(57)【要約】【課題】簡単かつ簡明な構造を維持しつつ、地盤貫入時はハンマの打撃力と共に必要に応じて水の噴射力も付与可能で、また改良材を装置の径方向へ高圧噴射できるようにする。【解決手段】筒状ボデー１と、ボデー内に組み込まれたピストン２２及び該ピストンの打撃により地盤を掘削するビット２３を有したダウンザホールハンマ２と、ボデー内の上下方向に設けられて流体を移送してボデーの先端側より噴射可能にする流体移送通路３とを備えている削孔流体噴射装置Ａにおいて、流体移送通路３は、ボデー１の略中心上下方向に延びている縦通路３０と、縦通路に移送されてくる流体をボデーの径方向に導く横通路３１と、横通路の流体をボデーの外へ噴射するノズル３３とを有している。ダウンザホールハンマ２は、ボデー１と縦通路３０との間に形成される空間にあって、横通路３１の方向と略９０度変位し、かつ、縦通路を挟んだ左右又は前後に配置された二機からなる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のボデーと、前記ボデー内に組み込まれて圧縮空気により作動するピストン及び該ピストンの打撃により地盤を掘削するビットを有したダウンザホールハンマと、前記ボデー内の上下方向に設けられて流体を移送して前記ボデーの先端側より噴射可能にする流体移送通路とを備えている削孔流体噴射装置において、
前記流体移送通路は、前記ボデーの略中心上下方向に延びている縦通路と、前記縦通路に接続されて前記縦通路に移送されてくる前記流体を前記ボデーの径方向に導く横通路と、前記横通路の先端に設けられて前記流体を前記ボデーの外へ噴射するノズルとを有し、
前記ダウンザホールハンマは、前記ボデーと前記縦通路との間に形成される空間にあって、前記横通路の方向と略９０度変位し、かつ、前記縦通路を挟んだ左右又は前後に配置された二機からなることを特徴とする打撃式削孔流体噴射装置。
【請求項２】
前記縦通路の先端開口は弁手段により開閉可能になっていることを特徴とする請求項１に記載の打撃式削孔流体噴射装置。
【請求項３】
前記弁手段は、前記縦通路の先端に設けられた弁座と、前記縦通路内に投入されて前記弁座に係合する弁とからなることを特徴とする請求項２に記載の打撃式削孔流体噴射装置。
【請求項４】
前記縦通路は下部が上部に対し着脱可能に連結されていることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の打撃式削孔流体噴射装置。
【請求項５】
前記ボデーは高圧空気供給路に接続されて、該高圧空気供給路から圧送されくる高圧空気を前記ノズルに導入可能にする高圧流体用通路を有していると共に、前記ノズルは前記移送されてくる前記改良材を前記高圧流体用通路から導入される高圧空気に同伴して高圧噴射可能であることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の高圧噴射地盤改良工法。
【請求項６】
請求項１から５の何れかに記載の打撃式削孔流体噴射装置を、地中に貫入したり引き抜かれる回転軸の下端に連結し、かつ、前記流体移送通路に前記流体を供給する流体供給路を接続し、前記ダウンザホールハンマに圧縮空気を供給する圧縮空気供給路を接続した状態で、
前記打撃式削孔流体噴射装置を前記回転軸と共に回転し、かつ必要に応じて前記縦通路の先端開口より地盤中に前記流体として水を噴射しつつ前記ダウンザホールハンマにより地盤を所定深さまで掘削した後、
前記縦通路の先端開口を閉じると共に引き抜き過程で前記ノズルより前記流体としてセメントミルク等の改良材を地盤中に噴射することを特徴とする高圧噴射地盤改良工法。
【請求項７】
前記回転軸は、軸内の略中心に配置されて前記縦通路に連通される流体移送用内菅と、内部に挿入した前記内管と間隙を保っている中管と、内部に挿入した前記中菅と間隙を保っている外管との三重管からなり、前記内管と中管との間の間隙が前記圧縮空気供給路の圧縮空気を前記ボデー側に圧送可能にし、前記中管と前記外管との間の間隙が高圧空気供給路の高圧空気を前記ボデー側に圧送可能にしていることを特徴とする請求項６に記載の高圧噴射地盤改良工法。
【請求項８】
前記内管は、上部に設けられて栓部材により開閉可能になっていると共に、開状態で請求項３の弁を投入可能な投入口を有していることを特徴とする請求項７に記載の打撃式削孔流体噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、対象地盤に硬質層や岩盤等の障害物が存在する場合に好適な打撃式削孔流体噴射装置、及びそれを用いた高圧噴射地盤改良工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高圧噴射地盤改良工法は、対象地盤にケーシング等の回転軸を所定深さまで貫入し、引き抜き過程で回転軸内に沿って設けられ通路を利用して流体としてセメントミルク等の改良材を地盤中に噴射して改良杭を造成するものである。この地盤改良工法において、地盤に硬質層や岩盤等の障害物が存在する場合は、特許文献１〜３に示されるように、筒状のボデーと、ボデー内に組み込まれて圧縮空気により作動するピストン及び該ピストンの打撃により地盤を掘削するビットを有したダウンザホールハンマと、ボデー内の上下方向に設けられて流体を移送してボデーの先端側より噴射可能にする通路とを備えている削孔流体噴射装置が用いられる。
【０００３】
ここで、特許文献１の構造は、図８（ａ）に示されるごとく、筒状のケーシング１０内に組み込まれて圧縮空気により作動するピストン１１及びピストンの打撃により地盤を掘削するビット１２を有したセメントミルク注入式のダウンザホールハンマにおいて、ケーシング１０と該ケーシングに外嵌した外筒２０との間にセメントミルク流路２１を形成している点、その流路２１は上端に流体としてセメントミルクを供給する流体供給路８を接続し、下端にセメントミルクの排出口２２を有している。
【０００４】
特許文献２の構造は、同（ｂ）に示されるごとく、筒状のボデー５と、ボデー５内に組み込まれて圧縮空気により作動するピストン１２及びピストンの打撃により地盤を掘削するビット１４を有したダウンザホールハンマにおいて、ビット１４に設けられて側面に開口するノズル収容空間１７及びそこに設けられた噴射ノズル２２を有している点と、ビット１４及びダウンザホールハンマ４を構成しているピストン１２等に貫通されている軸孔１４ｃに挿通された主改良材管（改良材供給路）１９を有している。
【０００５】
特許文献３の構造は、図９（ａ），（ｂ）に示されるごとく、本体ケース２内に組み込まれて圧縮空気により作動するピストン９及びピストンの打撃により地盤を掘削するビット１６を有した複数のエアハンマ３、すなわち本体ケース２内にあって、ケース中心に設けらたエアハンマ３及び該エアハンマの周囲にあって等間隔に設けられた三機のエアハンマ３を有したエアハンマ装置において、本体ケース２内にあってエアハンマ３同士の間に位置して上下方向に延びてセメントミルク等の改良材を移送する複数の流体通路１２を有し、また各流体通路１２は下端が本体ケース２の下部先端で開口し、上端が本体ケース２の上面から上方に突出して流体供給管の接続部となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２６４４３５号公報
【特許文献２】特開２００６−３３６３８９号公報
【特許文献３】特開２０１３−２０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記各特許文献の構造は、高圧噴射地盤改良工法の適用に際し、ケーシング等の回転軸の先端に装着されて、対象地盤に含まれる硬質層や砕石等の障害物をエアハンマ（ダウンザホールハンマ）の打撃力で砕きながら貫入した後、引抜過程で装置先端からセメントミルク等の改良材を噴射するため効率的な施工を可能にするが、次のような点から未だ満足できなかった。
【０００８】
すなわち、特許文献１の構造では、セメントミルク等を移送する流体通路がケーシング１０と外筒２０との間に形成されているためセメントミルクの注入ないしは噴射圧が低圧となり、セメントミルクを下端周囲の排出口２２から遠く離れた領域まで到達させることは不可能である。そのため、造成改良杭としては、ダウンホールハンマ径に近いものとなり、杭径が制約されることになる。
【０００９】
特許文献２の構造では、文献１に比べ、セメントミルク等を移送する流体通路が主改良材管１９とＬ字形管２２で形成されているため噴射ノズル２２から遠く離れた領域まで到達可能となり造成される杭径もそれなりに大きくできる。しかし、この構造では、ピストン１２及びビット１４などが主改良材管１９に沿って摺動するため摩擦抵抗を受けたり、摺動部にゴミや土などを挟み込むと打撃力が弱くなる。また、構造が複雑であり機械的故障も多くなり易い。
