JPH0823142B2 - 地中パイルの造成方法及びその造成装置のモニター機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、止水壁、地下連続壁、
基礎地盤の安定工事等において、基礎構造体となる地中
パイルの製造方法及びモニター機構に関し、特にジェッ
トグラウト式地中パイルの造成方法及びその造成装置に
使用されるモニター機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】ジェットグラウト式地中パイルの造成方
法として、従来より例えば本出願人の提案に係る特公平
４−４８８９４号公報に開示されたものが知られてい
る。図４（ａ）〜（ｅ）は、ジェットグラウト式地中パ
イルの造成方法の手順を示す説明図であり、同図（ａ）
は据付工程、同図（ｂ）は穿孔工程、同図（ｃ）は噴射
テスト工程、同図（ｄ）は造成工程、同図（ｅ）は引抜
洗浄工程である。以下、この従来例を図４（ａ）〜
（ｅ）に基づき説明する。

【０００３】据付工程《図４（ａ）》では地上にパイル
造成装置Ｍを設置する。このパイル造成装置Ｍは、注入
管旋回・昇降駆動装置１、硬化材超高圧供給装置２、超
高圧水供給装置３及び圧縮空気供給装置４と、注入管旋
回・昇降駆動装置１に支持された三重管からなる硬化材
注入管５とを備える。上記硬化材注入管５の上端部に
は、硬化材超高圧供給装置２、超高圧水供給装置３、及
び圧縮空気供給装置４と硬化材注入管５とを接続するス
イベル６が接続され、硬化材注入管５の下端部にはモニ
ター機構７が接続される。

【０００４】上記スイベル６は、図５（Ａ）に示すよう
に、スイベル本体６０の上部の周面に開口した超高圧水
・硬化材兼用のジェット入口６ａと、ジェット入口６ａ
と連通してスイベル本体６０の軸心に沿って下端面まで
延びるジェット通路６ｅと、下部の周面に開口したエア
入口６ｃと、中間高さ部の周面に形成した超高圧水入口
６ｂと、超高圧水入口６ｂに連通する超高圧水通路６ｆ
と、エア入口６ｃに連通するエア通路６ｇとを備えてい
る。なお、超高圧水通路６ｆ及びエア通路６ｇは、それ
ぞれジェット通路６ｅの周囲にこれとは独立に環状の通
路として形成されている。

【０００５】上記モニター機構７は、図５（Ｂ）に示す
ように、モニター本体７０の軸心に沿って上下に貫通す
る超高圧水・硬化材兼用のジェット通路７ｅと、ジェッ
ト通路７ｅの下端部に形成した給水ノズル７５と、給水
ノズル７５の入口に設けた逆止弁７４及びその上流側の
ボール弁座７２と、モニター本体７０の周面に径方向外
向きに開口され、ジェット通路７ｅにボール弁座７２よ
りも上流側で連通する噴射ノズル７ａと、噴射ノズル７
ａの周囲から径方向外向きにエアを噴出するエアノズル
７ｃと、噴射ノズル７ａよりも高位置で、モニター本体
７０の周面に噴射ノズル７ａの開口方向と反対向きに開
口された噴射ノズル７ｂと、噴射ノズル７ｂの周囲から
径方向外向きにエアを噴出するエアノズル７ｄとを備え
ている。また、モニター本体７０の下部外周面には縦孔
１０を掘削するための羽根ビット８が、モニター本体７
０の下面には掘削用ビット９が付設されている。

【０００６】穿孔工程《図４（ｂ）》では、縦孔掘削工
程と注入管挿入工程とが並行して行われる。即ち、所定
の施工位置に硬化材注入管５を垂直に立て、硬化材注入
管５の管上部に接続したスイベル６《図５（Ａ）参照》
のジェット入口６ａに超高圧水供給装置３を接続し、硬
化材注入管５の管下部に接続したモニター機構７《図５
（Ｂ）参照》の給水ノズル７５から約０〜５０気圧の水
Ｗを下向きに給水し、注入管旋回・昇降駆動装置１を作
動させて硬化材注入管５を旋回させながら下降させて、
羽根ビット８で縦孔１０を穿孔するとともに、硬化材注
入管５を地中の所定の深さまで挿入する。なお、硬化材
注入管５によらずに、別の穿孔管（図示せず）で同様の
縦孔１０を穿孔する場合もある。

