(57)【要約】【課題】地盤改良前に行なわれる削孔中や、圧送する流体の切替の際における、ノズルへの目詰まり防止可能な自穿孔型のモニターを提供する。【解決手段】先端部分に削孔ビット１０を有し、側面部分にセメントミルク噴射ノズル１８を有する。セメントミルク噴射ノズル１８の先端には、該噴射ノズル１８を覆う封止部１９を設け、地盤改良の際に、セメントミルクＭをモニター１内に圧送することにより封止を解除する構成とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部分に削孔ビットを有し、側面部分にセメントミルク噴射ノズルを有する自穿孔型モニターであって、
前記セメントミルク噴射ノズルの先端には、該噴射ノズルを覆う封止部が設けられ、
地盤改良の際に、セメントミルクをモニター内に圧送することにより封止を解除する構成とされた、
ことを特徴とする自穿孔型モニター。
【請求項２】
先端部分に削孔ビットを有し、側面部分にセメントミルクを噴射する核ノズルと、この核ノズルの周囲を包囲し圧縮エアを噴射する包囲ノズルとで構成されるセメントミルク噴射ノズルを有する自穿孔型モニターであって、
前記セメントミルク噴射ノズルの先端には、該噴射ノズルの先端を覆う封止部材と、この封止部材を固定すると共に、セメントミルク噴射ノズルに対して着脱自在に取付け可能な固定部材と、を備えた封止部が設けられ、
地盤改良の際に、セメントミルクを圧送して前記封止部材を吹き飛ばし、封止状態を解除する構成とされた、
ことを特徴とする自穿孔型モニター。
【請求項３】
先端部分に削孔ビットと、この削孔ビットに形成された吐出口と、を有し、
側面部分にセメントミルクを噴射する核ノズルと、この核ノズルの周囲を包囲し圧縮エアを噴射する包囲ノズルとで構成されるセメントミルク噴射ノズルを有し、
内部に圧縮エア流路と削孔水流路を兼用する第１の流路と、セメントミルク用の第２の流路と、を備えた自穿孔型モニターであって、
前記第１の流路の先端は、第１の流路よりも横断面が大きい貯留部に接続され、
この貯留部は、圧力制御弁を介して前記吐出口と連通すると共に、連絡流路を介して前記包囲ノズルと連通し、
前記セメントミルク噴射ノズルの先端には、該噴射ノズルの先端を覆う封止部材と、この封止部材を固定すると共に、セメントミルク噴射ノズルに対して着脱自在に取付け可能な固定部材と、を備えた封止部が設けられ、
削孔の際には、削孔水を圧送して圧力制御弁を押圧し、前記吐出口から吐出させる一方で、前記封止部材により前記包囲ノズルからの削孔水の噴射は防止され、
地盤改良の際に、セメントミルクを圧送して前記封止部材を吹き飛ばして、封止状態を解除する構成とされた、
ことを特徴とする自穿孔型モニター。
【請求項４】
内部に高圧水を圧送する第３の流路を有し、側面のセメントミルク噴射ノズルよりも上方に高圧水噴射ノズルが形成された、請求項３記載の自穿孔型モニター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧噴射注入地盤改良工法に用いられる自穿孔型モニターに関する。ただし、この「高圧噴射注入地盤改良工法」とは、通称的に使用され、撹拌や混合の程度により「高圧噴射撹拌混合地盤改良工法」とも呼ばれるものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の高圧噴射注入地盤改良工法において、現在では、例えば、「ＲＪＰ工法」が多用されている。「ＲＪＰ工法」とは、地盤中の注入管を軸回りに回転させながら引き上げるにあたり、先端部分にモニターが取付けられた注入管から一側方に高圧水及び圧縮エアを噴射するとともに、この噴出位置よりも下方の注入管から一側方にセメントミルク及び圧縮エアを高圧噴射する工法である。
高圧噴射注入地盤改良工法に用いられる注入管は、一般的に、先端側からモニター（先端装置とも呼ばれる）と、高圧水ＷとセメントミルクＭ及び圧縮エアＡが流動する三重管ロッドと、高圧水圧送ホース、セメントミルク圧送ホース、圧縮エア圧送ホースが接続されるスイベルから構成される。
