(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部に既設構造物が構築されている地盤を改良する地盤改良工法であって、
改良対象地盤が粘性土の場合、
粘性土用鋼管を、前記改良対象地盤に所定間隔を隔てて略水平方向に挿入して地盤改良し、
改良対象地盤が砂質土の場合、
周方向における所定範囲に対して液状の改良材を注入可能な注入孔を備えるとともに、前記改良対象地盤に略水平方向に挿入する注入用鋼管の端部において、改良対象地盤に挿入した際に、前記改良対象地盤から露出する露出部分に、前記所定範囲を明示する明示手段を備え、
前記注入用鋼管を前記改良対象地盤に所定間隔を隔てて略水平方向に挿入するとともに、
前記注入孔が、所望の注入方向となるように、該明示手段によって、前記注入用鋼管の向きを調整し、
前記注入用鋼管内部から前記改良対象地盤に前記改良材を注入して地盤改良する
地盤改良工法。
【請求項２】
前記粘性土用鋼管あるいは前記注入用鋼管である挿入鋼管の挿入の前に、
前記改良対象地盤における前記挿入鋼管の挿入箇所を、誘導管を略水平方向に削孔しながら挿入し、
貫通した該誘導管の先端に前記挿入鋼管を連結し、
該誘導管の引抜によって前記挿入鋼管を前記挿入箇所に挿入する
請求項１に記載の地盤改良工法。
【請求項３】
前記注入孔を、前記注入用鋼管の長手方向において所定間隔を隔てて複数設け、
前記注入用鋼管に、注入内管を挿入し、前記注入孔ごとに前記改良材を注入する
請求項１または２に記載の地盤改良工法。
【請求項４】
前記注入内管及び前記注入孔を通過する改良材の管内抵抗を測定するとともに、
前記改良対象地盤内への改良材の注入流量と実注入圧力とを測定し、
前記管内抵抗及び前記実注入圧力に基づいて前記改良材の注入圧力を管理する
請求項１乃至３のうちいずれかに記載の地盤改良工法。
【請求項５】
前記既設構造物に対する前記注入用鋼管の挿入位置に基づいて注入用鋼管ごとに改良範囲を定めるとともに、
前記改良材を、凝結速度の早い瞬結改良材と、凝結速度が遅く、低圧浸透型の低圧浸透型改良材とし、
前記瞬結改良材によって、前記改良範囲の下方を改良し、前記瞬結改良材の注入後、前記改良範囲に前記低圧浸透型改良材を低圧浸透させて改良する
請求項１乃至４のうちいずれかに記載の地盤改良工法。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載の地盤改良工法によって地盤改良後、
改良済み地盤の下方に地下構造物を構築する
アンダーパス工法。
【請求項７】
前記地下構造物を構築後、改良対象地盤に挿入した鋼管内部を充填材で充填する
請求項６に記載のアンダーパス工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
例えば、敷設された軌道の下方に構造物を構築する際に、軌道の変状を防止するための地盤改良工法や、地盤改良工法を実施してから地下構造物を構築するアンダーパス工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、渋滞緩和や交通網の複雑化に伴って、軌道と道路や、軌道同士、あるいは道路同士の立体交差化が進んでいる。一般的には、軌道等の既設構造物の上空を交差するように道路等の新設構造物を構築するオーバーパス工法や、既設構造物の下方の地下部分に交差する新設の地下構造物を構築するアンダーパス工法によって立体化される。
【０００３】
特に、既設軌道に対する立体交差化においては、大地震による交差道路の軌道への影響を懸念し、アンダーパス工法が多く採用されている。  
しかし、アンダーパス工法の場合、軌道等の既設構造物の下方に横断する方向の地下構造物を構築する際、既設構造物を支持する路床や路盤が緩んで既設構造物が沈下したり、逆に沈下を防止するための加圧によって隆起したりするおそれがあった。
【０００４】
そこで、地下構造物を構築する前に、地下構造物の構築箇所と既設構造物との間の地盤をあらかじめ地盤改良して地盤強化し、地下構造物を構築する際の影響が既設構造物におよぶことを防止している。
【０００５】
例えば、このような地盤改良に特許文献１に記載の方法を用いることもできる。特許文献１の地盤改良工法は、構築予定の地下構造物の周辺の改良対象地盤に有孔パイプを圧入し、有孔パイプからモルタル等の固結材を加圧注入することによって、改良対象地盤を地盤改良する方法である。
【０００６】
しかし、この地盤改良工法を、既設構造物の下方に地下構造物を構築する際の地盤改良に用いると、既設構造物下の地盤を補強できるものの、有孔パイプの圧入により、既設構造物が隆起するおそれがあった。また、有孔パイプからの固結材の加圧注入によっても既設構造物が隆起するおそれがあった。
【０００７】
特に、既設構造物が供用中の軌道である場合、隆起や沈下によるわずかな変状でも軌道に大きく影響するため、上述のような隆起のおそれがある地盤改良工法は、一般的に、列車が運行しない夜間か列車間合いに限定して行うものの、隆起量が大きくなると、その復旧に時間がかかるため、上述のような隆起のおそれがある地盤改良工法を用いることはできなかった。
【０００８】
