(57)【要約】【課題】噴流吐出部に地盤土の抵抗が直接作用するのを防止して装置の構造の簡略化を図るとともに、高圧ジェットを効率良く噴射し、かつ、先行掘削を不要として地盤改良作業を円滑に行う交差噴流を用いた噴射攪拌装置を提供する。【解決手段】モニター部分１０Ａを、挿入管１１の最下端部に設けた掘削翼１２と、挿入管１１の掘削翼１２よりも上方に設けた攪拌翼１３と、挿入管１１の上下方向に所定間隔をもって設けた上方，下方噴流吐出部１４，１５とを備えて構成する。攪拌翼１３を、上方，下方噴流吐出部１４，１５にそれぞれ対応させて上下に対を成す上方，下方攪拌翼１３Ａ，１３Ｂで構成し、これら上方，下方攪拌翼１３Ａ，１３Ｂによってそれぞれが対応する上方，下方噴流吐出部１４，１５の移動方向前側を覆うことにより、挿入管１１を回転する際に地盤土の抵抗が上方，下方噴流吐出部１４，１５に直接作用するのを防止する。【選択図】　　　図１
2004019221.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転しつつ昇降可能な挿入管の最下端部に設けた掘削翼と、挿入管の掘削翼よりも上方に設けた攪拌翼と、挿入管の上下方向に所定間隔をもって設けて噴射方向が互いに交差するように水または硬化材を噴射する上方，下方噴流吐出部と、を備えてモニター部分を構成し、
前記攪拌翼を、前記上方，下方噴流吐出部にそれぞれ対応させて上下に対を成す上方，下方攪拌翼で構成し、これら上方，下方攪拌翼によって、それぞれが対応する上方，下方噴流吐出部の少なくとも移動方向前側を覆ったことを特徴とする交差噴流を用いた噴射撹拌装置。
【請求項２】
上方，下方攪拌翼を挿入管に直角な軸方向に中空部を形成した中空状とし、上方，下方攪拌翼の中空部内に、それぞれ対応する上方，下方噴流吐出部を配置したことを特徴とする請求項１に記載の交差噴流を用いた噴射撹拌装置。
【請求項３】
上方，下方攪拌翼それぞれの回転半径を、前記掘削翼の回転半径と略同径に形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の交差噴流を用いた噴射撹拌装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤中に硬化材を高圧で噴射攪拌して固結杭を造成するようにした噴射撹拌装置に関し、とりわけ、硬化材を上下から互いに交差するように噴射する交差噴流を用いた噴射撹拌装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地盤改良の方法としては、例えば特公平７−３０５５２号公報に開示されるように、少なくとも２個の噴流吐出部を挿入管に設けた噴射撹拌装置を用いて地盤中に固結杭を造成する手法がある。
【０００３】
即ち、この噴射撹拌装置では、地盤中に挿入する挿入管にその長手方向に適宜の間隔を隔てて設けた少なくとも２個の噴流吐出部としてのノズルから硬化材の高圧ジェットを所定の半径部分で交差させることにより、地盤中に円柱状で所定径の固結杭を生成するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の噴射撹拌装置にあっては、高圧ジェットを噴射する噴流吐出部が挿入管に直に設けられているため、挿入管を地盤に挿入する際に地盤土の抵抗が噴流吐出部に直接作用することになり、噴流吐出部自体の強度およびその取付け強度を増大する必要があり、装置のコストが高くなったり大型化してしまう。
【０００５】
また、挿入管に設けた噴流吐出部は直接地盤土中に埋設される状態となるため、高圧ジェットは噴射直後から地盤土が障害となって噴射距離が減少してしまう。
【０００６】
さらに、噴射攪拌装置の挿入管には攪拌翼が設けられておらず、また、その下端部には掘削翼が設けられないため、前工程に先行削孔が必要となり、地盤改良の作業工程が増加してしまう。
【０００７】
そこで、本発明はかかる従来の課題に鑑みて成されたもので、噴流吐出部に地盤土の抵抗が直接作用するのを防止して装置の構造の簡略化を図るとともに、高圧ジェットを効率良く噴射し、かつ、先行掘削を不要として地盤改良作業を円滑に行うことができる交差噴流を用いた噴射攪拌装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために請求項１の発明にあっては、回転しつつ昇降可能な挿入管の最下端部に設けた掘削翼と、挿入管の掘削翼よりも上方に設けた攪拌翼と、挿入管の上下方向に所定間隔をもって設けて噴射方向が互いに交差するように水または硬化材を噴射する上方，下方噴流吐出部と、を備えてモニター部分を構成し、前記攪拌翼を、前記上方，下方噴流吐出部にそれぞれ対応させて上下に対を成す上方，下方攪拌翼で構成し、これら上方，下方攪拌翼によって、それぞれが対応する上方，下方噴流吐出部の少なくとも移動方向前側を覆ったことを特徴としている。
