JPH035517A - 地盤硬化材高圧噴射注入工法 - 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、軟弱地盤の改良、建築構造物基礎等を目的と
して施工される出願人の特許に係る地盤硬化材注入工法
のうち、いわゆるＣＣＰ工法（特許第８２５０１８号、
同第８１８０３４号）に属し、従来の一重管工法を大き
く上回ると共に多重管による超高圧噴射工法と同等もし
くはそれ以上の性能を十分に発揮しつる新ＣＣＰ工法に
関するものである。

［従来の技術］ 従来、硬化材噴流を用いた地盤改良工法は様々な発展を
遂げてきた。これら工法における従来の歴史的流れは第
５図に示す如くである。

即ち、同図（Ａ）は最も旧式のものを示し、硬化材のみ
を噴射（−重管５６、特許第８２５０１８号、同第８１
８０３４号）していてたが、次に気体の包含による噴射
（二重管５７、特許第８３３２１４号）がなされるに至
った（同図ＣＢ））。

しかし、種々の欠点が露呈するに至り、更に試行錯誤を
重ねつつ２つの噴射口を設け、上部噴射口より高圧水と
気体、上部噴射口より硬化材のみを吐出する三重管５８
（特許第１１９３３６７号、同第１０９８４４２号、同
図（Ｃ））が発明され、その後下部噴射口からも気体を
噴射せしめた三重管５９（特願平１−３０７７号、同図
（Ｄ））が出現するに至った。

ところで、こうした改良がなされた理由は主として噴射
力の増大、注入効率の向上、施工の確実化等を目的とし
、地盤改良円柱状固結体のボリュウム、即ち直径の径の
増大を図りたいためであった。また、従来の一重管にお
いては、硬化材を圧入すべきポンプの性能にも限界があ
り、セメントミルク等の粉体と液体を混合したようなも
のは摩耗が激しく且つバッキング類が短時間で破れ、長
時間運転が不可能で効率注入や強力噴射を実現するには
手段を他に委ねなくてはならなかったという事実も合わ
せ見れば、多重管工法はこうした制約的状況の中から出
現せざるを得なかったといっても過言ではない。

ここで三重管による最新工法を第４図に示すと共に、以
下簡単に説明する。なお、これら詳細については特願平
１−３０７７号を醤照されたい。

すなわち、同図に示す如く、三重管５０の先端に設置し
たモニター５１の側壁には重合構造の上部噴射ノズル５
２と下部噴射ノズル５３が穿設され、三重管５０を回転
上昇させつつ噴流物を噴射するというものである。即ち
、上部噴射ノズル５２からは周囲を加圧気体で包合せし
めその誘導降下をねらった超高圧水が噴射され、スラッ
ジを除去洗浄し、噴流水の威力増大を期すべく使用され
た気体は、次には地表に逃げようとする際にそのリフト
効果によって、切削したスラッジや水を容易に排出して
土中に人為的空間を作る。これがいわゆるエアーリフト
効果である。

その後下部噴射ノズル５３から、周囲を加圧気体で包合
した超高圧硬化材を上記空間に迅速且つ横１的に充填す
ることで上質の改良体を造成しょうとするものであった
。

［発明が解決しようとする問題点］ 上述した従来の改良が噴射力の増強、注入効率の向上等
に大きく貢献してきたことは高く評価すべきところでは
ある。無論、そのために注入管を複雑な多重構造とし、
あるいは噴射力強化に伴い、高圧水ポンプやエアーコン
プレッサー等の多機種の装置を導入したこともむしろ必
然的手段であったといわざるを得ない。

しかし、これら改良点において本発明者が意図する所は
別の点にある。

従来行われた改良によれは、確かに噴射力の増大、注入
効率の向上を十分に果たし得るものではあったが、その
反面、効果で複雑多種にわたる装置の導入はコストの大
幅な増大をもたらし、施工の煩雑性、困難性を増すとい
う一面的欠陥も有する。また、注入管構造のｍ雑化はそ
の製造コストを押し上げ、改良過程において採用された
高圧水、加圧気体はエアーリフト効果なる抜群の効果を
発渾すると共に別なる新たな問題点を叩き付けた。

即ち、高圧水の威力増大を期すべく使用された加圧気体
は、地表に逃げようとする際、そのリフト効果によって
、切削したスラッジや水を地上に排出するが、この上昇
スラッジの処理に礪めて高額な費用を要するという問題
である。また、高圧水による硬化材濃度の希釈という聞
届もある。

更にまた、複数の噴射ノズル設置により、噴射物相互間
に差圧が生じることもあり得るため、施工の確実性が、
土質条件の差異によっては改良体の均一化が保てないと
いう問題もあった。

