(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中アンカーを施工すべき対象地盤に対してケーシング掘りにより削孔する工程と、
ケーシング内を通してケーシング下端よりも下方の地盤に高圧噴射管を挿入し、エアーと液体とを含む高圧液を噴射してエアーリフト効果により掘削土砂の一部を排出しつつ残留土砂の周囲に泥水を混合させる高圧噴射掘削工程と、
掘削孔の底部から前記泥水よりも高い比重の液状硬化剤を、前記泥水を押し上げ、且つ前記泥水と前記液状硬化剤を混入させない低圧で噴射しつつ、前記掘削孔内に残留している前記土砂及び前記泥水のうちの前記泥水を前記液状硬化剤により押し上げて前記掘削孔の外へ排出する速度で前記高圧噴射管を上昇させ、前記残留土砂の周囲に存在していた泥水のみを前記液状硬化剤に取って代える半置換状態にする液状硬化剤噴射工程と、
前記ケーシング内の空間を利用して引張材を挿入する工程と、ケーシング引き抜き工程とを含む、地中アンカー工法。
【請求項２】
前記引張材定着部への硬化剤注入後にケーシング引き抜き工程を行うことを特徴とする、請求項１記載の地中アンカー工法。
【請求項３】
地中アンカーを施工すべき深さの対象地盤に対して高圧噴射管を挿入する工程と、
その高圧噴射管を所定の深さの範囲に亘り、高圧噴射管先端部の噴射ノズルからエアーと液体とを含む高圧液を噴射してエアーリフト効果により掘削土砂の一部を排出しつつ残留土砂の周囲に泥水を混合させる高圧噴射掘削工程と、
掘削孔の底部から前記泥水よりも高い比重の液状硬化剤を、前記泥水を押し上げ、且つ前記泥水と前記液状硬化剤を混入させない低圧で噴射しつつ、前記掘削孔内に残留している前記土砂及び前記泥水のうちの前記泥水を前記液状硬化剤により押し上げて前記掘削孔の外へ排出する速度で前記高圧噴射管を上昇させ、前記残留土砂の周囲に存在していた泥水のみを前記液状硬化剤に取って代える半置換状態にする液状硬化剤噴射工程と、
その液状硬化剤噴射工程後にケーシング掘りを行い、引張材を挿入可能な大きさの掘削孔を掘削する工程と、
前記ケーシング内の空間を利用して引張材を挿入する工程と、引張材定着部への硬化剤注入工程及びケーシング引き抜き工程とを含む、地中アンカー工法。
【請求項４】
前記高圧噴射掘削工程及び液状硬化剤噴射工程を、アンカー定着周辺地盤改良に利用することを特徴とする、請求項３記載の地中アンカー工法。
【請求項５】
前記引張材の下端がアンカー定着部の下端に達していることを特徴とする、請求項３記載の地中アンカー工法。
【請求項６】
前記液体にベントナイト泥水、ポリマー泥水、水の少なくとも一つを用いることを特徴とする、請求項１〜５の何れかに記載の地中アンカー工法。
【請求項７】
前記液状硬化剤にセメント系硬化剤溶液を用いることを特徴とする、請求項１〜５の何れかに記載の地中アンカー工法。
【請求項８】
前記液状硬化剤の噴射圧力が１０〜１００ｋｇｆ／ｃｍ２以下であることを特徴とする、請求項１〜７の何れかに記載の地中アンカー工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば山留め工事等に用いる地中アンカー工法に関し、特に、施工すべき対象地盤に対して高圧噴射切削工程と液状硬化剤噴射工程とを行うに際し、排泥の産業廃棄物としての処理をなくすと共に経済性並びに施工性に配慮した地中アンカー工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地中アンカーは、地盤に掘削した孔内に硬化剤を充填し、引張材を挿入して地中に引張材を定着してアンカー体を造成するものである。地中アンカーは山留め工事等に用いられるため、アンカー体が引き抜けたり、引張力が低下したりすると、危険な状態になる。
【０００３】
そこで、例えば特開平５―１３２９３２号公報、特開平６―２４８６４５号公報に記載のように、硬化剤の充填領域を部分的に拡径させた定着部を造成することにより、アンカー体の地中への定着強度を上げる地中アンカー工法が開発されている。
【０００４】
