地基改良施工方法以及地基改良裝置與流程

本發明涉及一種從噴射桿的頂端部噴射固化材料和壓縮空氣等噴射材料來改良周圍的地基的地基改良施工方法以及地基改良裝置，詳細地講，涉及一種能夠承受噴射反作用力以確保適當的改良范圍的地基改良施工方法以及地基改良裝置。

背景技術：

作為地基改良施工方法，已知一種從噴射桿的頂端部噴射固化材料和壓縮空氣等噴射材料來改良周圍的地基的地基改良施工方法。具體地，通過從設于噴射桿的頂端部的固化材料噴嘴以及壓縮空氣噴嘴分別噴射固化材料以及壓縮空氣，另一方面一邊使該噴射桿旋轉一邊進行提升，來改良作為目標的周圍的地基。

專利文獻1：JP特開平6-306846號公報

專利文獻2：JP特許第5061079號公報

但是，在單側噴射固化材料以及壓縮空氣的情況下，存在因噴射力的反作用(即噴射反作用力)導致噴射桿撓曲，噴射材料向斜下方噴射，飛行距離降低，切削半徑減小的問題。因此，存在預定改良范圍與實際上改良的范圍不符，無法確保期望的改良范圍的問題。

這樣的問題隨著噴射壓的增大，會變成特別大。

技術實現要素：

為了解決上述問題，本申請人在過去提出過專利文獻1中記載的地基改良施工方法以及地基改良裝置。

本發明的目的在于，利用與專利文獻1中記載的方法以及裝置完全不同的方法以及裝置來解決上述的問題。

本發明的地基改良施工方法的特征在于，包括：將第一套管從地表插入目標深度進行預鉆孔的工序，在該預鉆孔之后，將第二套管在該預鉆孔內插 入比改良預定范圍深的深度的工序，該第二套管具有在長度方向上的一定范圍內切除一個面而形成的缺口部，以及將在頂端部具有噴嘴的噴射桿插入所述第二套管內的工序；將所述噴嘴配置于與所述缺口部相向的位置，并且通過使所述噴射桿旋轉，來使所述第二套管與該噴射桿的旋轉一體地旋轉，通過一邊經由所述缺口部從所述噴嘴向外側噴射噴射材料，一邊提升所述噴射桿，來改良周圍的地基，另一方面，使所述第二套管停留在固定位置且在固定位置旋轉。

在本發明中，作為優選的實施方式之一，在所述噴射桿的外表面形成有平坦部，并且在所述第二套管的內表面形成有與所述平坦部對應的平坦部，通過以使兩平坦部位于相吻合的位置的方式將所述噴射桿插入配置于所述第二套管內，使所述第二套管與所述噴射桿的旋轉一體地旋轉。

另外，本發明的地基改良裝置的特征在于，具有：套管，具有在長度方向的一定范圍內切除一個面而形成的缺口部，并被插入比改良預定范圍更深的地下；以及噴射桿，插入該套管內，并且頂端部所設置的噴嘴配置于與所述缺口部相向的位置，通過旋轉所述噴射桿，所述套管與該噴射桿的旋轉一體地旋轉，通過一邊經由所述缺口部從所述噴嘴向外側噴射噴射材料，一邊提升所述噴射桿，來改良周圍的地基，另一方面，所述套管停留在固定位置且在固定位置旋轉。

在本發明中，作為優選的實施方式之一，在上述噴射桿的外表面形成有平坦部，并且在上述套管的內表面形成有與上述平坦部對應的平坦部，通過以使兩平坦部位于相吻合的位置的方式將上述噴射桿插入配置于上述套管內，上述套管能夠與上述噴射桿的旋轉一體地旋轉。

根據本發明，將第二套管(權利要求3或者4所述的發明是套管。以下，與該項相同)插入比改良預定范圍更深的地下，并且通過一邊從噴嘴經由缺口部向外側噴射噴射材料一邊提升噴射桿，來改良周圍的地基，另一方面，由于第二套管停留在固定位置且在固定位置旋轉，所以第二套管被支撐為頂端部插入比改良預定范圍更深的地下的狀態。因此，由于能夠利用第二套管承受噴射反作用力，所以能夠防止噴射桿的撓曲。

