JPH04120311A - 固結柱体による地盤改良法およびその地盤改良用削孔装置 - 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、例えば山岳トンネルの工事施工に適用される
、固結柱体による防護方法用削孔装置およびその地盤改
良法に関する。

（従来の技術） 山岳トンネル等の工事を施工するにあたって、例えば軟
弱地山あるいは、土かぶりが少ない等の条件の下で切羽
を掘削する際には、地表面沈下の防止・切羽崩壊の地上
への影響防止、または周辺土層の崩落防止の目的で、何
らかの防護措置がとられる。

第５図は、掘削手法として、上半断面先進工法を採用し
た、トンネルの構築状況を示したものである０図中右の
上半切羽では、掘削に先行し防護装置として、削孔機２
０により固結水平柱体Ａ゛を地山Ｇ中に造成している。

このうち、左側の実線で示した固結水平柱体Ａ゛は既に
地山中に設けられたもの、破線で示すものは構築段階の
ものである。

なお、その他第５図中、２１は坑内に設けられるサンド
ポンプ、２２はショベル、２３は高圧ホース、２４はハ
ックボウ、２５は排水管、２６はカンタ−ローダ−２２
７はポンプ、２８は脱水処理機、２９はハックホウ、３
０は変圧機である。

第６図（ａ）は第５図の上部半断面の縦断図および（ｂ
ｌは横断図の詳細である。すなわち、第６図（ａｌは切
羽の任意の箇所より固結水平柱体Ａ゛を地山Ｇ中に造成
することで、破線部内の掘削を行う際に、切羽面が安定
しているよう防護していることを示シタものであり、第
６図（ｂ）はその横断図で、固結水平柱体Ａ”をトンネ
ルＴの外周部に略円筒状に連続して造成することを示し
たもので、掘削にさきたちアーチが形成される。

なお、第６図（ａ）中において削孔長とは、上記した削
孔機２０によって地山Ｃを削孔する長さ、改良長さとは
固結水千柱体へ′の長さである。

このような固結水平体Ａ゛による防護方法は、確実性・
安全性・経済性等あらゆる面において有効な手段であり
、上半断面工法のみならず、全断面工法や導坑先進工法
等さまざまな工法に用いられているものである。

次に従来におけるこの固結水千柱体へ′を造成する削孔
機２０および造成順序を説明する。第７図は削孔機２０
の詳細を示したもので、この削孔機２０はロッド３１、
ロッド３１の前方に設けられたパワーシーヘル３２、ロ
ッド３１の後方に設けられたジェット用シーベル３３、
それらを支持する受は金３４ａおよび架台３４、架台３
４を回転により移動させる回転盤３５．３６およびパワ
ーユニット３９、モーター３７、クローラ３８等により
構成されて０る。

第８図は固結水平柱体Ａ゛の造成順序を示したものであ
る。造成にあたっては、先ず、（ａ）　　削孔用のロッ
ド３１の先端より水を噴出しながら、地山Ｇにロッド３
１を回転貫入し、削孔を行う。

［有］）任意の削孔長に達したのち、削孔水にかわりセ
メントミルク等の注入液に切換える。また、ロッド３１
の先端側は、削孔用のものからコラム造成用のものに取
替えるか、もしくはロッド先端部に特殊な加工を施した
ものを用いて、ロッド先端部側壁の孔より注入液が噴出
可能に準備する。

（Ｃ）　　ロッド３１の先端部側壁の孔より注入液を高
圧で噴出させながら、ロッド３１の回転引抜きを行い、
固結水平柱体Ａ゛を削孔の奥側より造成する。

（均　切羽の手前で注入液の圧送を止め、ロッド３１を
地山Ｇより引き抜き、栓を打ち込み注入液の流出を防ぐ
。

以上の作業を繰返し行うことで略円筒状の防護壁を築造
する。

上記において、第９図（ａ）、［有］）に示すような、
従来の削孔用ロッド３１が用いられている。この削孔用
ロッド３１は円柱状のロッド本体３１ａの先端部にチッ
プ３１ｂが設けられた構造となっており、先端部のチッ
プ３１ｂで削孔される径はロッド本体３１ａのロッド径
より、若干大きいが回転貫入あるいは回転引き抜き時に
摩擦が働かないほどの大きさであった。

また、第１０図（ａ）、俣）は造成用ロッド３１Ａで、
ロッド本体３１Ｃの外周の適箇所にセメントミルク等の
注入液の注入孔３１ｄが形成され、かつ先端にチップ３
１ｅが設けられた構造となっている。

（発明が解決しようとする課Ｍり 上記構成の削孔用ロッド３１を用いて削孔し、かつ造成
用ロッド３１Ａを用い砂層にセメントミルクを従来の技
術により高圧噴射した場合、砂とセメントミルクとがよ
（混合され、強度の大きい良質な固結水平柱体Ａ°が造
成できる。これは造成される固結水平柱体Ａ′に土砂の
細粒分の混入含有量が少なく、硬化したセメントミルク
の強度の低下が少ないためである。

