高圧噴射工法およびダウンザホールハンマー
【課題】 対象部までの掘削作業と対象部への高圧噴射作業とを、掘削作業後に掘削機を地上に引き上げることなく、連続的に行うことができる高圧噴射工法およびダウンザホールハンマー４を提供する。
【解決手段】 ダウンザホールハンマー４のビット１４に噴射ノズル２２を設けるとともに、ダウンザホールハンマー４内部を通って噴射ノズル２２と地上側とを結ぶ改良材供給路３ｂ，１９，２１を設け、ダウンザホールハンマー４により地盤を所要深度まで堀削後、改良材Ｂを地上側から改良材供給路３ｂ，１９，２１を経由して噴射ノズル２２に供給して、噴射ノズル２２から地盤中に高圧噴射させる。
【解決手段】 ダウンザホールハンマー４のビット１４に噴射ノズル２２を設けるとともに、ダウンザホールハンマー４内部を通って噴射ノズル２２と地上側とを結ぶ改良材供給路３ｂ，１９，２１を設け、ダウンザホールハンマー４により地盤を所要深度まで堀削後、改良材Ｂを地上側から改良材供給路３ｂ，１９，２１を経由して噴射ノズル２２に供給して、噴射ノズル２２から地盤中に高圧噴射させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤改良や、土壌・地下水汚染に対する土壌改良等を行うために、地盤内の対象部に改良材を高圧噴射する高圧噴射工法およびそれに用いるに好適なダウンザホールハンマーに係り、特に地盤に硬質層、岩盤、コンクリート盤、障害物等が存在する場合に好適な高圧噴射工法およびダウンザホールハンマーに関する。
【背景技術】
【０００２】
地盤改良や、土壌・地下水汚染に対する土壌改良等を行うために、地盤内の対象部に液体や固液体状の改良材を高圧噴射装置にて噴射する高圧噴射工法を実施する際において、地盤に硬質層、岩盤、コンクリート盤、障害物等が存在する場合は、従来は、一般的には、まず、ダウンザホールハンマー、パーカッションハンマー等の掘削機を用いて所要深度まで孔を掘削し、次に、掘削機を地上に引き上げ、しかる後に前記堀削孔の所要深度まで高圧噴射装置の噴射部を貫入して改良材を噴射させていた。
【０００３】
このような従来の一般的な工法では、堀削作業と改良材の噴射の作業とを別個の装置で、非連続的な作業として行う必要があり、同一箇所への２度打ちによる労力と機材コストの上乗せもあり、コスト高となっていた。また、一度掘削した孔であっても、高圧噴射装置を貫入するまでに、孔の中の一部が崩落して孔が詰まっていたりする場合があり、その場合には再掘削が避けられなくなり、さらなるコスト高を招いていた。さらに、地盤が水面下にある場合は、掘削機を引き上げると、掘削孔の位置が分からなくなるので、高圧噴射装置の貫入が不可能であり、したがって高圧噴射工法の実施自体が不可能であった。
【０００４】
特許文献１は、上述のような従来の一般的な工法の欠点を解消できる高圧噴射地盤改良工法として、「軸身を回転上下動させながら、該軸身の下端部に設けた噴射ノズルから硬化材液を改良対象地盤中に高圧噴射して、地盤を改良する高圧噴射地盤改良工法に用いる注入ロッドの、前記軸身の下端部に設けた硬化材液噴射用モニターに、ダウンザホールハンマーを取り付け、該ダウンザホールハンマーで改良対象地盤中の捨て石層、硬質層などの障害物層を打撃削孔して所定深度まで削孔した後、注入ロッドを回転引き上げながら硬化材液噴射用モニターから硬化材液を高圧噴射して、改良体を造成することを特徴とする高圧噴射地盤改良工法」を開示している。
【０００５】
さらに、特許文献２および３は、セメントミルクスラリー（固化剤と水を混練したものの総称）を地盤に排出するセメントミルク配管をダウンザホールハンマーと一体化した構造のセメントミルク注入式ダウンザホールハンマーを開示している。
【特許文献１】特開平１１−１７２６６７号公報
【特許文献２】特許第３２４７７５７号公報
【特許文献３】特開平６−２６４４３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記特許文献１に開示されている高圧噴射地盤改良工法においては、単純に、高圧噴射装置の下方に、この高圧噴射装置とは独立構造のダウンザホールハンマを設けていたため、地盤中の高圧噴射を行うべき位置（この位置に硬化材液噴射用モニターが位置しなければならない）よりダウンザホールハンマーのビットの長さ分（通常、１メートル強）だけ余計に孔を深く掘り下げなければならなかった。したがって、その分の時間的ロスが生じるとともに、地盤・土壌改良部の下方の硬質地盤を１メートル強余掘することにより、地盤を不必要に打ち抜いてしまい、原地盤の耐圧上問題が生じたり、汚染土壌改良の場合、所期の目的とは逆にそこから汚染を拡散させてしまう虞があるという問題があった。
【０００７】
他方、前記特許文献２および３に開示されているセメントミルク注入式ダウンザホールハンマーにおいては、セメントミルク配管はダウンザホールハンマーの外周管として設置されていて、注入圧は低圧であるため、セメントミルクスラリーを吐出口の極近傍の地盤中に残してくるのみで、吐出口から遠く離れた領域まで到達させる事は不可能なため、改良材の注入範囲が極めて限定的となり、所期の地盤・土壌改良の目的を十分果たすことができないという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような従来の事情に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、対象部までの掘削作業と対象部への高圧噴射作業とを、掘削作業後に掘削機を地上に引き上げることなく、連続的に行うことができる高圧噴射工法およびダウンザホールハンマーを提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、ダウンザホールハンマーの余堀分をなるべく少なくすることができる高圧噴射工法およびダウンザホールハンマーを提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、改良材の注入範囲を広範囲とすることができる高圧噴射工法およびダウンザホールハンマーを提供することにある。
【００１１】
本発明のさらに他の目的は、以下の説明から明らかになろう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明による高圧噴射工法は、地盤中に改良材を高圧噴射する高圧噴射工法において、
ダウンザホールハンマーのビットに噴射ノズルを設けるとともに、前記ダウンザホールハンマー内部を通って前記噴射ノズルと地上側とを結ぶ改良材供給路を設け、
前記ダウンザホールハンマーにより地盤を所要深度まで堀削後、前記改良材を地上側から前記改良材供給路を経由して前記噴射ノズルに供給して該噴射ノズルから地盤中に高圧噴射させるものである。
【００１３】
本発明による高圧噴射工法においては、ダウンザホールハンマーで改良材を噴射すべき位置まで地盤を掘削した後、従来の一般工法のようにダウンザホールハンマーを地上に引き上げてから高圧噴射装置の噴射部を貫入するのではなく、そのままダウンザホールハンマーのビットに設けた噴射ノズルから改良材を周囲の地盤に高圧噴射するので、堀削作業と改良材の高圧噴射作業とを同一装置で連続的に行うことができ、作業能率の向上およびコスト低減を図ることができる。また、従来の一般工法の場合のように、堀削後、高圧噴射装置を貫入するまでに、掘削した孔の中の一部が崩落して孔が詰まり、再掘削が必要になる虞もなく、これによっても作業能率の向上およびコスト低減を図ることができる。さらに、従来不可能であった、地盤が水面下にある場合も高圧噴射工法の実施が可能になる
