JPH0579766B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (a) 産業上の利用分野 本発明は、地中にパイロツト穴を掘削した後
に、高圧水を水平方向に噴射して地中に円筒形の
空洞を形成し、その形成された空洞内にコンクリ
ート等の地盤改良剤を打設して新たな地盤を形成
する地盤改造工法等に適用するに好適な、地盤改
造装置に関する。

(b) 従来の技術 人工地盤の構築に際しては、地中に空洞を掘削
して、その部分をコンクリート等の地盤改良剤で
置換し、結果的に地中に板状の強固な人工地盤を
構築する工法が提案されている（特開昭57−
133918、特開昭58−24020、特開昭58−26115、特
開昭58−20819等）。

(c) 発明が解決しようとする問題点 この工法においては、周囲の地盤を超高圧水で
掘削し、その掘削土砂を掘削管を介して外部に排
出する方法が用いられるが、その場合、掘削土砂
の大きさが、掘削管が土砂を吸入する開口よりも
大きいと、該土砂により掘削管が閉塞されてしま
う危険性がある。

本発明は、上記した事情に鑑み、掘削管が閉塞
される危険性の低い地盤改造装置を提供すること
を目的とするものである。

(d) 問題点を解決するための手段 即ち、本発明は、ビツト１６の上部に土砂破砕
装置４３を、該土砂破砕装置４３の破砕カツタ４
６を掘削管開口１５ａと対向する形で設けて構成
される。

なお、括弧内の番号は、図面における対応する
要素を示す、便宜的なものであり、従つて、本記
述は図面上の記載に限定拘束されるものではな
い。以下の「(e)．作用」の欄についても同様であ
る。

(e) 作用 上記した構成により、本発明は、土砂破砕装置
４３が掘削土砂を破砕するように作用する。

(f) 実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。

第１図は本発明による地盤改造装置の一実施例
を示す正面図、 第２図は第１図の地盤改造装置のノズル付近の
拡大正面図、 第３図は第２図の側面図である。

地盤改造装置１は、第１図に示すように、クロ
ーラクレーン等の移動重機２を有しており、移動
重機２には運転席２ａ、クローラ２ｂ、２ｂ等が
設けられている。また、移動重機２には柱状のリ
ーダ３が支持フレーム５を介して立設されてお
り、リーダ３にはガイドレール３ａが図中上下方
向に形成されている。ガイドレール３ａには、掘
削管保持回転装置６が昇降自在に設けられてお
り、掘削管保持回転装置６には他端がウインチ
（図示せず。）に巻き掛けられたワイヤ７の一端が
接続されている。従つて、ウインチを正逆方向に
駆動してワイヤ７を繰り出し、又は繰り込むこと
により、掘削管保持回転装置６はリーダ３のガイ
ドレール３ａに沿つて上下方向、即ち矢印Ｃ，Ｄ
方向に自由に移動することが出来る。

掘削管保持回転装置６には、チヤツク９が掘削
管保持回転装置６に内蔵されたモータ等の回転駆
動手段１０により矢印Ａ，Ｂ方向に回転自在に設
けられており、またチヤツク９には、掘削管１５
を構成する中空筒状のロツド１３が、把持固定自
在に貫通設置されており、ロツド１３の上下両端
には接続用のフランジ１３ａ，１３ａが形成され
ている。ロツド１３の、第１図下方には、複数の
ロツド１３がフランジ１３ａを介してボルト等の
締結手段により直列に接続されており、このフラ
ンジ結合により掘削管１５は、たとえ掘削管１５
が矢印Ａ，Ｂ方向に正逆回転しても各ロツド１３
間の接続に、ネジによる接続に際して生じるよう
な緩みが生じるようなことは無い。掘削管１５の
下部は、第２図に示すように、掘削管１５の回転
中心CLに対して、やや側方にオフセツトした形
に形成されたオフセツト部１５ｂを有しており、
オフセツト部１５ｂの先端には、開口１５ａが、
図中斜め下方に向いた形で形成されている。掘削
管１５には、プレート１５ｃが第２図下方に向け
て設けられており、プレート１５ｃの下端には、
掘削用のビツト１６が装着されている。また、ビ
ツト１６のやや上方には、第３図に示すように、
超音波測距センサ１９、シリンダ装置４１が設け
られている。シリンダ装置４１は、シリンダ４１
ｂを有しており、シリンダ４１ｂには、ロツド４
１ａが掘削水の噴射方向である矢印Ｅ，Ｆ方向に
移動自在に支持されている。ロツド４１ａには該
ロツド４１ａの軸心に沿つて流路４１ｃが形成さ
れており、流路４１ｃの先端、即ちロツド４１ａ
の先端にはノズル４１ｄが設けられている。ま
た、シリンダ４１ｂの、第３図両側には、ポート
４１ｅ，４１ｆを介して高圧液体供給管２０及び
制御圧油管４２が接続しており、それ等高圧液体
供給管２０及び制御圧油管４２は掘削管１５の軸
心方向、即ち第１図上方へ向けて、掘削管１５外
周に沿つた形で伸延設置され、その先端は掘削管
保持回転装置６下部にまで達し、そこで可撓性を
有するフレキシブルチユーブ２２等に接続されて
いる（第１図には、図を見易くするために、高圧
液体供給管２０についてのみ図示したが、制御圧
油管４２についても同様である）。一方、掘削管
１５の上端には、同様に可撓性を有するフレキシ
ブルチユーブ２５が接続されている。

