(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削液又は地盤改良液を搬送する少なくとも独立した二管路を有するロッドを複数本長手方向に沿って連結した前端に、該ロッドの一の管路とだけ連通する一の流路と、該ロッドの他の管路とだけ連通する他の流路と、該一の流路とだけ連通して掘削時には掘削液を掘進方向前方にのみ噴出する噴出孔と、該他の流路とだけ連通して注入時には地盤改良液を噴出する噴出孔と、自身の位置情報を送出する発信手段と、を有する掘削ヘッドを連結した掘削装置を用いて行う地盤改良工法であって、
前記発信手段からの位置情報をモニタリングしながら掘削ヘッドの回転により掘削液の噴出方向を変更して掘進方向を変化させ、目的の地盤改良域まで前記ロッドの一つの管路と前記掘削ヘッドの一の流路に掘削液を流通させつつ前記噴出孔から噴出させて前記ロッドの敷設孔を形成し、該地盤改良域にて地盤改良液を前記ロッドの他の管路と前記掘削ヘッドの他の流路に流通させつつ前記噴出孔から噴出させる地盤改良工法。
【請求項２】
掘削液と地盤改良液を搬送する少なくとも二管路を有するロッドを複数本長手方向に沿って連結した前端に、該ロッドの各管路と連通する少なくとも二つの流路と、各流路に連通して掘削液又は地盤改良液を噴出する複数の噴出孔と、自身の位置情報を送出する発信手段と、を有する掘削ヘッドを連結した掘削装置を用いて行う地盤改良工法であって、
前記発信手段からの位置情報をモニタリングしながら掘削ヘッドの回転により掘削液の噴出方向を変更して掘進方向を変化させ、目的の地盤改良域まで前記ロッドの一つの管路と前記掘削ヘッドの一の流路に掘削液を流通させつつ前記噴出孔から噴出させて前記ロッドの敷設孔を形成し、該地盤改良域にて地盤改良液を前記ロッドの他の管路と前記掘削ヘッドの他の流路に流通させつつ前記噴出孔から噴出する工程と、
地盤改良液の噴出後に、敷設孔の所定位置まで掘削ヘッドを後退させると共に掘削ヘッドの回転により掘削液の噴出方向を変更して、敷設孔の途中から他の地盤改良域に至る枝孔を分岐形成し、該地盤改良域にて地盤改良液を噴出する工程と、を行う地盤改良工法。
【請求項３】
掘削液と地盤改良液を搬送する少なくとも二管路を有するロッドを複数本長手方向に沿って連結した前端に、該ロッドの各管路と連通する少なくとも二つの流路と、各流路に連通して掘削液又は地盤改良液を噴出する複数の噴出孔と、自身の位置情報を送出する発信手段と、を有する掘削ヘッドを連結した掘削装置を用いて行う地盤改良工法であって、
前記発信手段からの位置情報をモニタリングしながら掘削ヘッドの回転により掘削液の噴出方向を変更して掘進方向を変化させ、目的とする複数の地盤改良域まで前記ロッドの一つの管路と前記掘削ヘッドの一の流路に掘削液を流通させつつ前記噴出孔から噴出させて前記ロッドの敷設孔を複数形成し、
各敷設孔にそれぞれロッドと掘削ヘッドとを残置しておき、地盤改良液を各ロッドの地上側後端部から各ロッドの他の管路と各掘削ヘッドの他の流路に流通させつつ各噴出孔から同時注入するようにした地盤改良工法。
【請求項４】
掘削ヘッドが、掘削液の噴出時には掘削液が流通する一の流路を開放すると共に地盤改良液が流通する他の流路を閉塞する一方で、地盤改良液噴出時には前記一の流路を閉塞すると共に前記他の流路を開放する開閉手段を更に備えており、目的の地盤改良域にて、前記ロッドの他の管路と前記掘削ヘッドの他の流路に地盤改良液を流通させることで、前記開閉手段により掘削液が流通する前記一の流路を閉塞させると共に前記他の流路を開放して、噴出孔から地盤改良液を注入するようにした請求項１〜請求項３いずれか１項記載の地盤改良工法。
【請求項５】
掘削液と地盤改良液を搬送する少なくとも独立した二管路を有するロッドを複数本長手方向に沿って連結した前端に、該ロッドの一の管路とだけ連通する一の流路と、該ロッドの他の管路とだけ連通する他の流路と、該一の流路とだけ連通して掘削時には掘削液を掘進方向前方にのみ噴出する噴出孔と、該他の流路とだけ連通して注入時には地盤改良液を噴出する噴出孔と、掘削時に自身の位置情報を送出する発信手段と、を有する掘削ヘッド、を連結した掘削装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、地盤改良工法に関し、特に既設構造物直下地盤における地盤改良に好適な工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から地下の地盤状況、即ち地層構造、既設構造物直下の人工改変、残存異物、空洞等を改善するために薬液を注入することが行われている。また、最近では工場等の直下地盤における土壌汚染を回復するために、例えば汚染物質を資化物とする微生物が含まれた液体を地盤中に浸透させることも行われるようになってきている。なお、本明細書では、こうした地盤を改良するために使用する各種の液剤を地盤改良液と総称するものとする。
