JPH0711627A - 粉体噴射攪拌ロッド及びその使用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】優れた性能を有する粉体噴射攪拌ロッド施工を
行うに際し、粉体噴射ノズルに不測にして発生する可能
性のある粉体閉塞を解消し、且つ、そのクリーニングを
施工中に自動的に行うようにし、設計通りの施工が行え
るようにする。 【構成】粉体噴射攪拌ロッド１' の断面方形シャンク２
' 内の腔部５' 内に粉体気体輸送通路６を設けると共に
気体輸送通路１０，１０' を設け、攪拌翼３の基部に設
けた粉体噴射ノズル４に接続し、粉体噴射１２を行うと
共に気体をエジェクタ１３，１３' を介し、粉体噴射ノ
ズル４に噴射して粉体の該粉体噴射ノズル４に於ける閉
塞を防止し、且つ、解消し、又、クリーニング作用も行
うようにする。 【効果】施工中に粉体噴射ノズル４に於ける粉体の閉塞
を防止し、且つ、クリーニングを行い、閉塞の都度粉体
噴射攪拌ロッドを引き揚げてクリーニングする手間を省
け、施工能率の向上，施工期間の短縮を図り、設計通り
の高精度の施工が行えるように出来、コストダウン等が
図れ、機材の耐久性の向上が図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】開示技術は、軟弱地盤改良工事等
に用いられる改良材のセメントや石灰，スラグ等の粉体
を地盤中に空気等の気体により気体輸送して地盤中に噴
射し、攪拌翼により地盤内土壌と混合攪拌して経時的に
固化させる粉体噴射攪拌ロッド内に於ける噴射ノズルの
閉塞現象を解消する技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】周知の如く、市民生活の向上は各種産業
の隆盛に負うところが大であり、全ての産業は近時都市
部のみならず、地方部に於ても盛んになり、そのため、
企業所在地に於ける各種施設、及び、都市部，地方部を
連絡する道路通信網の全国的ネットワークも拡充される
ようになり、したがって、これらの施設構築物のための
国土開発はますます重要であって国土が狭隘で山間部が
多く複雑に入り込んだ海岸線にせまっている我が国の地
勢条件にあっては国土の有効利用は極めて重要であり、
遠浅海岸，河川，湖沼の埋立て等の地盤改良による有効
利用技術は旧くから重要視されて各種の新技術が案出さ
れ実用化されている。

【０００３】そして、各種施設構築物の基礎形成に係る
地盤改良固化技術にあっては旧来より所謂薬液注入工事
等が盛んに行われ更なる改良研究も行われてきている。

【０００４】しかしながら、含水比が比較的高い軟弱地
盤にあっては、溶液系の薬液の地盤内への注入は当該薬
液内の地層内の逸走や地下水汚染等の公害問題が無視出
来なくなり、又、地球規模での環境調和問題等のクロー
ズアップにより近時セメントや石灰，スラグ等の所定の
粉体を薬液に代えて当該地盤内に噴射して地盤内土壌と
攪拌翼を介し混合攪拌して固化させる粉体噴射攪拌工法
（所謂ＤＪＭ工法）が開発され、種々の研究改良を経て
盛んに実用化され、多くの施工実績が上げられるように
なっている。