【０００７】噴射テスト工程《図４(ｃ)》では、ジェッ
ト入口６ａからスチールボール７１を投入して、ボール
弁座７２を閉じる。次いで、スイベル６のジェット入口
６ａに硬化材超高圧供給装置２を、超高圧水入口６ｂに
超高圧水供給装置３を、エア入口６ｃに圧縮空気供給装
置４をそれぞれ接続し、注入管旋回・昇降駆動装置１を
作動させて、硬化材注入管５を試行的に設定された回転
速度で旋回駆動するとともに、試行的に設定された上昇
ストローク速度で上昇させる。

【０００８】造成工程《図４（ｄ）》では、硬化材超高
圧装置２を作動させてスイベル６の硬化材入口６ａから
硬化材Ｇを圧入するとともに、超高圧水供給装置３を作
動させてスイベル６の超高圧水入口６ｂから超高圧水Ｗ
を圧入し、エア入口６ｃから圧縮空気を圧入する。これ
により、硬化材注入管５の下部に組み付けたモニター機
構７の下段の噴射ノズル７ａから硬化材Ｇを管半径方向
へ連続的に噴射させるとともに、上段の噴射ノズル７ｂ
から超高圧水Ｗを管半径方向へ連続的に噴射させる。

【０００９】そして、注入管旋回・引上げ駆動装置１を
作動させて、硬化材注入管５を旋回駆動しながら引上げ
駆動することにより、下段の噴射ノズル７ａから超高圧
で連続的に噴出する硬化材Ｇを、及び上段の噴射ノズル
７ｂから超高圧水Ｗを旋回さながら引上げて行き、その
噴出力でその周囲の地盤を切削するとともに、その切削
域１１に未硬化パイルＰを造成する。

【００１０】引抜洗浄工程《図４（ｅ）》では、硬化材
注入管５を地上に引き抜き、管内を清水で洗浄する。こ
の後、次の造成地点に移動し、同様の手順で土中に未硬
化パイルＰを造成する。この未硬化パイルＰが硬化する
ことにより地中に基礎構造体１３が造成される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例のモニター
機構７は、下段の噴射ノズル７ａから硬化材Ｇを噴射さ
せるとともに、上段のノズル７ｂから超高圧水Ｗを噴射
させ、その噴出力でその周囲の地盤を切削するととも
に、その切削域１１に円柱状の未硬化パイルＰを造成す
るものであるが、現状では必ずしも大きなパイルＰを造
成することができない。このため、基礎構造体１３の造
成に時間がかかる。本発明はこのような事情を考慮して
なされたもので、穿孔工程において大きな縦孔１０を穿
孔しなくても、パイルＰの直径をさらに大きく造成する
ことができ、基礎構造体１３を短期で造成することを技
術課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明が採用した手段は、前記モニター機構７の上
段と下段に配置した噴射ノズル７ｂ・７ａのうち、下段
の噴射ノズル７ａを屈曲自在な噴射管８３の先端部８４
に開口形成し、硬化材Ｇの注入圧で上記噴射管８３を管
半径方向へ直伸させることにより、上記噴射ノズル７ａ
のその偏心距離Ｌを上段の噴射ノズル７ｂの偏心距離よ
りも大きく設定したことを特徴とするものである。

