(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下側側部に吸引されたスライムを噴出するスリット孔を設けたケーシング内に、ケーシングを挿通してその先端から突出した位置に噴射ノズルを設けた注入ロッドを挿入して構成した注入管を対象地盤の所定深度まで挿入し、噴射ノズルから高圧硬化材を噴射しながら注入管を回動上昇させ、地内圧によって上昇する余剰スライムをケーシング内に吸引すると共に、スリット孔によってこれをケーシング周域に噴出し、後続の噴射ノズルによる硬化材噴流によって攪拌するようにしたことを特徴とするスライム利用硬化層造成工法
【請求項２】
ケーシングを回動させることなく、注入ロッドのみを回動させるようにした請求項１記載のスライム利用硬化層造成工法
【請求項３】
ケーシングを注入ロッドと逆方向に回動させるようにした請求項１記載のスライム利用硬化層造成工法
【請求項４】
注入ロッドの噴射ノズルを、核ノズルと囲周ノズルから成る重合噴射ノズルに構成し、核ノズルから高圧硬化材、囲周ノズルから包合流体を噴射するようにした請求項１、又は請求項２、又は請求項３記載のスライム利用硬化層造成工法
【請求項５】
下側部に吸引されたスライムを噴出するスリット孔を設けたケーシング内に、ケーシングを挿通してその先端から突出した位置に硬化材噴射ノズルを設けた注入ロッドを挿入して構成した注入管を前進後退機構と回動機構を備える駆動機構によって支持して成る地盤硬化層造成装置
【請求項６】
ケーシングを回動機構と切り離して注入ロッドの周囲に固定し、注入ロッドだけが回動機構と連繋するようにした請求項５記載の地盤硬化層造成装置
【請求項７】
ケーシングの回動機構と注入ロッドの回動機構とを別に構成し、ケーシングと注入ロッドを各別に回動可能に構成した請求項５記載の地盤硬化層造成装置
【請求項８】
注入ロッドに設ける噴射ノズルを核ノズルと囲周ノズルから成る重合噴射ノズルに構成し、核ノズルと囲周ノズルにそれぞれ連通する分隔流路を注入ロッド内に設けた請求項５、又は請求項６、又は請求項７記載の地盤硬化層造成装置
【請求項９】
注入ロッドに設ける噴射ノズルの噴射口を角型に構成するようにした請求項５、又は請求項６、又は請求項７、又は請求項８記載の地盤硬化層造成装置
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は軟弱地盤の改良、構造物構築基礎地盤の強化支保、或いは止水を目的とし、下側側部にスリット孔を設けたケーシングの先端から突出した位置に噴射ノズルを設けた注入ロッドの噴射ノズルから高圧硬化材を噴射しながら注入管を回動上昇させ、地内圧によって上昇する余剰スライムをケーシング内に吸引すると共に、スリット孔によってこれをケーシング周域に噴出し、後続の噴射ノズルによる硬化材噴流によって攪拌するようにして掘削地盤の周囲等に注入して地盤硬化層を造成する地盤硬化層造成工法とその装置に関するものである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
従来行なわれてきた、軟弱地盤の改良、構造物構築基礎地盤の強化支保、或いは止水を目的とする硬化材層造成のための地盤硬化材注入は、硬化材噴流の高圧化に伴い噴射圧と硬化材吐出量のバランスを適確に調整することが困難となってきている。
【０００３】
そのため、地内圧の上昇や余剰スライムの発生による地盤隆起が問題となり、これに対応して余剰スライムを吸引して地上に排出するスライム排出工法が行なわれるようになってきた。
【０００４】
しかしながら、地上に排出される余剰スライムはセメント成分を含む産業廃棄物であり、その処分に多額の費用が掛かるうえ、折角注入した地盤硬化材を有効に利用することなく排出する無駄が行なわれる問題がある。
【０００５】
また、硬化材噴射による注入の攪拌構造は直線的な硬化材噴流の回動作動による攪拌に頼らざるを得ない現状にあり、更に緻密な攪拌構造による硬化材層の造成が課題となる一方、排出スライムの量を更に減少させることが、更なる課題としてある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題に対応してこれを解決するため、下側側部にスリット孔を設けたケーシングの先端から突出した位置に噴射ノズルを設けた注入ロッドの噴射ノズルから高圧硬化材を噴射しながら注入管を回動上昇させ、地内圧によって上昇する余剰スライムをケーシング内に吸引すると共に、スリット孔によってこれをケーシング周域に噴出し、後続の噴射ノズルによる硬化材噴流によって攪拌するようにし、スリット孔によって縦板状に噴出される余剰スライムと後続の噴射ノズルによる硬化材噴流とを交錯させて攪拌構造を変化させると共に、排出スライムの量を減少させるように構成したものである。