【０００３】
こうした地盤改良液を地盤に散布する地盤改良工法としては、例えば薬液注入工法で広く行われている事例のように、地盤を削孔して薬液注入用のストレーナ管（ストレーナ工法）やロッド（ロッド工法）を敷設し、これに薬液を圧送して地盤に噴出させる、といったような幾つかの工法が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の地盤改良工法では、図１１で示すように、剛体であるストレーナ管Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３を真下か斜め下方へ真っ直ぐにしか敷設することができない。そのため、ストレーナ管Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の周囲については、地盤改良液Ｆを浸透させることができるが、目的とする地盤改良域Ｇ１のうち建物である既設構造物Ｂ１中央付近の直下については、そのほとんどが地盤改良液を浸透させることができない改良不能領域となってしまう。したがって、この従来工法では、ストレーナ管Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の敷設に制約があるために既設構造物Ｂ１直下の地盤を万遍なく改良することができなかった。
【０００５】
また、建物である既設構造物Ｂ１の脇に塀のような既設構造物Ｂ２が建っており間隔Ｄ１が狭いと、ストレーナ管Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の敷設作業を行うことすら不可能である。そこで、余すことなく既設構造物Ｂ１直下の地盤を改良するには、既設構造物Ｂ１の外側に立坑Ｈ１を削坑してから水平方向に横孔Ｈ２を削孔し、その横孔Ｈ２内に地盤改良液圧送用の管材（図示せず）を敷設して地盤改良液Ｆを注入することも考えられる。ところがこれだと、横孔Ｈ２を掘削する掘削装置を設置して作業するための作業スペースを取れるような非常に大きな立坑Ｈ１を削坑しなければならないため、大規模な工事が必要となり労力だけでなく経済的な負担増も大きく実際的でない。そして仮に、労力や経済的な負担増の問題をクリアーできたとしても、そのような大きな立坑Ｈ１を削坑できる程度の広い敷地を既設構造物Ｂ１，Ｂ２の周辺に確保する必要があるが、建築物や構築物等が過密している都市部では、実際にそのような広い敷地を確保することができないのが実際であり、立坑Ｈ１を削坑すること自体が困難である。
【０００６】
さらに、従来の工法では、例えば図１２で示すように、ストレーナ管等の敷設経路上に、上下水道管や送電管などの埋設物Ｂ３や柱の基礎などの埋設物Ｂ４が存在する場合には、それらを回避してストレーナ管等の敷設用の横孔を敷設することができない。即ち、図１２の例では、地盤改良域Ｇ２の全域に満遍なく地盤改良液Ｆを浸透させるには、上２本、下２本で計４本の横孔を形成するのが好ましいが、上２本については埋設物Ｂ３が邪魔となるため横孔を削孔できないし、下２本のうちの１本については埋設物Ｂ４が邪魔となるため横孔を削孔できず、結局図示した横孔Ｈ３しか削孔することができない。そのため従来の工法では、こうした埋設物Ｂ３，Ｂ４がストレーナ管等の敷設経路上に存在するような場合には、地盤改良域Ｇ２に地盤改良液Ｆを十分に浸透させることができなかった。そして、この場合には、例えば横孔Ｈ３と交差する方向から別の横孔（図示せず）を形成すれば良いが、そうすると地盤改良域Ｇ２の四方（水平方向）に更なる広い敷地が必要となり、特に都市部での実施が制限されていた。
【０００７】
また、以上のような図１１，図１２に示す従来工法では、ストレーナ管等を敷設するために多数の横孔を地盤に形成するが、その分地盤の強度が弱くなるといった地盤破壊の問題や、多数の横孔を地下水が逆流することで汚染物質を含む地下水が拡散してしまうといった環境破壊の問題等をも誘発する原因にもなってしまう。特に、図１１の例では、各横孔Ｈ２のうち地盤改良域Ｇ１，Ｇ２にアプローチするまでの孔部分は無駄掘り部分であって、そのような地盤破壊や環境破壊等の問題の観点からはむしろ無い方が好ましいのである。
【０００８】
そして、従来工法では、図１１や図１２の例のように複数の横孔を形成する場合に、削孔工程と地盤改良液の注入工程とを連続して行って１つの横孔についての作業を完結してから隣の横孔の削孔工程と注入工程を行う、といった具合に隣接する横孔ごとに時間差を持って作業が行われる。そのため、ある横孔から浸透させた地盤改良液、例えば地盤強化用薬液の作用によって固結しつつある地盤が、次の横孔の削孔時に破壊されるおそれがあって薬液による十分な改良効果を期待できない。
