JPH02304114A - 地盤改良工法及びこの工法に使用する掘削装置 - Google Patents

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、鉄道路盤やパイプライン等の下側の軟弱地盤
の改良のための地盤改良工法及びこの工法に使用する掘
削装置に係り、とくに工法を施工する装置の設置場所が
狭い所でも施工が可能な地盤改良工法及びこの工法に使
用する掘削装置に関するものである。

（従来の技術及び発明が解決しようとする課題）従来上
り盛り上止に鉄筋コンクリートの鉄道路盤を敷設するこ
とが広く行なわれている。ここで、路盤敷設後にＩＩｔ
′す土が軟弱となり補強が必要なことが判明した場合、
従来垂直ポーリングによるグラウ材注入（薬液注入工法
）が一般的であった。しかし、垂直ポーリングによるグ
ラウト材注入は、鉄筋コンクリート路盤に穴明けが必要
であり、穴明は作業が面倒であり、また鉄筋コンクリー
ト路盤に形成した穴により鉄筋の腐食が発生して鉄筋コ
ンクリート路盤の劣化を引す起こす危険性があった。

一方、水平ポーリングによりグラウト材を注入すること
も考えられるが、水平ポーリングは施工に際し水平方向
に広い場所を必要としくかつ注入位置が深い場合には大
きな掘削穴を必要とし）、地盤改良区域周囲の土地に空
きスペースが必要であり、充分な空きスペースを確保小
米ない場合は施工不能である。

本発明は、」二組の点に鑑み、施工のための装置を配置
する場所が狭くとも良く、しかも改良が必要な地盤部分
に略水平方向より確実にグラウト材を注入できる地盤改
良工法及びこの工法に使用する掘削装置を提供すること
を目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明の工法は、地盤に縦
穴を掘削し、略り字状ガイドパイプを該縦穴内に配置し
、液体噴射口を先端部に設けてなるフレキシブルホース
を前記略り字状ガイドパイプに予め又は縦穴配置後に通
して、前記フレキシブルホースの先端側を前記略し字状
ガイドパイプで略水平に保って当該フレキシブルホース
を回転させながら地盤中に繰り出し、かつ前記液体噴射
口より高圧水を噴射して前記地盤内の泥土を排出した後
、前記液体噴射口よりグラウト材を注入しつつ回転させ
ながら前記フレキシブルホースを前記地盤より引き抜く
ことを特徴とするものである。

また、本発明の工法に使用する掘削装置は、縦軸の回転
を、外側に多数の掘削羽根を設けた無端帯に伝動機構を
介して伝達し、該無端帯の回転により地盤中に縦穴を形
成する構成としている。

（作用） 本発明においては、グラウト相注入深さに相当する縦溝
内に略し字状ガイドパイプを配置し、フレキシブルホー
スを補強対象地盤部分に対して略水平に繰り出して回転
させることができる。そして、フレキシブルホース先端
部に設けた液体噴射口からの高圧水噴射（必要に応じて
空気噴射併用）により補強対象地盤部分の泥土化した部
分を泥水として排出でき、排出後生じた空隙内にグラウ
ト材を充填固化させて地盤を補強で終る。フレキシブル
ホースを回転駆動する装置はフレキシブルホースの可撓
性を利用して適当な位置に配置でき、鉄道路盤周囲の狭
い場所でも施工可能である。

（実施例） 以下、本発明に係る地盤改良工法及びこの工法に使用す
る掘削装置の実施例を図面に従って説明する。

まず地盤改良工法に使用する掘削装置について第１図乃
至第４図で説明する。これらの図において、３０は装置
フレームを兼ねたギヤーケースであり、該ギヤーケース
３０に縦軸３１が軸受３２゜３３で回転自在に取り付け
られている。この縦軸３１はボーリングマシンにより回
転駆動力を受けるボーリングロッドである。該縦軸３１
の下端にはベベルピニオン３４が固着され、該ベベルビ
ニオン３４は横軸３５に固着されたベベルギヤー３６に
かみ合っている。横軸３５．３７は相互に平行にギヤー
ケース３０で軸支されでおり、相互にかみ合うスパーギ
ヤー３８．３９がそれぞれ固着されているものである。

