JPH06104968B2 - 地盤改良工法及びこの工法に使用する掘削装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、鉄道路盤やパイプライン等の下側の軟弱地盤
の改良のための地盤改良工法及びこの工法に使用する掘
削装置に係り、とくに工法を施工する装置の設置場所が
狭い所でも施工が可能な地盤改良工法及びこの工法に使
用する掘削装置に関するものである。

（従来の技術及び発明が解決しようとする課題） 従来より盛り土上に鉄筋コンクリートの鉄道路盤を敷設
することが広く行なわれている。ここで、路盤敷設後に
盛り土が軟弱となた補強が必要なことが判明した場合、
従来垂直ボーリングによるグラウ材注入（薬液注入工
法）が一般的であった。しかし、垂直ボーリングによる
グラウト材注入は、鉄筋コンクリート路盤に穴明けが必
要であり、穴明け作業が面倒であり、また鉄筋コンクリ
ート路盤に形成した穴により鉄筋の腐食が発生して鉄筋
コンクリート路盤の劣化を引き起こす危険性があった。

一方、水平ボーリングによりグラウト材を注入すること
も考えられるが、水平ボーリングは施工に際し水平方向
に広い場所を必要とし（かつ注入位置が深い場合には大
きな掘削穴を必要とし）、地盤改良区域周囲の土地に空
きスペースが必要であり、充分な空きスペースを確保出
来ない場合は施工不能である。

本発明は、上記の点に鑑み、施工のための装置を配置す
る場所が狭くとも良く、しかも改良が必要な地盤部分に
略水平方向より確実にグラウト材を注入できる地盤改良
工法及びこの工法に使用する掘削装置を提供することを
目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本考案の工法は、地盤に縦
穴を掘削し、略Ｌ字状ガイドパイプの横向き部分が下と
なるように当該略Ｌ字状ガイドパイプを該縦穴内に配置
し、液体噴射口を先端部に設けてなるフレキシブルホー
スを前記略Ｌ字状ガイドパイプに予め又は縦穴配置後に
通して、前記略Ｌ字状ガイドパイプの前記横向き部分で
前記フレキシブルホースの先端側を略水平に保って当該
フレキシブルホースを回転させながら前記縦穴側面の地
盤中に繰り出し、かつ前記液体噴射口より約80kg/cm²以
上の高圧水を噴射して前記地盤内の泥土を排出した後、
前記略Ｌ字状ガイドパイプに通されている前記フレキシ
ブルホースを前記液体噴射口よりグラウト材を注入しつ
つ回転させながら前記地盤より引き抜くことを特徴とす
るものである。

又、本発明の工法に使用する掘削装置は、回転駆動力を
受ける縦軸と、前記縦軸に直交する向きで相互に平行に
ケース側で軸支された横軸及び掘削軸と、該横軸及び掘
削軸の両側にそれぞれ固定されたホイルと、前記横軸の
両側のホイルと前記掘削軸の両側のホイルとの間にそれ
ぞれ張架された無端帯と、該無端帯の外側及び前記掘削
軸の外側に固着された多数の掘削羽根と、前記ケースに
設けられていて前記縦軸の回転を前記横軸に伝達する伝
動機構とを備え、前記縦軸の回転に伴う前記無端帯の走
行動作及び前記掘削軸の回転動作により地盤中に縦穴を
形成する構成としている。

（作用） 本発明の工法においては、グラウト材注入深さに相当す
る縦溝内に略Ｌ字状ガイドパイプを配置し、フレキシブ
ルホースを補強対象地盤部分に対して略水平に繰り出し
て回転させることができる。そして、フレキシブルホー
ス先端部に設けた液体噴射口からの高圧水噴射（必要に
応じて空気噴射併用）により補強対象地盤部分の泥土化
した部分を泥水として排出でき、排出後生じた空隙内に
グラウト材を充填固化させて地盤を補強できる。フレキ
シブルホースを回転駆動する装置はフレキシブルホース
の可撓性を利用して適当に配置でき、鉄道路盤周囲の狭
い場所でも施工可能である。

本発明の工法に使用する掘削装置においては、回転駆動
力を受ける縦軸の回転を，外側に多数の掘削羽根を設け
た無端帯及び掘削軸に伝動機構を介して伝達し、該無端
帯の走行及び掘削軸の回転動作により地盤中に縦穴を形
成することができ、狭い場所にも設置可能で、前記縦軸
の駆動は一般的なボーリング装置を使用できる利点があ
る。

