(57)【要約】  【課題】  工程制御・工程管理を簡素化し、コスト低減を図り、地盤のバラツキに対処することが出来て、しかも、固化材が不足する領域が生じることを防止出来る地盤改良装置の提供。  【解決手段】回転ロッド（Ｒ）の上下に攪拌翼（Ｍ１、Ｍ２）を設け、それらの攪拌翼（Ｍ１、Ｍ２）の先端に交差噴流を生ずるノズル（Ｎ１、Ｎ２）を設け、そのノズル（Ｎ１、Ｎ２）は２重になっていて、内管（Ｔｉ）から固化材を噴出させ、外管（Ｔｏ）から高圧エアを噴出するものであり、ロッド（Ｒ）を回転させながらロッド（Ｒ）を引上げて交差噴流により地盤を切削して、地盤を改良する地盤改良装置において、前記上下攪拌翼（Ｍ１、Ｍ２）の中間のロッド（Ｒ）に半径方向外方に低圧固化材吐出ノズル（Ｎ３）を設けている。  【選択図】  図１
2006291702.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転ロッド（Ｒ）の上下に攪拌翼（Ｍ１、Ｍ２）を設け、それらの攪拌翼（Ｍ１、Ｍ２）の先端に交差噴流を生ずるノズル（Ｎ１、Ｎ２）を設け、そのノズル（Ｎ１、Ｎ２）は２重になっていて、内管（Ｔｉ）から固化材を噴出させ、外管（Ｔｏ）から高圧エアを噴出するものであり、ロッド（Ｒ）を回転させながらロッド（Ｒ）を引上げて交差噴流により地盤を切削して、地盤を改良する地盤改良装置において、前記上下攪拌翼（Ｍ１、Ｍ２）の中間のロッド（Ｒ）に半径方向外方に低圧固化材吐出ノズルを設けたことを特徴とする地盤改良装置。
【請求項２】
回転ロッド（Ｒ）の上下に攪拌翼（Ｍ１、Ｍ２）を設け、それらの攪拌翼（Ｍ１、Ｍ２）の先端に交差噴流を生ずるノズル（Ｎ１、Ｎ２）を設け、そのノズル（Ｎ１、Ｎ２）は２重になっていて、内管（Ｔｉ）から固化材を噴出させ、外管（Ｔｏ）から高圧エアを噴出するものであり、ロッド（Ｒ）を回転させながらロッド（Ｒ）を引上げて交差噴流により地盤を切削して、地盤を改良する地盤改良装置において、前記上下攪拌翼（Ｍ１、Ｍ２）の中間のロッド（Ｒ）に半径方向外方に低圧気体吐出ノズルを設けたことを特徴とする地盤改良装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交差噴流を用いて改良するべき地盤中に地中固結体を造成する地盤改良工法と、それに用いられる固化材噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水平翼を有するロッドを挿入し、上下１対の水平翼先端部から固化材の高圧交差噴流を噴射し、ロッドを回転して固化材の高圧交差噴流により地盤を切削・撹拌しつつ、ロッドを地上側に引き上げ、円柱状の地中固結体を造成する地盤改良工法が存在する。
【０００３】
上下１対の水平翼先端部から固化材の高圧交差噴流を噴射し、円柱状の地中固結体を造成する（例えば、特許文献１参照）に際しては、高圧交差噴流が噴射される切削・攪拌部の外周近傍の固化材濃度に比較して、内部のロッドまわりの固化材濃度が希薄になる欠点がある。
係る地盤改良工法において、水平翼先端よりも半径方向内方の領域を良好に地盤改良するため、比較的低圧にて固化材をロッドから吐出している。
【０００４】
ここで、低圧の固化材吐出に際しては、引き抜きタイプ（引き抜き時に固化材を吐出するタイプ）では、図９で示す様に、低圧の固化材は水平翼の上方から吐出しないと、水平翼の撹拌効果により良好な混合が困難である。一方、貫入タイプ（貫入時に固化材を吐出するタイプ）では、図１０で示す様に、最下方の水平翼よりも下方から低圧で固化材を吐出し、水平翼で撹拌して、地盤と固化材とを混合している。
【０００５】
上記二つのタイプの工法の内、貫入タイプが一般的であるが、地盤改良工法を施工する地盤の土性にバラツキがあり、貫入速度が一定に制御できない様な地盤に対して施工する際には、引き抜きタイプの工法を使用している。
しかし、引き抜きタイプでは、交差噴流による地盤切削前に、水平翼の上方から吐出圧の低い固化材を吐出するので、最深部に位置する際に、水平翼間には固化材が回り難い。
従って、その領域には固化材が不足すると言う不具合が生じていた。
【０００６】
