供給経路の切替装置

【課題】高圧噴射注入地盤改良工法に用い、安全かつ効率のよい切替装置を提供する。
【解決手段】ケーシング２と、このケーシング２の側面に形成された、第１の入口ポート３Ａ及び第２の入口ポート３Ｂ並びに第１の出口ポート３Ｃ及び第２の出口ポート３Ｄと、ケーシング２内を摺動可能なピストン４Ａを有する切替部材４と、を備え、第１の入口ポート３Ａには圧縮エアＡを供給する管路が連結され、第２の入口ポート３Ｂには削孔水Ｗ０又はセメントミルクを供給する管路が連結され、第１の出口ポート３Ｃには圧縮エアＡ又は削孔水Ｗ０を注入管に供給する管路が連結され、第２の出口ポート３Ｄにはセメントミルクを注入管に供給する管路が連結され、切替部材４の移動により、第１の入口ポート３Ａと第２の出口ポート３Ｄが閉塞されると共に、第２の入口ポート３Ｂと第１の出口ポート３Ｃが連通されることにより、削孔水Ｗ０が注入管に圧送される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧噴射注入地盤改良工法に用いられる注入管に供給する削孔水、圧縮エア及びセメントミルクの供給経路を切替える切替装置に関する。ただし、この「高圧噴射注入地盤改良工法」とは、通称的に使用され、撹拌や混合の程度により「高圧噴射撹拌混合地盤改良工法」とも呼ばれるものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の高圧噴射注入地盤改良工法において、現在では、例えば、「ＲＪＰ工法」が多用されている。「ＲＪＰ工法」とは、地盤改良を行なう所定の計画深度まで注入管の先端により削孔水を吐出しながら削孔を行い、その後、地盤中の注入管を軸回りに回転させながら引き上げるにあたり、先端部分にモニターが取付けられた注入管から一側方に高圧水（必要に応じて圧縮エアも）を噴射するとともに、この噴出位置よりも下方の注入管から一側方にセメントミルク及び圧縮エアを高圧噴射する工法である。
高圧噴射注入地盤改良工法に用いられる注入管は、一般的に、先端側からモニター（先端装置とも呼ばれる）と、高圧水ＷとセメントミルクＭ及び圧縮エアＡが流動する三重管ロッドと、高圧水圧送ホース、セメントミルク圧送ホース、圧縮エア圧送ホースが接続されるスイベルから構成される（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−２８６７１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この種の注入管では、削孔段階と地盤改良段階で、スイベルに連結される各種ホースの接続の切替を行なう必要があるが、供給される流体は高圧であるために切替作業等は非常に危険であった。また、切替作業の効率もよいものではない。
そこで、本発明の主たる課題は、安全かつ効率のよい切替作業を行うことができる切替装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決した本発明は、次のとおりである。
＜請求項１記載の発明＞
請求項１記載の発明は、削孔水を吐出させながら所定の深度まで地盤を掘削し、その後、引き上げながら、圧縮エアを同伴させつつセメントミルクを噴射させて地盤中に硬化体を造成する注入管に圧送する削孔水、圧縮エア及びセメントミルクの供給経路を切替える切替装置であって、ケーシングと、このケーシングの側面に形成された、第１の入口ポート及び第２の入口ポート並びに第１の出口ポート及び第２の出口ポートと、ケーシング内を摺動可能なピストンを有する切替部材と、を備え、第１の入口ポートには圧縮エアを供給する管路が連結され、第２の入口ポートには削孔水又はセメントミルクを供給する管路が連結され、第１の出口ポートには圧縮エア又は削孔水を注入管に供給する管路が連結され、第２の出口ポートにはセメントミルクを注入管に供給する管路が連結され、切替部材の移動により、第１の入口ポートと第２の出口ポートが閉塞されると共に、第２の入口ポートと第１の出口ポートが連通されることにより、削孔水が注入管に圧送される第１の態様と、第１の入口ポートと第１の出口ポートが連通されると共に、第２の入口ポートと第２の出口ポートが連通されることにより、圧縮エアとセメントミルクとがそれぞれ注入管に圧送される第２の態様と、に切替えられるように、切替部材のピストンに流路が形成された、
ことを特徴とする供給経路の切替装置である。
【０００５】
＜請求項２記載の発明＞
