JP6393176B2 - Slurry injection device - Google Patents
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Description
本発明は、地盤改良において土壌中に噴射するスラリーの噴射制御を行うスラリー噴射装置に関する。 The present invention relates to a slurry injection apparatus that performs injection control of slurry injected into soil in ground improvement.
地盤改良において、軟弱な地盤を改良する際に、対象となる土壌を撹拌しながらセメントなどの固化材(以下、スラリー材という)を投入し、地盤を強化することが一般的に行われている。土壌中にスラリー材を十分に拡散させ、均一に混合することで、地盤強度を高めることができる。しかしながら、土壌中でスラリー材を十分に拡散させ、均一に混合することは困難であり、そのような問題に対して、例えば、特許文献1及び2に示すような関連技術が開示されている。
In ground improvement, when soft soil is improved, solidification material such as cement (hereinafter referred to as slurry material) is generally added to stir the target soil to strengthen the ground. . By sufficiently diffusing the slurry material into the soil and mixing it uniformly, the ground strength can be increased. However, it is difficult to sufficiently disperse the slurry material in the soil and mix it uniformly, and related techniques such as those shown in
特許文献1に示す技術は、固化材圧送管2に接続される固化材噴出装置1のノズルチャンバー3が、上流側から加速用チャンバー(加速領域)4と拡散用チャンバー(拡散領域)5とを備え、その拡散用チャンバー5に偏平スリット状の吐出口5aが形成され、拡散用チャンバー5内には拡散プレート7が配置され、加速用チャンバー4の圧縮空気導入口6から圧縮空気を導入してその加速用チャンバー4内にて固化材を加圧,加速し、さらに拡散用チャンバー5内にて幅広に拡散して、最終的に吐出口5aから拡散,噴出するものである。
In the technique shown in
特許文献2に示す技術は、回転軸1、撹拌翼3A,3B、回転軸1に沿って設けられた供給管路2、固化系流動物用の供給装置10を備え、回転軸1の地中への貫入や引き抜き過程等で、供給管路2の下端側から排出される固化系流動物と原位置土とを混合する地盤の混合処理工法において、供給装置10は流動物用固化系供給手段11と共に圧縮エアー供給手段12を有し、供給管路2は固化系供給手段11に接続された流動物用管路2Aと共に圧縮エアー供給手段12に接続された圧縮エアー用管路2Bを有し、そして、回転軸1又は撹拌翼3B側に固着された混合エジェクター13を有し、混合エジェクター13の吐出口13cから流動物を圧縮エアーに同伴させて霧状に噴出させるものである。
The technique shown in Patent Document 2 includes a
しかしながら、前記特許文献1及び2に示す技術は、加圧や圧縮エアーを利用して固化材を噴出することで、固化材の拡散や混合を向上させるものであるが、噴出態様が一定の状態に保たれた定常状態であるため、噴出態様に変化がなく、拡散や混合を向上させる技術として十分なものではない。
However, the techniques shown in
本発明は、地盤改良におけるスラリー材の噴射において、当該スラリー材の噴射を非定常的に制御することで、スラリー材の拡散状態や混合状態を向上させるスラリー噴射装置を提供する。 The present invention provides a slurry injection device that improves the diffusion state and mixing state of a slurry material by controlling the injection of the slurry material unsteadyly in the injection of the slurry material in ground improvement.
本発明に係るスラリー噴射装置は、地盤改良を行う重機のアーム先端部に取り付けられ、前記地盤改良を行う際に対象となる地盤の土壌を撹拌する撹拌機と、前記撹拌機に沿って併設され、前記土壌中に投入されるスラリーを圧送する配管と、前記スラリーが前記土壌中に供給される供給経路中に、前記スラリーの噴出態様を非定常状態に制御する噴出制御手段とを備えるものである。 The slurry injection device according to the present invention is attached to the tip of an arm of a heavy machine that performs ground improvement, and is provided along with the stirrer that stirs the soil of the target ground when performing the ground improvement. And a pipe for pumping slurry to be put into the soil, and a jet control means for controlling the jet mode of the slurry to an unsteady state in a supply path through which the slurry is fed into the soil. is there.
このように、本発明に係るスラリー噴射装置においては、スラリーの噴出態様を非定常状態に制御するため、一定の状態に保たれた定常状態で噴出する場合に比べて、スラリーの拡散や混合の度合いを高めることができ、地盤改良の品質を向上させることができるという効果を奏する。 Thus, in the slurry injection apparatus according to the present invention, since the slurry ejection mode is controlled to an unsteady state, compared to the case where the slurry is ejected in a steady state maintained at a constant state, the slurry is diffused and mixed. The degree can be increased, and the effect of improving the quality of ground improvement can be achieved.
