JP6795874B2

JP6795874B2 - 高圧噴射撹拌工法で用いられる排泥処理装置

Info

Publication number: JP6795874B2
Application number: JP2017047167A
Authority: JP
Inventors: 陽介内本; 亮光島
Original assignee: Okumura Corp
Current assignee: Okumura Corp
Priority date: 2017-03-13
Filing date: 2017-03-13
Publication date: 2020-12-02
Anticipated expiration: 2037-03-13
Also published as: JP2018150712A

Description

本発明は、地盤中に硬化材を噴射して撹拌混合することにより地盤改良する高圧噴射撹拌工法で用いられる排泥処理装置に関するものである。

基礎地盤等の改良のための工法の一つとして、高圧噴射撹拌工法が知られている。高圧噴射撹拌工法はジェットグラウト工法とも言われ、流体に高い圧力を与えて得られる強力なエネルギーによって地盤を切削破壊し、硬化材と土とを撹拌混合するものである。そして、この工法により、地盤中に円柱状の改良体を造成することができる。

このような高圧噴射撹拌工法は、特許文献１に記載のように、注入管の建て込み工程と、改良体を造成する造成工程とを有している。注入管の建て込み工程においては、先導管により地中の所定の深さまで案内孔つまりガイドホールを削孔した後、先導管の内部に注入管を建て込んで先導管を引き抜くことにより、注入管が所定の深さまで建て込まれる。造成工程においては、注入管を旋回駆動しながら引き上げ駆動すると同時に、注入管に設けられたノズルから硬化材と圧縮空気とを連続的に噴射する。これにより、旋回噴流により地盤を切削するとともに、その切削領域に硬化材と土とが撹拌混合された改良体が造成される。

特開２００７−７７７３９号公報

ここで、硬化材と圧縮空気とからなる旋回噴流を地盤の中に噴射すると、注入管とガイドホールとの間で形成される排出流路からスラッジつまり排泥が地上に排出される。そして、排泥を作業場所の周囲に漏らさないようにするために、従来では、ガイドホールに連通させて布掘や壺掘等により排泥ピットを地上に施工している。

一方、作業場所が舗装されていたり、鉄筋コンクリート構造のコンクリートスラブ床板になっていたりした場合、つまり地上に排泥ピットを掘削することができない場所においては、鋼製の箱体を備えた排泥処理装置を作業場所に取り付けている。箱体にはガイドホールの上端部に装着されるガイド管が設けられ、箱体内にサンドポンプを設置して箱体に流入した排泥をサンドポンプによりタンクコンテナ車や、箱体から離れた位置の土砂ピットに送ったり、箱体内の排泥を直接バキューム車に送っている。

しかしながら、箱体は上部が開放されており、内部に排出された排泥が箱体外部に飛散し、作業場所を汚すこともある。また、箱体とその内部に配置されるサンドポンプとを備えた大型の排泥処理装置を作業場所に設置するには、サンドポンプの配置スペースを作業場所に確保する必要がある。さらに、ガイドホールの上方のスペースが狭隘となっていると、サンドポンプの配置スペースを確保することができない。例えば、路面覆工が施工されて路面覆工板の下側で作業を行う場合には、そのスペースが狭隘であり、箱体を取り付ける設置スペースを確保することができず、箱体にサンドポンプを設置することもできない。

このため、従来のように箱体を備えた大型の排泥処理装置では、その狭隘な設置スペースに排泥処理装置を設置することができず、作業場所の周辺に排泥が飛散することが避けられない。