また、特許文献１で提案された地盤改良工法では、改良対象地盤の土質によらず、一様に、有孔パイプの圧入と、固結材の加圧注入とを行うため、例えば、加圧による影響が鋭敏に作用する粘性土地盤である場合には、既設構造物は大きく変状するおそれもあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平４−３４７２９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
この発明は、改良対象地盤の土質に応じて適した改良方法で適切に改良し、上部の既設改造物への影響を防ぐことができる地盤改良工法およびそれを用いたアンダーパス工法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明は、上部に既設構造物が構築されている地盤を改良する地盤改良工法であって、改良対象地盤が粘性土の場合、粘性土用鋼管を、前記改良対象地盤に所定間隔を隔てて略水平方向に挿入して地盤改良し、改良対象地盤が砂質土の場合、周方向における所定範囲に対して液状の改良材を注入可能な注入孔を備えるとともに、前記改良対象地盤に略水平方向に挿入する注入用鋼管の端部において、改良対象地盤に挿入した際に、前記改良対象地盤から露出する露出部分に、前記所定範囲を明示する明示手段を備え、前記注入用鋼管を前記改良対象地盤に所定間隔を隔てて略水平方向に挿入するとともに、前記注入孔が、所望の注入方向となるように、該明示手段によって、前記注入用鋼管の向きを調整し、前記注入用鋼管内部から前記改良対象地盤に前記改良材を注入して地盤改良することを特徴とする。
【００１２】
上記既設構造物は、新幹線や在来線の軌道や、自動車用の道路等とすることができる。  
上記粘性土は、粘性土、シルト、粘性土質シルト、無機成分がシルトやシルト質粘性土である有機質シルト、砂質粘性土あるいは火山灰質粘性土とすることができ、上記砂質土は、砂、砂礫、礫混り砂、あるいは砂質シルトとすることができる。
【００１３】
上記液状の改良材は、例えば、水ガラス系の溶液型・緩結タイプの改良用薬液等の注入時点で液体であるが、注入後凝結して、注入された改良対象地盤の土粒子同士の結合力を向上させて改良体を形成する改良材である。
【００１４】
上記周方向における所定範囲に対して液状の改良材を注入可能な注入孔は、全周方向に複数配置した注入孔の外側の一部をカバーし、所定範囲に対して液状の改良材を注入する構成や、周方向における所定範囲に設けた注入孔より所定範囲に対して液状の改良材を注入する構成とすることができる。
【００１５】
上記明示手段は、改良対象地盤に挿入した際に、改良対象地盤から露出する鋼管端部に、明記した所定範囲を示す表示、切り込み、凸部あるいは模様とすることができる。
【００１６】
この発明により、改良対象地盤の土質に応じて適した改良方法で適切に改良することができる。  
詳しくは、地盤の粘着力により自立性の高い粘性土地盤に改良材を注入すると、逆に、上部の既設構造物に隆起等の変状が生じるおそれがある。したがって、改良材を注入せず、粘性土用鋼管を、所定間隔を隔てて略水平方向に挿入することによって、改良対象地盤の粘着力が低い粘性土地盤であっても、鋼管周面と粘性土との摩擦により地盤と粘性土用鋼管とを一体化し、地盤強化することができる。
【００１７】
これに対し、改良対象地盤が砂質土である場合、所定間隔を隔てて略水平方向に鋼管を挿入しただけでは、鋼管間の砂質土がいわゆる中抜けするおそれもあり、十分に地盤強化することができない。そこで、周方向における所定範囲に対して液状の改良材を注入可能な注入孔を備えた注入用鋼管を、改良対象地盤に所定間隔を隔てて略水平方向に挿入し、注入用鋼管内部から改良対象地盤に改良材を注入することにより、改良材が凝結して、注入用鋼管周囲の砂質土の砂粒子同士の結合力を高めて、十分に地盤強化することができる。
【００１８】
また、注入孔が、所望の注入方向となるように注入用鋼管の向きを調整し、注入用鋼管内部から改良対象地盤に改良材を注入することにより、例えば、土被りが少ない箇所での改良の場合、注入方向を下方や側方とすることで、地上面に改良材が漏出するという不具合を防止したり、既設構造物に対する注入用鋼管を挿入する相対位置に応じた注入方向に改良材を注入することで、改良目的に応じた効率のよい地盤改良を実施することができる。
【００１９】
また、注入された改良材により注入用鋼管周囲の砂質土の砂粒子同士の結合力を高めることができるため、掘削時の余掘りの防止、水による引き込みの防止を図ることができる。
【００２０】
例えば、既設構造物が軌道である場合には、上述したように、この発明の地盤改良工法によって、改良対象地盤の土質に応じて適した改良方法で適切に改良することにより、下方での新設構造物の構築による影響が軌道に及ぶことを防止する軌道防護を効率よく行うことができる。
【００２１】
なお、上記改良材の注入は、低圧浸透型の改良材を用いて、割裂注入とならずに、改良対象地盤の土粒子の配列を乱すことなく改良材を注入する低圧浸透注入とすることができる。  
また、上記粘性土用鋼管は、上記注入用鋼管と同じ鋼管を用いてもよく、異なる鋼管を用いてもよい。
【００２２】
また、前記改良対象地盤に挿入した際に、改良対象地盤から露出する前記注入用鋼管の端部における露出部分に、前記所定範囲を明示する明示手段を備え、該明示手段によって、挿入された注入用鋼管の向きを調整することにより、所定範囲を予め所望の方向に合わせ、その方向を維持しながら注入用鋼管を挿入せずとも、所定範囲の方向にとらわれずに注入用鋼管を挿入してから、明示手段に基づいて、所定範囲が所望の方向となるように合わすことができるため、確実に所定範囲を所望の方向に合わせることができるとともに、効率よく注入用鋼管を挿入することができる。
