粉粒体噴射工法
【課題】高圧流体と比重の大きな粉粒体の土中における到達距離が相違することに起因する不都合を解消することが出来て、しかも、比重の大きな粉粒体が流路やポンプ等を磨耗、破損してしまうことを防止することが出来る粉粒体噴射工法の提供。
【解決手段】増粘剤（Ｖ）を水（Ｗ）と均一に混合し（図３の３−２）、混合（図３の３−２）された水（Ｗ）と増粘剤（Ｖ）に（図３の３−２における「Ｖ＋Ｗ」に）比重の大きな粉粒体（例えば、０価の還元鉄粉：Ｆ）を均一に混合し（図３の３−３）、比重の大きな粉粒体（Ｆ）と水と増粘剤（Ｖ）との混合物を中圧以上の吐出圧で且つ比重の大きな粉粒体（Ｆ）が噴流中を均一に分布した状態で土壌（Ｇ）中に噴射し、当該粉粒体を土壌（Ｇ）中で均一に混合する（図４の４−３〜４−４）。
【解決手段】増粘剤（Ｖ）を水（Ｗ）と均一に混合し（図３の３−２）、混合（図３の３−２）された水（Ｗ）と増粘剤（Ｖ）に（図３の３−２における「Ｖ＋Ｗ」に）比重の大きな粉粒体（例えば、０価の還元鉄粉：Ｆ）を均一に混合し（図３の３−３）、比重の大きな粉粒体（Ｆ）と水と増粘剤（Ｖ）との混合物を中圧以上の吐出圧で且つ比重の大きな粉粒体（Ｆ）が噴流中を均一に分布した状態で土壌（Ｇ）中に噴射し、当該粉粒体を土壌（Ｇ）中で均一に混合する（図４の４−３〜４−４）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、比重の大きな粉粒体（例えば、鉄粉）を流体物と共に地盤中に噴射して、当該粉粒体を地盤中に均一に分布される技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
比重の大きな粉粒体（例えば、鉄粉）を高圧流体に混合し、噴射する技術は、対象物の穿孔や切断等、種々の分野で使用される。
係る技術を、例えば改良するべき地盤を高圧流体で切削しつつ固化材を混合、撹拌して地中固結体を造成する技術（例えば、特許文献１）に応用した場合には、高圧流体が地盤を切削することが出来る距離が長くなり、地中固結体の径方向寸法を大きくすることが出来ることが予想される。
【０００３】
しかし、地盤を切削する高圧流体に比重の大きな粉粒体を混合して、ノズルＮから噴射した場合には、当該高圧流体と粉粒体とでは、図９に示すように、土中における到達距離が相違するため、すなわち、ノズルＮから噴射された切削用高圧水ジェットＪに対して粉粒体Fの方が遠方まで到達することが出来るため、前記粉粒体の分布が不均一になってしまう。すなわち、地中固結体の半径方向外方の領域には比重の大きな粉粒体の分布密度が高く、半径方向内方の領域では比重の大きな粉粒体の分布密度が低くなってしまう。
その結果、半径方向について、組成が不均一な改良体が出来てしまう。
ここで、図１で示す様に、ノズルＮから噴射された切削用高圧水ジェットＪと粉粒体Ｆの到達距離は常に等しいことが望ましい。
【０００４】
また、比重の大きな粉粒体、例えば鉄粉を、高圧流体（例えば高圧水）に混合して高圧にて噴射する結果、図１０に示すように、鉄粉と高圧水との混合流体が流過する流路Ｃや、当該混合流体に圧力を付加するポンプ（非常に高価なポンプ）が、鉄粉Ｆが流過する際に当該鉄粉Ｆにより研磨或いは磨耗（磨耗箇所を符号Ｄで示す）され、破損してしまうという問題も生じる。
【特許文献１】特開２００５−１１３６４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、高圧流体と比重の大きな粉粒体の土中における到達距離が相違することに起因する不都合を解消することが出来て、しかも、比重の大きな粉粒体が流路やポンプ等を磨耗、破損してしまうことを防止することが出来る粉粒体噴射工法の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の粉粒体噴射工法は、増粘剤（例えば、粉末状の植物性ポリマー、いわゆる「グアガム」Ｖ）を水（Ｗ）と均一に混合する工程（図３の３−２）と、該工程（図３の３−２）で混合された水（Ｗ）と増粘剤（Ｖ）に（図３の３−２における「Ｖ＋Ｗ」に）比重の大きな粉粒体（例えば、０価の還元鉄粉：Ｆ）を均一に混合する工程（図３の３−３）と、比重の大きな粉粒体（Ｆ）と水と増粘剤（Ｖ）との混合物を中圧以上の吐出圧で且つ比重の大きな粉粒体（Ｆ）が噴流中を均一に分布した状態で土壌（Ｇ）中に噴射し、当該粉粒体を土壌（Ｇ）中で均一に混合する工程（図４の４−３〜４−４）、とを有することを特徴としている（請求項１）。
【０００７】
ここで、「中圧以上の吐出圧」とは、３０ｋｇｆ／ｃｍ２以上の吐出圧、好ましくは５０ｋｇｆ／ｃｍ２以上の吐出圧である。
また、「比重が大きな粉粒体」とは、比重が４．０以上の粉粒体を意味しており、例えば、比重が７．８の鉄の粉粒体（鉄粉）や、酸化鉄（例えば、比重が５．２４の三酸化二鉄Ｆｅ２Ｏ３）の粉粒体等が該当する。
【０００８】
本発明において、比重の大きな粉粒体（Ｆ）と水（Ｗ）と増粘剤（Ｖ）との混合物が土壌と衝突した際に増粘剤（Ｖ）の粘性が低下し（図２の２−３）、粘性が低下した増粘剤が（地下水と共に）比重の大きな粉粒体（Ｆ）の周囲から離隔する（図２の２−４）工程、を有することが好ましい（請求項２）。
【０００９】
また本発明において、増粘剤（Ｖ）として自然地盤中の微生物により容易に分解（以下自然分解）されるもの（例えばグアガム）が選択され、粘性が低下した増粘剤（Ｖ）が自然分解されて水と同レベルまで粘性が低下する工程を有するのが好ましい（請求項３）。
【００１０】
さらに、混合された水（Ｗ）と増粘剤（Ｖ）に比重の大きな粉粒体（例えば、鉄粉Ｆ）を均一に混合する前記工程（図３の３−３）では、当該工程を行う機器（粉粒体混練タンク１４；図８参照）の底部に形成された傾斜（１４ａ）により比重の大きな粉粒体（Ｆ）を一箇所（１４ｂ）に集中して沈降せしめ、一箇所（１４ｂ）に沈降した比重の大きな粉粒体（Ｆ）を前記機器（粉粒体混練タンク１４）上部まで（例えばリフト用ポンプ１６によって）上揚し、前記機器（粉粒体混練タンク１４）の側壁部（１４ｃ）に設けられた流体機器（例えば水平方向撹拌用ポンプ１５）により前記機器（１４）内部で旋回流を生じせしめると共に、一箇所（１４ｂ）に沈降した比重の大きな粉粒体（Ｆ）を（例えば撹拌用ポンプ１８から噴流を衝突せしめて）機器（粉粒体混練タンクタンク１４）上方へ巻き上げているのが好ましい（請求項４）。
【発明の効果】
【００１１】
上述する構成を具備する本発明によれば、貯留及び輸送中に比重の大きな粉粒体（例えば、鉄粉Ｆ）を沈降させずに、均一な流体として地盤中に噴射し、土粒子と比重の大きな粉粒体とを均一に混合し、且つ、透水性の高い混合体を作ることができる。
そして本発明によれば、増粘剤（Ｖ）と水（Ｗ）と比重の大きな粉粒体（例えば、鉄粉Ｆ）との混合物を中圧以上の吐出圧で土壌中に噴出し、且つ、増粘剤（Ｖ）と水（Ｗ）と比重の大きな粉粒体（例えば、鉄粉Ｆ）との混合物の噴流中で、比重の大きな粉粒体（例えば、鉄粉Ｆ）は当該噴流（ジェットＪ）中で均等に分布しながら噴射されているので、単に比重の大きな粉粒体を水に混ぜた状態で噴射した場合の様に噴流（ジェットＪ）と粉粒体（Ｆ）とが分離すること無く、地盤（Ｇ）中に比重の大きな粉粒体（Ｆ）が均一に分布する。
【００１２】
ここで、増粘剤（Ｖ）と水（Ｗ）と比重の大きな粉粒体（例えば、鉄粉Ｆ）との混合物を噴出する吐出圧が低いと、比重の大きな粉粒体（例えば、鉄粉Ｆ）が土粒子中に混合される領域が狭くなり過ぎてしまう恐れがある。これに対して、本発明では、増粘剤（Ｖ）で被覆された比重の大きな粉粒体（例えば、鉄粉Ｆ）と水との混合物の吐出圧が、「中圧以上の吐出圧」であるので、比重の大きな粉粒体（例えば、鉄粉Ｆ）は、土壌中を、広い範囲に亘って混合される。