前記横軸３７の両端部はギヤーケース３０より突出し、
その突出部分にチェーンホイル４０がそれぞれ固着され
ている。また、ギヤーケース３０よりターンバックル４
１で所定距離離間しで取り付けられた軸受４２には掘削
軸４３が横軸３７に平行に軸支されでいる。この掘削軸
４３の両側にもチェーンホイル４４が固着されている。

そして、掘削羽根５０を複数個固着した平板５１を外側
に取り付けたチェーン５２（無端帯を構成している）が
チェーンホイル４０．４４間に張架されている。

前記ターンバックル４１はチェーン５２が弛まないよう
に適当に長さを調整するためのものである。

前記掘削軸４３のチェーンを設けた残りの部分には第４
図の如く多数の掘削羽根５３が直接的に取り付けられて
いる。この掘削羽根５３の先端角部には超硬チップ５４
が取すイτｊけられている。なお、掘削羽根５０にも同
様に超硬チップが固着されている。

なお、前記縦軸３１の下端にはギヤーケース外部に開口
する送水パイプ５５が連結され、掘削時に縦軸３１（通
常は中空のボーリングロッドを使用する）を通して水を
掘削部分に供給可能な如くなっている。

第１図乃至第４図に示した掘削装置は、ボーリングマシ
ンで縦軸３１を回転させることにより、ベベルビニオン
３４、ベベルギヤー３６、スパーギヤー３８．３９の伝
動経路で横軸３７を回転させ、チェーン５２を走行させ
かつ掘削軸４３を回転させることができる。そして、チ
ェーン側に設けられた掘削羽根５０及び掘削軸４３側の
掘削羽根５３の動きにより地盤を掘削して平面形状が略
方形の縦穴を形成することができる。なお、縦軸３１の
回転が同一方向であると、横軸３７及び掘削軸４３が徐
々に回転方向にずれる恐れがあるため、縦軸３１の回転
は左右回転を併用する。

第５図乃至第７図はフレキシブルホースを回転駆動して
地盤改良を行うための地盤改良装置を示す。これらの図
において、１は装置７レームであり、該７＋／−ム上に
電動機（減速モーター）２及び無段減速機３が設置、固
定されでいる。また、フレーム上に固定された軸受４で
中空金属パイプ軸５が回転自在に支持されている。そし
て、電動機２の回転は無段減速機３に伝達され、該無段
減速機３で毎分２５回程度以下に減速された回転は、無
段減速機３の減速軸に固定されたスプロケット６、チェ
ーン７、前記パイプ軸５に固定されたスプロケット８の
経路で前記パイプ軸５に伝達される。チェーン７はスプ
ロケット６．８間に張架されているものである。

前記中空金属パイプ軸５の一端にはゴム製等の高圧フレ
キシブルホース１０の後端が気密に連結され、該フレキ
シブルホース１０の先端に第８図の如く液体噴射口１１
及び空気噴射口１２を設けた先端部材１３が気密に連結
されている。液体噴射口１１は先端面に１個及び側面に
１個（但し噴射方向はやや前方向き）配置される。また
、空気噴射口１２には鋼球１４及びばね１５による逆止
弁が設けられており、空気噴射時以外は閉塞するように
なっている。前記パイプ軸５の他端には空気供給用スイ
ベル１６及び液体供給用スイベル１７が装着されており
、前記液体噴射口１１と液体供給用スイベル１７とは前
記フレキシブルホース１０の内部を通る小径フレキシブ
ルホース１８で接続され、前記空気噴射口１２と前記空
気供給用スイベル１６とは前記パイプ軸５及び前記フレ
キシブルホース１０の内部空間で連通させている。

液体供給用スイベル１７には高圧水供給源（高圧水ポン
プ）よりの高圧水又はグラウト材供給源（グラウト供給
ポンプ）よりのグラウト材のいずれかが供給されるよう
になっている。また、空気供給用スイベル１６には圧縮
空気供給源よりの圧縮空気が供給される。

なお、前記装置フレーム１の底部には移動用のキャスタ
ー１９が装着されている。

前記高圧フレキシブルホース１０は可撓性を持つが直径
が太＜（７ｃ＋ｎ乃至１０数ｃｏｏ）、しがも使用時に
は回転するため、素手による取り扱いは困難であり、第
９図及び第１０図に示す工具２ｏをフレキシブルホース
］０の外側に複数個はめておく。