【００１０】
特許文献３の構造では、文献１や２に比べ、本体ケース２内に複数（好ましくは４機）のエアーハンマ３と、上下に貫通している１以上の流体通路１２とを有している。しかし、この構造では、例えば、合計四機のエアーハンマで構成すると装置の小型化が困難である。また、流体通路１２は、下端が本体ケースの下部先端で開口しているため本体ケースの径方向へは噴射できない。しかも、この構造では、流体通路１２を本体ケース内の中央部を避けて周囲に配置しているため、本体ケースを回転しなから地盤中に貫入する方式だと流体通路への流体供給方式が複雑となり、回転しなから掘削することは困難である。
【００１１】
本発明の目的は、以上のような課題を一掃して、簡単かつ簡明な構造を維持しながら、地盤貫入時はハンマの打撃力と共に必要に応じて高圧水の噴射力も付与可能であり、また、セメントミルク等の改良材を装置の径方向へ高圧噴射できる打撃式削孔流体噴射装置及びそれを用いた高圧噴射地盤改良工法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため請求項１の発明は、形態例として示した図面を参照して特定すると、筒状のボデー１と、前記ボデー内に組み込まれて圧縮空気により作動するピストン２２及び該ピストンの打撃により地盤を掘削するビット２３を有したダウンザホールハンマ２と、前記ボデー内の上下方向に設けられて流体を移送して前記ボデーの先端側より噴射可能にする流体移送通路３とを備えている削孔流体噴射装置Ａにおいて、前記流体移送通路３は、前記ボデー１の略中心上下方向に延びている縦通路３０と、前記縦通路に接続されて前記縦通路に移送されてくる前記流体を前記ボデーの径方向に導く横通路３１と、前記横通路の先端に設けられて前記流体を前記ボデーの外へ噴射するノズル３５とを有し、前記ダウンザホールハンマ２は、前記ボデー１と前記縦通路３０との間に形成される空間にあって、前記横通路３１の方向と略９０度変位し、かつ、前記縦通路３０を挟んだ左右又は前後に配置された二機からなることを特徴としている。
【００１３】
以上の本発明は、請求項２から４で特定したように具体化されることがより好ましい。
(１)、前記縦通路３０の先端開口は弁手段３３により開閉可能になっている構成である（請求項２）。
(２)、前記弁手段３３は、前記縦通路３０の先端に設けられた弁座３３ｂと、前記縦通路内に投入されて前記弁座に係合する略ボール形の弁３４とからなる構成である（請求項３）。
【００１４】
(３)、前記縦通路３０は下部１８が上部に対し着脱可能に連結されている構成である（請求項４）。
(４)、前記ボデー１は高圧空気供給路６０から圧送されくる高圧空気を前記ノズル３５に導入可能にする高圧流体用通路（形態例だと、この通路に対応する箇所として通路１２ｂと１２ｃ、通路用空間１５及び接続孔１３ｅ）を有していると共に、前記ノズル３５は前記移送されてくる前記改良材を前記高圧流体用通路６０から導入される高圧空気に同伴して高圧噴射可能な構成である（請求項５）。
【００１５】
これに対し、請求項６の高圧噴射地盤改良工法は、請求項１から４の何れかに記載の打撃式削孔流体噴射装置Ａを、地中に貫入したり引き抜かれる回転軸Ｂの下端に連結し、かつ、前記流体移送通路３に前記流体を供給する流体供給路４０を接続し、前記ダウンザホールハンマ２に圧縮空気を供給する圧縮空気供給路５０を接続した状態で、前記打撃式削孔流体噴射装置Ａを前記回転軸Ｂと共に回転し、かつ必要に応じて前記縦通路３０の先端開口より地盤中に前記流体として水を噴射しつつ前記ダウンザホールハンマ２により地盤を所定深さまで掘削した後、前記縦通路３０の先端開口を閉じると共に引き抜き過程で前記ノズル３３より前記流体としてセメントミルク等の改良材を地盤中に噴射することを特徴としている。
【００１６】
以上の本発明は、請求項６と７で特定したように具体化されることがより好ましい。
(１)、前記回転軸Ｂは、軸内の略中心に配置されて前記縦通路３０に連通される流体移送用内菅４と、内部に挿入した前記内管と間隙を保っている中管５と、内部に挿入した前記中菅と間隙を保っている外管６との三重管からなり、前記内管と中管との間の間隙ａが前記圧縮空気供給路５０の圧縮空気を前記ボデー側に圧送可能にし、前記中管と前記外管との間の間隙ｂが高圧空気供給路６０の高圧空気を前記ボデー側に圧送可能にする構成である（請求項７）。
(２)、前記内管４は、上部に設けられて栓部材４５により開閉可能になっていると共に、開状態で請求項３の弁３４を投入可能な投入口（例えば管部４２の孔４２ａ）を有している構成である（請求項８）。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の発明では、まず、流体移送通路が特許文献２と同様にボデーの中心上下方向に配置されている縦通路を有しているため、特許文献１や３に比べて、ボデーの回転状態において流体をスイベルなどを介して縦通路に所定の圧力で供給可能となる。これに加え、この発明では、特許文献２に比べて、前記の縦通路と共に、該縦通路に接続されて流体をボデーの径方向に導く横通路及び該横通路に装着されて流体をボデー周囲の外へ噴射可能にするノズルを有している。このため、流体移送経路としては、縦通路の下端開口より下方へ噴射する縦経路、及び横通路側のノズルからボデー周囲の外へ噴射する横経路の２系統を有しているため、請求項５から７に例示されるごとく流体として水と改良材とを使い分けることが可能となる。また、地中の硬質層等の障害物に対する掘削力としては、ボデーの中心上下方向に配置された縦通路の下端からの高圧水の噴射力と、縦通路を挟んで並列配置された各ダウンザホールハンマの打撃力とを効率よく付与できる。勿論、ダウンザホールハンマは二機構成であり単一構成に比べ掘削力を増大でき、かつ、特許文献３の三機構成に比べ装置の小型化も維持し易くなる。
【００１８】
請求項２の発明では、縦通路の先端開口が弁手段により開閉可能になっているため、例えば弁手段で閉状態に切り換えて、流体としてセメントミルク等の改良材を横通路及びノズルよりボデー周囲の外へ噴射することが可能となる。この場合、請求項３の発明では、弁手段が縦通路の先端開口に設けられた弁座と略ボール形の弁とからなる簡明な構成であるため、誤作動や故障を生じ難い点で優れている。
【００１９】
請求項４の発明では、縦通路の下端は摩耗したり目詰まりを起こし易いが、そのような場合に縦通路の下部を上部に対し着脱することで容易に保守点検等が可能となる。請求項３の場合は投入された弁の回収も容易になる。
【００２０】
請求項５の発明では、例えば、流体として改良材が横通路に装着されたノズルから高圧空気用通路から導入される高圧空気に同伴されて高圧噴射されるため、造成される改良杭の杭径をより拡大可能となる。
【００２１】
請求項６の発明では、高圧噴射地盤改良工法として、以上の打撃式削孔流体噴射装置を回転軸と共に回転し、かつ必要に応じて縦通路の先端より地盤中に流体として水を噴射しつつ二機のダウンザホールハンマにより地盤を効率よく掘削可能となる。また、所定深さまで貫入した後は、縦通路の先端を閉じると共に引き抜き過程で横通路に装着されたノズルより流体としてセメントミルク等の改良材を地盤中に高圧力で効率よく噴射可能となる。
【００２２】
請求項７の発明では、以上の打撃式削孔流体噴射装置に連結される回転軸が横断面で三重管からなり、流体移送用内管と中管との間の隙間を圧縮空気供給路の圧縮空気を送る箇所として利用し、中管と外管との間の隙間を高圧空気供給路として利用しているため、図１に例示されるような簡易なスイベル構造を適用可能となり、ボデー内にあって圧縮空気供給路からの圧縮空気を各ダウンザホールハンマに作用させたり、高圧空気供給路からの高圧空気を横通路に装着されたノズルに作用させることができる。
【００２３】
請求項８の発明では、内管が上部に設けられた投入口から請求項３の弁を投入可能なため、上記弁手段として故障が起きにくい簡明な構造及び操作性が実現される。操作性の点は、図７から推察されるごとく弁が削孔流体噴射装置に連結される回転軸が最も深く貫入された状態で投入されるため地表側から容易に投入可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の打撃式削孔流体噴射装置及びそれに連結された回転軸並びにスイベル構造を示した模式断面図である。
