(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性材料を有する材料から形成された外管と、該外管内に該外管の軸線を中心として回転自在に支持される、可撓性材料を有する材料から形成された内管と、前記内管の先端に設けられて前記内管と一体に回転可能な削孔ヘッドとからなる削孔ロッドと、該削孔ロッドの前記削孔ヘッドの先端に設けられる削孔液を吐出させる吐出孔と、前記削孔ヘッドの前記吐出孔よりも後方側に設けられる固化材を噴射させる噴射孔と、前記吐出孔に削孔液を供給する第１供給路と、前記噴射孔に固化材を供給する第２供給路とを備え、
前記内管は前記外管の内側を全長に亘って同心状に延び、複数箇所において回転可能に支持されていることを特徴とする噴射攪拌装置。
【請求項２】
前記削孔ヘッドの先端には、前記内管の軸線に対して所定の角度で傾斜する先端ビットが一体に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の噴射攪拌装置。
【請求項３】
前記外管と前記内管との間に前記第１供給路が設けられ、前記内管の内側に前記第２供給路が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の噴射攪拌装置。
【請求項４】
前記内管は、第１内管と、該第１内管の内側に設けられる第２内管とからなり、前記第１内管と前記外管との間に前記第１供給路が設けられ、前記第２内管の内側に前記噴射孔に固化材を供給する前記第２供給路が設けられ、前記第１内管と前記第２内管との間に、前記噴射孔の周囲に前記噴射孔を包囲するように設けられた補助噴射孔に流体を供給する第３供給路が設けられていることを特徴とする請求項３記載の噴射攪拌装置。
【請求項５】
前記削孔ロッドは、単外管と、該単外管の内側に軸受を介して回転自在に支持される単内管と、前記単外管及び前記単内管の両端部に設けられる連結手段とからなる延長ユニットと、
単外管と、該単外管の内側に軸受を介して回転自在に支持される単内管と、前記単外管及び前記単内管の一端部に設けられる前記削孔ヘッドと、前記単外管及び前記単内管の他端部に設けられる連結手段とからなるヘッドユニットとを備え、
前記ヘッドユニットに、少なくとも一つの前記延長ユニットを前記連結手段を介して一連に連結してなることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の噴射攪拌装置。
【請求項６】
前記連結手段は、前記単外管の端部に設けられるねじ部と、前記単内管の端部に設けられる嵌合部との組合せからなることを特徴とする請求項５に記載の噴射攪拌装置。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかに記載の噴射攪拌装置を用いて既設構造物の直下の地盤を改良する地盤改良方法であって、
既設構造物の側方の地上から、前記削孔ロッドにより地盤を斜め下向きに削孔して、前記削孔ロッドの先端を既設構造物の直下の地盤の改良対象領域に対応する深さに到達させ、前記削孔ロッドの向きを前記改良対象領域に向けて変えながら、前記削孔ロッドの先端を前記改良対象領域を貫通する位置に到達させる削孔工程と、
前記削孔ロッドを引き抜きながら、前記噴射孔から固化材を噴射させ、必要に応じて、前記補助噴射孔から流体を噴射させることにより、前記改良対象領域に固化材を噴射させる固化材噴射工程とを備えていることを特徴とする地盤改良方法。
【請求項８】
請求項１〜６の何れかに記載の噴射攪拌装置を用いて既設構造物の直下の地盤を改良する地盤改良方法であって、
既設構造物の側方の地上から、前記削孔ロッドにより地盤を斜め下向きに削孔して、前記削孔ロッドの先端を既設構造物の直下の地盤の改良対象領域に対応する深さに到達させ、前記削孔ロッドの向きを前記改良対象領域に向けて変えながら、前記削孔ロッドの先端を前記改良対象領域に到達させる削孔工程と、
前記吐出孔から削孔液を吐出させるとともに、前記噴射孔から固化材を噴射させ、必要に応じて、前記補助噴射孔から流体を噴射させながら、前記削孔ロッドを更に進行させ、前記改良対象領域に固化材を噴射させる固化材噴射工程とを備えていることを特徴とする地盤改良方法。
【請求項９】
請求項１〜６の何れかに記載の噴射攪拌装置を用いて既設構造物の直下の地盤を改良する地盤改良方法であって、
既設構造物の側方の地上から、前記削孔ロッドにより地盤を斜め下向きに削孔して、前記削孔ロッドの先端を既設構造物の直下の地盤の改良対象領域に対応する深さに到達させ、前記削孔ロッドの向きを前記改良対象領域に向けて変えながら、前記削孔ロッドの先端を前記改良対象領域を貫通する位置に到達させ、前記削孔ロッドの向きを斜め上方に向けて変えながら、前記削孔ロッドの先端を地上に到達させる削孔工程と、
