JP4187126B2 - グラウトモニタ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボーリング孔を掘削する掘削水を供給する掘削水通路と、グラウト材を供給するグラウト材通路と、グラウト材噴射時にグラウト材噴流を包囲する高圧エアを供給する高圧エア通路、とを備えたグラウトモニタ装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、軟弱地盤の改良工事を施工するに際して、ボーリング孔を掘削し、セメントミルク等のグラウト材をモニタに設けたグラウト材噴射ノズルから側方或いは半径方向に噴出し、以って軟弱地盤を広範囲に亘って改良するジェットグラウト工法は、地盤改良の分野では広く知られている。
【０００３】
そして、グラウト材を噴射する際に、グラウト材の到達距離が長い程、１カ所のボーリング孔により地盤改良出来る領域（面積）が広くなるので、グラウト材噴射と同じに、グラウト材の噴流（の周囲）を包囲する様に高圧エアを噴射し、グラウト材噴流の到達距離を延長して、一度の施工により地盤改良される領域の面積を広くする技術も、地盤改良の分野では周知である。
【０００４】
ここで、（グラウト材の噴流を包囲する様に高圧エアを噴射する）上記技術の施工に際しては、ボーリング孔を掘削する掘削水を供給する掘削水通路と、グラウト材を供給するグラウト材通路と、前記高圧エアを供給する高圧エア通路、とを設ける事が必要であり、これら３種類の通路をコンパクトにまとめるために３重管が必要となる。
【０００５】
しかし、３重管はそれ自体の構造複雑であり、コスト高となってしまう。特に地中の深い（深度が大である）領域の地盤改良に際しては、深度が大である領域に対して、掘削水、グラウト材、高圧エアを長い距離を隔てた地上側から供給しなければならないので、使用する３重管の数量が増加するため、コストの問題が非常に重要となる。
【０００６】
さらに、構造が複雑な３重管は重量が比較的大きく、長い距離では多量の３重管を接続しなければならないので、この重量の問題も深刻となる。
【０００７】
【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、構造が複雑で重量が嵩む３重管を使用する必要が無く、しかも、掘削水、グラウト材、高圧エアをモニタから噴射する事が出来るグラウトモニタ装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
発明者は、掘削水は、グラウト材及び高圧エアとは同時に供給することがないことに注目し、地上からグラウトモニタまでを２重管で接続するように構成すれば、３重管を使用する必要が無くなることに想到した。
【０００９】
本発明のグラウトモニタは、ボーリング孔を掘削するための掘削水を供給する掘削通路（７、１７、４０）と、グラウト材を供給するグラウト材通路（８）と、グラウト材噴射時にグラウト材噴流を包囲する高圧エアを供給する高圧エア通路（２０）とを有するグラウトモニタ装置において、地上側に通じる２重管の外管（１）には第１の管（３）が螺合され、内管（２）には連結金具（６）を介して本体（５）が固着され、その本体（５）には開閉弁（１０）の開閉により掘削水或いは高圧エアの通路を形成する第１の掘削水通路（７）が形成され、その第１の掘削水通路（７）の端部（７ａ）には前記開閉弁（１０）が開いたときに第２の掘削水通路（１７）に連結する孔（１５）が穿設され、さらに高圧エア通路（２０）が接続されており、そして本体（５）の中心部に設けられた内管（２）に連結する孔（５ａ）には前記開閉弁（１０）のステム（１０ａ）が挿入される孔（９）が設けられ、その孔（９）の側方にはグラウト材通路（８）が形成され、開閉弁（１０）を弁開方向に付勢するスプリング（１１）を支持するスプリングシート（１９）の端部には弁座（１４）が挿入されており、以って内管（２）に供給されるグラウト材の圧力により前記ステム（１０ａ）がスプリング（１１）の反発力に抗して移動し開閉弁（１０）の弁体（１２）を弁座（１４）に係合して開閉弁（１０）を閉じることを特徴としている。
【００１０】
かかる構成を具備する本発明によれば、掘削水によりボーリング孔を掘削している間はグラウト材は供給されないので、前記開閉弁は開放状態であり、２重管の外管から供給される掘削水は開閉弁の下流側の掘削水通路に供給される。ボーリング孔を掘削した後、地盤改良用のグラウト材を噴射する際には、２重管の内管を介して供給されるグラウト材の圧力で前記開閉弁は閉鎖して、２重管の外管から供給される高圧エアを開閉弁の下流側の掘削水通路に供給することなく、高圧エア通路にのみ供給するのである。
