JPH06185045A - 地盤改良工法とその装置 - 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２
から該地盤Ａに向かって管体１を水平に挿入し、この管
体１を往復回動させると共に徐々に引き戻しながら該管
体１の先端部に設けている下向き開口の噴射ノズル３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
イムを管体１に開口している呑口10から管体１内に流入
させると共に管体１内を通じてジエット水等により強制
排出させるようにし、さらに、管体１に配設した圧力セ
ンサー７によってスライム化した地盤の内圧を検出させ
てその検出値と基準値とを比較しながら、管体１を通じ
ての上記余剰のスライム量の強制排出量を調整すること
によりスライム化した地盤の内圧を所定値に制御する。

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工法と、この工法を実施
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６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。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。

【０００３】さらに、図７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。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。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、改良す
べき地盤が大深度であると、スライムＳを押しあげるた
めに高圧力が必要となり、その噴射域（地盤改良部）の
内圧が極めて高くなるため、特に圧縮空気を併用して硬
化材を噴射する場合、空気が十分膨張できなく、硬化材
を広い範囲に注入することが困難となる。一方、浅い地
盤を効率よく改良するために、地表面に並行して管体を
水平方向に挿入し、その管体に設けたノズルから硬化材
を地盤中に噴射する方法を実施した場合、エアーリフト
による余剰のスライム除去は、地表面側に連通する排出
のための隙間がないために採用することができない。

【０００５】そのため、上述したように地盤改良部の内
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
がら排除することになるが、この場合、管体の地盤内へ
の挿入距離が長い場合には管内抵抗が大きくなって地盤
改良部の内圧が異常に上昇し、或いは、磁場改良部の空
気が残存することがあり、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工法とその工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。

【０００６】

【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管体
を挿入して該管体内を通じてノズルからセメント等の硬
化材を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強制的に上記管体内を通じ
て地盤外に排除させ、スライム化した地盤内圧力に応じ
てスライムの強制排除力を制御することを特徴とするも
のである。

【０００７】また、上記方法を実施するための装置とし
ては、高圧で硬化材を噴射するノズルと余剰スライムを
受け入れる呑口とを備えた管体と、この管体内に該管体
の基端側に向かった配設されて呑口に流入するスライム
を強制排除するジエット水噴射管からなるスライム強制
排除手段と、スライム化した地盤内圧力を測定する圧力
センサーとから構成しているものである。

【０００８】

【作用】地盤中に管体を挿入したのち、該管体内を通じ
てその適所に配設した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。この時、
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。この際、余剰のスライムは、管体の呑口から管体内
に流入し、外部に排除される。

【０００９】一方、管体の適所に配設している圧力セン
サーによって地盤改良部の内圧を検出させ、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
された硬化材混合攪拌前の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、管体内のス
ライム強制排除手段を構成している噴射管からのジエッ
ト水噴射圧を上昇させて呑口から管体内に流入する余剰
のスライムの排除能力を増大させる。又、基準値よりも
検出値が低い場合には、ジエット水噴射圧を降下させて
スライム排除能力を低下させる。こうして、スライムの
強制排除力を地盤内圧を測定しながら該圧力に応じて制
御することにより、地盤改良部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。

【００１０】

【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は立坑２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長尺の管体で、その先端部に
下向きに開口した硬化材噴射ノズル３を設けていると共
にこのノズル３を中央にしてその周囲にエアー噴射ノズ
ル４を設けてあり、これらのノズル３、４は夫々管体１
内に配設した硬化材供給管５と圧縮空気供給管６に連
結、連通させてある。さらに、これらの供給管５、６は
管体１の開口基端から立坑２内を通じて該立坑２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）に可撓性供給ホース5a、6aを介して連結、
連通させてある。

【００１１】７は上記ノズル３、４から先端部寄りの管
体１の適所に配設して、硬化材を噴射混合している領域
の地盤（地盤完了部）の内圧を検出するための圧力セン
サーで、そのセンサー７に接続した検出ケーブル８は管
体１内を通じて立坑２又は地上の適所に配設した圧力表
示器９に接続し、この圧力センサー７によって検出され
た地盤内圧を該圧力表示器９に表示させるように構成し
ている。