前記削孔ロッドを引き抜きながら、前記噴射孔から固化材を噴射させ、必要に応じて、前記補助噴射孔から流体を噴射させることにより、前記改良対象領域に固化材を噴射させる固化材噴射工程とを備えていることを特徴とする地盤改良方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、噴射攪拌装置及び地盤改良方法に関し、特に、構造物の直下を地盤改良するのに有効な噴射攪拌装置及び地盤改良方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、旧耐震基準で建てられたＬＮＧタンク等の既設構造物の直下を地盤改良し、地震に伴う地盤の液状化を防止し、液状化による既設構造物の倒壊等を防止するため、既設構造物の直下の地盤に薬液を注入し、直下の地盤を強化することが行われている。
【０００３】
例えば、図２４に示すように、既設構造物４０の直上から既設構造物４０を貫通する孔４３を削孔し、この削孔したボーリング孔４３を利用して既設構造物４０の直下の地盤４１に固化材を注入したり高圧噴射攪拌する等して地盤改良する方法、図２５に示すように、既設構造物４０の側方から地盤４１を斜め下方に削孔し、この削孔したボーリング孔４３を利用して既設構造物４０の直下の地盤に固化材を注入したり高圧噴射攪拌する等して地盤改良する方法、図２６に示すように、既設構造物４０の側方の地盤４１に縦坑４４を設け、この縦坑４４から地盤４１を水平に削孔し、この削孔したボーリング孔４３を利用して既設構造物４０の直下の地盤４１に固化材を注入したり高圧噴射攪拌する等して地盤改良する方法等が採用されている。
【０００４】
ところで、上記のような地盤改良方法のうち、図２４の地盤改良方法は、既設構造物４０が道路や鉄道等の場合には、孔４３を避けるように道路や鉄道等の切り回しを行った後に、既設構造物４０の直下の地盤４１を改良する必要がある。また、既設構造物４０がＬＮＧタンク等のように切り回しができない場合には、孔４３を削孔するためにＬＮＧタンク等の中身を抜いて床板を部分的に取り壊した後に、既設構造物３０の直下の地盤４１を改良する必要がある。
【０００５】
また、図２５の地盤改良方法は、既設構造物４０の面積が広い場合には、既設構造物４０の直下の中央付近まで孔４３を削孔することできないため、その部分の地盤４１の改良ができない。
【０００６】
さらに、図２６の地盤改良方法は、既設構造物４０の周囲の地盤に既設構造物４０に沿って縦坑４４を掘削し、この縦抗４４から地盤改良を行うことになるため、改良対象領域が深い位置に位置する場合には、縦坑４４の掘削工事が大規模になる。また、地下水位以下での地盤改良は困難である。
【０００７】
上記のような問題に対処するため、特許文献１に記載の地盤改良方法を採用することが考えられる。
特許文献１に記載の地盤改良工法は、可撓性を有する掘削ロッドを用い、この掘削ロッドを地上に設置した掘削機から繰り出すことにより、地盤を所定の深さまで斜め下方に削孔し、掘削ロッドの向きを施工対象領域に向かう方向に変えながら更に削孔し、掘削ロッドの先端を所定の位置に到達させる。
【０００８】
そして、削孔したボーリング孔内に、掘削ロッドを包囲するように管状のケーシングを挿入し、ケーシングの先端をボーリング孔の先端の切羽に到達させ、ケーシング内から掘削ロッドを地上に引き抜き、ケーシング内に地上からモニタ（固化材充填手段）を挿入して先端を切羽に到達させる。
【０００９】
そして、ケーシングを地上側に引き抜きながら、モニタを回転（１８０°或いは３６０°時計方向と反時計方向に交互に回転、逆回転させる）させて、モニタの先端から切削流体を噴射するとともに、固化材を噴射することを繰り返し行うことにより、削孔したボーリング孔内に固化材を高圧噴射し、地盤の施工対象領域に水平部分を有する地中固結体を造成し、施工対象領域の地盤を改良するというものである。
【００１０】
特許文献１に記載の地盤改良方法を用いることにより、図２４〜図２６を参照して説明した地盤改良方法における上記の問題を解消することができ、既設構造物の直下を地盤改良することができる。
【００１１】
しかし、特許文献１に記載の地盤改良方法は、図２７に示すように、地上からケーシング４５内にモニタ４６を挿入した場合、モニタ４６は、最初に先端が図２７中のＡ´に当たり、次にＢ´に当たり、その後、図２８に示すように、ケーシング４５の形状に沿って湾曲し、最終的に図２８中の屈曲部分Ａ、及びＢに当たる。このため、ケーシング４５の中心線とモニタ４６の中心線とを一致させることは難しく、モニタ４６を回転させた場合に、モニタ４６のケーシング４５との接触部分Ａ、Ｂの抵抗が増大し、モニタ４６を円滑に回転させることができず、周囲の地盤に均等に固化材を高圧噴射することができない。さらに、モニタ４６のケーシング４５との接触部分Ａ、Ｂが摩耗し易いため、モニタ４６の耐久性が低下する。
