JPH0641946A - 地盤硬化材注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】噴射ノズル４のノズル長さを伸長し、先端逆止
弁５の潤滑水噴出形態と掘削刃の活用によるジャーミン
グ防止、切替弁操作の改良、更に注入ロッド継手部７、
８の構成を嵌合構造にして機密性を高めることにより、
地盤硬化材注入の注入圧の高圧化に対応することを目的
とする。 【構成】材料供給経路に漏斗型中継部を設け、経路を偏
芯してノズル長さを伸長、先端モニタの尾端を張出し掘
削刃36を取りつけ先端逆止弁座に複数の噴出孔を設けて
注入ロッドの作動の円滑を図り、注入ロッド継手部７、
８の接合端面をテーパー面嵌合とし、スイベル６に球体
弁の投入孔65を設けて弁孔の閉塞のための球体弁の投入
が容易に行えるように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は軟弱地盤の安定、構築物
の基礎、地山の支保等を目的として対象地盤中にセメン
トスラリー等の硬化材を注入する地盤硬化材注入工法の
ための地盤硬化材注入装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、硬化材、清水等の注入素材を、対
象地盤に挿入した注入ロッド内にスイベルを介して圧送
し、ロッド先端部に装着したモニタの側壁に設けた噴射
ノズルから高圧で噴射しながら、注入ロッドを回動させ
つつ前進或いは後退させて硬化材等の噴流により注入ロ
ッド周辺地盤を切削攪拌して地盤硬化材を注入する地盤
硬化材注入装置は、硬化材注入の種別に応じて単管、重
合管など様々なものが開発されているが、単管の場合は
管壁にノズル孔を単純に穿設しただけで、ノズル長に配
慮したものはなく、重合管の場合にノズル長を配慮した
ものがあるが、いずれも注入ロッドの内部に内管等の構
造物を挿入して内蔵させる構造が主体となっている。

【０００３】また、注入ロッドの継手構造は漏洩防止の
Ｏリングによる雄雌挿嵌と螺合により行われており、接
合面に対する対応はなされていない。

【０００４】最近、被圧地盤を対象とする場合や、注入
ロッド挿入時の掘削水供給のための逆止弁に球弁が用い
られるようになっているが、現状では球弁の投入口がな
く、弁孔を塞ぐ球体を注入ロッド内に投入するために
は、スイベルの蓋体を取り外して球体をロッドに投入し
ている。

【０００５】更に、バルブ開放によるによる掘削水供給
のための弁孔はスプリングの付勢による弁体によって直
接開閉されるように中央部に一つ集中的に設けられる構
造となっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする問題点】従来の地盤硬化材注
入装置は、注入態様の複雑化に対応して注入ロッド本体
を構成する外管の内部に複雑な構造体を収納内蔵させる
構成をとっているため、堅牢性に欠け、ポンプ技術の改
良によって可能となった４００〜５００キログラム毎平
方センチの超高圧の採用に対応出来なくなってきてい
る。

【０００７】また、超高圧の採用に伴い、硬化材噴流の
到達距離を伸長するためのノズル構造、注入ロッド継手
部の機密性、更には、先端モニタの重量化に対応して先
端逆止弁の確実な作動の確保、注入ロッド後退時のジャ
ーミング対策などが次々と問題になってきている。

【０００８】

【問題点を解決するための手段】本発明は以上の問題点
に対処するための提案で、注入圧を４００〜５００キロ
グラム毎平方センチメートル程度まで高めることが可能
となった現在の技術を活用するため、注入ロッドの構造
を収納構造から削り出しと組み付けにより、機密性と堅
牢性を確保するようにしたものである。

【０００９】更に、テーパー加工と斜面接合を積極的に
活用して素材供給経路を偏芯させ、ノズル長さを伸長
し、継手部の機密性を確保した。また、モニタ部の大径
化を逆に利用して注入ロッドとの径の差を張出部として
後退方向への掘削刃を設け、注入ロッド後退時のジャー
ミング対策とした。

【００１０】モニタ先端の逆止弁については、弁孔を確
実に閉塞する球体投入方式を採り、スイベルに球体投入
口を開口させると共に、掘削水の噴出を一ケ所に集中さ
せないように弁座周面に複数の噴出孔を配設し、噴出孔
と弁孔を区別した。

【００１１】

【作用】圧送経路の広路から狭路に至る中継部を逆円錐
形のテーパー面とするのは、削り出し加工の形態として
それほど困難な加工ではなく、広路から狭路に至る流体
を漏斗状に導入して流下させる。