【００１３】
本発明によれば、土壌に衝突するまでは、比重の大きな粉粒体（Ｆ）は増粘剤（Ｖ）と水（Ｗ）との混合物として流れるので、比重の大きな粉粒体（Ｆ）の周囲には被覆する様に増粘剤（Ｖ）が存在し、比重の大きな粉粒体（Ｆ）が単独で流れることは無い。そのため、比重の大きな粉粒体（例えば、鉄粉Ｆ）がポンプや流路に「やすり」をかける様に作用して摩耗せしめてしまうことは、比重の大きな粉粒体（Ｆ）を包囲している増粘剤（Ｖ）が防止する。
【００１４】
そして、（請求項２に記載された）本発明によれば、増粘剤（Ｖ）と水（Ｗ）と比重の大きな粉粒体（Ｆ）との混合物が土壌と衝突した際に、増粘剤（Ｖ）の粘性が低下する（図２の２−３）。そして、粘性が低下した増粘剤（Ｖ）が自然分解すれば、比重の大きな粉粒体（例えば、０価の還元鉄粉Ｆ）が露出される。その結果、比重の大きな粉粒体（例えば、０価の還元鉄粉Ｆ）が、土中の汚染物質（例えば、揮発性物質ＶＯＣ）と反応して、土壌の浄化が実行されるのである。
ここで、増粘剤の粘性が低下するのは、衝突時の衝撃により増粘剤（Ｖ）のポリマー結合の一部が破壊されるためと思慮される。
【００１５】
そして、増粘剤（Ｖ）と水（Ｗ）と比重の大きな粉粒体（Ｆ）との混合物が土壌と衝突した後、粘性の低下した増粘剤は、比重の大きな粉粒体（Ｆ）が土壌と混合した領域中で自然分解される。その後、増粘剤の粘性が水と同程度まで低下すると、比重の大きな粉粒体（Ｆ）と土壌とが混合した領域（混合領域）の透水性が良好となるので、当該混合領域中に地下水が流入可能となる。そして、混合領域に流入した地下水中に汚染物質（例えば、揮発性物質ＶＯＣ）が存在すれば、当該汚染物質は粉粒体（Ｆ）により浄化されるのである。
【００１６】
さらに本発明によれば、増粘剤（Ｖ）と水（Ｗ）と比重の大きな粉粒体（Ｆ）との混合物が土壌中に噴射され、噴流の比重量が増加するので、土壌を切削する能力は向上することはあっても、少なくとも土壌切削能力が低下することは無い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
先ず、図１に基づいて、本発明の原理を説明する。図１では、増粘剤Ｖと水（図１では増粘剤Ｖのみを図示）と鉄粉Ｆとの混合物が、ノズルＮから噴射されている状態が示されている。ここで鉄粉Ｆは、ノズルＮから噴射される噴流（ジェットＪ）中を均等に分布しながら噴射されている。
【００１８】
ここで、単に水に鉄粉を混ぜた状態で噴射した場合には、図９で示す様に、鉄粉Ｆの到達距離が高圧水（のジェットＪ）の到達距離よりも長いため、或いは、鉄粉Ｆが高圧水（のジェットＪ）よりも遠方まで到達するため、高圧水Ｊと鉄粉Ｆとが分離してしまう。
そのように、単に水に鉄粉を混ぜた状態で噴射した場合は、例えば、円柱状地中固結体の造成等に用いた場合には、円柱の半径方向外方にのみ鉄粉が分布して、半径方向について成分（鉄粉の分布）が不均一な円柱状地中固結体が造成されてしまう。
【００１９】
増粘剤Ｖと水と混合することにより、鉄粉Ｆは、噴流（図１のジェットＪ）中を均等に分布した状態で地盤中に噴射される。
例えば、本発明を円柱状地中固結体の造成等に適用した場合には、円柱の半径方向について、鉄粉Ｆの分布が均一となり、半径方向について成分が均一な良質の円柱状地中固結体が造成されることとなる。
【００２０】
図２に示すように、土壌Ｇに衝突するまで（図２の２−１の状態）は、噴流Ｊにおいて、粉粒体である鉄粉Ｆと増粘剤Ｖと水とが均一に混合した状態を維持しており、鉄粉Ｆのみが噴流Ｊから分離してしまうことはない。従って、土壌Ｇに噴射される以前で、増粘剤Ｖと鉄粉Ｆと水との混合物がノズルＮまで搬送される過程においては、粘性物質である増粘剤Ｖ（より詳細には増粘剤Ｖの水溶液）が鉄粉Ｆの周囲に存在して被覆する様な状態となっているため、鉄粉Ｆがポンプや流路に「やすり」をかける（流路を摩耗させる）様な作用（前述した図１０の状態）を行うことが防止される。
【００２１】
ここで、鉄粉Ｆと増粘剤Ｖと水との混合物が土壌中に噴射された場合、増粘剤Ｖ及び鉄粉Ｆを含む混合物は、水のみを単独で噴射した場合に比較して、全体の比重量が増加している。そのため、噴射時の運動エネルギーが大きくなり、土壌を切削する能力は向上することはあっても、少なくとも低下はしない。
【００２２】
図２の２−２の状態は、鉄粉Ｆと水Ｗと増粘剤Ｖとの混合物が土壌Ｇに衝突した状態を示している。鉄粉Ｆと水Ｗと増粘剤Ｖとの混合物が土壌と衝突した時の衝撃により増粘剤Ｖのポリマー結合の一部が破壊され、増粘剤Ｖの粘性が低下する（図２の２−３）。
【００２３】
増粘剤Ｖで被覆された鉄粉Ｆが土壌と衝突した際に増粘剤Ｖの粘性が低下することについては、増粘剤Ｖの水溶液を４００ＭＰａの噴射圧にて噴射してターゲットに衝突せしめ、衝突前（における増粘剤Ｖの水溶液）の粘性（Ｂ型粘度計で測定した粘度）と衝突後の粘性（Ｂ型粘度計で測定した粘度）を比較する実験により確認した。
当該実験は３回行われ、衝突前における増粘剤Ｖの水溶液の粘度は何れも２３０ｍＰａ・ｓであったが、衝突後の粘度は、５５ｍＰａ・ｓ、６６ｍＰａ・ｓ、６５ｍＰａ・ｓであった。この実験結果から、衝突後に増粘剤の粘性が低下することが明らかである。
【００２４】
増粘剤Ｖで被覆された鉄粉Ｆが土壌と衝突した後、粘性の低下した増粘剤Ｖは、鉄粉Ｆが土壌と混合した領域（図４の符号「Ｈ」で示す混合領域）中で自然分解される（図２の２−４）。その後、自然分解の結果として増粘剤Ｖの粘性が水と同程度まで低下すると、鉄粉Ｆと土壌とが混合した領域（図４の混合領域Ｈ）の透水性が良好となるので、当該混合領域中に地下水が流入及び流出可能となる。
混合領域Ｈ（図４参照）に地下水が流入可能となった後、鉄粉Ｆが露出するので（図２の２−５）、当該領域に流入した地下水中に汚染物質（例えば、揮発性物質ＶＯＣ）が存在すれば、当該汚染物質は鉄粉（０価の還元鉄粉）Ｆにより浄化され、混合領域より流出する。
【００２５】
増粘剤Ｖが自然分解することについては、容易に微生物分解される性質を持つ０．５％のグアガム水溶液を地盤中に混合して、透水係数を経時的に混合範囲内と混合範囲外で測定する実験を行い、両者を比較することで確認した。
当該実験から、透水係数は混合後１０日では十分に自然分解が進んでおらず混合体外で透水係数が０．０１２ｃｍ／ｓに対して０．００５１ｃｍ／ｓであったが、７２日後には混合体内でも０．０１１ｃｍ／ｓまで透水係数が高くなった。このことから、増粘剤Ｖが自然分解することにより透水性が良好となることが明らかである。
【００２６】
０価の還元鉄分ＦはＶＯＣ（揮発性物質）と反応して、ＶＯＣを分解する。そのため、土壌Ｇ中に噴射された０価の還元鉄分Ｆは、当該土壌がＶＯＣで汚染されていれば汚染物質であるＶＯＣを分解して、当該汚染土壌を浄化する作用を奏する。
増粘剤Ｖと水と鉄粉Ｆとの混合物として存在している状態では鉄粉ＦはＶＯＣと反応し得ないが、上述したように、土壌に衝突した衝撃及び自然分解により、増粘剤Ｖが鉄粉Ｆの周囲から離隔して鉄粉Ｆが露出すれば、０価の還元鉄粉Ｆが混合領域内（図４の符号「Ｈ」で示す混合領域）へ流入する地下水中のＶＯＣと反応するのである。
【００２７】
次に、増粘剤と水と鉄粉との混合物を中圧以上の吐出圧で噴射する手法について、説明する。
ここで使用される鉄粉の粒径は５０μｍ前後（数μｍ〜１００μｍの範囲）が好ましい。
【００２８】
図３は、本発明の実施形態に係る粉粒体噴射工法において、増粘剤Ｖと水Ｗと鉄粉Ｆとの混合物を得るための工程を順次示した工程図である。
【００２９】
