JP6230861B2 - Ground improvement method by high-pressure jet stirring method - Google Patents
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Description
本発明は、地盤中に高速高圧で硬化材を噴射し、この噴射エネルギーで地盤を切削しながら噴射した硬化材と地盤とを攪拌混合させ、地盤中に固結改良体を造成して地盤を改良するようにした高圧噴射攪拌工法による地盤改良方法に関し、特に、既設構造物直下における地盤を改良するときの高圧噴射攪拌工法による地盤改良方法に関する。 The present invention sprays a hardened material at high speed and high pressure into the ground, stirs and mixes the hardened material sprayed while cutting the ground with this jet energy, and creates a consolidated improvement body in the ground. More particularly, the present invention relates to a ground improvement method using a high pressure jet stirring method for improving the ground directly under an existing structure.
従来、高圧噴射攪拌工法による地盤改良方法としては、施工機械41にて地盤中に管ロッド42を所定深度まで挿入し、挿入後、図14に示すように、管ロッド42を回動させて管ロッド42先端の噴射口43からセメントミルク等の硬化材を高速高圧で噴射する。そして、この硬化材の噴射エネルギーで地盤を切削しながら噴射した硬化材と地盤とを攪拌混合させ、この管ロッド42を回動して一回転(360度)させ、これを上方に引き抜きながら行うことにより、地盤中に縦向きの円柱状の固結改良体Tを造成して地盤を改良するようにしたものが一般的に知られていた。
Conventionally, as a ground improvement method by a high-pressure jet agitation method, a
また、この高圧噴射攪拌工法による地盤改良方法の別の例として、地盤中に縦向きの円柱状の固結改良体Tを造成する代わりに、管ロッド42の回動を一回転(360度)させるのではなく、一定の角度の範囲内で管ロッド42を回動させ、たとえば、管ロッド42の回動を三分の一回転(120度)させることで、扇形の柱状の固結改良体Tを造成して地盤を改良するようにしたものもあった。これは、特に、建物などの既製構造物Kがある場所の地盤、すなわち既設構造物K直下における地盤を改良するときに用いられていた。
As another example of the ground improvement method by this high-pressure jet agitation method, the
このような建物などの既製構造物K直下における地盤を改良するとき、既設構造物Kの下の地盤中には基礎杭などの地中障害物Pが多数存在することが多々あった。この地中障害物Pが既設構造物Kの下などの地盤中に存在する場合において、従来の高圧噴射攪拌工法による地盤改良方法によって地盤を改良しようとすると、回動している管ロッド42から噴射したセメントミルク等の硬化材が地盤中に存在する地中障害物Pに当たって遮られてしまうため、図15に示すように、噴射した硬化材を地中障害物Pの背面側に十分に送り込むことができなかった。このため、既設構造物K直下における地盤を改良するとき、地中障害物Pの背面側に固結改良体Tを造成できずに未造成箇所Sができてしまうため、地盤を良好に改良することができなくなるといった問題が生じるおそれがあった。
When improving the ground directly under an existing structure K such as a building, there are often many underground obstacles P such as foundation piles in the ground under the existing structure K. In the case where the underground obstacle P exists in the ground such as under the existing structure K, if the ground is improved by the conventional ground improvement method using the high-pressure jet stirring method, the rotating
そこで、本発明は、このような問題点に鑑み、既設構造物直下における地盤を改良するとき、地中障害物の背面側に十分に硬化材を送り込むことにより、地中障害物の背面側にも固結改良体を造成可能にすることで、地盤中に地中障害物が存在するような場所でも、極めて良好に地盤を改良することのできる高圧噴射攪拌工法による地盤改良方法を提供することを、その課題とする。 Therefore, in view of such problems, the present invention, when improving the ground directly under the existing structure, by sufficiently feeding the curing material to the back side of the underground obstacle, to the back side of the underground obstacle Providing a ground improvement method by high-pressure jet agitation method that can improve the ground very well even in places where there are underground obstacles in the ground by making it possible to build a consolidation improvement body Is the issue.