また、特許文献１に開示されている高圧噴射地盤改良工法と異なり、ダウンザホールハンマーのビットから改良材を周囲の地盤に高圧噴射するので、高圧噴射を行うべき深度より孔を深く掘り下げる必要がない。したがって、余掘による時間的ロスを生じたり、地盤を不必要に打ち抜いてしまい、原地盤の耐圧上問題が生じたり、そこから汚染を拡散させてしまう虞をなくすことができる。
【００１４】
また、特許文献２および３に開示されているセメントミルク注入式ダウンザホールハンマーと異なり、改良材を高圧噴射することができるので、注入範囲を広範囲とすることができる。
【００１５】
また、本発明によるダウンザホールハンマーは、大略筒状のボデーと、このボデー内に一定範囲内において昇降可能に収容されており、該ボデー内に供給される圧縮空気により往復昇降運動を行うピストンと、前記ピストンの下方において前記ボデーに一定範囲内において昇降可能に支持されており、前記ピストンの往復昇降運動の下降時に前記ピストンにより下方に打撃されるビットとを有してなるダウンザホールハンマーにおいて、
前記ビットに設けられており、該ビットから外部に改良材を噴射する噴射ノズルと、前記ボデー内部および前記ビット内部に延びており、前記改良材を前記噴射ノズルに高圧状態で供給する改良材供給路とを有してなるものである。
【００１６】
本発明のダウンザホールハンマーによれば、上述ような本発明の高圧噴射工法を実現することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の高圧噴射工法およびダウンザホールハンマーは、
（イ）対象部までの掘削作業と対象部への高圧噴射作業とを、掘削作業後に掘削機を地上に引き上げることなく、連続的に行うことができる、
（ロ）ダウンザホールハンマーの余堀分をなるべく少なくすることができる。
【００１８】
（ハ）改良材の注入範囲を広範囲とすることができる、
等の優れた効果を得られるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１〜１０は本発明の実施例１を示している。このうち図１は、本実施例における高圧噴射工法を示す全体施工概図である。まず、この図１により、本実施例において用いられる装置の概要を説明すると、地盤１上を移動できるボーリングマシン２に２重管状(図２参照)のロッド３が上下方向に装着される。前記ロッド３の外管３ａの上端部は、地上に置かれたコンプレッサ（図示せず）にホース（図示せず）を介して接続され、圧縮空気を供給される。前記ロッド３の内管３ｂの上端部は、地上に置かれた改良材供給装置（図示せず）にホース（図示せず）を介して接続され、該装置から地盤または土壌改良用の改良材を高圧で供給される。このロッド３の内管３ｂは、本実施例においてダウンザホールハンマー４外における改良材供給路を構成する。前記ロッド３の下端部には、以下に詳しく説明するように、ダウンザホールハンマー４のボデー５およびダウンザホールハンマー４内の改良材供給路が接続される。
【００２１】
図２〜１０は、本実施例におけるダウンザホールハンマー４の構成および作動を示している。次に、これらの図を用いて、まずダウンザホールハンマー４の構成について説明する。ダウンザホールハンマー４は大略円筒状のボデー５を有しており、このボデー５の上端開口部は圧縮空気入口６とされている。前記圧縮空気入口６は、図２〜６に示されるように雄雌管７を介してロッド３の外管３ａの下端部に接続され、図２の矢印Ａで示されるように外管３ａから圧縮空気を供給される。前記ボデー５内の、圧縮空気入口６付近の部分には、大略段付き円筒状の弁体８と、この弁体８を圧縮空気入口６を閉じる方向に付勢する圧縮コイルばね９とを有してなる逆止弁１０が設けられている。この逆止弁１０は、ロッド３側の方がボデー５内部より圧力が一定以上高くなると圧縮空気入口６を開く一方、そうでない場合には圧縮空気入口６を閉じるようになっている。
【００２２】
前記ボデー５内部には、逆止弁１０より下流側に位置されるようにしてボデー５と同軸にピストン・エグゾーストガイド１１が固定されている。前記ボデー５内には大略円筒状のピストン１２がボデー５およびピストン・エグゾーストガイド１１に対して一定範囲内において昇降可能、かつボデー５およびピストン・エグゾーストガイド１１と同軸に収容されている。前記ピストン１２の上端部付近および下端部付近は、それぞれ該ピストン１２の軸方向中間部より外周が大径である大径部１２ａ，１２ｂとされている。また、前記ピストン１２の上端側はピストン・エグゾーストガイド１１の外筒部１１ａ内に侵入している。前記ボデー５の下端部にはキャップ１３が固定されている。また、前記ボデー５には、ピストン１２の下方において、ビット１４が一定範囲内においてボデー５に対し昇降可能、かつボデー５と同軸に支持されている。前記ビット１４の上端側は軸部１４ａとされており、この軸部１４ａはキャップ１３を貫通してボデー５内に侵入している。ビット１４の下端側は、軸部１４ａより大径の主部１４ｂとされていて、この主部１４ｂは常にボデー５およびキャップ１３の外部に突出している。前記ボデー５内には、キャップ１３の上端に隣接してリテイニングリング１５、このリテイニングリング１５の上端に隣接してスペーサ１６が、それぞれビット１４の軸部１４ａに貫通された状態で装着されている。前記リテイニングリング１５はビット１４をボデー５から抜け止めするためのもの、前記スペーサ１６はボデー５に対するピストン１２およびビット１４の下限位置を決めるものである。
【００２３】
前記ビット１４の主部１４ｂには、該主部１４ｂの側面に開口するノズル収容空間１７が設けられている。このノズル収容空間１７は、図８に示されるように、径方向から見ると、長穴状となっている。また、前記ビット１４の中心部には、軸部１４ａの上端からノズル収容空間１７にまで軸方向に延びる軸孔１４ｃが設けられている。前記ビット１４の軸孔１４ｃの上端部には、大略段付き円筒状のガイド１８が軸孔１４ｃと同軸でかつ上方に突出するようにして取り付けられている。小径とされたこのガイド１８の上端側はピストン１２内部に侵入している。前記ボデー５内には、該ボデー５と同軸に主改良材管１９が取り付けられており、この主改良材管１９はピストン・エグゾーストガイド１１およびピストン１２の内部中心を貫通するとともに、ビット１４の軸孔１４ｃを通ってノズル収容空間１７にまで延びている。前記主改良材管１９の上端部は、図２〜６に示されるように雄雌管７を介してロッド３の内管３ｂの下端部に接続され、図２の矢印Ｂで示されるようにロッド３の内管３ｂから改良材を供給される。図１０によく示されるように、前記ガイド１８の下端部付近の内周は、該ガイド１８の他の部分の内周より径を小さくされており、主改良材管１９の外周に摺接されている。ただし、図９および１０に示されるように、ガイド１８のこの内周部分には軸方向に延びる溝部２０が設けられているので、ガイド１８はピストン１２内部とビット１４内部との間の圧縮空気の流通は妨げないようになっている。
【００２４】
