JP4679705B2

JP4679705B2 - 機械撹拌エアーセメントミルク混合圧送工法を施工する装置

Info

Publication number: JP4679705B2
Application number: JP2000293278A
Authority: JP
Inventors: 伸一山下
Original assignee: Nishimatsu Construction Co Ltd
Current assignee: Nishimatsu Construction Co Ltd
Priority date: 2000-09-27
Filing date: 2000-09-27
Publication date: 2011-04-27
Anticipated expiration: 2020-09-27
Also published as: JP2002097629A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明に係る機械撹拌エアーセメントミルク混合圧送工法を施工する装置は、軟弱地盤に削孔すると共にエアーとセメントミルクを混合して圧送し、穴に注入して硬化し、削孔された穴の泥土を利用して杭を造成し排泥を出さず環境問題を解決しつつ軟弱地盤の強化をすることが出来る工法を地盤改良のために施工する装置を提供するものである。
【０００２】
エアーとセメントミルクを混合して圧送し、地中杭を造成して軟弱地盤を改良する工法を行う本発明装置は、軟弱地盤の中にエアーとセメントミルクを混合して圧送し、泥土を利用して地中杭を施工するものであるので、環境問題を発生させず安価に簡便な方法で軟弱地盤を強化する事が出来る。
【０００３】
超高圧噴射撹拌工法で地中杭を施工する従来の技術と比較すれば、排出される泥（排泥）の処理原価が高価になる従来の工法に比べて、本発明は排泥の処理に費用をかけないで、地中杭を施工する事が出来る。
【０００４】
【従来の技術】
従来軟弱地盤に機械工法で穴を掘る場合には、崩落防止のためベントナイト等の安定剤を水に溶かして使用し、エアーとセメントの粉体又は骨材（砂）を圧送して排泥に置き換える機械撹拌工法がある。
【０００５】
従来の地盤改良工法では、超高圧噴射による撹拌工法と大型クローラー杭打機によるオーガー撹拌工法及びビット撹拌工法が主体であるが、超高圧噴射工法は、撹拌杭を施工する場合にセメントミルクに１平方センチメートル当たり２００Ｋｇｆ乃至４００Ｋｇｆ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、大型クローラー杭打機によるオーガー撹拌工法は施工場所等に問題があった。
【０００６】
超高圧噴射撹拌工法での問題点は、割合にコンパクトな機械による施工は可能であるが、多量の排泥（排出スライム）があり、その処理方法と処理にかかる高額な費用が必要であり、排泥の処理が出来ないという深刻な問題が生じている。
【０００７】
大型クローラー杭打機によるオーガー撹拌工法での問題点は、施工機械が大型であり、施工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、広い場所を構えなくてはならないという問題が生じている。その費用も高額であり、又対象地盤が限定されているという問題も生じている。
軟弱地盤を強化するために、超高圧噴射撹拌工法を施工する必要がある場合には、排出される泥（排泥）の処理の問題が生じ、処理原価が高価になる欠点がある。
【０００８】
