JPH0216813B2 - - 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、セメントミルク等の地盤改良剤を噴出させて
パイロツト穴周囲の地盤を改造・強化する、柱状
固結地盤改良工法、扇状固結地盤改良工法または
板状固結地盤改良工法等と称される地盤改良工法
及び、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関する。

(b) 技術の背景 護岸工事や構造物の構築工事に際しては、止水
壁や人工地盤の構築工事が行われることが多い
が、こうした構築工事においては、土壌中にセメ
ントミルク等の地盤改良剤を注入したり、土壌中
にコンクリート製の人工地盤を形成する地盤改
良・改造作業が行われる。

一般に止水壁等の構築に際しては、ノズルを回
転させることなくパイロツト穴中を、地盤改良剤
を噴出させながら引き上げてゆく工法（この工法
はノズルの数が複数の、従つて扇状に地盤を改良
してゆく扇状固結地盤改良工法、ノズルの数が１
個であり、従つて板状に地盤を改良してゆく板状
固結地盤改良工法に分類される。）が用いられ、
人工地盤等の構築に際しては、ノズルを回転させ
ながら超高圧水や高圧地盤改良剤を噴出させる工
法が用いられる。

(c) 従来技術と問題点 従来、ノズルを固定して引き上げる工法に用い
られる地盤改造装置とノズルを回転させて地盤改
造を行う装置は、作業としては、類似の内容を行
うにもかかわらず、全く別個の独立した装置であ
り、資材的、経済的にも多くの無駄を生じてい
た。

また、地盤改良剤を噴出するためのノズルは、
その数が増加するとポンプ等の付帯設備も比例し
て増加することから、複数のノズルを用いて扇状
に地盤改良剤を噴出させる扇状固結地盤改良工法
は単に１個のノズルから噴出させる板状固結地盤
改良工法に比してその設備は大規模なものになる
欠点がある。

更に、ノズルを回転させて地盤改造を行う場合
には、回転するノズルと該ノズル部分に高圧水等
を供給する高圧チユーブとの継手部分に、ノズル
の回転により高圧チユーブが絡まることを防止す
るためのスイベルジヨイントが設けられている。
しかし、このスイベルジヨイントは、高圧水の噴
出圧力である数百気圧に耐え得るものは精密な構
造を有するばかりか極めて高価であり、多大な衝
撃が加えられ、かつ粗雑な扱いしか期待できない
土木現場等においては、実用上の問題が多い。

また、ノズルを所定角度範囲で回転させようと
すると、該回転角度範囲を現場で容易に確認し、
更にその設定角度を容易に変更することが出来る
構造であることが望ましいが、そうしたことの可
能な地盤掘削装置はいまだ開発されていないのが
実情である。

(d) 発明の目的 本発明は、前述の欠点を解消すべく、１台の装
置で柱状固結地盤改良工法、扇状固結地盤改良工
法、板状固結地盤改良工法等の各種の地盤改良工
法の実行が可能な地盤改造装置を提供することを
第１の目的とするものであり、更に付帯設備が小
規模なもので済み、かつスイベルジヨイントを必
要としない簡略な構成の地盤改造装置を提供する
ことを第２の目的とするものである。

また、ノズルの回転角度範囲の確認及びその変
更を容易に行うことの出来る地盤改造装置を提供
することを第３の目的とするものである。

(e) 発明の構成 即ち、本発明は、掘削管保持回転装置をガイド
手段に上下方向に移動自在に支持すると共に、掘
削管保持回転装置にチヤツクを、正逆方向に回転
自在に設け、更に前記チヤツクに掘削管を把持開
放自在に設けると共に、前記掘削管保持回転装置
のチヤツクと共に回転する円筒状の外部露出部位
に１個以上の設定子を、前記露出部位の外周部の
任意の位置に着脱自在に設け、前記掘削管保持回
転装置の前記外部露出部位に対向した位置に、前
記設定子を検出して電気的検出信号を出力する設
定子検出手段を設け、該設定子検出手段からの信
号により正逆方向に回転制御される回転駆動手段
を、前記チヤツクに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図は本発明による地盤改造装置の一実施例
を示す正面図、第２図は掘削管保持回転装置の一
例を示す平面図、第３図は、第１図に示した地盤
改造装置１を用いて柱状固結地盤改良工法による
地盤改良を行つた場合を示す正面図、第４図は掘
削管保持回転装置の別の例を示す平面図である。

