(57)【要約】【課題】排泥を出すことなく、径の大きい地中杭を廉価に造成できる土壌改良工法および地中にて注入材を遠くまで注入することができる注入材吐出ノズルを提供することを目的とする。【解決手段】回転羽根５を有する土壌掘削工具１の回転羽根５の近傍に、管の内面にらせん溝が設けられている注入材吐出ノズル７を設け、注入材に回転を与えながら遠くまで注入するとともに、回転羽根５で土砂と注入材を撹拌することにより回転羽根５の径よりも大きい地中杭を排泥を出すことなく造成する。【選択図】図４
2004027493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管の内面にらせん溝が設けられている注入材吐出ノズル。
【請求項２】
管の外部に空気を吐出するための別の管を有する請求項１に記載の注入材吐出ノズル。
【請求項３】
管の内面に設けられたらせん溝とおなじ回転方向のらせん溝が前記別の管の内面にも設けられている請求項２に記載の注入材吐出ノズル。
【請求項４】
軸体と当該軸体の周囲に設けられた回転羽根とを有する土壌掘削工具であって、回転羽根の付近に注入材吐出ノズルが設けられており、当該注入材吐出ノズルは注入材を吐出する第１の管とその外部に設けられた空気を吐出するための第２の管とを有するものであり、第１の管と第２の管の内面におなじ回転方向のらせん溝が設けられていることを特徴とする土壌掘削工具。
【請求項５】
前記軸体の先端部には空気吐出口を有する先導管が設けられ、前記回転羽根の上下面に土壌を撹拌するための爪が複数設けられている請求項４に記載の土壌掘削工具。
【請求項６】
土壌掘削工具を回転自在に支持するためのスィベルであって、非回転部には第１の空気導入口と第２の空気導入口と注入材導入口が設けられ、非回転部に対し回転自在に回転軸が設けられ、前記回転軸は外管と二重の内管とからなる三重管であり、前記回転軸の端部には中間ロッドを接続するための接続装置が設けられており、当該接続装置は外管と二重の内管とからなる三重管であるとともに中間ロッドとの相対的な回転を防止する回転防止手段が設けられたものであることを特徴とするスィベル。
【請求項７】
ａ）作業台車と、ｂ）第１の空気導入口と第２の空気導入口と注入材導入口が設けられた非回転部と、非回転部に対し回転自在に回転軸が設けられ、前記回転軸は外管と二重の内管とからなる三重管であるスィベルと、ｃ）先端に空気吐出口を有する先導管と軸体と軸体の周囲に設けられた回転羽根と回転羽根の付近に設けられた注入材吐出ノズルを有する土壌掘削工具であって、当該注入材吐出ノズルは注入材を吐出する第１の管とその外部に設けられた空気を吐出するための第２の管とを有するものであり、第１の管と第２の管の内面におなじ回転方向のらせん溝が設けられているものであることを特徴とする土壌掘削工具とを備える建設機械。
【請求項８】
内面にらせん溝が設けられている第１の管より注入材を管の軸線に対して回転させながら地中に吐出するとともに、第１の管とおなじ回転方向のらせん溝を有し第１の管の外部に設けられた第２の管より空気を注入材とおなじ方向の回転を与えながら注入材の周囲に随伴させて吐出する注入材の注入方法。
【請求項９】
先端に空気吐出口を有する先導管と軸体と軸体の周囲に設けられた回転羽根と回転羽根の付近に設けられた注入材吐出ノズルを有する土壌掘削工具を回転させ、かつ先導管より圧縮空気、水あるいは圧縮空気と水の混合体のいずれかを噴出しながら土壌を掘削し、所定の深さに達した後に土壌掘削工具を逆回転させて土壌を撹拌させながら、第１の管の内面にらせん溝が設けられている注入材吐出ノズルにより地盤強化材を管の軸線に対して回転させながら地中に吐出するとともに、第１の管とおなじ回転方向のらせん溝を有し第１の管の外部に設けられた第２の管より空気を地盤強化材とおなじ方向の回転を与えながら地盤強化材の周囲に随伴させて吐出させながら地盤強化材を注入して土壌と地盤強化材を混合させ、土壌中に改良体を造成する地盤改良工法。
【請求項１０】
