JPWO2006051865A1 - 噴射攪拌工法および噴射攪拌装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排泥を産業廃棄物または一般残土として処理せず、粒径の大きい固形物を排除した上で硬化材等の地盤改良用媒体に混合して建築構築材料として再利用した杭の噴射攪拌工法および噴射攪拌装置を提供する。【解決手段】複数の噴射部を設けた多重管ロッドを、地盤中から回転させながら引き上げつつ、第三の噴射部から圧縮空気と水を噴射して地盤改良範囲を円筒形に噴射切削し、切削した排泥を掘削孔を通して地表に排出させるとともに、第一の噴射部のノズルから地盤改良用媒体を噴射し、さらに第二の噴射部のノズルから地盤改良用媒体を固める反応材を噴射し、所定径の杭を構築する噴射攪拌工法において、地表に排出させた排泥から一定粒径以上の固形物を分離除去し地盤改良用媒体と混合して混合媒体を形成し圧送ポンプで圧送して第一の噴射部から噴射する杭の構築工法である。

Description

本発明は、軟弱な地盤に地盤改良用媒体を含侵させて杭を構築する噴射攪拌工法および噴射攪拌装置に関し、特に排泥を産業廃棄物または一般残土として処理することもできるが、一般残土としては処理せず建築構築材料として再利用した杭の噴射攪拌工法および噴射攪拌装置に関する。

従来から、建築、土木工事において、本工事に先立って軟弱な地盤を硬化させるために地盤硬化剤を地盤に含浸させて地盤を硬化する工法が用いられている。このような地盤改良を目的とした方法として様々な工法が提案されているが、特に、作業性や確実性の利点から噴射攪拌工法が広く用いられている。
噴射攪拌工法には、ボーリングマシンと呼ばれる噴射攪拌装置が用いられる。ボーリングマシンは、スピンドルを回転させながら昇降させる給進装置と、スピンドルに支持された多重管ロッドと、ミキサやアジテータで混合された地盤改良材を高圧で圧送する高圧ポンプと、高圧ポンプを駆動する油圧ユニットと、地盤硬化材にエアを混入するコンプレッサト、ミキサに水を供給する水タンクとからなる。

噴射攪拌工法としては、多重管ロッドに設けた噴射部から、圧縮空気と水を噴射して地盤を切削した後、セメントミルクを主成分とする地盤改良用媒体と、地盤改良用媒体の硬化を促進する反応材を噴射して攪拌し、所定径の杭を構築する工法が開発されている。この工法は対象地盤中に、地盤と硬化材の柱状攪拌部を形成し、地盤硬化材の硬化によってパイル状の固形物を地盤中に造成し、杭を構築する工法である。このとき、地盤硬化材と置換した土壌の一部が泥水としてエアーと共に外部に排出される。切削により発生した水分を含んだ排泥は、掘削孔を通して地表に排出され、産業廃棄物として運搬処理する必要がある。従来の噴射攪拌工法で排出された大量の排泥を産業廃棄物として処理すると、廃棄物処理にかかるコストが大きいだけでなく、現場での作業も煩雑となり、結果として噴射攪拌工法全体に必要なコストが増大するという問題点があった。

このような問題を解決するために、排泥を一般残土として処理することができるようにすることを目的に、排泥に硬化材等の地盤改良用媒体が含まれないように噴射攪拌工法に改良を加えている。しかし、排泥を完全に一般残土として処理することは出来ないという問題点が残り、さらに、排出する残土の廃棄処理の問題はいずれにしても解決できない問題点として残っている。

造成に伴い発生する排泥を産業廃棄物または一般残土として廃棄処理せずに、建築や構築の材料として再度利用する方法があれば、有効に廃物を素材として利用できる地球環境にやさしい建築構築工法となる。そのような、環境にやさしい噴射攪拌工法および噴射攪拌装置の開発が待たれていた。

また従来の噴射攪拌工法では、地盤中に噴射ノズルから地盤硬化材と共にエアーを噴射して土壌と地盤硬化材を攪拌する。これが、エアージャンクション（混気ジェット現象）と呼ばれる現象であり、地盤硬化材として用いられるセメントミルクが外部に吸い出される。これにより、地盤中の地盤硬化材の一部が硬化前に掘削孔から吸い出されて、外部に排出される結果となる。
このため、所望の径の杭を構築するために必要とする地盤硬化材の量が不足し、充分な距離まで地盤硬化材が含浸しない現象が生じ、実際に予定していた径よりも小径の杭となってしまう事態が発生していた。
また、セメントミルクと共に掘削孔から排出される排泥は、産業廃棄物として処理しなければならないため、現場での作業が煩雑となり、経費が嵩む結果となっていた。