地盤改造装置１は、第１図に示すように、クロ
ーラクレーン等の移動重機２を有しており、移動
重機２には運転席２ａ、クローラ２ｂ，２ｂ等が
設けられている。また、移動重機２には柱状のリ
ーダ３が支持フレーム５を介して立設されてお
り、リーダ３にはガイドレール３ａが図中上下方
向に形成されている。ガイドレール３ａには、掘
削管保持回転装置６が、第２図に示すように、掘
削管保持回転装置６の図中左側面に形成されたガ
イド溝６ａを係合させた形で設けられており、掘
削管保持回転装置６には他端がウインチ（図示せ
ず。）に巻き掛けられたワイヤ７の一端が接続し
ている。従つて、ウインチを正逆方向に駆動して
ワイヤ７を繰り出し、又は繰り込むことにより、
掘削管保持回転装置６はリーダ３のガイドレール
３ａに沿つて上下方向、即ち矢印Ｃ，Ｄ方向に自
由に移動することが出来る。

掘削管保持回転装置６には、チヤツク９が掘削
管保持回転装置６に内蔵されたモータ等の回転駆
動手段１０により矢印Ａ，Ｂ方向に回転駆動自在
に設けられており、チヤツク９の外部に露出した
円筒状の外周部には２個の設定子１１，１１が、
ネジ等によりチヤツク９外周部の任意位置に着脱
自在に設けられている。従つて、設定子１１をチ
ヤツク９外周部の適宜な位置に装着することによ
り、設定子１１，１１間の設定角度αを0゜から
360の範囲で任意に設定することが可能である。
また、掘削管保持回転装置６にはリミツトスイツ
チ１２が、設定子１１に対して当接係合自在に設
けられており、リミツトスイツチ１２のON、
OFF信号により掘削管保持回転装置６内の回転
駆動手段１０が正逆方向に回転駆動される。

チヤツク９には、掘削管１５を構成する中空筒
状のロツド１３が、把持固定自在に貫通設置され
ており、ロツド１３の上下両端には接続用のフラ
ンジ１３ａ，１３ａが形成されている。ロツド１
３の、第１図下方には、複数のロツド１３がフラ
ンジ１３ａを介してボルト等の締結手段により直
列に接続されており、このフランジ結合により掘
削管１５は、たとえ掘削管１５が矢印Ａ，Ｂ方向
に正逆回転しても各ロツド１３間の接続に、ネジ
による接続に際して生じるような緩みが生じるよ
うなことは無い。掘削管１５の下端は外部に開放
された開口１５ａが形成しており、更に下端には
掘削用のビツト１６が装着されている。また、ビ
ツト１６のやや上方にはノズル１７及び超音波測
距センサ１９が設けられており、ノズル１７には
高圧液体供給管２０及び圧縮空気供給管２１が接
続されている。高圧液体供給管２０及び圧縮空気
供給管２１は掘削管１５の軸心方向、即ち図中上
方へ向けて、掘削管１５外周に沿つた形で伸延設
置されており、その先端は掘削管保持回転装置６
下部にまで達し、そこで可撓性を有するフレキシ
ブルチユーブ２２，２３に接続されている。一
方、掘削管１５の上端には、同様に可撓性を有す
るフレキシブルチユーブ２５が接続されている。