本発明に係るスラリー噴射装置は、前記噴出制御手段が、前記スラリーが脈動して噴出されるように制御するものである。 In the slurry injection apparatus according to the present invention, the ejection control means controls the slurry to pulsate and eject.
このように、本発明に係るスラリー噴射装置においては、スラリーが脈動して噴出されるように制御するため、一定の状態に保たれた定常状態で噴出する場合に比べて、スラリーの拡散や混合の度合いを高めることができ、地盤改良の品質を向上させることができるという効果を奏する。 As described above, in the slurry injection device according to the present invention, since the slurry is controlled to be pulsated and ejected, the slurry is diffused and mixed as compared with the case where the slurry is ejected in a steady state maintained in a constant state. As a result, the quality of ground improvement can be improved.
本発明に係るスラリー噴射装置は、前記制御手段が、スクイズポンプを有し、当該スクイズポンプにおける回転ローラーの動作を制御して前記スラリーの噴出を脈動させるものである。 In the slurry injection device according to the present invention, the control means has a squeeze pump, and controls the operation of a rotating roller in the squeeze pump to pulsate the ejection of the slurry.
このように、本発明に係るスラリー噴射装置においては、前記制御手段が、スクイズポンプを有し、当該スクイズポンプにおける回転ローラーの動作を制御して前記スラリーの噴出を脈動させるため、スラリーの拡散や混合の度合いを向上させることができるという効果を奏する。 Thus, in the slurry injection apparatus according to the present invention, the control means has a squeeze pump, and controls the operation of the rotating roller in the squeeze pump to pulsate the ejection of the slurry. There is an effect that the degree of mixing can be improved.
本発明に係るスラリー噴射装置は、前記制御手段が、前記配管の一部を分岐し再び前記配管に合流する枝管を有するものである。 In the slurry injection apparatus according to the present invention, the control means has a branch pipe that branches a part of the pipe and joins the pipe again.
このように、本発明に係るスラリー噴射装置においては、配管の一部を分岐し再び前記配管に合流する枝管を有するため、スラリーの分岐、合流における圧力差によりスラリーの噴出を脈動させることができ、スラリーの拡散や混合の度合いを向上させることができるという効果を奏する。 Thus, in the slurry injection apparatus according to the present invention, since the branch pipe that branches a part of the pipe and joins the pipe again has a branch pipe, it is possible to pulsate the ejection of the slurry by the pressure difference in the branch and the join of the slurry. It is possible to improve the degree of slurry diffusion and mixing.
本発明に係るスラリー噴射装置は、前記制御手段が、前記配管の一部を真空状態にする真空発生手段を有し、真空の発生状態を制御することで前記スラリーの噴出を脈動させるものである。 In the slurry injection apparatus according to the present invention, the control means has a vacuum generation means for making a part of the piping into a vacuum state, and pulsates the ejection of the slurry by controlling the generation state of the vacuum. .
このように、本発明に係るスラリー噴射装置においては、真空状態を発生する真空発生手段を有し、真空の発生状態を制御することでスラリーの噴出を脈動させることができ、スラリーの拡散や混合の度合いを向上させることができるという効果を奏する。 As described above, the slurry injection apparatus according to the present invention has a vacuum generating means for generating a vacuum state, and can control the generation state of the vacuum to pulsate the ejection of the slurry, thereby diffusing and mixing the slurry. There is an effect that the degree can be improved.
本発明に係るスラリー噴射装置は、前記制御手段が、前記配管の一部の断面積を可変する可変手段を有するものである。 In the slurry injection apparatus according to the present invention, the control means includes variable means for changing a partial cross-sectional area of the pipe.
このように、本発明に係るスラリー噴射装置においては、配管の一部の断面積を可変する可変手段を有するため、スラリーの噴出を脈動させることができ、スラリーの拡散や混合の度合いを向上させることができるという効果を奏する。 Thus, in the slurry injection apparatus according to the present invention, since it has variable means for changing the cross-sectional area of a part of the piping, it is possible to pulsate the slurry and improve the degree of diffusion and mixing of the slurry. There is an effect that can be.
本発明に係るスラリー噴射装置は、前記制御手段がコンプレッサを有し、当該コンプレッサによる圧力制御により前記スラリーの噴出速度を加速するものである。 In the slurry injection apparatus according to the present invention, the control means includes a compressor, and the ejection speed of the slurry is accelerated by pressure control by the compressor.