さらに、上述したような多数の工程を経るため、既設構造物の直下の地盤改良に時間と手間と費用がかかる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平２００６−４５８４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、既設構造物の直下の地盤改良を、容易に、短時間で、多大な費用をかけることなく行うことができる噴射攪拌装置及び地盤改良方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】
【００１４】
上記のような課題を解決するために、本発明は、以下のような手段を採用している。
すなわち、本発明は、可撓性材料を有する材料から形成された外管と、該外管内に該外管の軸線を中心として回転自在に支持される、可撓性材料を有する材料から形成された内管と、前記内管の先端に設けられて前記内管と一体に回転可能な削孔ヘッドとからなる削孔ロッドと、該削孔ロッドの前記削孔ヘッドの先端に設けられる削孔液を吐出させる吐出孔と、前記削孔ヘッドの前記吐出孔よりも後方側に設けられる固化材を噴射させる噴射孔と、前記吐出孔に削孔液を供給する第１供給路と、前記噴射孔に固化材を供給する第２供給路とを備え、前記内管は前記外管の内側を全長に亘って同心状に延び、複数箇所において回転可能に支持されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の噴射攪拌装置によれば、吐出孔から削孔液を吐出させながら削孔し、この際に、噴射孔から固化材を噴射させることにより、周囲の地盤と固化材とを攪拌混合し、改良対象領域の地盤に固化材を注入し、強化することができる。
また、内管を外管の内側に外管の軸線を中心として回転自在に支持しているので、削孔ロッドを湾曲させた状態としても、外管と内管とが局所的に干渉するようなことはなく、内管及び削孔ヘッドを円滑に回転させることができるとともに、内管に摩耗が生じるのを防止できる。
【００１６】
また、本発明において、前記削孔ヘッドの先端には、前記内管の軸線に対して所定の角度で傾斜する先端ビットが一体に設けられていることとしてもよい。
【００１７】
本発明の噴射攪拌装置によれば、削孔ヘッドの回転を停止させた状態で、削孔ロッドを地盤に押し込むことにより、先端ビットが地盤からの抵抗を受けて、削孔ロッドが先端ビットの傾斜角度に応じて湾曲変形して、削孔ロッドの進行方向が変更され、削孔ヘッドの回転を再開させることにより、削孔ロッドをその方向に進行させることができる。
従って、既設構造物の直下の地盤に障害物が存在する場合や、既設構造物の面積が大きい場合であっても、既設構造物の直下の地盤の改良対象領域に削孔ロッドの先端を到達させて、改良対象領域の地盤と固化材とを攪拌混合し、改良対象領域の地盤に固化材を注入し、強化することができる。
【００１８】
さらに、本発明において、前記外管と前記内管との間に前記第１供給路が設けられ、前記内管の内側に前記第２供給路が設けられていることとしてもよい。
【００１９】
本発明の噴射攪拌装置によれば、外管と内管との間の第１供給路を介して吐出孔に削孔液が供給され、内管の内側の第２供給路を介して噴射孔に固化材が供給されることになる。
【００２０】
さらに、本発明において、前記内管は、第１内管と、該第１内管の内側に設けられる第２内管とからなり、前記第１内管と前記外管との間に前記第１供給路が設けられ、前記第２内管の内側に前記噴射孔に固化材を供給する前記第２供給路が設けられ、前記第１内管と前記第２内管との間に、前記噴射孔の周囲に前記噴射孔を包囲するように設けられた補助噴射孔に流体を供給する第３供給路が設けられていることとしてもよい。
【００２１】
本発明の噴射攪拌装置によれば、第１内管と外管との間の第１供給路を介して吐出孔に削孔液が供給され、第２内管の内側の第２供給路を介して噴射孔に固化材が供給され、第１内管と第２内管との間の第３供給路を介して補助噴射孔に流体が供給されることになる。
従って、噴射孔から噴射された固化材と周辺地盤との摩擦を低減させることができるので、固化材をより広範囲に噴射し、改良対象領域の地盤の広範囲を固化材と攪拌混合し、改良対象領域の広範囲の地盤に固化材を注入し、強化することができる。
【００２２】
さらに、本発明において、前記削孔ロッドは、単外管と、該単外管の内側に軸受を介して回転自在に支持される単内管と、前記単外管及び前記単内管の両端部に設けられる連結手段とからなる延長ユニットと、単外管と、該単外管の内側に軸受を介して回転自在に支持される単内管と、前記単外管及び前記単内管の一端部に設けられる前記削孔ヘッドと、前記単外管及び前記単内管の他端部に設けられる連結手段とからなるヘッドユニットとを備え、前記ヘッドユニットに、少なくとも一つの前記延長ユニットを前記連結手段を介して一連に連結してなることとしてもよい。
