JPS641606B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (a) 発明の技術分野 本発明は、地中にパイロツト穴を掘削した後
に、高圧水を水平方向に噴射して地中に円筒形の
空洞を形成し、その形成された空洞内にコンクリ
ート等の地盤改良剤を打設して新たな地盤を形成
する地盤改造工法等に適用するに好適な、地盤改
造装置に関する。

(b) 技術の背景 人工地盤の構築に際しては、地中に空洞を掘削
して、その部分をコンクリート等の地盤改良剤で
置換し、結果的に地中に板状の強固な人工地盤を
構築する工法が提案されている（特開昭57−
133918、特開昭58−24020、特開昭58−26115、特
開昭58−20819等）。

この工法においては、地盤の掘削を超高圧水を
ノズルから噴射することにより行つてゆくが、ノ
ズルから掘削すべき空洞の壁面までの距離が掘削
の進行につれて長くなると、超高圧水による掘削
能力が低下してしまう。

(c) 従来技術と問題点 従つて、こうした問題点を解決すべく、特開昭
58−24020においては、通常のノズルの他に、転
回自在な撹拌翼の先端に別のノズルを設け、空洞
の径が小さいうちは、通常のノズルにより掘削を
行い、空洞の径が拡大しそれまでのノズルでは十
分な掘削能力を発揮することが困難になつた場合
には、撹拌翼を転回させる形で開いてその先端の
ノズルにより掘削を行うようにした工法の提案が
なされている。この方法では、ノズルに近距離掘
削用のものと、遠距離掘削用のものと２種類必要
とすることから、地盤改造装置の構造が複雑にな
る欠点があり、しかも撹拌翼は通常では、掘削管
の軸心に沿つた形で格納されており、使用時に傘
のように広げて使うことから、空洞の高さとして
撹拌翼の転回に十分な距離を必要とし、余りに扁
平な形状の空洞では、撹拌翼が格納位置から転回
出来ず、掘削が不可能となる不都合があつた。

また、従来どおりに、通常のノズルを用い、単
に掘削水の噴出圧力を高める方法も考えられる
が、掘削水の圧力は、従来でも数百気圧であり、
それを一層高めるには、ポンプ、高圧液体供給管
等の付帯設備が大型化、高精密化してしまう欠点
があつた。

更に、第６図に、従来における別の提案例を示
す。この方法は、単一のノズル１７を掘削管１５
に対して水平方向に転回自在に設けた場合である
が、この方法はノズル１７の数が１個で済む半
面、ノズル１７の吐出方向が定まらず円弧を描く
ことから、それによつて掘削される空洞３２も底
部が円弧を描き、空洞３２の掘削後に修正掘削の
必要が出る等、工程的な無駄が生じる欠点があつ
た。

(d) 発明の目的 本発明は、前述の欠点を解消すべく、空洞の扁
平形状に係わりなく、単一のノズルで大口径の空
洞の掘削が可能で、しかもポンプ等の付帯設備が
小さくて済む、地盤改造装置を提供することを第
１の目的としており、更にノズルの吐出方向を一
定に保持し得る地盤改造装置を提供することを第
２の目的とするものである。

(e) 発明の構成 即ち、本発明は、掘削管にノズルを、平行運動
機構を介して、水平方向に突出移動自在かつ、ノ
ズルの吐出方向が常に一定となるように設けて構
成される。

(f) 発明の実施例 以下、図面に基づき、本発明の実施例を、具体
的に説明する。

第１図は本発明による地盤改造装置の一実施例
を示す正面図、第２図は第１図の地盤改造装置の
ノズル付近の拡大正面図、第３図は第２図のノズ
ルを伸長させた際の拡大正面図、第４図は本発明
の別の実施例を示す拡大正面図、第５図は第４図
のノズルを伸長させた際の拡大正面図である。

地盤改造装置１は、第１図に示すように、クロ
ーラクレーン等の移動重機２を有しており、移動
重機２には運転席２ａ、クローラ２ｂ，２ｂ等が
設けられている。また、移動重機２には柱状のリ
ーダ３が支持フレーム５を介して立設されてお
り、リーダ３にはガイドレール３ａが図中上下方
向に形成されている。ガイドレール３ａには、掘
削管保持回転装置６が昇降自在に設けられてお
り、掘削管保持回転装置６には他端がウインチ
（図示せず。）に巻き掛けられたワイヤ７の一端が
接続されている。従つて、ウインチを正逆方向に
駆動してワイヤ７を繰り出し、又は繰り込むこと
により、掘削管保持回転装置６はリーダ３のガイ
ドレール３ａに沿つて上下方向、即ち矢印Ｃ，Ｄ
方向に自由に移動することが出来る。

