(57)【要約】【課題】  超高圧水での切削能力を高められることで、引上速度を高めることができるので、施工性能が向上する。【解決手段】  注入管１の先端に、高圧水ノズルと空気ノズルを組合わせ、高圧水と圧縮空気を同時に噴射して、所定造成範囲の土砂を切削する噴射ノズル11を設け、この噴射ノズル11の下方に硬化材を噴射する硬化材ノズル12を設けたモニター１ｂを取付け、注入管１の頂部に注入管本体部１ａの各流路に超高圧水、圧縮空気、硬化材を送る注入管スイベル１ｃを設けた高圧ジェット噴射混合処理装置を使用し、注入管１を回転させて引き上げ、圧縮空気２を伴った超高圧水３を噴射ノズル11から地盤に噴出させて地盤を切削するとともに硬化材５を充填させ、円柱状の固結体を造成する高圧ジェット噴射混合処理方法において、前記噴射ノズル11は注入管１の軸直方向で相互に反対方向に向くように対に設け、圧縮空気は各噴射ノズルに対しては別系統ラインで送り、２方向を同時切削する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超高圧水、圧縮空気、硬化材の流路を有する注入管の先端に、高圧水ノズルと空気ノズルを組合わせ、高圧水と圧縮空気を同時に噴射して、所定造成範囲の土砂を切削する噴射ノズルと、その下方に硬化材を噴射する硬化材ノズルを設けたモニターを取付け、注入管の頂部に注入管本体部の各流路に超高圧水、圧縮空気、硬化材を送る注入管スイベルを設けた高圧ジェット噴射混合処理装置を使用し、注入管を回転させて引き上げる際に、圧縮空気を伴った超高圧水を噴射ノズルから地盤に噴出させて地盤を切削するとともに硬化材を充填させ、円柱状の固結体を造成する高圧ジェット噴射混合処理方法において、前記噴射ノズルは注入管の軸直方向で相互に反対方向に向くように対に設け、圧縮空気は各噴射ノズルに対しては別系統ラインで送り、２方向を同時切削することを特徴とした高圧ジェット噴射混合処理方法。
【請求項２】
各ライン毎に風量・圧力計等によるセンサーを設けて監視・制御する請求項１記載の高圧ジェット噴射混合処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟弱地盤の改良、建設構造物基礎等を目的として施工される地盤硬化材注入工法において、定型均一なる良質な地盤改良体を形成し得る高圧ジェット噴射混合処理工法いわゆるジェットグラウト工法で使用する高圧ジェット噴射混合処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高圧ジェット噴射混合処理工法は、水に高い圧力を加えて得られる強力なエネルギーによって地盤の組織を破壊し、スライムを地表に排出することによって地中に人為的空間を作り、硬化材を充填して強固な固結体を造成するものである。
【０００３】
図８に示すように、注入管１として三重管を使用し、圧縮空気２を伴った超高圧水３を地盤に回転して噴出させて地盤を切削し、そのスライム４を地表に排出させるとともに硬化材５を同時充填させ、円柱状の固結体を造成する三重管工法（コラムジェットグラウト工法）について説明する。
【０００４】
図９に示すように、注入管１は、超高圧水流路６、圧縮空気流路７、硬化材流路８の各流路を有する注入管本体部１ａの先端にモニター１ｂを取付け、頂部に前記注入管本体部１ａの各流路に超高圧水、圧縮空気、硬化材を送る注入管スイベル１ｃを設けたものである。
【０００５】
モニター１ｂでは高圧水ノズル９と空気ノズル10を組合わせ、超高圧水３と圧縮空気２を同時に噴射して、所定造成範囲の土砂を切削する噴射ノズル11を設け、この噴射ノズル11の下方に硬化材５を噴射する硬化材ノズル12を設けた。図中13は先端シューである。
【０００６】
三重管工法（コラムジェットグラウト工法）の施工手順は、図10に示すように、ボーリングマシン14で先端にメタルクラウン15、スタビライザー16を有するケーシングパイプ17でガイドホールを施工し、図11に示すように、トラッククレーン等でこのケーシングパイプ17内に三重管による注入管１の注入管本体部１ａを建込む。
【０００７】
図12に示すように、ケーシングパイプ17を引き抜き（状況によってはケーシングパイプを残すこともある）、図13に示すように造成マシン18を設置し、また注入管本体部１ａの上端に注入管スイベル１ｃを設置し、圧縮空気２、超高圧水３、硬化材５を注出して注入管１を回転しながら引き上げ、図14に示すようにコラム施工完了となる。
【０００８】