【０００５】かかる粉体噴射攪拌工法は地下水汚染等を
避けるメリットがあり、ますます施工量が拡大する勢い
にあるが永年に亘る薬液注入工法に替えるべく、開発さ
れた新技術であるために解決することが望ましい種々の
潜在的問題を有している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】かかる粉体噴射攪拌工
法に用いる粉体噴射攪拌ロッドが図５に示す様に該粉体
噴射攪拌ロッド１が断面円形、或いは、断面方形のシャ
ンク２，２' の径方向所定部位に攪拌翼３を一体固設側
延し、その基部に粉体噴射ノズル４を該攪拌翼３の軸方
向に臨ませて配設し、シャンク２，２' 内の腔部５，５
' 内に軸方向に設けたセメントや石灰，スラグ等の粉体
の気体輸送通路のパイプ６を該粉体噴射ノズル４に接続
するように設け、空気等の気体により地上のプラントか
ら粉体を気体輸送して粉体噴射攪拌ロッド１を所定の地
盤中に回転貫入させ、所定深度に達したところで該粉体
噴射攪拌ロッドの押し込み、或いは、引き揚げプロセス
にて噴射ノズル４から輸送気体、及び、粉体を噴射して
攪拌翼３により地盤内土壌と攪拌混合させて経時的に固
化を図り、輸送気体はシャンク２の軸方向長さ方向に配
設した揚昇部としてのスピル７や稜部７' に沿いシャン
ク２，２' による回転を介して形成される削孔８との間
の間隙９、或いは、９' からエアリフト等により地上の
フィルタに揚昇されて除塵処理後大気中に逸散されるよ
うにされている。

【０００７】而して、かかる粉体噴射攪拌工法は前述し
た如く、薬液注入工法に対し比較的新しい技術であるた
めに輸送粉体の挙動のメカニズムは未だ充分に解明され
ておらず、実際の施工にあっては施工深度にもよるが、
例えば、２０数メートルを超える深度ではしばしば噴射
ノズル４に於て粉体の閉塞現象が生じ、これに対処する
に、輸送気体の送給圧をアップすれば良いのであるが、
コンプレッサの能力もあって輸送気体の圧力上昇による
閉塞解消が出来ないという欠点があった。

【０００８】ところで、粉体の気体輸送通路６の所定部
位にブースタを設けて気体送給機能を助勢することも考
えられるが、当該気体輸送通路６の先端に噴射ノズル４
が設けられているため、該噴射ノズル４自体に粉体の閉
塞現象が生ずる当該ブースタ助勢では閉塞を解消出来難
いという難点があった。

【０００９】そして、実際の施工にあってはベテランの
オペレータが地上の削孔プラントにてコンプレッサの圧
力上昇，抵抗圧上昇等を適宜に測定検知し、粉体噴射攪
拌ロッド１を引き揚げて噴射ノズル４をクリーニングし
たりするメンテナンスを必要とする煩瑣な工数を辿らざ
るを得ないという不都合さがあった。

【００１０】そして、上述した如く、粉体噴射攪拌工法
における粉体のプロセスメカニズムは充分に解明されて
いないものであるが、所定深度からのロッド１の引き揚
げを行うと不測にして、噴射ノズル４から気体が間欠的
に抜けて閉塞が自然解消され、そこで、再び粉体噴射攪
拌ロッド１を所定深度まで削孔させるプロセスを反復し
ていた。

【００１１】しかしながら、上述した如く、粉体噴射の
プロセスメカニズムが充分に解明されていないため、充
分にこれに対処する手段の検討研究がされ得ないという
ネックがあった。

