(57)【要約】      （修正有）【課題】  地盤硬化材の硬化を促進し、地盤硬化材の流出を防ぎ所望の径の杭を構築すると共に造成に伴う排泥を一般残土として処理することができる噴射攪拌工法および噴射攪拌装置を提供する。【解決手段】  多重管ロッド３の下端部に、各ノズルを設けた噴射部６１，６２，７１を上下に設け、所定の造成長の範囲内で、上段側の噴射部６１，６２から圧縮空気と共に水を噴射して地盤改良域を切削し、その排泥を切削孔１１を通して地表に排出させると共に、下段側の噴射部７１に、中心の噴射ノズルと、周囲の噴射ノズルを設け、上記地盤改良域で、下段側の噴射部７１の中心の噴射ノズルから、セメントミルクを主成分とする地盤改良用媒体１２を、周囲の噴射ノズルから上記セメントミルクを固める性質がある反応剤を噴射して上記セメントミルクを主成分とする地盤改良用媒体１２を噴射直後に、上記反応剤により早期に硬化させ所定径の杭を構築する噴射攪拌工法。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤中に多重管ロッドを給進させ、該地盤中から該多重管ロッドを回転させながら引き上げると共に、該多重管ロッドに設けられた噴射ノズルから高圧でセメントを主成分とする地盤改良用媒体を地盤中に噴射させて地盤を攪拌し所定径の杭を構築して地盤を改良する工法において、上記多重管ロッドの下端部に、それぞれノズルを設けた噴射部を上下に設け、所定の造成長さの範囲内で、上段側の噴射部から圧縮空気と共に水を噴射して地盤改良域を切削し、その排泥を切削孔を通して地表に排出させると共に、下段側の噴射部には、中心の噴射ノズルと、周囲の噴射ノズルを設け、上記地盤改良域の領域で、下段側の噴射部の中心の噴射ノズルから、セメントミルクを主成分とする地盤改良用媒体を、周囲の噴射ノズルから上記セメントミルクを固める性質がある反応剤を噴射して上記セメントミルクを主成分とする地盤改良用媒体を噴射直後に、上記反応剤によって早期に硬化させて所定径の杭を構築することを特徴とする噴射攪拌工法。
【請求項２】
上記地盤改良域の領域で、上記上段側の噴射ノズルから圧縮空気と共に水を噴射して地盤を切削し、上記地盤改良域の領域に下段側の噴射部が達してから下段側の噴射部の中心の噴射ノズルから地盤改良用媒体を、周囲の噴射ノズルから反応剤を噴射することを特徴とする請求項１に記載の噴射攪拌工法。
【請求項３】
上記反応剤として水ガラス系の珪酸ソーダを用いたことを特徴とする請求項１または２に記載の噴射攪拌工法。
【請求項４】
上記反応剤の噴射圧力を、セメントミルクを主成分とする地盤改良用媒体の噴射圧力よりも低圧に設定したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の噴射攪拌工法。
【請求項５】
地盤中に多重管ロッドを給進させ、該地盤中から該多重管ロッドを回転させながら引き上げると共に、該多重管ロッドに設けられた噴射ノズルから高圧でセメントを主成分とする地盤改良用媒体を地盤中に噴射させて地盤を攪拌し所定径の杭を構築する噴射攪拌装置において、上記多重管ロッドの下端部に、それぞれノズルを設けた噴射部を上下に設け、該上部側噴射部に圧縮空気と共に水を噴射する噴射ノズルを設け、上記下部側噴射部の中心と、その周囲に噴射ノズルを設け、該中心の噴射ノズルにセメントミルクを主成分とする地盤改良用媒体を供給し、該周囲の噴射ノズルに上記セメントミルクを固める性質がある反応剤を供給するようにしたことを特徴とする噴射攪拌装置。
【請求項６】
上記下部側の噴射部の周囲の噴射ノズルを中心の噴射ノズル側に傾けて設けたことを特徴とする請求項５に記載の噴射攪拌装置。
【請求項７】
