JPH01315517A

JPH01315517A - 地盤改良材の注入方法とそれに使用する装置

Info

Publication number: JPH01315517A
Application number: JP14726688A
Authority: JP
Inventors: Toshikuni Hashimoto; 橋本　甫邦
Original assignee: FURONTO ENG KK
Current assignee: FURONTO ENG KK
Priority date: 1988-06-15
Filing date: 1988-06-15
Publication date: 1989-12-20

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、地盤改良材の注入方法とそれに使用する装置
に関する。

〔従来の技術〕

地盤改良工法の一つに、グラウト注入工法があり、都市
土木などにおいて汎用されている。また、グラウト注入
工法のうち、いわゆるコラムジェット工法、ＪＳＧ工法
、ＣＣＰ工法、ジェットグラウト工法等の通常５０ｋｇ
／ｃＪＧ以上、１００　ｋｇ　／　ｃｒＡ　０以上の高
圧力で小径のノズルから注入材を地中において噴射する
超高圧噴流工法が知られている。

この超高圧噴流工法は、地中に硬化材たとえばセメント
とエアーを高圧・高速で噴射させるとともに、注入用ロ
ンドを回転や上下動などさせてノズルを移動させながら
、地盤組織を切削破壊しつつ、地盤と硬化材とをエアー
の力で促進させながら人為的な空間を形成し、硬化材を
充填固結する工法であり、低圧の薬液注入とは異なる種
々の利点があるため、汎用されている。

この種の超高圧噴流工法においても、当然のことながら
、注入圧力および注入流量の管理は、施工上きわめて重
要である。

特に、この超高圧噴流工法においては、その管理が地中
に造成される改良体の性状を大きく左右する。従来、そ
の管理に当っては、注入機の操作作業員とは異なる管理
のための作業員がグラウトプラント側で、圧力計や流量
計を見ながら、管理し、異常があるならば、ポンプを停
止するなどによっていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、前述の管理は、当該位置の施工限りのもので、
その施工データが他に利用されることはなかった。また
、圧力計や流量計を見て作業員が管理するとしても、そ
れが実際の種々の層構成をもった複雑な地盤の下で、実
際に目標とする改良径で造成されているかを判断できず
、専ら作業員の勘に頼ることは、信頼性に乏しい。

そこで、本発明法の主たる目的は、目標とする改良径を
もって常に改良体を造成でき、また他の施工場所での施
工に当って、容易に施工できる方法を提供することにあ
る。

また、本発明装置の主たる目的は、同法の実施にあたり
きわめて有効であるとともに、特に検知精度の高い装置
を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記本発明法に係る課題は、注入管を回転および軸心方
向に移動させつつノズルから放射方向に高圧・高速で地
盤改良材を噴射させ地盤の改良を行うにあたり；注入管の設置位置からほぼ目標とする改良径をもって離
間した位置に、到達する地盤改良材による衝撃を検知す
る長尺の検知体を注入管と平行的に地盤内に挿入し、前記検知体においてノズルが検知体に向いた状態では常
に衝撃を検知できるように、注入管内へ送給する地盤改
良材の注入圧力および流量の少くとも一方を注入管の移
動過程で制御し、この制御された注入圧力およびまたは
流量信号を注入管のノズル位置と関係付けて記憶し、こ
のデータを他の施工場所において利用しながら注入施工
を行うことで解決できる。

また、本発明装置に係る課題は、注入管を回転および軸
心方向に移動させつつノズルから放射方向に高圧・高速
で地盤改良材を噴射させ地盤の改良を行うにあたり注入
管の設置位置からほぼ目標とする改良径をもって離間し
た位置に、到達する地盤改良材による衝撃を検知するた
めの注入管と平行的に地盤内に挿入される検知体であっ
て；前記検知体は、長尺の金属管と、これと一体的に設
けられた蓋体と、その蓋体の上面に接して設けられたマ
イクロフォンとを備えたことで解決できる。