上記不具合に対処するために、前記上下１対の水平翼の上下から低圧の固化材を吐出することが考えられる。
しかし、その場合には、高圧噴流用の流路及び高圧気体用の流路をロッドに形成することに加えて、低圧の固化材の吐出を上下で独立して制御するため、当該ロッドを４重管以上の多重管とする必要があり、継ぎ手及び、装置全体の構造が複雑化してしまうと言う問題を残している。
【０００７】
更に従来技術では、交差噴流により造成される固結体の直径（或いは強度）を均一にするため、ロッドの引上げ速度を一定に制御する必要があった。このため、必要以上に固化材を噴射しなければならない場合もあり、コスト高騰の要因にもなっていた。
【特許文献１】特開平０７−２５２８２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上述した従来技術に鑑みて提案されたものであり、装置及び工程管理を簡素化し、コスト低減を図り、地盤の土性のバラツキに対処することが出来て、しかも、固化材が不足する領域が生じることを防止出来る地盤改良装置の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の地盤改良装置は、回転ロッドＲの上下に攪拌翼Ｍ１、Ｍ２を設け、それらの攪拌翼Ｍ１、Ｍ２の先端に交差噴流を生ずるノズルＮ１、Ｎ２を設け、そのノズルＮ１、Ｎ２は２重になっていて、内管Ｔｉから固化材を噴出させ、外管Ｔｏから高圧エアを噴出するものであり、ロッドＲを回転させながらロッドＲを引上げて交差噴流により地盤を切削して、地盤を改良する地盤改良装置において、前記上下攪拌翼Ｍ１、Ｍ２の中間のロッドＲに半径方向外方に低圧固化材吐出ノズルＮ３を設けている。
【００１０】
また、本発明の地盤改良装置は、回転ロッドＲの上下に攪拌翼Ｍ１、Ｍ２を設け、それらの攪拌翼Ｍ１、Ｍ２の先端に交差噴流を生ずるノズルＮ１、Ｎ２を設け、そのノズルＮ１、Ｎ２は２重になっていて、内管Ｔｉから固化材を噴出させ、外管Ｔｏから高圧エアを噴出するものであり、ロッドＲを回転させながらロッドＲを引上げて交差噴流により地盤を切削して、地盤を改良する地盤改良装置において、前記上下攪拌翼Ｍ１、Ｍ２の中間のロッドＲに半径方向外方に低圧気体吐出ノズルＮ３０を設けている。
【００１１】
係る構成を具備する本発明によれば、低圧固化材の吐出が貫入時或いは引き抜き時の何れであっても、同一の装置により施工が可能となる。
【００１２】
ここで、前記水平翼先端のノズルは二重管で構成されており中心側の管状体からは高圧の固化材が、中心の管状体と外側の管状体で形成される管路、即ち環状管体からは高圧のエアが噴射される様に構成されている。したがって交差噴流は固化材噴流をエア噴流が包囲しており、該エア噴流のエアが切削対象である地盤の壁に跳ね返り、上昇して、上昇気流を形成する。
【００１３】
一方、高圧交差噴流の到達点の軌跡は螺旋状を描く。これと前記上昇気流の軌跡との相乗作用により、固化材の噴流により切削された地盤と固化材とが、全領域に亘って均等に撹拌・混合され、固化材の不足領域が生じることを防止する。
【００１４】
低圧固化材吐出量を調整することにより改良体積に対する固化材配合量（或いは添加量）の制御が可能となり、ロッド引き上げ速度を均一化出来、施工の容易化及びコスト低減が図られる。
【００１５】
また、低圧の固化材に代えて気体を噴射した場合には、低圧エアの上昇気流により、水平翼間の領域に負圧が発生し、該負圧の作用により水平翼から噴射される固化材は水平翼から離隔しようとしても、水平翼間の領域に吸い込まれる。
したがって、低圧エアの吐出量（或いは吐出圧）を調節することにより上昇気流の量を調節して、周囲からの固化材回り込み量を調整することができる。
【００１６】
上述の如く、改良体積に対する固化材の配合量（或いは添加量）の制御は引き上げ速度以外で調整できるので、ロッド引き上げ速度を一定とすることが出来、効率的な施工が容易となる。
【００１７】
本発明の実施に際して、最下方の水平翼の直上に位置する水平翼の上方に、別個の翼を設けることが好ましい。
