JPS5830444B2 - 地中柱状固結体築造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は地中にセメントミルクや薬液等の固結剤を注入
して柱状の固結体を築造する装置に関する。

地中に穿孔したガイド孔内にパイプを挿入し、そのパイ
プから固結剤を土中に注入しながらパイプを引き上げて
、地中に固結体を築造する工法は知られている。

かかる工法は例えば既設構造物の基礎地盤の硬化改良や
土とめ用柱列壁のくい間処理を行うための止水作業やそ
の他に多数利用されている。

このような工法では固結剤を注入しようとする地盤を破
砕しかつ破砕した地盤と固結剤とを充分に攪拌しなけれ
ばならない。

従来の工法ではこの破砕作業と攪拌作業とを水の噴流や
空気の噴流や薬液又は注入液の噴流で行っていた。

このような噴流は通常地中に穿設したガイド孔内に挿入
するパイプの先端に設けたノズルから生ずるものである
。

したがって噴流による地盤の破砕攪拌作業は比較的に好
適に行なわれるけれども土質によっては土塊が残り、そ
の結果噴流のみによる攪拌作業では築造した固結体中に
土塊が残存して均質なものが得られないという欠点があ
った。

特に粘着力の大きい地盤ではこの傾向が著しい。

充分に破砕した地盤を攪拌するためには例えばパイプの
引上げ速度を遅くすることによって達成できるけれども
、それでは作業能率が低下しコストアップの原因となっ
てしまう。

また回転するアースオーガー等に用いる螺旋羽根を用い
、その先端部において羽根の側面から薬液等を噴射する
ことによって、攪拌作業を行う技術も研究開発されてい
る。

しかしながらこのような工法では必然的に地中に穿設す
るガイド孔の直径が大きくなり、穿孔に必要なコストが
上昇するしたがって本発明の目的は固結剤を注入しよう
とする地中に穿設するガイド孔の直径は小さいものでよ
く、かつ固結剤を均等に広い範囲に渡って比較的単時間
で注入できる地中柱状固結体築造装置を提供するにある
。

本発明の実施に際してパイプ状の固結剤注入装置（以下
モニターと称する）には地盤を破砕するための高圧噴流
液例えば水の圧力によって側方に半径方向に相い対して
開くことのできる閣員が枢着されている。

したがって高圧噴流液の噴射によって破砕された地盤は
固結剤注入装置の回転によって閣員の作用で攪拌される
。

本発明の実施の態様によれば、固結体を築造しようとす
る地中に直径約２０ＣＩｒＬないし３０ｃｒｒＬ程度の
ガイド孔を穿設する。

このガイド孔を掘削するには公知のボーリングマシン、
アースオーガまたは振動掘削機等の任意の装置を用いる
ことができる。

本発明に係るモニターをパイプの先端に取付けてガイド
孔の中に挿入して孔の底部に設置し、次いで高圧噴流液
を給送する液体ポンプと、ノズルから噴射される高圧噴
流液の周囲をつつんで噴射される空気を給送するコンプ
レッサと、注入する固結剤例えばセメントミルク等を給
送する。

グラウチングポンプとを始動してまだこれらの流体を各
ノズルから噴出させることなく、パイプを回転させるか
ら１ｍ程度引上げてガイド孔のまわりの地盤をある程度
かきまわして乱しておく。

前記の各ポンプやコンプレッサが所定の圧力にセットさ
れると、高圧噴流液が閣員を作動する水圧シリンダに印
加されて、成る程度閣員が開くが、この状態では地盤に
よって閣員は成上されるので、パイプを回転させながら
上下動させ必要に応じて高圧噴射液を噴射させることに
よって、閣員はガイド孔の周囲の地盤を切りくずしなが
ら所定の角度に開いてセットされる。

なお閣員にはある角度がつけてあり、閣員が若干開けば
、モニターの回転力で閣員を開く方向の分力が働き閣員
は開き易くなる。

このような状態でノズルから周囲を空気ジェットでつつ
んで高圧噴射液を噴射し、その高圧噴射液でガイド孔の
周囲の地盤を破砕するとともに固結剤を注入し、パイプ
を回転させながら、パイプを引上げる。

このようにすることによって閣員は所定の角度位置に開
いた状態で回転するので、高圧噴射液によって破砕され
た地盤は攪拌され、そして固結剤と均一に混合され、好
適な柱状固結体を地中に築造することができる。