〔作用〕

本発明では、注入管と平行的に検知体を地盤中に挿入し
、注入管のノズルから噴出される地盤改良材のジェット
流の到達を検知する。したがって、少くとも検知体まで
地盤改良材が到達していることを確認できる。検知体を
目標改良径とほぼ同一の距離をもって離間させるととも
に、もし検知ができなかったならば注入圧力およびまた
は流量を高めることで、少くとも目標改良径の改良体を
造成できるし、ジェット流が検知体より遠方に達する場
合には、圧力およびまたは流量を下げて検知可能な下限
値まで下げることで、過不足ない注入を行うことができ
る。

このような注入過程で、刻々の注入圧力・流量のデータ
をノズル深さ位置と関係付けて記録しておけば、均質と
みなされる他の地盤において、記録データ通りの圧力・
流量をもってコンピュータを介して自動運転すると、作
業員の勘に頬らず、他の地盤において目標径通りの改良
体を造成できる。したがって、地質調査ポーリング結果
と作業員の経験とに基く場合より、はるかに精度の高い
改良体の造成が可能である。

一方、特開昭５０−６１０１４号公報には、本発明の目
的と全く別異であるが、ジェット流の到達を検知するた
めに衝撃音を検知することを開示している。

しかし、本発明者の追試によると、同公報の第１図のよ
うに、管の口にマイクロフォンを離間しても、人間の耳
でようやく判別できても、注入機、エンジン等の周囲音
ノズルが混入するため、電気的に判別することは不可能
である。

これに対して、本発明装置によると、金属管に蓋体を振
動的に一体化し、その蓋体にマイクロフォンを接触して
設けたから、ノズルが入ることなく、衝撃音のみをピン
クアップして高精度で検知できる。

〔発明の具体的構成〕

以下本発明を図面を参照しながらさらに詳説する。

第１図は注入設備の全体図で、注入管１を操作する注入
機２の近くに、孔口操作装置３が設けられている一方で
、注入機２から遠く離れた位置に、地盤改良材の調合装
置（図示せず）からのセメントミルクや水を注入管１へ
圧送するためのミルクポンプ４および水ポンプ５を起動
および停止させるためや注入状況を監視するためのプラ
ント操作装置６が設けられている。このプラント操作装
置６には、注入記録やそのデータを処理するための記録
装置７が付設されている。

さらに、孔口操作装置３の近く、したがって注入機２の
近くのセメントミルク系路Ｍ　＋　−Ｍ　ｚ、水経路Ｗ
　、　−１）Ｗ　２、およびエアー経路Ａ　＋　−Ａ　
ｚには、流量計Ｆおよびまたは圧力計Ｐがそれぞれ取付
けられ、注入状況の指標となる流量や圧力を検出してい
る。

８は本発明に係る検知体で、第５図および第６図に詳示
するように、金属管たとえば鋼管８０の上端に、蓋体８
１が直接螺合して設けられ、この蓋体８１上にコンデン
サマイクロフォン８２が接触して設けられている。マイ
クロフォン８２からの信号を取り出すためにコネクター
８３が設けられ、このコネクター８３はスリーブ８４お
よびカバー８５によって保持されている。また、スリー
ブ８４およびカバー８５に囲まれた密閉室内は樹脂８６
により充填され、外部ノズルをより一層遮断するように
しである。コネクター８３を通る信号は外部の後述する
音波分析器に接続されている。

上記のセメントミルク、水、エアーは、注入管１基部の
スイベルを介して内部を供給され、先端部からのノズル
１ａから高圧・高速で地中に噴射され、その過程で注入
管１の回転・引き上げがなされ、改良体Ｘが造成される
。

