(57)【要約】      （修正有） 【課題】地中内での固結体の造成に際し、高品質な固結体を造成することができるともに、作業効率を向上させることにより高速施工を可能とした地盤改良装置を提供する。【解決手段】硬化材液を高圧噴射する噴射ノズルを２個（第１噴射ノズル４と第２噴射ノズル７）設け、その第１噴射ノズル４を注入ロッド１の軸と垂直な注入ロッド１断面の中心に対して第２噴射ノズル７と対象位置に配置し、同一平面内の注入ロッド１の側面の対象位置の地盤が１度に攪拌し改良することができる。【選択図】図６
0003194659.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
硬化材液を地盤中に高圧噴射して、地盤中に固結体を造成する地盤改良装置であって、
注入ロッドを支持するとともに、該注入ロッドを上下動および回転させる作業機と、
前記注入ロッドの側面に設けられ、硬化材液供給源から該注入ロッド内の硬化材液流路を介し供給された硬化材液を高圧噴射する第１噴射ノズルと、
前記注入ロッドの側面に設けられ、硬化材液供給源から該注入ロッド内の硬化材液流路を介し供給された硬化材液を高圧噴射する第２噴射ノズルと、を有し、
前記第１噴射ノズルは、前記注入ロッドの軸と垂直な該注入ロッド断面の中心に対して前記第２噴射ノズルと対象位置に配置されていることを特徴とする地盤改良装置。
【請求項２】
前記第１噴射ノズルは、硬化材液を噴射させる第１材液噴射ノズルと、空気供給源から該注入ロッド内の空気流路を介し供給された圧縮空気を噴射させる第１空気噴射ノズルを備え、
前記第２噴射ノズルは、硬化材液を噴射させる第２材液噴射ノズルと、空気供給源から該注入ロッド内の空気流路を介し供給された圧縮空気を噴射させる第２空気噴射ノズルを備え、
前記第１空気噴射ノズルは、前記第１材液噴射ノズルの周りを囲むように設けられ、  前記第２空気噴射ノズルは、前記第２材液噴射ノズルの周りを囲むように設けられていることを特徴とする請求項１記載の地盤改良装置。  
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、硬化材液を地盤中に高圧噴射して、地盤中に固結体を造成する地盤改良装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から地盤中に固結体を造成する地盤改良装置が知られている。この種の地盤改良装置として、たとえば、ロット２０に噴射角度が変化する２つの噴射ノズルＮ１、Ｎ２が設けられ、その噴射ノズルＮ１、Ｎ２から噴射させたジェットＪ１、Ｊ２（地盤改良材）を衝突させて、ジェットＪ１、Ｊ２の到達距離を制御できるようにしたものがあった（たとえば、特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１１５４４２号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の地盤改良装置では、ジェットＪ１、Ｊ２を噴射させる２つの噴射ノズルＮ１、Ｎ２がロッド２０の近傍位置に設けられていたので、２つの噴射ノズルＮ１、Ｎ２からほぼ同方向にジェットが噴射されることになり、同時期に一方向の地盤しか改良できなかった。
【０００５】
本考案は上記問題点に鑑みてなされたもので、地中内での固結体の造成に際し、高品質な固結体を造成することができるともに、作業効率を向上させることにより高速施工を可能とした地盤改良装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決し上記目的を達成するために、本考案のうち第１の態様に係るものは、硬化材液を地盤中に高圧噴射して、地盤中に固結体を造成する地盤改良装置であって、注入ロッドを支持するとともに、注入ロッドを上下動および回転させる作業機と、注入ロッドの側面に設けられ、硬化材液供給源から注入ロッド内の硬化材液流路を介し供給された硬化材液を高圧噴射する第１噴射ノズルと、注入ロッドの側面に設けられ、硬化材液供給源から注入ロッド内の硬化材液流路を介し供給された硬化材液を高圧噴射する第２噴射ノズルと、を有し、第１噴射ノズルは、注入ロッドの軸と垂直な注入ロッド断面の中心に対して第２噴射ノズルと対象位置に配置されていることを特徴とするものである。
【０００７】
