JP6710166B2 - Rotary nozzle, ground improvement apparatus and ground improvement method using the rotary nozzle - Google Patents
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Description
本発明は、地盤中にセメントスラリー等の流体を高圧噴射する回転ノズル及び該回転ノズルを用いる地盤改良装置並びに地盤改良方法に関する。 The present invention relates to a rotary nozzle for injecting a fluid such as cement slurry into the ground at a high pressure, a ground improvement apparatus using the rotary nozzle, and a ground improvement method.
この種のセメントスラリーを地盤中に噴射して改良体を造成する地盤改良装置として、図17に示すものがある(例えば、特許文献1参照。)。 As a ground improvement device for injecting this kind of cement slurry into the ground to create an improved body, there is one shown in FIG. 17 (see, for example, Patent Document 1).
この地盤改良装置1は、図17に示すように、従来のバックホウやパワーショベルから構成されていて、軟弱な地盤を掘削して改良するものであり、走行可能な本体2に取り付けられたブーム3と、ブーム3に取り付けられたアーム4と、アーム4の先端部に取り付けられたバケット5とを備えている。このバケット5の内部における基端側には、第1のノズル部材6及び第2のノズル部材7が設けられている。
As shown in FIG. 17, this
そして、バケット5を地盤8に潜り込ませた状態で地盤8内で移動させ、第1のノズル部材6及び第2のノズル部材7の各噴射孔から、加圧気体及び固化材スラリーをそれぞれ噴射することにより、バケット5内の土塊を加圧気体の噴射により細かく粉砕しながら固化材スラリーと攪拌混練して改良する。
Then, the
しかしながら、前記従来の地盤改良装置1では、アーム4の先端部に取り付けられたバケット5内に設けた各ノズル部材6,7から1方向に加圧気体及び固化材スラリーをそれぞれ噴射するため、ある一定の範囲しか改良を行うことができなかった。また、バケット5では地盤8に潜り込ませる範囲が限られているため、例えば、地盤8中にある既設構造物直下の地盤改良を行うことは難しかった。
However, in the conventional
そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、簡単かつ確実に地盤の削孔(ほぐす)範囲及び改良範囲を広くすることができる回転ノズル及び該回転ノズルを用いる地盤改良装置並びに地盤改良方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and a rotary nozzle capable of easily and surely widening a drilling (unraveling) range and an improvement range of the ground and a ground improvement using the rotary nozzle. An object is to provide an apparatus and a ground improvement method.
本願発明の地盤中に噴射ノズルから流体を高圧噴射させて該地盤の削孔と改良を行う地盤改良装置に用いられる回転ノズルは、前記流体が流通する主流体通路が中心に突出した軸部まで形成された固定部としてのホルダと、前記主流体通路に連通する副流体通路が形成され、前記ホルダの軸部を中心として前記流体の噴射力の反力により回転する回転部としての回転体とを備え、前記回転体に、前記副流体通路に連通する噴射孔を前記主流体通路に対する鉛直面外に斜め方向に所定角度傾斜させて該副流体通路から外周側に向けて放射状に複数形成し、前記複数の噴射孔の先端口の少なくとも1つに噴射ノズルを取り付けると共に他の噴射孔の先端口に閉塞栓を取り付け、かつ、前記ホルダの主流体通路の前記軸部の先端に先端口を形成し、この先端口に噴射ノズルを取り付けて、該噴射ノズルを中心として前記噴射孔の先端口に取り付けられた噴射ノズルから噴射される前記流体の噴射力の反力により前記回転体を回転自在にしたことを要旨とする。 The rotary nozzle used in the ground improvement device that performs high-pressure injection of the fluid from the injection nozzle into the ground of the present invention to improve the hole and the ground is a main fluid passage through which the fluid flows to the center of the projecting shaft portion. A holder as a fixed portion formed, a sub-fluid passage communicating with the main fluid passage is formed, and a rotating body as a rotating portion that is rotated about the shaft portion of the holder by a reaction force of the fluid ejection force. the provided, more to the rotating body, radially towards the the outer circumferential side of the injection hole communicating with the auxiliary fluid passage from the sub fluid passage by a predetermined angle inclined obliquely to the outside of a vertical plane against the main fluid passage The injection nozzle is attached to at least one of the tip openings of the plurality of injection holes, a blocking plug is attached to the tip openings of the other injection holes, and the tip of the shaft portion of the main fluid passage of the holder is formed first. An end opening is formed, an injection nozzle is attached to the tip opening, and the rotating body is rotated by the reaction force of the ejection force of the fluid ejected from the injection nozzle attached to the tip opening of the injection hole around the injection nozzle. The point is that you made it freely.
