(57)【要約】【課題】従来、硬化材注入は核ノズルとこれを囲繞する環状ノズルからなる重合噴射ノズルにより硬化材噴流をエアーで包合して保護し到達距離を延長してきたが、ロッドの上部から必要に応じて順次エア流路に開口部が設けられ、下部に行く程噴射圧が低下していくという問題がある。【解決手段】先端部の側壁に、複数の重合噴射ノズルを設け、その上部に所定の間隔を置いて清水噴射ノズル３を設けると共に、重合噴射ノズルの下部に位置するモニター部内に重合噴射ノズル囲周部２２にエアを配給するエア貯圧部４を設けるように構成した。【選択図】図２
2004263456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部の側壁に、核部から地盤硬化材、囲周部からエアを噴射する複数の重合噴射ノズルを設け、その上部に所定の間隔を置いて清水噴射ノズルを設けると共に、重合噴射ノズルの下部に位置するモニター部内に重合噴射ノズル囲周部にエアを配給するエア貯圧部を設けた注入ロッドを清水噴射ノズル及びロッド先端部から清水を噴出させながら対象地盤の所定深度まで挿入し、所定深度において供給清水を低圧供給から高圧噴射に切替えると共に、重合噴射ノズルの核部から高圧地盤硬化材、囲周部からエア貯圧部によって蓄圧されたエアを噴射しながら注入ロッドを回動させつつ後退させることにより、対象地盤中に地盤硬化材を注入することを特徴とする地盤硬化層造成工法
【請求項２】
清水噴射ノズルに清水を供給する供給経路端末のロッド先端噴出部に差圧弁を設けるようにした請求項１記載の地盤硬化層造成工法
【請求項３】
複数の重合噴射ノズルの設定位置を上下にずらせて多段放射状に設けるようにした請求項１又は請求項２記載の地盤硬化層造成工法
【請求項４】
先端モニター部の外径を、上部のロッド本管の外径より大径に構成するようにした請求項１又は請求項２又は請求項３記載の地盤硬化層造成工法
【請求項５】
先端部側壁に複数の重合噴射ノズル、その上部に所定の間隔を置いて清水噴射ノズルを設けた注入ロッドの中核部にエア供給経路、その囲周部に上記複数重合噴射ノズル各囲周部に開口接合する地盤硬化材供給経路、更に、その囲周部に上記清水噴射ノズルに開口接合する清水供給経路を設定すると共に、エア供給経路の端末に、上方に逆止弁を介して上記複数重合噴射ノズル各囲周部に開口する接合経路を設けたエア貯圧部を設定し、清水供給経路に清水を低圧供給から高圧噴射に切替える機構を設けた注入ロッドを前進後退機構と回動機構を備える駆動機構によって支持したことを特徴とする地盤硬化層造成装置
【請求項６】
清水供給経路の端末に差圧弁によって開閉しロッド先端に開口する清水噴出孔を設けるようにした請求項５記載の地盤硬化層造成装置
【請求項７】
複数の重合噴射ノズルの設定位置を上下にずらせて多段放射状に設けるようにした請求項５又は請求項６記載の地盤硬化層造成装置
【請求項８】
先端モニター部の外径を、上部のロッド本管の外径より大径に構成するようにした請求項５又は請求項６又は請求項７記載の地盤硬化層造成装置
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は構築基礎地盤の強化支保、或いは地盤の安定化や止水を目的として対象地盤に地盤硬化材を注入して地盤硬化層を造成する地盤硬化層造成工法とその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、地盤の覆工支保や強化支保、或いは止水を目的とする硬化材層造成のための地盤硬化材注入は、硬化材噴流の到達距離を少しでも延長して大径の硬化材層を造成することを理想とし様々な工夫が凝らされ、その１つとして核ノズルとこれを囲繞する環状ノズルからなる重合噴射ノズルにより硬化材噴流をエアーで包合して保護し到達距離を延長する方法（例えば特許文献１参照）開発されている。
【０００３】
更に、硬化材噴流に先立って清水噴射による事前改良を行い、硬化材噴流の有効射程を延長し（例えば特許文献２参照）、或いは余剰スライムを吸引機構によって吸引し（例えば特許文献３参照）てブリージングを良くする手段等が講じられてきた。
【０００４】
また、硬化材注入にエアを伴送して上記のような、硬化材噴流の包合や切削スライムのエアリフト揚送排出を行うことが多く行われてきたが、ロッドの上部から必要に応じて順次エア流路に開口部が設けられ、下部に行く程噴射圧が低下していた。
【０００５】
硬化材注入にはロッド挿入の段階では下方噴射、注入管ロッドの段階では側方噴射が必要なため下方から側方噴射への切替えが必要であるが、当初はスプリングによって上方に付勢された差圧弁を下降させて下方噴射口を閉塞する方法（例えば特許文献５参照）が採られてきた。
【０００６】
しかし、このような差圧弁は硬化材流路中に設けられるため、スプリングに硬化材が付着する等により確実な作動が期待できないため材料供給路にスチールボールを落下させて下方経路を閉塞し（例えば特許文献４参照）て噴射切替えをする手段等が講じられてきた。
