JP3048044B2 - 地盤改良工法及びその装置 - Google Patents

地盤改良工法及びその装置

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JP3048044B2
JP3048044B2 JP9062558A JP6255897A JP3048044B2 JP 3048044 B2 JP3048044 B2 JP 3048044B2 JP 9062558 A JP9062558 A JP 9062558A JP 6255897 A JP6255897 A JP 6255897A JP 3048044 B2 JP3048044 B2 JP 3048044B2
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健 関根
豊 松田
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東興建設株式会社
東成産業有限会社
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  • Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般の軟弱地盤か
ら硬質粘性土及びN値の大きい土質からなる地盤まで、
広範囲の地盤を対象とする地盤改良工法及びその装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、様々な土質の地盤に対して、セメ
ント・石灰等からなる硬化材を高圧注入し、地盤改良体
(地盤硬化体)を造成する工法が行われてきた。具体的
には、所定深さの削孔内に、硬化材等の流路となる注入
管を具備する注入ロッドを挿入し、注入管の先端(垂直
工法においては下端)近傍に設けられた噴射ノズルから
硬化材を高圧噴射しつつ注入管を回転上下動させること
により、円柱状硬化体を造成していた。注入管構造とし
ては、単管、二重管、三重管、角管、及び、多孔管等が
知られている。注入管は、注入ロッド後端(垂直工法に
おいては上端)に設けられたスイベルを介して硬化材等
の供給ホースへ接続されており、供給される液体は注入
管内を高圧で移送される。
【0003】近年の施工環境は、都市部における大深度
施工、地下空間(ジオドーム)の築造、シールド工、共
同溝等の計画に見られるように、土質も比較的硬質の場
合が多くなっており、従来の工法の切削能力では切削到
達距離が短いため所望の改良体が造成できないという問
題があった。このことから、注入ロッドの軸に沿って2
箇所に噴射ノズルを配置し、双方又はいずれか一方の噴
射ノズルから注入ロッド軸に対して垂直以外の角度をな
すように高圧流体を噴射することにより、2つの噴射ノ
ズルから噴射される流体を交差させ、極めて大きな切削
力を得ると共に、その交差点の位置を制御することによ
り改良体の径を自在に規定する工法が提示されている。
例えば、特公平7−30551号、特公平7−3055
2号、特開平7−109726号、特開平7−2528
24号、特開平7−279155号、特開平8−418
59号、特開平8−189027号等がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】これらの公報に開示さ
れた従来技術においては、2本の高圧ジェット噴流を交
差させることにより、又は高圧ジェット噴流をさらにエ
ア(圧縮空気)で包囲することにより、極めて高い地盤
切削力及び撹拌効率が実現された。しかしながら、その
一方で、噴射による内部圧も大きく増加するため、体積
増加に見合うだけの原位置土の排出効率の向上が得られ
なければ、周辺地盤を圧迫して近隣の建造物等に悪影響
を及ぼすことさえあった。
【0005】本発明の目的は、高圧流体の交差噴射を用
いる地盤改良工法において、高い切削及び撹拌の効果を
維持すると共に、原位置土の効率的な排出を実現するこ
とである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するべ
く、本発明による地盤改良工法は、削孔内に設置した注
入ロッドを回転上下動させつつ、注入ロッド先端部の噴
射ノズルから硬化材等の高圧流体を噴射することにより
地盤改良体を造成する工法において、前記噴射ノズルと
して、前記注入ロッドのロッドクラウン部に該注入ロッ
ド軸方向に沿って所定の間隔で上側ノズル及び下側ノズ
ルを設け、前記上側ノズル及び前記下側ノズルの間に位