また、図４は、本発明の実施形態に係る粉粒体噴射工法において、増粘剤Ｖと水と鉄粉Ｆとの混合物を土壌中に噴射して、鉄粉Ｆを土壌中で均一に混合する態様を、工程順に示した工程図である。
【００３０】
以下、図３及び図４に基づいて、本発明の実施形態に係る粉粒体噴射工法を工程順に説明する。
図３の３−１で示す清水タンク１に清水Ｗが溜められ、必要に応じて、その清水Ｗが圧送用ポンプ２によって供給ラインＬ１を介して増粘剤溶解タンク３（図３の３−２）に圧送される。
【００３１】
ここで、供給ラインＬ１から清水Ｗを増粘剤溶解タンク３に圧送するに際しては、図５に詳細を示す様な混合手段であるジェットミキサ４によって、増粘剤Ｖが清水Ｗ中に加えられる。
図３の３−２において、符号４０は撹拌用ポンプ、符号５０は排出用ポンプを示す。
【００３２】
ここで、増粘剤Ｖとしては、グアガム（植物性のポリマー：例えば、商品名「レスター」として株式会社テルナイトから市販されている商品）が好ましい。
増粘剤Ｖは植物性のポリマーであるため、土壌中に残留しても、地中の微生物で分解されるからである。
混合領域の透水性は若干低下するが、合成樹脂性の増粘剤を使用することも可能である。
【００３３】
鉄粉Ｆと水Ｗと増粘剤Ｖとの混合物を得るのに際しては、先ず、粉状の増粘剤Ｖを水と均一に混合することが好ましい。
図３及び図５〜図８で示す手法では、増粘剤Ｖと水Ｗとを均一に混合した後に、鉄粉Ｆを混合している。
単に水の中に鉄粉と増粘剤とを放り込むだけでは、いわゆる「だま」が形成されてしまい、均一に混合しないからである。
【００３４】
図５において、ジェットミキサ４はベンチュリー管５を有し、そのベンチュリー管５の清水タンク１と接続される側にはエルボ管６が一体に形成され、増粘剤溶解タンク３と接続される側にはストレート接続管７が一体に形成されている。
エルボ管６及びストレート接続管７は（図５では示していないが）前記供給管Ｌ１に連通しており、以って、清水タンク１の清水及び増粘剤溶解タンクの液と夫々連通している。
【００３５】
前記ベンチュリー管５には、合流アダプタ８の一端が連通している。その合流アダプタ８の他端には篩い部材９が取り付けられ、その篩い部材９には目の粗い篩い９１と目の細かな篩い９２が介装されている。
篩い部材９における目の粗い篩い９１側の端部には吸入管１０の一端が接続されている。吸入管１０の他端は、増粘剤受容器１１の増粘剤Ｖの中に挿入されている。
【００３６】
篩い部材９の外周部には振動発生装置（バイブレータ）１３が取り付けられている。
振動発生装置１３を取り付けたジェットミキサ４を供給管Ｌ１（図３参照）に介装したのは以下の理由からである。
即ち、清水タンク１からポンプ２で清水をジェットミキサ４に圧送させ、増粘剤Ｖをベンチュリー管５のベルヌーイの定理を利用して吸入管１０で吸い上げ、水と接触させた後、図示しない乱流発生部で混練を行うようにしているが、気圧差で増粘剤受容器１１から吸い込まれた増粘剤Ｖは、集合体となってジェットミキサ４に流入する。
ここで、そのままでは水は個々の増粘剤Ｆの粒子に直接接触せず、間接的に接触する状態で粉粒体が「だま」を形成しやすい。その結果、「だま」が完全に溶解するまで、増粘剤Ｖ添加に対する本来の機能が発現できないと言う問題がある。
【００３７】
そこで、本実施形態では、吸引された増粘剤Ｖを、液体と接触させる直前に気体中で粉塵状態にすることで、増粘剤Ｖを粒子単位で液体と直接接触させ、以って「だま」の形成を阻止する様に工夫されている。即ち、篩い部材９に取り付けられたバイブレータ１３は増粘剤Ｖを気体中で粉塵状態にするための装置である。
【００３８】
図６は、前記篩い部材９を更に詳細に示した断面図である。篩い部材９は、第１の部材９Ａと第２の部材９Ｂと第３の部材９Ｃと第４の部材９Ｄと、目の粗い篩い９１及び目の細かな篩い９２とから構成されている。
第１の部材９Ａ〜第４の部材９Ｄは夫々雄ねじ、雌ねじが螺合し合って一体に構成されている。
【００３９】
第３の部材９Ｃと、第３の部材９Ｃと螺合する相手部材９Ｂ、９Ｄの境界部には、図７で示すようにパッキンＰを介して篩い９１又は９２が両部材に挟み込まれるように取り付けられる。尚、吸入管１０側が粗い篩い９１で、その反対側が細かい篩い９２である。
【００４０】
上述したように、本実施形態では、清水Ｗと増粘剤Ｖとを混合する前に、ジェットミキサ４及びバイブレータ１３を取り付けた篩い部材９を用いて増粘剤Ｖを清水Ｗ中に加える様にしている。
そして、吸引された粉体状の増粘剤Ｖの集合体を篩い機９の篩い９１、９２に衝突させることで、増粘剤Ｖを清水Ｗ中に加えても「ダマ」とならない粉塵状態に発現させることが出来る。
また、篩い機９に取り付けたバイブレータ１３によって振動を与え、増粘剤Ｖの篩９１、９２に対する目詰まりも防止出来る。
【００４１】
図３において、前記増粘剤溶解タンク３において清水Ｗと増粘剤Ｖとが混合された混合液ＶＷが供給ラインＬ２を経由して粉粒体混練タンク１４（図３の３−３）に投入される。
図３の３−３では、粉粒体混練タンク１４の上方中央部に粉粒体である鉄粉Ｆの投入用ホッパ６０が設けてある。鉄粉Ｆを投入するに際しては、ホッパ６０の上方に鉄粉Ｆを充填した袋７０を配置し、袋７０の下部を例えばカッター（図示せず）で切り裂くことにより、鉄粉をホッパ６０に落下せしめて導入する。
【００４２】
図８を参照して、粉粒体混練タンク１４の構造を更に詳細に説明する。尚、図８では前記ホッパ６０が省略して描かれている。
図８において、粉粒体混練タンク１４の底部は、タンク中央部が下がるような４枚の傾斜面１４ａで部分四角錐が形成され、その中央に窪み部１４ｂが形成されている。
【００４３】
粉粒体混練タンク１４の各垂直壁面（側壁部）１４ｃの複数箇所（図示では省略されて１個のみが示されている）には水平方向撹拌用ポンプ１５が取り付けられている。
中央の窪み部１４ｂ近傍にはリフト用のポンプ１６が取り付けられ、リフト用ポンプ１６の吐出口にはタンク上方まで延在し反転して下向きに開口したリフト用配管１７が接続されている。
更に、中央の窪み部１４ｂ近傍には撹拌用ポンプ１８が取り付けられ、その撹拌用ポンプ１８の吐出口には噴射向きが窪み部１４ｂに斜め上方から底面に向うように構成された撹拌用配管１９が接続されている。
尚、図８において符号１４ｄは、水と増粘剤と鉄粉との混合流体Ｍの取出し口を示している。
【００４４】
投入された比重の大きな粉粒体である鉄粉Ｆは、前記傾斜面１４ａによって中央の窪み部１４ｂに集中して沈降する。
窪み部１４ｂに沈降した比重の大きな鉄粉Ｆは、リフト用ポンプ１６に吸い上げられ、リフト用配管１７でタンク上方に放出される。
窪み部１４ｂに沈降した鉄粉Ｆはリフト用配管１７でタンク上方に放出されるのに加えて、その一部は、撹拌用ポンプ１８から噴射されるジェット噴流によって、タンク上方へ巻き上げられる。
さらに鉄粉Ｆは、水平方向撹拌用ポンプ１５から噴射されるジェット噴流によって、タンク内を渦巻く様に旋回して流れる。
【００４５】
この様に構成することによって、窪み部１４ｂに沈降した比重の大きな鉄粉Ｆは、リフト用ポンプ１６に吸い上げられてタンク上方に放出され、撹拌用ポンプ１８によりタンク上方へ巻き上げられ、或いは、水平方向撹拌用ポンプ１５によりタンク内を渦巻く様に旋回して流れる。
その結果、比重の大きな鉄粉Ｆは沈降して底部に貯留してしまうこと無く、増粘剤Ｖが溶けた水ＷＶと均一に撹拌・混練されるのである。そして、増粘剤Ｖが溶けた水ＷＶ（水Ｗと増粘剤Ｖとの混合物）に鉄粉Ｆが撹拌・混練されることによって、鉄粉Ｆと水Ｗと増粘剤Ｖとの混合物が出来上がり、当該混合物の中で、鉄粉Ｆは偏在すること無く、均一に分布する。
【００４６】