【０００９】
以上のような従来技術を背景になされたのが本発明であり、本発明は、次に掲げるうちの少なくとも一つをその目的としている。
【００１０】
即ち、本発明の第１の目的は地盤改良液注入用管材の敷設自由度を拡大でき、既設構造物直下の地盤であっても満遍なく地盤改良液を注入することのできる地盤改良工法を提供することにある。
【００１１】
第２の目的は、既設構造物の周囲に僅かな作業スペースしかなくても実施することのできる地盤改良工法を提供することにある。
【００１２】
第３の目的は、多数の地盤改良液注入用管材を敷設するための敷設孔を形成しても、地盤破壊や環境破壊等の問題を誘発する可能性のある無駄掘り部分を少なくできる地盤改良工法の提供にある。
【００１３】
第４の目的は、隣接する地盤改良液、特に地盤の強化に作用する薬液の固結作用を損なうことのない地盤改良工法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は、掘削液又は地盤改良液を搬送する少なくとも独立した二管路を有するロッドを複数本長手方向に沿って連結した前端に、該ロッドの一の管路とだけ連通する一の流路と、該ロッドの他の管路とだけ連通する他の流路と、該一の流路とだけ連通して掘削時には掘削液を掘進方向前方にのみ噴出する噴出孔と、該他の流路とだけ連通して注入時には地盤改良液を噴出する噴出孔と、自身の位置情報を送出する発信手段と、を有する掘削ヘッドを連結した掘削装置を用いて行う地盤改良工法であって、前記発信手段からの位置情報をモニタリングしながら掘削ヘッドの回転により掘削液の噴出方向を変更して掘進方向を変化させ、目的の地盤改良域まで前記ロッドの一の管路と前記掘削ヘッドの一の流路に掘削液を流通させつつ前記噴出孔から噴出させて前記ロッドの敷設孔を形成し、該地盤改良域にて地盤改良液を前記ロッドの他の管路と前記掘削ヘッドの他の流路に流通させつつ前記噴出孔から噴出させる地盤改良工法を提供する。
【００１５】
この地盤改良工法では、前記発信手段からの位置情報をモニタリングしながら掘削ヘッドの回転により掘削液の噴出方向を変更して掘進方向を変化させ、目的の地盤改良域まで前記ロッドの一の管路と前記掘削ヘッドの一の流路に掘削液を流通させつつ前記噴出孔から噴出させて前記ロッドの敷設孔を形成するので、掘削液の噴出方向に応じて掘進方向を変更することが可能で、直線状や曲線状、あるいはこれらを組み合わせた任意の敷設孔を形成することができる。そのため、敷設経路の自由度が拡大されて地盤改良域に万遍なく地盤改良液を注入することが可能となる。そして、掘削ヘッドの掘進方向の変更は、前記発信手段からの位置情報をモニタリングしながら遠隔操作で行うことができるため、例えば既設構造物を撤去しなくてもその直下地盤に正確に任意の敷設孔を形成することができる。こうした遠隔操作の具体的方法としては、例えば掘削ヘッドに水平に対する傾斜角や掘進方位や掘進深度等を検知するセンサ等を内蔵しておき、検知された位置情報を有線または無線で地上の操作機器へ出力させて、その位置情報をもとに該操作機器で操作してもよい。但し、掘削ヘッドに内蔵する機器類が多くなると掘削ヘッドやロッドが大径化してしまい、特に曲線状の敷設孔の曲率半径を小さくできない点で不利である。したがって、曲線状とする敷設孔の曲率半径を小さくして小回りを利かせる為には、例えば掘削ヘッドに電磁誘導による操作を可能にするための小型発信器を備えるようにし、掘削ヘッドを地上から電磁誘導で操作するのが好ましい。また、前記地盤改良工法では、掘削液の流路（ロッドの一の管路、掘削ヘッドの一の流路及び噴出孔）と、地盤改良液の流路（ロッドの他の管路、掘削ヘッドの他の流路及び噴出孔）とが独立した流路となっているため、掘り進みながら任意の位置で地盤改良液を噴出することが可能であり、また掘削液と地盤改良液とが混合することもない。
【００１６】
また、本発明は、掘削液と地盤改良液を搬送する少なくとも二管路を有するロッドを複数本長手方向に沿って連結した前端に、該ロッドの各管路と連通する少なくとも二つの流路と、各流路に連通して掘削液又は地盤改良液を噴出する複数の噴出孔と、自身の位置情報を送出する発信手段と、を有する掘削ヘッドを連結した掘削装置を用いて行う地盤改良工法であって、前記発信手段からの位置情報をモニタリングしながら掘削ヘッドの回転により掘削液の噴出方向を変更して掘進方向を変化させ、目的の地盤改良域まで前記ロッドの一つの管路と前記掘削ヘッドの一の流路に掘削液を流通させつつ前記噴出孔から噴出させて前記ロッドの敷設孔を形成し、該地盤改良域にて地盤改良液を前記ロッドの他の管路と前記掘削ヘッドの他の流路に流通させつつ前記噴出孔から噴出する工程と、地盤改良液の噴出後に、敷設孔の所定位置まで掘削ヘッドを後退させると共に掘削ヘッドの回転により掘削液の噴出方向を変更して、敷設孔の途中から他の地盤改良域に至る枝孔を分岐形成し、該地盤改良域にて地盤改良液を噴出する工程と、を行う地盤改良工法を提供する。