掘削管保持回転装置６には、チヤツク９が掘削
管保持回転装置６に内蔵されたモータ等の回転駆
動手段１０により矢印Ａ，Ｂ方向に回転自在に設
けられており、またチヤツク９には、掘削管１５
を構成する中空筒状のロツド１３が、把持固定自
在に貫通設置されており、ロツド１３の上下両端
には接続用のフランジ１３ａ，１３ａが形成され
ている。ロツド１３の、第１図下方には、複数の
ロツド１３がフランジ１３ａを介してボルト等の
締結手段により直列に接続されており、このフラ
ンジ結合により掘削管１５は、たとえ掘削管１５
が矢印Ａ，Ｂ方向に正逆回転しても各ロツド１３
間の接続に、ネジによる接続に際して生じるよう
な緩みが生じるようなことは無い。掘削管１５の
下端は外部に開放された開口１５ａを形成してお
り、更に下端には掘削用のビツト１６が装着され
ている。また、ビツト１６のやや上方には超音波
測距センサ１９、平行運動機構４１が設けられて
いる。平行運動機構４１は、第２図に示すよう
に、複数のリンク４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１
ｄを有しており、リンク４１ａと４１ｂの回転中
心とリンク４１ｃと４１ｄの回転中心間には油圧
ジヤツキ４１ｅが上下両側に突出自在に設けられ
たラム４１ｆ，４１ｆの先端を枢着させた形で設
けられている。リンク４１ｂと４１ｄの図中左方
先端にはノズル１７がその吐出口１７ｂを水平方
向に向けた形で枢着されており、ノズル１７には
可撓性を有する高圧液体供給管２０が接続されて
いる。高圧液体供給管２０は掘削管１５の軸心方
向、即ち第１図上方へ向けて、掘削管１５外周に
沿つた形で伸延設置され、その先端は掘削管保持
回転装置６下部にまで達し、そこで可撓性を有す
るフレキシブルチユーブ２２に接続されている。
一方、掘削管１５の上端には、同様に可撓性を有
するフレキシブルチユーブ２５が接続されてい
る。

地盤改造装置１は以上のような構成を有するの
で、地盤改造装置１を用いて人工地盤を構築する
には、まず掘削管保持回転装置６をリーダ３のガ
イドレール３ａに沿つて矢印Ｃ方向に引き上げ、
掘削管保持回転装置６内の回転駆動手段１０を駆
動して、チヤツク９を例えばＡ方向に回転駆動さ
せる。チヤツク９が回転すると、チヤツク９に把
持された掘削管１５もＡ方向に回転し、掘削管１
５先端のビツト１６は、掘削管保持回転装置６及
び掘削管１５の重量により第１図下方に向けて掘
削を開始する。掘削管保持回転装置６がリーダ３
に沿つてＤ方向に移動し、掘削管１５従つてビツ
ト１６が下方に進むにつれて、土壤中にはＣ，Ｄ
方向にビツト１６の軌跡としてのパイロツト穴２
６が掘削形成される。パイロツト穴２６には泥水
２７を給水し、その静水圧によりパイロツト穴２
６の崩壊を防ぐとともに、図示しないサクシヨン
ポンプによりフレキシブルチユーブ２５を介して
パイロツト穴２６中の泥水２７を、ビツト１６に
よつて生じる掘削土砂と共にスラリー化した形
で、掘削管開口１５ａから掘削管１５内部の各ロ
ツド１３を通してパイロツト穴２６外部に吸い上
げ排出する。排出された泥水２７は共に吸引した
土砂を分離した後に、パイロツト穴２６に戻さ
れ、継続的に掘削に使用される。

掘削に際して、掘削管１５を回転駆動するチヤ
ツク９は回転駆動手段１０により、360゜の角度範
囲で正確と逆転を繰り返しながら掘削を継続して
いくが、掘削管１５は360゜以上回転することは無
いので掘削管１５上部にフランジ１３ａを介して
固定的に接続されたフレキシブルチユーブ２５か
らの泥水２７の排出は、フレキシブルチユーブ２
５に極度のねじれを与えることなく、円滑に行わ
れる。

なお、パイロツト穴２６の掘削中は、平行運動
機構４１の油圧ジヤツキ４１ｅは、第２図に示す
ように、そのラム４１ｆ，４１ｆが共に伸長した
状態となつており、従つて、平行運動機構４１は
ノズル１７を掘削管１５側に折り畳んだ状態とな
つている。この状態では、ノズル１７の先端から
掘削管１５の軸心までの距離Ｌ１はパイロツト穴
２６の半径よりも小さいので、ビツト１６及び掘
削管１５によるパイロツト穴２６の掘削は、ノズ
ル１７が掘削中のパイロツト穴２６の壁面に接触
することなく円滑に行われる。

