリング状ワイヤ５Ａ・・・を用いることは、勿論可能である。
【００４６】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではなく、例えば螺旋のワイヤ５をボーリングヘッド１０側に取り付けるに際して、ワイヤ５の先端をスイベルジョイント５０に直接固着させることも可能であるし、ワイヤ５の先端を系止する専用のリングを設け、そのリングを着脱可能な構造とし、スイベルジョイント５０に取付けてもよい。
また、リング状ワイヤ５Ａと線状張力支持条材６の係合方法において、弾性結合の後、所定のピッチでリング状ワイヤ５Ａと線状張力支持条材６とを完全に固着させることも出来る。そのようにすることによって、図１５で示すような「寝て」しまう状態の発生を防止することが出来る。
【００４７】
【発明の効果】
本発明の作用効果を以下に列挙する。
（１）前記螺旋状の（或いはコイル状の）ワイヤ内に削孔用パイプ、高圧水が流過する耐圧ホース、圧縮エアが流過するエア用ホースが配置されるため、当該パイプ或いはホースの表面が、湾曲した掘削孔の内壁面と擦れ合い、摩擦により破損することが防止される。
（２）複数本の線状の張力支持条材により、螺旋のピッチを一定に保持される。従って、張力が負荷されても螺旋のピッチが拡大することは無く、拡大したピッチからホースがはみ出して、破損されてしまうことが防止される。
（３）複数本の線状の張力支持条材により張力の大部分が負荷されるので、前記削孔用パイプ、高圧水が流過する耐圧ホース、圧縮エアが流過するエア用ホース自体には、張力が付加しない。そのため、当該張力により、前記パイプやホースが破損してしまうことも防止される。
（４）湾曲した掘削孔に平行な地中固結対を築造することは、従来は困難とされていたが、本発明によれば、可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の要部を説明する立体図。
【図２】図１のパイプ及びホースを省略した図。
【図３】図１の正面図。
【図４】図２の正面図。
【図５】第１実施形態の他の実施例で1周当たり３箇所でワイヤと張力支持条材とを系合した状態の図。
【図６】第１実施形態の別の実施例で1周当たり２箇所でワイヤと張力支持条材とを系合した状態の図。
【図７】第1実施形態において張力支持条材の縦断面を示した図。
【図８】第１実施形態において、張力支持条材にコイル状ワイヤを係合した状態を示す拡大断面図。
【図９】第1実施形態のボーリングヘッドの構成を示す断面図。
【図１０】第1実施形態による掘削工程を示す工程図。
【図１１】第1実施形態による掘削工程の要部を示す部分断面図。
【図１２】第1実施形態による地盤改良工程を示す工程図。
【図１３】第1実施形態による地盤改良工程の要部を示す部分断面図。
【図１４】本発明の第２実施形態で用いられるリング状ワイヤと線状張力支持条材とを拘束部材で接合した状態を示す図。
【図１５】リング状ワイヤが寝てしまう現象を表した図。
【図１６】螺旋状ワイヤが引っ張られ、伸ばされた状態を示した図。
【図１７】本発明の第３実施形態を示す断面図。
【図１８】従来技術における掘削状態を示す図。
【図１９】従来技術においてパイプ及びホースを牽引した場合に掘削孔の表面との擦れ合いによってパイプ及びホースの何れかが破断した状態を示した図。
【符号の説明】
１・・・ボーリング用ロッド／掘削用パイプ
２・・・耐圧ホース
３・・・エア用ホース
５・・・ワイヤ
６・・・張力支持条材
７・・・地盤改良用流体噴射部材
８・・・先端部材
９・・・流路
１０・・・ヘッド
２０、３０・・・流路
５０・・・スイベルジョイント
６０・・・掘削孔
７０・・・地中固結体
ＡＪ・・・エアジェット
ＣＪ・・・クロスジェット
ＳＪ・・・固化材のジェット
ＷＪ・・・超高圧水ジェット[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to excavation of a boring hole using a flexible boring rod, so-called “curved boring”. More particularly, the present invention relates to ground improvement in an area along a borehole drilled by such “curved boring”.