【００１１】
従って、３重管を使用しなくても、掘削水、グラウト材、高圧エアをモニタから好適に噴射する事が出来る。
【００１２】
本発明の実施に際して、前記開閉弁は、常開に付勢するスプリングと、掘削水通路の段部に形成された弁座部と、ラバー等の弾性材料で構成された弁体、とにより構成されるのが好ましい。供給された掘削水等に異物が混入した場合に、開閉弁が当該異物を噛み込み、所謂「かじり」状態となってしまう事を防止するためである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
図１において、地上側（図の左側）に通じる２重管の外管１には、本発明の実施形態にかかるグラウトモニタ装置の第１の管３が螺合されており、内管２には本体５に螺合された連結金具６が固着されている。
【００１５】
そして、本体５には後述する開閉弁１０の開閉により掘削水或は高圧エアの通路を形成する第１の掘削水通路７が形成されており、その第１の掘削水通路７の端部７ａには第２の掘削水通路１７に連結する孔１５が穿孔され、さらに、溝とラバーリングとで構成されたシールＳ（以降、同様のシールは符号Ｓで示す）を介して高圧エアの通路である高圧エア管２０に接続されている。換言すれば、前記掘削水通路（第１の掘削水通路７）は前記２重管の外管と連通すると共に、前記孔１５の位置、すなわち、開閉弁１０を設けた個所の上流側且つ近傍の位置において、前記掘削水通路（第２の掘削水通路１７）と高圧エア通路（高圧エア管２０）と分岐している。
【００１６】
また、本体５の中心部に設けられた孔５ａの中間部には、開閉弁１０のステム１０ａが挿入される孔９が穿孔され、その孔９の側方（図における下方）にはグラウト材通路８が形成されている。そして、グラウト材通路８の端部には雌ねじが設けられ、シールＳを介してグラウト通路であるグラウト管２５が螺合されている。
【００１７】
さらに、前記の孔９には開閉弁１０のステム１０ａが挿入され、スプリング１１で図の左方向（掘削方向）に付勢されるように、スプリングシート１９が圧入されており、スプリングシート１９の端部には弁座１４が挿入されている。
【００１８】
開閉弁１０の端部には弾性部材（例えば、ラバー）で構成された弁体１２がセットスクリュ１３で取り付けられている。ここで、符号Ｓはシール、符号４はグラウト装置の第２の管、符号１５ａは孔１５を加工のための捨て孔を塞ぐためのめくら蓋をそれぞれ示している。
【００１９】
図２は、図１の右端Ｘに連なる部分を分割図示したものであり、第２の管４、高圧エア管２０、グラウト管２５は何れも図１のそれらと一体である。
【００２０】
そして、従来公知の技術で構成される図２に示す部分は、高圧エア管２０とグラウト管２５と第２の掘削水通路１７とが分離されており、それらの通路は、変位図示されているボルト３１で接続部材３０に設けられた高圧エア通路２０ａ、グラウト通路２５ａに接続されている。
【００２１】
また、それらの通路は第３の管３３および連結部材３５を介して、詳細な図示を省略したグラウト材のベント通路を含むノズル部材３６に連結されており、ノズル部材３６には第２の掘削水通路１７に接続されている第３の掘削水通路４０が設けられた掘削水通路部材３７が変位図示されたボルト３２により締結されている。
【００２２】
さらに、掘削水通路部材３７には、チップ４１、逆止弁４２及び掘削水出口が設けられた先端部材４５が螺合されている。ここで、符号３６ａはグラウト用ノズル、３６ｂはエア用ノズル、Ｓは溝とラバーリングとで構成されたシールをそれぞれ示している。
【００２３】
以下、図１及び図４を参照して、作用について説明する。
【００２４】
まず、図１において、ボーリング孔の掘削に際して掘削水をモニタに供給する場合は、２重管の外管１を介して掘削水を供給する。掘削水が供給される段階では、グラウト材は供給されないので、前記開閉弁１０は開放された状態（開の状態）となっている。
【００２５】
掘削水は外管１から本体５に設けられた第１の掘削水通路７に入り、開閉弁１０は開の状態であるため、孔１５を通過して第２の掘削水通路１７を経由して、第３の掘削水通路４０（図２参照：図２において、通路４０は、途中の図示が１部省略されている）から掘削水出口４３に供給される。なお、掘削水出口４３は、モニタの先端部に設けられている。
【００２６】
掘削水がモニタ先端部へ供給される際に、その一部は、高圧エア管２０を介してエア用ノズル３６ｂにも供給される。そのため、エア用ノズル３６ｂからも水が出るが、モニタは地下方向に掘進するので問題はない。
【００２７】