【００２３】
この発明の態様として、前記粘性土用鋼管あるいは前記注入用鋼管である挿入鋼管の挿入の前に、前記改良対象地盤における前記挿入鋼管の挿入箇所を、誘導管を略水平方向に削孔しながら挿入し、貫通した該誘導管の先端に前記挿入鋼管を連結し、該誘導管の引抜によって前記挿入鋼管を前記挿入箇所に挿入することができる。
【００２４】
この発明により、改良対象地盤を必要以上に乱すことなく、注入用鋼管を所定の挿入箇所に挿入して、効率よく地盤改良することができる。  
詳しくは、例えば、注入用鋼管を改良対象地盤に圧入すると、改良対象地盤の土粒子の配列が乱れ、挿入鋼管の挿入圧力が高すぎると、挿入圧力によって既設構造物に隆起等の変状が生じるおそれがある。しかし、予め、誘導管を略水平方向に削孔しながら挿入し、貫通した該誘導管の先端に前記挿入鋼管を連結し、該誘導管の引抜によって、既設構造物が変状することなく前記挿入鋼管を前記挿入箇所に挿入することができる。
【００２５】
なお、例えば、誘導管を、先端方向修正装置を装備した水平削孔装置で削孔、挿入する場合、土被りの少ない挿入箇所であっても正確に誘導管を削孔、挿入することができる。したがって、挿入鋼管を所望の挿入箇所に正確に挿入し、設計に即した改良体を構築することができる。
【００２６】
またこの発明の態様として、前記注入孔を、前記注入用鋼管の長手方向において所定間隔を隔てて複数設け、前記注入用鋼管に、注入内管を挿入し、前記注入孔ごとに前記改良材を注入することができる。  
この発明により、長手方向の多点で改良材を注入する多点注入を、それぞれの注入孔において、正確に注入管理しながら注入して改良することができる。
【００２７】
またこの発明の態様として、前記注入内管及び前記注入孔を通過する改良材の管内抵抗を測定するとともに、前記改良対象地盤内への改良材の注入流量と実注入圧力とを測定し、前記管内抵抗及び前記実注入圧力に基づいて前記改良材の注入圧力を管理することができる。
【００２８】
改良対象地盤への改良材の注入速度が所定の限界速度を超えると、浸透注入状態から割裂注入状態に移行するため、改良地盤の土粒子の配列を乱すことなく改良材を浸透注入するための注入速度および注入圧力を設定する必要がある。そこで、この発明では、前記注入内管及び前記注入孔を通過する改良材の管内抵抗を測定するとともに、前記改良対象地盤内への改良材の注入流量と実注入圧力とを測定し、前記管内抵抗及び前記実注入圧力に基づいて前記改良材の注入圧力を管理することで、割裂注入状態に移行することなく、確実に、改良地盤の土粒子の配列を乱すことなく改良材を浸透注入することができる。したがって、例えば、土被りの少ない改良箇所であっても、例えば、改良材の割裂注入によって、地上面が隆起し、既設構造物が変状することを防止できる。
【００２９】
さらに例えば、長手方向における複数の注入孔において、実注入圧力を測定し、複数の注入圧力で管理すると、改良材を注入孔まで導通させるホースの長さが変化しても、より正確な注入圧力管理を行うことができる。
【００３０】
またこの発明の態様として、前記既設構造物に対する前記注入用鋼管の挿入位置に基づいて注入用鋼管ごとに改良範囲を定めるとともに、前記改良材を、凝結速度の早い瞬結改良材と、凝結速度が遅く、低圧浸透型の低圧浸透型改良材とし、前記瞬結改良材によって、前記改良範囲の下方を改良し、前記瞬結改良材の注入後、前記改良範囲に前記低圧浸透型改良材を低圧浸透させて改良することができる。
【００３１】
この発明により、無駄に改良範囲を広げることなく、所望の形状で改良体を形成し、改良対象地盤を効率的に改良することができる。  
詳しくは、前記既設構造物に対する前記注入用鋼管の挿入位置に基づいて注入用鋼管ごとに改良範囲を定めるため、既設構造物に対して効率的な改良体を形成することができる。
【００３２】
また、改良材を単に低圧浸透注入した場合、改良材の自重により注入孔より下方に改良材が浸透して改良する傾向にあるため、注入孔より上部を改良するためには、例えば、改良材を加圧注入する必要がある。このように、加圧注入すると、土被りの少ない改良箇所では、加圧注入によって割裂注入状態となり、地上面が隆起したり、改良材が地表面から噴出するおそれがある。
【００３３】
しかし、前記瞬結改良材によって、前記改良範囲の下方を改良し、前記瞬結改良材の注入後、前記改良範囲に前記低圧浸透型改良材を低圧浸透させて改良することにより、瞬結型の改良材で注入孔の下部に改良体が予め形成されているため、低圧浸透型改良材を低圧浸透注入しても、瞬結型の改良材による改良体の上に、低圧浸透型改良材による改良体を形成することとなる。したがって、加圧注入せずとも、注入孔より上部を低圧浸透型改良材で改良することができる。
【００３４】
さらにまたこの発明は、上述の地盤改良工法によって地盤改良後、改良済み地盤の下方に地下構造物を構築するアンダーパス工法であることを特徴とする。  
上記地下構造物は、例えば、地上の既設構造物を横断する横断地下構造物や、地下タンクのような地下構造物とすることができる。
【００３５】