本願発明の地盤改良装置に用いる回転ノズルによれば、固定部としてのホルダと、ホルダの軸部を中心として流体の噴射力の反力により回転する回転部としての回転体を備え、ホルダの軸部まで延びた主流体通路の先端口に取り付けられた噴射ノズルと、回転体の主流体通路に対して傾斜した噴射孔の先端口に取り付けられた噴射ノズルとから流体を高圧噴射させるようにしたことにより、ホルダの軸部の先端の噴射ノズルから流体を直線状に高圧噴射することができると共に、回転体の外周面側に傾斜した噴射ノズルから流体を螺旋状に高圧噴射することができる。これにより、地盤の削孔及び改良を簡単かつ確実に広範囲にて行うことができる。 According to the rotary nozzle used in the ground improvement device of the present invention, the holder is provided with a holder as a fixed part, and a rotary body as a rotary part that rotates around the shaft part of the holder by the reaction force of the fluid ejection force. an injection nozzle attached to the tip opening of the main fluid passage extends to parts and the fluid from the injection nozzle attached to the tip opening of the inclined injection holes to the main flow fluid path of the rotating body so as to high-pressure injection by, it is possible to high-pressure injection fluid in a straight line from the injection nozzle at the tip of the shaft portion of the holder, to be high-pressure injection fluid in a spiral shape from the inclined injection Ino nozzle on the outer peripheral surface of the rotary body it can. As a result, drilling and improvement of the ground can be performed easily and reliably over a wide range.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の第1実施形態の地盤改良装置の側面図、図2は同装置の可動部に取り付けられる伸縮体の断面図、図3は同伸縮体の先端に取り付けられる回転ノズルの断面図、図4は同回転ノズルの正面図、図5は図3中Y−Y線に沿う断面図、図6は同回転ノズルの回転原理を示す説明図、図7は同装置の地盤改良中の状態を示す説明図、図8は同装置の地盤改良中の状態の要部を示す斜視図である。 FIG. 1 is a side view of a ground improvement device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of an expandable body attached to a movable part of the device, and FIG. 3 is a cross-section of a rotary nozzle attached to the tip of the expandable body. FIG. 4, FIG. 4 is a front view of the rotary nozzle, FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line YY in FIG. 3, FIG. 6 is an explanatory view showing the principle of rotation of the rotary nozzle, and FIG. 7 is a ground improvement of the device. FIG. 8 is a perspective view showing a main part of the apparatus in a state during ground improvement.
図1及び図7に示すように、地盤改良装置10は、杭打ち機等をベースマシンとして、その昇降ケーシング(可動部)18に設けられた回転ノズル40から水或いはセメントスラリー(固化材スラリー)等の流体Sを地盤8中に高圧噴射して地盤8の削孔と改良を行うものであり、クローラ等を備えた走行機11と、この走行機11上に旋回自在に搭載された旋回機12とを備えている。旋回機12にはリーダサポート13を介してリーダ14が枢支されて起伏用シリンダ15で起伏動作されるようになっている。リーダ14には、その前面に図示しないガイドパイプとラック16が一体的に形成され、オーガマシン17がガイドパイプに係合してラック16に噛み合う図示しないピニオンの回動によりリーダ14に沿って昇降するようになっている。このオーガマシン17により昇降する昇降ケーシング18の下部側は、下部ガイド19で鉛直方向を維持するように保持されている。