本発明は、上述の技術的背景からなされたものであって、高圧噴射撹拌工法における排泥処理を小型の排泥処理装置によって行うことができる技術を提供することを目的とする。

また、本発明は排泥処理装置の周囲に排泥が飛散しない技術を提供することを目的とする。

請求項１記載の本発明の高圧噴射撹拌工法で用いられる排泥処理装置は、地中の所定の深さにまで挿入された注入管の下端部から硬化材と圧縮空気とを径方向外方に噴射しながら前記注入管を旋回駆動するとともに引き上げ駆動することにより、地中に硬化材と土とが撹拌混合された改良体を造成する高圧噴射撹拌工法で用いられる排泥処理装置であって、内面が軸方向に沿って円弧面形状となった排泥案内面により形成される案内通路を備え、地中から排出される排泥を横方向に案内する曲管と、前記曲管の一端部に設けられ、前記注入管の外側の排泥通路の開口端部に配置される排泥入口部と、前記曲管の他端部に設けられ、横方向に開口した排泥出口部と、前記曲管に設けられ、内径が前記曲管の内径よりも小さくなった支持筒体と、前記曲管および前記支持筒体を貫通して上下方向に延びる前記注入管と、を有することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の高圧噴射撹拌工法で用いられる排泥処理装置において、前記排泥出口部に接続される接続口部が一端部に設けられ、他端部に噴出口部が設けられ、前記接続口部から前記噴出口部に向けて漸次内径が小さく、前記接続口部から前記噴出口部に向けて流れる排泥の流速を高めるレデューサを有する、ことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、上記請求項１または２記載の高圧噴射撹拌工法で用いられる排泥処理装置において、前記支持筒体に設けられ、前記排泥通路に向けて水を噴射する噴射ノズルと、を有することを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、高圧噴射撹拌工法により地中から排出される排泥は曲管によりそのまま横方向に案内されるので、排泥の流速を利用して作業場所の外部に排泥を供給することができ、サンドポンプを用いることが不要となり、排泥処理装置を小型化することができる。また、作業場所の周囲に排泥が飛散することを防止することができる。

請求項２記載の発明によれば、曲管から排出される排泥がレデューサにより流速が高められるので、排泥を外部に円滑に供給することができる。

請求項３記載の発明によれば、曲管内の排泥が希釈されるので、曲管が排泥により閉塞されることなく、確実に排泥を外部に供給することができる。

（Ａ）〜（Ｃ）は、高圧噴射撹拌工法の作業工程について順を追って示す説明図である。図１に示された排泥処理装置を示す拡大断面図である。図２の要部を示す一部切欠き拡大正面図である。図３の平面図である。図３の左側面図である。従来の排泥処理装置を示す断面図である。

以下、本発明の一例としての実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための図面において、同一の構成要素には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

先ず、地盤改良を行うための高圧噴射撹拌工法について、図１を参照して説明する。ここで、図１（Ａ）〜（Ｃ）は、高圧噴射撹拌工法の作業工程について順を追って示す説明図である。

図１（Ａ）に示すように、高圧噴射撹拌工法においては、作業場所にボーリングマシンＭが設置され、先導管１により案内孔つまりガイドホールＨが地盤Ｂに削孔される。先導管１の先端にはメタルクラウン２が設けられており、先導管１から水を吐出させ、先導管１を回転させながら下降移動させることにより、ガイドホールＨが地盤Ｂの目標とする所定の深さにまで削孔される。この状態のもとで、注入管３が先導管１の内部に建て込まれた後に、先導管１は引き抜かれる。

図１（Ｂ）に示すように、注入管３は施工機Ｎに装着される。注入管３の下端部には、圧縮空気と硬化材を注入管３の径方向外方に噴射する噴射孔が設けられており、硬化材を噴射孔から地盤Ｂ内に高圧噴射させながら、注入管３を旋回駆動させる。この状態を維持しながら、注入管３を引き上げ駆動することにより、図１（Ｃ）に示すように、硬化材と土とが撹拌混合された改良体Ｄが、注入管３の周囲の地中に所定の深さで造成される。

地盤Ｂ内に硬化材を噴射させると、地中にはスラッジつまり排泥が発生する。排泥は、注入管３の外側にガイドホールＨと注入管３との間で形成される排泥通路４を通って地上に流出する。排泥を外部に排出するために、排泥通路４の開口端部には排泥処理装置１０が装着される。