この発明により、地上の既設構造物が変状することなく、地下構造物を構築することができる。詳しくは、地上の既設構造物と、構築する地下構造物との間の改良対象地盤を改良しているため、地下構造物の構築のために、地下部分を掘削して開放しても、改良された改良対象地盤が緩むことがない。つまり、地下構造物構築のための掘削による影響が既設構造物におよぶことを改良済みの地盤によって防止できる。
【００３６】
したがって、地上の既設構造物を供用したまま、地下構造物を構築することができる。換言すると、例えば、既設構造物が軌道である場合、改良済みの地盤は、地下構造物構築のための掘削による影響が軌道に及ぶことを防止できる軌道防護として機能することができる。したがって、列車を運行させながら、地下構造物を構築することも想定できる。
【００３７】
この発明の態様として、前記地下構造物を構築後、改良対象地盤に挿入した鋼管内部を充填材で充填することができる。  
上記充填材は、モルタル、セメントミルク等のセメント系充填材や、樹脂系充填材とすることができる。
【００３８】
これにより、改良対象地盤に挿入した鋼管を引き抜くことなく、地盤中に残置させたまま、地上の既設構造物および新設した地下構造物を供用することできる。例えば、地下構造物構築後に鋼管を引き抜く場合、上述の改良によって地盤強化された改良済み地盤が鋼管の引抜により乱れて、地盤強度が低下し、既設構造物および地下構造物が変状するおそれがある。しかし、管内部に充填材を充填した鋼管を地盤中に残置しているため、改良済み地盤を乱すことなく、増大した地盤強度を維持することができる。
【発明の効果】
【００３９】
この発明によれば、改良対象地盤の土質に応じて適した改良方法で適切に改良し、上部の既設構造物への影響を防ぐことができる地盤改良工法およびそれを用いたアンダーパス工法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】地盤改良工法について説明するための概略斜視図。
【図２】改良対象地盤が粘性土である場合についての概略正面図。
【図３】改良対象地盤が砂質土である場合についての概略正面図。
【図４】地盤改良工法について説明するための概略縦断図。
【図５】指向性注入用鋼管についての説明図。
【図６】改良用薬液注入システムについての概略図。
【図７】地盤改良工法及びアンダーパス工法についてのフローチャート。
【図８】地盤改良工法及びアンダーパス工法の施工ステップを説明する説明図。
【図９】地盤改良工法及びアンダーパス工法の施工ステップを説明する説明図。
【図１０】地盤改良工法及びアンダーパス工法の施工ステップを説明する説明図。
【図１１】二段階指向性注入についての説明図。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
この発明の一実施形態を以下図面とともに説明する。  
図１は地盤改良工法について説明するための概略斜視図を示し、図２は改良対象地盤４００が粘性土である場合についての概略正面図を示し、図３は改良対象地盤４００が砂質土である場合についての概略正面図を示している。
【００４２】
また、図４は地盤改良工法について説明するための概略縦断図を示し、図５は指向性注入用鋼管１０についての説明図を示し、図６は改良用薬液注入システム３０についての概略図を示している。
【００４３】
なお、図１乃至４では、地盤改良工法についての説明を明確にするため、改良対象地盤４００を一部抜き出して図示している。また、それぞれの大きさについても、地盤改良工法の構成について明確になるように図示している。
【００４４】
また、図１は、改良対象地盤４００が砂質土である場合の概略斜視図を示している。また、指向性注入用鋼管１０についての説明図である図５の図５（ａ）は、指向性注入用鋼管１０の斜視図を示し、図５（ｂ）は注入部分１１の断面図を示し、図５（ｃ）は注入部分１１の縦断面図を示している。
【００４５】
本発明の地盤改良工法は、新幹線等の軌道２００の下方に、地下横断構造物３００を構築するアンダーパス工法において、地下横断構造物３００を構築する前に、軌道２００と地下横断構造物３００との間の地盤である盛土部４０２を改良対象地盤４００として地盤改良する工法である。
【００４６】
詳しくは、図１〜図４に示すように、地山４０１の上部に、路床４０２ａと路盤４０２ｂとを盛土して盛土部４０２を構成している。さらに、盛土部４０２の上にバラスト４０３を締め固め、枕木２０２を長手方向に等間隔で載置し、枕木２０２の上に軌条２０１を固定して軌道２００を構成している。
【００４７】
軌道２００を横断する方向（図４において左右方向）に構築する地下横断構造物３００は、上床部３００ａが所定の土被りとなる位置で、地山４０１に構築される矩形断面のボックスである。
【００４８】
地下横断構造物３００を構築する前に、予め施工する地盤改良工法は、上述したように、軌道２００と地下横断構造物３００との間の改良対象地盤４００の地盤強化するための工法である。
【００４９】