前記主改良材管１９の下端部には９０度に屈曲するＬ字形管２１を介して噴射ノズル２２が取り付けられている。これにより、噴射ノズル２２はビット１４に対し一定範囲内において相対的に昇降可能にノズル収容空間１７内に収容されている。ただし、噴射ノズル２２はボデー５に対しては位置を固定されており、ボデー５と一体的に昇降する。また、ビット１４はボデー５に対して回転できないようになっている。ここで、前記主改良材管１９およびＬ字形管２１は、本実施例においてダウンザホールハンマー４内における改良材供給路を構成している。前記噴射ノズル２２はビット１４の径方向外側に向けられてノズル収容空間１７の開口に臨んでおり、Ｌ字形管２１の下辺部２１ａは噴射ノズル２２の直前において噴射ノズル２２と同方向に直線状に延びている。
【００２５】
次に、本実施例における作業工程およびダウンザホールハンマー４の作動について説明する。
【００２６】
図１(ａ)に示されるように、地盤１を堀削すべき位置において、前記コンプレッサからロッド３の外管３ａを介してダウンザホールハンマー４内に圧縮空気を供給しながら、ボーリングマシン２によりロッド３を下降させて行く。すると、圧縮空気の作用により、ダウンザホールハンマー４のピストン１２が往復昇降運動を行い、このピストン１２の往復昇降運動の下降時にピストン１２がビット１４を上方から下方に向けて打撃するので、ビット１４はその下方の捨て石層、硬質層、岩盤等２４を打ち割りながら地盤１内に貫入して行く。
【００２７】
次に、図２〜７を用いて上記ダウンザホールハンマー４の削孔動作をさらに詳しく説明する。なお、この削孔動作自体は従来公知のダウンザホールハンマーと同じである。ビット１４が土や岩等２３等に接触していない状態では、重力のため、ビット１４はボデー５に対して下限位置まで下降した状態となる。しかし、土や岩等２３にビット１４の底部が接触すると、掘削状態ではダウンザホールハンマー４全体が常に下方に押し下げられようとしているため、ビット１４はボデー５に対して相対的に上昇し、図２のようにピストン１２の下端とビット１４の上端が当接した状態になる。
【００２８】
続いて、ロッド３の外管３ａを介してボデー５内に圧縮空気が供給されていることにより、図３および１０に示されるように、ボデー５内の圧縮空気がピストン１２を一気に押し上げる(図１０は、図３のピストン１２底部付近を拡大した図であり、圧縮空気がピストン１２を矢印Ｃで示すように押し上げる)。なお、この図３の段階では、ピストン１２上方のピストン・エグゾーストガイド１１の外筒部１１ａと内筒部１１ｂとの間の空間Ｄは、ピストン１２内部、ガイド１８の溝部２０およびビット１４内部(軸孔１４ｃおよびノズル収容空間１７)を介して大気に開放されている。
【００２９】
上述のようにしてピストン１２が一定以上押し上げられると、図４に示されるように、ピストン１２の下側大径部１２ｂがボデー５内周の小径部５ａに摺接し、両者の間がシール状態なるとともに、それまでシール状態を作ってピストン１２上方の空間Ｄへの圧縮空気の侵入を阻止していたピストン１２の上側大径部１２ａとピストン・エグゾーストガイド１１の外筒部１１ａの内周との嵌合が解除され、かつピストン１２の内周上端付近がピストン・エグゾーストガイド１１の内筒部１１ｂの外周に摺接されてシール状態を作るので、引き続きロッド３側から供給されている圧縮空気がピストン１２上方の空間Ｄに流れ込んで該空間Ｄに溜まった状態となる。空間Ｄに圧縮空気がさらに送り込まれ、圧縮空気の圧力がある限界点を越えると、図５の矢印Ｅで示されるように、急激にピストン１２を押し下げる。これにより、ピストン１２はビット１４を上方から下方に叩き付け、図６のようにビット１４は下方の岩盤２３等を叩き割り、その叩き割った分だけビット１４は下降する。続いて、図７のように、ダウンザホールハンマー４のビット１４以外の部分も下降し(ピストン１２は重力により下降する)、ダウンザホールハンマー４自体は図２の状態に戻る。この状態では、ピストン１２の内周上端付近とピストン・エグゾーストガイド１１の内筒部１１ｂの外周との摺接によるシール状態が解除されるので、ピストン１２上方のピストン・エグゾーストガイド１１の外筒部１１ａと内筒部１１ｂとの間の空間Ｄは、ピストン１２内部、ガイド１８の溝部２０およびビット１４内部(軸孔１４ｃおよびノズル収容空間１７)からなる流路を介して大気に開放される。
【００３０】
以下、このような動作が繰り返し行われることにより、ピストン１２が往復昇降運動を行い、このピストン１２の往復昇降運動の下降時にピストン１２がビット１４を打撃し、ビット１４はその下方の岩盤２３等を打ち割りながら地盤１内に貫入して行く。なお、孔の深さが増すごとにロッド３は順次に継ぎ足して行く。
【００３１】
以上のようにしてダウンザホールハンマー４により、図１(ｂ)のように所要深度まで堀削を行ったならば、前記改良材供給装置から改良材を噴射ノズル２２に改良材供給路（ロッド３の内管３ｂ、主改良材管１９およびＬ字形管２１）を介して高圧状態で供給するとともに、ボーリングマシン２によりロッド３ひいてはダウンザホールハンマー４をそれらの軸線回りに回転させながらゆっくり引き上げて行く。すると、噴射ノズル２２から改良材Ｂが地盤中に大略ビット１４の径方向に高圧噴射される。ここで、本実施例では、改良材供給路のうちの噴射ノズル２２の直前の部分を構成するＬ字形管２１の下辺部２１ａが噴射ノズル２２と同方向に直線状に延びているので、改良材が直進性を保って噴射ノズル２２に至るため、噴射ノズル２２から改良材を遠くまで噴射させることができる。噴射ノズル２２からの改良材の噴射圧力は高圧（例えば、１０〜５０Ｍｐａ）であり、１分間に例えば約５０〜２００リットルの改良材を、例えば到達半径０．５〜４メートルで噴射することができる。
【００３２】
このようにして、ダウンザホールハンマー４により堀削後、ダウンザホールハンマー４を地上に引き上げことなく、引き続き、ダウンザホールハンマー４全体を回転させるとともにゆっくり上昇させながら噴射ノズル２２から改良材を噴射させることにより、図１(ｃ)のように地盤１内の対象部に改良材を広範囲に注入し、地盤改良ないしは土壌改良を行うことができる。図１(ｃ)において、符号２６(格子模様を施した部分)は施工部を示している。
【００３３】
下記は、１つの施工例であり、極めて良好に地盤改良工事を行うことができた(ただし、勿論、本発明はこのような施工例に限定されるものではない)。
【００３４】
地盤改良径 ２．０ｍ
地盤改良深さ −２．０〜−１５．０ｍ
改良材（セメントミルクスラリー）注入量 １００リットル／分
噴射圧力 ４０Ｍｐａ
ビット径 １１８ｍｍ
なお、近年、工場跡地における土壌・地下水汚染の改善や、護岸の液状化防止に伴う護岸地下部の地盤改良、波防効果を高めるための旧護岸改修のための地下部の地盤改良による地耐力の増加等の工事の必要性が非常に高まっている。しかし、このような場合、地下部には捨て石層が多く、従来工法では、捨て石層の下層部の地盤・土壌改良を行うには捨て石層を取り除く必要があったが、それには費用がかかり、また、捨て石層は現護岸の基礎の一部となっているため、取り除けない場合が多いので、従来工法では工事を行うことが困難であった。しかるに、本発明によれば、このような場合も、捨て石層を取り除くことなく工事を行うことができるので、従来実施が困難であった工事を容易に行うことができるようになる（ただし、勿論、本発明の適用対象はこのような工事に限られることはない）。
【００３５】
また、本実施例では、噴射ノズル２２がビット１４内のノズル収容空間１７内に収容されているので、掘削作業時に噴射ノズル２２が損傷する虞がない。