本考案によれば、第１噴射ノズルが注入ロッドの軸と垂直な注入ロッド断面の中心に対して第２噴射ノズルと対象位置に配置されているので、第１噴射ノズルにより噴射された硬化材液と地盤が攪拌し地盤が改良されるとともに、第１噴射ノズルと注入ロッドの正反対の位置に配置されている第２噴射ノズルにより噴射された硬化材液と地盤が攪拌し地盤が改良される。これにより、１度に注入ロッドの側面の対象位置の地盤が攪拌され改良されることとなる。さらに、第１噴射ノズルが注入ロッドの軸と垂直な注入ロッド断面の中心に対して第２噴射ノズルと対象位置に配置されているので、注入ロッドを回転させることにより、第１噴射ノズルにより攪拌され改良されたところが所定の時間経過後（半回転時間経過後）に第２噴射ノズルにより攪拌され改良され、また、第２噴射ノズルにより攪拌され改良されたところが所定の時間経過後（半回転時間経過後）に第１噴射ノズルにより攪拌され改良されるので、品質のよい固結体を造成することができるとともに、作業効率が向上し作業時間を大幅に短縮することができる。さらに、作業時間が短縮するに相まって、排泥も少なくなる。
【０００８】
本考案のうち第２の態様に係るものは、第１の態様に係る地盤改良装置であって、第１噴射ノズルは、硬化材液を噴射させる第１材液噴射ノズルと、空気供給源から注入ロッド内の空気流路を介し供給された圧縮空気を噴射させる第１空気噴射ノズルを備え、第２噴射ノズルは、硬化材液を噴射させる第２材液噴射ノズルと、空気供給源から該注入ロッド内の空気流路を介し供給された圧縮空気を噴射させる第２空気噴射ノズルを備え、第１空気噴射ノズルは、第１材液噴射ノズルの周りを囲むように設けられ、第２空気噴射ノズルは、第２材液噴射ノズルの周りを囲むように設けられていることを特徴とするものである。
【０００９】
本考案によれば、第１空気噴射ノズル（第２空気噴射ノズル）が第１材液噴射ノズル（第２材液噴射ノズル）の周りを囲むように設けられているので、硬化材液の噴流の周りに圧縮空気の気層被膜を作ることとなる。これにより、圧縮空気の気層被膜がない場合に比べて噴射到達距離を増大させることができる。
【考案の効果】
【００１０】
以上のように本考案の地盤攪拌装置によれば、高品質な固結体を造成することができるともに、作業効率を向上することにより施工時間を大幅に短縮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本考案の一実施形態における地盤改良装置の施工状況を示す図である。
【図２】同地盤改良装置に用いられる注入ロッドの斜視図である。
【図３】同注入ロッドの上面図である。
【図４】同注入ロッドの断面図である。
【図５】本考案の一実施形態における地盤改良装置の施工手順を示すフローチャートである。
【図６】本考案の一実施形態における地盤改良装置の施工状況を示す図である。
【図７】従来の地盤改良装置の噴射ノズルからジェットが噴射されている状況を示す図である。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本考案の地盤改良装置の一実施形態について図面を参照にしながら説明する。図１は、本考案の一実施形態における地盤改良装置の施工状況を示す図である。
【００１３】
図１に示すように、注入ロッド１の側面には、第１噴射ノズル４（第１材液噴射ノズル２、第１空気噴射ノズル３）と、第２噴射ノズル７（第２材液噴射ノズル５、第２空気噴射ノズル６）が設けられている（図２参照）。この材液噴射ノズル（第１材液噴射ノズル２および第２材液噴射ノズル５）からはセメントミルク（硬化材液）が噴射され、また、空気噴射ノズル（第１空気噴射ノズル３および第２空気噴射ノズル６）からは圧縮空気が噴射される。なお、本実施形態では、材液噴射ノズル（第１材液噴射ノズル２、第２材液噴射ノズル５）と空気噴射ノズル（第１空気噴射ノズル３、第２空気噴射ノズル６）を設けたが、これに限らず、空気噴射ノズルを設けず、材液噴射ノズル（第１材液噴射ノズル２、第２材液噴射ノズル５）から構成されるようにしてもよい。なお、注入ロッド１の先端には水噴射口４ａが設けられ。その水噴射口４ａから注入ロッド１内を介して供給された水が噴射される（図４参照）。
【００１４】
作業機１０は、注入ロッド１を支持するとともに、注入ロッド１を上下動および回転させる機械である。これにより、注入ロッド１は、作業機２により、上下動のみならず回転も可能となる。
【００１５】
