(57)【要約】【課題】従来の硬化材注入は噴射圧を高圧化しても硬化材を噴射圧に乗せられずに吐出量を確保できず、硬化材を噴射圧に乗せるために水分を多くして粘性を薄くすれば硬化材粒子が下降して実質部が小さくなり強度が落ちる等の問題があり、バランスの取れた有効な吐出量を確保できないという問題がある。【解決手段】第１重合噴射ノズル２の上部背面側に第２重合噴射ノズル３、その上部に第３噴射ノズル４を設け、第１重合噴射ノズルと第２重合噴射ノズルの核ノズルから４００ｋｇ／ｃｍ２　前後の圧力で水溶性高分子を添加したセメントミルクを毎分１２０〜１３０リットル前後の吐出量、第３噴射ノズルから同噴射圧で清水を毎分５０リットル前後の吐出量をもって噴射するするように構成した。【選択図】図２
2004116006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部側壁に第１重合噴射ノズル、その上部に所定の間隔を置いて第１重合噴射ノズルの背面方向に噴射する第２重合噴射ノズル、更に、その上部に所定の間隔を置いて第３噴射ノズルを設けた注入ロッドを対象地盤の所定深度まで挿入し、第３噴射ノズルから清水噴流を毎分５０リットル前後の吐出量、４００ｋｇ／ｃｍ２　前後の圧力をもって噴射すると共に、第１重合噴射ノズル及び第２重合噴射ノズルの核ノズルから超高圧による水溶性高分子を添加したセメントミルク噴流を毎分１２０〜１３０リットル前後の吐出量、４００ｋｇ／ｃｍ２　前後の圧力をもって、囲周ノズルからのエアー噴流と共に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、対象地盤中にセメントミルク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】
水溶性高分子を添加したセメントミルク噴流に流動性維持剤を添加す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】
第１重合噴射ノズル及び第２重合噴射ノズルの核ノズル並びに第３噴射ノズルの噴射口の形状を上下に長い矩形形状とし、各ノズルからの噴流を断面矩形形状の噴流として噴射す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】
先端部側壁に第１重合噴射ノズル、その上部に所定の間隔を置いて第１重合噴射ノズルの背面方向に噴射する第２重合噴射ノズル、更に、その上部に所定の間隔を置いて第３噴射ノズル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５】
第１重合噴射ノズル及び第２重合噴射ノズルの核ノズル並びに第３噴射ノズルの噴射口の形状を上下に長い矩形形状とした請求項４記載の地盤硬化層造成装置
【請求項６】
第１重合噴射ノズルの核ノズルに通じる流路を、開口部に対して距離を置く偏心位置に迂回させ開口部への直進流路を長くするようにした請求項４又は請求項５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、或いは止水を目的として掘削地盤の周囲等にセメントミルク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抱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）、或いは余剰スラッジ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】
【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
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、硬化材噴射の噴射圧を高圧化しても硬化材が噴射圧に乗ることができなければ、吐出量を確保することができず、硬化材を噴射圧に乗せるために水分を多くして粘性を薄くすれば硬化材粒子が下降して実質部が小さくなり強度が落ちる等の問題があり、中々、バランスの取れた有効な吐出量を確保できないという問題があった。
【０００６】
また、噴射圧に乗ることができず過剰吐出となった硬化材は、硬化材層に充填されることなく地上に溢出して産業廃棄物となり、その処理に多大な労力と費用が必要となるほか、高圧化する噴射圧によって発生する地内圧の上昇が高圧噴射のバランスを崩し均質な注入ができなかったり、予測しがたい場所に地盤隆起を惹起したりするという問題が付きまとっている。
【０００７】
【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、先端部側壁に第１重合噴射ノズル、その上部に所定の間隔を置いて第１重合噴射ノズルの背面方向に噴射する第２重合噴射ノズル、更に、その上部に所定の間隔を置いて第３噴射ノズルを設けた注入ロッドを対象地盤の所定深度まで挿入し、第３噴射ノズルから清水噴流を毎分５０リットル前後の吐出量、４００ｋｇ／ｃｍ２　前後の圧力をもって噴射すると共に、第１重合噴射ノズル及び第２重合噴射ノズルの核ノズルから超高圧による水溶性高分子を添加したセメントミルク噴流を毎分１２０〜１３０リットル前後の吐出量、４００ｋｇ／ｃｍ２　前後の圧力をもって、囲周ノズルからのエアー噴流と共に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、対象地盤中にセメントミルクを注入するように構成したものである。
【０００８】
すなわち、第１重合噴射ノズルの背面方向に第２重合噴射ノズルを設けることにより噴射バランスを保つと共に、第１重合噴射ノズルと第２重合噴射ノズルの間に所定の間隔を置くことにより、硬化材の吐出量を上下に分散して同一平面に硬化材の吐出が集中して余剰スライム化することを防止したものである。
【０００９】
また、噴射圧力を４００ｋｇ／ｃｍ２　前後に統一し、地内圧のバランスを図ると共に、掘削清水、注入硬化材の吐出量との均衡を保って実質的に硬化材層を構成する硬化材の量を大きくしようとするものである。
【００１０】
更に、硬化材として水溶性高分子を添加したセメントミルクを用いるようにし、セメントの分散性を高めるようにした。即ち、セメントミルクに水溶性高分子を添加することによりミルクの流動性が著しく高められ、噴流内圧が水のように分散して吐出量の増量を飛躍的に伸ばすことができ、排泥量の減少を図ることができた。
【００１１】