一方、第２図のように、プラント操作装置６には、ミル
クポンプ４および水ポンプ５の運転・停止のためのスイ
ッチ１）．１２が設けられ、またそれらの運転時点灯す
るランプ１３．１４も設けられている。１５は電源スィ
ッチ、１６はそのランプ、１７，１８．１９はそれぞれ
ミルク、水、エアの異常ランプである。２１は記録計で
、２２は記録計２１の記録対象センタースイッチである
。

また、上部には、孔口側との間で通信するための通信機
２３が設けられ、スピーカー、ボリュームつまみ、通話
用スイッチ等を付属している。

これに対して、孔口操作装置３には、ミルクポンプ４お
よび水ポンプ５に対してスイッチ４１゜４２、およびそ
れらのランプ４３．４４も設けられている。４５は注入
機１の運転スイッチ、４６は電源ランプ、４７．４８．
４９はミルク、水およびエアの異常ランプである。５０
はプラント側との通信機である。

さて、先に述べたように、送給流体の圧力や流量の管理
は、改良体の造成が良好に行われるかを大きく左右する
。

そこで、予めミルク、水およびエアの上下限値を過去の
経験から定めておく。この上下限値を、圧力計Ｐおよび
流量計Ｆからの現信号と比較器（図示しないか孔口操作
装置に内蔵）において比較し、現信号が許容できる上下
限値範囲内にある安定域にあるときは、各ランプ１７〜
１９および４７〜４９を点灯させず消灯にしておく。し
かし、この各ランプが消灯しているとき、はたして安全
域なのか不安定ながら安全なのか、作業員にとって知る
べくもないし、また異常状況も含めて変動過程を知るこ
とができれば、作業員がその後の操作を適確になし得る
。

そこで、孔口操作装置には、多数のランプ（発光ダイオ
ード等からなる）を有する表示器６０が設けられている
。各ランプ最外円のランプ群は異常点灯して赤を示す異
常灯６１ｕ、６１ｆで、その１つ内側内のランプ群は不
安定状態時点灯して黄を示し不安定滅灯６２ｕ、６２１
、さらにその内側の全てのランプ群は安定状態域内灯し
て緑を示す安定滅灯６３である。

また、不安定滅灯および異常灯は、上半円と下半円とに
区画され、不安定域灯群においては、上限値を超えると
き上半円が、下側値を下まわるとき下半円が点灯するよ
うになっている。また、上下限値を時間的に外れたから
といって直ちに異常とは言えないから、不安定状態が所
定時間、たとえば３０秒持続したとき、始めて異常灯が
点灯するようタイマーが内蔵されている。この異常時に
おいて、上限値を超える異常時には、上半円のランプ値
か、下限値を下まわる異常時には下半円のランプ群が点
灯するようになっている。上下限のために、符号で数字
の次にＵおよびｌを付した。

さらに、異常時には、上限側および下限側の区別なく表
示器６０以外のランプ１７〜１９および４７〜４９が比
較器からの出力に基いて同時に点灯する。

このような表示装置によると、運転状況変化が明確に判
断でき、特に上限側が下限側かの判断もつき、注入機ｌ
を操作する作業員が注入管の上昇や回転の制御をする限
に有用な情報もたらすし、通信機５０．２３を介してプ
ラン側の管理作業員へも適切な指示を連絡できる。

他方、注入作業開始時においてプラント側で準備が完了
したが、孔口側では態勢が整っていない場合、注入を開
始することは種々のトラブルを招くし、注入作業中にお
いて、孔口側で異常などを発見したとき、なおプラント
側から各材料を圧送していることは、改良体の不良を招
く。

そこで、孔口操作装置３とプラント操作装置６との間で
、運転開始および異常時におけるインターロック関係を
第４図のように保っている。すなわち、ミルクについて
は、スイッチ１）および４１が共に投入されるとき、リ
レーＲｍが動作して、ポンプ４が起動する。水について
も同様である。また、プラント側か孔口側かの一方で異
常や態勢不備の場合、スイッチ１）あるいは４１の一方
をオフとすればポンプ４を停止させることができる。