第一の発明は、施工機械にて地盤中に管ロッドを所定深度まで挿入し、挿入後、管ロッドから硬化材を高速高圧で噴射し、この硬化材の噴射エネルギーで地盤を切削しながら噴射した硬化材と地盤とを攪拌混合させ、地盤中に固結改良体を造成して地盤を改良するようにした高圧噴射攪拌工法による地盤改良方法において、既設構造物の下などの地盤中に地中障害物が存在する場合、この地中障害物の際に向けて、管ロッドを回動させることなく停止した状態で管ロッドから硬化材を高速高圧で直線的に所定時間噴射し、地中障害物の背面側に噴射した硬化材を廻り込ませるようにした高圧噴射攪拌工法による地盤改良方法である。 In the first invention, the tube rod is inserted into the ground with a construction machine to a predetermined depth, and after insertion, the hardened material is injected from the tube rod at high speed and high pressure, and the ground is cut while cutting the ground with the injection energy of this hardened material. In the ground improvement method using the high-pressure jet agitation method, which stirs and mixes the hardened material and the ground and creates a consolidated improvement body in the ground to improve the ground, the ground is placed under the existing structure. When there is a medium obstacle, the hardened material is sprayed straight from the tube rod at a high speed and high pressure for a predetermined time in a state where the tube rod is stopped without rotating toward the underground obstacle. This is a ground improvement method using a high-pressure jet agitation method in which the hardened material sprayed around the back side of the obstacle is circulated.
第二の発明は、第一の発明において、管ロッドを回動させることなく停止した状態で管ロッドから硬化材を高速高圧で直線的に所定時間噴射する際の噴射する時間を、地盤中に存在する地中障害物の大きさに基づいて変更するようにした高圧噴射攪拌工法による地盤改良方法である。 According to a second invention, in the first invention, the time for spraying the hardened material from the tube rod linearly at a high speed and high pressure for a predetermined time in the ground in a state where the tube rod is stopped without rotating. This is a ground improvement method using a high-pressure jet agitation method that is changed based on the size of the existing underground obstacle.
本発明によれば、地盤中に存在する地中障害物の際に向けて、管ロッドを回動させることなく停止した状態で管ロッドから硬化材を高速高圧で直線的に所定時間噴射し、地中障害物の背面側に噴射した硬化材を廻り込ませるようにしたことで、管ロッドから噴射した硬化材を地中障害物の背面側に十分に送り込むことができ、地中障害物の背面側にも固結改良体を造成することにより、地盤中に完璧な固結改良体を造成することができ、これにより、既設構造物直下における地盤を改良するとき、地盤中に存在する地中障害物に邪魔されることなく、極めて良好に地盤を強固な地盤へと改良することができる。 According to the present invention, the hardened material is sprayed linearly at a high speed and high pressure for a predetermined time from the tube rod in a state where it is stopped without rotating the tube rod toward the underground obstacle existing in the ground, By making the hardened material sprayed around the back side of the underground obstacles, the hardened material sprayed from the tube rod can be sufficiently fed to the back side of the underground obstacles, By creating a consolidation improvement body on the back side, it is possible to create a perfect consolidation improvement body in the ground, which makes it possible to improve the ground directly under the existing structure. The ground can be improved to a solid ground very well without being obstructed by middle obstacles.
また、管ロッドを回動させることなく停止した状態で管ロッドから硬化材を高速高圧で直線的に所定時間噴射する際の噴射する時間を、地盤中に存在する地中障害物の大きさに基づいて変更するようにしたことで、地中障害物の大きさに応じて硬化材の噴射する時間をコントロールすることにより、効率の良い作業を行うことができ、作業性の向上を図ることができる。 In addition, the time for spraying the hardened material from the tube rod linearly at a high speed and high pressure for a predetermined time with the tube rod stopped without rotating is set to the size of the underground obstacle existing in the ground. By changing based on the size of the underground obstacle, it is possible to perform efficient work and improve workability by controlling the time for injecting the curing material according to the size of the underground obstacle it can.
本発明による高圧噴射攪拌工法による地盤改良方法の実施形態について説明する。
まず、この高圧噴射攪拌工法による地盤改良方法において使用する高圧噴射攪拌機について説明すると、図1に示すように、地盤中に管ロッド2を所定深度まで挿入あるいは引き抜くための施工機械1を備え、この施工機械1はたとえば自走可能な小型の杭打ち機である。ただし、施工機械1としては小型の杭打ち機に限定されるものではなく、地盤改良の施工深度等の改良規模に応じてボーリングマシンや他の機械でも良い。そして、この施工機械1にあっては、マスト3を立設し、このマスト3に沿って管ロッド2を縦に向けて取り付けると共に、マスト3の上部に管ロッド2を地盤中に挿入したり引き抜いたりする昇降装置4と管ロッド2を回動させる回動装置5をそれぞれ設ける。管ロッド2はその内側を硬化材や圧縮空気等が通るようになる中空状の鋼管であり、その下端である先端に特殊先端具6を取り付けている。
An embodiment of the ground improvement method by the high-pressure jet stirring method according to the present invention will be described.