As shown in FIGS. 1 and 7, the
図1及び図2に示すように、昇降ケーシング18の下端(先端)18aには、水平方向に伸縮する伸縮体20が取り付けられている。この伸縮体20は、基端開口21a側が蓋体22で閉塞され、中央が昇降ケーシング18の下端18aに連結された大径の円筒体21と、この大径の円筒体21内にスライド自在に挿入されて抜け止めされた中径の円筒体23と、先端開口24b側が蓋体25で閉塞され、中径の円筒体23内にスライド自在に挿入されて抜け止めされた小径の円筒体24とで構成されている。各円筒体21,23,24の内部は流体Sが流通する流体通路26になっている。また、大径の円筒体21の中央に形成された流体供給口21cには、水槽とセメントスラリーを生成するプラント(いずれも図示省略)に連結された配管30が接続されており、各円筒体21,23,24内に、水或いはセメントスラリー等の流体Sが切り換え供給されるようになっている。そして、各円筒体21,23,24の流体通路26に流通する流体Sの流体圧により大径の円筒体21に対して中径の円筒体23と小径の円筒体24が伸長するようになっている。尚、水槽或いはプラントから配管30へは図示しないポンプにより高圧(例えば、圧力60kgf/cm2)に加圧された状態で供給されるようになっている。
As shown in FIGS. 1 and 2, a
また、図2に示すように、大径の円筒体21の蓋体22の中央にはワイヤ挿通孔22aが形成されており、このワイヤ挿通孔22aから挿通されたワイヤ31の先端31aが小径の円筒体24の蓋体25の内面に取り付けられたスイベル機構32に連結されている。このワイヤ31は、大径の円筒体21の蓋体22の外面にブラケット33を介して取り付けられたターンシーブ34を経由して、昇降ケーシング18にブラケット35を介して取り付けられた電動ウインチ36により巻き取られるようになっている。そして、大径の円筒体21に対して中径の円筒体23と小径の円筒体24が伸長した状態で、電動ウインチ36によりワイヤ31が巻き取られると、大径の円筒体21に対して中径の円筒体23と小径の円筒体24が縮退して大径の円筒体21内に中径の円筒体23と小径の円筒体24が収容されるようになっている。さらに、図3に示すように、小径の円筒体24の蓋体25の中央にはネジ孔25aが形成されており、このネジ孔25aを介して小径の円筒体24の蓋体25の外面には、流体Sの噴射力の反力により回転する回転ノズル40が取り付けられている。
Further, as shown in FIG. 2, a
図3、図4、図5に示すように、回転ノズル40は、流体Sが流通する主流体通路(流体通路)43が中心に突出した軸部42まで形成されたホルダ(固定部)41と、主流体通路43に連通する副流体通路(流体通路)53が形成され、ホルダ41の軸部42を中心として流体Sの噴射力の反力により回転する回転体(回転部)51とで構成されている。
As shown in FIGS. 3, 4, and 5, the
ホルダ41は大径の円柱状に形成されており、その前面の中央には小径で円柱状の軸部42が一体突出形成されている。この軸部42にはボールベアリング45と一対のドライベアリング46,46を介して回転体51が回転自在に支持されている。
The
ホルダ41の主流体通路43は、ホルダ41の底面側より内周面にネジ孔を形成した大径面部43aと、円錐面部43bと、軸部42側に形成された小径面部43cとから構成されている。そして、大径面部43aのネジ孔には、円筒状の連結筒体47の外周面の前側に形成されたネジ部47aが螺合されている。また、円筒状の連結筒体47の外周面の後側に形成されたネジ部47bは、伸縮体20の小径の円筒体24の蓋体25のネジ孔25aに螺合されている。これにより、伸縮体20内の流体通路26からホルダ41の主流体通路43に水或いはセメントスラリーの流体Sが供給されるようになっている。
The
さらに、図3及び図5に示すように、主流体通路43の小径面部43cの中途には、回転体51の副流体通路53に連通する4つの連絡通路44が十字状に形成されている。また、図3に示すように、軸部42まで形成された主流体通路43の先端には、ネジ孔となっている先端口43dが形成されており、この先端口43dには噴射ノズル48が取り付けられている。
Further, as shown in FIGS. 3 and 5, four
回転体51は、ホルダ41の外径と同径の円柱状に形成されており、その中央にホルダ41の軸部42が挿通される断面円形の中心孔52が形成されている。
The rotating
図3〜図5に示すように、回転体51の副流体通路53は、ホルダ41の主流体通路43に4つの連絡通路44で連通する円環状通路53aと、この円環状通路53aから外周側に向けて放射状に3つ形成された分岐通路53bとで形成されている。図3に示すように、回転体51の中心孔52には、副流体通路53の円環状通路53aを挟むように一対の円環状凹部52a,52aが形成されており、各円環状凹部52aに嵌合されたシールリング54により円環状通路53aからの流体Sの漏れを防ぐようなっている。さらに、各分岐通路53bの先端口は閉塞栓55Aで塞がれている。
As shown in FIGS. 3 to 5, the