附圖說明

圖1A是本發明的實施方式的地基改良施工方法中的預鉆孔工序圖，圖1B是同一個實施方式中的反作用力套管的架設工序圖。

圖2A是上述實施方式中的噴射桿的架設工序圖，圖2B是同一個實施方式中的測試噴射工序圖。

圖3A是當開始進行上述實施方式中的噴射桿的提升工序時的狀態圖，圖3B是同一個提升工序的中途階段的狀態圖。

圖4是上述實施方式中的地基改良完成的狀態的圖。

圖5A是在上述實施方式中使用的反作用力套管的縱向剖視圖，圖5B是反作用力套管的I-I剖視圖。

圖6A是安裝于上述反作用力套管的頂端部的頂端支撐部的縱向剖視圖，圖6B是頂端支撐部的II-II剖視圖。

圖7是噴射桿插入反作用力套管內的狀態的橫向剖視圖。

圖8是用于將反作用力套管的基端部固定于軸承上的固定構件的側視圖，該軸承設于鉆機的基臺上。

圖9是反作用力套管的基端部安裝于鉆機的基臺上的狀態的主要部分的縱向放大剖視圖。

圖10是變形例1的反作用力套管的縱向剖視圖。

圖11是變形例2的反作用力套管的縱向剖視圖。

附圖標記說明如下：

1 挖掘套管(第一套管)

2 反作用力套管(第二套管)

21 缺口部

21a、21b、21c 缺口部

22a (反作用力套管內表面至長條狀部材的)平坦部

5 噴射桿

52a 固化劑噴嘴

52b 壓縮空氣噴嘴

53 (噴射桿外表面的)平坦部

6 變形例1的反作用力套管(第二套管)

7 變形例2的反作用力套管(第二套管)

M 鉆機

H 預鉆孔

具體實施方式

以下，參照附圖說明本發明的實施方式。

圖1A～4是按照工序說明本發明的實施方式的地基改良施工方法的圖。以下，按照這樣的工序的順序進行說明。

(1)利用挖掘套管的預鉆孔工序

如圖1A所示，在地面上設置鉆機M，通過挖掘套管(第一套管)1進行預鉆孔直到目標深度。具體地，通過從設于挖掘套管的上部的轉環11的入口11a供給水或者膨潤土(bentonite)泥漿，使上述水或者膨潤土泥漿從安裝有金屬鉆頭12的挖掘套管1的下端部噴出，使挖掘套管1一邊旋轉一邊下降，來利用金屬鉆頭12鉆孔，從而將挖掘套管1插入到地下的規定的深度。此時，在本實施方式中，預先鉆孔到比改良預定范圍更深的位置。

(2)反作用力套管的架設工序

接著，如圖1B所示，在如上述那樣形成的預鉆孔H內插入用于承受噴射反作用力的套管2(第二套管。以下稱為“反作用力套管”)。反作用力套管2的具體的結構如下。

如圖5A、5B所示，反作用力套管2由剖視呈C字形的圓筒狀構件構成，反作用力套管2具有在長度方向的范圍內切除了一個面而形成的缺口部21。雖然在本實施方式中，缺口部21從反作用力套管2的長度方向的上端部直到下端部(但是，未設于后述的頂端支撐部24上)，但是并不是必需在反作用力套管2的長度方向的全部范圍內都設置缺口部21。

反作用力套管2的內部是中空的，在其內壁上的相向的兩個位置形成有平坦部22a。具體地，將長狀構件22安裝于反作用力套管2的內壁上，該長狀構件2的一個表面形成為平坦面22a，在剖視觀察時，另一個表面形成為圓弧狀曲面22b，這樣，在反作用力套管2的內表面上的相向的兩個位置形成有平坦部22a。該長狀構件22與反作用力套管2分體構成，通過六角螺栓等固定元件23固定于反作用力套管2的內壁。在本實施方式中，該長狀構 件22設置在反作用力套管2的整個長度方向上(但是，未設于后述的頂端支撐部24)，因此，平坦面22a也形成于整個長度方向，但是并不是必需在反作用力套管2的長度方向的全部范圍內都形成平坦部22a。

在本實施方式中，通過將如上述地構成的長狀構件22安裝于反作用力套管2的內壁，如后述，使反作用力套管2的內表面變成與噴射桿5的外形相適應甚至相吻合的形狀。而且，當噴射桿5旋轉時，通過利用該長狀構件22的平坦部22a阻擋噴射桿5的外壁(具體是指與噴射桿5的外壁對應的平坦部53)，反作用力套管2與噴射桿5一體地旋轉(參照圖7)。這意味著上述長狀構件22發揮阻擋噴射桿5的外壁的阻擋構件(旋轉傳動構件)的功能。