その後、水Ｗと増粘剤Ｖと鉄粉Ｆとの混合物（図３の３−４では、符号Ｍで示す混合流体）を、取出し口４ｄからラインＬ３を介して、図３の３−４で示す貯蔵用タンク２０に一端貯蔵する。
貯蔵用タンク２０には複数の撹拌用ポンプ２１が設けてあり、撹拌用ポンプ２１を作動させて混合流体Ｍを均一状態に保っている。
図示の例では、同一仕様の貯蔵用タンク２０を２台有しており、その貯蔵用タンク２０は夫々搬送ポンプ２２を介したラインＬ４によって計量器２３に接続し、更にラインＬ５で超高圧ポンプ２４に接続している。
【００４７】
図３の３−５において、超高圧ポンプ２４は、混合流体Ｍ（水Ｗと増粘剤Ｖと鉄粉Ｆとの混合物）を昇圧して、後述する図４の４−３の２重管自在継手３５に送り、以って、混合流体Ｍを土壌の掘削に供させる。また、超高圧ポンプ２４の傍らには高圧コンプレッサ２５が配置され、高圧コンプレッサ２５で発生した高圧エアは、同じく、図４の４−３の２重管自在継手３５に送られ、土壌の掘削に供される。
【００４８】
次に図４に基づいて、施工領域において、鉄粉Ｆを土壌中へ均一に混合する施工態様を説明する。
先ず、図４の４−１で、削孔手段であるボーリングロッド３１を吊り下げ装置３０によって吊り下げた状態で、施工領域である土壌Ｇにボーリング孔ｈを削孔する。
図４の４−２はボーリング孔ｈが削孔された状態を示している。
【００４９】
図４の４−３では、完成したボーリング孔ｈに、吊り下げ装置３２によって混合手段３３を吊り下げている。ここで、混合手段３３は、ボーリングロッド３１と同様に２重管を構成している。
混合手段３３の先端には、噴射ノズル３４を設けた噴射装置（モニタ）が取り付けられている。混合手段３３の上端には２重管自在継手３５が取り付けられている。
【００５０】
２重管自在継手３５と噴射ノズル３４とは連通している。
明確には図示されていないが、噴射ノズル３４は混合流体Ｍ用のノズルの周囲を高圧エア用のノズルが囲む様に配置されている。そして、噴射される混合流体Ｍのジェットは、高圧エアのジェットによって包囲され、流速を増加させるように構成されている。
【００５１】
図４の４−３では、ノズル３４を回転させながら混合流体用のノズルから水Ｗと増粘剤Ｖと鉄粉Ｆの混合流体Ｍを噴射し、高圧エア用ノズルから高圧エアを噴射して、混合流体と高圧エアの混合ジェットＪｃを構成している。
混合ジェットＪｃを噴射しつつ地上側に混合手段３３全体を上昇させることにより、符号Ｈで示す様な範囲まで土壌を切削するとともに、符号Ｈで示す範囲（混合領域）の土壌中に鉄粉Ｆを均一に混合せしめる。
【００５２】
上述した様に、増粘剤Ｖと水と鉄粉Ｆとの混合物（混合流体）の噴流である混合ジェットＪｃは中圧以上の高い圧力で噴射され、混合ジェットＪｃ中で鉄粉Ｆは均一に分布している。
増粘剤Ｖと水と鉄粉Ｆとの混合物（混合流体）が土壌に衝突すると、鉄粉Ｆは当該衝突位置で停止する。その結果、図４の４−３、４−４において符号Ｈで示す範囲では、半径方向（ジェットＪｃが噴射される方向）について、鉄粉Ｆは土壌中で均一に分布される。
土壌に衝突した際に、増粘剤Ｖはその粘性を低下する。その後、自然分解することにより、増粘剤Ｖは鉄粉Ｆから剥離或いは分離して、鉄粉Ｆが露出する。
【００５３】
出願人において、上述した様な実施形態と同一態様で施工した際に、数日間のオーダーでは、粉粒体混練タンク１４内での鉄粉Ｆの沈降、滞留現象は見られなかった。
そして、水Ｗと混合した増粘剤Ｖ中を鉄粉Ｆが均一に撹拌されることにより、鉄粉Ｆと水と増粘剤Ｖとの混合物（混合流体）が土壌中に噴射出来ることが確認された。それと共に、当該混合物（混合流体）が流れるポンプや搬送ラインにおいて摩耗による損傷が発生しないことが確認された。
【００５４】
鉄粉Ｆと水と増粘剤Ｖが中圧以上の吐出圧で噴射された場合には、噴流（混合ジェットＪｃ）全体の重量が増加し、その保有する運動エネルギーも増加するので、通常の高圧水ジェットによる切削と比較して、土壌の切削性能は向上する。
【００５５】
なお、図４で説明した様な施工例において、半径方向の外方にのみ鉄粉が分布してしまうこと（図９の状態）は無く、増粘剤Ｖと水と鉄粉Ｆとの混合物が中圧以上の圧力で噴射された範囲（図４の符号Ｈ参照）においては、半径方向全域に亘って鉄粉Ｆが均一に分布した。
【００５６】
ここで、ＶＯＣ（揮発性物質）は鉄分（０価の還元鉄粉）と反応して分解するが、鉄粉Ｆの周囲に増粘剤Ｖが存在して、鉄粉Ｆをコーティングする様になっていると、当該反応は生じない。
しかし、増粘剤Ｖと水と鉄粉Ｆと混合物を水と共に中圧以上の吐出圧で地盤中に噴射する場合には、土壌Ｇに衝突して、増粘剤Ｖの粘性が低下した後、増粘剤Ｖは自然分解して、鉄粉Ｆの周囲から離隔する。その結果、鉄粉Ｆが混合した土壌の透水性が良好となり、地下水が流入、流出可能となる。そして、鉄粉Ｆが露出されているため、土壌或いは地下水にＶＯＣが包含されていると、鉄粉と反応して浄化されるのである（図２参照）。
即ち、施工領域或いは混合領域（図４の符号Ｈで示す領域）の地盤は、ＶＯＣを含まない良質の土壌に浄化される。
【００５７】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではないことを付記する。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施形態の原理を説明する説明図。
【図２】本発明の実施形態を実施した場合の効果を説明する図。
【図３】水と増粘剤と比重量の大きな粉粒体との混合物製造の態様を示す工程図。
【図４】混合物を地盤へ噴射する施工態様を示した工程図。
【図５】増粘剤と水とを混合する混同装置の構成図。
【図６】図５の部分構成図。
【図７】図６のＡ部拡大図。
【図８】粉粒体混練タンクの詳細構成を示す断面図。
【図９】従来技術において、水に鉄粉を混ぜて噴射した状態を示す図。
【図１０】従来技術において、管路を流過する鉄粉が管壁を侵食する状態を示した図。
【符号の説明】
【００５９】
１・・・清水タンク
２・・・圧送用ポンプ
３・・・増粘剤溶解タンク
４・・・ジェットミキサ
５・・・ベンチュリー管
６・・・エルボ管
９・・・篩い部材
１０・・・吸入管
１３・・・振動発生器／バイブレータ
１４・・・粉粒体混練タンク
１５・・・水平方向撹拌用ポンプ
１６・・・リフト用ポンプ
１８・・・撹拌用ポンプ
２０・・・貯蔵タンク
２４・・・超高圧ポンプ
３１・・・削孔手段／ボーリングロッド
３３・・・混合手段
３４・・・噴射ノズル
３５・・・２重管自在接手
【技術分野】
【０００１】
本発明は、比重の大きな粉粒体（例えば、鉄粉）を流体物と共に地盤中に噴射して、当該粉粒体を地盤中に均一に分布される技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
比重の大きな粉粒体（例えば、鉄粉）を高圧流体に混合し、噴射する技術は、対象物の穿孔や切断等、種々の分野で使用される。
係る技術を、例えば改良するべき地盤を高圧流体で切削しつつ固化材を混合、撹拌して地中固結体を造成する技術（例えば、特許文献１）に応用した場合には、高圧流体が地盤を切削することが出来る距離が長くなり、地中固結体の径方向寸法を大きくすることが出来ることが予想される。
【０００３】
しかし、地盤を切削する高圧流体に比重の大きな粉粒体を混合して、ノズルＮから噴射した場合には、当該高圧流体と粉粒体とでは、図９に示すように、土中における到達距離が相違するため、すなわち、ノズルＮから噴射された切削用高圧水ジェットＪに対して粉粒体Fの方が遠方まで到達することが出来るため、前記粉粒体の分布が不均一になってしまう。すなわち、地中固結体の半径方向外方の領域には比重の大きな粉粒体の分布密度が高く、半径方向内方の領域では比重の大きな粉粒体の分布密度が低くなってしまう。
