JPH079087B2

JPH079087B2 - 地盤硬化剤噴射注入装置

Info

Publication number: JPH079087B2
Application number: JP1003077A
Authority: JP
Inventors: 渉中西
Original assignee: NIT Inc
Current assignee: NIT Inc
Priority date: 1989-01-10
Filing date: 1989-01-10
Publication date: 1995-02-01
Anticipated expiration: 2010-02-01
Also published as: JPH02183007A; GB2227037B; FR2641560A1; IT1231123B; GB2227037A; CA1334794C; US4971480A; IT8921890A0; FR2641560B1; GB8920762D0

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、軟弱地盤の改良、建設構造物基礎等を目的と
して施工する地盤硬化剤注入に用いられる噴射注入装置
に関する。

［従来の技術］従来、上部噴射ノズルからは、高圧水の周りに気体を添
わせることにより遠方へ噴射し、泥水スラッジを地上に
排出する効果（エアーリフト効果）を利用していたが、
下部噴射ノズルからは気体が噴射されていなかった。従
って、肝心な地盤を改良するための硬化剤においては、
気体包合によるキャビティ形成等の作用による効果が十
分に行われず、単に上部ノズルから噴射された気体のエ
アーリフト効果のみにより地中の余計な泥水スラッジと
下部噴射ノズルから噴射された硬化剤が置換するのみで
あった。即ち、肝心な硬化剤が十分に地中に到達せず、
硬化剤が地上部に噴出し、在来の地中の土との置換率は
２分の１以下であった。

この噴射装置における従来例の歴史的流れは、第８図に
示すごとくである。

すなわち、同図（Ａ）は、最も旧式のものを示し、硬化
剤のみを噴射していたが、次に気体の包合による噴射が
なされるに至った（同図（Ｂ））。

しかし、種々の次点が露呈するに至り、更に２個の噴射
ノズルを設け、上部噴射ノズルより水と気体、下部噴射
ノズルより硬化剤のみを噴射するに至った（同図
（Ｃ））。

しかしながら、これでもなお、上述の欠点が露呈し、硬
化剤にエアーリフト効果をもたらすことができなかっ
た。

［発明が解決しようとする問題点］従来、上部噴射ノズルから噴射される高圧水のまわりに
気体でもって包合した理由は、噴流水の噴射圧が、地
中、水中では急激に衰えてしまい、遠くまでその影響を
及ぼすことができないためであった。そこで、周りに気
体を包むことによりその威力で高圧水の到達距離を伸長
し、來雑物等の除去洗浄を行わしめようとしたのであ
る。

しかし、折角上部ノズルによる気体のエアーリフト効果
によりスラッジを水と共に排出して土中に人為的空間を
作っても、下部噴射ノズルから噴射される硬化剤にエア
ーリフト効果がなければ遠方にある先端の細かい空間に
硬化剤が行き届かず施工の確実性が保てない。従って、
上部ノズルのみのエアーリフト効果をねらっても決して
効率よい地盤改良のための注入作業とは言えない。

そこで、本発明は施工作業をより確実なものとすべく、
硬化剤噴流の到達距離を伸長し、広範囲においてその威
力を及ぼすことによりスラッジと硬化剤の置換効果を促
進することを第１の目的とする。

また、それに伴い装置上端のスイベル（４）を介して通
常、超高圧気体が送られてくる構造上、モニター部
（３）の上部噴射ノズルの気体噴射圧が下部のそれに比
べ高くなるため、上下噴射圧を効果的に調節することを
第２の目的とする。

さらに、気体を下部ノズルから噴射することに伴い、従
来の三重管とは異なる構造の注入管を設計しなければな
らないが、その提供を第３の目的とする。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するために、モニター部３の下部に設置
された下部噴射ノズル16aにまでも加圧気体通路22を連
通せしめ、下部噴射ノズルの核ノズル周辺に同心状の加
圧気体噴射ノズル16bを設ける。これにより、下部噴射
ノズル16からは加圧気体に包合された超高圧硬化剤が噴
出されることになる。

また、これに伴う上下噴射ノズルからの加圧気体噴射差
圧は、上下ノズルの大きさを変えること等により調節す
ることができる。

なお、特に硬化剤の噴射量を調節すべく、第３、第４等
の補助噴射ノズルを設置することも可能である。

以上、これらの機構を備えるに必要な三重管構造は添付
図面の第２図、第３図、第４図に示すと共に、実施例に
おいて詳しく述べることとする。

［作用］上述のごとく、下部噴射ノズル16bから噴射された加圧
気体は、核ノズル16aから噴射された硬化剤を周囲から
包むような形となり、そのエアーリフト効果で到達距離
を伸長せしめる。