この種の地中アンカー工法では、削孔及び硬化剤の充填に際して、いわゆるジェットグラウト工法に代表される高圧噴射工法を用いている。この工法は、地盤中に挿入した噴射管先端部の噴射ノズルから高圧水を噴射し、地盤を切削するような形態で乱しながら同時に地盤中にグラウト材を注入する工法である。
【０００５】
ところで、この高圧噴射工法では、高圧水を噴射しつつグラウト材を注入する関係で、排泥の中にグラウト材も多く含まれる問題がある。この問題は、最近における産業廃棄物処理規制の強化や処理施設不足に伴い重要な問題となってきた
。
【０００６】
このような問題が生じにくい地盤改良技術として、特公平７ー１１１０５２号工法に記載される技術がある。
【０００７】
この技術は、地盤中に挿入した噴射管の先端部に設けた高圧液噴射ノズルから高圧水を噴射して対象地盤を緩めて泥土化し、そして、この緩んだ地盤中に、例えば高粘性のセメント系自硬性材料を圧入することにより、弛緩泥土を押し上げてそっくり排除するとともにその自硬性材料による全置換を行い改良体を造成するものである。これにより、排泥の中に、産業廃棄物処理の必要な自硬性材料が含まれるのを防止又は抑制することも可能である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この特公平７ー１１１０５２号工法に記載される技術においては、確かに、切削工程と固化材噴射工程とを分離した場合には、排泥の中に自硬性材料が含まれるのを防止又は抑制できる利点が得られるものの、次のような解決すべき課題もあった。
第１に、自硬性材料を圧入することにより、弛緩泥土を押し上げてそっくり排除してその自硬性材料による全置換を行うために、大量の自硬性材料を使用することになり、大変不経済であること。この点は地盤改良範囲が広範囲になればなるほど顕著になること。
第２に、このように自硬性材料による全置換を行うために、施工に時間がかかり、コスト高になること。しかも、全置換する分だけ、排泥処理量も多大になる問題があること。
第３に、自硬性材料に全置換すべき弛緩泥土は比重が大きく粘性も高いために、その弛緩泥土の全てを排出するには多大な手間と時間を要し、この点からも施工性が悪くコスト高になること。
【０００９】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、産業廃棄物処理の必要なセメントミルク等の自硬性材料の排出を完全に防止して産廃処理費用の低減並びに自硬性材料の無駄をなくすと共に、経済性の向上、施工性の向上、並びに信頼性の向上を併せて図ることができるように工夫した地中アンカー工法を提供することを目的とする。
【００１０】
前記課題を解決するため、本発明では、地中アンカーを施工すべき対象地盤に対してケーシング掘りにより削孔する工程と、ケーシング内を通してケーシング下端よりも下方の地盤に高圧噴射管を挿入し、エアーと液体とを含む高圧液を噴射してエアーリフト効果により掘削土砂の一部を排出しつつ残留土砂の周囲に泥水を混合させる高圧噴射掘削工程と、掘削孔の底部から前記泥水よりも高い比重の液状硬化剤を、前記泥水を押し上げ、且つ前記泥水と前記液状硬化剤を混入させない低圧で噴射しつつ、前記掘削孔内に残留している前記土砂及び前記泥水のうちの前記泥水を前記液状硬化剤により押し上げて前記掘削孔の外へ排出する速度で前記高圧噴射管を上昇させ、前記残留土砂の周囲に存在していた泥水のみを前記液状硬化剤に取って代える半置換状態にする液状硬化剤噴射工程と、前記ケーシング内の空間を利用して引張材を挿入する工程と、ケーシング引き抜き工程とを含む工法を採用した。
その場合、引張材定着部への硬化剤注入後にケーシング引き抜き工程を行うこともできる。
また、本発明では、地中アンカーを施工すべき深さの対象地盤に対して高圧噴射管を挿入する工程と、その高圧噴射管を所定の深さの範囲に亘り、高圧噴射管先端部の噴射ノズルからエアーと液体とを含む高圧液を噴射してエアーリフト効果により掘削土砂の一部を排出しつつ残留土砂の周囲に泥水を混合させる高圧噴射掘削工程と、掘削孔の底部から前記泥水よりも高い比重の液状硬化剤を、前記泥水を押し上げ、且つ前記泥水と前記液状硬化剤を混入させない低圧で噴射しつつ、前記掘削孔内に残留している前記土砂及び前記泥水のうちの前記泥水を前記液状硬化剤により押し上げて前記掘削孔の外へ排出する速度で前記高圧噴射管を上昇させ、前記残留土砂の周囲に存在していた泥水のみを前記液状硬化剤に取って代える半置換状態にする液状硬化剤噴射工程と、その液状硬化剤噴射工程後にケーシング掘りを行い、引張材を挿入可能な大きさの掘削孔を掘削する工程と、前記ケーシング内の空間を利用して引張材を挿入する工程と、引張材定着部への硬化剤注入工程及びケーシング引き抜き工程とを含む地中アンカー工法を採用した。