【００１７】
これによれば、地盤改良液の噴出後に、敷設孔の所定位置まで掘削ヘッドを後退させると共に掘削ヘッドの回転により掘削液の噴出方向を変更して、敷設孔の途中から枝孔を分岐形成し、目的の地盤改良域にて地盤改良液を噴出するので、多数の敷設孔を形成する必要のある場合であっても枝孔の分岐点までを共用することができるから、地盤破壊や環境破壊等の問題を誘発する可能性のある無駄掘り部分を少なくできる。そして、敷設孔を枝孔として形成する場合には、地面の異なる場所から敷設孔を掘進する必要がないので、地上における作業スペースが少ない場合でも対応でき、既設構造物が密集する都市部においても実施できる。
【００１８】
さらに、本発明は、掘削液と地盤改良液を搬送する少なくとも二管路を有するロッドを複数本長手方向に沿って連結した前端に、該ロッドの各管路と連通する少なくとも二つの流路と、各流路に連通して掘削液又は地盤改良液を噴出する複数の噴出孔と、自身の位置情報を送出する発信手段と、を有する掘削ヘッドを連結した掘削装置を用いて行う地盤改良工法であって、前記発信手段からの位置情報をモニタリングしながら掘削ヘッドの回転により掘削液の噴出方向を変更して掘進方向を変化させ、目的とする複数の地盤改良域まで前記ロッドの一つの管路と前記掘削ヘッドの一の流路に掘削液を流通させつつ前記噴出孔から噴出させて前記ロッドの敷設孔を複数形成し、各敷設孔にそれぞれロッドと掘削ヘッドとを残置しておき、地盤改良液を各ロッドの地上側後端部から各ロッドの他の管路と各掘削ヘッドの他の流路に流通させつつ各噴出孔から同時注入するようにした地盤改良工法を提供する。
【００１９】
これによれば、複数の敷設孔について同時に地盤改良液を注入するので、地盤改良液にもとづく所定の作用が他の敷設孔の削孔時に破壊されることが無く地盤改良液による十分な改良効果を期待できる。
【００２０】
そして、以上の各地盤改良工法については、掘削ヘッドが、掘削液の噴出時には掘削液が流通する一の流路を開放すると共に地盤改良液が流通する他の流路を閉塞する一方で、地盤改良液噴出時には前記一の流路を閉塞すると共に前記他の流路を開放する開閉手段を更に備えており、目的の地盤改良域にて、前記ロッドの他の管路と前記掘削ヘッドの他の流路に地盤改良液を流通させることで、前記開閉手段により掘削液が流通する前記一の流路を閉塞させると共に前記他の流路を開放して、噴出孔から地盤改良液を注入するものとして構成することができる。
【００２１】
これによれば、開閉手段が掘削液と地盤改良液の流通に応じて開閉されるので、掘削液と地盤改良液の流勢を巧みに利用した装置構造とすることができる。
【００２２】
さらに、本発明は、掘削液と地盤改良液を搬送する少なくとも独立した二管路を有するロッドを複数本長手方向に沿って連結した前端に、該ロッドの一の管路とだけ連通する一の流路と、該ロッドの他の管路とだけ連通する他の流路と、該一の流路とだけ連通して掘削時には掘削液を掘進方向前方にのみ噴出する噴出孔と、該他の流路とだけ連通して注入時には地盤改良液を噴出する噴出孔と、掘削時に自身の位置情報を送出する発信手段と、を有する掘削ヘッド、を連結した掘削装置を提供する。
【００２３】
これによれば、掘削液の流路（ロッドの一の管路、掘削ヘッドの一の流路及び噴出孔）と、地盤改良液の流路（ロッドの他の管路、掘削ヘッドの他の流路及び噴出孔）とが独立した流路となっているため、掘り進みながら任意の位置で地盤改良液を噴出することが可能であり、また掘削液と地盤改良液とが混合することもない。
【００２４】
以上の本発明における地盤改良工法は、具体的には地盤改良液として薬液を地盤に注入する薬液注入工法や、地盤汚染物質（土壌汚染源）を資化物とする微生物が含まれた液体を地盤中に浸透させる地盤汚染回復工法等としても実施できるものであり、また本発明の掘削装置は、具体的にはそれらの薬液注入工法や地盤汚染回復工法等に使用することができるものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明では薬液注入工法を一例として説明する。
【００２６】
本形態の薬液注入工法では、図１で示すような薬液注入装置を使用する。即ち、この薬液注入装置は、ヘッド部１とロッド部２とを備えるもので、ロッド部２の地上側端末は、作業工程に応じて、ヘッド部１の掘削方向等を制御する操作機器（図示せず）と、ヘッド部１に掘進力を付与する掘進用油圧機器Ｍ（図６参照）と、掘削液や薬液を圧送する液送ポンプ（図示せず）に接続される。
【００２７】