これにより、上部噴射ノズルから噴射される加圧気体を
周囲に包合せしめた超高圧水が、土中のスラッジを除去
し、これによって形成された人為的空間にリフト効果を
伴った超高圧硬化剤が注入される。

このことは、何よりも、遠方にある先端の細かい空間に
硬化剤を行き届かせ、注入の確実性を保つという点で大
きな効果がある。

また、上下加圧気体の噴射圧を調整することにより、折
角エアーリフト効果をねらい空隙率を増した空間を形成
した上部噴流物の威力を無駄にすることなく、上下の一
体的効果を効率よく実現することができる。

［実施例］以下、添付図面に従って本発明の実施例を説明する。

第１図は、本発明に係る第１実施例を示している。即
ち、注入管の先端に設置したモニター部３の側壁に上部
噴射ノズル15と、その下方に下部噴射ノズル16を設けた
場合において、該上部噴射ノズル15の核ノズルから超高
圧水、周囲ノズルから加圧気体を該下部噴射ノズルの核
ノズルから超高圧硬化剤、周囲ノズルから加圧気体をそ
れぞれ噴射するように構成されている。

第２図にスイベル組立図を示す。三重管スイベル４は回
転しないスイベルボデー10をもち、注入管１はベアリン
グ11により回転自在である。

注入管１は、その外筒13の内側に超高圧硬化剤通路1a,
超高圧水通路1b、加圧気体通路1cにより形成され、これ
ら通路は送入口A,B,Cにそれぞれ連通している。

第３図に示すモニター部３の外筒の内側には超高圧硬化
剤通路20、超高圧水通路21、加圧気体通路22を有し、こ
れら各通路は三重管１を介し三重管スイベル４の各対応
する送入口と連通されている。

モニターの上部側壁には核部に超高圧水噴射ノズル15a
とそれを包囲する加圧気体噴射ノズル15bとを有する重
合構造の噴射ノズル15が設置され、15aは超高圧水通路2
1、15bは加圧気体通路22に連通している。

第５図は、この第３図のXX′線における断面図を示して
いる。また、下部側壁には、核部に超高圧硬化剤噴射ノ
ズル16aとそれを包囲する加圧気体噴射ノズル16bとを有
する重合構造の噴射ノズル16が設置され、これらもま
た、16aが超高圧硬化剤通路20、16bが加圧気体通路22に
連通している。

これら上下の噴射ノズル15、16は操作機構２により注入
装置が回転上昇する際大きな一方向のモーメントを受け
ることのないように噴射方向を互いに逆にすべく背中合
わせに設置されている。

上記のように構成された地盤硬化剤噴射注入装置を、ガ
イドホール７の底部に達した段階で、パイプ８、三重管
スイベル４、三重管１を介してモニター部の上下各噴射
ノズルより各噴流物を噴射させながら回転上昇させる。

これにより上部噴射ノズル15からは、まわりに加圧気体
を包合させることによってそのエアーリフト効果をねら
った超高圧水が噴射され、スラッジを除去洗浄する。噴
流水の威力を増すために使用した気体は、次には地表に
逃げようとする際にそのエアーリフト効果によってスラ
ッジや水を容易に排出して土中に人為的空間を作る。そ
の後、下部噴射ノズルから、周囲を加圧気体で包合した
超高圧硬化材を噴射することで従来に比して確実に、し
かも広範囲に、硬化剤とスラッジの置換を行い、土中に
圧力を残すことなく上質の改良体を形成することができ
る。

また、上昇スラッジをポンプ50等で積極的に吸引収集す
ることで、さらに注入効果、注入空隙率を高める。即
ち、従来、上昇スラッジをパッカーにより押し戻したり
垂れ流し状態にしておいたため地中におけるスラッジ密
度を高め、硬化剤の噴射圧を減下しその純度をも希釈に
より低下させていたが、これにより硬化剤との置換率を
高め、空隙率の増した周辺土壌に円柱状の地盤硬化剤注
入層をほとんど瞬間的に造成することができる。

注入管１は、その施工深度に応じて、第４図の注入管組
立図に従って組み立てていけばよい。また、注入管１は
円形に限らず、多角形等、施工状況等に合わせたものを
使用することがより効果的である。

