JPH08209739A

JPH08209739A - 多軸掘削工法及び装置

Info

Publication number: JPH08209739A
Application number: JP1583395A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Shibazaki; 光弘柴崎
Original assignee: Chemical Grouting Co Ltd
Current assignee: Chemical Grouting Co Ltd
Priority date: 1995-02-02
Filing date: 1995-02-02
Publication date: 1996-08-13

Abstract

(57)【要約】【目的】掘削軸の掘削刃が到達しない領域の地盤を掘
削する場合に、その掘削の深さをきわめて正確に行う。
そして、固結材の使用量、スラリの発生量を減少させ
る。【構成】複数の掘削軸（５）により地盤を掘削し、ノ
ズル取付台（１０）に設けられた対になったノズル（１
１ａ、１１ｂ）から掘削軸の中心線方向下方へ向けて交
差噴流（１２、１４）を噴射して隣接する掘削軸の掘削
刃が到達しない領域の地盤を該交差噴流により掘削し、
該交差噴流は流体として空気或いは空気と粉体との混合
流体を噴射している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地中に連続壁を造成す
るために用いる多軸掘削工法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】地盤を溝状に掘削し、掘削軸の先端より
セメント等の混合液を吐出し、土中において原位置土と
混合して連続壁を造成し、建築、土木の地下工事におけ
る土留壁、矢板土留工事等における止水壁等を形成する
連壁工法は、非常に有効な技術として広く施工されてい
る。

【０００３】その連続壁の造成において、原位置混合工
法に用いる多軸混合オーガ機を図１０〜図１３について
説明する。

【０００４】図１０及び図１１において、多軸混合オー
ガ機の自走台車１に立設されたガイドポスト２には、駆
動装置３が上下動自在に張設されている。その駆動装置
３の下部には多軸掘削装置４が連結され、この多軸掘削
装置４には複数（図示の例では３本）の掘削軸５Ａ，５
Ｂおよび５Ｃ（以下総称する場合は符号５を用いる）が
取付けられている。

【０００５】これらの掘削軸５の下端には掘削刃６が設
けられ、また、その掘削刃６の上方には掘削刃６と同径
のスクリュー状の移動翼７および棒状の混練翼８が交互
に設けられ、隣接する混練翼８の先端は相互に協働して
原位置土と混合液とを混合して連続壁のユニットを形成
するようになっている。そして、このような装置を図１
２に示すようにＩからＩＩの方向へ順次掘削を進めてい
く。掘削した後、必要に応じて、連続壁にＨ型鋼やシー
トパイルを立込んで土止め性や止水性を向上するように
している。

【０００６】ここで、図１３に示すように、多軸混合オ
ーガ機の掘削刃６の回転面は相互にオーバーラップさ
れ、掘削されるが、符号Χで示される部分が掘削されず
に残ってしまう。このような部分Χをなくす技術とし
て、例えば、特開平２−１１５４０６号公報、実公平５
−４２１５１号公報、実開平６−１２５３２号公報等で
示されている様に、隣接する掘削軸の掘削刃が到達しな
い領域（Ｘで示す部分）の地盤を、チェーン、カッタ等
の機械的手段により掘削していた。また、本出願人はジ
ェット水流を用いる多軸掘削装置として、特開平６−３
３４６３号公報の発明を提案している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、掘削軸の掘削
刃が到達しない領域の地盤を機械的手段により掘削した
場合には、（ａ）掘削ズリが大きくなる、（ｂ）掘削溝
壁面が粗くなる、（ｃ）壁面形状及び強度の面で仕上が
り壁面の品質が劣化する、という問題が存在する。

【０００８】また、特開平６−３３４６３号公報の発明
は、直線性の良い連続壁を造成できるが、ジェット流の
噴出圧及び掘削すべき地盤の硬軟によって、ジェット流
が地盤を必要以上に掘削する、或いは掘削が進み過ぎて
しまう恐れがある。それに関連して、掘削深さについて
は、若干、信頼性に欠ける面があった。

【０００９】本発明は上記した従来技術或いは先行技術
の問題点に鑑みて提案されたもので、掘削軸の掘削刃が
到達し得ない領域の地盤を好適に掘削することが出来
て、しかも、その掘削の深さを極めて正確に制御する事
が出来る様な多軸掘削工法及び装置の提供を目的として
いる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の多軸掘削工法
は、複数の掘削軸により地盤を掘削する工程と、ノズル
取付台に設けられた対になったノズルから掘削軸の中心
線方向下方へ向けて交差噴流を噴射して隣接する掘削軸
の掘削刃が到達しない領域の地盤を該交差噴流により掘
削する工程とを含み、該交差噴流は流体として空気を噴
射している。