ヘッド部１の構成：  「掘削ヘッド」としてのヘッド部１は金属製であり、掘削側先端から順番に、先端が掘削に適した尖頭形状の掘削ヘッド３、掘削ヘッド３に締結した発信ロッド４、発信ロッド４に締結され薬液を噴出する噴出ロッド５にて構成されている。
【００２８】
掘削ヘッド３には、掘削液Ｗを図１（ａ）で示すように上向きに斜め前方へ噴出する２つのノズル孔６が形成されている（図２）。各ノズル孔６から噴出される掘削液Ｗは、地上の液送ポンプによりロッド部２を通じて圧送されてくる。
【００２９】
発信ロッド４の内部は、掘削ヘッド３に掘削液Ｗを流通させるための流路となっているが、掘削ヘッド１の水平に対する傾斜角や掘削深度、掘削方向等を検知するためのセンサーを有し、検知された位置情報を無線で送出する発信機ユニット７も内蔵されている。
【００３０】
噴出ロッド５の概略構成は、図３に示すとおりで、発信ロッド４の後端に連結される接続部８と、掘削液Ｗおよび薬液Ｆ（Ｆ１，Ｆ２）の流通部９と、流通部９の後端に連結した噴出部１０とを備えている。
【００３１】
接続部８は円筒形状で、その内部における長手方向の中央部分に形成された隔壁１１には流通孔１２が複数形成されており、ここを通じて掘削液Ｗが掘削ヘッド３に流れ込む。隔壁１１の一方側壁面には、円筒形状の突出部１３が凸形成されており、そこにはゴム状弾性体からなるボール弁１４を先端側に固定した作動バネ１５の基端側が保持されている。
【００３２】
流通部９の内部には、大径の前側流室１６、小径の中間流室１７、大径の後側流室１８が形成されている。
【００３３】
さらに、噴出部１０には、その軸心方向に沿って、可動ピストン１９を保持してその進退動をガイドするガイド室２０が形成されており、ガイド室２０の後端側には連結部材２１を取付けてある。２２，２３は地盤に薬液Ｆ（Ｆ１，Ｆ２）を注入する噴出孔で、本形態では２つ設けてある。これらの噴出孔２２，２３からは、後述のようにして別々の薬液Ｆ１，Ｆ２を噴出できるようになっている。そして、これらの噴出孔２２，２３の形成部位を除くガイド室２０の外側には、円環状に配置した掘削液Ｗの流通孔２４が複数形成されている。
【００３４】
ここで可動ピストン１９の構成を説明すると、可動ピストン１９には、その軸心方向に沿って伸長する中央孔２５と、この中央孔２５と直交する２つの貫通孔２６，２７を形成してある。中央孔２５の前端にはゴム状弾性体からなる円錐弁２８が取付けてある。そして、この可動ピストン１９の前側は作動バネ２９に挿入されおり、この作動バネ２９の弾性力によって可動ピストン１９はガイド室２０に向けて常時付勢されている。
【００３５】
ロッド部２の構成：  ロッド部２は金属製で、以上のような構成のヘッド部１（噴出ロッド５）の後端（噴出部１０）に接続されるものである。ロッド部２は、継ぎ手３０と鞘管３１と内管３２とで構成され、噴出部１０と鞘管３１とは継ぎ手３０を介して接続され、一の鞘管３１と他の鞘管３１も同じく継ぎ手３０を介して接続される。このようにして薬液注入領域にヘッド部１を到達させるのに必要な長さ分の鞘管３１を継ぎ手３０で次々と継ぎ足していくことになる。
【００３６】
継ぎ手３０は、円筒形状となっていて、その両端部の外周面にはテーパーねじ３０ａが雄ねじとして形成されている（図５参照）。また、鞘管３１も円筒形状であり、その両端部の内周面には継ぎ手３０のテーパーねじ３０ａと螺合するテーパーねじ３１ａが雌ねじとして形成されている（図５参照）。そして、継ぎ手３０と鞘管３１とがテーパーねじ３０ａ，３１ａどうしの螺合により接合されるため、水密性を保持することができる。また、継ぎ手３０のテーパーねじ３０ａと鞘管３１のテーパーねじ３１ａの各々の両側には水平面３０ｂ，３１ｂが形成されている。つまり、後述するようにロッド部２を弧状に湾曲させた際に、テーパーねじ３０ａ，３１ａに集中する曲げモーメントをそれらの水平面３０ｂ，３１ｂにもたせることにより、テーパーねじ３０ａ，３１ａに曲げモーメントをもたせない形状となっている。このため、テーパーねじ３０ａ，３１ａの水密性を保持できると同時に曲げによるテーパーねじ３０ａ，３１ａへの応力集中を回避してこれを保護することができる。また、継ぎ手３０にはＯリング３０ｃを設けてあるので、このＯリング３０ｃとテーパーねじ３０ａ，３１ａの両者の水密性によって継ぎ手３０と鞘管３１との高い水密性を確保している。
【００３７】
以上のように締結される継ぎ手３０と鞘管３１の中には内管３２が挿通される。内管３２は、図４で示す小径部３３の外周面に図示せぬ雄ねじが形成されており、その反対側の内周面にその雄ねじと螺合する雌ねじが形成されている。したがって、内管３２どうしを接続する際には、継ぎ手３０のような部材が不要であり、直結できるようになっている。内管３２の外周面には、鞘管３１の内周面形状に対応する外形とした鍔部材３４が固定されている。この鍔部材３４には、環状に配置した複数の流通孔３５が形成されている。したがって、継ぎ手３０と鞘管３１とを“外管”とすると、ロッド部２には、この“外管”と内管３２との間に一つの流路Ｔｏが形成されており、内管３２内部に他の流路Ｔｉが形成されており、内外二重の流路Ｔｏ，Ｔｉが全体として形成されることになる。
