JPH04293815A - 噴射攪拌工法および噴射攪拌装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は地盤改良に伴って地盤中
に発生する空気溜まりを防止し、泥水の排出効率を向上
しうる噴射攪拌工法および噴射攪拌装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、建設工事では、対象地盤が軟弱
な場合、本工事に先だって地盤の改良が行なわれる。地
盤の改良としては、対象地盤を硬化させる硬化材を地盤
に含浸させるのが通常である。

【０００３】近年、地中に、硬化材を空気とともに高圧
で噴射し、直径２００ｃｍ以上のパイル状の固形物を造
成する噴射攪拌工法が用いられるようになってきた。

【０００４】この噴射攪拌工法に用いる装置は、図１０
のように、スピンドルを昇降および回転させる専用機２
００と、専用機２００のスピンドルに支持された多重管
ロッド２０１と、ミキサー２０２およびアジテータ２０
３で混合された硬化材を高圧で圧送する高圧ポンプ２０
４と、高圧ポンプ２０４を理動する油圧ユニット２０５
と、高圧ポンプ２０４から圧送される地盤硬化材に空気
を混入させるコンプレッサー２０６と、ポンプによりミ
キサー２０２に水を供給する水タンク２０７とで構成さ
れている。

【０００５】専用機２００は図１１で示すように、多重
管ロッド２０１を回転させながら引き上げると共に多重
管ロッド２０１の最下端に設けられた噴射ノズルから地
盤硬化材と空気の混合物を高圧で噴射するものである。

【０００６】こうして、対象地盤中に、地盤と硬化材の
柱状攪拌部を形成し、地盤硬化材の硬化によってパイル
状の固形物を造成している。このとき、地盤硬化材と置
換した土壌の一部が泥水として空気と共に外部に排出さ
れる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、噴射圧
力が２００ｋｇｆ／ｃｍ２以上から５００ｋｇｆ／ｃｍ
２に達する超高圧で空気と水を噴射する超高圧ポンプ（
特願昭６２−２１０７７９号他）の使用によって柱状撹
拌部の直径が２００ｃｍから５００ｃｍに達する程大き
くなると、噴射用ノズルから噴射される空気が中心部に
集まらずに地盤中に滞留する問題があった。このため、
噴射用ノズルから噴射した空気を中心部に集めて掘削孔
から外部に排気するときの圧力を利用して硬化材と置換
した泥水を外部に排出する、いわゆるリフト効果の低下
を招くことになる。また、地盤中に滞留する空気溜まり
２０９が増大して地中圧力が上がり、この圧力によって
地盤を押上げたり２１０、地表面に硬化材が噴出する可
能性があった。さらに、空気溜まり２０９の圧力が柱状
攪拌部に作用してパイル状の固形物が変形したり、固形
物の強度が低下する虞があった。

【０００８】本発明は、上記課題を解決し、噴射圧力が
２００ｋｇｆ／ｃｍ２以上の超高圧ポンプの使用によっ
て、噴射ノズルから地盤硬化材と共に噴射する空気が地
盤中に滞留する空気溜まりの発生を防止し、泥水を効率
的に排出することができるとともに噴射に伴う多重管ロ
ッドの振れを防止しうる噴射撹拌工法および噴射攪拌装
置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、複数の管体を同心状に配装し、その先端部側
面に噴射用ノズルを設けた多重管ロッドを地盤中に回転
させながら掘削降下させ、設定深度から上記多重管ロッ
ドを回転させながら上昇させるとともに、上記噴射用ノ
ズルから地盤硬化材を空気と共に噴射し、地盤中に地盤
硬化材を含浸させて地盤を改良し、所定径のパイル状の
固形物を構築する噴射攪拌工法において、上記噴射用ノ
ズルを所定角度斜め下方向に向けて配設し、上記地盤硬
化材と空気による改良地盤の上面が円錐形状になるよう
に地盤硬化材と空気を地盤中に噴射し、地盤中に分散し
た空気を改良地盤の円錐形状の斜面に沿って多重管ロッ
ドで掘削した孔の中心部に集め、空気が掘削孔を上昇し
て外部に排出されるときのリフト効果で地盤硬化材と置
換した泥水を外部に排出するようにしたことにある。

【００１０】また、本発明は上記課題を解決するため、
上記噴射用ノズルの他に該噴射用ノズルの噴射圧力に伴
って多重管ロッドに働く反作用を相殺する方向に作用す
る地盤硬化材と空気を噴射する噴射用ノズルを設けて多
重管ロッドの振れを防止し、改良地盤の上面が円錐形状
になるようにしたことにある。