地盤改造装置１は以上のような構成を有するの
で、地盤改造装置１を用いて人工地盤を構築する
には、まず掘削管保持回転装置６のチヤツク９に
設けられた設定子１１を、第４図に示すように、
１個だけ残して他の１個を取り外し、その状態で
ワイヤ７により掘削管保持回転装置６をリーダ３
のガイドレール３ａに沿つて矢印Ｃ方向に引き上
げ、次いで掘削管保持回転装置６内の回転駆動手
段１０を駆動して、チヤツク９を例えばＡ方向に
回転駆動させる。チヤツク９が回転すると、チヤ
ツク９に把持された掘削管１５もＡ方向に回転
し、掘削管１５先端のビツト１６は、掘削管保持
回転装置６及び掘削管１５の重量により第１図下
方に向けて掘削を開始する。掘削管保持回転装置
６がリーダ３に沿つてＤ方向に移動し、掘削管１
５従つてビツト１６が下方に進むにつれて、土壌
中にはＣ，Ｄ方向にビツト１６の軌跡としてのパ
イロツト穴２６が掘削形成される。パイロツト穴
２６には泥水２７を給水し、その静水圧によりパ
イロツト穴２６の崩壊を防ぐとともに、図示しな
いサクシヨンポンプによりフレキシブルチユーブ
２５を介してパイロツト穴２６中の泥水２７を、
ビツト１６によつて生じる掘削土砂と共にスラリ
ー化した形で、掘削管開口１５ａから掘削管１５
内部の各ロツド１３を通してパイロツト穴２６外
部に吸い上げ排出する。排出された泥水２７は共
に吸引した土砂を分離した後に、パイロツト穴２
６に戻され、継続的に掘削に使用される。

掘削に際しては、掘削管１５を回転駆動するチ
ヤツク９は、最大360゜回転するうちに作動子１１
がリミツトスイツチ１２と当接し、リミツトスイ
ツチ１２を作動させる。すると、それまで正転し
てチヤツク９、従つて掘削管１５をＡ方向に回転
駆動していた回転駆動手段１０は逆転して、今度
はＢ方向に掘削管１５を回転駆動させる。この逆
転はチヤツク９がＢ方向に360゜回転して、再度設
定子１１がリミツトスイツチ１２に当接するまで
継続し、その時点で掘削管１５はまたＡ方向に回
転駆動される。即ち、掘削管１５は360゜の角度範
囲で正転と逆転を繰り返しながら掘削を継続して
いくが、掘削管１５は360゜以上回転することは無
いので掘削管１５上部にフランジ１３ａを介して
固定的に接続されたフレキシブルチユーブ２５か
らの泥水２７の排出は、フレキシブルチユーブ２
５に極度のねじれを与えることなく、円滑に行わ
れる。

こうして一定の深さだけパイロツト穴２６を掘
削し、掘削管保持回転装置６がリーダ３の下方に
まで達すると、回転駆動手段１０の駆動を停止し
て掘削動作を停止させると共に、チヤツク９によ
る掘削管１５の把持を中止し、掘削管１５の上端
のフレキシブルチユーブ２５を外して新たにロツ
ド１３を接続する。そこで、掘削管保持回転装置
６のみをリーダ３に沿つてＣ方向に引き上げて、
当該新たに接続されたロツド１３部分を介して掘
削管１５を把持する。次いでフレキシブルチユー
ブ２５を新たに接続されたロツド１３の上端に固
定接続し、この状態で再度掘削管保持回転装置６
の回転駆動手段１０を駆動してパイロツト穴２６
の掘削を開始する。こうして、パイロツト穴２６
が徐々にＤ方向に形成されてゆき、深さがDPに
まで達したところで、ビツト１６による掘削を止
めて、掘削管保持回転装置６を掘削管１５と共に
Ｌ１だけ引き上げる。そこで、今度はフレキシブ
ルチユーブ２２から超高圧水２９を、フレキシブ
ルチユーブ２３からは圧縮空気３０を、高圧液体
供給管２０及び圧縮空気供給管２１を介してノズ
ル１７へ供給し、そこから噴出させる。この時、
掘削管保持回転装置６を徐々にＤ方向に降下させ
つつ、前述と同様に掘削管１５を360゜に亙り正逆
方向に往復回転させてゆくと、地盤３１中には超
高圧水２９により、円筒形の空洞３２が形成され
てゆく。