在反作用力套管2的頂端部設有頂端支撐部24，該頂端支撐部24被插入比改良預定范圍更深的地下來在頂端部支撐該反作用力套管2。如圖6A、6B所示，該頂端支撐部24由圓筒狀構件構成，安裝于反作用力套管2的頂端部(下端部)。如后文所述，通過將該頂端支撐部24插入改良預定范圍的下方的地下，來在頂端部支撐噴射反作用力。此外，雖然在本實施方式中，在該頂端支撐部24上未設置上述缺口部21和長狀構件22，但是當然也可以將它們設于頂端支撐部24上。

另一方面，在將反作用力套管2插入上述預鉆孔H內之后，反作用力套管2的基端部(在圖中為上側或者鉆機側的部位)固定于鉆機M的基臺3上。具體地，在鉆機M的基臺3上預先設有軸承4(例如推力軸承)，在將反作用力套管2穿過該軸承4的內部插入上述預鉆孔H內之后，通過將如圖8所示的固定構件25嵌合于軸承4的內表面(例如，若是推力軸承，是指座墊片和軸墊片中的軸墊片的內表面)與反作用力套管2之間，來使反作用力套管2與軸承4(軸墊片)形成一體(參照圖9)。這樣，能夠一邊將反作用力套管2支撐為能夠自由旋轉，一邊在上下方向上固定該反作用力套管2。

如上所述，在將反作用力套管2插入預鉆孔H內之后，固定于鉆機M上，完成反作用力套管2的架設。

(3)噴射桿的架設工序

在架設反作用力套管2之后，將噴射桿5插入該反作用力套管2內。在本實施方式中，如圖2B以及圖3A、圖3B所示，噴射桿5由雙層管桿構成， 在其上端部設有轉環51，該轉環51具有固化材料入口51a以及壓縮空氣入口51b，在下端部設有固化材料噴嘴52a以及壓縮空氣噴嘴52b。固化材料噴嘴52a以及壓縮空氣噴嘴52b分別與轉環51的固化材料入口51a以及壓縮空氣入口51b連通。在本實施方式中，以圍繞固化材料噴嘴52a的周圍的方式形成壓縮空氣噴嘴52b的開口部(參照圖2A以及圖7)。

如圖7所示，噴射桿5的外形為剖視呈多邊形(在本實施方式中是大致六邊形)的形狀，且在長度方向上都是一樣的，當噴射桿5插入反作用力套管2內時，該噴射桿5中的相向的兩個平坦部53與設于反作用力套管2的內表面上的長狀構件22的平坦部22a互相面對。通過這樣，如后文所述，當旋轉噴射桿5時，能夠用反作用力套管2的內表面阻擋噴射桿5的外表面，由此能夠將噴射桿5的旋轉傳動給反作用力套管2使兩者一體地旋轉。

在向反作用力套管2插入噴射桿5時的重點是，將固化材料噴嘴52a以及壓縮空氣噴嘴52b配置于與缺口部21相向的位置(參照圖2A以及圖7)。這樣，即便使噴射桿5與反作用力套管2一體地旋轉，也能夠通過缺口部21向徑向外方噴射固化材料以及壓縮空氣。

噴射桿5的各噴嘴52a、52b配置于改良預定范圍的最低點。因此，噴射桿5向反作用力套管2內的插入長度比反作用力套管2向預鉆孔H內的插入長度短。

(4)測試噴射工序

在如上述地配置有反作用力套管2以及噴射桿5的狀態下，開始進行測試噴射(參照圖2B)。若噴射測試無異常，則正式地開始施工(地基改良)。

(5)噴射桿的提升工序

地基改良的具體的工序如下。首先，從轉環51的固化材料入口51a供給固化材料，從壓縮空氣入口51b供給壓縮空氣，使固化材料從噴射桿5的下端部的固化材料噴嘴52a經過缺口部21向外側噴射，使壓縮空氣從壓縮空氣噴嘴52b經過缺口部21向外側噴射。并且，利用鉆機M一邊旋轉噴射桿5，一邊提升噴射桿5(參照圖3A以及圖3B)。這樣，改良周圍的地基。因切削而產生的淤泥經過反作用力套管2與鉆孔(預鉆孔)H之間的間隙排出至地表，回收至未圖示的清淤罐。此外，噴射桿5的提升能夠連續地或者斷續地進行。在斷續地提升噴射桿5的情況下，例如一個步進的提升量(一 次提升量)為2.5～5.0cm。通過重復這樣的斷續的動作，來改良當初預定的范圍內的地基。