注入ロッド１は、上述したように側面に２つの噴射ノズル（第１噴射ノズル４、第２噴射ノズル７）が設けられ、また、後端部にはスイベル１１が取り付けられている。そして、注入ロッド１内には、噴射ノズル（第１噴射ノズル４、第２噴射ノズル７）に空気およびセメントミルクを供給するための空気流路８および硬化材液流路９が形成されている（図３参照）。ここで、水噴射口４ａに水を供給するための水流路９ａは硬化材液流路９と同一の流路として構成されている（図３、図４参照）。
【００１６】
スイベル１１は、空気供給源１２および硬化材液供給源１３からそれぞれ供給される空気およびセメントミルクの各供給管１４、１５（ホース）と連結されるとともに、空気およびセメントミルクを注入ロッド１内に設けられた空気流路８および硬化材液流路９に供給するものである。このように、空気供給源１２および硬化材液供給源１３からそれぞれ供給される空気およびセメントミルクは、各供給管１４、１５→スイベル１１→各流路８、９を経て、噴射ノズル（第１噴射ノズル４、第２噴射ノズル７）から噴射される。なお、本実施形態では、空気噴射ノズル（第１空気噴射ノズル３、第２空気噴射ノズル６）、材液噴射ノズル（第１材液噴射ノズル２、第２材液噴射ノズル５）の空気およびセメントミルクの供給源をそれぞれ一つ有し、その供給源１２、１３から空気およびセメントミルクが供給されるように説明したが、それぞれのノズルに対応して供給源、供給管、流路を有するようにしてもよい。ここで、水供給源（図示略）から供給される水についても、水供給源（図示略）→供給管（図示略）→スイベル１１→水流路９ａを経て、水噴射口４ａから噴射される。
【００１７】
次に、図２〜図４を用いて、注入ロッド１について詳細に説明する。図２は本考案の一実施形態における地盤改良装置に用いられる注入ロッドの斜視図であり、図３は同注入ロッドの上面図であり、図４は同注入ロッドの断面図である。
【００１８】
図２に示すように、注入ロッド１の側面には、第１噴射ノズル４および第２噴射ノズル７が設けられている。ここで、第１噴射ノズル４は注入ロッド１の軸（長軸）と垂直な注入ロッド１断面の中心に対して第２噴射ノズル７と対象位置に配置されているので、図２では第１噴射ノズル４もしくは第２噴射ノズル７の一方のみを示している。そして、他方の第２噴射ノズル７もしくは第１噴射ノズル４は、図２に示す第１噴射ノズル４もしくは第２噴射ノズル７の裏側に配置されている。
【００１９】
噴射ノズル（第１噴射ノズル４、第２噴射ノズル７）は、図２に示すように、セメントミルクを噴射させる材液噴射ノズル（第１材液噴射ノズル２、第２材液噴射ノズル５）と圧縮空気を噴射させる空気噴射ノズル（第１空気噴射ノズル３、第２空気噴射ノズル６）から構成されている。具体的には、噴射ノズル（第１噴射ノズル４、第２噴射ノズル７）の内側の管に材液噴射ノズル（第１材液噴射ノズル２、第２材液噴射ノズル５）が設けられ、外側の管に空気噴射ノズル（第１空気噴射ノズル３、第２空気噴射ノズル６）が設けられている。このように、噴射ノズル（第１噴射ノズル４、第２噴射ノズル７）からセメントミルクと圧縮空気が高圧噴射されると、噴射ノズル（第１噴射ノズル４、第２噴射ノズル７）の内側からセメントミルクが噴射され、その外側（外周部）から圧縮空気が噴射され、セメントミルクの噴流の周りに圧縮空気の気層被膜を作ることにより、圧縮空気の気層被膜がない場合に比べて噴射到達距離を増大させることができる。
【００２０】
また、図３に示すように、注入ロッド１は、直径６０ｍｍ程度の円形断面を有し、中央に硬化材液流路９（水流路９ａ）、その外側（外周部）に空気流路８を有する二重管ロッドであり、注入ロッド１の上面には、空気流路８および硬化材液流路９（水流路９ａ）のそれぞれの入口が設けられている。そして、これらの入口から空気およびセメントミルクが流入され、空気流路８および硬化材液流路９を介し、噴射ノズル（第１噴射ノズル４、第２噴射ノズル７）から空気およびセメントミルクが噴射される。また、上述したように、水流路９ａの入口から水が流入され、水流路９ａを介し、水噴射口４ａから水が噴射される。ここで、硬化材液流路９（水流路９ａ）からの材液噴射ノズル（第１材液噴射ノズル２、第２材液噴射ノズル５）と水噴射口４ａとの流路の切替えは、球形玉１００により行われる。すなわち、球形玉１００が水噴射口４ａの入口部分１０１を閉鎖する場合は硬化材液流路９と材液噴射ノズル（第１材液噴射ノズル２、第２材液噴射ノズル５）とが連通し、球形玉１００が水噴射口４ａの入口部分１０１から離れている場合は水流路９ａと水噴射口４ａが連通する（図４参照）。ここで、球形玉１００が水噴射口４ａの入口部分１０１から離れている場合は、硬化材液流路９（水流路９ａ）と材液噴射ノズル（第１材液噴射ノズル２、第２材液噴射ノズル５）とも連通しているが、水噴射口４ａは材液噴射ノズルより大きな開口で形成されているので、硬化材液流路９（水流路９ａ）から供給された水の大部分は水噴射口４ａから噴射される。