しかしながら、粘性土層等に注入を行う場合、土の性状
が不良であり、従来の削孔用ロッド３１や造成用ロッド
３１Ａでは不良な粘性土層を外部に排出する機能がなく
、不良な粘性層に対し単にセメントミルクを注入しても
セメントミルクの効果が期待できず、固化後の強度が弱
く良質な固結水平柱体の造成が不可能であり、また、高
圧噴射したセメントミルクの圧力が逸散することなく、
地中に滞留し、地盤の隆起等が発生するため、従来の工
法は、粘性土層等には不適確とされ使用されていないと
いう課題があった。

本発明はこのようなことに鑑み提案されたもので、その
目的とするところは、粘性土層に対しても固結柱体によ
る防護方法を使用できるようにしだ削孔装置およびそれ
による地盤改良法を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明は、削孔用ロッドにより地山を削孔し、かつ地山
に固結柱体を設けるべく造成用ロッドにより削孔の周辺
地山にセメントミルク等の注入液を注入する削孔機を備
えた削孔装置の前記造成用ロッドに切削土砂排出用の通
路を形成したことを特徴とし、また、これにより、切削
土砂を外部に排出しつつ周辺地山と注入液とを置換して
固結柱体を設けることを特徴とし、上記目的を達成して
いる。

（作用） 本発明は、粘性土層等において、セメントミルク等の注
入液の高圧噴射により切削された粘性土を、噴射された
セメントミルク等の注入液とできるかぎり混合すること
なく、凹状の切削土砂排出用の通路を介し、速やかに排
出するために、ロッド周面に土砂の排出がスムーズに行
なえるよう人為的に空隙を生じさせ、切削土砂の迅速な
排出とセメントミルク等の注入液との置換を可能にし、
これまで固結柱体Ａの構築が適応不能とされていた粘性
土層に対しても固結柱体の防護方法を適応可能にしたも
のである。

（実施例１） 以下、本発明の第１実施例を説明する。

第１図（ａｌら）は本発明に用いられる粘性土等の削孔
用ロッドを示したもので、図において１は削孔用ロッド
、２は削孔用ロッドの構成要素であり、かつ中空円筒状
のロッド本体で、その前方に、円筒状のリングビット４
が設けられ、またリングピッド４には図示されるごとく
チ・ンブ３が挿入されている。

５は、ロッド本体２の後部に配置され、かつ粘性土層等
の掘削にも耐える強度を存する、例えば鋼製の環状の短
円筒部であり、ロッド本体２とはその内周側に設けられ
た支持体６により結合されている。

また、この短円筒部５の径は、ロッド本体２の径より大
きく、その差により削孔土砂の排出が容易な空隙を設け
るようにしたものであり、もちろん短円筒部５とロッド
本体２との中心軸は一致する。

次に、上記構成の削孔用ロッド１の動作について説明す
る。先ず、従来から用いられている削孔機のロッドに、
本発明の削孔用ロッド１を装備する。その後に、削孔機
のロッド後部より給水し削孔用ロッド１先端部より水を
噴出すると同時に、削孔機の駆動装置により削孔用ロッ
ドｌを地山に回転貫入させる。チップ３およびリングビ
ット４により削孔された径は、後続の短円筒部５により
更に大きく削孔され、削られた土砂は短円筒部５とロッ
ド本体２との間隙を通過後、短円筒部５に続く地山の削
孔とロッドとの間の隙を通り、孔外にスムーズに排出さ
れる。

第２図（ａ）　（ｂ）は削孔工程の後に用いられる本発
明の固結柱体の造成用ロッドの一例を示したもので、図
において１１は造成用ロッド、１２は造成用ロッドの構
成要素であり、かつ中空なロッド本体で、前面は、栓１
２−１が施されている。また、ロッド本体１２の外周に
は、例えば複数の鋼製の棒１４が略螺旋状に巻かれてお
り、図示されていないが溶接等でロッド本体１２と結合
されている。１３はロッド本体１２の前方に設けられた
チップ、１５はロッド本体１２の外周に穿設されたセメ
ントミルク等の注入液の噴出孔である。

しかして、棒１４は、ロッド本体１２に巻き付けられ、
かつその高さがこの例ではチップ１３の厚みより大きい
ため、断面図において捧１４の描く外形線は１４−１に
示されるようになり、また棒１４は適所に切欠き部１２
−２が設けられ、これら捧１４．１４との間や切欠き部
１２−２により切削土砂の排出用通路１２３が形成され
ている。