こうして一定の深さだけパイロツト穴２６を掘
削し、掘削管保持回転装置６がリーダ３の下方に
まで達すると、回転駆動手段１０の駆動を停止し
て掘削動作を停止させると共に、チヤツク９によ
る掘削管１５の把持を中止し、掘削管１５の上端
のフレキシブルチユーブ２５を外して新たにロツ
ド１３を接続する。そこで、掘削管保持回転装置
６のみをリーダ３に沿つてＣ方向に引き上げて、
当該新たに接続されたロツド１３部分を介して掘
削管１５を把持する。次いでフレキシブルチユー
ブ２５を新たに接続されたロツド１３の上端に固
定接続し、この状態で再度掘削管保持回転装置６
の回転駆動手段１０を駆動してパイロツト穴２６
の掘削を開始する。こうして、パイロツト穴２６
が徐々にＤ方向に形成されてゆき、深さがDPに
まで達したところで、ビツト１６による掘削を止
めて、掘削管保持回転装置６を掘削管１５と共に
Ｌ１だけ引き上げる。そこで、今度はフレキシブ
ルチユーブ２２から超高圧水２９を、高圧液体供
給管２０を介してノズル１７から噴出させる。こ
の時、掘削管保持回転装置６を徐々にＤ方向に降
下させつつ、前述と同様に掘削管１５を360゜に亙
り正逆方向に往復回転させてゆくと、地盤３１中
には超高圧水２９により円筒形の空洞３２が形成
されてゆく。

ノズル１７から噴出する超高圧水２９の掘削能
力は、ノズル１７の吐出口１７ｂから水平方向に
距離が離れるにつれて低下するので、掘削中の空
洞３２の直径が、掘削の進行につれて拡大してゆ
くにしたがつて、油圧ジヤツキ４１ｅを駆動して
ラム４１ｆ，４１ｆを等速度で、第２図矢印Ｅ方
向に後退させる。すると、平行運動機構４１のリ
ンク４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄを介してノ
ズル１７はその吐出口１７ｂが水平方向を維持し
た状態のまま、Ｇ方向、即ち空洞３２の掘削中の
壁面３２ａ方向に突出し、第３図に示すようにノ
ズル１７先端と掘削管１５軸心との距離がＬ２に
達するまで突出移動する。すると、ノズル１７と
被掘削面である空洞壁面３２ａとの距離Ｘが、そ
れまでのノズル１７の格納状態に比して大幅に短
縮され、ノズル１７からの超高圧水２９による掘
削能力は格段に改善され、大きな直径を有する空
洞３２を円滑にかつ確実に掘削成形することが出
来る。

なお、高圧液体供給管２０は可撓性を有するよ
うに形成されているので、ノズル１７が水平方向
であるＧ，Ｈ方向に移動しても高圧液体供給管２
０とノズル１７との接続状態は良好に維持され
る。更に、空洞３２の切削に際して、掘削管１５
は360゜の角度範囲でしか回転しないので、掘削管
１５に設置された高圧液体供給管２０とフレキシ
ブルチユーブ２２との接続状態は、チユーブ２２
が掘削管１５に絡まることなく良好に維持され、
超高圧水２９の供給は円滑に行われ、従つて、空
洞３２の形成も何らの支障も生じること無く行わ
れる。なお、掘削中の空洞３２の形状は、超音波
測距センサ１９から空洞壁面３２ａに超音波３３
を発信させてその反射波を捕捉し、超音波測距セ
ンサ１９から壁面３２ａまでの距離を計測するこ
とにより正確に把握することが出来る。

こうして、平行運動機構４１を適宜、掘削中の
空洞３２の直径に適合させる形で伸縮させること
により、ノズル１７をＧ，Ｈ方向に移動させ、ノ
ズル１７の掘削能力を高度に維持しつつ作業を行
つてゆく。

所定の大きさの空洞３２が地盤３１中に形成さ
れたところで、今度は掘削管１５を回転させなが
らノズル１７を空洞３２の下部からＣ方向に引き
上げつつ、フレキシブルチユーブ２２からノズル
１７へセメントミルク等の地盤改良剤を供給し、
ノズル１７から空洞３２内へ地盤改良剤を高圧で
噴射して空洞３２内を地盤改良剤で満たす（な
お、掘削管１５をトレミー管として用い、開口１
５ａを介して空洞３２及びパイロツト穴２６中に
コンクリート等の地盤改良剤を充填しても良
い。）。この際も、ノズル１７を適宜Ｇ，Ｈ方向に
移動させつつ改良剤を噴出させることにより、空
洞３２内に効率よくかつ確実に改良剤を充填する
ことが出来る。