特許第２７１７５０３号 特許第２８４４２８４号 特願２００３−３７９１２６号

上記問題を解決するために、本発明の噴射攪拌工法は、排泥を産業廃棄物または一般残土として処理することもでき、また残土として処理せず、粒径の大きい固形物を排除した上で硬化材等の地盤改良用媒体に混合して建築構築材料として再利用した杭の噴射攪拌工法および噴射攪拌装置を提供すること、及び、地盤硬化材の硬化を促進し、地盤硬化材の流出を防ぎ所望の径の杭を構築すると共に造成に伴う排泥を一般残土として処理することができる噴射攪拌工法および噴射攪拌装置を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために本発明に係る噴射攪拌工法および噴射攪拌装置は、下端にセメントミルクを主成分とする地盤改良用媒体を噴射する第一の噴射部と、反応材を噴射する第二の噴射部とを設け、さらに前記第一と第二の噴射部よりも上段に圧縮空気と水とを混合噴射する対向する口からなる第三の噴射部を設けた多重管ロッドを地盤中に押圧進入または給進させ、地盤中から前記多重管ロッドを回転させながら引き上げつつ、所定の範囲内に前記第三の噴射部から圧縮空気と水を噴射して地盤改良範囲を円筒形に噴射切削し、切削した排泥を、掘削孔を通して地表に排出させるとともに、前記第一の噴射部のノズルから地盤改良用媒体を噴射し、さらに第二の噴射部のノズルから地盤改良用媒体を固める反応材を噴射し、所定径の杭を構築する噴射攪拌工法であって、地表に排出させた水を含んだ泥土からなる前記排泥から一定粒径以上の固形物を分離除去し前記地盤改良用媒体と混合して混合媒体を形成し圧送ポンプで圧送して第一の噴射部から地盤改良用媒体として噴射する構成である。

固形物の分離方法は、排泥から粒径の大きな土砂を分離する土砂分離工程と、排泥と地盤改良用媒体とを混合する混合工程と、排泥を混合した地盤改良用媒体を圧送する圧送工程とからなる構成である。
また、本発明の噴射攪拌工法は、セメントミルクと土砂を混合した地盤改良用媒体を噴射する第一の噴射部と、反応材を噴射する第二の噴射部とを設け、さらに前記第一と第二の噴射部よりも上段に圧縮空気と水とを混合噴射する対向する口からなる第三の噴射部を設けた多重管ロッドを地盤中に押圧進入または給進させ、地盤中から前記多重管ロッドを回転させながら引き上げつつ、所定の範囲内に前記第三の噴射部から圧縮空気と水を噴射して地盤改良範囲を円筒形に噴射切削し、切削した排泥を、掘削孔を通して地表に排出させるとともに、前記第一の噴射部のノズルからセメントミルクと土砂を混合させた地盤改良用媒体を圧送ポンプで圧送して噴射し、さらに第二の噴射部のノズルから地盤改良用媒体を固める反応材を噴射して所定径の杭を構築する構成でもある。

さらに、下端にセメントミルクを主成分とする地盤改良用媒体を噴射する第一の噴射部と、反応材を噴射する第二の噴射部とを設け、さらに前記第一と第二の噴射部よりも上段に圧縮空気と水とを混合噴射する対向する口からなる第三の噴射部を設けた多重管ロッドを地盤中に押圧進入または給進させ、地盤中から前記多重管ロッドを回転させながら引き上げつつ、所定の範囲内に前記第三の噴射部から圧縮空気と水を噴射して地盤改良範囲を円筒形に噴射切削し、切削した排泥を、掘削孔を通して地表に排出させるとともに、前記第一の噴射部のノズルから地盤改良用媒体を噴射し、さらに第二の噴射部のノズルから地盤改良用媒体を固める反応材を噴射することにより所定径の杭を構築する噴射攪拌装置であって、土砂および／または一定粒径以下の排泥を混合した地盤改良用媒体を多重管ロッドに加圧送出するために、圧送ポンプを装備した構成である。

さらにまた、本発明の噴射攪拌装置は、地盤改良用媒体をより高圧で圧送するために、複数の圧送ポンプを並列に接続した構成である。

更に、地盤中に多重管ロッドを給進させ、該地盤中から該多重管ロッドを回転させながら引き上げると共に、該多重管ロッドに設けられた噴射ノズルから高圧でセメントを主成分とする地盤改良用媒体を地盤中に噴射させて地盤を攪拌し所定径の杭を構築して地盤を改良するエ法であって、上記多重管ロッドの下端部に、それぞれノズルを設けた噴射部を上下に設け、下段側の噴射部には互いに逆方向に噴射する噴射ノズルを設け、所定の造成長さの範囲内で、上段側の噴射部から圧縮空気と共に水を噴射して地盤改良域を切削し、その排泥を切削孔を通して地表に排出させ，上記排泥を一般残土として処理すると共に、土記地盤改良域の領域に下段側の噴射部が達してから、地盤改良域の領域で、下段側の噴射部の一方の噴射ノズルよりセメントミルクを主成分とする地盤改良用媒体を、他方の噴射ノズルより上記セメントミルクを固める性質がある反応材を噴射して上記地盤改良用媒体を上記反応材によって早期に硬化させ、混気ジェット現象の発生を防止してセメントミルクの流出を防ぎ、所定径の杭を構築する構成である。