[0002]
[Prior art]
Boring hole excavation technology using a flexible boring rod is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2000-45264 and 2000-73358.
Here, if the region along the curved excavation hole excavated by using the flexible boring rod is improved, the actual boring having the flexibility as shown in FIG. It is necessary to utilize the rod 1A as a supply pipe (or pilot pipe 1) for a drilling fluid or a solidified material for ground improvement.
At the same time, in order to improve the ground over a wider range, the pressure hose 2 for supplying ultrahigh pressure water for excavation and the air for supplying compressed air used to extend the reach of the ultrahigh pressure water jet WJ It is necessary to connect the hose 3 to the 10 heads for excavation at the tip along the flexible boring rod 1A.
And it is necessary for the pilot pipe 1, the pressure | voltage resistant hose 2, and the air hose 3 to curve similarly and to advance.
[0003]
However, since the pressure hose 2 and the air hose 3 themselves have rigidity, it is virtually impossible to bend like the pilot pipe 1 and the excavated curved excavation hole.
[0004]
Even if the pressure hose 2 and the air hose 3 are made of flexible members and the pilot pipe 1, the pressure hose 2 and the air hose 3 are bundled together, as shown in FIG. In addition, if it comes into contact with the inner wall surface 60F of the excavation hole 60, the pressure hose 2 and the air hose 3 made of a flexible material are damaged by friction.
[0005]
When the ground improvement as described above is performed, after excavating a predetermined curved excavation hole with the flexible boring rod 1A, the boring rod 1A and the excavation head 10 at the tip thereof are pulled back to the ground side. The jet SJ of the ground improvement material, the ultra-high pressure water jet WJ surrounded by the compressed air jet AJ is sprayed, the surrounding area is cut in parallel with the curved excavation hole, and mixed with the ground improvement material. They will be stirred to build a curved underground solid body.
However, when pulling force is applied to the pressure hose 2 and the air hose 3 when the boring rod 1A and the excavation head 10 at the tip thereof are pulled back to the ground side, the pressure hose 2 and the air hose 3 are caused by the tensile force. May be damaged.
[0006]
And if the said pressure | voltage resistant hose 2 and the air hose 3 are damaged, it will become impossible to improve the ground of a predetermined area | region. For this reason, conventionally, it has been considered that it is impossible to improve the ground along the curved excavation hole and create a curved underground solid body.
[0007]
In addition, although the technique which protects a packer from friction with a drilling hole inner wall is shown by Unexamined-Japanese-Patent No. 2000-303449, since it does not protect elongate members, such as a hose, from friction, as mentioned above It cannot be a solution to the problem.
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-30668 discloses a tubular member, but this member is a sloped laying cylindrical bag and is not related to underground excavation technology or ground improvement technology.
[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 the pilot pipe, the pressure hose, and the air hose can be bundled together to have a flexible pressure resistance. A ground improvement method that can prevent the hose and air hose from being damaged by friction with the inner wall of the drilling hole or the action of a pulling force, and making it possible to improve the ground along the curved drilling hole. The purpose is to provide.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, in the ground improvement method for excavating a curved boring hole (60) using a flexible boring rod (1) and improving the ground in the area along the drilled boring hole, A boring head (10) is attached to the tip of the boring rod (1), and the boring rod (1), a pressure hose (2) through which high-pressure water flows, and an air hose (3) through which compressed air flows are formed. The boring rod, the pressure hose (2), and the air hose (3) are accommodated in a space in a spiral wire (5) attached to the linear tension support strip (6). The boring head (10) has a tip nozzle (93, 94) at the tip and a solidifying material injection nozzle (95) radially outward. In addition, a drilling device having a super high pressure water nozzle (21) and a high pressure air nozzle (31) surrounding the ultra high pressure water nozzle (21) radially outward is prepared, from the tip nozzles (93, 94) of the boring head (10). Injecting ultra-high pressure water to excavate the ground (G) to form a curved excavation hole (60), and then pulling the linear tension support strip (6) to retract the boring head (10). Injecting solidified material from the solidified material injection nozzle (95), injecting ultrahigh pressure water from the ultrahigh pressure water nozzle (21) and injecting an air jet surrounding the ultrahigh pressure water injected from the high pressure air nozzle (31) It is supposed to be.