このように噴射ノズル11からは、周囲を圧縮空気により包合された超高圧水が噴射され、これが地中の土粒子を撹乱するとともに人為的空間を作り、この空隙部に、次には硬化材ノズル12から抽出される硬化材が充填されることとなる。この噴射ノズル11の周囲より噴射される圧縮空気は、エアーリフト効果と称される絶妙な効果を与える上で欠くことのできない要因の一つと目されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、前記従来の三重管工法（コラムジェットグラウト工法）では、噴射ノズル11は１個のみであり、地盤の切削能力には限界があるので、注入管１の引上速度には限界がある。ちなみに、噴射ノズル11から周囲を圧縮空気で包合され噴射される超高圧水の超高圧ポンプの能力は、70リットル／min  400kgf／cm２であるとして、回転数５〜６rpm、引上速度は16〜25min／m が適切とされた。
【００１０】
なお、特公平6-54007 号公報では、重合構造の四つの流路を有する注入ロッドの先端に設置されたモニターの側壁に、各々ロッド内流路に通ずるとともに、噴射口において重合する重合構造の上部噴射ノズルと下部噴射ノズルの２つを設けたものが示されている。
【００１１】
この２つのノズルは、各ノズルの周囲ノズルから加圧気体を、上部ノズルからは超高圧水を、下部ノズルからは超高圧硬化材を噴射するものである。
【００１２】
従って、この特公平6-54007 号公報のものは硬化材を超高圧で噴射できるという効果はあるが、周囲を圧縮空気で包合され噴射される超高圧水での切削能力を高められるものではない。
【００１３】
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、超高圧水での切削能力を高められることで、引上速度を高めることができるので、施工性能が向上する高圧ジェット噴射混合処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は前記目的を達成するため、第１に、超高圧水、圧縮空気、硬化材の流路を有する注入管の先端に、高圧水ノズルと空気ノズルを組合わせ、高圧水と圧縮空気を同時に噴射して、所定造成範囲の土砂を切削する噴射ノズルと、その下方に硬化材を噴射する硬化材ノズルを設けたモニターを取付け、注入管の頂部に注入管本体部の各流路に超高圧水、圧縮空気、硬化材を送る注入管スイベルを設けた高圧ジェット噴射混合処理装置を使用し、注入管を回転させて引き上げる際に、圧縮空気を伴った超高圧水を噴射ノズルから地盤に噴出させて地盤を切削するとともに硬化材を充填させ、円柱状の固結体を造成する高圧ジェット噴射混合処理方法において、前記噴射ノズルは注入管の軸直方向で相互に反対方向に向くように対に設け、圧縮空気は各噴射ノズルに対しては別系統ラインで送り、２方向を同時切削することを要旨とするものである。
【００１５】
第２に、各ライン毎に風量・圧力計等によるセンサーを設けて監視・制御することを要旨とするものである。
【００１６】
請求項１記載の本発明によれば、モニターで高圧水ノズルと空気ノズルを組合わせる噴射ノズルは注入管軸直方向で相互に反対方向に向くように対に設けたので、従来と比較して周囲を圧縮空気により包合された超高圧水での地盤の切削能力は倍増化し、その結果、注入管の引き上げ速度を倍程度に増やして引き上げ時間を減少しても支障がなく、施工性能を上げることができる。
【００１７】
また、このように切削能力を高めることにより、場合によっては、硬化材は従来配合と比較して比重大、粘性高のものを使用でき、硬化材の希釈が少ないので、地盤中の歩留まりがよく、早く引き上げての品質（強度）を確保できる。
【００１８】
また、前記作用に加えて、２個の高圧水ノズルと空気ノズルを組合わせる噴射ノズルは、圧縮空気流路については独自の流路、すなわち、別系統ラインとすることで、仮に一方の噴射ノズルが閉塞しても、閉塞による圧力差で他の噴射ノズルに影響を与えることがない。このようにして、地盤、深度により１本の造成中に、エアーの風量・圧力を各噴射ノズル毎に調整することが可能となる。
【００１９】
なお、注入管本体部は中央の超高圧水流路の回りに圧縮空気流路と硬化材流路を並べて形成した多孔管で構成することで、管の構成を簡単にすることができる。
【００２０】
さらに、注入管軸直方向で相互に反対方向に向くように対に設ける噴射ノズルは、これを上下で位置をわずかにずらしたので、注入管を回転するときに圧縮空気により包合された超高圧水での地盤の切削平面は完全に重なることはなく、その分上下で広がりが確保できるとともに、上下に間隔を存して完全に分離することもないので相乗作用も期待できる。