こうして、地盤改良剤を空洞３２及びパイロツ
ト穴２６内に充填させつつ掘削管１５をＣ方向に
引き上げてゆくと、充填された改良剤は凝固して
地盤３１中には強固な人工地盤が構築されること
になる。

一個所の人工地盤が構築されたところで、移動
重機２を移動させて、当該構築された人工地盤に
隣接した位置にパイロツト穴２６を新たに掘削し
て、空洞３２を構築し、更に地盤改良剤を充填し
て当該空洞３２と先に構築された空洞３２（既に
地盤改良剤が充填固化している。）とを水平方向
に連続させて、人工地盤を拡張してゆく。

なお、ノズル１７の平行運動機構４１として
は、ノズル１７の超高圧水等の掘削水の吐出方向
が常に一定の方向を維持しつつ、ノズル１７を水
平方向に突出移動させうる限り、どのような構成
の機構を用いてもよく、例えば、第４図及び第５
図に示すように、平行運動機構４１として平行ク
ランク機構を用い、油圧ジヤツキ４１ｅによりリ
ンク４１ｄを駆動して、リンク４１ｃ先端に固定
されたノズル１７を距離Ｌ１からＬ２にまで突出
させるようにすることも当然可能である。

更に、掘削管保持回転装置６を支持ガイドする
リーダ３等のガイド手段は、必ずしも移動重機２
等に装着されている必要は無いが、移動重機２に
ガイド手段が設けられていると、多数のパイロツ
ト穴２６を能率良く掘削することが可能となる。

(g) 発明の効果 以上、説明したように、本発明によれば、掘削
管１５にノズル１７を平行運動機構４１を介し
て、水平方向に突出移動自在かつ、ノズル１７の
吐出方向が常に一定となるように設けたので、ノ
ズル１７を掘削時の空洞３２の径に応じて適宜水
平方向に移動させることにより、ノズル１７と掘
削中の壁面３２ａとの距離Ｘを短かく維持するこ
とが可能となり、大口経の空洞３２を、ノズル１
７からの超高圧水等の掘削水の吐出圧力を何ら上
げることなく容易に掘削することが出来、ポンプ
等の付帯設備が小型のもので済み、地盤改造装置
１全体の構成を簡略小型化することが出来る。更
に、従来の、撹拌翼を用いて通常のノズルとは別
に設けられたノズルを転回させて大口径の空洞を
掘削する方法に比して、空洞の扁平度に係わりな
くノズルを自由に水平方向に突出させることが出
来るばかりか、単一のノズルで大口径の空洞を有
効に掘削することが出来るようになり、簡単な構
成で強力な掘削能力を発揮することが可能とな
る。

更に、ノズル１７の吐出方向は常に水平方向に
一定に維持されるので、第６図に示すノズル１７
を用いた場合のように、空洞３２底部が円形に掘
削されるような不都合な事態の生じることが無
く、信頼性の高い地盤改造装置１の提供が可能と
なる。

なお、平行運動機構４１が泥水２７中の掘削土
砂を撹拌するので、掘削管１５からの泥水２７及
び掘削土砂の吸い上げ排出を容易に行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による地盤改造装置の一実施例
を示す正面図、第２図は第１図の地盤改造装置の
ノズル付近の拡大正面図、第３図は第２図のノズ
ルを伸長させた際の拡大正面図、第４図は本発明
の別の実施例を示す拡大正面図、第５図は第４図
のノズルを伸長させた際の拡大正面図、第６図は
従来のノズルの提案例を示す正面図である。 １……地盤改造装置、１５……掘削管、１６…
…ビツト、１７……ノズル、２９……掘削水（超
高圧水）、３１……地盤、４１……平行運動機構。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 先端にビツトの装着された回転駆動自在な掘
   削管を有し、前記掘削管の先端部にノズルを設
   け、該ノズルから高圧掘削水を噴出させて、パイ
   ロツト穴周囲地盤の掘削を行う地盤改造装置にお
   いて、前記掘削管に前記ノズルを、平行運動機構
   を介して、水平方向に突出移動自在かつ、ノズル
   の吐出方向が常に一定となるように設けて構成し
   た地盤改造装置。