その結果、半径方向について、組成が不均一な改良体が出来てしまう。
ここで、図１で示す様に、ノズルＮから噴射された切削用高圧水ジェットＪと粉粒体Ｆの到達距離は常に等しいことが望ましい。
【０００４】
また、比重の大きな粉粒体、例えば鉄粉を、高圧流体（例えば高圧水）に混合して高圧にて噴射する結果、図１０に示すように、鉄粉と高圧水との混合流体が流過する流路Ｃや、当該混合流体に圧力を付加するポンプ（非常に高価なポンプ）が、鉄粉Ｆが流過する際に当該鉄粉Ｆにより研磨或いは磨耗（磨耗箇所を符号Ｄで示す）され、破損してしまうという問題も生じる。
【特許文献１】特開２００５−１１３６４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、高圧流体と比重の大きな粉粒体の土中における到達距離が相違することに起因する不都合を解消することが出来て、しかも、比重の大きな粉粒体が流路やポンプ等を磨耗、破損してしまうことを防止することが出来る粉粒体噴射工法の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の粉粒体噴射工法は、増粘剤（例えば、粉末状の植物性ポリマー、いわゆる「グアガム」Ｖ）を水（Ｗ）と均一に混合する工程（図３の３−２）と、該工程（図３の３−２）で混合された水（Ｗ）と増粘剤（Ｖ）に（図３の３−２における「Ｖ＋Ｗ」に）比重の大きな粉粒体（例えば、０価の還元鉄粉：Ｆ）を均一に混合する工程（図３の３−３）と、比重の大きな粉粒体（Ｆ）と水と増粘剤（Ｖ）との混合物を中圧以上の吐出圧で且つ比重の大きな粉粒体（Ｆ）が噴流中を均一に分布した状態で土壌（Ｇ）中に噴射し、当該粉粒体を土壌（Ｇ）中で均一に混合する工程（図４の４−３〜４−４）、とを有することを特徴としている（請求項１）。
【０００７】
ここで、「中圧以上の吐出圧」とは、３０ｋｇｆ／ｃｍ２以上の吐出圧、好ましくは５０ｋｇｆ／ｃｍ２以上の吐出圧である。
また、「比重が大きな粉粒体」とは、比重が４．０以上の粉粒体を意味しており、例えば、比重が７．８の鉄の粉粒体（鉄粉）や、酸化鉄（例えば、比重が５．２４の三酸化二鉄Ｆｅ２Ｏ３）の粉粒体等が該当する。
【０００８】
本発明において、比重の大きな粉粒体（Ｆ）と水（Ｗ）と増粘剤（Ｖ）との混合物が土壌と衝突した際に増粘剤（Ｖ）の粘性が低下し（図２の２−３）、粘性が低下した増粘剤が（地下水と共に）比重の大きな粉粒体（Ｆ）の周囲から離隔する（図２の２−４）工程、を有することが好ましい（請求項２）。
【０００９】
また本発明において、増粘剤（Ｖ）として自然地盤中の微生物により容易に分解（以下自然分解）されるもの（例えばグアガム）が選択され、粘性が低下した増粘剤（Ｖ）が自然分解されて水と同レベルまで粘性が低下する工程を有するのが好ましい（請求項３）。
【００１０】
さらに、混合された水（Ｗ）と増粘剤（Ｖ）に比重の大きな粉粒体（例えば、鉄粉Ｆ）を均一に混合する前記工程（図３の３−３）では、当該工程を行う機器（粉粒体混練タンク１４；図８参照）の底部に形成された傾斜（１４ａ）により比重の大きな粉粒体（Ｆ）を一箇所（１４ｂ）に集中して沈降せしめ、一箇所（１４ｂ）に沈降した比重の大きな粉粒体（Ｆ）を前記機器（粉粒体混練タンク１４）上部まで（例えばリフト用ポンプ１６によって）上揚し、前記機器（粉粒体混練タンク１４）の側壁部（１４ｃ）に設けられた流体機器（例えば水平方向撹拌用ポンプ１５）により前記機器（１４）内部で旋回流を生じせしめると共に、一箇所（１４ｂ）に沈降した比重の大きな粉粒体（Ｆ）を（例えば撹拌用ポンプ１８から噴流を衝突せしめて）機器（粉粒体混練タンクタンク１４）上方へ巻き上げているのが好ましい（請求項４）。
【発明の効果】
【００１１】
上述する構成を具備する本発明によれば、貯留及び輸送中に比重の大きな粉粒体（例えば、鉄粉Ｆ）を沈降させずに、均一な流体として地盤中に噴射し、土粒子と比重の大きな粉粒体とを均一に混合し、且つ、透水性の高い混合体を作ることができる。
そして本発明によれば、増粘剤（Ｖ）と水（Ｗ）と比重の大きな粉粒体（例えば、鉄粉Ｆ）との混合物を中圧以上の吐出圧で土壌中に噴出し、且つ、増粘剤（Ｖ）と水（Ｗ）と比重の大きな粉粒体（例えば、鉄粉Ｆ）との混合物の噴流中で、比重の大きな粉粒体（例えば、鉄粉Ｆ）は当該噴流（ジェットＪ）中で均等に分布しながら噴射されているので、単に比重の大きな粉粒体を水に混ぜた状態で噴射した場合の様に噴流（ジェットＪ）と粉粒体（Ｆ）とが分離すること無く、地盤（Ｇ）中に比重の大きな粉粒体（Ｆ）が均一に分布する。
【００１２】
ここで、増粘剤（Ｖ）と水（Ｗ）と比重の大きな粉粒体（例えば、鉄粉Ｆ）との混合物を噴出する吐出圧が低いと、比重の大きな粉粒体（例えば、鉄粉Ｆ）が土粒子中に混合される領域が狭くなり過ぎてしまう恐れがある。これに対して、本発明では、増粘剤（Ｖ）で被覆された比重の大きな粉粒体（例えば、鉄粉Ｆ）と水との混合物の吐出圧が、「中圧以上の吐出圧」であるので、比重の大きな粉粒体（例えば、鉄粉Ｆ）は、土壌中を、広い範囲に亘って混合される。
【００１３】
本発明によれば、土壌に衝突するまでは、比重の大きな粉粒体（Ｆ）は増粘剤（Ｖ）と水（Ｗ）との混合物として流れるので、比重の大きな粉粒体（Ｆ）の周囲には被覆する様に増粘剤（Ｖ）が存在し、比重の大きな粉粒体（Ｆ）が単独で流れることは無い。そのため、比重の大きな粉粒体（例えば、鉄粉Ｆ）がポンプや流路に「やすり」をかける様に作用して摩耗せしめてしまうことは、比重の大きな粉粒体（Ｆ）を包囲している増粘剤（Ｖ）が防止する。
【００１４】
そして、（請求項２に記載された）本発明によれば、増粘剤（Ｖ）と水（Ｗ）と比重の大きな粉粒体（Ｆ）との混合物が土壌と衝突した際に、増粘剤（Ｖ）の粘性が低下する（図２の２−３）。そして、粘性が低下した増粘剤（Ｖ）が自然分解すれば、比重の大きな粉粒体（例えば、０価の還元鉄粉Ｆ）が露出される。その結果、比重の大きな粉粒体（例えば、０価の還元鉄粉Ｆ）が、土中の汚染物質（例えば、揮発性物質ＶＯＣ）と反応して、土壌の浄化が実行されるのである。
ここで、増粘剤の粘性が低下するのは、衝突時の衝撃により増粘剤（Ｖ）のポリマー結合の一部が破壊されるためと思慮される。
【００１５】
そして、増粘剤（Ｖ）と水（Ｗ）と比重の大きな粉粒体（Ｆ）との混合物が土壌と衝突した後、粘性の低下した増粘剤は、比重の大きな粉粒体（Ｆ）が土壌と混合した領域中で自然分解される。その後、増粘剤の粘性が水と同程度まで低下すると、比重の大きな粉粒体（Ｆ）と土壌とが混合した領域（混合領域）の透水性が良好となるので、当該混合領域中に地下水が流入可能となる。そして、混合領域に流入した地下水中に汚染物質（例えば、揮発性物質ＶＯＣ）が存在すれば、当該汚染物質は粉粒体（Ｆ）により浄化されるのである。
【００１６】
さらに本発明によれば、増粘剤（Ｖ）と水（Ｗ）と比重の大きな粉粒体（Ｆ）との混合物が土壌中に噴射され、噴流の比重量が増加するので、土壌を切削する能力は向上することはあっても、少なくとも土壌切削能力が低下することは無い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
先ず、図１に基づいて、本発明の原理を説明する。図１では、増粘剤Ｖと水（図１では増粘剤Ｖのみを図示）と鉄粉Ｆとの混合物が、ノズルＮから噴射されている状態が示されている。ここで鉄粉Ｆは、ノズルＮから噴射される噴流（ジェットＪ）中を均等に分布しながら噴射されている。
【００１８】
