WO2006051865A1 - 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

明 細 書

噴射攪拌工法および噴射攪拌装置

技術分野

[0001] 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ェ 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。

背景技術

[0002] 従来から、建築、土木工事におレ、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レ、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、ミキサゃ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。

[0003] 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、廃棄物処理に力かるコストが大きレ、だけ でなぐ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。

[0004] 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。

[0005] 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。

[0006] 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。

[0007] 特許文献 1 :特許第 2717503号

特許文献 2：特許第 2844284号

特許文献 3：特願 2003— 379126号

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0008] 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。

課題を解決するための手段

[0009] 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。

[0010] 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 力 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 噴射部力 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。

[0011] 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 Z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。

[0012] 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。

[0013] 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工法であって、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、他方の噴射ノズノレ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。

[0014] 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 ノズノレ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ノレを設け、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ノレを設け、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ノレ の他方から高圧で噴射した構成である

発明の効果

[0015] 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つたため、産廃処理費用を節約できる上に噴射攪拌 工法全体に力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。

[0016] 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。

[0017] 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。 発明を実施するための最良の形態

[0018] 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。

[0019] 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。

[0020] 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。

[0021] 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。

[0022] 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。

[0023] 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ェ 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。

[0024] 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レ、てレ、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力 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。

[0025] 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。

[0026] 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。

[0027] 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。

[0028] 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の径ゃノズノレ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。

[0029] 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つのノズノレは上下に設 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、水ガラスや珪酸ソ一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 れは'よレ、。

[0030] 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 びノズルの径ゃ、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ぐ粘性 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、比較的粒径の小さレ、粘性の低レ、送出物（地盤硬化用媒体）を圧送 することは出来たが、粒径が大きぐ粘性が高くなつた送出物（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 ンプを用レ、た構成を採用してレ、る。

[0031] 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 にもよつ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 ンプ力 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力 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。

[0032] 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、噴射攪拌工法に用レ、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力 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。

[0033] 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ノレである。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力 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、珪酸ソ一 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。

[0034] 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力 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、鉄道のように終電力 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 る力 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レ、 う効果もある。

[0035] 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、モニター部 1 05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:!〜 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。

[0036] 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 15 2, 153相互間から超高圧水を、筒体 151 , 152相互間力 圧縮空気が供給されるよ うに構成されている。

[0037] 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、噴射ノズノレ 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

[0038] 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 1 08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、 lm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。

[0039] 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レ、。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。

[0040] 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 1 81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。

[0041] 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 つて早期に硬化されて杭 182が構築されてレ、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。

[0042] 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 17 2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。

[0043] 本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなぐ例えば、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。

図面の簡単な説明

[0044] [図 1]本発明の噴射攪拌装置の概略図

[図 2]本発明の多重管ロッドの一部断面図

[図 3]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

[図 4]実施例の圧送ポンプを複数接続した接続例の構成図

[図 5]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]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。

[図 7]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。 [図 8]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。

[図 9]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。

[図 10]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。 園 11]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 一部を示し、（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 噴射ノス、ノレ（噴射咅

181 撹拌された地盤

182 杭

Claims

請求の範囲

[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力 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ロカ なる第三の噴射部を設けた多重管口 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 Z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口 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 て地盤を改良する工法において、

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ノレを設け、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 力 ¾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