【図２】図１の打撃式削孔流体噴射装置の細部を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は下面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面（但し、上下の中間部及び各ダウンザホールハンマは断面していない）、（ｄ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図３】図１の細部を示し、（ａ）は図１のＣ−Ｃ線断面図、（ｂ）は同図のＤ−Ｄ線断面図、（ｃ）はＥ−Ｅ線断面図である。
【図４】上記打撃式削孔流体噴射装置の下部側の構造を示す分解図である。
【図５】（ａ）と（ｂ）は図１の上部（最上段のスイベル）側構造を示す説明図である。
【図６】本発明の高圧噴射地盤改良工法を模式的に示し、（ａ）と（ｂ）は掘削を開始した直前の状態を示す側面図と正面図、（ｃ）は更に地中の障害物を破砕した掘削状態を示す正面図である。
【図７】（ａ）は図６（ｃ）から更に深くまで掘削した状態を示す正面図、（ｂ）は所定深さに達した後、改良材を横管のノズルより噴射している状態を示す正面図、（ｃ）はそのノズルからの噴射を停止した状態を示す正面図である。
【図８】（ａ）は特許文献１の装置要部を示す断面図、（ｂ）は特許文献２の装置要部を示す断面図である。
【図９】（ａ）と（ｂ）は特許文献３の装置要部を示す断面図と下面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の形態例を図面を参照して説明する。この説明では、装置特徴、それを用いた高圧噴射地盤改良工法を実施する際の工法実施の準備、施工要領の順に述べる。
【００２６】
（装置特徴）形態例の打撃式削孔流体噴射装置Ａは、図１〜図４に示されるごとく、ケーシング等の回転軸Ｂの下端側に連結されて回転軸Ｂと共に、対象地盤の所定深さまで貫入され、引き抜き過程で回転軸Ｂ内に沿って設けられた内管４などを利用して流体としてセメントミルク等の改良材を地盤中に噴射して図７（ｃ）の改良杭Ｄを造成するために好適なもので、ボデー１と、ボデー１内に組み込まれているダウンザホールハンマ２と、ボデー１内の中心上下方向に設けられて流体ｘを移送してボデー１の先端側より噴射可能にする流体移送通路３とを備えている。
【００２７】
ここで、ボデー１は、長さが約６０〜１５０ｃｍの円筒状からなり、上筒部１０に対し下筒部１１が着脱可能に連結されている。上筒部１０は、内周の下側に設けられた雌ねじ１０ａと、上開口内に装着されて筒上方へ突出されている上ブロック１２と、筒周囲に開口された２つの窓１０ｂ、及び筒内にあって各窓１０ｂを閉じる箇所に装着された中ブロック１３とを有している。これに対し、下筒部１１は、上筒部１０に比べかなり短寸となっており、上側周囲に設けられた雄ねじ１１ａと、筒内に装着された下ブロック１４とを有している。そして、下筒部１１は、上筒部１０に対し雌ねじ１０ａと雄ねじ１１ａとの螺合により連結される。ボデー１は、上ブロック１２と中ブロック１３との間の上空間１５と、中ブロック１３と下ブロック１４との間の下空間１７とに筒内を区画している。各ブロック１２，１３には、縦通路用通路１２ａ，１３ａが中心軸方向に貫通されている。
【００２８】
また、上ブロック１２は、上側が連結部に設定されており、前記した通路１２ａと、通路１２ａと平行に設けられて通路１２ａより径小な２つの上通路１２ｂ及び各上通路１２ｂに連通された上通路１２ｂより径大な単一の下通路１２ｃと、通路１２ｂ及び下通路１２ｃと略９０度変位すると共に縦通路３０を挟んだ左右又は前後に設けられたダウンザホールハンマ２の上側を装着する２つの逆凹所１２ｅと、図３のごとく上端側から通路１２ａと平行に設けられて各逆凹所１２ｅと連通している片側３つ合計６つの圧縮空気用通路１２ｄとを有している。このうち、通路１２ａは、中ブロック１３の通路１３ａに連結管１６により接続されている。各逆凹所１２ｅの内周には雌ねじ１２ｆが設けられている。雌ねじ１２ｆには、ダウンザホールハンマ２の上周囲に設けられた雄ねじ２６が螺合される。
【００２９】
中ブロック１３及び下ブロック１４には、前記各凹所１２ｅの真下に貫通形成されて、各凹所１２ｅに上端側を装着したダウンザホールハンマ２を挿通する対向した貫通孔１３ｃ，１４ｂが設けられている。また、中ブロック１３には、通路１３ａに接続されて半径方向に貫通されている２つの横孔１３ｂと、ブロック周囲に設けられて各横孔１３ｂを中心とした装着穴１３ｄと、上空間１５と各装着穴１３ｄとを連通している２つの接続孔１３ｅとを有している。このうち、各横孔１３ｂは、通路１３ａから枝分かれした横通路３１であり、向きが各貫通孔１３ｃと略９０度変位し、かつ、高さが多少異なる箇所に設けられている。
【００３０】
各装着穴１３ｄにはノズル３５が装着されている。このノズル３５は、図１の下側拡大図に示されるごとく横通路３１から移送されてくる流体を受け入れて窓１０ａより噴射可能にする噴射孔３５ａと、接続孔１３ｅから圧送されてくる高圧空気を受け入れて噴射孔３５ａに導く高圧流体用導入孔３５ｂとを有している。すなわち、ノズル３５としては、例えば、縦通路３０及び横通路３１を介して噴射孔３５ａに移送されてくる流体としてセメントミルク等の改良材を、上空間１５及び接続孔１３ｅを介して導入孔３５ｂに圧送される高圧空気を噴射孔３５ａに導入することによりその高圧空気に同伴して高圧噴射可能にする構成であればよい。
【００３１】
下ブロック１４には、通路１２ａ，１３ａと同軸線上に貫通された連通孔１４ａが設けられている。この連通孔１４ａには連結管１８が装着される。つまり、連結管１８の上端側は、中ブロック１３の通路１３ａに対しパッキン等を介して着脱可能に連結される。連結管１８の下端側は、下筒部１１の下端の手前付近まで延び、内側に装着した弁手段３３を構成しているノズルを有している。このノズルは、図４のごとく流体として水などを真下へ噴射する孔３３ａと、孔３３ａの上側に位置して球体ないしはボール形の弁３４で開閉される弁座３３ｂとを形成している。
【００３２】
ところで、本発明の縦通路３０は、上ブロックの通路１２ａと、連結管１６と、中ブロックの通路１３ａと、連結管１８とからなる。流体移送通路３は、縦通路３０と横通路３１とからなる。但し、縦通路３０としては、例えば、連結管１６を延長して通路１３ａも管構成にし、その延長連結管に対して連結管１８を直に又は接続管を介して着脱可能に連結するようにしてもよい。その場合、延長連結管は、下空間１７まで延ばし、下空間１７内で連結管１８と着脱可能にすることが好ましい。一方、上ブロック１２と中ブロック１３とを一体化することも可能である。その場合は、一体化したブロックに対し、通路１２ａ，１３ａつまり縦通路及び縦通路から枝分かれした横通路を設けたり、貫通孔１３ｃに相当する孔や逆凹所１２ｅに相当する箇所を形成したり、上通路１２ｂ及び下通路１２ｃと接続孔１３ｅとを連通するような圧縮空気用通路を設けることになる。
【００３３】
また、ダウンザホールハンマ２は、これ自体はよく知られた構造であり、図４のごとくシリンダ２０内に組み込まれて圧縮空気により作動するピストン２２及びピストン２２の打撃により突出して地盤を掘削するビット２３を有しており、ピストン２２の往復運動にて作動されるビット２３の打撃により玉石，岩盤などを破砕するものである。同図のＬはそのビット２３の突出する寸法である。符号２１はシリンダ２０の連結された案内支持部材、符号２４はバルブ細管、符号２５は削孔用チップ、２２ａ，２３ａは内部流通路である。以上のようなダウンザホールハンマとしては、例えば特開２００７−７７５７９号公報等に開示されている構造又はそれに類似の構造であればよい。なお、このダウンザホールハンマ２は、上端周囲に設けられた雄ねじ２６を有し、ボデー１０に対し中ブロックの貫通孔１３ｃ及び下ブロックの貫通孔１４ｂへの挿入による位置決め状態で、雄ねじ２６と雌ねじ１２ｆとの螺合により装着される。
【００３４】
（工法実施の準備）形態例の高圧噴射地盤改良工法は、図１に例示されるごとく以上の打撃式削孔流体噴射装置Ａが地中に貫入したり引き抜かれる回転軸Ｂの下端に直接又は軸継手Ｃなどを介して連結されると共に、流体移送通路３に流体ｘを供給する流体供給路４０がスイベル７Ｃなどを介して接続され、ダウンザホールハンマ２に圧縮空気を供給する圧縮空気供給路５０がスイベル７Ｂなどを介して接続され、ノズル３５に高圧空気を供給する高圧空気供給路６０がスイベル７Ａなどを介して接続される。その状態から、一般的には、図６及び図７に例示されるごとく削孔流体噴射装置Ａを回転軸Ｂと共に回転したり地中に貫入したり引き抜くためボーリングマシン８又はそれに類似の装置が用いられると共に、各スイベル７Ａ〜７Ｃ、回転軸Ｂ、削孔流体噴射装置Ａ、流体供給路４０、圧縮空気供給路５０、高圧空気供給路６０をまとめて吊り込むためのクレーン等の吊り手段９が用いられる。実施工では、ボーリングマシン８を地盤の所定位置に移動した後、吊り手段９で各スイベル７Ａ〜７Ｃ等の各部材を吊り上げて、図６に示されるごとくボーリングマシン側チャック部８Ａに対し上より下降しながら挿入してセットすることになる。