【００１２】10は上記ノズル３、４から基端部寄りの管
体１の先端部下面側に開設した呑口で、管体１内に管体
１の長さ方向に配設したスライム排出管11の先端部に短
管部10a を介して連結、連通してあり、スライム排出管
11は管体１から立坑２内に設置したスライム貯溜槽12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12はその底部を排泥流量計13とポンプ14とを備
えた排泥管15に連通して該排泥管15を通じて地上のスラ
イム処理部（図示せず）に給送される。

【００１３】16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、管体１内を
通じて地上に設置したポンプ17の吐出口に連結してあ
り、このポンプ17の吸込側に水供給管18を接続してあ
る。このポンプ17は上記圧力表示器９を介して接続した
コンピータよりなる制御装置19に接続してある。制御装
置19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７による地盤内圧の検出値
とを比較し、その差に応じて上記ポンプ14の回転速度を
制御するように構成している。

【００１４】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21を管体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５や圧縮空気供給管６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。
22は管体１に摺動自在に被嵌したケーシングで、その先
端から管体１を改良すべき地盤内に突出させるようにし
ている。

【００１５】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２を掘削し、この立坑２内に図３
に示すように、ボーリングマシン23を設置して該ボーリ
ングマシン23により改良すべき地盤Ａに向かって地表面
に平行に定尺のケーシング22を圧入する。この際、ケー
シング22内に挿入したオーガスクリュー等による穿孔具
によってケーシンド22の先端側の土砂を掘削しながらケ
ーシング22内を通じて立坑側に該掘削土砂を排出するこ
とによりケーシング22を地盤中に圧入していく。一本の
ケーシング22の圧入後、該ケーシング22に次のケーシン
グ22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ケーシング22を地盤中の
所定深さ（長さ）まで埋入する。

【００１６】次いで、図４に示すように、このケーシン
グ22内にボーリングマシン23を使用して上記管体１をケ
ーシング22の先端部内まで挿入する。この際、管体１に
同一径を有する定尺の管体1aを順次継ぎ足しながら一連
のケーシング22を立坑２内まで配管すると共に、該管体
1aの継ぎ足し時に上記管体１内に配設している各種供給
管５、６、18、20やスライム排出管16、検出ケーブル８
等を夫々接続する。

【００１７】こうして、ケーシング22内に一連の管体
１、1aを挿入したのち、ケーシング22の所望長さ立坑内
に引き抜いて管体１を地盤Ａ内に露出させ、該管体１を
接続管体1aを介して立坑側からの操作により周方向に所
望角度範囲に亘って往復回動させながら硬化材供給管５
を通じて下向きに開口した硬化材噴射ノズル３から液状
セメント等の硬化材を地盤に扇状に噴射、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、
管体１の先端に下向き開口した急結材噴射ノズル21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。

【００１８】さらに、硬化材噴射ノズル３の周囲に設け
ているエアー噴射ノズル４に供給管６を通じて圧縮空気
を供給することにより、該ノズル４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３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。

【００１９】こうして、管体１を周方向に往復回動させ
ながら該管体１の下方部の地盤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、管体１をケーシング
22と共に立坑側に徐々に後退させて管体１長さ方向に沿
った下方の地盤中に硬化材を噴射し、図５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。

【００２０】この際、地盤Ａの土砂に対する多量の硬化
材の噴射、混合によって発生した余剰のスライム、及び
硬化材と共に噴射したエアーは、管体１の呑口10から管
体１内に流入して管体１内の排出管11を通じて立坑２内
の貯溜槽12に排除されるが、排出管11内を自然流出させ
ると、排出管11が長尺であったり詰まり等により管内抵
抗が大きくなった場合には、排出量が低下して地盤Aa中
に余剰のスライムが滞留、蓄積され、その結果、地盤Aa
内圧が増大して地盤の隆起等の変動が発生し、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。