特願平１１−３４２８４３号の発明の名称「機械撹拌エアーセメントミルク混合圧送工法及び装置」は、排泥を利用して排泥として出さずに環境問題を発生させず安価に簡便な方法で軟弱地盤を強化する事が出来る工法を提案し及びその装置を提供するものである。この工法は、コンプレッサーとグラウトポンプを発明装置に接続して、エアーと少しの水とを混合して掘り進み、削孔完了後エアーとセメントミルクを混合して圧送して地中杭を造成する方法であるが、その工法を実施する装置本体はその三方向に設けた羽根ビットを上下に移動できるようにしてあり、羽根ビットを上方へ上げてそれを閉じている状態で回転して、先端部の切削チップで穴を掘り進み、削孔完了後には内管に金属ボールを入れて、内管を閉鎖し、前記の羽根ビットを広げてエアとセメントミルクを混合して圧送しながら本体を引き上げるようにして地中杭を軟弱地盤に造成するものである。これは、掘り進む場合に、装置に重力がかかって掘り進み、先端の切削チップが固い地盤に遭遇すると本体に設けた羽根ビットも同じ位置で回転するので、先端の切削チップで岩盤を削る事が十分に出来なくなり、このため作業効率の低下から工事期間が長くなる。杭を造成する場合には、金属ボールを内管の中に投入して内管の先端部を閉鎖して、羽根ビットを広げて注入材を圧送するものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明に係る機械撹拌エアーセメントミルク混合圧送工法を施工する装置は、特願平１１−３４２８４３号の発明の名称「機械撹拌エアーセメントミルク混合圧送工法及び装置」を改良し、ある程度堅い地盤に削孔し、全ての砂質土、粘性土、砂礫層などあらゆる地盤に穴を掘り易く、地盤改良のための施工の作業効率の良い施工方法を提案し、その施工のために使用される作業効率が良い装置を提供しようとするものである。
【００１０】
【発明が解決するための手段】
本発明は、接続管の下方であって接続管の先端部に設けた先導管の先端には切削チップと周囲にはループ状の羽根を螺旋状に設け、この先導管の周囲に設けたループ状の羽根に沿って横噴射管を設けたループ式横噴射タイプのビット本体１と、その中心に設けた先導管の上方に継いで接続される接続管は、外管の中に内管を緩やかに設けた二重管構造にし、接続管の上部の接続部に入り込み部分を設け、下部には差し込み部分を設け、削孔される穴の深さに対応して接続管の上方に接続管を取り付けボルトで接続し、穴を掘り進みながら管を継ぎ所定の穴を削孔した後に、内管を通してエアーとセメントミルクを混合し圧送して、先端部に設けた噴射管より穴に注入材を注入し、杭を造成することにより地盤を強化する事を特徴とする機械撹拌エアーセメントミルク混合圧送工法を施工するための装置である。この工法を施工する装置は、削孔する場合には先端に切削チップを取り付けたループ式横噴射タイプビットで切削し、Ｎ値が高い時に必要に応じてエアーと水を混合圧送して切削し、削孔後にはエアーとセメントミルクを混合圧送して装置の内管を通してエアーとセメントミルクの混合した注入材を穴に注入して、削孔された穴にコンクリート柱を造成することにより密度の高い地盤を強化する事が出来るものである。この工法を施工するための装置は、ループ式横噴射タイプビットと、これに接続して所定の深度まで削孔し及びエアーと水若しくはエアーとセメントミルクを混合した注入材を送る事が出来るようにした二重管構造の接続管を削孔機のチャックに装着し、コンプレッサー及びグラウトポンプの管を接続管に接続して使用されるものある。
【００１１】
本発明は、ループ式ビットで削孔される穴の深さに対応して、内管と外管の二重管で構成される接続管を接続する事により、Ｎ値が高い時にエアーと水を混合圧送しつつ穴を掘り進みながら所定の穴を削孔した後、エアーとセメントミルクを混合した注入材を内管に圧送して噴射管より、削孔された穴に注入して地盤の中に密度の高い杭を造成する事により軟弱地盤を強化する機械撹拌エアーセメントミルク混合圧送工法を施工するための装置に関して提案するものである。
【００１２】
本発明の装置は、削孔する穴の径に対応できる広さの羽根を先導管の周囲に螺旋状に旋回させて設けたループ式羽根を有するループ式ビット本体を接続管の先端部に着脱自在に設ける事により、先導管の先端に設けた切削ビットで穴を掘り進みながら、前記の接続管を継ぎ所定の穴を削孔するループ式ビットのループの形状は、削孔時には穴を掘り進む正回転になっており、注入時には本体を逆回転して注入材を下方に押し込めて地盤の密度を高める事により地盤を強化する事が出来るようにした事を特徴とする機械撹拌エアーセメントミルク混合圧送工法を施工するための装置である。