（実施例） 以下、本発明に係る地盤改良工法及びこの工法に使用す
る掘削装置の実施例を図面に従って説明する。

まず地盤改良工法に使用する掘削装置について第１図乃
至第４図で説明する。これらの図において、30は装置フ
レームを兼ねたギヤーケースであり、該ギヤーケース30
に縦軸31が軸受32,33で回転自在に取り付けられてい
る。この縦軸31はボーリングマシンにより回転駆動力を
受けるボーリングロッドである。該縦軸31の下端にはベ
ベルピニオン34が固着され、該ベベルピニオン34は横軸
35に固着されたベベルギヤー36にかみ合っている。横軸
35,37は相互に平行にギヤーケース30で軸支されてお
り、相互にかみ合うスパーギヤー38,39がそれぞれ固着
されているものである。

前記横軸37の両端部はギヤーケース30より突出し、その
突出部分にチェーンホイル40がそれぞれ固着されてい
る。また、ギヤーケース30よりターンバックル41で所定
距離間して取り付けられた軸受42には掘削軸43が横軸37
に平行に軸支されている。この掘削軸43の両端にもチェ
ーンホイル44が固着されている。そして、掘削羽根50を
複数個固着した平板51を外側に取り付けたチェーン52
（無端帯を構成している）がチェーンホイル40,44間に
張架されている。前記ターンバックル41はチェーン52が
弛まないように適当に長さを調整するためのものであ
る。

前記掘削軸43のチェーンを設けた残りの部分には第４図
の如く多数の掘削羽根53が直接的に取り付けられてい
る。この掘削羽根53の先端角部には超硬チップ54が取り
付けられている。なお、掘削羽根50にも同様に超硬チッ
プが固着されている。

なお、前記縦軸31の下端にはギヤーケース外部に開口す
る送水パイプ55が連結され、掘削時に縦軸31（通常は中
空のボーリングロッドを使用する）を通して水を掘削部
分に供給可能な如くなっている。

第１図乃至第４図に示した掘削装置は、ボーリングマシ
ンで縦軸31を回転させることにより、ベベルピニオン3
4、ベベルギヤー36、スパーギヤー38,39の伝動経路で横
軸37を回転させ、チェーン52を走行させかつ掘削軸43を
回転させることができる。そして、チェーン側に設けら
れた掘削羽根50及び掘削軸43側の掘削羽根53の動きによ
り地盤を掘削して平面形状が略方形の縦穴を形成するこ
とができる。なお、縦軸31の回転が同一方向であると、
横軸37及び掘削軸43が徐々に回転方向にずれる恐れがあ
るため、縦軸31の回転は左右回転を併用する。

第５図乃至第７図はフレキシブルホースを回転駆動して
地盤改良を行うための地盤改良装置を示す。これらの図
において、１は装置フレームであり、該フレーム上に電
動機（減速モーター）２及び無段減速機３が設置、固定
されている。また、フレーム上に固定された軸受４で中
空金属パイプ軸５が回転自在に支持されている。そし
て、電動機２の回転は無段減速機３に伝達され、該無段
減速機３で毎分25回程度以下に減速された回転は、無段
減速機３の減速軸に固定されたスプロケット６、チェー
ン７、前記パイプ軸５に固定されたスプロケット８の経
路で前記パイプ軸５に伝達される。チェーン７はスプロ
ケット6,8間に張架されているものである。

前記中空金属パイプ軸５の一端にはゴム製等の高圧フレ
キシブルホース10の後端が気密に連結され、該フレキシ
ブルホース10の先端に第８図の如く液体噴射口11及び空
気噴射口12を設けた先端部材13が気密に連結されてい
る。液体噴射口11は先端面に１個及び側面に１個（但し
噴射方向はやや前方向き）配置される。また、空気噴射
口12には鋼球14及びばね15による逆止弁が設けられてお
り、空気噴射時以外は閉塞するようになっている。前記
パイプ軸５の他端には空気供給用スイベル16及び液体供
給用スイベル17が装着されており、前記液体噴射口11と
液体供給用スイベル17とは前記フレキシブルホース10の
内部を通る小径フレキシブルホース18で接続され、前記
空気噴射口12と前記空気供給用スイベル16とは前記パイ
プ軸５及び前記フレキシブルホース10の内部空間で連通
されている。

液体供給用スイベル17には高圧水供給源（高圧水ポン
プ）よりの高圧水又はグラウト材供給源（グラウト供給
ポンプ）よりのグラウト材のいずれかが供給されるよう
になっている。また、空気供給用スイベル16には圧縮空
気供給源より圧縮空気が供給される。

