(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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使用するものとして、超高圧水、圧縮空気、硬化材の流路を有する注入管本体部の先端に、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を設け、この噴射ノズル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、注入管本体部の頂部に前記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において、
注入管本体部は中央に超高圧水流路を形成する管を形成し、その回りに圧縮空気流路を形成する２つの管と硬化材流路を形成する管とを並べて形成した多管体で構成し、モニター上方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注入管軸に対して直交方向で相互に反対方向に向くように上下で位置をわずかにずらして対に設け、この２つの噴射ノズルから圧縮空気を伴った超高圧水を噴射して２方向を同時切削するものとし、高圧水ノズルは双方が中央の管の超高圧水流路に連通し、空気ノズルはそれぞれ個別の管の圧縮空気流路に連通させたことを特徴とする高圧ジェット噴射混合処理装置。
【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、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装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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５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６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７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８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９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10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11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。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
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装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するため、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使用するものとして、超高圧水、圧縮空気、硬化材の流路を有する注入管本体部の先端に、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を設け、この噴射ノズル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、注入管本体部の頂部に前記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において、
注入管本体部は中央に超高圧水流路を形成する管を形成し、その回りに圧縮空気流路を形成する２つの管と硬化材流路を形成する管とを並べて形成した多管体で構成し、モニター上方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注入管軸に対して直交方向で相互に反対方向に向くように上下で位置をわずかにずらして対に設け、この２つの噴射ノズルから圧縮空気を伴った超高圧水を噴射して２方向を同時切削するものとし、高圧水ノズルは双方が中央の管の超高圧水流路に連通し、空気ノズルはそれぞれ個別の管の圧縮空気流路に連通させたことを要旨とするものである。
【００１５】
本発明によれば、モニター上方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に対して直交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。
【００１６】
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。
【００１７】
また、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。
【００１８】
さらに、注入管軸に対して直交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。
【００１９】
また、前記作用に加えて、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管体で構成することで、注入管本体部の構成を簡単にすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。先に本発明装置を使用して行う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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
次にこのような方法を行うための本発明装置について説明する。図２、図３、図４は注入管１の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。
【００２４】
注入管本体部１ａは、中央に超高圧水流路６を形成する管29ａを形成し、その回りに圧縮空気流路７を形成する管29ｂ，29ｂ′と硬化材流路８を形成する管29ｃとを並べて形成した多管体29をもって構成する。図示の例では管29ｂ，29ｂ′は管29ａを中にして左右に配置し、管29ｃはこれら管29ｂと29ｂ′の間に２個ずつ並べて形成した。
【００２５】
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、前記多管体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を形成する管29ａに連通し、空気ノズル10は一方の噴射ノズル11のもの（図示では下側）が圧縮空気流路７を形成する管29ｂに、他方が圧縮空気流路７を形成する管29ｂ′にそれぞれ連通させた。
【００２６】
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を形成する管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。
【００２７】
注入管スイベル１ｃは、注入管本体部１ａの超高圧水流路６を形成する管29ａに連通する高圧水注入口26、圧縮空気流路７を形成する管29ｂに連通する圧縮空気注入口27ａ、圧縮空気流路７を形成する管29ｂに連通する圧縮空気注入口27ｂ、硬化材流路８を形成する管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。
【００２８】
なお、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。
【００２９】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の高圧ジェット噴射混合処理装置は、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。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明装置を使用する高圧ジェット噴射混合処理工法の説明図である。
【図２】  本発明の高圧ジェット噴射混合処理装置の実施形態を示す一部省略した縦断側面図である。
【図３】  図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】  図２のＣ−Ｃ線断面図である。
【図５】  従来の三重管工法（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６】  従来の三重管工法（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７】  従来の三重管工法（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８】  従来の三重管工法（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９】  従来の三重管工法（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１０】  従来の三重管工法（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１１】  従来の三重管工法（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】
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
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…多管体                        29ａ，29ｂ，29ｂ′，29ｃ…管
【図１】
0003770295.tif 000002
【図２】
0003770295.tif 000003
【図３】
0003770295.tif 000004
【図４】
0003770295.tif 000005
【図５】
0003770295.tif 000006
【図６】
0003770295.tif 000007
【図７】
0003770295.tif 000008
【図８】
0003770295.tif 000009
【図９】
0003770295.tif 000010
【図１０】
0003770295.tif 000011
【図１１】
0003770295.tif 000012