【００１２】また、その底部に斜孔を穿設することによ
り、注入素材圧送経路を偏芯させて噴射ノズルのノズル
長を長くとることにより、超高圧による噴射効果は向上
し、噴射される噴流の到達距離を伸長する。

【００１３】更にモニタ先端の逆止弁は、弁座周面に配
設された複数の噴出孔から広範囲に拡散されて掘削水が
噴出されるので、後退方向張出部に設けられた掘削刃と
共に、注入ロッドの挿入抜去の移動を潤滑しジャーミン
グを防止する。

【００１４】

【実施例】以下図面に従って本発明の実施例を説明す
る。１は注入ロッドで操作機構２によって支持され、前
進、後退、回転等の作動を与えられる（なお、実施例は
下降方向への注入装置の例によっているが、本発明は水
平方向への注入にも適用し得る）。

【００１５】注入ロッド１の先端部には、先端モニタ３
が装着され、注入ロッド１との挿嵌部34に接合する尾端
部は逆円錐形のテーパー面に形成された中継部31が設け
られ、その底部から斜孔32が穿設され、これによって形
成される注入素材圧送経路がモニタ３において偏芯さ
れ、側方に開口する噴射ノズル４のノズル長を長く形成
している。

【００１６】噴射ノズル４には、ステンレス製のノズル
スリーブ41とブッシュ41に逆方向から挿嵌された超合金
若しくはセラミック製のブッシュ42が嵌入され、噴射ノ
ズル４を摩耗から防護している。

【００１７】注入ロッド１との挿嵌部34の尾端は、注入
ロッド１との径の差だけ張出し、張出部35を形成し、注
入ロッド１の後退方向に向けられた掘削刃36が植設され
ている。

【００１８】モニタ３の下部には、バルブモニタ５が挿
嵌され、噴射ノズル４が開口する注入素材圧送経路33を
受けて逆円錐形のテーパー面に形成された中継部51、投
入される球体Ａの収容室52、弁孔53が順に設定され、弁
孔53は弁座54に設定されたスプリング55によって上方に
付勢される弁室56内の球弁57によって下方から閉塞され
ている。

【００１９】注入ロッド１の上端は、スイベル６を介し
て清水、硬化材の各供給経路に連絡し、清水はバルブモ
ニタ５の作動に応じて、注入ロッドの挿入掘削時に潤滑
水等として弁座54の周囲に開口する噴出孔58から適宜地
中に噴出され、投入される球体Ａによって弁孔53が閉塞
されることによって硬化材に切り替えられる。

【００２０】硬化材注入は原料槽から経路中の高圧プラ
ンジャーポンプによって圧縮された高圧噴流として供給
され、スイベル６を介して注入ロッドに開口する噴射ノ
ズル３を通じて地中に噴射するようになっている。

【００２１】スイベル６は蓋体61と機構部本体62とから
成り、回動する注入ロッド１の上端をベアリング63、63
・・によって支持し、静止している材料供給経路連結部
64とを連絡する。

【００２２】また、スイベル６の蓋体61には、バルブモ
ニタ５に落下して弁孔53を閉塞する球体Ａの投入口65が
設けられ、清水から硬化材に切り替える際にいちいち蓋
体61を取り外すことなく、球体Ａの投入ができるように
なっている。66はベアリング室の給油プラグである。

【００２３】更に、スイベル、モニタとの関係を含め、
注入ロッドの各継手部の構成は、雌側継手部７の先端接
合面71と雄側継手部８の基部接合面81の接合を、雄雌の
テーパー面とした斜面接合による嵌合構造とし、始端と
終端にそれぞれ弛み止めクリアランス82、83を設けた螺
子による螺合部84と嵌入部85によって構成するようにし
た。なお、螺合部84の螺子はロープ螺子にすることによ
って螺合を極めて強固にすることができる。

【００２４】本発明は以上のように通常単管といわれる
注入装置を超高圧を用いる硬化材注入にも適応できるよ
うに全面的に改良したもので、用法としては、先ず注入
ロッド挿入部に適宜のパッカー機構と集水システム（図
示しない）を設置し、清水供給経路から低圧で潤滑水と
しての清水を注入ロッド１に供給してバルブモニタ５の
噴出孔58、58・・から噴出しながら対象地盤に向けて回
転下降する。

【００２５】注入ロッド１が所定深度に達したところ
で、注入ロッド１への供給流体を地盤硬化材に切り替え
噴射ノズル３から４００キログラム毎平方センチ程度の
超高圧力で噴射しながら注入ロッド１を回動させながら
上昇させると、噴射ノズル３から噴射された硬化材は、
高圧高速の硬化材噴流となり注入ロッド１の上昇と回動
による噴射ノズル３の軌跡にそって対象地盤を切削し攪
拌して、周辺土壌に混入充填され硬化材注入層Ｂが造成
されて行く。このような硬化材注入層Ｂを並列造成して
地中構造体を造成していくものである。