【００１１】前記交差噴流は、流体として空気のみを噴
射しても良いが、空気と粉体との混合流体を噴射しても
良い。ここで、粉体としてはセメント系材料の粉体が好
ましいが、これに限定されるものでは無い。例えば砂と
空気との混合流体でも適用可能である。そして、掘削す
る距離が比較的長い場合には、空気と粉体との混合流体
を噴射することが好ましい。

【００１２】また、本発明の多軸掘削装置は、各々が掘
削刃を備えた複数の掘削軸と、該複数の掘削軸に取り付
けられているノズル取付台と、該ノズル取付台に対とな
って設けられて交差噴流を噴射するノズルとを有し、前
記ノズルは、ノズル取付台より下方で且つ隣接する掘削
軸の掘削刃が到達しない領域の地盤を掘削するための交
差噴流を掘削軸の中心線方向下方へ向かって噴射する様
に構成されており、前記交差噴流は流体として空気を噴
射している。

【００１３】ここで前記交差噴流は、流体として空気の
みを噴射しても良いが、空気と粉体との混合流体を噴射
しても良い。

【００１４】本発明の実施に際して、複数対のノズルか
ら複数の交差噴流が噴射されるよう構成するのが好まし
い。

【００１５】また、前記交差噴流は水が噴流体として噴
射される様に構成することも可能である。

【００１６】

【作用】上述した様な構成を具備する本発明によれば、
隣接する掘削軸の掘削刃が到達しない領域の地盤を交差
噴流により掘削する。ここで、交差噴流は極めて高圧で
且つ径が細い噴流を用いて行われるため、交差噴流によ
り掘削された箇所は、機械的手段により掘削された場合
に比較して、地盤をより細分化した状態にて掘削される
のである。また、交差噴流は交差或いは衝突した後には
掘削エネルギを完全に消失するため、交差・衝突後は地
盤を掘削しない。そのため、地盤の掘削範囲を高精度に
て制御することが出来、地盤を必要以上に掘削してしま
うことが無い。

【００１７】ここで、交差噴流が１対のみ噴射される場
合には、掘削軸の降下速度が大きいと交差噴流による掘
削の軸方向ピッチが長くなり、土壌が大塊となって崩壊
する可能性がある。これに対して、複数対のノズルから
複数の交差噴流を噴射させる様に構成すれば、交差噴流
を複数対用いたことにより、掘削軸の降下速度が早くな
っても交差噴流による掘削の軸方向ピッチは非常に小さ
くなるので、その後のスクリュー状の移動翼および棒状
の混練翼における作業を円滑に行うことが出来る。ま
た、掘削箇所から出る掘削ズリが微粒化され、掘削溝の
壁面の凸凹が微小化し、その結果、仕上げられた壁体の
壁面形状の精度及び強度が向上するので品質が向上す
る。さらに、交差噴流の対の数に対応して多段階（例え
ば２段階）にて掘削するため、掘削効率が非常に向上す
るのである。

【００１８】また、従来のジェット噴流による地盤掘削
においては、流体として水を噴射するのが一般的である
が、土壌の種類によっては水で壁面が崩壊したり、掘削
ズリが水と一緒に飛散ったりすることがある。また、水
を用いることにより、その分だけ固結材を大量に使用し
なければならなかった。これに対して本発明によれば、
空気或いは空気と粉体（セメント系材料や砂など）との
混合流体を用いて、水のジェットを用いた場合と同様に
掘削刃が届かない部分を掘削できる。その結果、水を使
用する必要が無くなり、固結材の使用量が激減し、施工
コストが大幅に削減される。また水を用いないため、ス
ラリの発生量も減少し、産業廃棄物となるスラリ処理の
ための費用も節約することが可能となる。

【００１９】

【実施例】以下、図面を参照にして本発明の実施例を説
明する。

【００２０】なお、これらの図面において、図１０−１
３に対応する部分については、同じ符号を付して重複説
明を省略する。

【００２１】図１において３本の掘削軸５Ａ、５Ｂ、及
び５Ｃ（以下総称する場合は符号５を用いる）を支持す
る支持ブラケットは、ノズル取付台１０を構成し、水平
状に設けられている。

【００２２】ノズル取付台１０の形状を図４に示してい
る。該ノズル取付台１０は平面形状八角形に形成され、
３本の掘削軸５を挿通させる孔が形成され、これらの孔
間には長方形状の窓１０ａが形成されている。そして、
このノズル取付台１０の前後の側面には８対のノズルが
配置されている。そのうち４対は上側部に配置され、あ
との４対は上側壁の位置よりも若干後退した位置にある
下側部に配置されている。