また、図3及び図4に示すように、回転体51には、副流体通路53の各分岐通路53bに連通する噴射孔(流体通路)56が主流体通路43に対して三次元的に所定角度θ傾斜させて副流体通路53の各分岐通路53bから外周側に向けて放射状に3つ形成されている。図5に示すように、噴射孔56の基端口56bは分岐通路53bに接続されている。
Further, as shown in FIGS. 3 and 4, in the
また、図3及び図4に示すように、回転体51には、副流体通路53の各分岐通路53bに連通する噴射孔(流体通路)56が水平である主流体通路43に対する鉛直面外に三次元的に所定角度θ傾斜させて副流体通路53の各分岐通路53bから外周側に向けて放射状に3つ形成されている。図5に示すように、噴射孔56の基端口56bは分岐通路53bに接続されている。
Further, as shown in FIGS. 3 and 4, the rotating
また、図3及び図4に示すように、回転体51の3つの噴射孔56の各先端口56aはネジ孔となっていて、その1つ先端口56aには噴射ノズル58が取り付けられており、残りの他の噴射孔56の先端口56aには閉塞栓55Bが取り付けられている。
Further, as shown in FIGS. 3 and 4, each of the three
さらに、図3に示すように、ホルダ41の前面41a側と該前面41aに相対向する回転体51の後面51b側には、回転体51の回転状況を検知する回転センサ60を設けてある。この回転センサ60は、回転体51の後面51b側に取り付けられた半導体MR素子等から成る近接スイッチ61と、ホルダ41の前面41a側に等間隔毎に複数取り付けられたシート状のマグネット(永久磁石)62とで構成されている。この回転センサ60により回転体51が回転しているか、停止しているかが検知されて、地盤改良中の回転体51の回転状態を簡単かつ確実に確認できるようになっている。
Further, as shown in FIG. 3, on the
尚、図2に示すように、伸縮体20の大径の円筒体21の先端開口の端部21bは内側に折り曲げられると共に、中径の円筒体23の基端開口の端部23aは外側に折り曲げられて抜け止めされ、また、中径の円筒体23の先端開口の端部23bは内側に折り曲げられると共に、小径の円筒体24の基端開口の端部24aは外側に折り曲げられて抜け止めされている。さらに、伸縮体20の大径の円筒体21の蓋体22のワイヤ挿通孔22aとワイヤ31の間及び3つの円筒体21,23,24の抜け止めされた各端部間等は図示しないシール部材等によりシールされていて流体Sが外に漏れないようになっている。
As shown in FIG. 2, the
以上第1実施形態の地盤改良装置10によれば、図1に示すように、地盤8に形成した穴部8a内に、昇降ケーシング18の下端18aに取り付けられた伸縮体20を所定深さまで入れ、配管30より流体としての水Sを供給する。この水Sの配管30から伸縮体20内への吐出時の水圧により、図7に示すように、伸縮体20の大径の円筒体21に対して中径の円筒体23と小径の円筒体24が水平方向に伸長しながら削孔する。この際、小径の円筒体24の先端開口24bに取り付けられた回転ノズル40の噴射ノズル48,58が回転しながら水Sを高圧(ジェット)噴射する。
According to the
詳述すると、回転ノズル40のホルダ41の軸部42の噴射ノズル48から直線状の高圧噴射水S1がジェット噴射されると共に、この直線状の高圧噴射水S1を中心として回転ノズル40の回転体51の外周側に傾斜した噴射ノズル58から螺旋状(渦巻き状)の高圧噴射水S2がジェット噴射されることにより、直線状の高圧噴射水S1の先端が所謂ツイストドリルの刃先の先端のように機能すると共に、螺旋状の高圧噴射水S2が所謂ツイストドリルの螺旋状の切刃のように機能するため、地盤8の穴部8aの側壁から地盤8中にある既設構造物9直下の空洞部8bまで簡単かつ確実に水平直線状に円く削孔することができる。また、傾斜した噴射ノズル58が回転しながら高圧噴射水S1を螺旋状にジェット噴射することで、地盤8の削孔(ほぐす)範囲が広くなる。さらに、削孔範囲が広くなることで、水平方向に伸縮する伸縮体20がある場合でも、その先端抵抗の低減に寄与することができ、また、回転ノズル40の回転補助に寄与することができる。
More specifically, the linear high-pressure jet water S1 is jet-jetted from the
そして、地盤8の穴部8aの側壁の水平方向の削孔後は、配管30より流体としてのセメントスラリーSを切り換え供給する。この場合も、回転ノズル40の中央の噴射ノズル48から直線状の高圧噴射セメントスラリーS1がジェット噴射されると共に、この直線状の高圧噴射セメントスラリーS1を中心として回転ノズル40の外周側に傾斜した噴射ノズル58から螺旋状の高圧噴射セメントスラリーS2がジェット噴射されるため、地盤8中にある既設構造物9直下の空洞部8bにセメントスラリーSを簡単かつ確実にジェット噴射することができ、セメントスラリーSのジェット噴射による改良体Kと既設構造物9の底面との密着を容易に行うことができる。
Then, after the horizontal drilling of the side wall of the