先端に空気吐出口を有する先導管と軸体と軸体の周囲に設けられた回転羽根と回転羽根の付近に設けられた注入材吐出ノズルを有する土壌掘削工具を回転させ、かつ先導管より圧縮空気、水あるいは圧縮空気と水の混合体のいずれかを噴出しながら土壌を掘削し、所定の深さに達した後に土壌掘削工具を逆回転させて土壌を撹拌させながら、第１の管の内面にらせん溝が設けられている注入材吐出ノズルにより土壌中の汚染物質を浄化する薬液を管の軸線に対して回転させながら地中に吐出するとともに、第１の管とおなじ回転方向のらせん溝を有し第１の管の外部に設けられた第２の管より空気を薬液とおなじ方向の回転を与えながら薬液の周囲に随伴させて吐出させながら薬液を注入して土壌と薬液を混合させ、土壌中の汚染を除去する土壌浄化工法。
【請求項１１】
前記土壌中の汚染物質を浄化する薬剤は、空気、過酸化酸素、オゾンから選択される酸素含有物質、分解微生物、前記分解微生物を活性化させるためのリン、窒素、カリウム、ケイ素から選択される栄養分である、請求項１０に記載の土壌浄化工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明に係る注入材吐出ノズル、土壌掘削工具、スィベル、土壌改良工法及び土壌浄化工法は、軟弱な地盤の改良や汚染された土壌の浄化に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来軟弱地盤を改良する方法として、超高圧で注入材を噴射攪拌する方法と大型の機械を用いて機械的に噴射攪拌する工法がある。
【０００３】従来の地盤改良工法では、超高圧噴射による噴射撹拌工法と大型機械によるオーガー撹拌工法と主体であるが、超高圧噴射工法では、撹拌杭を施工する場合にセメントミルクに２０ＭＰａ乃至４０ＭＰａの高圧をかけて、ノズルの先端から噴射して圧力で杭を作る工法であるので排泥が多く出る欠点があり、又大型機械による機械式撹拌工法は機械が非常に大きいため施工場所が制約される等問題があった。
【０００４】超高圧噴射撹拌工法では比較的コンパクトな機械による工事が可能であるが、多量の排泥（排出スライム）が発生し、環境上好ましくなく、又、この排泥を処理しようとすれば高額な費用がかかるという問題がある。
【０００５】一方、大型機械による機械式撹拌工法においては、施工機械が大型であり、施工できる場所が限定されるという問題と、施工のため大型プラントの運搬、設置を必要とするため、広い場所を構えなければならず、その費用も高額であるという問題がある。
【０００６】なお、産業活動の結果として、有害物質が地中に漏れ、土壌が汚染されるということが近年問題となっている。有害物質の排出を抑えることは重要であるが、一旦排出されてしまってからは有効な解決手段はなかった。有害物質を分解・中和するような薬剤を散布してもその効果は表面の土壌に限られ、地中深くまで処理することは困難であるし、機械的に掘り返せば費用が大きくなる上、地中の有害物質を地上に持ち出すことにもなりうる。
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】軟弱地盤を強化するためには超高圧噴射撹拌工法が有力であるが、発生する排泥により環境問題あるいは処理のための費用の問題が発生することはすでに述べた。これを解決する有力な技術として、特開２００１−１５９１３０号公開特許公報に「機械撹拌エアーセメントミルク混合圧送工法及び装置」として、コンプレッサとグラウトポンプを切削ビットに接続して空気を噴出しながら掘り進み、削孔完了後セメントミルクを圧送して掘削された土壌とセメントミルクを撹拌し地中杭を造成する技術が記載されている。この技術によれば、排泥を地上に排出することがないので、環境問題を引き起こすことなく、しかも安価、簡便に土壌強化工事を施工することができる。さらに本願発明者は当該技術を向上させるために鋭意検討し、特願２００１−３６５４９１に係る発明を提案している。本発明はこれらの発明に関連するものであり、当該発明をより発展させるための注入材吐出ノズル、土壌掘削工具、スィベル、土壌改良工法及び土壌浄化工法を提供し、従来の工法に伴う排泥の発生による環境問題及び大規模な設備による大きな費用の発生という課題を解決することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するために、本発明の注入材吐出ノズルは管の内面にらせん溝が設けられているものである。