(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に第１および第２の流路を有するロッド本体の先端に、周面に二重ノズルを設けた注入ヘッドと、設定圧を超える流体圧が作用した時に閉弁する差圧弁を内蔵するバルブボデーと、水圧によりハンマー部を作動させて先端の削孔ビットに衝撃力を加えるダウンザホールハンマーとを連設して成る注入ロッドを用意し、始めに前記第１の流路に前記設定圧以下の低圧水を供給して、この低圧水により前記ダウンザホールハンマーを作動させながら、前記注入ロッドを地盤中に回転下降させて削孔を行い、前記注入ヘッドが計画改良域上限に到達したら、前記第１の流路に供給する低圧水を前記設定圧より十分高い超高圧水に切替えて前記差圧弁を閉弁させると同時に、前記第２の流路に圧縮空気を供給して、前記二重ノズルから水と空気との混合流体を高圧噴射させて地盤を切削攪拌し、注入ヘッドが計画改良域下限に到達したら、前記第１の流路に供給する超高圧水を高圧のグラウトに切替えると共に、前記第２の流路に供給する空気を調整して、前記二重ノズルからグラウトと空気との混合流体またはグラウトのみを高圧噴射させながら、注入ロッドを回転上昇させて計画改良域に改良柱を造成することを特徴とする高圧噴射攪拌工法。
【請求項２】
低圧水が10〜18MPa の圧力を有し、超高圧水が35〜45MPa の圧力を有することを特徴とする請求項１に記載の高圧噴射攪拌工法。
【請求項３】
内部に流路を有するロッド本体の先端に、周面に噴射ノズルを設けた注入ヘッドと、設定圧を超える流体圧が作用した時に閉弁する差圧弁を内蔵するバルブボデーと、水圧によりハンマー部を作動させて先端の削孔ビットに衝撃力を加えるダウンザホールハンマーとを連設して成る注入ロッドを用意し、始めに、前記流路に前記設定圧以下の低圧水を供給して、この低圧水により前記ダウンザホールハンマーを作動させながら、前記注入ロッドを地盤中に回転下降させて削孔を行い、前記注入ヘッドが計画改良域上限に到達したら、前記流路に供給する低圧水を前記設定圧より高圧のグラウトに切替えて前記差圧弁を閉弁させ、前記噴射ノズルからグラウトを高圧噴射させて計画改良域に改良柱を造成することを特徴とする高圧噴射攪拌工法。
【請求項４】
内部に流路を有するロッド本体の先端に、周面に噴射ノズルを設けた注入ヘッドと、設定圧を超える流体圧が作用した時に閉弁する差圧弁を内蔵するバルブボデーと、水圧によりハンマー部を作動させて先端の削孔ビットに衝撃力を加えるダウンザホールハンマーとを連設して成る注入ロッドを用意し、この注入ロッドを逆止弁付きの芯材管に挿入して、始めに、前記流路に前記設定圧以下の低圧水を供給して、この低圧水により前記ダウンザホールハンマーを作動させながら、前記注入ロッドを前記芯材管より先行して地盤中に回転下降させて削孔を行い、前記注入ヘッドが計画改良域上限に到達したら、前記流路に供給する低圧水を前記設定圧より高圧のグラウトに切替えて前記差圧弁を閉弁させ、前記噴射ノズルからグラウトを高圧噴射させて計画改良域に改良柱を造成し、しかる後、前記芯材管から注入ロッドを引抜き、代わりに注入機を芯材管内に挿入して、芯材管に設けた逆止弁を開いて該芯材管の周りにグラウトを２次注入することを特徴とする高圧噴射攪拌工法。
【請求項５】
ロッド本体の内部に２つの流路を設けると共に、注入ヘッドの噴射ノズルを二重ノズルから構成し、噴射ノズルからグラウトを噴射させる際、圧縮空気を一緒に噴射させることを特徴とする請求項３または４に記載の高圧噴射攪拌工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤改良工法に係り、より詳しくは地盤中にグラウト（地盤改良剤）を高圧噴射させて改良柱を造成する高圧噴射攪拌工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高圧噴射攪拌工法は、注入ロッドを地盤中に回転下降または上昇させながら、その先端部の周面に設けた噴射ノズルから高圧のグラウトを単独で、または圧縮空気または超高圧水と一緒に噴射させ、高圧噴流体のもつエネルギーを利用して地盤を切削しかつ攪拌混合する工法で、大径の改良柱を効率よく造成できるところから、近年、その利用が拡大しつつある（例えば、特公昭５６−４４２０６号公報、特公昭５８−２７３６４号公報等）。また、この高圧噴射攪拌工法としては、前記注入ロッドを芯材管を伴って地盤中に回転下降させて改良柱を造成すると共に、この改良柱内に前記芯材管を残して、改良柱を補強するようにした芯材補強の工法もある（例えば、特開平３−２０８９８６号公報）。
