JPS6153912A - 円柱状硬化壁の造成による地盤改良方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、円柱状硬化壁の造成による地盤改良方法に関
し、硬化剤と土壌とを効率良く均質に混合攪拌できると
ともに、動圧による締め付けをなくしてロッドの回転を
円滑に行ない、目的地盤を均−且つ容易に改良してゆく
ものを提供する。

〈従来技術〉 一般に、砂質土、砂れき層及び粘性土等の軟弱地盤にお
ける基礎工事、掘削等に際しては、止水機能や地盤強化
機能を持たせるため円柱状硬化壁を連続的に構築する必
要がある。

この円柱状硬化壁の従来工法としては、例えば、特公昭
５０−１４８０３号公報に開示された発明のように、予
め回転ロッドを回転下降させて硬化剤の注入孔を明け、
ロッドが最下降した段階で硬化剤を高速噴射させつつ、
回転ロッドを口伝上列せしめて、周辺土壌を硬化剤の噴
流により崩壊攪拌しながら、土壌中に硬化剤を混入して
円柱状硬化壁を造成していくものがある。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、上記方法は、回転ロッドから高速噴射さ
れる硬化剤で周辺土壌をいきなり切り崩してゆくものな
ので、周辺土壌の硬・軟によって土壌粒子の配列の崩壊
に差異が生じ、硬化剤と土壌との混線が必ずしも均質に
行なえないという問題があり、この均質性の欠如は、ひ
いては強度の低い硬化部分を生ぜしめて、特に当該硬化
壁を止水壁に用いた場合には、止水機能を着しく低下さ
せることになる。

また、一般に、硬化壁構成の対象となる地盤の土質や深
さによって回転ロッドに負荷される動圧が変化するが、
上記方法では、回転上昇しようとする回転ロッドから硬
化剤を高速噴射するので、噴射流で崩壊した土壌に硬化
剤が混練して撹乱雰囲気を形成し、高圧により膨張しよ
うとするこの撹乱雰囲気が周辺土壌によって逃げを失っ
て回転ロッドの周囲を締め付けようとするため、噴射ロ
ッドの上昇が円滑にならないという問題もあった。

さらに、上記撹乱雰囲気の周辺土壌からは、高速攪拌に
よる周辺地盤の排除で全壊となった土壌がロッドに沿っ
て移動し、ロッド上方の地盤を隆起させる場合、が少な
くなかった。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明は、上記問題を解消するものであり、回転ロッド
への動圧の負荷を減少せしめてロッドの回転上昇を円滑
にし、目的地盤以外に影響が及ぶことなく、硬化剤と土
壌粒子との攪拌混合を均質且つ容易に行なって強度の平
均化した硬化壁を造成することを目的として提案された
ものであり、この目的を達成するために、次のように構
成される。

即ち、回転上下動するように構成した二重管構造の回転
ロッドの先端側に穿孔バルブを連結し、穿孔バルブの先
端面に流出孔を、また、その側周面に噴出孔を各々開口
し、回転ロッドの二重管の一方に流出孔を、他方に噴出
孔を連通して、回転ロッドに圧送した安定液を、上記流
出孔から低圧力で吐出するとともに、噴出孔からも高圧
力で噴射しつつ、回転ロッドを回転降下せしめて、ロッ
ド周辺の土壌を予め均質に攪拌混合したのち、硬化剤を
前記噴出孔から高圧力で噴射した状態で、この噴射方向
に変化を与えて回転ロッドを上昇せしめることにより、
ロッドを中心とする円柱状硬化壁を上方に向って連続形
成するものである。

〈発明の効果〉 そこで、上記構成によってもたらされる本発明の効果を
述べると、第一に、予め安定液を回転ロッドの流出孔及
び噴出孔から目的地盤に注入して土壌を細粒子に崩壊・
攪拌し、ロッドに沿った上下方向に流動体状の、いわゆ
る改良孔を造成することができる。

従って、この改良孔に沿って、爾後的に硬化剤を高圧噴
射すれば、流動状の土壌混練物の隅々にまで硬化剤がゆ
き亘って、土壌と硬化剤の混合・攪拌が非常に均質且つ
迅速に達成でき、土壌中に造成される円柱状の硬化壁の
強度を平均化して地盤改良を効率良く行なうことができ
、特に止水壁として用いた場合には高い強度を持たせる
ことができる。