その場合、高圧噴射掘削工程及び液状硬化剤噴射工程を、アンカー定着周辺地盤改良に利用することもできる。
また、引張材の下端がアンカー定着部の下端に達する形態となるように配慮するのが好適である。
また、液体にベントナイト泥水、ポリマー泥水、水の少なくとも一つを用いることもできる。
また、液状硬化剤にセメント系硬化剤溶液を用いるのが好適である。
また、液状硬化剤の噴射圧力としては、１０〜１００ｋｇｆ／ｃｍ２以下が望ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。  図１〜図６は、本発明の実施の形態に係る地中アンカー工法を示す工程図である。
【００１２】
本実施の形態に係る地中アンカー工法は、ケーシング掘り工程に加え、施工すべき対象地盤Ｇに対して、高圧噴射掘削工程及び液状硬化剤噴射工程を行い、しかる後、引張材挿入工程を行う方法を採用している。
【００１３】
次いで、これらの詳細について説明する。
まず、ケーシング掘り工程においては、図１に示すように、周知の単管ケーシングＣの内部を掘削しながら、そのケーシングＣを所定の深さまで挿入する。ケーシングＣの挿入深さについては、ケーシングＣ下端から下方の地盤Ｇがアンカー定着部１０（図４参照）となる深さである。
【００１４】
次に、高圧噴射掘削工程では、図２に示すように、例えば三重管式のロッド（噴射管）１を備える通常のコラムマシン（図示せず）を用い、ケーシングＣの下端地盤（アンカー定着部１０の上端）までロッド１を挿入する。その際、必要に応じて先端から削孔水を供給しつロッド１を回転させて先端の掘削ビット２により掘削しながら挿入する。
【００１５】
このロッド１には、図示しない削孔用ポンプから、ホース及び三重管スイベルを介して例えば清水が高圧供給される。また、削孔水に基づく排泥は排泥ポンプにより脱水分離装置に送られる。
【００１６】
次いで、ロッド１の下部高圧噴射ノズル及び上部高圧噴射ノズルから、超高圧水（液体）とエアーの併用ジェットを噴射しつつ、ロッド１を回転させながら、造成すべきアンカー定着部１０の下端まで順次挿入して切削攪拌を行う。超高圧水としては、ここではベントナイト泥水を用いているが、勿論、ポリマー泥水、あるいは清水も利用することができる。ベントナイト泥水やポリマー泥水の場合には、清水よりも比重が高いので、削孔壁の保持効果が大きい利点がある。したがって、地盤の性状によって選択すればよい。
【００１７】
ジェット噴射のためのエアーは図示しないコンプレッサーによりホースを介してロッド１に送られ、超高圧水は泥水策液プラント、超高圧水ポンプによりホースを介してロッド１に送られる。そして、このジェット噴流で切削攪拌された地盤中の土砂Ｄはエアーリフト効果などで地上に噴出される。
【００１８】
この際、切削土砂の一部のみが排出されるように、ジェット噴流の強さや量、並びにロッド１の挿入速さ（切削速度）等を地盤の性状（土質、軟弱度）や目的とする造成径に対応させて適宜に調整する。こうすることで、エアーリフト効果により掘削土砂の一部を排出して残留土砂の周囲に泥水を混合させた状態（残留土砂と泥水の混合物２０）とすることができる。また、この状態では、内部に残留土砂と泥水が存在する、比較的比重の高い状態となるので、孔壁の崩壊防止作用も大変良好な状態に発揮させることができる。
【００１９】
なお、地上に噴出した状態の土砂Ｄは含水率も高く、そのままでは産業廃棄物として処理する必要がある。しかし、この場合の排泥はセメントなどの硬化剤は全く含まれていないので、一般残土として処理が可能となる。したがって、排泥処理用の脱水・分離装置においては、脱水した地盤土砂は残土として処理し、処理後の水分は次の削孔水や硬化剤の混練り用水として使用することができる。