【００１３】
本発明の装置においては、所定の穴を削孔すると、内管を通して圧送されて来るエアーとセメントミルクを混合した注入材を内管に接続した噴射管より穴に注入しつつ、ループ式ビット本体を逆回転させながら引き上げて削孔された穴に杭を造成する事により、地盤を強化することが出来るようにした事を特徴とする機械撹拌エアーセメントミルク混合圧送工法を施工するための装置である。
【００１４】
本発明の装置においては、先導管の先端には着脱可能に切削チップと周囲にはループ状の羽根を設け、この先導管の内管に接続された横噴射管を設けた構成から成るループ式横噴射タイプのループ式ビット本体の上方には、外管の中に内管を緩やかに設けた二重管に構成された接続管を設け、削孔時にはエアーと必要に応じて少量の水を内管と外管の間を圧送し、造成時には内管に設けた前記の横噴射管を通してエアーとセメントミルクを混合圧送して穴に注入し杭を造成することにより地盤を強化することを特徴とする機械撹拌エアーセメントミルク混合圧送工法を施工するための装置である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の技術思想は、実施例において次に記載のように実現されている。
【００１６】
本発明の工法を施工して軟弱地盤を改良する装置は、接続管の先端部には着脱自在に先導管を設け、先導管の先端には切削チップを着脱自在に設けてあり、先導管の周囲にはループ状の羽根を螺旋状に旋回させて設けたループ式羽根を備え、この先導管にループ状の羽根に沿って横噴射管を設けたループ式横噴射タイプのビット本体を備えている。ループ式ビットは、改良しようとする地盤の粘土や砂礫のＮ値及び礫の状態によりループ式ビットの羽根の大きさの異なるものに交換可能である。
【００１７】
本体ループ状ビットの中心長手方向に設けた先導管には、上方に接続管を接続して設け、先導管並びに外管の内部に内管を緩やかに設けた二重管の構成になっている。
【００１８】
先導管の先端部の切削チップは、着脱自在に設けられており、切削チップで切削しつつ、先導管の周囲に設けたループ状の羽根により先導管を軟弱地盤に深く入り込ませて、削孔する事が出来るようにしている。穴の深さに対応して上方に接続される接続管を継ぎ、穴を掘り進みながら所定の穴を削孔する事が出来る。
【００１９】
所定の穴を削孔すると、内管を通してエアーとセメントミルクを混合した注入材を圧送し、ループ式横噴射タイプビットを逆回転させて引き上げながらエアーとセメントミルクを内管に設けた噴射管の噴射口より穴に注入して、硬化し、軟弱地盤に削孔された穴に密度の高い杭を造成しようとするものである。
【００２０】
本発明は、堤防基盤強化、橋脚の基礎杭の造成、ため池の堰堤の防護、侵食された海岸の地中杭の造成等を効率的に行うものである。本発明は、地表面より３メートル以内のシーソー混合工法より深い２０乃至３０メートル下の岩盤の表面の軟弱地盤上に杭を造成して強化するものであるが、礫を含むある程度固い地盤にも適応することが出来るようにしている。本発明を施工する場合には、泥土を取り込んでエアーとセメントミルクを混合して、一緒に硬化させるので、排泥の処理の問題が生じない。排泥の利用により環境問題を発生させず安価に簡便な方法で杭を造成して軟弱地盤を強化する事が出来る。
【００２１】