【００１１】さらに、本発明は上記課題を解決するため
、複数の管体を同心状に配装し、その先端部側面に噴射
用ノズルを設けた多重管ロッドを地盤中に回転させなが
ら掘削降下させ、設定深度から上記多重管ロッドを回転
させながら上昇させるとともに上記噴射用ノズルから地
盤硬化材を空気と共に噴射し、地盤中に地盤硬化材を含
浸させて地盤を改良し、所定径のパイル状の固形物を構
築する噴射攪拌装置において、上記噴射用ノズルの噴射
角度が所定角度斜め下方向に向くように噴射用ノズルを
可変可能に設けたことにある。

【００１２】

【作用】地盤改良予定地に多重管ロッドを掘削降下させ
る。次ぎに、多重管ロッドを回転させながら引き上げ、
噴射用ノズルから地盤硬化材を空気と共に噴射する。噴
射用ノズルは斜め下方向に向けられているので、地盤硬
化材と空気を改良地盤の上面が円錐形状になるように噴
射する。地盤硬化材と置換された泥水は空気が改良地盤
の上面に沿って掘削孔に集まり、外部に排出されるリフ
ト効果によって外部に排出される。

【００１３】

【実施例】以下本発明の一実施例を図面を参照しながら
詳細に説明する。

【００１４】図１は、噴射攪拌装置を示す概念図である
。

【００１５】この装置は、モータ等の原動機１と、この
原動機１の出力軸に設けられたプーリ２からＶベルト３
を介して動力が伝達されるメインプーリ４と、このメイ
ンプーリ４からＶベルト５を介して動力が伝達されて駆
動されるオイルポンプ６と、メインプーリ４を支持した
メインドライブシャフト７の回転を断続するクラッチ８
と、このクラッチ８の動力を正転３速，逆転１速に変速
する変速機構９と、変速機構９の出力軸１０に設けられ
たスプロケット１１と、このスプロケット１１にチェー
ン１２を介して連繋された給進用スプロケット１３と、
この給進用スプロケット１３の動力を出力シャフト１４
に伝達するスライディングクラッチ１５と、上記オイル
ポンプ６によって駆動され、かつスライディングクラッ
チ１５によって出力シャフト１４に動力が伝達される油
圧モータ１６と、出力シャフト１４に設けられたベベル
ギヤ１７と噛合するベベルギヤ１８を介して正逆回転す
るスピンドル１９とで構成されている。

【００１６】スピンドル１９はオイルポンプ６によって
駆動される油圧シリンダ（図示せず）によって昇降され
るもので、スピンドル１９の下端に多重管ロッド２０を
支持するロッドチャック２１が設けられている。この多
重管ロッド２０は、最下端に噴射ノズルを設けたモニタ
ー（後述する）を設け、最上端に地盤改良用媒体の導入
口となる多重管スイベル（後述する）が連結されている
。

【００１７】図２はスピンドル１９を昇降する自動引揚
装置を示したもので、駆動源となる油圧シリンダ２２は
上記オイルポンプ６により駆動されるものである。

【００１８】油圧シリンダ２２のシリンダライナ２３は
、スイベルヘッド２４に支持されており、このシリンダ
ライナ２３には上下部に油圧を付与される配管２５，２
６が施こされている。

【００１９】油圧ピストン２７を支持するピストンロッ
ド２８にはスラストヨーク２９が装着されており、この
スラストヨーク２９にベアリング３０を介してスピンド
ル１９が支持されている。

【００２０】このスピンドル１９には上端に多重管ロッ
ド２０のロッドガイド３１が設けられている。スピンド
ル１９の外面にはスリーブ３２が設けられ、このスリー
ブ３２はベアリング３３を介してスイベルヘッド２４に
支持されている。スリーブ３２にはベベルギヤ１８がキ
ー３４を介して装着されており、このベベルギヤ１８に
スピンドル１９を回転させる動力が伝達される。スピン
ドル１９はスリーブ３２に対して軸方向に摺動可能に設
けられ、かつスリーブ３２と一体で回転駆動されるもの
である。

【００２１】上記ロッドチャック２１は図３に示すよう
にスピンドル１９の下端にボルト３５，３６を介して互
いに共締めされたチャックフランジ３７，チャックボデ
ィ３８，ピークホルダ３９で構成されている。

【００２２】チャックフランジ３７はスピンドル１９と
の間に設けられたネジ溝４０を介してスピンドル１９に
螺合しており、キー４１を介して固定したチャックボデ
ィ３８にボルト３５を介して締結されている。

