(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削孔に充填された液状体をエアブロー撹拌するための、エアブロー撹拌装置であって、
前記掘削孔内の深度方向に延在するよう挿入され、エア供給パイプが長手方向に沿って設置される支柱と、該支柱の下端に接合され、前記エア供給パイプから供給されたエアを噴出するエア噴出器とよりなり、
前記エア噴出器が、前記支柱から孔壁に向かって延在するように設置される複数の張出し部材と、該張出し部材各々に設置され、軸心が該張出し部材の延在方向と平行になるよう配置される複数のエア噴出管と、前記張出し部材各々に設置され、前記エア噴出管の孔壁と対向する面より孔壁に近接する位置に配置される複数の緩衝部材とを備え、
前記エア噴出管および前記緩衝部材がともに、前記張出し部材の延在方向に位置調整可能に設置されることを特徴とするエアブロー撹拌装置。
【請求項２】
掘削孔に充填された液状体を、請求項１に記載のエアブロー撹拌装置にてエアブロー撹拌する、液状体のエアブロー撹拌方法であって、
前記エア噴出器を前記掘削孔内に配置した際に、前記エア噴出管が孔壁近傍に配置され、前記緩衝部材が前記エア噴出管の孔壁と対向する面より孔壁に近接した位置に配置されるよう、前記張出し部材に対する前記緩衝部材と前記エア噴出管の位置調整を地上にて行い、
前記エアブロー撹拌装置を前記掘削孔内に挿入して、前記エア噴出器を孔底近傍まで到達させた後、
該エア噴出器より前記液状体にエアを噴出させることを特徴とする液状体のエアブロー撹拌方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤中に設けた掘削孔に満たされた液状体を、エアブロー撹拌するための、エアブロー撹拌装置、エア噴出管および液状体のエアブロー撹拌方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、地中を溝状に掘削しつつ安定液を供給し、溝壁を安定液にて保護した地中溝を形成した後、地中溝内の安定液を固化材により固化し、地中に壁状の泥水固化体を構築する泥水固化工法が知られている。泥水固化工法の中でも、原位置固化方式は、溝内を満たす安定液をそのまま使用できるため、作業効率がよくまた施工性の高い方法として知られている。
【０００３】
具体的には、例えば、特許文献１には、溝内安定液が満たされている溝内に固化材を投入し、エアホースを用いたエアブロー撹拌により固化材と溝内安定液を撹拌した後、固化させて地中壁を築造する方法が開示されている。また、特許文献２には、泥水が満たされた溝状の掘削穴に鋼管パイプを建て込み、鋼管パイプを介してエアを送り込むことによるエアブロー撹拌を行って泥水とセメントを撹拌した後、固化させる方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２６８７６３号公報
【特許文献２】特開平９−１３３７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、掘削孔が平面視長方形の掘削溝の場合には、平面視で長手方向に対して幅が短いため、エアの噴出口を掘削溝の長手方向に複数配置することで、掘削溝内全体を均等にエアブロー撹拌することが可能である。しかし、掘削穴が例えば大口径の円柱状や多角柱状のような場合には、平面視で掘削穴全体を網羅するようにエアの噴出口を設置する必要があるため、大量のエアホースを要するとともに使用空気量も過大となり、大出力のコンプレッサーが必要となる。
【０００６】
