JPH0554537B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 この発明は、注入材を地盤内に注入して地盤改
良を行なうための注入装置に関する。

《発明の背景》 高圧噴射注入工法は地盤注入工法の一種であ
り、セメントミルクなどの注入材をノズルにより
高圧噴射して地盤を切削するとともに、土粒子と
注入材を混合攪拌して固結材を地盤中に造成する
工法である。

この工法の特徴の一つとして、注入材に動圧を
加えて超高圧噴射し、また噴射に方向性をもたせ
ることにより目的領域に均一なコラム状あるいは
壁状の固結体等を造成することができる点があ
る。

しかしながら、従来のこの種の工法で用いられ
ていた注入材の注入装置には以下に説明する問題
があつた。

《発明が解決しようとする問題点》 すなわち、上記工法で良好な固結材を造成しよ
うとすれば、地盤の性状によつても異なるが一般
的には注入材を高濃度化させなければならない。

しかし、従来の注入装置では注入材をスラリー
状で供給しているので濃度が高くなればなる程、
これを圧送するために高圧力を必要とし、圧送ポ
ンプが大型化し、しかも圧送ポンプの損耗も著し
いという問題があつた。

この発明はこのような従来の問題点に鑑みてな
されたものであつて、その目的とするところは、
注入材を高濃度にしても圧送ポンプの大型化を来
たさず、損耗も低い地盤改良注入装置を提供する
ことにある。

《問題点を解決するための手段》 前記目的を達成するため、この発明は、高圧水
の輸送管外周に固結材輸送管を同心に配置した注
入軸と、該注入軸の先端に設けられて前記各輸送
管に接続する掘削ビツトと、該掘削ビツト内にあ
つて、前記高圧水の供給端と掘削ビツト先端に設
けた高圧水噴出孔間に介在されて高圧水の供給圧
力が所定以上になると噴出孔を閉じる圧力感応形
閉止弁機構と、高圧水の軸流方向と直交して高圧
水供給端から固結材供給端側に向けて開口した噴
流形成用のオリフイスと、前記掘削ビツトの外周
部に向けて該オリフイスと同軸上に開口したジエ
ツト噴出孔とからなる。

《作用》 オリフイスから噴出する高圧水のジエツト水流
によるエジエクタ効果により固結材供給端内部が
負圧になり、固結材を掘削ビツトの外方に向けて
高圧水とともにジエツト噴射する。

《実施例》 以下、この発明の一実施例を図面を用いて詳細
に説明する。

第１図はこの発明装置の全体構成および該装置
を用いた施工順序を示す説明図、第２図は同装置
の掘削ビツト先端を示す断面図、第３図は同掘削
ビツトのオリフイス部分を示す部分拡大図であ
る。

各図中特に第１図ａは装置の全容を示すもので
ある。

この装置はキヤタピラ駆動式のベースマシン１
と、ベースマシン１の先端に倒立可能に設けられ
た縦ガイド２と、縦ガイド２に沿つて回転かつ上
下移動可能に支持された注入軸３と、縦ガイド２
の下部にあつて、前記注入軸３を回転駆動する駆
動用モータ４、および注入軸３の先端に設けられ
た錐状の掘削ビツト５を備えている。そして、注
入軸３の上端部はスイベル６に結合しており、そ
の中心部は掘削位置近傍に配置された水槽７およ
びセメント等の粉末状固結材を収納したサイロ８
に接続している。

水槽７およびサイロ８にはそれぞれバルブ９，
１０が接続されているとともに、水槽７の供給経
路中には高圧水噴射用のポンプＰが設けられてい
る。

なお、サイロ８には固結材を供給経路中に供給
するためにコンプレツサーを設けてもよい。

前記注入軸３は２重中空管であつて、内筒を高
圧水輸送管とし、外筒の内周部を固結材輸送管と
している。

これに応じて前記掘削ビツト５の上部は第２図
に示すように２重同心状となつていて、その中央
流通孔５１を前記高圧水輸送管に接続し、筒状隔
壁５ｂで仕切られた周縁と掘削ビツト５の外周筒
部５ａ間に形成された流通孔５２を固結材輸送管
側に接続している。

また、掘削ビツト５の下端には高圧水噴出孔５
３が開口形成され、この噴出孔５３は前記中央流
通孔５１の下部の一段小径となつた供給端５１ａ
に連通している。そして、この連通路中には圧力
感応形閉止弁機構５４が介在され、高圧水の供給
圧力が所定以上になるとこの閉止弁機構５４が作
動して前記連通路を閉止する。

閉止弁機構５４は、高圧水供給端５１ａの周縁
にあつて、隔壁５５の下部に形成された受圧室５
６と、受圧室５６の中央に突出するバルブ５７
と、バルブ５７を常時開放側に付勢するスプリン
グ５８およびバルブ５７の下面に形成されたロー
ト状のバルブシート面５９と噴出孔５３間を結ぶ
複数の通路６０などからなつている。

前記バルブ５７の下面はバルブシート面５９の
形状に応じてロート状をなし、その下部にピスト
ン６２、ピストンロツド６３を一体化した構造で
ある。前記ピストン６２はバルブシート面５９の
中央下部に形成されたスプリング室６４内に摺動
可能に収装され、この下部とスプリング室６４の
内底面に介装された前述のスプリング５８によつ
て常時上方側に付勢されている。なお、スプリン
グ室６４には噴出孔５３に連通するエアー抜き用
の通路６４ａが開口している。

一方、前記ピストンロツド６３はスプリング室
６４の下部および、前記各通路６０の下部に連通
する第１の空室６５を貫通し、前記噴出孔５３の
直上に位置する第２の空室６６に突出している。

