JPH0670324B2 - 地盤硬化材注入工法とその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は軟弱地盤の改良、構築物の基礎或いはトンネ
ル、坑道などの横杭掘削時に崩落や出水を防止するため
に造成する覆工層の造成などに用いられている地盤硬化
材の注入工法及びその装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、地盤硬化材の注入は先端に掘削刃と硬化材噴射ノ
ズルを備えた注入ロッドを対象地盤に挿入し、硬化材を
噴射しつつ抜去してロッド周辺に硬化材を注入して硬化
層を造成するとともに、この硬化層を並列造成して地盤
の安定層や止水層、覆工層とするものである。

一方、硬化材注入が様々な分野に利用されるようになる
に従って、硬化材や注入方法もいろいろと開発され、注
入ロッドの構造も複雑化してきている。しかし、注入ロ
ッドの挿入孔を予め掘削専用機で掘削する場合は別とし
て、従来の注入ロッドは掘削機構と注入機構の双方を備
え、掘進方向の調整を行う機構を備えたものはなかっ
た。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の方法では掘削機構と注入機構の双方を備えた注入
ロッドを用いているため、注入ロッドの内部構造が複雑
化し構造スペースが殆どなく掘進方向の調整を行う機構
を備える余地はなかった。また、掘削専用機で掘削する
場合は掘削挿入が二度手間となり、経費的にも時間的に
も極めて大きな無駄を覚悟しなければならなかった。

特にトンネルや横孔掘削のための覆工層造成のための硬
化材注入の場合には、注入ロッドが水平方向に掘進する
ため注入ロッドの先端が下がり真っ直ぐに掘進すること
が困難な実情にある。また、垂直方向に掘進する場合で
も深度が深くなると自重により注入ロッドが曲がり、真
っ直ぐに掘進することは矢張り困難である。

このような状況から、特に水平方向に掘進する場合には
小区間に区切って少しづつ掘進せざるを得ないので、能
率的に多くの問題を抱えている。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は以上の問題点に対処するため、注入ロッドの構
造部と外郭を分離して、ケーシングロッドを用いること
により、構造部をユニット構成にして選択的に挿嵌着脱
し、必要に応じて構造スペースを確保できるようにする
と共に、注入対象の状況に応じて注入ユニットを選択で
きるように構成したものである。

また、注入ロッドの先端が曲がり真っ直ぐに掘進するこ
とが困難な状況に対応するため、ケーシングロッドに挿
嵌される掘削ユニットの掘削刃をユニバーサルジョイン
トなど調整可能な支軸によって支持し、プッシャー機構
などによって方向操作を行なえるように構成すると共
に、掘削ユニット又はケーシングロッドに設けた光線放
射機構からの光線照射とこれを捉える受光モニターによ
って注入ロッドの掘進を確認して方向調整を行うことに
より、注入ロッドの正確な掘進が確保出来るようにした
ものである。

［作用］ 掘削ユニットの尾端などに設けられた光線放射機構から
発っせられる光線は、ケーシングロッドが真っ直ぐにな
っていれば、直進してそのまま受光モニターに設けられ
たパネル上のベースポイントに捕捉される。ケーシング
ロッドが偏頗な圧力を受けて曲がると光線がベースポイ
ントを外れ、その方向の制御ジャッキーが作動してピス
トンが掘削刃を正規の方向に押し挙げる。このようにし
て注入ロッドが正確な掘進方向に位置するか否かを光線
の直進性とベースポイントの照射という確認手段によっ
て絶えず確認し、これによって掘削刃の方向調整を行い
ながら掘進する。

この掘進方向調整機構は掘削ユニットだけをケーシング
ロッド内に挿嵌した充分な構造スペースによって構成さ
れる。ケーシングロッドが対象地盤の所定深度まで挿入
されると、掘削ユニットのストッパーが外され、掘削ユ
ニットだけがケーシングロッド内から引き上げられ、代
わりに注入ユニットが挿嵌される。

注入ユニットは対象地盤に応じて複数ノズル、多重ノズ
ル、多重経路構成など専用構成の組み合わせによってそ
れぞれ用意され、必要に応じて選択して挿嵌でき、掘削
ユニット分の構造スペースが活用される。

［実施例］ 以下図面に従って本発明の実施例を説明する。

第１図Ａは水平方向への注入施工の状況を、第１図Ｂは
垂直方向への注入施工の状況を示すもので、ケーシング
ロッド１の作動機構にそれぞれ特色があるが、基本的に
は従来の注入ロッド作動機構によるものであるので、覆
工層など応用範囲が広くなっている水平方向への注入施
工を実施例として説明する。