【００２３】
本発明の噴射攪拌装置によれば、削孔ロッドは、ヘッドユニットに一つ又は複数の延長ユニットを連結することにより、削孔する孔の長さに応じた長さに設定できる。この場合、ヘッドユニットに連結手段を介して延長ユニットを連結し、延長ユニット同士を連結手段を介して連結すればよいので、削孔ロッドを削孔する孔の長さに応じた長さに容易に設定することができる。また、延長ユニットの単内管は、単外管の内側に軸受を介して回転自在に支持され、ヘッドユニットの単内管は、単外管の内側に軸受を介して回転自在に支持されているので、延長ユニットの単外管と単内管とが互いに干渉するようなことはなく、また、ヘッドユニットの単外管と単内管とが互いに干渉するようなことはなく、削孔ロッドの内管及び削孔ヘッドを円滑に回転させることができる。
【００２４】
さらに、本発明において、前記連結手段は、前記単外管の端部に設けられるねじ部と、前記単内管の端部に設けられる嵌合部との組合せからなることとしてもよい。
【００２５】
本発明の噴射攪拌装置によれば、ヘッドユニットの単外管の端部に設けられるねじ部、単内管の端部に設けられる嵌合部と、延長ユニットの単外管の端部に設けられるねじ部、単内管の端部に設けられる嵌合部とを互いに連結させることにより、ヘッドユニットと延長ユニットとが互いに連結される。また、一の延長ユニットの単外管の端部に設けられるねじ部、単内管の端部に設けられる嵌合部と、他の一の延長ユニットの単外管の端部に設けられるねじ部、単内管の端部に設けられる嵌合部とを互いに連結させることにより、二つの延長ユニットが互いに連結されることになる。
【００２６】
さらに、本発明は、請求項１〜６の何れかに記載の噴射攪拌装置を用いて既設構造物の直下の地盤を改良する地盤改良方法であって、既設構造物の側方の地上から、前記削孔ロッドにより地盤を斜め下向きに削孔して、前記削孔ロッドの先端を既設構造物の直下の地盤の改良対象領域に対応する深さに到達させ、前記削孔ロッドの向きを前記改良対象領域に向けて変えながら、前記削孔ロッドの先端を前記改良対象領域を貫通する位置に到達させる削孔工程と、前記削孔ロッドを引き抜きながら、前記噴射孔から固化材を噴射させ、必要に応じて、前記補助噴射孔から流体を噴射させることにより、前記改良対象領域に固化材を噴射させる固化材噴射工程とを備えていることを特徴とする。
【００２７】
さらに、本発明は、請求項１〜６の何れかに記載の噴射攪拌装置を用いて既設構造物の直下の地盤を改良する地盤改良方法であって、既設構造物の側方の地上から、前記削孔ロッドにより地盤を斜め下向きに削孔して、前記削孔ロッドの先端を既設構造物の直下の地盤の改良対象領域に対応する深さに到達させ、前記削孔ロッドの向きを前記改良対象領域に向けて変えながら、前記削孔ロッドの先端を前記改良対象領域に到達させる削孔工程と、  前記吐出孔から削孔液を吐出させるとともに、前記噴射孔から固化材を噴射させ、必要に応じて、前記補助噴射孔から流体を噴射させながら、前記削孔ロッドを更に進行させ、前記改良対象領域に固化材を噴射させる固化材噴射工程とを備えていることを特徴とする。
【００２８】
さらに、本発明は、請求項１〜６の何れかに記載の噴射攪拌装置を用いて既設構造物の直下の地盤を改良する地盤改良方法であって、既設構造物の側方の地上から、前記削孔ロッドにより地盤を斜め下向きに削孔して、前記削孔ロッドの先端を既設構造物の直下の地盤の改良対象領域に対応する深さに到達させ、前記削孔ロッドの向きを前記改良対象領域に向けて変えながら、前記削孔ロッドの先端を前記改良対象領域を貫通する位置に到達させ、前記削孔ロッドの向きを斜め上方に向けて変えながら、前記削孔ロッドの先端を地上に到達させる削孔工程と、前記削孔ロッドを引き抜きながら、前記噴射孔から固化材を噴射させ、必要に応じて、前記補助噴射孔から流体を噴射させることにより、前記改良対象領域に固化材を噴射させる固化材噴射工程とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
以上、説明したように、本発明の噴射攪拌装置及び地盤改良方法によれば、既設構造物の直下の地盤を容易に、短時間で、多大な費用をかけることなく、地盤改良を行うことができる。また、既設構造物の直下の地盤中に障害物が存在する場合であっても、障害物を避けて障害物の背面側の地盤改良を行うことができる。さらに、削孔ロッドを屈曲させても、内管は、外管の内側に外管の軸線を中心として回転自在に支持されているので、内管と外管とが干渉するようなことはなく、内管及び削孔ヘッドを円滑に回転させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明による噴射攪拌装置の第１の実施の形態の削孔ロッドの概略図である。
【図２】第１の実施の形態の延長ユニットの拡大断面図である。