このように、本発明に係るスラリー噴射装置においては、コンプレッサによる圧力制御によりスラリーの噴出速度を加速するため、スラリーの拡散や混合の度合いを向上させることができるという効果を奏する。 As described above, in the slurry injection device according to the present invention, since the ejection speed of the slurry is accelerated by the pressure control by the compressor, it is possible to improve the degree of slurry diffusion and mixing.
本発明に係るスラリー噴射装置は、前記噴出口から噴出されたスラリーを加熱する加熱手段を備えるものである。 The slurry injection apparatus according to the present invention includes a heating unit that heats the slurry ejected from the ejection port.
本発明に係るスラリー噴射装置は、前記加熱手段が、蒸気により前記スラリーを加熱するものである。 In the slurry injection apparatus according to the present invention, the heating means heats the slurry with steam.
このように、本発明に係るスラリー噴射装置においては、噴出口から噴出されたスラリーを蒸気等により加熱するため、スラリーの固化を促進して作業時間を縮めることができると共に、強固な地盤を形成して地盤改良の品質を向上させることができるという効果を奏する。 As described above, in the slurry injection apparatus according to the present invention, the slurry ejected from the ejection port is heated by steam or the like, so that the solidification of the slurry can be promoted to shorten the working time, and the solid ground is formed. And the effect that the quality of ground improvement can be improved is produced.
本発明に係るスラリー噴射装置は、前記撹拌機が所定の間隔を空けて撹拌翼を備えており、前記制御手段が、前記撹拌翼の撹拌動作に対応して前記スラリーの噴出態様が脈動するように制御するものである。 In the slurry injection apparatus according to the present invention, the stirrer includes stirring blades at a predetermined interval, and the control unit pulsates the slurry ejection mode corresponding to the stirring operation of the stirring blades. To control.
このように、本発明に係るスラリー噴射装置においては、撹拌機が所定の間隔を空けて撹拌翼を備えており、当該撹拌翼の撹拌動作に対応してスラリーの噴出態様が脈動するように制御するため、撹拌翼による撹拌効果とスラリーの脈動した噴出との相乗的な効果により、スラリーの拡散や混合の度合いを格段に向上させることができるという効果を奏する。 As described above, in the slurry injection device according to the present invention, the stirrer includes the stirring blades with a predetermined interval, and the slurry jetting mode is controlled to pulsate corresponding to the stirring operation of the stirring blades. Therefore, there is an effect that the degree of diffusion and mixing of the slurry can be remarkably improved by the synergistic effect of the stirring effect by the stirring blade and the pulsating jet of the slurry.
以下、本発明の実施の形態を説明する。また、本実施形態の全体を通して同じ要素には同じ符号を付けている。 Embodiments of the present invention will be described below. Also, the same reference numerals are given to the same elements throughout the present embodiment.
(本発明の第1の実施形態)
本実施形態に係るスラリー噴出装置について、図1ないし図4を用いて説明する。図1は、本実施形態に係るスラリー噴射装置を含む地盤改良システムの構成を示す模式図である。図1(A)は地盤改良システムの全体図であり、図1(B)は地盤改良システムにおける撹拌機の拡大図である。地盤改良システム1は、スラリーを生成するスラリープラント11と、生成されたスラリーを地盤改良の対象となっている土壌に圧送するためのポンプ12と、スラリーの流量を測定する流量計13と、アーム15の先端部に対象となる土壌17を撹拌するための撹拌機16を有する重機14とを備える。
(First embodiment of the present invention)
The slurry ejection apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
撹拌機16は、重機14のバケットを取り外してアーム15の先端部に付け替えられており、モータの回転に伴って、所定間隔で配設される撹拌翼18を有するチェーンが回動し土壌17が掘削される。撹拌機16の側面部には、ポンプ12から圧送されるスラリーが流通するための配管19が装着されており、配管19の先端部から下方に向かってスラリーが噴出される。噴出されたスラリーは、撹拌機16の回転によって撹拌され、掘削された土壌に混ざり合うことで土壌が改良されて強固な地盤が形成される。このとき、従来は、スラリーの噴射速度を加速したり噴出口を高圧にして広げることでスラリーの撹拌を行っていたが、それでは十分に撹拌されない場合がある。そこで、本実施形態においては、ポンプ12をスクイズポンプにすることで、スラリーの噴出態様を非定常状態(状態が一定していない状態)にするものである。
The
図2は、本実施形態に係るスラリー噴出装置におけるスクイズポンプの一例を示す図である。スクイズポンプ20は、スラリーが流動するチューブ21がU字状に配設され、その円弧中心部分に回動するローラー22を備えている。ローラー22の両端部には、小型の回転体が備えられており、ローラー22の回動に合わせてチューブ21を押し潰しながらチューブ21内のスラリーを排出口に送り出す。このようなスクイズポンプ20の機構と、噴出口までの流通経路の距離により、スラリーは噴出口では噴出態様が波打つように脈動する。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a squeeze pump in the slurry ejection device according to the present embodiment. The
噴出する際にスラリーが脈動することで、スラリーの拡散を促進すると共に、掘削した土壌との撹拌を促進することができ、地盤改良の品質を向上することが可能となる。また、スラリーの脈動に合わせて噴出の圧力を高めることで、より拡散及び撹拌性を高めることも可能である。 When the slurry pulsates during ejection, it is possible to promote the diffusion of the slurry and the stirring with the excavated soil, and to improve the quality of ground improvement. It is also possible to increase the diffusion and stirring properties by increasing the pressure of the jet in accordance with the pulsation of the slurry.