すなわち、工具２０は円筒体２１の内側にベアリング２
２を固着し、さらに円筒体２１外周に作業者が手で持つ
アーム２３を溶接等で連結一体化したものであり、ベア
リング２２はフレキシブルホース１０に緩くはまり、位
置をずらせることができるようになっている。

フレキシブルホース１０の約９０度の方向変換は第９図
のように先端側の工具２ｏのアーム２３に矢印Ｘ方向の
力を加え、後端側の工具２ｏには矢印Ｙ方向の力を加え
ることにより容易に行うことができる。工具２０はベア
リング２２で７レキシブルホース、１０に接触しており
、フレキシブルホース１０を低速回転させた場合に工具
２ｏが該低速回転の妨げとなることはなく、９０度曲げ
た状態でもフレキシブルホース１０は先端部材１３に回
転を伝えることができる。

本発明の地盤改良工法をまずパイプラインの沈下防止の
ために施工する場合を例にとって説明する。

第１図乃至第３図に示した掘削装置６０を用いてボーリ
ングマシンで縦軸３１を左右に回転駆動して第１１図の
如く補強が必要な地盤部分の隣接地に縦穴６１を水を併
用して掘削していく。掘削土砂は泥水ポンプで汲み上げ
て排出する。そして、第１２図の如くグラウト材を注入
する深さＤまで縦穴６１を掘削したら掘削装置６０を引
き上げる。

縦穴６１の幅は第１３図の平面図ように必要最小限の狭
い幅である。

次に、第１４図の如く、背当て板７１と底当て板７２を
一体化した略し字状ガイドパイプ（例えばプラスチック
のエルボパイプ）７０を縦穴６１に配置する。その際、
地上において予め高圧フレキシブルホース１０を挿通し
ておいても良いし、又は略り字状ガイドパイプ７０の配
置後に高圧フレキシブルホース１０を通しても良い。

その後、第５図乃至第７図の地盤改良装置８゜を適当な
場所に配置して高圧フレキシブルホース１０の後端を該
装置８に接続しておき、まず液体供給用スイベル１７に
高圧水供給源を接続し、空気供給用スイベル１６に圧縮
空気源を接続しておく。そして、第９図のように工具２
０を利用してフレキシブルホース１０を曲げながら略し
字状がイドパイプ７０内に送り込み、すなわちフレキシ
ブルホース先端部を補強対象地盤部分となる第１４図の
パイプライン７５の下方部分に繰り出し、高圧水（約８
０ｋｇ／ｃ＋ｎ２以上）を液体供給用スイベル１７及び
小径フレキシブルホース１８を介して先端部材１３の液
体噴射口１１より前方及び側方に噴射しつつフレキシブ
ルホース１０（すなわち先端部材１３）を低速回転（毎
分５・〜２５回転程度）させる。その際、地盤内部に水
が充分浸透した段階で空気供給用スイベル１７、中空金
属パイプ軸５及びフレキシブルホース１０の内部空間を
通して圧縮空気を空気噴射口１２がら前方に噴射し、地
盤内部の泥土を水と空気の泡で混合攪はんしで外部に排
出しながら先端部材１３をの奥方向に略り字状ガイドパ
イプ７０を利用して略水平方向に前進させていく。

補強対象地盤部分の奥深くまで先端部材１３を差し込ん
で泥土を排出したら、高圧水の供給と圧縮空気の供給を
停止し、今度は液体供給用スイベル１７にグラウト材供
給源を接続しておく。ここでグラウト材はセメント系の
急硬固化材等である。

そして、中程度の圧力で先端部材１３の液体噴射口１１
よりグラウト材を噴射しつつフレキシブルホース１０（
すなわち先端部材１３）を低速回転させながら前記工具
２０を利用してフレキシブルホース１０を徐々に引き抜
いて行く。これにより、路盤工内の泥土を排除した後の
空隙にグラウト材を充填し内部の砂れき等と混合して固
化させることにより地盤を強固なものとし、ひいてはパ
イプライン７５の沈下を防止する。

この場合、パイプライン７５の下方の地盤部分を確実に
補強できる点で垂直ポーリングによる薬液注入よりも優
れ、また装置の設置場所が狭くても良く、縦穴寸法も略
し字状ガイドパイプ７０を配置する最小限の寸法で良い
点で水平ポーリングによる薬液注入よりも優れている。