【００３６】
また、本実施例では、ビット１４の軸孔１４ｃに取り付けられたガイド１８が改良材供給路(主改良材管１９)に摺接されているので、ビット１４の往復昇降運動によりビット１４と改良材供給路(主改良材管１９)との間にずれが発生するのを防止することができる。また、なおかつ、図９および１０によく示されるように、ガイド１８のうちの改良材供給路と摺接する部分の内周には、軸方向に延びる溝部２０が設けられているので、ガイド１８は軸孔１４ｃにおける圧縮空気の流通は妨げない。なお、溝２０の代わりに圧縮空気を通過させる孔をガイド１８に設けてもよい。
【実施例２】
【００３７】
図１１および１２は、本発明の実施例２を示す。本実施例においては、図１１に示されるように、噴射ノズル２２はビット１４の主部１４ｂに設けられたノズル収容空間１７内においてビット１４に固定されている。他方、図１２に示されるように、改良材供給路を構成する主改良材管１９の上端部は大径とされていて、その内周をロッド３の内管３ｂの外周に、矢印Ｆで示されるように、軸方向に移動可能(昇降可能）に嵌合されている。これにより、改良材供給路は全体として伸縮可能となっている。主改良材管１９とロッド３の内管３ｂとの嵌合部にはＯリング２５が介装されている。他の構成は前記実施例１と同様である。
【００３８】
本実施例においては、噴射ノズル２２およびダウンザホールハンマー４側の改良材供給路（Ｌ字形管２１および主改良材管１９）はビット１４ともに昇降する。そして、このダウンザホールハンマー４側の改良材供給路の昇降は、前記改良材供給路の伸縮（ロッド３の内管３ｂに対する主改良材管１９の軸方向移動）により吸収される。本実施例においては、噴射ノズル２２がビット１４とともに昇降するので、ノズル収容空間１７の大きさを小さくでき、ビット１４内にノズル収容空間１７を形成することによるビット１４の強度への影響を小さくすることができる。
【００３９】
なお、本実施例のように、互いに相対的に軸方向に移動可能に嵌合された管の組み合わせを改良材供給路に設けるのではなく、改良材供給路の一部を蛇腹状としたり、改良材供給路をの少なくとも一部を伸縮性に富む材料で構成したりする等の他の手段によって、改良材供給路を伸縮可能としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
以上のように本発明による高圧噴射工法およびダウンザホールハンマーは、地盤改良または土壌改良等に用いるに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施例１における高圧噴射工法を示す全体施工概図である。
【図２】前記実施例１におけるダウンザホールハンマーにおいて、ビットの底部が土や岩に接触してボデーに対し相対的に上昇した状態を示す断面図である。
【図３】前記実施例１におけるダウンザホールハンマーにおいて、圧縮空気によりピストンが押し上げられる様子を示す断面図である。
【図４】前記実施例１におけるダウンザホールハンマーにおいて、圧縮空気の流路が切り換えられ、ピストン上方の空間に圧縮空気が溜められた状態を示す断面図である。
【図５】前記実施例１におけるダウンザホールハンマーにおいて、圧縮空気によりピストンが一気に押し下げられてビットを叩く様子を示す断面図である。
【図６】前記実施例１におけるダウンザホールハンマーにおいて、ビットが下方の岩盤等を叩き割り下方に進む様子を示す断面図である。
【図７】前記実施例１におけるダウンザホールハンマーにおいて、ピストンを含むダウンザホールハンマー全体が下方に進み、ダウンザホールハンマー自身は図２の状態に戻る様子を示す断面図である。
【図８】前記実施例におけるダウンザホールハンマーのビット付近を、ノズル収容空間の開口と正対して径方向から見た図である。
【図９】図２のＩＸ−ＩＸ線における断面図である。
【図１０】図３のピストン下端部付近の拡大図である。
【図１１】本発明の実施例２におけるダウンザホールハンマーのビットの噴射ノズル収容部付近を示す断面図である。
【図１２】前記実施例２におけるロッドの内管と主改良材管との嵌合部付近を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ 地盤
３ ロッド
３ａ ロッドの外管
３ｂ ロッドの内管(ダウンザホールハンマー外の改良材供給路)
４ ダウンザホールハンマー
５ ボデー
１２ ピストン
１４ ビット
１４ｃ 軸孔
１７ ノズル収容空間
１８ ガイド
１９ 主改良材管(ダウンザホールハンマー内の改良材供給路)
２０ 溝部
２１ Ｌ字形管(ダウンザホールハンマー内の改良材供給路)
２２ 噴射ノズル
Ａ 圧縮空気
Ｂ 改良材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤改良や、土壌・地下水汚染に対する土壌改良等を行うために、地盤内の対象部に改良材を高圧噴射する高圧噴射工法およびそれに用いるに好適なダウンザホールハンマーに係り、特に地盤に硬質層、岩盤、コンクリート盤、障害物等が存在する場合に好適な高圧噴射工法およびダウンザホールハンマーに関する。
【背景技術】
【０００２】
地盤改良や、土壌・地下水汚染に対する土壌改良等を行うために、地盤内の対象部に液体や固液体状の改良材を高圧噴射装置にて噴射する高圧噴射工法を実施する際において、地盤に硬質層、岩盤、コンクリート盤、障害物等が存在する場合は、従来は、一般的には、まず、ダウンザホールハンマー、パーカッションハンマー等の掘削機を用いて所要深度まで孔を掘削し、次に、掘削機を地上に引き上げ、しかる後に前記堀削孔の所要深度まで高圧噴射装置の噴射部を貫入して改良材を噴射させていた。
【０００３】
このような従来の一般的な工法では、堀削作業と改良材の噴射の作業とを別個の装置で、非連続的な作業として行う必要があり、同一箇所への２度打ちによる労力と機材コストの上乗せもあり、コスト高となっていた。また、一度掘削した孔であっても、高圧噴射装置を貫入するまでに、孔の中の一部が崩落して孔が詰まっていたりする場合があり、その場合には再掘削が避けられなくなり、さらなるコスト高を招いていた。さらに、地盤が水面下にある場合は、掘削機を引き上げると、掘削孔の位置が分からなくなるので、高圧噴射装置の貫入が不可能であり、したがって高圧噴射工法の実施自体が不可能であった。
【０００４】
特許文献１は、上述のような従来の一般的な工法の欠点を解消できる高圧噴射地盤改良工法として、「軸身を回転上下動させながら、該軸身の下端部に設けた噴射ノズルから硬化材液を改良対象地盤中に高圧噴射して、地盤を改良する高圧噴射地盤改良工法に用いる注入ロッドの、前記軸身の下端部に設けた硬化材液噴射用モニターに、ダウンザホールハンマーを取り付け、該ダウンザホールハンマーで改良対象地盤中の捨て石層、硬質層などの障害物層を打撃削孔して所定深度まで削孔した後、注入ロッドを回転引き上げながら硬化材液噴射用モニターから硬化材液を高圧噴射して、改良体を造成することを特徴とする高圧噴射地盤改良工法」を開示している。
【０００５】
さらに、特許文献２および３は、セメントミルクスラリー（固化剤と水を混練したものの総称）を地盤に排出するセメントミルク配管をダウンザホールハンマーと一体化した構造のセメントミルク注入式ダウンザホールハンマーを開示している。
【特許文献１】特開平１１−１７２６６７号公報
【特許文献２】特許第３２４７７５７号公報