その一方で、従来の一重管工法における当時のポンプ性
能を考慮すれば、噴射圧は２００　ｋｇ　ｆ／ｃｒｎ″
前後、硬化材吐出量５０〜６０２　／ｍｉｎ程度であり
、圧力を超高圧にし硬化材セメントスラリーを従来の数
倍型噴出し、長時間運転するコンパクトな超高圧ポンプ
が存在しなかった。従って、高圧力による多量噴射を実
現するには多重管による１法を行う以外になかったとい
う状況がある。ゆえに、上述の如き従来改良は一面的欠
陥を有するも、確かに進歩的である。しかし、こうした
現状を合せみてもわかる通り本工法は今−度一重管なる
原点に立ち返り、従来の改良とは別な観点での改良を見
直すべき時期にきているといえる１以上に鑑み、本発明
者が研究を重ねた結果、従来の一重管工法にわずかな付
加手段を構じることで、多重管と同等もしくはそれ以上
の効果を得られることが判明した。

本発明は、このことから従来の多重管の能力を十分に達
しつる一重管を、具体的には、噴射圧３００　ｋｇ　ｆ
／ｃｍ２以上、硬化材吐出量１００　ｊ／ｍｉｎ以上の
一重管による超高圧噴射工法を提供するものである。

これにより施工作業の簡易化、コストの大幅な低減を図
る。また、円柱状のみの改良体を造成する従来の一重管
を初め多重管と異なり、あらゆる施工状況にも適合しつ
るよう、様々な形状の地盤改良体が造成できる機構を付
すことにより改良を必要としない箇所には施工をやらな
いことにより工事スピードの効率化のよさ、施工のより
一層なる確実化を図ることもその目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、従来に一重管工法に使用さ
れていたポンプを更に上回る送圧力の高いポンプを開発
採用することとしたものである。

即ち超高圧スラリーポンプの出現となり、具体的には噴
射圧３００　ｋｇ　ｆ／ｃｍ２以上、硬化材吐出量１０
０　Ｘ　／ｗｉｎ以上を実現できるものであり、例えば
。

特願昭６２−２３７９９６号等のポンプ装置に特願昭６
３−７７０７５号等の流体圧送装置を適用して噴射力の
強化を図るなど、本発明の目的が達成しつるならば適宜
状況に応じた構成でポンプを使用すれば良い。

ポンプ性能の向上に貢献しつるものとしては他に、特願
昭６３−６８８８２号、特願昭６３−８８６２３号のバ
ルブ装置、特願昭６３−７９０４９号の流体圧送装置等
がある。

また、強力モーターの使用及び自動制御等で、ロッド回
転数や回転角を随時調整ないしは限定することにより、
あらゆる形状の地盤改良体を造成する。なお、ロッドの
形状も従来一般の円形でなく四角形並びに多角形等にし
、地山との隙間に十分留意し土質に応じてロッド形状を
変える。

［作用］ 従来の一重管と異なり、硬化材は噴射圧３００ｋｇ　ｆ
／ｃｍ２以上、吐出量１００　ｊＭｍｉｎ以上の威力で
噴射されるため、超高速流体となって対象土壌を崩壊す
ると共に強制撹拌しつつ混入し、従来の施工方法の改良
上世の２倍以上のものが完成し、礪めて強固で均一であ
り、また経済的且つ上質な地盤改良体を造成する。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について添付図面を参照しつつ説
明する。

第１図は本発明の一実施例に係る一重管による超高圧噴
射工法の概略図である。

これは、下部側壁に硬化材噴射口１１を有し、下端部に
制御弁１２を設けた注入管１０によって地盤硬化材を注
入するものである。

また、注入管１０の上端部はこれを回転しつつ上下に作
動させ且つ回転速度を調整する回転推進後退機構１５及
び超高圧グラウトポンプ２０に接続する硬化材注入口１
３に接続し、下端部には掘削刃１４が設けられている。

従って、制御弁１２を開いて潤滑液を圧入しつつ注入管
１０を高速回転させて下降せしめれば、特別にポーリン
グすることなく注入管自体によって注入孔を掘削するこ
とができる。その後、所定の深度まで掘削したところで
制御弁１２を閉じ、超高圧グラウトポンプ１２より３０
０ｋｇ　ｆ／ｃｄ以上の高圧力と共に１００１２／ｗｉ
ｎ以上の硬化材を注入しつつ注入管１０を回転上昇せし
める。かくすることにより硬化材噴射口１１より、地盤
硬化材が高速流体となって噴射し、対象土壌を崩壊する
と共に強制撹拌しつつ混入し、纒めて強固で上質な地盤
改良体を造成することとなる。

また、自動制御装置１９によって回転角度を調整ないし
限定せしめれば、第３図に示すような施工状況に合致し
た様々な形状の改良体２１を造成することもできる０例
えば、同図（ａ）は回転角を４５度、（ｂ）は９０度、
（ｃ）は１８０度にそれぞれ限定した場合における改良
体の概略形状を示している。従って、自動制御等で任意
の角αに設定せしめればロットは角αの範囲内を往復回
転することとなり、所期の形状を造成することができる
。

ところで、多重管と同等もしくはそれ以上の噴射力を与
えるポンプは既に存在しているが、その原理の一例とし
ての超高圧ポンプ装置は特願昭６２−２３７９９６号、
特願昭６３−５８５２３号等において詳しく開示されて
いるので４ここでは省略する。