通常は、コンプレッサーの圧力は、１平方センチメートル当たり７Ｋｇｆであるが、深度が深くなれば１５Ｋｇｆぐらいの圧力をかけて施工する。削孔時には、Ｎ値が低い時にはエアーのみで削孔し、Ｎ値が高い時にはエアーと少しの水で削孔する。削孔時エアーで行う事によって排泥を出さないようにする事が出来る。削孔時には、エアーを圧送しながら削孔を行うのは、排泥を出さない工法での役割である。水を少なくしてエアーを出すことにより土圧を保ち、ジャーミング現象（ジャーミング現象は、土圧で削孔装置のロッドや本体が回転しなくなる状態である。）を防ぐ役目もする事が出来る工法である。削孔時にはエアーを圧送し、杭の造成時にはエアーとセメントミルクを混合した注入材を圧送する事によってジャーミング現象を起こさずに、軟弱地盤上に杭を造成する事が出来る。
【００２２】
【実施例】
添付図面は、本発明の実施例に係る機械撹拌エアセメントミルク混合圧送工法を施工する装置について図示しているものである。図１は、ループ式横噴射タイプビットの正面図、図２は、同上背面図、図３は、同上平面図、図４は、同上ＡーＡ線断面図、図５は、同上底面図、図６は、削孔用接続管の二重構造を示す断面図、図７は、接続管の上部構造を示す正面図、図８は、接続管の上部構造を示す側面図、図９は、接続管の下部構造を示す正面図、図１０は、接続管の下部構造を示す側面図、図１１は、接続管の上部構造を示す平面図、図１２は、接続管の上部と接続管の下部との接続部取り付けボルトを示す平面図、１３図は、削孔機のチャックに取り付けたループ状横噴射式ビットを正回転させて、接続管を継いで所定深度まで削孔している状態を示す側面図、図１４は、削孔完了後、エアとセメントミルクを混合して圧送し、高圧で横噴射させ、ループ状横噴射式ビットを逆回転させて造成している状態を示す側面図、図１５は、ループ状横噴射式ビットを逆回転させて引き上げている状態を示す側面図をそれぞれ図示するものである。
【００２３】
実施例
機械撹拌エアーセメントミルク混合圧送工法を施工する装置は、先導管の周囲に羽根を螺旋状に設けたループ式羽根３有するループ式横噴射タイプビット１を、接続管１８の先端に着脱自在に設ける。
【００２４】
接続管１８は、外管７の中に内管６を入れて二重管構造に構成されており、先導管２の中に設けた内管８の先端部には、二方に横噴射管５を設けてあり、この横噴射管５の噴射口４は、ループ式羽根に水平に固定されていて、コンプレッサーとグラウトポンプから内管を通して圧送される注入材を造成する穴の中に噴射する事が出来る。
【００２５】
削孔される穴の深さに対応して内管６と外管７の二重管で構成された接続管を上方に接続する。接続管下部差し込み部１０を接続管上部入り込み部１１に入れて接続用取り付けボルト１２を接続部取り付けボルト穴１４にねじ込んで接続する事が出来るものである。接続管の内管６は、内管接続部２０に連結され、又接続管を接続すると、上下外管のエアー穴９が連結するようにしてある。削孔機を作動して穴を掘り進みながら、接続管１８を削孔される地盤の状態により適宜の長さに調整して接続することにより、穴を所望の深さまで削孔する事が出来る。
【００２６】
削孔時には、内管６と外管７の間を通してエアーと必要に応じて少量の水を高圧で送りながら削孔し、所定の穴を削孔し終わると、コンプレッサーから送られるエアーとグラウトポンプから圧送されて来るセメントミルクを混合した注入材を内管６に通して、先導管２の内管８の先端部に設けた噴射管５の噴射口４より穴に注入し、ループ式羽根を逆回転して注入材を圧し下げながら周囲の泥土と混合しつつ、ループ式横噴射タイプビット１を引き上げると軟弱地盤の中でエアーとセメントミルクは泥土と混合されて硬化し、軟弱地盤に削孔された穴に杭１７を造成して密度の高い地盤にする事が出来る。
【００２７】
本発明の工法により地盤改良のため施工現場に於いて、実施例の装置を使用した場合に本発明の作用について図面に基づいて説明する。本発明装置は、削孔機１６のチャックに装着されて、軟弱地盤の上に据え付けられ、削孔機１６を作動してループ式横噴射タイプビット１を正回転して、先導管の先端部に取り付けた切削ビット１５で所望の穴を削孔する。
【００２８】