【０００７】
また、ケーシングの回動機構と注入ロッドの回動機構とを別に構成し、ケーシングと注入ロッドを各別に回動可能に構成してケーシングを注入ロッドと逆方向に回動させ、ケーシングの作動と注入ロッドの作動を交錯させて噴流交錯による新しい攪拌構造を構成すると共に、排出スライムを再利用してその排出量を減少させるようにした。
【０００８】
また、注入ロッドの噴射ノズルを、核ノズルと囲周ノズルから成る重合噴射ノズルに構成し、核ノズルから高圧硬化材、囲周ノズルから包合流体を噴射するようにし、上記の攪拌構造にエアー等の包合流体による作用を参画させるようにした。
【０００９】
また、注入ロッドに設ける噴射ノズルの噴射口を角型に構成するようにし、噴流の地盤破砕力と噴流推進力を増進するようにした。即ち、噴流の形状規制を行なうことにより、コーナー流は噴射口の角部に衝合して噴射圧が低減しセンター流とコーナー流に噴射圧較差が生じ、高圧噴流と低圧噴流の境界の相対速度差により境界付近に渦が発生し、渦中心に低圧領域が生じてキャビティ（空洞）が多数生じる。
【００１０】
キャビティは対象地盤と噴流の接触面まで成長を続け、対象地盤と噴流の接触面付近で消滅するが、消滅の際に発生するショックウエーブとジェット流により対象地盤に対する噴流作用面積が拡張され、地盤破砕力と噴流推進力が発生するものである。
【００１１】
更に、注入ロッドの噴射ノズルを、角型核ノズルと角型囲周ノズルから成る角型重合噴射ノズルに構成するようにすれば、重合噴射ノズルの各噴射口が角型に構成されることにより、それぞれのコーナー流が噴射口の角部に衝合して噴射圧が低減してセンター流との間に較差を生じ、高圧噴流と低圧噴流の境界の相対速度差により境界付近に渦が発生し、渦中心には低圧領域が生じてここにキャビティ（空洞）が多数生じ、角型核ノズルと角型囲周ノズルそれぞれの較差圧噴流効果と重合較差圧効果が、更に重合して極めて強力なキャビテーション効果を得ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下図面に従って本発明の一実施例により実施の形態を説明する。１は注入管で、下側側部に吸引されたスライムを噴出するスリット孔12が千鳥状に位置をずらせて設けられ、下端部が開放されたケーシング11内に、同ケーシング11を挿通してその先端から突出した側腹背反対峙位置に噴射ノズル21を設けた注入ロッド２を挿入して構成されている。
【００１３】
ケーシング11は、回動機構22と連繋して独自に回動し上端部をスイベル３に支持される注入ロッド２を外側から覆蔽し、独自の回動機構13を備えてその上端部をスイベル31に支持されている。
【００１４】
なお、ケーシング11が注入ロッド２の外側を固定的に覆蔽し独自の回動動作を行なわない場合には、ケーシング11の上端部をスイベル３に固定的に支持し、回動機構13とスイベル31は設けないようにしても良い。また、ケーシング11を注入ロッド２と共に回動させる場合には、注入ロッド２の上端部に、ケーシング11の上端部を固定的に支持するようにしても良い。
【００１５】
注入ロッド２の上端部には、スイベル３を介して硬化材供給部に連絡する硬化材供給ホース23が設けられ、高圧ポンプ等の圧送機構によって作動する注入ロッド２に硬化材、或いは施工状况に応じて必要とされる材料を選択的に供給できるようになっている。なお、注入ロッドに設定される噴射ノズル21を重合ノズルとする場合には、注入ロッド２内に、核ノズル、囲周ノズルの囲周外側ノズル等に各対応する分隔流路が設定されることになる。
【００１６】
また、角型に形成されるノズル噴射口の角型形状は、対象地盤の状况に対応して三角形、正方形、縦矩形、横矩形等の隅角を有する形状に形成され、それぞれ、特色のあるキャビテーション噴流を構成するようになっている。
【００１７】
注入ロッド２の先端は、ケーシング11の開放された底部から突出し、ケーシング11による覆蔽部より下部に噴射ノズル21が設定され、更に、注入ロッドの先端に必要に応じてコンポジット硬装された掘削刃４を備え、注入ロッドとケーシングはそれぞれ継手手段により所定ストロークごとに継手されて構成されるようになっている。
【００１８】
このように構成された注入管１は、バックホウ型の移動装置５に装置された注入管作動機構６に支持され、回転、回動、上下動の操作が行なえるようになっている。