First, a high-pressure jet agitator used in the ground improvement method by this high-pressure jet agitation method will be described. As shown in FIG. 1, a
また、高圧噴射攪拌機における施工機械1の周辺設備としては、施工機械1に取り付けた管ロッド2に硬化材や圧縮空気を供給するための設備である。硬化材はセメントミルクであるが、このセメントミルクに各種の添加剤等を混ぜ合わせるようにしても良い。そして、圧縮空気を供給するための設備としては、コンプレッサー11であり、流量計12を介してコンプレッサー11から管ロッド2に圧縮空気を供給する。また、硬化材を供給するための設備としては、水中ポンプ13を設けた混合装置14を備え、この混合装置14において、水中ポンプ13を用いてセメントサイロ15からセメント原料を流入すると共に、水中ポンプ16を設けた水槽17から水を流入し、これらを混合して硬化材であるセメントミルクを生成する。そして、このセメントミルクを流量計18を介して高圧ポンプ19から成る硬化材供給装置20に供給し、この硬化材供給装置20から管ロッド2にセメントミルクを供給する。なお、各装置には図示していないがそれぞれ発電機を設けている。
In addition, the peripheral equipment of the
一方、管ロッド2の下端である先端に取り付けた特殊先端具6については、図2、図3に示すように、先端側に多数のビット31を取り付けた掘削ヘッド30を備えると共に、横方向の左右両側に突出する水平翼32を備え、この水平翼32の下部にもビット33を取り付ける。また、水平翼32には管ロッド2の内側と連通する噴射口34を横方向に向けて設けており、この噴射口34は水平翼32の長手方向(左右方向)にわたって複数、たとえば2個の噴射口34を横に並べるように配置し、ここからセメントミルク等を噴射する。この2個の噴射口34にあっては、同じ方向に向けており、2個の噴射口34からセメントミルク等が地盤中に横方向に平行な状態で噴射される。
On the other hand, as shown in FIGS. 2 and 3, the
なお、この噴射口34については、1個でも良いが、3個以上の複数個にしても良い。また、複数の噴射口34を横に配置しているが、これを、図4に示すように、上下にずらして配置するようにしても良い。さらには複数の噴射口34を設ける場合、図5に示すように、3個の噴射口34を縦に並べるように配置しても良いし、図6に示すように、縦横両方向に並べるように配置しても良い。なお、複数の噴射口34を縦に並べるように配置する場合は水平翼32を備えることなく、噴射口34を特殊先端具6の本体に設けるようにする。また、複数個の噴射口34を設けたとき、前述したものは噴射口34が同じ方向に向き平行な状態でセメントミルクが噴射されるようになるが、これに限定されるものではなく、噴射口34の向きを若干異ならせることにより、噴射するセメントミルクがクロスするように噴射口34からセメントミルクを噴射させるようにしても良い。
The number of the
次に、このような構成となる高圧噴射攪拌機を使用して行う高圧噴射攪拌工法による地盤改良方法の例について説明する。なお、この例は、図7に示すように、建物などの既製構造物K直下における地盤を改良するときである。 Next, the example of the ground improvement method by the high-pressure jet stirring method performed using the high-pressure jet stirrer which becomes such a structure is demonstrated. In addition, this example is a time of improving the ground directly under the ready-made structure K, such as a building, as shown in FIG.
図8(a)に示すように、管ロッド2を取り付けた施工機械1を所定の位置に設置する。そして、図8(b)に示すように、施工機械1にて管ロッド2を回動させながら地盤中に挿入して行く。このとき、管ロッド2の下端に取り付けた特殊先端具6にて地盤を掘削するが、管ロッド2の挿入を補助するため、特殊先端具6の噴射口34から圧縮空気や水等を噴射しながら行うようにしている。そして、図8(c)に示すように、管ロッド2を所定深度まで挿入した後、管ロッド2及び特殊先端具6の回動を停止する。
As shown to Fig.8 (a), the
それから、管ロッド2の噴射口34から地盤中にセメントミルクを高速高圧で噴射し、このセメントミルクの噴射エネルギーで地盤を切削しながら噴射したセメントミルクと地盤とを攪拌混合させ、地盤中に固結改良体Tを造成する作業を行う。この地盤中に造成する固結改良体としては、一定の角度の範囲内で管ロッド2を回動させ、具体的には管ロッド2の回動を三分の一回転(120度)させることで、図7、図9に示すように、扇形の柱状の固結改良体Tとするものである。
Then, cement milk is sprayed into the ground at a high speed and high pressure from the
これは、管ロッド2における特殊先端具6の2個の噴射口34を施工する地盤の方向に向けてから管ロッド2をゆっくり回動させつつ、管ロッド2に供給されたセメントミルクと圧縮空気によって、管ロッド2における特殊先端具6の2個の噴射口34からセメントミルクを地盤中に高速高圧で噴射する。これにより、セメントミルクの噴射エネルギーで地盤を切削しながら噴射したセメントミルクと地盤とを攪拌混合させ、地盤中に固結改良体Tを造成するようにしている。
This is because cement milk and compressed air supplied to the
