JPH06257136A - 軟弱地盤改良工法及び装置 - Google Patents

軟弱地盤改良工法及び装置

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JPH06257136A
JPH06257136A JP7073793A JP7073793A JPH06257136A JP H06257136 A JPH06257136 A JP H06257136A JP 7073793 A JP7073793 A JP 7073793A JP 7073793 A JP7073793 A JP 7073793A JP H06257136 A JPH06257136 A JP H06257136A
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健 三谷
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陽 兼松
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  • Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】粉体噴射攪拌工法において、地盤地層の性状変
化があっても、噴出する粉体改良材が経時的に確実に地
盤内に噴射されて確実に経時的に凝固するように、各層
を吸湿状態にすると共に共回りを防止するように縁切り
するに用いる液体噴射による粉体送給通路に露結現象の
発生を防止する。 【構成】削孔パイプ3' に一体の攪拌翼4,4の基部に
粉体改良材10の噴出ノズル7' を設けると共に、異な
る方向に水19の噴出ノズル7''を設け、ドライな地層
には吸湿状態を現出させて噴出する改良材10との経時
的凝固が確実に形成されるようにし、又、粘着性の高い
地層に対しては吸湿状態による壊砕,裂断を与えて縁切
りをして共回りを防止し、確実に設計通りの強度剛性を
有する軟弱凝固改良が出来るようにするに、粉体送給通
路の内管21やノズル7' にヒータ26がスパイラル状
に添設されて内管21を昇温して露結防止し、粉体改良
材のスムースな送給を図るようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】開示技術は、遠浅海岸,河川,湖
沼の流域等の地盤の改良技術の分野に属する。
【0002】
【従来の技術】周知の如く、国土が島国状に大きく相互
に分離され狭隘な面積である我が国にあっては、全域的
に山岳,林野部が多く、しかも、充密状に複雑に入り組
んだ海岸線に迫っている地勢条件にあって本来的に農耕
や工業利用地に用いる平野部の面積は著しく狭小であ
り、そのため、国土の改良、改善による有効利用は旧く
から極めて重要視され、可及的に実利用面積を拡張する
べく、遠浅海岸,河川,湖沼等の流域を埋め立てたり、
浚渫したりする地盤改良技術がさまざまな角度から研究
開発され、実効ある技術は現実に採用され、更なる種々
の軟弱地盤改良技術が改良研究され続けている。
【0003】而して、一般的に含水比が著しく高い、か
かる遠浅海岸や河川,湖沼等の流域の地盤の改良にあっ
ては、かねてより例えば、サンドドレーン工法やケミコ
パイル工法等の技術が採用されているが、当該対象地盤
の地下水を逆に利用し、荷重印加等の工程を採らずにす
るべく所謂薬液注入工法等も広く実用化されているもの
の、近時各種産業における公害問題や環境調和問題のク
ローズアップに伴い、建設産業にあっても、かかる薬液
注入工法は地下水汚染による公害発生問題や環境破壊問
題が無視出来なくなり、これに代替する技術としてセメ
ント等の粉体改良材を空気輸送等を介し当該軟弱地盤内
の土壌に圧送噴出して両者を混合攪拌し、可及的に均一
分散状態にして経時的に固化させる粉体噴射攪拌工法が
案出されて種々の改良のもとに実用化され、相当の実績
を上げるに至っている。
【0004】かかる粉体噴射攪拌工法の基本的概略を図
5,6で略説すると、台車1のリーダー2にセットした
削孔パイプ(オーガーの態様も採用可)3をしてモータ