具体的方法としては前述のごとく特願昭６２−２３７９
９６号等のポンプ装置に特願昭６３−７７０７５号等の
流体圧送装置を適用して噴射力の強化を更に図るなど、
適宜状況に応じた構成でポンプを使用するのが良い。

なお、ロッドの形状自体も従来一般の円形でなく、四角
形及び多角形等にし、他山との隙間に十分留意しつつ土
質に応じてロッド形状を変えることもできる。

［発明の効果］ 本発明は以上の構成により以下に記載するような効果を
奏する。

即ち、第１として前述した超高圧ポンプを採用したこと
により、従来の一重管工法では実現できなかった強力な
超高圧噴射で硬化材と在来地盤を強制混合撹拌し、極め
て強固な地盤改良体の造成を可能とした。具体的な比較
としては第２図に示すように、従来の一重管では噴射圧
２００ｋｇ　ｒ／ｃゴ、硬化材吐出量５０〜６０β／ｗ
ｉｎ前後であったのに対し、本発明によればそれぞれ３
００ｋｇ　ｆ／ｃゴ、ｌ　ＯＯｊ！／ｗｉｎ以上が可能
となり、これは多重管による高圧噴射法と同等もしくは
それ以上の能力を有するといえる。

このことから、上記のような高性能のポンプを開発した
ことによりわざわざ多重管工法のみによらなくても、簡
易な本発明による一重管工法で足りる場合が往々にして
生じ、そうした意味において本発明は、施工状況やコス
トに応じた施工法選択の幅を広げたとはいえ、その意義
は掻めて太きい。

また、第２としてロット回転数においても、従来５　ｒ
、　ｐ、　ｍ、前後であったのに対し、本発明は自動制
御等により回転数、回転角を自由巨っ容易に調整もしく
は限定できることとしたため、あらゆる施工状況に適合
しつる形状の地盤改良体造成を可能あらしめた。従って
、円柱改良体以外の造成が困難であった従来に比べ、無
駄な空間を残すことなく確実な施工を担保することがで
きる。

さて、本発明における上記主たる２つの効果は従来工法
では到底達し得ないものである。なぜなら、第１の効果
は従来の一重管工法において当時のポンプ性能を考えれ
ば橿めて困難なものあり、換言すれば現在においてこそ
本発明により達し得る効果であるといえる。

また、第２の効果を複数の噴射口を有する多重管工法に
期待することは困難であるばかりでなく、同工法の目的
からして不当である。ゆえに本効果は一重管であるから
こそ容易に実現でき、しかも正当に期待しつるものであ
るといえる。

従って、これら２つの効果は根本たる一重管と最近開示
された超高圧ポンプという、共に従来存在して装置を有
機的に結合させたからこそ、同時に発揮しつるものであ
り、総和以上の効果を生じる。

更に加えて、本発明は上昇スラッジの高額処理、硬化材
濃度の希釈、あるいは前述した差圧問題を生じることな
く現在の施工ニーズに十分答えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る地盤硬化材高圧噴射注
入工法の概略図、第２図は従来と本発明との性能比較表
、第３図は本発明で造成しつる改良体の形状例、第４図
は従来の三重管工法概略図、第５図は地盤硬化材注入工
法の歴史的流れをそれぞれ示している。 １０・・・注入管（−重管） １１・・・硬化材噴出口 １２・・・制（卸弁 １３・・・硬化材注入口 ｌ　４　・ １５　・ １６　・ Ｉ　７　・ ｌ　８　・ ｌ　９　・ ２０　・ ２７　・ ５０． ５１　・ ５２　・ ５３　・ ５４　・ ５５　・ ５６　・ ５７　・ （０） ・・掘削刃 ・・回転推進後退機構 ・・オイルタンク ・・オイルポンプ ・・モーター ・・自動制御装置 ・・超高圧グラウトポンプ ・・地盤改良体 ５８．５９・・・三重管 ・・モーター ・・上部噴射ノズル ・・下部噴射ノズル ・・三重管スイベル ・・操作機構 ・・−重管 ・・二重管 第３図 （ｂ） 第４図 （Ｃ） ２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、下部側壁に硬化材噴出口（１１）を有し、下端部に
   制御弁（１２）と掘削刃（１４）とを設けた注入管（１
   ０）をモーター等によって作動する回転推進後退機構に
   よって制御弁（１２）を開いた状態で潤滑液を圧入しつ
   つ高速回転下降させて注入孔を掘削し、所定の深度で制
   御弁（１２）を閉じ、高圧力で地盤硬化材を注入しつつ
   回転上昇せしめることにより土壌中に地盤改良体を造成
   する工法において、超高圧ポンプ等を使用することによ
   りその噴射圧を３００ｋｇｆ／ｃｍ＾２以上、硬化材吐
   出量を１００ｌ／ｍｉｎ以上にせしめたことを特徴とす
   る地盤硬化材高圧噴射注入工法。 ２、注入管（１０）の回転数、回転角を強力モーター、
   自動制御等で自由に調整ないしは限定することによりあ
   らゆる形状の地盤改良体を造成できる請求項１記載の地
   盤硬化材高圧噴射注入工法。