(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧水ノズルと空気ノズルを多重ノズルとして組合わせ、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取付けた高圧ジェット噴射混合処理工法用装置において、前記噴射ノズルは空気ノズルにエアーキャップを嵌着し、これら空気ノズルとエアーキャップとでゴムラバーを着脱自在に挟着することを特徴とした高圧ジェット噴射混合処理工法用装置。
【請求項２】
空気ノズルは、円盤状で開口周面を平坦面とし、ゴムラバーはこの平坦面に重合して端部が開口面内に突出する請求項１記載の高圧ジェット噴射混合処理工法用装置。
【請求項３】
空気ノズルは、内周をアール面で形成して空気流路を吐出方向に窄ませた請求項１または請求項２記載の高圧ジェット噴射混合処理工法用装置。
【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工法用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】
先にこの高圧ジェット噴射混合処理工法のうち、図９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10に示すように、注入管１は、超高圧水流路６、硬化材流路７、圧縮空気流路８の各流路を有する注入管本体１ａの先端にモニター１ｂを取付け、頂部に前記注入管本体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べル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11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12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１ａを建込む。
【０００７】
図13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14に示すようにコラムマシン（造成マシン）18を設置し、また注入管本体１ａの上端に注入管スイべル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15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ことにより人為的空間を作り、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】
前記噴射ノズル11の詳細を図16に示すと高圧水ノズル９を中にして、空気ノズル10がその外側に同心円状に配置される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の噴射ノズル11では地盤中で噴射動作を停止した場合に逆流するおそれがあり、目詰まりの原因となることも多い。
【００１１】
かかる逆流防止のために、逆止弁的なものを設けることも考えられ、図17に示すように空気ノズル10の開口30を閉塞するようにゴムラバー31を焼付けて開口30の周縁に取り付けることも行われる。
【００１２】
このようにキャップ状の空気ノズル10にゴムラバー31を焼付けた一体型のものでは、ゴムラバー31が破損した場合は交換ができず、空気ノズル10の全体を破棄せざるを得なかった。また、ゴムラバー31を安定させるためにラバープロテクター32なる支持部材が必要となり、ここに円孔状の透孔32ａを形成するなど構造的にも複雑なものとなる。
【００１３】
さらに、空気ノズル10の径は標準でφ22mmと定まっており、風量調整ができず、強いて行うためには全部を取り替えてノズル径を変更することになる。
【００１４】
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、高圧水ノズルと空気ノズルを多重ノズルとして組合わせ、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取付けた高圧ジェット噴射混合処理工法用装置において、ノズル部におけるモニター内への逆流を防止でき、しかも、ゴムラバーの交換も容易で、また、風量調整も簡単な高圧ジェット噴射混合処理工法用装置を提供することにある。
【００１５】
【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、第１に、噴射ノズルは空気ノズルにエアーキャップを嵌着し、これら空気ノズルとエアーキャップとでゴムラバーを着脱自在に挟着すること、第２に、空気ノズルは、円盤状で開口周面を平坦面とし、ゴムラバーはこの平坦面に重合して端部が開口面内に突出すること、第３に、空気ノズルは、内周をアール面で形成して空気流路を吐出方向に窄ませた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、超硬の空気ノズルはノズル径を必要風量によって任意の大きさに設定でき、かつ、空気ノズルからエアーキャップを外すことでゴムラバーを空気ノズルから離脱させ、消耗の激しいゴムラバーを新規のものに随時交換することができ、メンテナンスが容易となる。
【００１７】
請求項２記載の本発明によれば、前記作用に加えて、空気ノズルはゴムラバーを平坦面に重合してエアーキャップで挟着支持するもので、挟着のための多くの接触面積を確保して安定した状態でゴムラバーを固定することができる。