【０００３】
ところで、対象地盤によっては、地表から計画改良域までの途中に硬質層が存在する場合があり、この場合、上記注入ロッドを単に回転下降させるだけでは、計画改良域まで注入ロッドを円滑に貫入させることはできない。そこで従来、このような硬質層が存在する地盤を対象にする場合は、例えば、特開平１０−８８５６４号公報に記載されるように、注入ロッドの先端に削孔ビットを設けて、注入ロッドの回転下降に応じて該削孔ビットにより地盤を機械的に削孔するか（その公報第 4頁第 6欄第29〜38行）、あるいは特開平９−７１９２９号公報に記載のように、注入ロッドによる地盤改良に先行して、専用の削孔機により事前に削孔を行うか（その公報第 4頁第 5欄第24〜37行）していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したように注入ロッドの先端に設けた削孔ビットにより削孔する対策によれば、単純な回転方式となっているため、例えば転石や岩盤等を含む硬質層を含む場合にその削孔が困難となり、特に大深度域（例えば、地表より５０ｍ以上）の地盤改良を行うような場合には、その削孔に長時間を要するばかりか、削孔ビットの摩耗も激しくなってその交換を頻繁に行わなければならず、施工能率の面で不満が残るという問題があった。また、専用の削孔機により事前に削孔を行う対策によれば、別途、削孔工程を必要とするため、施工期間の延長が避けられず、施工コストも嵩むという問題があった。
【０００５】
ところで、削孔を高能率に行う方法としては、従来よりダウンザホールハンマーの利用が知られている。このダウンザホールハンマーは、一般には空気圧によりハンマー部を作動させて先端の削孔ビットに衝撃力を加えるようになっているが、最近では、前記した空気圧に代えて水圧を用いることにより、さらに一段と削孔能力を高めたダウンザホールハンマーも開発され、既にワッサラなる商品名で市販されている（サンドビック社）。
【０００６】
本発明者等は、この水圧駆動のダウンザホールハンマーに着目し、これを上記した注入ロッドの先端に設けるようにすれば、その駆動に必要な水圧も簡単に確保できることから、上記した硬質地盤に対しても効率良く削孔を行うことができ、高深度域の地盤改良にも有効に対処できるようになる、と確信するに至った。
【０００７】
本発明は、上記した考察に基いてなされたもので、その目的とするところは、水圧駆動のダウンザホールハンマーを有効利用することにより削孔能率を高め、もって高深度域の地盤改良にも効果的に対処できる高圧噴射攪拌工法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、第１の発明は、内部に第１および第２の流路を有するロッド本体の先端に、周面に二重ノズルを設けた注入ヘッドと、設定圧を超える流体圧が作用した時に閉弁する差圧弁を内蔵するバルブボデーと、水圧によりハンマー部を作動させて先端の削孔ビットに衝撃荷重を加えるダウンザホールハンマーとを連設して成る注入ロッドを用意し、始めに前記第１の流路に前記設定圧以下の低圧水を供給して、この低圧水により前記ダウンザホールハンマーを作動させながら、前記注入ロッドを地盤中に回転下降させて削孔を行い、前記注入ヘッドが計画改良域上限に到達したら、前記第１の流路に供給する低圧水を前記設定圧より十分高い超高圧水に切替えて前記差圧弁を閉弁させると同時に、前記第２の流路に圧縮空気を供給して、前記二重ノズルから水と空気との混合流体を高圧噴射させて地盤を切削攪拌し、注入ヘッドが計画改良域下限に到達したら、前記第１の流路に供給する超高圧水を高圧のグラウトに切替えると共に、前記第２の流路に供給する空気を調整して、前記二重ノズルからグラウトと空気との混合流体またはグラウトのみを高圧噴射させながら、注入ロッドを回転上昇させて計画改良域に改良柱を造成するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
