JPH03260214A - 粉体固結剤噴射混合処理工法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、地盤を削孔した後、かかる掘削孔側壁に固結
剤を高速で噴射することにより地盤を改良する粉体固結
剤噴射混合処理工法及び処理装置に関するものである。

［従来の技術］ トンネル或は構築物を構築する地山或は地盤が軟弱なも
のである場合、トンネル天端の崩壊、地盤の破壊或は変
形等を防止するために、地山或は地盤の改良をしなけれ
ばならない。かかる地山或は地盤の改良方法として種々
のものが開発提供されている。

その一つとして地盤を削孔した後、かかる掘削孔側壁に
固結剤たる高圧セメントミルクを高圧ポンプを用いて高
速で噴射することにより地山或は地盤を改良する方法が
ある。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上記工法においては、圧縮対象が純水でない
ため高圧ポンプの特性（シール性、耐久性等）からその
使用圧力は７００　ｋｇ／ｃ＋＋１”程度である。

しかしながら、その程度の使用圧力では広範囲な地山或
は地盤の改良を行うことができないという問題点があっ
た。また、水平より上向きの施工では、軟弱土の置換現
象による改良方法となり、置換上（固結剤と置き換わる
土）の排出のために大量の固結剤たるセメンｌ−ミルク
等が必要であるという問題点があった。さらに掘削土は
固結剤と一緒に掘削孔の口元から流れ出し、その処理に
苦労しているという問題点があった。

そこで、本発明者は高圧を用いたアブレーシブ（純水に
、珪砂等のアブレーシブ材料を高圧ノズル直後に混流し
てコンクリート、岩盤等を切断する方法）に着目した。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、従来技術に比べ広範囲の地山或
は地盤を改良することができ、固結剤の量を軽減し、置
換上の処理を容易にすることができる粉体固結剤噴射混
合処理工法及び装置を提供する点にある。

［課題を解決するための手段］ 請求項１記載の発明の要旨は、地盤を削孔した後、かか
る掘削孔側壁に固結剤を高速で噴射することにより地山
或は地盤を改良する粉体固結剤噴射混合処理工法であっ
て、前記固結剤は、粉状体であり、高圧水を用いて前記
掘削孔側壁に噴射することを特徴とする粉体固結剤噴射
混合処理工法に存する。

請求項２記載の発明の要旨は、請求項１記載の粉体固結
剤噴射混合方法に用いる本体部とガイドセルとを有する
粉体固結剤噴射混合処理装置であって、前記本体部は、
先端ビットと、二重管と、搬送管と、駆動部と、超高圧
管と、超高圧ポンプとを有し、前記先端ビットは、二重
管の先端に設けてなり回転させることにより地山或は地
盤を掘削するものであり、前記二重管は、直径が異なる
、外管と内管とからなり、前記外管の先端には混入ノズ
ルが、前記内管の先端にはインサート高圧ノズルがそれ
ぞれ半径方向において一致するように複数設けてなり、
前記駆動部は、前記二重管の後端に接続し、前記搬送管
は前記外管と前記内管との間隙に連通させ、前記超高圧
管は前記内管に連通させ、前記超高圧ポンプは前記超高
圧管に接続し、前記ガイドセルはその上部を前記本体部
が移動する構成であることを特徴とする粉体固結剤噴射
混合処理装置に存する。

［作用］ 本発明によれば、従来技術にかかる高圧ポンプ比べて吐
出圧が高い超高圧ポンプを用いて地山あるいは地盤（以
下、「地盤等」と称する）を改良するので、広範囲の地
盤等を改良することができる。

また、超高圧ポンプによって改良できる範囲を、通常の
高圧ポンプによって改良すると、当該範囲に固結剤が到
達するまでに要する置換上の量が超高圧ポンプを用いた
場合に比べ多くなる。蓋し、通常の高圧ポンプては、超
高圧ポンプによって改良できる範囲まで固結剤を到達さ
せるために、噴出口付近の土砂を置換しなければならな
いからである。したがって、本発明によれば固結剤の量
を軽減することができる。

また、従来技術に比べ固結剤の量を軽減することができ
るのでそれと置き換わる置換上の量も軽減することがで
きる。また、粉状体の固結剤は置換上の含水比を低下さ
せる。したがって、セメントミルク等の液状の固結剤を
用いる場合に比べ置換上のフンシスチンシーが増加し、
その取り扱いを容易にすることができる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説
明する。ただし、本実施例に記載されている構成部品の
寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な
記載がないかぎりは、この発明の範囲をそれらのみに限
定する趣旨のものではなく、単なる説明例にすぎない。