このらせん溝はライフルの銃身内部の溝と同様に作用し、内部を通過する注入材に回転力を与え、注入材は管の長さ方向に対してらせん状に回転しながら吐出され、遠くまで飛ぶことができる。管の外部に空気を吐出するための別の管を設けてもよく、さらに、管の内面に設けられたらせん溝とおなじ回転方向のらせん溝が前記別の管の内面にも設けてもよく、注入材と同じ方向に回転する空気を注入材の周囲に随伴させることにより、注入材をより遠くへ飛ばすことができる。本発明の注入材の注入方法は、上述の注入材吐出ノズルにより注入材を回転させながら吐出するとともに、空気にも同じ方向の回転を与えながら注入材の周囲に随伴させて、注入材を地中に注入するものである。
【０００９】上述の目的を達成するために、本発明の土壌掘削工具は、軸体と当該軸体の周囲に設けられた回転羽根とを有する土壌掘削工具であって、回転羽根の付近に注入材吐出ノズルが設けられており、当該注入材吐出ノズルは注入材を吐出する第１の管とその外部に設けられた空気を吐出するための第２の管とを有するものであり、第１の管と第２の管の内面におなじ回転方向のらせん溝が設けられているものであることを特徴とするものである。先端に空気吐出口を有する先導管を設けて、空気吐出口より圧縮空気、水あるいは圧縮空気と水の混合体を噴出して掘り進めることができ、回転羽根の上下面に土壌を撹拌するための爪を複数設けて、土壌の撹拌をより効果的に行うことができる。
【００１０】上述の目的を達成するために、本発明のスィベルは、土壌掘削工具を回転自在に支持するためのスィベルであって、非回転部には第１の空気導入口と第２の空気導入口と注入材導入口が設けられ、非回転部に対し回転自在に回転軸が設けられ、前記回転軸は外管と二重の内管とからなる三重管であり、前記回転軸の端部には中間ロッドを接続するための接続装置が設けられており、当該接続装置は外管と二重の内管とからなる三重管であるとともに中間ロッドとの相対的な回転を防止する回転防止手段が設けられたものである。
【００１１】そして、本発明の建設機械は、上述の土壌掘削工具を上述のスィベルとともに作業台車に取り付け、接続装置を介して土壌掘削工具を回転させるものである。
【００１２】また、上述の目的を達成するために、本発明の土壌改良工法は、先端に空気吐出口を有する先導管と軸体と軸体の周囲に設けられた回転羽根と回転羽根の付近に設けられた注入材吐出ノズルを有する土壌掘削工具を回転させ、かつ先導管より圧縮空気、水あるいは圧縮空気と水の混合体のいずれかを噴出しながら土壌を掘削し、所定の深さに達した後に土壌掘削工具を逆回転させて土壌を撹拌させながら、第１の管の内面にらせん溝が設けられている注入材吐出ノズルによりセメントミルク等の地盤強化材を管の軸線に対して回転させながら地中に吐出するとともに、第１の管の内面に設けられたらせん溝とおなじ回転方向のらせん溝を有し第１の管の外部に設けられた第２の管より空気を地盤強化材とおなじ方向の回転を与えながら地盤強化材の周囲に随伴させて吐出させながら地盤強化材を注入して土壌と地盤強化材を混合させ、土壌中に改良体を造成するものである。注入材として地盤強化材のかわりに土壌中の汚染物質を浄化する薬剤を使用することにより、土壌浄化工法を実現することもできる。土壌浄化工法においては、土壌中の汚染物質を浄化する薬剤として、空気、過酸化酸素、オゾンから選択される酸素含有物質、分解微生物、前記分解微生物を活性化させるためのリン、窒素、カリウム、ケイ素から選択される栄養分を使用することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明に係る土壌掘削工具の一例を示す斜視図であり、図２は同正面図である。本発明に係る土壌掘削工具１は軸体のまわりにらせん状羽根を有するものである。先端に先導管２を有し、切削チップ３が設けられている。切削チップ３により地盤を切削しながら、先導管２が地中に入っていく。先導管２に続いて軸体４が設けられ、その周囲に回転羽根であるらせん状羽根５が設けられている。軸体４は中空となっているが、図２に示すようにらせん状羽根５が設けられている部分は、軸方向に沿って中央部が太く両端部が細くなるように構成されている。ここでは、図２に示すように円筒の両側に円錐を接続したような形状になっており、両端部から中央部へ向かって径が大きくなっている。そして、らせん状羽根５を含む全体の形状で見ても、両端部から中央部へ向かって全体として径が大きくなっている。