本発明は、かかる課題に鑑みなされたものであって、その主な目的は、地中に設けられた掘削孔の断面形状や口径の大きさにかかわらず、充填された液状体に対して効率よく安価にエアブロー撹拌を行うことの可能なエアブロー撹拌装置、エア噴出管および液状体のエアブロー撹拌方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる目的を達成するため本発明のエアブロー撹拌装置は、掘削孔に充填された液状体をエアブロー撹拌するための、エアブロー撹拌装置であって、前記掘削孔内の深度方向に延在するよう挿入され、エア供給パイプが長手方向に沿って設置される支柱と、該支柱の下端に接合され、前記エア供給パイプから供給されたエアを噴出するエア噴出器とよりなり、前記エア噴出器が、前記支柱から孔壁に向かって延在するように設置される複数の張出し部材と、該張出し部材各々に設置され、軸心が該張出し部材の延在方向と平行になるよう配置される複数のエア噴出管と、前記張出し部材各々に設置され、前記エア噴出管の孔壁と対向する面より孔壁に近接する位置に配置される複数の緩衝部材とを備え、前記エア噴出管および前記緩衝部材がともに、前記張出し部材の延在方向に位置調整可能に設置されることを特徴とする。
【０００８】
本発明のエアブロー撹拌装置によれば、掘削孔の断面形状や口径の大きさにかかわらず、孔壁の近傍にエア噴出管を配置することができる。これにより、エア噴出管より液状体中に噴出されるエアは、拡散することなく孔壁に沿って深度方向上方へ移動するため、エアの上昇とともに孔底近傍に滞留している液状体が孔壁に沿って上昇し、また、孔口近傍の液状体が孔底に向かって下降するような深度方向の循環流を生じさせることが可能となる。したがって、支柱から孔壁に向かって延在する複数のエア噴出管を、孔壁の近傍であって掘削孔の断面形状に応じた適宜の平面視位置に配置することで、少ないエア噴出管で安価に効率よく深度方向の循環流を掘削孔内全域に対して生じさせることが可能となる。
【０００９】
また、エア噴出管の孔壁と対向する面より、孔壁に近接する位置に緩衝部材が配置されていることから、掘削孔内へのエアブロー撹拌装置の建込み作業中に、エアブロー撹拌装置に対して不慮の横方向の力が作用しても、緩衝部材によりエア噴出管が孔壁に衝突することを防止できるため、エア噴出管の破損を防止することが可能となる。
【００１０】
本発明の液状体のエアブロー撹拌方法は、掘削孔に充填された液状体を、本発明のエアブロー撹拌装置にてエアブロー撹拌する、液状体のエアブロー撹拌方法であって、前記エア噴出器を掘削孔内に配置した際に、前記エア噴出管が孔壁近傍に配置され、前記緩衝部材が前記エア噴出管の孔壁と対向する面より孔壁に近接した位置に配置されるよう、前記張出し部材に対する前記緩衝部材と前記エア噴出管の位置調整を地上にて行い、前記エアブロー撹拌装置を前記掘削孔内に挿入して、前記エア噴出器を孔底近傍まで到達させた後、該エア噴出器より前記液状体にエアを噴出させることを特徴とする。
【００１１】
本発明の液状体のエアブロー撹拌方法によれば、地上にて前記張出し部材に対する前記緩衝部材と前記エア噴出管の位置調整作業を行い、前記エア噴出器を掘削孔の断面形状や口径の大きさに応じた形状に調整できるため、掘削孔内の液状体に対して効率よく確実にエアブロー撹拌を行うことができるとともに、エアブロー撹拌に係る作業効率を大幅に向上することが可能となる。
【００１３】
また、エア噴出管が、複数のエア噴出口を備えることとすれば、孔底近傍に滞留している液状体を上昇させ、また、孔口近傍の液状体が孔底に向かって下降させるような深度方向の循環流を生じさせるエアを、効率よく液状体内に噴出することができる。また、端部もしくは端部近傍に開口を設け、着脱自在な蓋材を設けることから、蓋材を取り外すことにより開口を利用して、エア噴出管内に貯留した粘土等の細粒分を水等で洗浄しエア噴出口の目詰まりを除去してエア噴出機能を回復させることかできる等、メンテナンスを容易に行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、掘削孔の断面形状がいずれの形状また大口径であっても、エア噴出管を孔壁の近傍に配置して深度方向の循環流を発生させることができることから、これらエア噴出管を孔壁の近傍であって掘削孔の断面形状に応じた適宜の平面視位置に複数配置することで、深度方向の循環流を掘削孔全域に発生させることができ、地盤中の掘削孔を満たす液状体を、少ないエア噴出管で安価に効率よくエアブロー撹拌することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明におけるエアブロー撹拌装置の概略を示す図である。