による所定の回転作用、及び、ウインチ等による下向き
の静圧印加作用を付与して該削孔パイプ3の先端に一体
的に側設した攪拌翼4,4と共に当該軟弱地盤5中に削
孔6を掘削形成させ、その下向削孔プロセス、或いは、
引き上げプロセスにて該攪拌翼4に沿ってその基部から
側延させたノズル7からスイーベルジョイント8を介し
て削孔パイプ3内の送給通路を介して圧送したセメン
ト、スラグ等の粉体改良材10を噴出して削孔6内の土
壌11と攪拌し、可及的に均一分散状態に混合し、経時
的に凝固させて地盤改良を行うものであった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】したがって、かかる噴
射攪拌工法は地下水汚染等の公害問題や環境破壊問題も
発生せず、深層に亘る地盤改良も可能にする等の種々の
メリットから近時広く採用されるようになってきてはい
る。
【0006】しかしながら、地盤5中に噴出したセメン
ト等の改良材10は吸湿状態において初めて経時的凝固
が物理化学的に起るものであることから、例えば、含水
比が25%以下のドライな地盤5中に於ては削孔土壌と
の混合攪拌を行っても、凝固反応が促進され難い難点が
あり、結果的に設計強度の地盤改良が行われないという
欠点があった。
【0007】又、深層に於ける土壌に対する粉体10の
噴射攪拌を行うに際してはさまざまな性状の地層が間に
介在し、例えば、超ドライな真砂層や密度の高い負岩層
や粘着度の高い重粘度層等が在る場合には、攪拌翼2の
回転に伴い土壌が共回りして改良材との混合攪拌が充分
に行われないという不都合さもある。
【0008】これは、単に攪拌翼4を装備した削孔パイ
プ3のみならず、該削孔パイプ3が断面多角形(スピル
の態様も含めて)の場合においても同様な不具合があ
る。
【0009】したがって、本来的には種々の利点がある
かかる粉体噴射攪拌技術は上述の如き不具合の条件のも
とでは含水状態とまでは言わないとしても、含湿状態に
おいても設計強度に至らない凝固が現出されたり、粘着
性の高い地盤に対しては共回りを防止したり、或いは、
土壌の壊砕や裂断が成されることが好ましいことが分っ
ていたが、従来技術のシステムではこれに対処すること
は出来ないというマイナス点があった。
【0010】そこで、出願人は粉体噴射攪拌工法を用い
るに、地盤性状により凝固不充分や共回り,壊砕,裂断
不良等の問題点を解決すべき技術的課題とし、ドライオ
ーバーな地盤であっても、又、粘着度の高い地盤であっ
ても、確実に粉体噴射攪拌工法の利点とを発揮すること
が出来る発明(特願平5−15843号)として先に出
願した。
【0011】しかしながら、粉体改良材の噴出に際し、
水等の液体を別方向に噴射して地盤性状に応じて最適含
水状態を現出し、又、地盤壊砕を付与するプロセスで粉
体改良材送給通路に露結作用を与えて目詰まりを生ずる
不具合があることが分ってきた。
【0012】
【発明の目的】この出願の発明の目的は上述従来技術に
基づく軟弱地盤の改良に際し、地盤の状体に応じて最適
合水状態を与え、壊砕作用をも与える液体送給を行うに
もかかわらず粉体送給経路に露結作用を介しての目詰ま
りを発生させず、確実に粉体改良材の送給が行えるよう
にし、設計通りの地盤改良が浅層や深層の如何を問わ
ず、介在地層の種類にかかわらず、確実に行えるように
して建設産業における土木技術利用分野に益する優れた
軟弱地盤の改良方法、及び、該方法に直接使用する装置
を提供せんとするものである。
【0013】
【課題を解決するための手段・作用】上述目的に沿い先
述特許請求の範囲を要旨とするこの出願の発明の構成
は、前述課題を解決するために、遠浅海岸や河川,湖沼
の流域の軟弱地盤等の地盤を粉体噴射攪拌工法により改
良施工をするに、所定断面形状の削孔パイプを当該改良
地盤領域に搬入セットした台車のリーダーに所定にセッ
トし、所定トルクの回転作用を与えると共に下向き静圧
を印加し、削孔水助勢をする等のもとで当該軟弱地盤に
所定の削孔を行い、当該所定深度までの削孔プロセス、
或いは、所定深度からの引き上げプロセスにおいて、ス