【００３８】
動作説明：  次に、上記構成の薬液注入装置の動作を説明する。まず、ヘッド部１とロッド部２とを連結し、ロッド部２の地上側末端を、掘進用油圧機器Ｍと掘削液Ｗの液送ポンプ（図示せず）に接続する。削孔の開始時には、“外管”である継ぎ手３０および鞘管３１の各内周面と、内管３２の外周面との間に形成される流路Ｔｏを通って掘削液Ｗが送出される。そして、ヘッド部１の噴出ロッド５に至ると、掘削液Ｗは、図３（ａ）で示すように、噴出部１０の流通孔２４ → 流通部９の後側流室１８および可動ピストン１９の貫通孔２６と中央孔２５ → 流通部９の中間流室１７ → 流通部９の前側流室１６ → 接続部８の流通孔１２を通じて発信ロッド４へ流入し、そして掘削ヘッド３内の流路を通じて図１（ａ）で示すように斜め前方へ噴出される。
【００３９】
このとき可動ピストン１９は、常に作動バネ２９によってガイド室２０に向けて付勢されている。そのため、後側流室１８と中間流室１７との境界部分に対して円錐弁２８が離間しており、掘削液Ｗが流通できるようになっている。また、掘削液Ｗは、可動ピストン１９の中央孔２５にも入り込んでくるが、二つの貫通孔２６，２７がいずれの噴出孔２２，２３とも重なり合わないために、該噴出孔２２，２３を通じて掘削液Ｗが噴出しないようになっている。さらに、掘削液Ｗは、その流勢によって、作動バネ１５により中間流室１７に向けて常時付勢されているボール弁１４を押圧する。したがって、中間流室１７と前側流室１６との境界部分が、このボール弁１４によって閉塞されないため、掘削液Ｗは掘削ヘッド３へ流入することが出来る。なお、掘削液Ｗの供給を停止すれば、ボール弁１４は作動バネ１５に付勢されて、該境界部分を液密に閉塞することになる。従って、掘削液Ｗの供給停止後に掘削ヘッド３に残存している掘削液Ｗが逆流することもない。
【００４０】
このようにして掘削液Ｗを噴出すると、掘削方向に位置する地盤は掘削液Ｗに浸って軟弱化するため、掘削ヘッド３が地上にある掘進用油圧機器Ｍの推進力を受けて削孔し続けていくことになる。そして、この削孔時には、任意の方向へ掘削ヘッド３を推進させることができる。即ち、掘削ヘッド３からは掘削液Ｗが斜め前方へ噴出しているので、図２で示すように、掘削ヘッド３をその軸周り方向Ｒに回転させれば、全方向へ掘削液Ｗを噴出することが可能であり、任意方向へ地盤を掘り進むことができる。例えば、より掘削深度をさらに深くする場合には、図２で示す掘削ヘッド３を上下逆さになるまで回転させる。こうすれば、掘削液Ｗが斜め下方に向けて噴き出すので、より深い地盤を軟弱化させることができる。同様に、掘進方向に対して右方向へ掘り進むには、掘削ヘッド３が右に横倒しとなるように回転させ、左方向へ掘り進むには、掘削ヘッド３が左に横倒しとなるように回転させるようにする。このように掘削ヘッド３を軸周りに回転させるには、地上の掘進用油圧機器Ｍによりロッド部２を回転させればよく、ヘッド部１（掘削ヘッド３）は、ロッド部２の回転と連動して軸周り方向Ｒに回転することになる。なお、このような方法ではなく、例えば発信ロッド４の内部に、掘削ヘッド３を軸周り方向Ｒに回転させるアクチュエータを内蔵しておくようにしてもよい。
【００４１】
そして、ヘッド部１の発信ロッド４からは、発信機ユニット７によって、ヘッド部１の水平に対する傾斜角や掘削深度、掘削方向等に関する位置情報がリアルタイムで送出されてくる。この位置情報は、図示しない地上の操作機器で受信され、受信した位置情報に基づいて掘削ヘッド３を前述の要領で軸周り方向Ｒに回転させて方向転換を行うようにする。
【００４２】
以上のようにして薬液注入領域の所定位置まで削孔しつつヘッド部１とロッド部２を敷設すると、次に薬液Ｆ（Ｆ１，Ｆ２）の液送ポンプを、敷設したロッド部２の地上側端末に接続して薬液注入を行う。この薬液注入を行うに当たっては、本形態のヘッド部１とロッド部２によれば、異なる２種類の薬液を同時に注入することが可能である。即ち、液送ポンプを利用して一の薬液Ｆ１を鞘管３１と内管３２との間の流路Ｔｏに供給し、他の薬液Ｆ２を内管３２内の流路Ｔｉに供給する。すると、図３（ｂ）で示すように、内管３２に供給した薬液Ｆ２が連結部材２１を通じて可動ピストン１９の後端面１９ａを押圧し、円錐弁２８が後側流室１８と中間流室１７との間の境界部分を閉塞するまで可動ピストン１９が前方へ移動する。ここまで移動すると、薬液Ｆ２は、ガイド室２０から噴出孔２３を通じて勢いよく噴き出される。一方、薬液Ｆ１は、噴出部１０の流通孔２４を通じて流通部９の後側流室１８に流れ込んでから、貫通孔２６を通って可動ピストン１９の中央孔２５に流れ込み、そしてもう一方の貫通孔２７を通じて噴出孔２２から勢いよく噴き出される。