また、先に述べたように、不安定状態が開始すると、タ
イマーＴｍが動作し、それがその設定時間（前述のよう
にたとえば３０秒）動作状態が続くと、ポンプ４の運転
電気回路がオフとなり、ポンプ４は停止される。Ｒｍは
水用のリレー、Ｔｗは水用のタイマーである。

ここで、水ポンプ４も停止してもよく、さらに注入機２
に出力して、注入管ｌの引き上げを停止してもよい。な
お、注入管１の引き上げ停止は、異常時においてそれ以
上ずらして、正常復帰時の再施工に当って位置が不明に
なることを防止するためである。

ところで、上記の表示装置において、最適基準値を定め
るとともに、安定域灯群を上半円と上半円とに区画して
、安定状態域内においてオバーぎみ安定域かアンダーぎ
み安定域かに区画して表示するようにしてもよい。また
、異常灯の点灯に際しては、不安定状態か所定時間′ｍ
続したか否かによって表示するようにしであるが、比較
器をさらに増設し、不安定状態用比較器と異常状態用比
較器とを設け、異常状態用比較器が出力したとき直ちに
異常と表示するようにしてもよい。なお、表示灯の区画
の態様は、放射方向および上下に区画されている限りに
おいて、円状に表示灯を整列させる必要は必らずしもな
い。さらに、上下に区画している関係では、上下の一方
か点灯している場合には、他方を消灯している必要があ
るが、放射方向に区画している関係では、たとえば不安
定域灯が点灯しているとき、安定域灯が点灯していても
よいし、消灯していてもよい。異常灯の場合においても
、不安定域灯および安定域灯に対して同様なことが言え
る。

上記例において、ミルク、水およびエアのいずれかが安
定域−不安定域−異常域に変化するとき表示装置の表示
が変化するようになっており、かつ異常のとき、対応す
る異常ランプ１７〜１９および４７〜４９が点灯するが
、ミルク、水およびエアの１対１で対応させるように表
示装置を増設してもよい。１台の表示装置のみを用い、
ミルク、水およびエアのセレクタースインチにより選択
することによって、各注入状況の指標の変化を表示する
ようにしてもよい。

他方、上記例では、孔口部分のみで注入状況の指標を検
出して管理しているが、プラント側にも検出器を設けて
、プラント側でも不安定および異常を判断および表示し
てもよい。

さて、注入管１と平行的に地盤中に１本、挿入された検
知体８は、次のように利用される。

すなわち、注入管１を回転引き上げする過程で、１回転
ごとに１回、検知体８へ地盤改良材が衝突する。この衝
突によって、鋼管８０が振動し、音を発生する。この音
はマイクロフォン８３で検出される。この検出信号は、
孔口操作装置３に内蔵された音波分析器（図示せず）に
入力され、その現音波レベルと予め定められた下記スレ
ッショルドレベルとに基いて、地盤改良材のジェット流
が検知体８（鋼管８０）に衝突した否が判断される。

注入機２への操作信号、つまり注入管ｌの回転角および
引き上げ位置信号が、前記のジェット流検知信号と関係
付けられ、最終的に記録装置７に記憶・記録される。こ
のとき、前述のように孔口およびプラント側で、過大注
入せずかつ常にジェット流が検知されるような注入制御
操作がなされ、そのときの注入圧力および流量信号が、
ノズル１ａの深さ方向位置と相関をもたせて、記録装置
７に記録される。

ジェット流検知および注入制御の実際に当っては、たと
えば、ジェット流が現時点で検出できないときには、注
入圧力・流量を検知できるまで徐々に高めるし、逆に検
知できるときは、徐々に低下させ、検知できなくなるま
での注入圧力・流量を検出し、その値よりわずかに高い
注入圧力・流量値を目標の改良径を与える値であると決
定する。