なお、前記装置フレーム１の底部には移動用のキャスタ
ー19が装着されている。

前記高圧フレキシブルホース10は可撓性を持つが直径が
太く（7cm乃至10数cm）、しかも使用時には回転するた
め、素手による取り扱いは困難であり、第９図及び第10
図に示す工具20をフレキシブルホース10の外側に複数個
はめておく。すなわち、工具20は円筒体21の内側にベア
リング22を固着し、さらに円筒体21外周に作業者が手で
持つアーム23を溶接等で連結一体化したものであり、ベ
アリング22はフレキシブルホース10に緩くはまり、位置
をずらせることができるようになっている。

フレキシブルホース10の約90度の方向変換は第９図のよ
うに先端側の工具20のアーム23に矢印Ｘ方向の力を加
え、後端側の工具20には矢印Ｙ方向の力を加えることに
より容易に行うことができる。工具20はベアリング22で
フレキシブルホース10に接触しており、フレキシブルホ
ース10を低速回転させた場合に工具20が該低速回転の妨
げとなることなく、90度曲げた状態でもフレキシブルホ
ース10は先端部材13に回転を伝えることができる。

本発明の地盤改良工法をまずパイプラインの沈下防止の
ために施工する場合を例にとって説明する。

第１図乃至第３図に示した掘削装置60を用いてボーリン
グマシンで縦軸31を左右に回転駆動して第11図の如く補
強が必要な地盤部分の隣接地に縦穴61を水を併用して掘
削していく。掘削土砂は泥水ポンプで汲み上げて排出す
る。そして、第12図の如くグラウト材を注入する深さＤ
まで縦穴61を掘削したら掘削装置60を引き上げる。縦穴
61の幅は第13図の平面図ように必要最小限の狭い幅であ
る。

次に第14図の如く、背当て板71と底当て板72を一体化し
た略Ｌ字状ガイドパイプ（例えばプラスチックのエルボ
パイプ）70を縦穴61に配置する。その際、地上において
予め高圧フレキシブルホース10を挿通しておいても良い
し、又は略Ｌ字状ガイドパイプ70の配置後に高圧フレキ
シブルホース10を通しても良い。

その後、第５図乃至第７図の地盤改良装置80を適当な場
所に配置して高圧フレキシブルホース10の後端を該装置
８に接続しておき、先ず液体供給用スイベル17に高圧水
供給源を接続し、空気供給用スイベル16に圧宿空気源を
接続しておく。そして、第９図のように工具20を利用し
てフレキシブルホース10を曲げながら略Ｌ字状ガイドパ
イプ70内に送り込み、すなわちフレキシブルホース先端
部を補強対象地盤部分となる第14図のパイプライン75の
下方部分に繰り出し、高圧水（約80kg/cm²以上）を液体
供給用スイベル17及び小径フレキシブルホース18を介し
て先端部材13の液体噴射口11より前方及び側方に噴射し
つつフレキシブルホース10（すなわち先端部材13）を低
速回転（毎分５〜25回転程度）させる。その際、地盤内
部に水が充分浸透した段階で空気供給用スイベル17、中
空金属パイプ軸５及びフレキシブルホース10の内部空間
を通して圧縮空気を空気噴射口12から前方に噴射し、地
盤内部の泥土を水と空気の泡で混合攪はんして外部に排
出しながら先端部材13を縦穴側面の地盤の奥方向に略Ｌ
字状ガイドパイプ70の下部の横向き部分を利用して略水
平方向に前進させていく。

補強対象地盤部分の奥深くまでの先端部材13を差し込ん
で泥土を排出したら、高圧水の供給と圧縮空気の供給を
停止し、今度は液体供給用スイベル17にグラウト材供給
源を接続しておく。ここでグラウト材はセメント系の急
硬固化材等である。そして、中程度の圧力で先端部材13
の液体噴射口11よりグラウト材を噴射しつつフレキシブ
ルホース10（すなわち先端部材13）を低速回転させなが
ら前記工具20を利用してフレキシブルホース10を徐々に
引き抜いて行く。これにより、路盤工内の泥土を排除し
た後の空隙にグラウト材を充填し内部の砂れき等と混合
して固化させることにより地盤を強固なものとし、ひい
てはパイプライン75の沈下を防止する。

この場合、パイプライン75の下方の地盤部分を確実に補
強できる点で垂直ボーリングによる薬液注入よりも優
れ、また装置の設置場所が狭くても良く、縦穴寸法も略
Ｌ字状ガイドパイプ70を配置する最小限の寸法で良い点
で水平ボーリングによる薬液注入よりも優れている。