地盤改良工法について詳述すると、改良対象地盤４００が粘性土であるか砂質土であるかによって、その施工方法は、異なっている。まず、改良対象地盤４００が粘性土である場合、粘性土用鋼管２０を、構築する予定の地下横断構造物３００の長手方向に沿って、改良対象地盤４００に対して水平方向に挿入する。さらには、粘性土用鋼管２０は、軌道２００の長手方向、つまり地下横断構造物３００の幅方向に対して所定間隔を隔てて複数本挿入するとともに、幅方向位置をずらしながら高さ方向にも複数列挿入する。つまり、地下横断構造物３００の上部の改良対象地盤４００に対して、図２に示すように、粘性土用鋼管２０を複数段複数列配置で挿入する。この粘性土用鋼管２０同士の間隔や配置は、粘性土である改良対象地盤４００の粘着力に応じて、設計し、配置する。
【００５０】
このように、改良対象地盤４００に対して複数本の粘性土用鋼管２０を挿入することによって、改良対象地盤４００が粘着力の低い粘性土地盤であっても、粘性土用鋼管２０の周面と粘性土との摩擦により、粘性土と粘性土用鋼管２０とを一体化し、地盤強化することができる。
【００５１】
なお、粘性土地盤に後述する改良用薬液を注入すると、逆に、改良対象地盤４００の上部の軌道２００に隆起等の変状が生じるおそれがあるが、改良用薬液を注入せず、粘性土用鋼管２０を水平方向に挿入するだけあるため、改良用薬液の注入による軌道２００の変状が生じることなく、改良対象地盤４００を地盤強化することができる。
【００５２】
次に、改良対象地盤４００が図３に示すような砂質土である場合の地盤改良工法について説明する。改良対象地盤４００が砂質土である場合、複数本の鋼管を複数段複数列配置して挿入するだけでは、鋼管の挿入によって砂質土の土粒子の配列が乱れるため、鋼管同士の間の砂質土が中抜けし、改良対象地盤４００が緩んで、改良対象地盤４００上部の軌道２００に沈下などの変状が生じるおそれがある。
【００５３】
そこで、図２に示す粘性土用鋼管２０と同様に、指向性注入用鋼管１０を、所定間隔を隔てて複数段複数列挿入し、改良用薬液を低圧浸透注入して改良体４０を形成する。さらに詳述すると、幅方向位置をずらして上下２段に配置した指向性注入用鋼管１０のうち、上段の指向性注入用鋼管１０は下方に改良用薬液を注入して下向き改良体４０ａを形成し、下段の指向性注入用鋼管１０は、上方に改良用薬液を注入して上向き改良体４０ｂを形成している。なお、この指向性注入用鋼管１０同士の間隔や配置は、改良体４０の強度等に応じて、設計し、配置する。
【００５４】
これにより、上段の指向性注入用鋼管１０による下向き改良体４０ａと、下段の指向性注入用鋼管１０による上向き改良体４０ｂとが、上下二段の指向性注入用鋼管１０の間で重なり合い、確実に砂質土である改良対象地盤４００を地盤強化し、崩落に対する抵抗力を向上することができる。
【００５５】
また、上段の指向性注入用鋼管１０において下方に改良用薬液を注入して下向き改良体４０ａを形成しているため、例えば、上段の指向性注入用鋼管１０から上向きに改良用薬液を注入した場合における、改良対象地盤４００の地表面、すなわち軌道２００の設置面から改良用薬液が噴出するという不具合を防止できる。
【００５６】
なお、砂質土の改良対象地盤４００に対して改良体４０を形成するための指向性注入用鋼管１０は、全周方向に改良用薬液を注入する一般的な鋼管に対して、周方向における改良用薬液の注入範囲を限定して注入することができる。
【００５７】
詳しくは、図５（ａ）に示すように、指向性注入用鋼管１０は、長手方向に所定間隔を隔てて複数の注入部分１１を備えている。  
指向性注入用鋼管１０は中空の鋼管であり、図５（ｂ），（ｃ）に示すように、注入部分１１において、周方向に等間隔で配置した注入孔１２を備えている。なお、本実施例では、指向性注入用鋼管１０として４．０Ａ管を用いている。
【００５８】
そして、注入部分１１における注入孔１２の外周を、ゴム製で、注入孔１２部分において周方向に形成したスリット１３ａによって逆止弁として機能するゴムカバー１３で囲繞し、さらに、ゴムカバー１３の外側半周分を覆う指向性カバー１４を備えている。
【００５９】
上述したように指向性注入用鋼管１０を構成しているため、図５（ｃ）において点線で示すように、内部に改良用薬液注入用の注入内管３１を挿入し、注入内管３１のパッカー３１ａを注入孔１２の前後で拡張し、図示省略する吐出口より改良用薬液を吐出することで、注入孔１２を通過した改良用薬液は、ゴムカバー１３の付勢力に抗してスリット１３ａより指向性注入用鋼管１０の外部に吐出することができる。
【００６０】
このとき、ゴムカバー１３の外側半周分に指向性カバー１４を備えているため、図５（ｂ）において点線矢印で示すように、指向性注入用鋼管１０の周方向に一部（本実施形態では、半周分の範囲である注入範囲Ｘ）に改良用薬液を吐出することができる。
【００６１】
なお、上述した指向性注入用鋼管１０における改良用薬液が吐出する範囲、すなわち注入範囲Ｘを、指向性注入用鋼管１０の両端部において注入範囲明示１５で明示している（図５（ａ）参照）。
【００６２】
次に、上述の注入内管３１から改良用薬液を吐出するための改良用薬液注入システム３０について図６とともに説明する。  
改良用薬液注入システム３０は、貯水槽３８、材料コンテナ３７、制御装置３６、全自動ミキサ３５、低吐出ポンプ３４、流量・圧力センサ３３、パッカー分流器３２及び複数本の注入内管３１とで構成している。
【００６３】
グラウトを生成するための水を蓄えた貯水槽３８と、改良用薬材が貯められた材料コンテナ３７とは、水と改良用薬材を供給できるように、それぞれ全自動ミキサ３５に接続されている。
【００６４】