【図３】図２及び図７のＣ−Ｃ線断面図である。
【図４】図２及び図７のＤ−Ｄ線断面図である。
【図５】図２のＥ−Ｅ線断面図である。
【図６】第１実施の形態の延長ユニット同士の連結状態、及びヘッドユニットと延長ユニットとの連結状態の拡大断面図である。
【図７】第１の実施の形態のヘッドユニットの拡大断面図である。
【図８】図７のＦ−Ｆ線断面図である。
【図９】図７のＧ−Ｇ線断面図である。
【図１０】図７のＨ−Ｈ線断面図である。
【図１１】本発明による噴射攪拌装置の第２の実施の形態の削孔ロッドの延長ユニットの拡大断面図である。
【図１２】図１１及び図１６のＩ−Ｉ線断面図である。
【図１３】図１１及び図１６のＪ−Ｊ線断面図である。
【図１４】図１１のＫ−Ｋ線断面図である。
【図１５】第２の実施の形態の延長ユニット同士の連結状態、及びヘッドユニットと延長ユニットとの連結状態の拡大断面図である。
【図１６】第２の実施の形態のヘッドユニットの拡大断面図である。
【図１７】図１６のＬ−Ｌ線断面図である。
【図１８】図１６のＭ−Ｍ線断面図である。
【図１９】図１６のＮ−Ｎ線断面図である。
【図２０】本発明による地盤改良方法の手順を示した説明図である。
【図２１】削孔ロッドの湾曲方向を示した説明図である。
【図２２】本発明による地盤改良方法の他の手順を示した説明図である。
【図２３】本発明による地盤改良方法の他の手順を示した説明図である。
【図２４】従来の地盤改良方法の一例を示した概略図である。
【図２５】従来の地盤改良方法の他の例を示した概略図である。
【図２６】従来の地盤改良方法の他の例を示した概略図である。
【図２７】従来の地盤改良方法の他の例を示した概略図であって、ケーシングとモニタとの関係を示した説明図であって、モニタの挿入の初期の状態を示した説明図である。
【図２８】図２７のモニタの挿入の後期の状態を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図１０には、本発明による噴射攪拌装置の第１の実施の形態が示されている。本実施の形態の噴射攪拌装置１は、図２０、図２２、及び図２３に示すように、既設構造物４０の直下の地盤４１を改良するのに有効なものである。
【００３２】
すなわち、本実施の形態の噴射攪拌装置１は、図１〜図１０に示すように、外管１５と、外管１５の内側に外管１５の軸線を中心として回転自在に挿着される内管２０と、内管２０の先端に一体に設けられて内管２０と一体に回転可能な削孔ヘッド５とからなる削孔ロッド２を備え、削孔ヘッド５に、削孔液を吐出させる吐出孔１２と、固化材を高圧噴射させる噴射孔１３とが設けられている。
【００３３】
削孔ロッド２は、図１に示すように、先端に削孔ヘッド５を有するヘッドユニット３と、ヘッドユニット３の後端に着脱可能に連結される少なくとも一つの延長ユニット４とから構成され、地盤４１に削孔する孔の長さに応じて、ヘッドユニット３の後端に一つ又は２つ以上の延長ユニット４が連結される。
【００３４】
延長ユニット４は、図２〜図６に示すように、可撓性を有する材料から形成される単外管１６と、単外管１６の内側に回転自在に挿着される可撓性を有する材料から形成される単内管２１と、単内管２１を単外管１６の軸線を中心として回転自在に支持する一対の軸受３５、３５とから構成されている。軸受３５には各種の転がり軸受を用いることができる。本実施の形態においては、軸受３５に玉軸受を用いている。
【００３５】
図２及び図３に示すように、単外管１６の軸方向の両端の内面側には、径方向内方に環状に突出する軸受支持部１９が一体に設けられ、単内管２１の軸方向の両端の外面側には、径方向外方に環状に突出する軸受支持部２５が一体に設けられ、この軸受支持部１９と軸受支持部２５との間に、単内管２１を回転自在に支持する軸受３５が介装されている。
【００３６】
図２及び図３に示すように、単内管２１の軸受支持部２５には、軸受支持部２５を軸線方向に貫通する扇形状の開口２６が４箇所に設けられ、この開口２６を介して、単外管１６の内周面と単内管２１の外周面との間に形成される円筒状の空間３０が延長ユニット４の軸線方向に貫通している。延長ユニット４の空間３０と後述するヘッドユニット３の空間３０、空間７とにより、後述する第１供給路３２が構成される。
【００３７】
図２〜図６に示すように、単内管２１の内周面側には、延長ユニット４を軸線方向に貫通する円柱状の空間２２が設けられ、この空間２２と後述するヘッドユニット３の空間２２とにより、後述する第２供給路３３が構成される。
【００３８】
図２、図４及び図５に示すように、単外管１６の軸方向の一端の軸受支持部１９よりも外側の部分は、外周面が所定の雄ねじ部１７に形成され、他端の軸受支持部１９よりも外側の部分は、内周面が所定の雌ねじ部１８に形成され、単内管２１の軸方向の一端の軸受支持部２５よりも外側の部分は、内周面が断面六角形状のテーパ筒状の凹状嵌合部２３に形成され、他端の軸受支持部２５よりも外側の部分は、外周面が断面六角形状のテーパ筒状の凸状嵌合部２４に形成されている。