【特許文献３】特開平６−２６４４３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記特許文献１に開示されている高圧噴射地盤改良工法においては、単純に、高圧噴射装置の下方に、この高圧噴射装置とは独立構造のダウンザホールハンマを設けていたため、地盤中の高圧噴射を行うべき位置（この位置に硬化材液噴射用モニターが位置しなければならない）よりダウンザホールハンマーのビットの長さ分（通常、１メートル強）だけ余計に孔を深く掘り下げなければならなかった。したがって、その分の時間的ロスが生じるとともに、地盤・土壌改良部の下方の硬質地盤を１メートル強余掘することにより、地盤を不必要に打ち抜いてしまい、原地盤の耐圧上問題が生じたり、汚染土壌改良の場合、所期の目的とは逆にそこから汚染を拡散させてしまう虞があるという問題があった。
【０００７】
他方、前記特許文献２および３に開示されているセメントミルク注入式ダウンザホールハンマーにおいては、セメントミルク配管はダウンザホールハンマーの外周管として設置されていて、注入圧は低圧であるため、セメントミルクスラリーを吐出口の極近傍の地盤中に残してくるのみで、吐出口から遠く離れた領域まで到達させる事は不可能なため、改良材の注入範囲が極めて限定的となり、所期の地盤・土壌改良の目的を十分果たすことができないという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような従来の事情に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、対象部までの掘削作業と対象部への高圧噴射作業とを、掘削作業後に掘削機を地上に引き上げることなく、連続的に行うことができる高圧噴射工法およびダウンザホールハンマーを提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、ダウンザホールハンマーの余堀分をなるべく少なくすることができる高圧噴射工法およびダウンザホールハンマーを提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、改良材の注入範囲を広範囲とすることができる高圧噴射工法およびダウンザホールハンマーを提供することにある。
【００１１】
本発明のさらに他の目的は、以下の説明から明らかになろう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明による高圧噴射工法は、地盤中に改良材を高圧噴射する高圧噴射工法において、
ダウンザホールハンマーのビットに噴射ノズルを設けるとともに、前記ダウンザホールハンマー内部を通って前記噴射ノズルと地上側とを結ぶ改良材供給路を設け、
前記ダウンザホールハンマーにより地盤を所要深度まで堀削後、前記改良材を地上側から前記改良材供給路を経由して前記噴射ノズルに供給して該噴射ノズルから地盤中に高圧噴射させるものである。
【００１３】
本発明による高圧噴射工法においては、ダウンザホールハンマーで改良材を噴射すべき位置まで地盤を掘削した後、従来の一般工法のようにダウンザホールハンマーを地上に引き上げてから高圧噴射装置の噴射部を貫入するのではなく、そのままダウンザホールハンマーのビットに設けた噴射ノズルから改良材を周囲の地盤に高圧噴射するので、堀削作業と改良材の高圧噴射作業とを同一装置で連続的に行うことができ、作業能率の向上およびコスト低減を図ることができる。また、従来の一般工法の場合のように、堀削後、高圧噴射装置を貫入するまでに、掘削した孔の中の一部が崩落して孔が詰まり、再掘削が必要になる虞もなく、これによっても作業能率の向上およびコスト低減を図ることができる。さらに、従来不可能であった、地盤が水面下にある場合も高圧噴射工法の実施が可能になる
また、特許文献１に開示されている高圧噴射地盤改良工法と異なり、ダウンザホールハンマーのビットから改良材を周囲の地盤に高圧噴射するので、高圧噴射を行うべき深度より孔を深く掘り下げる必要がない。したがって、余掘による時間的ロスを生じたり、地盤を不必要に打ち抜いてしまい、原地盤の耐圧上問題が生じたり、そこから汚染を拡散させてしまう虞をなくすことができる。
【００１４】
また、特許文献２および３に開示されているセメントミルク注入式ダウンザホールハンマーと異なり、改良材を高圧噴射することができるので、注入範囲を広範囲とすることができる。
【００１５】
また、本発明によるダウンザホールハンマーは、大略筒状のボデーと、このボデー内に一定範囲内において昇降可能に収容されており、該ボデー内に供給される圧縮空気により往復昇降運動を行うピストンと、前記ピストンの下方において前記ボデーに一定範囲内において昇降可能に支持されており、前記ピストンの往復昇降運動の下降時に前記ピストンにより下方に打撃されるビットとを有してなるダウンザホールハンマーにおいて、
前記ビットに設けられており、該ビットから外部に改良材を噴射する噴射ノズルと、前記ボデー内部および前記ビット内部に延びており、前記改良材を前記噴射ノズルに高圧状態で供給する改良材供給路とを有してなるものである。
【００１６】
本発明のダウンザホールハンマーによれば、上述ような本発明の高圧噴射工法を実現することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の高圧噴射工法およびダウンザホールハンマーは、
（イ）対象部までの掘削作業と対象部への高圧噴射作業とを、掘削作業後に掘削機を地上に引き上げることなく、連続的に行うことができる、
（ロ）ダウンザホールハンマーの余堀分をなるべく少なくすることができる。
【００１８】
（ハ）改良材の注入範囲を広範囲とすることができる、
等の優れた効果を得られるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１〜１０は本発明の実施例１を示している。このうち図１は、本実施例における高圧噴射工法を示す全体施工概図である。まず、この図１により、本実施例において用いられる装置の概要を説明すると、地盤１上を移動できるボーリングマシン２に２重管状(図２参照)のロッド３が上下方向に装着される。前記ロッド３の外管３ａの上端部は、地上に置かれたコンプレッサ（図示せず）にホース（図示せず）を介して接続され、圧縮空気を供給される。前記ロッド３の内管３ｂの上端部は、地上に置かれた改良材供給装置（図示せず）にホース（図示せず）を介して接続され、該装置から地盤または土壌改良用の改良材を高圧で供給される。このロッド３の内管３ｂは、本実施例においてダウンザホールハンマー４外における改良材供給路を構成する。前記ロッド３の下端部には、以下に詳しく説明するように、ダウンザホールハンマー４のボデー５およびダウンザホールハンマー４内の改良材供給路が接続される。
【００２１】
図２〜１０は、本実施例におけるダウンザホールハンマー４の構成および作動を示している。次に、これらの図を用いて、まずダウンザホールハンマー４の構成について説明する。ダウンザホールハンマー４は大略円筒状のボデー５を有しており、このボデー５の上端開口部は圧縮空気入口６とされている。前記圧縮空気入口６は、図２〜６に示されるように雄雌管７を介してロッド３の外管３ａの下端部に接続され、図２の矢印Ａで示されるように外管３ａから圧縮空気を供給される。前記ボデー５内の、圧縮空気入口６付近の部分には、大略段付き円筒状の弁体８と、この弁体８を圧縮空気入口６を閉じる方向に付勢する圧縮コイルばね９とを有してなる逆止弁１０が設けられている。この逆止弁１０は、ロッド３側の方がボデー５内部より圧力が一定以上高くなると圧縮空気入口６を開く一方、そうでない場合には圧縮空気入口６を閉じるようになっている。