係る翼を設けることにより、貫入時に土壌を細かく破砕することが出来る。その結果、引き抜き時に、スライム（排泥）の流動性を向上して、スライム排出効率を向上することが出来る。
【００１８】
さらに、撹拌ヘッドの代わりに、最下方の水平翼の下側に、掘削ビットを設けることが好ましい。こうすることにより貫入時に土壌を破砕し、混合撹拌効率が向上する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の作用効果を以下に列記する。
（ａ）  固化材噴射装置を簡素化出来る。
（ｂ）  工程制御・工程管理が簡素化出来る。
（ｃ）  固化材噴射装置を簡素化出来、且つ、工程制御・工程管理が簡素化出来ることにより、工期を短縮し、コストを削減出来る。
（ｄ）  地盤のばらつきに対処出来る。
（ｅ）  固化材不足領域を生じさせない（改良土壌の均質化が図られる）。    （ｆ）  スライム（排泥）の排出効率が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の第１実施形態に関して、図１〜図７に基づき説明する。
図１及び図２において、全体を符号Ｆで示す固化材噴射装置は、ロッドＲと、該ロッドＲに夫々直交する最下方の第１の水平翼Ｍ１と、その直上の第２の水平翼Ｍ２と、該第１の水平翼Ｍ１と第２の水平翼Ｍ２との間におけるロッドＲの領域に設けられた低圧固化材吐出ノズルＮ３、とにより構成される。
尚、図１中、破線で示したノズルＮ３の位置は変位可能である。又、図２においてＤｏは交差噴流ＪＪの到達点の軌跡を、Ｄｉは後述の前記第１の水平翼Ｍ１及び第２の水平翼Ｍ２の先端に設けられたノズルＮ１、Ｎ２の先端の軌跡を表す。
【００２１】
ノズルＮ１及びＮ２は、図３の部分断面図及び、図３のＸ―Ｘ断面図である図４に示す様に内管Ｔｉと外管Ｔｏとを有する二重管で構成されており、内管Ｔｉからは高圧の固化材が、内管Ｔｉと外管Ｔｏとで画成された環状の流路ｔからは高圧のエアが噴射される様に構成されている。
【００２２】
図１に戻り、したがって固化材の高圧噴流Ｊ１、Ｊ２により構成される交差噴流ＪＪは高圧エア噴流ｊａ１で包囲されており、該高圧エア噴流ｊａ１によって付勢されている。又、前記低圧固化材吐出ノズルＮ３からは低圧の固化材の吐出流Ｊｂが吐出される。
【００２３】
尚、図１、図２においてＹ１はロッドの回転方向を、Ｙ２、Ｙ３は固化材噴射装置Ｆの上下動を示す。
【００２４】
係る構成を具備する本発明によれば、図５（地盤切削時の状態図）に示す様に固化材噴射装置ＦはロッドＲをＹ１方向に回転させながら第１の水平翼先端のノズルＮ１、及び第２の水平翼Ｍ２先端のノズルＮ２から固化材の高圧噴流Ｊ１、Ｊ２を噴射し、交差噴流ＪＪを形成する。
【００２５】
交差噴流ＪＪの先端は地盤Ｅに衝突し、これを掘削・粉砕する。この時、前記固化材の高圧噴流Ｊ１、Ｊ２の周囲は前記ノズルの内管Ｔｉと外管Ｔｏとで形成された環状の流路ｔから噴射された高圧エア噴流ｊａ１で包囲されており、前記固化材の高圧噴流Ｊ１、Ｊ２の勢いは減少しない。
また、高圧エア噴流ｊａ１は壁面に衝突した後、上昇気流ｊａ２となってロッド周囲Ｂの図示しない開口部から大気に放出される。
【００２６】
一方、前記低圧固化材吐出ノズルＮ３からは低圧の固化材が吐出流Ｊｂとなって吐出されている。吐出後の吐出流は図６に示す様に螺旋の軌跡ｊｂを描く。
【００２７】
従来技術では前述の低圧固化材の吐出が無く、第１、第２の水平翼Ｍ１、Ｍ２と固化材の高圧噴流Ｊ１、Ｊ２で囲われた領域内に掘削・粉砕された地盤と高圧固化材が十分に回り込まず、特にロッドセンタ近傍では高圧固化材の濃度が薄くなってしまったが、本発明では前記低圧固化材吐出ノズルＮ３からの低圧固化材の吐出流Ｊｂにより粉砕地盤と固化材が効率よく混合撹拌され、固化材の濃度が増すことが出来、均質な改良地盤が得られる。
【００２８】
また、図７に示すように、交差噴流ＪＪ、高圧エア噴流ｊａ１及び低圧固化材の吐出流Ｊｂの混合した螺旋状の流れＳＪを前記上昇気流ｊａ２が包むことにより更に粉砕された地盤と固化材が混合・撹拌され易くなっている。
【００２９】