【００３９】
図６に示すように、二つの延長ユニット４、４を軸線を一致させた状態で対向させ、一方の延長ユニット４の単外管１６の雌ねじ部１８と他方の延長ユニット４の単外管１６雄ねじ部１７とを相互に螺合させることにより、一方の延長ユニット４の単内管２１の凸状嵌合部２４と他方の延長ユニット４の単内管２１の凹状嵌合部２３とが相互に嵌合され、二つの延長ユニット４、４が互いに連結され、両延長ユニット４、４の空間３０と空間３０とが相互に連通し、空間２２と空間２２とが相互に連通する。
【００４０】
ヘッドユニット３は、図７〜図１０に示すように、先端が所定の角度で斜めに切断されるとともに、後端が円板状の基部９によって閉塞される鋼管等から形成される筒状部６と、筒状部６の斜めに切断された先端を閉塞する楕円板状の先端ビット８とからなる削孔ヘッド５と、削孔ヘッド５の筒状部６の基部９の後端側の中心部に軸線を一致させた状態で一体に連結される単内管２１と、単内管２１の外周側に単内管２１を包囲するように設けられる単外管１６と、単内管２１を単外管１６の軸線を中心として回転自在に支持する一対の軸受３５、３５とから構成され、削孔ヘッド５の筒状部６の先端側に吐出孔１２が設けられ、筒状部６の後端側の基部９に噴射孔１３が設けられている。
【００４１】
ヘッドユニット３の単外管１６及び単内管２１は、延長ユニット４の単外管１６及び単内管２１と同様に、可撓性を有する材料から形成されている。
【００４２】
図７及び図９に示すように、ヘッドユニット３の削孔ヘッド５の筒状部６の基部９の後端には、軸方向の後方側に環状に突出する軸受支持部１０が一体に設けられ、単外管１６の先端には、軸方向の先方側に環状に突出するとともに、外周面が基部９の軸受支持部１０の内周面と対向する軸受支持部１９´が一体に設けられ、この軸受支持部１０の内周面と軸受支持部１９´の外周面との間に軸受３５が介装され、この軸受３５とヘッドユニット３の後端側の単外管１６と単内管２１との間に介装される軸受３５とにより、単内管２１が単外管１６の軸線を中心として回転自在に支持されている。
【００４３】
図７に示すように、ヘッドユニット３の単外管１６の後端側の軸受支持部１９、単内管２１の後端側の軸受支持部２５、両軸受支持部１９、２５間に介装される軸受３５、単外管１６の後端側の雌ねじ部１８、単内管２１の後端側の凸状嵌合部２４は、延長ユニット４のそれらと同一に構成されている。
【００４４】
図７及び図８に示すように、ヘッドユニット３の基部９には、基部９を軸線方向に貫通する２つの半円形状の開口１１、１１が後述する噴射孔１３を中心として左右対称に設けられ、この開口１１、１１を介して、ヘッドユニット３の筒状部６の内側の空間７と単外管１６と単内管２１との間の空間３０とが相互に連通し、この空間７及び空間３０と、前述した延長ユニット４の空間３０とにより、ヘッドユニット３の吐出孔１２にベントナイト溶液等の削孔液を供給する第１供給路３２が構成される。
【００４５】
図７及び図８に示すように、ヘッドユニット３の基部９の内部には、基部９を軸線と直交する方向に貫通する噴射孔１３が設けられ、この噴射孔１３に単内管２１の内側の空間２２が連通し、このヘッドユニット３の空間２２と、前述した延長ユニット４の空間２２とにより、ヘッドユニット３の噴射孔１３にグラウト、セメントミルク等の固化材を供給する第２供給路３３が構成される。
【００４６】
図６に示すように、ヘッドユニット３の後端側に延長ユニット４を軸線を一致させた状態で対向させ、ヘッドユニット３の後端側の単外管１６の雌ねじ部１８と延長ユニットの先端側の単外管１６雄ねじ部１７とを相互に螺合させることにより、ヘッドユニット３側の単内管２１の凸状嵌合部２４と延長ユニット４側の単内管２１の凹状嵌合部２３とが相互に嵌合され、ヘッドユニット３の後端側に延長ユニット４が連結され、延長ユニット４の空間３０とヘッドユニット３の空間３０とが相互に連通し、延長ユニット４の空間２２とヘッドユニット３の空間２２とが相互に連通し、ヘッドユニット３の吐出孔１２に連通する一連の第１供給路３２と噴射孔１３に連通する一連の第２供給路３３が構成される。
【００４７】
上記のような構成の削孔ロッド２を地盤４１に向けて繰り出し、削孔ヘッド５の吐出孔１２から削孔液を吐出させながら、削孔ヘッド５を回転させて地盤４１に押し込むことにより、地盤４１を直線的に削孔することができる。また、削孔の途中において、削孔ヘッド５の回転を停止させて、削孔ロッド２を地盤４１に押し込むことにより、図１、図７、及び図２１に示すように、削孔ヘッド５の先端の先端ビット８が傾斜していることにより、地盤４１から先端ビット８に図２１の矢印方向から抵抗力が作用し、この抵抗力によって削孔ロッド２の進行方向が図２１のＡ方向に変更される。従って、削孔ヘッド５の回転を停止させ、削孔ロッド２を地盤４１に押し込んで先端ビット８の向きを調整し、削孔ヘッド５の回転を再開させることにより、孔４３の向きを調整することができ、削孔ロッド２の進行方向を調整することができる。