１はケーシングロッド、２はベースとなる支持台で、キ
ャタピラなどの移動手段を備えた台車形態に構成され
る。

支持台２には、ケーシングロッド１を支持し、これの前
進後退を案内する案内レール41、これを前後に傾斜させ
る傾斜機構42、上下させる上下動機構43が設けられたケ
ーシングロッド操作機構４が積載されている。更に、ケ
ーシングロッド操作機構４にはケーシングロッド１をチ
ャックして回転駆動させる回転駆動装置44が設けられ
る。

ケーシングロッド１の先端側には、オイルジャッキーな
どによって構成されたプッシャー機構５が内周面の各方
向に設定され、掘削ユニット６の嵌挿時に先端掘削刃９
の方向調整を行う推進調整機構と、掘削ユニット６のケ
ーシングロッド１内における回転を支持して転動するロ
ーラー11と注入ユニット７の挿嵌、離脱を行う掛止機構
12が設けられ尾端には掘削ユニット６に設けられた光線
放射機構94から放射する光線を把らえる受光モニター３
が設けられる。

掘削ユニット６の先端は、ユニバーサルジョイント91に
よって結合され、プッシャー機構５によって方向調整を
受ける支軸92と、いくつかのブロックに分割され掘削対
象への圧接、離脱によって開閉するブレード93からなる
掘削刃９となっており、尾端には光線放射機構94が備え
られる。

一例として示す注入ユニット７には噴射ノズル71、噴射
ノズル72が備えられ、それぞれの経路からスイベルを経
て後端は硬化材等供給ホース73、74に接続する。

75は排泥孔で、噴射ノズル71の硬化材高圧噴射によって
穿孔掘削された周辺土壌からのスラッジを吸引し、内圧
を抜いてむらのない硬化材浸透を図る。76、77は噴射ノ
ズル71、72をそれぞれ囲周するエア噴射ノズル、78はケ
ーシングロッド１との挿嵌ストッパーである。

以上のような装置を用い、先ず掘削ユニット６をケーシ
ングロッド１に嵌挿して対象地盤Ｗに向けて掘削刃９を
圧接し、ユニットのクリアランスを利用して削孔水を噴
出しながら、掘削ユニット６を回転させるとブレード93
は開脚してケーシングロッド１より稍大径の挿入孔８を
穿孔掘削しながら掘進し、これに伴ってケーシングロッ
ド１を圧入する。

この場合、掘削ユニット６をケーシングロッド１内に固
定せず、ケーシングロッド１をそのままにして掘削ユニ
ット６だけを回転することによって、トンネル覆工層な
ど横孔の方向操作を正確にすることができる。逆に垂直
方向に挿入する場合は、掘削ユニット６をケーシングロ
ッド１内に掛止し、ケーシングロッド１と一緒に回転し
て掘削する。

そこで、尾端に設けた光線放射機構94からレーザー光線
などの光線Ｓを受光モニター３に向けて発射し、そのベ
ースポイントに照準を合わせることによりケーシングロ
ッド１の部位と方向を確定する。

掘進時にケーシングロッド１が自重によって徐々に下降
したり、偏頗な圧力を受けて曲がると光線Ｓが受光モニ
ター３のベースポイントを外れ、プッシャー機構５に作
用してその方向の制御ジャッキーが作動してピストンが
支軸92を押して掘削刃９を正規の方向に押し挙げる。

このようにしてケーシングロッド１が対象地盤Ｗの所定
深度に達したところで、掘削ユニット６のストッパーが
外され、掘削ユニットだけがケーシングロッド１内から
引き上げられ、代わりに注入ユニット７が挿嵌される。

そこで注入ユニット７の噴射ノズル71からはセメントミ
ルク等高圧の硬化材噴流、噴射ノズル72からは硬化材の
逸出をパックする清水噴流を回動噴射しつつ、ケーシン
グロッド１を後退させ、ロッドの周辺土壌に硬化材を噴
射混入することにより挿入孔８を中心に円柱もしくは第
３図に図示するような扇状断面の柱状に単位地盤硬化層
Ｐを造成する。

次いで、この地盤硬化層P1に隣接させて同様の工程によ
り地盤硬化層P2を造成し、次々にこれを隣接合体させて
開削部Ｈを囲周する覆工層を形成し、その開削部Ｈを掘
り抜いて装置を前進させ、更に同様の工程を行って覆工
層を形成する。

