JPH07166533A - 地盤改良装置及び工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 排泥を効果的にスムーズに地上に排出できる
ようにした地盤改良装置及び工法を提供する。 【構成】 円筒状のガイド管１２内に挿入可能とされ、
非円形の横断面を有しガイド管１２の内周面に内接する
と共に、先端部に硬化剤噴射ノズルを具えたインナー注
入ロッド１３と、ガイド管１２とインナー注入ロッド１
３とを個別に回転駆動し得る駆動装置２１と、排泥吸引
装置３３と、ガイド管１２の内周面とインナー注入ロッ
ド１３の外周面とで囲まれる空所１５と排泥吸引装置３
３との間に介在すると共に、空所１５の回転軌跡の一部
が閉塞され、それによって空所１５の回転に伴って空所
１５と排泥吸引装置３３とを断続的に連通させる排出用
スイベル３２とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は硬化剤を地中に噴射注入
することによって、地中に硬化剤による造成杭を形成し
て地盤を強化する地盤改良装置及び工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、地表から地盤中に孔を形成し、そ
の孔内において硬化剤注入ロッドからセメントミルク等
の硬化剤の薬液を噴射注入しつつ、硬化剤注入ロッドを
回転させながら硬化剤注入ロッドを漸次引き戻すことに
より、地中に硬化した造成杭を形成する地盤改良工法が
開発されている。

【０００３】この種の地核構造を破壊する地盤改良工法
では、噴射注入された硬化剤薬液との入れ替わりに地中
の排泥（スライム）が地表に排出されることが必要であ
る。この排泥の排出がスムーズになされないと、噴射注
入地点の地盤内圧が上昇して、周囲の地表面が隆起して
近接構造物に悪影響を及ぼしたり、注入ロッドやケーシ
ング（ガイド管）がジャーミングを起こして施工不能と
なる場合がある。この排泥の排出の問題は地中に形成さ
れる造成杭の地表からの深さが深くなればなる程深刻な
問題となっている。また、排泥の排出によって周囲の地
山を痛めることもある。

【０００４】そこで従来、噴射注入地点の地盤内圧の上
昇の防止等のため、注入ロッドに排泥吸入口を設け、そ
の吸入口を介して注入ロッドの内部を通して余剰硬化剤
や排泥等の排泥を注入地点から地表へ排出することによ
り、注入地点の地盤内圧を解放する試みがなされてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、排泥吸入口
から注入ロッド内を通して排泥を強制的に吸引する従来
の装置においては、排泥吸入口や注入ロッド内の排泥排
出流路に排泥の大きな塊や異物が詰まって目詰まりし易
いという欠点があった。本発明は上述に鑑み、排泥を効
果的にスムーズに地上に排出できるようにした地盤改良
装置及び工法を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明にかかる地盤改良装置は、地盤に形成された
孔内に、注入ロッドによって硬化剤を高圧で噴射しつつ
該ロッドを引き上げることによって硬化剤の硬化した造
成杭を対象地盤に形成する地盤改良装置において、円筒
状のガイド管と、前記ガイド管内に挿入可能とされ、非
円形の横断面を有し前記ガイド管の内周面に内接すると
共に、先端部に硬化剤噴射ノズルを具えたインナー注入
ロッドと、前記ガイド管と前記インナー注入ロッドとを
個別に回転駆動し得る駆動装置と、排泥吸引装置と、前
記ガイド管の内周面と前記インナー注入ロッドの外周面
とで囲まれる空所と前記排泥吸引装置との間に介在する
と共に、前記空所の回転軌跡の一部が閉塞され、それに
よって前記空所の回転に伴って該空所と前記排泥吸引装
置とを断続的に連通させる排出用スイベルと、を有する
ことを特徴としている。

【０００７】好適には、前記インナー注入ロッドには前
記硬化剤噴射ノズルの後方側に高圧水用噴射ノズルを設
け、この高圧水用噴射ノズルの噴射方向を前記インナー
注入ロッドの後方側に指向させる。さらに、前記インナ
ー注入ロッドが長手軸回りに捻った形状とし、それによ
って前記空所によって形成される排泥の排出流路を螺旋
状とする。前記ガイド管の先端部近傍に排泥を吸引する
透孔を穿設してもよい。