【発明の効果】
【００２１】
以上述べたように本発明の高圧ジェット噴射混合処理方法は、超高圧水での切削能力を高められることで、引上速度を高めることができるので、施工性能が向上するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。先に本発明の高圧ジェット噴射混合処理方法を図１について説明すると、基本的には前記従来例で説明した三重管工法（コラムジェットグラウト工法）の施工手順と変わりはなく、超高圧水３、圧縮空気２、硬化材５の流路を有する注入管１の先端に、高圧水ノズルと空気ノズルを組合わせ、高圧水と圧縮空気を同時に噴射して、所定造成範囲の土砂を切削する噴射ノズル11を設け、この噴射ノズル11の下方に硬化材５を噴射する硬化材ノズル12を設けたモニター１ｂを取付け、注入管本体部１ａの頂部に前記注入管本体部１ａの各流路に超高圧水、圧縮空気、硬化材を送る注入管スイベル１ｃを設けた高圧ジェット噴射混合処理装置を使用し、注入管１の引き上げの際に、圧縮空気２を伴った超高圧水３を噴射ノズル11から地盤に回転して噴出させて地盤を切削し、そのスライムを地表に排出させるとともに硬化材５を同時充填させ、円柱状の固結体を造成するものである。
【００２３】
本発明は前記噴射ノズル11はこれを注入管１の軸直方向で相互に反対方向に向くように対に設け、この２つの噴射ノズル11から圧縮空気２を伴った超高圧水３を噴射して２方向を同時切削することとした。
【００２４】
そして、圧縮空気２は各噴射ノズル11に対しては別系統ラインで送るものとし、各ライン毎に風量・圧力計等によるセンサー19ａ，19ｂを設けて監視・制御する。
【００２５】
次にこのような方法を行うための装置について説明する。図２は注入管１の第１実施形態を示す縦断側面図であり、図中１ａは注入管本体部、１ｂはその下端に取り付けるモニター、１ｃは注入管本体部１ａの頂部に設ける注入管スイベルである。
【００２６】
注入管本体部１ａは、超高圧水流路６を形成する内管20、圧縮空気流路７を形成する中内管21、中外管22、硬化材流路８を形成する外管23の４重管で構成した。
【００２７】
モニター１ｂ、注入管スイベル１ｃは図示は省略するが、カップリングで注入管本体部１ａに着脱自在に嵌合するもので、前記内管20、中内管21、中外管22、外管23に端部が嵌合する管を有する構造である。
【００２８】
そしてモニター１ｂでは高圧水ノズル９と空気ノズル10を組合わせる噴射ノズル11は注入管１の軸直方向で相互に反対方向に向くように対に、しかも、上下で位置を多少ずらせるようにして設け、高圧水ノズル９は前記の双方の噴射ノズル11のものが内管20の超高圧水流路６に連通し、空気ノズル10は一方の噴射ノズル11のもの（図示では上側）が中内管21内の圧縮空気流路７に、他方が中外管22内の圧縮空気流路７にそれぞれ連通させた。
【００２９】
また、前記外管23が形成する硬化材流路８は図２にも示すようにモニター１ｂでは多孔管24の各孔24ａに分岐して、前記噴射ノズル11を避け、下方の硬化材ノズル12に連通させる。図中25はメタルクラウンである。
【００３０】
注入管スイベル１ｃは、超高圧水流路６を形成する内管20に連通する高圧水注入口26、圧縮空気流路７を形成する中内管21に連通する圧縮空気注入口27ａ、圧縮空気流路７を形成する中外管22に連通する圧縮空気注入口27ｂ、硬化材流路８を形成する外管23に連通する硬化材注入口28を有するもので、これら高圧水注入口26と、圧縮空気注入口27ａ，27ｂ、硬化材注入口28は相互に独立して回転可能となるようにベアリングやＯリングでスイベル機構が設定される。
【００３１】
図５、図６は注入管１の第２実施形態を示す縦断側面図で、注入管本体部１ａは、中央に超高圧水流路６を形成する孔29ａを形成し、その回りに圧縮空気流路７を形成する孔29ｂ，29ｂ′と硬化材流路８を形成する孔29ｃとを並べて形成した多孔管29をもって構成する。図示の例では孔29ｂ，29ｂ′は孔29ａを中にして左右に配置し、孔29ｃはこれら孔29ｂと29ｂ′の間に２個ずつ並べて形成した。
【００３２】
本実施形態でも、モニター１ｂでは高圧水ノズル９と空気ノズル10を組合わせる噴射ノズル11は注入管１の軸直方向で相互に反対方向に向くように対に、しかも、上下で位置を多少ずらせるようにして設け、前記多孔管29による注入管本体部１ａに合わせて高圧水ノズル９は前記の双方の噴射ノズル11のものが超高圧水流路６を形成する孔29ａに連通し、空気ノズル10は一方の噴射ノズル11のもの（図示では上側）が圧縮空気流路７を形成する孔29ｂに、他方が圧縮空気流路７を形成する孔29ｂ′にそれぞれ連通させた。（図示せず）