【００２０】
高圧噴射切削工程を終えたら、次に、液状硬化剤噴射工程に移行するが、その前に、上記の一次切削において造成すべき定着部１０の径が確保されているかどうかを計測する。この方法は、ロッド１の先端近くの外周に設けてある超音波センサー（図示せず）を利用する公知の技術で行うことができる。造成径が十分でない場合は、上記と同様の方法により必要に応じて二次切削を行えばよい。なお、このとき、エアーを併用しないで、つまり、土砂が排出され過ぎないように配慮する場合もある。勿論、状況に応じてエアーを併用する場合もある。何れにしても、土砂の沈殿防止の目的で、再撹拌してもよい。
【００２１】
次に、液状硬化剤噴射工程においては、図４に示すように切削孔Ｈの底部から泥水よりも高い比重の液状硬化剤Ｋを噴射し、切削孔Ｈ内に残留している土砂及び泥水のうちの泥水を液状硬化剤Ｋにより押し上げて掘削孔Ｈの外へ排出することによって、泥水を液状硬化剤Ｋに置換する工程を行う。
【００２２】
即ち、切削孔Ｈの底部まで挿入したロッド１を回転させながらその硬化材噴射ノズルから、硬化材としてのセメントミルク等をエアーを使用しない低圧で噴射しつつ、ロッド１をゆっくりと上昇させていく。すると、切削孔Ｈ内における泥水は噴出されるセメントミルクに置き換えられ、その比重差などによって泥水が地上に押し出される。
【００２３】
したがって、掘削孔Ｈ内の残留土砂及び泥水の混合物２０は、セメントミルクと完全に置換されることはなく、比重の高い残留土砂は切削孔内にある程度停留し、新たに、その周囲に存在していた泥水からセメントミルクが取って代わって混合される、いわゆる半置換状態になる。
【００２４】
セメントミルクの噴射圧力としては、１００ｋｇｆ／ｃｍ2以下の圧力が好ましく、より好ましくは１０〜５０ｋｇｆ／ｃｍ2程度である。この噴射圧力については、泥水とセメントミルクとの比重差によっても大きく左右されるが、概ね、１００ｋｇｆ／ｃｍ2以上の圧力では、排出する泥水中にセメントミルクが混入する恐れ、あるいは混入する割合が高くなるからである。また、１０ｋｇｆ／ｃｍ2以下の圧力では、液状硬化材噴射工程に要する作業時間が長くなり、その分、作業性が低下するからである。
【００２５】
なお、作業性を考慮して、噴射圧力を十分に高くした場合、押し出された泥水には微量の土砂分やセメントミルクの混合が考えられるので、万全を期す意味で濁水処理し、処理後の水は再利用し、余剰水はｐＨ処理後放水する。
【００２６】
このようにして、アンカー定着部１０の造成工程を終えたら、ロッド１を引き上げた後、図５に示すように、アンカー体の主体となる引張材３０を挿入する。この引張材３０の挿入深さは、図示のようにアンカー定着部１０の下端まで挿入するのが望ましい。
【００２７】
引張材３０を挿入したら、図６に示すように、ケーシングＣを引き抜き、硬化剤の硬化を待って施工完了とする。なお、ケーシングＣの引き抜き工程においては、硬化剤に十分な流動性があるうちに行う。そうすることで、ケーシングＣの引き抜き後に空隙等が生じないようにすることができるからである。
【００２８】
このような方法を採用した場合、所定量のセメントミルクを改良孔内に計画的に残せるので、極めて経済的であり、しかも、セメントミルクをほとんど排出しないようにすることができる。したがって、従来一般の高圧噴射工法のように大量のセメントミルクを地表に排出する無駄や産業廃棄物としての処理に多大な費用及び時間がかかるのを根本的になくすことができ、作業性、経済性並びに信頼性の何れにも優れた工法とすることができる。
【００２９】
図７〜図１２は、本発明の他の実施の形態を示すものである。
この実施の形態に係る地中アンカー工法は、施工すべき対象地盤Ｇに対して、高圧噴射掘削工程及び液状硬化剤噴射工程を行い、しかる後、ケーシング掘り工程及び引張材挿入工程、硬化剤注入工程を行う方法を採用している。
【００３０】
すなわち、この実施の形態では、図７に示すように、まず、三重管式のロッド（噴射管）１を備える通常のコラムマシン（図示せず）を用い、造成すべきアンカー定着部１０上端までロッド１を挿入する。その際、必要に応じて先端から削孔水を供給しつロッド１を回転させて先端の掘削ビット２により掘削しながら挿入する。