【００２６】

【発明の効果】本発明は以上のように構成したので、超
高圧の噴射に耐える堅牢なモニタとノズル長の長い噴射
ノズルによって硬化材噴流の到達距離を大幅に伸長する
ことができた。

【００２７】また、バルブモニタ５の弁孔を球弁によっ
て下部から閉塞するようにして、弁座の周囲に噴出孔5
8、58・・を設け、広範囲にわたって潤滑水が行き渡る
ようにし、更にモニタ３の尾端に張出部35、掘削刃36を
設けたので、ジャーミングを防いで注入ロッドの作動を
スムーズなものとしたものである。

【００２８】更に、バルブ孔53の閉塞のために投入され
る球体Ａの投入口65を設けたので、作業途中でスイベル
６の取り外し等を行う必要がなくなり、作業効率を飛躍
的に高めることができた。

【００２９】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による装置を用いての垂直方向
注入の施工状況を示し、地盤硬化材注入層の造成状況を
示す全体説明図

【図２】注入ロッド先端装着モニタの拡大縦断面図

【図３】注入ロッド継手部の構造を示す拡大縦断面図

【図４】スイベル部の構造を示す拡大縦断面図

【符号の説明】

１ 注入ロッド ２ 操作機構 ３ 注入ロッド先端装着モニタ 31 逆円錐形のテーパー面に形成された中継部 32 斜孔 33 注入素材圧送経路 34 挿嵌部 35 張出部 36 掘削刃 ４ 噴射ノズル 41 ノズルスリーブ 42 ブッシュ ５ バルブモニタ 51 バルブモニタ３中継部 52 球体Ａの収容室 53 弁孔 54 弁座 55 スプリング 56 弁室 57 球弁 58 噴出孔 ６ スイベル 61 蓋体 62 機構部本体 63 ベアリング 64 材料供給経路連結部 65 球体Ａの投入口 66 ベアリング室の給油プラグ ７ 雌側継手部 71 雌側継手部の先端接合面 ８ 雄側継手部 81 雄側継手部８の基部接合面 82・83 弛み止めクリアランス 84 螺合部 85 嵌入部 Ａ 球体 Ｂ 硬化材注入層

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 硬化材、清水等の注入素材を、対象地盤
   に挿入した注入ロッド内にスイベルを介して圧送し、ロ
   ッド先端部に装着したモニタの側壁に設けた噴射ノズル
   から高圧で噴射しながら、注入ロッドを回動させつつ前
   進或いは後退させて硬化材等の噴流により注入ロッド周
   辺地盤を切削攪拌して地盤硬化材を注入する地盤硬化材
   注入装置において、注入ロッド先端に装着するモニタ
   を、無垢の素材に圧送経路を穿設して構成すると共に、
   圧送経路の広路から狭路に至る中継部を逆円錐形のテー
   パー面とし、その底部に斜孔を穿設することにより、注
   入素材圧送経路を偏芯させて噴射ノズルのノズル長を長
   くとるようにしたことを特徴とする地盤硬化材注入装置
2. 【請求項２】 注入ロッド先端装着モニタの先端部に、
   弁室の上部を開閉する球弁とこれを支持する弁座の周面
   に複数の流体噴出孔を設けたバルブモニタを装着するよ
   うにした「請求項１」記載の地盤硬化材注入装置
3. 【請求項３】 注入ロッド先端部に装着するモニタの尾
   端部を注入ロッドの外側に張出させ、その張出部に後退
   方向に向けた掘削刃を設けたことを特徴とする地盤硬化
   材注入装置
4. 【請求項４】 注入ロッド継手部の雌側先端と雄側基部
   の接合面を雄雌のテーパー面とした斜面接合による嵌合
   構造とし、始端と終端にそれぞれ弛み止めクリアランス
   を設けた螺子による螺合部と嵌入部とによって構成され
   る注入ロッド継手部の構造
5. 【請求項５】 螺合部の螺合をロープ螺子による螺合と
   した「請求項４」記載の注入ロッド継手部の構造
6. 【請求項６】 注入ロッド先端のバルブモニタに上部か
   ら落下する球弁によって閉鎖される弁孔を設けた地盤硬
   化材注入装置において、注入ロッドの尾端部に装着する
   スイベルの蓋体に球弁投入口を開口したことを特徴とす
   る地盤硬化材注入装置