削孔時には切削ビット１５の先端部より、エアーを圧送して削孔する。削孔の深度に応じてエアー圧力７Ｋｇｆ／平方センチメートル乃至２０Ｋｇｆ／平方センチメートルのエアーと水とを混ぜて送り、ビットの撹拌により土質を和らげ、ジャーミング現象を防止し、粘性と比重の大きい泥水を作り、孔壁の保持も十分に出来る。更に造成開始時には、ループ式横噴射タイプビットの交換も容易に行うことが出来る。又Ｎ値と礫の大きさによってビット本体の大きさも決める。
【００２９】
削孔が完了するとコンプレッサーとグラウトポンプを設置して、ホースの先端を内管に接続する。
【００３０】
造成時には、ループ式横噴射タイプビット本体１は、逆回転させて引き上げられる。その際に削孔された穴の中にエアーとセメントミルクの混合した注入材を圧送し、ループ式羽根のビットで地盤を撹拌すると、エアーとセメントミルクの浸透性が良くなり遠くまで圧送することが出来る。更に空隙や水道にセメントミルクが浸透しやすくなり周辺部の地盤の密度が高くなり安定する。
【００３１】
本発明に係る機械撹拌エアーセメントミルク混合圧送工法を施工現場で実施する場合には、本発明装置を削孔機に装着して削孔した後、コンプレッサーとグラウトポンプを設置し、ポンプにホースを接続してホースの先端を内管に接続し、コンプレッサーの圧力でエアーを送り、グラウトポンプではセメントミルクを圧送することにより両者が混合され、内管を経て噴射管より穴に噴射したエアーとセメントミルクを混合した注入材を注入することにより泥土に混合されて硬化するため、本発明工法は、排泥が殆ど出ない工法である。
【００３２】
本発明装置を穴の中で削孔時とは逆の回転をさせながらエアーとセメントミルクを混合した注入材を高圧で噴射して、注入材は穴の中の泥土と混合されて硬化し、軟弱地盤に削孔された穴の中に柱状の杭１７を造成する事が出来る。注入材の注入が完了した後は、内管の先端部に着脱自在に取り付けた切削ビット１５を取り外して、水で洗浄して内管等に残ったセメントミルクを洗い流して次の施工場所へ移動する。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は、特許請求の範囲に記載の各発明の構成により次に記載のような効果を奏するものである。
【００３４】
使用されるループ式横噴射管を有するループ式ビット本体は、先導管の周囲にループ状の羽根を螺旋状に旋回させて設けたので、軟弱地盤が礫を含む所に強く、礫の直径が５０ミリメートル程度以下の太さの礫の土質にも対応が可能であり、このループ式ビットは接続管の先端に取り付け、取り外しが出来るため、所望の軟弱地盤に所定の穴を削孔する事が出来る。
【００３５】
本発明の施工方法は、ループ式横噴射管を有するループ式ビット本体を使用出来るようにしたため、施工される場所の様々な土質に対応して、地下に地盤を強化するための所定の杭を造成することが早く、工期を短縮することが出来る。
【００３６】
削孔時には、螺旋状のループ状羽根を備えた本体のループ式ビットを正回転（右回転）させて掘り進み、削孔される穴の深さに対応して、内管と外管の二重管で構成される接続管を接続する事により、Ｎ値が高い時、エアーと水を混合圧送しつつ穴を掘り進みながら所定の穴を削孔する事が出来る。
【００３７】
削孔する穴の径に対応できる広さの羽根を先導管の周囲にループ状に旋回させて設けたループ式ビット本体を接続管の先端部に着脱自在に設ける事により、先導管の先端に設けた切削ビットで穴を掘り進みながら接続管を継ぎ、所定の場所に所望の穴を効率良く掘ることが出来る。
【００３８】
本発明装置を引き上げるときはループ式ビットを逆回転（左回転）して、内管を通って圧送されたエアーとセメントミルクを混合した注入材を横噴射管より穴の中に噴射しつつ、注入材を下方へ押圧するので、穴の泥土とセメントミルクは混合して地盤の密度が高くなる。このため、注入材が硬化すれば、軟弱地盤に削孔された穴に強い杭を造成する事が出来る。
【００３９】