【００１４】軸体４は中空となっているが、内部には第１の内管１５ａと第２の内管１５ｂが設けられており、内管１５ａ、１５ｂは注入材吐出ノズル７（注入材排出口）へつながっている。注入材吐出ノズル７は軸体４の最も径が大きい位置において外へ向かって設けられている。本例では注入材吐出ノズル７は２本設けられているが、３本以上設けてもよい。この注入材吐出ノズル７の詳細を図３及び図４に示す。注入材吐出ノズル７は第１の管７ａと第２の管７ｃを有し、それぞれの管の内面にはらせん溝７ｂ、７ｄが設けられている。らせん溝７ｂ、７ｄの回転方向は同じである。第２の管７ｃは図４に示すように複数の管を第１の管７ａの周囲に設けてもよく、図５に示すように第１の管７ａの外管として同心状に設けてもよい。第１の管としては主に内径が５〜８ｍｍのものが使用されるが、注入材の吐出量に合せてこれよりも径を増減させてもよい。また、軸体４に対して完全に垂直に設ける以外にも、ある程度傾けてもよい。一例として、第１の管の長さは３０ｃｍ程度とし、一周半程度のらせんを内部に設け、先端部の出口は２．８ｍｍ程度にしたものとすることができる。軸体と内管の間の隙間は圧縮空気の通路となり、先導管２の先端より圧縮空気、水あるいは圧縮空気と水の混合体が噴出できるようになっている。
【００１５】図２において爪は省略しているが、らせん状羽根６の上下面にはそれぞれ長方形の板状の爪６が複数取り付けられている。爪６は軸体４を中心とする円周に接する方向に、すなわち、爪６の板厚の方向が半径方向になるように設けられている。爪６の長方形の形状のうち、一つの角が面取りされている。この面取りは、角を直線で切り落とすのでもよいし、丸みをつけるのでもよい。このように向けることにより、掘り進めるときはらせん状羽根５の下面に設けられた爪６が、引き上げるときはらせん状羽根５の上面に設けられた爪６の切り立った面が、土壌にくい込みながら、土壌を効果的に撹拌する。
【００１６】次に、本発明に係るスィベルの一例を図６に示す。スィベル９の上部は非回転部１０であり、回転しない。非回転部１０には注入材導入口１１と第１の空気導入口１２ａおよび第２の空気導入口１２ｂが側面に設けられている。非回転部１０に対して回転自在に回転軸１４がベアリング等を介して取り付けられている。回転軸１４は二重の内管１５と外管１６から構成される三重管構造になっている。第１の内管１５ａは中空となっており、この中空部が注入材通路１７を構成する。注入材通路１７は注入材導入口１１から導入された注入材が通過できるようにつながっている。第１の内管１５ａの外に第２の内管１５ｂが設けられており、これら２つの内管の間には隙間が設けられていて、第１の空気通路１８ａを構成する。第２の内管１５ｂと外管１６の間にも隙間が設けられており、この隙間が第２の空気通路１８ｂを構成する。第１の空気通路１８ａは第１の空気導入口１２ａから導入された空気が、第２の空気通路１８ｂは第２の空気導入口１２ｂから導入された空気が、それぞれ通過できるようにつながっている。前記回転軸の端部には中間ロッドを接続するための接続装置２０が設けられている。この接続装置も外管と二重の内管とからなる三重管である。この接続装置は中間ロッドを接続するためのもので、接続装置の下方に点線で、中間ロッド側の接続装置が示してある。スィベルと中間ロッドの双方の接続装置の合わせ面は平面状に形成されており、接続装置間で相対的な回転ができないように構成されている。軸方向に進退させることによりスィベルと中間ロッドを容易に着脱させることができる。接続時にはボルト２１を締めることにより軸方向の動きを防止する。本発明に係るスィベルは正逆両方向の回転においても十分なトルクを伝達する必要があるが、この接続機構により、どちらの方向の回転によっても接続がゆるむことはない。なお、中間ロッドの上下端および土壌掘削装置の上端部にも同様の接続装置が設けられており、接続・分離が容易に行えるとともに、内部の三重管により、注入材および空気の通路は用意に形成される。