加えて、第１、第２重合噴射ノズルの核ノズル噴射口の形状を縦長矩形形状に構成して前記条件において実験したところ、従来、硬化材層造成径が２メートル４００　〜６００　程度であったものが、３メートル５００程度に達していることを確認できた。
【００１２】
【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、先端部側壁に第１重合噴射ノズル２、その背面側上部に第２重合噴射ノズル３、更に、その上部に所定の間隔を置いて第３噴射ノズル４が設けられている。
【００１３】
重合噴射ノズル２、３は中心部にそれぞれ核ノズル２１、３１、その周囲を囲んで囲周ノズル２２、３２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。
【００１４】
即ち、ロッド１の中心部には硬化材流路１２、その外周に環状に清水流路１３、その側部に囲周ノズル３２に連通するエアー流路１６と第１重合噴射ノズルの囲周ノズル２２に連通するエアー流路１５が設定されている。
【００１５】
第１重合噴射ノズル２と第２重合噴射ノズル３との間隔は　２００ミリ程度、第２重合噴射ノズル３と第３噴射ノズル４との間隔は　５００ミリ程度とし、第１と第２の重合噴射ノズルからの噴射流は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。
【００１６】
第２重合噴射ノズル３と第３噴射ノズル４からの噴射流は、直接干渉することのない間隔となっているが、第１と第２の重合噴射ノズルから噴射されるエアーによるエアリフト効果が、第３噴射ノズル４からのエアー巻きを行なわない清水だけの噴射流によって適度にパッキングされる関係にある。
【００１７】
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。
【００１８】
先ず、流路１２に潤滑水を供給し先端開口部１７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。
【００１９】
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、上部から球弁８１を落下させて潤滑水の供給口を閉鎖し、流路１２に水溶性高分子を添加したセメントミルクを４００ｋｇ／ｃｍ２　の圧力で圧送し、第１と第２の重合噴射ノズルそれぞれの核ノズル２１、３１から噴射する。なお、水溶性高分子としてはポリアクリル酸、ポリメタアクリル酸、ポリカルボン酸（塩）或いはポリアクリルアミドまたは天然水溶性高分子であるメチルセルローズ等が挙げられる。
【００２０】
水溶性高分子を添加したセメントミルクには、流動性維持剤として炭酸ナトリウムが添加されており、極めて流動性の高い状態となっているので、毎分１２０〜１３０リットル前後の吐出量が維持され、高密度の超高圧噴流として噴射される。
【００２１】
また、囲周ノズル２２、３２からは圧縮空気が噴射され、注入ロッド１を回転させながら抜去方向に後退させることにより、セメントミルク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。なお、流動性維持剤としては前記炭酸ナトリウムのほか、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウムまたはセメント混和剤等がある。
【００２２】
一方、第３重合噴射ノズル４からは、第１と第２重合噴射ノズルの重合噴流噴射と同時に、４００ｋｇ／ｃｍ２　の圧力による高圧の清水噴流が毎分５０リットル前後の吐出量によって行なわれ、対象地盤の事前改良が行なわれると共に、第１と第２重合噴射ノズルの重合噴流に対するパッキング効果としても作用するので、過度のエアリフトが抑制されて集中注入されることにより均質で大径の硬化材注入層を造成できるものである。
【００２３】
更に、本発明における第１重合噴射ノズルに硬化材流路として開口する流路１２は、開口部２１に対して距離を置く偏心位置に迂回させ開口部への直進流路を長く構成しているので、噴射口の形状を上下に長い矩形形状としていることと相まって硬化材層基部の切削を確実に枠付けるものとなっている。
【００２４】
本発明は以上のように構成したので、エアー調整による過剰排泥を防止し、流動性を付与した硬化材を間隔調整した上下２段階注入と清水切削により噴射し吐出量を大幅に増量させたことにより、従来、到達し得なかった大径の地盤硬化材層の造成を可能としたものである。
【００２５】
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。
【００２６】
【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】同じく、各噴射ノズルからの噴射状况と地盤切削状况を一部を省略して示すロッド挿入対象地盤の部分拡大側面図
【図３】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４】同じく、図３のＡ−Ａ部位における拡大横断面図
【図５】同じく、図３のＢ−Ｂ部位における拡大横断面図
【図６】同じく、図３のＣ−Ｃ部位における拡大横断面図
【図７】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　潤滑水、硬化材切替え流路
１３　清水流路
１４　多重管継手構造部
１５　第１重合噴射ノズル囲周ノズルに連通するエアー流路
１６　第２重合噴射ノズル囲周ノズルに連通するエアー流路
１７　潤滑水を放出する先端開口部
１４　多重管継手構造部
２　第１重合噴射ノズル
２１　同核ノズル
２２　同囲周ノズル
３　第２重合噴射ノズル
３１　同核ノズル
３２　同囲周ノズル
３１　地内圧調整部の溝孔
４　第３噴射ノズル
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
８　掘削刃
８１　切替え球弁
Ｇ　対象地盤
Ｘ　硬化材注入層
Ｙ　切削土壌
Ｚ　排泥リフト部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004116006.tif 000006
【図５】
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【図６】
2004116006.tif 000008
【図７】
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