JPH04128415A - 地盤改良工法及び装置 - 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−にの利用分野〕 本発明は、ンールド工事の発進防護下、到達防護工や地
中接続工の防８Ｋ、既設構造物下の改良工などを内容と
する地盤改良工法に関するものである。

［従来の技術］ 地上からの開削や地中掘削などに関して、軟弱地盤にお
ける工事の問題点としては、■せん断にともなう掘削斜
面の崩壊と掘削底面のヒービング、■掘削時の応力解放
、ゆるみなどに伴う側方または上方地盤の変形、■膨張
その他による土庄変化に伴う掘削斜面、土留壁の変状、
■掘削時の排水による地下水位の低下に伴う周辺地盤の
低下などが挙げられる。

具体的には、第７図に示すように１〜ンネル施工のため
に立坑１からシールド工事を行う場合、発進部、到達部
、路線上に建物基礎やマンホールや配管等の地下構造物
３が存在し、その下をシールド管路２が通過すると、前
記■などを原因としてこの地下構造物３が沈下するおそ
れがある。

そこで、この地下構造物３の下を地盤改良する必要があ
るが、通常行われている薬液注入工法では地盤の隆起が
発生ずるという欠点があるので、地上から行う高圧ジェ
ット噴射混合処理工法の利用が検討される。

この高圧ジェット噴射混合処理工法は、水力採炭に用い
られている超高圧噴射による掘削技術を土木の分野に導
入したもので、ポーリングによって目標深度まで掘削し
たのち、ロフト下端から改良材（グラウ日を超高圧で噴
射し、地盤を切削すると同時にグラウトを混合攪拌する
か、もしくは置換により円柱状の固結体を造成する工法
で、これにはグラウトを空気ジェンＩ・とともに高速で
噴射させて土を切削する方法のグラウト・空気噴射方式
（ＪＳＧ工法）や高圧の水ジェツトと空気ジェットの噴
射で地盤を切削し空隙を作りながらグラウトを注入させ
る水・空気噴射、グラウト注入工法（コラムジェットグ
ラウト工法）などがある。

高圧ジェット噴射混合処理工法の特徴は、直径１０〜１
５ｃｍのロッドが貫入できれば、大きな径の地盤改良が
可能であること、一般に設ａｍ械は小型なので重機が入
れないような狭い場所でも施工可能であること、地盤の
隆起が生しにくいことなどが挙げられる。

（発明が解決しようとする課題］ しかし、この高圧ジェット噴射混合処理工法は、従来の
ものはすべて第７図のＡ、　Ａ′のごとく地」−から縦
にロッドを挿入して行うものであるため、シールド管路
２と地下構造物３が比較的上被りが浅いと改良範囲βに
対して未改良ゾーンαが生してしまう。

また、近年、施工深度が４０ｒｎ以上の大深度トンネル
の施工も多く、第８図に示すように深い立坑Ｉの底部か
らシールド路線は発進することになるが、改良範囲βも
深い位置になる。

その結果、ロッドを挿入の掘孔精度に問題が生じ、傾き
が出た場合には先端で未改良ゾーンαが生じる。

また、改良長さに対して掘削長が長いため、工事費が割
高となり、工期がかかる。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、高圧ジェ
ット噴射混合処理工法のなかでもコラムジェットグラウ
ト工法の利点を生かしながら、これを水平施工に用いる
ことで、必要な部分のみを未改良ゾーンを生じさせるこ
となく効率よく改良でき、また大深度でも掘削長が短い
ので、工期・工費が安価となる地盤改良工法及び装置を
提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明工法は前記目的を達成するため、注入地盤に向け
て立坑壁等から予め水平に穿孔し、次いで該水平穿孔内
に、外管である地盤注入材の注入管と、中管である圧縮
空気注入管と、内管である高圧水管との３重管の水平ロ
ッドを挿入し、ロッド先端の高圧水噴出ノズルとエアノ
ズルから噴射する高圧液と圧縮空気によって注入地盤を
予め破砕し、次いで破砕部分に地盤注入材の注出ノズル
からの地盤注入材を注出することにより地盤に水平に固
結体を帯状に造成すること、及び、ロッド先端の高圧水
噴出ノズルとエアノズル及び地盤注入材の注出ノズルは
ロッド側部に開口するものであり、ロッドを揺動するこ
とで断面扇形の固結体を相互にラップさせて地盤に水平
に帯状に造成することを要旨とするものである。

