JPH07119461B2 - 大深度の地盤改良工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、大深度用トンネルのシールド工事等における
大深度立坑の底盤改良などを対象とした大深度の地盤改
良工法に関するものである。

〔従来の技術〕

近年、シールド工事等において、大深度、大型径の工事
が多数施工または計画されているが、大深度の立坑で最
も問題となるのが地下水圧である。

立坑の設計によっては、主働、受働土水圧の釣合いモー
メントによる根入れ長、またはボイリング、ヒービング
による必要根入れ長さを求め、最大値を根入れ長として
いるが、根入れ部分に第III紀固結シルト層（土丹層）
が存在する場合には必ず介在の細砂層があり、被圧され
ていることが多い。

このような場合、盤ぶくれの問題を生じ、その検討を行
うと必ず地盤改良が必要となる。

地盤改良の工法は種々あるが、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、その代表的なものはジェットグラウト工
法である。

ジェットグラウト工法は周知のごとくボーリングによっ
て目標深度まで掘削したのち、ロッド下端から改良材
（グラウト）を超高圧で噴射し、地盤を切削すると同時
にグラウトを混合撹拌するか、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
ジェット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）や高圧の水ジェッ
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。

かかるジェットグラウト工法の特徴は、直径10〜15cm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、一般に設備機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
じにくいことなどが挙げられる。

〔発明が解決しょうとする課題〕

しかし、このジェットグラウト工法は施工深度が40m以
上の大深度になるとロッド挿入のための削孔精度に問題
が生じ、傾きが出た場合には先端でラップが完全に得ら
れない未改良ゾーンが生じてしまう。

さらに、深度が深いとスライムが効率的に回収できず、
信頼性に乏しいものとなる。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、大深度で
も精度よく削孔でき、また、スライムの回収も完全に行
えて全体として施工精度がよいジェットグラウト工法の
施工が可能な大深度の地盤改良工法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、３点支持式ベー
スマシンのリーダーマストに、先端から高圧の切削水を
噴射でき、かつ、切削効率を高めるために切削水の水圧
を高め、かつ土質により可変させ、また、必要に応じて
切削水中に研磨材を混合して吹付け切削するジュットグ
ラウト用とスライム回収管挿入用のボーリングケーシン
グパイプとその駆動装置を並列させて昇降自在にセット
し、このボーリングケーシングパイプで注入地盤に向け
て複数の削孔をし、次いで前記３点支持式ベースマシン
のリーダーマストにボーリングケーシングパイプにかえ
てジェットグラウト用のマシン及びロッドとスライム回
収管とをセットし、前記削孔の一つにジェットグラウト
用のロッドを挿入して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
地盤を破砕し、この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して固結体を造成し、また削孔
の他の一つにスライム回収管を挿入し、その先端からス
ライムを回収することを要旨とするものである。

〔作用〕

本発明によれば、３点支持式ベースマシンのリーダーマ
ストに沿わせて削孔を行い、かつこのリーダーマストに
沿わせてジェットグラウト用のロッドを削孔内に挿入
し、ジェットグラウト工法を行うものであるから、大深
度でも精度のよい削孔が可能となる。

また、常にスライム回収管をジェットグラウト用のロッ
ドに並列させているので、大深度であってもこのスライ
ム回収管の先端よりスライムを効率的に回収できる。

〔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図は本発明の大深度の地盤改良工法の１実施例を示
す正面図、第２図は同上側面図で、図中１は大深度立
坑、２はこの立坑１を形成する土留壁、３は計画床付
盤、４は計画改良範囲である。

本発明工法は、この第１図、第２図に示すような高いリ
ーダーマスト5,5′を有する３点支持式ベースマシン６
を使用する。

図示の例は、ガイドホールとしての削孔とジェットグラ
ウトによる地盤改良を別工程として行う場合である。

削孔時には、第３図に示すようにこの３点支持式ベース
マシン６のリーダーマスト5,5′にトップシーブ７から
ワイヤー８で昇降自在に吊り下げた駆動装置９を設置す
る。

該駆動装置９はモーター及び減速機とこの減速機に連結
するチャック機構等からなるもので、これにボーリング
用のケーシングパイプ10,10′をチャック機構がその外
周を抱持することで連結させる。

これらケーシングパイプ10,10′のうち、ケーシングパ
イプ10はジェットグラウト用の削孔を行うもの、ケーシ
ングパイプ10′はスライム回収管挿入用の削孔を行うも
ので、ケーシングパイプ10,10′は相互に近接して並列
する。

また、ケーシングパイプ10,10′は先端から高圧の切削
水11を噴射できるものとする。

このようにして、駆動装置９でケーシングパイプ10,1
0′を回転駆動させながら、地盤中に挿入し、ジェット
グラウト用とスライム回収管挿入用の削孔を同時に所定
深度まで行う。

