JPS6249407B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はリバース工法によつて地中深層部に止
水効果の高い地盤を人工的に形成する地盤改造方
法に関する。

地中深層部の地盤改造工法としてリバース工法
なるものが既に提案されているが、このリバース
工法は所定深度まで縦穴の削孔を行なつた後に、
掘削管をそのまま利用して圧力流体の高速噴流に
よる深層地盤の切削とリバース工法による排土を
同時に行ないながら地盤中に空隙の形成を行な
い、その後硬化剤を高密度充填することにより、
施工区域の地盤改造を行なうもので、掘削能率や
掘削土砂の排出効率の向上、改造範囲の拡大、最
小限の硬化剤の使用等が可能で、今後の地盤改造
工法の主流をなすものとして注目されている。

しかしながら、斯かる地盤改造方法において
は、高速噴流によつて地盤中に空隙を形成した直
後は、硬化剤が固結するまでに一時的な応力の解
放が生じ、バランスがくずれるので、空隙の天井
部や側壁からの土砂の崩壊が生じ易く、そのため
地表面の陥没が生じたりするという不都合があつ
た。

本発明はこのような点に鑑みてなされたもの
で、リバース工法によつて所定深度まで掘削を行
なつた後、圧力流体の高速噴射による深層地盤の
切削とリバース工法による揚土排出を同時に行な
いながら地盤改造区域の上部を第１の空隙として
形成し、その後第１の空隙内に硬化剤を高速噴射
して地盤の崩壊を防ぐ固結体を形成し、次いでこ
の固結体の下部にリバース工法によつて掘削土砂
を揚土排出しながら地盤改造区域の下部を第２の
空隙として形成し、しかる後第２の空隙内に硬化
剤を高速噴射により高密度充填することにより、
空隙天井部や側壁からの土砂の崩壊さらには地表
面の陥没を防止し得るようにした高速噴流による
地盤改造方法を提供するものである。

以下、本発明の地盤改造方法を図面に示す実施
例に基づいて説明する。

第１図〜第４図は本発明に係る地盤改造方法の
実施に直接使用される地盤改造装置を示すもの
で、同装置の概要を先ず説明すると、掘削予定位
置の地上には、フレーム１が立設され、その上に
は油圧モータ（図示せず）に作動連結されたロー
タリーテーブル２が回転自在に載置されている。
また、掘削予定位置付近の地上には送水ポンプ
（図示せず）が据え付けられ、これによつて水源
からの水が掘削孔３（縦穴）内に掘削水４として
給水されるように構成されている。

一方、先端に掘削刃５を装着し、前記掘削孔３
を削孔するリバースパイプ６の基端には中空のケ
リーバロツド７の下端が連結され、また該ロツド
７の上端にはスイベルジヨイント８を介して分岐
管９が連結されると共に、この分岐管９の一方端
にカバー１０が被着され、他方端にサクシヨンポ
ンプ１１が接続され、これによつてリバースサー
キユレーシヨン方式による掘削を行なうリバース
サーキユレーシヨンドリル１２を構成している。
そして、このリバースサーキユレーシヨンドリル
１２は支持アーム１３を介してクレーン等の任意
吊り下げ手段により懸吊される。

前記リバースパイプ６およびケリーバロツド７
の外周面には第２図に示すホースバンド１４の締
付けによつて給送部材が一体的に固定されてい
る。この給送部材は、リバースパイプ６およびケ
リーバロツド７のほぼ全長に亘つて伸びる圧力流
体用の水ホース１５、エアーパイプ１６および硬
化剤用のグラウトパイプ１７とで構成されてい
る。リバースパイプ６の先端側にあたる水ホース
１５とグラウトパイプ１７の一端にはそれぞれ横
向きのノズル１８が設けられるが、エアーパイプ
１６はノズルを備えず、水ホース１５のノズル１
８の手前で該水ホース１５と連通している。この
場合、水ホース１５のノズル１８はその内部が二
重構造をなすことにより、水と空気をそれぞれ異
なつた通路を通つて別々の噴射口から外部に噴射
させるように構成されており、しかもエアーパイ
プ１６からの圧縮空気は超高圧水の周囲に沿つて
噴射されるように調整されている。

一方、各給送部材の他端は地上の供給源にそれ
ぞれ接続されている。すなわち、水ホース１５は
超高圧ポンプ（図示せず）を介して水タンクへ、
エアーパイプ１６はエアーコンプレツサー（図示
せず）に、そしてグラウトパイプ１７はグラウト
ポンプ（図示せず）を介してグラウトミキサー
（図示せず）にそれぞれ接続される。

リバースサーキユレーシヨンドリル１２はさら
にリバースパイプ６の先端付近に装着された超音
波測定装置１９を備えており、この測定装置１９
は横方向に超音波を発信し、土壁から反射した超
音波を受信して発信時と受信時との時間差を計測
することにより掘削距離の測定を行ない、以後の
硬化剤充填工程の作業を確実ならしめる。