置する高さにて該注入ロッド軸について該上側ノズル及
び該下側ノズルの反対側にエアノズルを設け、前記注入
ロッドを回転上下動させつつ、前記上側ノズルから該注
入ロッド軸垂直方向より傾斜した方向へ高圧水ジェット
を噴射しかつ前記下側ノズルから該注入ロッド軸垂直方
向へ硬化材を噴射することにより、該高圧水ジェットと
硬化材とを交差させ、同時に前記エアノズルからエアを
噴射する。
【0007】さらに上記工法において、前記上側ノズル
から噴射される高圧水ジェット及び前記下側ノズルから
噴射される硬化材が、それぞれエアにより包囲されて噴
射されることが好適である。
【0008】またさらに、前記上側ノズル及び前記下側
ノズルの反対側のエアノズルと同じ高さにおいて、さら
に所定の間隔で複数のエアノズルを設け、各エアノズル
からエアを噴射することが好適である。
【0009】また、本発明による地盤改良装置は、注入
管及び該注入管に連通する噴射ノズルを具備する注入ロ
ッドと、該注入ロッドを回転かつ上下動させる駆動機構
と、該注入管を介して該噴射ノズルへ硬化材等の高圧流
体を供給する手段とを有する装置において、前記噴射ノ
ズルが、前記注入ロッドのロッドクラウン部にて該注入
ロッド軸方向に沿って所定の間隔で設けられた上側ノズ
ル及び下側ノズルと、前記上側ノズル及び前記下側ノズ
ルの間に位置する高さにて少なくとも該注入ロッド軸に
ついて該上側ノズル及び該下側ノズルの反対側に設けら
れたエアノズルとから構成され、前記上側ノズルは前記
注入ロッド軸垂直方向より傾斜した方向への噴射孔を具
備し、かつ、前記下側ノズルは該注入ロッド軸垂直方向
への噴射孔を具備する。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を示すことにより本発明を説明する。図1は、本発明に
よる地盤改良工法の施工の様子を示す図である。図1
は、注入ロッド10を垂直方向に移動させる工法例であ
り、回転しつつ上昇する注入ロッド10の先端部分のみ
を示している。注入ロッド10の先端部分には、噴射ノ
ズルを具備するロッドクラウン部20と、掘削ビット3
2を具備するメタルクラウン部30が設けられている。
【0011】本発明における注入ロッド10のロッドク
ラウン部20には、注入ロッド10の軸方向に沿って所
定の間隔で上側ノズル22及び下側ノズル24が配置さ
れる。上側ノズル22及び下側ノズル24は、単管の場
合も多重管の場合もある。例えば、噴射流体をエアすな
わち圧縮空気で包囲する場合は二重管とする。本発明で
は、上側ノズル22は、注入ロッド10の軸に垂直な方
向から傾斜した方向へ噴射するための噴射孔を有し、少
なくとも高圧水ジェット12を噴射する。実施例では、
上側ノズルは、高圧水ジェット12をエアにより包囲さ
れた状態で噴射し、傾斜の角度θは13〜29度とし
た。一方、下側ノズル24は、注入ロッド10の軸に垂
直な方向へ噴射するための噴射孔を有し、少なくとも硬
化材14を噴射する。実施例では、下側ノズルは、硬化
材14をエアにより包囲された状態で噴射する。
【0012】上側ノズル22及び下側ノズル24からそ
れぞれ噴射される高圧水ジェット12と硬化材14と
は、交差点Cにおいて交差し、この点Cの位置が造成さ
れる円柱状地盤改良体50の径方向縁端となる。
【0013】実施例におけるノズルは、径φ1.0〜
3.3mm、吐出量30≦Q≦300リットル/分とした。上
側ノズルの角度θを13〜29度の範囲で変化させたと
ころ、直径4.0〜1.6mの改良体が造成された。
【0014】本発明の特徴は、上側ノズル22と下側ノ
ズル24との間に位置する高さにおいて、注入ロッド1
0の軸についてこれら上下のノズル22、24と反対側
にエアノズル26aを設けることである。反対側とした
のは、上側ノズル22及び下側ノズル24からの噴射流
体の噴射力を最も妨げない位置だからである。施工中、
エアノズル26aからは、エア16が噴射される。この
エア16は、いわゆるエアリフト効果を発揮して、原位
置土の排出を促進する。これにより、内部圧の増加によ
る周辺への悪影響が回避される。また、エアノズル26
aと同じ高さにおいて、さらに所定の間隔で複数のエア
ノズル26b、26c等を設け、各エアノズルからエア
を噴射することにより、さらに大きなエアリフト効果を
得ることができる。
【0015】上方移動しつつ回転噴射する施工において
は、傾斜した上側ノズル22から噴射される高圧水ジェ
ットが、地山60に対して斜めに衝突することにより効
果的に地山60の切削が行われる。そして、エアノズル