ここで、単に水に鉄粉を混ぜた状態で噴射した場合には、図９で示す様に、鉄粉Ｆの到達距離が高圧水（のジェットＪ）の到達距離よりも長いため、或いは、鉄粉Ｆが高圧水（のジェットＪ）よりも遠方まで到達するため、高圧水Ｊと鉄粉Ｆとが分離してしまう。
そのように、単に水に鉄粉を混ぜた状態で噴射した場合は、例えば、円柱状地中固結体の造成等に用いた場合には、円柱の半径方向外方にのみ鉄粉が分布して、半径方向について成分（鉄粉の分布）が不均一な円柱状地中固結体が造成されてしまう。
【００１９】
増粘剤Ｖと水と混合することにより、鉄粉Ｆは、噴流（図１のジェットＪ）中を均等に分布した状態で地盤中に噴射される。
例えば、本発明を円柱状地中固結体の造成等に適用した場合には、円柱の半径方向について、鉄粉Ｆの分布が均一となり、半径方向について成分が均一な良質の円柱状地中固結体が造成されることとなる。
【００２０】
図２に示すように、土壌Ｇに衝突するまで（図２の２−１の状態）は、噴流Ｊにおいて、粉粒体である鉄粉Ｆと増粘剤Ｖと水とが均一に混合した状態を維持しており、鉄粉Ｆのみが噴流Ｊから分離してしまうことはない。従って、土壌Ｇに噴射される以前で、増粘剤Ｖと鉄粉Ｆと水との混合物がノズルＮまで搬送される過程においては、粘性物質である増粘剤Ｖ（より詳細には増粘剤Ｖの水溶液）が鉄粉Ｆの周囲に存在して被覆する様な状態となっているため、鉄粉Ｆがポンプや流路に「やすり」をかける（流路を摩耗させる）様な作用（前述した図１０の状態）を行うことが防止される。
【００２１】
ここで、鉄粉Ｆと増粘剤Ｖと水との混合物が土壌中に噴射された場合、増粘剤Ｖ及び鉄粉Ｆを含む混合物は、水のみを単独で噴射した場合に比較して、全体の比重量が増加している。そのため、噴射時の運動エネルギーが大きくなり、土壌を切削する能力は向上することはあっても、少なくとも低下はしない。
【００２２】
図２の２−２の状態は、鉄粉Ｆと水Ｗと増粘剤Ｖとの混合物が土壌Ｇに衝突した状態を示している。鉄粉Ｆと水Ｗと増粘剤Ｖとの混合物が土壌と衝突した時の衝撃により増粘剤Ｖのポリマー結合の一部が破壊され、増粘剤Ｖの粘性が低下する（図２の２−３）。
【００２３】
増粘剤Ｖで被覆された鉄粉Ｆが土壌と衝突した際に増粘剤Ｖの粘性が低下することについては、増粘剤Ｖの水溶液を４００ＭＰａの噴射圧にて噴射してターゲットに衝突せしめ、衝突前（における増粘剤Ｖの水溶液）の粘性（Ｂ型粘度計で測定した粘度）と衝突後の粘性（Ｂ型粘度計で測定した粘度）を比較する実験により確認した。
当該実験は３回行われ、衝突前における増粘剤Ｖの水溶液の粘度は何れも２３０ｍＰａ・ｓであったが、衝突後の粘度は、５５ｍＰａ・ｓ、６６ｍＰａ・ｓ、６５ｍＰａ・ｓであった。この実験結果から、衝突後に増粘剤の粘性が低下することが明らかである。
【００２４】
増粘剤Ｖで被覆された鉄粉Ｆが土壌と衝突した後、粘性の低下した増粘剤Ｖは、鉄粉Ｆが土壌と混合した領域（図４の符号「Ｈ」で示す混合領域）中で自然分解される（図２の２−４）。その後、自然分解の結果として増粘剤Ｖの粘性が水と同程度まで低下すると、鉄粉Ｆと土壌とが混合した領域（図４の混合領域Ｈ）の透水性が良好となるので、当該混合領域中に地下水が流入及び流出可能となる。
混合領域Ｈ（図４参照）に地下水が流入可能となった後、鉄粉Ｆが露出するので（図２の２−５）、当該領域に流入した地下水中に汚染物質（例えば、揮発性物質ＶＯＣ）が存在すれば、当該汚染物質は鉄粉（０価の還元鉄粉）Ｆにより浄化され、混合領域より流出する。
【００２５】
増粘剤Ｖが自然分解することについては、容易に微生物分解される性質を持つ０．５％のグアガム水溶液を地盤中に混合して、透水係数を経時的に混合範囲内と混合範囲外で測定する実験を行い、両者を比較することで確認した。
当該実験から、透水係数は混合後１０日では十分に自然分解が進んでおらず混合体外で透水係数が０．０１２ｃｍ／ｓに対して０．００５１ｃｍ／ｓであったが、７２日後には混合体内でも０．０１１ｃｍ／ｓまで透水係数が高くなった。このことから、増粘剤Ｖが自然分解することにより透水性が良好となることが明らかである。
【００２６】
０価の還元鉄分ＦはＶＯＣ（揮発性物質）と反応して、ＶＯＣを分解する。そのため、土壌Ｇ中に噴射された０価の還元鉄分Ｆは、当該土壌がＶＯＣで汚染されていれば汚染物質であるＶＯＣを分解して、当該汚染土壌を浄化する作用を奏する。
増粘剤Ｖと水と鉄粉Ｆとの混合物として存在している状態では鉄粉ＦはＶＯＣと反応し得ないが、上述したように、土壌に衝突した衝撃及び自然分解により、増粘剤Ｖが鉄粉Ｆの周囲から離隔して鉄粉Ｆが露出すれば、０価の還元鉄粉Ｆが混合領域内（図４の符号「Ｈ」で示す混合領域）へ流入する地下水中のＶＯＣと反応するのである。
【００２７】
次に、増粘剤と水と鉄粉との混合物を中圧以上の吐出圧で噴射する手法について、説明する。
ここで使用される鉄粉の粒径は５０μｍ前後（数μｍ〜１００μｍの範囲）が好ましい。
【００２８】
図３は、本発明の実施形態に係る粉粒体噴射工法において、増粘剤Ｖと水Ｗと鉄粉Ｆとの混合物を得るための工程を順次示した工程図である。
【００２９】
また、図４は、本発明の実施形態に係る粉粒体噴射工法において、増粘剤Ｖと水と鉄粉Ｆとの混合物を土壌中に噴射して、鉄粉Ｆを土壌中で均一に混合する態様を、工程順に示した工程図である。
【００３０】
以下、図３及び図４に基づいて、本発明の実施形態に係る粉粒体噴射工法を工程順に説明する。
図３の３−１で示す清水タンク１に清水Ｗが溜められ、必要に応じて、その清水Ｗが圧送用ポンプ２によって供給ラインＬ１を介して増粘剤溶解タンク３（図３の３−２）に圧送される。
【００３１】
ここで、供給ラインＬ１から清水Ｗを増粘剤溶解タンク３に圧送するに際しては、図５に詳細を示す様な混合手段であるジェットミキサ４によって、増粘剤Ｖが清水Ｗ中に加えられる。
図３の３−２において、符号４０は撹拌用ポンプ、符号５０は排出用ポンプを示す。
【００３２】
ここで、増粘剤Ｖとしては、グアガム（植物性のポリマー：例えば、商品名「レスター」として株式会社テルナイトから市販されている商品）が好ましい。
増粘剤Ｖは植物性のポリマーであるため、土壌中に残留しても、地中の微生物で分解されるからである。
混合領域の透水性は若干低下するが、合成樹脂性の増粘剤を使用することも可能である。
【００３３】
鉄粉Ｆと水Ｗと増粘剤Ｖとの混合物を得るのに際しては、先ず、粉状の増粘剤Ｖを水と均一に混合することが好ましい。
図３及び図５〜図８で示す手法では、増粘剤Ｖと水Ｗとを均一に混合した後に、鉄粉Ｆを混合している。
単に水の中に鉄粉と増粘剤とを放り込むだけでは、いわゆる「だま」が形成されてしまい、均一に混合しないからである。
【００３４】
図５において、ジェットミキサ４はベンチュリー管５を有し、そのベンチュリー管５の清水タンク１と接続される側にはエルボ管６が一体に形成され、増粘剤溶解タンク３と接続される側にはストレート接続管７が一体に形成されている。
エルボ管６及びストレート接続管７は（図５では示していないが）前記供給管Ｌ１に連通しており、以って、清水タンク１の清水及び増粘剤溶解タンクの液と夫々連通している。
【００３５】
前記ベンチュリー管５には、合流アダプタ８の一端が連通している。その合流アダプタ８の他端には篩い部材９が取り付けられ、その篩い部材９には目の粗い篩い９１と目の細かな篩い９２が介装されている。
篩い部材９における目の粗い篩い９１側の端部には吸入管１０の一端が接続されている。吸入管１０の他端は、増粘剤受容器１１の増粘剤Ｖの中に挿入されている。
【００３６】
篩い部材９の外周部には振動発生装置（バイブレータ）１３が取り付けられている。
振動発生装置１３を取り付けたジェットミキサ４を供給管Ｌ１（図３参照）に介装したのは以下の理由からである。