図3は、本実施形態に係るスラリー噴出装置において噴出圧を高める場合を示す図、図4は、その時の脈動の様子を波形で示す図である。図3(A)において、配管19の途中までは二重管になっており、スラリーが圧送される管とコンプレッサ31により圧縮された空気が流通する管とが個別に配設され、その供給経路の途中で合流している。図3(B)に合流個所の配管19の拡大図を示す。つまり、図4の点線に示すように、スクイズポンプ20により圧送されたスラリーは、脈動のタイミングに同期したコンプレッサ31の圧縮空気により加速して噴出される。加速されたスラリーにより、より拡散及び撹拌性がより一層高められる。なお、図4における実線は、コンプレッサ30による圧縮空気を送らなかった場合の波形(スクイズポンプにより生じた脈動の波形)を示すものである。
FIG. 3 is a diagram illustrating a case where the ejection pressure is increased in the slurry ejection apparatus according to the present embodiment, and FIG. 4 is a diagram illustrating a state of pulsation at that time in a waveform. In FIG. 3 (A), the
このように、本実施形態に係るスラリー噴出装置は、スラリーをスクイズポンプで圧送することで、スラリーの噴出態様を、例えば脈動のように状態が一定ではなく変動している非定常状態に制御することができ、その変動によりスラリーを土壌中に広範囲に拡散すると共に、十分に混ざり合うように撹拌することができる。また、脈動に合わせてコンプレッサ等で圧縮空気を送り込むことで、スラリーの噴出を加速することができ、スラリーの拡散及び撹拌性をより一層高めることができる。 As described above, the slurry ejection device according to the present embodiment controls the ejection mode of the slurry to an unsteady state where the state is not constant but fluctuates, such as pulsation, by pumping the slurry with a squeeze pump. Due to the fluctuation, the slurry can be diffused widely in the soil and stirred so as to be sufficiently mixed. Moreover, by sending compressed air with a compressor etc. according to a pulsation, the ejection of a slurry can be accelerated and the spreading | diffusion and stirring property of a slurry can be improved further.
(本発明の第2の実施形態)
本実施形態に係るスラリー噴出装置について、図5を用いて説明する。本実施形態に係るスラリー噴出装置は、スラリーが圧送される配管の断面積の大きさを制御することでスラリーの噴出を脈動させるものである。図5は、本実施形態に係るスラリー噴射装置を含む地盤改良システムの構成を示す模式図である。図5(A)は地盤改良システムの全体図、図5(B)はスラリーの噴射を制御するための機構を示す第1の図、図5(C)はスラリーの噴射を制御するための機構を示す第2の図である。
(Second embodiment of the present invention)
The slurry ejection apparatus according to this embodiment will be described with reference to FIG. The slurry ejection device according to the present embodiment pulsates the ejection of slurry by controlling the size of the cross-sectional area of a pipe through which the slurry is pumped. FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a configuration of a ground improvement system including the slurry injection device according to the present embodiment. 5A is an overall view of the ground improvement system, FIG. 5B is a first diagram showing a mechanism for controlling the injection of slurry, and FIG. 5C is a mechanism for controlling the injection of slurry. FIG.