地盤8中にある既設構造物9直下の地盤改良の後は、セメントスラリーの流体Sを伸長した伸縮体20内から抜きながら電動ウインチ36によりワイヤ31を巻き取ることにより、伸縮体20の大径の円筒体21に対して中径の円筒体23と小径の円筒体24を縮退させて大径の円筒体21内に中径の円筒体23と小径の円筒体24を収容する。次に、昇降ケーシング18の下端18aに取り付けられた伸縮体20を地盤8の穴部8aより引き上げることにより、下方(下側)の地盤改良作業が終了する。そして、この地盤改良作業を上方(上側)に順次繰り返すことにより、図8に示すように、改良体Kを横長団子状に地盤8中にある既設構造物9直下まで行って既設構造物9直下を地盤改良する。
After the ground improvement immediately below the existing
このように、地盤改良装置10の昇降ケーシング18の下端18aに、水或いはセメントスラリーの流体Sが流通する流体通路26を内部に有して水平方向に伸縮する伸縮体20を取り付け、この伸縮体20の小径の円筒体24の先端に流体Sの噴射力Fの反力F′により回転する回転ノズル40を取り付け、伸縮体20を回転ノズル40の噴射ノズル48,58より高圧噴射される流体Sの流体圧で水平方向に伸長自在したことにより、図1及び図7に示すように、地盤8中にある既設構造物9直下に空洞部8bがある場合に、既設構造物9直下の空洞部8bまで伸縮体20を水平方向に伸長させながら短時間で削孔及び地盤改良をすることができる。これにより、地盤8の削孔範囲及び改良範囲をより一段と広くすることができる。
As described above, the expandable/
また、伸縮体20内の流体通路26に流通する流体Sの流体圧を利用して伸縮体20の大径の円筒体21に対して中径の円筒体23と小径の円筒体24を水平方向に伸長するようにしたことにより、伸縮体20を伸長させる駆動源が不要となり、その分低コスト化を図ることができる。
Further, by utilizing the fluid pressure of the fluid S flowing through the
さらに、伸縮体20の小径の円筒体24の蓋体25にスイベル機構32を介して先端31aが連結されたワイヤ31を電動ウインチ36で巻き取ることにより、伸縮体20の中径の円筒体23と小径の円筒体24を大径の円筒体21に対して簡単かつ確実に縮退させることができる。
Furthermore, the
また、回転ノズル40の回転体51の副流体通路53を、ホルダ41の主流体通路43に4つ連絡通路44で連通する円環状通路53aと、この円環状通路53aから外周側に向けて放射状に3つ形成された分岐通路53bとで形成し、この各分岐通路53bに噴射孔56の基端口56bを接続したことにより、水或いはセメントスラリーの流体Sをホルダ41の主流体通路43から回転体51の噴射孔56の先端口56aまでスムーズに高速で流通させることができ、噴射ノズル58から水或いはセメントスラリーの流体Sを簡単かつ確実にジェット噴射させることができる。
Further, the
図9は回転ノズルの他の形態の断面図である。 FIG. 9 is a sectional view of another form of the rotary nozzle.
この他の形態の回転ノズル40Aは、回転体51の3つの噴射孔56のホルダ41の主流体通路43に対する傾斜角度θ,θ′が異なるように形成されている(θ<θ′)。これにより、傾斜角度θ,θ′の異なる各噴射孔56の先端口56aにそれぞれ取り付けられた各噴射ノズル58から水或いはセメントスラリーの流体Sを高圧噴射させることができるため、地盤8の削孔域及び改良域を拡幅することができる。また、1回にできるセメントスラリーSのジェット噴射による改良体の範囲を広くすることができる。
The
図10は回転ノズルの別の形態の断面図、図11は同回転ノズルの正面図である。 FIG. 10 is a sectional view of another form of the rotary nozzle, and FIG. 11 is a front view of the rotary nozzle.
この別の形態の回転ノズル40Bは、回転体51の同一円周上の内側の列に形成された3つの噴射孔56が回転体51の中心から外周側に向けて所定距離隔てた円周上の外側の列に更に3つ形成されている。これにより、内側と外側の二列に位置する各噴射孔56の先端口56aにそれぞれ取り付けられた各噴射ノズル58から水或いはセメントスラリーの流体Sを高圧噴射することができるため、地盤8の削孔域及び改良域をより一段と拡幅することができる。また、1回にできるセメントスラリーSのジェット噴射による改良体の範囲をより一段と広くすることができる。
In the
図12(a)は回転ノズルの更に別の形態の断面図、図12(b)は同別の形態の回転ノズルの噴射ノズルの正面図、図13は図12(a)中X−X線に沿う断面図、図14は図12(a)中Z−Z線に沿う断面図である。 FIG. 12A is a cross-sectional view of still another form of the rotary nozzle, FIG. 12B is a front view of an injection nozzle of the rotary nozzle of the other form, and FIG. 13 is a XX line in FIG. 12A. 14 is a sectional view taken along line ZZ in FIG. 12(a).