26aからのエア噴射によるエアリフト効果によって、
排泥の排出が効率的に行われ、十分な空洞が形成され
る。このように十分な空洞が形成されつつ、同時に下側
ノズルからの硬化材が噴射撹拌されることにより良質の
改良体が造成される。
【0016】
【発明の効果】以上のように本発明では、2つの高圧噴
流の交差により地盤改良体のサイズの制御及び大きな切
削撹拌力を実現すると共に、エアノズルからのエアリフ
ト効果により原位置土の排出が極めて効率的に行われ
る。従って、地中の過剰な内部圧を防止することがで
き、周辺地盤の圧迫等の悪影響を回避することができ
る。
【0017】よって本発明は、大深度、高粘性土、N値
の大きい地盤に対しても有効に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による地盤改良工法の施工の様子を示す
図である。
【符号の説明】
10 注入ロッド 12 高圧水ジェット 14 硬化材 20 ロッドクラウン部 22 上側ノズル 24 下側ノズル 26a、26b、26c エアノズル 30 メタルクラウン部 32 掘削ビット 40 切削土と硬化材等の混合体 50 地盤改良体 60 地山 H 水平線 C 交差点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−279155(JP,A) 特開 平2−164912(JP,A) 特開 平7−62642(JP,A) 特開 平2−304115(JP,A) 特開 昭62−174412(JP,A) 特開 平3−197713(JP,A) 特開 平3−287910(JP,A) 特開 平8−189027(JP,A) 特開 平8−41859(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E02D 3/12

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 削孔内に設置した注入ロッドを回転上下
    動させつつ、注入ロッド先端部の噴射ノズルから硬化材
    等の高圧流体を噴射することにより地盤改良体を造成す
    る地盤改良工法において、 前記噴射ノズルとして、前記注入ロッドのロッドクラウ
    ン部に該注入ロッド軸方向に沿って所定の間隔で上側ノ
    ズル及び下側ノズルを設け、 前記上側ノズル及び前記下側ノズルの間に位置する高さ
    にて該注入ロッド軸について該上側ノズル及び該下側ノ
    ズルの反対側にエアノズルを設け、 前記注入ロッドを回転上下動させつつ、前記上側ノズル
    から該注入ロッド軸垂直方向より傾斜した方向へ高圧水
    ジェットを噴射しかつ前記下側ノズルから該注入ロッド
    軸垂直方向へ硬化材を噴射することにより、該高圧水ジ
    ェットと硬化材とを交差させ、同時に前記エアノズルか
    らエアを噴射することを特徴とする地盤改良工法。
  2. 【請求項2】 前記上側ノズルから噴射される高圧水ジ
    ェット及び前記下側ノズルから噴射される硬化材が、そ
    れぞれエアにより包囲されて噴射されることを特徴とす
    る請求項1に記載の地盤改良工法。
  3. 【請求項3】 前記上側ノズル及び前記下側ノズルの反
    対側のエアノズルと同じ高さにおいて、さらに所定の間
    隔で複数のエアノズルを設け、各エアノズルからエアを
    噴射することを特徴とする請求項1又は2に記載の地盤
    改良工法。
  4. 【請求項4】 注入管及び該注入管に連通する噴射ノズ
    ルを具備する注入ロッドと、該注入ロッドを回転かつ上
    下動させる駆動機構と、該注入管を介して該噴射ノズル
    へ硬化材等の高圧流体を供給する手段とを有する地盤改
    良装置において、前記噴射ノズルが、 前記注入ロッドのロッドクラウン部にて該注入ロッド軸
    方向に沿って所定の間隔で設けられた上側ノズル及び下
    側ノズルと、 前記上側ノズル及び前記下側ノズルの間に位置する高さ
    にて少なくとも該注入ロッド軸について該上側ノズル及
    び該下側ノズルの反対側に設けられたエアノズルとから
    構成され、 前記上側ノズルは前記注入ロッド軸垂直方向より傾斜し
    た方向への噴射孔を具備し、かつ、前記下側ノズルは該
    注入ロッド軸垂直方向への噴射孔を具備することを特徴
    とする地盤改良装置。
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