(57)【要約】      （修正有）【課題】高圧噴射ノズルを注入路の軸方向に対して直角に一対形成し、本体ロッドのブレや大きな振動が発生させず、装置の耐久性を向上し破損を生じる事がなく、また、縦孔内での地盤に対するセメントミルクの衝突圧が一定となり、造成される地中杭の精度を向上し、品質を均一に保つ事ができる地中杭の形成装置を提供する。【解決手段】高圧注入液２の注入路３を軸方向に設けて本体ロッド１を形成し、この本体ロッド１の下端に、高圧注入液２の噴射方向にのみ開弁する逆止弁６を介して高圧注入液２の下端ノズル７を形成する。また、逆止弁６の高圧注入液２の注入側に、閉止駒の投入により下端ノズル７方向への高圧注入液２の噴出を遮断する閉止弁座１１を形成し、この閉止弁座１１の高圧注入液２の注入側で注入路３の両側に、高圧注入液２の高圧噴射ノズル１３を注入路３の軸方向に対して直角且つ同軸上に一対形成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧注入液の注入路を軸方向に設けて本体ロッドを形成し、この本体ロッドの下端に、高圧注入液の噴射方向にのみ開弁する逆止弁を介して高圧注入液の下端ノズルを形成するとともに逆止弁の高圧注入液側に、閉止駒の投入により下端ノズル方向への高圧注入液の噴出を遮断する閉止弁座を形成し、この閉止弁座の高圧注入液の注入側で注入路の両側に、高圧注入液の高圧噴射ノズルを注入路の軸方向に対して直角且つ同軸上に一対形成した事を特徴とする地中杭の形成装置。
【請求項２】
高圧注入液の注入路を軸方向に設けて本体ロッドを形成し、この本体ロッドの下端に、高圧注入液の噴射方向にのみ開弁する逆止弁を介して高圧注入液の下端ノズルを形成するとともに逆止弁の高圧注入液側に、閉止駒の投入により下端ノズル方向への高圧注入液の噴出を遮断する閉止弁座を形成し、この閉止弁座の高圧注入液の注入側で注入路の両側に、高圧注入液の噴出口を注入路の軸方向に対して直角且つ同軸上に一対形成するとともにこの噴出口に連通する連通路を、本体ロッドの両側に突出した攪拌翼内の軸方向に一対形成し、この連通路の先端を高圧注入液の高圧噴射ノズルとした事を特徴とする地中杭の形成装置。
【請求項３】
高圧注入液は、セメントミルクである事を特徴とする請求項１または２の地中杭の形成装置。
【請求項４】
高圧注入液は、水である事を特徴とする請求項１または２の地中杭の形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物基礎、構造物防護、盛り土等の滑り破壊防止、軌道基礎等として地盤中に形成し地盤を安定化させるための地中杭の形成装置に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２８７１３６号公報                                    従来、地中杭を形成する場合は、特許文献１に示す如く本体ロッドの先端から高圧水を噴射しながら縦孔を形成し、この縦孔の完成後に本体ロッドの側面の１カ所に形成した高圧噴射ノズルからセメントミルクを側方に噴射して地盤を粉砕し、縦孔を拡開しながらセメントミルクと粉砕地盤とを攪拌混合して地中杭を形成する事が行われている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、縦孔を拡開するためのセメントミルクの噴射は本体ロッドの側面の１カ所に形成した高圧噴射ノズルから行われている。そのため、本体ロッドの一方にのみ噴射圧の反力が加えられ、本体ロッドにブレや大きな振動が発生し易く装置の耐久性を減少させたり、破損の原因となっている。また、本体ロッドにブレや大きな振動が発生する結果として、縦孔内での地盤に対するセメントミルクの衝突圧が場所毎に異なるものとなり、拡開される杭が設計形状とは異なる不定型なものとなる欠点を有している。そのため、造成される地中杭の精度に誤差が生じ易く、品質不良を発生させるものであった。また、高圧噴射ノズルが１個の場合は、本体ロッドの１回転に付いて１回しか地盤に対する掘削を行う事ができず、作業効率が悪いものとなる。