さらに、ロッド引き上げ速度を一定のまま、低圧固化材吐出量を調整することにより固化材濃度の制御が可能となり、均質な地盤改良、施工の容易化及びコスト低減が図られる。
それに加えて、貫入タイプであっても、引き抜きタイプであっても、同一種類の機器を使用することが出来る。
【００３０】
本発明の第２実施形態を図８に基づき説明する。
全体を符号Ｆで示す固化材噴射装置は、前述の第１実施形態に対して、低圧固化材吐出ノズルＮ３を低圧気体吐出ノズルＮ３０に置換え、気体としては低圧エアを用いる点が異なるのみでその他は同じである。異なる点に関して作用・効果を中心に、説明する。
【００３１】
固化材噴射装置Ｆは、ロッドＲをＹ１方向に回転させながらノズルＮ１、Ｎ２から固化材の高圧噴流Ｊ１、Ｊ２を噴射し、交差噴流ＪＪを形成する。
この時、前記固化材の高圧噴流Ｊ１、Ｊ２の周囲は第１実施形態と同様な仕組みで高圧のエア噴流ｊａ１で包囲されされており、前記固化材の高圧噴流Ｊ１、Ｊ２はその勢いは衰えない。
交差噴流ＪＪの先端は図示しない地盤を掘削・粉砕する。
【００３２】
一方、前記低圧気体吐出ノズルＮ３０からは大気圧よりは高いが、前記高圧エア噴流ｊａ１より低圧のエア噴流ＪｃがロッドＲ軸に直行する方向（水平方向）に噴射されている。
他方、前記高圧の交差噴流ＪＪ及びエア噴流ｊａ１は、地盤を切削し、該地盤の切削片共々前記低圧のエア噴流Ｊｃとの圧力差により、中央（ロッドＲ軸側）に引きこまれる。即ち、低圧エアにより、水平翼間の領域に負圧が発生し、該負圧の作用により、水平翼から噴射される固化材は水平翼から離隔しようとしても、水平翼間の領域に吸い込まれる。
地盤を切削した高圧噴流は、低圧のエア噴流Ｊｃと混じり合って上昇気流ｊａｃを形成し上方に抜ける。
【００３３】
したがって、低圧エアの吐出量或いは前記水平翼先端から噴射される高圧の交差噴流ＪＪ及びエア噴流ｊａ１を調節することにより上昇気流の量を調節して、周囲からの固化材回り込み量を調整することができる。
【００３４】
係る構成を具備する本発明の地盤改良装置によれば、装置及び工程管理を簡素化し、コスト低減を図り、地盤のバラツキに対処することが出来て、しかも、固化材が不足する領域が生じることを防止出来る。
【００３５】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨ではない旨を付記する。
例えば、図示の実施形態では固化材噴射装置から２方向に向かって高圧の固化材噴流が噴射されているが、本発明は２方向へ噴射する場合のみに限定する訳ではない。１方向へのみ固化材を噴射しても良いし、或いは、３以上の方向へ固化材を噴射しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１実施形態を示す側面図。
【図２】図１の平面図。
【図３】図１のノズルＮ１及びＮ２の部分断面詳細図。
【図４】図３のＸ―Ｘ断面図。
【図５】本発明の第1実施形態で地盤を切削している状態を示す図。
【図６】図５の平面図で、特に噴射された固化材の軌跡を示す図。
【図７】噴射された固化材と上昇気流の軌跡を示す図。
【図８】本発明の第２実施形態を示す側面図。
【図９】従来技術を示す側面図。
【図１０】その他の従来技術を示す側面図。
【符号の説明】
【００３７】
Ｆ・・・固化材噴射装置
Ｊ１・・・固化材の噴流
Ｊａ１・・・エア噴流
Ｊａ２・・・上昇気流
ＪＪ・・・交差噴流
Ｍ１・・・第１の水平翼
Ｍ２・・・第２の水平翼
Ｎ１・・・ノズル
Ｒ・・・ロッド
【図１】
2006291702.tif 000003
【図２】
2006291702.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006291702.tif 000006
【図５】
2006291702.tif 000007
【図６】
2006291702.tif 000008
【図７】
2006291702.tif 000009
【図８】
2006291702.tif 000010
【図９】
2006291702.tif 000011
【図１０】
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