また、ビツト１６の上方で、掘削管１５のオフ
セツト部１５ｂには、第２図及び第３図に示すよ
うに、土砂破砕装置４３が設けられており、土砂
破砕装置４３は、プレート１５ｃに装着された油
圧モータ４５を有している。油圧モータ４５の第
２図下方に突出した形で設けられた出力軸４５ａ
には、破砕カツタ４６が、掘削管１５の開口１５
ａと、プレート１５ｃに形成された穴１５ｄを介
して対向する形で設けられている。

地盤改造装置１は以上のような構成を有するの
で、地盤改造装置１を用いて人工地盤を構築する
には、まず掘削管保持回転装置６をリーダ３のガ
イドレール３ａに沿つて矢印Ｃ方向に引き上げた
状態で、掘削管保持回転装置６内の回転駆動手段
１０を駆動して、チヤツク９を例えばＡ方向に回
転駆動させる。チヤツク９が回転すると、チヤツ
ク９に把持された掘削管１５もＡ方向に回転し、
掘削管１５先端のビツト１６は、掘削管保持回転
装置６及び掘削管１５の重量により第１図下方に
向けて掘削を開始する。掘削管保持回転装置６が
リーダ３に沿つてＤ方向に移動し、掘削管１５、
従つてビツト１６が下方に進むにつれて、土壌中
にはＣ，Ｄ方向にビツト１６の軌跡としてのパイ
ロツト穴２６が掘削形成される。パイロツト穴２
６には泥水２７を給水し、その静水圧によりパイ
ロツト穴２６の崩壊を防ぐとともに、図示しない
サクシヨンポンプによりフレキシブルチユーブ２
５を介してパイロツト穴２６中の泥水２７を、ビ
ツト１６によつて生じる掘削土砂と共にスラリー
化した形で、掘削管開口１５ａから掘削管１５内
部の各ロツド１３を通してパイロツト穴２６外部
に吸い上げ排出する。排出された泥水２７は共に
吸引した土砂を分離した後に、パイロツト穴２６
に戻され、継続的に掘削に使用される。なお、掘
削に際しては、油圧モータ４５を駆動して、破砕
カツタ４６を回転せる。すると、掘削管１５の開
口１５ａから吸入される掘削土砂は、この破砕カ
ツタ４６部分を通過して掘削管１５内に吸入され
るので、掘削された土砂中に、掘削管１５の開口
１５ａよりも大きな固まりがあつた場合でも、当
該土砂は破砕カツタ４６により破砕され、掘削管
１５内に、該掘削管１５を閉塞させることなく吸
い上げられる。

また、掘削に際して、掘削管１５を回転駆動す
るチヤツク９は回転駆動手段１０により、360°の
角度範囲で正転と逆転を繰り返しながら掘削を継
続していくが、掘削管１５は360°以上回転するこ
とは無いので掘削管１５上部にフランジ１３ａを
介して固定的に接続されたフレキシブルチユーブ
２５からの泥水２７の排出は、フレキシブルチユ
ーブ２５に極度のねじれを与えることなく、円滑
に行われる。

