JPS641607B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (a) 発明の技術分野 本発明は、地中にパイロツト穴を掘削した後
に、高圧水を水平方向に噴射して地中に円筒形の
空洞を形成し、その形成された空洞内にコンクリ
ート等の地盤改良材を打設して新たな地盤を形成
する地盤改造工法等に適用するに好適な地盤改造
装置における、ノズルの移動機構に関する。

(b) 技術の背景 人工地盤の構築に際しては、地中に空洞を掘削
して、その部分をコンクリート等の地盤改良材で
置換し、結果的に地中に板状の強固な人工地盤を
構築する工法が提案されている（特開昭57−
133918、特開昭58−24020、特開昭58−26115、特
開昭58−20819等）。

この工法においては、地盤の掘削を超高圧水を
ノズルから噴射することにより行つてゆくが、ノ
ズルから掘削すべき空洞の壁面までの距離が掘削
の進行につれて長くなると、超高圧水による掘削
能力が低下してしまう。

(c) 従来技術と問題点 第３図はノズルの移動機構の最近の提案例を示
す図である。

従つて、こうした問題点を解決すべく、最近で
は、第３図に示すように、ノズル１をパンタグラ
フ等の平行運動機構２を介して掘削管３に設置
し、油圧シリンダ５により平行運動機構２を駆動
させることによりノズル１を図中水平方向に突出
移動自在に設け、ノズル１を掘削中の空洞壁面に
近づけることにより、ノズル１からの掘削水の噴
出圧力が低くても大口径の空洞の掘削を可能なら
しめようとする提案がなされている。

しかし、こうした場合、平行運動機構２を駆動
する油圧シリンダ５の駆動用に圧油を供給する必
要が有り、圧油ホース６が掘削管３に沿つて掘削
管３に固定する形で敷設されることになる。とこ
ろが、掘削管３は通常、その掘削時には回転運動
を行なうので、掘削管３と共に回転状態にある圧
油ホース６に外部から圧油を供給するためには、
スイベルジヨイント等の複雑な継手を介して圧油
を供給する必要があり、地盤改造装置１３の構造
が複雑化する欠点があつた。

更に油圧シリンダ５に圧油を送るための油圧ポ
ンプ等が必要となり、付帯設備が大型化する不都
合があつた。

(d) 発明の目的 本発明は、前述の欠点を解消すべく、平行運動
機構駆動用の圧油ホースが不要で、従つて、スイ
ベルジヨイント等の複雑な継手や油圧ポンプ等の
特別な付帯設備を必要としない簡略な構造の地盤
改造装置の提供が可能な、ノズルの移動機構を提
供することを目的とするものである。

(e) 発明の構成 即ち、本発明は、掘削管にノズルを、平行運動
機構を介して、水平方向に突出移動自在に設ける
と共に、平行運動機構に該平行運動機構を駆動す
る水圧駆動手段を設け、更に前記水圧駆動手段と
ノズルへの掘削水供給回路を接続して構成され
る。

(f) 発明の実施例 以下、図面に基づき、本発明の実施例を、具体
的に説明する。

第１図は本発明によるノズルの移動機構の一実
施例が適用された、地盤改造装置の一例を示す正
面図、第２図は第１図におけるノズルの移動機構
の流体回路図である。

地盤改造装置１３は、第１図に示すように、地
盤面９上に立設された櫓状の支持手段１２を有し
ており、支持手段１２には掘削管３の駆動装置１
１が設置されている。駆動装置１１には、掘削管
３が駆動装置１１により回転駆動自在に設けられ
ており、掘削管３の図中下端にはビツト１５が設
けられている。ビツト１５の上方には、本発明に
よるノズルの移動機構１６を構成するパンタグラ
フ機構等の平行運動機構２が設けられており、平
行運動機構２には水圧駆動手段である水圧シリン
ダ１７が、上下方向に突出駆動自在に設けられた
ラム１７ａを機構２を構成するリンクの一部にそ
の先端を枢着させた形で設けられている。平行運
動機構２には、ノズル１が該平行運動機構２によ
り図中左右、即ち水平方向に突出移動自在に設け
られている。

ノズル１及び水圧シリンダ１７は、第２図に示
すように、掘削管３の軸心方向に平行に、即ち第
１図上下方向に、掘削管３に固定される形で敷設
された掘削水供給回路である超高圧掘削水供給回
路２０に接続しており、水圧シリンダ１７はその
内部に前述のラム１７ａが図中上下方向に移動自
在に設けられている。ラム１７ａの上方にはスプ
リング２１が縮設されており、スプリング２１は
ラム１７ａを常時矢印Ａ方向、即ち下方に付勢し
ている。