図６に示すように、通常、三重管ロッドに接続されるモニター１１０の基端側には、中心部に削孔水Ｗ０及びセメントミルクＭ流路１１１、中間に高圧水Ｗ流路１１２、外側に圧縮エアＡ流路１１３の３流路を有する。
自穿孔型の注入管では、モニターの先端部分に削孔ビット１１４が取り付けられている。この削孔ビット１１４には、削孔水流路を通して送られてきた削孔水Ｗ０を吐出させる吐出口が形成されている。
また、内管部１２０には、高圧水Ｗのみを噴射する高圧水噴射ノズル１１５，１１５が取り付けられ、高圧水Ｗ用通路１１２，１１２と連通されており、注入管１１０の上下方向に関して同じ位置に、かつ相反する位置に２ヶ所設けられている。高圧水Ｗの噴射方向は、いずれも水平方向になっている。
さらに、注入管１１０の高圧水噴射ノズル１１５，１１５の設けられた位置よりも下方には、二側方にセメントミルクＭ及び圧縮エアＡを高圧噴射するセメントミルク噴射ノズル１１６，１１６が設けられている。このセメントミルク噴射ノズル１１６は、図中に拡大して示すように、セメントミルクＭを噴射する核ノズル１１６Ａと、この核ノズル１１６Ａの周囲を包囲し圧縮エアＡを噴射する包囲ノズル１１６Ｂとで構成されており、それぞれが、セメントミルクＭ流路１１１又は圧縮エアＡ流路１１３と連通されている（なお、圧縮エアＡ流路１１３と包囲ノズル１１６Ｂとの連通は、圧縮エアＡ流路１１３と直交する連絡流路１１３Ａを介してのものである。）。セメントミルク噴射ノズル１１６は、注入管１１０の上下方向に関して異なる位置に、かつ相反する位置に２ヶ所設けられている。セメントミルクＭ及び圧縮エアＡの噴射方向は、上側のセメントミルク噴射ノズル１１６は斜め下方向に、下側のセメントミルク噴射ノズル１１６は水平方向になっている。
削孔水Ｗ及びセメントミルクＭ流路から削孔水Ｗを図示しない削孔水吐出孔に送り、又はセメントミルクＭをセメントミルク噴射ノズル１１６に送るという流路方向の切り替えは、注入管１１０の先端に内蔵させた切替バルブ１１７によって行う。
この切替バルブ１１７は、弁座１１７Ａとこの弁座１１７Ａに向かって投入されるボール１１７Ｂとによって構成される。削孔水Ｗの供給に際しては、ボール１１７Ｂを投入せず、削孔水Ｗ０を、弁座１１７Ａを通る流路１１８を通して削孔水吐出孔に送る。セメントミルクＭの供給に際しては、ボール１１７Ｂを投入することにより流路１１８を封止し、セメントミルクＭをセメントミルク噴射ノズル１１６に送るものである。
【特許文献１】特開２００３−２８６７１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、地盤改良前に行なわれる削孔中や、削孔水Ｗ０からセメントミルクＭの切替の際に、モニター１１０の中心部の流路内が一時的に減圧状態になることにより、セメントミルク噴射ノズル１１６におけるセメントミルクＭを噴射する核ノズル１１６Ａや圧縮エアＡを噴射する包囲ノズル１１６Ｂに地中の土砂が入り込み、目詰まりしてしまう虞があった。
そこで、本発明の主たる課題は、地盤改良前に行なわれる削孔中や、圧送する流体の切替の際における、ノズルへの目詰まり防止可能な自穿孔型のモニターを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決した本発明は、次のとおりである。
＜請求項１記載の発明＞
請求項１記載の発明は、先端部分に削孔ビットを有し、側面部分にセメントミルク噴射ノズルを有する自穿孔型モニターであって、前記セメントミルク噴射ノズルの先端には、該噴射ノズルを覆う封止部が設けられ、地盤改良の際に、セメントミルクをモニター内に圧送することにより封止を解除する構成とされた、ことを特徴とする自穿孔型モニターである。
【０００５】
＜請求項２記載の発明＞
請求項２記載の発明は、先端部分に削孔ビットを有し、側面部分にセメントミルクを噴射する核ノズルと、この核ノズルの周囲を包囲し圧縮エアを噴射する包囲ノズルとで構成されるセメントミルク噴射ノズルを有する自穿孔型モニターであって、前記セメントミルク噴射ノズルの先端には、該噴射ノズルの先端を覆う封止部材と、この封止部材を固定すると共に、セメントミルク噴射ノズルに対して着脱自在に取付け可能な固定部材と、を備えた封止部が設けられ、地盤改良の際に、セメントミルクを圧送して前記封止部材を吹き飛ばし、封止状態を解除する構成とされた、ことを特徴とする自穿孔型モニターである。