また、このピストンロツド６３の下部には下端
を噴出孔５３に対向し、かつ側部を前記第１の空
室６５に開口したＬ字形の通路６７が開口形成さ
れている。

次に、前記隔壁５５の上部側において、前記高
圧水供給端５１ａの側部には軸流方向と直交して
筒状隔壁５ｂを貫通する噴射形成用のオリフイス
６８が形成されて、固結材側流通孔５２に連通し
ているとともに、掘削ビツト５には該オリフイス
６８と同軸状のジエツト噴射孔６９が開口してい
る。

オリフイス６８は第３図に示すように筒状隔壁
５ａに開口する小孔７０に連続してネジ切り加工
された雌ネジ部７１にオリフイス形成用の支持部
材７２を頼着してものである。この支持部材７２
の小孔７０との対向側にはオリフイス孔７３ａを
開口したサフアイアジユエル７３が埋設されてい
る。そして支持部材７２には該サフアイアジユエ
ル７３の後部に拡開した通孔７４を形成してあ
る。

これに対し、前記ジエツト噴出孔６９には超硬
チツプ７５が埋設されている。

以上の如くジユエル７３、超硬チツプ７５によ
りオリフイス６８、噴出孔６９の損耗を防止し、
所要のオリフイス噴出効果を得られるようになつ
ている。

次に、以上の構成の掘削ビツト５内の作用につ
いて説明する。

いま、高圧水供給端５１ａに水が供給されたと
すると、バルブ５７の上部受圧面に対する圧力は
通路６０，６７および噴出孔５３の抵抗を加えた
摩擦抵抗により発生する。

水の供給流量が低い場合、バルブ５７の上部受
圧面にかかる圧力は、スプリング５８のスプリン
グ圧よりも小さいので、バルブ５７は静止状態に
ある。

そして、流量が徐々に増していいくと、スプリ
ング力が感応するようになり、スプリング５８は
縮められバルブ５７は下方に移動する。

この移動により通路６７は通過面積を小さくす
るため、摩擦抵抗は大きくなり、スプリング力と
バルブ５７の上部受圧面に作用する圧力とのバラ
ンスはくずれ、バルブ５７は増々下方に移動し、
ついにはバルブ５７はバルブシート面５９に密着
し、そしてバルブ５７は強い圧力で閉鎖されるこ
とになる。

閉鎖状態において、高圧水の供給を続けると、
この高圧水は々に超高圧状態となり、今迄噴出量
がほとんど無視できたオリフイス６８のみを伝つ
て流通孔５２を通過して、噴出孔６９を通じて外
部にジエツト噴出する。この状態で流通孔５２側
に粉末固結材を供給すると、オリフイス６８から
噴出する超高圧状態のジエツト水流によるエンジ
エクタ効果により、流通孔６９が負圧になり、固
結材の高圧のジエツト流に乗つて、攪拌混合され
た注入材として外部にジエツト噴出される。した
がつて、高圧水の供給圧力の調整により固結材の
地盤内にジエツト注入できることになるのであ
る。

次にこの順序を再び第１図を用いて説明する。

すなわち、第１図ａは掘削準備状態を示してお
り、注入軸３は最上位置に位置している。

この状態からポンプＰを低圧駆動すると掘削ビ
ツト５の噴出孔５３のみから高圧水をジエツト噴
出する。したがつて噴出しながらモータ４および
スイベル６を下降させることにより、掘削ビツト
５は回転しつつ、第１図ｂに示すように下降す
る。

かくして第１図ｃに示す如く掘削ビツト５は所
定深度まで貫入されることになる。

この状態からｄに示すように再び注入軸３を回
転しつつ上昇させるのであるが、この場合にバル
ブ１０を開いてサイロ内の固結材を移送可能な状
態にしておく。ポンプＰを高圧駆動すると、前述
したように閉止弁機構５４の閉止作用によつて固
結材は掘削ビツト５の外周に水とともに注入材と
してジエツト噴射され地盤を切削しつつ、地盤と
攪拌混合される。

このようにして、注入軸３が地表近くに戻つた
状態では、注入材は第１図ｅに示す状態となり、
これの硬化によりコラム状の固結体を得ることが
できる。

さて、以上の如く構成された注入装置において
は、固結材と高圧水の輸送管がそれぞれ個別にな
つているので、高圧水の圧力を調整するだけで、
地盤に注入する注入材の濃度を簡単に変更でき、
注入材を高濃化させても、注入材圧送用のポンプ
は従来のこの種の装置のように大型化する必要は
ない。

《発明の効果》 以上実施例により詳細に説明したように、この
発明の注入装置によれば、固結材を輸送するため
の輸送エネルギーが殆ど不要となり、また、注入
材の注入濃度もポンプを大型化することなく簡単
に調整できるなどの優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による装置の全体構成および
施工順序を示す概略説明図、第２図はこの発明の
要部を示す断面図である。第３図はオリフイス部
分を示す拡大断面図である。 ３……注入軸、７……水槽、８……サイロ、５
４……閉止弁機構、６８……オリフイス、６９…
…ジエツト噴出孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 高圧水の輸送管外周に固結材輸送管を同心に
   配置した注入軸と、該注入軸の先端に設けられて
   前記各輸送管に接続する掘削ビツトと、該掘削ビ
   ツト内にあつて、前記高圧水の供給端と掘削ビツ
   ト先端に設けた高圧水噴出孔間に介在されて高圧
   水の供給圧力が所定以上になると噴出孔を閉じる
   圧力感応形閉止弁機構と、高圧水の軸流方向と直
   交して高圧水供給端から固結材供給端側に向けて
   開口した噴流形成用のオリフイスと、前記掘削ビ
   ツトの外周部に向けて該オリフイスと同軸上に開
   口したジエツト噴出孔とからなることを特徴とす
   る地盤改良注入装置。