【００１２】

【発明の目的】この出願の発明の目的は上述従来技術に
基づく近時新規に実用化されている粉体噴射攪拌工事に
伴う施工ロッドのシャンク内の粉体噴射ノズルでの不規
則的な粉体の閉塞の問題点を解決すべき技術的課題と
し、試行錯誤的な反復実験と得られた実績データから粉
体噴射ノズル内の構造的メカニズムはともかくとして用
いる輸送気体の運動エネルギーを用いて噴射の前後いず
れかに動圧変化を付与することにより、当該噴射ノズル
の閉塞を解消することが出来るようにし、さまざまな利
点を有する粉体噴射攪拌工法を設計通りにスムーズに行
うことが出来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粉体噴射攪拌ロッド、及び、その
使用方法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、軟弱地盤等の所定の地
盤中にセメントや石灰，スラグ等の改良材としての粉体
を空気等の気体輸送を介して輸送し、所定深度で噴射し
攪拌翼により地盤中の土壌と攪拌混合して経時的に固化
させ、輸送に与かった気体は施工ロッドのシャンクのス
ピルや稜部等の揚昇部から地上に揚昇させてフィルタを
介し除塵後大気に逸散させるようにし、而して、在来態
様同様に施工中にシャンクに固設した攪拌翼の基部に設
けられた粉体噴射ノズルに該粉体の閉塞等が生じる虞が
ある時には該シャンク内に設けた粉体の気体輸送通路に
併設した別の気体通路により該通路の先端に設けたエジ
ェクタを粉体噴射ノズルに傾斜する方向等に併設し、気
体をエジェクタを介して該粉体噴射ノズルに噴射するこ
とにより閉塞している粉体をルーズにして閉塞を解消
し、更には噴射ノズルをクリーニングし、或いは、スピ
ルや稜部等の揚昇部に向けて気体通路から別体のエジェ
クタを上向き傾斜等して臨ませ、揚昇部に於ける揚昇を
助勢し、噴射ノズルの背部に於ける負圧を大きくして該
噴射ノズルを閉塞している粉体を吸引除去し、該閉塞を
解消しクリーニングするようにし、これらのものを更に
は併せ有するようにし、これにより一旦施工開始した後
の粉体噴射攪拌ロッドによる施工が所定深度にてスムー
ズに行え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、この出願の発明の実施例を図１〜図４
を参照して説明すれば以下の通りである。

【００１５】尚、図５以下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１に示す実施例において１' はこの出願
の発明の１つの要旨の中心を成す粉体噴射攪拌ロッドで
あり、軟弱地盤改良工事に供される態様であってそのシ
ャンク２' は図７に示す態様同様に断面方形であってそ
の軸方向長さ所定部位（１箇所とは限らない）には径方
向に一対の断面略Ｃチャンネル型の攪拌翼３，３が固設
外延され、その基部には該攪拌翼３の長手方向に指向し
て粉体噴射ノズル４が各々臨まされて配設され、シャン
ク２' 内の腔部５' 内には中心方向に沿ってセメントや
石灰，スラグ等の改良材としての粉体の気体輸送通路６
が併設され、その先端は分岐されて各粉体噴射ノズル４
に接続されている。

【００１７】而して、この出願の発明においてはシャン
ク２' 内の腔部５' 内にて粉体の気体輸送通路６に沿っ
て別の気体輸送通路１０が下延され地上のプラントの所
定のコンプレッサに接続されると共に粉体噴射ノズル４
近傍に於て分岐されて他の気体輸送通路１０' を有し、
各気体輸送通路１０，１０' は各々その先端部にチェッ
クバルブ１１，１１' を有し細径のエジェクタ１３，１
３' を介し各粉体噴射ノズル４に斜めに臨まされて接続
されている。

【００１８】尚、１２は気体輸送されるセメントや石
灰，スラグ等の粉体である。

【００１９】上述構成において、噴射粉体攪拌ロッド１
' をして地上の施工プラントにより所定の静圧、及び、
回転力を付与させて当該軟弱地盤に貫入させて所定の削
孔を行い、攪拌翼３，３は地盤内の土壌を削孔攪拌して
ゆく。

【００２０】そして、所定深度に達したところで引き揚
げプロセスに移り、そこで、気体輸送通路６に対し地上
プラントの混合装置により在来態様同様にセメントや石
灰，スラグ等の粉体１２が所定の流量で空気により気体
輸送され粉体噴射ノズル４，４から攪拌翼３，３内の基
部にてその長手方向に指向して噴射され、地盤内の土壌
と攪拌翼３，３により攪拌混合されて所定に経時的固化
がなされる。

【００２１】而して、前述した如く削孔に伴って粉体噴
射がなされると、解明されていない不測のメカニズムに
より粉体噴射ノズル４には当該粉体による閉塞現象が不
可避的に生ずる。