【０００８】また、上述の目的を達成するための本発明
にかかる地盤改良工法は、地盤に形成された孔内に、硬
化剤を注入するロッドによって硬化剤を高圧で噴射しつ
つ該ロッドを引き上げることによって硬化剤の硬化した
造成杭を対象地盤に形成する地盤改良工法において、円
筒状のガイド管内に非円形横断面のインナー注入ロッド
を内接させて挿入し、前記インナー注入ロッドの先端部
を前記ガイド管から露出させて該インナー注入ロッドを
回転させながらその先端部から硬化剤を噴射する一方、
前記ガイド管と前記インナー注入ロッドとの間に形成さ
れる空所から排泥を間欠的に吸引することを特徴として
いる。

【０００９】

【作用】インナー注入ロッドの先端部をガイド管から露
出させ、ガイド管とインナー注入ロッドを相対回転させ
ながら硬化剤を噴射しつつ、排泥吸引装置を稼働させ
る。排出用スイベルが空所と排泥吸引装置を間欠的に連
通させることで吸引が間欠的に行われ、これが吸引中の
排泥に連続的な上下運動を起こさせ、この吸引過程の排
泥の運動が空所内での付着、目詰まりを防止する。噴射
された高圧水は吸引される排泥を破砕し、且つ比重や粘
度の低下に寄与する。後方側に噴射された高圧水は上記
作用に加え、排泥を随伴して空所に進行する。インナー
注入ロッドを捻った形状として排泥排出流路を螺旋状に
することで、遠心力の効果によって排泥の移送が促進さ
れる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面によって詳細に
説明する。図１は本発明の一実施例にかかる地盤改良装
置の操作ロッドの横断面図、図２はその操作ロッドの先
端部の断面図、図３は地盤改良装置の要部側面図、図４
はこの地盤改良装置の全体概略構成図である。図１、図
２に示すように、本地盤改良装置では、地中に入れられ
て所要の操作を行う操作ロッド１１は、ガイド管１２と
そのガイド管１２の内側に挿通されるインナー注入ロッ
ド１３とからなっている。

【００１１】ガイド管１２は円筒形状しており、その先
端円周縁に掘削刃１４が取り付けられている。ガイド管
１２の大きさは施工条件によって適宜決定されるが、例
えば３０〜４０ｍの大深度施工で直径１６５ｍｍ程度で
ある。インナー注入ロッド１３横断面が正三角形をした
三角柱形をしており、その三頂点がガイド管１２の内周
面に摺動できるように接する大きさとされている（図１
参照）。従って、ガイド管１２内にインナー注入ロッド
１３が挿入されると、ガイド管１２の内周面とインナー
注入ロッド１３の外壁面とで囲まれて仕切られた三つの
空所１５が形成される。これらの空所１５が後述する排
泥の排出経路となる。

【００１２】インナー注入ロッド１３内には、その長手
軸方向に沿って硬化剤用流路１６とその外周部に高圧水
用流路１７が同心状に形成されている。インナー注入ロ
ッド１３の先端部には、図２に示すように、硬化剤用流
路１６と連通する噴射ノズル１８が設けられると共に、
その少し後方側に高圧水用流路１７と連通する噴射ノズ
ル１９が設けられている。高圧水用噴射ノズル１９は二
個設けられていて、両者は互いに反対方向に噴射するよ
うに１８０度の角度間隔をもって配置されている。ま
た、インナー注入ロッド１３の先端縁部には掘削刃２０
が取り付けられている。これらのガイド管１２、インナ
ー注入ロッド１３は全長を変更するための長さ１．５〜
３．０ｍ位の着脱可能な図示しない中間管を複数有して
おり、その中間管を接続することで形成される造成杭の
深さに応じて適宜その全体の長さを調節できるようにな
っている。

【００１３】図３、図４に示すように、これらのガイド
管１２、インナー注入ロッド１３は駆動マシン２１によ
って支持されて所要の操作がなされるようになってい
る。図３において、２２は駆動源が内蔵されたマシン本
体、２３、２４はそれぞれガイド管１２及びインナー注
入ロッド１３を保持するチャック、２５はガイド管１２
の回転盤、２６はこの回転盤２５を回転駆動するガイド
管スピンドル、２７はインナー注入ロッド１３の回転
盤、２８はこの回転盤２７を回転駆動するインナー注入
ロッドスピンドルであり、これらによりガイド管１２と
インナー注入ロッド１３は、両者独立して長手軸回りに
回転駆動されると共にその長手軸に沿って進退駆動され
る。ここで上述のように、ガイド管１２とインナー注入
ロッド１３とはそれぞれ個別の回転駆動装置を有してお
り、好適には互いに反対方向にそれぞれ適宜な回転数で
回転駆動される。