即ち、清水タンク１からポンプ２で清水をジェットミキサ４に圧送させ、増粘剤Ｖをベンチュリー管５のベルヌーイの定理を利用して吸入管１０で吸い上げ、水と接触させた後、図示しない乱流発生部で混練を行うようにしているが、気圧差で増粘剤受容器１１から吸い込まれた増粘剤Ｖは、集合体となってジェットミキサ４に流入する。
ここで、そのままでは水は個々の増粘剤Ｆの粒子に直接接触せず、間接的に接触する状態で粉粒体が「だま」を形成しやすい。その結果、「だま」が完全に溶解するまで、増粘剤Ｖ添加に対する本来の機能が発現できないと言う問題がある。
【００３７】
そこで、本実施形態では、吸引された増粘剤Ｖを、液体と接触させる直前に気体中で粉塵状態にすることで、増粘剤Ｖを粒子単位で液体と直接接触させ、以って「だま」の形成を阻止する様に工夫されている。即ち、篩い部材９に取り付けられたバイブレータ１３は増粘剤Ｖを気体中で粉塵状態にするための装置である。
【００３８】
図６は、前記篩い部材９を更に詳細に示した断面図である。篩い部材９は、第１の部材９Ａと第２の部材９Ｂと第３の部材９Ｃと第４の部材９Ｄと、目の粗い篩い９１及び目の細かな篩い９２とから構成されている。
第１の部材９Ａ〜第４の部材９Ｄは夫々雄ねじ、雌ねじが螺合し合って一体に構成されている。
【００３９】
第３の部材９Ｃと、第３の部材９Ｃと螺合する相手部材９Ｂ、９Ｄの境界部には、図７で示すようにパッキンＰを介して篩い９１又は９２が両部材に挟み込まれるように取り付けられる。尚、吸入管１０側が粗い篩い９１で、その反対側が細かい篩い９２である。
【００４０】
上述したように、本実施形態では、清水Ｗと増粘剤Ｖとを混合する前に、ジェットミキサ４及びバイブレータ１３を取り付けた篩い部材９を用いて増粘剤Ｖを清水Ｗ中に加える様にしている。
そして、吸引された粉体状の増粘剤Ｖの集合体を篩い機９の篩い９１、９２に衝突させることで、増粘剤Ｖを清水Ｗ中に加えても「ダマ」とならない粉塵状態に発現させることが出来る。
また、篩い機９に取り付けたバイブレータ１３によって振動を与え、増粘剤Ｖの篩９１、９２に対する目詰まりも防止出来る。
【００４１】
図３において、前記増粘剤溶解タンク３において清水Ｗと増粘剤Ｖとが混合された混合液ＶＷが供給ラインＬ２を経由して粉粒体混練タンク１４（図３の３−３）に投入される。
図３の３−３では、粉粒体混練タンク１４の上方中央部に粉粒体である鉄粉Ｆの投入用ホッパ６０が設けてある。鉄粉Ｆを投入するに際しては、ホッパ６０の上方に鉄粉Ｆを充填した袋７０を配置し、袋７０の下部を例えばカッター（図示せず）で切り裂くことにより、鉄粉をホッパ６０に落下せしめて導入する。
【００４２】
図８を参照して、粉粒体混練タンク１４の構造を更に詳細に説明する。尚、図８では前記ホッパ６０が省略して描かれている。
図８において、粉粒体混練タンク１４の底部は、タンク中央部が下がるような４枚の傾斜面１４ａで部分四角錐が形成され、その中央に窪み部１４ｂが形成されている。
【００４３】
粉粒体混練タンク１４の各垂直壁面（側壁部）１４ｃの複数箇所（図示では省略されて１個のみが示されている）には水平方向撹拌用ポンプ１５が取り付けられている。
中央の窪み部１４ｂ近傍にはリフト用のポンプ１６が取り付けられ、リフト用ポンプ１６の吐出口にはタンク上方まで延在し反転して下向きに開口したリフト用配管１７が接続されている。
更に、中央の窪み部１４ｂ近傍には撹拌用ポンプ１８が取り付けられ、その撹拌用ポンプ１８の吐出口には噴射向きが窪み部１４ｂに斜め上方から底面に向うように構成された撹拌用配管１９が接続されている。
尚、図８において符号１４ｄは、水と増粘剤と鉄粉との混合流体Ｍの取出し口を示している。
【００４４】
投入された比重の大きな粉粒体である鉄粉Ｆは、前記傾斜面１４ａによって中央の窪み部１４ｂに集中して沈降する。
窪み部１４ｂに沈降した比重の大きな鉄粉Ｆは、リフト用ポンプ１６に吸い上げられ、リフト用配管１７でタンク上方に放出される。
窪み部１４ｂに沈降した鉄粉Ｆはリフト用配管１７でタンク上方に放出されるのに加えて、その一部は、撹拌用ポンプ１８から噴射されるジェット噴流によって、タンク上方へ巻き上げられる。
さらに鉄粉Ｆは、水平方向撹拌用ポンプ１５から噴射されるジェット噴流によって、タンク内を渦巻く様に旋回して流れる。
【００４５】
この様に構成することによって、窪み部１４ｂに沈降した比重の大きな鉄粉Ｆは、リフト用ポンプ１６に吸い上げられてタンク上方に放出され、撹拌用ポンプ１８によりタンク上方へ巻き上げられ、或いは、水平方向撹拌用ポンプ１５によりタンク内を渦巻く様に旋回して流れる。
その結果、比重の大きな鉄粉Ｆは沈降して底部に貯留してしまうこと無く、増粘剤Ｖが溶けた水ＷＶと均一に撹拌・混練されるのである。そして、増粘剤Ｖが溶けた水ＷＶ（水Ｗと増粘剤Ｖとの混合物）に鉄粉Ｆが撹拌・混練されることによって、鉄粉Ｆと水Ｗと増粘剤Ｖとの混合物が出来上がり、当該混合物の中で、鉄粉Ｆは偏在すること無く、均一に分布する。
【００４６】
その後、水Ｗと増粘剤Ｖと鉄粉Ｆとの混合物（図３の３−４では、符号Ｍで示す混合流体）を、取出し口４ｄからラインＬ３を介して、図３の３−４で示す貯蔵用タンク２０に一端貯蔵する。
貯蔵用タンク２０には複数の撹拌用ポンプ２１が設けてあり、撹拌用ポンプ２１を作動させて混合流体Ｍを均一状態に保っている。
図示の例では、同一仕様の貯蔵用タンク２０を２台有しており、その貯蔵用タンク２０は夫々搬送ポンプ２２を介したラインＬ４によって計量器２３に接続し、更にラインＬ５で超高圧ポンプ２４に接続している。
【００４７】
図３の３−５において、超高圧ポンプ２４は、混合流体Ｍ（水Ｗと増粘剤Ｖと鉄粉Ｆとの混合物）を昇圧して、後述する図４の４−３の２重管自在継手３５に送り、以って、混合流体Ｍを土壌の掘削に供させる。また、超高圧ポンプ２４の傍らには高圧コンプレッサ２５が配置され、高圧コンプレッサ２５で発生した高圧エアは、同じく、図４の４−３の２重管自在継手３５に送られ、土壌の掘削に供される。
【００４８】
次に図４に基づいて、施工領域において、鉄粉Ｆを土壌中へ均一に混合する施工態様を説明する。
先ず、図４の４−１で、削孔手段であるボーリングロッド３１を吊り下げ装置３０によって吊り下げた状態で、施工領域である土壌Ｇにボーリング孔ｈを削孔する。
図４の４−２はボーリング孔ｈが削孔された状態を示している。
【００４９】
図４の４−３では、完成したボーリング孔ｈに、吊り下げ装置３２によって混合手段３３を吊り下げている。ここで、混合手段３３は、ボーリングロッド３１と同様に２重管を構成している。
混合手段３３の先端には、噴射ノズル３４を設けた噴射装置（モニタ）が取り付けられている。混合手段３３の上端には２重管自在継手３５が取り付けられている。
【００５０】
２重管自在継手３５と噴射ノズル３４とは連通している。
明確には図示されていないが、噴射ノズル３４は混合流体Ｍ用のノズルの周囲を高圧エア用のノズルが囲む様に配置されている。そして、噴射される混合流体Ｍのジェットは、高圧エアのジェットによって包囲され、流速を増加させるように構成されている。
【００５１】
図４の４−３では、ノズル３４を回転させながら混合流体用のノズルから水Ｗと増粘剤Ｖと鉄粉Ｆの混合流体Ｍを噴射し、高圧エア用ノズルから高圧エアを噴射して、混合流体と高圧エアの混合ジェットＪｃを構成している。
混合ジェットＪｃを噴射しつつ地上側に混合手段３３全体を上昇させることにより、符号Ｈで示す様な範囲まで土壌を切削するとともに、符号Ｈで示す範囲（混合領域）の土壌中に鉄粉Ｆを均一に混合せしめる。
【００５２】
上述した様に、増粘剤Ｖと水と鉄粉Ｆとの混合物（混合流体）の噴流である混合ジェットＪｃは中圧以上の高い圧力で噴射され、混合ジェットＪｃ中で鉄粉Ｆは均一に分布している。