本発明に実施する固結剤としてはセメントミルクのほか
例えば、エトリンジヤイトや樹脂の薬液を用いることが
できる。

以下図面を参照して本発明の実施例について説明する。

まず第１図に示すように地表に穿孔装置１０を設置する
。

そしてこの穿孔装置１０を用いて固結体を築造しようと
する位置にガイド孔１２を穿設する。

次いで第２図に示すように後述するパイプ１４の先端に
モニター１６を取付け、これを例えばクレーン１５で吊
り下げてガイド孔１２の底部付近まで吊り下げる。

このパイプ１４は支持装置２２によって回転可能に支持
されている。

支持装置２２を作動することによってパイプ１４は回転
し、またクレーン１５の作動によって上下動できるよう
になっている。

以上ばいづれも公知の技術であって、本発明の実施に際
して図示の例に限定されるものではない。

第３図は本発明を実施したモニターを示し、その上部に
は、中央に図示しないポンプから導かれる高圧噴射液の
通路２０を有し、その通路２０の周囲に隔壁２１を介し
てリング状の通路２２が設けられている。

このリング状の通路２２には図示しないコンプレッサか
らの圧縮空気が導かれている。

さらにそのリング状の通路２２の外周には隔壁２３を介
して別のリング状の通路２４が形成され、この別のリン
グ状の通路２４は固結剤を注入する図示しないグラウチ
ングポンプからの固結剤が導かれている。

中心の通路２０およびリング状の通路２２ばそれぞれ半
径方向に相い対してモニター１６の軸線と直角方向を向
いている２つのノズル２５ａ 、２５ｂの中心通路２６
および外周通路２７と連通しており、したがってノズル
２５ａおよび２５ｂは反対方向に高圧噴射液を噴射し、
その高圧噴射液は外周通路２７からの空気のジェットに
つつまれて比較的に遠方に飛走し、ガイド孔１２の外側
の地盤を破砕するのである。

これらのノズル２５ａ 、２５ｂの下方には液圧シリン
ダ２８が形成されている。

この液圧シリンダ２８には第４図に示すように中心通路
２０が連通しており、その途中に弁２９が設けられてい
る。

この弁２９は安全弁と同様にスプリング３０の作用で通
路２０を閉じ、通路２０の圧力によって開くようになっ
ている。

このスプリング３０はモニター１６の主体部Ｂに螺合し
たプラグ３１によって支持されている。

したがって通路２０内の高圧噴射液が、スプリング３０
の作用力を越えると、弁２９が開き液圧シリンダ２８内
に高圧噴射液が流入する。

液圧シリンダ２８内にはピストン３２が設けられ、その
ピストン３２と一体にピストンロッド３３が下方に突出
している。

第３図および第５図に示すように、半径方向に相い対し
て細長い切欠部３４ａおよび３４ｂが設けられ、この切
欠部３４ａ 、３４ｂにはそれぞれ閣員３５ａおよび３
５ｂが収容され得るようになっている。

閣員３５ａ 、３５ｂばそれぞれピン３６ａ、３６ｂで
主体部Ｂに枢着されており、かつ閣員３５ａ、３５ｂの
内端はそれぞれリンク機構３７ａおよび３７ｂを介して
ピストンロッド３３に連結され、ピストンロッド３３が
高圧噴射液の作用によって第３図において下方に動くと
、閣員３５ａ 、 ３ｓｂはそれぞれピン３６ａ 、３
６ｂを中心として矢印Ａ方向に枢動し、図示の如く開い
た状態となる。

図示の実施例ではリンク機構３７ａ 、３７ｂが示され
ているけれども、例えばラックとセクタ歯車とにより閣
員を開くようにしてもよい。

閣員３５ａ 、３５ｂは第５図に示すように断面が三角
形状に作られ、若干量いたときに回転に伴い閣員が開く
方向に分力が作用するようになっている。

固結剤を給送する別のリング状の通路２４は第５図に示
すように２本の通路２４ａ、２４ａに連通して主体部Ｂ
の側方を通ってさらに下方に延び、そして第３図に示す
ように中心の１本の通路２４ｂに連通している。

この中心の通路２４ｂはモニター１６の下端において複
数のノズル３８と連通し、ノズル３８から固結剤を地盤
中に注入するようになっている。

次に本発明の装置の作動について第６図ないし第９図を
参照して説明する。

第６図は第２図に関して説明したようにガイド孔１２に
パイプ１４を挿入してモニター１６をガイド孔１２の底
部まで位置させた所を示している。

次いで閣員３５ａ 、３５ｂを開いてガイド孔１２の周
囲の地盤を攪拌するが、例えばヘドロのように軟弱な地
盤の場合は、クレーン１５および支持装置１１によって
パイプ１４を上下動および回転させながら、高圧噴射液
ノズル２５ａ、２５ｂから噴射すれば液圧シリンダ２８
に液圧が印加されて比較的簡単に閣員３５ａ、３５ｂは
開くことができる。