【０００５】
そこで、本願発明は上述の如き課題を解決しようとするものであって、縦孔を拡開するためのセメントミルクの噴射を本体ロッドの側面から行いながら、本体ロッドにブレや大きな振動が発生させる事が無く、装置の耐久性を従来方法に比較して向上したり、破損を生じる事がないようにする。また、本体ロッドにブレや大きな振動を生じる事がないから、縦孔内での地盤に対するセメントミルクの衝突圧が一定となり、拡開される杭を設計形状に保つ事が出来るようにし、造成される地中杭の精度を向上し、品質を均一に保つ事が出来るようにしようとするものである。また、本体ロッドの１回転について複数回の掘削を行い、効率の良い作業を可能とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上述の如き課題を解決するため、高圧注入液の注入路を軸方向に設けて本体ロッドを形成する。そして、この本体ロッドの下端に、高圧注入液の噴射方向にのみ開弁する逆止弁を介して高圧注入液の下端ノズルを形成する。この高圧注入液は通常の水を用いる事が出来、高圧の水によって縦孔を掘削形成する。また、地中の水脈等と下端ノズルが交差し下端ノズルから高圧水が逆流した場合にも逆止弁によってその逆流を阻止する事が可能となる。
【０００７】
また、逆止弁の高圧注入液側に、閉止駒の投入により下端ノズル方向への高圧注入液の噴出を遮断する閉止弁座を形成する。そして、この閉止弁座の高圧注入液の注入側で注入路の両側に、高圧注入液の高圧噴射ノズルを注入路の軸方向に対して直角に一対形成する。このように形成したものに於いて、縦孔を掘削形成を完了した本体ロッドの高圧注入液の注入路に、鉄球等の閉止駒を投入する。この閉止駒は閉止弁座に突き当たり、下端ノズル方向への高圧注入液の噴出を遮断する。この遮断後に本体ロッドの注入路にセメントミルクで構成される高圧注入液を注入すれば、この高圧注入液は高圧噴射ノズルから噴出する。この高圧噴射ノズルは、注入路の軸方向に対して直角に一対形成しているから、高圧注入液の噴出に対応して本体ロッドに加えられる反力が、本体ロッドに対して一方に偏ることなく均一となり、本体ロッドのブレや、大きな振動が発生させる事が無く、装置の耐久性を向上したり、破損を生じる事がない。また、本体ロッドにブレや大きな振動を生じる事がないから、縦孔内での地盤に対するセメントミルクの衝突圧が一定となり、拡開される杭を設計形状に保つ事ができ、造成される地中杭の精度を向上し、品質を均一に保つ事が出来るようにできるものである。また、縦孔の拡開時には、本体ロッドの１回転に於いて２回の掘削を地盤に加える事が出来るから効率の良い掘削作業を可能とする。
【０００８】
また、上記の第１発明では高圧注入液の高圧噴射ノズルを、本体ロッドに直接、注入路の軸方向に対して直角に一対形成している。しかし、第２の発明では高圧噴射ノズルの形成位置を第１発明とは異なるものとしている。すなわち、高圧注入液の注入路を軸方向に設けて本体ロッドを形成し、この本体ロッドの下端に、高圧注入液の噴射方向にのみ開弁する逆止弁を介して高圧注入液の下端ノズルを形成するとともに逆止弁の高圧注入液側に、閉止駒の投入により下端ノズル方向への高圧注入液の噴出を遮断する閉止弁座を形成するとともに、この閉止弁座の高圧注入液の注入側で注入路の両側に、高圧注入液の噴出口を注入路の軸方向に対して直角に一対形成する構成に於いては第１発明と第２発明は同一である。そして、前記噴出口に連通する連通路を、本体ロッドの両側に突出した攪拌翼内の軸方向に一対形成し、この連通路の先端を高圧注入液の高圧噴射ノズルとする点に於いて第１発明と第２発明は異なるものである。
【０００９】