この更に別の形態の回転ノズル40Cは、ホルダ41の主流体通路43の先端口43d及び回転体51の噴射孔56の先端口56aに取り付けられた各噴射ノズル48,58の座金部分に削孔補助用のエアAを供給するエア通路48b,58bを設け、その各エア通路48b,58bの先端口48c,58cを各噴射ノズル48,58のノズル孔48a,58aを囲むように円環状(リング状)に形成してある。また、各エア通路48b,58bは回転体51及びホルダ41に形成した各エア供給通路59,49に連通している。尚、回転体51の副流体通路53の各分岐通路53bの先端口は円環ブロック状の閉塞体55Cで塞がれていると共に、副流体通路53の各分岐通路53bに連通する噴射孔(流体通路)56及び先端口56aは閉塞体55Cに形成されており、他の構成は、図3に示す回転ノズル40の構成と略同様であるため、同一符号を付して詳細な説明は省略する。
This
そして、回転体51の各噴射ノズル48,58より水或いはセメントスラリーの流体Sを地盤8中に高圧噴射して地盤8を削孔する際に、各噴射ノズル48,58のノズル孔48a,58aの周りの先端口48c,58cからエアAを高圧噴射することができるようになっている。これにより、伸縮体20を水平方向に伸長させて、地盤8中にある既設構造物9直下の地盤を削孔する際に、各噴射ノズル48,58のノズル孔48a,58aの周りの先端口48c,58cよりエアAを高圧噴射させることができるため、地盤削孔を簡単かつ確実にスムーズに行うことができる。
Then, when the fluid S of water or cement slurry is high-pressure jetted into the
図15は本発明の第2実施形態の地盤改良装置の地盤改良直前の状態を示す説明図、図16は同地盤改良装置の地盤改良中の状態を示す説明図である。 FIG. 15 is an explanatory view showing a state immediately before ground improvement of the ground improvement apparatus of the second embodiment of the present invention, and FIG. 16 is an explanatory view showing a state during ground improvement of the ground improvement apparatus.
図15及び図16に示すように、地盤改良装置70は、小型のボーリングマシンをベースマシンとして、その掘削用(ボーリング用)のロッド(可動部)78に設けられた回転ノズル40から水或いはセメントスラリー(固化材スラリー)等の流体Sを地盤8中に高圧噴射して地盤8の削孔と改良を行うものであり、ベース71と、このベース71上に設けられた装置本体72と、この装置本体72に図示しない油圧シリンダ等を駆動源とする可動板73を介して昇降動自在に取り付けられたスイベルヘッド74とを備えている。このスイベルヘッド74は、ロッド78が挿通されるスピンドル75と、このスピンドル75の下端に設けられ、ロッド78を把持するロッドチャック76を備え、手動レバー77の操作によりロッド78を鉛直方向に昇降することができるようになっている。
As shown in FIG. 15 and FIG. 16, the
また、ロッド78の下端(先端)78aには、図3に示す回転ノズル40が取り付けられている。この回転ノズル40の主流体通路43には、円筒状のロッド78内に挿入された配管79より掘削用の水或いは改良用のセメントスラリー等の流体Sが切り換え供給されるようになっている。そして、回転ノズル40は流体Sの噴射力の反力により回転するようになっている。尚、ロッド78は、複数本継ぎ足して長くできるようになっている。
Further, the
次に、地盤改良装置70を用いた地盤8の削孔と改良を説明する。
Next, the drilling and improvement of the
まず、図15に示すように、下端78aに流体Sの噴射力の反力により回転する回転ノズル40を設けたロッド78を地盤改良装置70のスイベルヘッド74に取り付け、手動レバー77を操作してロッド78を鉛直(縦)方向に下降させる。この際、地盤8中に回転ノズル40の噴射ノズル48,58より掘削用の流体Sを噴射させて地盤8を緩めながらロッド78を貫入する。
First, as shown in FIG. 15, a
次に、図16に示すように、ロッド78を所定深さ貫入した後で、回転ノズル40の噴射ノズル48,58より改良用の流体Sを噴射させながらロッド78を引き抜いて地盤8中に円柱状の改良体Kを形成する。
Next, as shown in FIG. 16, after the
この地盤改良装置70を用いた地盤改良方法によれば、地盤8中に回転ノズル40の噴射ノズル48,58より掘削用の流体Sを噴射させて地盤8を緩めながらロッド78を貫入し、ロッド78を所定深さ貫入した後で、回転ノズル40の噴射ノズル48,58より改良用の流体Sを噴射させながらロッド78を引き抜いて地盤8中に円柱状の改良体Kを造成するため、手動レバー77の操作でロッド78を昇降動させる小型の地盤改良装置70により地盤改良を短時間で簡単かつ確実に広範囲にて行うことができる。さらに、回転ノズル40の外周面側にも噴射ノズルを取り付けたものを用いれば、より大径の改良体を造成することが可能となる。
According to the ground improvement method using the
尚、前記第1実施形態によれば、3つの噴射孔の少なくとも1つに噴射ノズルを取り付けたが、3つの噴射孔のうちの2つの噴射孔に噴射ノズルを取り付けたり、3つ全ての噴射孔に噴射ノズルを取り付けたりして、用途に合わせて噴射ノズルの取り付けの組み合わせを変えるようにしても良い。また、回転体の同一円周上に形成される噴射孔の数は、2つ以下でも、4つ以上でも良い。さらに、回転センサは、磁気系のものを用いたが、光学系のものでも良い。 According to the first embodiment, the injection nozzle is attached to at least one of the three injection holes, but the injection nozzle is attached to two of the three injection holes, or all three injection holes are attached. The injection nozzle may be attached to the hole, and the combination of the injection nozzle attachments may be changed according to the application. Further, the number of injection holes formed on the same circumference of the rotating body may be two or less or four or more. Furthermore, although the magnetic sensor is used as the rotation sensor, an optical system may be used.