【００１３】

【発明の作用】硬化材注入管５を旋回駆動しながら引上
げ駆動することにより、モニター機構７の上段の噴射ノ
ズル７ｂから連続的に噴射する超高圧水Ｗ又は硬化材Ｇ
の旋回噴流でその周囲の地盤を切削するとともに、モニ
ター機構７の下段の噴射ノズル７ａから連続的に噴射す
る硬化材Ｇの旋回噴流で、その周囲の地盤をさらに大き
く切削し、その切削域１１に未硬化パイルＰを造成する
が、本発明ではモニター機構７の下段の噴射ノズル７ａ
を屈曲自在な噴射管８３の先端部８４に開口形成し、硬
化材Ｇの注入圧で上記噴射管８３を管半径方向へ直伸さ
せることにより、下段の噴射ノズル７ａの軸心からの偏
心距離Ｌを上段の噴射ノズル７ｂの偏心距離よりも大き
く設定したので、この噴射ノズル７ａから噴出する硬化
材Ｇの噴出力は、偏心距離Ｌを大きくした分だけ減衰が
少なくなる。これにより、硬化材Ｇはより遠くまで飛翔
し、地盤をさらに大きく切削する。

【００１４】

【発明の効果】本発明では、モニター機構７の下段の噴
射ノズル７ａを屈曲自在な噴射管８３ の先端部８４に開
口形成し、硬化材Ｇの注入圧で上記噴射管８３を管半径
方向へ直伸させることにより、下段の噴射ノズル７ａの
軸心からの偏心距離Ｌを上段の噴射ノズル７ｂの偏心距
離よりも大きく設定したので、地盤をさらに大きく切削
することができる。特に噴射ノズル７ａから硬化材Ｇが
噴出する際には、屈曲自在の噴射管８３は硬化材Ｇの注
入圧で硬直状態になって管半径方向に直伸し、モニター
機構７を回転させた場合でも噴射管８３が垂れ下がるよ
うなことはない。これにより、大きな未硬化パイルを造
成することができ、基礎構造体１３の造成時間を一層短
縮できる。また、本発明では噴射管８３を屈曲自在に形
成したので、穿孔工程において特別に大きな縦孔を穿孔
する必要もない。しかも、噴射管８３が岩石やガス管等
の障害物と接当した場合でも、硬直状態にある噴射管８
３は適宜屈曲して自らの破損を防ぐとともに、ガス管等
を傷つけることもない。

【００１５】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいてさらに
詳しく説明する。図１は本発明に係る地中パイルの造成
方法の造成工程の説明図であり、前記図４（ｄ）に相当
する図である。

【０００１６】パイル造成装置Ｍは、注入管旋回・昇降
駆動装置１、硬化材超高圧供給装置２、超高圧水供給装
置３及び圧縮空気供給装置４と、注入管旋回・昇降駆動
装置１に支持された三重管からなる硬化材注入管５とを
備える。この硬化材注入管５の上端部には硬化材超高圧
供給装置２、超高圧水供給装置３及び圧縮空気供給装置
４と硬化材注入管５とを接続するスイベル６が接続さ
れ、下端部にはモニター機構７が接続される。なお図１
中の符号１５はセメントミルク等の硬化材Ｇを混練する
混練機、１６は貯水層、１７は縦孔１０の上端から排出
される排泥１２を取り除くバキュームカーである。

【００１７】先ず本発明に係るモニター機構を図２及び
図３に基づいて説明する。図２はそのモニター機構の縦
断面図、図３はその底面図である。このモニター機構７
は、モニター本体７０とモニター本体７０の下部に外嵌
固設しスリーブ８０とから成り、このスリーブ８０の外
周面には縦孔用羽根ビット８が、スリーブ８０の下面に
は掘削用ビット８９が設けられ、このスリーブ８０を介
して後述する硬化材噴射用の屈曲自在の噴射管８３が組
み付けられている。

【００１８】上記モニター本体７０には、超高圧水・硬
化材兼用のジェット通路７ｅが上下に貫通形成され、こ
のジェット通路７ｅの外側に環状の超高圧材通路７ｆと
エア通路７ｇとが独立に形成されている。このモニター
本体７０の上部周面に超高圧材通路７ｆと連通する噴射
ノズル７ｂを開口し、この噴射ノズル７ｂの周囲にエア
通路７ｇと連通するエアノズル７ｄを開口する。