請求項２記載の発明は、前記切替部材は、操作ハンドルの回動により移動する構成とされた、請求項１記載の供給経路の切替装置である。
【０００６】
（作用効果）
削孔時に第１の態様に切替えることにより、削孔水を注入管に圧送し、地盤改良時に第２の態様に切替えることにより、圧縮エアとセメントミルクを注入管に圧送することができる。注入管の多重管ロッドやモニターの内部に形成された流路において、圧縮エアと削孔水の流路を兼用することができると共に、削孔時と地盤改良時の切替を安全かつ効率よく行うことができる。
切替部材を、操作ハンドルの回動により移動する構成とすることにより、より効率よく切替作業を行うことができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、安全かつ効率のよい切替作業を行うことができる等の利点がもたらされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
本発明に係る切替装置は、削孔水Ｗ０を吐出させながら所定の深度まで地盤を掘削し、その後、引き上げながら、圧縮エアＡを同伴させつつセメントミルクＭを噴射させて地盤中に硬化体を造成する注入管に圧送する削孔水Ｗ０、圧縮エアＡ及びセメントミルクＭの供給経路を切替えるものである。
【０００９】
図１乃至図６に示すように、切替装置１は、シリンダー状のケーシング２と、このケーシング２の側面に形成された、第１の入口ポート３Ａ及び第２の入口ポート３Ｂ並びに第１の出口ポート３Ｃ及び第２の出口ポート３Ｄと、ケーシング２内を摺動可能で、入口・出口ポート３Ａ〜３Ｄの接続を切替える流路５Ａ，５Ｂが形成されたピストン４Ａを有する切替部材４と、を備えている。
【００１０】
図１乃至図６、及び図７に示すように、第１の入口ポート３Ａには圧縮エアＡを供給するエアホース３２が連結され、第２の入口ポート３Ｂには削孔水Ｗ０又はセメントミルクＭを供給する超高圧ホース２６が連結されている。また、第１の出口ポート３Ｃには圧縮エアＡ又は削孔水Ｗ０を注入管４０に供給するグラウトホース２８が連結され、第２の出口ポート３ＤにはセメントミルクＭを供給する超高圧ホース２７が連結されている。
【００１１】
切替装置１の下部は、複数のＨ鋼で組まれたベース６が形成されており、このベース６上にケーシング２が設置されている。ベース６には、切替部材４の一方端であるロッド部４Ｂを軸支する軸支材７が取付けられている。
【００１２】
切替部材４は、ケーシング２内を摺動可能な断面円柱状のピストン４Ａと、このピストン４Ａの一方端に形成されたロッド４Ｂとからなっている。ピストン４Ａの外周面には、複数のＯリング４Ｃ，４Ｃ，…が取付けられている。ピストン４Ａには、第１の切替流路５Ａと第２の切替流路５Ｂが形成されている。第１の切替流路５Ａは、直線状部分とクランク状部分とで形成されている。また、第２の切替流路５Ｂは、直線状部分のみで形成されている。
【００１３】
図１乃至図６に示す実施の形態によれば、図５に示すように、切替部材４を右側に移動させることにより、第１の入口ポート３Ａと第２の出口ポート３Ｄを閉塞すると共に、第１の切替流路５Ａのクランク状部分により第２の入口ポート３Ｂと第１の出口ポート３Ｃを連通させることができる（第１の態様）。他方、図６に示すように、切替部材４を左側に移動させることにより、第１の切替流路５Ａの直線状部分により第１の入口ポート３Ａと第１の出口ポート３Ｃを連通させると共に、第２の切替流路５Ｂの直線状部分により第２の入口ポート３Ｂと第２の出口ポート３Ｄを連通させることができる（第２の態様）。
【００１４】
削孔時の態様である第１の態様では、後述するように、超高圧ホース２６から供給される削孔水Ｗ０が、第２の入口ポート３Ｂから第１の切替流路５Ａ及び第１の出口ポート３Ｃを介し、グラウトホース２８から注入管４０に供給される。地盤改良時の態様である第２の態様では、エアホース３２から供給される圧縮エアＡが、第１の入口ポート３Ａから第１の切替流路５Ａ及び第１の出口ポート３Ｃを介し、グラウトホース２８から注入管４０に供給される。また、同時に、超高圧ホース２６から供給されるセメントミルクＭが、第２の入口ポート３Ｂから第２の切替流路５Ｂ及び第２の出口ポート３Ｄを介し、超高圧ホース２７から注入管４０に供給される。
【００１５】