【００１７】図７に中間ロッドを示す。中間ロッド２２はスィベルと同様に三重管構造になっており、第１の内管１５ａの中空部が注入材通路１７を構成し、第１の内管１５ａと第２の内管１５ｂの間の隙間が第１の空気通路１８ａを構成し、第２の内管１５ｂと外管１６の間の隙間が第２の空気通路１８ｂを構成する。
【００１８】図８に本発明に係る土木機械の一例を示す。作業台車２３は無限軌道２４を備えて自走可能であり、工事現場において装置全体を容易に移動させることができるものである。作業台車２３には上下動可能なアーム２５を介してリーダー２６が取り付けられている。リーダー２６はチャック２７を上下に移動可能に取り付けるスライド式の取り付け装置である。施工場所に作業台車２３を移動させたら、アーム２５の角度を調整してリーダー２６を垂直に立てる。チャック２７に最上段の中間ロッドを通し、チャック２７で中間ロッドをつかむ。最上段の中間ロッドの上にスィベル９がつながれ、最下段の中間ロッドの下に土壌掘削工具１が接続される。チャック２７は油圧駆動により中間ロッド２２を正逆両方向に回転させることができる。すなわち、中間ロッド２２はチャック２７の回転を先端の土壌掘削工具１に伝達する駆動軸の働きをする。スィベル９に注入材ホース２８と２本の空気ホース２９ａ、２９ｂとが接続され、それぞれのホースは図示しないプラントのトラウトポンプとコンプレッサーにつながれる。スィベル９、中間ロッド２２および土壌掘削工具１は、それぞれ三重管構造であるが、空気および注入材の通路がつながるよう接続されている。
【００１９】土壌掘削工具１により掘り進めるときには、コンプレッサーで空気を送り土壌掘削工具１の先端より噴出するとともに、土壌掘削工具１のらせん状羽根が下向きに進行するよう回転させる。削孔は▲１▼空気を送る方法、▲２▼水を送る方法、▲３▼空気と水を送る方法、がある。道路等がある場所では空気と水を使用したほうが水の使用が少なくなって道路を水浸しにすることがないが、水を排出しても問題にならないような場所においては水のみで削孔してもよい。空気と水で削孔する場合は、コンプレッサーと水供給管をエジェクターに接続し、水と空気を混合した上で空気ホース２９を通して圧送する。ある程度掘り進めたら、中間ロッド２２を継ぎ足して、さらに深く掘り進める。らせん状羽根の下面の爪６ａは進行方向側の反対側が切りかかれているので、効果的に土砂を切削・撹拌させるとともに、切削された土砂を滑らかに後方に送る。切削した土砂を滑らかに後方に送るために、らせん状羽根のループは先端から中央部にむかって径が広がり、また上部へ向かって径が小さくなる形状になっている。土壌掘削工具１では、軸体４でらせん状羽根５が取り付けられる部分は軸方向に沿って中央部が太く両端部が細くなる。そのため、中央部においてもらせん状羽根および軸体は強固であり、また掘り進みながらスムーズに土砂を後方に送るため、施工中に土壌掘削工具１が地中で破損しにくくなり、比較的硬い地盤や粘土質の場所でも施工ができる。
【００２０】最終深さまで掘り進めたら、チャック２７の回転方向を逆にして、らせん状羽根が上向きに進行するよう回転させながら、土壌掘削工具１を引き上げる。この際、注入材ホース２８より注入材を導入し、土壌掘削工具１の注入材排出口より注入材を地中に注入する。さらに空気ホースより高圧の圧縮空気を送り込む。注入材吐出ノズルの第１の管の内面にはらせん溝が設けられているために、注入材は管の長さ方向に対して回転しながら吐出され、遠くまで飛ぶ。さらに注入材の周りには、やはり注入材と同方向に回転しながら進行する空気が随伴しており、この空気に運ばれて注入材はより遠くまで飛ぶことができる。なお、注入材吐出ノズルの第１の管及び第２の管のらせん溝の方向は、引き上げ時における土壌掘削工具１の回転方向に合せて決められている。本例では、引き上げ時には土壌掘削工具１は左回転であるので、注入材吐出ノズルの第１の管及び第２の管のらせん溝も左回転になるよう設けられている。