【図２】本発明におけるエア噴射管を突出させた状態のエア噴出器の詳細を示す図である。
【図３】本発明におけるエア噴射管を突出させた状態のエア噴出器の下面を示す図である。
【図４】本発明におけるエア噴射管を収納した状態のエア噴出器の詳細を示す図である。
【図５】本発明におけるエア噴射管を収納した状態のエア噴出器の下面を示す図である。
【図６】本発明における液状体をエアブロー撹拌する様子を示す図である。
【図７】本発明におけるエア噴射管の他の実施の形態を示す図である。
【図８】本発明におけるエア噴射管の他の実施の形態の態様を示す図である。
【図９】本発明におけるエア噴射管の洗浄の様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明のエアブロー撹拌装置は、地盤中に設けられた掘削孔が、例えば３ｍを超えるような大口径、２０ｍを超えるような大深度であっても、掘削孔を満たす液状体全体をエアブロー撹拌することの可能な装置である。
【００１７】
本実施の形態では、掘削孔の断面形状が円形である場合を事例として説明するが、その断面形状はこれに限定されるものではなく、多角形や楕円形等、いずれの断面形状を備える掘削孔でもよい。また、エアブロー撹拌の対象となる液状体についても、安定液や、安定液と泥水固化材の混合物等、いずれを採用してもよい。
以下に、図１〜図７を参照して本発明のエアブロー撹拌装置を説明する。
【００１８】
エアブロー撹拌装置１は、図１で示すように、地盤中に形成された掘削孔Ｈ内で深度方向に延在するように挿入される支柱２と、支柱２の下端に接合されるエア噴出器８とにより構成されている。なお、深度方向とは、鉛直方向および略鉛直方向を含む。
【００１９】
支柱２は、複数の棒状部材３と、棒状部材３を長手方向に連結するための連結部材４とを備えている。棒状部材３は、長手方向に沿ってエア供給配管５を収納可能なスペースを有する部材からなり、本実施の形態ではＨ形鋼を採用している。また、図１中に拡大して示すように、連結部材４は、２本のかんざし筋６と、一対のカバー部材７とを備えている。
【００２０】
カバー部材７は、一対の平鋼板よりなり、端部どうしを突き合わせた状態で長手方向に連続して配置された隣り合う棒状部材３の両者に跨るように、かつ棒状部材３を挟み込むように配置されている。そして、隣り合う棒状部材３にはそれぞれ、カバー部材７が配置される高さ位置に図示しない貫通孔が設けられるとともに、カバー部材７にも、棒状部材３の貫通孔と対向する位置に図示しないかんざし孔が設けられている。これにより、隣り合う棒状部材３各々の貫通孔とカバー部材７のかんざし孔にかんざし筋６を貫通させることで、隣り合う棒状部材３どうしが連結され支柱２を構成する。
【００２１】
一方、エア噴出器８は、図２で示すように、複数の張出し部材９と、張出し部材９各々に設置されるエア噴出管１０と、同じく張出し部材９各々に設置される緩衝部材１５と、エアブロー撹拌装置１を地表面や架台上等に載置するための脚部材１７と、により構成されている。
【００２２】
張出し部材９は、図２で示すように、支柱２の下端部より上方で支柱２を挟むように設置された一対の溝形鋼よりなる上張出し部材９１と、支柱２の下端部に設置されたＨ形鋼よりなる下張出し部材９２を備えており、これらはともに、支柱２から孔壁に向けて同一方向に延在するよう設置されている。また、上張出し部材９１の上面、下張出し部材９２の上面および下面にはそれぞれ、図示しないボルト穴が長手方向に間隔を有して複数形成されている。このような構成の張出し部材９を、本実施の形態では図３で示すように、９０度の間隔をもって放射状に４体設置した。ただし、その数量や配置位置はこれに限定されるものではなく、掘削孔Ｈの口径や断面形状に応じて適宜増減可能である。
【００２３】