上記下部側の噴射部の周囲の噴射ノズルを中心の噴射ノズルに対して同心状に設けたことを特徴とする請求項５に記載の噴射攪拌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、所望の径の杭を構築すると共に造成に伴う排泥を一般残土として処理することができる噴射攪拌工法および噴射攪拌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  一般に、建設、土木工事では、対象地盤が軟弱な場合、本工事に先立って地盤の改良が行われる。地盤の改良としては、対象地盤を硬化させる地盤硬化材を地盤に含浸させるのが通常である。【０００３】  このような地盤の改良には、種々の方法が行われるが、作業性に優れ、かつ広範囲の改良を確実に行える利点から、噴射撹拌工法が広く採用されている。
噴射撹拌工法は、ボーリングマシンと呼ばれる噴射攪拌装置が用いられている。
一般に、ボーリングマシンは、スピンドルを昇降および回転させるボーリングマシン本体（給進装置とも呼ばれる）と、ボーリングマシン本体のスピンドルに支持された多重管ロッドと、ミキサーおよびアジテータで混合された地盤硬化材を高圧で圧送する高圧ポンプと、高圧ポンプを駆動する油圧ユニットと、高圧ポンプから圧送される地盤硬化材にエアーを混入させるコンプレッサーと、ポンプによりミキサーに水を供給する水タンクとで構成されている。【０００４】  ボーリングマシン本体は、多重管ロッドを回転させながら引き上げるとともに多重管ロッドの最下端のモニターに設けられた噴射ノズルから地盤硬化材とエアーの混合物を高圧で噴射するものである。
こうして、対象地盤中に、地盤と硬化材の柱状撹拌部を形成し、地盤硬化材の硬化によってパイル状の固形物を地盤中に造成し、杭を構築している。このとき、地盤硬化材と置換した土壌の一部が泥水としてエアーと共に外部に排出される。
【特許文献１】特許第２７１７５０３号公報
【特許文献２】特許第２８４４１８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  このような噴射撹拌工法では、地盤中に噴射ノズルから地盤硬化材と共にエアーを噴射して土壌と地盤硬化材を撹拌する。このとき、エアージャンクション（混気ジェット現象）と呼ばれる現象により、地盤硬化材として用いられるセメントミルクが外部に吸い出される。こうして、地盤中の地盤硬化材の一部が硬化前に掘削孔から吸い出されて、外部に排出される。
このため、所望の径の杭を構築するために必要とする地盤硬化材の量が不足し、充分な距離まで地盤硬化材が含浸しない現象が生じ、実際に予定していた径よりも小径の杭となってしまう事態が発生していた。
また、セメントミルクと共に掘削孔から排出される排泥は、産業廃棄物として処理しなければならないため、現場での作業が煩雑となり、経費が嵩む結果となっていた。【０００６】    本発明は上記課題を解決し、地盤硬化材の硬化を促進し、地盤硬化材の流出を防ぎ所望の径の杭を構築すると共に造成に伴う排泥を一般残土として処理することができる噴射攪拌工法および噴射攪拌装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  本発明は、上記課題を解決するため、地盤中に多重管ロッドを給進させ、該地盤中から該多重管ロッドを回転させながら引き上げると共に、該多重管ロッドに設けられた噴射ノズルから高圧でセメントを主成分とする地盤改良用媒体を地盤中に噴射させて地盤を攪拌し所定径の杭を構築して地盤を改良する工法において、上記多重管ロッドの下端部に、それぞれノズルを設けた噴射部を上下に設け、所定の造成長さの範囲内で、上段側の噴射部から圧縮空気と共に水を噴射して地盤改良域を切削し、その排泥を切削孔を通して地表に排出させると共に、下段側の噴射部には、中心の噴射ノズルと、周囲の噴射ノズルを設け、上記地盤改良域の領域で、下段側の噴射部の中心の噴射ノズルから、セメントミルクを主成分とする地盤改良用媒体を、周囲の噴射ノズルから上記セメントミルクを固める性質がある反応剤を噴射して上記セメントミルクを主成分とする地盤改良用媒体を噴射直後に、上記反応剤によって早期に硬化させて所定径の杭を構築することにある。
また、本発明は、上記地盤改良域の領域で、上記上段側の噴射ノズルから圧縮空気と共に水を噴射して地盤を切削し、上記地盤改良域の領域に下段側の噴射部が達してから下段側の噴射部の中心の噴射ノズルから地盤改良用媒体を、周囲の噴射ノズルから反応剤を噴射することにある。