更にまた、油圧ポンプを内臓した駆動装畳と、多重管ロッドを昇降・回転させる給進装置とを備え、地盤中に多重管ロッドを給進させ、該地盤中から該多重管ロッドを回転させながら引き上げると共に、該多重管ロッドに設けられた噴射ノズルから高圧でセメントを主成分とする地盤改良用媒体を地盤中に噴射させて地盤を摸拝し所定径の杭を構築する噴射撹拌装置であって、上記多重管ロッドの最下端部に、それぞれノズルを設けた噴射部を互いに一定間隔で上下に設けたモニター部を設け、該モニター部の上部側噴射部に圧縮空気と共に水を噴射する噴射ノズルを設け、上記モニター部の下部側噴射部に互いに逆向きに噴射する一対の噴射ノズルを設け、セメントミルクを主成分とする地盤改良用媒体を該下部側噴射部の噴射ノズルの一方から高圧で噴射し、セメントミルクを固める性質がある反応材を該下部側噴射部のノズルの他方から高圧で噴射した構成である

上記詳述した通り、本発明にかかる噴射攪拌工法および噴射攪拌装置は、上記のような構成であるので、以下のような効果を奏する、
１．本工法により排出される排泥をリサイクルして地盤改良用媒体に混入して使用することができるため、廃材を資源として再利用しているので、資源の有効活用をすることができ、また環境にも優しい工法である。さらに、排泥を産業廃棄物または一般残土としても処理する必要がなくなったため、産廃処理費用を節約できる上に噴射攪拌工法全体にかかるコストを軽減することができる。また、排泥の中に硬化剤を含まないように工夫しているために、硬化剤の無駄な使用も削減できる効果もある。
２．固形物の分離は、土砂の分離と、排泥の地盤改良用媒体への混合と、混合媒体の圧送とからなり、産業廃棄物である泥土を効率的に且つ安価で再利用できる材料に復元している。
３．地盤改良用媒体に、排泥以外の一般の土砂を材料として混合させることができるので、より強度の高い杭を構築することが可能である。

４．ある程度の粒径があり、かつ粘性も高い地盤改良用媒体を混合形成して噴射することができるため、排泥であってもある程度の粒径であれば材料としてリサイクル使用することができる噴射攪拌装置を提供することができる。また、排泥以外の土や砂を含めた地盤改良用媒体を噴射することも可能である。
５．ポンプを複数並列に用いることにより、粒径の大きな混合物を含んだ地盤改良用媒体であっても、高圧で噴射することが可能である。

６．施工中に硬化材であるセメントミルクの流出が防げるので、設計された所定径の杭を構築することができる。セメントミルクの流出を防ぐことができるので、セメントミルクが充分に含浸した大きい径の杭を構築することができる。
７．セメントミルクを反応材によって早期に硬化させるので、セメントミルクが外部に流出することがないことから、流出する泥土を一般残土として処理することができる。

以下に本発明に係る噴射攪拌工法および噴射攪拌装置を図面に示す実施例にしたがって詳細に説明する。図１は本発明の噴射攪拌装置の概略図であり、図２は本発明の多重管ロッドの一部断面図であり、図３は本発明の噴射攪拌工法における排泥処理のフローチャート図であり、図４は本発明の実施例の圧送ポンプを複数接続した接続例の構成図である。

図５は本発明の別の実施例の噴射撹拌工法に用いる噴射撹拌装置の実施の形態を示す概念図である。図６は本発明の別の実施の噴射撹拌工法の噴射撹拌装置のモニター部を示し、（ａ）は横断面図、（ｂ）は縦断面図である。図７は本発明の別の実施例による噴射撹拌工法の動作順序を示す概念図である。図８は本発明の別の実施例による噴射撹拌工法の動作順序を示す概念図である。図９は本発明の別の実施例による噴射撹拌工法の動作順序を示す概念図である。図１０は本発明の別の実施例による噴射撹拌工法の動作順序を示す概念図である。図１１は本発明のさらに他の実施の形態による噴射撹拌工法の噴射撹拌装置のモニター部を示し、（ａ）は横断面図、（ｂ）は縦断面図である。

