JPH06185044A - 地盤改良方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 軟弱な地盤中に硬化材を注入して土砂と混
合、硬化させることにより地盤の改良を図る。 【構成】 改良すべき地盤Ａの周辺適所に設けた立坑３
から該地盤Ａに向かって内外二重管１、２を水平に挿入
し、外管２の先端から突出した内管１の先端部に設けて
いる噴射ノズル４から地盤中に硬化材を噴射させ、この
硬化材を土砂と混合、攪拌させることによって生じた地
盤中の余剰のスライムを内管１に設けている呑口11から
該内管１内を通じて排除させるようにすると共に、内管
１の先端部に設けた圧力センサー８によって地盤内圧を
検出させ、その検出値に応じて外管２を前後動又は周方
向に回動させることにより外管２の先端開口部21と呑口
11との重合度を変化させ、呑口11の開口度を調整するよ
うに構成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は軟弱な地盤に硬化材を混
入、硬化させて地盤を改良する方法と、この方法を実施
するための装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】軟弱な地盤を改良するには、地盤内にセ
メント等の液状硬化材を注入して土砂と混合、攪拌させ
たのち硬化させる方法が知られており、従来からこのよ
うな工法を利用して所望範囲の地盤改良を行う方法とし
ては、図９に示すように、先端に噴射ノズルｎを有する
管体Ｐを地表から所望深さまで挿入し、該管体を管軸回
りに回転させながらそのノズルｎから硬化材を高圧で噴
射して地盤をスライム化させることが行われている。

【０００３】この際、地盤内には余剰のスライムが発生
して地盤内圧が高くなり、その結果地盤が隆起するとい
う事態を生じるので、余剰のスライムを排除しなければ
ならない。一方、図10に示すように、硬化材を地盤の広
い範囲にまで注入するために硬化材の高圧噴射にそくし
て圧縮空気を噴射する場合には、そのエアーも排除する
必要が生じる。

【０００４】このような余剰のスライムＳやエアーの排
除方法としては、従来から、硬化材等の噴射圧力を利用
して地表側に向かって自然的に押し上げる方法や管体Ｐ
の下端から硬化材をエアーの噴射と共に噴出させてその
エアーの浮上力、即ちエアーリフトにより管体Ｐの外周
面と地盤との間の隙間を伝って積極的に排除する方法が
採用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法では、管体Ｐを地表面に平行して水平方向に挿入す
ることにより、浅い地盤を改良する方法には採用するこ
とができない。なんとなれば、地表面に平行して管体を
水平方向に挿入し、その管体に設けたノズルから硬化材
を地盤中に噴射しながらエアーリフトを利用して余剰の
スライムを除去しようとしても、地表面側に連通する排
出のための隙間がないためにスライムの排除が行えなく
なるからである。

【０００６】このため、上述したように地盤の内圧だけ
を利用して余剰のスライムを管体内に流入させながら排
除することが考えられるが、この場合、硬化材を混合攪
拌しながら管体を徐々に引き抜くと、管体が短くなり、
管内抵抗が小さくなって余剰スライムが容易に排出さ
れ、地盤改良部内の圧力が異常に低下する。また、管体
を継ぎ足し、または切り離す場合にも圧力が低下する。
さらに、管体に設けた余剰スライムの呑口が土砂等の塊
等で閉塞することもある。その結果、地盤の隆起や沈下
現象が生じて地盤改良周辺部の地表や建造物に悪影響を
及ぼすという問題点がある。本発明はこのような問題点
を解消し得る地盤改良方法とその方法の実施に使用する
装置の提供を目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の地盤改良工法は、改良すべき地盤中に内外
二重管を挿入して外管から内管の先端部を突出させた状
態で内管を通じて供給された硬化材を先端ノズルから地
盤中に噴射することにより地盤をスライム化させると共
に余剰のスライムを内管の先端部適所に設けた呑口から
内管内を通じて排除し、この呑口の開口度を、地盤改良
部の圧力を測定しながらその圧力に応じて上記外管を前
後動又は回動させて該外管先端部と呑口との重合度を変
化させることにより調整することを特徴とするものであ
る。