【００２３】図２には、本発明の基本的な実施例が示さ
れている。上記ノズル取付台１０の正面側には２個のノ
ズル１１ａ，１１ｂ（以下総称する場合は符号１１を用
いる）が設けられ、各ノズル１１ａ，１１ｂからはジェ
ット状に水が同一平面上で交差するように噴出するよう
に構成されている。各ノズル１１ａ，１１ｂは一定距離
離れて２つで１対となって構成されており、掘削軸５の
軸心と軸心群と平行な同一平面上でジェット流を形成
し、それぞれのジェット流１２ａ、１２ｂ（以下総称す
る場合は符号１２を用いる）は、ほぼ９０度で交差して
いる。ほぼ９０度で交差させることが、掘削効率、掘削
エネルギ消失の観点から理想的であるが、９０度以下で
もよい。しかし、３０度以下では掘削エネルギを消失さ
せる観点から好ましくない。

【００２４】ここで、交差点Ｐにおいて両ジェット流１
２ａ、１２ｂは衝突して、全ての運動エネルギーを失
う。換言すれば、交差点Ｐより上にあるジェット流１２
ａ、１２ｂは土壌を掘削する力はあるけれども、交差点
Ｐ以下の位置の土壌を掘削する能力は全く失われる。そ
して、ノズルの吹出方向を変更させることにより、交差
点Ｐのレベルを上下に変更させ、掘削領域の高さ位置を
きわめて正確に設定して掘削できることになる。

【００２５】なお、図２において、背面側（図２では示
されていない側）にもノズルは設けられているが、説明
及び図示は省略する。

【００２６】図２は一対のジェット流１２のみの例を示
しているが、一対のみであると掘削速度によっては、掘
削する土塊が大塊のまま崩壊する可能性があるので、実
際には図１及び図３に示すように噴出面を若干、例えば
１センチ程度ずらして（図３の符号δで示す寸法）、さ
らに一対のノズル１３ａ，１３ｂ（以下総称する場合は
符号１３を用いる）を設け、掘削軸５の軸心と軸心群と
平行な同一平面上でジェット流１４ａ、１４ｂ（以下総
称する場合は符号１４を用いる）を形成して噴出させ
る。それと共に、図１及び図６に示すように、交差点Ｐ
の位置も偏寄せしめて構成する。それぞれのノズル対か
ら噴射されるジェット流及び衝突後の落下水流が、互い
に干渉しない様にするためである。

【００２７】この様に、複数対（２対）のノズルが平面
上でずれて（偏寄して）配置されることにより、掘削箇
所から出る掘削ズリが微粒化され、掘削溝の壁面の凸凹
が微小化し、その結果、仕上げられた壁体の壁面形状の
精度及び強度が向上して品質が向上する。

【００２８】次に、ノズル１１及びノズル１３から、ジ
ェット水流１２及び１４を噴出させる手段について説明
する。ここで、ノズル取付台１０にノズル１１、１３を
設け、ジェット水流１２、１４を噴出させる構成につい
ては既に述べたが、ノズル１１、１３に対する高圧水の
供給手段について図５を用いて説明する。

【００２９】図５において、掘削軸５Ａがノズル取付台
１０に回転自在に支持されている事は、前述の通りであ
る。この掘削軸５Ａは同心状の２重軸で形成され、内筒
１５と外筒１６との間に高圧水が供給され、該高圧水は
外筒１６に穿設された連通孔１７を通してノズル取付台
１０内の給水孔１８に供給される。そして、該給水孔１
８は各ノズル１１、１３に連通している。

【００３０】図６は掘削軸５Ａの内外筒１５、１６の間
に高圧水を供給する掘削軸５Ａの上端を示し、内筒１５
の端部は蓋１５ａが設けられ、外筒１６の端部には供給
口２０を有する蓋１６ａが設けられている。そして、供
給口２０には水ポンプ２２に連結するパイプ２１が回転
自在な接続口２１ａを介して接続されている。

【００３１】上記実施例においては、１つのノズル取付
台１０の側面に交差噴流を形成させた構成について述べ
たが、図１に示すようにノズル取付台１０の上方に別の
ノズル取付台が配置されている場合には、更に、この上
部ブラケット９をノズル取付台としてノズルを設けるこ
とにより、交差噴流を形成させてもよい。

【００３２】また、１対のノズルはその交差噴流の噴射
方向をリモートコントロール等の手段により可変に構成
させることにより交差点Ｐの位置を保持しつつ、その横
方向における位置を変更できるようにしてもよい。ま
た、交差点Ｐの位置自体上下に変更できるようにしても
よい。