另一方面，雖然反作用力套管2與噴射桿5一體地旋轉，但是可以在上下方向上停留在大致固定位置。其理由是，由于反作用力套管2一般非常長(25～30m左右)，相應地重量也很重，所以即使提升噴射桿5也不會伴隨其上升，而是因自重而留在原地。但是，在反作用力套管2隨著噴射桿5的提升一起上升的情況下，也可以利用軸承4承受它們的重量。

如此，反作用力套管2通過留在大致固定位置，頂端部在改良范圍的下方的位置被土地支撐，并且基端部被鉆機M的基臺3支撐，由此處于兩端支撐狀態。因此，即使施加噴射反作用力，頂端部也不會撓曲。即，能夠在兩端承受噴射反作用力，能夠向適當的方向噴射固化材料以及壓縮空氣。

(6)施工完成，噴射桿以及反作用力套管抽拔工序

當地基改良結束時，抽拔噴射桿5以及反作用力套管2。具體的工作步驟如下。首先，抽拔噴射桿5。接下來，拆下嵌合于軸承4的內表面與反作用力套管2之間的固定構件25，在使反作用力套管2變為在上下方向上能夠自由移動的狀態之后，抽拔反作用力套管2。如圖4所示，用淤泥等填埋在抽拔出噴射桿5以及反作用力套管2之后產生的孔。

通過以上方式，一系列的地基改良作業結束。

以上，針對本發明的實施方式進行了說明，但是本發明并不限定于上述實施方式。雖然在上述實施方式中，作為噴嘴的一個例子，針對噴嘴由固化材料噴嘴52a以及壓縮空氣噴嘴52b組成的情況進行了說明，但是并不一定是由兩個噴嘴構成的，也可以是由單一的噴嘴構成，另外，還可以由三個以上的噴嘴構成。而且，即使在由固化材料噴嘴和壓縮空氣噴嘴構成噴嘴的情況下，也不一定要以雙層管結構的噴嘴(指以圍繞固化材料噴嘴的周圍的方式設置壓縮空氣噴嘴的結構的噴嘴)來構成兩者。而且，雖然在本實施方式中，針對由雙層管構成噴射桿5的情況進行了說明，但是也可以由單管桿構成，另外，還可以由三層管桿構成。

雖然在上述實施方式中，噴射桿的外形形成為剖視呈大致六邊形，但是也不一定是六邊形。主要針對形成平坦部22a、53的部位，在反作用力套管2以及噴射桿5的對應的位置上分別形成平坦部22a、53即可。

雖然在上述實施方式中，反作用力套管2的內表面形狀以及噴射桿5的外表面形狀各自在長度方向上都一樣，但是并不一定要一樣，只要能夠將噴射桿5的旋轉傳動給反作用力套管2，并不特別地限定其形狀和/或設置的范圍。例如，兩者的形狀也可以形成為反作用力套管2的內表面形狀與噴射桿5的外表面形狀至少僅在長度方向的中間部和/或頂端部相適應甚至吻合。

(變形例1)

圖10示出變形例1的反作用力套管6的縱向剖視圖。此外，對與上述實施方式相同或者對應的構件標記相同的附圖標記并省略說明。

首先，該變形例1的反作用力套管6的本體部分通過連結多個單位構件61構成。并且，在本體部分的上側至基端側(鉆機M側)具有基端支撐部62，并且在其下側至頂端側具有頂端支撐部24。固定構件25安裝于基端支撐部62的上端。

在本變形例1中，各單位構件61具有相同的結構。在各單位構件61的上端部設有內螺紋部61b，在該內螺紋部61b的內周表面形成有內螺紋。另一方面，在各單位構件61的下端部設有外螺紋部61c，在該外螺紋部61c的外周表面形成有外螺紋。另外，在頂端支撐部24的上端部設有內螺紋部24b，在該內螺紋部24b的內周表面形成有內螺紋。而且，在基端支撐部62的下端部設有外螺紋部62c，在該外螺紋部62c的外周表面形成有外螺紋。同樣地，在固定構件25的下端部設有外螺紋部25c，在該外螺紋部25c的外周表面形成有外螺紋。

通過如此構成，就變形例1的反作用力套管6而言，各單位構件61、61、……通過螺合一者的外螺紋部61c與另一者的內螺紋部61b來連結，最下部的單位構件61與頂端支撐部24通過螺合外螺紋部61c與內螺紋部24b來連結，最上部的單位構件61與基端支撐部62通過螺合外螺紋部62c與內螺紋部61b來連結，基端支撐部62與固定構件25通過螺合外螺紋部25c與內螺紋部62b來連結。