エア噴出管１０は、図２で示すように、両端部がそれぞれ着脱自在な蓋材１１にて閉塞された筒状部材により構成されており、その周面には、軸心方向に沿って複数のエア噴出口１２が備えられている。また、エア噴出管１０は、軸心が下張出し部材９２の延在方向と平行となる姿勢で下張出し部材９２の下方に配置され、支柱２の近傍に位置する蓋材１１に、エア供給配管５の先端が接続されている。エア供給配管５の基端は、図１で示すようにコンプレッサーＣに接続されており、これにより、エア供給配管５からエア噴出管１０に供給されたエアは、エア噴出口１２から液状体Ｌへ噴出されることとなる。
【００２４】
そして、エア噴出管１０を下張出し部材９２に取り付ける際には、エア噴出管１０に、下張出し部材９２に取り付けるための設置部材１３が設けられていることから、下張出し部材９２の下面に設けたボルト穴と、エア噴出管１０の設置部材１３に設けたボルト穴を位置合わせし、ボルト１４により締結する。
【００２５】
こうして下張出し部材９２に取り付けられたエア噴出管１０は、下張出し部材９２の下面に設けた複数のボルト穴のうち、支柱２から離間する位置のボルト穴とエア噴出管１０の設置部材１３に設けたボルト穴とを位置合わせし、ボルト１４により締結すると、図２および図３で示すように、孔壁に向けて下張出し部材９２より突出させることができる。
【００２６】
また、下張出し部材９２の下面に設けた複数のボルト穴のうち、支柱２の近傍に位置するボルト穴とエア噴出管１０の設置部材１３に設けたボルト穴とを位置合わせし、ボルト１４により締結することで、図４および図５で示すように、エア噴出管１０を、下張出し部材９２の下方に収納することができる。このように、掘削孔Ｈの口径や断面形状に応じて、下張出し部材９２に対するエア噴出管１０の取り付け位置を調整することで、エア噴出管１０を孔壁の近傍に配置してエアを噴出させることが可能となる。
【００２７】
緩衝部材１５は、図３で示すように、表面が掘削孔Ｈの孔壁面に沿う弧状に形成された板状部材よりなり、図２で示すように、接合部材１６を介して張出し部材９に設置されている。接合部材１６は、緩衝部材１５の裏面に高さ位置をずらして取り付けられた上接合部材１６１と下接合部材１６２よりなる。これらは、長手方向に図示しない複数のボルト穴を備えた山形鋼よりなり、軸心が張出し部材９の延在方向と平行となる姿勢で、上接合部材１６１が上張出し部材９１の上面に、下接合部材１６２が下張出し部材９２の上面にそれぞれ配置されている。
【００２８】
そして、緩衝部材１５を張出し部材９に取り付ける際には、先にも述べたように、上張出し部材９１および下張出し部材９２各々の上面に図示しないボルト孔が設けられているから、上接合部材１６１に設けたボルト穴と上張出し部材９１に設けたボルト穴を位置合わせするとともに、下接合部材１６２に設けたボルト穴と下張出し部材９２に設けたボルト穴を位置合わせした上で、ボルト１４により締結する。
【００２９】
このとき、張出し部材９に対する緩衝部材１５の取り付け位置は、図２で示すように、緩衝部材１５の表面が、エア噴出管１０の孔壁と対向する面となる蓋材１１より常に孔壁側に位置するよう、一対の接合部材１６のボルト穴と張出し部材９のボルト穴との位置合わせを行う。
【００３０】
脚部材１７は、図２で示すように、複数のＵ字筋よりなり、開口面を下張出し部材９２の延在方向にむけた姿勢で間隔を有して複数配置されている。そして、下張出し部材９２の下面に設けたボルト穴を介して、エア噴出管１０を内包する態様で、着脱自在に設置されている。
【００３１】
上述する構成のエアブロー撹拌装置１の使用方法を以下に示す。
【００３２】
まず、掘削孔Ｈの孔壁近傍にエア噴出管１０が配置されるよう、掘削孔Ｈの断面形状や口径の大きさに応じて張出し部材９に対するエア噴出管１０および緩衝部材１５の取り付け位置を確認し、地上にて張出し部材９に対するエア噴出管１０および緩衝部材１５の取り付け位置を調整し、エア噴出器８を掘削孔Ｈの断面形状や口径の大きさに応じた形状に調整する。このとき、下張出し部材９２には脚部材１７が備えられているため、エアブロー撹拌装置１を地面上に載置した状態で、エア噴出管１０および緩衝部材１５の位置調整作業を行うことができる。
【００３３】