【００１４】さらに、インナー注入ロッド１３の上端部
には高圧スイベル２９が接続され、ここから硬化剤及び
高圧水がそれぞれインナー注入ロッド１３内の硬化剤用
流路１６及び高圧水用流路１７に供給される。図４にお
いて、３０及び３１はそれぞれこの高圧スイベル２９に
接続される硬化剤供給装置及び高圧水供給装置である。
一方、ガイド管１２の上端部には排出用スイベル３２が
接続されている。このスイベル３２は上述したガイド管
１２とインナー注入ロッド１３との間に形成される空所
１５と図４に示す排泥吸引装置３３とを連通させる。こ
の排泥吸引装置３３には真空ポンプ（バキューマ）また
はスクイズ式ポンプ等の公知の吸引ポンプが使用でき
る。

【００１５】図５はこの排出用スイベル３２の導通口部
分の断面図である。排出用スイベル３２は前述の空所１
５を回転軌跡をカバーする扇形の導通口３４を有してい
るが、本実施例では、図５に示すように、この扇形は回
転軌跡円環の３分の１（１２０度の角度範囲）に相当し
ており、ガイド管１２とインナー注入ロッド１３との間
に形成される空所１５がこの導通口３４に面したときに
だけ空所１５と排泥吸引装置３３が連通するようになっ
ている。尚、本実施例では排出用スイベル３２は全円周
の３分の１だけ開放されているが、この開放の度合いは
地盤の性状等施工条件によって適宜選択されるものであ
る。

【００１６】次に、このような構成を有する地盤改良装
置による造成杭形成の方法を説明する。図６はこの地盤
改良装置によって造成杭を形成するときの説明図であ
る。 １）図６に示すように、先ず円形横断面を有するガイド
管１２を回転させながら、地中に進行させて先行削孔を
行う（同図（ａ））。 ２）次に、ガイド管１２の中にインナー注入ロッド１３
を挿入し（同図（ｂ））、続いて、ガイド管１２を少し
（例えば、１．００ｍ〜２．００ｍ）引き上げてインナ
ー注入ロッド１３の先端部に設けられている噴射ノズル
１８、１９をガイド管１２の先端から外部に露出させる
（同図（ｃ））。 ３）その後、硬化剤供給装置３０と高圧水供給装置３１
を稼働させて硬化剤と高圧水の噴射を開始すると共に、
ガイド管１２とインナー注入ロッド１３とを互いに逆方
向に回転させながら、両管１２、１３を同時に引き上げ
て行く（同図（ｄ））。また、同時に排泥吸引装置３３
を稼働させて排泥を吸引する。例えば、ガイド管１２は
１回転／ｍｉｎ、インナー注入ロッド１３は６回転／ｍ
ｉｎの速度で回転駆動される。 ４）このように、両管１２、１３を引き上げて行き、所
要の造成杭３５の高さが達成されたら、インナー注入ロ
ッド１３、ガイド管１２の順に切り放して、施工を終了
する（同図（ｅ））。尚、図示はしていないが、両管１
２、１３の挿入工程、引き上げ工程では、通常のボーリ
ング工程のように前記中間管の接続、切り放しが順次行
われる。

【００１７】上述の硬化剤と高圧水を噴射しつつ両管１
２、１３を引き上げる工程において、硬化剤によって置
換される排泥はガイド管１２とインナー注入ロッド１３
との間に形成される空所１５から吸引される。ここで、
この空所１５と排泥吸引装置３３を連通させる前記排出
用スイベル３２は、インナー注入ロッド１３の回転に伴
って回転する空所１５を間欠的に排泥吸引装置３３に連
通させる。従って、各空所１５についてみれば間欠的に
吸引が行われることとなり、吸引中の排泥に連続的な上
下運動を起こさせる。この吸引過程の排泥の運動が空所
１５内での付着、目詰まりを防ぐことになる。