【００３３】
さらにモニター１ｂでは前記２つの噴射ノズル11の下方に硬化材ノズル12を設けるが、この硬化材ノズル12は前記硬化材流路８を形成する孔29ｃに連通させる。本実施形態ではモニター１ｂの先端にはメタルクラウン25を設けた。
【００３４】
注入管スイベル１ｃは、注入管本体部１ａの超高圧水流路６を形成する孔29ａに連通する高圧水注入口26、圧縮空気流路７を形成する孔29ｂに連通する圧縮空気注入口27ａ、圧縮空気流路７を形成する孔29ｂに連通する圧縮空気注入口27ｂ、硬化材流路８を形成する孔29ｃに連通する硬化材注入口28を有するもので、これら高圧水注入口26と、圧縮空気注入口27ａ，27ｂ、硬化材注入口28は相互に独立して回転可能となるようにスイベル機構が設定される。
【００３５】
なお、この第２実施形態の場合も前記第１実施形態と同じくモニター１ｂ、注入管スイベル１ｃカップリングで注入管本体部１ａに着脱自在に嵌合する構成が採用し得る。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の高圧ジェット噴射混合処理工法の１実施形態を示す説明図である。
【図２】本発明の高圧ジェット噴射混合処理工法で使用する高圧ジェット噴射混合処理装置の第１実施形態を示す１部省略した縦断側面図である。
【図３】本発明の高圧ジェット噴射混合処理工法で使用する高圧ジェット噴射混合処理装置の第１実施形態を示すモニター部分の縦断側面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】本発明の高圧ジェット噴射混合処理工法で使用する高圧ジェット噴射混合処理装置の第２実施形態を示す１部省略した縦断側面図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】図５のＣ−Ｃ線断面図である。
【図８】三重管工法（コラムジェットグラウト工法）を示す縦断側面図である。
【図９】三重管工法（コラムジェットグラウト工法）で使用する三重管の縦断側面図である。
【図１０】三重管工法（コラムジェットグラウト工法）の第１工程の縦断側面図である。
【図１１】三重管工法（コラムジェットグラウト工法）の第２工程の縦断側面図である。
【図１２】三重管工法（コラムジェットグラウト工法）の第３工程の縦断側面図である。
【図１３】三重管工法（コラムジェットグラウト工法）の第４工程の縦断側面図である。
【図１４】三重管工法（コラムジェットグラウト工法）の第５工程の縦断側面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１…注入管                        １ａ…注入管本体部
１ｂ…モニター                    １ｃ…注入管スイベル
２…圧縮空気
３…超高圧水                      ４…スライム  
５…硬化材                        ６…超高圧水流路
７…圧縮空気流路                  ８…硬化材流路
９…高圧水ノズル                  10…空気ノズル
11…噴射ノズル                    12…硬化材ノズル
13…先端シュー                    14…ボーリングマシン
15…メタルクラウン                16…スタビライザー
17…ケーシングパイプ              18…造成マシン
19ａ，19ｂ…センサー              20…内管
21…中内管                        22…中外管
23…外管                          24…多孔管
25…メタルクラウン                26…高圧水注入口
27ａ，27ｂ…圧縮空気注入口        28…硬化材注入口
29…多孔管                        29ａ，29ｂ，29ｂ′,29ｃ…孔
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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