【００２２】
前記ボデー５内部には、逆止弁１０より下流側に位置されるようにしてボデー５と同軸にピストン・エグゾーストガイド１１が固定されている。前記ボデー５内には大略円筒状のピストン１２がボデー５およびピストン・エグゾーストガイド１１に対して一定範囲内において昇降可能、かつボデー５およびピストン・エグゾーストガイド１１と同軸に収容されている。前記ピストン１２の上端部付近および下端部付近は、それぞれ該ピストン１２の軸方向中間部より外周が大径である大径部１２ａ，１２ｂとされている。また、前記ピストン１２の上端側はピストン・エグゾーストガイド１１の外筒部１１ａ内に侵入している。前記ボデー５の下端部にはキャップ１３が固定されている。また、前記ボデー５には、ピストン１２の下方において、ビット１４が一定範囲内においてボデー５に対し昇降可能、かつボデー５と同軸に支持されている。前記ビット１４の上端側は軸部１４ａとされており、この軸部１４ａはキャップ１３を貫通してボデー５内に侵入している。ビット１４の下端側は、軸部１４ａより大径の主部１４ｂとされていて、この主部１４ｂは常にボデー５およびキャップ１３の外部に突出している。前記ボデー５内には、キャップ１３の上端に隣接してリテイニングリング１５、このリテイニングリング１５の上端に隣接してスペーサ１６が、それぞれビット１４の軸部１４ａに貫通された状態で装着されている。前記リテイニングリング１５はビット１４をボデー５から抜け止めするためのもの、前記スペーサ１６はボデー５に対するピストン１２およびビット１４の下限位置を決めるものである。
【００２３】
前記ビット１４の主部１４ｂには、該主部１４ｂの側面に開口するノズル収容空間１７が設けられている。このノズル収容空間１７は、図８に示されるように、径方向から見ると、長穴状となっている。また、前記ビット１４の中心部には、軸部１４ａの上端からノズル収容空間１７にまで軸方向に延びる軸孔１４ｃが設けられている。前記ビット１４の軸孔１４ｃの上端部には、大略段付き円筒状のガイド１８が軸孔１４ｃと同軸でかつ上方に突出するようにして取り付けられている。小径とされたこのガイド１８の上端側はピストン１２内部に侵入している。前記ボデー５内には、該ボデー５と同軸に主改良材管１９が取り付けられており、この主改良材管１９はピストン・エグゾーストガイド１１およびピストン１２の内部中心を貫通するとともに、ビット１４の軸孔１４ｃを通ってノズル収容空間１７にまで延びている。前記主改良材管１９の上端部は、図２〜６に示されるように雄雌管７を介してロッド３の内管３ｂの下端部に接続され、図２の矢印Ｂで示されるようにロッド３の内管３ｂから改良材を供給される。図１０によく示されるように、前記ガイド１８の下端部付近の内周は、該ガイド１８の他の部分の内周より径を小さくされており、主改良材管１９の外周に摺接されている。ただし、図９および１０に示されるように、ガイド１８のこの内周部分には軸方向に延びる溝部２０が設けられているので、ガイド１８はピストン１２内部とビット１４内部との間の圧縮空気の流通は妨げないようになっている。
【００２４】
前記主改良材管１９の下端部には９０度に屈曲するＬ字形管２１を介して噴射ノズル２２が取り付けられている。これにより、噴射ノズル２２はビット１４に対し一定範囲内において相対的に昇降可能にノズル収容空間１７内に収容されている。ただし、噴射ノズル２２はボデー５に対しては位置を固定されており、ボデー５と一体的に昇降する。また、ビット１４はボデー５に対して回転できないようになっている。ここで、前記主改良材管１９およびＬ字形管２１は、本実施例においてダウンザホールハンマー４内における改良材供給路を構成している。前記噴射ノズル２２はビット１４の径方向外側に向けられてノズル収容空間１７の開口に臨んでおり、Ｌ字形管２１の下辺部２１ａは噴射ノズル２２の直前において噴射ノズル２２と同方向に直線状に延びている。
【００２５】
次に、本実施例における作業工程およびダウンザホールハンマー４の作動について説明する。
【００２６】
図１(ａ)に示されるように、地盤１を堀削すべき位置において、前記コンプレッサからロッド３の外管３ａを介してダウンザホールハンマー４内に圧縮空気を供給しながら、ボーリングマシン２によりロッド３を下降させて行く。すると、圧縮空気の作用により、ダウンザホールハンマー４のピストン１２が往復昇降運動を行い、このピストン１２の往復昇降運動の下降時にピストン１２がビット１４を上方から下方に向けて打撃するので、ビット１４はその下方の捨て石層、硬質層、岩盤等２４を打ち割りながら地盤１内に貫入して行く。
【００２７】
次に、図２〜７を用いて上記ダウンザホールハンマー４の削孔動作をさらに詳しく説明する。なお、この削孔動作自体は従来公知のダウンザホールハンマーと同じである。ビット１４が土や岩等２３等に接触していない状態では、重力のため、ビット１４はボデー５に対して下限位置まで下降した状態となる。しかし、土や岩等２３にビット１４の底部が接触すると、掘削状態ではダウンザホールハンマー４全体が常に下方に押し下げられようとしているため、ビット１４はボデー５に対して相対的に上昇し、図２のようにピストン１２の下端とビット１４の上端が当接した状態になる。
【００２８】
続いて、ロッド３の外管３ａを介してボデー５内に圧縮空気が供給されていることにより、図３および１０に示されるように、ボデー５内の圧縮空気がピストン１２を一気に押し上げる(図１０は、図３のピストン１２底部付近を拡大した図であり、圧縮空気がピストン１２を矢印Ｃで示すように押し上げる)。なお、この図３の段階では、ピストン１２上方のピストン・エグゾーストガイド１１の外筒部１１ａと内筒部１１ｂとの間の空間Ｄは、ピストン１２内部、ガイド１８の溝部２０およびビット１４内部(軸孔１４ｃおよびノズル収容空間１７)を介して大気に開放されている。
【００２９】
上述のようにしてピストン１２が一定以上押し上げられると、図４に示されるように、ピストン１２の下側大径部１２ｂがボデー５内周の小径部５ａに摺接し、両者の間がシール状態なるとともに、それまでシール状態を作ってピストン１２上方の空間Ｄへの圧縮空気の侵入を阻止していたピストン１２の上側大径部１２ａとピストン・エグゾーストガイド１１の外筒部１１ａの内周との嵌合が解除され、かつピストン１２の内周上端付近がピストン・エグゾーストガイド１１の内筒部１１ｂの外周に摺接されてシール状態を作るので、引き続きロッド３側から供給されている圧縮空気がピストン１２上方の空間Ｄに流れ込んで該空間Ｄに溜まった状態となる。空間Ｄに圧縮空気がさらに送り込まれ、圧縮空気の圧力がある限界点を越えると、図５の矢印Ｅで示されるように、急激にピストン１２を押し下げる。これにより、ピストン１２はビット１４を上方から下方に叩き付け、図６のようにビット１４は下方の岩盤２３等を叩き割り、その叩き割った分だけビット１４は下降する。続いて、図７のように、ダウンザホールハンマー４のビット１４以外の部分も下降し(ピストン１２は重力により下降する)、ダウンザホールハンマー４自体は図２の状態に戻る。この状態では、ピストン１２の内周上端付近とピストン・エグゾーストガイド１１の内筒部１１ｂの外周との摺接によるシール状態が解除されるので、ピストン１２上方のピストン・エグゾーストガイド１１の外筒部１１ａと内筒部１１ｂとの間の空間Ｄは、ピストン１２内部、ガイド１８の溝部２０およびビット１４内部(軸孔１４ｃおよびノズル収容空間１７)からなる流路を介して大気に開放される。