覆工層は以上のように次々に形成されて掘進とともに前
進して横杭の掘削が行われるものである。注入ユニット
７の構造は必要に応じて様々な構成を採り、選択的に挿
嵌されるものであることは前記のとおりである。また、
注入は開削部の覆工だけでなく、軟弱地盤の安定や構造
物の基礎などにも利用され、地盤硬化層の隣接構成も様
々であり、垂直注入の場合にも本発明は利用し得るもの
である。

［発明の効果］ 本発明は以上のように構成したので、掘削時には専用機
である掘削ユニットを挿嵌するだけで注入機構のために
構造スペースを取られることなく活用できると共に、放
射光線の照準を合わせるだけで注入ロッドの部位方向が
自動的に調整され、正確且つ確実に硬化注入層の造成を
行うことができる。更に注入ロッドを交換することな
く、ケーシングロッド１にそれぞれ適合する注入ユニッ
トを簡便に選択でき、幅広い注入を可能にした。

しかも対象地盤における測定作業や注入ロッドの交換作
業など無駄な労力を大幅に省くことを可能にしたもので
ある。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示すもので、第１図は水平方向へ
の注入施工の状況を、第２図は垂直方向への注入施工の
状況を示す全体説明図、第３図は水平方向への注入施工
によりトンネルなど横孔掘削の場合の覆工層を造成する
単位硬化層の配列状態を示す説明図、第４図はケーシン
グロッドを断面としてプッシャー機構と光線放射機構を
備えた掘削ユニットの挿嵌状況を示す側面図、第５図は
同じくケーシングロッドを断面として注入ユニットの挿
嵌状況を示す側断面図、第６図はケーシングロッドを断
面としてプッシャー機構と光線放射機構を備えない掘削
ユニットの挿嵌状況を示す側面図である。 １〜ケーシングロッド、11〜転動ローラー 12〜掛止機構、２〜支持ベース ３〜受光モニター、４〜ケーシングロッド操作機構、41
〜案内レール、42〜傾斜機構 43〜上下動機構、44〜回転駆動装置 ５〜プッシャー機構、６〜掘削ユニット ７〜注入ユニット、71・72〜噴射ノズル 73・74〜硬化材等供給ホース 75〜排泥孔、76・77〜エア噴射ノズル 78〜挿嵌ストッパー、８〜挿入孔 ９〜先端掘削刃、91〜ユニバーサルジョイント 92〜支軸、93〜ブレード、94〜光線放射機構 Ｐ〜単位硬化層、Ｈ〜開削部、Ｓ〜光線 Ｗ〜対象地盤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−190595（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−51328（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−48015（ＪＰ，Ａ) 実開 昭54−54111（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−160634（ＪＰ，Ｕ)

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内側にユニット挿嵌機構と後尾に受光モニ
   ター若しくは光線放射機構を備えたケーシングロッド内
   に、方向操作の可能な掘削刃と光線放射機構若しくは受
   光モニターを備えた掘削ユニットを挿嵌し、光線放射機
   構から光線を放射すると共に、受光モニターによりこれ
   を把らえることによって掘削方向を確認して掘削刃の方
   向操作を行いながら掘進して、ケーシングロッドを対象
   地盤の所定深度まで挿入したところで、ケーシングロッ
   ドから掘削ユニットを脱離し代わりに注入ユニットを挿
   嵌して注入することを特徴とする地盤硬化材注入工法
2. 【請求項２】ケーシングロッド内に挿嵌した掘削ユニッ
   トだけをケーシングロッド内で回転して掘進し、ケーシ
   ングロッドを押し込み進行させるようにした特許請求の
   範囲（１）記載の地盤硬化材注入工法
3. 【請求項３】掘削ユニットと注入ユニットを選択的に内
   挿して着脱自在に挿嵌できるケーシングロッドを、操作
   機構と注入材供給機構を備えたベース上に支持して成る
   地盤硬化材注入装置
4. 【請求項４】掘削ユニットに方向操作の可能な掘削刃と
   光線放射機構若しくは光線放射機構から放射する光線を
   把らえる受光モニターを備え、ケーシングロッドに光線
   放射機構から放射する光線を把らえる受光モニター若し
   くは光線放射機構と掘削刃の方向操作機構を備えたこと
   を特徴とする特許請求の範囲（２）記載の地盤硬化材注
   入装置
5. 【請求項５】異なった構造による複数種の注入ユニット
   を用意し、必要に応じて選択できるようにしたことを特
   徴とする特許請求の範囲（２）（３）記載の地盤硬化材
   注入装置