而且，在各單位構件61上從長度方向的上端直到下端形成有缺口部21，通過連結各單位構件61、61、……，各缺口部21在上下方向上連成一串。

在變形例1中，用于在反作用力套管6的內表面上形成平坦部22a的構件的長狀構件22，僅設于各單位構件61的下端部以及基端支撐部62的下端 部，若作為連結各構件之后的反作用力套管6整體來看，則長狀構件22僅設于單位構件61、61之間的連結部附近、最下部的單位構件61與頂端支撐部24的連結部附近以及最上部的單位構件61與基端支撐部62的連結部附近。而且，在各連結部，各長狀構件22跨設于位于該長狀構件22的上下方的兩個構件。

若采用這樣的變形例1的結構，能夠將噴射桿5的旋轉傳動給反作用力套管6，另外，能夠用被兩端支撐的反作用力套管6來承受當改良地基時作用于噴射桿5的噴射反作用力，所以能夠得到與上述實施方式同樣的效果。

(變形例2)

圖11示出變形例2的反作用力套管7的縱向剖視圖。此外，對與上述實施方式相同或者對應的構件標記相同的附圖標記來省略說明。

雖然該變形例2的反作用力套管7在本體部分是由多個單位構件71連結而成的這一方面與上述變形例1是同樣的，但是與變形例1的不同點在于：在各單位構件71中缺口部21不是從長度方向的上端直到下端形成一串，以及，基端支撐部72與固定構件25形成一體。以下，針對前者，更具體地進行說明。

構成變形例2的反作用力套管7的各單位構件71、71、……具有：缺口部21a，在除了各單位構件71的上端部以及下端部以外的中央部，沿著長度方向相對地延長；缺口部21b，在各單位構件71的上端部的內螺紋部71b，與缺口部21a分體地(即與缺口部21a分開)形成為開口窗；缺口部21c，在各單位構件71的下端部的外螺紋部71c，與缺口部21a分體地(即與缺口部21a分開)形成為開口窗。換言之，在缺口部21b與缺口部21a之間以及在缺口部21c與缺口部21a之間，分別形成有將左右的壁面連在一起的加強片(而且，在缺口部21b的上側以及缺口部21c的下側也形成有將左右的壁面連在一起的加強片)。而且，當螺合連結各構件時，使得各單位構件的缺口部21a、21b、21c在上下方向上對齊成一列，并且在相互連結的單位構件71、71中，下側的單位構件71的缺口部21b與上側的單位構件71的缺口部21c位于彼此吻合的位置。這樣，若作為反作用力套管7整體來看，變形例2的缺口部，以從下方開始依次是“最下部的單位構件71的缺口部21a”、“最下部的單位構件71的缺口部21b(從下方數第二個單位構件71的缺口 部21c)”、“從下方數第二個單位構件71的缺口部21a”、“從下方數第二個單位構件71的缺口部21b(從下方數第三個單位構件71的缺口部21c)”、……“從上方數第二個單位構件71的缺口部21a”、“從上方數第二個單位構件71的缺口部21b(最上部的單位構件71的缺口部21c)”、“最上部的單位構件71的缺口部21a”的方式，局部中斷，且通過加強片斷續地排列。

此外，在各單位構件71的上端部以及下端部分別設有內螺紋部71b或者外螺紋部71c，在頂端支撐部24的上端部設有內螺紋部24b，以及在基端支撐部72的下端部設有外螺紋部72c這些方面，與變形例1是同樣的。這樣，在變形例2的反作用力套管7中，各單位構件71、71也通過螺合一者的外螺紋部71c與另一者的內螺紋部71b來連結，最下部的單位構件71與頂端支撐部24通過螺合外螺紋部71c與內螺紋部24b來連結，最上部的單位構件71與基端支撐部72通過螺合外螺紋部72c與內螺紋部71b來連結。

如此，在螺合連結各構件的情況下，當例如變形例1那樣缺口部21跨過各連結部形成一串時，可能會出現各連結部不能獲得螺合產生的連結強度的情況。與此相對，在變形例2中，由于在缺口部21b以及21c的上下方形成有連結左右的壁面的加強片，所以具有即使通過螺合也能夠得到足夠的連結強度的優點。

此外，由于變形例2中的長狀構件22的結構以及配置的方式與變形例1是同樣的，所以省略說明。

即使采用這樣的變形例2的結構，由于也能夠將噴射桿5的旋轉傳動給反作用力套管7，另外，能夠用被兩端支撐的反作用力套管7承受當改良地基時作用于噴射桿5的噴射反作用力，所以能夠得到與上述實施方式以及變形例1同樣的效果。