このように管ロッド2の噴射口34からセメントミルクを噴射するとき、管ロッド2を回動させながら行うようにしているが、地盤中に存在する地中障害物Pの場所に来たとき、管ロッド2の回動を停止し、まず、図10(a)に示すように、管ロッド2の噴射口34を地盤中に存在する地中障害物Pの一方の際に向ける。そして、この状態にて、管ロッド2を回動させることなく停止した状態で管ロッド2の噴射口34からセメントミルクを高速高圧で直線的に所定時間噴射し、このセメントミルクを所定時間噴射する際の噴射する時間としては、たとえば30秒である。ただし、このセメントミルクを噴射する時間については、この30秒に限定されるものではなく、地盤中に存在する地中障害物Pの大きさなどに基づいて変更するようにしている。たとえば、地中障害物Pの大きさが大きいと、セメントミルクを噴射する時間も長めにし、地中障害物Pの大きさが小さいと、セメントミルクを噴射する時間も短めにしている。なお、この地中障害物Pとしては、建物などの既製構造物Kの下に存在する基礎杭などであって、これらは予めその位置やその大きさが特定できるものである。
In this way, when the cement milk is jetted from the
そして、管ロッド2の噴射口34から地中障害物Pの一方の際に向けてセメントミルクを直線的に所定時間である30秒噴射したのち、管ロッド2を回動させ、この管ロッド2を回動させながら管ロッド2の噴射口34からセメントミルクを地中障害物Pに向けながら噴射する。そして、再び管ロッド2の回動を停止し、図10(b)に示すように、管ロッド2の噴射口34を地中障害物Pの他方の際に向ける。そして、この状態にて、管ロッド2を回動させることなく停止した状態で管ロッド2の噴射口34からセメントミルクを高速高圧で直線的に所定時間である30秒噴射する。
And after spraying cement milk linearly for 30 seconds which is predetermined time from the
そして、管ロッド2の噴射口34から地中障害物Pの他方の際に向けてセメントミルクを直線的に所定時間噴射したのち、再び管ロッド2を回動させ、この管ロッド2を回動させながら管ロッド2の噴射口34からセメントミルクを噴射する。それから、また地盤中に存在する地中障害物Pの場所に来たときは、前述と同様、管ロッド2の回動を停止し、管ロッド2の噴射口34を地中障害物Pの際に向けて、管ロッド2を回動させることなく停止した状態で管ロッド2の噴射口34からセメントミルクを高速高圧で直線的に所定時間噴射する。なお、地盤中に存在する地中障害物Pが非常に小さい場合は、前述したような地中障害物Pの両方の際に向けてセメントミルクを噴射していたのを、地中障害物Pの一方の際のみだけにするようにしても良い。
Then, after the cement milk is sprayed linearly from the
そして、図11(d)に示すように、この所定深度において地盤中に扇形の固結改良体Tを造成してから、管ロッド2を数センチから数十センチ引く抜き上方に移動させ、その上方の位置においても、前述と同様、管ロッド2を回動させながら管ロッド2の噴射口34からセメントミルクを噴射し、また、地盤中に地中障害物Pが存在する場所では、管ロッド2の回動を停止し、その地中障害物Pの際に向けて、管ロッド2を回動させることなく停止した状態で管ロッド2からセメントミルクを高速高圧で直線的に所定時間噴射する。これを、図11(e)に示すように、管ロッド2を引き抜き上方に移動させながら所望の深度まで繰り返し行うことにより、地盤中に扇形の柱状の固結改良体Tを造成する。
Then, as shown in FIG. 11 (d), after forming a fan-shaped consolidation improvement body T in the ground at this predetermined depth, the
そして、最後に地盤中に固結改良体Tを造成したのち、図11(f)に示すように、施工機械1にて管ロッド2を地盤から引き抜くことによって、高圧噴射攪拌工法による地盤改良の作業が完了する。
Finally, after the consolidation improvement body T is created in the ground, as shown in FIG. 11 (f), the
このような高圧噴射攪拌工法による地盤改良方法にあっては、地盤中に地中障害物Pが存在する場合、この地中障害物Pの際に向けて、管ロッド2を回動させることなく停止した状態で管ロッド2からセメントミルクを高速高圧で直線的に所定時間である30秒噴射することによって、管ロッド2から噴射したセメントミルクが地中障害物Pの背面側に廻り込むようになる。これは、地中障害物Pの際に向けて管ロッド2からセメントミルクを噴射すると、図12に示すように、そのセメントミルクが地中障害物Pの際に当たって、当たった地中障害物Pの正面側の圧力が高く、地中障害物Pの背面側の圧力が低くなるという圧力差が生じ、この圧力差により圧力の高い方から低い方に流れるという流体の法則に従って、噴射されたセメントミルクが地中障害物Pの背面側に廻り込むようにして流れるようになり、地中障害物Pの背面側にも固結改良体Tが造成されるようになるものである。なお、地盤中に存在する地中障害物Pの大きさなどによって、地中障害物Pの背面側にセメントミルクが廻り込むのに時間がかかるため、前述したように、地盤中に存在する地中障害物Pの大きさなどに基づいて、セメントミルクの噴射する時間を変更するようにし、地中障害物Pの背面側に確実にセメントミルクを廻り込ませるようにする。
In the ground improvement method by such a high-pressure jet stirring method, when the underground obstacle P exists in the ground, the