上記水圧駆動のダウンザホールハンマーの作動圧は、通常10〜18 MPa（約 100〜180kg/cm2 ）の範囲となっているので、本発明では、始めに第１の流路に供給する低圧水もこの圧力範囲とし、したがって上記設定圧としてはこの上限１８MPa を超える値、例えば20 MPa（200kg/cm2 ）程度に設定する。また、上記超高圧水としては35〜45 MPa（約 350〜450kg/cm2 ）の圧力を有するものとするのが望ましい。
【００１０】
この第１の発明においては、バルブボデー内の差圧弁が閉弁する設定圧を水圧駆動のダウンザホールハンマーの作動圧より高めに設定しておくことで、始めに第１の流路に前記設定圧以下の低圧水を供給すると、この低圧水は差圧弁を通過してダウンザホールハンマーに供給され、該ダウンザホールハンマーが作動して高能率に削孔が行われる。そして、注入ヘッドが計画改良域上限まで到達した段階で、この低圧水を前記設定圧より十分高い超高圧水に切替えると、前記差圧弁が閉弁して水と圧縮空気との混合流体が二重ノズルから噴射され、地盤が高能率に切削攪拌され、以降、前記超高圧水に代えてグラウトを噴射させることで、該グラウトは効率良く地盤内に注入される。
【００１１】
また、第２の発明は、上記第１の発明から超高圧水と圧縮空気との噴射による地盤の切削攪拌工程を省略したもので、この場合は、上記注入ロッドのロッド本体に設ける流路は１つでも良く、また、その注入ヘッドに設ける噴射ノズルは単一ノズルでも良い。そして、本第２の発明では、始めに、前記流路に前記設定圧以下の低圧水を供給して、この低圧水により前記ダウンザホールハンマーを作動させながら、前記注入ロッドを地盤中に回転下降させて削孔を行い、前記注入ヘッドが計画改良域上限に到達したら、前記流路に供給する低圧水を前記設定圧より高圧のグラウトに切替えて前記差圧弁を閉弁させ、前記噴射ノズルからグラウトを高圧噴射させて計画改良域に改良柱を造成するようにしており、この場合は、注入ロッドの下降行程のみで改良柱を造成でき、施工能率は向上する。
【００１２】
さらに、第３の発明は、芯材補強の高圧噴射攪拌工法に適用したもので、この場合も、上記第２の発明で用いたものと同じ注入ロッドを用意し、この注入ロッドを逆止弁付きの芯材管に挿入して、始めに、前記流路に前記設定圧以下の低圧水を供給して、この低圧水により前記ダウンザホールハンマーを作動させながら、前記注入ロッドを前記芯材管より先行して地盤中に回転下降させて削孔を行い、前記注入ヘッドが計画改良域の上限に到達したら、前記流路に供給する低圧水を前記設定圧より高圧のグラウトに切替えて前記差圧弁を閉弁させ、前記噴射ノズルからグラウトを高圧噴射させて計画改良域に改良柱を造成し、しかる後、前記芯材管から注入ロッドを引抜き、代わりに注入機を芯材管内に挿入して、芯材管に設けた逆止弁を開いて該芯材管の周りにグラウトを２次注入するようにし、これにより、芯材補強の強固な改良柱が造成される。
【００１３】
上記第２および第３の発明の実施に際しては、噴射ノズルからグラウトを高圧噴射させる際、圧縮空気を一緒に噴射させるようにしても良く、この場合は、圧縮空気との併合により地盤へのグラウトの注入距離が延び、より大径の改良柱を造成できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基いて説明する。
【００１５】