【００１８】さらに、高圧水用噴射ノズル１９から噴射
された高圧水は排泥の塊を破砕し、排泥の比重、粘性を
下げる働きをし、上述の排泥の間欠吸引と相俟ってスム
ーズな排出に寄与する。尚、排泥の破砕、比重や粘性の
低下のためには、水にエアーや薬品を混入させたり、水
の代わりにエアーを噴射することも有効である。また、
上述の実施例ではインナー注入ロッド１３を三角形の横
断面としたが、本発明にかかるインナー注入ロッド１３
の形状はこれに限られるものではなく、ガイド管１２の
内周面に内接してガイド管１２の内周面とインナー注入
ロッド１３の外周面との間に閉じられた空所１５を形成
する非円形断面のものであればよい。図７〜図９は本発
明にかかるインナー注入ロッドの他実施例の横断面の模
式図である。

【００１９】図７に示すものは正方形断面、図８に示す
ものは楕円形断面の例である。また、図９に示すものは
円形断面のインナー注入ロッド１３の外周部に先端がガ
イド管１２の内周面に摺接する突条３６を形成し、各突
条３６の間に空所１５が形成されるようにしたものであ
る。さらに、上述の実施例ではインナー注入ロッド１３
は三角柱状であるので、ガイド管１２とインナー注入ロ
ッド１３との間に形成される空所１５によって形成され
る排泥の排出流路はインナー注入ロッド１３の長手軸方
向に沿った真っ直ぐな形状となっているが、本発明では
この排泥排出流路を螺旋状にして排出効率の向上を図る
こともできる。すなわち、インナー注入ロッド１３をそ
の長手軸回りに捻った形状とすることで、空所１５によ
って形成される排泥排出流路を螺旋状に形成し、螺旋の
捻れ方向とインナー注入ロッド１３の回転方向を考慮す
ることで、遠心力の効果によって排泥の移送を促進する
ことが可能である。尚、この場合も三角形断面に限られ
ず、すべての非円形断面のインナー注入ロッド１３につ
いて捻り形状を与えることができる。

【００２０】図１０は本発明のその他の実施例にかかる
地盤改良装置の操作ロッドの横断面図である。上述の実
施例において、高圧水、あるいはエアー等を噴射するこ
とによって排泥を破砕し、その比重、粘性を低下させて
いるが、図１０の実施例はさらに、高圧水噴射によって
排泥吸引を促進するように企図したものである。図１０
に示すように、この実施例では三角形断面の各壁面に突
起３７が形成され、そこに高圧水用噴射ノズル１９が設
けられる。この噴射ノズル１９はインナー注入ロッド１
３の長手軸に沿って基端側に向けて高圧水を噴射するよ
うにその噴射方向か設定されている。

【００２１】従ってこのような構成によれば、この噴射
ノズル１９から噴射された高圧水は直接空所１５に向け
て噴射され、上記排泥の破砕、比重、粘性の低下効果に
加えて、噴射力が直接排泥の移送に加勢することとな
り、よりスムーズな排泥排出を達成することができる。
一方、上述の実施例には示されていないが、ガイド管１
２の先端部の近傍の壁面に透孔を穿設し、ガイド管１２
の外部にある排泥をこの透孔からガイド管１２内に吸引
排出するようにしてもよい。この場合、この透孔から逆
にガイド管１２の外部に排泥が漏出しないように、外部
からの流入は許容するが流出を阻止する逆止弁を付設す
るのが好ましい。

【００２２】また、本発明のインナー注入ロッドは上述
した二重管構造のものに限られるものではない。従来こ
の種の地盤改良装置では種々の構造の硬化剤注入ロッド
が知られており、それらについて本発明は適用可能であ
る。例えば、硬化剤の噴射ノズルを二重管構造のノズル
とし、内側のノズルから硬化剤を噴射すると共に外側の
ノズルから高圧のエアーを噴射し、硬化剤を高圧エアー
で囲繞して到達距離の伸長を図ったもの、同様に高圧水
をエアーで囲繞いて噴射するようにしたもの、またはこ
れらを任意に組み合わせたもの、等に対して用いること
ができる。

【００２３】

【発明の効果】以上、実施例を挙げて詳細に説明したよ
うに本発明によれば、ガイド管とインナー注入ロッドと
の間の隙間に排泥の排出流路を形成し、この排出流路を
通して排泥を間欠的に吸引するようにしたので、流路に
対する排泥の付着、目詰まりを効果的に防止でき、周囲
の地盤に悪影響を及ぼすことなくスムーズな排出を行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例にかかる地盤改良装置の操作
ロッドの横断面図である。

