(57)【要約】【課題】使用電力の大きい超高圧ポンプを単体で使用するだけで足り、施工費や消耗費の低減を図れる地盤改良工法を提供する。【解決手段】硬化材と、この硬化材の硬化時間を促進する反応材との二液からなるゲル化材を圧送ポンプ１４の吸込口で吸い込んで一液専用の単一の超高圧ポンプ１０に圧送し、該超高圧ポンプ１０から噴射管ロッド１のジェット入口５に圧送する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超高圧硬化材を地盤に挿入される噴射管ロッドの上端に設けられたジェット入口に圧送して該噴射管ロッドの先端に設けられた硬化材噴射ノズルから圧縮空気を添わせて噴射させ、その超高圧硬化材の超高圧噴流体で噴射管ロッドの周囲の地盤を切削撹拌して地盤改良する地盤改良工法において、
前記超高圧硬化材として、硬化材と、この硬化材の硬化時間を促進する反応材の二液を混合したゲル化材を使用し、このゲル化材を圧送ポンプの吸込口で吸い込んで一液専用の単一の超高圧ポンプに圧送し、該超高圧ポンプから前記噴射管ロッドのジェット入口に圧送することを特徴とする、地盤改良工法。
【請求項２】
請求項１に記載の地盤改良工法に使用する圧送装置であって、
一液専用の単一の超高圧ポンプと、
硬化材を供給する硬化材ミキサーと、
前記超高圧ポンプと前記硬化材ミキサーとの間に配置された圧送ポンプと、
前記硬化材ミキサーの出口に設けられ、水と硬化材の切り替えを可能にする二方コックと、
前記硬化材の硬化時間を促進する反応材を供給する反応材ミキサーと、
前記反応材ミキサーから前記反応材を前記圧送ポンプの吸込口に送入する送入ポンプと、
前記送入ポンプと前記圧送ポンプの吸込口との間に配置され、前記反応材ミキサーから送入される反応材の送入量を制御する調整バルブおよび流量計と、を備えており、
前記圧送ポンプで前記超高圧ポンプの吸込口に前記硬化材と反応材の二液を混合したゲル化材を圧送するように構成してあることを特徴とする、圧送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮空気を伴った超高圧硬化材液を地盤中に高圧噴射撹拌させることで地盤を改良する地盤改良工法、およびその地盤改良工法に使用する圧送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高圧噴射撹拌による地盤改良工法として、例えば、超高圧ポンプで超高圧硬化材液を地盤に挿入される噴射管ロッドに圧送し、該噴射管ロッドの先端に設けられた硬化材噴射ノズルから超高圧硬化材液を圧縮空気を添わせて噴射させ、その超高圧硬化材液の高圧噴流で噴射管ロッドの周囲の地盤を切削撹拌して地盤改良する工法がある（例えば、特許文献１，２，３，４参照。）。このような工法では、硬化材の吐出量が少ない場合は超高圧ポンプの吸込みホースはそのまま、硬化材を供給する硬化材ミキサーに連結し、硬化材の吐出量が多い場合には圧送ポンプを使用して吸込みホースに圧送している。
また、上記のような地盤改良工法において、地盤中の地下水の流れがある場合、硬化材が硬化するまでに地下水によって希釈され、撹拌造成した杭が出来ていない部分が生じたり、流れのある水面下での施工においては地盤上に噴出した硬化材と地盤の混合物が希釈されて流されたりする。したがって、このような条件の場所では、硬化材の硬化時間を速める反応材（混合材）を併用する必要がある。この場合には、超高圧ポンプを２台使用し、その一つの超高圧ポンプで硬化材を、もう一つの超高圧ポンプで反応材をそれぞれ吸込み、その硬化材と反応材とを超高圧ポンプの吐出側で混合して噴射管ロッドに圧送していた（例えば、特許文献５，６参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２８６７１７号公報（［００２５］、図２）
【特許文献２】特開２０００−３４８８６号公報（［００１７］、図２）
【特許文献３】特開２０００−８３６５号公報（［００１４］、図１）
【特許文献４】特開平５−９８６３０号公報（［００１２］、図３）
【特許文献５】特開２００４−２５１０４３号公報