【００２１】このため、管体１の先端部に配設している
圧力センサー７によって常時、地盤Aa内圧を検出させ、
その検出値に応じて上記余剰のスライムやエアーの排出
能力を強制的に制御しているものである。即ち、圧力セ
ンサー７によって検出した地盤内圧を検出ケーブル８か
ら圧力表示器９に表示すにと共に、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19に
よって比較して、検出値が該基準値よりも高い場合に
は、ポンプ17の回転数を増大させることによりスライム
排出管11の先端に臨ませているジエット水噴射管15のノ
ズルからのジエット水噴射圧を上昇させ、そのジエット
水によってスライム排出管11内のスライムを強制的に排
除するものである。

【００２２】このスライム強制排除によって呑口10から
管体１内に流入する余剰のスライムの排除量が増大し、
地盤中の余剰のスライム量の除去能力を高めて地盤内圧
を基準値まで降下させる。又、上記検出値が基準値より
も低い場合には、ポンプ17の回転数を減少させることに
よりジエット水噴射圧を降下させてスライム排除能力を
低下させ、地盤内圧を基準値にまで上昇させるものであ
る。このようにして、スライムの強制排除力を地盤Aa内
圧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。

【００２３】なお、以上の実施例においては、スライム
の強制排除手段としてスライム排出管11に向かってジエ
ット水を噴射させる手段を採用しているが、このような
手段以外に、例えば、スライム管11の適所に排泥ポンプ
を配設しておき、この排泥ポンプの回転数を上記制御装
置19によって制御してスライム管11内のスライムを強制
排除させるように構成しておいてもよい。さらに、制御
装置19によってポンプ17の回転数を調節することなく、
圧力表示器９の表示値を作業員が読み取り、その値に応
じて手動でポンプ17の回転数を調節してもよい。

【００２４】さらに、管体１を地表面と平行して地盤中
に水平状に挿入し、この状態で硬化材の噴射による地盤
の改良を行っているが、上記管体１を地表面から地盤中
に垂直状態に挿入し、管体１を回転させると共に徐々に
引き上げながら硬化材を地盤中に噴射、混合させて所望
範囲の地盤を改良する工法にも採用できるのは勿論であ
る。また、ケーシング22は管体１の挿入時や後退時のガ
イドとして設けているものであって、必ずしも必要とし
ない。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、改良すべ
き地盤中に管体を挿入して該管体内を通じてノズルから
セメント等の硬化材を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強制的に上
記管体内を通じて地盤外に排除させ、硬化材を混合した
地盤改良部内の圧力に応じてスライムの強制排除力を制
御するものであるから、地盤中の余剰のスライム量が増
大して地盤改良部内圧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強制的に増大させて地盤改良部
内圧を所定値にまで降下させることができ、また、地盤
改良部内圧が所定値よりも低くなった場合にはスライム
の強制排除力を低下させて地盤改良部内圧を所定値にま
で上昇させることができものである。

【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、地盤改良部内圧を常に所定
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】改良すべき地盤中にケーシングを圧入する工程
図、

【図４】該ケーシング内に管体を挿入した状態の簡略縦
断側面図、

【図５】地盤改良を行っている状態の簡略縦断側面図、

【図６】従来の地盤改良工法を示す簡略縦断面図、

【図７】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 管体 ２ 立坑 ３ 硬化材噴射ノズル ４ エアー噴射ノズル ７ 圧力センサー 10 呑口 11 スライム排出管 16 ジエット水噴射管 19 制御装置

───────────────────────────────────────────────────── 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 小田 惠之輔 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 十ノ目 誠 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 (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 改良すべき地盤中に管体を挿入して該管
   体内を通じてノズルからセメント等の硬化材を地盤中に
   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
   のスライムを強制的に上記管体内を通じて地盤外に排除
   させ、スライム化した地盤内圧力に応じてスライムの強
   制排除力を制御することを特徴とする地盤改良工法。
2. 【請求項２】 高圧で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とを備えた管体と、この管体内
   に該管体の基端側に向かった配設されて呑口に流入する
   スライムを強制排除するジエット水噴射管からなるスラ
   イム強制排除手段と、スライム化した地盤内圧力を測定
   する圧力センサーとからなることを特徴とする地盤改良
   装置。