第15図は盛り土90上に敷設された鉄道の鉄筋コンクリー
ト路盤85の下方の地盤部分を補強する場合を示す。第11
図乃至第13図と同様に掘削装置60にて縦穴61Aを掘削し
た後、略Ｌ字状ガイドパイプ70Aを配置して地盤改良装
置80よりの高圧フレキシブルホース10を略Ｌ字状ガイド
パイプ70Aより略水平方向に繰り出して前述の場合と同
様に高圧水と空気の併用による土泥の排除、その後のグ
ラウト材の充填を実行できる。

この場合、鉄筋コンクリート路盤85に穴明けが不要で路
盤を劣化させない点で垂直ボーリングによる薬液注入よ
りも優れ、また装置の設置場所が狭くても良く、縦穴寸
法も略Ｌ字状ガイドパイプ70Aを配置する最小限の寸法
で良い点で水平ボーリングによる薬液注入よりも優れて
いる。

なお、グラウト材の噴射充填時にも空気噴射口12よりの
圧縮空気の噴射を適宜併用して地盤内部へのグラウト充
填時の混合、攪はん効果を上げるようにしても良い。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明は、施工のための装置を配
置する場所が狭くとも良く、しかも改良が必要な地盤部
分に略水平方向より確実にグラウト材を注入可能であ
り、鉄筋コンクリート路盤やパイプライン、あるいはそ
の他の築造物の下方の地盤部分の補強を効果的に実行で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による掘削装置の実施例であって、一部
を断面とした正面図、第２図は同側面図、第３図は同平
面図、第４図は第１図のIV−IV断面図、第５図は実施例
において使用する地盤改良装置を示す平面図、第６図は
同正面図、第７図は同側面図、第８図は先端部材の一部
を断面とした正面図、第９図はフレキシブルホースを曲
げる操作を説明する平面図、第10図はフレキシブルホー
スを操作する工具を示す平断面図、第11図及び第12図は
本発明による地盤改良工法の実施例であって縦穴の掘削
を説明する断面図、第13図は縦穴の平面図、第14図は略
Ｌ字状ガイドパイプの配置及び地盤改良の施工例を示す
断面図、第15図は地盤改良の他の施工例を示す断面図で
ある。 １……装置フレーム、２……電動機、３……無段減速
機、４……軸受、５……中空金属パイプ、6,8……スプ
ロケット、７……チェーン、10……高圧フレキシブルホ
ース、11……液体噴射口、12……空気噴射口、13……先
端部材、18……小径フレキシブルホース、20……工具、
30……ギヤーケース、31……縦軸、35,37……横軸、43
……掘削軸、50,53……掘削羽根、52……チェーン、60
……掘削装置、61,61A……縦穴、70,70A……略Ｌ字状ガ
イドパイプ、80……地盤改良装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−108518（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−90811（ＪＰ，Ａ) 実開 昭64−28429（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−43536（ＪＰ，Ｕ)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】地盤に縦穴を掘削し、略Ｌ字状ガイドパイ
   プの横向き部分が下となるように当該略Ｌ字状ガイドパ
   イプを該縦穴内に配置し、液体噴射口を先端部に設けて
   なるフレキシブルホースを前記略Ｌ字状ガイドパイプに
   予め又は縦穴配置後に通して、前記略Ｌ字状ガイドパイ
   プの前記横向き部分で前記フレキシブルホースの先端側
   を略水平に保って当該フレキシブルホースを回転させな
   がら前記縦穴側面の地盤中に繰り出し、かつ前記液体噴
   射口より約80kg/cm²以上の高圧水を噴射して前記地盤内
   の泥土を排出した後、前記略Ｌ字状ガイドパイプに通さ
   れている前記フレキシブルホースを前記液体噴射口より
   グラウト材を注入しつつ回転させながら前記地盤より引
   き抜くことを特徴とする地盤改良工法。
2. 【請求項２】前記フレキシブルホースの先端部に空気噴
   射口が設けられ、前記高圧水の噴射とともに空気噴射口
   よりの空気噴射を併用する請求項１記載の地盤改良工
   法。
3. 【請求項３】回転駆動力を受ける縦軸と、前記縦軸に直
   交する向きで相互に平行にケース側で軸支された横軸及
   び掘削軸と、該横軸及び掘削軸の両側にそれぞれ固定さ
   れたホイルと、前記横軸の両側のホイルと前記掘削軸の
   両側のホイルとの間にそれぞれ張架された無端帯と、該
   無端帯の外側及び前記掘削軸の外側に固着された多数の
   掘削羽根と、前記ケースに設けられていて前記縦軸の回
   転を前記横軸に伝達する伝動機構とを備え、前記縦軸の
   回転に伴う前記無端帯の走行動作及び前記掘削軸の回転
   動作により地盤中に縦穴を形成することを特徴とする掘
   削装置。