図5(A)において、地盤改良システムの全体構成は前記第1の実施形態と同じであるが、ポンプ12がスクイズポンプである必要はなく、一定の状態(定常状態)でスラリーを圧送するものであってもよい。そして、配管19の途中に図5(B)又は図5(C)に示すような配管19の断面積を可変にする機構を有することで、スラリーの噴出態様を脈動するように制御する。
In FIG. 5A, the overall structure of the ground improvement system is the same as that of the first embodiment, but the
図5(B)は、フレキシブルな配管19を偏心している回転体50で一部押し潰すことで、配管19の断面積を可変させる。すなわち、配管19の断面積の大きさに応じて配管19内を流通するスラリーに圧力差が生じ、その圧力差に応じてスラリーの噴出態様が脈動する。回転体50は、図5(B)に示すように略三角形状であってもよいし、楕円形状や矩形状であってもよい。特に不均一な辺を有する形状(例えば、3辺の長さがそれぞれ異なる三角形状、長方形状等)にすることで、脈動の周期や大きさ(噴出量)を変動させることができ、より変化が加わったスラリーの噴出が可能となる。また、回転体50の回転速度を変化させることでも、脈動の周期や大きさを変動させることが可能となる。
In FIG. 5B, the
図5(C)は、配管19の途中に分岐したシリンダ51を有し、ピストン52の移動に応じて配管19の断面積を可変させる。この場合も、図5(B)の場合と同様に、ピストン52の動作速度や移動量を調整することで、脈動の周期や大きさに変化をもたらすことができる。
FIG. 5C has a
なお、上記図5(B)及び図5(C)に示す機構は、図5(A)における破線で示すようにスラリープラント11側寄りに配設されてもよいし、重機14のアームの先端側に配設されてもよい。スラリープラント11側寄りに配設する場合は、電源の確保が容易になり、回転体50やピストン52の動作を電気的なエネルギーで柔軟に制御することが可能となる。一方、重機14のアームの先端側に配設する場合は、撹拌機16のモータを駆動している重機14が備えている油圧式ポンプと連動することで、電源を確保する必要がなく、撹拌機16の回転駆動に同期した脈動の制御が可能となる。また、脈動が配管19の先端に近い個所から生じるため、スラリーの脈動による配管19の振動の影響を最小限に抑えることができる。
5B and 5C may be disposed closer to the
(本発明の第3の実施形態)
本実施形態に係るスラリー噴出装置について、図6を用いて説明する。本実施形態に係るスラリー噴出装置は、スラリーが圧送される配管の一部に分岐・合流する枝管を有し、配管と枝管との圧力差を利用してスラリーの噴出を脈動させるものである。図6は、本実施形態に係るスラリー噴射装置を含む地盤改良システムの構成を示す模式図である。図6(A)は地盤改良システムの全体図、図6(B)はスラリーの噴射を制御するための機構を示す図である。
(Third embodiment of the present invention)
The slurry ejection apparatus according to this embodiment will be described with reference to FIG. The slurry ejection device according to the present embodiment has a branch pipe that branches and merges into a part of a pipe through which slurry is pumped, and pulsates the ejection of slurry using a pressure difference between the pipe and the branch pipe. is there. FIG. 6 is a schematic diagram showing a configuration of a ground improvement system including the slurry injection device according to the present embodiment. FIG. 6A is an overall view of the ground improvement system, and FIG. 6B is a diagram showing a mechanism for controlling slurry injection.
図6(A)において、地盤改良システムの全体構成は前記第2の実施形態と同じである。本実施形態においては、配管19の途中に図6(B)に示すような配管19を分岐させた機構を有することで、スラリーの噴出態様を脈動するように制御する。この図6(B)に示す機構は、電源等を必要とせず且つ配管19自体の構造となるため、図6(A)の破線に示すようにスラリーの噴出口の近傍の領域に配設することが可能となる。すなわち、脈動が配管19の先端(噴出口)に近い個所から生じるため、スラリーの脈動による配管19の振動の影響を最小限に抑えることができる。
In FIG. 6A, the overall configuration of the ground improvement system is the same as that of the second embodiment. In the present embodiment, by having a mechanism in which the
図6(B)において、スラリーは上方(上流)から下方(下流)に向かって圧送される。配管19の途中からは枝管60が分岐しており、さらにその枝管60が分岐位置より下流側で再び配管19に合流する構造となっている。このとき、配管19の上流側の断面積をS1、配管19の下流側の断面積をS2、枝管60の上流側の断面積をS3、枝管60の下流側の断面積をS4とすると、S1>S2>S3>S4の関係であることが最も好ましい。すなわち、配管19の断面積より枝管60の断面積を小さくすることで、配管19と枝管60との圧力差を生じさせてスラリー噴出を脈動させる。さらに、上流側に比べて下流側の断面積を小さくすることで、圧力をより大きくしてスラリーの噴出を加速させることができる。
In FIG. 6B, the slurry is pumped from above (upstream) to below (downstream). A
このように、スラリー噴出の脈動と加速によりスラリーの拡散及び土壌との撹拌性を高めることができ、地盤改良の品質を向上させることができる。 Thus, the pulsation and acceleration of the slurry ejection can enhance the diffusion of the slurry and the agitation with the soil, and the quality of the ground improvement can be improved.