イーベルジョイントを介し削孔パイプ内に設けた粉体送
給通路と液圧送通路に所定の粉体改良材、及び、水等を
圧送し、プレボーリング等により予め知らされている地
盤性状の所定の含水比以上の地層に於ては改良材の粉体
のみをノズルから噴出し、削孔内の土壌と攪拌し、均一
分散状態に攪拌して経時的に凝固して所定に地盤改良を
行うようにし、而して、地盤内の地層がドライな真砂層
や負岩層、或いは、高粘着性の層の場合にはスイーベル
ジョイントを介し開閉バルブの調整により水等の所定の
液を送給して別のノズルから粉体とは別方向に噴出し、
堅い粘着性の層を壊砕,裂断し、又、真砂層等に対して
は所定の吸湿作用を与え共回りを防止し、最適凝固プロ
セスが現出出来るようにし、この間、液送給に伴い、粉
体改良材の送給通路、及び、或いは、そのノズルが冷却
されて露結作用により粉体改良材の目詰りが生ずるよう
な場合には該粉体改良材の通路ノズルに添設したヒータ
を介して加熱液体、気体、或いは、電熱により昇温させ
てそれを防止し、設計通りの強度,剛性を有する地盤改
良を現出することが出来るようにした技術的手段を講じ
たものである。
【0014】
【実施例】次に、この出願の発明の1実施例を図5を採
用し、図1〜図5を参照して説明すれば以下の通りであ
る。
【0015】尚、図6と同一態様部分は同一符号を用い
て説明するものとする。
【0016】図示実施例は遠浅海岸,河川,湖沼の流域
等の軟弱地盤に対する改良材としてのセメントの粉体噴
射攪拌工法による地盤改良を行う態様であり、所定の地
盤改良領域に図5に示す様に、この出願の発明の要旨の
中心の1つを成す軟弱地盤改良装置Aのクローラタイプ
等の台車10を搬入セットし、併せて、粉塵除去装置1
2、及び、バッチャープラント13も併設するようにさ
れ、台車1のリーダー2に沿って断面方形の削孔パイプ
3' がセットされ、上部に駆動装置14がセットされ、
ウインチ方式等の削孔時の静圧付与装置15が設けられ
ている。
【0017】尚、削孔パイプ3' は地盤5に対し削孔6
を形成するに、地上にフード16が介設されて除塵除去
装置12に接続され、セメント粉体の改良材6を輸送す
る空気の大気への逸散を図るに際し、共に上昇する該セ
メントの改良材6を除塵捕捉することが出来るようにさ
れている。
【0018】又、フード16は分割方式にされてセット
される削孔パイプ3' を削孔6の上部に於てロータリー
シール27を介して周囲から囲繞するようにされ、下端
のゴムリング部で地表面にシール裡にセットされるよう
にされている。
【0019】而して、スイーベルジョイント8は削孔パ
イプ3' の所定部位に設けられてバッチャープラント1
3にホース通路17でセメントの改良材10を、そし
て、ホース通路18により水19を圧送することが出来
るようにされている。
【0020】そして、図1に示す様に、断面方形の削孔
パイプ3の内部には二重管方式の通路パイプ20が設け
られ、その内管21は外管22の内部に同心的に挿通さ
れて改良材としての粉体セメント10をバッチャープラ
ント13からスイーベルジョイント8を介し送給される
ようにされ、外管22と内管21の間のリング状断面通
路には水19が圧送され、当該図1に示す様に、削孔パ
イプ3' の先端部に於て径方向に設けられた断面C型の
一対の攪拌翼4,4の基部に設けられた粉体ノズル7'
から改良材としての粉体セメント10を空気輸送されて
所定に噴出され、攪拌翼4の回転による削孔6内の土壌
と攪拌されて可及的に均一分散状態に混合されるように
されている。
【0021】尚、攪拌翼4はこれまで土壌と改良材の攪
拌混合の機能を主とするものでありビットではなく、し
たがって、削孔を目的とするものではない。
【0022】そして、内管21と外管22のリング状間
隙に接続する通路19' からは水19が攪拌翼2と交叉
する噴出ノズル7''から粉体セメント10とは交叉する
方向に噴出するようにされている。
【0023】そして、図1に示す様に、粉体セメント1
0のノズル7' と水19の噴出ノズル7''は削孔パイプ
3' の軸方向に交叉して同一レベルに在るようにする。