貯水槽３８と材料コンテナ３７から、水とグラウトの供給を受け、所定の配合率でミキシングして液状の改良用薬液を生成する全自動ミキサ３５は、上流側から、低吐出ポンプ３４、流量・圧力センサ３３、パッカー分流器３２及び注入内管３１と接続し、生成した改良用薬液を供給する。なお、低吐出ポンプ３４及び流量・圧力センサ３３は、後述する制御装置３６に接続されている。
【００６５】
低吐出ポンプ３４は、全自動ミキサ３５から供給された改良用薬液を、制御装置３６から受けた制御信号に基づいて、下流側に向けて、改良用薬液を浸透注入可能な吐出速度・圧力で吐出するポンプである。  
流量・圧力センサ３３は、低吐出ポンプ３４から吐出された改良用薬液の吐出速度・圧力を検出し、制御装置３６に送信する構成である。
【００６６】
制御装置３６は、ＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭで構成される制御機、マウスやキーボード等の入力装置である操作装置、ハードディスク等の記憶装置、ＤＶＤ−ＲＡＭ等の各種記憶媒体を読取る記憶媒体読取装置、または記憶媒体読書き装置、及びＬＡＮ回線に接続可能なＬＡＮボード等の通信装置で構成する送受信装置等を備えたコンピュータである。そして、予め設定した吐出速度・圧力で改良用薬液を吐出するように、低吐出ポンプ３４へ制御信号を送信し、その制御信号に基づいて低吐出ポンプ３４が吐出した改良用薬液の吐出速度・圧力を検出した検出結果を流量・圧力センサ３３から受信して、その検出結果に基づいて、低吐出ポンプ３４に吐出速度・圧力の制御信号を送信する、すなわちフィードバック処理を行う構成である。  
パッカー分流器３２は、低吐出ポンプ３４から吐出され、流量・圧力センサ３３を通過した改良用薬液を、複数本の注入内管３１に分流する装置である。
【００６７】
このように、改良用薬液注入システム３０を構成することにより、複数本の注入内管３１から浸透注入可能な吐出速度・圧力で改良用薬液を安定して吐出することができる。  
なお、本実施例において、改良体４０は、地下横断構造物３００を構築する際に、軌道２００の変状を抑制するための地盤強化、つまり軌道防護を目的とする仮設の改良体であり、地盤に対する注入の影響が小さい水ガラス系の溶液型・緩結タイプの改良用薬液を用いている。
【００６８】
次に、このような設備やシステムを用いた地盤改良工法、及び当該地盤改良工法を実施するアンダーパス工法の施工方法について、図７乃至１０とともに説明する。  
なお、図７はアンダーパス工法のフローチャートを示し、図８乃至１０は地盤改良工法及びアンダーパス工法の施工ステップを説明する説明図を示している。
【００６９】
アンダーパス工法は、立坑等を予め構築する準備工（ステップｓ１）、地盤改良工（ステップｓ２〜１２）、地下構造物構築工（ステップｓ１３）、及び後仕舞い工（ステップｓ１４）の順で施工する。
【００７０】
準備工（ステップｓ１）は、図１，４に示すように、地下横断構造物３００を構築する両端付近に、軌道２００の長手方向に平行な土留め壁４１０を鋼矢板や地中連続壁等で構築し、所定深さまで堀下げて、軌道２００の横断方向両側に立坑４２０（４２０ａ，４２０ｂ）を構築する（図８（ａ）参照）。なお、図８乃至１０及び図２乃至４では、土留め壁４１０の図示を省略している。このように、土留め壁４１０を用いて立坑４２０を構築することにより、地盤改良工法で改良する改良対象地盤４００の端部を土留め壁４１０で仕切ることとなる。
【００７１】
準備工（ステップｓ１）に続く地盤改良工は、水平誘導削孔工（ステップｓ２〜５）、管理値設定工（ステップｓ６〜９）及び改良用薬液注入工（ステップｓ１０〜１２）の順に行う。
【００７２】
詳しくは、図８（ｂ）に示すように、軌道２００の横断方向両側に構築した立坑４２０のうち、発進側立坑４２０ａに、所定高さで削孔できるようにステージ５２を組み、ステージ５２の上部に設置した削孔機５１で、指向性注入用鋼管１０（粘性土用鋼管２０）を挿入する箇所を、先端モニタ５０ａ付きの誘導管５０で、到達側立坑４２０ｂに向かって水平方向に削孔する（ステップｓ２）。このときの誘導管５０は、指向性注入用鋼管１０や粘性土用鋼管２０よりひとまわり大きな外周を有する鋼管である。そして、この誘導管５０の水平誘導削孔では、モニタ付きトランシットで削孔方向を計測しながら削孔するため、水平削孔距離に対する１／５００の施工精度を十分に満足することができる。
【００７３】
改良対象地盤４００が粘性土である場合（ステップｓ３：Ｙｅｓ）、到達側立坑４２０ｂまで貫通した誘導管５０の先端に、粘性土用鋼管２０を連結し、粘性土用鋼管２０を連結したまま、誘導管５０を発進側立坑４２０ａ側引き抜くことで、誘導管５０で削孔した貫通孔に粘性土用鋼管２０を引き込む（図８（ｃ）参照）。そして、誘導管５０と粘性土用鋼管２０との外径差による空隙に瞬結型のシール材を注入し、改良対象地盤４００が粘性土である場合の水平誘導削孔工及び地盤改良工を完了する（ステップｓ４）。
【００７４】
このように、改良対象地盤４００に対して複数本の粘性土用鋼管２０を挿入することによって、改良対象地盤４００が粘着力の低い粘性土地盤であっても、シール材を介した粘性土用鋼管２０の周面と粘性土との摩擦により、粘性土と粘性土用鋼管２０とを一体化し、改良対象地盤４００を地盤強化することができる。
【００７５】