前記の第１発明に於いては、作業目的の地盤が岩、砂利等の少ないものである場合に、高圧注入液の圧力のみで縦孔の直径を拡開していく場合に適したものであり、前記の第２発明に於いては、地盤が岩、砂利等の多い構成の場合に攪拌翼でも縦孔の直径を拡開する作業を行う場合とか、この拡開作業の精度を向上しようとする場合、またセメントミルクと掘削した地盤との混合を更に確実に行う場合に適したものとなる。
【００１０】
また、高圧注入液は、セメントミルクであっても良い。このセメントミルクは縦孔を拡開し地盤と混合して地中杭を形成する場合に用いるものである。
【００１１】
また、高圧注入液は、水であっても良い。この水は、本体ロッドの下端から噴射し縦孔を形成する場合に主に使用するものである。縦孔を形成する場合にセメントミルクを用いても良い。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は上述の如く、高圧噴射ノズルは、注入路の軸方向に対して直角に一対形成しているから、高圧注入液の噴出に対応して本体ロッドに加えられる反力が、本体ロッドに対して一方に偏ることなく均一となり、本体ロッドのブレや、大きな振動が発生させる事が無く、装置の耐久性を向上したり、破損を生じる事がない。また、本体ロッドにブレや大きな振動を生じる事がないから、縦孔内での地盤に対するセメントミルクの衝突圧が一定となり、拡開される杭を設計形状に保つ事ができ、造成される地中杭の精度を向上し、品質を均一に保つ事ができものである。また、縦孔の拡開時には、本体ロッドの１回転に於いて２回の掘削を地盤に加える事が出来るから効率の良い掘削作業を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１発明の作業工程の一例を示す概略断面図。
【図２】第１発明の本体ロッドの部分拡大図。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図で、縦孔形成のために高圧注入液を噴射している状態を示している。
【図４】注入路に閉止駒を投入して閉止弁座を遮断し、縦孔の拡開を行っている状態を示す断面図。
【図５】第２発明の作業工程の一例を示す概略断面図。
【図６】第２発明の本体ロッドの部分拡大図。
【図７】図６のＢ−Ｂ線断面図で、縦孔形成のために高圧注入液を噴射している状態を示している。
【図８】注入路に閉止駒を投入して閉止弁座を遮断し、縦孔の拡開を行っている状態を示す断面図。
【実施例１】
【００１４】
以下、第１発明の実施例を図１〜図４に於いて説明すると、（１）は本体ロッドで、セメントミルク、水等を高圧とした高圧注入液(２)の注入路(３)を軸方向に設けている。この本体ロッド(１)は、地表面に設置した制御機構(４)により回動及び上下動可能としている。また、本体ロッド(１)にはセメントミルク、水等の高圧注入液(２)を注入路(３)に導入するための導入管(５)を接続している。
【００１５】
また、本体ロッド(１)の下端には、高圧注入液(２)の噴射方向にのみ開弁する逆止弁(６)を介して高圧注入液(２)の下端ノズル(７)を形成している。逆止弁(６)は、高圧注入液(２)の注入によってのみ開弁するよう、スプリング(８)で注入方向に付勢されている。そして、地中の水脈等と下端ノズル(７)が接触し下端ノズル(７)から高圧水が逆流した場合にも、逆止弁(６)によってその逆流を阻止する事が可能となる。また、下端ノズル(７)の外周には地中掘削用のカッター(１０)を配置している。
【００１６】
また、逆止弁(６)の高圧注入液(２)の注入側には閉止弁座(１１)を形成し、注入路(３)に金属球等の閉止駒(１２)を投入することにより閉止弁座(１１)に閉止駒(１２)を突き当てて、下端ノズル(７)方向への高圧注入液(２)の噴出を遮断可能としている。また、この閉止弁座(１１)の高圧注入液(２)の注入側で注入路(３)の両側に、高圧注入液(２)の高圧噴射ノズル(１３)を注入路(３)の軸方向に対して直角且つ同一軸線上に一対形成している。