本発明装置は、ある程度堅い地盤に削孔し易くなっており、この機械撹拌エアーセメントミルク混合圧送工法を施工する装置は、全ての砂質土、粘性土、砂礫層などのあらゆる地盤に施工する作業効率のよい装置を提供することが出来るものである。本発明装置は、エアーとセメントミルクを混合した注入材を圧送して内管に通し横噴射管より削孔した穴に注入して泥土を一緒に硬化させるため、施工時に、排泥スラムが殆ど出ず軟弱地盤の改良工事を効率的に行う事が出来るものであり、又泥水の循環によって排土が出ないので、環境問題に対しても最適な地盤改良工法を施工出来るものである。
【００４０】
本発明装置を土木用の車両に搭載して、地盤改良専用機械にする事により、一層プラント装置の小型化、施工、運搬が容易に出来るものである。このため、地盤改良専用機械は小型化可能になり狭い場所でも施工性が良く、計画、立案、施工等全ての工事費が安価で行えるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】ループ式横噴射タイプビットの正面図
【図２】同上背面図
【図３】同上平面図
【図４】同上ＡーＡ線断面図
【図５】同上底面図
【図６】削孔用接続管の二重構造を示す断面図
【図７】接続管の上部構造を示す正面図
【図８】接続管の上部構造を示す側面図
【図９】接続管の下部構造を示す正面図
【図１０】接続管の下部構造を示す側面図
【図１１】接続管の上部構造を示す平面図
【図１２】接続管の上部と接続管の下部との接続部取り付けボルトを示す平面図
【図１３】削孔機のチャックに取り付けたループ状横噴射式ビットを正回転させて、接続管を継いで所定深度まで削孔している状態を示す側面図
【図１４】削孔完了後、エアとセメントミルクを混合して圧送し、高圧で横噴射させ、ループ状横噴射式ビットを逆回転させて造成している状態を示す側面図
【図１５】ループ状横噴射式ビットを逆回転させながら、設計量の注入材を噴射混合して引き上げている状態を示す側面図
【符号の説明】
１．．．ビット本体
２．．．ビット本体の中心の長手方向に設けた先導管
３．．．ループ式羽根
４．．．噴射口
５．．．噴射管（ノズル）
６，８．．．内管
７．．．外管
９．．．外管エアー穴
１０．．．接続管下部差し込み部
１１．．．接続管上部入り込み部
１２．．．接続管の接続用取り付けボルト
１３．．．取り付けボルト螺子穴
１４．．．接続部取り付けボルト穴
１５．．．切削チップ
１６．．．削孔機
１７．．．杭
１８．．．接続管
２０．．．内管接続部
２１．．．取り付けボルト先の穴

Claims

削孔する穴の径に対向できる広さの羽根を先導管の周囲に螺旋状に旋回させて設けたループ式羽根を有するループ式ビット本体を接続管の先端部に着脱自在に設ける事により、先導管の先端に設けた切削ビットで穴を掘り進みながら、削孔時には穴を掘り進む正回転になっており、注入時にはビット本体を逆回転して注入剤を下方に押し込めて地盤の密度を高める事により地盤を強化することができるようにした事を特徴とする機械撹拌エアーセメントミルク混合圧送装置。
請求項１に記載の発明において、所定の穴を削孔すると、内管を通して圧送されて来るエアーとセメントミルクを混合した注入材を内管に接続した噴射管より穴に注入しつつ、ループ式ビット本体を逆回転させながら引き上げて削孔された穴に杭を造成する事により、地盤を強化することが出来るようにした事を特徴とする機械撹拌エアーセメントミルク混合圧送装置。
請求項１又は請求項２に記載の発明において、先導管の先端には着脱可能に切削チップと周囲にはループ状の羽根を設け、この先導管の内管に接続された横噴射管を設けた構成からなるループ式横噴射タイプのループ式ビット本体の上方には、外管の中に内管を緩やかに設けた二重管に構成された接続管を設け、削孔時にはエアーと必要に応じて少量の水を内管と外管の間を圧送し、造成時には内管に設けた前記の横噴射管を通してエアーとセメントミルクを混合し圧送して穴に注入し杭を造成することにより地盤を強化することが出来る事を特徴とする機械撹拌エアーセメントミルク混合圧送装置。