図１乃至図５は、本発明の第１の実施の形態を示したものである。本第１の実施の形態の実施に際しては、図２乃至図５に示すように、外管１および内管２からなる二重管構造のロッド本体３の先端に、周面に二重ノズル４を備えた注入ヘッド５と、差圧弁６を内蔵するバルブボデー７と、先端に削孔ビット８を設けた水圧駆動のダウンザホールハンマー９とを連設して成る注入ロッド１０を用意し、この注入ロッド１０を、図示を略す施工機械の回転および昇降ユニットに支持させると共に、その上端部に、図示を略すスイベルを用いて施工プラント内の高圧ポンプと空気圧縮機とを配管接続する。ロッド本体３は、その内管２内の第１の流路ａが高圧の水またはグラウトの供給路として、その外管１と内管２との間の環状の第２の流路ｂが圧縮空気の供給路としてそれぞれ用いられるようになっており、したがってここでは、前記施工プラント内の高圧ポンプが第１の流路ａに、空気圧縮機が第２の流路ｂにそれぞれ接続されることになる。なお、前記施工プラント内の高圧ポンプは、10〜18MPa 程度の低圧水から35〜45MPa 程度の超高圧水までを得る機能に加え、35〜45MPa 程度の高圧グラウトを得る機能を有しており、ロッド本体３の第１の流路ａには、これら低圧水、超高圧水および高圧グラウトの何れかが選択的に供給されるようになる。
【００１６】
ここで、二重ノズル４を備えた注入ヘッド５は、図３に良く示されるように、外筒１１と内筒１２とを備えた二重構造となっており、その内筒１２内の通路ｃは、上記ロッド本体３内の第１の流路ａを二重ノズル４の心部側の噴射孔に連絡する連絡路として、その外筒１１と内筒１２との間の環状通路ｄはロッド本体３内の第２の流路ｂを二重ノズル４の外側の噴射孔に連絡する連絡路としてそれぞれ供されるようになっている。
【００１７】
また、差圧弁６を内蔵するバルブボデー７は、前記注入ヘッド５の外筒１１の下端部に螺合連結された本体１３を備えている。本体１３内には前記注入ヘッド５の内筒１２内の通路ｃに連通する段付き孔１４が形成されており、前記差圧弁６は、この本体１３内の上部側に前記段付き孔１４を閉鎖するように配置されている。差圧弁６は、常時は開弁状態を維持し、ロッド本体３内の第１の流路ａに供給される流体（水またはグラウト）の圧力が設定圧（一例として、２０MPa ）を超えた時に閉弁する機構となっている。したがって、ロッド本体３内の第１の流路ａにこの設定圧より低い流体（低圧水）が供給されている場合は、前記差圧弁６は開弁状態を維持し、その低圧水は、本体１３内の段付き孔１４を通じてダウンザホールハンマ９へ送られ、一方、第１の流路ａに前記設定圧を超える超高圧水または高圧グラウトが供給されると、差圧弁６は閉弁して、前記した超高圧水または高圧グラウトは二重ノズル４側へ送られるようになる。
【００１８】
一方、ダウンザホールハンマー９は、上記バルブボデー７の本体１３に螺合連結された連結部材１５と、連結部材１５に螺合連結され、前記削孔ビット８を下端部に有するシリンダ１６と、シリンダ１６内に配設されたハンマー部１７とから概略構成されている。より詳しくは、連結部材１５は、その上端部に設けた円錐台形状のねじ突起１５ａをバルブボデー７の本体１３に設けたテーパ形状のねじ穴１３ａに螺合させることにより該本体１３に連結されている。また、連結部材１５とシリンダ１６とは、連結部材１５の下端部に設けたおねじ部１５ｂにシリンダ１６の上端部に設けためねじ部１６ａに螺合させることにより連結されている。連結部材１５には軸孔１８が形成されており、上記差圧弁６を通過した低圧水は、この軸孔１８を通じて前記シリンダ１６内のハンマー部１７へ供給される。ハンマー部１７は、前記低水圧を蓄積、解放することによりピストン（図示略）を上下運動させる機能を有しており、そのピストンが削孔ビット８の軸部２０を叩くことで、該削孔ビット８には衝撃力が加えられるようになっている。なお、このダウンザホールハンマー９の連結部材１５およびシリンダ１６と、上記バルブボデー７の本体１３とロッド本体３の外筒１とは、ほぼ同じ外径を有しており、したがって、注入ロッド１０は、その全長にわたってほぼ同じ太さを有するものとなっている。
【００１９】