図１に示すように、本発明の噴射攪拌工法２０で用いる噴射攪拌装置１０は、駆動装置３０と、押圧進入装置４０（給進装置）と、多重管ロッド５０と、別に装備される分離手段とからなる。また、図示されていないが、必須的構成要素として多重管ロッド内に水、圧縮空気、地盤改良用媒体、反応材をそれぞれ圧送するための各ポンプを別に備えている。
駆動装置３０および押圧進入装置４０については、従来技術と同様のものを用いれば足りるのでその詳細については必要に応じて詳述する。

多重管ロッド５０は、図２に示すように、径の異なる４つの管体から構成されており、各管体間の隙間Ａ〜Ｄを介してそれぞれ水、圧縮空気、地盤改良用媒体、反応材をそれぞれ混合する事なく別体として圧送することができる。また、各管体には地盤改良用媒体を噴射する第一の噴射部５２、反応材を噴射する第二の噴射部５４、水と圧縮空気を混合して噴射する第三の噴射部５６が設けられている。

本発明の噴射攪拌工法２０について、図３を用いて従来の噴射攪拌工法との相違点を詳説する。本発明の噴射攪拌工法および装置の特色は、従来の噴射攪拌工法では廃棄処理されていた廃棄物または一般泥土である排泥６０を再利用する点にあり、この点が従来技術との明確な相違点である。排泥を再利用する点以外については従来とほぼ同様の構成であり、排泥の再利用に関する特徴のある構造について詳述する。

本発明の噴射攪拌工法２０は、排泥から粒径の大きな土砂を分離する土砂分離工程２４と、排泥と地盤改良用媒体とを混合する混合工程２６と、排泥を混合した地盤改良用媒体を圧送する圧送工程２８とからなる。この工程が存在する点で従来の噴射攪拌工法と大きく異なる。なお、図３のフローチャート図において、第一の工程として記載している水分分離工程２２は、従来の噴射攪拌工法においても行われている。

多重管ロッド５０を地盤中の任意の深度まで押圧進入させ、多重管ロッドを回転させながら引き上げつつ給進させ、第三の噴射部５６から所定の範囲に到達する圧縮空気と水とを噴射させて回転する多重管ロッドを中心とした円筒形の切削部を形成する。切削破砕によって生じた小石と土と水とからなる泥土は、掘削孔６２を通して地表に排出される。地表に排出された泥土（排泥）は、まず水分分離工程２２において、水分と固形物とに分離される。この実施例の噴射攪拌工法２０では、水分と土砂を分離する装置を用いて排泥から水分を取り除いている。
次に、土砂分離工程２４では、水分を取り除いた排泥６０から適宜の分離手段を用いて一定以上の粒状物を除去している。地盤の切削によって排出された排泥６０は、切削時に使用した水のほかに大きな石などの固形物または異物を含んでいる状態である。後述する噴射攪拌装置１０では、比較的粒径の大きな粒状物を含んだ状態であっても噴射することができる事を特徴としているが、大きな石などの固形物を含んだ状態では圧送することは困難である。従って、排泥を活用するためには、地盤改良用媒体と混合する前に、これらの粒径の大きな異物を取り除く必要がある。

分離手段として使用する装置は、大型の異物を取り除くことができればどのような装置であってもよい。例えば、篩いにかけて除去するなどの方法により分離すれば足りる。この実施例では、水分を除去した排泥を約５ｍｍ程度のメッシュを用いて篩いにかけ、５ｍｍ以上の石や砂を除去している。
なお、大型の石を有しない比較的粒径の小さい砂や土からなる地盤の場合は、分離手段を用いる必要がない場合も考えられる。そのような場合は、土砂分離工程２４を省略することも可能である。

混合工程２６では土砂分離工程２４で大きな石や砂を除去した排泥６０を、セメントミルクを主成分とする地盤改良用媒体と混合し、混合媒体を形成する。混合比は、地盤の組成や施行目的などを考慮して適宜決定するので、特に混合比は一定値に限定されない。また、必要に応じてセメントミルク以外の薬剤などを混合することも可能であり、いずれも本発明の範囲に含まれる。

圧送工程２８は、混合工程２６で形成した混合媒体を、従来の噴射攪拌工法と同様に、多重管ロッド５０の第一の噴射部５２へ圧送する工程である。圧送工程以後は従来の噴射攪拌工法と同様の方法により杭の施行が実現される。

次に図１および図２を用いて、本発明の噴射攪拌装置１０について説明する。この実施例の噴射攪拌装置２０は、駆動装置３０と、押圧進入装置４０と、多重管ロッド５０とからなり、基本的な構成は従来の噴射攪拌装置とほぼ同様である。ただし、本発明では粒径の大きな排泥とセメントミルクを混合した地盤改良用媒体を噴射するために、多重管ロッド５０の径やノズルの径を適宜変更する必要がある。なお、その他の点については概ね従来の噴射攪拌装置との同様であるので、ここでの詳説は省略する。