【００３５】
ここで、回転軸Ｂは、軸内の略中心に配置されて上記した縦通路３０に連通される流体移送用内菅４と、内管４の外側に配置されて内部に挿入した内管４と所定の間隙ａを保っている中管５と、中管５の外側に配置されて内部に挿入した中菅５と所定の間隙ｂを保っている外管６との三重管からなる。そして、回転軸Ｂは、内菅４が流体供給路４０から送られてくる流体ｘをスイベル７Ｃを介して導入して縦通路３０の方向へ移送可能にし、内管４と中管５との間の間隙ａが圧縮空気供給路５０から圧送されてくる圧縮空気ｙをスイベル７Ｂを介して導入して通路１２ｄの方向へ圧送可能にし、中管５と外管６との間の間隙ｂが高圧空気供給路６０から圧送されてくる高圧空気ｚをスイベル７Ａを介して導入して上通路１２ｂの方向へ圧送可能にする。
【００３６】
詳述すると、スイベル７Ａは、外管の上端６ａと中管の上端５ａとに対し回転自在に組み付けられると共に、導入部に高圧空気供給路６０を接続具６１などにより連結される。スイベル７Ｂは、中管の上端７ａと内管の上端４ａとに対し回転自在に組み付けられると共に、導入部に圧縮空気供給路５０を接続具５１などにより連結される。これに対し、スイベル７Ｃは、内管の上端４ａに対し回転自在に組み付けられると共に、上端に連結されたＬ形のエルボ７Ｄを有し、該エルボ７Ｄの導入部に気体供給路４０を接続具４１などにより連結される。気体供給路４０、圧縮空気供給路５０、高圧空気供給路６０は、地表側に設置された対応する設備にポンプ等を介して接続されている。なお、高圧空気と圧縮空気とは、空気の圧縮度が異なるだけで実質的に同じである。
【００３７】
また、エルボ７Ｄは、図５に示したごとく垂直部に連結されて栓部材４５で開閉される管部４２を有している。つまり、管部４２は、エルボ７ＤのＬ形通路のうち垂直通路部に連通されていると共に、基端側に設けられた流体の残圧を抜くための孔４２ｃを有している。管内は、円形の孔４２ａからなり、孔内周に２つの縦溝４２ｂを形成している。栓部材４５は、頭部４３と、頭下面に突出されて孔４２ａに嵌入される軸部４４と、軸部周囲に設けられて縦溝４２ｂに嵌合される回り止め及びガイド兼用のリブ４４ａと、軸部４４の下側周囲に装着されたパッキン４６とを有している。
【００３８】
そして、栓部材４５は、図１のごとく軸部４４を管内に最後まで押し入れて管部４２及び孔４２ｃを塞いだ閉じ状態と、図５（ａ）のごとく軸部４４を管内より少し引き抜いて孔４２ｃを開放した半閉じ状態と、同（ｂ）のごとく管内から完全に引き抜いた開状態とに切り換えられる。この形態例では、その開状態において、弁手段を構成しているボール形の弁３４が管部４２内に投入される。すると、弁３４は、自重により管部４２からエルボ７Ｄの垂直通路、スイベル７Ｃの通路、内管４、軸継手Ｃの通路ｃ１、縦通路３０を通して弁座３３ｂ上に落下し、弁手段３３を閉じ状態に切り換える。
【００３９】
なお、形態例では、打撃式削孔流体噴射装置Ａの上ブロック１２と回転軸Ｂの下端との間に軸継手Ｃが介在されている。この軸継手Ｃは、図１の上側拡大図から推察されるごとく、上記した内管４に対して管部材４Ａを介して通路１２ｃ（縦通路３０）に連通する通路ｃ１と、上記した間隙ａに対して管部材４Ａ及び５Ａを介して通路１２ｄに連通する通路ａ１と、上記した間隙ｂに対して管部材５Ａを介して通路１２ｂに連通する通路ｂ１とを有している。但し、このような軸継手Ｃは、これ以外にも色々変形されたり、また、省略して上ブロック１２と回転軸Ｂとを直に連結することも可能である。
【００４０】
（施工要領）次に、以上の準備が完了した後、高圧噴射地盤改良工法を実施する手順と要領について図６及び図７を参照し明らかにする。なお、施工時には、硬質層や岩盤等の障害物が対象地盤の表層付近等に存在していることが分かっているものとする。
【００４１】
図６（ａ），（ｂ）は、上記準備が完了した状態から、削孔流体噴射装置Ａがボーリングマシン側チャック部８Ａの駆動部により回転軸１と共に回転されながら、ダウンザホールハンマ２が圧縮空気ｙの移送により駆動され、その駆動によって出没されるビット２３により地盤を掘削し障害物を粉砕している初期状態である。この掘削貫入時には、流体ｘとして水が移送されて弁手段３３を構成しているノズルの孔３３ａから噴射される。
【００４２】
図６（ｃ）及び図７（ａ）は、削孔流体噴射装置Ａが障害物を貫通し更に掘削貫入している状態を示している。この掘削貫入では、削孔流体噴射装置Ａの回転力と、二機のダウンザホールハンマ２による打撃力と、ボデー１０の先端から真下に噴射される水の噴射力とにより障害物を含めて効率よく破砕及び穿孔が可能となり、従来よりも短時間で目的の深さに達し施工の高速化も実現される。なお、この掘削貫入過程では、二機のダウンザホールハンマ２がビッド２３の通路２３ａから圧縮空気を吐出する。この例では、その吐出された圧縮空気により、掘削土の一部が噴射された水と共に上昇移動されて地表側へ排土し易くなる。
【００４３】
図７（ａ）から目的の深さまで到達、正確には２つのノズル３５のうち、上側のノズル３５の噴射口が目的の深さに達したら流体ｘである水の噴射を停止する。その後は、図５（ｂ）のごとく栓部材４５を管部４２から外して、弁（この例では鋼球）３４を投入する。すると、弁手段３３は、弁３４が落下され弁座３３ｂ上に受け止められて孔３３ａを塞ぐことで閉状態になる。
【００４４】
図７（ｂ）は、流体ｘとしてセメントミルク（改良材）が移送されると共に、高圧空気ｚが圧送されて、ノズル３３がセメントミルクを高圧空気に同伴してボデー１の周囲外へ高圧噴射を開始した状態を示している。この状態から、図７（ｃ）のごとく削孔流体噴射装置Ａは回転軸１と共に回転されながら引き抜かれる。この引き抜き過程では、セメントミルクの移送流量や高圧空気の圧力などが予め決められた値に制御されることにより、セメントミルクをノズル３３からより遠くまで飛ばされようにして、図７（ｃ）のごとく従来より径大な改良杭Ｄを造成可能となる。なお、この引き抜き過程では、圧縮空気ｙの供給を停止してもよいが、好ましくはシリンダ２０内に土などの逆流を防ぐため掘削貫入時より圧縮空気ｙの圧送量を少なくなるよう切り換える。
【００４５】
そして、流体ｘであるセメントミルク及び高圧空気ｚは、削孔流体噴射装置Ａが所定深さ（改良区域深度）まだ引き抜かれた時点で移送を停止する。その後は、削孔流体噴射装置Ａを地上まで引き抜く。そして、通常は、削孔流体噴射装置Ａのボデー１やノズル３５などを水などで洗浄した後、下筒部１１を上筒部１０から分離して弁３４を回収し再び連結することになる。
【００４６】
以上のようにして、この高圧噴射地盤改良工法では、削孔流体噴射装置Ａを回転軸Ｂと共に回転し、かつ必要に応じて縦通路３０の先端より弁手段３３を介して地盤中に流体ｘとして水を噴射しつつ二機のダウンザホールハンマ２により地盤を効率よく掘削可能となる。また、削孔流体噴射装置Ａを所定深さまで貫入した後は、縦通路３０の先端開口を閉じると共に引き抜き過程で横通路３１に装着されたノズル３５より流体としてセメントミルク等の改良材を地盤中に高圧力で効率よく噴射可能となる。しかも、この工法では、回転軸Ｂが横断面で三重管からなり、内管４と中管５との間の隙間ａを圧縮空気供給路として利用し、中管５と外管６との間の隙間ｂを高圧空気供給路として利用しているため、構成簡易なスイベル構造が可能となる。
【００４７】
なお、本発明は、以上の装置構造と高圧噴射地盤改良工法に何ら制約されるものではない。本発明は、請求項１と６で特定される技術要素を備えておればよく、細部は必要に応じて種々変更可能なものである。例えば、装置構造としてはノズル３５を単一構成にすることである。弁３４を回収する構成と関係して、連結管１８は中ブロックの通路１３ａに対し螺合等により着脱可能に連結し、かつ下ブロック１４の連通孔１４ａに引き抜き可能にすることにより、弁３４を回収するときに連結管１８だけを着脱可能にすることである。
【符号の説明】
【００４８】
Ａ・・・打撃式削孔流体噴射装置
Ｂ・・・回転軸（４は内管、５は中管、６は外管）
１・・・ボデー（１０は上筒部、１１は下筒部）
２・・・ダウンザホールハンマ（２２はピストン、２３はビット）
３・・・流体移送通路（３０は縦通路、３１は横通路）
７Ａ〜７Ｃ・・・スイベル
８・・・ボーリングマシン（８Ａはチャック部）