【００３０】
以下、このような動作が繰り返し行われることにより、ピストン１２が往復昇降運動を行い、このピストン１２の往復昇降運動の下降時にピストン１２がビット１４を打撃し、ビット１４はその下方の岩盤２３等を打ち割りながら地盤１内に貫入して行く。なお、孔の深さが増すごとにロッド３は順次に継ぎ足して行く。
【００３１】
以上のようにしてダウンザホールハンマー４により、図１(ｂ)のように所要深度まで堀削を行ったならば、前記改良材供給装置から改良材を噴射ノズル２２に改良材供給路（ロッド３の内管３ｂ、主改良材管１９およびＬ字形管２１）を介して高圧状態で供給するとともに、ボーリングマシン２によりロッド３ひいてはダウンザホールハンマー４をそれらの軸線回りに回転させながらゆっくり引き上げて行く。すると、噴射ノズル２２から改良材Ｂが地盤中に大略ビット１４の径方向に高圧噴射される。ここで、本実施例では、改良材供給路のうちの噴射ノズル２２の直前の部分を構成するＬ字形管２１の下辺部２１ａが噴射ノズル２２と同方向に直線状に延びているので、改良材が直進性を保って噴射ノズル２２に至るため、噴射ノズル２２から改良材を遠くまで噴射させることができる。噴射ノズル２２からの改良材の噴射圧力は高圧（例えば、１０〜５０Ｍｐａ）であり、１分間に例えば約５０〜２００リットルの改良材を、例えば到達半径０．５〜４メートルで噴射することができる。
【００３２】
このようにして、ダウンザホールハンマー４により堀削後、ダウンザホールハンマー４を地上に引き上げことなく、引き続き、ダウンザホールハンマー４全体を回転させるとともにゆっくり上昇させながら噴射ノズル２２から改良材を噴射させることにより、図１(ｃ)のように地盤１内の対象部に改良材を広範囲に注入し、地盤改良ないしは土壌改良を行うことができる。図１(ｃ)において、符号２６(格子模様を施した部分)は施工部を示している。
【００３３】
下記は、１つの施工例であり、極めて良好に地盤改良工事を行うことができた(ただし、勿論、本発明はこのような施工例に限定されるものではない)。
【００３４】
地盤改良径 ２．０ｍ
地盤改良深さ −２．０〜−１５．０ｍ
改良材（セメントミルクスラリー）注入量 １００リットル／分
噴射圧力 ４０Ｍｐａ
ビット径 １１８ｍｍ
なお、近年、工場跡地における土壌・地下水汚染の改善や、護岸の液状化防止に伴う護岸地下部の地盤改良、波防効果を高めるための旧護岸改修のための地下部の地盤改良による地耐力の増加等の工事の必要性が非常に高まっている。しかし、このような場合、地下部には捨て石層が多く、従来工法では、捨て石層の下層部の地盤・土壌改良を行うには捨て石層を取り除く必要があったが、それには費用がかかり、また、捨て石層は現護岸の基礎の一部となっているため、取り除けない場合が多いので、従来工法では工事を行うことが困難であった。しかるに、本発明によれば、このような場合も、捨て石層を取り除くことなく工事を行うことができるので、従来実施が困難であった工事を容易に行うことができるようになる（ただし、勿論、本発明の適用対象はこのような工事に限られることはない）。
【００３５】
また、本実施例では、噴射ノズル２２がビット１４内のノズル収容空間１７内に収容されているので、掘削作業時に噴射ノズル２２が損傷する虞がない。
【００３６】
また、本実施例では、ビット１４の軸孔１４ｃに取り付けられたガイド１８が改良材供給路(主改良材管１９)に摺接されているので、ビット１４の往復昇降運動によりビット１４と改良材供給路(主改良材管１９)との間にずれが発生するのを防止することができる。また、なおかつ、図９および１０によく示されるように、ガイド１８のうちの改良材供給路と摺接する部分の内周には、軸方向に延びる溝部２０が設けられているので、ガイド１８は軸孔１４ｃにおける圧縮空気の流通は妨げない。なお、溝２０の代わりに圧縮空気を通過させる孔をガイド１８に設けてもよい。
【実施例２】
【００３７】
図１１および１２は、本発明の実施例２を示す。本実施例においては、図１１に示されるように、噴射ノズル２２はビット１４の主部１４ｂに設けられたノズル収容空間１７内においてビット１４に固定されている。他方、図１２に示されるように、改良材供給路を構成する主改良材管１９の上端部は大径とされていて、その内周をロッド３の内管３ｂの外周に、矢印Ｆで示されるように、軸方向に移動可能(昇降可能）に嵌合されている。これにより、改良材供給路は全体として伸縮可能となっている。主改良材管１９とロッド３の内管３ｂとの嵌合部にはＯリング２５が介装されている。他の構成は前記実施例１と同様である。
【００３８】
本実施例においては、噴射ノズル２２およびダウンザホールハンマー４側の改良材供給路（Ｌ字形管２１および主改良材管１９）はビット１４ともに昇降する。そして、このダウンザホールハンマー４側の改良材供給路の昇降は、前記改良材供給路の伸縮（ロッド３の内管３ｂに対する主改良材管１９の軸方向移動）により吸収される。本実施例においては、噴射ノズル２２がビット１４とともに昇降するので、ノズル収容空間１７の大きさを小さくでき、ビット１４内にノズル収容空間１７を形成することによるビット１４の強度への影響を小さくすることができる。
【００３９】
なお、本実施例のように、互いに相対的に軸方向に移動可能に嵌合された管の組み合わせを改良材供給路に設けるのではなく、改良材供給路の一部を蛇腹状としたり、改良材供給路をの少なくとも一部を伸縮性に富む材料で構成したりする等の他の手段によって、改良材供給路を伸縮可能としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
以上のように本発明による高圧噴射工法およびダウンザホールハンマーは、地盤改良または土壌改良等に用いるに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施例１における高圧噴射工法を示す全体施工概図である。
【図２】前記実施例１におけるダウンザホールハンマーにおいて、ビットの底部が土や岩に接触してボデーに対し相対的に上昇した状態を示す断面図である。
【図３】前記実施例１におけるダウンザホールハンマーにおいて、圧縮空気によりピストンが押し上げられる様子を示す断面図である。
【図４】前記実施例１におけるダウンザホールハンマーにおいて、圧縮空気の流路が切り換えられ、ピストン上方の空間に圧縮空気が溜められた状態を示す断面図である。
【図５】前記実施例１におけるダウンザホールハンマーにおいて、圧縮空気によりピストンが一気に押し下げられてビットを叩く様子を示す断面図である。
【図６】前記実施例１におけるダウンザホールハンマーにおいて、ビットが下方の岩盤等を叩き割り下方に進む様子を示す断面図である。
【図７】前記実施例１におけるダウンザホールハンマーにおいて、ピストンを含むダウンザホールハンマー全体が下方に進み、ダウンザホールハンマー自身は図２の状態に戻る様子を示す断面図である。
【図８】前記実施例におけるダウンザホールハンマーのビット付近を、ノズル収容空間の開口と正対して径方向から見た図である。