次に、地盤改造方法の詳細を説明すると、ロー
タリーテーブル２によつてリバースパイプ６を回
転させながら掘削刃５で地盤掘削を行なう。掘削
孔３の形成につれて、送水ポンプの駆動により該
掘削孔３内に掘削水４を順次給水して、その静水
圧により孔内壁を安定維持させる一方、孔内に順
次給水される掘削水４をサクシヨンポンプ１１に
よつてリバースパイプ６の下端開口部から該パイ
プ６内に吸い込んだ後上方に吸引移動させる逆流
により地上へ排水する。ここで掘削孔３内を下方
に向う掘削水４の流速に対してリバースパイプ６
を上昇する掘削水４の流速を相対的に速くするこ
とにより、掘削土砂のリバースパイプ６内への吸
引と該パイプ６内での上昇を効率よく行なうこと
ができ、拙削土砂を迅速かつ確実に地上へ揚土排
出し得る。すなわち、本発明においてはリバース
サーキユレーシヨン方式による掘削工法が採用さ
れるものである。

上記リバース工法による削孔が所定の深度まで
達したら、地上の水タンクと分離遮断されている
水ホース１５を給水可能な状態に接続してから、
超高圧ポンプおよびエアーコンプレツサーの駆動
により、水ホース１５およびエアーパイプ１６に
超高圧水２０と圧縮空気２１を給送し、両圧力流
体を第５図に示すようにノズル１８からパイプ外
に横向きに高速噴射させながら、リバースパイプ
６を回転降下させる。この圧力流体の噴射は、超
高圧水２０の周囲に圧縮空気２１を沿わせるよう
にして行なわれるので、超高圧水２０の飛距離を
一段と拡大することができる。この結果、深層地
盤は圧力流体の持つ運動エネルギによつて切削さ
れ、しかして地中に円筒状の第１の空隙２２が形
成されていく。

この第１の空隙２２の形成時に生じる切削土砂
は、前記リバース工法によつて順次地上へ揚土排
出される。すなわち、サクシヨンポンプ１１の吸
引力によつてリバースパイプ６内に吸い込まれる
掘削水４の集土作用を利用して土砂を該パイプ６
内に集め、これを掘削水４の上昇に伴つて地上へ
揚土排出するもので、切削土砂の排出が極めて効
率よく行なわれる。

土中に所定の空隙２２が形成されると、サクシ
ヨンポンプ１１による揚土排出、圧力流体の給送
並びにリバースパイプ６の回転降下を一時停止さ
せる。次いで、リバースパイプ６を回転させなが
ら超音波測定装置１９を用いて空隙２２の形成状
態を測定する。

所望の空隙２２が形成されていることを確認し
た後、リバースパイプ６を上昇回転させながら、
グラウトポンプの駆動によつてグラウトパイプ１
７にゲルタイムが数分以内の硬化剤２３を送つ
て、第６図に示すようにそのノズル１８から横方
向に高速噴射し、第１の空隙２２内に高密度充填
する。この硬化剤２３としては水ガラス（ケイ酸
ソーダ）、セメントミルク、発泡剤等の混合物が
使用され、かつその周囲に圧縮空気２４を沿わせ
ることにより、硬化剤２３の飛距離が一段と拡大
される。かくして、高密度充填された硬化剤２３
の固化により第１の空隙２２内に第７図に示すよ
うに固結体２５が形成され、これによつて第１の
空隙２２の天井面および側壁からの土砂の崩壊を
防止する。したがつて、第１の空隙２２の形成に
伴つて地表面が陥没したりすることはない。

しかる後再びリバースパイプ６を回転降下させ
ると同時に超高圧ポンプおよびエアーコンプレツ
サーの駆動により、水パイプ１５とエアーパイプ
１６にそれぞれ超高圧水２６と圧縮空気２７を給
送して、固結体２５の下方に第１の空隙２２と同
様、圧力流体による第２の空隙２８を形成する。
この時の切削土砂２９は、前述したリバース工法
によつて順次地上に揚土排出される。第８図はこ
の状態を示す。

第２の空隙２８が形成されると、サクシヨンポ
ンプ１１の吸引、圧力流体の給送ならびにリバー
スパイプ６の降下を停止させ、リバースパイプ６
を回転させながら超音波測定装置１９を用いて第
２の空隙２８の形成状態を測定する。

第２の空隙２８が所定の形状および大きさに形
成されていることが確認されたならば、リバース
パイプ６を上昇回転させながら、グラウトポンプ
の駆動によつてグラウトパイプ１７のノズル１８
から横方向にグラウト等の地盤硬化剤３０を第９
図に示す如く高速噴射させて、第２の空隙２８内
に高密度充填する。なお、この地盤硬化剤３０
は、固結体２５に形成され、リバースパイプ６が
挿通されている孔３１にまで充填され、充填後リ
バースパイプ６と掘削孔３から抜き出して地盤の
改造を完了する。