この際も、掘削管１５は360゜の角度範囲でしか
回転しないので、掘削管１５に固定された高圧液
体供給管２０及び圧縮空気供給管２１と各フレキ
シブルチユーブ２２，２３との接続状態は、チユ
ーブが絡まることなく良好に維持され、超高圧水
２９、圧縮空気３０の供給は円滑に行われ、従つ
て、空洞３２の形成も何らの支障も無く行われ
る。なお、掘削中の空洞３２の形状は、超音波測
距センサ１９から空洞壁面３２ａに超音波３３を
発信させてその反射波を捕捉し、超音波測距セン
サ１９から壁面３２ａまでの距離を計測すること
により、正確に把握することが出来る。

こうして、所定の大きさの空洞３２が地盤３１
中に形成されたところで、今度は掘削管１５を回
転させながらノズル１７を空洞３２の下部からＣ
方向に引き上げつつ、フレキシブルチユーブ２２
からノズル１７へセメントミルク等の地盤改良剤
を供給し、ノズル１７から空洞３２内へ地盤改良
剤を高圧で噴射して空洞３２内を地盤改良剤で満
たす（なお、掘削管１５をトレミー管として用
い、開口１５ａを介して空洞３２及びパイロツト
２６内にコンクリート等の地盤改良剤を充填して
も良い。）。地盤改良剤を空洞３２及びパイロツト
穴２６内に充填させつつ掘削管１５をＣ方向に引
き上げてゆくと、充填された改良剤は凝固して地
盤３１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れで、移動
重機２を移動さて、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２６を新たに掘削し
て、空洞３２を構築し、更に地盤改良剤を充填し
て当該空洞３２と先に構築された空洞３２（既に
地盤改良剤が充填固化されている。）とを連続さ
せて、人工地盤を拡張してゆく。

なお、上述の実施例は、本発明による地盤改造
装置１を、地盤３１内に空洞３２を掘削した後
に、地盤改良剤を打設して人工地盤を形成した場
合について用いた例について述べたが、本発明に
よる地盤改造装置１はそうした工法に限らず、第
３図に示すように、パイロツト穴２６を掘削した
後に、空洞３２を掘削することなく直ちに地盤改
良剤３５を地中にノズル１７から高圧で、水平
360゜方向に円形に、ノズル１７を回転・上昇させ
ながら噴出注入し、土砂を骨材として用いた形
で、同様に円筒状の改良地盤３６を形成する、い
わゆる柱状固結地盤改良工法にも用いることが出
来ることは勿論である。

更に、掘削管保持回転装置６のチヤツク９の設
定子１１を２個、第２図に示すように、設定角度
αで設定すると、リミツトスイツチ１２が各設定
子１１に当接する度に、チヤツク９を回転駆動手
段する回転駆動手段１０が逆転することから、チ
ヤツク９、従つて、掘削管１５は設定角度αの範
囲で揺動させることが出来る。このことは、パイ
ロツト穴２６から角度αの範囲で地盤改良剤を土
壌中に注入し得ることを意味し、ノズル１７を角
度αで揺動させつつ上方に引き上げることで、い
わゆる扇状固結地盤改良工法の施工が可能とな
る。また、回転駆動手段１０を駆動させない場合
には、掘削管１５、従つてノズル１７は一定の方
向のみを向くので、この状態で土壌中に地盤改良
剤を注入することにより、いわゆる板状固結地盤
改良工法の施工も可能となる。

なお、リミツトスイツチ１２及び設定子１１等
の、掘削管１５の回転角度設定手段は、掘削管１
５の回転角度を0゜〜360゜の範囲で設定し得る限
り、どのような構成を用いてもよく、本実施例の
ような接触形のものに限らず、磁気を利用した非
接触形のもの等、種々考えることが出来る。

更に、掘削管保持回転装置６を支持ガイドする
リーダ３等のガイド手段は、必ずしも移動重機２
等に装着されている必要は無いが、移動重機２に
ガイド手段が設けられていると、多数のパイロツ
ト穴２６を能率良く掘削することが可能となる。