なお、パイロツト穴２６の掘削中は、シリンダ
装置４１のポート４１ｆには制御圧油管４２を介
して圧油が供給され、ロツド４１ａをピストン４
１ｇを介して矢印Ｆ方向に移動させるので、ロツ
ド４１ａ、従つてノズル４１ｄは、後退状態にあ
る。この状態では、ノズル４１ｄの先端から掘削
管１５の軸心までの距離L1はパイロツト穴２６
の半径L3よりも小さいので、ビツト１６及び掘
削管１５によるパイロツト穴２６の掘削は、ノズ
ル４１ｄが掘削中のパイロツト穴２６の壁面に接
触することなく円滑に行われる。

また、掘削管１５のオフセツト部１５ｂも、第
２図に示すように、その最大オフセツト量L4が、
ビツト１６により掘削される穴の半径L3よりも
小さく形成されているので、掘削管１５の矢印
Ａ，Ｂ方向の回転は、オフセツト部１５ｂとパイ
ロツト穴２６が干渉し合うこと無く円滑に行われ
る。

こうして一定の深さだけパイロツト穴２６を掘
削し、掘削管保持回転装置６がリーダ３の下方に
まで達すると、回転駆動手段１０の駆動を停止し
て掘削動作を停止させると共に、チヤツク９によ
る掘削管１５の把持を中止し、掘削管１５の上端
のフレキシブルチユーブ２５を外して新たにロツ
ド１３を接続する。そこで、掘削管保持回転装置
６のみをリーダ３に沿つてＣ方向に引き上げて、
当該新たに接続されたロツド１３部分を介して掘
削管１５を把持する。次いでフレキシブルチユー
ブ２５を新たに接続されたロツド１３の上端に固
定接続し、この状態で再度掘削管保持回転装置６
の回転駆動手段１０を駆動してパイロツト穴２６
の掘削を開始する。こうして、パイロツト穴２６
が徐々にＤ方向に形成されてゆき、深さがDPに
まで達したところで、ビツト１６による掘削を止
めて、掘削管保持回転装置６を掘削管１５と共に
L1だけ引き上げる。そこで、今度はフレキシブ
ルチユーブ２２から超高圧水２９を、高圧液体供
給管２０を介してシリンダ装置４１のポート４１
ｅに供給する。すると、該供給された超高圧水２
９は、ロツド４１ａ内に形成された流路４１ｃを
介してノズル４１ｄから、第３図矢印Ｅ方向に噴
出する。この時、掘削管保持回転装置６を徐々に
Ｄ方向に降下させつつ、前述と同様に掘削管１５
を360°に亙り正逆方向に往復回転させてゆくと、
地盤３１中には超高圧水２９により円筒形の空洞
３２が掘削形成されてゆく。なお、この際、シリ
ンダ４１ｂのポート４１ｆ側からも圧油が供給さ
れており、当該圧油がピストン４１ｇを矢印Ｆ方
向に押圧する力の方が、超高圧水２９がピストン
４１ｇを矢印Ｅ方向に押圧する力よりも大なの
で、ロツド４１ａは後退状態を維持したまま、ノ
ズル４１ｄから超高圧水２９の噴射が行われる。
また、超高圧水２９による掘削中においても、掘
削管１５を介して掘削土砂は外部に排出される
が、超高圧水２９による掘削の結果発生した掘削
土砂についても、土砂破砕装置４３の破砕カツタ
４６が開口１５ａの直前で細かく粉砕することか
ら、掘削管１５は閉塞することなく円滑に掘削土
砂を吸い上げるこが出来る。

一方、ノズル４１ｄから噴出する超高圧水２９
の掘削能力は、ノズル４１ｄから水平方向（矢印
Ｅ，Ｆ方向）に距離が離れるにつれて低下するの
で、掘削中の空洞３２の直径が、ある程度掘削に
より拡大したところで、制御圧油管４２を介した
シリンダ装置４１への圧油の供給を停止する。す
ると、ピストン４１ｇを今まで矢印Ｆ方向に押圧
していた力が失われるので、ピストン４１ｇはロ
ツド４１ａと共に、超高圧水２９の圧力で矢印Ｅ
方向に突出され、ノズル４１ｄは水平方向に、従
つて空洞３２の、掘削中の壁面３２ａ方向に突出
する。こうして、第３図に示す、距離L2だけ、
ノズル４１ｄが超高圧水２９の噴射方向である矢
印Ｅ方向に移動すると、ノズル４１ｄと空洞壁面
３２ａとの距離が、それまでのノズル１７の格納
状態に比して距離L2だけ短縮され、ノズル４１
ｄからの超高圧水２９による掘削能力は改善さ
れ、大きな直径を有する空洞３２を円滑にかつ確
実に掘削成形することが出来る。なお、ノズル４
１ｄを矢印Ｆ方向に後退させるには、制御圧油管
４２を介してポート４１ｆに圧油を供給する。す
ると、該圧油によりピストン４１ｇはロツド４１
ａと共に矢印Ｆ方向に押圧移動されて、ノズル４
１ｄもＦ方向に後退する。