切替部材４の移動は、切替部材４のロッド部４Ｂに取付けられた操作ハンドル８の回動により行なわれるようになっている。操作ハンドル８は、その中心部分を切替部材４に貫通させると共に、軸支材７とケーシング長手方向の一方端部とに左右から挟まれるようになっている。操作ハンドル８の中心部分に形成された雌ネジ８Ａと、ロッド部４Ｂに形成された雄ネジ４Ｄが螺合しており、操作ハンドル８を回動させることにより、切替部材４が左右に直線方向に移動可能となっている。
【００１６】
ピストン４Ａの左端には、キー部４Ｅが形成されており、ケーシング２の端部に形成された溝部２Ａを摺動することにより、切替部材４が軸を中心として回動せずに直線運動をするようになっている。ケーシング２の左右両端には、カバーとしての押えフランジ２Ｂ，２Ｃが取付けられており、これらにピストン４Ａの左右両端が当接することにより切替部材４の左右の移動が規制される。
【００１７】
第２の出口ポート３Ｄには、高圧ボールバルブ９が取付けられており、第２の態様において、第２の入口ポート３Ｂと第２の出口ポート３Ｄを連通させている状態で、バルブ９を開放することにより注入管４０に向けてセメントミルクＭが圧送されるようになっている。
【００１８】
符号１０は、第２の入口ポート３Ｂの上部に取付けられた圧力計である。符号１１は、第１の入口ポート３Ａの上部に取付けられた安全弁である。符号１２は、第１の入口ポート３Ａに連結された逆止弁である。
【００１９】
次に、一般的な高圧噴射注入地盤改良工法に使用される装置に本発明に係る切替装置を用いた実施例に基づき、図７及び図８を参照しながら説明する。
【００２０】
セメントミルクＭは、地盤改良の際、スラリープラント２０において、セメントサイロ２１から輸送路２２を通して送られてきたセメントと水タンク２３から輸送路２４を通して送られてきた水との混合により生成され、このスラリープラント２０から超高圧ポンプ２５によって超高圧ホース２６を通して、切替装置１に送られる。そして、セメントミルクＭは、切替装置１の第２の入口ポート３Ｂから第２の切替流路５Ｂ及び第２の出口ポート３Ｄを介し、超高圧ホース２７から注入管４０のスイベル４１に送られる。
【００２１】
削孔水Ｗ０については、削孔の際、スラリープラント２０に取付けられた切替バルブ（図示せず）を操作することにより、輸送路２４を通して送られてきた水をそのまま超高圧ホース２６を通して、切替装置１に送られる。そして、削孔水Ｗ０は、切替装置１の第２の入口ポート３Ｂから第１の切替流路５Ａ及び第１の出口ポート３Ｃを介し、グラウトホース２８から注入管４０のスイベル４１に送られる。なお、符号２９はサンドポンプであり、符号３０は流量計である。
【００２２】
圧縮エアＡは、地盤改良の際、コンプレッサ３１によって、エアホース３２を通して、切替装置１に送られる。そして、圧縮エアＡは、切替装置１の第１の入口ポート３Ａから第１の切替流路５Ａ及び第１の出口ポート３Ｃを介し、グラウトホース２８から注入管４０に送られる。なお、符号３３は風量計であり、符号３４は発電機である。
【００２３】
高圧水Ｗについては、地盤改良の際、水タンク２３に貯留された水が、水中ポンプ（図示せず）により汲み上げられ、超高圧ポンプ３５によって超高圧ホース３６を介して、高圧水Ｗとして注入管４０のスイベル４１に送られる。
【００２４】
注入管４０は、図８に示すように、基端部分にスイベル４１と、中間部分に３重管ロッド４２、先端部分に自穿孔型モニター４３が取付けられている。スイベル４１は、圧縮エアＡ又は削孔水Ｗ０が供給される供給口４１Ａと、高圧水Ｗが供給される供給口４１Ｂと、セメントミルクＭが供給される供給口４１Ｃと、が形成されており、それぞれに圧縮エアＡ又は削孔水Ｗ０を圧送するためのグラウトホース２８、高圧水Ｗを供給するための超高圧ホース３６、セメントミルクＭを圧送するための超高圧ホース２７が取り付けられている。この注入管４０は、造成マシン５０に取付けられており、これらによって地盤Ｇ内を掘削・地盤改良するようになっている。
【００２５】
また、３重管ロッド４２は、圧縮エア流路と削孔水流路を兼用し、圧縮エアＡ又は削孔水Ｗ０が圧送される外管４２Ａと、高圧水Ｗが圧送される中管４２Ｂと、セメントミルクＭが圧送される内管４２Ｃと、から構成されている。
【００２６】
自穿孔型モニター４３の基端部には、図２に示すように、圧縮エアＡ流路と削孔水Ｗ０流路を兼用する第１の流路４３Ａと、セメントミルクＭが圧送される第２の流路４３Ｃと、高圧水Ｗが圧送される第３の流路４３Ｂと、が形成されている。
【００２７】