９・・・吊り手段
３３・・・弁手段（３３ｂは弁座、３４は弁）
３５・・・ノズル（３５ａは噴射孔、３５ｂは高圧空気用導入孔）
４２・・・管部（４２ａは投入口である孔）
４５・・・栓部材
４０・・・流体（水又は改良材）供給路
５０・・・圧縮空気供給路
６０・・・高圧空気供給路
【図１】
2015140546.tif 000003
【図２】
2015140546.tif 000004
【図３】
2015140546.tif 000005
【図４】
2015140546.tif 000006
【図５】
2015140546.tif 000007
【図６】
2015140546.tif 000008
【図７】
2015140546.tif 000009
【図８】
2015140546.tif 000010
【図９】
2015140546.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成27年3月24日(2015.3.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のボデーと、前記ボデー内に組み込まれて圧縮空気により作動するピストン及び該ピストンの打撃により地盤を掘削するビットを有したダウンザホールハンマと、前記ボデー内の上下方向に設けられ流体として改良材又は水を移送して前記ボデーの先端側より噴射可能にする流体移送通路とを備えている削孔流体噴射装置において、
前記流体移送通路は、前記ボデーの略中心上下方向に延びている縦通路と、前記縦通路に接続されて前記縦通路に移送されてくる前記流体を前記ボデーの径方向に導く横通路と、前記横通路の先端に設けられて前記流体を前記ボデーの外へ噴射するノズルと、前記縦通路の先端開口を開閉する弁手段とを有し、
前記ダウンザホールハンマは、前記ボデーと前記縦通路との間に形成される空間にあって、前記横通路の方向と略９０度変位し、かつ、前記縦通路を挟んだ左右又は前後に配置された二機からなることを特徴とする打撃式削孔流体噴射装置。
【請求項２】
前記弁手段は、前記縦通路の先端に設けられた弁座と、前記縦通路内に投入されて前記弁座に係合する弁とからなることを特徴とする請求項１に記載の打撃式削孔流体噴射装置。
【請求項３】
前記ボデーは高圧空気供給路に接続されて、該高圧空気供給路から圧送されくる高圧空気を前記ノズルに導入可能にする高圧流体用通路を有していると共に、前記ノズルは前記移送されてくる前記流体として改良材を前記高圧流体用通路から導入される高圧空気に同伴して高圧噴射可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の打撃式削孔流体噴射装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れかに記載の打撃式削孔流体噴射装置を、地中に貫入したり引き抜かれる回転軸の下端に連結し、かつ、前記流体移送通路に前記流体を供給する流体供給路を接続し、前記ダウンザホールハンマに圧縮空気を供給する圧縮空気供給路を接続した状態で、
前記打撃式削孔流体噴射装置を前記回転軸と共に回転し、かつ前記弁手段の開状態で前記縦通路の先端開口より地盤中に前記流体として水を噴射しつつ前記ダウンザホールハンマにより地盤を所定深さまで掘削した後、
前記縦通路の先端開口を前記弁手段にて閉じると共に引き抜き過程で前記ノズルより前記流体としてセメントミルク等の改良材を地盤中に噴射することを特徴とする高圧噴射地盤改良工法。
【請求項５】
前記回転軸は、軸内の略中心に配置されて前記縦通路に連通される流体移送用内管と、内部に挿入した前記内管と間隙を保っている中管と、内部に挿入した前記中管と間隙を保っている外管との三重管からなり、前記内管と中管との間の間隙が前記圧縮空気供給路の圧縮空気を前記ボデー側に圧送可能にし、前記中管と前記外管との間の間隙が高圧空気供給路の高圧空気を前記ボデー側に圧送可能にしていることを特徴とする請求項４に記載の高圧噴射地盤改良工法。
【請求項６】
前記内管は、栓部材により開閉可能になっていると共に、開状態で請求項２の弁を投入可能な投入口を有していることを特徴とする請求項５に記載の高圧噴射地盤改良工法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、対象地盤に硬質層や岩盤等の障害物が存在する場合に好適な打撃式削孔流体噴射装置、及びそれを用いた高圧噴射地盤改良工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高圧噴射地盤改良工法は、対象地盤にケーシング等の回転軸を所定深さまで貫入し、引き抜き過程で回転軸内に沿って設けられ通路を利用して流体としてセメントミルク等の改良材を地盤中に噴射して改良杭を造成するものである。この地盤改良工法において、地盤に硬質層や岩盤等の障害物が存在する場合は、特許文献１〜３に示されるように、筒状のボデーと、ボデー内に組み込まれて圧縮空気により作動するピストン及び該ピストンの打撃により地盤を掘削するビットを有したダウンザホールハンマと、ボデー内の上下方向に設けられて流体を移送してボデーの先端側より噴射可能にする通路とを備えている削孔流体噴射装置が用いられる。
【０００３】
ここで、特許文献１の構造は、図８（ａ）に示されるごとく、筒状のケーシング１０内に組み込まれて圧縮空気により作動するピストン１１及びピストンの打撃により地盤を掘削するビット１２を有したセメントミルク注入式のダウンザホールハンマにおいて、ケーシング１０と該ケーシングに外嵌した外筒２０との間にセメントミルク流路２１を形成している点、その流路２１は上端に流体としてセメントミルクを供給する流体供給路８を接続し、下端にセメントミルクの排出口２２を有している。
【０００４】
特許文献２の構造は、同（ｂ）に示されるごとく、筒状のボデー５と、ボデー５内に組み込まれて圧縮空気により作動するピストン１２及びピストンの打撃により地盤を掘削するビット１４を有したダウンザホールハンマにおいて、ビット１４に設けられて側面に開口するノズル収容空間１７及びそこに設けられた噴射ノズル２２を有している点と、ビット１４及びダウンザホールハンマ４を構成しているピストン１２等に貫通されている軸孔１４ｃに挿通された主改良材管（改良材供給路）１９を有している。
【０００５】
特許文献３の構造は、図９（ａ），（ｂ）に示されるごとく、本体ケース２内に組み込まれて圧縮空気により作動するピストン９及びピストンの打撃により地盤を掘削するビット６を有した複数のエアハンマ３、すなわち本体ケース２内にあって、ケース中心に設けらたエアハンマ３及び該エアハンマの周囲にあって等間隔に設けられた三機のエアハンマ３を有したエアハンマ装置において、本体ケース２内にあってエアハンマ３同士の間に位置して上下方向に延びてセメントミルク等の改良材を移送する複数の流体通路１２を有し、また各流体通路１２は下端が本体ケース２の下部先端で開口し、上端が本体ケース２の上面から上方に突出して流体供給管の接続部となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２６４４３５号公報
【特許文献２】特開２００６−３３６３８９号公報
【特許文献３】特開２０１３−２０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記各特許文献の構造は、高圧噴射地盤改良工法の適用に際し、ケーシング等の回転軸の先端に装着されて、対象地盤に含まれる硬質層や砕石等の障害物をエアハンマ（ダウンザホールハンマ）の打撃力で砕きながら貫入した後、引抜過程で装置先端からセメントミルク等の改良材を噴射するため効率的な施工を可能にするが、次のような点から未だ満足できなかった。
【０００８】
すなわち、特許文献１の構造では、セメントミルク等を移送する流体通路がケーシング１０と外筒２０との間に形成されているためセメントミルクの注入ないしは噴射圧が低圧となり、セメントミルクを下端周囲の排出口２２から遠く離れた領域まで到達させることは不可能である。そのため、造成改良杭としては、ダウンホールハンマ径に近いものとなり、杭径が制約されることになる。
【０００９】
特許文献２の構造では、文献１に比べ、セメントミルク等を移送する流体通路が主改良材管１９とＬ字形管２１で形成されているため噴射ノズル２２から遠く離れた領域まで到達可能となり造成される杭径もそれなりに大きくできる。しかし、この構造では、ピストン１２及びビット１４などが主改良材管１９に沿って摺動するため摩擦抵抗を受けたり、摺動部にゴミや土などを挟み込むと打撃力が弱くなる。また、構造が複雑であり機械的故障も多くなり易い。