なお、空洞３２の切削に際して、掘削管１５は
360°の角度範囲でしか回転しないので、掘削管１
５に設置された高圧液体供給管２０とフレキシブ
ルチユーブ２２との接続状態は、チユーブ２２が
掘削管１５に絡まることなく良好に維持され、超
高圧水２９の供給は円滑に行われ、従つて、空洞
３２の形成も何らの支障も生じること無く行われ
る。なお、掘削中の空洞３２の形状は、超音波測
距センサ１９から空洞壁面３２ａに超音波３３を
発信させてその反射波を捕捉し、超音波測距セン
サ１９から壁面３２ａまでの距離を計測すること
により正確に把握することが出来る。

こうして、シリンダ装置４１を適宜駆動して、
ノズル４１ｄを矢印Ｅ，Ｆ方向に突出後退させる
ことにより、ノズル４１ｄの掘削能力を高度に維
持しつつ作業を行つてゆくことが出来る。

所定の大きさの空洞３２が地盤３１中に形成さ
れたところで、今度は掘削管１５を回転させなが
らノズル４１ｄを空洞３２の下部からＣ方向に引
き上げつつ、フレキシブルチユーブ２２からノズ
ル４１ｄへセメントミルク等の地盤改良剤を供給
し、ノズル４１ｄから空洞３２内へ地盤改良剤を
高圧で噴射して空洞３２内を地盤改良剤で満たす
（なお、掘削管１５をトレミー管として用い、開
口１５ａを介して空洞３２及びパイロツト穴２６
中にコンクリート等の地盤改良剤を充填しても良
い。）。この際も、ノズル４１ｄを適宜Ｅ，Ｆ方向
に移動させつつ改良剤を噴出させることにより、
空洞３２内に効率よくかつ確実に改良剤を充填す
ることが出来る。

こうして、地盤改良剤を空洞３２及びパイロツ
ト穴２６内に充填させつつ掘削管１５をＣ方向に
引き上げてゆくと、充填された改良剤は凝固して
地盤３１中には強固な人工地盤が構築されること
になる。

一個所の人工地盤が構築されたところで、移動
重機２を移動させて、当該構築された人工地盤に
隣接した位置にパイロツト穴２６を新たに掘削し
て、空洞３２を構築し、更に地盤改良剤を充填し
て当該空洞３２と先に構築された空洞３２（既に
地盤改良剤が充填固化されている。）とを水平方
向に連続させて、人工地盤を拡張してゆく。

なお、掘削管保持回転装置６を支持ガイドする
リーダ３等のガイド手段は、必ずしも移動重機２
等に装着されている必要は無いが、移動重機２に
ガイド手段が設けられていると、多数のパイロツ
ト穴２６を能率良く掘削することが可能となる。

(g) 発明の効果 以上、説明したように、本発明によれば、ビツ
ト１６の上部に土砂破砕装置４３を、該土砂破砕
装置４３の破砕カツタ４６を掘削管開口１５ａと
対向する形で設けて構成したので、掘削の結果生
じる掘削土砂は掘削管１５に吸い込まれる前に破
砕カツタ４６により細かく破砕され、掘削管１５
が大型の掘削土砂により閉塞される危険性を大幅
に少なくすることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による地盤改造装置の一実施例
を示す正面図、第２図は第１図の地盤改造装置の
ノズル付近の拡大正面図、第３図は第２図の側面
図である。 １……地盤改造装置、１５……掘削管、１５ａ
……開口、１６……ビツト、２９……掘削水（超
高圧水）、３１……地盤、４１ｄ……ノズル、４
３……土砂破砕装置、４６……破砕カツタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 先端にビツトの装着された回転駆動自在な掘
   削管を有し、前記掘削管の先端部にノズルを設
   け、該ノズルから高圧掘削水を噴出させて、パイ
   ロツト穴周囲地盤の掘削を行う地盤改造装置にお
   いて、 前記ビツトの上部に土砂破砕装置を、該土砂破
   砕装置の破砕カツタを掘削管開口と対向する形で
   設けて構成した地盤改造装置。