(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
注入管の下端に先端部材を揺動自在に枢着し、先端部材の先端両側に噴射孔を設け、先端部材を前後または左右に揺動させながら硬化材を噴射孔より高圧で噴射させ地盤に硬化材を混入させて硬化材混入層を造成する硬化材混入工法において、先端部材の揺動の際、先端部材の回動方向の土砂に当接する面から流体を噴出させて、土砂を切削して先端部材の回動を円滑に行えるようにした硬化材混入工法。
【請求項２】
流体が圧縮空気／高圧水である請求項１記載の硬化材混入工法。
【請求項３】
先端部材を流体の貯留槽として使用し流体の流量・圧力の微小な変動の影響をなくするようにした請求項１、２記載の硬化材混入工法。
【請求項４】
注入管の下端に先端部材を揺動自在に枢着し、先端部材の先端に噴射孔を設け、先端部材を前後または左右に揺動させながら硬化材を噴射孔より高圧で噴射させ地盤に硬化材を混入させて硬化材混入層を造成する硬化材混入装置において、先端部材の回動方向の土砂に当接する面に流体を噴出するノズルを穿設した硬化材混入装置。
【請求項５】
先端部材を流体の貯留槽として使用した請求項３記載の硬化材混入装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軟弱地盤の安定、構築物の基礎、地山の支保、地下駐車場や地下室の連壁、床版あるいは地下ダムなどを目的として施工される硬化材混入工法および硬化材混入装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の対象地盤に注入管を挿入し硬化材を高圧で噴射して地盤に硬化材を注入させて硬化材注入層を造成する工法として、ＣＣＰ工法、ＪＳＧ工法あるいはＣＪＧ工法などがある。何れの工法も、注入管を回転上昇させながら注入管の下端から硬化材を高圧噴射して地盤に硬化材を注入し、円柱状硬化材注入層を造成していた。
【０００３】
この円柱状硬化材注入工法により連壁を造成しようとすると、円柱状硬化材注入層を重ねて造成せねばならない。壁厚の内外の円弧部分は、壁内の重ねて造成した部分と共に無駄な施工となり、効率が悪いものであった。
【０００４】
また、円柱状硬化材注入工法によると、ノズルから地中へ硬化材を噴射して到達する距離をコントロールすることができず連壁の厚さを正確に調整することは不可能であった。
【０００５】
さらに、円柱状硬化材注入工法によると、注入管を中心としてノズルから放射状に噴射するため噴射効率が悪く、施工時間がかかり、施工効率も良いとはいえないものであった。
【０００６】
その上、住宅が建て込んだ狭い場所での基礎工事は、ノズルから地中への硬化材の到達する距離をコントロールすることができないため、隣接地域に影響を及ぼすことも多く、狭い場所での施工が困難なものであった。
【０００７】
上記の円柱状硬化材注入工法を改良するものとして、四角柱状硬化材注入工法が提案された。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
先端部材の上方あるいは下方に向けた回動は、油圧シリンダなどの適宜手段により駆動され、先端部材の上側あるいは下側の面が回動方向の土砂に当接するが、土砂を十分に切削しない場合があって、先端部材の回動が円滑に作動できず、硬化材注入が効率的にできないという問題がある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、先端部材の上側、下側の回動方向の土砂に当接する部分を切削して先端部材の回動を円滑に行い硬化材混入が効率良くできるようにすべく、注入管の下端に先端部材を揺動自在に枢着し、先端部材の先端両側に噴射孔を設け、先端部材を前後または左右に揺動させながら硬化材を噴射孔より高圧で噴射させ地盤に硬化材を混入させて硬化材混入層を造成する硬化材混入工法において、先端部材の揺動の際、先端部材の回動方向の土砂に当接する面から流体を噴出させて、土砂を切削して先端部材の回動を円滑に行えるようにした硬化材混入工法とした。
【００１０】
また、本発明は、具体的には、流体が圧縮空気／高圧水である硬化材混入工法とした。
【００１１】
さらに、本発明は、具体的には先端部材を流体の貯留槽として使用し、流体の流量・圧力の微小な変動の影響をなくするようにした硬化材混入工法である。
【００１２】
さらにまた、本発明は、先端部材の上側、下側の回動方向の土砂に当接する部分を切削して先端部材の回動を円滑に行い硬化材注入が効率良く注入できるようにすべく、注入管の下端に先端部材を揺動自在に枢着し、先端部材の先端に噴射孔を設け、先端部材を前後または左右に揺動させながら硬化材を噴射孔より高圧で噴射させ地盤に硬化材を混入させて硬化材混入層を造成する硬化材混入装置において、先端部材の揺動の際、先端部材の回動方向の土砂に当接する面に流体を噴出するノズルを穿設した硬化材混入装置とした。