削孔ビット８は、図４および５に良く示されるように、上記シリンダ１６に嵌合固定されたガイド管２１と、このガイド管２１内にわずか軸方向に移動可能に嵌合されたリング状のアウタビット２２と、このアウタビット２２内に相互に歯部２３、２４を噛み合せて結合されたインナビット２５とから成っており、そのインナビット２５の後端から上記ハンマー部１７の衝撃力を受ける軸部２０が延ばされている。アウタビット２２は、多数のチップ２６を設けたその先端部が、ガイド管２１の外径とほぼ同径の大径部２２ａとされており、この大径部２２ａはガイド管２１からはみ出して配置されている。また、インナビット２５は、多数のチップ２６を設けたその先端部がアウタビット２２から下方へわずか突出する状態に位置決めされている。一方、アウタビット２２の内面とインナビット２５の外面には、それぞれの周方向に３等配して（１２０度間隔で）、各歯部２３、２４を切欠く形態の３つの縦溝２７、２８が形成されており（図５）、インナビット２５は、その縦溝２８の間に残された歯部２４をアウタビット２２の縦溝２７に整合させることにより、アウタビット２２からの離脱が許容されるようになっている。
【００２０】
なお、このようなダウンザホールハンマー９は、サンドビック社から“ワッサラ”の商品名で市販されており、ここでは、その“ワッサラ”をそのまま用いるようにしている。
【００２１】
以下、上記構造の注入ロッド１０を用いて行う施工手順を図１および図２に基いて説明する。
施工に際しては、前記したように注入ロッド１０を図示を略す施工機械の回転および昇降ユニットに支持させると共に、その上端部に施工プラント内の高圧ポンプと空気圧縮機とを接続する。そして、この準備完了後、高圧ポンプ１１の設定圧を調整して、ロッド本体３内の第１の流路ａに10〜18MPa の低圧水を供給し、図４▲１▼に示すように、注入ロッド１０を地盤３０中に回転下降させる。この時、前記低圧水の圧力がバルブボデー７内の差圧弁６の設定圧（20MPa 程度）より小さくなっているので、差圧弁６は開弁状態を維持し、したがって該低圧水の大部分は、注入ヘッド５からバルブボデー７を経てダウンザホールハンマー９に圧送される。これにより、ダウンザホールハンマー９内のハンマー部１７が作動し、該ハンマー部１７から削孔ビット８のロッド２０に衝撃力が加えられ、削孔ビット８は、前記衝撃力に応じた衝撃を地盤３０に作用させながら、注入ロッド１０の回転下降に従って該地盤３０を高能率に削孔する。
【００２２】
ここで、削孔ビット８を構成するアウタビット２２は注入ロッド１０よりも大径となっているので、上記削孔により形成された孔３１は、注入ロッド１０を円滑に貫入させるに足る十分な口径を有するものとなる。また、本実施の形態では、ロッド本体３内の第１の流路ａに供給された低圧水の一部が二重ノズル４へ圧送されて、そこから注入ロッド１０の周りにかなりの圧力で噴射されるので、前記孔３１は削孔ビット８による削孔径よりもさらに拡大するものとなる。また、ダウンザホールハンマー９のハンマー部１７で消費された低圧水は、アウタビット２２とインナビット２５の縦溝２７、２８を通じて削孔ビット８の前方へ放出されるので、この放出水によって削孔ビット８が強制冷却され、その摩耗も低減される。
【００２３】
上記した削孔による孔３１の形成が進み、図１▲２▼に示すように注入ヘッド５が計画改良域の上限Ａまで到達したら、高圧ポンプ１１の設定圧を調整して、前記第１の流路ａに供給する低圧水を、35〜45MPa 程度の超高圧水に切替え、これと同時に空気圧縮機からロッド本体３内の第２の流路ｂに圧縮空気を供給する。第１の流路ａへの超高圧水の供給により、バルブボデー７の差圧弁６が閉弁し、注入ヘッド５の二重ノズル４からは空気を伴った超高圧水（混合流体）が放射方向へ噴射され、噴射エネルギーの大きい混合流体により地盤３０内が強力に切削攪拌（プレカッティング）される。この結果、地盤３０内には大径の切削攪拌層３２が形成され、この切削攪拌層３２は、注入ロッド５の回転下降に応じて次第に下方へ拡大する。なお、この時発生した切削スライムの一部は、前記した削孔の孔３１を通じて地上のスライムピット３３（図２）へ排出され、さらに図示を略す排泥手段により排泥池へと送泥される。
【００２４】