(本発明の第4の実施形態)
本実施形態に係るスラリー噴出装置について、図7を用いて説明する。本実施形態に係るスラリー噴出装置は、スラリーが圧送される配管に真空を発生する機構を有し、真空状態によりスラリーを引き込んで噴出を脈動させるものである。図7は、本実施形態に係るスラリー噴射装置を含む地盤改良システムの構成を示す模式図である。図7(A)は地盤改良システムの全体図、図7(B)はスラリーの噴射を制御するための機構を示す図である。
(Fourth embodiment of the present invention)
The slurry ejection apparatus according to this embodiment will be described with reference to FIG. The slurry ejection device according to the present embodiment has a mechanism for generating a vacuum in a pipe through which the slurry is pumped, and draws the slurry in a vacuum state to pulsate the ejection. FIG. 7 is a schematic diagram showing a configuration of a ground improvement system including the slurry injection device according to the present embodiment. FIG. 7A is an overall view of the ground improvement system, and FIG. 7B is a diagram showing a mechanism for controlling slurry injection.
図7(A)において、地盤改良システムの全体構成は前記第3の実施形態と同じである。本実施形態においては、配管19の途中に図7(B)に示すような真空発生部70を配設することで、真空を発生させてスラリーの噴出態様を脈動するように制御する。この図7(B)に示す機構は、電源等を必要とせず且つ配管19に直接設置することが可能であるため、図7(A)の破線で示すようにスラリーの噴出口の近傍に配設することが可能となる。すなわち、脈動が配管19の先端(噴出口)に近い個所から生じるため、スラリーの脈動による配管19の振動の影響を最小限に抑えることができる。
In FIG. 7A, the overall structure of the ground improvement system is the same as that of the third embodiment. In the present embodiment, by providing a
図7(B)において、スラリーは上方(上流)から下方(下流)に向かって圧送される。本実施形態では、配管19が直線ではなく屈曲しており、この屈曲した位置に真空発生部70が接合される。つまり、真空を発生するための領域を確保しつつ、スラリーの流動性が阻害されることを防止している。
In FIG. 7B, the slurry is pumped from above (upstream) to below (downstream). In the present embodiment, the
真空発生部70では、圧縮された空気がノズル71により絞られて噴射される(図7(B)の場合は左方向に噴射される)。その噴射により圧力が低下して真空状態を発生し、上方から下方(斜め下方)に向かって圧送されるスラリーは、発生した真空により引き込まれる。真空状態を定期的に発生することで、スラリーがそれに応じて引き込まれ、脈動を生み出すことが可能となる。なお、真空の発生状態を制御(すなわち、圧縮された空気をノズル71に送り込む制御)に応じて脈動の周期を自在に変化させることが可能となる。
In the
このように、スラリー噴出の脈動によりスラリーの拡散及び土壌との撹拌性を高めることができ、地盤改良の品質を向上させることができる。 Thus, the slurry pulsation can increase the diffusion of the slurry and the agitation with the soil, thereby improving the quality of the ground improvement.
(本発明の第5の実施形態)
本実施形態に係るスラリー噴出装置について、図8を用いて説明する。本実施形態に係るスラリー噴出装置は、スラリーが噴出口から噴出されたときに当該スラリーを加熱する加熱手段を備えることで、スラリーの固化を促進し、強固な地盤を形成するものである。図8は、本実施形態に係るスラリー噴射装置を含む地盤改良システムの構成を示す模式図である。図8(A)は地盤改良システムの全体図、図8(B)はスラリーの噴射機構を示す図である。
(Fifth embodiment of the present invention)
The slurry ejection apparatus according to this embodiment will be described with reference to FIG. The slurry ejection device according to the present embodiment includes a heating unit that heats the slurry when the slurry is ejected from the ejection port, thereby promoting solidification of the slurry and forming a solid ground. FIG. 8 is a schematic diagram showing the configuration of the ground improvement system including the slurry injection device according to the present embodiment. FIG. 8A is an overall view of the ground improvement system, and FIG. 8B is a diagram showing a slurry injection mechanism.