また、本発明装置は、外管である地盤注入材の注入管と
、中管である圧縮空気注入管と、内管である高圧水管と
の３重管の水平ロッドであり、該ロッドの先端部では高
圧木管に連通ずる高圧水噴出ノズルを側部に設け、この
高圧水噴出ノズルの周囲に圧縮空気注入管に連通ずるエ
アノズルが同心円状に開口し、またこれら高圧水噴出ノ
ズルとエアノズルとから離れた先位置側部に地盤注入材
の注出ノズルが開口し、さらにその先は先端が尖る先端
シューとして形成したこと、及び、立坑壁に壁面側が開
放側面となる閉鎖ボックスを密接状態で取付け、このボ
ックスを水密状態で水平に貫通させて３重管ロッドを進
退自在に設置し、かつ前記ボ・７クスには立坑内から地
上に導出するスライム排出管の端部を接続することを要
旨とするものである。

〔作用〕

請求項第１項及び第３項記載の本発明によれば、ジェッ
トグラウト工法を立坑等から水平施工で行うものであり
、これにより上部構造物に影響を与えることなく地盤改
良ができ、また、必要な部分のみを地盤改良できるもの
となる。

特に、第７図に示すようにシールド管路２と地下構造物
３が比較的上被りが浅い場合でも、ＢＢｏのごとく水平
施工で行うので未改良ゾーンαが生じてしまうことがな
くなる。

また、大深度部分を地盤改良する場合でも、深い立坑等
から横に掘削するものであり、削孔長が短くてすみ、工
期が短縮でき、工費が安価となる。

しかも、施工精度がよく、未改良ゾーンが生じることは
ない。

請求項第２項記載の本発明によれば、前記作用に加えて
、少ない材料で効果的な地盤改良ができる。

請求項第４項記載の本発明によれば、前記作用に加えて
、ボックスで材料の２次流出が防止でき、またボックス
からスライム排出管を介してスライムを効率的に処理で
きる。

〔実施例〕

以下、図面について本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は本発明の地盤改良工法及び装置の１実施例を示
す側面図で、図中１は立坑、４はこの立坑１を形成する
土留壁である。

先に、本発明装置について説明すると、立坑１の底部に
受台５を設け、その上にコラムマシン６を設置する。

図中７はこのコラムマシン６に回転かつ進退自在にセッ
トされる３重管の水平ロッドであるが、その詳細を第２
図に示すと、外管である地盤注入材の注入管８と、中管
である圧縮空気注入管９と、内管である高圧水管１０と
からなる。

該水平ロッド７の根本部では、地盤注入材の注入管８に
連通ずる地盤注入材の供給口８ａ、圧縮空気注入管９に
連通ずる圧縮空気の供給口９ａ、及び高圧水管１０に連
通ずる超高圧水の供給口１０ａを形成し、図示は省略す
るが、これらはそれぞれグラウトポンプから材料の供給
をうけるグラウトポンプ、コンプレッサ、水タンクから
給水される超高圧ポンプにホースで接続される。

一方、水平ロッド７の先端部では最先端に先端が尖る円
錐状の硬質の先端シュー１１を設け、その近傍に地盤注
入材の注出ノズル１２をロッド７の側方に向けて開口し
た。

また、この注出ノズル１２からある程度剤れた位置に高
圧水管１０に連通ずる高圧水噴出ノズル１３をロンドア
の側方に向けて設け、この高圧水噴出ノズル１３の周囲
に圧縮空気注入管９に連通ずるエアノズル１４を同心円
状に開口する。

前記注出ノズル１２は、これら高圧水噴出ノズル１３や
エアノズル１４から離れた先方に位置することになる。

第３図に示すようＱ（、立坑１の壁（土留壁４）に壁面
側が開放側面１５ａとなる鋼製の閉鎖ボックス１５を取
付ける。この取付けは、該ボックス１５の開放側面１５
ａ周囲の接合フランジにパツキン１６を介在させてアン
カーボルト１７で固定することて壁に密接させる。

また、このボックス１５の開放側面１５ａと反対側の側
面にロッド７のＬｌ孔１８を設け、この貫通孔１８の周
囲にエントランスパンキン１９ヲ配設ずろ。

さらに、ボックス１５の−に面には流出］」２０を形成
し、この部分にスライム排出管との接続継手用フランジ
２０ａを設けた。

このようにして、貫通孔１８からロッド７を差し入れ、
該ロンＦ’　７は開放側面１５ａから土留壁４を貫通し
゛ζ地盤に挿入される。

一方、前記接続継手用フランジ２０ａを介してボックス
１５の上面の流出口２０にスライム排出管２１の先端を
接続し、このスライド排出管２１は立坑１内を立上げて
地上に導出する。

次に、前記装置を用いて行う本発明工法について説明す
る。

図示は省略するが、受台５］−にボーリングマシンを設
置し、これで注入地盤に向けて立坑１の壁から予め水平
に穿孔する。

次いで、該水平穿孔内に３重管の水平ロフト７を挿入し
、ポーリングに用いたケーシングバイブを引抜く。

受台５１−にコラムマシン６を設置し、このコラムマシ
ン６でロッド７を進めなからロンＦ　７の先端の高圧水
噴出ノズル１３とエアノズル１４がら噴射する高圧液と
空気によって注入地盤を予め破砕し、次いで破砕部分に
地盤注入材の注出ノズル１２カラセメントミルク系の地
盤注入材を注出する。