【００４３】
この薬液注入を行っている間は、薬液Ｆ２の流圧によって可動ピストン１９を継続的に押圧した状態となっている。そのため、円錐弁２８による閉塞が確実で薬液Ｆ１の前側流室１６への流れ込みがなく、噴出孔２２から噴出される薬液Ｆ１の噴出の勢いは強いまま維持され、広く地盤中に薬液Ｆ１を拡散することができる。
【００４４】
また、掘削時と薬液注入時の切替えは、内管３２へ送出する薬液Ｆ２の流勢を駆動源とする可動ピストン１９により行うため、特別な電気系の駆動源が不要で、故障の少ない簡略で小さな装置構成で行うことができる。そのため、耐久性や信頼性も高い。
【００４５】
工法の説明：  図６に示すのは本形態による薬液注入工法の一例である。この図６では、薬液Ｆを注入した後の状態を示してあり、敷設孔Ｈａ（Ｈａ１〜Ｈａ３）〜Ｈｈが地盤改良域Ｇ１に残った状態となっている。その作業工程を説明すると、上述のヘッド部１とロッド部２と地上の掘進用油圧機器Ｍとを利用して、地盤改良域Ｇ１を掘進していく。これによって図７（ａ）で示す敷設孔Ｈａ１が形成されることになり、今度は薬液注入を行いながらヘッド部１を分岐点Ｄ１まで後退させる。次に、分岐点Ｄ１で、掘削ヘッド３の回転により掘削液Ｗの噴出方向を変化させて掘進方向を変更し、再び削孔していく。これによって図７（ｂ）で示す「枝孔」としての敷設孔Ｈａ２が形成され、同様に薬液注入を行いながらヘッド部１を分岐点Ｄ２まで後退させる。そして、再び分岐点Ｄ２で掘進方向を変更して再び削孔していくと、図６（ａ）で示すような「枝孔」としての敷設孔Ｈａ３が形成される。そして、後退時に薬液Ｆを注入しながらヘッド部１を地上へ戻す。これで敷設孔Ｈａに沿った薬液注入は終了する。
【００４６】
次に、敷設孔Ｈｂ〜Ｈｈに沿った薬液注入を行うが、これらの作業も敷設孔Ｈａと同じ要領で行えばよい。なお、図示は省略してあるが、敷設孔Ｈｂ〜Ｈｄに沿った薬液注入も敷設孔Ｈａと同様に複数の敷設孔（枝孔）を形成して行われる。そして、敷設孔Ｈｄに沿った薬液注入を終えると、今度は図８（ｂ）で示す分岐点Ｄ３までヘッド部１を後退させてから、分岐点Ｄ３で掘進方向を変更して再び掘進していき、図９（ａ）で示すように枝孔としての敷設孔Ｈｅを形成して薬液注入を行う。これと同じ要領で分岐点Ｄ４から枝孔としての敷設孔Ｈｆを、次いで分岐点Ｄ５から枝孔としての敷設孔Ｈｇを、最後に敷設孔Ｈｈを順に形成しつつ薬液注入を行っていく（図９（ｂ），図６（ｂ））。
【００４７】
このような薬液注入工法によれば、敷設孔Ｈａ２，Ｈａ３，Ｈｅ，Ｈｆ，Ｈｇを形成するためにそれぞれ地面の異なる場所から掘進し始める必要がなく、地上側の開孔端から分岐点Ｄ１〜Ｄ５までを共用できるので、地盤破壊や環境破壊等の問題を誘発する可能性のある無駄掘り部分を大幅に減らすことができる。また、地面の異なる場所から掘進し始める必要がないため、地上において広い作業スペースを必要とせず、既設構造物が密集する都市部においても若干のスペースがあれば実施することができる。
【００４８】
図１０に他の工法の一例を示す。従来工法では、図１２で示すように、このような場面では既設構造物Ｂ３，Ｂ４が存在するために、大きな立坑を掘削しても地盤改良域Ｇ２  の全体をカバーするように敷設孔を形成することができなかったが、本工法によれば、既設構造物Ｂ３，Ｂ４を迂回して４つの敷設孔Ｈｉ，Ｈｊ，Ｈｋ（残余の１本は図に表れない。）を形成することができるため、万遍なく地盤改良域Ｇ２  に対して薬液Ｆを注入することができる。
【００４９】
最後に以上の実施形態の変形例について説明する。以上の実施形態では、敷設孔Ｈａ〜Ｈｋごとに薬液注入を行うようにしたが、複数形成した敷設孔にそれぞれヘッド部１とロッド部２を残置しておき、各ロッド部２に対して各々の地上側後端部から同時に薬液を注入するようにしてもよい。これによれば、複数の敷設孔について同時に薬液を注入するので、地盤の強化に作用する薬液の固結作用が隣接する敷設孔の削孔時に損なわれることがない。
【００５０】
上記実施形態では、敷設孔Ｈａ〜Ｈｋを形成してヘッド部１を後退させる際に薬液Ｆを注入したが、削孔しながら薬液Ｆを注入してもよい。この場合であっても掘削液Ｗと薬液Ｆとの切り替えが確実で容易であるため、作業性が著しく低下したり、掘削液Ｗと薬液Ｆとが混合してしまうこともない。
【００５１】
さらに、以上の実施形態では、ロッド部２に内外二重で同心状の管路を形成しているが、鞘管３１の内部に二つの管路を平行に設けてもよい。
【００５２】
【発明の効果】