そして、上記した切削攪拌による切削攪拌層３２の形成が、図１▲３▼に示すように、計画改良域の下限Ｂまで到達したら、施工プラント内の高圧ポンプをグラウト源に切替えて、ロッド本体３内の第１の流路ａに35〜45MPa 程度の高圧のグラウトを供給し、ロッド本体３内の第２の流路ｂへの圧縮空気の供給を継続しながら、同図▲４▼に示すように注入ロッド１０を回転上昇させる。これにより、注入ヘッド５の二重ノズル４からは空気を伴った高圧グラウト（混合流体）が放射方向へ噴射され、グラウトが切削攪拌層３２内に注入されて、グラウト注入層３４が形成される。この時、グラウト注入層３４上の切削攪拌層３２内の余剰スライムは、グラウトの圧力とエアリフト効果により孔３１を通じてスライムピット３３へ排出されるが、この段階では水の噴射は停止されているので、グラウトの誘導排出は著しく抑制され、余剰スライム中のグラウト量は最小限に抑えられる。
【００２５】
上記した空気を伴った高圧グラウトの噴射は、注入ドロッド１０の回転上昇に応じて次第に上方へ拡大し、速硬性のグラウトを使用した場合は、図１▲４▼に示すように、注入ヘッド５が計画改良域上限Ａまで達する前段階からグラウト注入層３４が部分的に固化し、硬質の改良柱３５の成長が始まる。このようにして、計画改良域の上限Ａまでのグラウトの注入を終えたら、ロッド本体３へのグラウトおよび圧縮空気の供給を停止し、施工機械の回転および昇降ユニットを大きく上動させて、同図▲５▼に示すように注入ロッド１０を地盤３０から引抜き、これにて、計画改良域への１つの改良柱３５の造成は完了する。
本第１の実施の形態においては特に、もともとプレカッティングによる切削攪拌層３２の形成に必要としていた高圧水をダウンザホールハンマー９の駆動源として共用するので、きわめて効率の良い施工となり、経済的な利益も大きいものとなる。
【００２６】
なお、地盤性状によっては、上記第１の実施の形態におけるプレカッティング工程を省略することもできる。この場合は、ダウンザホールハンマー９を利用して計画改良域の上限Ａまで削孔した後、ロッド本体３内の第１の流路ａに供給する低圧水を、35〜45MPa 程度の高圧のグラウトに切替えると同時に、空気圧縮機からロッド本体３内の第２の流路ｂに圧縮空気を供給し、注入ヘッド５の二重ノズル４から空気を伴った高圧グラウト（混合流体）を放射方向へ噴射させながら、注入ロッド１０を回転下降させて、グラウト注入層を形成し、計画改良域の下限Ｂに注入ヘッド５が到達した段階で、グラウトおよび圧縮空気の噴射を停止して、注入ロッド１０を地盤３０から引抜くようにする。このようにすることで、注入ロッド１０の下降行程のみで改良柱を造成できるので、施工能率は向上する。
【００２７】
図６および図７は、本発明の第２の実施の形態を示したものである。本第２の実施の形態は、芯材補強の高圧グラウト工法に適用したもので、ここでは、上記第１の実施の形態で用いたものと、実質的に同じ注入ロッド１０を用意すると共に、管壁に円周方向および軸方向に配列して複数の逆止弁４０を設けた芯材管４１を用意する（図７）。なお、注入ロッド１０の先端のダウンザホールハンマー９としては、芯材管４１の外径よりも大径の削孔ビット８を有するものを選択する。
【００２８】
そして、芯材管４１に注入ロッド１０を挿入して、その先端側の二重ノズル４とダウンザホールハンマー９とが芯材管４１から突出するように両者を位置決めし、始めに、ロッド本体３内の第１の流路ａに10〜18MPa の低圧水を供給し、図６▲１▼に示すように、注入ロッド１０と芯材管４１とを相互に逆方向に回転させながら下降させる。この時、第１の実施の形態と同様に、低圧水の圧力がバルブボデー７内の差圧弁６の設定圧（20MPa 程度）より小さくなっているので、差圧弁６は開弁状態を維持し、したがって該低圧水の大部分は、注入ヘッド５からバルブボデー７を経てダウンザホールハンマー９に圧送される。これにより、ダウンザホールハンマー９が作動して削孔ビット８に衝撃力が加えられ、削孔ビット８は、前記衝撃力に応じた衝撃を地盤３０に作用させながら、注入ロッド１０の回転下降に従って該地盤３０を高能率に削孔する。このダウンザホールハンマー９による削孔径は、前記大径の削孔ビット８の選択により芯材管４１の外径より大きくなっているので、この削孔の進行に応じて該孔４２内に芯材管４１が円滑に貫入する。
【００２９】