引き上げ時にはらせん状羽根の上面の爪が土砂を撹拌する。らせん状羽根の上面の爪は逆回転時における進行方向側が切りかかれているので、同様に土壌に滑らかにくい込むとともに効果的に土砂を撹拌させる。そして、本発明に係る土木機械および工法においては、土砂の機械的撹拌と注入材の噴出による土砂の撹拌が同時に行われ、切削された土砂と注入材は効率的に混合される上、らせん羽根によって下方へ送られていくので、切削された土砂が排泥として地上に排出されることがない。ここで土壌掘削工具１を逆回転させる方法として、土壌掘削工具１を一定の深さに保ちながら逆回転させる作業と土壌掘削工具１を回転させずに所定の間隔だけ引き上げる作業とを交互に繰り返えすようにすることが、排泥の発生をより効果的に防止するので好ましい。引き上げるときは、掘り進めるときとは逆に、中間ロッドを順次取り外しながら作業を進める。所定の高さまで引き上げたら注入材の注入を停止して、土壌掘削工具１を引き上げる。このようにして一つの穴の施工が完了したら、作業台車２３を次の位置に移動させ、同様の施工を繰り返す。
【００２１】
【実施例１】本発明を地盤改良工事に適用した例である。注入材としては高濃度のセメントミルクを用いる。本工法に使用するセメントミルクは改良体の強度を十分なものとするために通常の工法の場合（例えば練りあがりの注入材１ｍ３中にセメント量７６０ｋｇ程度）よりセメントの比率を多くすることが好ましい。ここで、セメント量を多くすると注入材の比重が大きくなりポンプでの吸引が悪くなりやすいので、芳香族スルホンと特殊変性リグニンを主成分とする減水剤を配合することが好ましい。この減水剤の配合によりセメントミルクが流れやすくなってポンプにより送りやすくなるとともに、改良体の強度が増す。本実施例においては減水剤として芳香族スルホンと特殊変性リグニンを主成分とする商品名サンフローＳＷ−２０００Ｓ（日本製紙株式会社）を使用し、練りあがりの注入材１ｍ３中にセメント１０００ｋｇとサンフローＳＷ−２０００Ｓを５ｋｇ配合し、改良体の圧縮強度１ＭＰａ（設計基準強度）を得た。このように従来の工法よりも高濃度のセメントミルクを用いるので、注入する量は少なくてすみ、また比重が大きいため上には上がりにくく、この点も排泥を出させにくくすることに貢献している。プラントで空気と混合されたセメントミルクを０．６〜２．５ＭＰａの低圧で噴出する方法と、１８．０〜２９．０ＭＰａの超高圧でセメントミルクを噴出する方法があるが、本例では後者の超高圧噴出撹拌を用いた。空気とセメントミルク注入材吐出ノズルの管の内面に設けられたらせん溝により回転力を与えられ、かつ注入材の周囲を同方向に回転する空気が随伴して吐出されるため、セメントミルクは遠くまで飛ぶことができ、らせん羽根の径よりも大きな径の地中杭を形成できる。例えば、直径１ｍのらせん羽根を用いた場合に、超高圧噴出を用いて１．８ｍ程度の地中杭が得られていたが、本発明に係る注入材吐出ノズルを使用することにより、セメントミルクの飛ぶ距離は３０％程度増加し、直径２．３ｍ程度の地中杭を形成することができる。切削された土砂はセメントミルクと混合され、改良体として地中杭を構成するので、地上に排泥として排出されない。引き上げるときは図２において左回りにらせん状羽根は回転し、上から土砂を引き込むとともに撹拌・混合された土砂とセメントを羽根により下に強く押し付けるので、強固な地中杭を形成でき、また、排泥の発生を強力に抑制する。このため、排泥による環境問題を起こすことがなく、また、排泥の処理のための多額の費用も発生しないため、地球環境に優しく、施工性、経済性、安全性にすぐれた工法となっている。