まず、請求項２記載の発明の一実施例である粉体固結剤
噴射混合処理装置の構成について第１図乃至第３図を用
いて説明する。

粉体固結剤噴射混合処理装置Ａは、本体部１０とガイド
セル２０とからなるものである。

本体部１０は、先端ビット１１と、二重管１２と、搬送
管１５と、駆動部１６と、超高圧管１７と、超高圧ポン
プ（図示略）とからなるものである。

先端ビット１１は、二重管１２の先端に設けてなり回転
することにより地山Ｂを掘削してなるものである。

二重管１２は、直径が異なる、外管１２ａと内管１２ｂ
とからなり、外管１２ａの先端には混入ノズル１３が、
内管１２ｂの先端にはインサート超高圧ノズル１４がそ
れぞれ半径方向において一致するように、かかる円周上
において対向する位置に２ケ所づつ設けてなるものであ
る。端部は、水或はポルトランドセメント３０を搬送す
るポンプ等の搬送手段に接続してなる。

駆動部１６は、二重管１２の後端に接続してなり、二重
管１２を回転させるものである。

搬送管１５は、外管１２ａと内管１２ｂとの間に連通し
、フラッシング水及び粉ポルトランドセメント３０を搬
送してなるものである。

超高圧管１７は、内’ｆｌ　２ｂに連通し、超高圧水を
搬送してなるものである。

超高圧ポンプ（ｌ　ＯＯＯｋｇ／ｃｍ’〜３０００　ｋ
ｇ／ｃＣの吐出圧を有するポンプ）は超高圧管１７の一
端に接続してなり、高圧水を内管１２ｂに送水するもの
である。

ガイドセル２０は、その上部を本体部１０が移動してな
るものである。

次ぎに請求項１記載の発明の一実施例である粉体固結剤
噴射混合処理工法について第１図及び第２図を用いて説
明する。

粉体固結剤噴射混合処理工法は、下向きの地盤Ｇを改良
する例であり、地盤Ｇを削孔した後、かかる掘削孔Ｈ側
壁にポルトランドセメント３ｏを高速で噴射することに
より地盤Ｇを改良する工法であって、以下の工程により
行う。

まず、粉体固結剤噴射混合処理装置Ａを用いて地盤Ｇを
削孔する。かかる削孔は粉体固結剤噴射混合処理装置Ａ
の先端ビット１１を所要位置に当接し、先端ビット１１
を回転させるとともにガイドセル２０上を粉体固結剤噴
射混合処理工法八を前進させ（第１図に示す矢印方向に
進め）ることにより行う。その際、フラッシング水を先
端ビ・／ト１１付近から噴出させることにより掘削土を
掘削孔Ｈの口元Ｍから排土する。

所要の長さに削孔した後、二重管１２を後退させ（第２
図における矢印方向に引き抜き）っつ、ポルトランドセ
メント３０を超高圧水により混流ノズルから掘削孔Ｈの
側壁に噴射する。その際二重管１２を回転させながら地
盤Ｇに満遍なくポルトランドセメント３０を噴射する。

以上の工程を所要の位置に行うと、第４図（イ）及び第
４図（ロ）に示すように改良柱体Ｃを構築することかで
きる。第４図（イ）は改良後の地盤Ｇの平面図、第４図
（ロ）は改良後の地盤Ｇの縦断面図である。

次ぎに、以上のように構成した粉体固結剤噴射混合処理
装置Ａ及び粉体固結剤噴射混合処理工法の作用について
説明する。

先端ビット１１は回転することにより地盤Ｇを削孔する
。

フラッシング水は、地盤Ｇ削孔に伴って生じる掘削土の
、掘削孔Ｈの口元Ｍからの排出を促す。

超高圧水は、混流ノズルから出る時、その吸引力によっ
てポルトランドセメント３０を混流するので広範囲の地
盤Ｇ改良を可能とする。また、地盤Ｇにポルトランドセ
メント３０を圧入し混合する。

ポルトランドセメント３０は地盤Ｇの土と置換する。ま
た、地盤Ｇ中において固結することにより改良柱体Ｃを
形成する。

次ぎに、以上のように構成した粉体固結剤噴射混合処理
装置Ａ及び粉体固結剤噴射混合処理工法の効果について
説明する。

本実施例によれば、従来技術にかかる高圧ポンプに比べ
て吐出圧が高い超高圧ポンプを用いて地盤Ｇを改良する
ので、広範囲の地盤Ｇを改良することができ、また、固
結剤の量を軽減することができる。

また、従来技術に比べ固結剤の量を軽減することができ
るのでそれと置き換わる置換上の量も軽減することがで
きる。また、ポルトランドセメント３０は置換上の含水
比を低下させる。したがって、セメントミルク等の液状
の固結剤を用いる場合に比べＩｎ±のフンシスチンシー
が増加し、その取り扱いを容易にすることができる。

さらに本実施例においては混入ノズル１３及びインサー
ト超高圧ノズル１４を、外管１２ａ又は内管１２ｂの円
周上において対向する位置に２ケ所づつ設けてなるので
、超高圧水の噴出反力を相殺することができる。