さらに、前記第1実施形態によれば、地盤改良装置の可動部の下端に取り付けられた伸縮体を大中小の複数の円筒体で構成したが、伸縮体を大中小等の複数の四角形状の筒体で構成するようにしても良い。また、杭打ち機の可動部に、先端に回転ノズルを備える伸縮体を取り付けたが、バックホウやパワーショベル等をベースマシンとして、その延長マスト(可動部)に、先端に回転ノズルを備える伸縮体を取り付けても良い。さらに、共同溝等の地中にある既設構造物の直下を地盤改良したが、地上にある既設構造物の直下を地盤改良するようにしても良い。 Further, according to the first embodiment, the expandable body attached to the lower end of the movable part of the ground improvement device is composed of a plurality of large, medium and small cylindrical bodies, but the expandable body has a plurality of square shapes such as large, medium and small. You may make it comprised with a cylinder. In addition, the movable part of the pile driver is equipped with an expandable body equipped with a rotary nozzle at its tip, but the extension mast (movable part) has a expandable body equipped with a rotary nozzle at its tip as a base machine such as a backhoe or power shovel. May be attached. Further, although the ground is improved just below the existing structure in the ground such as the common groove, the ground may be improved directly below the existing structure on the ground.
8 地盤
10 地盤改良装置
18 昇降ケーシング(可動部)
20 伸縮体
26 流体通路
31 ワイヤ
36 電動ウインチ(ウインチ)
40,40A,40B,40C 回転ノズル
41 ホルダ(固定部)
41a 前面(相対向する面)
42 軸部
43 主流体通路(流体通路)
43d 先端口
44 連絡通路
48 噴射ノズル
48a ノズル孔
48b エア通路
48c 先端口
49 エア供給通路
51 回転体(回転部)
51b 後面(相対向する面)
53 副流体通路(流体通路)
53a 円環状通路(環状通路)
53b 分岐通路
55B 閉塞栓
56 噴射孔(流体通路)
56a 先端口
56b 基端口
58 噴射ノズル
58a ノズル孔
58b エア通路
58c 先端口
59 エア供給通路
60 回転センサ
78 ロッド(可動部)
78a 下端(先端)
S 水或いはセメントスラリー(流体)
A 削孔補助用のエア
K 改良体
F 噴射力
F′ 反力
θ,θ′ 傾斜角度
8
20
40, 40A, 40B,
41a Front surface (opposite surfaces)
42
51b Rear surface (opposite surface)
53 Secondary fluid passage (fluid passage)
53a circular passage (annular passage)
56a Tip opening 56b Base end opening 58
78a Lower end (tip)
S Water or cement slurry (fluid)
A Air for assisting drilling K Improved body F Injection force F'Reaction force θ, θ'Inclination angle
Claims (7)
前記流体が流通する流体通路が形成された固定部の軸部を中心として該流体通路に連通する流体通路が形成された回転部を回転自在に設け、
前記固定部の軸部を中心とした流体通路に対する鉛直面外に前記回転部の流体通路の一部の先端を斜め方向に傾斜させて外周側に向けて形成し、
前記傾斜した流体通路の一部の先端に先端口を設け、この先端口に噴射ノズルを取り付け、
かつ、前記固定部の流体通路の前記軸部の先端に先端口を形成し、この先端口に噴射ノズルを取り付けて、該噴射ノズルを中心として前記傾斜した流体通路の先端の先端口に取り付けられた前記噴射ノズルから噴射される前記流体の噴射力の反力により前記軸部を中心として前記回転部を回転自在にしたことを特徴とする回転ノズル。 Used in a ground improvement device that performs high-pressure injection of a fluid from an injection nozzle into the ground to perform drilling and improvement of the ground, in a rotary nozzle that rotates by a reaction force of the injection force of the fluid,
A rotating portion is rotatably provided around a shaft portion of a fixed portion in which a fluid passage through which the fluid flows is formed, in which a fluid passage communicating with the fluid passage is formed,
Is inclined portion of the tip in an oblique direction of the front Symbol fixing portion fluid passage of the rotating part to the outside of the vertical plane against the fluid passage around the shaft portion of the formed toward the outer circumferential side,
The portion of the tip of the inclined fluid passage provided tip opening, Installing an injection nozzle to the tip opening,
Further, a tip port is formed at the tip of the shaft part of the fluid passage of the fixed part, an injection nozzle is attached to this tip port, and the tip is attached to the tip port of the tip of the fluid passage inclined about the injection nozzle. rotary nozzle, characterized in that the reaction force of the jet force of the fluid injected from the injection nozzle and the freely rotating the rotary unit about said shaft portion.