第二に、従来のように、当初から硬化剤を土壌に高圧噴
射して、この噴射圧より土壌粒子を強圧的に開削すれば
、目的とする地盤を越えて土壌粒子が崩壊する虞れがあ
るが、本発明のように、先に流動状の改良孔を造成すれ
ば、硬化剤の高圧噴射流を当該流動雰囲気が緩衝的に受
は取めながら、改良孔の内部で土壌の細粒子と硬化剤と
の混合攪拌が迅速に行なわれるので、周辺土壌に過剰の
動圧が負荷することなく、目的地盤以外にＦＪ’Ｊが及
ぶことを阻止できる。

第三に、高圧噴射された硬化剤は、予め安定液により造
成された土壌流動体に圧入されるので、土壌と硬化剤の
混線体は周辺土壌により移動を制限されつつも、この流
動体の中をある程動円滑に移動して動圧を拡散せしめる
ので、逃げ場を失ったこの土壌と硬化剤の混練体が回転
ロッドを締め付けて回転上昇に支障を来たしたり、損傷
を与えること等を防止できる。

第四に、上記改良孔に噴射した硬化剤は、既述したよう
に、改良孔を構成する土壌流動体に緩衝的に受は取めら
れるので、過剰の動圧が周辺土壌に負荷されることを抑
制し、余剰土壌の発生をなくして土壌の移動を防止しも
って、地盤を変形させずに所定の硬化壁を連続的に造成
することができる。

〈実施例〉 以下、本発明を実施するための装置を図面に基いて説明
する。

第１図は当該装置の概略正面図、第６図は回転ロフトと
穿孔バルブの要部縦断正面図、第７図は穿孔バルブの平
面図であって、高圧及び低圧ポンプを搭載した動力部２
に、二重管構造の回転ロッド１を回転上下動可能に取付
け、回転ロッド上端３０にスイベル３１を介して可撓ゴ
ムホース３２を二本接続して、その一方を高圧ポンプに
、また他方を低圧ポンプに連結する。

上記回転ロッド１の下端３に穿孔バルブ４を接続し、回
転ロッド１の内管と外管にセメントミルク等の硬化剤若
しくはベントナイト等の安定液を並列状に圧送する。

即ち、上記二重管ロッド１のうち、内管１０には一方の
高圧ポンプを用いて高圧力で硬化剤若しくは安定液を搬
送し、外管１１には他方の低圧ポンプを用いて低圧力で
硬化剤を搬送する。

上記回転ロッド１は、その外管１１の先端外壁部に雄ネ
ジ部１２を切り、内管１０の先端壁部にテーパー状の嵌
挿孔１３を明ける。

一方、穿孔バルブ４は、その外壁１４に雄ネジ部１６を
切り、その内部を貯留室１７として、この貯留室の底壁
１７ａ中夫にＬ字状の噴出孔８を明け、また当該底壁１
７ａの外壁１４寄りに垂直状の流出孔６を３個並列状に
明ける。

上記噴出孔８の上端開口部８ａに雄ネジ部１８を切り、
筒状の接続子２０の下端を螺合し、その上端をテーパー
状の結合部２１として、前記回転ロッド内管の嵌挿孔１
３に嵌合圧接する。但し、符号２２は、接続子２０とロ
ッド内管１０を保缶にするための○リングである。

また、上記噴出孔８の下端開口部８ｂを穿孔バルブの側
周面７に明け、当該開口部８ｂに噴射ノズル２３を螺合
する。

さらに、上記三本の流出孔６の下端を、穿孔バルブの先
端面５に形成した流出開口室２４に各々連通し、穿孔バ
ルブ上方の貯留室１７を流出開口室２４に流出孔６を介
して接続する。

そして、回転ロッド外管１１の雄ネジ部１２と穿孔バル
ブ外壁１４の雄ネジ部１６とを螺合して、ロッド外管１
１に流出孔６を、また、ロッド管１０に噴出孔８を各々
連通する。

〈施工手順〉 ここで、上記硬化壁造成装置を用いて本発明方法を実施
するための施工手順を、第１図乃至第５図に基いて説明
する。

（１）回転ロッドのうちの内管１０に高圧ポンプを、ま
た外管１１に低圧ポンプを各々接続し、可撓ゴムホース
３２を安定液供給源に連結したのち、回転ロッド１の先
端に穿孔バルブ４を固定する。

そして、目的とする地盤に回転ロッド１を挿し込み、動
力部を駆動させてロッドを援やかに回転下降させなから
、穿孔バルブ４の流出孔６及び噴出孔８から安定液を注
入する。