図8(A)において、地盤改良システムの全体構成は前記第4の実施形態と一部異なっており、噴出されるスラリーを噴出口にて加熱する加熱手段を備えている。加熱方法としては、配管19におけるスラリーの噴出口を直接ヒータ等の熱源で加熱することも可能であるが、配管19内でスラリーが固着してしまう可能性があるため、噴出後に加熱されることが望ましい。すなわち、図8に示すように、貯水タンク83から水を流通するための水用配管80を二重管で別途引き回し、その水用配管80の先端部にヒータ等の熱源81を備えて排出される水を蒸気化し、その蒸気化された水で噴出されてくるスラリーを加熱する。そうすることで、配管19を加熱することなく、スラリーのみを加熱することが可能となる。
In FIG. 8A, the overall structure of the ground improvement system is partially different from that of the fourth embodiment, and includes heating means for heating the slurry to be ejected at the ejection port. As a heating method, it is possible to directly heat the slurry outlet in the
なお、貯水タンクから吸い上げた水をボイラー等で一旦お湯にしてから水用配管80内に流通させてもよい。そうすることで、蒸気化することが容易になる。
The water sucked up from the water storage tank may be once heated with a boiler or the like and then circulated in the
このように、噴出されるスラリーを加熱することで、配管19内でスラリーを固着させることなく、強固な地盤の形成を実現することができる。
In this way, by heating the ejected slurry, it is possible to realize formation of a strong ground without fixing the slurry in the
(本発明の第6の実施形態)
本実施形態に係るスラリー噴出装置について、図9を用いて説明する。本実施形態に係るスラリー噴出装置は、撹拌機の回動動作とスラリーの脈動の動作を関連付けて制御することで、スラリーの拡散や撹拌をより効果的に行うものである。図9は、本実施形態に係るスラリー噴出装置のコンピュータの機能ブロック図である。
(Sixth embodiment of the present invention)
The slurry ejection apparatus according to this embodiment will be described with reference to FIG. The slurry ejection device according to the present embodiment performs slurry diffusion and stirring more effectively by associating and controlling the rotation operation of the stirrer and the pulsation operation of the slurry. FIG. 9 is a functional block diagram of a computer of the slurry ejection device according to the present embodiment.
本実施形態に係るスラリー噴出装置のコンピュータ90は、利用者(例えば、地盤改良を行う重機14の操縦者等)からの操作入力や、予め用意されている地盤改良に関するデータ(例えば、地盤改良をする面積、必要なスラリーの流量、スラリーの水分量等)の入力を受け付ける入力部91と、入力された情報及び制御情報記憶部94に記憶されている制御処理に必要な条件・設定情報等に基づいて、上記各実施形態にて説明したスクイズポンプ20、コンプレッサ31、配管19の断面積の制御機構、真空の発生等を制御する脈動制御部92と、入力部91で入力された情報及び制御情報記憶部94に記憶されている制御処理に必要な条件・設定情報等に基づいて、撹拌機16の動作を制御する撹拌制御部93とを備えており、脈動制御部92と撹拌制御部93とが連動して制御の演算を行う。
The
すなわち、例えば、撹拌機16の撹拌翼18と同期してスラリーの噴出を脈動させる。具体的には、撹拌翼18がスラリーの噴出口を通過直後にスラリーの噴出圧を大きくなる(脈動波形で言うことろのピーク値となる)ように脈動制御部92が脈動を制御する。そうすることで、撹拌翼18が地盤を掘削した直後の状態に対してスラリーを投入することができ、撹拌性を高めることができる。また、例えば、それぞれの撹拌翼18がスラリーの噴出口を通過する中間で脈動がピークとなるように制御することで、撹拌翼18による撹拌と、スラリーの噴出による拡散・撹拌の効果により、より撹拌性を高めることが可能となる。
That is, for example, the ejection of slurry is pulsated in synchronization with the stirring
このような制御は、制御情報記憶部94に記憶されている条件・設定情報に基づいて行われる。例えば、入力部91に入力された情報に合致する条件を制御情報記憶部94から抽出し、そこに記憶されている設定情報に基づいて、各制御部が制御動作を行う。具体的には、例えば、地盤改良を行う土壌の土質が入力され、その土質に応じた撹拌機16による撹拌の条件やスラリーの条件(量、成分等)を抽出し、さらに、撹拌機16とスラリーの脈動をどのようにリンクするかといった情報を抽出し、抽出された情報に基づいて、脈動制御部91及び撹拌制御部93が連動して制御処理を行う。
Such control is performed based on the condition / setting information stored in the control
なお、撹拌や脈動の動作設定は、上述した土質によるもの以外に、地盤改良面積に対する必要なスラリー量、地盤改良の進捗具合、経過時間、温度、湿度等の条件に基づいて行われるようにしてもよい。 In addition, the operation setting of stirring and pulsation should be performed based on conditions such as the amount of slurry required for the ground improvement area, progress of ground improvement, elapsed time, temperature, humidity, etc., in addition to the above-described soil properties. Also good.
以上、上記各実施形態において説明したように、本発明に係るスラリー噴射装置は、一般的な定常状態(スラリーの噴射において噴射態様の変化がない状態)とは異なり、非定常状態(例えば、脈動)による独自の噴流を利用することで、従来にはない効率的な撹拌混合動作を得ることができる。 As described above, in each of the above embodiments, the slurry injection device according to the present invention is different from a normal steady state (a state in which there is no change in the injection mode in slurry injection), and is in a non-steady state (for example, pulsation). ), An efficient stirring and mixing operation that is not possible in the past can be obtained.