【００２２】らせん溝を備えた注入材吐出ノズルを使用した超高圧噴出撹拌により、セメントミルクを横方向に効果的に高圧噴射するために、らせん状羽根の径よりも広い範囲の改良体の造成が可能であり、工期の短縮および経済性の向上が実現できるとともに、密着施工や改良体相互の施工が可能となり工事の全体的な一体化がはかれる。単位時間当たりの注入量には留意が必要で、過度の注入を行うと排泥を発生させないという本発明の効果が発揮できない場合がある。排泥を発生させない限界での単位時間当たり注入量を前もって把握した上で、その限界注入量の７０％程度で注入するのが排泥防止をより確かなものにする上で好ましい。本実施例では７０リットル／ｍｉｎとした。引き上げ速度（以下、１ｍ引き上げるのに要する時間で表示）は、Ｃ＜０．０１Ｎ／ｍｍ２（＝ＭＰａ）での粘性土では３．０ｍｉｎ／ｍ、０．０１Ｎ／ｍｍ２≦Ｃ≦０．０３Ｎ／ｍｍ２（５≦Ｎ≦１０）の土質では５．０ｍｉｎ／ｍ、１０≦Ｎ≦１５の砂質土では６．０ｍｉｎ／ｍとした。また、グラウトポンプとしては７０〜１５０リットル／ｍｉｎの能力のものを用い、主に１４０リットル／ｍｉｎ程度の注入量で使用する直径１．５ｍのらせん状羽根にも対応できるようにした。
【００２３】
【実施例２】本発明を土壌浄化工事に適用した例である。本実施例においては、注入材として土壌中の汚染物質を分解・中和等するような薬剤を使用する。ここでは、土壌中の汚染物質を浄化する薬剤として、空気、過酸化酸素、オゾンから選択される酸素含有物質、分解微生物、前記分解微生物を活性化させるためのリン、窒素、カリウム、ケイ素から選択される栄養分であるものを用い、微生物により汚染物質を分解する。特に、有機物の分解においては具体的には、メタン資化性菌、トルエン資化性菌、フェノール資化性菌、硝化細菌、プロパン酸化細菌、イソプロピレン酸化細菌などがあげられる。これらの微生物を活性化するのに必要な酸素含有物及び栄養分とともに地中に供給することにより、効果的に汚染物質を分解して、土壌の浄化が行われる。汚染除去に必要な深さまで掘り進んだ後、土壌掘削工具１を逆回転して引き上げながら薬剤を土壌中に注入する。薬剤は注入材吐出ノズルのらせん溝によって回転力を与えられ、地中において広範囲まで届くことができる。従って、少ない作業で広範囲をもれなく浄化できる。らせん状羽根６で土砂を機械的に撹拌しながら薬剤を注入するので効果的である。汚染が深いところまで進行している場合でも、土壌掘削工具１が到達する範囲であれば汚染除去が行える。さらに、本実施例においても排泥を発生させないので、汚染された土砂が地表に現れてくることもなく、安全に施工することができる。なお、本発明に係る注入材吐出ノズルは、上述の通り土壌掘削工具に組み込んで地盤強化工法や土壌浄化工法に使用するのに適しているが、適用範囲はこれにとどまらず、水を噴射して石を切断するためノズルとしてや洗浄用ノズル等、液体を勢いよく飛ばすためのノズルとしてあらゆる分野で使用でき、このような分野で使用する場合においては、注入材とは水や洗浄液をも含む液体一般を意味する。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、注入材吐出ノズルの管の内面に設けられた溝により注入材を回転させながら遠くまで飛ばすことができ、地中において、広範囲に注入材を注入することができる。土壌改良においても汚染土壌の浄化においても、大型の設備を要せず、短い工期と少ない費用で効果的な施工ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る土壌掘削工具の斜視図である。
【図２】同縦断面図である。
【図３】注入材吐出ノズルの内部のらせん溝を示す断面図である。
【図４】注入材吐出ノズルの例の横断面図および縦断面図である。
【図５】注入材吐出ノズルの別の例の横断面図および縦断面図である。。
【図６】スィベルの断面図である。
【図７】中間ロッドの断面図である。
【図８】本発明の土木機械を示す正面図である。
【符号の説明】
１．土壌掘削工具
２．先導管
３．切削チップ
４．軸体
５．らせん状羽根
６．爪
７．注入材排出口
８．空気噴出口
９．スィベル
１０．非回転部
１１．注入材導入口
１２．空気導入口
１４．回転軸
１５．内管
１６．外管
１７．注入材通路
１８．空気通路
２２．中間ロッド
２３．作業台車
２４．無限軌道
２５．アーム
２６．リーダー
２７．チャック
２８．注入材ホース
２９．空気ホース
【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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