即ち、ロッド内管１０に高圧ポンプを、また、ロッド外
管１１に低圧ポンプを接続するので、噴出孔８を経てノ
ズル２３には安定液の高圧流分が、そして、流出孔６を
経て流出開口室２４には低圧流分が圧送されて、穿孔バ
ルブ４の下′４５から安定液が３０ｋｇ／ｃ＋ｎ”以下
、より好ましくは１０ｋｇ／ｃｍ”以下の低圧力で吐出
されるとともに、バルブ側周面７がらは安定液が８０〜
４００ｋｇ／ａｍ’の高圧力で噴射される（第１図参照
）。

上記安定液は、ペン）ナイトを初め、セルローズ系重合
体、ガラクトマンノース系ガム等の有機ポリマー溶液若
しくはクリソタイル系アスベスト７アイバー、シリカマ
グネシウム系カチオンファイバー、ナトリウムモンモリ
ロナイト質粘土等の無（幾ケイ酸塩類を単独で或いは適
当に配合して用いたものである。

斯くして地盤に注入される安定液のうち、穿孔バルブ４
の下′４５から吐出される低圧流分は、回転ロッド下方
の土壌粒子の配列を崩１失させてロッドの下降を容易に
するとともに、土壌内に噴流間隙を確保して高圧流分の
噴射効率を向上させる。

また、穿孔バルブ４の側周面７から噴射される高圧流分
は、回転ロッド１を中心とした一定半径の地盤を噴出圧
で崩しながら攪拌し、安定液と土壌粒子とを均質に混練
して安定した流動状混合層を形成する。

（２）このように、安定液を注入しながらロッドを回転
降下させてゆ（と、回転ロッド１を中心とする流動状の
土壌混練層を下方に向って連続的に形成して、所定深さ
に亘る改良孔を円滑に造成できる（第２図参照）。

（３）回転ロッド１が最下降したならば、高圧ポンプの
可撓ゴムホース３２を硬化剤供給源に切り換えるととも
に、低圧ポンプの稼動を停止する。

そして、高圧ポンプにより硬化剤を穿孔バルブ４の側周
１Ｉｉｉ７カラ３０−４０１）ｋ６／ｃａ＋’　テＩ％
圧噴射しなが呟ロッドを回転１別させてゆく（第３図及
び第４図）。

このとき、硬化剤は、予め安定液によって流動状体の土
壌混練体を保った改良孔内に圧入されて、微粒子化した
土壌をさらに攪拌混合することになるので、硬化剤と土
壌との混合は改良孔のすみずみにまで達して、その配合
割合を改良化全体に亘って平均化することができる。

従って、造成される硬化壁はその強度を均質にして強化
壁や止水壁の性能を向上することができる。

尚、上記硬化剤は、セメントとケイ酸ソーダの混合物か
らなるセメントミルク、モルタル等の懸濁物タイプを初
め、ケイ酸ソーダとシリカゾルの混合物等からなる溶液
タイプのものを任意に選択できる。

以上のように、回転ロッドの上昇に伴って硬化剤と土壌
流動体との攪拌混合層が上方に向って連続的に形成され
てゆき、当該混合層の硬化をもって円柱状硬化壁の遺戒
が完了する（第５図参照）、　以下、この硬化壁造成操
作を繰り返すことにより、隣接する円柱状硬化壁を順次
密着させて連続壁を構築し、地盤の強化若しくは改良を
行なうことができる。

また、上記造成方法においては、穿孔バルブの側周面７
がら噴射される安定液及び硬化剤の噴射圧力を変化させ
ることにより、遺ｒ＃、される円柱状硬化壁の径を２０
００ｍ５＋＊で任意に変えることができる。

〈その池の実施例〉 第９図乃至第１１図は、硬化壁造成装置の別、実施例を
示すものであって、穿孔バルブ４の流出開口室２４の内
周壁に雌ネジ部５７を形成して、当該箇所に第二穿孔バ
ルブ５０を螺合したものである。

上記第二穿孔バルブＳＯは、上方の流出貯留室５１と下
方の搬送流出室５２の間に貯留室と連通した噴射ノズル
５３及び上記両室５１．５２の連通・遮断の切換えを行
なう摺動切換弁５４とから構成され、流出貯留室５１の
外壁５５に雄ネゾ部５６を形成して穿孔バルブ４の雌ネ
ジ部５７に螺合することにより、流出貯留室５１を穿孔
バルブの流出孔６に連通する。

また、第二穿孔バルブ５０の側周面５８に噴射ノズル５
３を９０度づつずらした状態で四個突出し、その基端側
を各々流出貯留室５１に連通する。

当該貯留室５１の下方には弁室５９を形成し、その中央
に断面略Ｔ字状の摺動切換弁５４を上下摺動自在に弾圧
バネ６０を介して嵌挿し、弁室５９の底壁に設けた弁座
６１に切換弁５４の円錐状絞り部６２を臨ませる。