【０００８】また、上記方法を実施するための装置は、
先端部に硬化材を噴射するノズルと余剰スライムを受け
入れる呑口及び地盤内圧を検出する圧力センサーとを備
えた内管と、この内管に前後移動自在に且つ回動自在に
被嵌し、且つ先端部を内管の呑口に重ね合わせる外管
と、この外管を前記圧力センサーの検出値に応じて前後
動又は回動させる駆動装置とから構成している。

【０００９】

【作用】地盤中に内外管を挿入したのち、外管から突出
した内管の先端ノズルから地盤内にセメント等の液状硬
化材を噴射し、土砂と攪拌、混合させる。この際、硬化
材の注入は、そのノズル周囲からエアーを噴射させなが
ら行えば、硬化材の噴射エネルギーが周囲の土砂によっ
て消費されることなく、地盤の広い範囲に亘って硬化材
を攪拌、混合させてスライム化させることができる。
又、余剰のスライムは、内管の先端部に設けた呑口から
該内管内に流入し、外部に排除される。

【００１０】一方、内管の先端部に配設している圧力セ
ンサーによって地盤改良部の圧力を検出させ、その検出
値と予め地盤条件や地上の構造物の荷重条件に応じて設
定された地盤内圧の基準値とを比較し、該基準値よりも
検出値が高い場合には、内管に対して外管を前後動或い
は周方向に適宜角度回動させて該外管の先端部と内管の
呑口との重合度、即ち、呑口の開口度を大きくすること
により余剰のスライム排除量を増大させるか、外管を前
後動、或いは回動させて呑口を閉塞した土砂等の塊を除
去する。又、基準値よりも検出値が低い場合には、呑口
の開口度を小さくしてスライム排除量を少なくする。こ
うして、余剰のスライム排除量を、地盤改良部の圧力を
測定しながら該圧力に応じて制御することにより、地盤
の隆起や沈下を防止しながら地盤を所定の強度に改良す
るものである。

【００１１】

【実施例】本発明の実施例を図面について説明すると、
図１は地盤改良を行っている装置全体の簡略図を示すも
ので、１、２は立坑３から地表面に平行して改良すべき
地盤内に水平状態に挿入された内外二重管で、内管１に
対して外管２を前後移動自在に且つ周方向に適宜角度回
動自在に被嵌してあり、地盤改良時には外管２の先端か
ら内管１の先端部を突出させてある。

【００１２】外管２から突出する内管１の先端部には下
向きに開口した硬化材噴射ノズル４を設けていると共に
このノズル４を中央にしてその周囲にエアー噴射ノズル
５を設けてあり、これらのノズル４、５は夫々内管１内
に配設した硬化材供給管６と圧縮空気供給管７に連結、
連通させてある。さらに、これらの供給管６、７は内管
１の後端から立坑３内を通じて該立坑３内又は地上の適
所に配設した硬化材供給源と圧縮空気供給源（図示せ
ず）に連結、連通させてある。

【００１３】８は上記ノズル４、５から先端部寄りの内
管１の先端部適所に配設して地盤改良部の圧力を検出す
るための圧力センサーで、このセンサー８に接続した検
出ケーブル９は内管１内を通じて立坑３又は地上の適所
に配設した圧力表示器10に接続し、この圧力センサー８
によって検出された地盤内圧を該圧力表示器10に表示す
るように構成している。

【００１４】11は上記ノズル４、５から基端部寄りの内
管１の先端部下面側に開設した呑口で、内管１内に配設
したスライム排出管12の先端部に短管部11a を介して連
結、連通してあり、スライム排出管12は内管１の後端か
ら立坑３内に設置したスライム貯溜槽13にその開口端を
連通、又は臨ませてある。さらに、スライム貯溜槽13は
その底部を排泥流量計14とポンプ15とを備えた排泥管16
に連通して該排泥管16を通じて地上のスライム処理部
（図示せず）にスライムを給送するように構成してい
る。