【００１３】
さらにその上に、本発明は、具体的には先端部材を流体の貯留槽として使用し、流体の流量・圧力の微小な変動の影響をなくするようにした。
【００１４】
【発明の実施の態様】
本発明を添付する図面に示す具体的一実施例により以下詳細に説明する。
【００１５】
まず、四角柱状硬化材混入工法について述べる。
【００１６】
図１に示すように、セメントミルクなどの地盤を硬化させる硬化材を地盤に注入する注入管１の下端に先端部材２の基端を枢着し、この先端部材２は油圧シリンダなどの適宜手段により揺動可能とし、先端部材２の先端両側には噴射孔３を注入管１の接線方向に向けて配置する。注入管１を経て先端部材２の噴射孔３に至った硬化材は２００〜６００ｋｇ／ｃｍ2 程度の高圧で地中に噴射される。
【００１７】
まず、図２に示すように、対象地盤１１にボーリングマシンあるいはアースオーガーなどの適宜手段により所要の深度まで削孔１２を設ける。
【００１８】
次に、図３に示すように、削孔１２内に先端部材２を垂下状にして前記注入管１を挿入する。
【００１９】
続いて、図４に示すように、先端部材２を上方へ向けて回動させ注入管１の先端部材２の噴射孔３より高圧のセメントミルクなどの硬化材を噴射する。噴射孔３より噴射しながら先端部材２を揺動させる。硬化材の到達距離は、軟弱地盤で圧力４００ｋｇ／ｃｍ2 の場合１〜３ｍ程度、軟岩で圧力６００ｋｇ／ｃｍ2 で１ｍ程度である。
【００２０】
先端部材２が揺動した状態が図５に示す状態である。これで第１ステップの噴射が終了である。なお、硬化材の噴射は硬化材の単独のみの噴射の場合もあるが、圧縮空気と連動して噴射することもある。
【００２１】
図５の状態で噴射が完了すると、先端部材２の噴射孔３より硬化材を噴射しながら先端部材２が垂下状の状態から水平状態になるので、一定の厚さを有し平面視で長方形状の図１でＶ1 で示される四角柱状硬化材混入層を造成する。四角柱状硬化材混入層Ｖ1 が一回の硬化材の噴射で十分でない場合、二回硬化材を同一地盤に噴射させることもできる。
【００２２】
次に、図６に示すように先端部材２を垂下状にして注入管１を例えば４ｃｍ程度上昇させる。これにより噴射のステップをアップさせる。
【００２３】
注入管１がステップアップして図７の状態から先端部材２を上方へ揺動させ噴射孔３より硬化材を先端部材２が水平状または指定する角度まで噴射を続ける。すると、前記と同様に図１に示すように、四角柱状硬化材混入層Ｖ2 が造成される。
【００２４】
同様にして所要の高さまで注入管１をステップアップさせて四角柱状硬化材混入層Ｖを造成する。
【００２５】
この四角柱状硬化材混入層を左右方向にも連ねようとする場合は、その四角柱状硬化材混入層の相隣る箇所に同様にして四角柱状硬化材混入層を造成して連設する。
【００２６】
また、上記の例では、硬化材混入層が垂直壁体の例について述べているが、これに限られるものでなく、水平壁体の床版にも適用でき、さらに、エスカレータなどを収容する斜め状の筒体にも適用できる。
【００２７】
さらに、図示例では先端部材２を注入管１の片側に設けているが、必要に応じて両側に設けてもよい。
【００２８】
先端部材２の上方あるいは下方に向けた回動は油圧シリンダなどの適宜手段により駆動され、先端部材２の上側あるいは下側の面が回動方向の土砂に当接するが、土砂を十分に切削して先端部材の回動を円滑に行えない場合がある。
【００２９】
そこで、本発明では、先端部材２の回動方向の土砂に当接する上側、下側の面から流体を噴出させて、その部分の土砂を切削して先端部材２の回動を円滑に行えるようにし、硬化材混入が効率的にできるようにした。
【００３０】
本発明は、ソイルカッターあるいはアースカッターとも呼ぶべき土を切断する工法であると共に土に硬化材を混入するものである。
【００３１】
従来、土を切る方法としては、チェーンソーあるいはワイヤーなどを用いる方法が考えられているが、これ等は何れも地上から浅い位置において可能なものであり、機構の関係からも深い地中における適用は困難であった。
【００３２】
本発明は、地中の深いところで遠隔操作による土の切断、加工を可能にするものである。
【００３３】
図８にその先端部材２を示す。先端部材２の上側の側面に適宜間隔で圧縮空気や高圧水を噴出させるノズル２１を穿設する。このノズル２１から噴出する流体は圧縮空気のみ、高圧水のみ、あるいは圧縮空気と高圧水を連動させる場合がある。
【００３４】