次に、上記構成の造成用ロッド１１の動作について説明
する。

造成用ロッド１１を、通常、従来からある削孔機に取付
け、第１図に示された削孔用ロッド１によって地山に形
成された粘性土層等の削孔に挿入し、噴出孔１５よりセ
メントミルク等の注入液を高圧噴射する。この場合にお
いて高圧噴射により切削された土砂は、螺旋状に配置さ
れた棒１４により形成される、ロッド本体１２と周辺地
山Ｇとの間隙、つまり排出用通路１２−３を通過し、孔
外に排出される。

すなわち、セメントミルク等の注入液と周辺地山Ｇの土
砂が置換して第４図に示すように、固結柱体Ａを築造す
ることができ、削孔部分周囲の地盤を改良することがで
きる。

なお、上記においてロッド本体２に比べ大径の短円筒部
５を有する削孔用ロッド１を用い、短円筒部５によって
周辺地山Ｇに対し積極的に間隙を形成した後、切削土砂
排出用通路１２−３を有する造成用ロッド１１を用い、
周辺地山Ｇと注入液とを置換する例について説明したが
、造成用ロッド１１の外周に螺旋状の棒１４が突設され
ているため、従前における削孔用ロッドによる削孔後、
本発明の造成ロッド１１を用いることにより、棒１４に
よりロッド本体１２の外周と周辺地山Ｇとの間に間隙を
造ることも場合によっては可能であり、かつ棒１４．１
４間の切削土砂排出用通路１２−３を介して切削土砂を
排出しつつ周辺地山Ｇと注入液とを１換することも可能
である。

また、上記において一般的には従来の削孔機に削孔用ロ
ッドｌを取付け、はぼ水平に削孔した後、造成用ロッド
１１を介してほぼ水平方向に延びる（実際にはやや科目
上方に向って延びる）固結柱体を築造しており、これを
通常、モルタル水平柱体と称したりしているが、削孔機
の削孔用、造成用ロッド取付部分をその取付方向の角度
を調整できるように構成し、本発明の削孔用ロッド１や
造成用ロッド１１を用い換言すると、他山に対し角度自
在に固結柱体Ａを築造しても良い。

固結柱体Ａの築造はほぼ水平に限られたものではない。

（実施例２） 第３図（ａ）、■）は造成用ロッドの他の例で、この例
では、ロッド本体１２の外周面に対し一段低くなった凹
状であって螺旋状の溝１６を設けたもので、高圧噴射に
より切削させられた土砂を周辺地山Ｇとロッド本体１２
との間隙のみだけでなく、溝６をったって排土可能にし
たものである。その他の構成は前述の造成用ロッド１１
の構成と同様である。

（発明の効果） 以上のように本発明では、造成用ロッドのロッド本体に
切削土砂排出用の通路を形成したため、従来固結柱体の
造成に不適確であった粘性土層等においても、高圧噴射
された注入液により、切削した土砂が前記通路を介し外
部に排出されるので、周辺地盤をセメントミルク等の注
入液と置換が可能となり、確実に地盤を改良することが
できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の一実施例における削孔用ロッド
の正面図、［有］）図は側面図、第２図（ａｌは同上の
造成用ロッドの正面図、働）図は側面図、第３図（ａ）
は本発明の他の実施例における造成用ロッドの正面図、
ら）図は側面図、第４図は本発明による地盤改良の概念
説明図、第５図および第６図（ａｌ、（ｂ）は−船釣な
固結水平柱体による防護方法によってトンネルを構築す
る場合の説明図、第７図は従来の削孔装置の説明図、第
８図（ａｌ〜（ｄｌは従来の工法の工程説明図、第９図
（ａｌは従来の削孔装置に用いられている削孔用ロッド
の正面図、［有］）図は側面図、第１０図（ａ）は従来
の造成用ロッドの正面図、（ｂ）図は側面図を示す。 １・・・・・削孔用ロッド ２・・・・・ロッド本体 ３・・・・・チップ ５・・・・・短円筒部 １１、ＩＩＡ・・・造成用ロッド １２．１２Ａ・・・ロッド本体 ！２−３．１６　　・・切削土砂排出用通路１４・ ・棒 １５・ ・噴出孔 Ａ　・　・ ・固結柱体 特 許 出 願 人 大 豊 建 設 株 式

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）削孔用ロッドにより地山を削孔し、かつ地山にセ
   メントミルク等の注入液とを置換して、固結柱体を設け
   るべく造成用ロッドにより削孔の周辺地山にセメントミ
   ルク等の注入液を注入する削孔機を備えた削孔装置にお
   いて、 前記造成用ロッドに切削土砂排出用の通路を形成したこ
   とを特徴とする固結柱体による防護方法用削孔装置。
2. （２）削孔機に設けた削孔用ロッドにより地山を削孔し
   、かつ造成用ロッドにより注入液を削孔の周辺地山に注
   入する方法において、 前記造成用ロッドに切削土砂排出用の通路を形成し、切
   削土砂を外部に排出しつつ周辺地山とセメントミルク等
   の注入液とを置換して固結柱体を設けることを特徴とし
   た固結柱体による地盤改良法。