【０００９】
この場合、上方，下方噴流吐出部は、これらの少なくとも移動方向前側が上方攪拌翼および下方攪拌翼によって覆われることにより、挿入管を回転する際に地盤土の抵抗が上方，下方噴流吐出部に直接作用するのを防止することができる。
【００１０】
また、挿入管の最下端部に設けた掘削翼によって挿入管の回転に伴って地盤を掘削し、挿入管を地盤中に挿入して行くことができる。
【００１１】
請求項２の発明にあっては、請求項１に記載の交差噴流を用いた噴射撹拌装置において、上方，下方攪拌翼を挿入管に直角な軸方向に中空部を形成した中空状とし、上方，下方攪拌翼の中空部内に、それぞれ対応する上方，下方噴流吐出部を配置したことを特徴としている。
【００１２】
この場合、上方，下方噴流吐出部が中空状に形成した上方，下方攪拌翼によって覆われるため、地盤土の抵抗が噴流吐出部に作用するのを防止できるのは勿論のこと、噴流吐出部から噴射した直後の噴流を地盤土から保護できる。
【００１３】
請求項３の発明にあっては、請求項１または２に記載の交差噴流を用いた噴射撹拌装置において、上方，下方攪拌翼それぞれの回転半径を、前記掘削翼の回転半径と略同径に形成したことを特徴としている。
【００１４】
この場合、上方，下方攪拌翼が掘削翼と略同径の回転半径であるため、地盤中に貫入する際に掘削翼の回転半径分の原地盤を攪拌翼で攪乱し、引抜き時のスラリー吐出に伴うスライムの抜け道を確保することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図１〜図５は本発明の交差噴流を用いた噴射攪拌装置の一実施形態を示し、図１は噴射撹拌装置のモニター部分を示す断面正面図、図２は噴射撹拌装置のモニター部分を示す側面図、図３は図１中Ａ部の拡大断面図、図４は図１中Ｂ−Ｂ線に沿った拡大断面図、図５は噴射撹拌装置を取付けたクレーンの側面図である。
【００１７】
本実施形態の噴射撹拌装置１０は、図１に示すように、回転しつつ昇降可能な挿入管１１の最下端部に設けた掘削翼１２と、挿入管１１の掘削翼１２よりも上方に設けた攪拌翼１３と、挿入管１３の上下方向に所定間隔をもって設けた上方，下方噴流吐出部１４，１５と、を備えてモニター部分１０Ａを構成してある。
【００１８】
尚、図１に示した挿入管１１の上端部には、必要な長さとなるように他の挿入管が接続される。
【００１９】
そして、前記噴射撹拌装置１０は、図５に示すように、クレーン２０のスイベル２１にセットして、図外のコンプレッサーから水または硬化材を挿入管１１に供給するとともに、挿入管１１を回転しつつ下降および上昇させるようになっている。
【００２０】
挿入管１１は、中心部に水または硬化材を供給する中心通路１１ａを形成した厚肉管状に形成し、この中心通路１１ａに前記スイベル２１から水または硬化材が高圧で注入される。硬化材としては、セメントミルク、モルタル、薬剤等が用いられる。
【００２１】
掘削翼１２は、図１，図２に示すように、挿入管１１の下端部にボルトＢを介して結合した本体部分１２ａから複数の掘削刃１２ｂを下方に向かって突設形成し、挿入管１１の回転および下降に伴って掘削刃１２ｂが地盤を掘削する。
【００２２】
攪拌翼１３は、前記上方，下方噴流吐出部１４，１５にそれぞれ対応させて上下に対を成して設けた上方攪拌翼１３Ａと下方攪拌翼１３Ｂとによって構成してある。上方，下方攪拌翼１３Ａ，１３Ｂは、それぞれ挿入管１１の両側から対称に１対突設し、それぞれの突出量は回転半径Ｒ１が掘削翼１２の回転半径Ｒ２と略同径としてある。
【００２３】
そして、上方攪拌翼１３Ａによって上方噴流吐出部１４の少なくとも移動方向前側を覆うとともに、下方攪拌翼１３Ｂによって下方噴流吐出部１５の少なくとも移動方向前側を覆うようになっている。尚、上方，下方噴流吐出部１４，１５の移動方向とは、挿入管１１の回転および昇降に伴って移動する方向である。
【００２４】