【００１５】17は上記スライム排出管11の先端中央にそ
のノズル部を臨ませたジエット水噴射管で、内管１内を
通じて地上に配設したジエット水供給設備（図示せず）
に接続してある。18は上記圧力表示器10を介して接続し
たコンピータよりなる制御装置で、この制御装置18には
予め、改良すべき地盤条件や構造物等の荷重条件によっ
て最適な地盤内圧の基準値を設定してあり、この基準値
と上記圧力センサー８による地盤改良部の圧力の検出値
とを比較し、その差に応じて上記呑口11の開口度を調
整、制御するようにしている。

【００１６】この呑口11の開口度の調整手段としては、
図３に示すように外管２を長さ方向に移動させてその先
端部と呑口11との重合度を調節することにより行う手段
や、図４に示すように、外管２の先端部に呑口11よりも
大径の円形孔からなる開口部21を穿設して該開口部21と
呑口11との重合度を調整することにより呑口11の開口度
を変化させるように構成した構造、或いは、図５に示す
ように、外管２の先端から、長さが呑口11の径よりも長
く且つ幅が呑口11の径に略等しく形成したＵ字状の切欠
凹部を形成した構造としている。

【００１７】さらに、開口部21と呑口11との重合度を調
節するためには、外管２を前後移動又は周方向に適宜角
度回動自在に構成しているものであるが、このような外
管駆動装置としては、図６に示すような公知のボーリン
グマシン19を採用することができる。即ち、このボーリ
ングマシン19は内外管１、２を二重管構造の状態で地盤
Ａに圧入、引き戻し自在とし得る機構と、内外管１、２
を夫々独立して周方向に回動させる機構、並びに長さ方
向に単独的に移動させる機構とを備えているものであ
り、その駆動機構は上記制御装置18に電気的に接続して
地盤内圧の検出値に応じて作動し、上記のように呑口11
の開口度を制御するものである。

【００１８】20は管体１内に配設した急結材供給管で、
その先端ノズル22を内管１の先端下部から下方に向かっ
て臨ませてある。この急結材供給管20は上記硬化材供給
管６や圧縮空気供給管７と同じく、立坑又は地上の適所
に設置した急結材供給源（図示せず）に接続してある。

【００１９】このように構成した地盤改良装置を使用し
て建物直下等の地盤Ａを改良するには、まず、該地盤周
辺における適所に立坑３を掘削し、この立坑３内に図６
に示すように、ボーリングマシン19を設置して該ボーリ
ングマシン19により改良すべき地盤Ａに向かって地表面
に平行に定尺の分割外管2aを圧入する。この際、該外管
2a内に挿入したオーガスクリュー等による穿孔具によっ
て外管2aの先端側の土砂を掘削しながら外管2aを通じて
立坑側に該掘削土砂を排出することにより外管2aを地盤
中に圧入していく。一本の分割外管2aの圧入後、該外管
2aに次の分割外管2aを接続して上記同様に地盤中に圧入
し、この作業を繰り返し行って一連に連結した長尺外管
２を地盤中の所定深さ（長さ）まで埋入する。

【００２０】次いで、図７に示すように、この長尺外管
２内にボーリングマシン19を使用して上記内管１を外管
２内に挿入する。この際、外管２と同様に、定尺の分割
内管1aを順次継ぎ足しながら一連の長尺内管１を外管２
内に挿嵌させる。なお、定尺内管1aの継ぎ足し時に内管
１内に配設すべき上記各種供給管６、７、17、20やスラ
イム排出管12、検出ケーブル９等を夫々接続する。

【００２１】こうして、外管２に内管１を挿嵌させると
共に該内管１の先端部を外管２の先端からその呑口11が
外管２の開口部21に対向する位置に達するまで突出させ
る。この状態で、内外管１、２を駆動装置により周方向
に一体的に所望角度範囲に亘って往復回動させながら硬
化材供給管６を通じて下向きに開口した硬化材噴射ノズ
ル４から液状セメント等の硬化材を地盤に噴射、注入し
て土砂と攪拌、混合させ、土砂をスライム化させる。こ
の際、内管１の先端に下向き開口した急結材噴射ノズル
22から供給管20を通じて供給される急結材も同時に地盤
Ａ中に噴射、注入して上記硬化材の硬化を促進させる。