なお、本実施例においては下向きの地盤Ｇ改良の例であ
るが、本発明の範囲をそれに限定する趣旨ではな（、本
発明においては他のもの、例えば、第５図（イ）及び第
５図（ロ）に示すように上向きの地山Ｂ改良等、本発明
を実施するうえで好適なものに用いることができる。第
５図（イ）はＮＡＴＭ工法により構築したトンネルＴの
切羽崩壊対策に適用した状態を示す縦断面図、第５図（
ロ）はＮＡＴＭ工法により構築したトンネルＴの地山Ｂ
を改良した状態を示す側面断面図である。

また、粉状体の固結剤としてポルトランドセメン）３０
を用いたが、本発明の範囲をそれに限定する趣旨ではな
く、本発明においては他のもの、例えば、粉状体の、生
石灰、消石灰、排脱石膏、水砕スラグ等、本発明を実施
するうえで好適なものを用いることができる。

また、混入ノズル１３及びインサート超高圧ノズル１４
を２ケ所づつ設けているが、本発明の範囲をそれに限定
する趣旨ではなく、本発明においては混入ノズル１３及
びインサート超高圧ノズル１４の数を本発明を実施する
うえで好適な数とすることができる。

［発明の効果］ 本発明は、以上のように構成しているので、以下に記載
するような効果を奏する。

本発明によれば、従来技術にかかる高圧ポンプ比べて吐
出圧が高い超高圧ポンプを用いて地盤等を改良するので
、−度の改良において広範囲の畑地盤等を改良すること
ができる。その結果、改良に要する労力及び時間を軽減
することができる。

また、固結剤の量を軽減することができるので、従来技
術に比べ地盤等の改良に要する経費を軽減することがで
きる。

また、従来技術に比べ固結剤の量を軽減することができ
るのでそれと置き換わる置換上の量も軽減することがで
きる。また、粉状体の固結剤は置換上の含水比を低下さ
せる。したがって、セメントミルク等の液状の固結剤を
用いる場合に比べ置換上のフンシスチンシーが増加し、
その取り扱いを容易にすることができる。その結果、従
来技術に比べ地盤等の改良に要する経費を軽減すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第第４図（ロ）は本発明の一実施例を示すも
のであり、第１図及び第２図は粉体固結剤噴射混合処理
工法の工程図、第３図は先端ビット１１を含む拡大図、
第４図（イ）は改良後の地盤の平面図、第４図（ロ）は
改良後の地盤の縦断面図、第５図は（イ）及び第５図（
ロ）は本発明の他の実施例を示すものであり、第５図（
イ）はＮＡＴＭ工法により構築したトンネルの地山を改
良した状態を示す縦断面図、第５図（ロ）はＮＡＴＭ工
法により構築したトンネルの地山を改良した状態を示す
側面断面図である。 Ｇ・・・・・・地盤、Ｈ・・・・・・掘削孔、Ｂ・・・
・・地山、Ｔ・・・・・・トンネル、 Ａ・・・・・・粉体固結剤噴射混合処理装置、１０・・
・・・・本体部、１１・・・・・・先端ビット、１２・
・・・・二重管、１２ａ・・・・・・外管、１２ｂ・・
・・・・内管、１３・・・・・混入ノズル、１４・・・
・・・インサート超高圧ノズル、１５・・・・・・搬送
管、１６・・・・・・駆動部、１７・・・・・・超高圧
管、２０・・・・・・ガイドセル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）地盤を削孔した後、かかる掘削孔側壁に固結剤を
   高速で噴射することにより地山或は地盤を改良する粉体
   固結剤噴射混合処理工法であって、前記固結剤は、粉状
   体であり、高圧水を用いて前記掘削孔側壁に噴射するこ
   とを特徴とする粉体固結剤噴射混合処理工法。
2. （２）請求項１記載の粉体固結剤噴射混合方法に用いる
   本体部とガイドセルとを有する粉体固結剤噴射混合処理
   装置であって、前記本体部は、先端ビットと、二重管と
   、搬送管と、駆動部と、超高圧管と、超高圧ポンプとを
   有し、前記先端ビットは、二重管の先端に設けてなり回
   転させることにより地山或は地盤を掘削するものであり
   、前記二重管は、直径が異なる、外管と内管とからなり
   、前記外管の先端には混入ノズルが、前記内管の先端に
   はインサート高圧ノズルがそれぞれ半径方向において一
   致するように複数設けてなり、前記駆動部は、前記二重
   管の後端に接続し、前記搬送管は前記外管と前記内管と
   の間隙に連通させ、前記超高圧管は前記内管に連通させ
   、前記超高圧ポンプは前記超高圧管に接続し、前記ガイ
   ドセルはその上部を前記本体部が移動する構成であるこ
   とを特徴とする粉体固結剤噴射混合処理装置。