【０００６】
（作用効果）
セメントミルク噴射ノズルの先端には、該噴射ノズルを覆う封止部が設けられ、地盤改良の際に、セメントミルクをモニター内に圧送することにより封止を解除する構成とすることにより、地盤改良前に行なわれる削孔時や地盤改良への切替の際に、セメントミルク噴射ノズルへの地中からの土砂の流入を防止することができ、ノズルの目詰まりを防止することができる。
具体的には、セメントミルク噴射ノズルの先端に、該噴射ノズルの先端を覆う封止部材と、この封止部材を固定すると共に、セメントミルク噴射ノズルに対して着脱自在に取付け可能な固定部材と、を備えた封止部を設け、地盤改良の際に、セメントミルクを圧送して封止部材を吹き飛ばし、封止状態を解除する構成とすることができる。
【０００７】
＜請求項３記載の発明＞
請求項３記載の発明は、先端部分に削孔ビットと、この削孔ビットに形成された吐出口と、を有し、側面部分にセメントミルクを噴射する核ノズルと、この核ノズルの周囲を包囲し圧縮エアを噴射する包囲ノズルとで構成されるセメントミルク噴射ノズルを有し、  内部に圧縮エア流路と削孔水流路を兼用する第１の流路と、セメントミルク用の第２の流路と、を備えた自穿孔型モニターであって、前記第１の流路の先端は、第１の流路よりも横断面が大きい貯留部に接続され、この貯留部は、圧力制御弁を介して前記吐出口と連通すると共に、連絡流路を介して前記包囲ノズルと連通し、前記セメントミルク噴射ノズルの先端には、該噴射ノズルの先端を覆う封止部材と、この封止部材を固定すると共に、セメントミルク噴射ノズルに対して着脱自在に取付け可能な固定部材と、を備えた封止部が設けられ、削孔の際には、削孔水を圧送して圧力制御弁を押圧し、前記吐出口から吐出させる一方で、前記封止部材により前記包囲ノズルからの削孔水の噴射は防止され、地盤改良の際に、セメントミルクを圧送して前記封止部材を吹き飛ばして、封止状態を解除する構成とされた、ことを特徴とする自穿孔型モニターである。
【０００８】
（作用効果）
セメントミルク噴射ノズルの先端に、該噴射ノズルの先端を覆う封止部材と、この封止部材を固定すると共に、セメントミルク噴射ノズルに対して着脱自在に取付け可能な固定部材と、を備えた封止部を設け、地盤改良の際に、セメントミルクを圧送して封止部材を吹き飛ばし、封止状態を解除する構成とすることにより、地盤改良前に行なわれる削孔時や、地盤改良への切替（削孔時には圧縮エア流路とした第１の流路を、地盤改良の際には削孔水流路とするために接続を切替える）の際の一時的な減圧状態でも、セメントミルク噴射ノズルへの地中からの土砂の流入を防止することができ、ノズルの目詰まりを防止することができる。
また、封止部材により、削孔中は削孔水が包囲ノズルからの噴射を防止することができる。
【０００９】
＜請求項４記載の発明＞
請求項４記載の発明は、内部に高圧水を圧送する第３の流路を有し、側面のセメントミルク噴射ノズルよりも上方に高圧水噴射ノズルが形成された、請求項３記載の自穿孔型モニターである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、地盤改良前に行なわれる削孔中や、圧送する流体の切替の際における、ノズルへの目詰まりを防止することができる等の利点がもたらされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
＜注入管の概要＞
本発明に係る自穿孔型モニター１は、図１に示すように、その基端側に、高圧水Ｗ、削孔水Ｗ０、セメントミルクＭ及び圧縮エアＡがそれぞれ圧送されるロッド２と、このロッド２の基端側に、高圧水圧送ホース（図示せず）、セメントミルク圧送ホース（図示せず）、圧縮エア圧送ホース（図示せず）が接続されるスイベル３とが連結されることにより、高圧噴射注入地盤改良工法に用いられる注入管が構成されるものである。なお、ロッドは三重管構造であり、圧縮エア流路と削孔水流路を兼用し、圧縮エアＡ又は削孔水Ｗ０が圧送される外管２１と、高圧水Ｗが圧送される中管２２と、セメントミルクＭが圧送される内管２３と、から構成されている。また、スイベル３には、それぞれの圧送ホースが接続される供給口が形成されている。これら供給口としては、圧縮エアＡ又は削孔水Ｗ０が供給される供給口３１と、高圧水Ｗが供給される供給口３２と、セメントミルクＭが供給される供給口３３と、が形成されている。