さらに、本発明は、上記反応剤として水ガラス系の珪酸ソーダを用いたことにある。
またさらに、本発明は、上記反応剤の噴射圧力を、セメントミルクを主成分とする地盤改良用媒体の噴射圧力よりも低圧に設定したことにある。
また、本発明は、地盤中に多重管ロッドを給進させ、該地盤中から該多重管ロッドを回転させながら引き上げると共に、該多重管ロッドに設けられた噴射ノズルから高圧でセメントを主成分とする地盤改良用媒体を地盤中に噴射させて地盤を攪拌し所定径の杭を構築する噴射攪拌装置において、上記多重管ロッドの下端部に、それぞれノズルを設けた噴射部を上下に設け、該上部側噴射部に圧縮空気と共に水を噴射する噴射ノズルを設け、上記下部側噴射部の中心と、その周囲に噴射ノズルを設け、該中心の噴射ノズルにセメントミルクを主成分とする地盤改良用媒体を供給し、該周囲の噴射ノズルに上記セメントミルクを固める性質がある反応剤を供給するようにしたことにある。
さらに、本発明は、上記下部側の噴射部の周囲の噴射ノズルを中心の噴射ノズル側に傾けて設けたことにある。
またさらに、本発明は、上記下部側の噴射部の周囲の噴射ノズルを中心の噴射ノズルに対して同心状に設けたことにある。
【発明の効果】
【０００８】  本発明の効果としては、セメントミルクの流出を防ぎ、所定径の杭を構築することができる。セメントミルクの流出を防ぐことができるので、セメントミルクが充分に含浸した大きい径の杭を構築することができる。
セメントミルクを噴射直後に反応剤によって早期に硬化させるので、セメントミルクが外部に流出することがないことから、流出する泥土を一般残土として処理することができる。セメントミルクと反応剤を強制的に混合させるので、セメントミルクの硬化が促進され、セメントミルクが均一に含浸した杭を構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】  以下本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の噴射攪拌工法に用いる噴射攪拌装置を示し、図２、図３（ａ）（ｂ）は噴射攪拌装置のモニター部を示したものである。
図１において、１はボーリングマシンと呼ばれる噴射攪拌装置で、この噴射攪拌装置１は、油圧ポンプを内蔵した駆動装置２と、多重管ロッド３を昇降・回動させる給進装置４とを備えている。上記多重管ロッド３の最下端部には、モニター部５が連結されており、このモニター部５は、図２、図３（ａ）（ｂ）に示すように、上記多重管ロッド３に連続する互いに同心状の４重の筒体５１，５２，５３，５４で構成され、上記多重管ロッド３と共に昇降・回転操作されるものである。このモニター部５は、上下部に互いに一定間隔、例えば、約１〜２ｍを置いて、上部側に一対の噴射ノズル６１，６２（噴射部）が、下部側に１箇所の噴射ノズル７１（噴射部）が設けられている。【００１０】  上部側の噴射ノズル６１，６２は、モニター部５の外側の筒体５１，５２に設けられ、下部側の噴射ノズル７１はモニター部５の内側の筒体５３，５４に設けられている。上部側の噴射ノズル６１，６２は、モニター部５の互いに反対側に、互いに逆向きに設けられている。これら上部側の噴射ノズル６１，６２には、筒体５２，５３相互間から水を、筒体５１，５２相互間から圧縮空気が供給され、超高圧水として地盤中に噴射されるように構成されている。【００１１】  上記内側の筒体５３，５４は、外側の筒体５１，５２より下部側に延出して設けられており、噴射ノズル７１は、図４（ａ）（ｂ）に示すように中心に設けられた主噴射ノズル７１ａと、主噴射ノズル７１ａの周囲に同心状に設けられた補助噴射ノズル７１ｂとで構成されている。主噴射ノズル７１ａは、筒体５４の内部に連結され、硬化材としてセメントを主成分とする地盤改良用媒体が供給されるように構成されている。
一方、補助噴射ノズル７１ｂは、内側の筒体５３，５４相互間に連結され、地盤改良用媒体（硬化材）の主成分であるセメントミルクを固める性質のある反応剤（反応材）が供給されるように構成されている。補助噴射ノズル７１ｂは、筒状のノズルで、主噴射ノズル７１ａの周囲に同心状に設けられている。