【特許文献６】特開平５−２８７７２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、超高圧ポンプは使用電力が大きく、この使用電力の大きい超高圧ポンプを２台も使用する必要がある上記のような地盤改良工法では、施工費や消耗費の高騰が避けられないという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、使用電力の大きい超高圧ポンプを単体で使用するだけで足り、使用電力の削減になり、施工費や消耗費の低減を図れる地盤改良工法とそれに使用する圧送装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の地盤改良工法は、請求項１に記載のように、超高圧硬化材を地盤に挿入される噴射管ロッドの上端に設けられたジェット入口に圧送して該噴射管ロッドの先端に設けられた硬化材噴射ノズルから圧縮空気を添わせて噴射させ、その超高圧硬化材の超高圧噴流体で噴射管ロッドの周囲の地盤を切削撹拌して地盤改良する地盤改良工法において、前記超高圧硬化材として、硬化材と、この硬化材の硬化時間を促進する反応材の二液を混合したゲル化材を使用し、このゲル化材を圧送ポンプの吸込口で吸い込んで一液専用の単一の超高圧ポンプに圧送し、該超高圧ポンプから前記噴射管ロッドのジェット入口に圧送することに特徴を有するものである。
【０００７】
上記地盤改良工法の構成によれば、超高圧硬化材と反応材との二液を混合したゲル化材を圧送ポンプで吸込んで超高圧ポンプに圧送するので、１台の一液専用の超高圧ポンプで地盤改良ができるようになる。
【０００８】
本発明の圧送装置は、請求項２に記載のように、請求項１に記載の地盤改良工法に使用する圧送装置であって、一液専用の単一の超高圧ポンプと、超高圧硬化材を供給する硬化材ミキサーと、前記超高圧ポンプと前記硬化材ミキサーとの間に配置された圧送ポンプと、前記硬化材ミキサーの出口に設けられ、水と超高圧硬化材の切り替えを可能にする二方コックと、前記超高圧硬化材の硬化時間を促進する反応材を供給する反応材ミキサーと、前記反応材ミキサーから前記反応材を前記圧送ポンプの吸込口に送入する送入ポンプと、前記送入ポンプと前記圧送ポンプの吸込口との間に配置され、前記反応材ミキサーから送入される反応材の送入量を制御する調整バルブおよび流量計と、を備えており、前記圧送ポンプで前記超高圧ポンプの吸込口に前記硬化材と反応材の二液を混合したゲル化材を圧送するように構成してあることに特徴を有するものである。
【０００９】
上記圧送装置の構成によれば、超高圧硬化材と反応材とを混合したゲル化材を圧送ポンプで吸込んで超高圧ポンプに圧送するので、１台の一液専用の超高圧ポンプで地盤改良ができるようになる。そのうえ、反応材を調整バルブと流量計を通して送入ポンプで圧送ポンプに送入するので、反応材の送入量を自在に調整でき、これにより硬化材と反応材の配合比が自在に変えられ、超高圧硬化材のゲルタイムの調整が自在になる。超高圧硬化材のゲルタイムの調整ができやすくなったことで、地下水や水面下での超高圧硬化材の希釈問題に対する対策が容易になった。さらに、セメント系硬化材に反応材として希硫酸を使用することで、中性固化剤としての使用ができるようになった。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の地盤改良工法およびそれに使用する圧送装置によれば、使用電力の大きい超高圧ポンプを単体で使用するだけで足りるため、使用電力の節減になり、施工費や消耗費の低減を図れるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（ａ）は本発明の地盤改良工法による作業工程における据付工程図、(ｂ)は削孔工程図である。
【図２】（ａ）は同作業工程における水による噴射テスト工程図、（ｂ）は造成工程図である。
【図３】同作業工程における造成完了・噴射管ロッド引抜き工程図である。
【図４】本発明の地盤改良工法に使用する圧送装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の好適な実施形態を図面に基づき説明する。
【００１３】
本発明の地盤改良工法の一実施例を図１〜図４を参照して、以下に工程順に説明する。
【００１４】
（１）据付工程
据付工程では、図１（ａ）に示すように、地上にボーリングマシン（ＪＳＧマシン）Ｍを設置する。ボーリングマシンＭは噴射管ロッド１と、その噴射管ロッド１を旋回・昇降駆動する装置２を備える。
噴射管ロッド１は二重管ロッドからなり、図１（ａ），（ｂ）に示すように、その上端部には二重管スイベル３を、先端にはモニター機構４をそれぞれ装着している。二重管スイベル３は超高圧削孔水と超高圧硬化材との注入兼用のジェット入口５と、圧縮空気入口６を有する。モニター機構４は内部にジェット通路と圧縮空気通路を有する二重管構造であり、前記ジェット通路の上端部は二重管スイベル３のジェット入口５と、前記圧縮空気通路の上端部は二重管スイベル３の圧縮空気入口６とそれぞれ連通状態にあり、前記ジェット通路の下端部には削孔水噴射口７および硬化材噴射ノズル８が、前記圧縮空気通路の下端部には圧縮空気噴射ノズル９がそれぞれ設けられる。圧縮空気噴射ノズル９は硬化材噴射ノズル８の外周囲から圧縮空気を噴出するように形成されている。