【００１９】
先ず、移動装置５によって注入ロッド１を挿入対象地盤に設定すると共に、注入管１に回転作動を与え、先端掘削刃により対象地盤を掘削穿孔し、或いは他の手段によって注入管を所定深度まで挿入し、所定深度において噴射ノズル21から高圧硬化材を噴射しながら注入管１を回転上昇させる。
【００２０】
注入管１の回転により、注入ロッド２とケーシング11は一緒に同一方向に回転し上昇するが、噴射ノズル21はケーシング11による覆蔽部より下部にあるので、ケーシング11によって遮られることなく、噴射される高圧硬化材噴流は注入管１の回転軌跡に従って円柱状に周域の地盤を切削攪拌して周辺土壌に硬化材を混入して行く。
【００２１】
噴射ノズル21の直上部にはケーシング11が存在するので、ケーシング11を挿通する注入ロッド２とケーシング11内壁との空隙部14には高圧噴射による地内圧によって上昇する余剰スライムが吸引されると共に、スリット孔12によってこれがケーシング周域に噴出され、注入管１の上昇に伴う後続の噴射ノズル21による硬化材噴流によって更に攪拌される。
【００２２】
即ち、噴射ノズル21から高圧硬化材噴流を噴射しつつ、注入管１を回転させながら抜去方向に後退させることにより、スリット孔12からスライム噴出が行なわれて高圧硬化材噴流攪拌域の上部にスライム混入層Ｙが造成され、後続の噴射ノズル21による硬化材噴流が周辺地盤を穿孔切削し土粒子を破砕し、更に、スライム混入層Ｙが攪拌され対象地盤Ｇに注入管１の駆動軌跡に沿って円筒状に硬化材注入層Ｘが造成されるものである。
【００２３】
他の実施例として、硬化材噴射時に注入ロッド２のみを回転させ、ケーシング11は回転しない場合、或いはケーシング11を注入ロッド２の回転と逆方向に回転させる場合には、ロッド２とケーシング11との回動較差が空隙部14に負圧を発生させて余剰スライムの吸引を促進することができる。
【００２４】
また、噴射ノズル21が重合ノズルに構成され、囲周ノズルの包合流体をエアーとされる場合には、エアリフト効果が余剰スライムの上昇力を高めるが、スリット孔12の存在によりケーシング11周域へのスライム噴出力に転化される。
【００２５】
更に、噴射ノズル21が角型ノズルに構成されれば、キャビテーション噴流によって周辺地盤に対する破砕力が高められ、噴流到達距離が伸長されて大径の硬化材層Ｘを造成することができる。
【００２６】
本発明は以上のように、噴射圧と硬化材吐出量のアンバランスによって発生する余剰スライムをロッド２とケーシング11との空隙部14に積極的に吸引すると共に、スリット孔12によって噴射ノズル21の直上部周域に再噴出して注入管１の上昇に伴う後続の噴射ノズル21による硬化材噴流によって更に攪拌され、硬化材として再利用されるので、最終的に排出される余剰スライムの量を大幅に減少させることができる。
【００２７】
更に、スリット孔12からの噴出スライムと、噴射ノズル21からの硬化材噴流によって硬化材濃度が高められ、更に、ケーシングの回動を伴う場合には不規則攪拌により攪拌密度の高い高強度の硬化材層Ｘを造成することができる。
【００２８】
このように造成される注入層Ｘは、必要に応じてこれに隣接する部分に同様の注入層を順次造成し、次々に隣接させて所定形状に並列することにより、所定の地盤硬化層を造成していくものである。
【００２９】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による注入管の先端要部を示す拡大側面図
【図２】本発明の実施例による施工状況を示す全体側面図
【図３】本発明の他の実施例、ケーシングを回動固定した実施例の施工状況を示す全体側面図
【図４】本発明の他の実施例、ケーシングを逆回動した実施例の施工状況を示す全体側面図
【図５】角型ノズルの実施例を示す注入ロッドノズル部の拡大正面図
【符号の説明】
１  注入管
11  ケーシング
12  スリット孔
13  注入ロッド回動機構
14  注入ロッドとケーシング内壁との空隙部
２  注入ロッド
21  噴射ノズル
22  回動機構
23  硬化材供給ホース
３  スイベル
31  ケーシング用スイベル
４  コンポジット硬装掘削刃
42  ロッド継手手段
５  バックホウ型の移動装置
６  注入管作動機構
Ｇ  対象地盤
Ｘ  硬化材注入層
Ｙ  スライム混入層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0004117113.tif 000005
【図５】
0004117113.tif 000006