上記セメントミルクを固める性質のある反応剤としては、水ガラス系の珪酸ソーダが用いられる。珪酸ソーダの割合は、水に対して３０ないし５０％の割合で溶液が作られている。【００１２】    次に、噴射撹拌工法を用いて杭を構築する場合を説明する。
多重管ロッド３を地盤８中に所定の深度Ｌまで給進させ、地盤を削孔する（図１参照）。Ｌは、杭を構築する範囲（ｌ３）＋杭上端までの深さ（ｌ１＋ｌ２）によって決定する。ｌ１は地上に排出される泥土を溜める地表面に形成された凹部の深さを示している。
次に、多重管ロッド３を回転させながら所定の速度、例えば、１ｍを１５〜１６分程度で引き上げる。そして、引き上げと共に上部側の噴射ノズル６１，６２から圧縮空気と共に超高圧水９を噴射し、地盤８を切削する（図５参照）。地盤８の切削に伴って発生する排出泥土１０は、多重管ロッド３の周囲の掘削孔１１からリフト効果によって地表面の凹部に排出される。【００１３】  この段階では、下部側の噴射ノズル７１からは、まだセメントを主成分とする地盤改良用媒体および反応剤は噴射しない。そして、上部側の噴射ノズル６１，６２が噴射を開始した地盤の深さに、下部側の噴射ノズル７１が達したとき、攪拌された地盤８１に下部側の主噴射ノズル７１ａからセメントを主成分とする地盤改良用媒体１２の噴射を開始する。これと同時に下部側の補助噴射ノズル７１ｂからセメントミルクを固める性質のある反応剤１３の噴射を開始する（図６参照）。下部側の補助噴射ノズル７１ｂからは、反応剤１３として水ガラス系の珪酸ソーダを噴射する。下部側の補助噴射ノズル７１ｂからは、反応剤１３を連続または間歇的に地盤中に噴射する。【００１４】そして、上部側の噴射ノズル６１，６２から圧縮空気と共に超高圧水９を噴射し、地盤８１を切削しながら、下部側の主噴射ノズル７１ａからはセメントを主成分とする地盤改良用媒体１２を、下部側の補助噴射ノズル７１ｂからは、反応剤１３として水ガラス系の珪酸ソーダを噴射していく（図６参照）。セメントを主成分とする地盤改良用媒体１２は、図７に示すように主噴射ノズル７１ａから噴射直後に反応剤１３が混合されることによって早期に硬化される。この間、モニター部５は、多重管ロッド３と共に回転されながら徐々に引き上げられていく。掘削孔１１から地上に排出される排出泥土１０は、地盤改良用媒体が含まれていないので、一般残土として処理することができる。【００１５】そして、上部側の噴射ノズル６１，６２が地盤改良域の上端に達したら上部側の噴射ノズル６１，６２から噴射する圧縮空気と超高圧水９の噴射を停止し、その後は下部側の噴射ノズル７１から地盤改良用媒体１２と反応剤１３を噴射して地盤改良域まで引き上げる（図８参照）。この段階で、排出される排泥は、産業廃棄物として処理する。
こうして、下部側の主噴射ノズル７１ａから噴射された地盤改良用媒体１２のセメントミルクは下部側の補助噴射ノズル７１ｂから噴射される反応剤１３が強制的に混合されることによって早期に硬化されて杭８２が構築されていくので、混気ジェット現象の発生を防ぎ地盤改良用媒体１２が外部に排出されることがない。こうして、地盤改良用媒体１２は、噴射直後に反応剤１３によって早期に硬化されるので、外部に流出することなく十分に地盤改良用媒体１２が含浸した大径の杭８２を構築することができる（図９参照）。【００１６】  図１０および図１１（ａ）（ｂ）は、図２および図３と同一部分は同符号を付して示すモニター部１５の他の実施の形態で、このモニター部１５は、下部側の噴射ノズル７１、７２をモニター部１５の両面に設けたものである。噴射ノズル７１、７２は、主噴射ノズル７１ａ，７２ａの周囲に同心状の補助噴射ノズル７１ｂ，７２ｂをそれぞれ設けたものである。そして、主噴射ノズル７１ａ，７２ａから硬化材として、セメントを主成分とする地盤改良用媒体１２を噴射し、補助噴射ノズル７１ｂ，７２ｂから硬化を促進させる反応剤１３を噴射するようにしたものである。