1 地盤改良システム
11 プラント
12 ポンプ
13 流量計
14 重機
15 アーム
16 撹拌機
17 土壌
18 撹拌翼
19 配管
20 スクイズポンプ
21 チューブ
22 ローラー
31 コンプレッサ
50 回転体
51 シリンダ
52 ピストン
60 枝管
80 水用配管
81 熱源
83 貯水タンク
90 コンピュータ
91 入力部
92 脈層制御部
93 撹拌制御部
94 制御情報記憶部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記撹拌機に沿って併設され、前記土壌中に投入されるスラリーを圧送する配管と、
前記スラリーが前記土壌中に供給される供給経路中に、前記スラリーの噴出圧が少なくとも0より大きい状態で前記スラリーを脈動させて噴出されるように制御する噴出制御手段とを備え、
前記噴出制御手段が前記撹拌翼の撹拌動作に伴う前記配管の先端部の噴出口と回動する前記撹拌翼との深さ方向における相対位置の変動に基づいて、前記撹拌翼が地盤を掘削した直後の状態に対して、又は撹拌翼が前記スラリーの噴出口を通過する中間で脈動がピークとなるように制御することを特徴とするスラリー噴射装置。 A soil that has a stirring blade disposed at a predetermined interval on a chain that rotates as the motor rotates, is attached to the tip of an arm of a heavy machine that performs ground improvement, and is the soil of the ground that is the target when performing the ground improvement A stirrer that stirs in the depth direction ;
A pipe that is provided along the stirrer and pumps slurry to be put into the soil, and
In the supply path through which the slurry is supplied into the soil, the spray control means for controlling the slurry to be pulsated and ejected in a state where the ejection pressure of the slurry is at least larger than 0, and
The agitating blade excavated the ground based on the change in relative position in the depth direction between the jet outlet at the tip of the pipe and the rotating agitating blade that is accompanied by the agitating operation of the agitating blade. A slurry injection apparatus, wherein control is performed so that the pulsation reaches a peak in the state immediately after or when the stirring blade passes through the slurry outlet.
前記噴出制御手段が、スクイズポンプを有し、当該スクイズポンプにおける回転ローラーの動作を制御して前記スラリーの噴出を脈動させることを特徴とするスラリー噴射装置。 In the slurry injection apparatus according to claim 1,
The slurry injection apparatus, wherein the ejection control means has a squeeze pump, and controls the operation of a rotating roller in the squeeze pump to pulsate the ejection of the slurry.
前記噴出制御手段が、前記配管の一部を分岐し再び前記配管に合流する枝管を有することを特徴とするスラリー噴射装置。 In the slurry injection apparatus according to claim 1 or 2,
The slurry ejection device, wherein the ejection control means has a branch pipe that branches a part of the pipe and joins the pipe again .
前記噴出制御手段が、前記配管の一部を真空状態にする真空発生手段を有し、真空の発生状態を制御することで前記スラリーの噴出を脈動させることを特徴とするスラリー噴射装置。 In the slurry injection apparatus in any one of Claim 1 thru | or 3 ,
The slurry ejection device, wherein the ejection control unit includes a vacuum generation unit that evacuates a part of the pipe, and pulsates the ejection of the slurry by controlling the generation state of the vacuum .
前記噴出制御手段が、前記配管の一部の断面積を可変する可変手段を有することを特徴とするスラリー噴射装置。 In the slurry injection apparatus in any one of Claims 1 thru | or 4,
The slurry ejection device, wherein the ejection control means has variable means for varying a partial cross-sectional area of the pipe.
前記噴出制御手段がコンプレッサを有し、当該コンプレッサによる圧力制御により前記スラリーの噴出速度を加速することを特徴とするスラリー噴射装置。 In the slurry injection apparatus in any one of Claim 1 thru | or 5,
The slurry injection apparatus, wherein the ejection control means includes a compressor, and the ejection speed of the slurry is accelerated by pressure control by the compressor .
前記噴出口から噴出されたスラリーを加熱する加熱手段を備えることを特徴とするスラリー噴射装置。 In the slurry injection apparatus in any one of Claim 1 thru | or 6,
A slurry injection apparatus comprising heating means for heating the slurry ejected from the ejection port .
前記加熱手段が、蒸気により前記スラリーを加熱することを特徴とするスラリー噴射装置。 In the slurry injection device according to claim 7 ,
The slurry injection apparatus , wherein the heating means heats the slurry with steam .
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