【００２３】ピークホルダ３９はスピンドル１９の下端
にボルト３６を介してチャックフランジ３７およびチャ
ックボディ３８に共締めされており、側面にはロッド孔
４２に向けて付勢されるチャックピース４３が内装され
ている。このチャックピース４３はチャックブッシュ４
４を介してチャックボルト４５により突出量を調整され
るもので、スプリング４６に抗して移動するものである
。

【００２４】図４ないし図６は二重管の場合の二重管ス
イベル４７，二重管ロッド４８およびモニター４９を示
したものである。

【００２５】二重管スイベル４７は最上端に配置され、
セメントミル等の地盤改良用媒体と空気が高圧ポンプお
よびコンプレッサーから供給されるものである。二重管
スイベル４７の構造は、筒状のスイベル本体５０と、こ
のスイベル本体５０内に同心状に設けられた内管５１と
で構成されている。

【００２６】スイベル本体５０は空気の供給口５２が設
けられ、かつ、一端に継手部５３が、他端にスイベルキ
ャップ５４が設けられている。スイベル本体５０の外周
には固定金具５５を設けたベアリングケース５６が設け
られている。

【００２７】内管５１はシーリングシャフト５７，スピ
ンドルインナー５８および継手管５９とで構成され、支
持リング６０，６１を介してスイベル本体５０内に支持
されている。この内管５１には、地盤硬化材の供給口６
２が設けられ、上記継手管５９を介して二重管ロッド４
８に連結されている。

【００２８】上記二重管ロッド４８は、図５（ａ）（ｂ
）に示すように、両端に雌雄の継手部６３ａ，６３ｂ，
６４ａ，６４ｂをそれぞれ設けた外管６３と内管６４と
で構成され、リング６５を介して互いに同心状に設けら
れている。この二重管ロッド４８の外管６３は横断面正
方形に形成されており、かつ外管６３の雌継手部６３ａ
側外面には内部を貫通するピン穴６６が互いに対象位置
に形成されている。このピン穴６６は外管６３の内部で
は、雌継手部６３ａ内面と雄継手部６３ｂ外面の互いに
合致する位置に形成された凹条６７ａ，６７ｂによって
形成されており、この凹条６７ａ，６７ｂにピン（図示
せず）が挿通されることで、互いに連結されるものであ
る。

【００２９】なお、最上段の二重管ロッド４８と二重管
スイベル４７との連結は、二重管スイベル４７の継手部
５３に継手ボックス６８を螺合し、この継手ボックス６
８にピン結合で二重管ロッド４８の継手部６３ａ，６３
ｂを連結する。この場合、二重管スイベル４７の継手部
５３に直接二重管ロッド４８を連結してもよい。

【００３０】モニター４９は、二重管ロッド４８の最下
端のものに連結されるもので、地盤改良用媒体を高圧空
気によって地盤中に噴射するものである。モニターの構
造は、図６に示すように、二重管ロッド４８の雄継手部
６３ｂ，６４ｂに連結するサブ６９および継手部７０と
、地盤硬化材噴射ノズル７１ａおよびエアー噴射ノズル
７１ｂからなる噴射用ノズル７１を設けたノズルボディ
７３と逆止弁７４を設けたサブ７５と、最下端に設けら
れたメタルクラウン７６とから構成されている。上記サ
ブ６９には二重管ロッド４８の雄継手部６３ｂを嵌入す
ると共にピン（図示せず）を介して互いに連結されるも
のである。このサブ６９は上記エアー噴射ノズル７１ｂ
にエアーを供給するものである。

【００３１】一方、地盤硬化材噴射ノズル７１ａに地盤
硬化材を供給するノズルボディ７３の管路７７には、最
下端に、ボール弁７８によって開閉されるバルブシート
７９が設けられている。上記逆止弁７４は、サブ７５に
螺着したスプリングハウジング８０と、このスプリング
ハウジング８０に内装されたスプリング８１と、スプリ
ング８１によってバルブシート８２側へ付勢されるボー
ル弁８３とで構成されている。

【００３２】このモニター４９の動作を説明すると、給
進時は、ボール弁７８を外しておく。そして、高圧水を
供給しながら地盤中に給進させると、逆止弁７４が開い
て最下端から高圧水が噴射されて削孔が行なわれる。削
孔が終わると、ボール弁７８を投下して、バルブシート
７９に位置させて最下端からの空気の抜けを防止する。 そして、管路７７から地盤硬化材噴射ノズル７１ａを介
して地盤硬化材が噴射される。