【００１５】
二重管スイベル３のジェット入口５には、図４に示すように、一液専用の単一の超高圧ポンプ１０を含む圧送装置１１を高圧ホース１２を介して接続する。圧送装置１１は、図４に示すように、一液専用の単一の超高圧ポンプ１０と、セメントミルク等の硬化材を供給する硬化材ミキサー１３との間に圧送ポンプ１４を配置し、硬化材ミキサー１３の出口には水槽２６からの水と硬化材ミキサー１３からの硬化材の切り替えを可能にする二方コック１５を設け、珪酸ソーダ液等の反応材を供給する反応材ミキサー１６から反応材を送入ポンプ１７で、調整バルブ１８、流量計１９を介して反応材送入量を制御しながら圧送ポンプ１４の吸込口に送入し、圧送ポンプ１４で超高圧ポンプ１０の吸込口に超高圧硬化材と反応材の二液を混合したゲル化材２０を圧送するように構成してある。
【００１６】
（２）削孔工程
削孔工程では、図１（ｂ）に示すように、噴射管ロッド１のジェット入口５に超高圧削孔水２１を注入し、削孔水噴射口７から下向きに噴出しながら、噴射管ロッド１を旋回させて下降させれば、目的の削孔深度まで縦穴２２を削孔することができる。目的の削孔深度まで縦穴２２が削孔され、噴射管ロッド１が地中の所定深さまで挿入されると、水による噴射テストが行われる。
【００１７】
（３）水による噴射テスト工程
この工程では、図２（ａ）に示すように、噴射管ロッド１のモニター機構４の硬化材噴射ノズル８から超高圧水２３を噴射させながら噴射テストを行う。噴射テストでは、初期噴射により切削圧力・吐出量を確認する。また噴射管ロッド１の回転速度や噴射管ロッド１の引上げ時間の確認を行う。
【００１８】
（４）造成工程
水によるテスト噴射工程後には、圧送装置１１の二方コック１５の切換え操作により超高圧水２３をセメントミルク等の硬化材と珪酸ソーダ等の反応材の二液を混合したゲル化材２０に切り替えて、造成を行う。
造成に際しては、図２（ｂ）、図４に示すように、圧送装置１１の超高圧ポンプ１０で噴射管ロッド１のジェット入口５に圧送注入されるゲル化材２０をモニター機構４の硬化材噴射ノズル８から所定の吐出量および吐出圧で連続的に噴射管ロッド１の半径方向外方へ超高圧噴射させると同時に、圧縮空気入口６に注入される圧縮空気を圧縮空気噴射ノズル９から噴射させ、噴射管ロッド１を所定の引き上げ速度で旋回しながら引き上げることにより、前記圧縮空気を伴ったゲル化材２０の超高圧噴流体Ｇで地盤を切削撹拌し、スライム２４（図２（ｂ）参照）を地表に排出させると同時に円柱状の改良体（固結体）２５を造成する。
【００１９】
上記圧送装置１１では、超高圧硬化材と反応材との二液を混合したゲル化材２０を圧送ポンプ１４で吸込んで超高圧ポンプ１０に圧送するので、１台の一液専用の超高圧ポンプ１０で地盤改良ができるに至った。また、反応材を調整バルブ１８と流量計１９を通して送入ポンプ１７で圧送ポンプ１４に送入するので、反応材の送入量を自在に調整でき、これにより硬化材と反応材の配合比が自在に変えられ、超高圧硬化材のゲルタイムの調整が自在になる。超高圧硬化材のゲルタイムの調整ができやすくなったことで、地下水や水面下での超高圧硬化材の希釈問題に対する対策が容易になった。
【００２０】
（５）噴射管ロッドの引抜き・洗浄工程
改良体２５の造成が完了すると、図３に示すように、噴射管ロッド１を地上に引抜き、噴射管ロッド１内を清水で洗浄する。この後、次の造成地点（未改良領域）にボーリングマシンＭを移動据え付けし、同様の手順で地中に改良体を造成する。この工程を繰り返すことによって複数本の改良体を造成することで対象地盤の改良を達成する。
【符号の説明】
【００２１】
１  噴射管ロッド
５  ジェット入口
８  硬化材噴射ノズル
９  圧縮空気噴射ノズル
１０  超高圧ポンプ
１１  圧送装置
１３  硬化材ミキサー
１４  圧送ポンプ
１５  二方コック
１６  反応材ミキサー
１７  送入ポンプ
１８  調整バルブ
１９  流量計
２０  ゲル化材
２５  改良体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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