このようにすれば、過不足ない改良径を得ることができ
る。

このような施工を、たとえば第７図のように合計１４４
本の杭の造成を要するとき、符号ｐ、、　ｐ。

で示す位置に行う。これらｐ、、　Ｐ！位置で得られた
施工データは、全施工面に対して、通常深さ方向に関し
て同地質とみらされるから、他の施工場所においてもそ
のまま適用できる。そこで、Ｐ、、　Ｐ２位置において
記録装置７に記録しておいた試験施工データに基いて、
他の施工個所において施工を行う。この場合、記録装置
７内に付設された図示しない演算処理装置が、試験施工
データに基いて、ノズルｌａの深さ位置ごとの注入圧力
および流量信号を操作装置３．６および注入機２に与え
ることにより、自動運転を行う。したがって、他の施工
場所においいても、目標とする改良径をもった改良体を
作業員の勘に頼ることなく造成できる。

なお、突発的な変動要素があるときは、自動運転か°ら
手動運転に切替える。

ところで、検知体８は、１個所でなく、第８図および第
９図のように、複数個所に設置する方が、より精度の高
いデータを得ることができる。また、試験施工の数や位
置は現場に応じて適宜選定すればよい。

なお、施工データの記録に当り、トラブル時やジェット
流が検知体へ衝突するようになるまでの過渡的操作時間
中は記録から除くようにするのが望まれる。

他方、上記例において、場合により、鋼管８０に歪計、
テープスイッチ（圧力スイッチ）あるいは振動センサを
設けてジェット流を検出するようにしてもよいが、上記
のような検知手段による方が精度が高いことが判明して
いる。

〔発明の効果〕

以上の通り、本発明法によれば、過不足ない目標径の改
良体を造成できるとともに、近くの他の施工場所におい
て、同精度の改良体を自動運転下で造成できる。

また、本発明装置によると、上記方法に有効であるとと
もに、ジェット流の到達者のみを高精度で検出できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は注入設備の全体図、第２図はプラント操作装置
の正面図、第３図は孔口操作装置の正面図、第４図はプ
ラント側と孔口側とのインターロック関係の概略回路図
、第５図はジェット流検知体の平面図、第６図はその縦
断面図、第７図は試験施工位置の例示図、第８図および
第９図は検知体の設置位置例の平面図である。１・・・注入管、２・・・注入機、３・・・孔口操作装
置、４・・・ミルクポンプ、５・・・水ポンプ、６・・
・プラント操作装置、８・・・検知体、８０・・・鋼管
、８１・・・蓋体、８２・・・マイクロフォン。第２図第３図第４図第５図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）注入管を回転および軸心方向に移動させつつノズ
ルから放射方向に高圧・高速で地盤改良材を噴射させ地
盤の改良を行うにあたり；注入管の設置位置からほぼ目標とする改良径をもって離
間した位置に、到達する地盤改良材による衝撃を検知す
る長尺の検知体を注入管と平行的に地盤内に挿入し、前記検知体においてノズルが検知体に向いた状態では常
に衝撃を検知できるように、注入管内へ送給する地盤改
良材の注入圧力および流量の少くとも一方を注入管の移
動過程で制御し、この制御された注入圧力およびまたは
流量信号を注入管のノズル位置と関係付けて記憶し、こ
のデータを他の施工場所において利用しながら注入施工
を行うことを特徴とする地盤改良材の注入方法。
（２）注入管を回転および軸心方向に移動させつつノズ
ルから放射方向に高圧・高速で地盤改良材を噴射させ地
盤の改良を行うにあたり注入管の設置位置からほぼ目標
とする改良径をもって離間した位置に、到達する地盤改
良材による衝撃を検知するための注入管と平行的に地盤
内に挿入される検知体であって；前記検知体は、長尺の金属管と、これと一体的に設けら
れた蓋体と、その蓋体の上面に接して設けられたマイク
ロフォンとを備えたことを特徴とする地盤改良材の注入
方法に使用する検知体。