【００１８】
請求項３記載の本発明によれば、空気ノズルは、内周をアール面で形成してあり、空気流路は吐出方向に窄ませたもので絞りをかけた効率的な吐出が可能であり、また、このアール面での内周面をどの程度膨出させるかで空気流路の径を設定でき、その結果、この空気ノズルを適宜なものに選択することで風量調整を簡単に行うことができる。
【００１９】
【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。図１は本発明の高圧ジェット噴射混合処理工法用装置の１実施形態を示す要部の縦断側面図、図２は同上横断平面図、図４は同上全体の縦断側面図で、図中１ｂは注入管本体部の下端に取り付けるモニターである。なお、図示は省略するが、注入管本体部は、超高圧水流路を形成する内管、硬化材流路を形成する中管、圧縮空気流路を形成する外管の多重管で構成し、上部ノズルボデー33ａと下部ノズルボデー33ｂの組合わせからなるモニター１ｂも前記これら内管、中管、外管に端部が嵌合する管を有する多重管構造で、中管ジョイント47、内管ジョイント48を有し、内部に超高圧水流路６、硬化材流路７、圧縮空気流路８を形成する。
【００２０】
そしてモニター１ｂの上部ノズルボデー33ａ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は注入管全体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のそれぞれのものが超高圧水流路６に連通し、また、空気ノズル10はそれぞれを圧縮空気流路８に連通させた。
【００２１】
前記噴射ノズル11は図３にも示すように、高圧水ノズル９を中にしてこの周囲を囲むように空気ノズル10を設けるが、この空気ノズル10は図５に示すように、超硬製の円盤状で空気流路35の先端の開口34の周面を平坦面36とし、また、空気流路35の内周をアール面37（Ｒ５）で形成して空気流路35を吐出方向に窄ませたものとする。いわゆる空気流路35を絞りにかけるものである。
【００２２】
この空気ノズル10にはエアーキャップ38を後述のゴムラバー39の押さえとして嵌着するが、該エアーキャップ38は図７、図８に示すように天板38ａが開口38ｂした帽子体であり、天板38ａが前記空気ノズル10の平坦面36に接合する押さえの板体となる。また、空気ノズル10を収納した場合の内周面の境界位置にスナップリング40のセット溝41を形成した。この開口38ｂは前記空気ノズル10の開口34よりも大きな径のものである。
【００２３】
さらに、エアーキャップ38の外側側面にはネジ42を穿設してナットタイプとして上部ノズルボデー33ａにねじ込めるようにしている。
【００２４】
ゴムラバー39は一例としてＮＢＲ製で、図６に示すように中央が開口したドーナッツ円盤状のものであるが、前記空気ノズル10の平坦面36に重合して中央が開口への端部が空気ノズル10の開口34の面内に突出する状態で、空気ノズル10とエアーキャップ38とで着脱自在に挟着する。さらに、セット溝41にスナップリング40を嵌めて空気ノズル10が抜け出さないようにした。なお、開口38ｂと開口34の径の差で、エアーキャップ38は上からゴムラバー39の外周を押さえることになる。
【００２５】
このようにして、ゴムラバー39を配設した場合、高圧水ノズル９の先端はゴムラバー39の中央の開口に位置し、このゴムラバー39が高圧水ノズル９と空気ノズル10との隙間である空気ノズル10の開口34を押し広げられ可能に閉塞することになる。
【００２６】
図４に示すように、下部ノズルボデー33ｂは前記上部ノズルボデー33ａの先端に調整管43を介して嵌着するもので、調整管43は上部ノズルボデー33ａの硬化材流路７に連通する硬化材流路７′を中央に形成し、下部ノズルボデー33ｂではこの硬化材流路７′に連通する硬化材流路７″を中央に形成した。
【００２７】
そして下部ノズルボデー33ｂは硬化材ノズル12を硬化材流路７″に連通させて設けるが、この硬化材ノズル12は注入管全体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た。図中44は硬化材ノズル12の固定を行うノズルナット、45はオーリング、46はスナップリングである。
【００２８】
使用法は前記図11〜図15で説明した通りであるが、ボーリングマシンでガイドホールを施工し、トラッククレーン等でこのガイドホールのケーシングパイプ内に注入管を建込み、ケーシングパイプを引き抜き（状況によってはケーシングパイプを残すこともある）、コラムマシン（造成マシン）を設置し、また注入管本体部の上端に注入管スイべルを設置し、圧縮空気を伴った超高圧水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を同時充填させ、円柱状の固結体を造成する。
【００２９】
特に、噴射ノズル11からは、周囲を圧縮空気２（図３参照）により包合された超高圧水３が噴射され、これが地中の土粒子を撹乱するとととに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。
【００３０】
前記噴射ノズル11はこれを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たので、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。
【００３１】