なお、掘削管３によつて掘削されるパイロツト
穴４の上端部には、スタンドパイプ８が地盤３０
に圧入され、かつ掘削管３の周囲を被覆する形で
設置されている。

地盤改造装置１３は以上のような構成を有する
ので、地盤改造装置１３により地盤３０中に人工
地盤等を構築するための穴を掘削する際には、駆
動装置１１により掘削管３を回転させて、ビツト
１５によりパイロツト穴４を第１図下方に向けて
掘削してゆく。ビツト１５による掘削はパイロツ
ト穴４の深さがDPに達するまで行われるが、ビ
ツト１５による掘削中は、超高圧掘削水供給回路
２０には何らの掘削水も供給されることは無いの
で、水圧シリンダ１７のラム１７ａは、ピストン
１７ｂがスプリング２１の圧力によつて、第２図
Ａ方向に押圧されることにより、そのＡ方向への
突出状態を維持する。従つて平行運動機構２は掘
削管３側に折り畳まれたままの状態を維持し、ノ
ズル１も掘削管３側の格納位置に保持された形で
掘削が行われる。この状態では、ノズル１の先端
から掘削管３の軸心までの距離Ｌ１はパイロツト
穴４の半径よりも小さいので、ビツト１５及び掘
削管３によるパイロツト穴４の掘削は、ノズル１
が掘削中のパイロツト穴４の壁面に接触すること
なく円滑に行われる。

ビツト１５による掘削が深さDPに達すると、
その後は掘削管３を回転させつつノズル１から超
高圧水１８を周囲の地盤３０に噴射してパイロツ
ト穴４の周囲に円筒状の空洞２２を形成するが、
掘削に際して発生した掘削土砂はパイロツト穴４
内部に充填された泥水２５と共にスラリー化した
形で、掘削管３下部から掘削管３内部を通つて外
部に排出される。

ノズル１からの超高圧水１８の噴出は、超高圧
掘削水供給回路２０を介して超高圧状態の水をノ
ズル１に供給することにより行われるが、超高圧
掘削水供給回路２０は水圧シリンダ１７にも接続
しているので、超高圧掘削水供給回路２０内の超
高圧水１８はノズル１に供給されると同時に水圧
シリンダ１７にも供給される。水圧シリンダ１７
に供給される超高圧水１８は、その圧力が所定の
圧力値Ｐ以下の場合は、ピストン１７ｂをスプリ
ング２１の弾性に抗してＢ方向に移動させること
が出来ず、従つて、ノズル１は退避状態のまま掘
削動作を継続する。しかし、掘削の進行に伴つて
円筒状の空洞２２がパイロツト穴４の周囲に形成
され、ノズル１と掘削中の空洞壁面２２ａとの距
離が長くなり、ノズル１の掘削能力が低下する
と、超高圧掘削水供給回路２０を介した超高圧水
１８の供給圧力を所定値Ｐ以上に上げる。する
と、ノズル１からの超高圧水１８の噴出圧力が増
してそれだけ掘削能力が向上する一方で、それま
でスプリング２１の弾性によつてＡ方向に突出状
態にあつたラム１７ａは、圧力Ｐを超えた超高圧
水１８により、スプリング２１の弾性に抗する形
でピストン１７ｂと共にＢ方向、即ち上方に移動
し、平行運動機構２をその折り畳み状態から、第
１図想像線に示すように、伸長状態に変化させ
る。これにより、ノズル１はその吐出口１ａが水
平方向を維持した状態のまま、Ｇ方向、即ち掘削
中の壁面２２ａ方向に、ノズル１先端と掘削管３
軸心との距離がＬ２に達するまで突出移動する。
すると、ノズル１と被掘削面である空洞壁面２２
ａとの距離Ｘが、それまでのノズル１の格納状態
に比して大幅に短縮され、ノズル１からの超高圧
水１８による掘削能力は格段に改善され、大きな
直径を有する空洞２２を円滑にかつ確実に掘削成
形することが出来る。

所定の大きさの空洞２２が形成されたところ
で、超高圧掘削水供給回路２０からの超高圧水１
８のノズル１への供給を停止すると、ノズル１か
らの超高圧水１８の噴出は停止し、掘削作業は終
了する。なお、超高圧掘削水供給回路２０からの
超高圧水１８の供給が停止されると、ラム１７ａ
はスプリング２１によりＡ方向に突出移動し、そ
れまで突出状態にあつた平行運動機構２をノズル
１と共に、第１図実線に示す格納状態に戻す。