これに対し、改良対象地盤４００が砂質土である場合（ステップｓ３：Ｎｏ）、到達側立坑４２０ｂまで貫通した誘導管５０の先端に、指向性注入用鋼管１０を連結し、指向性注入用鋼管１０を連結したまま、誘導管５０を発進側立坑４２０ａ側引き抜くことで、誘導管５０で削孔した貫通孔に指向性注入用鋼管１０を引き込む（ステップｓ５，図８（ｃ）参照）。
【００７６】
そして、このとき、図１に示すように、土留め壁４１０から露出する指向性注入用鋼管１０の端部に明示した注入範囲明示１５によって、指向性注入用鋼管１０の注入範囲Ｘが所定の注入方向となるように、指向性注入用鋼管１０を回転させて注入方向を調整し、誘導管５０と指向性注入用鋼管１０との外径差による空隙に瞬結型のシール材を注入し（ステップｓ６）、水平誘導削孔工を完了する（図９（ａ）参照）。
【００７７】
水平誘導削孔工後の管理値設定工では、後工程である薬液注入工において改良用薬液の注入管理を行うための管理値を設定する工程である。  
まず、実注入圧力を把握できるように、注入箇所までの注入ホース、地中の指向性注入用鋼管１０の管内抵抗を測定する（ステップｓ７）。なお、このとき、改良用薬液の粘性による影響を考慮するため、改良用薬液と水とによる所定速度毎の管内抵抗値（ＫＰｇ，ＫＰｗ）をそれぞれ測定する。
【００７８】
次に、改良対象地盤４００へ改良用薬剤の注入において、注入速度が所定速度を超えると浸透注入状態から割裂注入状態に移行するため、改良対象地盤４００の土粒子の配列を乱すことなく、改良用薬液を注入する浸透注入状態を維持するための注入速度及び注入圧力を管理基準値として設定するために、現場注水試験として、水を注入する際の所定速度毎の注入圧力ＴＰｗを測定する（ステップｓ８）。
【００７９】
さらに、この現場注水試験で得られた測定注入圧力ＴＰｗと、ステップｓ７で得られる水の管内抵抗値ＫＰｗに基づいて注入時の所定速度毎の実注入圧力ＲＰを、ＲＰ＝ＴＰｗ−ＫＰｗによって算出する。
【００８０】
そして、ステップｓ８で算出した実注入圧力ＲＰと、ステップｓ７で得られる改良用薬液の管内抵抗値ＫＰｇに基づいて所定速度毎の管理圧力ＢＰを、ＢＰ＝ＲＰ＋ＫＰｇによって設定する（ステップｓ９）。
【００８１】
この管理圧力ＢＰで管理しながら改良用薬液を注入することで、改良対象地盤４００の土粒子の配列を乱すことなく、浸透注入状態を維持しながら改良用薬液を注入することができる。
【００８２】
管理値設定工を完了させると、指向性注入用鋼管１０に、到達側立坑４２０ｂ側から注入内管３１を挿入し（ステップｓ１０，図９（ｂ）参照）、注入内管３１の注入箇所を注入部分１１にあわせ、パッカー３１ａを拡張させて（図５（ｃ）参照）、ステップｓ９で設定した管理値を満足するように、制御装置３６で注入速度及び注入圧力を制御しながら、注入部分１１から改良用薬液を注入する（ステップｓ１１，図９（ｃ）参照）。これを、指向性注入用鋼管１０の注入部分１１のすべてで実施する。
【００８３】
このとき、指向性注入用鋼管１０は、ステップｓ６において注入範囲明示１５を用いて注入方向が調整されているため、所定の注入範囲Ｘに改良用薬液を注入して改良体４０を形成することができる。また、上記管理値で管理しながら改良用薬液を注入するため、割裂注入状態に移行せず、浸透注入状態を維持しながら改良対象地盤４００に改良用薬液を注入することができる。したがって、改良対象地盤４００の上部の軌道２００が変状することなく、改良対象地盤４００を地盤強化することができる。
【００８４】
このようにして、全数の注入部分１１で改良用薬液を注入し、改良体４０が形成されると、指向性注入用鋼管１０から注入内管３１を引き抜いて（ステップｓ１２）、地盤改良工を完了する。
【００８５】
なお、図９では１本の注入内管３１のみ図示しているが、複数本の注入内管３１をそれぞれ別の指向性注入用鋼管１０に挿入し、同時注入することで効率的な地盤改良を行うことができる。そのとき、近くの指向性注入用鋼管１０における長手方向位置が異なる注入部分１１から改良用薬液を注入することによって、管理圧力内で注入する改良用薬液の注入圧力が局所的に高まって、軌道２００が変状することを防止できる。
【００８６】
このようにして地盤改良工によって、地下横断構造物３００を構築する箇所の上部の改良対象地盤４００を地盤強化し、軌道防護したのち、立坑４２０を地下横断構造物３００が構築できる深さまで掘り下げ、地下横断構造物３００を構築する（ステップｓ１３，図１０（ａ），（ｂ）参照）。
【００８７】
なお、この地下構造物構築工（ステップｓ１３）における地下横断構造物３００の構築方法は、限定されず、例えば、角型断面鋼管を連結しながら地盤内に挿入し、角型断面鋼管内部をコンクリートで充填して地下横断構造物３００を構築してもよいし、掘削、メッセル等の土留め及び支保を繰り返し、型枠を組んで地下横断構造物３００を構築してもよい。
【００８８】
このように、さまざまな施工方法によって地下横断構造物３００を構築することはできるが、いずれの工法で地下横断構造物３００を構築しても、地下横断構造物３００の上部の改良対象地盤４００を上述のように地盤改良によって地盤強化して軌道防護しているため、地下横断構造物３００を構築することによる、地山４０１の緩みや加圧等によって軌道２００が変状することを防止できる。
【００８９】