尚、符号６３は、切換弁５４の垂直方向に明けた流出案
内孔であり、符号６４は、上記弁座６１の中央と下方の
搬送流出孔５２を結末連通孔である。

斯くしてなる造成装置においては、回転ロッド１を回転
下降しながら安定液をロッドの内管１０及び外管１１に
圧入すると、高圧流分が穿孔バルブ４のノズル２３から
噴射されるとともに、低圧流分が穿孔バルブ４の流出孔
６から第二穿孔バルブ５０の流出貯留室５１に入り、一
方は噴射ノズル５３から吐出され、他方は、さらに切換
弁５４の流出案内孔６３から弁室５９を経て搬送流出室
５２よりバルブ下方に吐出される。

因みに、弁室５９に流入する安定液は低圧分であるので
、弾圧バネ６０の付勢力が切換弁５４に働く押圧力に打
ち勝って切換弁５４を弁座６１から離間した状態に維持
し、もって、上方の流出貯留室５１を下方の搬送流出室
５２に連通するのである（第９図参照）。

従って、穿孔バルブのみを用いた先の実施例に比べると
、本実施例の装置は安定液の注入を多方向から行なって
、土壌の攪拌混合をより効率的に行なえる。

一方、回転ロッド１が最下降して安定液による改良孔の
遺戒が完了したならば、高圧ポンプを回転ロッドの外管
１１に接続し、ポンプより延びた可撓ゴムホース３２を
安定液供給源がら硬化剤供給源に切換える。

そして、硬化剤をロッド外管１１に圧入して（この場合
、内管１０は使用しない）第二穿孔バルブ５０の噴射ノ
ズル５３から噴射し、噴射方向を逐次４５度づつ切換え
なが呟切換揉作後に上昇操作を繰り返えしてゆく。

因みに、第二穿孔バルブ５０の弁室５９に流入する硬化
剤は高圧流分であるので、切換弁５４に働く押圧力は弾
圧バネ６０の付勢力に打ち克って切換弁５４を弁座６に
押圧し、もって、流出貯留室５１と搬送流出室５２との
間を切換弁５４で遮断するのである（第１１図参照）。

従って、硬化剤は第二穿孔バルブ５０の噴射バルブ５３
のみから噴射され、下方の搬送流出室５２から流出する
ことはない。

以上のように、本発明は軟弱土壌中に円柱状硬化壁を造
成する方法なので、硬化壁の連続柱を地中に形成して地
盤強化や地盤改良に適用することができ、より具体的に
は、埋設物の防護、シートバイブの歯抜箇所の止水、立
坑回りの止水と地盤強化、鉄道線路、タンク、鉄塔等の
建造物の基礎強化、道管の沈下防止、掘削底板或いはシ
ールドエの管路部の地盤改良等に適用することが考えら
れる。

【図面の簡単な説明】

図面は発明の実施例を示すもので、第１図乃至第５図は
本発明の実施手順を逐次示した説明図、第６図は本発明
方法を実施するための造成装置の安定液注入状態を示す
要部縦断正面図、第７図は穿孔バルブの平面図、第８図
は硬化剤注入状態を示す第６図相当図、第９図は他の造
成装置を示す第６図相当図、第１０図は第二穿孔バルブ
の平面図、第１１図は当該池の造成装置を示す第８図相
当図である。 １・・・回転ロッド、　　３・・・１の下端、　　４・
・・穿孔バルブ、　　５・・・４の先端面、　　６・・
・流出孔、７・・・４の側周面、　８・・・噴出孔、１
０・・・１の内管、　　１１・・・１の外管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、回転上下動するように構成した二重管構造の回転ロ
   ッドの先端側に穿孔バルブを連結し、穿孔バルブの先端
   面に流出孔を、また、その側面側に噴出孔を各々開口し
   、回転ロッドの二重管の一方に流出孔を、他方に噴出孔
   を連通して、回転ロッドに圧送した安定液を、上記流出
   孔から低圧力で吐出するとともに、噴出孔からも高圧力
   で噴射しつつ、回転ロッドを回転降下せしめて、ロッド
   周辺の土壌を予め均質に攪拌混合したのち、硬化剤を前
   記噴出孔から高圧力で噴射した状態で、この噴射方向に
   変化を与えて回転ロッドを上昇せしめることにより、ロ
   ッドを中心とする円柱状硬化壁を上方に向って連続形成
   することを特徴とする円柱状硬化壁の造成による地盤改
   良方法