[0011]
The flexible boring rod (1) injects the cross jet CJ forward while rotating the tip, and excavates the curved boring hole (60) while ensuring a certain cross-sectional area.
[0013]
Since a drilling pipe (1), a pressure-resistant hose (2) through which high-pressure water flows, and an air hose (3) through which compressed air flows are arranged in the spiral wire (5). The surface of (1) or the hose (2, 3) is prevented from rubbing against the inner wall surface (60F) of the curved excavation hole and being damaged by friction.
[0014]
Further, the spiral pitch is kept constant by the plurality of linear tension supporting strips (6). Therefore, even if tension is applied, the spiral pitch does not expand, and the hose (2, 3) is prevented from protruding from the expanded pitch and being damaged.
Alternatively, when the spiral pitch is not kept constant by a plurality of linear tension support strips (6), the pitch of the spiral wire (5) becomes longer, for example, as shown in FIG. Moreover, the cross-sectional area is reduced, and the three pipes and hoses (1, 2, 3) cannot be accommodated in the spiral wire (5).
[0015]
On the other hand, since tension is loaded by a plurality of linear tension support strips (6), the drilling pipe (1), a pressure hose (2) through which high-pressure water flows, and compressed air flow through. No tension is applied to the air hose (3) itself. Therefore, the pipe and the hose (1, 2, 3) are also prevented from being damaged by the tension.
[0016]
Although it has been conventionally difficult to build the underground solid body (70) parallel to the curved excavation hole, as described above, it is possible to do so.
[0017]
The spiral wire (5) is not particularly limited. However, in a site where a load such as earth pressure is expected, the drilling pipe (1) and a pressure hose (2) through which high-pressure water flows are used. ), In order to prevent the air hose (3) through which the compressed air flows from being crushed by the earth pressure or the like, it is preferable that the air hose (3) is made of PC steel wire.
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
[0020]
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In FIG. 1, the drilling pipe 1, a pressure hose 2 through which high-pressure water flows, and an air hose 3 through which compressed air flows are housed in a spiral (or coiled) wire 5. The spiral wire 5 is attached to a plurality of (four in FIG. 1) linear tension support strips 6.
Here, the excavating pipe 1 is a flexible boring rod, and the pressure-resistant hose 2 and the air hose 3 are flexible enough to be bent in the same manner as the excavating pipe 1 (boring rod). is doing.
[0021]
The size relationship between the spiral diameter of the wire 5 and the diameters of the excavation pipe 1, the pressure hose 2, and the air hose 3 is shown in FIG. 1 and FIG. The diameter of the hose 2 and the air hose 3 are exaggerated and drawn, but in fact, as shown in FIG. 3, the excavation pipe 1, the pressure hose 2 and the air hose 3 are circumscribed with each other. The excavation pipe 1, the pressure hose 2, and the air hose 3 each have a size that is inscribed in the spiral of the wire 5.
In FIG. 1, the pipe 1 and the hoses 2 and 3 are not shown in cross section but are hatched so as to be easily distinguished from the linear tension support strip 6.
[0022]
1 and 2, the portion 56 where the helical wire 5 is attached to the tension support strip 6 is expressed as a weld symbol, but the attachment portion 56 is not welded.
If they are welded, the spiral wire 5 is fixed to the tension support strip 6, so that the relative displacement between the two becomes impossible and it becomes difficult to cope with the curved excavation hole. It is. In addition, the aspect which has attached the helical wire 5 to the tension | tensile_strength support strip 6 is later mentioned using FIG. 7, FIG.