一定流量の流体を複数個のノズル２１から噴射すると、ノズル２１の数の増加に伴い圧力が低下することになる。これを防止するため、制御板２３を移動させて流体が噴出するノズル２１の数を限定することで、噴出する流体の圧力、流量を一定に維持するようにした。噴射時間が相違するように穿設した複数の孔２２を有す制御板２３を、前記先端部材２の上側の面に軸方向に油圧シリンダなどにより摺動自在に設ける。なお、下側の面については図示してないが同様にして設けることができる。
【００３５】
制御板２３の移動方向により噴射順序、噴射時間を調整する。
【００３６】
先端部材２を流体の貯留槽として使用することにより、流体が先端部材２内に流入して例えば０．５秒程度滞留してから噴出するので、流体の流量、圧力の微小な変動の影響をなくし、安定して流体の噴出ができる。
【００３７】
なお、本発明は四角柱状硬化材混入工法のみならず、円柱状硬化材混入工法にも適用できる。
【００３８】
上記の例では、制御板を先端部材の外周面に摺動自在に設けた例について述べたが、制御板を先端部材の内周面に摺動自在に設けることもできる。
【００３９】
本発明は、硬化材を噴射する広い面積に対し、時間差はあるが、使用する流体の圧力、流量を一定にして使用することができる。
【００４０】
また、本発明は、制御板の移動速度、移動区間を変動させると、特定箇所を重点的に切削できる。
【００４１】
さらに、本発明は、ノズルの方向を上へ向けると、廃泥の排出を促進し、それは同時に流動速による付近土砂の切削を促進する効果があり、不要となった廃泥液を切削に再利用できる。
【００４２】
さらにその上に、本発明は、チェーンソーあるいはワイヤーなどを併用することも可能であり、この場合、より一層の効果が期待できる。
【００４３】
上記の例では、注入管の下端に先端部材を一定方向に回動する例について述べたが、複数個の先端部材を連結し、しかも連結部をユニバーサルジョイントで連結してもよい。
【００４４】
なお、本発明は、四角柱状硬化材混入工法のみならず、円柱状混入工法についても適用できる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明は、上述のように、注入管の下端に先端部材を揺動自在に枢着し、先端部材の先端両側に噴射孔を設け、先端部材を前後または左右に揺動させながら硬化材を噴射孔より高圧で噴射させ地盤に硬化材を混入させて硬化材混入層を造成する硬化材混入工法において、先端部材の揺動の際、先端部材の回動方向の土砂に当接する面から流体を噴出させて、土砂を切削して先端部材の回動を円滑に行えるようにした硬化材混入工法であるので、先端部材の上側、下側の回動方向の土砂に当接する部分を切削して先端部材の回動を円滑に行い、硬化材混入が効率良くできるようにした。
【００４６】
また、本発明は、先端部材を流体の貯留槽として使用したので、流体の流量・圧力の微小な変動の影響をなくし、安定して流体の噴出ができるようにした。
【００４７】
さらに、本発明は、注入管の下端に先端部材を揺動自在に枢着し、先端部材の先端に噴射孔を設け、先端部材を前後または左右に揺動させながら硬化材を噴射孔より高圧で噴射させ地盤に硬化材を混入させて硬化材混入層を造成する硬化材混入装置において、先端部材の揺動の際、先端部材の回動方向の土砂に当接する面に流体を噴出するノズルを穿設した硬化材混入装置としたので、先端部材の回動方向の土砂に当接する部分を切削して先端部材の回動を円滑に行い、硬化材混入が効率良くできるようにした。
【００４８】
さらにまた、本発明は、先端部材を流体の貯留槽として使用できるようにしたので、流体の流量・圧力の微小な変動の影響をなくし、安定して流体の噴出ができるようにした。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の四角柱状硬化材混入工法に使用する具体的一実施例の注入管とそれにより造成された四角柱状硬化材混入層の斜視図を示す。
【図２】  地盤に削孔を設けた縦断面図である。
【図３】  注入管を挿入した縦断面図である。
【図４】  注入管を上方へ揺動し始めた状態を示す縦断面図である。
【図５】  先端部材が上方まで揺動した状態を示す縦断面図である。
【図６】  注入管を上方へ引き上げた状態を示す縦断面図である。
【図７】  先端部材を下方へ向けて揺動し始めた状態を示す縦断面図である。
【図８】  先端部材に複数個のノズルを穿設し、そのノズル孔の開口を制御する制御盤を示した斜視図である。
【符号の説明】
１…注入管
２…先端部材
３…噴出孔
１１…地盤
１２…削孔
２１…ノズル
２２…孔
２３…制御板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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