本発明の地盤改良工法によれば、前記発信手段からの位置情報をモニタリングしながら掘削ヘッドの回転により掘削液の噴出方向を変更して掘進方向を変化させ、目的の地盤改良域まで前記ロッドの一の管路と前記掘削ヘッドの一の流路に掘削液を流通させつつ前記噴出孔から噴出させて前記ロッドの敷設孔を形成する。したがって、掘削液の噴出方向に応じて掘進方向を変更することが可能で、直線状や曲線状およびこれらを組み合わせた任意の敷設孔を形成することができる。そのため、敷設経路の自由度が拡大されて地盤改良域に万遍なく地盤改良液を注入することが可能となる。また、前記地盤改良工法では、掘削液の流路（ロッドの一の管路、掘削ヘッドの一の流路及び噴出孔）と、地盤改良液の流路（ロッドの他の管路、掘削ヘッドの他の流路及び噴出孔）とが独立した流路となっているため、掘り進みながら任意の位置で地盤改良液を噴出することが可能であり、また掘削液と地盤改良液とが混合することもない。
【００５３】
また、本発明の地盤改良工法では、地盤改良液の噴出後に、敷設孔の所定位置まで掘削ヘッドを後退させると共に掘削ヘッドの回転により掘削液の噴出方向を変更して、敷設孔の途中から枝孔を分岐形成し、目的の地盤改良域にて地盤改良液を噴出する。したがって、多数の敷設孔を形成する必要のある場合であっても枝孔の分岐点までを共用することができるから、地盤破壊や環境破壊等の問題を誘発することのある無駄掘り部分を少なくできる。そして、敷設孔を枝孔として形成する場合には、地面の異なる場所から敷設孔を掘進する必要がないので、地上における作業スペースが少ない場合でも対応でき、既設構造物が密集して作業スペースを確保しにくい都市部であっても実施できる。
【００５４】
さらに、以上の各地盤改良工法について複数の敷設孔について同時に地盤改良液を注入する本発明によれば、地盤改良液にもとづく所定の作用が他の敷設孔の削孔作業により損なわれることがない。
【００５５】
本発明の掘削装置によれば、掘削液の流路（ロッドの一の管路、掘削ヘッドの一の流路及び噴出孔）と、地盤改良液の流路（ロッドの他の管路、掘削ヘッドの他の流路及び噴出孔）とが独立した流路となっているため、掘り進みながら任意の位置で地盤改良液を噴出することが可能であり、また掘削液と地盤改良液とが混合することもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  一実施形態によるヘッド部とロッド部とを備える薬液注入装置の外観図で、分図（ａ）は正面図、分図（ｂ）は平面図。
【図２】  図１の矢示ＳＤ線方向から見た拡大動作説明図。
【図３】  図１のヘッド部の噴出ロッドの内部構造を示す説明図で、分図（ａ）は掘削時の動作説明図、分図（ｂ）は薬液注入時の動作説明図。
【図４】  図１のロッド部の内部構造を示す断面図。
【図５】  図４の矢示ＳＥ線拡大断面図。
【図６】  一実施形態による薬液注入工法の説明図で、分図（ａ）は分図（ｂ）の矢示ＳＧ−ＳＧ線に沿う部分断面図、分図（ｂ）は分図（ａ）の矢示ＳＦ−ＳＦ線断面図。
【図７】  図６で示す薬液注入工法の工程説明図。
【図８】  図６で示す薬液注入工法の工程説明図。
【図９】  図６で示す薬液注入工法の工程説明図。
【図１０】  他の実施形態による薬液注入工法の説明図で、分図（ａ）は分図（ｂ）の矢示ＳＩ−ＳＩ線断面図、分図（ｂ）は分図（ａ）の矢示ＳＨ−ＳＨ線断面図。
【図１１】  一従来例による地盤改良工法の実施概要説明図で、分図（ａ）は地盤部分を断面した説明図、分図（ｂ）は分図（ａ）の矢示ＳＡ−ＳＡ線に沿う平面断面図。
【図１２】  他の従来例による地盤改良工法の実施概要説明図で、分図（ａ）は分図（ｂ）の矢示ＳＣ−ＳＣ線で地盤のみを部分断面した説明図、分図（ｂ）は分図（ａ）の矢示ＳＢ−ＳＢ線に沿う平面断面図。
【符号の説明】
１    ヘッド部
２    ロッド部
３    掘削ヘッド
４    発信ロッド
５    噴出ロッド
６    ノズル孔
７    発信機ユニット
８    接続部
９    流通部
１０    噴出部
１１    隔壁
１２    流通孔
１３    突出部
１４    ボール弁
１５    作動バネ
１６    前側流室
１７    中間流室
１８    後側流室
１９    可動ピストン
２０    ガイド室
２１    連結部材
２２，２３    噴出孔
２４    流通孔
２５    中央孔
２６，２７    貫通孔
２８    円錐弁
２９    作動バネ
３０    継ぎ手
３１    鞘管
３２    内管
３３    小径部
３４    鍔部材
３５    流通孔
Ｇ１，Ｇ２    地盤改良域
Ｈａ〜Ｈｋ    敷設孔
【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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