この自穿孔型モニター４３を用いた場合に、削孔時には、削孔水Ｗ０が切替装置１の第２の入口ポート３Ｂから第１の切替流路５Ａ及び第１の出口ポート３Ｃを介し、グラウトホース２８から注入管４０のスイベル４１に送られ、そして、自穿孔型モニター４３内の第１の流路４３Ａを介し、削孔ビット４４に形成された吐出口４４Ａから吐出される。
【００２８】
また、地盤改良時には、セメントミルクＭは、切替装置１の第２の入口ポート３Ｂから第２の切替流路５Ｂ及び第２の出口ポート３Ｄを介し、超高圧ホース２６から注入管４０のスイベル４１に送られ、自穿孔型モニター４３内の第２の流路４３Ｃを介し、セメントミルク噴射ノズル４５から噴射される。このとき、圧縮エアＡも、切替装置１の第１の入口ポート３Ａから第１の切替流路５Ａ及び第１の出口ポート３Ｃを介し、グラウトホース２８から注入管４０に送られ、自穿孔型モニター４３内の第１の流路４３Ａを介し、セメントミルクＭを包囲するようにセメントミルク噴射ノズル４５から噴射される。なお、地盤改良時に、高圧水Ｗは、地盤改良の際、モニター周辺部の土砂を緩めるあるいは泥状化させるために、高圧水噴射ノズル４６から噴射される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る切替装置の正面図である。
【図２】その右側面図である。
【図３】その左側面図である。
【図４】その縦断面図である（Ｉ−Ｉ断面図）。
【図５】第１の態様の横断面図である。
【図６】第２の態様の横断面図である。
【図７】一般的な高圧噴射注入地盤改良工法に使用される装置に本発明に係る切替装置を用いた実施例の概要図である。
【図８】注入管の縦断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１…切替装置、２…ケーシング、２Ａ…溝部、２Ｂ，２Ｃ…押えフランジ、３Ａ…第１の入口ポート、３Ｂ…第２の入口ポート、３Ｃ…第１の出口ポート、３Ｄ…第２の出口ポート、４…切替部材、４Ａ…ピストン、４Ｂ…ロッド部、４Ｃ…Ｏリング、４Ｄ…雄ネジ、４Ｅ…キー部、５Ａ…第１の切替流路、５Ｂ…第２の切替流路、６…ベース、７…軸支材、８…操作ハンドル、８Ａ…雌ネジ、９…高圧ボールバルブ、１０…圧力計、１１…安全弁、１２…逆止弁、２０…スラリープラント、２１…セメントサイロ、２２…輸送路、２３…水タンク、２４…輸送路、２５…、２６…超高圧ホース、２７…超高圧ホース、２８…グラウトホース、２９…サンドポンプ、３０…流量計、３１…コンプレッサ、３２…エアホース、３３…風量計、３４…発電機、３５…超高圧ポンプ、４０…注入管、４１…スイベル、４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ…供給口、４２…３重管ロッド、４２Ａ…外管、４２Ｂ…中管、４２Ｃ…内管、４３…自穿孔型モニター、４３Ａ…第１の流路、４３Ｂ…第３の流路、４３Ｃ…第２の流路、４４…削孔ビット、４４Ａ…吐出口、４５…セメントミルク噴射ノズル、４６…高圧水噴射ノズル。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
削孔水を吐出させながら所定の深度まで地盤を掘削し、その後、引き上げながら、圧縮エアを同伴させつつセメントミルクを噴射させて地盤中に硬化体を造成する注入管に圧送する削孔水、圧縮エア及びセメントミルクの供給経路を切替える切替装置であって、
ケーシングと、このケーシングの側面に形成された、第１の入口ポート及び第２の入口ポート並びに第１の出口ポート及び第２の出口ポートと、ケーシング内を摺動可能なピストンを有する切替部材と、を備え、
第１の入口ポートには圧縮エアを供給する管路が連結され、第２の入口ポートには削孔水又はセメントミルクを供給する管路が連結され、
第１の出口ポートには圧縮エア又は削孔水を注入管に供給する管路が連結され、第２の出口ポートにはセメントミルクを注入管に供給する管路が連結され、
切替部材の移動により、第１の入口ポートと第２の出口ポートが閉塞されると共に、第２の入口ポートと第１の出口ポートが連通されることにより、削孔水が注入管に圧送される第１の態様と、
第１の入口ポートと第１の出口ポートが連通されると共に、第２の入口ポートと第２の出口ポートが連通されることにより、圧縮エアとセメントミルクとがそれぞれ注入管に圧送される第２の態様と、に切替えられるように、切替部材のピストンに流路が形成された、
ことを特徴とする供給経路の切替装置。
【請求項２】
前記切替部材は、操作ハンドルの回動により移動する構成とされた、請求項１記載の供給経路の切替装置。

【図１】