【０００７】
【特許文献１】特公平７ー１００９３１号公報
【特許文献２】特許第２８６５６５３号公報
【特許文献３】特公平６ー２９５０６号公報
【特許文献４】特開２００１ー２８８７３４号公報
【特許文献５】特公昭４８−１３６５７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上方から複数の開口部を介して供給されるエアは、上記のように上部位置での噴射によって圧力が抜けて下部において所望の噴射圧を確保できず、包合噴射にむらが生じて深度が高くなるにつれてエアの包合が円滑に行えないために切削長が低下するという問題があった。
【０００９】
また、複数の噴射ノズルを注入ロッドの側部同一平面位置に設定すると、噴射圧が互いに干渉し合って効果を減殺する一方、同一平面部に複数の地盤硬化材が重複して注入される無駄が生ずるほか、回動作動に上昇作動を加えなければ厚みのある硬化材層の造成ができないという問題もあった。
【００１０】
更に、従来の注入ロッドの径は、上部から先端まで挿入径が同一であるため、地盤のロッド挿入孔とロッド外周との間にクリアランスを生ずる余地がなく、排泥不良を発生させたり、噴射圧力を必要以上に消耗させたりしていた。
【００１１】
更にまた、下方から側方噴射への切替えにスチールボールを落下させて下方経路を閉塞する方法は、閉塞弁孔まで垂直の落下流路が確保されていなければ適用することができない。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題に対応してこれを解決するため、注入ロッドの先端側壁に設けた複数の重合噴射ノズルの下部に位置するモニター部内に重合噴射ノズル囲周部にエアを配給するエア貯圧部を設けるようにして、重合噴射ノズル囲周部に配給するエアを供給経路から貯圧部に蓄積して貯圧し、複数の開口部から均質化されたエア噴射が行われるように構成した。
【００１３】
また、硬化材の噴射注入に先行して対象地盤の事前改良が行われるように複数の重合噴射ノズルの上部に所定の間隔を置いて清水噴射ノズルを設けると共に、清水噴射ノズルに清水を供給し、更に、ロッド先端の噴出孔からの噴出水を供給する経路は重合噴射ノズルやエア貯圧部を縫ったクリアランスで構成される供給経路端末のロッド先端噴出部に差圧弁を設け、清水の供給圧を変化させることにより、ロッド先端噴出部の開閉を自動的に行えるようにした。
【００１４】
更に、注入ロッドの先端側壁に設ける複数の重合噴射ノズルの設定位置を上下にずらせて多段放射状に設けるようにし、多段上下幅に対応する対象地盤域に同時に硬化材注入が行われてロッドの上昇作動を頻繁に行うことなく多段上下幅に対応した厚みのある硬化材注入が行えるようにしたものである。
【００１５】
また、先端モニター部の外径を、上部のロッド本管の外径より大径に構成して先端モニター部の外径とロッド本管の外径の差が、地盤のロッド挿入孔とロッド外周との間にクリアランスを形成するように構成し、ブリージングの発生や噴射圧力の消耗を防止するようにした。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下図面に従って本発明の実施の形態を説明する。１は注入ロッドで、全体として３重管で構成され、先端部側壁に複数の重合噴射ノズル２、２・・が中心部を上下に１．５  〜２．５ｃｍ  程度ずつずらせて多段放射状に設定され、その上部に所定の間隔を置いて清水噴射ノズル３が設けられている。
【００１７】
重合噴射ノズル２、２・・、清水噴射ノズル３の設定は、ロッド先端部を構成し注入機構を内蔵するモニター部Ａに行われ、その外径は上部のロッド本管Ｂの外径より大径に構成され、モニター部の挿入掘削によりロッド本管Ｂと挿入孔Ｃの内壁の間にクリアランスが形成されるものである。
【００１８】
重合噴射ノズル２・・は中心部にそれぞれ核ノズル２１・・、その周囲を囲んで囲周ノズル２２・・が開口し、それぞれがスイベル１１を介して噴射材料槽に連絡するロッド内の分隔された流路に連通する。
【００１９】
多段放射状に設定された重合噴射ノズル２・・からの噴射流は、上記の間隔で外周域において僅かに干渉し合う間隔であるが、開口する方向が異なるので直接干渉することはない。
【００２０】
ロッド１は上記のように全体として３重管で構成され、その中心部にはエア供給路１２、その外周に環状に硬化材流路１３、更に、その外周に清水流路１４が構成され、エア供給路１２の端末には逆止弁４１を介してリシーバタンク等のエア貯圧部４が設定される。
【００２１】
エア貯圧部４は、上方に囲周ノズル２２・・にそれぞれ連通するエアー流路４２が設定され、それぞれに逆止弁４３が設けられて囲周ノズル２２からの逆流が防止されるようになっている。
【００２２】