【００１９】上記ジェット通路７ｅの下端部には従来例
と同様の給水ノズル７５を形成し、給水ノズル７５の上
流側に逆止弁７４を、さらに上流側にボール弁座７２を
設ける。なお、前記のように硬化材注入管５によらず
に、専用の穿孔管（図示せず）で同様の縦孔１０を穿孔
することもあり、その場合には給水ノズル７５や逆止弁
７４、ボール弁座７２、羽根ビット８、及び掘削用ビッ
ト９は不要である。本実施例では、給水ノズル７５と並
行してジェット連通路８１を形成し、その一端をモニタ
ー本体７０の下面に臨ませる。このジェット連通路８１
はボール弁座７２よりも上流側でジェット通路７ｅと連
通する。同様に給水ノズル７５と並行してエア通路７ｇ
と連通するエア連通路８５形成し、その一端をモニター
本体７０の下面に臨ませる。

【００２０】上記ジェット連通路８１にはニップル８１
ａを介して硬化材用噴射管８３を、また、エア連通路８
５にはニップル８５ａを介してエア噴射管８６を連通す
る。これらの各噴射管８３・８６は、上記スリーブ８０
の下部周面に固設した管取出口金８８を介して半径方向
に延出する。この延出位置は上記噴射ノズル７ｂよりも
底位置で、上記噴射ノズル７ｂの開口方向と反対向きに
設定する。

【００２１】各噴射管８３・８６は屈曲可能な耐圧ホー
スで形成し、共に添わせて結束具８７で結束し、その先
端部に噴射口金８４を設ける。この噴射口金８４には、
図２（Ａ）で示すように、正面中央に噴射ノズル７ａ
を、その噴射ノズル７ａの両側にエアノズル７ｃ・７ｃ
を開口形成する。このエアノズル７ｃから超高圧エアを
噴出させることにより、噴射ノズル７ａから噴射する硬
化材Ｇの到達距離を飛躍的に大きくするのである。な
お、耐圧ホース８３の長さは、噴射ノズル７ｂからの噴
射材が切削するその周囲の切削半径と、造成すべき基礎
構造体１３の所要半径を考慮して適宜設定する。

【００２２】以下本実施例装置の動作について説明す
る。なお、据付工程、穿孔工程、噴射テスト工程、造成
工程、及び引抜洗浄工程のうち、従来例と重複する説明
を省略して、本発明の特徴部分につき説明する。穿孔工
程《図４（ｂ）》において、硬化材注入管５を旋回させ
ながら下降させて羽根ビット８で縦孔１０を削孔する際
には、耐圧ホース８３を図２中の仮想線で示すように、
モニター本体７０に添わせてビニールテープ等で縛って
おく。なお、硬化材注入管５によらずに、別の穿孔管
（図示せず）で同様の縦孔１０を穿孔する場合もあるこ
とは前記の通りである。

【００２３】噴射テスト工程《図４(ｃ)》では、ジェッ
ト入口６ａからスチールボール７１を投入してボール弁
座７２を閉じ、スイベル６のジェット入口６ａと超高圧
水入口６ｂとに硬化材超高圧供給装置２を、エア入口６
ｃに圧縮空気供給装置４をそれぞれ接続するとともに、
管旋回・昇降駆動装置１を作動させて、硬化材注入管５
を試行的に設定された回転速度で旋回駆動する。なお、
造成する未硬化パイルＰの含水量が多くなり過ぎるのを
避けるため、この実施例では超高圧水Ｗに代えて上段の
噴射ノズル７ｂから硬化材Ｇのみを噴射させる。