上方，下方噴流吐出部１４，１５の移動方向前側を覆う具体的な構造としては、上方，下方攪拌翼１３Ａ，１３Ｂを図２に示すように挿入管１１に直角な軸Ｃ１，Ｃ２方向に断面矩形状の中空部１３Ａａ，１３Ｂａを形成した中空状とし、これら中空部１３Ａａ，１３Ｂａ内に、それぞれ対応する前記上方，下方噴流吐出部１４，１５を配置するようになっている。
【００２５】
上方，下方噴流吐出部１４，１５は、例えば図３によって上方噴流吐出部１４を詳細に示すように、挿入管１１の側壁にノズル１４ａ，１５ａを螺合して中心通路１１ａに連通し、この中心通路１１ａに圧送された水または硬化材をノズル１４ａ，１５ａから噴出するようになっている。
【００２６】
また、上方噴流吐出部１４のノズル１４ａは挿入管１１の中心軸に対して下方に傾斜するとともに、下方噴流吐出部１５のノズル１５ａは挿入管１１の中心軸に対して上方に傾斜しており、これら両ノズル１４ａ，１５ａの噴射方向は挿入管１１の中心軸から所定距離（半径）Ｌを隔てた点Ｐで交差するようになっている。
【００２７】
この場合、両ノズル１４ａ，１５ａの下方，上方への傾斜方向は等角となり、図１に示すように、水平線に対して２５゜づつの角度に設定してある。
【００２８】
上方，下方噴流吐出部１４，１５は、図４に示すように、ノズル１４ａ，１５ａの噴射口部分が、挿入管１１の中心通路１１ａ側方に形成した１対の空気通路１１ｂと連通し、この空気通路１１ｂ内の空気がノズル１４ａ，１５ａから噴射した水または硬化材に混入してエジェクタを構成するようになっている。
【００２９】
また、中空状に形成した上方攪拌翼１３Ａの下壁部分１３Ａｂをノズル１４ａの噴射方向の障害とならないように下方に傾斜してあるとともに、同様に下方攪拌翼１３Ｂの上壁部分１３Ｂｂをノズル１５ａの噴射方向の障害とならないように上方に傾斜してある。
【００３０】
以上の構成により本実施形態の噴射攪拌装置１０を用いて施工する際、まず、図５に示すように、クレーン２０の所定位置にセットし、挿入管１１を回転しつつ地盤に貫入する。この場合、地盤の土質によっては上方，下方噴流吐出部１４，１５のノズル１４ａ，１５ａから水を噴射し、そして、噴射撹拌装置１０の貫入中は掘削翼１２および上方，下方攪拌翼１３Ａ，１３Ｂの回転により、掘削翼１２の回転半径Ｒ２内の原地盤を攪乱する。
【００３１】
そして、所定深度に貫入終了した後は、上方，下方噴流吐出部１４，１５のノズル１４ａ，１５ａから硬化材を噴射しつつ挿入管１１を上昇する。このとき、ノズル１４ａ，１５ａから噴射した交差噴流はＰ点で交差するが、このＰ点は挿入管１１の回転および上昇に伴ってスパイラル軌跡を描きつつ上昇する。
【００３２】
このように挿入管１１が上昇する際、上方，下方攪拌翼１３Ａ，１３Ｂおよび掘削翼１２は攪拌した地盤土中を回転しつつ上昇するが、上方，下方攪拌翼１３Ａ，１３Ｂの中空部１３Ａａ，１３Ｂｂ内に配置した上方，下方噴流吐出部１４，１５は、上方，下方攪拌翼１３Ａ，１３Ｂによって覆われるため、地盤土の抵抗がこれら噴流吐出部１４，１５に直接作用するのを防止することができる。
【００３３】
従って、上方，下方噴流吐出部１４，１５自体の強度およびその取付け強度を過剰に増大する必要がなく、噴射攪拌装置１０の構造を簡略化することができ、これに伴ってコストを低下することができる。
【００３４】
また、上方，下方噴流吐出部１４，１５は上方，下方攪拌翼１３Ａ，１３Ｂに覆われているため、これら攪拌翼１３Ａ，１３Ｂが回転により地盤土をかき分けてできた一瞬の空隙に向けてノズル１４ａ，１５ａから噴流を噴射することができる。
【００３５】
従って、噴流が噴射直後から地盤土によって乱されるのを防止できるため、噴流による切削距離が増大して造成径を大きくできるとともに、切削長を安定することができ、ひいては、水または硬化材を圧送するポンプの小型化を図ることができる。
【００３６】
また、本実施形態の噴射攪拌装置１０は、挿入管１１の最下端部に掘削翼１２を設けたので、挿入管１１の回転に伴ってこの掘削翼１２で地盤を掘削し、挿入管１１を地盤中に挿入して行くことができるため、前工程の先行削孔を必要とせず、地盤改良の作業工程を簡素化することができる。
【００３７】
このとき、挿入管１１を地盤中に挿入する際に、上方，下方攪拌翼１３Ａ，１３Ｂが掘削翼１２と略同径の回転半径としてあるため、掘削翼１２および上方，下方攪拌翼１３Ａ，１３Ｂで地盤を攪乱することになり、この攪乱した部分を十分に軟弱にすることができる。
【００３８】