[0023]
In FIG. 2, only the spiral wire 5 and the tension support strip 6 are shown. Then, as shown in FIG. 4, four tension support strips 6 are provided in FIG.
However, three may be provided as shown in FIG. 5, or two may be provided as shown in FIG. Alternatively, although not shown, five or more may be provided.
[0024]
Since a plurality of linear tension support strips 6 are engaged with the wire 5, even if tension is applied to the tension support strips 6 and / or the wires 5, the helical pitch of the spiral wire 5 is maintained. Held constant. Therefore, as in the case shown in FIG. 16, since there is no tension support strip 6, the pitch of the spiral wire 5 is increased, and the cross-sectional area thereof is reduced so that the pipe 1 and the hoses 2, 3 are replaced with the spiral wire 5. The situation where it cannot be stored inside is prevented.
[0025]
7 and 8 show a state where the spiral wire 5 is attached to the tension support strip 6.
As shown in FIG. 7, a plurality of recesses 6 a are formed on the surface of the tension support strip 6 on the radially outer side (arrow RO side).
The intervals between the plurality of recesses 6 a are arranged to be equal to the pitch of the spiral wire 5, and the depth δ of the recess 6 a is approximately equal to the diameter d of the spiral wire 5.
The helical wire 5 is attached to the tension support strip 6 by fitting the helical wire 5 to the recess 6a in a rotatable manner.
[0026]
By configuring the spiral wire 5 and the tension support strip 6 in such a manner, in the excavation process accompanied by bending, the boring head described later is used for the pipe (flexible boring rod) 1 and the hose (pressure hose, for air). Even if the tension support strip 6 and / or the spiral wire 5 is pulled while the hoses 2 and 3 are accommodated in the spiral wire 5, the spiral wire 5 rotates in the recess 6 a of the tension support strip 6. Therefore, the bent portion of the excavation hole can also follow and pass through.
Alternatively, in the ground improvement process, when pulling the tension support strip 6 and / or the spiral wire 5 to pull the boring head having the already drilled bend back to the ground side, the spiral wire 5 is pulled by the tension support strip. Since it is possible to rotate within the recess 6a of the material 6, the bent portion of the excavation hole can also follow and pass.
[0027]
With reference to FIG. 9, a description will be given of a head 10 that communicates with a drilling pipe 1 through which excavation fluid or solidified material flows, a pressure hose 2 through which high-pressure water flows, and an air hose 3 through which compressed air flows. To do.
The pipe 1 and the hoses 2 and 3 are connected to a head 10 configured to be rotatable via a joint member 50 such as a swivel joint configured to be able to supply a fluid to the rotating body.
[0028]
The head 10 includes a ground improvement fluid ejecting member 7 and a tip member 8, both of which are configured to be rotatable with respect to the pipe 1 and the hoses 2 and 3.
[0029]
The drilling fluid or solidified material flowing through the pipe 1 communicates with the channel switching means V through the channel 9, and the channel switching unit V supplies the drilling fluid to the channel 91 when drilling the borehole. However, when the soil is improved, the solidifying material is supplied to the flow path 92.
The excavation fluid supplied to the flow path 91 is branched into two systems in the tip member 8 and is jetted from the two nozzles 93 and 94 to form a cross jet CJ (cross jet: X-JET).
On the other hand, the solidified material supplied to the flow path 92 is injected from the solidified material injection nozzle 95 as a solidified material jet SJ.
The two branched nozzles 93 and 94 may be a single nozzle or a drilling bit may be used.
[0030]
The ultra-high pressure water supplied through the pressure hose 2 is supplied to the flow path 20 through the swivel joint 50. Then, the ultra-high pressure water flows through the flow path 20 and is ejected from the ultra-high pressure water nozzle 21 as a jet WJ.
The high-pressure air supplied by flowing through the air hose 3 is supplied as an air jet AJ from the high-pressure air nozzle 31 disposed so as to surround the ultrahigh-pressure water nozzle via the swivel joint 50 and the flow path 30. The super-high pressure water jet WJ is injected so as to surround it.