次に、エアブロー撹拌装置１を吊持状態で掘削孔Ｈ内に建て込む。掘削孔Ｈが長大な場合には、エア噴出器８が掘削孔Ｈの孔底近傍に到達するまで、棒状部材３を連結部材４により継ぎ足しながら、掘削孔Ｈに挿入していく。なお、エアブロー撹拌装置１の建込み作業時において、エアブロー撹拌装置１に不慮の横方向の力が作用しても、孔壁に緩衝部材１５が先行して接触しエア噴出管１０を保護するため、エア噴出器８が破損することはない。
【００３４】
エアブロー撹拌装置１の据え付けが完了した後、エア供給管５を介してエア噴出器８のエア噴出管１０にエアを供給し、エア噴出口１２からエアを噴出して掘削孔Ｈ内の液状体Ｌをエアブロー撹拌する。
【００３５】
エア噴出管１０を孔壁の近傍に配置することで、エア噴出口１２から噴出し上昇するエアは、孔壁によって移動方向を規制され、拡散することなく孔壁に沿って深度方向上方へ移動する。これにより、図６で示すように、孔底近傍に滞留している液状体Ｌがエアとともに孔壁に沿って杭口に向かって上昇し、また、孔口近傍の液状体Ｌが孔底に向かって下降するような、深度方向の循環流が生じる。本実施の形態では、支柱２から孔壁に向かって延在するエア噴出管１０が９０度間隔で４体設置されているため、孔壁に沿って上昇し掘削孔中心近傍で下降する深度方向の循環流を掘削孔内全域に対して生じさせることができ、掘削孔Ｈに充填された液状体Ｌは効率よく撹拌されることとなる。
【００３６】
このように、エア噴出管１０を孔壁の近傍であって掘削孔Ｈの断面形状に応じた適宜の平面視位置に複数配置することで、深度方向の循環流を掘削孔Ｈ全域に発生させることができ、地盤中の掘削孔Ｈを満たす液状体Ｌを、少ないエア噴出管１０で安価に効率よくエアブロー撹拌することが可能となる。
【００３７】
本発明のエアブロー撹拌装置１は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【００３８】
例えば、本実施の形態では、エア噴出管１０を円筒状部材にて形成したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、図７で示すように、円筒状部材の孔壁と対向する側の端部に他の円筒状部材を直交するように組み合わせた、Ｔ字状をなす外形に形成したものを採用してもよい。この場合にも、緩衝部材１５は、Ｔ字状をなすエア噴出管１０の孔壁と対向する面より孔壁に近接する位置に配置される。
【００３９】
具体的には図７で示すように、張出し部材９に平行な本体部１０１と、本体部１０１に直交する直交部１０２とによりＴ字形状のエア噴出管１０は構成され、両者の内空は連通している。本体部１０１は円筒状部材よりなり、掘削孔Ｈの中心部側に位置する端部が塞がれている。
【００４０】
図８（ａ）（ｂ）で示すように、本体部１０１の周面は、軸心方向に沿って複数のエア噴出口１２が備えられるとともに、掘削孔Ｈの中心部側に位置する端部と近接する位置に開口が設けられ、これを閉塞するように蓋材１１が着脱自在に設置されている。この開口は、エア噴出口１２より十分大きく、本体部１０１の管径と略同等もしくはやや小さい口径に形成されている。一方、直交部１０２も円筒状部材よりなり、その両端部が開口され、これを閉塞するようにエア噴出口１２を備えた噴出口付き蓋材１１１が着脱自在に設置されている。
【００４１】
このような構成のＴ字形状のエア噴出管１０は、本体部１０１の周面にエア供給配管５が接続されており、エア供給配管５からエア噴出管１０に供給されたエアは、本体部１０１だけでなく直交部１０２に備えた噴出口付き蓋材１１１のエア噴出口１２からも液状体Ｌへ噴出される。したがって、孔壁に最も近接し、かつ隣り合うＴ字形状のエア噴出管１０の間に形成された空間からもエアが噴出し、孔壁に沿って深度方向上方へ移動することとなる。
【００４２】
これにより、先に図６で示した孔底近傍に滞留している液状体Ｌがエアとともに孔壁に沿って杭口に向かって上昇し、孔口近傍の液状体Ｌが孔底に向かって下降するような深度方向の循環流を、掘削孔Ｈの全域に対してより効率よくが生じさせることが可能となる。