そして、ダウンザホールハンマー９による削孔が計画改良域の上限Ａまで到達したら、ロッド本体３内の第１の流路ａに供給する低圧水を、35〜45MPa 程度の高圧のグラウトに切替えると同時に、空気圧縮機からロッド本体３内の第２の流路ｂに圧縮空気を供給する。すると、図６▲２▼に示すように、注入ヘッド５の二重ノズル４から空気を伴った高圧グラウト（混合流体）が放射方向へ噴射して、グラウト注入層４３が形成され、このグラウト注入層４３は注入ロッド１０の回転下降に応じて下方へ拡大する。計画改良域の下限Ｂまでグラウト注入層４３が形成されたら、注入ヘッド５（二重ノズル４）へのグラウトおよび圧縮空気の供給を停止する。
【００３０】
次に、図６▲３▼に示すように、注入ロッド３を芯材管４１から引抜き、芯材管４１はそのまま地盤３０内に残して、今度はその中に注入機４４を挿入する。注入機４４としては、例えば、特開平６−２２８９４０号公報に記載のものを使用することができる。このものは、拡縮可能な上下一対の膨出体（ゴム製）４５と、この膨出体４５を拡縮させる駆動手段（図示略）とを備えており、その一対の膨出体４５を膨出変形させることにより芯材管４１内の任意の位置に固定可能となる。注入機４４には、地上から延ばした注入管４６を通じてグラウトが圧送されるようになっており、このグラウトは、注入機４４の一対の膨出体４５の間に吐出した後、逆止弁４０を開いて芯材管４１の周りに噴出し、これにより、芯材管４１の周りには芯材管４１に密着する状態で小径のグラウト注入層（２次注入層）４６が形成される。
【００３１】
上記２次注入層４６の形成は、芯材管４１の下端部から開始し、所定のピッチで注入機４４を引上げて、各引上げ位置で一対の膨出体４５を膨出させてグラウトの注入を繰り返し、これにより２次注入層４６は次第に上方へ拡張する。そして、先のグラウト注入層（１次注入層）４３の全域にわたって２次注入層４６の形成を終えたら、注入機４４を芯材管４１から引抜き、各注入層４３、４６の硬化を待つ。この結果、芯材管４１の周りには、図６▲４▼に示すように１次注入層４３が硬化した１次改良柱４７と２次注入層４６が硬化した２次改良柱４８とが多重に形成され、芯材管４１が強固な改良柱内に埋設されることになり、芯材補強の強固な改良柱が造成される。
【００３２】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明に係る高圧噴射攪拌工法によれば、水圧駆動のダウンザホールハンマーを利用して高能率に削孔を行うと共に、この削孔に引続いて高圧噴射を行うので、計画改良域までの到達範囲に硬質地盤が存在する場合はもとより、長距離削孔を必要とする大深度域の地盤改良にも効果的に対処でき、その適用範囲は著しく拡大する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の実施過程を示す模式図である。
【図２】第１の実施の形態における途中段階を拡大して示す模式図である。
【図３】第１の実施の形態で用いる注入ロッドの構造を示す断面図である。
【図４】ダウンザホールハンマーの削孔ビットの構造を示す断面図である。
【図５】ダウンザホールハンマーの削孔ビットの構造を示す平面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態の実施過程を示す模式図である。
【図７】第２の実施の形態における注入ロッドと芯材管との組合せ状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１  外管、  ２  内管、  ３  ロッド本体
４  二重ノズル、  ５  注入ヘッド
６  差圧弁、  ７  バルブボデー
８  削孔ビット、  ９  ダウンザホールハンマー
１０  注入ロッド  、  ３０  地盤
３１，４２  削孔による孔、  ３２  切削攪拌層
３２  切削攪拌層、  ３４，４３  グラウト注入層
３５  改良柱、  ４７  １次改良柱、  ４８  ２次改良柱
４０  逆止弁、  ４１  芯材管、  ４４  注入機
４６  ２次グラウト注入層
【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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