Since the air jet AJ is injected so as to surround the ultra high pressure water jet WJ, the reach of the ultra high pressure water jet WJ is extended, and a wider range of soil is excavated and improved.
[0031]
The members 7 and 8 can be known members as they are.
[0032]
Hereinafter, with reference to FIGS. 10-13, the construction procedure of the ground improvement by this invention is demonstrated.
[0033]
10 and 11 show the excavation process of a curved boring hole. A crossed jet CJ is ejected from the tip of the head 10 using the flexible boring rod 1 and a relatively large diameter curved excavation hole 60 is drilled.
[0034]
The head 10 includes a drilling pipe 1 corresponding to a flexible boring rod, a pressure hose 2 attached integrally therewith, through which high-pressure water flows, and an air hose 3 through which compressed air flows. Is connected.
At the same time, the position where the spiral wire 5 attached to the linear tension support strip 6 is appropriately separated from the head 10 (this position is not particularly limited, for example, in the vicinity of the rear end of the swivel joint 50). (See FIG. 11).
Further, since the pipe 1 and the hoses 2 and 3 are accommodated in the spiral wire 5 attached to the linear tension support strip 6, the pipe 1 and the hoses 2 and 3 are prevented from being damaged by friction with the inner wall surface 60F of the borehole. The
[0035]
In this excavation process, only the excavating fluid flows through the excavating pipe 1, but as shown in FIG. 11, the excavating fluid flows through the swivel joint 50, the flow path 9, and the flow path switching means V. , Flows through the flow channel 91, branches into two systems from the flow channel 91, and is jetted from the two nozzles 93 and 94 to form a cross jet CJ, which is jetted from the tip of the head 10, and excavates the ground G.
[0036]
Next, the ground improvement process will be described with reference to FIGS.
When excavation of the curved excavation hole 60 is completed, the ground is improved as shown in FIGS.
That is, when the head 10 is pulled by the linear tension support strip 6 and pulled back to the ground 72 side, the head 10 is soiled by a fluid jet (an ultrahigh pressure water jet WJ surrounded by an air jet AJ (not shown)). The ground solidified body 70 is formed while the solidified material is jetted (SJ) while cutting.
[0037]
As shown in FIG. 12, when the head 10 is pulled back along the excavation hole 60 to the ground 72 side, the drilling pipe 1, the pressure hose 2, and the air hose 3 are pulled, and the linear tension support strip is pulled. The material 6 and the spiral wire 5 attached thereto are also pulled toward the ground 72 side. At that time, most of the tensile force toward the ground 72 side is loaded by the linear tension support strip 6, so that the drilling pipe 1, the pressure hose 2, and the air hose 3 are damaged by the tensile force. Is prevented.
[0038]
As is apparent from FIG. 13, in the ground improvement process, a solidifying material (cement milk, mortar, etc.) for ground improvement flows through the drilling pipe 1, and the solidified material is a swivel joint. 50, the flow path 9, the flow path switching means V, and the flow path 92, from the solidified material injection nozzle 95, as a solidified material jet SJ.
[0039]
On the other hand, the ultra-high pressure water supplied through the pressure hose 2 is supplied to the flow path 20 through the swivel joint 50. Then, the ultra-high pressure water flows through the flow path 20 and is ejected from the ultra-high pressure water nozzle 21 as a jet WJ.
On the other hand, the high pressure air supplied by flowing through the air hose 3 passes through the swivel joint 50 and the flow path 30 from the high pressure air nozzle 31 disposed so as to surround the ultra high pressure water nozzle 21. The jet AJ is jetted so as to surround the ultra-high pressure water jet WJ.
[0040]
The ultra-high pressure water jet WJ surrounded by the air jet AJ is used to cut and agitate the surrounding soil and drill a new excavation hole 65 as a ground improvement region. The soil that has been cut and stirred by the jet SJ is mixed and stirred with the solidified material. As a result, the underground consolidated body 70 is formed in the new excavation hole 65 as the ground improvement region.