【００２２】さらに、硬化材噴射ノズル４の周囲に設け
ているエアー噴射ノズル５に供給管７を通じて圧縮空気
を供給することにより、該ノズル５からエアーを噴射さ
せると、その噴出圧によって地盤Ａ中に空隙部が形成さ
れ、この空隙部内に上記噴射ノズル５から硬化材が噴射
されることになるから、該硬化材の噴射エネルギーが土
砂に消費されることなく遠くまで広い範囲に亘って硬化
材を注入することができる。

【００２３】こうして、内外管１、２を一体的に周方向
に往復回動させながら内管１の先端下方部の地盤Ａの所
定範囲に亘って硬化材を噴射、注入して土砂と混合、攪
拌させることにより土砂をスライム化させると共に、内
外管１、２を立坑側に徐々に後退させてその長さ方向に
沿った下方の地盤中に硬化材を噴射し、図８に示すよう
に土砂と混合させて所定深さと所望範囲に亘る地盤Aaを
改良する。なお、立坑３側に引き出される内外管１、２
の長さが適宜長さに達すると、その分割管1a、2aを順次
撤去する。この際、内管１内の上記配管類やケーブル等
は一旦分離されるので、内管１の先端部を外管２内に引
っ込めることによって呑口11を閉塞して後述する余剰の
スライムの排除を停止すると共に地盤内圧を所定値に保
持する。

【００２４】このように、地盤Aaに硬化材を噴射、混合
させて地盤Ａの改良を行うものであるが、多量の硬化材
の噴射、混合によって余剰のスライムが発生すると共に
土中にエアーが存在した状態となる。この余剰のスライ
ム及びエアーは、内管１の呑口11から内管１内の排出管
12内に流入し、排出管12の先端に開口したジエット噴出
管16からのジエット水によって強制的に且つ円滑に内管
１の後端側に送り出され、立坑３内の貯溜槽13に排除さ
れるが、呑口11は予め、余剰のスライムの発生量以上の
スライム量が通過可能な大きさに形成されているので、
そのまゝでは地盤内圧が低下して地盤沈下が発生すると
共に、呑口11が礫等によって詰まった場合には、スライ
ムの除去が不能となって地盤内圧が上昇し、地盤の隆起
等の変動が発生してその上方や周囲の建造物、周囲地盤
等に悪影響を及ぼすことになる。

【００２５】このため、内管１の先端部に配設している
圧力センサー８によって常時、地盤Aa内の圧力を検出さ
せ、その検出値に応じて上記余剰のスライムやエアーの
排除量を制御しているものである。即ち、圧力センサー
８によって検出した地盤内圧を検出ケーブル９から圧力
表示器10に表示すると共に、その測定値と予め設定して
おいた所定の地盤内圧の基準値とを制御装置18によって
比較して、検出値と基準値との差の大小に応じて、外管
２を駆動装置で内管１に対して前後方向に移動させる
か、又は周方向に所定角度回動させることにより、呑口
11と開口部21との重合度、即ち、呑口11の開口度を大小
に調整し、呑口11からの余剰のスライムやエアーの流入
量を地盤内圧に応じて制御するものである。なお、この
ような制御は、制御装置18によって自動制御することな
く、圧力表示器10の表示値を作業員が読み取り、その値
に応じて手動により外管２を駆動操作を行ってもよい。