【００２４】上段の噴射ノズル７ｂから硬化材Ｇを管半
径方向へ連続的に噴射させてその周囲の地盤を切削す
る。一方では、モニター機構７の下段の噴射ノズル７ａ
から硬化材Ｇが噴射しようとする。このとき、屈曲自在
の耐圧ホース８３を縛りつけていたビニールテープは、
硬化材の噴射圧で耐圧ホース８３が硬直状態になること
により切れる。そして耐圧ホース８３は図２中の実線で
示すように、管半径方向へ真直に伸びる。この直伸によ
り、モニター機構７の下段の噴射ノズル７ａの軸心から
の偏心距離Ｌが上段の噴射ノズル７ｂの偏心距離よりも
大きくなり、円滑に造成工程へ移行する。

【００２５】造成工程では、図１に示すように、注入管
旋回・引上げ駆動装置１を作動させて、硬化材注入管５
を旋回駆動しながら引上げ駆動することにより、超高圧
で連続的に噴出する上下段の硬化材Ｇを旋回させながら
引上げて行き、その噴出力でその周囲の地盤を切削する
とともに、その切削域１１に未硬化パイルを造成する。
ちなみに、各硬化材Ｇの吐出圧はそれぞれ２００〜５０
０Ｋｇ／ｃｍ^２、各吐出量は７０〜１５０ｌ／ｍｉｎ、
圧縮空気の吐出圧は６〜１５Ｋｇ／ｃｍ^２、吐出量は
１．５〜５．０ｍ ^３ ／ｍｉｎに設定されている。なお、
破砕された地山の泥醤は噴射ノズル７ａ・７ｂから噴出
する硬化材Ｇとエアーとによって縦孔１０を通って地上
に押し出される。

【００２６】本発明では屈曲自在の噴射管８３を設け、
この噴射管８３の先端口金８４に下段の噴射ノズル７ａ
を開口して、その偏心距離Ｌを上段の噴射ノズル７ｂの
偏心距離よりも大きく設定したので、この噴射ノズル７
ａから噴出する硬化材Ｇは、偏心距離を大きくした分だ
け噴出力の減衰がなくなり、より遠くまで硬化材Ｇが飛
翔して地盤を一層大きく切削する。なお、噴射ノズル７
ａから硬化材Ｇが噴出する際には、図１で示すように、
屈曲自在の噴射管８３は未硬化パイルＰ中で硬直状態に
なり、そのままモニター機構７を回転させた場合でも噴
射管８３が垂れ下がるようなことはない。これにより、
一層大きな未硬化パイルＰを造成することができ、基礎
構造体１３の造成時間を一層短縮できる。

【００２７】本実施例では噴射管８３を屈曲自在な耐圧
ホースで形成したので、穿孔工程において特別に大きな
縦孔１０を穿孔する必要もない。しかも、耐圧ホース８
３が岩石やガス管等の障害物と接当した場合でも、直伸
状態にある耐圧ホース８３は適宜屈曲して自らの破損を
防ぐとともにガス管等を傷つけることもない。また、上
記実施例では超高圧水Ｗに代えて上段の噴射ノズル７ｂ
から硬化材Ｇのみを噴射させることとしたが、超高圧水
Ｗを適量に制限するとともに、硬化材Ｇの含水量をあら
かじめ少なくして地中に造成されるパイルＰの含水量を
適量にすることもできる。

【００２８】なお、上記実施例では噴射ノズル７ａ・７
ｂの近傍に、それぞれエアノズル７ｃ・７ｄを付設した
ものとして説明したが、エアノズル７ｃ・７ｄは必ずし
も必要ではない。また、本発明は上記実施例に限るもの
ではなく、硬化材噴射管８３の形状や組み付け位置につ
いても、適宜変更を加えて実施し得ることは多言を要し
ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るジェットグラウト式地中パイルの
造成方法の造成工程を示す説明図である。