【0024】尚、粉体セメント10の噴出ノズル7' と
水19の噴出ノズル7''を同心的に配設しないことは該
粉体セメント10の噴出ノズル7' の目詰りを防止する
ためである。
【0025】そして、粉体セメント10の輸送に与った
空気はノズル7' から噴出された後は該粉体セメント1
0と分離されて回転される削孔パイプ3の陵部3' の背
部間隙を通って浮上し、フード16内から除塵装置12
に排出されて相拌するセメントの粉体10を除去されて
大気に無公害裡に放出されるようにされている。
【0026】尚、駆動装置14にあっては図2に示す様
に、駆動モータ23によりギヤ装置24,25を介し削
孔パイプ3' に所定方向の回転作用を与えるようにされ
ている。
【0027】尚、セメントの粉体10送給用のホース通
路17、及び、水19の送給用のホース通路18は図示
しない適宜のソレノイド式等の開閉バルブが介設されて
台車1の操作室からの制御により所定に開閉調節される
ようにされている。
【0028】そして、この出願の発明のポイントの1つ
であるヒータとしての電熱式のニクロム線26がセメン
トの粉体6の送給通路の内管21からノズル7までの壁
の内部に適宜の絶縁材を介してスパイラル状に添設され
て該粉体6の送給通路21を加熱して所定に昇温するよ
うにされ、台車1に設けられている適宜の温度コントロ
ーラに電気的に接続されている。
【0029】尚、32は温度センサであって、内管21
の温度状態を検出して該温度コントローラに送信して、
ヒータ26の温度を調節するようにされている。
【0030】上述軟弱改良装置の構成において、当該改
良される軟弱地盤5の所定部位に台車1を搬入セット
し、併せて、バッチャープラント13、及び、除塵装置
12を所定に設置する。
【0031】そして、撹拌翼4,4を一体的に先端部に
有する削孔パイプ1(当然のことながら、内管21、外
管22、ヒータ26等は予め内蔵してある)をリーダー
2にセットし、駆動装置14を作動させ、フード16を
ロータリーシール27を介して削孔パイプ3' に囲繞し
てセットする。
【0032】そして、駆動装置14によりパイプ1に所
定の回転トルクを付与しウィンチにより下向の静圧を付
与することにより削孔6を攪拌翼4,4により形成して
いく。
【0033】そして、所定深度まで削孔4を形成した
後、パイプ1を逆回転させながら、上昇させ、その間、
バッチャープラント13を介し開閉バルブの開放により
ホース通路17' から削孔パイプ3' の内管21内に改
良材としての粉体セメント10を空気輸送式に圧送し、
ノズル7' から該粉体セメント10を地盤5内に所定に
噴出させる。
【0034】そこで、攪拌翼4が削孔パイプ3' と共に
回転することにより、該攪拌翼4の反面でノズル7' よ
り粉体セメント10が噴射されて削孔6内の土壌と攪拌
翼4により在来態様と同様に攪拌され、可及的に均一に
分散混合され経時的に凝固していく。
【0035】その際、プレボーリングにより削孔6中の
地盤5の地層が低含水比の場合には開閉バルブを所定に
開閉調節して水送給ホース通路18よりの水19を内管
21、外管22のリング状間隙の通路を圧送させて通路
19' より他のノズル7' から粉体セメント10の噴出
の前後にて噴射し、当該地盤5の土壌に注散水して最適
吸湿状態にし、経時的に相前後して噴出される粉体セメ
ント10の凝固を設計通りに確実に物理化学的に行える
ようにする。
【0036】而して、削孔パイプ3' の引き上げプロセ
スにおいて、地盤5の性状が図4に示す様に、通常の、
例えば、30%程度の含水比状態の土壌28の場合に
は、水19の送給ホース通路18の開閉バルブは閉鎖状
態で良いが、真砂層29等の低含水比のドライ状態の地
層、或いは、負岩層23や粘着性の高い重粘度層30に
対して攪拌翼4による土壌壊砕等が困難であることが分
っている場合には、図示しない深度計による当該ノズル
7''の部位の位置が当該含水状態を要する地層に在る場
合に、開閉バルブを調整裡に開閉して水19の流量を所
定に調節しながら、ノズル7''から水ジェットを当該地
層中に噴出して適宜の含水状態にし、当該地層の壊砕,