しかしながら簡単に閣員を開くことができない場合は、
第７図に示すように、まず高圧噴射液を給送するが、そ
の圧力は弁２９が開く圧力以下の圧力とする。

このようにして閣員３５ａ。３５ｂの長さに対応する距
離例えばＩｎ程度、パイプ１４をクレーン１５で上下動
すると共に支持装置１７で回転する。

すると高圧噴射液のジェットＪによってガイド孔１２の
底部に実質的に円筒状の破砕部分４０が形成される。

以上の作業において高圧噴射液のジェットＪの周囲に空
気を噴射させてジェットＪの飛走距離を長くしてもよく
、また地盤によって空気は噴射させなくてもよい。

このようにガイド孔１２の底部に破砕部分４０が形成さ
れたならば、弁２９が開く圧力以上の圧力で高圧噴射液
を噴射する。

この高圧噴射液の圧力は地上に設けた圧力調整弁などの
適宜の公知手段によって達成できる。

すると第８図に示すように閣員３５ａ 、３５ｂは破砕
部分４０内において容易に開くことができる。

同時にパイプ１４を回転させながら引上げる。

なおこの工程では勿論空気は噴射している。

第９図に示すように、グラウチングポンプから固結剤を
給送して、モニター１６の先端から破砕した部分に注入
し、固結体４１を得ることができる。

この際パイプ１４は回転しながら次第に引上げられて行
くが、この間高圧噴射液のジェン）Ｊがまず地盤を破砕
し、その破砕した地盤を閣員が攪拌するので、第９図に
おいて符号４２で示す破砕部分は均質なものとなる。

固結剤の注入に伴いスライムＳはパイプ１４の周囲に沿
って地表に出て（る。

このようにして地表まで作業を続ければよい。

なお閣員は作業完了後に地上において開いているが、例
えばドレンバルブを開いて液圧シリンダ２８内の液を排
出すれば閉じることができる。

そして次ぎの別ガイド孔に挿入して以上の作業を繰返す
。

以上の如く本発明によれば、固結剤注入装置に枢着され
て側方に開くことのでき、開く方向に有利な角度をもつ
閣員と、その閣員を開くように作動する液圧シリンダと
、高圧噴射液をその液圧シリンダに導く通路と、その液
圧シリンダに導く通路に設けられ予め定めた圧力で開く
弁とを備えているので、高圧水を利用し、その高圧水が
一定圧力になると、閣員が開き、したがって他の動力源
を必要とせず、好適な攪拌作業ができる。

また土質に応じてパイプの回転数や引上げ速度を制御し
て固結体の物性、形状を正確に制御することができる。

またパイプの引揚げ速度と固結剤の注入量とを正確に制
御でき、この制御は攪拌作業とは無関係に行なうことが
できる。

したがってスライムの量を少なくでき、後処理が簡単と
なる。

さらに高速噴射液であらかじめ地盤を破砕しておくので
、開翼に大きな回転トルクを与える必要がなく、かつ閣
員の開き作業に高圧噴射液を利用しているので装置全体
がコンパクトに形成でき、余分な配管が不要である。

空気噴流を併用することによって地盤の破砕効果が向上
すると共にパイプを挿入するにたる小さいガイド孔を穿
設するだけで、少なくとも閣員の長さと同じ半径の柱状
固結体を作ることができる（直径約２〜３ｍ）。

さらに液圧シリンダ中の圧液の排除手段例えば、弁を設
ければ地中の一部分のみに、また上下方向に離隔して複
数の柱状固結体を築造することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従ってガイド孔を穿設する態様を示す
側面図、第２図は本発明に従ってパインを挿入した所を
示す側面図、第３図は本発明の一実施例を示す固結剤注
入装置の断面図、第４図は第３図のＩＶ−ＩＶ線に沿う
断面図、第５図は第３図のＶ−Ｖ線に沿う断面図、第６
図ないし第９図は本発明の装置を用いる工法を示す説明
図で、第６図はパイプをガイド孔に挿入した所を示し、
第７図はガイド孔底部に破砕部分を形成する所を示し、
第８図は閣員を拡げた所を示し、第９図は固結体を築造
している中間工程を示している。 １２・・・ガイド孔、１４・・・パイプ、１６・・・固
結剤注入装置（モニター）、２５ａ 、２５ｂ・・・ノ
ズル２８・・・液圧シリンダ、３５ａ 、３５ｂ・・・
閣員、３８・・・固結剤注入用のノズル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 地中に穿設したガイド孔内に挿入するパイプと、そ
   のパイプの先端に設けた固結剤注入装置と、パイプを回
   転させる支持装置およびパイプを上下動させるクレーン
   と、固結剤注入装置に設けられて半径方向外方に高圧噴
   射液を噴射させるノズルと、固結剤注入装置の先端に取
   付けた固結剤を注入するためのノズルとを有する地中柱
   状固結体築造装置において、固結剤注入装置に枢着され
   て側方に開くことのできる開翼と、その開翼を開くよう
   に作動する液圧シリンダと、高圧噴射液をその液圧シリ
   ンダに導く通路と、その液圧シリンダに導く通路に設け
   られ予め定めた圧力で開く弁とを備えていることを特徴
   とする地中柱状固結体築造装置。