【００３３】また、図８は本発明の他の実施例を示し、
図６における水ポンプ２２に替えてコンプレッサー２３
を設けたこと以外は上記の実施例と同様である。

【００３４】さらに、図９は本発明の別の実施例を示
し、掘削軸５Ａに接続するパイプ２１の中間部にセメン
ト系材料の粉体を供給するノズル２５ａが設けられ、そ
のノズル２５ａはパイプ２５を介して、粉体タンク２４
に接続され、パイプ２１はコンプレッサ２３に接続され
ている。

【００３５】したがって、コンプレッサー２３から高圧
空気を供給すればセメント系の粉体を含んだ噴流体が交
差噴流を構成する。なお、粉体は砂だけでもよく、その
場合の作用効果は同様であり、土壌の質に応じて選択す
ればよい。

【００３６】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、交差噴流
により掘削作用位置が正確に特定できるから無駄な掘削
が発生せず、また必要部分のみ掘削することにより強固
な地盤を確保させることができる。また、ジェット水流
による掘削により、掘削壁面の仕上がり形状や強度が良
好となる。

【００３７】また、交差噴流を複数対（例えば２対）噴
出する様に構成すれば、交差噴流は複数平面（例えば２
平面）において噴出することになり、掘削箇所から出る
掘削ズリが微粒化され、掘削溝の壁面の凸凹が微小化
し、その結果、仕上げられた壁体の壁面形状の精度及び
強度が向上するので品質が向上する。また、交差噴流の
対の数に対応して多段階（例えば２段階）にて掘削する
ため、掘削効率が非常に良い。更に、掘削後の土塊が細
かくなるため、その後のスクリュー状の移動翼および棒
状の混練翼における作業を円滑に行うことが出来る。

【００３８】さらに、交差噴流の噴流体を空気或いは空
気と粉体との混合物等、施工条件によって選択できるの
で、効率および品質の良い掘削溝を提供できる。また、
交差噴流を空気或いは空気と粉体との混合物で構成すれ
ば、水を使用する必要が無いので、固結材の使用量が激
減する。また、スラリの発生量も減少する。従って、施
工コストが大幅に節減されるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す要部の概略正面図。

【図２】本発明の基本的な実施例を説明するための要部
の概略正面図。

【図３】図１の実施例の概略側面図。

【図４】ノズル取付台の平面図。

【図５】同ノズル取付台の一部概略縦断面図。

【図６】掘削軸の端部をしめす断面図。

【図７】図１に示す実施例の要部を示す正面図。

【図８】本発明の他の実施例を示す図。

【図９】本発明の他の実施例を示す図。

【図１０】先行装置を説明する側面図。

【図１１】図１０の掘削軸を示す正面図。

【図１２】先行装置による掘削作業を説明する平面図。

【図１３】図１２の一部拡大図。

【符号の説明】１・・・自走台車２・・・ガイドポスト３・・・駆動装置４・・・多軸装置５、５Ａ，５Ｂ，５Ｃ・・・掘削軸６・・・掘削刃７・・・移動翼８・・・混練翼９・・・支持ブラケット１０・・・ノズル取付台１０・・・窓１１、１１ａ，１１ｂ・・・ノズル１２、１２ａ、１２ｂ・・・ジェット流１３、１３ａ，１３ｂ・・・ノズル１４、１４ａ、１４ｂ・・・ジェット流１５・・・内筒１６・・・外筒１７・・・連通孔１８・・・給水孔２１・・・パイプ２２・・・水ポンプ２３・・・コンプレッサー２４・・・粉体タンク２５ａ・・・ノズル Χ・・・掘削されずに残った部分Ｐ・・・ジェット流の交差点

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の掘削軸により地盤を掘削する工程
と、ノズル取付台に設けられた対になったノズルから掘
削軸の中心線方向下方へ向けて交差噴流を噴射して隣接
する掘削軸の掘削刃が到達しない領域の地盤を該交差噴
流により掘削する工程とを含み、該交差噴流は流体とし
て空気を噴射していることを特徴とする多軸掘削工法。
【請求項２】前記交差噴流は、流体として空気と粉体
との混合流体を噴射している請求項１に記載の多軸掘削
工法。
【請求項３】各々が掘削刃を備えた複数の掘削軸と、
該複数の掘削軸に取り付けられているノズル取付台と、
該ノズル取付台に対となって設けられて交差噴流を噴射
するノズルとを有し、前記ノズルは、ノズル取付台より
下方で且つ隣接する掘削軸の掘削刃が到達しない領域の
地盤を掘削するための交差噴流を掘削軸の中心線方向下
方へ向かって噴射する様に構成されており、前記交差噴
流は流体として空気を噴射していることを特徴とする多
軸掘削装置。
【請求項４】前記交差噴流は、流体として空気と粉体
との混合流体を噴射している請求項３に記載の多軸掘削
装置。