次に、本実施の形態の排泥処理装置１０について説明する。ここで、図２は本発明の一実施の形態における高圧噴射撹拌工法で用いられる排泥処理装置を示す拡大断面図、図３は図２の要部を示す一部切欠き拡大正面図、図４は図３の平面図、図５は図３の左側面図である。

本実施の形態の排泥処理装置１０は、図２に示すように、ほぼ９０度湾曲形成された曲管１１を有している。曲管１１の一端部には排泥入口部１２が設けられ、他端部には排泥出口部１３が設けられており、排泥出口部１３は排泥入口部１２に対してほぼ９０度の角度となっている。曲管１１の内面は円弧面形状からなる排泥案内面１４が形成されており、曲管１１の内部は滑らかにほぼ９０度湾曲した案内通路１５となっている。

排泥入口部１２には、ガイドホールＨの上端部に挿入される入口管１６が接続されており、排泥入口部１２に設けられたフランジ１７と、入口管１６に設けられたフランジ１８とをねじ結合することにより、排泥入口部１２には入口管１６が接続され、排泥入口部１２は排泥通路４の開口端部に配置される。

曲管１１には、排泥入口部１２と同軸となって支持筒体２１が一体に設けられており、支持筒体２１の内部は曲管１１の内部の案内通路１５と連なっている。

図３に示すように、支持筒体２１の端部には円板形状のシール受け板２２が溶接されており、シール受け板２２にボルト２３により取り付けられる環状のシール押さえ板２４とシール受け板２２との間には、環状のゴムパッキン２５が挟み込まれている。

支持筒体２１と曲管１１の排泥入口部１２側の部分には注入管３が貫通しており、シール受け板２２とシール押さえ板２４の内径は注入管３の外径よりも大きくなっている。ゴムパッキン２５の内径は、シール受け板２２とシール押さえ板２４の内径よりも小径であり、注入管３の外周面に摺動接触している。したがって、注入管３が回転駆動されつつ引き上げ駆動されたときに、注入管３にゴムパッキン２５が接触するので、排泥通路４から曲管１１内に流入した排泥が支持筒体２１の内部に流入しても、その排泥が支持筒体２１から外部に漏出することなく、排泥案内面１４に案内されて排泥出口部１３から排出されることになる。

曲管１１の排泥出口部１３には、図２に示すように、レデューサ２６が装着されている。このレデューサ２６は、排泥出口部１３に接続される接続口部２７と、当該接続口部２７と同軸となって対向する噴出口部２８とを有している。接続口部２７には、排泥出口部１３のフランジ３１にねじ結合されるフランジ３２が設けられている。レデューサ２６は、接続口部２７から噴出口部２８に向けて漸次内径が小さくなっており、曲管１１の排泥出口部１３からレデューサ２６の接続口部２７内に流入した排泥は、レデューサ２６の内部で流速が高められて噴出口部２８から排出される。排出された排泥は、図示しない配管により、コンテナ車や土砂ピットに供給される。したがって、開口された排泥ピットに排泥を噴出させることなく、曲管１１内に形成される閉じられた案内通路１５に噴出された排泥の流速を利用して外部に排泥を排出するので、サンドポンプを使用することなく、小型の排泥処理装置１０により排泥を外部の所定の回収箇所に供給することができる。

支持筒体２１の内部には、図３〜図５に示すように、曲管１１の内部の案内通路１５に向けて水を噴射する複数の噴射ノズル３３が設けられている。それぞれの噴射ノズル３３に設けられた継手３４には、図２に示すように開閉コック３５が設けられている。そして、継手３４に接続される図示しない供給ホースにより、継手３４には外部から加圧された水を供給する図示しない加圧ポンプが接続され、噴射ノズル３３からは排泥入口部１２に向けて水が噴射される。このように、案内通路１５に向けて水が供給されると、地中から曲管１１内に流入した排泥が曲管１１内で希釈されて曲管１１を閉塞することなく、排泥は排泥出口部１３に向けて円滑に案内される。