【図９】図２のＩＸ−ＩＸ線における断面図である。
【図１０】図３のピストン下端部付近の拡大図である。
【図１１】本発明の実施例２におけるダウンザホールハンマーのビットの噴射ノズル収容部付近を示す断面図である。
【図１２】前記実施例２におけるロッドの内管と主改良材管との嵌合部付近を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ 地盤
３ ロッド
３ａ ロッドの外管
３ｂ ロッドの内管(ダウンザホールハンマー外の改良材供給路)
４ ダウンザホールハンマー
５ ボデー
１２ ピストン
１４ ビット
１４ｃ 軸孔
１７ ノズル収容空間
１８ ガイド
１９ 主改良材管(ダウンザホールハンマー内の改良材供給路)
２０ 溝部
２１ Ｌ字形管(ダウンザホールハンマー内の改良材供給路)
２２ 噴射ノズル
Ａ 圧縮空気
Ｂ 改良材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤中に改良材を高圧噴射する高圧噴射工法において、
ダウンザホールハンマーのビットに噴射ノズルを設けるとともに、前記ダウンザホールハンマー内部を通って前記噴射ノズルと地上側とを結ぶ改良材供給路を設け、
前記ダウンザホールハンマーにより地盤を所要深度まで堀削後、前記改良材を地上側から前記改良材供給路を経由して前記噴射ノズルに供給して該噴射ノズルから地盤中に高圧噴射させる高圧噴射工法。
【請求項２】
前記ビットを該ビットの軸線を中心として前記噴射ノズルとともに回転させながら、前記噴射ノズルから大略前記ビットの径方向に前記改良材を高圧噴射させる請求項１記載の高圧噴射工法。
【請求項３】
前記改良材供給路を伸縮可能としておき、前記噴射ノズルを前記ビットとともに昇降する請求項１または２記載の高圧噴射工法。
【請求項４】
大略筒状のボデーと、このボデー内に一定範囲内において昇降可能に収容されており、該ボデー内に供給される圧縮空気により往復昇降運動を行うピストンと、前記ピストンの下方において前記ボデーに一定範囲内において昇降可能に支持されており、前記ピストンの往復昇降運動の下降時に前記ピストンにより下方に打撃されるビットとを有してなるダウンザホールハンマーにおいて、
前記ビットに設けられており、該ビットから外部に改良材を噴射する噴射ノズルと、前記ボデー内部および前記ビット内部に延びており、前記改良材を前記噴射ノズルに高圧状態で供給する改良材供給路とを有してなるダウンザホールハンマー。
【請求項５】
前記ビット内に設けられており、該ビットの側面に開口するノズル収容空間をさらに有しており、前記噴射ノズルは前記ノズル収容空間内に収容されていて、該ノズル収容空間の開口を通して外部に前記改良材を噴射する請求項４記載のダウンザホールハンマー。
【請求項６】
前記噴射ノズルは、前記ビットに対し一定範囲内において相対的に昇降可能に前記ノズル収容空間内に収容されている請求項５記載のダウンザホールハンマー。
【請求項７】
前記ビットに該ビットの軸方向に設けられており、圧縮空気を通すようになっているととともに、前記改良材供給路を通されている軸孔と、この軸孔に該軸孔と同軸状に取り付けられるとともに内周を前記改良材供給路の外周に摺接される大略筒状のガイドとをさらに有し、前記ガイドは前記軸孔における圧縮空気の流通は妨げないようになっている請求項６記載のダウンザホールハンマー。
【請求項８】
前記噴射ノズルは前記ビットとともに昇降するようになっている請求項４または５に記載のダウンザホールハンマー。
【請求項９】
前記噴射ノズルは大略前記ビットの径方向に向けられており、かつ前記改良材供給路のうちの前記噴射ノズルの直前の部分は前記噴射ノズルと同方向に直線状に延びている請求項４乃至８のいずれかに記載のダウンザホールハンマー。
【請求項１】
地盤中に改良材を高圧噴射する高圧噴射工法において、
ダウンザホールハンマーのビットに噴射ノズルを設けるとともに、前記ダウンザホールハンマー内部を通って前記噴射ノズルと地上側とを結ぶ改良材供給路を設け、
前記ダウンザホールハンマーにより地盤を所要深度まで堀削後、前記改良材を地上側から前記改良材供給路を経由して前記噴射ノズルに供給して該噴射ノズルから地盤中に高圧噴射させる高圧噴射工法。
【請求項２】
前記ビットを該ビットの軸線を中心として前記噴射ノズルとともに回転させながら、前記噴射ノズルから大略前記ビットの径方向に前記改良材を高圧噴射させる請求項１記載の高圧噴射工法。
【請求項３】
前記改良材供給路を伸縮可能としておき、前記噴射ノズルを前記ビットとともに昇降する請求項１または２記載の高圧噴射工法。
【請求項４】
大略筒状のボデーと、このボデー内に一定範囲内において昇降可能に収容されており、該ボデー内に供給される圧縮空気により往復昇降運動を行うピストンと、前記ピストンの下方において前記ボデーに一定範囲内において昇降可能に支持されており、前記ピストンの往復昇降運動の下降時に前記ピストンにより下方に打撃されるビットとを有してなるダウンザホールハンマーにおいて、
前記ビットに設けられており、該ビットから外部に改良材を噴射する噴射ノズルと、前記ボデー内部および前記ビット内部に延びており、前記改良材を前記噴射ノズルに高圧状態で供給する改良材供給路とを有してなるダウンザホールハンマー。
【請求項５】
前記ビット内に設けられており、該ビットの側面に開口するノズル収容空間をさらに有しており、前記噴射ノズルは前記ノズル収容空間内に収容されていて、該ノズル収容空間の開口を通して外部に前記改良材を噴射する請求項４記載のダウンザホールハンマー。
【請求項６】
前記噴射ノズルは、前記ビットに対し一定範囲内において相対的に昇降可能に前記ノズル収容空間内に収容されている請求項５記載のダウンザホールハンマー。
【請求項７】
前記ビットに該ビットの軸方向に設けられており、圧縮空気を通すようになっているととともに、前記改良材供給路を通されている軸孔と、この軸孔に該軸孔と同軸状に取り付けられるとともに内周を前記改良材供給路の外周に摺接される大略筒状のガイドとをさらに有し、前記ガイドは前記軸孔における圧縮空気の流通は妨げないようになっている請求項６記載のダウンザホールハンマー。
【請求項８】
前記噴射ノズルは前記ビットとともに昇降するようになっている請求項４または５に記載のダウンザホールハンマー。
【請求項９】
前記噴射ノズルは大略前記ビットの径方向に向けられており、かつ前記改良材供給路のうちの前記噴射ノズルの直前の部分は前記噴射ノズルと同方向に直線状に延びている請求項４乃至８のいずれかに記載のダウンザホールハンマー。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００６−３３６３８９（Ｐ２００６−３３６３８９Ａ）
【公開日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１６４８９１（Ｐ２００５−１６４８９１）
【出願日】平成１７年６月３日（２００５．６．３）
【出願人】（３９１０５１０４９）株式会社エステック (28)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月３日（２００５．６．３）
【出願人】（３９１０５１０４９）株式会社エステック (28)
【Ｆターム（参考）】
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