増粘剤Ｖと水と鉄粉Ｆとの混合物（混合流体）が土壌に衝突すると、鉄粉Ｆは当該衝突位置で停止する。その結果、図４の４−３、４−４において符号Ｈで示す範囲では、半径方向（ジェットＪｃが噴射される方向）について、鉄粉Ｆは土壌中で均一に分布される。
土壌に衝突した際に、増粘剤Ｖはその粘性を低下する。その後、自然分解することにより、増粘剤Ｖは鉄粉Ｆから剥離或いは分離して、鉄粉Ｆが露出する。
【００５３】
出願人において、上述した様な実施形態と同一態様で施工した際に、数日間のオーダーでは、粉粒体混練タンク１４内での鉄粉Ｆの沈降、滞留現象は見られなかった。
そして、水Ｗと混合した増粘剤Ｖ中を鉄粉Ｆが均一に撹拌されることにより、鉄粉Ｆと水と増粘剤Ｖとの混合物（混合流体）が土壌中に噴射出来ることが確認された。それと共に、当該混合物（混合流体）が流れるポンプや搬送ラインにおいて摩耗による損傷が発生しないことが確認された。
【００５４】
鉄粉Ｆと水と増粘剤Ｖが中圧以上の吐出圧で噴射された場合には、噴流（混合ジェットＪｃ）全体の重量が増加し、その保有する運動エネルギーも増加するので、通常の高圧水ジェットによる切削と比較して、土壌の切削性能は向上する。
【００５５】
なお、図４で説明した様な施工例において、半径方向の外方にのみ鉄粉が分布してしまうこと（図９の状態）は無く、増粘剤Ｖと水と鉄粉Ｆとの混合物が中圧以上の圧力で噴射された範囲（図４の符号Ｈ参照）においては、半径方向全域に亘って鉄粉Ｆが均一に分布した。
【００５６】
ここで、ＶＯＣ（揮発性物質）は鉄分（０価の還元鉄粉）と反応して分解するが、鉄粉Ｆの周囲に増粘剤Ｖが存在して、鉄粉Ｆをコーティングする様になっていると、当該反応は生じない。
しかし、増粘剤Ｖと水と鉄粉Ｆと混合物を水と共に中圧以上の吐出圧で地盤中に噴射する場合には、土壌Ｇに衝突して、増粘剤Ｖの粘性が低下した後、増粘剤Ｖは自然分解して、鉄粉Ｆの周囲から離隔する。その結果、鉄粉Ｆが混合した土壌の透水性が良好となり、地下水が流入、流出可能となる。そして、鉄粉Ｆが露出されているため、土壌或いは地下水にＶＯＣが包含されていると、鉄粉と反応して浄化されるのである（図２参照）。
即ち、施工領域或いは混合領域（図４の符号Ｈで示す領域）の地盤は、ＶＯＣを含まない良質の土壌に浄化される。
【００５７】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではないことを付記する。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施形態の原理を説明する説明図。
【図２】本発明の実施形態を実施した場合の効果を説明する図。
【図３】水と増粘剤と比重量の大きな粉粒体との混合物製造の態様を示す工程図。
【図４】混合物を地盤へ噴射する施工態様を示した工程図。
【図５】増粘剤と水とを混合する混同装置の構成図。
【図６】図５の部分構成図。
【図７】図６のＡ部拡大図。
【図８】粉粒体混練タンクの詳細構成を示す断面図。
【図９】従来技術において、水に鉄粉を混ぜて噴射した状態を示す図。
【図１０】従来技術において、管路を流過する鉄粉が管壁を侵食する状態を示した図。
【符号の説明】
【００５９】
１・・・清水タンク
２・・・圧送用ポンプ
３・・・増粘剤溶解タンク
４・・・ジェットミキサ
５・・・ベンチュリー管
６・・・エルボ管
９・・・篩い部材
１０・・・吸入管
１３・・・振動発生器／バイブレータ
１４・・・粉粒体混練タンク
１５・・・水平方向撹拌用ポンプ
１６・・・リフト用ポンプ
１８・・・撹拌用ポンプ
２０・・・貯蔵タンク
２４・・・超高圧ポンプ
３１・・・削孔手段／ボーリングロッド
３３・・・混合手段
３４・・・噴射ノズル
３５・・・２重管自在接手
【特許請求の範囲】
【請求項１】
増粘剤を水と均一に混合する工程と、該工程で混合された水と増粘剤に比重の大きな粉粒体を均一に混合する工程と、比重の大きな粉粒体と水と増粘剤との混合物を中圧以上の吐出圧で且つ比重の大きな粉粒体が噴流中を均一に分布した状態で土壌中に噴射し、当該粉粒体を土壌中で均一に混合する工程、とを有することを特徴とする粉粒体噴射工法。
【請求項２】
比重の大きな粉粒体と水と増粘剤との混合物が土壌と衝突した際に増粘剤の粘性が低下し、粘性が低下した増粘剤が比重の大きな粉粒体の周囲から離隔する工程、を有する請求項１の粉粒体噴射工法。
【請求項３】
増粘剤として自然地盤中の微生物により容易に分解されるものが選択され、粘性が低下した増粘剤が自然分解されて水と同レベルまで粘性が低下する工程を有する請求項１又は請求項２の粉粒体噴射工法。
【請求項４】
混合された水と増粘剤に比重の大きな粉粒体を均一に混合する前記工程では、当該工程を行う機器の底部に形成された傾斜により比重の大きな粉粒体を一箇所に集中して沈降せしめ、一箇所に沈降した比重の大きな粉粒体を前記機器上部まで上揚し、前記機器の側壁部に設けられた流体機器により前記機器内部で旋回流を生じせしめると共に、一箇所に沈降した比重の大きな粉粒体を機器上方へ巻き上げている請求項１〜３の何れか１項の粉粒体噴射工法。
【請求項１】
増粘剤を水と均一に混合する工程と、該工程で混合された水と増粘剤に比重の大きな粉粒体を均一に混合する工程と、比重の大きな粉粒体と水と増粘剤との混合物を中圧以上の吐出圧で且つ比重の大きな粉粒体が噴流中を均一に分布した状態で土壌中に噴射し、当該粉粒体を土壌中で均一に混合する工程、とを有することを特徴とする粉粒体噴射工法。
【請求項２】
比重の大きな粉粒体と水と増粘剤との混合物が土壌と衝突した際に増粘剤の粘性が低下し、粘性が低下した増粘剤が比重の大きな粉粒体の周囲から離隔する工程、を有する請求項１の粉粒体噴射工法。
【請求項３】
増粘剤として自然地盤中の微生物により容易に分解されるものが選択され、粘性が低下した増粘剤が自然分解されて水と同レベルまで粘性が低下する工程を有する請求項１又は請求項２の粉粒体噴射工法。
【請求項４】
混合された水と増粘剤に比重の大きな粉粒体を均一に混合する前記工程では、当該工程を行う機器の底部に形成された傾斜により比重の大きな粉粒体を一箇所に集中して沈降せしめ、一箇所に沈降した比重の大きな粉粒体を前記機器上部まで上揚し、前記機器の側壁部に設けられた流体機器により前記機器内部で旋回流を生じせしめると共に、一箇所に沈降した比重の大きな粉粒体を機器上方へ巻き上げている請求項１〜３の何れか１項の粉粒体噴射工法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−１０５５５０（Ｐ２００７−１０５５５０Ａ）
【公開日】平成１９年４月２６日（２００７．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２４８６６７（Ｐ２００５−２４８６６７）
【出願日】平成１７年８月３０日（２００５．８．３０）
【出願人】（３９０００２２３３）ケミカルグラウト株式会社 (79)
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月２６日（２００７．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月３０日（２００５．８．３０）
【出願人】（３９０００２２３３）ケミカルグラウト株式会社 (79)
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【Ｆターム（参考）】
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