【００１０】
特許文献３の構造では、文献１や２に比べ、本体ケース２内に複数（好ましくは４機）のエアーハンマ３と、上下に貫通している１以上の流体通路１２とを有している。しかし、この構造では、例えば、合計四機のエアーハンマで構成すると装置の小型化が困難である。また、流体通路１２は、下端が本体ケースの下部先端で開口しているため本体ケースの径方向へは噴射できない。しかも、この構造では、流体通路１２を本体ケース内の中央部を避けて周囲に配置しているため、本体ケースを回転しなから地盤中に貫入する方式だと流体通路への流体供給方式が複雑となり、回転しなから掘削することは困難である。
【００１１】
本発明の目的は、以上のような課題を一掃して、簡単かつ簡明な構造を維持しながら、地盤貫入時はハンマの打撃力と共に必要に応じて高圧水の噴射力も付与可能であり、また、セメントミルク等の改良材を装置の径方向へ高圧噴射できる打撃式削孔流体噴射装置及びそれを用いた高圧噴射地盤改良工法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため請求項１の発明は、形態例として示した図面を参照して特定すると、筒状のボデー１と、前記ボデー内に組み込まれて圧縮空気により作動するピストン２２及び該ピストンの打撃により地盤を掘削するビット２３を有したダウンザホールハンマ２と、前記ボデー内の上下方向に設けられて流体として改良材又は水を移送して前記ボデーの先端側より噴射可能にする流体移送通路３とを備えている削孔流体噴射装置Ａにおいて、前記流体移送通路３は、前記ボデー１の略中心上下方向に延びている縦通路３０と、前記縦通路に接続されて前記縦通路に移送されてくる前記流体を前記ボデーの径方向に導く横通路３１と、前記横通路の先端に設けられて前記流体を前記ボデーの外へ噴射するノズル３５と、前記縦通路の先端開口を開閉する弁手段３３とを有し、前記ダウンザホールハンマ２は、前記ボデー１と前記縦通路３０との間に形成される空間にあって、前記横通路３１の方向と略９０度変位し、かつ、前記縦通路３０を挟んだ左右又は前後に配置された二機からなることを特徴としている。
【００１３】
以上の本発明は、請求項２から４で特定したように具体化されることがより好ましい。
(１)、前記弁手段３３は、前記縦通路３０の先端に設けられた弁座３３ｂと、前記縦通路内に投入されて前記弁座に係合する略ボール形の弁３４とからなる構成である（請求項２）。
【００１４】
(２)、前記ボデー１は高圧空気供給路６０から圧送されくる高圧空気を前記ノズル３５に導入可能にする高圧流体用通路（形態例だと、この通路に対応する箇所として通路１２ｂと１２ｃ、通路用空間１５及び接続孔１３ｅ）を有していると共に、前記ノズル３５は前記移送されてくる前記流体として改良材を前記高圧流体用通路６０から導入される高圧空気に同伴して高圧噴射可能な構成である（請求項３）。
【００１５】
これに対し、請求項４の高圧噴射地盤改良工法は、請求項１から３の何れかに記載の打撃式削孔流体噴射装置Ａを、地中に貫入したり引き抜かれる回転軸Ｂの下端に連結し、かつ、前記流体移送通路３に前記流体を供給する流体供給路４０を接続し、前記ダウンザホールハンマ２に圧縮空気を供給する圧縮空気供給路５０を接続した状態で、前記打撃式削孔流体噴射装置Ａを前記回転軸Ｂと共に回転し、かつ前記弁手段３３の開状態で前記縦通路３０の先端開口より地盤中に前記流体として水を噴射しつつ前記ダウンザホールハンマ２により地盤を所定深さまで掘削した後、前記縦通路３０の先端開口を前記弁手段３３にて閉じると共に引き抜き過程で前記ノズル３５より前記流体としてセメントミルク等の改良材を地盤中に噴射することを特徴としている。
【００１６】
以上の本発明は、請求項５と６で特定したように具体化されることがより好ましい。
(１)、前記回転軸Ｂは、軸内の略中心に配置されて前記縦通路３０に連通される流体移送用内管４と、内部に挿入した前記内管と間隙を保っている中管５と、内部に挿入した前記中管と間隙を保っている外管６との三重管からなり、前記内管と中管との間の間隙ａが前記圧縮空気供給路５０の圧縮空気を前記ボデー側に圧送可能にし、前記中管と前記外管との間の間隙ｂが高圧空気供給路６０の高圧空気を前記ボデー側に圧送可能にする構成である（請求項５）。
(２)、前記内管４は、栓部材４５により開閉可能になっていると共に、開状態で請求項２の弁３４を投入可能な投入口（例えば管部４２の孔４２ａ）を有している構成である（請求項６）。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の発明では、まず、流体移送通路が特許文献２と同様にボデーの中心上下方向に配置されている縦通路を有しているため、特許文献１や３に比べて、ボデーの回転状態において流体をスイベルなどを介して縦通路に所定の圧力で供給可能となる。これに加え、この発明では、特許文献２に比べて、前記の縦通路と共に、該縦通路に接続されて流体をボデーの径方向に導く横通路及び該横通路に装着されて流体をボデー周囲の外へ噴射可能にするノズルを有している。このため、流体移送経路としては、縦通路の下端開口より下方へ噴射する縦経路、及び横通路側のノズルからボデー周囲の外へ噴射する横経路の２系統を有しているため、請求項４に例示されるごとく流体として水と改良材とを使い分けることが可能となる。また、地中の硬質層等の障害物に対する掘削力としては、ボデーの中心上下方向に配置された縦通路の下端からの高圧水の噴射力と、縦通路を挟んで並列配置された各ダウンザホールハンマの打撃力とを効率よく付与できる。勿論、ダウンザホールハンマは二機構成であり単一構成に比べ掘削力を増大でき、かつ、特許文献３の三機構成に比べ装置の小型化も維持し易くなる。
【００１８】
また、以上の発明では、縦通路の先端開口が弁手段により開閉可能になっているため、例えば弁手段で閉状態に切り換えて、流体としてセメントミルク等の改良材を横通路及びノズルよりボデー周囲の外へ噴射することが可能となる。
【００１９】
請求項２の発明では、弁手段が縦通路の先端開口に設けられた弁座と略ボール形の弁とからなる簡明な構成であるため、誤作動や故障を生じ難い点で優れている。
【００２０】
請求項３の発明では、例えば、流体として改良材が横通路に装着されたノズルから高圧空気用通路から導入される高圧空気に同伴されて高圧噴射されるため、造成される改良杭の杭径をより拡大可能となる。
【００２１】
請求項４の発明では、高圧噴射地盤改良工法として、以上の打撃式削孔流体噴射装置を回転軸と共に回転し、かつ縦通路の先端より地盤中に流体として水を噴射しつつ二機のダウンザホールハンマにより地盤を効率よく掘削可能となる。また、所定深さまで貫入した後は、縦通路の先端を閉じると共に引き抜き過程で横通路に装着されたノズルより流体としてセメントミルク等の改良材を地盤中に高圧力で効率よく噴射可能となる。
【００２２】
請求項５の発明では、以上の打撃式削孔流体噴射装置に連結される回転軸が横断面で三重管からなり、流体移送用内管と中管との間の隙間を圧縮空気供給路の圧縮空気を送る箇所として利用し、中管と外管との間の隙間を高圧空気供給路として利用しているため、図１に例示されるような簡易なスイベル構造を適用可能となり、ボデー内にあって圧縮空気供給路からの圧縮空気を各ダウンザホールハンマに作用させたり、高圧空気供給路からの高圧空気を横通路に装着されたノズルに作用させることができる。
【００２３】
請求項６の発明では、内管が上部に設けられた投入口から請求項２の弁を投入可能なため、上記弁手段として故障が起きにくい簡明な構造及び操作性が実現される。操作性の点は、図７から推察されるごとく弁が削孔流体噴射装置に連結される回転軸が最も深く貫入された状態で投入されるため地表側から容易に投入可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の打撃式削孔流体噴射装置及びそれに連結された回転軸並びにスイベル構造を示した模式断面図である。
【図２】図１の打撃式削孔流体噴射装置の細部を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は下面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面（但し、上下の中間部及び各ダウンザホールハンマは断面していない）、（ｄ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図３】図１の細部を示し、（ａ）は図１のＣ−Ｃ線断面図、（ｂ）は同図のＤ−Ｄ線断面図、（ｃ）はＥ−Ｅ線断面図である。