なお、通常Ｎ値が換算で250〜300以上になると従来方式
では切削できないおそれがある。

そこで、土砂切削能力の向上を図るため、切削水11の水
圧を400kgf/cm²から1,000kgf/cm²程度に高め、かつ土質
により可変させる。

さらに、切削効率を高めるために切削水11中に研磨材
（硅砂）を混合して吹付け切削する。

また、地盤の抵抗を考慮し、ワイヤーやギヤで強制的に
貫入させることも考えられる。

次に、地盤改良の工程に移行するが、第１図、第２図に
示すようにケーシングパイプ10,10′を引き抜き、前記
３点支持式ベースマシンの２リーダーマスト5,5′にこ
のケーシングパイプ10,10′にかえてジェットグラウト
用のロッド12とスライム回収管13とをセットし、前記削
孔の一つに該ジェットグラウト用のロッド12を挿入して
その先端の高圧水噴出ノズルとエアノズルから噴射する
高圧液と空気によって注入地盤を破砕し、この破砕部分
に地盤注入材の注出ノズルからの地盤注入材を注出して
固結体14を造成する。

このジェットグラウト用のロッド12は、コラム・ジェッ
トグラウトでは、コラムマシン（前記駆動装置９と同じ
ものでもよい）に回転かつ進退自在にセットされる３重
管ロッドであり、特公昭48−6210号公報にも示されるよ
うに、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からなる。

そして、該３重管ロッドの根本部では、地盤注入材の注
入管に連通する地盤注入材の供給口、圧縮空気注入管に
連通する圧縮空気の供給口、及び高圧水管に連通する超
高圧水の供給口が形成され、これらはそれぞれグラウト
ミキサ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、３重管ロッドの先端部では、地盤注入材の注出ノ
ズルと高圧水噴出ノズル及び高圧水噴出ノズルの周囲に
同心円状に開口するエアノズルが形成される。

また、これにはグラウトを空気ジェットとともに高速で
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）を行うロッドでは、地盤注入材も高圧で噴
射する構造を取ることになる。

このようなジェットグラウト用のロッド12の挿入に対し
て、ケーシングパイプ10,10′で形成した削孔の他の一
つにスライム回収管13を挿入し、ロッド12の先端にこの
スライム回収管13の先端を並べ（実際は50〜100cmスラ
イム回収管13の方が上になる）でスライムを回収する。
その際、スライム回収管13にバキュームをかけることに
よりスライムを強制的に吸引することも可能である。

図中15はジェットグラウト用のロッド12に接続する削孔
及び硬化材プラント、16はスライム回収管13に接続する
スライム処理プラントである。

なお、これらジェットグラウト用のロッド12とスライム
回収管13との引上げ速度は同じものとし、所定の改良が
終了したならば、ロッド12や回収管13の通過位置に穴埋
め用の低強度モルタルを充填する。

さらに本発明は、第２図に示すようにシールド管路17の
立坑からの発進もしくは到達部の改良にも利用できるも
のである。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明の大深度の地盤改良工法は、大
深度でも精度よく削孔でき、また、スライムの回収も完
全に行えて全体として施工精度がよいジェットグラウト
工法の施工が可能なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は大深度の地盤改良工法の１実施例を示す地盤改
良時の正面図、第２図は同上側面図、第３図は削孔時の
正面図である。 １……大深度立坑、２……土留壁 ３……計画床付盤、４……計画改良範囲 5,5′……リーダーマスト、６……ベースマシン ７……トップシーブ、８……ワイヤー ９……駆動装置、10,10′……ケーシングパイプ 11……切削水、12……ジェットグラウト用のロッド 13……スライム回収管、14……固結体 15……削孔及び硬化材プラント、16……スライム処理プ
ラント 17……シールド管路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】３点支持式ベースマシンのリーダーマスト
   に、先端から高圧の切削水を噴射でき、かつ、切削効率
   を高めるために切削水の水圧を高め、かつ土質により可
   変させ、また、必要に応じて切削水中に研磨材を混合し
   て吹付け切削するジェットグラウト用とスライム回収管
   挿入用のボーリングケーシングパイプとその駆動装置を
   並列させて昇降自在にセットし、このボーリングケーシ
   ングパイプで注入地盤に向けて複数の削孔をし、次いで
   前記３点支持式ベースマシンのリーダーマストにボーリ
   ングケーシングパイプにかえてジェットグラウト用のマ
   シン及びロッドとスライム回収管とをセットし、前記削
   孔の一つにジェットグラウト用のロッドを挿入してロッ
   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破砕し、この破砕部
   分に地盤注入材の注出ノズルからの地盤注入材を注出し
   て固結体を造成し、また削孔の他の一つにスライム回収
   管を挿入し、その先端からスライムを回収することを特
   徴とする大深度の地盤改良工法。