従って、ノズル１４ａ，１５ａからの硬化材注入に伴って発生するスライムは、軟弱となった地盤からスムーズに上昇して排出することができる。
【００３９】
更に、挿入管１１の上昇時には掘削翼１２と攪拌翼１３Ａ，１３Ｂが回転して、吐出した硬化材と地盤土を攪拌混合して攪拌効率を上昇させるため、固結杭の品質を向上することができる。
【００４０】
ところで、挿入管１１の上昇によるモニター部分の引抜き時には、挿入管１１の回転速度が１０ｒｐｍで引抜き速度が２分／ｍであるとき、ノズル１４ａ，１５ａは２０回転／ｍとなって１回転で５ｃｍだけ上昇することになる。
【００４１】
このため、ノズル１４ａと攪拌翼１３Ａ上端との間の間隔を２．５ｃｍとすれば、噴射した硬化材ラインを反対側の攪拌翼１３Ｂが直ちに攪拌することができる。また、ノズル１４ａと攪拌翼１３Ａ上端との間の間隔を５ｃｍとすれば、更に一周してきた攪拌翼１３Ａが攪拌することができ、地盤の攪拌効率を高めることができる。
【００４２】
勿論、本実施形態の噴射撹拌装置１０では、上方，下方噴流吐出部１４，１５から噴射した噴流により交差噴流を形成するようにしたので、交差点Ｐでの噴流エネルギーの減少によって仕上がりの固結杭径を制御することができる。
【００４３】
ところで、本発明の噴射攪拌装置１０は前記実施形態に例を取って説明したが、勿論、この実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種実施形態を採用することができる。例えば、一対のノズルのうちの一方のノズルから硬化材等の高圧ジェットを水平面に対して平行に噴出（噴流）させると共に、他方のノズルから一方のノズルの噴流に対して交差させるように硬化材等の高圧ジェットを噴出させるタイプの噴射撹拌装置に前記実施形態を適用できることは勿論である。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、上方，下方攪拌翼によって、それぞれが対応する上方，下方噴流吐出部の少なくとも移動方向前側を覆ったので、挿入管を回転する際に地盤土の抵抗が上方，下方噴流吐出部に直接作用するのを防止して、上方，下方噴流吐出部自体の強度およびその取付け強度を過剰に増大する必要がなく、噴射撹拌装置の構造を簡略化し、これに伴ってコストを低下することができる。
【００４５】
また、挿入管の最下端部に掘削翼を設けたので、挿入管の回転に伴って地盤を掘削し、挿入管を地盤中に挿入して行くことができるため、前工程の先行削孔を必要とせず、地盤改良の作業工程を簡素化することができる。
【００４６】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、上方，下方噴流吐出部を中空状に形成した上方，下方攪拌翼の中空部内に配置したので、地盤土の抵抗が噴流吐出部に作用するのを防止できるのは勿論のこと、噴流吐出部から噴射した直後の噴流を地盤土から保護できるので噴射距離を増大することができ、ひいては水または硬化材を圧送するポンプの小型化を図ることができる。
【００４７】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１，２の発明の効果に加えて、上方，下方攪拌翼それぞれの回転半径を、前記掘削翼の回転半径と略同径に形成したので、地盤中に貫入する際に掘削翼の回転半径分の原地盤を攪拌翼で十分に攪乱して、引抜き時のスラリー吐出に伴うスライムの抜け道を確保することができるとともに、硬化材と地盤土を攪拌混合して攪拌効率を上昇させるため、固結杭の品質を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における噴射撹拌装置のモニター部分を示す断面正面図である。
【図２】本発明の一実施形態における噴射撹拌装置のモニター部分を示す側面図である。
【図３】図１中Ａ部の拡大断面図である。
【図４】図１中Ｂ−Ｂ線に沿った拡大断面図である。
【図５】本発明の一実施形態における噴射撹拌装置を取付けたクレーンの側面図である。
【符号の説明】
１０　噴射撹拌装置
１０Ａ　モニター部分
１１　挿入管
１２　掘削翼
１３　攪拌翼
１３Ａ　上方攪拌翼
１３Ｂ　下方攪拌翼
１３Ａａ，１３Ｂａ　中空部
１４　上方噴流吐出部
１５　下方噴流吐出部
【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】
2004019221.tif 000007