【００１７】
上述の如く形成したものに於いて、地盤(１４)中に地中杭(１５)を形成するには、図１(Ａ)に示す如く、本体ロッド(１)を地盤(１４)中に挿入して、制御機構(４)により本体ロッド(１)を回転しながら注入路(３)に水で形成した高圧注入液(２)を注入する。この高圧注入液(２)は、その注入圧力により逆止弁(６)を開弁して下端ノズル(７)から地盤(１４)中に噴出し、その液圧によって地盤(１４)を掘削し、地盤(１４)中に比較的直径の小さな縦孔(１６)を形成する。この縦孔(１６)の形成においては、下端ノズル(７)の外周に形成したカッター(１０)によっても地盤(１４)の掘削が行われる。また、地盤(１４)中に存在する水脈等と下端ノズル(７)が接触し、この水脈の水圧が、高圧注入液(２)の水圧よりも高い場合であっても、逆止弁(６)の存在により注入路(３)に地下水が逆流する事はない。
【００１８】
そして、縦孔(１６)の形成が図１(Ｂ)に示す如く、予定位置まで進行した後は水で形成した高圧注入液(２)の注入路(３)への注入を停止し、図４に示す如く閉止駒(１２)を注入路(３)に投入する。この閉止駒(１２)は閉止弁座(１１)に突き当たり下端ノズル(７)と注入路(３)の連通を遮断する。この下端ノズル(７)と注入路(３)の連通を遮断した状態で、注入路(３)にセメントミルクで形成した高圧注入液(２)を注入すれば、図１(Ｃ)及び図４に示す如く、セメントミルクで形成した高圧注入液(２)は本体ロッド(１)の側方９０度方向に高圧噴射ノズル(１３)から噴出する。
【００１９】
この高圧噴射ノズル(１３)からのセメントミルクで形成した高圧注入液(２)の噴出によって、図１(Ｃ)に示す如く、縦孔(１６)は直径を拡開され、この噴出状態で本体ロッド(１)を回転させながら上昇させれば、図１(Ｄ)に示す如くセメントミルクで形成した高圧注入液(２)と土壌が攪拌混合され地中杭(１５)が下方から上方に順次形成される。そして、高圧噴射ノズル(１３)は注入路(３)の軸方向に対して直角且つ同軸上に一対形成しているから、セメントミルクで形成した高圧注入液(２)の噴出に対応して本体ロッド(１)に加えられる反力が、本体ロッド(１)に対して一方に偏ることなく両側から均一に加えられるものとなり、本体ロッド(１)のブレや、大きな振動を発生させる事が無い。そのため、装置の耐久性を向上したり、破損を生じる事がない。また、本体ロッド(１)にブレや大きな振動を生じる事がないから、縦孔(１６)内での地盤(１４)に対するセメントミルクで形成した高圧注入液(２)の衝突圧が一定となり、縦孔(１６)を拡開して形成する地中杭(１５)の直径を設計形状に保つ事ができ、造成される地中杭の精度を向上し、品質を均一に保つ事が出来るようにできるものである。また、縦孔(１６)の拡開時には、本体ロッド(１)の１回転に於いて２回の掘削を地盤(１４)に加える事が出来るから効率の良い掘削作業を可能とする。
【実施例２】
【００２０】
上記実施例に於いては、セメントミルクで形成した高圧注入液(２)を本体ロッド(１)に直接形成した高圧噴射ノズル(１３)から噴射しているが、第２実施例に於いては図６〜図８に示す如く、閉止弁座(１１)の高圧注入液(２)の注入側で注入路(３)の両側に、高圧注入液(２)の噴出口(１７)を注入路(３)の軸方向に対して直角且つ同軸上に一対形成する。そして、この噴出口(１７)に連通する連通路(１８)を、本体ロッド(１)の両側に突出した攪拌翼(１９)内の軸方向に一対形成し、この連通路(１８)の先端を高圧注入液(２)の高圧噴射ノズル(１３)としている。また攪拌翼(１９)の外周にはカッター(１０)を配置し、地盤(１４)の掘削を可能としている。他の構成については第１実施例と同一である。
【００２１】