【図２】本発明に係るジェットグラウト式地中パイルの
造成方法で使用されるモニター機構の断面図である。

【図３】本発明に係る上記モニター機構の底面図であ
る。

【図４】図４（ａ）〜（ｅ）は従来例にジェットグラウ
ト式パイルの造成方法の手順を示す説明図である。

【図５】図５（Ａ）は上記従来例で使用されるスイベル
の断面図、図５（Ｂ）は上記従来例で使用されるモニタ
ー機構の断面図である。

【符号の説明】

５…硬化材注入管、 ６…スイベル、 ６ａ…スイベルの硬化材入口、 ６ｂ…スイベルの高
圧水入口、 ７…モニター機構、 ７ａ…下段の噴射ノ
ズル、 ７ｂ…上段の噴射ノズル、 ７ｅ…ジェット通
路、 １１…切削域、 １３…基礎構造体、 ７０…モニター本体、 ８３…噴射管、 ８４…噴射管の先端部、 Ｌ…偏心距離、 Ｇ…硬化材、 Ｍ…パイル造成装
置、 Ｐ…未硬化パイル、 Ｗ…超高圧水。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 硬化材注入管(５)を地表から地中の目標
   深さまで挿入し、 硬化材注入管(５)の上部に組み付けたスイベル(６)の硬
   化材入口(6a)から硬化材(Ｇ)を超高圧で圧入するととも
   に、スイベル(６)の超高圧水入口(6b)から超高圧水Ｗ又
   は硬化材(Ｇ)を超高圧で圧入し、 硬化材注入管(５)の下部に組み付けたモニター機構(７)
   の下段の噴射ノズル(7a)から硬化材(Ｇ)を管半径方向へ
   連続的に噴射させるとともに、モニター機構(７)の上段
   の噴射ノズル(7b)から超高圧水(Ｗ)又は硬化材(Ｇ)を管
   半径方向へ超高圧で連続的に噴射させ、 硬化材注入管(５)を旋回駆動しながら引上げ駆動するこ
   とにより、上段の噴射ノズル(7b)から連続的に噴射する
   超高圧水(Ｗ)又は硬化材(Ｇ)と、下段の噴射ノズル(7a)
   から連続的に噴射する硬化材(Ｇ)との各旋回噴流でその
   周囲の地盤を切削するとともに、その切削域(11)に未硬
   化パイル(Ｐ)を造成し、 この未硬化パイル(Ｐ)が硬化することにより、地中に基
   礎構造体(13)を造成する地中パイルの造成方法におい
   て、 前記モニター機構(７)の上下段に配置した噴射ノズル(7
   b)・(7a)のうち、下段の噴射ノズル(7a)を屈曲自在な噴
   射管(83)の先端部(84)に開口形成し、硬化材(Ｇ)の注入
   圧で上記噴射管(83)を管半径方向へ直伸させることによ
   り、上記噴射ノズル(7a)の偏心距離(Ｌ)を上段の噴射ノ
   ズル(7b)の偏心距離よりも大きく設定したことを特徴と
   する地中パイルの造成方法。
2. 【請求項２】 パイル造成装置(Ｍ)を構成する硬化材注
   入管(５)の下部に組み付けられるモニター機構であっ
   て、 モニター本体(70)の下部周面に、超高圧水(Ｗ)又は超高
   圧硬化材(Ｇ)を噴射する噴射ノズル(7b)と超高圧硬化材
   (Ｇ)を噴射する噴射ノズル(7a)とをそれぞれ上段と下段
   に設け、上段の噴射ノズル(7ｂ)の開口方向と反対向き
   に、下段の噴射ノズル(7a)を開口して構成した地中パイ
   ル造成装置のモニター機構において、 上段と下段に配置した各噴射ノズル(7b)・(7a)のうち、
   下段の噴射ノズル(7a)を屈曲自在な噴射管(83)の先端部
   (84)に開口形成し、硬化材(Ｇ)の注入圧で上記噴射管(8
   3)を管半径方向へ直伸させることにより、上記噴射ノズ
   ル(7a)の偏心距離(Ｌ)を上段の噴射ノズル(7b)の偏心距
   離よりも大きく設定したことを特徴とする地中パイル造
   成装置のモニター機構。