【図４】上記打撃式削孔流体噴射装置の下部側の構造を示す分解図である。
【図５】（ａ）と（ｂ）は図１の上部（最上段のスイベル）側構造を示す説明図である。
【図６】本発明の高圧噴射地盤改良工法を模式的に示し、（ａ）と（ｂ）は掘削を開始した直前の状態を示す側面図と正面図、（ｃ）は更に地中の障害物を破砕した掘削状態を示す正面図である。
【図７】（ａ）は図６（ｃ）から更に深くまで掘削した状態を示す正面図、（ｂ）は所定深さに達した後、改良材を横管のノズルより噴射している状態を示す正面図、（ｃ）はそのノズルからの噴射を停止した状態を示す正面図である。
【図８】（ａ）は特許文献１の装置要部を示す断面図、（ｂ）は特許文献２の装置要部を示す断面図である。
【図９】（ａ）と（ｂ）は特許文献３の装置要部を示す断面図と下面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の形態例を図面を参照して説明する。この説明では、装置特徴、それを用いた高圧噴射地盤改良工法を実施する際の工法実施の準備、施工要領の順に述べる。
【００２６】
（装置特徴）形態例の打撃式削孔流体噴射装置Ａは、図１〜図４に示されるごとく、ケーシング等の回転軸Ｂの下端側に連結されて回転軸Ｂと共に、対象地盤の所定深さまで貫入され、引き抜き過程で回転軸Ｂ内に沿って設けられた内管４などを利用して流体としてセメントミルク等の改良材を地盤中に噴射して図７（ｃ）の改良杭Ｄを造成するために好適なもので、ボデー１と、ボデー１内に組み込まれているダウンザホールハンマ２と、ボデー１内の中心上下方向に設けられて流体ｘを移送してボデー１の先端側より噴射可能にする流体移送通路３とを備えている。
【００２７】
ここで、ボデー１は、長さが約６０〜１５０ｃｍの円筒状からなり、上筒部１０に対し下筒部１１が着脱可能に連結されている。上筒部１０は、内周の下側に設けられた雌ねじ１０ａと、上開口内に装着されて筒上方へ突出されている上ブロック１２と、筒周囲に開口された２つの窓１０ｂ、及び筒内にあって各窓１０ｂを閉じる箇所に装着された中ブロック１３とを有している。これに対し、下筒部１１は、上筒部１０に比べかなり短寸となっており、上側周囲に設けられた雄ねじ１１ａと、筒内に装着された下ブロック１４とを有している。そして、下筒部１１は、上筒部１０に対し雌ねじ１０ａと雄ねじ１１ａとの螺合により連結される。ボデー１は、上ブロック１２と中ブロック１３との間の上空間１５と、中ブロック１３と下ブロック１４との間の下空間１７とに筒内を区画している。各ブロック１２，１３には、縦通路用通路１２ａ，１３ａが中心軸方向に貫通されている。
【００２８】
また、上ブロック１２は、上側が連結部に設定されており、前記した通路１２ａと、通路１２ａと平行に設けられて通路１２ａより径小な２つの上通路１２ｂ及び各上通路１２ｂに連通された上通路１２ｂより径大な単一の下通路１２ｃと、通路１２ｂ及び下通路１２ｃと略９０度変位すると共に縦通路３０を挟んだ左右又は前後に設けられたダウンザホールハンマ２の上側を装着する２つの逆凹所１２ｅと、図３のごとく上端側から通路１２ａと平行に設けられて各逆凹所１２ｅと連通している片側３つ合計６つの圧縮空気用通路１２ｄとを有している。このうち、通路１２ａは、中ブロック１３の通路１３ａに連結管１６により接続されている。各逆凹所１２ｅの内周には雌ねじ１２ｆが設けられている。雌ねじ１２ｆには、ダウンザホールハンマ２の上周囲に設けられた雄ねじ２６が螺合される。
【００２９】
中ブロック１３及び下ブロック１４には、前記各凹所１２ｅの真下に貫通形成されて、各凹所１２ｅに上端側を装着したダウンザホールハンマ２を挿通する対向した貫通孔１３ｃ，１４ｂが設けられている。また、中ブロック１３には、通路１３ａに接続されて半径方向に貫通されている２つの横孔１３ｂと、ブロック周囲に設けられて各横孔１３ｂを中心とした装着穴１３ｄと、上空間１５と各装着穴１３ｄとを連通している２つの接続孔１３ｅとを有している。このうち、各横孔１３ｂは、通路１３ａから枝分かれした横通路３１であり、向きが各貫通孔１３ｃと略９０度変位し、かつ、高さが多少異なる箇所に設けられている。
【００３０】
各装着穴１３ｄにはノズル３５が装着されている。このノズル３５は、図１の下側拡大図に示されるごとく横通路３１から移送されてくる流体を受け入れて窓１０ｂより噴射可能にする噴射孔３５ａと、接続孔１３ｅから圧送されてくる高圧空気を受け入れて噴射孔３５ａに導く高圧流体用導入孔３５ｂとを有している。すなわち、ノズル３５としては、例えば、縦通路３０及び横通路３１を介して噴射孔３５ａに移送されてくる流体としてセメントミルク等の改良材を、上空間１５及び接続孔１３ｅを介して導入孔３５ｂに圧送される高圧空気を噴射孔３５ａに導入することによりその高圧空気に同伴して高圧噴射可能にする構成であればよい。
【００３１】
下ブロック１４には、通路１２ａ，１３ａと同軸線上に貫通された連通孔１４ａが設けられている。この連通孔１４ａには連結管１８が装着される。つまり、連結管１８の上端側は、中ブロック１３の通路１３ａに対しパッキン等を介して着脱可能に連結される。連結管１８の下端側は、下筒部１１の下端の手前付近まで延び、内側に装着した弁手段３３を構成しているノズルを有している。このノズルは、図４のごとく流体として水などを真下へ噴射する孔３３ａと、孔３３ａの上側に位置して球体ないしはボール形の弁３４で開閉される弁座３３ｂとを形成している。
【００３２】
ところで、本発明の縦通路３０は、上ブロックの通路１２ａと、連結管１６と、中ブロックの通路１３ａと、連結管１８とからなる。流体移送通路３は、縦通路３０と横通路３１とからなる。但し、縦通路３０としては、例えば、連結管１６を延長して通路１３ａも管構成にし、その延長連結管に対して連結管１８を直に又は接続管を介して着脱可能に連結するようにしてもよい。その場合、延長連結管は、下空間１７まで延ばし、下空間１７内で連結管１８と着脱可能にすることが好ましい。一方、上ブロック１２と中ブロック１３とを一体化することも可能である。その場合は、一体化したブロックに対し、通路１２ａ，１３ａつまり縦通路及び縦通路から枝分かれした横通路を設けたり、貫通孔１３ｃに相当する孔や逆凹所１２ｅに相当する箇所を形成したり、上通路１２ｂ及び下通路１２ｃと接続孔１３ｅとを連通するような圧縮空気用通路を設けることになる。
【００３３】
また、ダウンザホールハンマ２は、これ自体はよく知られた構造であり、図４のごとくシリンダ２０内に組み込まれて圧縮空気により作動するピストン２２及びピストン２２の打撃により突出して地盤を掘削するビット２３を有しており、ピストン２２の往復運動にて作動されるビット２３の打撃により玉石，岩盤などを破砕するものである。同図のＬはそのビット２３の突出する寸法である。符号２１はシリンダ２０に連結された案内支持部材、符号２４はバルブ細管、符号２５は削孔用チップ、２２ａ，２３ａは内部流通路である。以上のようなダウンザホールハンマとしては、例えば特開２００７−７７５７９号公報等に開示されている構造又はそれに類似の構造であればよい。なお、このダウンザホールハンマ２は、上端周囲に設けられた雄ねじ２６を有し、ボデー１に対し中ブロックの貫通孔１３ｃ及び下ブロックの貫通孔１４ｂへの挿入による位置決め状態で、雄ねじ２６と雌ねじ１２ｆとの螺合により装着される。
【００３４】
（工法実施の準備）形態例の高圧噴射地盤改良工法は、図１に例示されるごとく以上の打撃式削孔流体噴射装置Ａが地中に貫入したり引き抜かれる回転軸Ｂの下端に直接又は軸継手Ｃなどを介して連結されると共に、流体移送通路３に流体ｘを供給する流体供給路４０がスイベル７Ｃなどを介して接続され、ダウンザホールハンマ２に圧縮空気を供給する圧縮空気供給路５０がスイベル７Ｂなどを介して接続され、ノズル３５に高圧空気を供給する高圧空気供給路６０がスイベル７Ａなどを介して接続される。その状態から、一般的には、図６及び図７に例示されるごとく削孔流体噴射装置Ａを回転軸Ｂと共に回転したり地中に貫入したり引き抜くためボーリングマシン８又はそれに類似の装置が用いられると共に、各スイベル７Ａ〜７Ｃ、回転軸Ｂ、削孔流体噴射装置Ａ、流体供給路４０、圧縮空気供給路５０、高圧空気供給路６０をまとめて吊り込むためのクレーン等の吊り手段９が用いられる。実施工では、ボーリングマシン８を地盤の所定位置に移動した後、吊り手段９で各スイベル７Ａ〜７Ｃ等の各部材を吊り上げて、図６に示されるごとくボーリングマシン側チャック部８Ａに対し上より下降しながら挿入してセットすることになる。
【００３５】