【００２２】そこで、この出願の発明においては別設の
気体輸送通路１０を介し各粉体噴射ノズル４に所定圧力
（動圧）の空気１３を圧送供給して該粉体噴射ノズル４
に噴射することにより閉塞が発生している場合には閉塞
している粉体をその動圧により破壊して除去し、又、閉
塞されいない状態ではクリーニング作用を付与して閉塞
を未然に防ぐ。

【００２３】そして、噴射された粉体１２は上述の如
く、攪拌翼３により地盤内土壌と攪拌混合されて経時的
に固化していくが、輸送に供された気体の空気は在来態
様同様にシャンク２' の揚昇部としての稜部７' から在
来態様同様に削孔８の間に形成される間隙９' を介して
エアリフトされ地上のプラントのフィルタを介し除塵さ
れて大気に逸散される。

【００２４】したがって、当該実施例においては粉体噴
射攪拌ロッド１' を閉塞発生を予測される深度で地上に
引き揚げてクリーニング等することがなく、施工中に全
く自動的に閉塞を解消し、且つ、クリーニング作用を行
うことが出来る。

【００２５】勿論、施工に際しては粉体噴射は引き揚げ
プロセスばかりでなく、下降プロセスにおいても行うこ
とが出来、閉塞解消用の気体１３の圧送は常時、或い
は、所定サイクルで脈動的に付与することが出来る。

【００２６】尚、粉体噴射ノズル４に発生する閉塞はチ
ェックバルブ１１，１１' により当該気体輸送通路１
０，１０' には波及しないようにされている。

【００２７】そして、図２に示す実施例は粉体噴射ノズ
ル４に対し閉塞解消用、或いは、クリーニング用の気体
輸送通路１０''，１０''' をエジェクタ１３，１３' を
介し複数で接線方向に傾斜させて臨ませて接続する態様
であり、その作用効果は上述実施例と実質的に変りはな
いものである。

【００２８】上述実施例は粉体噴射ノズル４に於ける閉
塞の解消を当該粉体噴射ノズル４部分に限ってのみその
動圧により行うようにした態様であるが、図３に示す実
施例は上述実施例のメカニズムに加えて粉体の気体輸送
通路６の側部に更に別の気体輸送通路１０１を併設し、
その底部を有底にし、且つ、揚昇部の稜部７' に向けて
斜め上向きにそのエジェクタ１３''，１３''…を分岐接
続して臨ませた態様であり、当該実施例においては所定
圧力，流量の別の気体（空気）が気体輸送通路１０，１
０' 、及び、１０１から送給され、粉体噴射ノズル４に
於ては閉塞粉体を破壊し、該閉塞現象を解消するばかり
でなく、シャンク２' の揚昇部の稜部７' にエジェクタ
１３''，１３''，１３''を介し上向きに気体を噴射して
エアリフトを助勢し、結果的に揚昇部７' に於ける負圧
を大きくして粉体噴射ノズル４に対する気体吸引作用を
加えて該粉体噴射ノズル４に於ける閉塞粉体の除去にプ
ッシュプル裡の作用により粉体噴射ノズル４に於ける閉
塞解消を助勢すると共にクリーニング作用を助勢するよ
うに作用する。

【００２９】図４に示す実施例は上述図３に示す実施例
のシャンク２' 内の腔部５' に於ける気体輸送通路構造
を簡略にするべく、所定部位まで基部からの気体輸送通
路１０１を設け、そこから、電磁バルブ１４，１４' を
介し粉体噴射ノズル４への閉塞解消気体輸送通路１０１
' と揚昇部の負圧助勢エジェクタに接続する気体輸送通
路１０１''を分岐させるようにした構造の実施例の態様
であり、その奏する作用効果は上述実施例と変りはない
ものである。

【００３０】当該態様においては電磁バルブ１４，１４
' を地上のプラントにリード線１５，１５で接続し、電
気的に粉体噴射ノズル４の気体供給量と揚昇部７' への
供給量を適宜にコントロールすることが出来るものであ
る。