【００１２】
＜本発明に係る自穿孔型モニターの構成＞
自穿孔型モニター１の基端部には、図２に示すように、圧縮エアＡ流路と削孔水Ｗ０流路を兼用する第１の流路１１と、セメントミルクＭが圧送される第２の流路１２と、高圧水Ｗが圧送される第３の流路１３と、が形成されている。
【００１３】
第１の流路１１の先端は、貯留部１４に接続されている。この貯留部１４は、第１の流路１１よりも横断面が大きい円筒体形状をしており、流体の一時的貯留によって整流作用を発揮するとともに噴射ノズル側への供給圧の安定化作用を発揮するものである。
貯留部１４の先端部分は、圧力制御弁１５を介して、削孔ビット１０に形成された吐出口１０Ａと連通している。この圧力制御弁１５は、弁座１５Ａと、ボール１５Ｂと、このボール１５Ｂを弁座１５Ａに向って押圧するバネ１５Ｃと、を備えている。この圧力制御弁１５は、一定の圧力以上になると開放されるように構成されており、削孔の際には、削孔水Ｗ０を第１の流路内に圧送して圧力制御弁１５を押圧し、削孔対象地盤に向って吐出口１０Ａから吐出させるようになっている。
ここで、削孔水Ｗ０を吐出する圧力としては、送給ポンプ（図示せず）の元圧（送り圧力）で１．０〜３．０ＭＰａである。また、削孔水Ｗ０の吐出量は、５０〜３００リットル／分である。一方、圧縮エアＡの噴射圧としては、コンプレッサ（図示せず）の元圧（送り圧力）で０．６９〜１．２７ＭＰａ以上が好適である。また、圧縮エアＡの噴射量は、５〜１８ｍ3／分、通常は６〜８ｍ3／分程度が好適である。
この圧力制御弁１５は、図２及び図３に示すように、削孔水Ｗ０の圧よりエア圧の方が低いため、削孔の際に削孔水Ｗ０が送られると開放され、地盤改良の際に圧縮エアＡが供給されても開放されないように調整されている。また、この圧力制御弁１５よりも先端側には逆流防止のための逆止弁１６が取付けられている。
また、貯留部１４は連絡流路１７，１７を介して包囲ノズル１８Ｂと連通しており、地盤改良の際には、圧縮エアＡを第１の流路１１内に圧送して、この貯留部１４から連絡流路１７，１７を介して包囲ノズル１８Ｂから圧縮エアＡを噴射するようになっている。この圧縮エアＡは、核ノズル１８Ａから噴射されるセメントミルクＭを包囲する役割をもっている。
後述するように、削孔時には、包囲ノズル１８Ｂは封止部材１９Ａにより覆われており、削孔水Ｗ０が貯留部１４から連絡流路１７，１７を流れてきても削孔中は削孔水Ｗ０が包囲ノズル１８Ｂから噴射されないようになっている。
なお、第１の流路１１には、削孔の際には削孔水Ｗ０を供給し、地盤改良の際には圧縮エアＡを圧送されるものであるが、この切替は、地上において、高圧水圧送ホース（図示せず）と圧縮エア圧送ホース（図示せず）との接続を切り替える切替装置（図示せず）によって行なわれるものである。  
【００１４】
第２の流路１２は、図２及び図４に示すように、その先端部分でモニター長手方向から水平方向に円弧を描きながらセメントミルク噴射ノズル１８に接続されている。
セメントミルク噴射ノズル１８は、図中に拡大して示すように、セメントミルクＭを噴射する核ノズル１８Ａと、この核ノズル１８Ａの周囲を包囲し圧縮エアＡを噴射する包囲ノズル１８Ｂとで構成されており、核ノズル１８ＡはセメントミルクＭ流路である第１の流路１１に、及び包囲ノズル１８Ｂは上下に形成された連絡流路を介して貯留部に連通されている。セメントミルク噴射ノズル１８は、セメントミルクＭ及び圧縮エアＡの噴射方向が水平方向になるように配設されている。