このようにすると、第４図に示すように地盤に水平に固
結体２２が帯状に造成される。

なお、ロッド７は水平に挿入されるものであるが、前記
のごとく高圧水噴出ノズル１３及びエアノズル１４と地
盤注入材の注出ノズル１２とかはなれているので地盤注
入材の一次流出が防止でき、また、立坑１のロッド７の
挿入部にはボックス１５が設置されているので、このボ
ックス１５で２次流出が防げる。

さらに、スライムの排出はエアー量または圧を高めにし
てエアーリフト効果を期待できる。

また、施工深度が深い場合ムこはスライム排出管２１を
陰圧にして強制的に排出することも可能であり、ボック
ス１５とスライム排出管２１が接続しているので、ボッ
クス１５にスライムを集め、これを効率的に回収するこ
とが可能である。

ところで、前記のごとくロフト先端の高圧水噴出ノズル
１３とエアノズル１４及び地盤注入材の注出ノズル１２
はロンドアの側部に開口するものであり、ロッド７を全
周回転させずに揺動することで前記固結体２２は完全な
円柱と廿ずに第６図に示すように固結体２２を下方が広
がる断面扇形のものとすることもできる。

そして、何度か本発明の工程を繰り返すことにより第５
図に示すようにかがる断面扇形の固結体２２の左右端部
を相互にラップさせて改良地盤を造成すれば、少ない材
料で無駄のない改良が得られる。

ｒ発明の効果ン 以ト述べたように本発明の地盤改良工法及び装置は、上
部構造物に影響を与えることなく改良ができるものであ
り、必要部分のみを施工精度よく地盤改良できるもので
ある。

さらに、立坑の掘削時に土質の確認ができ、また掘削長
が短く、工期や工費の節減に寄与できるものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の地盤改良工法及び装置のＩ実施例を示
す側面図、第２図は本発明装置の一部省略した縦断側面
図、第３図は立坑に取付けるボックスの縦断側面図、第
４図は本発明工法を示す側面図、第５図は同上正面図、
第６図は固結体の継断正面図、第７図は従来例を示す説
明図、第８図は他の従来例を示す説明図である。 ■・・・立坑　　　　　　　２・・・シールド管路３・
・・地下構造物　　　　４・・・ト留壁５・・・受台　
　　　　　　６・・・コラムマシン７・・・水平ロフト ８・・・地盤注入材の注入管 ９・・・圧縮空気注入管　　１０・・・高圧水管８ａ、
９ａ、１０ａ・・・供給口 １１・・・先端シュー １２・・・地盤注入材の注出ノズル １３・・・高圧水噴出ノズル １４・・・エアノズル　　　　１５・・・ホックス＋５
ａ・・・開放側面　　　　１Ｇ・・・パツキン１７・・
アンカーボルト１８・・・貫通孔１９・・・エントラン
スパラギン

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）注入地盤に向けて立坑壁等から予め水平に穿孔し
   、次いで該水平穿孔内に、外管である地盤注入材の注入
   管と、中管である圧縮空気注入管と、内管である高圧水
   管との３重管の水平ロッドを挿入し、ロッド先端の高圧
   水噴出ノズルとエアノズルから噴射する高圧液と圧縮空
   気によって注入地盤を予め破砕し、次いで破砕部分に地
   盤注入材の注出ノズルからの地盤注入材を注出すること
   により地盤に水平に固結体を帯状に造成することを特徴
   とする地盤改良工法。
2. （２）ロッド先端の高圧水噴出ノズルとエアノズル及び
   地盤注入材の注出ノズルはロッド側部に開口するもので
   あり、ロッドを揺動することで断面扇形の固結体を相互
   にラップさせて地盤に水平に帯状に造成する請求項第１
   項記載の地盤改良工法。
3. （３）外管である地盤注入材の注入管と、中管である圧
   縮空気注入管と、内管である高圧水管との３重管ロッド
   であり、該ロッドの先端部では高圧水管に連通する高圧
   水噴出ノズルを側部に設け、この高圧水噴出ノズルの周
   囲に圧縮空気注入管に連通するエアノズルが同心円状に
   開口し、またこれら高圧水噴出ノズルとエアノズルとか
   ら離れた先位置側部に地盤注入材の注出ノズルが開口し
   、さらにその先は先端が尖る先端シューとして形成した
   ことを特徴とする地盤改良装置。
4. （４）立坑壁に壁面側が開放側面となる閉鎖ボックスを
   密接状態で取付け、このボックスを水密状態で水平に貫
   通させて３重管ロッドを進退自在に設置し、かつ前記ボ
   ックスには立坑内から地上に導出するスライム排出管の
   端部を接続する請求項第３項記載の地盤改良装置。