[0041]
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG.
The second embodiment of FIG. 14 is an example in which a large number of ring-shaped wires 5A are used instead of the spiral wire 5 of the second embodiment of FIGS.
In use, a large number of rings 5A are extended from the linear tension support strip 6 as shown in FIG. 15 so that a space capable of accommodating pipes and hoses can be secured in the ring-shaped wire 5A. In order to prevent a situation where the user “sleeps” in the direction, it is necessary to join the ring 5A and the linear tension support strip 6 using, for example, a restraining member 56A having a strong elastic force.
Moreover, the device which attaches each ring-shaped wire 5A to the linear tension | tensile_strength support strip 6 efficiently, and shortens the working time in a construction site is required.
[0042]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the first embodiment, the ultra-high pressure water supplied by flowing through the pressure hose 2 is injected as a jet WJ from the ultra-high pressure water nozzle 21, and the high-pressure air supplied by flowing through the air hose 3 is ultra-high pressure. A high pressure air nozzle 31 arranged so as to surround the water nozzle 21 is jetted as an air jet AJ so as to surround the super high pressure water jet WJ.
On the other hand, in the third embodiment, the jet jet in which the air jet AJ is injected so as to surround the ultrahigh pressure water jet WJ constitutes a cross jet (so-called “cross jet”).
[0043]
That is, in FIG. 17, the ultra-high pressure water supplied by flowing through the pressure hose 2 is supplied to the flow path 20, branches into the flow paths 20-1 and 20-2, and is supplied to the nozzles N1 and N2, respectively. Is done. Then, the ultrahigh pressure water is jetted as jets WJ-1 and WJ-2 from the nozzles N1 and N2, respectively.
On the other hand, the high-pressure air supplied by flowing through the air hose 3 branches into the flow path 30-1 and the flow path 30-2 via the flow path 30, and is supplied to the nozzles N1 and N2. In the nozzles N1 and N2, the high-pressure air nozzles are arranged so as to surround the ultra-high-pressure water nozzles, and the air jets AJ-1 and AJ-2 ejected from the high-pressure air nozzles are super Injected so as to surround the high-pressure water jets WJ-1 and WJ-2.
[0044]
When the ultra-high pressure water jets WJ-1 and WJ-2 surrounded by the air jets AJ-1 and AJ-2 cross and collide with each other, they lose energy and do not penetrate the soil any more. As a result, the excavation distance by the ultra-high pressure water jet and the air jet is accurately adjusted, and excavation to an excessive range is prevented.
[0045]
Other configurations and operational effects in the third embodiment shown in FIG. 17 are the same as those described in FIGS.
In FIG. 17, the spiral wire 5 is shown, but it is of course possible to use a plurality of ring-shaped wires 5 </ b> A as shown in FIGS. 14 and 15.
[0046]
The illustrated embodiment is merely an example, and is not a description to limit the technical scope of the present invention. For example, when the spiral wire 5 is attached to the boring head 10 side, the tip of the wire 5 is directly fixed to the swivel joint 50. Alternatively, a dedicated ring for stopping the tip of the wire 5 may be provided, and the ring may be detachable and attached to the swivel joint 50.
Further, in the method of engaging the ring-shaped wire 5A and the linear tension support strip 6, the ring-shaped wire 5A and the linear tension support strip 6 can be completely fixed at a predetermined pitch after the elastic coupling. . By doing so, it is possible to prevent the occurrence of a “sleeping” state as shown in FIG.
[0047]
【The invention's effect】
The effects of the present invention are listed below.
(1) Since a drilling pipe, a pressure-resistant hose through which high-pressure water flows, and an air hose through which compressed air flows are arranged in the spiral (or coil-shaped) wire, the pipe or hose The surface rubs against the inner wall surface of the curved excavation hole, and is prevented from being damaged by friction.