セメントミルク噴射ノズル１８の先端には、封止部１９が形成され、地中の土砂がノズルに流入するのを防止している。この封止部１９は、セメントミルク噴射ノズル１８の先端を封止する封止部材１９Ａと、この封止部材１９Ａを固定すると共に、セメントミルク噴射ノズル１８に対して着脱自在に取付け可能な固定部材１９Ｂと、を備えている。封止部材１９Ａについては、形状は円形状で、材質はゴムや樹脂、若しくは金属板などからなり、ノズル１８の先端の蓋として機能している。また、固定部材１９Ｂについては、形状はリング状で、リブ部分で封止部材１９Ａを押えると共に、セメントミルク噴射ノズル１８の包囲ノズル１８Ｂに羅着可能な雌ネジ（図示せず）が螺刻されている。
固定部材１９Ｂが、包囲ノズル１８Ｂと共に核ノズル１８Ａも覆うことにより、セメントミルク噴射ノズル１８全体を土砂の流入から保護することができる。また、完全に覆っていることにより、確実に目詰まりを防ぐことができる。
ここで、セメントミルクＭを噴射する圧力としては、送給ポンプの元圧（送り圧力）で２５〜５０ＭＰａであり、特に３５〜４５ＭＰａとするのが望ましい。また、噴射量は、２００〜４００リットル／分であり、好ましくは２５０〜３５０リットル／分である。
封止部材１９Ａは、削孔の際の削孔水Ｗ０が貯留部から連絡流路を流れてきても、この削孔水圧では吹き飛ばない程度の強度をもっており（また、当然のように、エア圧によっても吹き飛ばされることはない）、削孔中は削孔水Ｗ０が包囲ノズル１８Ｂから噴射されないようになっていると共に、当然のことながら、地中からの土砂が流入しないようになっている。これにより、高圧水圧送ホースと圧縮エア圧送ホースとの接続を切り替える際やロッド２を構成する単位ロッドの着脱時の際の一時的な減圧状態でも、セメントミルク噴射ノズル１８への地中からの土砂の流入を防止することができ、ノズル１８の目詰まりを防止することができる。
一方、削孔後、図４に示すように、セメントミルクＭが第２の流路１２内に供給されると、その圧力で封止部材１９Ａが吹き飛ばされるようになっている。図５に示すように、封止部材１９Ａが吹き飛ばされた後は、セメントミルク噴射ノズル１８から、圧縮エアＡを同伴させながら、セメントミルクＭを対象地盤に向かって高圧噴射するものである。
【００１５】
第３の流路１３の先端は、図２及び図５に示すように、モニター１の外周側面、かつセメントミルク噴射ノズル１６よりも上方に形成された高圧水噴射ノズル２０に接続され、第３の流路１３に送られた高圧水Ｗがここから対象地盤に向って噴射されるようになっている。エアを同伴させることなく高圧水Ｗのみを噴射することによって、モニター周辺部の土砂を緩めるあるいは泥状化させるものである。
高圧水Ｗの吐出量は、噴射圧と共に先行処理径を規定するとともに、下方から噴射したセメントミルク分がリフトする際にこれを希釈し、セメント分が希薄な排泥とすること関係する。この観点から、高圧水Ｗの吐出量には下限があり、また過剰な吐出量は、先行処理径が過大となり、余分な排泥をもたらすものである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る自穿孔型モニターを備えた注入管の縦断面図である。
【図２】本発明に係る自穿孔型モニターの縦断面図である。
【図３】削孔時の削孔水の流れを説明するための自穿孔型モニターの縦断面図である。
【図４】セメントミルクにより封止部材を取外すことを説明するための自穿孔型モニターの縦断面図である。
【図５】地盤改良時の高圧水、セメントミルク、圧縮エアの流れを説明するための自穿孔型モニターの縦断面図である。
【図６】従来の自穿孔型モニターの縦断面図である。
【符号の説明】
【００１７】
１…自穿孔型モニター、２…ロッド、３…スイベル、１０…削孔ビット、１０Ａ…吐出口、１１…第１の流路、１２…第２の流路、１３…第３の流路、１４…貯留部、１５…圧力制御弁、１５Ａ…弁座、１５Ｂ…ボール、１５Ｃ…バネ、１６…逆止弁、１７…連絡流路、１８…セメントミルク噴射ノズル、１８Ａ…核ノズル、１８Ｂ…包囲ノズル、１９…封止部、１９Ａ…封止部材、１９Ｂ…固定部材、２０…高圧水噴射ノズル。
【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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