前記流体が流通する主流体通路が中心に突出した軸部まで形成された前記固定部としてのホルダと、
前記主流体通路に連通する副流体通路が形成され、前記ホルダの軸部を中心として回転する前記回転部としての回転体と、を備え、
前記回転体に、前記副流体通路に連通する噴射孔を前記主流体通路に対する鉛直面外に斜め方向に所定角度傾斜させて該副流体通路から外周側に向けて放射状に複数形成し、
前記複数の噴射孔の先端口の少なくとも1つに噴射ノズルを取り付けると共に他の噴射孔の先端口に閉塞栓を取り付けたことを特徴とする回転ノズル。 The rotary nozzle according to claim 1, wherein
A holder as the fixing portion, wherein a main fluid passage through which the fluid flows is formed up to a shaft portion protruding in the center,
A sub-fluid passage communicating with the main fluid passage is formed, and a rotating body as the rotating portion that rotates about the shaft portion of the holder is provided,
Wherein the rotating body, a plurality of radially formed toward the outer circumferential side from the sub fluid passage by a predetermined angle inclined obliquely injection holes communicating with the auxiliary fluid passage in a vertical plane outside against the main fluid passage,
Rotary nozzle, characterized in that the Install the embolization at the tip opening of the other injection hole is attached to at least one injection nozzle tip port of the plurality of injection holes.
前記回転体の副流体通路を、前記ホルダの主流体通路に複数の連絡通路で連通する環状通路と、この環状通路から外周側に向けて放射状に複数形成された分岐通路とで形成し、この分岐通路に前記噴射孔の基端口を接続したことを特徴とする回転ノズル。 The rotary nozzle according to claim 2, wherein
The sub-fluid passage of the rotating body is formed by an annular passage that communicates with the main fluid passage of the holder by a plurality of communication passages, and a plurality of branch passages radially formed from the annular passage toward the outer peripheral side. A rotary nozzle, wherein a base end of the injection hole is connected to a branch passage.
前記複数の噴射孔の前記主流体通路に対する鉛直面外に斜め方向に傾斜する角度を異ならせて形成したことを特徴とする回転ノズル。 The rotary nozzle according to claim 2, wherein
Rotary nozzle, characterized in that formed at different angles inclined obliquely to a vertical plane outside against the main fluid path of the plurality of injection holes.
前記複数の噴射孔を前記回転体の中心から外周側に向けて所定距離隔てて複数形成したことを特徴とする回転ノズル。 The rotary nozzle according to claim 2, wherein
A rotary nozzle characterized in that a plurality of the plurality of injection holes are formed at a predetermined distance from the center of the rotating body toward the outer peripheral side.
前記ホルダと前記回転体の相対向する面側に該回転体の回転状況を検知する回転センサを設けたことを特徴とする回転ノズル。 The rotary nozzle according to claim 2, wherein
A rotary nozzle, wherein a rotation sensor for detecting a rotation state of the rotating body is provided on opposite surface sides of the holder and the rotating body.
前記主流体通路の先端口及び前記噴射孔の先端口に取り付けられた各噴射ノズルに削孔補助用のエアを供給するエア通路の先端口を該各噴射ノズルのノズル孔に並列に設け、このエア通路を前記ホルダ及び前記回転体に形成した各エア供給通路に連通させたことを特徴とする回転ノズル。
The rotary nozzle according to claim 2, wherein
A tip end of an air passage for supplying air for assisting drilling to each of the injection nozzles attached to the tip of the main fluid passage and the tip of the injection hole is provided in parallel with the nozzle hole of each of the injection nozzles. A rotary nozzle characterized in that an air passage is communicated with each air supply passage formed in the holder and the rotating body.
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