この実施の形態によると、地盤改良用媒体１２を噴射してから直後に地盤改良用媒体１２の周囲に反応剤１３を噴射するので、反応剤１３を強制的に地盤改良用媒体１２に混合することができる。【００１７】  図１２は本発明の下部側の噴射ノズル７１（７２）の変形例で、この場合、主噴射ノズル７１ａの周囲に、一対の補助噴射ノズル７１ｃを設け、これら一対の補助噴射ノズル７１ｃを出口側に向けて中心の主噴射ノズル７１ａ側に近づくように傾斜させて設けている。こうして、図１３に示すように主噴射ノズル７１ａから噴射されるセメントを主成分とする地盤改良用媒体１２に対して、反応剤１３をより近い距離で強制的に混合させることができる。なお、補助噴射ノズル７１ｃの数は、２個に限らず、円周上に３，４，５，６個など、必要に応じてそれ以上、設けることができる。また、傾斜角度も、任意の角度を設定することができる。【００１８】  なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、例えば、上記実施の形態では、両面に設ける下部側の主噴射ノズル７１ａ，７２ａを同一高さ位置に設けたが、互いに上下にずらして設けても良い。また、主噴射ノズル７１ａ，７２ａの径と、補助噴射ノズル７１ｂ，７２ｂの径をいずれか一方を大きく、他方を小さくすることもできる。さらに、主噴射ノズル７１ａ，７２ａから噴射する硬化材としてのセメントを主成分とする地盤改良用媒体１２の噴射圧力に対して、補助噴射ノズル７１ｂ，７２ｂから噴射する反応剤１３の圧力を下げることにより、より近い位置で、反応剤１３を地盤改良用媒体１２に混合させることができる。またさらに、セメントミルクを固める性質のある反応剤として、水ガラス系の珪酸ソーダを用いたが、他の反応剤を用いることができる等、その他、本発明の要旨を変更しない範囲内で適宜変更して実施し得ることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】  本発明による噴射攪拌工法に用いる噴射攪拌装置の実施の形態を示す概念図である。
【図２】  本発明の噴射撹拌工法の噴射攪拌装置のモニター部を示す縦断面図である。
【図３】  本発明の噴射撹拌工法の噴射攪拌装置のモニター部を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）の側面図である。
【図４】  （ａ）は、図３のノズル部を示す断面図、（ｂ）は（ａ）の側面図である。
【図５】  本発明による噴射攪拌工法の動作順序を示す概念図である。
【図６】  本発明による噴射攪拌工法の動作順序を示す概念図である。
【図７】  図４のノズル部からの噴射状態を示す概念断面図である。
【図８】  本発明による噴射攪拌工法の動作順序を示す概念図である。
【図９】  本発明による噴射攪拌工法の動作順序を示す概念図である。
【図１０】  本発明の他の実施の形態による噴射撹拌工法の噴射攪拌装置のモニター部を示す縦断面図である。
【図１１】  図１０のモニター部を拡大して示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）の側面図である。
【図１２】  本発明のノズル部の変形例を拡大して示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は側面図である。
【図１３】  図１２のノズル部からの噴射状態を示す概念断面図である。
【符号の説明】
【００２０】１  噴射攪拌装置
２  駆動装置
３  多重管ロッド
４  給進装置
５  モニター部
８  地盤
９  圧縮空気と超高圧水
１０  排出泥土
１１  掘削孔
１２  セメントを主成分とする地盤改良用媒体（硬化材）
１３  反応剤
５１，５２，５３，５４  筒体
６１，６２，７１，７２  噴射ノズル（噴射部）
７１ａ，７２ａ  主噴射ノズル
７１ｂ，７２ｂ、７１ｃ  補助噴射ノズル
８１  攪拌された地盤
８２  杭
【図１】
2006138192.tif 000003
【図２】
2006138192.tif 000004
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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