第一と第二の噴射部として２つのノズルが設けられている。２つのノズルは上下に設けられることもある。セメントミルク等の硬化剤を主体とする地盤改良用媒体を噴射する第一の噴射部５２と、水ガラスや珪酸ソーダ等を含む反応材を噴射する第二の噴射部５４とからなる。ノズルの形状は、排泥の粒径や地盤改良用媒体の粘性を考慮して決定する。地盤改良用媒体に排泥を混合した混合媒体を噴射することができれば特にその形状は限定されない。図２に示す実施例では、地盤改良用媒体を噴射する第一の噴射部５２のノズルは、多重管ロッドの内側の管に接続されており、反応材を噴射する第二の噴射部５４のノズルは、多重管ロッドの外側の管に接続されている。内側の管は、排泥を混合した地盤改良用媒体が問題なく流れる程度の径に設定すればよい。

この実施例では、地盤改良用媒体は、多重管ロッド５０の最も内側の管を通じて圧送され、第一の噴射部５２から噴射される構成である。地盤硬化用媒体を多重管ロッドに圧送するための圧送ポンプが接続されている。圧送ポンプは、多重管ロッドおよびノズルの径や、地盤硬化用媒体の粒径および粘性を考慮し、適宜の圧力を得ることができるポンプを選択することが望ましい。
なお、従来の噴射攪拌工法では、送出する地盤硬化用媒体の粒径が小さく、粘性も低いため、一般的な高圧ポンプを利用していた。しかし、一般に広く用いられている高圧ポンプは、比較的粒径の小さい粘性の低い送出物（地盤硬化用媒体）を圧送することは出来たが、粒径が大きく、粘性が高くなった送出物（排泥の混合された地盤硬化用媒体）を圧送することは困難であった。したがって、この実施例では圧送ポンプを用いた構成を採用している。

また、一般的な圧送ポンプを単体で使用しただけでも地盤を攪拌するに足りるだけの圧力を得ることが出来るが、排泥を混合した地盤改良用媒体の成分や粒径、粘性にもよっては十分な圧力を得るためには複数のポンプを並列に接続する必要がある。
図４に示す別の実施例では、圧送ポンプ７０は第一の圧送ポンプ７２と第二の圧送ポンプ７４を一台のモータ７６に接続し、各ポンプの吐出口と接続するとともに、一口の吐出口７９を備えた地盤改良用媒体導管７８からなる構成を採っている。両方のポンプから同時に圧送された地盤改良用媒体は、地盤改良用媒体導管の合流部で合流して吐出口から送出される。単体の圧送ポンプだけを使用した場合に比べ、より高圧で地盤改良用媒体を圧送することが可能である。なお、各ポンプやモータは既存の製品を活用することができるが、モータは複数のポンプを駆動させることが可能な性能を有したモータに変更する必要がある。
地盤改良用媒体導管７８から送出された地盤改良用媒体は、多重管ロッド５０を通じてノズルから噴出される。このように複数のポンプを使用することにより、地盤を攪拌するに足りる圧力を得ることが可能である。

この実施例では、切削によって排出された排泥６０を、その場で地盤改良用媒体と混合して圧送しているが、同じ現場に限られるものではなく以前に別の現場で排出された排泥を活用することも可能である。これにより、産廃の処理費用の削減に繋がる。また、本発明により比較的粒径の大きな粒状物を含んだ地盤改良用媒体であっても、噴射攪拌工法に用いることができるため、排泥以外に別の土や砂を混合することも可能となる。例えば、セメントを直接使用することも可能であり、本発明の噴射攪拌装置によって各種のバリエーションをもった地盤改良用媒体の使用が可能となる。
これにより、従来は仮設杭の施行に限定された工法であったが、砂を入れればモルタルやコンクリート杭が実現できるので永久杭の工法としても利用することが可能である。

第二の噴射部５４は、第一の噴射部から噴射された地盤改良用媒体を早期に硬化させる性質を持つ反応材を噴射するノズルである。この実施例では反応材に水ガラス系の珪酸ソーダを用いているが、地盤改良用媒体を硬化させることができれば特に化合物の組成には限定されず、適宜の物質を用いることができる。なお、珪酸ソーダを用いた場合は、約５０〜６０秒で固化させることが可能であることが実験から判明しており、急速な固化を必要とする工事において特に有効である。

すなわち、海洋での施行が必要となる海底地盤の改良工事にあっては、排泥にセメント等の硬化剤が含まれていなければ、海洋投棄は可能であるが、工事に伴う海洋汚染を惹起する点では問題がある。まして、硬化剤が混入している場合は海洋に投棄することは出来ないので、排泥の運搬に必要以上の相当のコストがかかることになる。
これに対して本件発明の噴射攪拌工法を海底地盤の改良工事に使用すれば、廃棄物である排泥を加工することにより地盤改良用媒体に混合して再利用することができるので、海洋汚染を防ぐことが可能となる。また、硬化速度が速いので、充分に地盤改良のための硬化の目的を達成することが可能である。さらに、建築現場によっては、鉄道のように終電から始発までの短時間に工事時間が限定されている現場もあるが、上記のように短時間で硬化が完成するので、杭の構築が可能となるとい
う効果もある。