また、圧縮空気２は空気ノズル10の開口34から噴射されるが、その際、ゴムラバー39を押し広げながら噴射され、運転を停止した場合はこのゴムラバー39が元の状態に戻り、空気ノズル10の平坦面36に重合して開口34を閉塞する。
【００３２】
さらに、このゴムラバー39が損傷した場合には、エアーキャップ38ごと空気ノズル10やゴムラバー39を外し、次いで、スナップリング40を外してエアーキャップ38と空気ノズル10を分離し、新しいゴムラバー39を挟み直す。
【００３３】
また、風量調整を行いたい時は、空気ノズル10自体を空気流路35の径の異なるものに交換すれば、簡単に行うことができる。
【００３４】
【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工法用装置は、高圧水ノズルと空気ノズルを多重ノズルとして組合わせ、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取付けた高圧ジェット噴射混合処理工法用装置において、前記噴射ノズルは、ゴムラバーを備え、このゴムラバーが逆止弁として作用するので、ノズル部におけるモニター内への逆流を防止でき、しかも、ゴムラバーの交換も容易で、また、風量調整も簡単なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高圧ジェット噴射混合処理工法用装置の１実施形態を示す要部の縦断側面図である。
【図２】本発明の高圧ジェット噴射混合処理工法用装置の１実施形態を示す要部の横断平面図である。
【図３】本発明の高圧ジェット噴射混合処理工法用装置の１実施形態を示す噴射ノズルの説明図である。
【図４】本発明の高圧ジェット噴射混合処理工法用装置の１実施形態を示す全体の縦断側面図である。
【図５】本発明の高圧ジェット噴射混合処理工法用装置の１実施形態を示す空気ノズルの縦断側面図である。
【図６】本発明の高圧ジェット噴射混合処理工法用装置の１実施形態を示すゴムラバーの縦断側面図である。
【図７】本発明の高圧ジェット噴射混合処理工法用装置の１実施形態を示すエアーキャップの縦断側面図である。
【図８】本発明の高圧ジェット噴射混合処理工法用装置の１実施形態を示すエアーキャップの平面図である。
【図９】三重管工法（コラムジェットグラウト工法）を示す縦断側面図である。
【図１０】三重管工法（コラムジェットグラウト工法）で使用する三重管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１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２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３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４工程の縦断側面図である。
【図１５】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。
【図１６】従来例の噴射ノズルの縦断側面図である。
【図１７】他の従来例の噴射ノズルの縦断側面図である。
【符号の説明】
１…注入管                        １ａ…注入管本体
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
７，７′，７″…硬化材流路        ８…圧縮空気流路
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…コラムマシン
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
30…開口                          31…ゴムラバー
32…ラバープロテクター            32ａ…透孔
33ａ…上部ノズルボデー            33ｂ…下部ノズルボデー
34…開口                          35…空気流路
36…平坦面                        37…アール面
38…エアーキャップ                38ａ…天板
38ｂ…開口                        39…ゴムラバー
40…スナップリング                41…セット溝
42…ネジ                          43…調整管
44…ノズルナット                  45…オーリング
46…スナップリング                47…中管ジョイント
48…内管ジョイント                49…開口
【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】
0003798602.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0003798602.tif 000012
【図１２】
0003798602.tif 000013
【図１３】
0003798602.tif 000014
【図１４】
0003798602.tif 000015
【図１５】
0003798602.tif 000016
【図１６】
0003798602.tif 000017
【図１７】
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