なお、前述した高圧噴射攪拌工法による地盤改良方法の例において、地盤中に造成する固結改良体としては、管ロッドの回動を三分の一回転(120度)させた扇形の柱状の固結改良体としていたが、これに限定されるものではなく、その他の大きさ(角度)の扇形の柱状の固結改良体でも良く、さらには、管ロッドの回動を一回転(360度)させることにより、図13に示すように、円柱状の固結改良体Tとしても良い。また、これ以外の形の固結改良体Tにしても良い。 In the example of the ground improvement method using the high-pressure jet agitation method described above, the consolidation improvement body to be created in the ground is a fan-shaped columnar solid body in which the tube rod is rotated by one third (120 degrees). However, the present invention is not limited to this, but may be a fan-shaped columnar consolidation improvement body of other sizes (angles), and further, the tube rod rotates once (360 degrees). By doing so, as shown in FIG. Moreover, you may make the consolidation improvement body T of a shape other than this.
また、地盤中に固結改良体Tを造成する方式としては、前述の例では、基本的には管ロッド2を回動させながら管ロッド2の噴射口34からセメントミルクを噴射して地盤中に固結改良体Tを造成する方式のものであったが、この方式のものに限定されるものではなく、たとえば、管ロッド2を所定角度である2,3度回動させてから停止し、この停止した状態で管ロッド2の噴射口34からセメントミルクを直線的に所定時間噴射し、噴射後、再び管ロッド2を所定角度である2,3度回動させてから停止し、この停止した状態で管ロッド2の噴射口34からセメントミルクを直線的に所定時間噴射するといった所定角度毎にセメントミルクを噴射して地盤中に固結改良体Tを造成する方式のものでも良く、また、その他の固結改良体Tを造成する方式のものでも良い。
Further, as a method of creating the consolidation improvement body T in the ground, in the above-described example, basically, cement milk is sprayed from the
1…施工機械、2…管ロッド、3…マスト、4…昇降装置、5…回動装置、6…特殊先端具、11…コンプレッサー、12…流量計、13…水中ポンプ、14…混合装置、15…セメントサイロ、16…水中ポンプ、17…水槽、18…流量計、19…高圧ポンプ、20…硬化材供給装置、30…掘削ヘッド、31…ビット、32…水平翼、33…ビット、34…噴射口、41…施工機械、42…管ロッド、43…噴射口
DESCRIPTION OF
Claims (2)
既設構造物の下などの地盤中に地中障害物が存在する場合、この地中障害物の際に向けて、管ロッドを回動させることなく停止した状態で管ロッドから硬化材を高速高圧で直線的に所定時間噴射し、地中障害物の背面側に噴射した硬化材を廻り込ませるようにしたことを特徴とする高圧噴射攪拌工法による地盤改良方法。 Insert the tube rod into the ground with a construction machine to a predetermined depth, and after the insertion, the hardened material is injected from the tube rod at high speed and high pressure, and the hardened material and the ground injected while cutting the ground with the injection energy of this hardened material In the ground improvement method by the high-pressure jet agitation method that improves the ground by creating a consolidation improvement body in the ground,
When there are underground obstacles in the ground such as under existing structures, high-speed and high-pressure materials are hardened from the tube rod while the tube rod is stopped without rotating toward the underground obstacle. A ground improvement method using a high-pressure jet agitation method, characterized in that the hardened material sprayed linearly for a predetermined period of time and circulated around the back side of the underground obstacle is wrapped around.
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