(2) The spiral pitch is kept constant by a plurality of linear tension support strips. Therefore, even if tension is applied, the spiral pitch does not expand, and the hose protrudes from the expanded pitch and is prevented from being damaged.
(3) Since most of the tension is loaded by a plurality of linear tension support strips, the drilling pipe, the pressure hose through which high-pressure water flows, and the air hose itself through which compressed air flows Does not add tension. For this reason, the pipe and the hose are prevented from being damaged by the tension.
(4) Although it has been conventionally difficult to construct an underground consolidation pair parallel to a curved excavation hole, according to the present invention, it becomes possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a three-dimensional view illustrating a main part of a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram in which the pipe and hose of FIG. 1 are omitted.
FIG. 3 is a front view of FIG. 1;
4 is a front view of FIG. 2. FIG.
FIG. 5 is a diagram showing a state in which wires and tension supporting strips are combined at three locations per circumference in another example of the first embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing a state in which wires and tension supporting strips are combined at two locations per circumference in another example of the first embodiment.
FIG. 7 is a view showing a longitudinal section of a tension support strip in the first embodiment.
FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view showing a state where a coiled wire is engaged with a tension support strip in the first embodiment.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the configuration of the boring head of the first embodiment.
FIG. 10 is a process diagram showing an excavation process according to the first embodiment.
FIG. 11 is a partial cross-sectional view showing the main part of the excavation process according to the first embodiment.
FIG. 12 is a process diagram showing a ground improvement process according to the first embodiment.
FIG. 13 is a partial cross-sectional view showing the main part of the ground improvement process according to the first embodiment.
FIG. 14 is a view showing a state in which a ring-shaped wire and a linear tension support strip used in the second embodiment of the present invention are joined by a restraining member.
FIG. 15 is a diagram illustrating a phenomenon in which a ring-shaped wire goes to sleep.
FIG. 16 is a diagram showing a state in which a spiral wire is pulled and stretched.
FIG. 17 is a cross-sectional view showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a diagram showing a state of excavation in the prior art.
FIG. 19 is a diagram showing a state in which either a pipe or a hose is broken due to friction with the surface of a drilling hole when the pipe and the hose are pulled in the prior art.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Boring rod / Drilling pipe 2 ... Pressure hose 3 ... Air hose 5 ... Wire 6 ... Tension support strip 7 ... Fluid injection member 8 for ground improvement ... -Tip member 9 ... Channel 10 ... Head 20, 30 ... Channel 50 ... Swivel joint 60 ... Drilling hole 70 ... Underground solidified body AJ ... Air jet CJ・・・ Cross jet SJ ・・・ solidified jet WJ ・・・ super high pressure water jet

Claims

In the ground improvement method for excavating a curved boring hole (60) using a flexible boring rod (1) and improving the ground in the region along the drilled boring hole, the boring rod (1) A boring head (10) is attached to the tip, and the boring rod (1), a pressure hose (2) through which high-pressure water flows, and an air hose (3) through which compressed air flows are linear tension supporting strips. The boring rod, the pressure-resistant hose (2), and the air hose (3) are accommodated in a space in a spiral wire (5) attached to (6) via a joint member (50). 10), the boring head (10) has a tip nozzle (93, 94) at the tip, a solidifying material injection nozzle (95) radially outward, and a radius A drilling device having an ultrahigh pressure water nozzle (21) and a high pressure air nozzle (31) surrounding the ultrahigh pressure water nozzle (21) is prepared outward, and ultrahigh pressure water is supplied from the tip nozzles (93, 94) of the boring head (10). The solidified material injection nozzle is formed when the ground (G) is excavated to form a curved excavation hole (60) and then the linear tension support strip (6) is pulled to pull back the boring head (10). (95) Injecting solidified material from (95), injecting ultrahigh pressure water from the ultrahigh pressure water nozzle (21), and injecting an air jet surrounding the ultrahigh pressure water injected from the high pressure air nozzle (31). The ground improvement construction method.