ここで、回転軸Ｂは、軸内の略中心に配置されて上記した縦通路３０に連通される流体移送用内管４と、内管４の外側に配置されて内部に挿入した内管４と所定の間隙ａを保っている中管５と、中管５の外側に配置されて内部に挿入した中管５と所定の間隙ｂを保っている外管６との三重管からなる。そして、回転軸Ｂは、内管４が流体供給路４０から送られてくる流体ｘをスイベル７Ｃを介して導入して縦通路３０の方向へ移送可能にし、内管４と中管５との間の間隙ａが圧縮空気供給路５０から圧送されてくる圧縮空気ｙをスイベル７Ｂを介して導入して通路１２ｄの方向へ圧送可能にし、中管５と外管６との間の間隙ｂが高圧空気供給路６０から圧送されてくる高圧空気ｚをスイベル７Ａを介して導入して上通路１２ｂの方向へ圧送可能にする。
【００３６】
詳述すると、スイベル７Ａは、外管の上端６ａと中管の上端５ａとに対し回転自在に組み付けられると共に、導入部に高圧空気供給路６０を接続具６１などにより連結される。スイベル７Ｂは、中管の上端７ａと内管の上端４ａとに対し回転自在に組み付けられると共に、導入部に圧縮空気供給路５０を接続具５１などにより連結される。これに対し、スイベル７Ｃは、内管の上端４ａに対し回転自在に組み付けられると共に、上端に連結されたＬ形のエルボ７Ｄを有し、該エルボ７Ｄの導入部に流体供給路４０を接続具４１などにより連結される。流体供給路４０、圧縮空気供給路５０、高圧空気供給路６０は、地表側に設置された対応する設備にポンプ等を介して接続されている。なお、高圧空気と圧縮空気とは、空気の圧縮度が異なるだけで実質的に同じである。
【００３７】
また、エルボ７Ｄは、図５に示したごとく垂直部に連結されて栓部材４５で開閉される管部４２を有している。つまり、管部４２は、エルボ７ＤのＬ形通路のうち垂直通路部に連通されていると共に、基端側に設けられた流体の残圧を抜くための孔４２ｃを有している。管内は、円形の孔４２ａからなり、孔内周に２つの縦溝４２ｂを形成している。栓部材４５は、頭部４３と、頭下面に突出されて孔４２ａに嵌入される軸部４４と、軸部周囲に設けられて縦溝４２ｂに嵌合される回り止め及びガイド兼用のリブ４４ａと、軸部４４の下側周囲に装着されたパッキン４６とを有している。
【００３８】
そして、栓部材４５は、図１のごとく軸部４４を管内に最後まで押し入れて管部４２及び孔４２ｃを塞いだ閉じ状態と、図５（ａ）のごとく軸部４４を管内より少し引き抜いて孔４２ｃを開放した半閉じ状態と、同（ｂ）のごとく管内から完全に引き抜いた開状態とに切り換えられる。この形態例では、その開状態において、弁手段を構成しているボール形の弁３４が管部４２内に投入される。すると、弁３４は、自重により管部４２からエルボ７Ｄの垂直通路、スイベル７Ｃの通路、内管４、軸継手Ｃの通路ｃ１、縦通路３０を通して弁座３３ｂ上に落下し、弁手段３３を閉じ状態に切り換える。
【００３９】
なお、形態例では、打撃式削孔流体噴射装置Ａの上ブロック１２と回転軸Ｂの下端との間に軸継手Ｃが介在されている。この軸継手Ｃは、図１の上側拡大図から推察されるごとく、上記した内管４に対して管部材４Ａを介して通路１２ｃ（縦通路３０）に連通する通路ｃ１と、上記した間隙ａに対して管部材４Ａ及び５Ａを介して通路１２ｄに連通する通路ａ１と、上記した間隙ｂに対して管部材５Ａを介して通路１２ｂに連通する通路ｂ１とを有している。但し、このような軸継手Ｃは、これ以外にも色々変形されたり、また、省略して上ブロック１２と回転軸Ｂとを直に連結することも可能である。
【００４０】
（施工要領）次に、以上の準備が完了した後、高圧噴射地盤改良工法を実施する手順と要領について図６及び図７を参照し明らかにする。なお、施工時には、硬質層や岩盤等の障害物が対象地盤の表層付近等に存在していることが分かっているものとする。
【００４１】
図６（ａ），（ｂ）は、上記準備が完了した状態から、削孔流体噴射装置Ａがボーリングマシン側チャック部８Ａの駆動部により回転軸１と共に回転されながら、ダウンザホールハンマ２が圧縮空気ｙの移送により駆動され、その駆動によって出没されるビット２３により地盤を掘削し障害物を粉砕している初期状態である。この掘削貫入時には、流体ｘとして水が移送されて弁手段３３を構成しているノズルの孔３３ａから噴射される。
【００４２】
図６（ｃ）及び図７（ａ）は、削孔流体噴射装置Ａが障害物を貫通し更に掘削貫入している状態を示している。この掘削貫入では、削孔流体噴射装置Ａの回転力と、二機のダウンザホールハンマ２による打撃力と、ボデー１０の先端から真下に噴射される水の噴射力とにより障害物を含めて効率よく破砕及び穿孔が可能となり、従来よりも短時間で目的の深さに達し施工の高速化も実現される。なお、この掘削貫入過程では、二機のダウンザホールハンマ２がビッド２３の通路２３ａから圧縮空気を吐出する。この例では、その吐出された圧縮空気により、掘削土の一部が噴射された水と共に上昇移動されて地表側へ排土し易くなる。
【００４３】
図７（ａ）から目的の深さまで到達、正確には２つのノズル３５のうち、上側のノズル３５の噴射口が目的の深さに達したら流体ｘである水の噴射を停止する。その後は、図５（ｂ）のごとく栓部材４５を管部４２から外して、弁（この例では鋼球）３４を投入する。すると、弁手段３３は、弁３４が落下され弁座３３ｂ上に受け止められて孔３３ａを塞ぐことで閉状態になる。
【００４４】
図７（ｂ）は、流体ｘとしてセメントミルク（改良材）が移送されると共に、高圧空気ｚが圧送されて、ノズル３３がセメントミルクを高圧空気に同伴してボデー１の周囲外へ高圧噴射を開始した状態を示している。この状態から、図７（ｃ）のごとく削孔流体噴射装置Ａは回転軸１と共に回転されながら引き抜かれる。この引き抜き過程では、セメントミルクの移送流量や高圧空気の圧力などが予め決められた値に制御されることにより、セメントミルクをノズル３３からより遠くまで飛ばされようにして、図７（ｃ）のごとく従来より径大な改良杭Ｄを造成可能となる。なお、この引き抜き過程では、圧縮空気ｙの供給を停止してもよいが、好ましくはシリンダ２０内に土などの逆流を防ぐため掘削貫入時より圧縮空気ｙの圧送量を少なくなるよう切り換える。
【００４５】
そして、流体ｘであるセメントミルク及び高圧空気ｚは、削孔流体噴射装置Ａが所定深さ（改良区域深度）まだ引き抜かれた時点で移送を停止する。その後は、削孔流体噴射装置Ａを地上まで引き抜く。そして、通常は、削孔流体噴射装置Ａのボデー１やノズル３５などを水などで洗浄した後、下筒部１１を上筒部１０から分離して弁３４を回収し再び連結することになる。
【００４６】
以上のようにして、この高圧噴射地盤改良工法では、削孔流体噴射装置Ａを回転軸Ｂと共に回転し、かつ必要に応じて縦通路３０の先端より弁手段３３を介して地盤中に流体ｘとして水を噴射しつつ二機のダウンザホールハンマ２により地盤を効率よく掘削可能となる。また、削孔流体噴射装置Ａを所定深さまで貫入した後は、縦通路３０の先端開口を閉じると共に引き抜き過程で横通路３１に装着されたノズル３５より流体としてセメントミルク等の改良材を地盤中に高圧力で効率よく噴射可能となる。しかも、この工法では、回転軸Ｂが横断面で三重管からなり、内管４と中管５との間の隙間ａを圧縮空気供給路として利用し、中管５と外管６との間の隙間ｂを高圧空気供給路として利用しているため、構成簡易なスイベル構造が可能となる。
【００４７】
なお、本発明は、以上の装置構造と高圧噴射地盤改良工法に何ら制約されるものではない。本発明は、請求項１と６で特定される技術要素を備えておればよく、細部は必要に応じて種々変更可能なものである。例えば、装置構造としてはノズル３５を単一構成にすることである。弁３４を回収する構成と関係して、連結管１８は中ブロックの通路１３ａに対し螺合等により着脱可能に連結し、かつ下ブロック１４の連通孔１４ａに引き抜き可能にすることにより、弁３４を回収するときに連結管１８だけを着脱可能にすることである。
【符号の説明】
【００４８】
Ａ・・・打撃式削孔流体噴射装置
Ｂ・・・回転軸（４は内管、５は中管、６は外管）
１・・・ボデー（１０は上筒部、１１は下筒部）
２・・・ダウンザホールハンマ（２２はピストン、２３はビット）
３・・・流体移送通路（３０は縦通路、３１は横通路）
７Ａ〜７Ｃ・・・スイベル
８・・・ボーリングマシン（８Ａはチャック部）
９・・・吊り手段
３３・・・弁手段（３３ｂは弁座、３４は弁）
３５・・・ノズル（３５ａは噴射孔、３５ｂは高圧空気用導入孔）
４２・・・管部（４２ａは投入口である孔）
４５・・・栓部材
４０・・・流体（水又は改良材）供給路
５０・・・圧縮空気供給路
６０・・・高圧空気供給路
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2015140546.tif 000012