【００３１】
そして、その後の高圧噴射掘削工程及び液状硬化剤噴射工程では、基本的には先の実施の形態と同様の方法で行い、図８に示すようにアンカー定着部１０を造成する。
【００３２】
次に、ロッド１を引き抜き、図９に示すようにケーシング掘りにより、ケーシングＣを挿入する。このケーシングＣの挿入に際しては、ケーシングＣの下端が定着部１０の領域内に侵入する深さまで挿入する。
【００３３】
次に、図１０に示すように、ケーシングＣの内部空間を利用して、引張材３０を挿入し、その下端がアンカー定着部１０の下端に達するまで挿入する。
【００３４】
次に、図１１に示すように、アンカー定着部１０からケーシングＣの上端に至る範囲まで硬化剤Ｋ１の注入をを行った後、図１２に示すように、ケーシングを引き抜き、硬化剤Ｋ１の硬化を待って施工完了とする。
【００３５】
この実施の形態では、定着部の地盤を硬化剤とほぼ完全に置き換えるため、定着部の強度を高めることができる。さらに、ジェットで地山を切削して定着部の表面を凹凸状に形成できるため、定着部の付着力が増大され、アンカーの引張力を高めることができる。
【００３６】
なお、図１１に示す硬化剤Ｋ１の注入工程においては、引張材３０を利用して行うこともできる。例えば、引張材３０に鋼管等を用いた場合、その内部空間３０を利用して硬化材を注入することができる。
【００３７】
また、この実施の形態においては、ケーシングＣの内部空間を利用して引張材３０を挿入するので、引張材３０の挿入については、その周囲に余裕がある。したがって、この余裕空間を利用し、例えば、引張材３０の定着強度を高める目的で、その引張材３０の外周から突出する線状体や鉄筋等の定着補強部材を多数設けておくことによって、引張材３０自体の定着強度を高める方法を採用することもできる。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、地中アンカー工法において、産業廃棄物処理の必要なセメントミルク等の自硬性材料の排出を完全に防止して産廃処理費用の低減並びに自硬性材料の無駄をなくすと共に、経済性の向上、施工性の向上、並びに信頼性の向上を併せて図ることができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態に係る地中アンカー工法の工程図である。
【図２】  本発明の実施の形態に係る地中アンカー工法の工程図である。
【図３】  本発明の実施の形態に係る地中アンカー工法の工程図である。
【図４】  本発明の実施の形態に係る地中アンカー工法の工程図である。
【図５】  本発明の実施の形態に係る地中アンカー工法の工程図である。
【図６】  本発明の実施の形態に係る地中アンカー工法の工程図である。
【図７】  本発明の他の実施の形態に係る地中アンカー工法の工程図である。
【図８】  本発明の他の実施の形態に係る地中アンカー工法の工程図である。
【図９】  本発明の他の実施の形態に係る地中アンカー工法の工程図である。
【図１０】  本発明の他の実施の形態に係る地中アンカー工法の工程図である。
【図１１】  本発明の他の実施の形態に係る地中アンカー工法の工程図である。
【図１２】  本発明の他の実施の形態に係る地中アンカー工法の工程図である。
【符号の説明】
１  ロッド
２  掘削ビット
１０  アンカー定着部
２０  残留土砂と泥水の混合物
３０  引張材
Ｈ  切削孔（掘削孔）
Ｋ  硬化剤（セメントミルク）
Ｋ１  硬化剤
Ｇ  地盤
Ｄ  土砂
【図１】
0004046401.tif 000002
【図２】
0004046401.tif 000003
【図３】
0004046401.tif 000004
【図４】
0004046401.tif 000005
【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】
0004046401.tif 000011
【図１１】
0004046401.tif 000012
【図１２】
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