【００２１】
次に、本考案の一実施形態における地盤改良装置による施工手順について図６を用いて説明する。図６は、本考案の一実施形態における地盤改良装置の施工手順を示すフローチャートである。
【００２２】
まず、Ｓ１において、注入ロッド位置設定工程が実施される。注入ロッド位置設定工程では、注入ロッド１がこれから掘削する位置に位置決めされる。具体的には、注入ロッド１をクレーンで吊り下げ、注入ロッド１を作業機１０の把持部１７（図１参照）に把持させながら、注入ロッド１をこれから掘削する位置のところに位置決めさせる。そして、注入ロッド１がこれから掘削する所定の位置に位置決めされると、Ｓ２に進む。
【００２３】
Ｓ２において、挿入穴掘削工程が実施される。挿入穴掘削工程では、注入ロッド１の水噴射口４ａから水を噴射させながら注入ロッド１を回転させる。そして、水を噴射させながら、注入ロッド１の端部が作業機１０の把持部１７（図１参照）付近まで来ると、注入ロッド１の端部が作業機１０の把持部１７により把持され、同種の注入ロッド１をクレーンで吊り下げ、その注入ロッド１の端部（他の端部）を作業機１０の把持部１７に把持されている注入ロッド１の端部とネジで結合し、そのネジで結合した注入ロッド１も同様に、地中内に挿入される。これを繰り返して、挿入穴１６の深度に応じた長さの注入ロッド１が地中内に挿入される。そして、Ｓ３により、注入ロッド１が所定の深度まで挿入されたかが判断され、所定の深度まで挿入されたと判断されると、Ｓ４に進む。なお、Ｓ２により実行される水噴射口４ａからの水の噴射は、作業者により、液体噴射圧設定スイッチ（図示略）が操作されることにより開始する。具体的には、作業者により、液体噴射圧設定スイッチ（図示略）の噴射圧が「０」から所望の噴射圧になるように操作されることにより開始する。ここで、図１は挿入穴を掘削している状態を示す図である。
【００２４】
このように、水噴射口４ａから注入ロッド１の挿入方向の前方に水が噴射されるので、その噴射された水により注入ロッド１の挿入方向の地盤を切削し、挿入方向の地盤を液状化（軟弱に）させることができる。これにより、注入ロッド１が地中内に挿入しやすくなり、また注入ロッド１の垂直性も確保することができる。
【００２５】
Ｓ４において、挿入穴掘削終了工程が実施される。この挿入穴掘削終了工程では、水噴射口４ａからの水の噴射を終了させる。そして、Ｓ５に進む。なお、Ｓ２により実行された水噴射口４ａからの水の噴射は、作業者により、液体噴射圧設定スイッチ（図示略）が操作されることにより終了する。具体的には、作業者により、液体噴射圧設定スイッチ（図示略）の噴射圧が「０」になるように操作されることにより終了する。
【００２６】
Ｓ５において、固結体造成工程が実施される。この固結体造成工程では、注入ロッド１を回転させながら、材液噴射ノズル（第１材液噴射ノズル２および第２材液噴射ノズル５）からセメントミルク（約３０〜３５ＭＰa程度の圧力）をそれぞれ４５リットル／分の吐出量で高圧噴射させるとともに、空気噴射ノズル（第１空気噴射ノズル３および第２空気噴射ノズル６）から圧縮空気を噴射させる。ここで、材液噴射ノズル（第１材液噴射ノズル２および第２材液噴射ノズル５）からのセメントミルクの噴射、空気噴射ノズル（第１空気噴射ノズル３および第２空気噴射ノズル６）からの圧縮空気の噴射は、作業者により、セメントミルク噴射圧設定スイッチ（図示略）、空気噴射圧設定スイッチ（図示略）が操作されることにより開始する。具体的には、作業者により、セメントミルク噴射圧設定スイッチ（図示略）、空気噴射圧設定スイッチ（図示略）の噴射圧が「０」から所望の噴射圧になるように操作されることにより開始する。なお、本実施形態では、材液噴射ノズル（第１材液噴射ノズル２および第２材液噴射ノズル５）から噴射されるセメントミルクの圧力を３０〜３５ＭＰａとしたが、これに限らず、２０〜５０ＭＰａ の圧力で噴出させてもよい。
【００２７】