【００４８】
上記のように構成した本実施の形態の噴射攪拌装置１を用いて既設構造物４０の直下の地盤４１を改良するには、例えば、図２０に示すように、既設構造物４０の側方の地上に地上機１ａを設置し、地上機１ａに削孔ロッド２を接続し、地上機１ａから削孔ロッド２を繰り出し、地上機１ａから第１供給路３２を介して吐出孔１２に削孔液を供給し、吐出孔１２から削孔液を吐出させながら、削孔ヘッド５を回転させて地盤４１に押し込むことにより、地盤４１を斜め下方に直線的に削孔し、削孔ロッド２の先端を既設構造物４０の直下の改良対象領域４２に対応する深さまで到達させる。
【００４９】
この場合、削孔ロッド２のヘッドユニット３の後端に順次延長ユニット４を連結しながら、削孔ロッド２の長さを順次長く延ばして地盤４１に押し込むことにより、削孔ロッド２の先端を既設構造物４０の直下の改良対象領域４２に対応する深さまで到達させる。
【００５０】
そして、削孔ヘッド５の回転を一旦停止させ、必要に応じて、延長ユニット４を連結しながら削孔ロッド２を更に押し込み、削孔ヘッド５の先端の先端ビット８で地盤４１からの抵抗力を受けさせることにより、図２０に示すように、削孔ロッド２の向きを改良対象領域４２に向けて徐々に変更する。そして、削孔ヘッド５の回転を再開させることにより、削孔ロッド２の先端を改良対象領域４２に到達させ、削孔ロッド２を更に押し込むことにより、削孔ロッド２の先端を改良対象領域４２を貫通する位置に到達させる。
【００５１】
そして、改良対象領域４２を貫通する位置から削孔ロッド２を引き抜きながら、削孔ヘッド５を回転させ、第２供給路３３を介して噴射孔１３に固化材を供給し、噴射孔１３から周囲の地盤４１に向けて固化材を高圧噴射させることにより、改良対象領域４２の地盤４１と固化材とを攪拌混合し、改良対象領域４２の地盤４１に固化材を注入する。
【００５２】
このようにして、改良対象領域４２の地盤４１の全体に固化材を高圧噴射して注入することにより、既設構造物４０の直下の地盤４１の改良対象領域４２を地盤改良することができる。
なお、この際、地盤４１を削孔することによって産出された余剰の泥土は、削孔した孔４３と削孔ロッド２の間の間隙を通じて発進側の地上に排出される。
【００５３】
なお、上記の手順に限らず、図２２に示すように、削孔ロッド２を、先端が改良対象領域４２に到達する位置まで押し込み、その位置で削孔ヘッド５を回転させながら、吐出孔１２から削孔液を吐出させ、噴射孔１３から固化材を高圧噴射させて、削孔ロッド２を改良対象領域４２を貫通する方向に押し込み、削孔ロッド２の周囲の地盤４１と固化材とを攪拌混合し、改良対象領域４２の地盤４１に固化材を注入することにより、改良対象領域４２を地盤改良してもよい。
【００５４】
また、図２３に示すように、削孔ロッド２を、改良対象領域４２を貫通する位置まで押し込み、その位置から削孔ロッド２の方向を斜め上方に変えて地上に貫通させ、その位置から削孔ロッド２を先端が改良対象領域４２の先端（図２３の右端）に達するまで引き抜き、その位置から削孔ロッド２を更に引き抜きながら、削孔ヘッド５を回転させて噴射孔１３から固化材を高圧噴射させ、削孔ロッド２の周囲の地盤４１と固化材とを攪拌混合しながら周囲の地盤４１に固化材を注入し、削孔ロッド２を更に引き抜いて改良対象領域４２の末端（図２３の左端）に到達させることにより、改良対象領域４２の地盤４１に固化材を注入し、改良対象領域４２を地盤改良してもよい。
【００５５】
この場合、地盤４１を削孔することによって産出された余剰の泥土は、削孔した孔４３を介して到達側の地上に排出されることになるので、余剰の泥土の排出が容易となる。
【００５６】
上記のように構成した本実施の形態の噴射攪拌装置１にあっては、削孔ロッド２の外管１５及び内管２０を可撓性を有する材料で形成したので、図２４及び図２５に示すように、切り回しが必要な道路や鉄道等の既設構造物４０や、切り回しが不可能なＬＮＧタンク等の既設構造物４０の直下の地盤４１を改良する場合に、切り回しを必要とすることなく、また、既設構造物４０を取り壊す必要もなく、削孔ロッド２の先端を既設構造物４０の直下の改良対象領域４２に到達させて、その部分に固化材を注入し、地盤改良することができる。
【００５７】
また、既設構造物４０の直下の地盤４１中に基礎、杭等の障害物が存在する場合でも、削孔ロッド２の先端を障害物の背面側に到達させて、障害物の背面側に固化材を注入し、その部分を地盤改良することができる。
【００５８】