ここで、従来の排泥処理装置を図６に示す。図６は従来の排泥処理装置４０の断面図であり、排泥通路４に連通させて作業場所に箱体４１が配置されており、箱体４１には排泥通路４に挿入される入口管４２が設けられている。箱体４１は上部が開口されており、箱体４１内にはサンドポンプ４３が配置されている。そして、排泥通路４から箱体４１内に流入した排泥は、図示しないタンクコンテナ車や、箱体４１から離れた位置の土砂ピットに図示しない配管より送泥するようになっている。

このように、箱体４１により排泥ピットを形成するようにし、箱体４１内にサンドポンプ４３を配置するようにした排泥処理装置４０においては、ガイドホールＨの上方スペースが狭隘となっていると、サンドポンプ４２の配置スペースを確保することができなくなる。

これに対し、本実施の形態の排泥処理装置１０においては、作業場所に箱体を設置して排泥ピットを形成することなく、地表に向けて噴出された排泥の流速を利用して、曲管１１により流動方向を変更することによって、注入管３に対して横方向に排泥を流すことができる。これにより、注入管３の近くにサンドポンプを配置することが不要となり、排泥処理装置１０を小型化することができる。

したがって、作業場所の地表面と施工機Ｎとの間の間隔が狭い場合や路面覆工板の下側に小型の排泥処理装置１０を設置することができる。また、排泥を曲管１１により案内しているので、排泥処理装置１０の周囲の作業場所に排泥が飛散することを防止できる。

以上本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本明細書で開示された実施の形態はすべての点で例示であって、開示された技術に限定されるものではない。すなわち、本発明の技術的な範囲は、前記の実施の形態における説明に基づいて制限的に解釈されるものでなく、あくまでも特許請求の範囲の記載に従って解釈されるべきであり、特許請求の範囲の記載技術と均等な技術および特許請求の範囲の要旨を逸脱しない限りにおけるすべての変更が含まれる。

本発明の排泥処理装置は、基礎地盤等の地盤改良のための高圧噴射撹拌工法に適用することが可能である。

３注入管
４排泥通路
１０排泥処理装置
１１曲管
１２排泥入口部
１３排泥出口部
１４排泥案内面
１５案内通路
１６入口管
１７フランジ
１８フランジ
２１支持筒体
２２シール受け板
２３ボルト
２４シール押さ板
２５ゴムパッキン
２６レデューサ
２７接続口部
２８噴出口部
３１フランジ
３２フランジ
３３噴射ノズル

Claims

地中の所定の深さにまで挿入された注入管の下端部から硬化材と圧縮空気とを径方向外方に噴射しながら前記注入管を旋回駆動するとともに引き上げ駆動することにより、地中に硬化材と土とが撹拌混合された改良体を造成する高圧噴射撹拌工法で用いられる排泥処理装置であって、
内面が軸方向に沿って円弧面形状となった排泥案内面により形成される案内通路を備え、地中から排出される排泥を横方向に案内する曲管と、
前記曲管の一端部に設けられ、前記注入管の外側の排泥通路の開口端部に配置される排泥入口部と、
前記曲管の他端部に設けられ、横方向に開口した排泥出口部と、
前記曲管に設けられ、内径が前記曲管の内径よりも小さくなった支持筒体と、
前記曲管および前記支持筒体を貫通して上下方向に延びる前記注入管と、
を有することを特徴とする高圧噴射撹拌工法で用いられる排泥処理装置。
前記排泥出口部に接続される接続口部が一端部に設けられ、他端部に噴出口部が設けられ、前記接続口部から前記噴出口部に向けて漸次内径が小さく、前記接続口部から前記噴出口部に向けて流れる排泥の流速を高めるレデューサを有する、
ことを特徴とする請求項１記載の高圧噴射撹拌工法で用いられる排泥処理装置。
前記支持筒体に設けられ、前記排泥通路に向けて水を噴射する噴射ノズルと、
を有することを特徴とする請求項１または２記載の高圧噴射撹拌工法で用いられる排泥処理装置。