裂断を行うと共に縁切りして共回りを防止し、該土壌と
粉体セメント10の攪拌混合と物理化学的凝固反応を促
進する。
【0037】そして、上述粉体セメント6の噴出プロセ
スに与かった輸送空気はノズル7'から噴出した後、該
粉体セメント10と分離され浮上し、パイプ1の陵部3
1の背部間隙から上昇してフード16内に上がり、除塵
装置12によって随伴して上昇したセメントを分離し大
気中に無公害裡に放出される。
【0038】このプロセスに於て削孔しパイプ3' はロ
ータリーシール27により支障なくフード16に対し回
転昇降自在である。
【0039】このようにして、地盤3内に低含水状態の
ドライな真砂層等の層29があっても、低含水比に送水
して粉体セメント10との経時的凝固反応が設計通りに
促進されるようにし、又、負岩層や重粘度層等強度,剛
性の高い地層や粘着性の高い層30に於ては含水状態に
することにより縁切りをなし、共回りを防止し、含水さ
せた水分により上述同様セメント10の経時的凝固反応
が促進されるようにされ、設計通りの地盤改良が出来る
ようにされる。
【0040】上述プロセスにおいて、水19の送給通路
としての内管21と外管22のリング状間隙、及び通路
19' を送給され、ノズル7''から噴出されるが、該水
19は所定時間連続的に通水されることにより該リング
状の間隙、通路19' 、ノズル7''は経時的に冷却され
ることになる。
【0041】而して、当然のことながら、それらの近傍
も冷却され、セメントの粉体改良材の通路の内管21も
冷却され、低温化により露結現象が生じる。
【0042】その結果、該内管21の内部にも粉体輸送
用の空気中の水分が露結され、空気輸送される粉体改良
材10の目詰りが生じる用な虞がある。
【0043】しかしながら、この出願の発明にあって
は、内管21の壁内に配設されているヒータの電熱線2
6が通電され、該内管21を加熱昇温されることから冷
却は阻止され、したがって、露結は防止され、結果的に
露結は防止され、セメントの粉体改良材10の目詰りは
発生せず、スムースにセメントの粉体改良材10の輸送
噴出が続行され、結果的に設計通りの軟弱地盤改良が行
われる。
【0044】この間、通路近辺の温度は温度センサ32
によって検出され台車1の操作室の温度コントロールに
より設定温度に制御される。
【0045】尚、この出願の発明の実施態様は上述実施
例に限るものでないことは勿論であり、例えば、ヒータ
は電熱方式ばかりでなく、加熱液体を用いることが可能
であることは勿論のことであり、又、液体以外の加熱気
体をも使用可能であり、又、適用工法は一般の地盤改良
における深層混合攪拌等の粉体噴射攪拌工法に用いるこ
とが出来ることは勿論のことである。
【0046】そして、加熱部分はノズル部分以外の一般
送給通路部分だけでも可能である。
【0047】又、設計変更的にはヒータの通路に併設す
る態様がスパイラル状ばかりでなく併行線状、パネル状
であるようにすることも可能であることは勿論であり、
サーモスタットを併設することも設計変更の範囲であ
る。
【0048】
【発明の効果】以上、この出願の発明によれば、基本的
にセメント等の粉体改良材を噴射攪拌する地盤内の浅
層,深層に対する粉体噴射攪拌工事において、該粉体改
良材の噴出方向とは異なる方向に他のノズルを用いて水
等所定の液を噴出してドライな地層に対する好適な吸湿
状態を現出したり、地盤内を裂砕したりし、経時的に該
液と粉体改良材の混合による最適凝固反応を促進させて
全ての深度における粉体改良材の凝固を図ることが出
来、又、負岩層や重粘度層等の粘着性の高い地層に対し
ては吸湿状態を現出させることにより、縁切りをなし、
攪拌翼やパイプとの共回り減少を防止し、壊砕、裂断を
介して設計通りの土壌と粉体改良材の混合攪拌を図り、
設計通りの凝固を現出させることが出来るという優れた
効果が奏されるに伴い、液噴出に伴い粉体改良材送給通
路やそのノズルが冷却されて露結による粉体改良材の目
詰りを起すことがなく、スムースな噴出を維持出来ると
いう優れた効果が奏される。
【0049】したがって、従来の如く設計含水比状態の