次に、今度は掘削管３を回転させながらノズル
１を空洞２２の下部からＢ方向に引き上げつつ、
掘削水供給回路２０を介してノズル１から空洞２
２内へ地盤改良材を高圧で噴射して空洞２２内を
地盤改良材で満たす（なお、掘削管３をトレミー
管として用い、空洞２２及びパイロツト穴４中に
コンクリート等の地盤改良材を充填しても良
い。）。この際も、ノズル１を適宜Ｇ，Ｈ方向に移
動させつつ改良材を噴出させることにより、空洞
２２内に効率よくかつ確実に改良材を充填するこ
とが出来る。

こうして、地盤改良材を空洞２２及びパイロツ
ト穴４内に充填させつつ掘削管３をＢ方向に引き
上げてゆくと、充填された改良材は凝固して地盤
３０中には強固な人工地盤が構築されることにな
る。

一個所の人工地盤が構築されたところで、当該
構築された人工地盤に隣接した位置にパイロツト
穴４を新たに掘削して、空洞２２を構築し、更に
地盤改良材を充填して当該空洞２２と先に構築さ
れた空洞２２（既に地盤改良材が充填固化してい
る。）とを水平方向に連続させて、人工地盤を拡
張してゆく。

なお、水圧シリンダ１７のスプリング２１のバ
ネ定数は、本実施例の場合は、所定の圧力値Ｐ以
上でスプリング２１に抗して直ちにＢ方向にラム
１７ａをその全ストロークに亙り移動させ得る程
度のものであり、従つて、ノズル１は平行運動機
構２が折り畳まれた格納状態か又は完全にＧ方向
に突出しきつた、突出状態のいずれかの状態しか
取ることが出来ないが、例えば、スプリング２１
のバネ定数を本実施例より大きく取り、超高圧掘
削水供給回路２０から供給される超高圧水１８の
圧力の上昇・下降に伴つて徐々に、その圧力値に
対応した形で、ＡまたはＢ方向に突出後退し得る
ように構成することも可能である。すると、平行
運動機構２上のノズル１は、第１図の距離Ｌ１か
らＬ２の範囲で超高圧水１８の圧力に応じてＧ，
Ｈ方向に移動し、ノズル位置のよりキメの細かな
制御が可能となる。

(g) 発明の効果 以上、説明したように、本発明によれば、ノズ
ル１の平行運動機構２の駆動手段として水圧シリ
ンダ１７等の水圧駆動手段を設け、該水圧駆動手
段にノズル１に接続された超高圧掘削水供給回路
２０等の掘削水供給回路を接続したので、平行運
動機構２の駆動手段として油圧駆動手段を設けた
場合のように、特別の圧油ホースや油圧ポンプ等
を従来からある掘削水供給回路の他に設ける必要
が無くなり、それに伴うスイベルジヨイント等も
不要となるので、地盤改造装置１３全体の構造を
簡略化することが可能となる。

なお、ノズル１及び水圧駆動手段に接続する掘
削水供給回路の、ノズル１との接続部付近は、ノ
ズル１のＧ，Ｈ方向の移動を許容し得る程度に、
ある程度の余長及び可撓性が求められることは言
うまでもなく、従つて、ノズル１との接続部分
は、ある程度の撓みを持つたゴムホース等で構成
することが望ましい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるノズルの移動機構の一実
施例が適用された、地盤改造装置の一例を示す正
面図、第２図は第１図におけるノズルの移動機構
の流体回路図、第３図はノズルの移動機構の最近
の提案例を示す図である。 １……ノズル、２……平行運動機構、３……掘
削管、４……パイロツト穴、１３……地盤改造装
置、１５……ビツト、１６……移動機構、１７…
…水圧駆動手段（水圧シリンダ）、１８……掘削
水（超高圧水）、２０……掘削水供給回路（超高
圧掘削水供給回路）、３０……地盤。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 先端にビツトの装着された回転駆動自在な掘
   削管を有し、前記掘削管の先端部にノズルを設け
   ると共に、該掘削管に掘削水供給回路を前記ノズ
   ルに接続させた形で設置し、前記掘削水供給回路
   を介して前記ノズルに高圧掘削水を供給し、それ
   により前記ノズルから高圧掘削水を噴出させて、
   パイロツト穴周囲地盤の掘削を行う地盤改造装置
   において、前記掘削管に前記ノズルを、平行運動
   機構を介して、水平方向に突出移動自在に設ける
   と共に、前記平行運動機構に該平行運動機構を駆
   動する水圧駆動手段を設け、更に前記水圧駆動手
   段と前記掘削水供給回路を接続して構成した地盤
   改造装置におけるノズルの移動機構。