ボーリング孔の掘削が終了し、グラウト材を注入する場合は、外管１を図示しない高圧エア源と接続し、内管２をグラウト材を注入するグラウト材供給ポンプ（図示せず）と接続する。その状態でグラウト材を圧送すれば、孔５ａに供給されたグラウト材の圧力で、開閉弁１０のステム１０ａがスプリング１１の反発力に抗して掘削側（図中右側）へ移動する。その結果、弁体１２が弁座１４に係合して、図４で示す様に、開閉弁１０を閉じる。
【００２８】
この際に、弁体１２はラバー等の弾性材料で構成されているので、弁体１２が弁座１４に座着した際に異物が混入していても、開閉弁１０に当該異物を噛み込み、所謂「かじり」状態となってしまう事は防止される。
【００２９】
開閉弁１０が閉じている結果、外管１を介して供給された高圧エアは、第２の掘削水通路１７を経由すること無く、高圧エア管２０、高圧エア通路２０ａを経て、エア用ジェット３６ｂから噴射される。
【００３０】
一方で、グラウト材は開閉弁１０の位置で分岐されてグラウト材通路８、グラウト管２５、グラウト通路２５ａを経てグラウト用ノズル３６ａから噴射される。そして、噴射されたグラウト材はその周囲を高圧エアで包囲されているので、地盤中における到達距離が非常に長くなる。その結果、半径方向距離（グラウト材噴流の到達距離に等しい）が大きい範囲に亘って地盤中にグラウト材が注入され、地盤改良が広範囲に行われる。
【００３１】
したがって、２重管に連結されたグラウトモニタ装置により、３重管を用いた場合と同様に掘削水を用いたボーリング孔の掘削が出来ると共に、グラウト材噴流を包囲する高圧エアの噴射により、グラウト材噴流の到達距離を長くして、少しでも広範囲の地盤を改良することが出来る。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成されており、２重管の外管にまず掘削水を供給してボーリング孔を掘削し、つぎに掘削水を停止して外管に高圧エア、内管にグラウト材を同時に供給すれば、グラウト材の圧力で掘削水通路が高圧エア通路に切り換えられ、注入周囲をエアで囲んだグラウト注入が出来る。
【００３３】
したがって、２重管で３種類の流体（掘削水、グラウト材、高圧エア）を供給して地盤改良工法を施工することが出来て、使用する機器の構造も簡単であり、低コストで地盤改良が施工出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すグラウトモニタ装置の２重管側を示す分割側断面図。
【図２】図１に連なる先端側を示す分割側断面図。
【図３】図２の先端に接続される掘削水出口部を示す断面図。
【図４】図１の開閉弁が閉じた態様を示す図。
【符号の説明】
１・・・外管
２・・・内管
３・・・第１の管
４・・・第２の管
５・・・本体
７・・・第１の掘削水通路
８・・・グラウト材通路
１０・・・開閉弁
１１・・・スプリング
１２・・・弁体
１４・・・弁座
１７・・・第２の掘削水通路
２０・・・高圧エア管
２５・・・グラウト管
３０・・・接続部材
３５・・・連結部材
３６・・・ノズル部材
３７・・・掘削水通路部材
４０・・・第３の掘削水通路
４５・・・先端部材

Claims (1)

1. ボーリング孔を掘削するための掘削水を供給する掘削通路（７、１７、４０）と、グラウト材を供給するグラウト材通路（８）と、グラウト材噴射時にグラウト材噴流を包囲する高圧エアを供給する高圧エア通路（２０）とを有するグラウトモニタ装置において、地上側に通じる２重管の外管（１）には第１の管（３）が螺合され、内管（２）には連結金具（６）を介して本体（５）が固着され、その本体（５）には開閉弁（１０）の開閉により掘削水或いは高圧エアの通路を形成する第１の掘削水通路（７）が形成され、その第１の掘削水通路（７）の端部（７ａ）には前記開閉弁（１０）が開いたときに第２の掘削水通路（１７）に連結する孔（１５）が穿設され、さらに高圧エア通路（２０）が接続されており、そして本体（５）の中心部に設けられた内管（２）に連結する孔（５ａ）には前記開閉弁（１０）のステム（１０ａ）が挿入される孔（９）が設けられ、その孔（９）の側方にはグラウト材通路（８）が形成され、開閉弁（１０）を弁開方向に付勢するスプリング（１１）を支持するスプリングシート（１９）の端部には弁座（１４）が挿入されており、以って内管（２）に供給されるグラウト材の圧力により前記ステム（１０ａ）がスプリング（１１）の反発力に抗して移動し開閉弁（１０）の弁体（１２）を弁座（１４）に係合して開閉弁（１０）を閉じることを特徴とするグラウト装置。

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