第１５図は盛り土９０上に敷設された鉄道の鉄筋コンク
リート路盤８５の下方の地盤部分を補強する場合を示す
。第１１図乃至第１３図と同様に掘削装置６０にて縦穴
６１Ａを掘削した後、略り字状ガイドパイプ？ＯＡを配
置して地盤改良装置８０よりの高圧フレキシブルホース
１０を略■−字状ガイドパイプ７０Ａより略水平方向に
繰り出して前述の場合と同様に高圧水と空気の併用によ
る土泥の排除、その後のグラウト材の充填を実行できる
。

この場合、鉄筋コンクリート路盤８５に穴明けが不要で
路盤を劣化させない点で垂直ポーリングによる薬液注入
よりも優れ、また装置の設置場所が狭くても良くミ縦穴
寸法も略し字状ガイドパイプ７０Ａを配置する最小限の
寸法で良い点で水平ポーリングによる薬液注入よりも優
れている。

なお、グラウト材の噴射充填時にも空気噴射口１２より
の圧縮空気の噴射を適宜併用して地盤内部へのグラウト
充填時の混合、攪はん効果を上げるようにしても良い。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明は、施工のための装置を配
置する場所が狭くとも良く、しかも改良が必要な地盤部
分に略水平方向より確実にグラウト材を注入可能であり
、鉄筋コンクリート路盤やパイプライン、あるいはその
他の築造物の下方の地盤部分の補強を効果的に実行でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による掘削装置の実施例であって一部を
断面とした正面図、第２図は同側面図、第３図は同平面
図、第４図は第１図のＩＶ−ＩＶ断面図、第５図は実施
例において使用する地盤改良装置を示す平面図、第６図
は同正面図、第７図は同側面図、１１４８図は先端部材
の一部を断面とした正面図、第９図はフレキシブルホー
スを曲げる挽作を説明する平面図、第１０図はフレキシ
ブルホースを捏作する工具を示す平断面図、第１１図及
び第１２図は本発明による地盤改良工法の実施例であっ
て縦穴の掘削を説明する断面図、第１３図は縦穴の平面
図、第１４図は略し字状ガイドパイプの配置及び地盤改
良の施工例を示す断面図、＠１５図は地盤改良の他の施
工例を示す断面図である。 １・・・装置フレーム、２・・・電動機、３・・・無段
減速機、４・・・軸受、５・・・中空金属パイプ、６，
８・・・スプロケット、７・・・チェーン、１０・・・
高圧フレキシブルホース、１１・・・液体噴射口、１２
・・・空気噴射口、１３・・・先端部材、１８・・・小
径フレキシブルホース、２０・・・工具、３０・・・ギ
ヤーケース、３１・・・縦軸、３５．３７・・・横軸、
４３・・・掘削軸、５０，５３・・・掘削羽根、５２・
・・チェーン、６０・・・掘削装置、６１．６１Ａ・・
・縦穴、７０．７０Ａ・・・略し字状ガイドパイプ、８
０・・・地盤改良装置。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）地盤に縦穴を掘削し、略Ｌ字状ガイドパイプを該
   縦穴内に配置し、液体噴射口を先端部に設けてなるフレ
   キシブルホースを前記略Ｌ字状ガイドパイプに予め又は
   縦穴配置後に通して、前記フレキシブルホースの先端側
   を前記略Ｌ字状ガイドパイプで略水平に保って当該フレ
   キシブルホースを回転させながら地盤中に繰り出し、か
   つ前記液体噴射口より高圧水を噴射して前記地盤内の泥
   土を排出した後、前記液体噴射口よりグラウト材を注入
   しつつ回転させながら前記フレキシブルホースを前記地
   盤より引き抜くことを特徴とする地盤改良工法。
2. （２）前記フレキシブルホースの先端部に空気噴射口が
   設けられ、前記高圧水の噴射とともに空気噴射口よりの
   空気噴射を併用する請求項１記載の地盤改良工法。
3. （３）縦軸の回転を、外側に多数の掘削羽根を設けた無
   端帯に伝動機構を介して伝達し、該無端帯の回転により
   地盤中に縦穴を形成することを特徴とする掘削装置。
4. （４）前記無端帯と連動して回転する軸体に多数の掘削
   羽根を設けた請求項３記載の掘削装置。