【図２】図１の操作ロッドの断面図である。

【図３】図１の地盤改良装置の要部側面図である。

【図４】図１の地盤改良装置の全体概略構成図である。

【図５】図１の地盤改良装置の排出用スイベルの導通口
部分の断面図である。

【図６】図１の地盤改良装置によって造成杭を形成する
ときの説明図である。

【図７】本発明にかかるインナー注入ロッドの他実施例
の横断面の模式図である。

【図８】本発明にかかるインナー注入ロッドの他実施例
の横断面の模式図である。

【図９】本発明にかかるインナー注入ロッドの他実施例
の横断面の模式図である。

【図１０】本発明のその他の実施例にかかる地盤改良装
置の操作ロッドの横断面図である。

【符号の説明】

１１ 操作ロッド １２ ガイド管 １３ インナー注入ロッド １５ 空所 １６ 硬化剤用流路 １７ 高圧水用流路 １８、１９ 噴射ノズル ２１ 駆動マシン ２２ マシン本体 ２３、２４ チャック ２５、２７ 回転盤 ２６ ガイド管スピンドル ２８ インナー注入ロッドスピンドル ２９ 高圧スイベル ３０ 硬化剤供給装置 ３１ 高圧水供給装置 ３２ 排出用スイベル ３３ 排泥吸引装置 ３４ 導通口 ３５ 造成杭

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地盤に形成された孔内に、注入ロッドに
   よって硬化剤を高圧で噴射しつつ該ロッドを引き上げる
   ことによって硬化剤の硬化した造成杭を対象地盤に形成
   する地盤改良装置において、 円筒状のガイド管と、 前記ガイド管内に挿入可能とされ、非円形の横断面を有
   し前記ガイド管の内周面に内接すると共に、先端部に硬
   化剤噴射ノズルを具えたインナー注入ロッドと、 前記ガイド管と前記インナー注入ロッドとを個別に回転
   駆動し得る駆動装置と、 排泥吸引装置と、 前記ガイド管の内周面と前記インナー注入ロッドの外周
   面とで囲まれる空所と前記排泥吸引装置との間に介在す
   ると共に、前記空所の回転軌跡の一部が閉塞され、それ
   によって前記空所の回転に伴って該空所と前記排泥吸引
   装置とを断続的に連通させる排出用スイベルと、 を有することを特徴とする地盤改良装置。
2. 【請求項２】 前記インナー注入ロッドが前記硬化剤噴
   射ノズルの後方側に高圧水用噴射ノズルを有する請求項
   １記載の地盤改良装置。
3. 【請求項３】 前記高圧水用噴射ノズルの噴射方向が前
   記インナー注入ロッドの後方側に指向している請求項２
   記載の地盤改良装置。
4. 【請求項４】 前記インナー注入ロッドの横断面が多角
   形状である請求項１記載の地盤改良装置。
5. 【請求項５】 前記インナー注入ロッドの横断面が楕円
   形状である請求項１記載の地盤改良装置。
6. 【請求項６】 前記インナー注入ロッドが長手軸回りに
   捻れており、それによって前記空所によって形成される
   排泥の排出流路が螺旋状となっている請求項１記載の地
   盤改良装置。
7. 【請求項７】 前記ガイド管の先端部近傍に排泥を吸引
   する透孔が穿設された請求項１記載の地盤改良装置。
8. 【請求項８】 地盤に形成された孔内に、硬化剤を注入
   するロッドによって硬化剤を高圧で噴射しつつ該ロッド
   を引き上げることによって硬化剤の硬化した造成杭を対
   象地盤に形成する地盤改良工法において、 円筒状のガイド管内に非円形横断面のインナー注入ロッ
   ドを内接させて挿入し、前記インナー注入ロッドの先端
   部を前記ガイド管から露出させて該インナー注入ロッド
   を回転させながらその先端部から硬化剤を噴射する一
   方、前記ガイド管と前記インナー注入ロッドとの間に形
   成される空所から排泥を間欠的に吸引することを特徴と
   する地盤改良工法。
9. 【請求項９】 前記硬化剤噴射に並行して、前記インナ
   ー注入ロッドの前記硬化剤の噴射位置より後方側から高
   圧水を噴射する請求項８記載の地盤改良工法。
10. 【請求項１０】 前記高圧水噴射は前記空所に向けて行
    う請求項９記載の地盤改良工法。