(g) 発明の効果 以上、説明したように、本発明によれば、掘削
管保持回転装置６をリーダ３等のガイド手段に上
下方向に移動自在に支持すると共に、掘削管保持
回転装置６にチヤツク９を、正逆方向に回転自在
に設け、更に前記チヤツクに掘削管１５を把持開
放自在に設けると共に、前記掘削管保持回転装置
６のチヤツク９と共に回転する円筒状の外部露出
部位に１個以上の設定子１１を、前記露出部位の
外周部の任意の位置に着脱自在に設け、前記掘削
管保持回転装置の前記外部露出部位に対向した位
置に、前記設定子１１を検出して電気的検出信号
を出力するリミツトスイツチ１２等の設定子検出
手段を設け、該設定子検出手段からの信号により
正逆方向に回転制御される回転駆動手段１０を、
前記チヤツク９に接続して構成したので、掘削管
１５は最大360゜の回転するだけで、0゜〜360゜の任
意の角度範囲の超高圧水、地盤改良剤等の噴射を
行うことが出来、空洞３２の掘削、任意の角度範
囲に亙る土壌中への地盤改良剤の注入等、これま
で柱状固結地盤改良工法、扇状固結地盤改良工
法、板状固結地盤改良工法等のそれぞれの専用機
が行つてきた作業を１台の地盤改造装置１で簡単
に行うことが出来るようになる。

また、掘削管１５が回転することからノズル１
７が１個でも、従来の扇状固結地盤改良工法が行
つてきた扇状の範囲の地盤改良が可能となり、小
容量のポンプ及びそれに対応した小規模の付帯設
備での効率の良い作業が可能となる。

更に、掘削管１５が最大360゜しか回転しないの
で、泥水２７排出用のフレキシブルチユーブ２
５、超高圧水、地盤改良剤供給用、更には圧縮空
気供給用のフレキシブルチユーブ２２，２３等
を、スイベルジヨイント等の複雑な継手を用いる
ことなく直接掘削管１５等に、使用中にそれ等チ
ユーブが掘削管１５に絡まること無く接続するこ
とが可能となり、従つて、地盤改造装置１の構造
を簡略なものとすることが出来、多大な衝撃が加
えられ、かつ粗雑な扱いしか期待できない土木現
場における使用に十分耐え得る装置の提供が可能
となる。

また、設定子１１が円筒状の外部露出部位に着
脱自在に設けられているので、該設定子をノズル
を揺動させたい角度に対応した位置に設定するだ
けで、ノズルの揺動角度設定を完了又は変更する
ことが出来る。また、設定子の設定位置を見るだ
けで、第２図に示すように、ノズルの揺動角度α
を視認することが出来、作業性が良好である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による地盤改造装置の一実施例
を示す正面図、第２図は掘削管保持回転装置の一
例を示す平面図、第３図は、第１図に示した地盤
改造装置１を用いて柱状固結地盤改良工法による
地盤改良を行つた場合を示す正面図、第４図は掘
削管保持回転装置の別の例を示す平面図である。 １…地盤改造装置、３…ガイド手段（リーダ）、
６…掘削管保持回転装置、９…チヤツク、１０…
回転駆動手段、１１…設定子、１２…設定子検出
手段（リミツトスイツチ）、１５…掘削管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 掘削管保持回転装置をガイド手段に上下方向
   に移動自在に支持すると共に、掘削管保持回転装
   置にチヤツクを、正逆方向に回転自在に設け、 更に前記チヤツクに掘削管を把持開放自在に設
   けると共に、 前記掘削管保持回転装置のチヤツクと共に回転
   する円筒状の外部露出部位に１個以上の設定子
   を、前記露出部位の外周部の任意の位置に着脱自
   在に設け、 前記掘削管保持回転装置の前記外部露出部位に
   対向した位置に、前記設定子を検出して電気的検
   出信号を出力する設定子検出手段を設け、 該設定子検出手段からの信号により正逆方向に
   回転制御される回転駆動手段を、前記チヤツクに
   接続して構成した地盤改造装置。