【００３１】尚、この出願の発明の実施態様は上述各実
施例に限るものでないことは勿論である。

【００３２】

【発明の効果】以上、この出願の発明によれば、基本的
に従来の薬液注入による軟弱地盤改良等に比し、公害問
題解消機能等に優れるセメントや石灰，スラグ等の改良
材の粉体噴射攪拌施工を行うに際し、従来不可避的に不
測にして粉体噴射ノズルに発生していた粉体による閉塞
が施工中に自動的に解消され、且つ、クリーニングされ
るために閉塞を生ずる虞がある時、或いは、発生した時
に粉体噴射攪拌ロッドを地上に所定深度から引き揚げて
クリーニング等を行う煩瑣な手間が省け、施工工数も短
縮され能率アップ，施工期間短縮につながり、設計通り
の粉体噴射攪拌工事が行われ、施工精度も向上するとい
う優れた効果が奏される。

【００３３】そのため、粉体気体輸送通路での粉体の流
過もスムーズに行われ、粉体噴射ノズルの機能も常に設
計通りに維持されるという効果もあり、又、輸送気体の
エアリフト等の揚昇もスムーズに行われるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この出願の発明の１実施例の部分断面正面図で
ある。

【図２】同、設計変更態様の部分拡大断面図である。

【図３】他の実施例の図１相当の部分断面側面図であ
る。

【図４】同、実施例の要部模式図である。

【図５】在来態様の粉体噴射攪拌ロッドの部分断面概略
斜視図である。

【図６】同、１態様のシャンクの平断面図である。

【図７】別態様の平断面図である。

【符号の説明】

７，７' 気体揚昇部 ２' シャンク ３ 攪拌翼 ４ 粉体噴射ノズル ６ 粉体の気体輸送通路 １' ，１''，１''' 粉体噴射攪拌ロッドに併設され
た通路 １０，１０' ，１３，１３' エジェクタ １３''' 別の気体輸送通路

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】側部に気体揚昇部を有するシャンクの所定
   部位に固設外延した攪拌翼に臨ませた粉体噴射ノズルに
   該シャンク内に基部から接続する粉体の気体輸送通路を
   接続する粉体噴射攪拌ロッドにおいて、上記シャンク内
   にて該粉体の気体輸送通路に併設された別の気体通路が
   その先端のエジェクタを上記粉体噴射ノズルに臨ませて
   配設されていることを特徴とする粉体噴射攪拌ロッド。
2. 【請求項２】上記エジェクタが粉体噴射ノズルに傾斜状
   に配設されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の粉体噴射攪拌ロッド。
3. 【請求項３】側部に気体揚昇部を有するシャンクの所定
   部位に固設外延した攪拌翼に臨ませた粉体噴射ノズルに
   該シャンク内に基部から接続する粉体の気体輸送通路を
   接続する粉体噴射攪拌ロッドにおいて、上記シャンク内
   にて該粉体の気体輸送通路に併設された別の気体通路が
   その中途から別のエジェクタを介して上記気体揚昇部に
   接続されていることを特徴とする粉体噴射攪拌ロッド。
4. 【請求項４】上記エジェクタが気体揚昇部に上向き傾斜
   姿勢で接続されていることを特徴とする特許請求の範囲
   第３項記載の粉体噴射攪拌ロッド。
5. 【請求項５】シャンクを地盤中に貫入させその所定部位
   に形成した粉体噴射ノズルから気体輸送された粉体を地
   盤に噴射し該粉体噴射ノズルの部位からシャンクに固設
   外延した攪拌翼にて土壌と攪拌混合するようにする粉体
   噴射ロッドの使用方法において、上記粉体噴射ノズルの
   閉塞を該粉体噴射ノズル内を供給する気体の噴射により
   解除すると共に該粉体噴射ノズルをクリーニングするよ
   うにすることを特徴とする粉体噴射ロッドの使用方法。
6. 【請求項６】上記気体噴射を粉体輸送気体圧の上昇に伴
   って行うようにすることを特徴とする特許請求の範囲第
   ５項記載の粉体噴射ロッドの使用方法。