【００４３】
また、掘削孔が例えば５０ｍに達するような大深度である場合には、水圧によりエア噴出口１２からエア噴出管１０に粘土成分等の細粒分Ｍが入り込み、エア噴出口１２に目詰まりを生じやすい。そこで、エア噴出管１０の内空を洗浄できるよう、本体部１０１には蓋材１１を、また直交部１０２には噴出口付き蓋材１１１を設置している。
【００４４】
具体的には、エア噴出管１０の使用後に、先に述べた図２で示す脚部材１７を利用してエアブロー撹拌装置１を地表面や架台上等に載置し、これら蓋材１１および噴出口付き蓋材１１１を取り外す。すると、図９で示すように、本体部１０１と直交部１０２には管径と略等しい口径の開口が備えられているから、この開口を利用して内空を水等で洗浄し、粘土成分等の細粒分Ｍを排出すればよい。これにより、エア噴出口１２の目詰まりを除去してエア噴出機能を回復させることかできる等、エア噴出管１０のメンテナンスを容易に行うことが可能となる。
【００４５】
なお、このようなメンテナンス作業は、先に図２で示した円筒状のエア噴出管１０についても、両端部に備えた蓋材１１を取り外すことにより実施できることは言うまでもない。
【００４６】
そして、本実施の形態では、図２で示した円筒状のエア噴出管１０の両端部にそれぞれ蓋材１１を設置しているが、必ずしもこれに限定するものではなく、孔壁と近接する側の端部にエア噴出口１２を備えた噴出口付き蓋材１１１を設置してもよい。同様に、図８で示したＴ字状をなすエア噴出管１０の直交部１０２に対して、噴出口付き蓋材１１１に替えてエア噴出口１２を備えない蓋材１１を設置してもよい。
【００４７】
また、本実施の形態では、支柱２を構成する棒状部材３、張出し部材９を構成する下張出し部材９２にＨ形鋼を、張出し部材９を構成する上張出し部材９１に溝形鋼を、および緩衝部材１５に設けた接合部材１６を構成する上接合部材１６１および下接合部材１６２に山形鋼をそれぞれ採用したが、必ずしもこれに限定するものではなく、ボルト穴を形成可能な鋼材であれば、いずれを採用してもよい。
【００４８】
さらに、本実施の形態では、下張出し部材９２に対するエア噴出管１０の取り付け、および張出し部材９に対する接合部材１６の取り付けを、それぞれボルト１４による締結にて行っているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、両者を着脱自在に取り付け可能であれば、他の手段を採用してもよい。
【００４９】
また、本実施の形態では、連結部材４のカバー部材７に、一対の平鋼板を採用したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えばスリーブ等、端部どうしを突き合わせた状態で連続する隣り合う棒状部材３の両者に跨るようにして配置できる部材であれば、いずれを採用してもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１        エアブロー撹拌装置
２        支柱
３        棒状部材
４        連結部材
５        エア供給管
６        かんざし筋
７        カバー部材
８        エア噴出器
９        張出し部材
９１      上張出し部材
９２      下張出し部材
１０      エア噴出管
１０１    本体部
１０２    直交部
１１      蓋材
１１１    噴出口付き蓋材
１２      エア噴出口
１３      設置部材
１４      ボルト
１５      緩衝部材
１６      接合部材
１６１    上接合部材
１６２    下接合部材
１７      脚部材
Ｈ        掘削孔
Ｌ        液状体
Ｃ        コンプレッサー
Ｍ        細粒分
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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