【００２６】このように、地盤内圧が基準値より高くな
れば、呑口11の開口度を大きくしてスライムの排除量を
増大させ、低くなれば、呑口11の開口度を小さくしてス
ライムの排除量を減少させることにより、地盤内圧を常
に基準値となるように制御するものであり、又、呑口11
に土砂中に存在する礫等が詰まった場合には、外管２の
開口部21を呑口11が完全に閉止される方向に移動させて
礫等を剪断し、呑口11内に流入させるものである。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、改良すべ
き地盤中に内外二重管を挿入して外管から内管の先端部
を突出させた状態で内管を通じて供給された硬化材を先
端ノズルから地盤中に噴射することにより地盤をスライ
ム化させると共に余剰のスライムを内管の先端部適所に
設けた呑口から内管内を通じて排除し、この呑口の開口
度を、地盤改良部の圧力を測定しながらその圧力に応じ
て上記外管を前後動又は回動させて該外管先端開口部と
呑口との重合度を変化させることにより調整するもので
あるから、地盤中の余剰のスライム量が増大して地盤改
良部の圧力が上昇した場合には、管体内に流入するスラ
イムの排除量を増大させて該改良部の圧力を所定値にま
で降下させることができ、また、地盤改良部の圧力が所
定値よりも低くなった場合にはスライムの排除量を減少
させて該改良部の圧力を所定値にまで上昇させることが
できものである。さらに、呑口に礫等による詰まりが発
生した場合には、内管に対して外管を移動させることに
より、その先端部で礫等を剪断、除去することができ、
呑口からのスライム排除が確実に確実に行えるものであ
る。

【００２６】従って、土砂に対する硬化材の噴射、混合
による地盤改良中において、地盤改良部の圧力を常に所
定圧に制御することができ、地盤の隆起や沈下を防止し
ながら地盤の改良を能率よく且つ確実に行うことがで
き、特に、建造物直下の地盤であっても上記管体を該建
造物周辺地盤から水平方向に挿入することによって該建
造物に影響を及ぼすことなく円滑な改良が可能となるも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】地盤改良を行っている装置全体の簡略縦断側面
図、

【図２】その横断面図、

【図３】呑口の開口度調整部分の実施例を示す正面図、

【図４】その別な実施例を示す一部切欠正面図、

【図５】そのさらに別な実施例を示す一部切欠正面図、

【図６】改良すべき地盤中に外管を圧入する工程図、

【図７】該外管内に内管を挿入する状態の簡略縦断側面
図、

【図８】地盤改良を行っている状態の簡略縦断側面図、

【図９】従来の地盤改良工法を示す簡略縦断面図、

【図１０】従来の別な地盤改良工法を示す簡略縦断面
図、

【符号の説明】

１ 内管 ２ 外管 ３ 立坑 ４ 硬化材噴射ノズル ８ 圧力センサー 11 呑口 12 スライム排出管 18 制御装置 19 ボーリングマシン 21 開口部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 進 大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番２号 株 式会社奥村組内 (72)発明者 広中 哲也 大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番２号 株 式会社奥村組内 (72)発明者 和田 洋 大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番２号 株 式会社奥村組内 (72)発明者 中嶋 志朗 大阪府吹田市佐竹台３ー１ー５

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 改良すべき地盤中に内外二重管を挿入し
   て外管から内管の先端部を突出させた状態で内管を通じ
   て供給された硬化材を先端ノズルから地盤中に噴射する
   ことにより地盤をスライム化させると共に余剰のスライ
   ムを内管の先端部適所に設けた呑口から内管内を通じて
   排除し、この呑口の開口度を、スライム化した地盤の内
   圧を測定しながらその圧力に応じて上記外管を前後動又
   は回動させて該外管先端開口部と呑口との重合度を変化
   させることにより調整することを特徴とする地盤改良方
   法。
2. 【請求項２】 先端部に硬化材を噴射するノズルと余剰
   スライムを受け入れる呑口及び地盤内圧を検出する圧力
   センサーとを備えた内管と、この内管に前後移動自在に
   且つ回動自在に被嵌し、且つ先端部を内管の呑口に重ね
   合わせる外管と、この外管を前記圧力センサーの検出値
   に応じて前後動又は回動させる駆動装置とからなること
   を特徴とする地盤改良装置。
3. 【請求項３】 上記内管の呑口に対応して外管の先端部
   周壁に孔を穿ったことを特徴とする請求項２記載の地盤
   改良装置。
4. 【請求項４】 上記内管の呑口に対応して外管の先端部
   に、その先端から長さ方向に切欠きされた切欠凹部を形
   成したことを特徴とする請求項２記載の地盤改良装置。