地盤でなければ施工が出来ないという在来技術とは異な
り、地層全体に亘り、地層が含水状態の異なる複数層の
場合であっても、複層に亘り確実に粉体噴射攪拌工法が
設計通りに適用出来、粉体噴射攪拌工法の本来的なメリ
ットをフルに用いることが出来るという優れた効果が奏
される。
【0050】そして、粉体改良材送給通路が定温に維持
出来るため、通路径の変化がなく、スムースな輸送が可
能となる効果もあり、改良材の管壁への付着によるブリ
ッジ現象も阻止される。
【図面の簡単な説明】
【図1】この出願の発明の1実施例の部分切截拡大斜視
図である。
【図2】同、駆動機構の部分切截側面図である。
【図3】攪拌翼の回転部分断面模式平面図である。
【図4】粉体噴射攪拌の模式部分断面図である。
【図5】同プラントの全体概略模式部分断面側面図であ
る。
【図6】従来技術に基づく粉体噴射攪拌工法の模式側面
図である。
【符号の説明】
4 軟弱地盤 1 削孔パイプ 11 スイーベルジョイント 10 粉体改良 7' ノズル 19 液体 5'' 別のノズル 28,29,30 要吸湿土層 A 地盤改良装置 2 リーダー 21 改良材通路 19 液圧送通路 26 ヒータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稲葉 稔 東京都文京区後楽1丁目2番7号 株式会 社日東テクノ・グループ内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】改良域の軟弱地盤に削孔パイプを貫入し該
    削孔パイプ中にスイーベルジョイントを介し粉体改良材
    を圧送して削孔パイプのノズルから土壌中に噴出し該削
    孔パイプに一体の攪拌翼にて該土壌と攪拌混合するよう
    にする軟弱地盤改良工法において、上記削孔パイプ内に
    て粉体改良材とは別に液体を圧送して上記ノズルとは別
    のノズルより該粉体改良材の噴出方向とは別方向に噴出
    するようにし、併せて粉体改良材の削孔内送給通路とそ
    のノズルの少なくとも後者を昇温するようにすることを
    特徴とする軟弱地盤改良工法。
  2. 【請求項2】上記昇温を加熱液体により行うことを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の軟弱地盤改良工法。
  3. 【請求項3】上記昇温を加熱気体により行うことを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の軟弱地盤改良工法。
  4. 【請求項4】上記昇温を電熱ヒータにより行うことを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の軟弱地盤改良工
    法。
  5. 【請求項5】上記昇温を定温制御を介して行うことを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の軟弱地盤改良工
    法。
  6. 【請求項6】改良域の軟弱地盤に貫入する削孔パイプ中
    にスイーベルジョイントを介し接続する粉体改良材送給
    通路が設けられて該削孔パイプのノズルに連通され、該
    ノズルは該削孔パイプに一体の攪拌翼に併設されている
    ようにする軟弱地盤改良装置において、台車のリーダー
    にセットされる削孔パイプに粉体改良材の送給通路と共
    に液体圧送通路がスイーベルジョイントを介して設けら
    れ、該削孔パイプの各々の別方向に指向されたノズルに
    接続され該粉体改良材送給通路とそのノズルの少なく
    とも後者にヒータが併設されていることを特徴とする軟
    弱地盤改良装置。
  7. 【請求項7】上記ヒータがスパイラル状に配設されてい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第6項記載の軟弱地
    盤改良装置。
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