【００３３】なお、モニター４９のサブ７５とメタルク
ラウン７６との間に図７に示すような、スクリュー８４
を接続するようにしてもよい。

【００３４】上記地盤硬化材噴射ノズル７１ａおよびエ
アー噴射ノズル７１ｂからなる噴射用ノズル７１は水平
軸に対して約１０乃至３０度、斜め下方向に向けて装着
されており、地盤硬化材と空気が斜め下方に向けて噴射
されるように設定されている。噴射用ノズルを斜め下方
向に向けるためには、予め噴射用ノズル７１の角度を変
えて取りつけた複数のノズルボディ７３を用意しておき
、これらのノズルボディ７３部分を選択的に取り替えて
行う方法と、噴射用ノズル７１部分を球形または半球形
に形成し、ノズルボディ７３に対して回動可能に取りつ
けるようにしてもよい。

【００３５】次に、本発明の噴射撹拌工法を説明する。

【００３６】まず、二重管ロッド４８の最下端にモニタ
ー４９を連結し、二重管ロッド４８を複数本連結する。 そして、スピンドル１９に挿通してロッドチャック２１
に固定する。

【００３７】次に、油圧シリンダ２２を駆動してスピン
ドル１９を降下させながら、回転させて地盤中に給進さ
せていく。スピンドル１９が降下すると、給進を停止さ
せてロッドチャック２１をゆるめ、スピンドル１９だけ
を上昇させて再びロッドチャック２１に二重管ロッド４
８を固定し、再度給進させていく。こうして、二重管ロ
ッド４８を順次連結しながら、所定の深さまで給進させ
る。最上段の二重管ロッド４８には二重管スイベル４７
を連結する。

【００３８】そして、二重管ロッド４８を回転させて、
所定径のパイル状の固形物を構築する場合、油圧モータ
１６を駆動して、スピンドル１９を回転させながら順次
引き上げていく。

【００３９】一方、二重管スイベル４７の供給口６２か
らはセメントミル等の硬化材を供給し、供給口５２から
は空気を供給する。こうして、先端の地盤硬化材噴射ノ
ズル７１ａから地盤硬化材が、エアー噴射ノズル７１ｂ
から空気が所定角度斜め下方向に向けて噴射され（図８
参照）、地盤８４中に、上面が円錐形状をしたパイル状
の固形物８５を形成する。

【００４０】地盤中に、噴射された地盤硬化材は土壌内
に含浸し、地盤硬化材と置換した泥水は、噴射された空
気と共に円錐形状をした地盤の上面８６に沿って矢印の
ように中心部に集まり、掘削孔８７を上昇する空気のリ
フト効果によって外部に排出される。

【００４１】なお、図９は本発明の他の実施例であり、
この場合、噴射用ノズル７１から地盤硬化材と空気が噴
射されるときの反作用を相殺するために噴射用ノズル７
１の反対側に別の噴射用ノズル７２を設けたものである
。この噴射用ノズル７２は所定角度傾けてもよく、ある
いは、水平に設けてもよい。

【００４２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の噴射撹拌工
法および噴射撹拌装置によれば、次のような効果を奏す
ることができる。

【００４３】複数の管体を同心状に配装し、その先端部
に噴射用ノズルを設けた多重管ロッドを地盤中に回転さ
せながら掘削降下させ、設定深度から上記多重管ロッド
を回転させながら上昇させるとともに上記噴射用ノズル
から地盤硬化材を空気と共に噴射し、地盤中に所定径の
抗を構築する噴射攪拌工法において、上記噴射用ノズル
を所定角度斜め下方向に向けて配設し、上記地盤硬化材
と空気による改良地盤の上面が円錐形状になるように地
盤硬化材と空気を地盤中に噴射し、地盤中に分散した空
気を改良地盤の円錐形状の斜面に沿って多重管ロッドで
掘削した孔の中心部に集め、空気が掘削孔を上昇して外
部に排出されるときのリフト効果で地盤硬化材と置換し
た泥水を外部に排出するようにしたので、噴射圧力が２
００ｋｇｆ／ｃｍ２以上に達する超高圧で空気と水を噴
射する超高圧ポンプの使用によって柱状撹拌部の直径が
２００ｃｍから５００ｃｍに達する程大きくなった場合
でも噴射用ノズルから噴射した空気が改良地盤の円錐形
状の斜面に沿って多重管ロッドで掘削した孔の中心部に
集まることから、地盤中における空気溜まりの発生を防
止することができる。よって、地盤の圧力が増大して地
表面から噴出する事故を防止することができる。また、
噴射用ノズルから噴射した空気が改良地盤の円錐形状の
斜面に沿って掘削孔の中心部に集まるので、リフト効果
の低下を来すことがない。地盤中の空気溜まりの発生を
防止できるので、パイル状の固形物全体に均等な圧力が
作用し、充分な強度を保つことができる。を造成するこ
とができる。