図５は、本発明の噴射撹拌工法に用いる噴射横枠装置を示し、図６（ａ）（ｂ）は噴射摸拝装置のモニター部を示したものである。
図５において、１０１はボーリングマシンと呼ばれる噴射撹拌装置で、この噴射撹拌装置１０1は、油圧ポンプを内蔵した駆動装置１０２と、多重管ロッド３を昇降・回動させる給進装置１０４とを備えている。上記多重管ロッド１０３の最下端部には、モニタ一部１０５が連結されており、このモニター部１０５は、図６（ａ）（ｂ）に示すように、上記多重管ロッド１０３に連続する互いに同心状の４重の筒体１５１・１５２・１５３・１５４で構成され、上記多重管ロッド3と共に昇降・回転操作されるものである。
このモニター部１０５は、上下部に互いに一定間隔、例えば、約１〜２ｍを置いて、各一対の噴射ノズル１６１，１６２，１７１、１７２（噴射部）が設けられている。

上部側の噴射ノズル１６１・１６２は、モニター部１０５の外側の筒体１５１・１５２に設けられ、下部側の噴射ノズル１７１・１７２はモニター部１０５の内側の筒体１５３・１５４に設けられている。上部側の噴射ノズル１６１，１６２は、モニター部１０５の互いに反対側に、互いに逆向きに設けられている。これら上部側の噴射ノズル１６１、１６２には、筒体１５２，１５３相互間から超高圧水を、筒体１５１，１５２相互間から圧縮空気が供給されるように構成されている。

上記内側の筒体１５３，１５４は、外側の筒体１５１，１５２より下部側に延出して設けられており、噴射ノズル１７１は、筒体１５４の内部に連結され、セメントを主成分とする地盤改良用媒体が供給されるように構成されている。
一方、噴射ノズル１７２は、内側の筒体１５３，１５４相互間に連結され、地盤改良用媒体の主成分であるセメントミルクを固める性質のある反応材が供給されるように構成されている。
セメントミルクを固める性質のある反応材としては、水ガラス系の珪酸ソーダが用いられる。珪酸ソーダの割合は水に対して３０ないし５０％の割合で溶液が作られている。

噴射撹拌工法を用いて杭を構築する場合を説明すると、多重管ロッド１０３を地盤１０８中に所定の深度まで給進させ、地盤を削孔する（図５参照）。次に、多重管ロッド３を回転させながら所定の速度、例えば、１ｍを１５〜１６分程度で引き上げる。そして、引き上げと共に上部側の噴射ノズル１６１，１６２から圧縮空気と共に超高圧水１０９を噴射し、地盤１０８を切削する（図７参照）。地盤１０８の切削に伴って発生する排出泥土１１０は、多重管ロッド１０３の周囲の掘削孔１１１からリフト効果によって地表面に排出される。

この段階では、下部側の噴射ノズル１７１，１７２からは、まだセメントを主成分とする地盤改良用媒体および反応材は噴射しない。上部側の噴射ノズル１６１，１６２が噴射を開始した地盤の深さに、下部側の噴射ノズル１７１，１７２が達したとき、撹拌された地盤１８１に下側の噴射ノズル１７１からセメントを主成分とする地盤改良材１１２の噴射を開始する。これと同時に下部側の噴射ノズル１７２からセメントミルクを固める性質のある反応材１１３の噴射を開始する（図８参照）。下部側の噴射ノズル１７２からは、反応材１１３として水ガラス系の珪酸ソーダを噴射する。下部側の噴射ノズル１７２からは、反応材１１３を連続または間歌的に地盤中に噴射する。

上部側の噴射ノズル１６１，１６２から圧縮空気と共に超高圧水１０９を噴射し、地盤１８１を切削しながら、下部側の噴射ノズル１７１からはセメントを主成分とする地盤改良用媒体１１２を、下部側の噴射ノズル１７２からは、反応材１１３として水ガラス系の珪酸ソーダを噴射していく（図９参照）。セメントを主成分とする地盤改良用媒体１１２は、反応材によって早期に硬化する。この間、モニター部１０５は、多重管ロッド１０３と共に回転されながら徐々に引き上げられていく。掘削孔１１１から地上に排出される排出泥土１１０は、地盤改良用媒体が含まれていないので、一般残土として処理することができる。