地下横断構造物３００の構築後、土留め壁４１０から露出する指向性注入用鋼管１０の端部を切り落とし、指向性注入用鋼管１０内部に充填材１７を充填するとともに（ステップｓ１４，図１０（ｃ）参照）、地下横断構造物３００の坑口を構築して、地下横断構造物３００を構築するアンダーパス工法を完了する。
【００９０】
このように、上述の地盤改良工法及び、その地盤改良工法を用いたアンダーパス工法では、改良対象地盤４００が粘性土や砂質土であっても、軌道２００が変状することなく、改良対象地盤４００を地盤強化して軌道防護することができる。したがって、軌道２００の下方の地山４０１に地下横断構造物３００を構築しても、地下横断構造物３００を構築する際の改良対象地盤４００が緩んで軌道２００が変状することを防止できる。
【００９１】
また、改良対象地盤４００が砂質土であっても、注入部分１１に指向性カバー１４を設け、指向性注入用鋼管１０の端部に注入範囲明示１５を明示しているため、ステップｓ５で改良対象地盤４００に指向性注入用鋼管１０を挿入した後、所望の注入範囲に注入範囲Ｘを合わせるように指向性注入用鋼管１０を回転調整することができ、図３に示すように、軌道２００に対して、所望の方向に改良体４０を形成することができる。
【００９２】
したがって、例えば、土被り少ない地盤改良箇所であっても、図３に示すように、注入範囲Ｘが下向きとなるように、注入範囲明示１５を用いて指向性注入用鋼管１０の方向を調整して、改良体４０を下向きに形成し、改良用薬液が軌道２００のある地表面に漏出したり、改良用薬液の注入の影響によって、軌道２００が変状することを防止できる。
【００９３】
なお、上述の説明では、注入範囲Ｘを上向き、或いは下向きに調整し、下向き改良体４０ａや上向き改良体４０ｂを形成したが、例えば、地下横断構造物３００の幅方向外側には、注入範囲Ｘを地下横断構造物３００内側の側方に向きを調整し、横向き改良体を形成したり、軌道２００の幅方向外側に挿入する指向性注入用鋼管１０では横向きや斜め横向きの改良体を形成する等、軌道２００や地下横断構造物３００に対する各指向性注入用鋼管１０の挿入位置に応じて改良体の向きを設定して改良対象地盤４００を改良してもよい。
【００９４】
このように、改良体４０を形成する所望の方向に注入範囲Ｘを調整してから、例えば側方のように所望の方向に改良体４０を形成することによって、無駄に改良範囲を広げることなく、軌道２００や地下横断構造物３００に対して改良対象地盤４００を効率的に改良することができる。
【００９５】
また、上述の説明では、改良体４０が上向き、下向きの場合であっても、同じように、注入範囲Ｘの向きを調整して注入するだけであったが、図１１（ａ）に示すように、上向き改良体４０ｂを形成する場合、二段階で改良用薬液を注入して、所望の形状の上向き改良体４０ｂを形成してもよい。
【００９６】
詳しくは、上述したように、緩結タイプの改良用薬液を低圧浸透注入すると、上向きに改良用薬液を注入しても、凝結する前に、改良用薬液の自重で下方に浸透し、上向き改良体４０ｂを所望の形状で形成することが困難となる。
【００９７】
そこで、図１１（ｂ）に示すように、一旦、注入範囲Ｘが下向きとなるように指向性注入用鋼管１０の方向を調整し、瞬結型改良用薬液を注入して（図１１（ｂ）における矢印参照）、指向性注入用鋼管１０の下半に下がり止め改良体４０ｃを形成する。そして、注入範囲Ｘが上向きとなるように指向性注入用鋼管１０を回転させ、緩結タイプの改良用薬液を上向きに注入する（図１１（ｃ）における矢印参照）。
【００９８】
この場合、緩結タイプの改良用薬液を低圧浸透注入しても、指向性注入用鋼管１０の下半に下がり止め改良体４０ｃが形成されているため、緩結タイプの改良用薬液は下方に下がらず、下がり止め改良体４０ｃの上で緩結タイプの改良用薬液が凝結するため、所望の形状の上向き改良体４０ｂを形成することができる。
【００９９】
また、図示省略するが横向きの改良体であっても、指向性注入用鋼管１０の下半に下がり止め改良体４０ｃを形成することにより、下がり止め改良体４０ｃの上で緩結タイプの改良用薬液が凝結するため、所望の形状である横向きの改良体を確実に形成することができる。
【０１００】
この発明の構成と、上述の実施例との対応において、この発明の既設構造物は、軌道２００に対応し、
以下同様に、
改良材は、改良用薬液に対応し、
所定範囲は、注入範囲Ｘに対応し、
注入用鋼管は、指向性注入用鋼管１０に対応し、
明示手段は、注入範囲明示１５に対応し、
地下構造物は、地下横断構造物３００に対応し、
瞬結改良材は、瞬結型改良用薬液に対応するも、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。
【符号の説明】
【０１０１】
１０…指向性注入用鋼管
１２…注入孔
１５…注入範囲明示
２０…粘性土用鋼管
３１…注入内管
５０…誘導管
２００…軌道
３００…地下横断構造物
４００…改良対象地盤
Ｘ…注入範囲
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005542531.tif 000008
【図８】
0005542531.tif 000009
【図９】
0005542531.tif 000010
【図１０】
0005542531.tif 000011
【図１１】
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