【００４４】上記噴射用ノズルの他に該噴射用ノズルの
噴射圧力に伴って多重管ロッドに働く反作用を相殺する
方向に作用する地盤硬化材と空気を噴射する噴射用ノズ
ルを設け、改良地盤の上面が円錐形状になるようにした
ので、多重管ロッドの振れを防止して空気溜まりの発生
を防ぎ、設定寸法の柱状撹拌部を形成することができる
。

【００４５】複数の管体を同心状に配装し、その先端部
に噴射用ノズルを設けた多重管ロッドを地盤中に回転さ
せながら掘削降下させ、設定深度から上記多重管ロッド
を回転させながら上昇させるとともに上記噴射用ノズル
から地盤硬化材を空気と共に噴射し、地盤中に所定径の
パイル状の固形物を構築する噴射撹拌装置において、上
記噴射用ノズルの噴射角度を可変可能にしたので、地盤
中に生じる空気溜まりを防止して、所望強度のある設定
寸法のパイル状の固形物を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の噴射撹拌工法に用いる噴射撹拌装置を
示す概念図である。

【図２】自動引揚装置を示す縦断面図である。

【図３】ロッドチャックを示す断面図である。

【図４】二重管スイベルを示す縦断面図である。

【図５】（ａ）は二重管ロッドを示す縦断面図である。 　　（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。

【図６】モニターを示す縦断面図である。

【図７】スクリューを示す縦断面図である。

【図８】本発明の噴射撹拌工法を示す概念図である。

【図９】本発明の噴射撹拌工法の他の実施例を示す概念
図である。

【図１０】噴射撹拌工法に用いる噴射撹拌装置を示す概
念図である。

【図１１】従来の噴射撹拌工法を示す概念図である。

【符号の説明】

１９　　スピンドル ２０　　多重管ロッド ４８　　二重管ロッド ７１　　噴射用ノズル ８４　　地盤 ８５　　パイル状の固形物 ８６　　円錐形状をした地盤の上面 ８７　　掘削孔

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　複数の管体を同心状に配装し、その先
   端部側面に噴射用ノズルを設けた多重管ロッドを地盤中
   に回転させながら掘削降下させ、設定深度から上記多重
   管ロッドを回転させながら上昇させるとともに、上記噴
   射用ノズルから地盤硬化材を空気と共に噴射し、地盤中
   に地盤硬化材を含浸させて地盤を改良し、所定径のパイ
   ル状の固形物を構築する噴射攪拌工法において、上記噴
   射用ノズルを所定角度斜め下方向に向けて配設し、上記
   地盤硬化材と空気による改良地盤の上面が円錐形状にな
   るように地盤硬化材と空気を地盤中に噴射し、地盤中に
   分散した空気を改良地盤の円錐形状の斜面に沿って多重
   管ロッドで掘削した孔の中心部に集め、空気が掘削孔を
   上昇して外部に排出されるときのリフト効果で地盤硬化
   材と置換した泥水を外部に排出するようにしたことを特
   徴とする噴射攪拌工法。
2. 【請求項２】　　上記噴射用ノズルの他に該噴射用ノズ
   ルの噴射圧力に伴って多重管ロッドに働く反作用を相殺
   する方向に作用する地盤硬化材と空気を噴射する噴射用
   ノズルを設けて多重管ロッドの振れを防止し、改良地盤
   の上面が円錐形状になるようにしたことを特徴とする請
   求項１に記載の噴射攪拌工法。
3. 【請求項３】　　複数の管体を同心状に配装し、その先
   端部側面に噴射用ノズルを設けた多重管ロッドを地盤中
   に回転させながら掘削降下させ、設定深度から上記多重
   管ロッドを回転させながら上昇させるとともに上記噴射
   用ノズルから地盤硬化材を空気と共に噴射し、地盤中に
   地盤硬化材を含浸させて地盤を改良し、所定径のパイル
   を構築する噴射攪拌装置において、上記噴射用ノズルの
   噴射角度が所定角度斜め下方向に向くように噴射用ノズ
   ルを可変可能に設けたことを特徴とする噴射攪拌装置。