そして、上部側の噴射ノズル１６１，１６２が地盤改良域の上端に達したら上部側の噴射ノズル１６１、１６２から噴射する圧縮空気と超高圧水１０９の噴射を停止し、その後は下部側の噴射ノズル１７１，１７２から地盤改良用媒体１１２と反応材１１３を噴射して地盤改良域まで引き上げる（図１０参照）。この段階で、排出される排泥は、産業廃棄物として処理する。こうして、下部側の噴射ノズル１７１から噴射された地盤改良用媒体１１２のセメントミルクは下部側の噴射ノズル１７２から噴射される反応材１１３によって早期に硬化されて杭１８２が構築されていくので、混気ジェット現象の発生を防ぎ地盤改良用媒体１１２が外部に排出されることがない。地盤改良用媒体１１２は反応材１１３によって早期に硬化するので、外部に流出することなく十分に地盤改良用媒体１１２が含浸した大径の杭８２を構築することができる。

図１１（ａ）（ｂ）は、図６と同一部分は同符号を付して示すモニター部１１５の他の実施の形態で、このモニター部１１５は噴射ノズル１７１，１７２の位置を上下にずらせて、噴射ノズル１７１から地盤改良用媒体１１２を噴射してから、一定時間後に噴射ノズル１７２から反応材１１３を噴射するようにしたものである。この実施の形態によると、ある程度、地盤改良用媒体１１２を噴射してから反応材１１３を噴射するので、反応材１１３を確実に地盤改良用媒体１１２に混ぜることができる。

本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、例えば、上記実施の形態では、セメントミルクを固める性質のある反応材として、水ガラス系の珪酸ソーダを用いたが、他の反応材を用いることができる等、その他、本発明の要旨を変更しない範囲内で適宜変更して実施し得ることは言うまでもない。

本発明の噴射攪拌装置の概略図 本発明の多重管ロッドの一部断面図 本発明の噴射攪拌工法における排泥処理のフローチャート図 実施例の圧送ポンプを複数接続した接続例の構成図 本発明の別の実施例の噴射撹拌工法に用いる噴射撹拌装置の実施の形態を示す概念図である。 本発明の別の実施例の噴射撹拌工法の噴射撹拌装置のモニター部を示し、（ａ）は横断面図、（ｂ）は縦断面図である。 本発明の実施例による噴射撹拌工法の動作順序を示す概念図である。 本発明の別の実施例の実施例３による噴射撹拌工法の動作順序を示す概念図である。 本発明別の実施例による噴射撹拌工法の動作順序を示す概念図である。 本発明別の実施例による噴射撹拌工法の動作順序を示す概念図である。 本発明のまた他の実施の形態による噴射撹拌工法の噴射撹拌装置のモニター部を示し、（ａ）は横断面図、（ｂ）は縦断面図である。

符号の説明

１０ 噴射攪拌装置
２０ 噴射攪拌工法
２２ 水分分離工程
２４ 土砂分離工程
２６ 混合工程
２８ 圧送工程
３０ 駆動装置
４０ 押圧進入装置
５０ 多重管ロッド
５２ 第一の噴射部
５４ 第二の噴射部
５６ 第三の噴射部
６０ 排泥
６２ 掘削孔
７０ 圧送ポンプ
７２ 第一の圧送ポンプ
７４ 第二の圧送ポンプ
７６ モータ
７８ 地盤改良用媒体導管
７９ 吐出口
１０１噴射撹拌装置
１０２駆動装置
１０３多重管ロッド
１０４給進装置
１０５モニター部
１０８地盤
１０９圧縮空気と超高圧水
１１０排出泥土
１１１掘削孔
１１２セメントを主成分とする地盤改良用媒体
１１３反応材
１５１，１５２，１５３．１５４ 筒体
１６１，１６２，１７１，１７２ 噴射ノズル（噴射部）
１８１ 撹拌された地盤
１８２ 杭

Claims (7)