エア貯圧部４をこのように構成することにより、貯圧タンク内の蓄圧に応じたエアが流路４２に逆流することなく均霑供給されるので、大気圧内に近い噴射効率を得られると共に、スライムの揚送についても円滑なエアリフト効果を挙げることができる。
【００２３】
清水流路１４は、最外側クリアランスで構成され、途中で清水噴射ノズル３に開口するが、硬化材流路１３の開口部やエア貯圧部４の外側の間隙を通過してロッド１の先端噴出孔１５に開口し、噴出孔１５に設定された差圧弁３１を清水供給圧力の調整によって開閉すようになっている。
【００２４】
差圧弁３１は、スプリング３２によって上方に付勢され常時は噴出孔１５を開放しているので噴出孔１５から掘削水を噴出しながら下降削孔し、所定深度に達したところで清水供給圧力を高めて圧力が一定以上に上昇するとスプリング３２の付勢力に抗して下降し噴出孔１５を閉塞する。
【００２５】
なお、下降削孔時にエア貯圧部４にエアを供給して囲周ノズル２２・・からエアを噴射しながら削孔することにより、ノズル２２の噴射口を保護し周辺土壌の事前改良にも寄与することができる。
【００２６】
噴出孔１５の閉塞によって清水流路１４の清水は蓄圧され、清水噴射ノズル３から高圧噴流として噴射されて周辺土壌を切削攪拌し、下部に設定された重合噴射ノズル２・・からの硬化材噴流の到達距離を伸長すると共に、硬化材と周辺土壌との混合を促進して均質の硬化材注入層の造成の下地を造成する。
【００２７】
注入ロッド１の後端はスイベル機構１１となっており、ロッド内の各流路の対応部とその噴射材料槽に連絡するホース７に連結すると共に、基台５上に装置された注入ロッド作動機構６に支持される。
【００２８】
以上のように構成された硬化層造成装置は、先ず、流路１４に潤滑清水を供給し噴射ノズル３及び先端噴出孔１５から放出し、注入ロッド作動機構６によって注入ロッド１に対して前進、回転等の作動を与え、掘削刃８と注入ロッド１の回転によって注入ロッドを対象地盤Ｇに挿入させる。
【００２９】
このように注入ロッド１を対象地盤Ｇに向けて推進挿入し、所定の深度に達したところで、流路１４に対する清水供給圧力を上げて差圧弁３１を下降させて先端噴出孔１５を閉鎖し、ノズル３から毎分５０〜８０リットルの吐出量の高圧噴流として噴射する。
【００３０】
更に、流路１３に地盤硬化材としてセメントミルクを毎分  ３００〜６００  リットルの吐出量として３００ｋｇ／ｃｍ２  程度以上の圧力で圧送し、重合噴射ノズル２・・それぞれの核ノズル２１・・から噴射する。
【００３１】
上記によりエア供給路１２に供給されたエアは、エア貯圧部４に蓄圧されエアー流路４２から上方の囲周ノズル２２・・にそれぞれ供給されて上記硬化材噴流の包合噴流体として噴射される。
【００３２】
このようにして噴射材料を各ノズルに供給し、注入ロッド１を回転させながら抜去方向にステップアップして後退させることにより、各高圧噴流は周辺地盤を穿孔切削し土粒子を破砕して、対象地盤Ｇに注入ロッド１の駆動軌跡に沿って円筒状に硬化材注入層Ｘを造成する。
【００３３】
本発明は以上のように構成したので、複数の重合噴射ノズルの囲周部に均質のエア噴流を形成することができ、ロッドに複数の重合噴射ノズルを多段放射状に設定し、上部に設定した清水ノズルによる清水切削を加えて地盤硬化材の吐出量を大幅に増量させたことにより、従来、高深度注入において問題となっていたエア均一配分を円滑に作用させることを可能としたものである。
【００３４】
このように造成される注入層Ｘは、必要に応じてこれに隣接する注入層の部分に同様の注入層を造成し、次々に隣接させて所定形状に並列することにより、所定の地盤硬化層を造成していくものである。
【００３５】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による施工状況を示す全体側面図
【図２】本発明の実施例による注入ロッド先端モニター部の要部構造を一部を省略して示す縦断面側面図
【図３】同じく、重合噴射ノズルの正面からの外観状况を示す注入ロッドのノズル設定部分拡大側面図
【符号の説明】
１  注入ロッド
１１  スイベル機構
１２  エア供給路
１３  硬化材流路
１４  清水流路
１５  ロッド先端の清水噴出孔
２  重合噴射ノズル
２１  同核ノズル
２２  同囲周ノズル
３  清水噴射ノズル
３１  清水噴出孔の差圧弁
３２  差圧弁の付勢スプリング
４  エア貯圧部
４１  エア供給路端末の逆止弁
４２  エア貯圧部から囲周ノズルへのエア流路
４３  エア貯圧部エア流路の逆止弁
５  基台
６  注入ロッド作動機構
７  噴射材料槽に連絡するホース
Ａ  ロッドモニター部
Ｂ  ロッド−本管
Ｃ  ロッド挿入孔
Ｇ  対象地盤
Ｘ  硬化材注入層
【図１】
2004263456.tif 000003
【図２】
2004263456.tif 000004
【図３】
2004263456.tif 000005