第６図はガイドホール７に本発明である地盤硬化剤噴射
注入装置を操作機構２により支持、地盤の所定深度迄掘
削した状態を示している。

注入装置の上方には３つの送入口Ａ、Ｂ、Ｃ（第２図）
をもつ三重スイベル４が取り付けられている。

送入口Ａには、超高圧硬化剤が、送入口Ｂには超高圧水
が、送入口Ｃには加圧気体が、グラウトポンプ、高圧水
ポンプ、エアーコンプレッサー等により外部からパイプ
８を介して送入される。

各噴流物は三重構造の注入管１を別々に、注入管先端部
に設置されたモニター３へ向かって運び込まれ、第１図
に示すように各噴射口から高圧噴射される。

第７図は、本願発明に係る他の実施例を示している。即
ち、本願発明の他の実施例によれば、上部噴射ノズル及
び下部噴射ノズルの下部に更に１又は２以上の補助噴射
ノズルを設置することができるが、第７図は、一つの補
助噴射ノズル（18）を設置した場合の噴射状態を示して
いる。補助噴射ノズルは、超高圧硬化剤のみを噴射する
ことを目的とするので、硬化剤を補充的に地盤に充填す
る場合等に機能する。

［本発明の効果］本発明は以上の構成より、以下に記載するような効果を
有する。

即ち、下部噴射ノズルからも加圧気体、好ましくは超高
圧気体を噴射させることにより、上下の噴射作用の一体
的効果を増大ならしめる。つまり、単に上部噴射ノズル
の超高圧気体によるリフト効果、超高圧水の威力のみな
らず、下部噴射ノズルから噴射される硬化剤の周りに加
圧気体を包合させることにより、そのエアーリフト効果
で、硬化剤の到達距離を伸長させ、遠方にある先端の細
かい空間にまでも硬化剤が行届き、施工の確実性、効率
よい注入を確保することができる。

更に、上下ノズルからの加圧気体噴射圧を調整すること
により、硬化剤とスラッジとの効率よい置換を行うこと
ができる。従って、硬化剤の充填率の増大、施工の確実
性、所要時間の短縮等を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る地盤硬化剤噴射注入装置におけ
るモニター部の噴射状態、第２図はスイベル組立図、第
３図は、モニター部、第４図は注入管組立図、第５図は
第３図モニターの噴射ノズルをXX′の方向から見た断面
図、第６図は、当該地盤硬化剤噴射注入装置とその周辺
装置、第７図は、本発明に係る他の実施例、第８図は、
従来例の歴史的流れを示している。１……注入管 1a,1b,1c……注入管２……操作機構３……モニター部、４……スイベル５……スラッジ吸引部、６……フィルタープレス７……ガイドホール、８……バルブ 10a……スイベルボデーＡ 10b……スイベルボデーＢ 10c……スイベルボデーＣ 11……ベアリング 15……上部噴射ノズル 15a……超高圧水噴射ノズル 15b……加圧気体噴射ノズル 16……下部噴射ノズル 16a……超高圧硬化剤噴射ノズル 16b……加圧気体噴射ノズル 17……穿孔噴射切替弁 18……下部噴射ノズル 20……超高圧硬化剤通路 21……超高圧水通路 22……加圧気体通路 50……ポンプ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】注入管（１）の先端に設置したモニター部
（３）の側壁に重合構造の上部噴射ノズル（15）と下部
噴射ノズル（16）を設け、前記下部噴射ノズル（16）の
核ノズル（16a）から超高圧硬化剤、周囲ノズル（16b）
から加圧気体をそれぞれ噴射するようにし、前記上部噴射ノズル（15）及び下部噴射ノズル（16）の
周囲ノズル（15b、16b）から噴射される加圧気体の噴射
圧をノズル口径を変化させることで調整するようにした
ことを特徴とする地盤硬化剤噴射注入装置。
【請求項２】注入管（１）の先端に設置したモニター部
（３）の側壁に重合構造の上部噴射ノズル（15）と下部
噴射ノズル（16）を設け、前記下部噴射ノズル（16）の
核ノズル（16a）から超高圧硬化剤、周囲ノズル（16b）
から加圧気体をそれぞれ噴射するようにし、且つ、前記下部噴射ノズル（16）の下部に、更に１また
は２以上の補助噴射ノズル（18）を設置したことを特徴
とする地盤硬化剤噴射注入装置。
【請求項３】前記補助噴射ノズル（18）からは、超高圧
硬化剤のみを噴射する請求項２記載の地盤硬化剤噴射注
入装置。