Ｓ６において、注入ロッド引上工程が実施される。注入ロッド引上工程では、注入ロッド１が回転された状態で、注入ロッド１を所定の長さ（例えば、２．５ｃｍ以下）引き上げる。具合的には、注入ロッド１を把持した作業機１０の把持部１７を上方に移動させることにより、注入ロッド１を所定の長さ引き上げる。そして、注入ロッド１が所定の長さ引き上げられるとＳ７に進む。ここで、Ｓ５とＳ６のそれぞれ１回の処理を合わせて「１ステップ」を構成する。なお、本実施形態では、注入ロッド引上工程で、注入ロッド１を所定の長さ引き上げるとしたが、これに限らず、注入ロッド１を所定の長さ引き上げるとせず、注入ロッド１を回転させながら連続的に引き上げるようにしてもよい。
【００２８】
Ｓ７において、噴射が終了したかが判断される。具体的には、所定ステップ実行され、第１噴射ノズル４（第１材液噴射ノズル２、第１空気噴射ノズル３）および第２噴射ノズル７（第２材液噴射ノズル５、第２空気噴射ノズル６）からセメントミルクおよび圧縮空気が噴射しなくなったかが判断される。Ｓ７で「ＮＯ」と判断された場合はＳ５に進む。そして、Ｓ５において、注入ロッド１が引き上げられた状態（前回のＳ６の状態）から、注入ロッド１を回転させながら、第１噴射ノズル４および第２噴射ノズル７からセメントミルクおよび圧縮空気が噴射される。このように、第１噴射ノズル４および第２噴射ノズル７からの噴射が終了するまで、Ｓ５（固結体造成工程）→Ｓ６（注入ロッド引上工程）→Ｓ５（固結体造成工程）→Ｓ６（注入ロッド引上工程）→Ｓ５（固結体造成工程）→Ｓ６（注入ロッド引上工程）が繰り返される。そして、Ｓ７により、所定ステップ実行され、噴射が終了したと判断されるとＳ８に進む。なお、Ｓ５により実行された第１噴射ノズル４および第２噴射ノズル７からのセメントミルクの噴射、空気の噴射は、作業者により、セメントミルク噴射圧設定スイッチ（図示略）、空気噴射圧設定スイッチ（図示略）が操作されることにより終了する。具体的には、作業者により、セメントミルク噴射圧設定スイッチ（図示略）、空気噴射圧設定スイッチ（図示略）の噴射圧が「０」になるように操作されることにより終了する。
【００２９】
Ｓ８において、注入ロッド終了引上工程が実施される、この注入ロッド終了引上工程では、クレーン（図示略）により作業機１０の把持部１７に把持されている注入ロッド１を掘削穴１６から引き上げられる。具体的には、掘削穴１６に挿入されている注入ロッド１がクレーンで引き上げられ、掘削穴１６内から抜き出される。このようにすることにより、図６に示すような固結体が造成される。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態の地盤改良装置は、第１噴射ノズル４が注入ロッド１の軸（長手方向軸）と垂直な注入ロッド１断面の中心（注入ロッド横断面中心）に対して第２噴射ノズル７と対象位置に配置されているので、同一平面内の注入ロッド１の側面の対象位置の地盤が１度に攪拌され改良されることとなる。さらに、第１噴射ノズル４が注入ロッド１の軸（長手方向軸）と垂直な注入ロッド１断面の中心に対して第２噴射ノズル７と対象位置に配置されているので、注入ロッド１が回転することにより、第１噴射ノズル４により攪拌され改良されたところが所定の時間経過後（半回転時間経過後）に第２噴射ノズル７により攪拌され改良され、また、第２噴射ノズル７により攪拌され改良されたところが所定の時間経過後（半回転時間経過後）に第１噴射ノズル４により攪拌され改良されるので、品質のよい固結体を造成することができるとともに、作業効率が向上し作業時間を大幅に短縮することができる。さらに、作業時間が短縮するに相まって、排泥も少なくなる。
【００３１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本考案の範囲は上記した説明ではなくて実用新案登録請求の範囲によって示され、実用新案登録請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００３２】
１    注入ロッド１
２    第１材液噴射ノズル
３    第１空気噴射ノズル
４    第１噴射ノズル
５    第２材液噴射ノズル
６    第２空気噴射ノズル
７    第２噴射ノズル
８    空気流路
９    硬化材液流路
１０  作業機
１１  スイベル
１２  空気供給源
１３  硬化材液供給源
１４  供給管
１５  供給管
１６  掘削穴
１７  把持部
【図１】
0003194659.tif 000003
【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】
0003194659.tif 000008
【図７】
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