上述の如く構成したものに於いて、地盤(１４)中に地中杭(１５)を形成するには、図５(Ａ)に示す如く、本体ロッド(１)を地盤(１４)中に挿入して、制御機構(４)により本体ロッド(１)を攪拌翼(１９)と一体に回転しながら注入路(３)に水で形成した高圧注入液(２)を注入する。この高圧注入液(２)は、その注入圧力により逆止弁(６)を開弁して下端ノズル(７)から地盤(１４)中に噴出し、その液圧によって地盤(１４)を掘削し、地盤(１４)中に比較的直径の小さな縦孔(１６)を形成する。この縦孔(１６)の形成においては、下端ノズル(７)の外周に形成したカッター(１０)及び攪拌翼(１９)に形成したカッター(１０)によっても地盤(１４)の掘削が行われる。また、地盤(１４)中に存在する水脈等と下端ノズル(７)が接触し、水脈の水圧が、高圧注入液(２)の水圧よりも高い場合であっても、逆止弁(６)の存在により注入路(３)に地下水が逆流する事はない。
【００２２】
縦孔(１６)の形成が図５(Ｂ)に示す如く、予定位置まで進行した後は水で形成した高圧注入液(２)の注入路(３)への注入を停止し、図８に示す如く閉止駒(１２)を注入路(３)に投入する。この閉止駒(１２)は閉止弁座(１１)に突き当たり下端ノズル(７)と注入路(３)の連通を遮断する。この下端ノズル(７)と注入路(３)の連通を遮断した状態で、注入路(３)にセメントミルクで形成した高圧注入液(２)を注入すれば、図５(Ｃ)及び図８に示す如く、セメントミルクで形成した高圧注入液(２)は攪拌翼(１９)先端の高圧噴射ノズル(１３)から本体ロッド(１)の側方９０度方向に噴出する。
【００２３】
この高圧噴射ノズル(１３)からのセメントミルクで形成した高圧注入液(２)の噴出によって、図５(Ｃ)に示す如く、縦孔(１６)は直径を拡開され、この噴出状態で本体ロッド(１)及び攪拌翼(１９)を回転しながら上昇させれば、図５(Ｄ)に示す如くセメントミルクで形成した高圧注入液(２)と土壌が攪拌混合され地中杭(１５)が下方から上方に順次形成される。そして、攪拌翼(１９)の先端に設けた高圧噴射ノズル(１３)は、注入路(３)の軸方向に対して直角且つ同軸上に一対形成しているから、セメントミルクで形成した高圧注入液(２)の噴出に対応して本体ロッド(１)に加えられる反力が、本体ロッド(１)に対して一方に偏ることなく両側から均一に加えられるものとなり、本体ロッド(１)のブレや、大きな振動を発生させる事が無い。そのため、装置の耐久性を向上したり、破損を生じる事がない。また、本体ロッド(１)にブレや大きな振動を生じる事がないから、縦孔(１６)内での地盤(１４)に対するセメントミルクで形成した高圧注入液(２)の衝突圧が一定となり、縦孔(１６)を拡開して形成する地中杭(１５)の直径を設計形状に保つ事ができ、造成される地中杭の精度を向上し、品質を均一に保つ事が出来るようにできるものである。また、縦孔(１６)の拡開時には、本体ロッド(１)の１回転に於いて２回の掘削を地盤(１４)に加える事が出来るから効率の良い掘削作業を可能とするものである。
【００２４】
また、前記の第１実施例に於いては、作業目的の地盤(１４)が岩、砂利等の少ないものである場合に、高圧注入液(２)の圧力のみで縦孔(１６)の直径を拡開していく場合に適したものであり、第２実施例於いては、地盤(１４)が岩、砂利等の多い構成の場合に、高圧注入液(２)とともに攪拌翼(１９)でも縦孔(１６)の直径を拡開する作業を行う場合とか、この拡開作業の精度を向上しようとする場合に適したものとなる。
【符号の説明】
【００２５】
１    本体ロッド
２    高圧注入液
３    注入路
６    逆止弁
７    下端ノズル
１１  閉止弁座
１２  閉止駒
１３  高圧噴射ノズル
１７  噴出口
１８  連通路
１９  攪拌翼
【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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