1. 下端にセメントミルクを主成分とする地盤改良用媒体を噴射する第一の噴射部と、反応材を噴射する第二の噴射部とを設け、さらに前記第一と第二の噴射部よりも上段に圧縮空気と水とを混合噴射する対向する口からなる第三の噴射部を設けた多重管ロッドを地盤中に押圧進入または給進させ、地盤中から前記多重管ロッドを回転させながら引き上げつつ、所定の範囲内に前記第三の噴射部から圧縮空気と水を噴射して地盤改良範囲を円筒形に噴射切削し、切削した排泥を、掘削孔を通して地表に排出させるとともに、前記第一の噴射部のノズルから地盤改良用媒体を噴射し、さらに第二の噴射部のノズルから地盤改良用媒体を固める反応材を噴射し、所定径の杭を構築する噴射攪拌工法において、
   地表に排出させた水を含んだ泥土からなる前記排泥から一定粒径以上の固形物を分離除去し前記地盤改良用媒体と混合して混合媒体を形成し圧送ポンプで圧送して第一の噴射部から地盤改良用媒体として噴射することを特徴とする噴射攪拌工法
2. 前記の分離は、排泥から粒径の大きな土砂を分離する土砂分離工程と、排泥と地盤改良用媒体とを混合する混合工程と、排泥を混合した地盤改良用媒体を圧送する圧送工程とからなることを特徴とする前記請求項１記載の噴射攪拌工法
3. セメントミルクと土砂を混合した地盤改良用媒体を噴射する第一の噴射部と、反応材を噴射する第二の噴射部とを設け、さらに前記第一と第二の噴射部よりも上段に圧縮空気と水とを混合噴射する対向する口からなる第三の噴射部を設けた多重管ロッドを地盤中に押圧進入または給進させ、地盤中から前記多重管ロッドを回転させながら引き上げつつ、所定の範囲内に前記第三の噴射部から圧縮空気と水を噴射して地盤改良範囲を円筒形に噴射切削し、切削した排泥を、掘削孔を通して地表に排出させるとともに、前記第一の噴射部のノズルからセメントミルクと土砂を混合させた地盤改良用媒体を圧送ポンプで圧送して噴射し、さらに第二の噴射部のノズルから地盤改良用媒体を固める反応材を噴射して所定径の杭を構築する噴射攪拌工法
4. 下端にセメントミルクを主成分とする地盤改良用媒体を噴射する第一の噴射部と、反応材を噴射する第二の噴射部とを設け、さらに前記第一と第二の噴射部よりも上段に圧縮空気と水とを混合噴射する対向する口からなる第三の噴射部を設けた多重管ロッドを地盤中に押圧進入または給進させ、地盤中から前記多重管ロッドを回転させながら引き上げつつ、所定の範囲内に前記第三の噴射部から圧縮空気と水を噴射して地盤改良範囲を円筒形に噴射切削し、切削した排泥を、掘削孔を通して地表に排出させるとともに、前記第一の噴射部のノズルから地盤改良用媒体を噴射し、さらに第二の噴射部のノズルから地盤改良用媒体を固める反応材を噴射することにより所定径の杭を構築する噴射攪拌装置において、
   土砂および／または一定粒径以下の排泥を混合した地盤改良用媒体を多重管ロッドに加圧送出するために、圧送ポンプを装備したことを特徴とする前記請求項１乃至３の噴射攪拌工法に用いる噴射攪拌装置
5. 前記噴射攪拌装置は、地盤改良用媒体をより高圧で圧送するために、複数の圧送ポンプを並列に接続したことを特徴とする前記請求項４記載の噴射攪拌装置
6. 地盤中に多重管ロッドを給進させ、該地盤中から該多重管ロッドを回転させながら引き上げると共に、該多重管ロッドに設けられた噴射ノズルから高圧でセメントを主成分とする地盤改良用媒体を地盤中に噴射させて地盤を攪拌し所定径の杭を構築して地盤を改良するエ法において、
   上記多重管ロッドの下端部に、ノズルを設けた噴射部を上下の２箇所に設け、下段側の噴射部には互いに逆方向に噴射する一対の噴射ノズルを設け、所定の造成長さの範囲内で、上段側の噴射部から圧縮空気と共に水を噴射して地盤改良域を切削し、その排泥を切削孔を通して地表に排出させ，上記排泥を一般残土として処理すると共に、上記地盤改良域の領域に下段側の噴射部が達してから、地盤改良域の領域で、下段側の噴射部の一方の噴射ノズルよりセメントミルクを主成分とする地盤改良用媒体を、他方の噴射ノズルより上記セメントミルクを固める性質がある反応材を噴射して上記地盤改良用媒体を上記反応材によって早期に硬化させ、混気ジェット現象の発生を防止してセメントミルクの流出を防ぎ、所定径の杭を構築することを特徴とする噴射撹拌工法。
7. 油圧ポンプを内臓した駆動装畳と、多重管ロッドを昇降・回転させる給進装置とを備え、地盤中に多重管ロッドを給進させ、該地盤中から該多重管ロッドを回転させながら引き上げると共に、該多重管ロッドに設けられた噴射ノズルから高圧でセメントを主成分とする地盤改良用媒体を地盤中に噴射させて地盤を摸拝し所定径の杭を構築する噴射撹拌装置において、
   上記多重管ロッドの最下端部に、ノズルを設けた噴射部を互いに一定間隔で上下に設けたモニター部を設け、該モニター部の上部側噴射部に圧縮空気と共に水を噴射する噴射ノズルを設け、上記モニター部の下部側噴射部に互いに逆向きに噴射する一対の噴射ノズルを設け、セメントミルクを主成分とする地盤改良用媒体を該下部側噴射部の噴射ノズルの一方から高圧で噴射し、セメントミルクを固める性質がある反応材を該下部側噴射部のノズルの他方から高圧で噴射したことを特徴とする噴射撹拌装置

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