かくしてこのような地盤改造方法によれば、地
中に止水効果の高い人工地盤３２を形成すること
ができるので、以後同じ方法を繰り返すことによ
り、複数単位の人工地盤３２を連続形成して行け
ば、深層地盤中に一連状の広い面積を有する人工
地盤を形成することができ、これを地下タンク設
置の際の基礎地盤として利用することができる。
また、人工地盤３２の形成に際して、あらかじめ
第１の空隙２２を形成し、この空隙２２に硬化剤
２３の充填により固結体２５を形成しているの
で、一時的に土中での応力のバランスがくずれ、
同空隙２２の天井部や側壁が崩壊し、地表面に陥
没が生じるのを防止し得る。

なお、本発明の地盤改造方法は地下タンクの基
礎基盤に限らず、既製ぐいの根固めにも利用する
ことができ、その場合にはリバース工法によつて
所定の深さまでいく部分の縦孔を削孔し、その孔
底において圧力流体を高速噴射して第１の空隙を
切削形成し、しかる該空隙にコンクリート等の硬
化剤を充填して固結体を形成し、さらにこの固結
体の下方に圧力流体の高速噴射と同時にリバース
工法による揚土排出により第２の空隙を形成し、
この第２の空隙にセメント等を充填すると同時に
鋼管ぐい等の既製ぐいを挿入し、セメントと既製
ぐいを一体的に結合させるようにすればよい。

以上説明したように本発明に係る高速流体によ
る地盤改造方法においては、所定の地中深層部に
人工地盤を形成するに際し、あらかじめ形成すべ
き人工地盤の上方に圧力流体とリバース工法によ
つて第１の空隙を形成し、この空隙に硬化剤を高
密度充填して固結体を形成し、しかる後固結体の
下方に第２の空隙を圧力流体の高速噴射とリバー
ス工法によつて形成して硬化剤を充填し、止水性
の高い人工地盤を形成するようにしたので、一時
的な応力解放による空隙部の肌落ちや、これに伴
う地表面の陥没事故を確実に防止することができ
る。また、縦穴掘削と空隙形成の双方にリバース
工法を採用しているので、掘削土砂の排出を極め
て効率よく行なうことができ、圧力流体の噴射距
離を伸すことができる。しかも圧力流体は超高圧
水と、これの周囲をとり囲む圧縮空気によつて構
成されるため、圧力流体の飛距離が一段と伸びて
改造範囲を拡大させるなど、その効果は非常に大
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施に使用される地盤改造装
置とリバース工法によつて改造予定位置に縦穴掘
削を行なう工程を示す縦断面図、第２図、第３図
および第４図は第１図−線、−線および
−線断面図、第５図は圧力流体によつて第１
の空隙を形成しながら掘削土砂をリバース工法に
よつて排出する工程を示す縦断面図、第６図は第
１の空隙内に硬化剤を充填する工程を示す縦断面
図、第７図は第１の空隙内に固結体を形成した状
態を示す縦断面図、第８図は固結体の下方に第２
の空隙を形成する工程を示す縦断面図、第９図は
第２の空隙内に硬化剤を充填する工程を示す縦断
面図である。 ３……掘削孔（縦穴）、４……掘削水、５……
掘削刃、６……リバースパイプ、１１……サクシ
ヨンポンプ、１２……リバースサーキユレーシヨ
ンドリル、１５……水ホース、１６……エアーパ
イプ、１７……グラウトパイプ、１８……ノズ
ル、１９……超音波測定装置、２０……超高圧
水、２１……圧縮空気、２２……第１の空隙、２
３……硬化剤、２４……圧縮空気、２５……固結
体、２６……超高圧水、２７……圧縮空気、２８
……第２の空隙、３０……硬化剤、３２……人工
地盤。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ リバースサーキユレーシヨンドリルを回転降
   下させながら地盤中に縦穴の削孔を行なうと同時
   にその掘削土砂を掘削水と共にリバースパイプ内
   に吸い込んで揚土排出し、縦穴形成後前記ドリル
   先端部から圧力流体を横向きに高速噴射して深層
   地盤を切削し、その掘削土砂を圧力流体と共にリ
   バースパイプ内に吸い込んで揚土排出することに
   より地盤改造区域の上部を第１の空隙として形成
   し、前記ドリルの先端部から硬化剤を高速噴射し
   て前記第１の空隙に高密度充填することにより地
   盤の崩壊を防ぐ固結体を形成し、前記ドリルを回
   転降下させながら圧力流体を横向きに高速噴射し
   て前記固結体の下方を切削し、その切削土砂を圧
   力流体と共にリバースパイプ内に吸い込んで揚土
   排出することにより地盤改造区域の下部を第２の
   空隙として形成し、次いでドリル先端部から硬化
   剤を高速噴射して前記第２の空隙に高密度充填す
   ることにより人工地盤を形成するようにしたこと
   を特徴とする高速噴流による地盤改造方法。