さらに、図２６に示すように、既設構造物４０に沿って縦坑を削孔する必要がないので、地盤改良の改良対象領域４２が深い位置に位置する場合であっても、大規模な縦坑を削孔する必要はなく、地盤改良を容易に短時間で多大な費用をかけることなく行うことができる。
【００５９】
さらに、削孔ロッド２をヘッドユニット３と、ヘッドユニット３の後端に着脱可能に連結される少なくとも一つの延長ユニット４とによって構成したので、削孔ロッド２の長さを、地盤４１に削孔する孔の長さに対応した長さに容易に設定することができる。
【００６０】
さらに、削孔ロッド２を構成するヘッドユニット３及び延長ユニット４は、単外管１６の内側に単内管２１を軸受３５によって回転自在に支持しているので、削孔ロッド２を地盤４１に押し込む過程において、ヘッドユニット３及び延長ユニット４の単外管１６を湾曲させても、単外管１６の内側で単内管２１が干渉するようなことはなく、単内管２１の回転に支障をきたすようなことはなく、ヘッドユニット３の削孔ヘッド５を円滑に回転させることができ、地盤４１に、改良対象領域４２に向かう孔４３を容易に、確実に削孔することができる。
【００６１】
さらに、特許文献１に記載の地盤改良方法のような多数の工程を必要としないので、地盤改良を容易に短時間で多大な費用をかけることなく行うことができる。
【００６２】
さらに、削孔ロッド２のヘッドユニット３は、削孔ヘッド５の後端に、単外管１６の内側に単内管２１を軸受３５によって回転自在に支持したものを接続した簡単な構成ものであり、また、延長ユニット４は、単外管１６の内側に単内管２１を軸受３５によって回転自在に支持した簡単な構成のものであるので、全体の構成を簡素化することができる。
【００６３】
さらに、ヘッドユニット３と延長ユニット４との連結は、ヘッドユニット３の単外管１６の雌ねじ部１８に延長ユニット４の単外管１６の雄ねじ部１７を螺合させて、ヘッドユニット３の単内管２１の凸状嵌合部２４と延長ユニット４の凹状嵌合部２３とを嵌合させればよく、また、延長ユニット４同士の連結は、一方の延長ユニット４の単外管１６の雌ねじ部１８に他方の延長ユニット４の単外管１６の雄ねじ部１７を螺合させて、一方の延長ユニット４の単内管２１の凸状嵌合部２４と他方の延長ユニット４の単内管２１の凹状嵌合部２３とを嵌合させればよいので、削孔ロッド２の長さの調整を容易に行うことができ、削孔作業を効率良く行うことができる。
【００６４】
図１１〜図１８には、本発明による噴射攪拌装置の第２の実施の形態が示されている。
本実施の形態の噴射攪拌装置１は、ヘッドユニット３及び延長ユニット４の単内管２１を、第１単内管２７と第１単内管２７の内側に設けられる第２単内管２８との二重管構造に構成し、第１単内管２７と第２単内管２８との間の円状状の空間３１によって第３供給路３４を構成するとともに、ヘッドユニット３の基部９の噴射孔１３の周囲に、図１６に示すように、噴射孔１３を包囲するように筒状の補助噴射孔１４を設け、この補助噴射孔１４に第３供給路３４を連通させ、第３供給路３４を介して補強噴射孔１４に流体（空気等の気体、水等の液体）を供給するように構成したものであって、その他の構成は前記実施の形態に示すものと同様である。
【００６５】
そして、本実施の形態の噴射攪拌装置１にあっても、前記実施の形態に示すものと同様の作用効果を奏する他、噴射孔１３から固化材を高圧噴射する際に、噴射孔１３の周囲の補助噴射孔１４から流体を噴射させることにより、噴射孔１３から高圧噴射された固化材と周辺の地盤４１との摩擦を低減させることができるので、固化材をより広範囲に噴射し、改良対象領域４２の地盤４１の広範囲を固化材と攪拌混合し、改良対象領域４２の広範囲の地盤に固化材を注入し、強化することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１  噴射攪拌装置
１ａ  地上機
２  削孔ロッド
３  ヘッドユニット
４  延長ユニット
５  削孔ヘッド
６  筒状部
７  空間
８  先端ビット
９  基部
１０  軸受支持部
１１  開口
１２  吐出孔
１３  噴射孔
１４  補助噴射孔
１５  外管
１６  単外管
１７  雄ねじ部
１８  雌ねじ部
１９  軸受支持部
１９´  軸受支持部
２０  内管
２１  単内管
２２  空間（内管の内側）
２３  凹状嵌合部
２４  凸状嵌合部
２５  軸受支持部
２６  開口
２７  第１単内管
２８  第２単内管
３０  空間（外管と内管との間）
３１  空間（第１内管と第２内管との間）
３２  第１供給路
３３  第２供給路
３４  第３供給路
３５  軸受
４０  既設構造物
４１  地盤
４２  改良対象領域
４３  孔
４５  ケーシング
４６  モニタ
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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